JPH11216840A - クリーム半田印刷装置及び印刷方法 - Google Patents
クリーム半田印刷装置及び印刷方法Info
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Abstract
田印刷装置及び印刷方法を提供する。 【解決手段】 充填用スキージ710aと掻き取り用ス
キージ714aとを備え、かつこれらの連続的な通過に
よりマスク3が1回のみ撓むような寸法Dにて上記充填
用スキージの先端724aと掻き取り用スキージの先端
720aとを配置した。そして充填用スキージをマスク
3の表面3aに対して非接触な状態で移動させ開口部4
へのクリーム半田7の充填直後に不要なクリーム半田を
掻き取り用スキージにて除去する。よって、粘度の低い
クリーム半田を用いてスキージ速度を高速化しても開口
部へのクリーム半田の充填不良やクリーム半田の掻き取
り不良の発生が無く、回路基板上に安定した印刷を行う
ことができる。
Description
印刷物である回路基板面上に印刷、塗布するクリーム半
田印刷装置及び印刷方法に関する。
ント基板上にチップ部品等の電子部品を半田付けする際
には主にクリーム半田が使用され、このクリーム半田を
所望のパターンにて印刷、塗布するためにクリーム半田
印刷機が用いられる。従来のクリーム半田印刷機100
に塔載されているスキージヘッドの一例としては、図2
0に示す様な構成のものが挙げられる。通常、印刷動作
は、スキージヘッド102が、図20における左から右
へ、及び右から左へ各プリント基板5毎に交互に移動す
るが、この際、上記左から右への右方向印刷では右方向
印刷用スキージ101aが、反対の左方向印刷では左方
向印刷用スキージ101bが使用される。このような従
来のクリーム半田印刷機100による、プリント基板5
へのクリーム半田の印刷動作を図20ないし図22に基
づいて説明する。図20ないし図22において、3は所
望のパターンの開口部4が形成されたマスク、5はプリ
ント基板、6はクリーム半田7を印刷するランド、8は
ソルダーレジストである。尚、マスク3の上記所望のパ
ターンとは、プリント基板5上のランド6に対応して開
口部4が形成されてなるパターンをいう。
4とランド6とが一致するように、プリント基板5をマ
スク3に位置決めして重ね合わした後、左方向印刷用ス
キージ101bを上昇させた状態で右方向印刷用スキー
ジ101aを下降させてスキージ先端部103をマスク
3の表面3aに適正な印圧で接触させる。この状態で、
右方向に沿って右方向印刷用スキージ101aを直線移
動させることで、予めマスク3の表面3aに設けたクリ
ーム半田7をマスク3の開口部4に充填させていく。右
方向印刷用スキージ101aがマスク3の右端まで移動
した後、プリント基板5をマスク3から離すことで印刷
動作が終了する。又、上記左方向印刷を行う場合には、
上述の右方向印刷と同様に、プリント基板5をマスク3
に位置決めして重ね合わした後、今度は反対に右方向印
刷用スキージ101aを上昇させたまま、左方向印刷用
スキージ101bを下降させてスキージ先端部103を
接触させる。その後の動作は上述の右方向印刷と同様で
ある。この様に、これらの動作を各プリント基板5毎に
交互に繰り返すことにより、マスク3を介して各プリン
ト基板5のランド6上にクリーム半田7を連続して印
刷、塗布するものである。
た印刷では、印刷用スキージ101a又は印刷用スキー
ジ101bの先端部103をマスク3の表面3aに適正
な印圧で接触させた状態で印刷用スキージ101a又は
印刷用スキージ101bを移動させていることからも分
かる様に、従来の印刷用スキージ101a,101b
は、マスク3の表面3aのクリーム半田7を掻き取る掻
き取り動作と、マスク3の開口部4にクリーム半田7を
充填する充填動作の2つの作業を1種類のスキージで行
っている。これを図21及び図22に基づいて説明す
る。図21及び図22は右方向印刷の場合の印刷用スキ
ージ101a等の拡大図である。先ず図21に示す様
に、マスク3の表面3aに先端部103が接触するよう
に右方向印刷用スキージ101aが下降して右方向に沿
って直線移動すると、右方向印刷用スキージ101a
は、マスク3の表面3aに供給されたクリーム半田7に
到達してこれを掻き取りながら移動していく。この掻き
取り動作によりクリーム半田7は、図22に矢印Iにて
示す様に、ローリングと呼ばれる回転運動を行いながら
流動する。このとき、クリーム半田7の内部では流体圧
力が発生している。この様な状態でさらに右方向印刷用
スキージ101aが右方向に移動し、マスク3の開口部
4に達したとき、上述の流体圧力によりクリーム半田7
は開口部4内に押し込まれて、いわゆるクリーム半田7
の充填が行われる。以下、クリーム半田7が開口部4内
に押し込まれる圧力を充填圧力と記す。
示す様な座標系を考える。クリーム半田7の粘度をη、
マスク3の表面3aと該表面3aに対向する印刷用スキ
ージ101aの面104とのなす角度(以下、スキージ
角度と記す)をα、印刷用スキージ101aの移動速度
(以下、スキージ速度と記す)をvとすると、クリーム
半田7の内部に発生する流体圧力pは次式で表されるこ
とが知られている。 p=(2ηv/r)・(Asinθ+Bcosθ) … (1) ここで、rは図23に示す極座標系における任意の位
置、θはマスク3の表面3aと上記rとのなす角度、 A=sin2α/(α2−sin2α)、 B=(α−sinα・cosα)/(α2−sin
2α)。 従って、(1)式からクリーム半田7の内部の流体圧力
分布及び印刷用スキージ101aの面104での圧力分
布は図24に示す様な状態になることが分かる。即ち、
図24にて斜線を施した部分105が上記流体圧力p、
即ち上記充填圧力が発生した部分を示している。
点からクリーム半田印刷工程においても印刷時間の短縮
が望まれている。しかしながら、従来のクリーム半田印
刷機100において、上記時間短縮のため上記スキージ
速度vを従来よりも高速にした場合、図25に示す様
に、マスク3の開口部4へのクリーム半田7の充填量が
不足する、いわゆる未充填部分9が発生して印刷不良と
なり、安定した印刷が行えない。尚、このような未充填
部分9は、例えばスクリーン印刷にてインクを被印刷体
へ印刷する通常の印刷では発生せず、例えばクリーム半
田7のように高粘性フラックスに粉末半田を混ぜ合わせ
たペースト状物質を使用する場合に発生する。即ち、上
記半田粉末に起因して上記未充填部分9が発生する。し
たがって、従来のクリーム半田印刷機100では、スキ
ージ速度vの高速化による印刷時間の短縮は行えないと
いう問題があった。スキージ速度vの高速化による未充
填部分9の発生は以下に示す様な現象により発生する。
スキージ速度vを従来より高速化した場合には、開口部
4上を印刷用スキージ101aの先端部103が通過す
る時間は短くなる。従って、クリーム半田7が開口部4
へ充填される時間(以下、充填時間と記す)も当然短く
なる。又、(1)式並びに図23及び図24より、r=
0、即ち印刷用スキージ101aの先端部103とマス
ク3の表面3aとの接触点で、上記充填圧力は最大にな
る。尚、理論上はr=0ではpr=pθ=∞であるが、
実際はこの部分でよどみ点となるために最大値を示すこ
とになる。しかしながら、スキージ速度vを従来より速
くすることで上記充填圧力自体は上昇しているにもかか
わらず、図24にて斜線にて示す圧力分布からも分かる
様に、圧力の高い範囲が狭く、又、スキージ先端部10
3が開口部4上を瞬時に通過するために十分な充填時間
を得ることができず、その結果として未充填部分9が発
生してしまう。
(1)式から判断すると、上記スキージ角度αを小さく
して、更に上記充填圧力を上昇させることで、短い充填
時間でも充填を完了する様にすればよいと考えられる。
しかしながら、上述の様に従来の印刷用スキージ101
aは、クリーム半田7の充填動作とマスク3の表面3a
のクリーム半田7の掻き取り動作との2つの動作を行っ
ているために、充填圧力を増加させることはスキージ先
端部103の変形を大きくすることになり、マスク3の
表面3aのクリーム半田7を掻き取ることができなくな
る。よって、図26に示すように、マスク3の表面3a
にクリーム半田7が残ってしまう。これを防ぐために、
更に印刷用スキージ101aの先端部103をより強く
マスク3の表面3aに接触させた場合には、図27に示
す様にクリーム半田7の掻き取りは行われるが、その一
方で、上記強い接触圧によりスキージ先端部103の変
形量が大きくなってしまう。よって、スキージ先端部1
03が開口部4に位置したとき、スキージ先端部103
の復元によりスキージ先端部103の一部分が開口部4
に侵入し、開口部4に充填したクリーム半田7を削り取
る現象が発生してしまう。又、クリーム半田7に含まれ
る半田粉末も上記削り取り現象を助長している。このた
め開口部4におけるクリーム半田7の充填量が減少し、
安定した印刷が行えない。
は、上述の充填及び掻き取り動作の両方が十分に行え安
定した印刷ができる様に、作業者が経験的に各印刷条件
の設定や調整、変更を行っていた。よって、上記印刷条
件の設定や調整、変更作業は作業者による個人差が大き
く、安定した印刷を維持することは困難であるという問
題もあった。本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、従来に比べ印刷時間の高速化を図っ
た場合においても安定した印刷を行うことができる、ク
リーム半田印刷装置及び印刷方法を提供することを目的
とする。
クリーム半田印刷装置は、開口部が形成された印刷用マ
スクの表面をスキージが印刷方向に移動することにより
上記表面上のクリーム半田を上記印刷用マスクの裏面に
位置する回路基板面に上記開口部を介して印刷し塗布す
るクリーム半田印刷装置であって、上記スキージは、印
刷時には上記表面に対して隙間を隔てた非接触な状態に
先端が配置されて上記印刷方向に移動して上記クリーム
半田を上記開口部へ充填する充填用スキージと、上記印
刷方向において上記充填用スキージの後方に配置され印
刷時には上記表面に接触して上記充填用スキージと同方
向に移動し上記表面上の不要なクリーム半田を除去し、
かつ上記表面への接触部分が上記充填用スキージの上記
先端に対して上記印刷方向に沿って寸法Dの間隔にて配
置される掻き取り用スキージと、を備え、ここで上記寸
法Dは、上記印刷方向への上記充填用スキージの通過及
び上記掻き取り用スキージの通過によって通過箇所にて
それぞれ発生する上記印刷用マスク裏面の上記回路基板
側への撓みを、上記充填用スキージ及び上記掻き取り用
スキージの上記印刷方向への連続的な通過によって上記
通過箇所にて上記印刷用マスクの裏面が上記回路基板側
へ1回のみ撓ませる距離である、ことを特徴とする。
方法は、開口部が形成された印刷用マスクの表面を印刷
時には充填用スキージの先端と上記表面とが隙間を隔て
た非接触な状態で上記充填用スキージを印刷方向に移動
して上記表面上のクリーム半田を上記開口部へ充填した
後、上記表面に接触して上記印刷方向に移動する掻き取
り用スキージにて上記表面上の不要なクリーム半田を除
去するクリーム半田印刷方法において、上記印刷方向へ
の上記充填用スキージの通過及び上記掻き取り用スキー
ジの通過によって通過箇所にてそれぞれ発生する上記印
刷用マスク裏面の上記回路基板側への撓みを、上記充填
用スキージ及び上記掻き取り用スキージを上記印刷方向
へ連続的に通過させることで上記充填用スキージ及び上
記掻き取り用スキージのそれぞれにて発生させず1回の
み生じさせ、上記充填用スキージにて上記開口部へ上記
クリーム半田を充填した後、直ちに上記掻き取り用スキ
ージにて上記不要なクリーム半田の除去を行わせること
を特徴とする。
ム半田印刷装置及び印刷方法について図面を参照しなが
ら以下に説明する。尚、上記印刷方法は上記クリーム半
田印刷装置にて実行されるものである。又、各図におい
て、同一又は同様の機能を果たす構成部分については同
じ符号を付し、その説明を省略する。又、本明細書にお
いて、クリーム半田とは、粉末半田を高粘性フラックス
に混ぜ合わせたペースト状半田をいう。又、上述の「課
題を解決するための手段」に記載する掻き取り用スキー
ジにおけるマスク表面への「接触部分」の一実施形態と
して掻き取り用スキージ714a,714bの先端72
0a,720bが相当する。又、充填調整装置の機能を
果たす一実施形態として後述する充填用スキージ710
a,710b,910a,910b用の上下駆動装置7
11a,711b及び角度可変装置712a,712b
が相当する。又、充填圧力検出器の機能を果たす一実施
形態として後述する反力検出器713a,713b、及
び圧力検出器913a,913bが相当する。
刷装置として、本願出願人は特願平9−339887号
にて図19に示すクリーム半田印刷装置51を既に提案
している。図19では、上記クリーム半田印刷装置51
におけるスキージ周りの概略を示しており、上記クリー
ム半田印刷装置51は左、右の両印刷方向にスキージが
移動するタイプである。クリーム半田印刷装置51につ
いて以下に概説する。クリーム半田印刷装置51は、上
記右方向印刷時に使用する掻き取り用スキージ14a、
上記左方向印刷時に使用する掻き取り用スキージ14b
に加え、さらに、印刷方向においてこれら掻き取り用ス
キージ14a、14bに挟まれた位置に、クリーム半田
7をマスク3の開口部4に充填するための充填用スキー
ジ10を設けている。印刷時においてマスク3上の不要
なクリーム半田7の掻き取り動作を行う掻き取り用スキ
ージ14a,14bのそれぞれは、掻き取り用スキージ
用の上下駆動装置15,16にて待機位置18と掻取位
置19との間で昇降可能である。又、当該クリーム半田
印刷装置51は、制御装置48にて動作制御される駆動
装置49にて左、右の印刷方向へ移動される。尚、図1
9では、右方向印刷を行っている状態を示しているの
で、掻き取り用スキージ14aが掻取位置19に下降
し、掻き取り用スキージ14bが待機位置18に上昇し
た状態を図示している。又、掻き取り用スキージ14
a,14bが掻取位置19に位置した状態にあっては、
各スキージの先端部20は、適宜な圧力がマスク3の表
面3aに印加されるような状態で上記表面3aに接触す
る。一方、印刷時において充填用スキージ10は、マス
ク3の表面3aに接触せず、後述にて図2を参照して説
明する場合と同様に、隙間H2をあけて配置される。充
填用スキージ10は、充填用スキージ用の上下駆動装置
11の駆動軸11aに反力検出器13を介して連結され
ている。上下駆動装置11は、制御装置48に接続され
ており、上記反力検出器13の出力情報に基づき制御装
置48を介して駆動され駆動軸11aを昇降し、良好な
充填がなされるように上記隙間H2の調整が行われる。
置51は以下のように動作する。マスク3の表面3aに
塗布されたクリーム半田7は、クリーム半田印刷装置5
1の移動により充填用スキージ10によってマスク3の
開口部4へクリーム半田7が充填されていく。掻き取り
用スキージ14aは、充填用スキージ10の上記隙間H
2によりマスク3の表面3aに形成されたクリーム半田
7の層を掻き取る。掻き取り用スキージ14aの上記掻
き取り動作によりマスク3の表面3a上の不要なクリー
ム半田7が上記表面3aと同一面まで掻き取られる。こ
のように、充填用スキージ及び掻き取り用スキージ14
a,14bを設けて、充填用スキージ10をマスク3の
表面3aに対して非接触な状態で移動させてクリーム半
田7をマスク3の開口部4に充填した後、マスク3の表
面3a上の不要なクリーム半田7を掻き取り用スキージ
14a,14bにて除去するようにしたことにより、ス
キージの移動速度を高速化しても上記開口部4へのクリ
ーム半田7の充填不足やクリーム半田7の掻き取り不良
の発生を無くし、回路基板上に安定した印刷を行うこと
ができる。よって、印刷時間の短縮を図り生産性を向上
することができる。
粘性フラックスに半田粉末を混ぜ合わせたペースト状の
物質であり、上記フラックスや上記半田粉末の種類及び
それらの混合比等の組み合わせによりクリーム半田7の
種類は無数にあり、その特性も様々である。クリーム半
田7の特性は一般的には粘度で表されるが、通常は定性
的に表現されることが多く、粘度が高いクリーム半田7
は硬くて滲み難いクリーム半田、粘度が低いクリーム半
田7は軟らかくて滲み易いクリーム半田と呼ばれる。
又、図28に示すように、プリント基板5をマスク3に
位置決めして重ね合わせた状態では、プリント基板5と
マスク3との間には微視的に隙間G1が存在する。又、
上述したクリーム半田印刷装置51では、充填用スキー
ジ10の先端部分と、掻き取り用スキージ14a又は掻
き取り用スキージ14bの先端部20との間隔は約60
mmとなっている。よって、マスク3における、ある開
口部4に着目すると、クリーム半田印刷装置51の印刷
方向への移動により充填用スキージ10による開口部4
へのクリーム半田7の充填動作が完了した後、しばらく
経過後に例えば掻き取り用スキージ14aがマスク3の
表面3aに接触しながら移動し掻き取り動作が行われ
る。
掻き取り動作にて以下のように変化する。まず、充填用
スキージ10にて発生している充填圧力にてマスク3は
プリント基板5側へ押圧されて撓み上記隙間G1は小さ
くなり図29に示すように隙間Gとなる。印刷用スキー
ジ10の通過後、上記充填圧力は作用しなくなるので、
上記隙間Gは再び元の状態、即ち上記隙間G1に戻る。
その後しばらくしてから、掻き取り用スキージ14aが
通過し、その押圧により再びマスク3はプリント基板5
側へ押圧されて撓み上記隙間G1は再び隙間G1よりも
狭い例えば隙間G2となる。このように、プリント基板
5とマスク3との間の隙間は、充填用スキージ10の通
過と掻き取り用スキージ14aの通過とによって二度隙
間G1よりも狭くなることになる。このような場合に、
上述した粘度の低い滲み易いクリーム半田7を用いた場
合において、図29に示すように印刷用スキージ10の
通過により上記粘度の低いクリーム半田7、特にフラッ
クスは開口部4へ充填されるだけでなく、上記隙間G1
にも侵入する。このように上記隙間G1に特にフラック
スが侵入した状態において、掻き取り用スキージ14a
が通過して再び上記隙間が狭くなると、上記侵入したフ
ラックスやクリーム半田7は、毛細管現象により、図3
0に示すように、上記侵入したクリーム半田7等は拡散
し、回路基板5上の隣接するランド6の間にも侵入する
可能性が出てくる。よって、回路基板5上では図31に
示すように隣接するランド6間にてクリーム半田7がつ
ながってしまい印刷滲みやブリッジ部分151が誘発さ
れる可能性が発生することになる。したがって、印刷不
良が発生して安定した印刷が行えないという問題が発生
する可能性がある。尚、このようなことから粘度の低い
クリーム半田7は滲み易いクリーム半田と呼ばれ、逆
に、粘度の高いクリーム半田7は滲み難いクリーム半田
と呼ばれる。したがって、上記滲み易いクリーム半田を
使用したときであっても、スキージ速度を高速化して安
定した印刷が行え、印刷時間の短縮を図り生産性の向上
を図ることができる、本発明の他の実施形態におけるク
リーム半田印刷装置について、以下に説明する。
ム半田印刷装置751におけるスキージ周りの概略を示
す図である。尚、該クリーム半田印刷装置751は、上
述の左、右の両印刷方向にスキージが移動するタイプで
ある。クリーム半田印刷装置751には、上記右方向印
刷時に使用する掻き取り用スキージ714a、上記左方
向印刷時に使用する掻き取り用スキージ714bに加
え、さらに、印刷方向においてこれら掻き取り用スキー
ジ714a、714bに挟まれた位置に、クリーム半田
7をマスク3の上記開口部4に充填するための充填用ス
キージ710a及び充填用スキージ710bを設けた。
充填用スキージ710aは、上記掻き取り用スキージ7
14aと対となり上記右方向印刷のときに動作し、充填
用スキージ710bは、上記掻き取り用スキージ714
bと対となり左方向印刷のときに動作するものである。
ム半田7の掻き取り動作を行う掻き取り用スキージ71
4a,714bのそれぞれは、当該クリーム半田印刷装
置751を構成するスキージヘッドの台板717にそれ
ぞれ取り付けられた掻き取りスキージ用の上下駆動装置
715a,715bにて、待機位置718と掻取位置7
19との間で昇降可能である。尚、上記台板717は、
制御装置748にて動作制御される駆動装置749にて
上記左、右の印刷方向へ移動される。図1では、右方向
印刷を行っている状態を示しているので、掻き取り用ス
キージ714aが掻取位置719に下降し、掻き取り用
スキージ714bが待機位置718に上昇した状態を図
示している。掻き取り用スキージ714a又は掻き取り
用スキージ714bが上記掻取位置719に位置した状
態にあっては、掻き取り用スキージ714aの先端72
0a,掻き取り用スキージ714bの先端720bは、
適宜な圧力がマスク3の表面3aに印加されるような状
態でマスク3の表面3aに接触する。
bのそれぞれは、ホルダー807a,807bにそれぞ
れ保持されており、該ホルダー807a,807bは、
保持部材806a,806bにピン805a,805b
を介して取り付けられ、上記保持部材806a,806
bは、ガイド部材808a,808bを介して上記上下
駆動装置715a、715bの駆動軸815a、815
bにそれぞれ取り付けられている。上記ガイド部材80
8a,808bのそれぞれは、保持部材806a,80
6bをそれぞれ上記左、右の印刷方向に沿って移動可能
に支持する。よって、図2に示すように、掻き取り用ス
キージ714aにおけるマスク3との接触部分である上
記先端720aと、後述の充填用スキージ710aにお
ける先端724aとの間における、上記印刷方向に沿っ
た寸法D、及び掻き取り用スキージ714bにおけるマ
スク3との接触部分である上記先端720bと、後述の
充填用スキージ710bにおける先端724bとの間に
おける、上記印刷方向に沿った寸法Dを、後述する所定
の値に設定するために、掻き取り用スキージ714a、
714bは上記ガイド部材808a,808bによって
上記印刷方向に移動可能であり、又、例えばボルト等の
締結部材を用いて上記所定値にて掻き取り用スキージ7
14a、714bはガイド部材808a,808bに固
定可能である。又、図15に示すように、例えば掻き取
り用スキージ714a側のガイド部材808aにおい
て、モータ809a及び該モータ809aにて軸回りに
回転されるボールネジ810aを設け、該ボールネジ8
10aに保持部材806aを係合させるような公知の機
構にて、ガイド部材808aに対して保持部材806a
を移動及び固定するようにしてもよい。尚、図15で
は、掻き取り用スキージ714a側について図示してい
るが、本実施形態では、もちろん掻き取り用スキージ7
14b側についても図15に示す機構を設けている。
駆動軸815a,815bと同軸上にそれぞれ位置し、
保持部材806a,806bに対して上記左、右の印刷
方向にホルダー807a,807bを揺動可能に支持す
る。よって掻き取り用スキージ714a、714bのそ
れぞれは、マスク3の表面3aに対して、掻き取り用ス
キージ714a、714bの側面721、721が鋭角
から直角を介して鈍角までの範囲の任意の角度をなすよ
うに設定可能である。ここで、ピン805a,805b
を例えばボルト、ナットのような締結部材にて構成する
ことで、ピン805a,805bの締め付けにより、ホ
ルダ807a,807bの上記揺動を止めかつ掻き取り
用スキージ714a、714bを上記任意の角度に固定
することができる。本実施形態では、図示するように、
マスク3の表面3aに対して、掻き取り用スキージ71
4a、714bの側面721a、721bの両方とも鈍
角として、掻き取り用スキージ714a、714bを固
定している。又、ピン805a,805bを回転中心と
して、例えばモータを使用した公知の機構にてホルダ8
07a,807bを揺動させかつ上記任意の角度にホル
ダ807a,807bを固定するようにしてもよい。こ
のような、ピン805a,805b、保持部材806
a,806b、ホルダ807a,807b、及びガイド
部材808a,808bにて、掻き取り用スキージ71
4a、714bの角度位置設定装置802a,802b
を形成する。
半田7とは、マスク3の表面3a及び開口部4におい
て、表面3aを超えて表面3a及び開口部4に盛り上が
って存在するクリーム半田をいう。又、上記駆動装置7
49、上下駆動装置715a,715bのそれぞれは、
当該クリーム半田印刷装置751の動作制御を行う制御
装置748に接続される。
a,714bの側面721a,721bをマスク3の表
面3aに対して鈍角に設定した場合には、図8に示され
後述するように例えば充填用スキージ710aによりマ
スク3の開口部4に充填されたクリーム半田7に極力影
響を与えないようにして上記表面3a上の不要なクリー
ム半田7を除去することができる。その理由は、図9に
示すような、工具520による工作物521の切削加工
における一般的なせん断切削モデルを考えることにより
説明することができる。このモデルに示すように工具5
20で工作物521を切削する場合、工具520により
作用するせん断力は、仕上げ面522よりも上部、即
ち、図9に斜線を施したせん断領域524に主に作用す
る。即ち、上記せん断力は、切りくず523になる部分
だけに作用する。つまり、図9において、掻き取り用ス
キージ714a,714bを工具520に、上記開口部
4に充填されたクリーム半田7を仕上げ面522より下
の工作物521に、上記表面3a上の不要な上記クリー
ム半田7を切りくず523に、それぞれ置き換えて考え
ると、掻き取り用スキージの側面721a,721bの
角度を鈍角に設定した場合のせん断力は、上記表面3a
上の不要な上記クリーム半田7だけに作用するので、上
記開口部4に充填された上記クリーム半田7に影響を与
えないで上記表面3a上の不要なクリーム半田7を除去
することができる。
キージ710a及び上記左方向印刷のときに使用する充
填用スキージ710bのそれぞれは、大略、充填用部材
722a,722b、及び該充填用部材722a,72
2bを保持する保持部材723a,723bをそれぞれ
有し、台板717に取り付けられた、充填用スキージ7
10a,710b用のそれぞれの上下駆動装置711
a,711bの各駆動軸716a,716bに各反力検
出器713a,713bを介して連結されている。それ
ぞれの上記上下駆動装置711a,711bは、制御装
置748に接続されており、詳細後述するように、各反
力検出器713a,713bの出力情報に基づき制御装
置748を介して駆動され駆動軸716a,716bを
昇降する。よって、充填用スキージ710a,710b
のそれぞれは、上下駆動装置711a,711bによっ
て、待機位置741と充填位置742との間を昇降可能
である。尚、図1では、上記右方向印刷を行っている状
態を示しているので、充填用スキージ710aが充填位
置742に下降しており、充填用スキージ710bが待
機位置741に上昇している。充填用スキージ710
a,710bが充填位置742に配置されているとき、
各充填用スキージ710a,710bの先端部724
a,724bと、マスク3の表面3aとは、後述のよう
に隙間H2をあけた非接触な状態に設定される。
0bの先端部分における上記表面3aへのそれぞれの対
向面は、図2に詳しく示すように、充填用部材722
a,722bのそれぞれの先端724a,724bから
各印刷方向に向かって上り傾斜となる充填加圧面725
a,725bを形成する。尚、充填用部材722a,7
22bの材質としては、従来のスキージに使用されるよ
うな、ゴム材や金属等が使用できる。それぞれの充填用
スキージ710a,710bは、印刷時、即ち上記充填
位置742に配置されたときには、それぞれの上記先端
724a,724bが表面3aに対して寸法h2にてな
る隙間H2をなすように配置される。又、このときそれ
ぞれの充填用部材722a,722bの印刷方向側のそ
れぞれの側面772a,772bと充填加圧面725
a,725bとの交線部分726a,726bと表面3
aとの隙間H1の寸法はh1となる。上述のような充填
用部材722a,722bを有する充填用スキージ71
0a,710b、及び掻き取り用スキージ714a,7
14bを設けることで、充填用スキージ710a,71
0bのスキージ速度を高速化した場合においても従来の
ようにマスク3の開口部4にクリーム半田7の未充填部
分9が生じることはなく、さらに、上述の滲み易いクリ
ーム半田7を用いたときにおいても、隣接するランド6
間で上記フラックスや上記クリーム半田7が連結する、
いわゆる印刷滲みやブリッジ部分151が発生すること
はなく、安定した印刷を行うことができる。その理由を
以下に説明する。
理由について説明する。充填用スキージ710a,71
0bによる開口部4へのクリーム半田7の充填の際に発
生する充填圧力について、図2に基づいて説明する。
尚、充填用スキージ710a,710bの両者で作用は
同一であるので、ここでは充填用スキージ710aを例
に採り説明する。図2の左側に示す状態にて、矢印で示
すように右方向へ充填用スキージ710aを移動させる
と、クリーム半田7は、上述した隙間H1側から充填用
部材722aの充填加圧面725aへ流入して、上記隙
間H2から流出する。この現象は、狭いくさび状の隙間
に入り込む物質の流れを考えることにより説明すること
ができる。即ち、図3に示す様なモデルを考える。この
モデルは、軸受等における流体潤滑の説明で用いられる
一般的に良く知られたモデルであるが、このモデルはち
ょうど充填用部材722aの隙間H2から隙間H1まで
の形態と近似している。図3において、壁体301と基
準面302との流体の入口側の隙間の大きさをh1、出
口側の隙間の大きさをh2、入口隙間と出口隙間の間隔
をL、入口隙間からxの距離における壁体301と基準
面302との隙間の大きさをh、壁体301の移動速度
をv、流体の粘度をηとすると、流体の流れにより距離
xの位置で発生する圧力p’は次式で表され、又、圧力
分布は図4に示すようになることが良く知られている。 p’=(6ηvL/(h1 2−h2 2))・((h1−h)(h−h2)/h2)…( 2) 従って、充填用スキージ710aの充填用部材722a
によりクリーム半田7に発生する充填圧力及び圧力分布
も同様に考えることができる。即ち、図24における斜
線部分105に比べて、図4における斜線部分303に
示すように、充填用スキージ710aを使用することで
高い充填圧力が広範囲で発生していることがわかる。し
たがって、充填時間が短くても上記開口部4への充填を
行うことができる。よって、スキージ速度を高速化した
場合においても上記未充填等の充填不良の発生が無く、
安定した印刷を行うことができる。
半田7を用いたときであっても上記印刷滲みや上記ブリ
ッジ部分151の発生が無くなる理由について説明す
る。尚、ここでも充填用スキージ710a及び該充填用
スキージ710aと対となる掻き取り用スキージ714
aを例に採る。図28ないし図30、及び図19を参照
して説明したように、マスク3の裏面3bとプリント基
板5とは、微視的には隙間G1が存在する。一方、充填
位置742に配置された充填用スキージ710aが印刷
方向へ移動することで上述のように充填圧力が生じるこ
とから、充填用スキージ710aが通過しているマスク
3の裏面3bはプリント基板5側へ撓み、上記隙間G1
は狭くなり上記隙間G2となる。又、図示するように掻
き取り用スキージ714aもその先端720aがマスク
3の表面3aに接触しかつマスク3を押圧していること
から、掻き取り用スキージ714aが通過しているマス
ク3の裏面3bはプリント基板5側へ撓み上記隙間G2
となる。
に、充填用スキージ710aの先端724aと、掻き取
り用スキージ714aの先端720aとの間の寸法D
を、図19に示すクリーム半田印刷装置51のように例
えば60mmというように必要以上に広く設定したとす
ると、粘度が低い、即ち滲み易いクリーム半田7を用い
たときには、上述のように、上記印刷滲みや上記ブリッ
ジ部分151が発生する可能性が生じる。
を極力小さくし、例えば数mm程度、具体的には1〜3
mmに設定している。ここで上述の着目した開口部4の
状態を調べるために図16に示すように、例えば圧力セ
ンサ等にてなる圧力検出器212を埋設した実験用のベ
ースプレート211の表面211a上を充填用スキージ
710a及び掻き取り用スキージ714aを上記印刷方
向に移動させる実験を行った。上記寸法Dを例えば上記
60mmに設定したときには、圧力検出器212は、図
17に示すように時間経過につれて充填用スキージ71
0aによる圧力波形213と、掻き取り用スキージ71
4aによる圧力波形214との2つの圧力波形を出力す
る。この2つの圧力波形213と圧力波形214との間
には、圧力PDが0の部分、即ち圧力が作用していない
部分215が発生していることから、マスク3は充填用
スキージ710a及び掻き取り用スキージ714aによ
って2度撓むことがわかる。一方、上記寸法Dを小さく
していくと、掻き取り用スキージ714aによる圧力波
形214は矢印216に示すように充填用スキージ71
0aによる圧力波形213に近づいていく。そして、上
記寸法Dを上記数mm程度、具体的には1〜3mmに設
定したときには、図18に示すように圧力0の部分21
5が無くなり、圧力波形は一つとなることが確認され
た。
極力小さくし、例えば上記数mm程度、具体的には1〜
3mmに設定することで、上記印刷方向へのスキージヘ
ッドの移動により上記着目した開口部4を充填用スキー
ジ710a及び掻き取り用スキージ714aは連続して
通過することになり、充填用スキージ710aにて開口
部4へクリーム半田7の充填が行われた直後に掻き取り
用スキージ714aにて不要なクリーム半田7の除去が
行われる。即ち、充填用スキージ710a及び掻き取り
用スキージ714aの連続した通過により、マスク3の
上記撓み現象は1回のみとなり、上述のように既に上記
隙間G1に侵入した上記フラックスやクリーム半田7が
2度目の上記撓みにより拡散するという現象を防ぐこと
ができる。したがって、粘度が低い、即ち滲み易いクリ
ーム半田7を用いたときであっても上記印刷滲みや上記
ブリッジ部分151の発生を無くすことができる。上述
のように、充填用部材722aの先端724aと掻き取
り用スキージ714aの先端720a、及び充填用部材
722bの先端724bと掻き取り用スキージ714b
の先端720bとが、それぞれ上述のように例えば数m
m程度の寸法Dに設定可能なように、本実施形態では、
例えば充填用スキージ710a及び掻き取り用スキージ
714aを例に採ると、充填用部材722aの先端72
4aに対して掻き取り用スキージ714aの先端720
aを近接させるために、掻き取り用スキージ714aの
側面721aとマスク3の表面3aとのなす角度を鈍角
として掻き取り用スキージ714aを設置しかつ上記側
面721aと上記表面3aとの接触部分を上記先端72
0aとしており、さらに、上記側面721aに対向する
充填用部材722aの側面7222を平坦面として掻き
取り用スキージ714aの設置の障害とならないように
している。尚、上記寸法Dの値としては上述の値に限定
されるものではなく、上記隙間Gに侵入した上記フラッ
クスやクリーム半田7が上記撓みにより拡散する現象を
防止できるような値であればよい。尚、上記寸法Dの設
定には、図15を参照して上述したように制御装置74
8の制御により例えばモータ809aを駆動して例えば
保持部材806aを上記印刷方向に移動し、設定すべき
寸法Dとする。又、寸法Dの設定の制御方法としては、
使用するクリーム半田7の粘度が低くなればなるほど、
即ち滲み易くなればなるほど、上記寸法Dは小さくする
必要があり、逆に、上記粘度が高くなればなるほど、即
ち滲み難くなればなるほど上記寸法Dは大きくすること
ができる。
のそれぞれは、上記駆動軸716a,716bと同軸上
にてそれぞれピン727a,727bによって左、右の
印刷方向側に揺動可能な状態で、それぞれの保持部材7
23a,723bにて保持される。後述するように充填
用部材722a,722bのそれぞれの充填加圧面72
5a,725bとマスク3の表面3aとの交差角度をそ
れぞれ可変とするとともに、ピン727a,727bを
中心に揺動可能な充填用部材722a,722bを適宜
な上記交差角度に維持するために、保持部材723a,
723bにはモータ又はシリンダなどのような角度可変
装置712a,712bがそれぞれ取り付けられてい
る。該角度可変装置712a,712bのそれぞれは、
それらの各本体の一端が保持部材723a,723bに
回動可能に支持され、それぞれの上記本体に対して進退
可能である各駆動軸7121a,7121bの各先端部
分が充填用部材722a,722bのそれぞれの肩部7
221a,7221bに対して回動可能に連結されてい
る。よって、各駆動軸7121a,7121bを進退さ
せることでそれぞれの充填用部材722a,722b
は、ピン727a,727bを支点として揺動すること
になる。又、それぞれの角度可変装置712a,712
bは、制御装置748に接続されており、制御装置74
8の制御により上記駆動軸7121a,7121bをそ
れぞれ進退させて上記交差角度をそれぞれ独立して変更
することができる。
キージ710aの先端724aと掻き取り用スキージ7
14aの先端720aとの間の上記寸法D、及び充填用
スキージ710bの先端724bと掻き取り用スキージ
714bの先端720bとの間の上記寸法Dが変化した
ときには、それぞれの寸法Dが上述の所定値になるよう
に、上記角度位置設定装置802a,802bにて掻き
取り用スキージ714a,714bの先端720a,7
20bの配置を調整する。
リーム半田7を介して充填用部材722a,722bの
充填加圧面725a,725bにそれぞれ作用する反力
を検出可能なように、各保持部材723a,723bは
ロードセルなどのような反力検出器713a,713b
を介して上下駆動装置711a,711bのそれぞれの
駆動軸716a,716bに接続されている。尚、従来
のクリーム半田印刷装置に対して上記反力検出器713
a,713bを単に設けたとしても反力を検出すること
はできない。その理由を図10を参照して説明する。従
来の印刷用スキージ101aの先端部はマスク3の表面
3aと接触した状態で移動するために、図11に示すよ
うに、その摩擦により印刷用スキージ101aの先端部
が大きく変形する。又、印刷用スキージ101aの先端
部とマスク3の表面3aとの接触部分が反力検出器の鉛
直方向上には位置していない。よって、クリーム半田7
の反力で印刷用スキージ101aの上記接触部分が押し
上げられることで、上記接触部分とは反対側に位置する
印刷用スキージ101aの反接触側端部は逆にマスク3
側に引っ張られるような状態を生じる。よって印刷用ス
キージ101aにはクリーム半田7による反力が作用し
ているにも拘わらず、反力検出器は逆にマスク3側への
引張力を検出するようになってしまう。したがって反力
検出器はクリーム半田7の反力を検出することはできな
い。これに対し、本実施形態のクリーム半田印刷装置7
51では、各充填用スキージ710a,710bは、マ
スク3の表面3aに接触しない状態で移動するので、ク
リーム半田7の反力を検出することが可能となる。
に、圧力p’をx=0〜Lの範囲で積分することによ
り、充填加圧面725a,725bに作用する反力を求
めることができる。よって、反力検出器713a,71
3bにより検出されたクリーム半田7の反力により、充
填圧力の状態を知ることができる。さらに又、上記
(2)式よりわかるように、圧力p’は、隙間H1及び
隙間H2の寸法h1及び寸法h2を調整することで変化
させることができ、寸法h1及び寸法h2は、各充填用
スキージ710a,710bの上下駆動装置711a,
711b、及び角度可変装置712a,712bの少な
くとも一方を動作させることにより調整が可能である。
よって、それぞれの反力検出器713a,713bは、
制御装置748に接続されており、制御装置748は、
各反力検出器713a,713bが検出した上記反力の
情報に基づき、上述の未充填部分9がマスク3の開口部
4にて発生しないように上記隙間H2の寸法h2や、上
記隙間H1の寸法h1を調整するために、上下駆動装置
711a,711bを動作させ駆動軸716a,716
bを介して充填用部材722a,722bを昇降させた
り、上記交差角度を調整するために角度可変装置712
a,712bを動作させる制御を行う。したがって、例
えば、環境変化等の影響でクリーム半田7の物性、特に
粘度η、が変化して充填圧力が変化したり、生産機種切
り替え等によりクリーム半田7の種類が変更されたとき
等でも、反力検出器713a,713bにて検出された
クリーム半田7の反力情報が予め設定した反力値や機種
切り替え前における反力値に近似していくように、制御
装置748は上下駆動装置711a,711b及び角度
可変装置712a,712bの少なくとも一方を動作さ
せる。これにより充填用スキージ710a,710bの
高さ及び上記交差角度の少なくとも一方が変化して上記
寸法h1及びh2が調整され、印刷条件を自動的に調
整、変更することができ、安定した印刷を行うことがで
きる。尚、制御装置748による上記上下駆動装置71
1a,711b及び角度可変装置712a,712bの
動作制御は、充填用スキージ710a,710bの移動
とともにリアルタイムにて行ってもよいし、各回路基板
毎又はある印刷回数毎に行ってもよい。このように、印
刷条件を自動的に調整、変更することができるので、安
定した印刷を維持することができ、作業時間も短縮する
ことができる。
0a,710bの充填用部材722a,722bの充填
加圧面725a,725bは、平面であるが、これに限
るものではなく、例えば図5に示すように表面3a側に
凸状となる曲面であってもよい。要するに、印刷方向に
向かって、充填加圧面725a,725bとマスク3の
表面3aとの間の隙間における寸法が上記寸法h2より
も上記寸法h1の方が大きい、即ち、h1>h2の関係を
有するものであれば充填加圧面725a,725bの形
状は問わない。又、充填用部材722a,722bの先
端724a,724bは、図2に示すように尖っていて
もよいし、図6に示すように上記印刷方向に沿って適宜
な長さにわたり表面3aに平行な平面であってもよい。
尚、図5及び図6では充填用部材722aのみを図示し
ているが、もちろん充填用部材722bについても同様
の形状とすることができる。
度可変装置712a,712bの設置場所は、上述した
箇所に限定されるものではなく各機能を果たすことがで
きるような場所であればよい。
左、右の両印刷方向に移動するタイプであるので、掻き
取り用スキージ714a,714bの両方を備え、かつ
充填用スキージ710a,710bの両方を備えるが、
クリーム半田印刷装置はいずれか一方のみに移動するタ
イプであってもよく、その場合には移動方向に対応する
掻き取り用スキージ714a若しくは掻き取り用スキー
ジ14b、及び充填用スキージ710a若しくは充填用
スキージ710bが設けられる。
置751を使用したクリーム半田印刷動作について図7
を参照しながら以下に説明する。尚、充填用スキージ7
10a及び掻き取り用スキージ714aによる動作、並
びに充填用スキージ710b及び掻き取り用スキージ7
14bによる動作は同一であるので、以下の説明では、
特記部分以外、代表して右方向印刷にて使用される充填
用スキージ710a及び掻き取り用スキージ714aに
よる動作を例に採り説明を行う。又、上下駆動装置71
1aや角度可変装置712aの動作制御は、上述したリ
アルタイムにて実行する場合を例にとる。ステップ(図
内では「S」にて示す)1においては以下の動作が行わ
れる。先ず、マスク3の表面3aにクリーム半田7を所
定量供給する。右方向印刷の場合、プリント基板5をマ
スク3に位置決めして重ね合わし、上下駆動装置711
aにより充填用スキージ710aを、及び上下駆動装置
715aにより右方向印刷用掻き取りスキージ714a
をそれぞれ下降させる。このとき、掻き取り用スキージ
714aの先端720はマスク3の表面3aに適正な押
圧力で接触させる。又、このとき、充填用スキージ71
0aは、図2に示す様に、マスク3の表面3aに接触せ
ずに所定の寸法h2の隙間H2が形成される。さらに、
充填用スキージ710aの先端724aと掻き取り用ス
キージ714aの先端720aとの間が上記寸法Dとな
るように、角度位置設定装置802aにて掻き取り用ス
キージ714aが配置される。又、充填用スキージ71
0aは、印刷方向に向かって、上記隙間H2が、上記供
給されたクリーム半田7の後方に位置する様に下降され
る。尚、上記右方向印刷の場合、充填用スキージ710
bは上下駆動装置711bにより、掻き取り用スキージ
714bは上下駆動装置715bにより、それぞれ上記
待機位置に配置されている。
で、駆動装置749にて台板717を右方向へ移動さ
せ、充填用スキージ710a及び掻き取り用スキージ7
14aを右方向の印刷方向へ直線移動させる。これによ
り、充填用スキージ710aによるマスク3の開口部4
へのクリーム半田7の充填が開始される。このとき、ス
テップ3では、充填用スキージ710aへ作用する反力
が反力検出器713aにて検出され、ステップ4にて検
出された反力が上述したように例えば予め設定した反力
値の範囲であるか等が判断される。検出された反力が適
正範囲から外れるときには、ステップ5にて、上記検出
された反力が適正範囲内となるように、制御装置748
により上下駆動装置711a及び角度可変装置712a
の少なくとも一方が動作される。これにより充填用スキ
ージ710aの高さ及び上記交差角度の少なくとも一方
が変化する。尚、上述の交差角度の変更により充填用ス
キージ710aの先端724aと掻き取り用スキージ7
14aの先端720aとの間の上記寸法Dが変化したと
きには、上記寸法Dが所定値になるように、上記角度位
置設定装置802aにて掻き取り用スキージ714aの
先端720aの配置が調整される。即ち、上記交差角度
の変更により上記寸法Dが変化したときには、上述のよ
うに図15に示すようなモータ809a及びボールネジ
810aを用いた公知の機構を備えたことで、上記モー
タ809aを制御装置748にて動作制御することで保
持部材806aを上記印刷方向に移動及び固定して上記
寸法Dを適性値に自動調整する。具体的には、例えば角
度可変装置712aにより変更された上記交差角度の情
報、及び予め制御装置748に設定された上記交差角度
と例えば充填用スキージ710aの先端724aの位置
情報との関係を示す情報に基づき、上記交差角度の変更
後における値に対応した寸法D1を求め、求まった該寸
法D1が元の寸法Dに近づくように制御装置748によ
りモータ809aを駆動して、充填用スキージ710a
の先端724aに対する掻き取り用スキージ714aの
先端720aの配置位置を調整する。
用スキージ710aの隙間H2によってマスク3の表面
3aに形成されたクリーム半田7の層は、直ちに掻き取
り用スキージ714aにより掻き取られる。この掻き取
り用スキージ714aの掻き取り動作によりマスク3の
表面3a上の不要なクリーム半田7が除去され、開口部
4に上記表面3aを越えて盛り上がって充填されたクリ
ーム半田7は表面3aと同一面まで掻き取られる。又、
充填用スキージ710aの先端724aと掻き取り用ス
キージ714aの先端720aとの間の寸法Dを上述の
ように数mm程度まで近接させているので、充填用スキ
ージ710a及び掻き取り用スキージ714aは連続的
に通過して上述のようにマスク3の撓みは両者で1回と
なる。よって、充填用スキージ710aによる開口部4
へのクリーム半田7の充填により上記隙間G1へクリー
ム半田7等がたとえ侵入したとしても、侵入したクリー
ム半田7が侵入した以上に拡散することを防ぐことがで
きる。
すことにより、クリーム半田7の印刷が行なわれる。次
に、左方向印刷では、上述の右方向印刷の場合と同様
に、プリント基板5をマスク3に位置決めして重ね合わ
した後、上下駆動装置711b及び上下駆動装置715
bにより、充填用スキージ710bと左方向印刷用掻き
取りスキージ714bとをそれぞれ下降させる。このと
きも、掻き取り用スキージ714bの先端720bはマ
スク3の表面3aに適正な押圧力で接触させ、又、充填
用スキージ710bはマスク3の表面3aに接触させず
に所定の寸法h2にてなる隙間H2を形成する。又、充
填用スキージ710bの先端724bと掻き取り用スキ
ージ714bとの間は上記寸法Dに設定される。又、左
方向への印刷方向に向かって、上記隙間H2がクリーム
半田7の後方に位置する様に充填用スキージ10は下降
させる。尚、充填用スキージ710a及び右方向印刷用
掻き取りスキージ714aは、上記待機位置に配置され
ている。その後の動作は上述の右方向印刷と同様にして
行う。上述したような印刷動作を交互に繰り返すことに
より、マスク3を介してプリント基板5のランド6上に
クリーム半田7を連続して印刷、塗布する。
0a,710b用の上下駆動装置711a,711bの
各駆動軸716a,716bに反力検出器713a,7
13bを設け、各充填用スキージ710a,710bに
おける充填加圧面725a,725bの全面に作用する
クリーム半田7の反力をそれぞれの上記反力検出器71
3a,713bにて検出するようにしたが、以下のよう
な構成により、開口部4へのクリーム半田7の充填圧力
を直接に検出するようにしてもよい。即ち、図12に示
すクリーム半田印刷装置951において、上述の充填用
スキージ710aに相当する充填用スキージ910a、
及び充填用スキージ710bに相当する充填用スキージ
910bは、上述の充填用スキージ710a,710b
の場合と同様に、大略、充填用部材722a,722b
にそれぞれ相当する充填用部材922a,922bを有
し、又、各充填用部材922a,922bを保持する各
保持部材723a,723bを有し、台板717に取り
付けられた、充填用スキージ910a,910b用の上
下駆動装置711a,711bの各駆動軸716a,7
16bに連結されている。各上下駆動装置711a,7
11bは、制御装置948に接続されており、詳細後述
するように、圧力センサなどの圧力検出器913a,9
13bの出力等の情報に基づき制御装置948を介して
駆動され、各駆動軸716a,716bを昇降する。
び図14に示すように、充填用部材922aの軸方向の
ほぼ中央部付近であって充填用部材922aの先端92
4a部分にて、充填加圧面925aから充填用部材92
2aの内部側へ圧力検出器913aが埋設されている。
充填用部材922aと同様に、充填用部材922bには
圧力検出器913bが埋設されている。尚、圧力検出器
913a,913bは、充填用スキージ910a,91
0bによる開口部4へのクリーム半田7の充填の際に発
生する充填圧力を検出可能なように、印刷時にクリーム
半田7が存在する位置に取り付けられ、充填用部材92
2aの充填加圧面925a及び充填用部材922bの充
填加圧面925bに少なくとも1個、設けられる。又、
上述したように、充填圧力はその分布より、充填用部材
922a,922bの先端924a,924bの近傍に
最大圧力を発生することから、圧力検出器913a、9
13bは、充填用部材922a,922bの先端924
a,924bの近傍に設けることが望ましい。又、上記
充填圧力をより正確に検出可能なように、図示するよう
に圧力検出器913a,913bは、それぞれ圧力検出
面を充填加圧面925a,925bに露出させて埋設さ
れている。尚、図12に示すクリーム半田印刷装置95
1におけるその他の構造は、図1に示すクリーム半田印
刷装置751に同じである。
半田印刷装置751に設けられる反力検出器713a,
713bと、クリーム半田印刷装置951に設けられる
圧力検出器913a、913bとの違いについて説明す
る。両検出器とも印刷時におけるクリーム半田7の充填
圧力の状態変化を知るために設るものであるが、圧力検
出器913a、913bが充填圧力を直接検出するのに
対し、反力検出器713a,713bでは上記充填加圧
面725a,725bの全面に作用する充填圧力の総和
である反力を検出しているので、充填圧力を間接的に検
出している。従って、反力検出器713a,713bの
場合には充填圧力が同一でも充填加圧面725a,72
5bの面積により検出される反力が異なってしまうの
で、例えば、プリント基板5の寸法に合わせて充填用部
材722a,722bの寸法を変えた場合など、過去に
蓄積された反力検出情報の参照が容易ではなく、印刷条
件を再現するのに手間がかかる。尚、同一の充填用部材
722a,722bを用いて充填加圧面725a,72
5bの面積を変えなければ、過去に蓄積された反力検出
情報を容易に参照可能である。これに対し、圧力検出器
913a、913bを用いる場合には、充填圧力を直接
検出しているので、充填用部材922a,922bの寸
法を変えた場合などでも過去の圧力検出情報を容易に参
照でき、印刷条件を容易に再現することができ、より望
ましい。
装置951を使用したクリーム半田印刷動作について
は、上述の実施形態におけるクリーム半田印刷装置75
1の場合と同様の動作が行われる。基本的には図7に示
すステップ3,4に記載する「反力」が「圧力」に置き
換わるだけである。つまり、ステップ3で、例えば充填
用スキージ910aによる開口部4へのクリーム半田7
の充填の際に発生する充填圧力が圧力検出器913aに
て検出され、検出された圧力が、ステップ4にて、例え
ば予め設定した圧力値の範囲であるか否かが判断され
る。上記検出された圧力が適正範囲から外れるときに
は、ステップ5にて、上記検出された圧力が適正範囲内
となるように、制御装置948により上下駆動装置71
1a及び角度可変装置712aの少なくとも一方が動作
される。これにより充填用スキージ910aの高さ及び
上記交差角度の少なくとも一方が変化する。尚、上述の
交差角度の変更により充填用スキージ910aの先端9
24aと掻き取り用スキージ714aの先端720aと
の間の上記寸法D、及び充填用スキージ910bの先端
924bと掻き取り用スキージ714bの先端720b
との間の上記寸法Dが変化したときには、それぞれの寸
法Dが上述の所定値になるように、上記角度位置設定装
置802a,802bにて掻き取り用スキージ714
a,714bの先端720a,720bの配置を調整す
る。これ以外の動作は、クリーム半田印刷装置751の
場合と同様であり、以上のような印刷動作を交互に繰り
返すことにより、マスク3を介してプリント基板5のラ
ンド6上にクリーム半田7を連続して印刷、塗布する。
a,713b、又は圧力検出器913a,913bのい
ずれか一方のみを設けた場合についてそれぞれ説明した
が、反力検出器713a,713bと圧力検出器913
a,913bとの両方を一つのクリーム半田印刷装置に
設けた構成とし、反力と圧力の両方を検出してもよい。
のクリーム半田印刷装置及び第2態様のクリーム半田印
刷方法によれば、充填用スキージと掻き取り用スキージ
とを備え、充填用スキージをマスクの表面に対して非接
触な状態で移動させてクリーム半田を印刷用マスクの開
口部に充填した後、マスクの表面上の不要なクリーム半
田を掻き取り用スキージにて除去するようにしたことよ
り、スキージ速度を高速化しても開口部へのクリーム半
田の充填不良やクリーム半田の掻き取り不良の発生が無
く、回路基板上に安定した印刷を行うことができる。さ
らに、上記充填用スキージの先端と掻き取り用スキージ
との間の寸法を、印刷方向への上記充填用スキージ及び
上記掻き取り用スキージのそれぞれの通過によりそれぞ
れ発生する印刷用マスク裏面の回路基板側への撓みが、
1回のみの撓みとなる程度の距離に設定した。このよう
な設定にすることで、粘度の低い、即ち滲み易いクリー
ム半田を用いたときであっても、上記回路基板上の隣接
するランド間でクリーム半田やフラックスが連結する印
刷滲みやブリッジ等の印刷不良の発生を防止することが
でき、安定した印刷を行うことができる。したがって、
印刷時間の短縮を図り生産性を向上することができる。
装置の大略の構造を示す図である。
それぞれの先端部分、及び該充填用部材と掻き取り用ス
キージとの位置関係を示す図である。
るクリーム半田の充填圧力を求めるためのモデルを示す
図である。
す図である。
の実施形態を示す図である。
の実施形態を示す図である。
すフローチャートである。
キージの動作状態を説明するための図である。
取られることを説明するためのモデルを示す図である。
における印刷用スキージに反力検出器を設けた状態を示
す図である。
反力を検出できないことを説明するための図である。
施形態を示す図である。
る充填用スキージの充填用部材の斜視図である。
る。
マスクに作用する圧力を測定するための実験装置を示す
図である。
上に大きくしたときに生じる圧力波形を示すグラフであ
る。
に設定したときに生じる圧力波形を示すグラフである。
田印刷装置の大略の構造を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
開口部に充填されていく状態を示す図である。
生じる充填圧力を求めるためのモデルを示す図である。
生じる充填圧力の圧力分布を示す図である。
分が生じた場合を示す図である。
の変形を大きくした場合に、マスクの表面にクリーム半
田が残ってしまう状態を示す図である。
の変形を大きくした場合に、開口部に充填されたクリー
ム半田が掻き取られてしまう状態を示す図である。
隙間を示す図である。
した状態を示す図である。
等がマスクの撓みにより拡散することを説明するための
図である。
されたプリント基板の表面を示す図である。
…クリーム半田、710a,710b…充填用スキー
ジ、711a,711b…上下駆動装置、712a,7
12b…角度可変装置、713a,713b…反力検出
器、714a…右方向印刷用掻き取り用スキージ、71
4b…左方向印刷用掻き取り用スキージ、715a,7
15b…上下駆動装置、720a,720b…先端部、
722a,722b…充填用部材、723a,723b
…保持部材、724a,724b…先端部、725a,
725b…充填加圧面、748…制御装置、751…ク
リーム半田印刷装置、913a,913b…圧力検出
器、951…クリーム半田印刷装置。
Claims (14)
- 【請求項1】 開口部が形成された印刷用マスク(3)
の表面(3a)をスキージが印刷方向に移動することに
より上記表面上のクリーム半田(7)を上記印刷用マス
クの裏面に位置する回路基板面に上記開口部を介して印
刷し塗布するクリーム半田印刷装置であって、 上記スキージは、 印刷時には上記表面に対して隙間(H2)を隔てた非接
触な状態に先端(724a,924a)が配置されて上
記印刷方向に移動して上記クリーム半田を上記開口部へ
充填する充填用スキージ(710a,910a)と、 上記印刷方向において上記充填用スキージの後方に配置
され印刷時には上記表面に接触して上記充填用スキージ
と同方向に移動し上記表面上の不要なクリーム半田を除
去し、かつ上記表面への接触部分(720a)が上記充
填用スキージの上記先端に対して上記印刷方向に沿って
寸法Dの間隔にて配置される掻き取り用スキージ(71
4a)と、を備え、ここで上記寸法Dは、上記印刷方向
への上記充填用スキージの通過及び上記掻き取り用スキ
ージの通過によって通過箇所にてそれぞれ発生する上記
印刷用マスク裏面の上記回路基板側への撓みを、上記充
填用スキージ及び上記掻き取り用スキージの上記印刷方
向への連続的な通過によって上記通過箇所にて上記印刷
用マスクの裏面が上記回路基板側へ1回のみ撓ませる距
離である、ことを特徴とするクリーム半田印刷装置。 - 【請求項2】 上記充填用スキージの上記先端に対して
上記寸法Dの間隔にて上記掻き取り用スキージを配置す
るため、上記掻き取り用スキージにおける上記充填用ス
キージに対向する対向面(721a)と上記印刷用マス
クの表面とのなす角度を鈍角内の任意の角度とし上記接
触部分と上記先端とを近接して配置している、請求項1
記載のクリーム半田印刷装置。 - 【請求項3】 上記印刷用マスクの表面をスキージが往
復移動する場合、それぞれの上記印刷方向において上記
充填用スキージ及びその後方に上記掻き取り用スキージ
を1組ずつ配置した、請求項1又は2記載のクリーム半
田印刷装置。 - 【請求項4】 上記印刷方向において、上記充填用スキ
ージに対して上記掻き取り用スキージを上記寸法Dに位
置決めする、角度位置設定装置(802a)を備えた、
請求項1ないし3のいずれかに記載のクリーム半田印刷
装置。 - 【請求項5】 上記角度位置設定装置は、さらに、上記
掻き取り用スキージにおける上記充填用スキージに対向
する対向面(721a)と上記印刷用マスクの表面との
なす角度を鈍角内の任意の角度として上記掻き取り用ス
キージを設置する、請求項1ないし4のいずれかに記載
のクリーム半田印刷装置。 - 【請求項6】 上記充填用スキージにおける上記マスク
の表面への対向面は、上記クリーム半田の上記表面への
加圧及び上記開口部への充填を行うため、上記印刷方向
に向かって上記先端から上り傾斜となる充填加圧面(7
25a,925a)を形成している、請求項1ないし5
のいずれかに記載のクリーム半田印刷装置。 - 【請求項7】 上記隙間の大きさ及び上記充填加圧面と
上記表面との交差角度の少なくとも一方を可変とし上記
開口部への上記クリーム半田の充填を調整する充填調整
装置(711a,712a)を備えた、請求項6記載の
クリーム半田印刷装置。 - 【請求項8】 印刷時において上記開口部へ充填される
上記クリーム半田の充填圧力の変化を検出する充填圧力
検出器(713a,913a)と、 上記充填圧力検出器にて検出した上記充填圧力に基づき
上記充填調整装置の制御を行う制御装置(748,94
8)と、をさらに備えた、請求項7記載のクリーム半田
印刷装置。 - 【請求項9】 上記充填圧力検出器は、印刷時において
上記充填加圧面の全面に作用する上記クリーム半田の充
填圧力の総和である反力を検出する反力検出器(713
a)である、請求項8記載のクリーム半田印刷装置。 - 【請求項10】 上記充填圧力検出器は、上記充填加圧
面に設けられ上記クリーム半田の充填圧力を直接に検出
する圧力検出器(913a)である、請求項8記載のク
リーム半田印刷装置。 - 【請求項11】 開口部が形成された印刷用マスク
(3)の表面(3a)を印刷時には充填用スキージ(7
10a)の先端と上記表面とが隙間(H2)を隔てた非
接触な状態で上記充填用スキージを印刷方向に移動して
上記表面上のクリーム半田(7)を上記開口部へ充填し
た後、 上記表面に接触して上記印刷方向に移動する掻き取り用
スキージ(714a)にて上記表面上の不要なクリーム
半田を除去するクリーム半田印刷方法において、 上記印刷方向への上記充填用スキージの通過及び上記掻
き取り用スキージの通過によって通過箇所にてそれぞれ
発生する上記印刷用マスク裏面の上記回路基板側への撓
みを、上記充填用スキージ及び上記掻き取り用スキージ
を上記印刷方向へ連続的に通過させることで上記充填用
スキージ及び上記掻き取り用スキージのそれぞれにて発
生させず1回のみ生じさせ、上記充填用スキージにて上
記開口部へ上記クリーム半田を充填した後、直ちに上記
掻き取り用スキージにて上記不要なクリーム半田の除去
を行わせることを特徴とするクリーム半田印刷方法。 - 【請求項12】 上記掻き取り用スキージは、当該掻き
取り用スキージの上記表面への接触部分(720a)が
上記充填用スキージの上記先端に対して上記印刷方向に
沿って寸法Dの間隔にて配置され、かつ上記充填用スキ
ージに対向する対向面(721a)と上記印刷用マスク
の表面とのなす角度を鈍角内の任意の角度として設けら
れ、上記開口部に充填された上記クリーム半田に影響を
与えずに上記不要なクリーム半田の除去を行う、請求項
11記載のクリーム半田印刷方法。 - 【請求項13】 上記充填用スキージにおける上記マス
クの表面への対向面は、上記クリーム半田の上記表面へ
の加圧及び上記開口部への充填を行うため、上記印刷方
向に向かって上記先端から上り傾斜となる充填加圧面
(725a)を形成している、請求項11又は12記載
のクリーム半田印刷方法。 - 【請求項14】 印刷時において上記充填用スキージに
て上記開口部へクリーム半田を充填するとき上記クリー
ム半田の充填圧力の変化を充填圧力検出器(713a,
913b)にて検出し、検出した上記充填圧力に基づき
上記充填加圧面と上記表面との交差角度及び上記隙間の
大きさの少なくとも一方を調整して印刷条件の変更を行
う、請求項13記載のクリーム半田印刷方法。
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