WO2017168755A1

WO2017168755A1 - はんだ印刷機

Info

Publication number: WO2017168755A1
Application number: PCT/JP2016/060946
Authority: WO
Inventors: 毅近藤
Original assignee: 富士機械製造株式会社
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JP6843115B2; JPWO2017168755A1

Abstract

　クリームはんだを用いた印刷を基板に対して実行するはんだ印刷機を、基板の搬送方向におけるスキージ７０の位置の変更を許容し、搬送方向において並ぶ２つの領域Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方において印刷可能な第１の作業形態（ａ－１），（ａ－２）と、その２つの領域の間の領域Ｒ０とその２つの領域の各々の少なくとも一部とを含む１つの領域Ｒ３において印刷可能な第２の作業形態（ｂ）とを、選択的にとり得るようにする。搬送方向におけるサイズの小さい基板Ｓに対しては、２つの領域Ｒ１，Ｒ２において、また、サイズの大きい基板に対しては、１つの領域Ｒ３において、それぞれ印刷が行えることから、はんだ印刷機の汎用性が高められる。

Description

はんだ印刷機

　本発明は、クリームはんだを用いた印刷を基板に対して実行するはんだ印刷機に関する。

　電子回路等の製造は、回路基板等の基板上に、電子部品等の部品を装着することによって行われる。その装着に先立って、クリームはんだによるパターンを基板に印刷する（以下、単に、「はんだを印刷する」と言う場合がある）ことが行われる。この印刷を実行するはんだ印刷機は、通常、マスク板（「スクリーン」，「マスクスクリーン」，「スクリーンマスク」等とも呼ばれることがある）を用いて、印刷を行う。詳しく言えば、基板支持装置によって、基板を、それの上面がマスク板の下面に接触するように支持し、その基板の上面に、マスク板上に存在するクリームはんだ（「はんだペースト」とも呼ばれる。以下、単に「はんだ」と言う場合がある）を、スキージを移動させることでマスク板の開口を介して付着させるようにして行う。

　種々の基板に種々のパターンの印刷を行うため、或いは、大量の１種の基板に１種のパターンの印刷を行うため、例えば、下記特許文献に記載のはんだ印刷機では、１つのマスク板の複数の領域の各々に開口パターンを設け、基板支持装置およびスキージを、複数の領域に移動させつつ、印刷作業を行っている。

特開平１０－１３８４５２号公報

発明の解決しようとする課題

　印刷に供される種々の基板は、サイズにおいても異なる。上記特許文献に記載されたはんだ印刷機では、１つのマスク板の比較的小さな複数の領域における印刷を行うようにされており、マスク板自体は大きい。しかしながら、比較的大きなサイズの基板に対する印刷、つまり、上記複数の領域の２つ以上に跨る領域における印刷を行い得ないようになっている。したがって、はんだ印刷機の汎用性とういう点では、改良の余地を残すものとなっている。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、汎用性の高いはんだ印刷機を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するため、本発明のはんだ印刷機は、
　基板を、搬送方向に搬送するとともに所定の位置において停止させる基板搬送装置と、
　その基板搬送装置によって停止させられた基板を、開口を有するマスク板の下面にその基板の上面を接触させるようにして支持する基板支持装置と、
　前記マスク板上に存在するクリームはんだをそのマスク板を介して前記基板の上面に印刷するために、前記搬送方向と交差する方向に移動させられるスキージと
を備えたはんだ印刷機であって、
　前記搬送方向における前記スキージの位置の変更が許容され、
　前記搬送方向において並ぶ２つの領域の少なくとも一方において印刷可能な第１の作業形態と、その２つの領域の間の領域とその２つの領域の各々の少なくとも一部とを含む１つの領域において印刷可能な第２の作業形態とを、選択的にとり得ることを特徴とする。

　上記本発明のはんだ印刷機によれば、上記２つの作業形態をとり得ることから、基板が搬送される方向（以下、「基板搬送方向」と言う場合がある）においてサイズの小さい基板に対しては、上記２つの領域において、また、サイズの大き基板に対しては、上記１つの領域において、それぞれ印刷が行えることから、本発明のはんだ印刷機は、汎用性の高いものとなる。

実施例のはんだ印刷機を示す斜視図である。実施例のはんだ印刷機の要部を示す正面一部断面図である。実施例のはんだ印刷機の動作を説明するための図である。実施例のはんだ印刷機がとり得る２つの作業形態を説明するための図である。

　以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

［Ａ］はんだ印刷機の構成
　実施例のはんだ印刷機は、図１に示すように、大まかには、基体となるフレーム１０と、フレーム１０に支持された基板搬送装置１２，基板支持装置１４，マスク板保持装置１６，および，スキージ装置１８とを含んで構成されている。なお、基板支持装置１４の内部は、図１では隠れている。図２をも参照しつつ説明すれば、それらの各装置１２，１４，１６，１８は、以下のようなものとされている。

　基板搬送装置１２は、フレーム１０に支持された１対の側板２０と、それぞれが各側板２０に支持されて周回する１対のコンベヤベルト２２とを含んで構成されたベルトコンベヤ型の搬送装置である。基板Ｓは、両端が１対のコンベヤベルト２２に下側から支持され、それら１対のコンベヤベルト２２が周回させられることで搬送方向（図に示すＸ方向であり、以下、「Ｘ方向」と言う場合がある）に搬送される。また、コンベヤベルト２２を停止させることで、搬送された基板Ｓを、所定の位置で停止させることが可能とされている。

　基板支持装置１４は、ベース３０と、台板３２と、台板３２上に立設された複数のバックアップピン３４とを含んで構成されている。ベース３０には、四隅の各々にジャッキボルト３６が回転可能に立設されており、各ジャッキボルト３６は、台板３２を貫通している。台板３２には、各ジャッキボルト３６に螺合するようにしてナット３８が回転不能に付設されている。ベース３０には電動モータ４０が内蔵されており、その電動モータ４０は、自身のモータ軸に取り付けられた駆動プーリ４２を回転させる。各ジャッキボルト３６には、従動プーリ４４が取り付けられており、それら駆動プーリ４２，従動プーリ４４には、ベルト４６が巻き掛けられている。電動モータ４０を作動させることにより、各ジャッキボルト３６は回転し、台板３２は昇降させられる。台板３２上に立設された複数のバックアップピン３４は、その数を増減させることができ、また、各バックアップピン３４は、台板３２上の任意の位置に立設可能とされている。

　マスク板５０は、例えばステンレス鋼製の薄い板であり、枠５２に支持されている。マスク板５０には、自身を通してクリームはんだを基板Ｓの上面に付着させるための複数の開口５４が、基板Ｓに応じたパターンで穿設されている。図では省略しているが、マスク板５０上には、クリームはんだが供給されており、印刷の際、そのクリームはんだは、概してロール状になって存在している。

　マスク板保持装置１６は、マスク板５０を支持する枠５２を、フレーム１０に保持させるためのものである。マスク板保持装置１６は、マスク板５０の水平面内の位置および姿勢を調整するための位置調整機構５６を有している。図示および詳しい説明は省略するが、基板Ｓの上面に付された基準マークおよびマスク板５０の下面に付された基準マークがカメラで撮像され、位置調整機構５６は、その撮像によるデータに基づいて取得された基板Ｓとマスク板５０との水平面内の相対的な位置ズレを、マスク板５０を動かすことによって調整するようにされてている。

　スキージ装置１８は、Ｘ方向に延びる姿勢で配置されたビーム６０と、そのビーム６０を、水平面内においてＸ方向と直角なＹ方向に移動させるビーム移動装置６２と、Ｘ方向に移動可能にビーム６０に保持されたスライド６４と、スライド６４をビーム６０に沿って移動させるスライド移動装置６８と、１対のスキージ７０の各々を昇降させるスキージ昇降装置７２とを含んで構成されている。

　スライド移動装置６８は、ビーム６０に沿って延びるようにしてビーム６０の上方に固定的に配置されたねじロッド７４と、スライド６４に回転可能に保持されてねじロッド７４と螺合するナット（図では、隠れている）と、そのナットを回転させるナット回転装置７６とを含んで構成されている。つまり、スライド移動装置６８は、スライド６４を移動させることで、１対のスキージ７０のＸ方向の位置を変更するものであり、スキージ位置変更装置として機能するものとなっている。したがって、本はんだ印刷機は、スキージ７０のＸ方向における位置の変更が許容されているのである。

　また、スキージ昇降装置７２は、１対のスキージ７０に対して設けられた２対のガイド７８および１対のエアシリンダ型のアクチュエータ８０とを含んで構成されている。なお、１対のスキージ７０は、交換可能であり、例えば、長さの違うもの、すなわち、Ｘ方向における寸法の異なるものを、スキージ昇降装置７２に取り付けることが可能である。

　実施例のはんだ印刷機の作動は、自身が有する制御装置９０、詳しく言えば、コンピュータを主体とする制御装置９０によって制御される。換言すれば、基板搬送装置１２，基板支持装置１４，マスク板保持装置１６，スキージ装置１８等の各装置は、その制御装置９０によって、それぞれの動作が制御されるのである。

［Ｂ］はんだ印刷機の印刷動作
　はんだ印刷機による印刷は、以下のようにして行われる。まず、基板搬送装置１２によって、基板Ｓが搬送され、所定の位置、つまり、図２に示す位置に停止させられる。次いで、図３（ａ）に示すように、基板支持装置１４が、台板３２を上昇させることで、バックアップピン３４の上端で基板Ｓを支えるようにして、その基板Ｓがコンベヤベルト２２から持ち上げられ、基板Ｓの上面がマスク板５０の下面に、接触、つまり、密着させられる。なお、基板支持装置１４に代え、基板Ｓを台板３２によってコンベヤベルト２２からある程度離れた位置まで持ち上げ、その後、台板３２を支持しているベースを、別の昇降装置によって台板３２ごと上昇させて、基板Ｓの上面をマスク板５０の下面に接触させるような基板支持装置を採用することも可能である。

　基板Ｓがマスク板５０の下面に密着させられた後、図３（ｂ）に示すように、スキージ昇降装置７２によって、１対のスキージ７０のうちの一方が下降させられ、その一方のスキージ７０の下端が、マスク板５０の上面に、当接させられる。詳しく言えば、その一方のスキージ７０は、マスク板５０の上面に、ある程度の力で押し付けられる。その状態で、ビーム移動装置６２が、ビーム６０を、Ｙ方向、詳しくは、下降させられたスキージ７０に応じた方向に移動させることで、そのスキージ７０は、マスク板５０の上面に当接した状態で、マスク板５０に沿って移動させられる。その移動によって、マスク板５０の上面に存在するクリームはんだが、開口５４を通って、基板Ｓの上面に、開口５４のパターンに従ったパターンで印刷される。

　印刷が終了した後、スキージ７０が上昇させられるとともに、基板Ｓが下降させられる。基板Ｓは、コンベヤベルト２２に載せ置かれ、その基板Ｓは、基板搬送装置１２によって、搬出される。

［Ｃ］２つの作業形態
　本はんだ印刷機は、基板のＸ方向における寸法によって、２つの作業形態である第１の作業形態と第２の作業形態とを選択的にとり得るようにされている。以下に、その２つの作業形態について、順次説明する。

　i）第１の作業形態
　第１の作業形態は、Ｘ方向の寸法が比較的小さい基板Ｓに対して印刷を行う形態であり、図４（ａ－１），（ａ－２）に示すように、Ｘ方向に並ぶ２つの領域Ｒ１，Ｒ２において印刷を行うことのできる作業形態である。さらに詳しく言えば、例えば、Ｘ方向の寸法が互いに等しい２つの領域をＸ方向に並べた場合に、その各領域の寸法が最大となる大きさの領域を領域Ｒ１，Ｒ２とすることができる。第１の作業形態においては、マスク板５０に、２つの領域Ｒ１，Ｒ２に対応して、２つのパターンの開口５４が形成されている。

　図４（ａ－１）に示すように、領域Ｒ１で印刷を行う場合には、基板搬送装置１２が、基板Ｓを、領域Ｒ１に対応した位置に停止させ、図４（ａ－２）に示すように、領域Ｒ２で印刷を行う場合には、基板搬送装置１２が、基板Ｓを、領域Ｒ２に対応した位置に停止させる。それらの図に示すように、基板支持装置１４は、台板３２に、領域Ｒ１と領域Ｒ２との両方に対応する位置に、それぞれ、バックアップピン３４が立設されており、領域Ｒ１と領域Ｒ２とのいずれにて印刷を行う場合にも、同じ動作を行う。

　スキージ位置変更装置として機能するスライド移動装置６８は、領域Ｒ１で印刷を行う場合と、領域Ｒ２で印刷を行う場合とで、それぞれの場合に応じた位置に、１対のスキージ７０の位置を変更する。領域Ｒ１での印刷と領域Ｒ２での印刷とを交互に行う場合、例えば、自動で、スキージ７０の位置を変更させるようにさせれば、２つの領域Ｒ１，Ｒ２における印刷を、連続して、効率よく行うことが可能である。

　また、本はんだ印刷機では、固定的に配置された単一の基板支持装置１４によって、領域Ｒ１での印刷における基板Ｓの支持をも、また、領域Ｒ２での印刷における基板Ｓの支持をも行う。基板支持装置１４が、移動させられることがないため、本はんだ印刷機は、構造において簡便である。

　第１の作業形態では、必ずしも、領域Ｒ１における印刷と、領域Ｒ２における印刷との両方が実行される必要はなく、例えば、領域Ｒ１における印刷だけ、若しくは、領域Ｒ２における印刷だけが行われてもよい。２つの領域Ｒ１，Ｒ２の両方において印刷を行う場合、領域Ｒ１において印刷される基板Ｓと、領域Ｒ２において印刷される基板Ｓとが、同種のものであってもよく、異なる種類のものであってもよい。後者によれば、２種の基板Ｓに対する印刷作業を並行して行うことができ、例えば、後続の部品装着機において、２種の基板Ｓに対する装着が並行して行われる場合に、都合よく、はんだが印刷された基板をその部品装着機に供給することが可能である。一方、前者によれば、１種の基板Ｓの印刷を大量に行う場合に、汚れ等に起因するマスク板５０の洗浄等の回数を減らすことができ、生産性の高い作業が実行できる。

　また、２つの領域Ｒ１，Ｒ２の両方において印刷を行う場合、１つの基板Ｓに対してそれら領域Ｒ１，Ｒ２の各々で印刷を行ってもよい。つまり、その基板Ｓに対する全印刷の一部を領域Ｒ１において、別の一部を領域Ｒ２を行ってもよいのである。例えば、先に領域Ｒ１で行う印刷のパターンが比較的小さく（印刷されるランドの面積が比較的小さい）、後で領域Ｒ２で行う印刷のパターンが比較的大きい（印刷されるランドの面積が比較的大きい）場合等に有効な作業形態となる。その場合、領域Ｒ２の印刷において用いられる部分のマスク板５０の厚さを、領域Ｒ１の印刷において用いられる部分のマスク板５０の厚さよりも厚くすることが望ましく、その厚さの差を利用すべく、マスク板５０下面において、先の領域Ｒ１での印刷にて形成されたパターンと向かい合う領域Ｒ２の部分に窪みを設けることで、領域Ｒ２における印刷の際、先の領域Ｒ１での印刷にて形成されたパターンに損傷を与えないようにすることも可能である。つまり、この作業形態は、１つの基板Ｓに、小さいパターンと大きいパターンとが混在するような印刷に対しても好適なのである。

　なお、２種の基板Ｓの印刷を行う場合等においては、領域Ｒ１，Ｒ２のＸ方向における寸法は、互いに異なっていてもよい。ちなみに、印刷作業の適正化のために、領域Ｒ１，領域Ｒ２の間には、通常、緩衝領域Ｒ０が設けられる。

　ii）第２の作業形態
　第２の作業形態は、Ｘ方向の寸法が比較的大きい基板Ｓ’に対して印刷を行う形態であり、図４（ｂ）に示すように、第１の作業形態における領域Ｒ１，Ｒ２に跨った領域Ｒ３において印刷を行う作業形態である。第１作業形態における領域Ｒ１および領域Ｒ２のそれぞれの少なくとも一部と、それらの間の緩衝領域Ｒ０とを含む領域が、領域Ｒ３である。図４（ｂ）は、領域Ｒ１，領域Ｒ２のそれぞれの一部しか領域Ｒ３に含まれていないが、それら領域Ｒ１，領域Ｒ２の全てが領域Ｒ３に含まれていてもよい。つまり、２つの領域において行うことができない程大きな寸法の基板Ｓ’を印刷するときに、第２の作業形態が有効である。

　第２の作業形態では、通常、第１の作業形態で印刷に供される基板ＳよりＸ方向における寸法の大きい基板Ｓの印刷が行われるため、第１作業形態において使用されていたスキージ７０よりも、Ｘ方向の寸法の大きい、つまり、長さが長いスキージ７０’が用いられる。また、基板支持装置１４の台板３２には、領域Ｒ３での印刷に対応する数のバックアップピン３４が、対応する位置に立設される。

　２つの領域において行うことができない程大きな寸法の基板Ｓ’を印刷するときに、第２の作業形態が有効であり、上述の第１の作業形態に加えて、第２の作業形態で印刷作業が行えることで、本はんだ印刷機は、汎用性の高いものとなっている。

［Ｄ］変形例
　上記実施例のはんだ印刷機では、基板支持装置１４は、単一のものとされていたが、２つのユニット、詳しくは、領域Ｒ１における基板Ｓの支持を行う第１のユニットと、領域Ｒ２における基板Ｓの支持を行う第２のユニットとによって構成されていてもよい。その場合、第２の作業形態では、それら第１のユニットと第２のユニットとが協調して、１つの基板Ｓ’を支持するようにすればよい。

　上記実施例のはんだ印刷機では、第１の作業形態において、単一のマスク板５０が用いられ、その単一のマスク板５０には、領域Ｒ１，領域Ｒ２のそれぞれに対応した２つのパターンで、開口５４が形成されていたが、例えば、領域Ｒ１，Ｒ２に対応して、それぞれにそれぞれのパターンで開口５４が形成された２つのマスク板を用いてもよい。

　１２：基板搬送装置　　１４：基板支持装置　　１８：スキージ装置　　３４：バックアップピン　　５０：マスク板　　５４：開口　　６４：スライド　　６８：スライド移動装置〔スキージ位置変更装置〕　　７０，７０’：スキージ　　７２：スキージ昇降装置　　Ｓ，Ｓ’：基板　　Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：領域　　Ｒ０：緩衝領域

Claims

　基板を、搬送方向に搬送するとともに所定の位置において停止させる基板搬送装置と、
　その基板搬送装置によって停止させられた基板を、開口を有するマスク板の下面にその基板の上面を接触させるようにして支持する基板支持装置と、
　前記マスク板上に存在するクリームはんだをそのマスク板を介して前記基板の上面に印刷するために、前記搬送方向と交差する方向に移動させられるスキージと
を備えたはんだ印刷機であって、
　前記搬送方向における前記スキージの位置の変更が許容され、
　前記搬送方向において並ぶ２つの領域の少なくとも一方において印刷可能な第１の作業形態と、その２つの領域の間の領域とその２つの領域の各々の少なくとも一部とを含む１つの領域において印刷可能な第２の作業形態とを、選択的にとり得ることを特徴とするはんだ印刷機。
　前記スキージを、前記搬送方向における寸法の異なるものに変更可能とされた請求項１に記載のはんだ印刷機。
　前記搬送方向における前記スキージの位置を自動で変更するスキージ位置変更装置を備え、
　前記第１の作業形態をとる場合に、前記２つの領域において交互に印刷を行うことが可能とされた請求項１または請求項２に記載のはんだ印刷機。
　前記基板支持装置が、前記搬送方向に移動させられることなく、前記２つの領域の各々と前記１つの領域とのいずれにおいて印刷を行う場合にも前記基板を支持可能とされた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のはんだ印刷機。