JPH11105244A - はんだペースト印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだペーストの印刷終了後にスキージに付
着したはんだペーストを除去することのできるはんだペ
ースト印刷装置を提供する。 【解決手段】 はんだペーストの印刷を終了したスキー
ジ１０ａをスクレーパ駆動機構２０に備えられた細棒形
状のスクレーパ１８ａに接触させる。そして、モータ２
２によって回転するボールネジによって支持体２６をス
キージ１０ａに沿って移動させ、スキージ１０ａに接触
したスクレーパ１８ａでスキージ１０ａに付着したはん
だペーストを掻き落とし、メタルスクリーン１４の所定
位置に落下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだペーストの
印刷装置、特にスクリーンに対するはんだペースト塗り
込み終了後にスキージに付着したはんだペーストの除去
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、はんだ付けの方法には、はんだご
てを用いた最も単純な手作業によるものと、自動はんだ
付け装置を用いたもの、例えば溶融はんだ層に、はんだ
付け対象であるワークを順次投入してはんだ付け作業を
行うディップソルダリングやフローソルダリングや、ワ
ークのはんだ付け部位に、はんだペーストを印刷した
後、リフロー炉に投入して加熱しはんだ付けを行うリフ
ローソルダリング等がある。自動はんだ付けの中で、リ
フローソルダリングは、高温のはんだ液中にワークを投
入しないので部品の破損がない点や、はんだペーストの
印刷量によって、はんだ付け量を容易に調節できる点
や、リフロー前のはんだペーストの粘性によってはんだ
付けする部品の保持性が得られる点等、他の方法に比べ
て優位な点が多く自動はんだ付け工程には多く利用され
ている。

【０００３】前述したようにリフローソルダリングは、
はんだペーストの印刷工程と、印刷したはんだペースト
をリフロー炉で溶融するリフロー工程とがある。前記印
刷工程が、図５（ａ）〜（ｄ）に示されている。まず、
図５（ａ）に示すように、ステンレス等の金属でできた
メタルスクリーン１００（例えば、２００〜３２５メッ
シュ）の所定位置に図示しないペースト供給機によっ
て、はんだペースト１０２を供給する。このはんだペー
スト１０２は、はんだ粒子とフラックス（ロジン等＋溶
剤）とチキソ剤等で構成されたクリーム状のもので、一
般的には、冷蔵保存で３ヶ月以上、印刷後１２０℃３０
分程度の加熱を受けても、フローしたりフラックス性を
失ったり、酸化が進んだりしないものが使用される。ま
た、はんだペースト１０２の供給動作と平行して、前記
メタルスクリーン１００の下面には、部品を実装しはん
だ付けを行うワーク（例えば基板）１０４が密着され
る。

【０００４】続いて、図５（ｂ）に示しように、スキー
ジ１０６を前記メタルスクリーン１００の上面に降下接
触させ、図５（ｃ）に示すように、スキージ１０６を所
定方向（この場合、右方向）にメタルスクリーン１００
の表面を摺動させる。前記はんだペースト１０２は、チ
キソ剤を含んでいるためスキージ１０６で押され、回転
しながら移動することによって粘度が低下し、図５
（ｄ）に示すように、メタルスクリーン１００の所定位
置（前記基板１０４のはんだ付け対象位置）に形成され
た開孔部１００ａにはんだペースト１０２が塗り込まれ
る。

【０００５】スキージ１０６の摺動後、当該スキージ１
０６をメタルスクリーン１００から離反させ、続いて、
メタルスクリーン１００から基板１０４を離反させる
と、前記基板１０４上で開孔部１００ａの対応位置のみ
にはんだペースト１０２ａが残留し、はんだペース１０
２の印刷を完了する。なお、図５において、逆向きに傾
いて配置されたスキージは、左方向に摺動しながらはん
だペースト１０２の塗り込みを行う場合に使用される。

【０００６】この後、部品実装工程で、基板１０４のは
んだペースト１０２の印刷位置に、所定の部品が実装さ
れる。この時、はんだペースト１０２は、粘性を有して
いるため実装された部品の保持を行うことができるの
で、基板１０４の搬送時に振動等が加わっても、部品の
脱落等が発生することがない。部品が実装された基板１
０４は、所定温度（例えば、２１０℃程度）のリフロー
炉に投入され、はんだペースト１０２の溶融が行われ、
はんだ付け処理が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
にスキージ１０６ではんだペースト１０２を押しながら
移動させる場合、当該スキージ１０６の表面に付着した
はんだペースト１０２の一部に回転しない部分ができ
る。この回転しない部分では、はんだペースト１０２の
粘度が上昇すると共に、時間経過と共にフラックス中の
溶剤が蒸発して、乾燥硬化してしまう。粘度が上昇した
り硬化したものがスキージ１０６に付着すると、メタル
スクリーン１００上を回転しながら移動するはんだペー
スト１０２の回転性が低下し、はんだペースト１０２全
体の粘性上昇につながる。この結果、図６（ａ）に示し
ように、開孔部１００ａにはんだペースト１０２が十分
に塗り込まれず、印刷不良、すなわちはんだ付け不良を
招くという問題がある。

【０００８】また、図６（ｂ）に示すように、印刷終了
後、はんだペースト１０２が付着したスキージ１０６を
メタルスクリーン１００から離反させた時や、次の基板
の印刷のためにスキージ１０６ｂと共に移動する時に、
付着したはんだペースト１０２が垂れ落ちてしまう場合
がある。垂れ落ちたはんだペースト１０２がスキージ１
０６ａ，１０６ｂの通過後にメタルスクリーン１００の
開孔部１００ａ上に落ちると、基板１０４に過剰のはん
だペースト１０２が供給され、印刷状態の悪化を招き、
はんだ付け不良の原因に成るという問題があった。

【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、はんだペーストの粘度上昇やは
んだペーストの垂れ降ち等を防止して、良好なはんだペ
ーストの印刷を行うことのできるはんだペースト印刷装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の構成は、被印刷対象に接触し当該被印刷対
象の所定位置にはんだペーストを供給する開孔部を有す
るスクリーンと、前記スクリーン上で摺動して当該スク
リーン上に供給されたはんだペーストを前記開孔部に前
記はんだペーストを所定量塗り込むスキージと、塗り込
み終了後、前記スキージに付着したはんだペーストを当
該スキージから除去するスクレーパと、を含むことを特
徴とする。

【００１１】この構成によれば、はんだペーストの塗り
込み後に、スクレーパがスキージの表面を摺動し、はん
だペーストを強制的に掻き落とすため、スキージにはん
だペーストが残留することなく、はんだペーストの粘度
上昇や乾燥硬化を防止することができる。また、不用意
な位置でスキージから付着したはんだペースが垂れ落ち
すことがなくなる。その結果、はんだペーストの印刷品
質を向上することができる。

【００１２】前記目的を達成するために、本発明の構成
は、前記装置において、前記スクレーパは、細棒材であ
ることを特徴とする。

【００１３】ここで、前記細棒材は、例えば、断面積が
１〜３ｍｍ²程度が好ましい。すなわち、スクレーパの
大きさがスキージに対するはんだペーストの粘着力を断
ち切る程度（はんだペーストに埋没して、単にペースト
層の中を移動することのない程度）以上の大きさで、ま
た、スキージから除去したはんだペーストがスクレーパ
側に付着することなく落下する程度（はんだペーストの
自重を維持できない程度の面積）以下の大きさを有する
ことが必要となる。

【００１４】この構成によれば、スキージからはんだペ
ーストを容易に掻き落とすことができると共に、掻き落
としたはんだペーストがスクレーパに残留することなく
落下し、スキージのクリーニングを良好に行うことがで
きる。

【００１５】前記目的を達成するために、本発明の構成
は、前記装置において、前記スクレーパで除去されたは
んだペーストは前記スキージの摺動開始位置に再投入さ
れることを特徴とする。

【００１６】ここで、スキージの摺動開始位置とは、例
えば、スクリーンの端部である。この構成によれば、掻
き落としたはんだペーストを再度スクリーン上で移動、
回転させることにより粘度の向上を抑制すると共に、再
利用を行うことが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づき説明する。図１（ａ），（ｂ）は、はんだ
ペースト印刷装置のスキージ１０ａ、１０ｂに付着した
はんだペーストを除去するペースト除去機構部分の側面
図及び一部の部品を省略した正面図である。図に示すよ
うに、被印刷対象である基板１２に、はんだペーストを
印刷するステンレス等の金属でできたメタルスクリーン
１４（例えば、２００〜３２５メッシュ）のフレーム１
６の一部に、前記スキージ１０ａ、１０ｂに付着したは
んだペーストを除去するスクレーパ１８ａ，１８ｂを駆
動するスクレーパ駆動機構２０が配置されている。

【００１８】前記スクレーパ駆動機構２０は、正転及び
逆転可能なモータ２２と、当該モータ２２によって回転
可能なボールネジ２４、そのボールネジ２４に螺合し図
１（ｂ）中の矢印Ａ方向に移動可能な支持体２６等から
構成されている。そして、前記支持体２６の両側（前記
ボールネジ２４の軸と直交方向）には、略Ｌ字形状を呈
するスクレーパ１８ａ，１８ｂが固定されている。

【００１９】なお、本実施形態では、従来技術と同様
に、図１（ａ）中で右方向に移動しながらスクリーン１
４上に図示しないペースト供給機から供給されたはんだ
ペーストをスクリーン１４に塗り込むスキージ１０ａ
と、左方向に移動してはんだペーストの塗り込み動作を
行うスキージ１０ｂが設けられ、それぞれエアシリンダ
２８ａ，２８ｂ等の上下駆動アクチュエータによって、
メタルスクリーン１４に接離可能になっている。そのた
め、スクレーパ１８ａ，１８ｂは、スキージ１０ａ，１
０ｂ専用に設けられている。また、エアシリンダ２８
ａ，２８ｂは、スキージ駆動ブロック３０に固定されて
いる。そして、スキージ駆動ブロック３０は、前記メタ
ルスクリーン１４に平行に配置されたガイドバー３２に
沿って、図示しない駆動源、例えば、モータとボールネ
ジを用いた送り装置やエアシリンダを用いた送り装置に
よって、図１（ａ）中矢印Ｂ方向に移動し、スキージ１
０ａまたはスキージ１０ｂをメタルスクリーン１４上で
摺動させはんだペーストの塗り込みを行う。

【００２０】前記スクレーパ１８ａ，１８ｂは、例え
ば、ステンレス等の金属や樹脂等で形成された細棒形状
を呈し、当該スクレーパ１８ａ，１８ｂは、例えば、そ
の断面積が１〜３ｍｍ²程度が好ましい。すなわち、ス
クレーパ１８の大きさは、少なくともスキージ１０ａ、
１０ｂに付着したはんだペーストの粘着力を断ち切る程
度以上の大きさを有していることが必要になる。これ
は、スクレーパ１８ａ，１８ｂが、はんだペーストに埋
没して、単に流動するはんだペーストの中を移動するの
ではなく、スキージ１０ａ，１０ｂからはんだペースト
を掻き落とすことができる程度の大きさである。また、
スクレーパ１８ａ，１８ｂの大きさが極端に大きい場
合、スキージ１０ａ，１０ｂから掻き落としたはんだペ
ーストが前記スクレーパ１８ａ，１８ｂに付着し、次回
のはんだペーストの掻き落としの障害になったり、スク
レーパ１８ａ，１８ｂ上で硬化し、スキージ１０ａ，１
０ｂとスクレーパ１８ａ，１８ｂの接触を阻害したり、
後述するはんだペーストの再利用の際にはんだペースト
の品質低下を招くため、はんだペーストがスクレーパ１
８ａ，１８ｂに付着することなく落下する程度の大き
さ、すなわち、はんだペーストの自重を維持できない程
度の面積を有することが必要である。なお、図１
（ａ），（ｂ）の場合、スクレーパ１８ａ，１８ｂは断
面矩形の細棒形状（平板形状）の例を示しているが、は
んだペーストの掻き落とし及び掻き落としたはんだペー
ストの保持ができない形状であれば、その形状は任意で
あり、断面が丸や三角形等でもよい。

【００２１】また、前記スクレーパ駆動機構２０には、
図２に示すように、ボールネジ２４と平行にガイドバー
３４が配置され、支持体２６が図示しないベアリング等
を介して摺動自在に係合している。そして、支持体２６
はボールネジ２４に沿って移動する際に、前記ガイドバ
ー３４によって支持体２６が回転しないようにガイドさ
れ、スキージ１０ａ，１０ｂとスクレーパ１８ａ，１８
ｂとの接触を安定して行えるようにしている。また、前
記ボールネジ２４やガイドバー３４を支持するサイドプ
レート３６は、断面略コの字状のブラケット３８上に立
設固定されている。このブラケット３８は、メタルスク
リーン１４の周囲のフレーム１６に配置可能であり、所
望の位置で前記スクレーパ１８ａ，１８ｂによるスキー
ジ１０ａ，１０ｂのクリーニング作業を行うことができ
る。なお、本実施形態の場合、前記スクレーパ駆動機構
２０はメタルスクリーン１４の一端でスクレーパ１８ａ
を利用したクリーニングを行い、他端でスクレーパ１８
ｂを利用したクリーニングを行う必要があるため、図３
に示すように、ブラケット３８に当該ブラケット３８を
フレーム１６に沿って移動させる移動機構を設けてい
る。この移動機構は、例えば、正転・逆転可能なモータ
に接続されたボールネジ４０と、当該ボールネジ４０に
螺合し前記ブラケット３８に固定されたボールナット４
２等で構成され、スクレーパ１８ａ，１８ｂによるはん
だペースト除去位置（例えば、メタルスクリーン１４の
両端位置）の間で、前記スクレーパ駆動機構２０を移動
させている。

【００２２】続いて、図１〜図４を用いて、はんだペー
スト印刷装置の一連の動作を説明する。

【００２３】まず、図５（ａ）〜（ｄ）で説明した手順
と同様に、メタルスクリーン１４の所定位置に図示しな
いペースト供給機によって、はんだペーストを供給す
る。このはんだペーストは、はんだ粒子とフラックス
（ロジン等＋溶剤）とチキソ剤等で構成されたクリーム
状のもので、一般的には、冷蔵保存で３ヶ月以上、印刷
後１２０℃３０分程度の加熱を受けても、フローしたり
フラックス性を失ったり、酸化が進んだりしないものが
使用される。また、前記ペースト供給機には、所定量の
はんだペーストを計量吐出するディスペンサ等が使用さ
れ、はんだペーストを例えば、メタルスクリーン１４の
端部の所定位置に一括吐出したり、前記メタルスクリー
ン１４に印刷のために設けられている各開孔部（図５
（ｃ）における符号１００ａ）にそれぞれ分割吐出して
いる。また、はんだペーストの供給動作と平行して、前
記メタルスクリーン１４の下面に、部品を実装し、はん
だ付けを行うワーク（例えば基板）１２を密着させる。

【００２４】続いて、スキージ１０ａまたはスキージ１
０ｂをメタルスクリーン１４に接触させる。例えば、メ
タルスクリーン１４の左側から右側に向かって、はんだ
ペーストをメタルスクリーン１４に塗り込む場合、エア
シリンダ２８ａを駆動して、進行方向（図１（ａ）中右
側）に傾いたスキージ１０ａのみをメタルスクリーン１
４に接触させる。また、メタルスクリーン１４の右側か
ら左側に向かって、はんだペーストをメタルスクリーン
１４に塗り込む場合、エアシリンダ２８ｂを駆動して、
進行方向（図１（ａ）中左側）に傾いたスキージ１０ｂ
のみをメタルスクリーン１４に接触させる。従って、ス
キージ１０ａ，１０ｂは交互に使用されることになる。
なお、スクレーパ駆動機構２０は、スキージ１０ａ，１
０ｂによるはんだペーストの塗り込み動作と干渉しない
位置に配置されている。

【００２５】そして、右方向にはんだペーストの塗り込
み動作を行う場合、スキージ駆動ブロック３０を図示し
ない駆動源によって、右方向に移動させ、スキージ１０
ａをメタルスクリーン１４の表面で摺動させる。前記は
んだペーストは、チキソ剤を含んでいるためスキージ１
０ａで押されると共に、回転しながら移動することによ
って粘度が低下し、メタルスクリーン１４の所定位置に
形成された開孔部（図５（ｄ）参照）に、はんだペース
トが塗り込まれる。

【００２６】スキージ１０ａの摺動後、エアシリンダ２
８ａを駆動してスキージ１０ａをメタルスクリーン１４
から離反させ、続いて、メタルスクリーン１４から基板
１２を離反させると、前記基板１２上の前記開孔部対応
位置のみにはんだペーストが残留し、はんだペースの印
刷を完了する。

【００２７】この後、部品実装工程で、基板１２のはん
だペーストの印刷位置に、所定の部品が実装される。こ
の時、はんだペーストは、粘性を有しているため実装さ
れた部品の保持を行うことができるので、基板１２の搬
送時に振動等が加わった場合でも、部品の脱落等が発生
することがない。部品が実装された基板１２は、所定温
度（例えば、２１０℃程度）のリフロー炉に投入され、
はんだペーストの溶融が行われ、はんだ付け処理が行わ
れる。

【００２８】印刷動作が終了すると、スキージ駆動ブロ
ック３０を右方向に移動させ、スキージ１０ａをスクレ
ーパ駆動機構２０の配置されている位置、例えばメタル
スクリーン１４の端部に移動させる。そして、再度、エ
アシリンダ２８ａを駆動してスキージ１０ａを降下させ
て、スキージ１０ａとスクレーパ１８ａとを接触させ
る。この時、スキージ１０ａとスクレーパ１８ａとは、
完全に接触するように位置調整されている必要がある。

【００２９】そして、スキージ１０ａとスクレーパ１８
ａとの接触が確認されたら、図４に示すように、モータ
２２とボールネジ２４の動作によって、支持体２６を駆
動してスクレーパ１８ａをスキージ１０ａの幅方向に移
動させ、当該スキージ１０ａに付着しているはんだペー
スト４４を掻き落とす。前述したように、スキージ１０
ａとスクレーパ１８ａとは、完全に接触しているので、
スキージ１０ａに付着したはんだペースト４４はスキー
ジ１０ａの表面から離れると共に、スクレーパ１８ａは
細棒形状を呈しているので、掻き落とされたはんだペー
スト４４は、スクレーパ１８ａに留まることなく落下す
る。スクレーパ１８ａによるクリーニング動作は、一回
のみで十分であるが、必要に応じて往復動作させても良
い。なお、図４において、スクレーパ１８ａはスキージ
１０ａに対向する位置にあるため図示されていない。

【００３０】クリーニングが終了したら、エアシリンダ
２８ａを再度駆動して、スキージ１０ａをスクレーパ１
８ａから離反させ、スキージ１０ｂによるはんだペース
トの印刷を開始する。なお、ペースト供給機によるはん
だペーストの供給量に対して、実際に印刷に使用される
はんだペーストは少ないので、一回のはんだペースト供
給で複数枚の基板１２の印刷を行うことができるので、
次の基板をメタルスクリーン１４にセットした後、スキ
ージ１０ｂによる印刷動作は連続しておこなわれ、はん
だペーストの供給は、適宜間欠的に行われる。

【００３１】次の印刷動作をスキージ１０ｂによって開
始する場合、スキージ駆動ブロック３０は、スキージ１
０ｂをスクレーパ１８ａで掻き落とされたはんだペース
ト４４ａの直上位置に移動させる。この位置で、エアシ
リンダ２８ｂを駆動し、スキージ１８ｂをメタルスクリ
ーン１４に接触させ、その位置からスキージ１８ｂによ
る塗り込み動作を開始する。そして、前回の印刷動作で
スキージ１０ａが運んできて、メタルスクリーン１４上
に残してきたはんだペースト４４ｂ掻き落としたはんだ
ペースト４４ａとを合流させ、メタルスクリーン１４の
他端までの印刷動作を行う。そして、スキージ１８ｂの
クリーニングを行う場合には、スクレーパ駆動機構２０
をスキージ１８ｂのクリーニング位置（本実施形態の場
合、メタルスクリーン１４の左端部）に移動し、スキー
ジ１８ａの時と同様な手順ではんだペーストをスキージ
１８ｂから掻き落とす。

【００３２】このように、印刷動作終了後直ちにスキー
ジ１８ａ，１８ｂから付着したはんだペーストが除去さ
れるため、はんだペーストの硬化や不必要な位置への落
下を防止することが可能になり、良好なはんだペースト
の印刷を行うことができる。

【００３３】なお、本実施形態では、１つのスクレーパ
駆動機構２０にスキージ１８ａ，１８ｂを配置した例を
示したが、スクレーパ駆動機構をスキージのクリーニン
グ位置（例えば、メタルスクリーンの両端位置）に各ス
キージ専用として設けても良い。この場合、スクレーパ
駆動機構２０の移動機構は不要となる。また、本実施形
態では、スキージから掻き落としたはんだペーストをメ
タルスクリーン上の所定位置に落下させた例を示した
が、はんだペーストのペースト供給装置のペーストタン
クに戻してもよい。

【００３４】また、本実施形態では、スクレーパ駆動機
構をモータとボールネジを用いて駆動する例を示した
が、駆動方式は任意であり、例えば、モータとベルトを
利用した方式でも良いし、エアシリンダ等を用いた駆動
方式でも同様の効果を得ることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
はんだペーストの塗り込み後に、スクレーパがスキージ
の表面を摺動し、はんだペーストを強制的に掻き落とす
ため、スキージにはんだペーストが残留することなく、
スキージ上でのはんだペーストの粘度上昇や乾燥硬化を
防止することが可能になり、はんだペーストの印刷を良
好に行うことができる。また、不用意な位置でスキージ
から付着したはんだペーストが垂れ落ちすことがなくな
る。その結果、はんだペーストの印刷品質を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施形態のはんだペースト印刷
装置のペースト除去機構を説明する説明図である。

【図２】 本発明に係る実施形態のはんだペースト印刷
装置のスクレーパ駆動機構の説明図である。

【図３】 本発明に係る実施形態のはんだペースト印刷
装置のスキージクリーニングを説明する説明図である。

【図４】 本発明に係る実施形態のはんだペースト印刷
装置のスキージクリーニングを説明する説明図である。

【図５】 はんだペーストの印刷手順を説明する説明図
である。

【図６】 従来のはんだペーストの印刷不良を説明する
説明図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ スキージ、１２ 基板、１４ メタル
スクリーン、１６ フレーム、１８ａ，１８ｂ スクレ
ーパ、２０ スクレーパ駆動機構、２２ モータ、２４
ボールネジ、２６ 支持体、２８ａ，２８ｂ エアシ
リンダ、３０スキージ駆動ブロック、３２ ガイドバ
ー、３６ サイドプレート、３８ ブラケット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被印刷対象に接触し当該被印刷対象の所
   定位置にはんだペーストを供給する開孔部を有するスク
   リーンと、 前記スクリーン上で摺動して当該スクリーン上に供給さ
   れたはんだペーストを前記開孔部に所定量塗り込むスキ
   ージと、 塗り込み終了後、前記スキージに付着したはんだペース
   トを当該スキージから除去するスクレーパと、 を含むことを特徴とするはんだペースト印刷装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の印刷装置において、 前記スクレーパは、細棒材であることを特徴とするはん
   だペースト印刷装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の印刷装置
   において、 前記スクレーパで除去されたはんだペーストは前記スキ
   ージの摺動開始位置に再投入されることを特徴とするは
   んだペースト印刷装置。