JP2000141599A - 圧入ヘッドを備えた印刷機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さなマスク開口部の場合でも、良好な形状
の印刷パターンを得ることができるようにした圧入ヘッ
ドを備えた印刷機を提供することである。 【解決手段】 マスクと基板とを所望の位置関係に固定
し、圧入ヘッドをマスクに接触させ、かつ、マスクと基
板の接触が連続して行われるように圧入ヘッドをマスク
の上面と平行に移動させて圧入ヘッドからソルダペース
トをマスクに設けたマスク開口部に充填し、マスクと基
板を引き離すことによって基板にソルダペーストを転写
する印刷機であって、圧入ヘッドのソルダペーストを吐
出する開口の内側にマスクに向かって伸びたリップが設
けられ、圧入ヘッドの下端をマスクに押し付けてマスク
と基板とを隙間なく密着させると共に、その押し付け力
の如何にかゝわらずリップ先端の変形を一定に保つよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板
などの基板上にソルダペーストを塗布する印刷機に係
り、特に、マスク開口部へのソルダペーストの充填を圧
力を用いて行う圧入ヘッドを備えた印刷機に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に半導体装置や抵抗、コンデンサ
などの電子部品を搭載（固着）して所望の電子回路を実
現するために、例えば、マスクと基板を所定の位置に固
定し、ゴム製スキージをマスクに接触させ、かつ、マス
クと基板の接触が連続して行われるようにスキージを移
動させてソルダペーストをマスク開口部に充填する印刷
機が使用されている。さらに、前記スキージ使用の印刷
機では、ソルダペーストがマスク上を転がるように移動
するので、酸化等の劣化が進行しやすいため、最近では
圧縮空気等によりソルダペーストを充填する圧入ヘッド
を備えた印刷機が使用されている。

【０００３】従来の圧入ヘッドは、マスクと接触するの
はリップと呼ばれる部分である。このリップは圧入ヘッ
ドのソルダペーストが吐出される開口の外側に設けられ
ており、リップ先端は圧入ヘッドの移動方向の前後にあ
るギャップをもっており、圧入ヘッドの開口部はこの部
分と空気圧の供給口のみで、圧力が逃げないようにして
ある。リップ先端の開口部がマスク開口部上に移動した
際に、圧力によりソルダペーストを充填させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】印刷時には、上からマ
スクを押さえつけることにより、基板とマスクとの密着
性を向上せしめると共に基板のそりを矯正することが重
要であり、良好な印刷を行う上で不可欠である。更に、
近年、電子部品の小型化と共にマスク開口部が小さくな
っており、そこに安定して充填するためには、ソルダペ
ーストの充填力をより強くせねばならない。

【０００５】従って、圧入ヘッドでは、ソルダペースト
に加える圧力を強くしており、そこで圧入ヘッドをマス
クに押し付けて密着させ、ソルダペーストの漏れによる
圧力の損失が起らないようにしている。しかしながら、
従来の圧入ヘッドでは、この押さえつけをリップを介し
て行っており、リップとしては圧入ヘッドより高弾性の
ものを用いているが、リップ変形の繰返しで寿命が短く
なるため、圧入ヘッドのマスク押付力を弱くしなければ
ならない。すると、マスクと基板の密着性が損なわれ、
マスクと基板の隙間からソルダペーストが洩れて基板上
に広がり、にじみ印刷となってソルダペースト印刷パタ
ーンの形状に多大な影響を及ぼし、ソルダペーストに加
える圧力が高いほど印刷パターン形状が悪くなるという
問題がある。それゆえ本発明の目的は、小さなマスク開
口部の場合でも、良好な形状の印刷パターンを得ること
ができるようにした圧入ヘッドを備えた印刷機を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、圧入ヘッドからソルダペーストをマス
ク開口部に充填するとき、該ソルダペーストの充填力と
は無関係にマスクを基板に押し付けてマスクと基板とを
密着せしめる手段を圧入ヘッドに設ける。このことによ
り、マスクと基板を充分密着させることができ、小さな
マスク開口部の場合でも良好な形状の印刷パターンを得
ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明になる圧入ヘッドを備
えた印刷機の構造を説明する平面図、図２は図１に示し
た印刷機の構造を説明する側面図であって、３はマス
ク、５は基板、８は上部テーブル、９はフレーム、１０
はマスク枠、１１は圧入ヘッド、１２は圧入ヘッド上下
軸、１４は圧入ヘッド押し付けシリンダ、１５は印刷ブ
ロック、１６はボールネジ、１７はモータ、１８は基板
受け、２２はレール、２３は直動ベアリングである。

【０００８】両図において、マスク３はマスク枠１０に
固定され、マスク枠１０はフレーム９に固定されてい
る。上部テーブル８にはモータ１７とレール２２が設置
され、上部テーブル８はフレーム９に固定される。モー
タ１７にはボールネジ１６が結合され、ボールネジ１６
のボールナット（図示せず）は印刷ブロック１５に固定
されている。基板受け１８は基板５を固定して、フレー
ム９に固定されている。また、レール２２上には直動ベ
アリング２３を介して印刷ブロック１５が支持され、こ
の印刷ブロック１５には圧入ヘッド押し付けシリンダ１
４が固定され、その出力軸である圧入ヘッド上下軸１２
には圧入ヘッド１１が固定されている。

【０００９】基板５を、基板受け１８上にマスク３と適
正な位置関係で固定する。マスク開口部（図示せず）よ
りも図面上左側の位置に、圧入ヘッド１１を移動させ、
圧入ヘッド押し付けシリンダ１４に圧縮空気を付加する
事により、圧入ヘッド上下軸１２を下降させ、圧入ヘッ
ド１１の先端をマスク３と接触させ、かつマスク３と基
板５とを接触させる。モータ１７を回転させると同時に
圧入ヘッド１１に空気圧を加えると、圧入ヘッド１１内
のソルダペーストに圧力を加えながら移動することにな
る。この時点では圧入ヘッド先端の開口部内にはマスク
開口部が無いので、ソルダペーストの充填は起こらな
い。圧入ヘッド先端の開口部がマスク開口部上に移動す
ると、ソルダペーストの充填が起こり、圧入ヘッド開口
部が通過すると充填が終わる。その後、圧入ヘッド１１
が通り過ぎた個所からマスク３と基板５が離れ、マスク
か開口部に対向するように基板５の上面に設けたパッド
上にソルダペーストのパターンが形成され、印刷が完了
する。

【００１０】図３は図１の印刷機で用いた圧入ヘッド１
１を示す図、図４は圧入ヘッド１１の第二の実施形態を
示す図である。図３および図４において、図１、図２に
示したものと同一物には同一符号を付けており、２はソ
ルダペースト、４は基板５の上面にマスク開口部６に対
向して設けられたパッド、１３はリップホルダ２４に固
定されたリップ、２５はリップホルダ２４を固定しソル
ダペースト２の容器となっているケーシング、２６はマ
スク３を基板５に押し付ける押付け力、２７は印刷時に
ソルダペースト２に作用させる空気圧、２８は空気圧２
７でソルダペースト２に生じるペースト圧力、２９は図
示していない支持手段でケーシング２５に移動可能に支
持されたプレスバー、３０はシリンダ３２の操作空気圧
で生じるプレスバー押付け力、３１はプレスバー２９に
螺合された下降量調節ネジ、３２はケーシング２５のフ
ランジ部に固定されたシリンダで、そのピストンロッド
３２ａの下端は下降量調節ネジ３１に当接されている。
３４はケーシング２５のフランジ部とプレスバー２９の
間に設けた引張りバネ、３５はリップ押え板である。

【００１１】図３の第一の実施形態では、ソルダペース
トを吐出するリップホルダ２４で構成される圧入ヘッド
の開口の内側にリップ１３を取付け、リップ１３の先端
はリップホルダ２４の先端からマスクに向かって少しだ
け出ている（延びている）。圧入ヘッド上下軸１２によ
る押付け力２６で圧入ヘッド１１を下降させマスク３に
接触させると、まずリップ１３がマスク３に接触して変
形する（たわむ）が、マスク３と基板５とは接触しな
い。更に圧入ヘッド１１を下降させると、リップホルダ
２４の先端がマスク３に接触する。リップホルダ２４は
リップ１３よりも低弾性で、変形しない材質なので、リ
ップ１３の先端の変形は一定にしたままマスク３と基板
５とを接触（密着）させる。つまり、押付け力２６の大
小に関わらずリップ１３先端の変形は一定にすることが
でき、空気圧２７をソルダペースト２に作用させ、マス
ク開口部に充填を行うことで、良好な印刷条件とソルダ
ペーストの印刷パターン形状が得られ、リップ１３の寿
命も長くなる。

【００１２】図４の第二の実施形態では、マスク３と基
板５を接触させるために、圧入ヘッド１１にプレスバー
２９を備えたことを特徴とする。図に示す２個のプレス
バー２９は圧入ヘッド１１がマスク３を押してマスク３
と基板５を密着させる力を伝達する部材で前後に分かれ
た別部材となっており、それぞれがシリンダ３２で昇降
される。図４に示す実施形態では、矢印で示した圧入ヘ
ッド移動方向７に関して前方のプレスバー２９をピスト
ンロッド３２ａで押し下げており、後方のプレスバーは
引張りバネで引き上げられている。これは、マスク開口
部６にソルダペースト２を充填した後、後方のプレスバ
ー２９でマスク３上面を摺動させることによるパターン
形状への影響を配慮したことによる。即ち、後方のプレ
スバー２９が充填後のソルダペースト２に接触してその
プレスバー２９に付着し拭い取るようになって充填量が
減ってしまうようなことがないようにしている。

【００１３】なお、下降量調節ネジ３１でピストンロッ
ド３２ａによるプレスバー２９の下降量を調節すること
により、リップ１３の変形量を調節し、リップ１３によ
るシール性を調節できる。また、マスク３を基板５に押
し付ける押付け力２６とシリンダ３２の操作空気圧で生
じるプレスバー押付け力３０の大小関係でリップ１３の
変形量を調節することができる。即ち、プレスバー押付
け力３０が押付け力２６より大きい場合は下降量調節ネ
ジ３１で決まるピストンロッド３２ａの下降量でリップ
１３の変形量は決まり、押付け力２６に左右されない。
一方、プレスバー押付け力３０が押付け力２６より小さ
い場合には、押付け力２６でピストンロッド３２ａがマ
スク３を介して基板５の反力で戻されることになり、結
果としてピストンロッド３２ａの下降量が変動すること
になって、リップ１３の変形量が変わることになる。

【００１４】ここで従来例について図７を用いて説明す
る。図７において、ケーシング２５とリップホルダ２４
は、隙間なく結合されており、リップホルダ２４とリッ
プ１３はリップ押え板３５とネジで押さえられ、隙間な
く結合されている。このとき、ケーシング２５とリップ
ホルダ２４とリップ１３の作る空間は、ケーシング２５
の上部とリップ１３の先端のみに開口部があり、その空
間内にソルダペースト２が充填されている。

【００１５】空気圧２７を付加すると、ソルダペースト
２にはペースト圧力２８が発生する。従来例において
は、押付け力２６はマスク３を基板５に接触させる為に
必要な力以上であると同時に、ペースト圧力２８により
リップ先端のシール性が確保できるようにしなければな
らない。マスク３と基板５を接触させる押付け力２６を
付加すると、図７に示すようにリップ１３の先端が変形
するので、押付け力２６を大きくすることができない。
すると、マスク３と基板５との密着性が下がり、ソルダ
ペースト２がマスク３と基板５の間から洩れて、にじみ
を発生する。また、マスク３とリップ１３の接触面積が
増大し、面圧が減少することでシール性が悪くなり、リ
ップ１３の先端からソルダペースト２が漏洩する。シー
ル性を向上させる為、さらに押付け力２６を増加させる
とリップ１３の変形は増加し、寿命が下るだけでなく、
リップ１３先端でのシール性は低下するという悪循環に
陥り、良好な印刷条件が見出せない。

【００１６】図５は、本発明の第三の実施形態を示すも
ので、マスク３と基板５を接触させるために、プレスバ
ー２９を両リップ１３間に備えたことを特徴とする。プ
レスバー２９はケーシング２５に接続されているが、ソ
ルダペースト２が通過できるように、穴の空いた構造と
なっている。この実施形態では、圧入ヘッド移動方向が
どちらであっても、プレスバー２９が通過した後に片側
のリップ１３が必ず通過する。これにより図４に示した
実施形態と同様に、空気圧２７を印加してマスク開口部
６にソルダペースト２を充填した後、後でプレスバー２
９が充填したソルダペースト２上面を接触して摺動する
ようなことはないので、プレスバー２９によって充填し
たソルダペースト２が持ち去られることによるパターン
形状への影響は発生しない。

【００１７】図６に示す本発明の第四の実施形態は、図
５の実施形態に下降量調整ネジ３１、シリンダ３２、Ｏ
リング３３と引張りバネ３４を備えたことを特徴とす
る。

【００１８】リップホルダ２４とケーシング２５は直動
レール（図示せず）で接続され、シール性を保つためＯ
リング３３を備えている。また、リップホルダ２４は引
張りバネ３４により上に引っ張られており、その上限位
置は下降量調整ネジ３１によって決められる。即ち、こ
の下降量調整ネジ３１はリップホルダ２４にネジ止めさ
れており、上端部はケーシング２５のフランジ部の開孔
を貫通していて、ケーシング２５のフランジ部を上下か
ら挟むようにナット３６，３７が螺合されている。シリ
ンダ３２に空気圧が印加されていない状態では、リップ
ホルダ２４は引張りバネ３４により上に引張られて、下
方のナット３７で引き上げの上限位置が決められる。シ
リンダ３２に空気圧を印加するとロッド３２ａが押し出
され、引張りバネ３４を伸ばす方向にリップホルダ２４
を移動させる。このとき下降量調整ネジ３１の上方のナ
ット３６は下限を規定するストッパの役目を果たす。こ
の状態でプレスバー２９をマスク３に押し当て、圧入ヘ
ッド内に空気圧２７を印加してソルダペースト２をマス
ク開口部６に充填し印刷を行う。

【００１９】この実施形態でも、図４の実施形態と同様
に、プレスバー２９の押付け力とシリンダ３２に印加す
る操作空気圧で、リップ１３の押付け力を制御すること
ができる構成となっている。

【００２０】図４、図５、図６の各実施形態では、圧入
ヘッド１１がマスク３と基板５とを密着させる力を伝達
する部材（プレスバー２９）を備えているので、図示は
省略するが、図７の従来例のようにリップ１３はソルダ
ペースト２を吐出する開口を形成する先端部（リップホ
ルダ２４）の外側に設けても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さなマスク開口部の場合でも良好な形状の印刷パター
ンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態になる印刷機を示す平面図
である。

【図２】図１に示す印刷機の側面図である。

【図３】図１に示す印刷機の圧入ヘッドを示す図であ
る。

【図４】本発明の第二の実施形態になる圧入ヘッドを示
す図である。

【図５】本発明の第三の実施形態になる圧入ヘッドを示
す図である。

【図６】本発明の第四の実施形態になる圧入ヘッドを示
す図である。

【図７】従来の印刷機の圧入ヘッドを示す図である。

【符号の説明】 ２…ソルダペースト、３…マスク、４…パッド、５…基
板、６…マスク開口部、１１…圧入ヘッド、１３…リッ
プ、１８…基板受け、２４…リップホルダ、２５…ケー
シング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三階 春夫 東京都足立区中川四丁目13番17号 日立テ クノエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FC10 FD05 FD15 FD17 FD27 FD35 5E319 BB05 CD29

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクと基板とを所望の位置関係に固定
   し、かつ、該マスクと基板との接触が連続して行なわれ
   るように圧入ヘッドをマスクの上面と平行に移動させ乍
   ら圧入ヘッド中に空気圧を加え、その空気圧により圧入
   ヘッドの先端開口部のリップをマスクに密着させて圧入
   ヘッド中のソルダペーストをマスクに設けた開口部に充
   填し、マスクと基板とを引き離すことにより基板にソル
   ダペーストを転写する印刷機において、 前記圧入ヘッドからソルダペーストをマスク開口部に充
   填するとき、該ソルダペーストの充填力とは無関係にマ
   スクを基板に押し付けてマスクと基板とを密着せしめる
   手段を圧入ヘッドに具備せしめたことを特徴とする圧入
   ヘッドを備えた印刷機。
2. 【請求項２】 マスクと基板とを所望の位置関係に固定
   し、かつ、該マスクと基板との接触が連続して行なわれ
   るように圧入ヘッドをマスクの上面と平行に移動させ乍
   ら圧入ヘッドに空気圧を加え、その空気圧により圧入ヘ
   ッドの先端開口部のリップをマスクに密着させて圧入ヘ
   ッド中のソルダペーストをマスクに設けた開口部に充填
   し、マスクと基板とを引き離すことにより基板にソルダ
   ペーストを転写する印刷機において、 圧入ヘッドのソルダペーストを吐出する開口の内側にマ
   スクに向かって伸びるリップを設け、その圧入ヘッドの
   下端をマスクに押し付けてマスクと基板とを密着させる
   と共に、その押し付け力の如何にかゝわらずリップ先端
   の変形を一定に保つようにしたことを特徴とする圧入ヘ
   ッドを備えた印刷機。
3. 【請求項３】 マスクと基板とを所望の位置関係に固定
   し、かつ、該マスクと基板との接触が連続して行なわれ
   るように圧入ヘッドをマスクの上面と平行に移動させ乍
   ら圧入ヘッドに空気圧を加え、その空気圧により圧入ヘ
   ッドの先端開口部のリップをマスクに密着させて圧入ヘ
   ッド中のソルダペーストをマスクに設けた開口部に充填
   し、マスクと基板とを引き離すことにより基板にソルダ
   ペーストを転写する印刷機において、 圧入ヘッドのソルダペーストを吐出する開口の外側ある
   いは内側にマスクに向って伸びるリップを設け、圧入ヘ
   ッドからソルダペーストをマスク開口部に充填する時に
   圧入ヘッドがマスクを押してマスクと基板とを密着させ
   る力を伝達する部材を圧入ヘッドに設け、該部材により
   圧入ヘッドのソルダペーストを吐出する開口を形成する
   先端部がマスクと直接接触しないようにしたことを特徴
   とする圧入ヘッドを備えた印刷機。
4. 【請求項４】 リップは圧入ヘッドよりも高弾性を有す
   るものであることを特徴とする、請求項１ないし３の何
   れかに記載の圧入ヘッドを備えた印刷機。