JP2005343116A - はんだペースト印刷機用スキージ及びそれを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 はんだペースト掻き残しの発生率を低減し、印刷されるはんだペーストのはんだ量を安定させるはんだペースト印刷機用スキージを提供する。
【解決手段】 プリント配線基板に、はんだペーストを塗布するためのはんだペースト印刷機用スキージ１において、固定治具４にスキージブレード２，３を２枚以上取り付けると共に、各スキージブレード２，３が平面Ｆに同時に接触したときの平面Ｆとの角度α１，α２を、各スキージブレード２，３で互いに異なるようにしたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線基板に、はんだペーストを塗布するためのはんだペースト印刷機用スキージ及びそれを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法に関する。

プリント配線基板（プリント基板）に、はんだペースト印刷機（図示せず）によってはんだペーストを印刷（塗布）する一般的なプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法を説明する。

図５に示すようなプリント基板（一般的には、表面実装プリント配線板）５１を用意する。基板５１において、はんだペーストの塗布（印刷）が必要なのは、通常ＣｕまたはＣｕに、はんだメッキを施した状態で露出させたパッド５２と呼ばれる部分である。

はんだペーストをパッド５２のみに印刷するためには、図６に示すようなようなマスク６１を用いる。マスク６１は、はんだペーストを印刷する部分に開口部６２が多数設けられたマスク本体６３と、マスク本体６３のテンションを維持し、印刷機本体への着脱を容易にするフレーム（固定枠）６４とからなる。マスク本体６３は、厚さ０．１５ｍｍ程度の板（ＳＵＳ、Ｎｉが主に用いられる）である。

まず、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、印刷機の位置合わせ機能により、基板５１のパッド５２とマスク６１の開口部６２が一致するように位置を調整し、基板５１の表面にマスク６１を重ねる。

マスク６１を重ねた後、マスク６１の表面にはんだペーストｐを供給する。はんだペーストｐを供給した後、印刷機本体に備えられ、マスク６１の表面ではんだペーストｐを掃引する（マスク６１の開口部６２にはんだペーストｐを刷り込む）ためのスキージブレード１０３を、マスク６１の表面に接触させる（図８（ａ））。

このスキージブレード１０３を用いて、マスク６１の表面を（図８では矢印Ａ方向に）押圧移動させることで（図８（ｂ））、マスク６１の開口部６２にはんだペーストｐを充填し、マスク６１の開口部６２を通して、基板５１のパッド５２に、はんだペーストｐを転写する（図８（ｃ））。はんだペーストｐを転写した後、基板５１からマスク６１を分離させると（図８（ｄ））、図９に示すように、基板５１のパッド５２のみに、はんだペーストｐが印刷される。

ここで、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、はんだペースト印刷機用スキージ１０１は、固定治具１０２に１枚のスキージブレード１０３を取り付けて構成される。スキージブレード１０３は、通常ウレタン等の樹脂、または金属で薄い板状に形成される。このスキージブレード１０３は、基板５１（図８参照）に対して所定の角度となるように固定治具１０２に取り付けられ、固定治具１０２ごと印刷機本体に取り付けられる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平９−１７４８０９号公報 特開平９−２０５２７３号公報

しかしながら、スキージ１０１は、固定治具１０２に１枚のスキージブレード１０３を取り付けて構成されるので、基板５１、マスク６１の凹凸や、スキージブレード１０３の摩耗などに対応できず、余分なはんだペーストｐを十分に掻き取ることが難しいという問題がある。

例えば、図１１のＺ部に示すように、スキージ１０１を動かした後のマスク６１の表面に、はんだペーストｐが残っている状態になりやすい。この状態をはんだ掻き取り不足と言い、はんだペーストｐの印刷量が安定しない原因となる。

はんだ掻き取り不足の発生により、マスク６１の表面より上に残った掻き残しのはんだペーストｐが（図１２（ａ））、そのまま基板５１に転写されると、はんだ量過多になり（図１２（ｂ））、マスク６１の開口部６２に充填されたはんだペーストｐと共にマスク６１側に残った場合は、はんだ量不足になる。結果として、はんだ量過多・不足のどちらが起こるか分からないため、はんだ量の制御が非常に困難となる。

印刷されるはんだペーストｐのはんだ量のばらつきは、そのまま電子部品とプリント基板５１の接合部におけるはんだ量のばらつきとなって現れる。はんだ量が多い場合は、はんだブリッジ（隣り合ったはんだ接合部がはんだを介して電気的に繋がってしまう不良）が発生しやすく、はんだ量が少ない場合には、未接続や物理的強度不足が発生しやすくなる。そのため、それらを手はんだで修正する作業が必要となってしまう。

そこで、本発明の目的は、はんだペースト掻き残しの発生率を低減し、印刷されるはんだペーストのはんだ量を安定させるはんだペースト印刷機用スキージ及びそれを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、プリント配線基板に、はんだペーストを塗布するためのはんだペースト印刷機用スキージにおいて、固定治具にスキージブレードを２枚以上取り付けると共に、各スキージブレードが平面に同時に接触したときの前記平面との角度を、各スキージブレードで互いに異なるようにしたはんだペースト印刷機用スキージである。

請求項２の発明は、前記スキージブレードは、１枚目のスキージブレードと、２枚目のスキージブレードとの２枚からなり、１枚目のスキージブレードは、移動方向に臨む前記平面との角度が６０°以下であり、２枚目のスキージブレードは、移動方向に臨む前記平面との角度が１枚目のスキージブレードの前記角度よりも小さい請求項１記載のはんだペースト印刷機用スキージである。

請求項３の発明は、前記１枚目のスキージブレードの前記角度が６０°のとき、前記２枚目のスキージブレードの前記角度を１〜１５°小さくした請求項２記載のはんだペースト印刷機用スキージである。

請求項４の発明は、前記２枚目のスキージブレードの厚さが前記１枚目のスキージブレードの厚さよりも薄い請求項２または３記載のはんだペースト印刷機用スキージである。

請求項５の発明は、前記２枚目のスキージブレード硬度が前記１枚目のスキージブレードの硬度よりも低い請求項２または３記載のはんだペースト印刷機用スキージである。

請求項６の発明は、プリント配線基板にマスクを重ね、重ねたマスクの表面にはんだペーストを供給し、請求項１〜５いずれかに記載されたはんだペースト印刷機用スキージを用いて、マスクの表面を押圧移動させ、マスクの表面に供給したはんだペーストを前記基板に塗布するはんだペースト印刷機用スキージを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法である。

本発明によれば、はんだの掻き残しに起因する手はんだ修正作業工数を低減できるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な第１の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な第１実施の形態を示すはんだペースト印刷機用スキージの横断面図である。

図１に示すように、第１の実施の形態に係るはんだペースト印刷機用スキージ１は、プリント配線基板（プリント基板）に、はんだペーストを塗布するための図示しないはんだペースト印刷機本体に備えられ、２枚（２段構成）のスキージブレード２，３と、これら２枚のスキージブレード２，３を取り付けて固定する固定治具４とからなる。

各スキージブレード２，３は、プリント基板に重ねたマスクの表面ではんだペーストを掃引する（マスクの開口部にはんだペーストを刷り込む）ためのものであり、ウレタン等の樹脂、または金属で同じ厚さ、同じ形状となるように、薄い板状に形成される。１枚（段）目のスキージブレード２は、スキージ１の移動方向Ａに先行するブレードである。２枚（段）目のスキージブレード３は、スキージブレード２の後方に並列配置され、スキージブレード２に後行するブレードである。

各スキージブレード２，３は、刃の高さ（固定治具４の底面４ｂから刃の先端２ｓ，３ｓまでの高さ）ｈが互いに等しくなるように、固定治具４に取り付けられる。刃の高さｈを等しくする（刃の先端２ｓ，３ｓに段差をつけない）のは、スキージ交換時のメンテナンス性や、実際印刷機で使用する時の条件出し（印圧、押し込み量など）のしやすさを考慮したからである。

各スキージブレード２，３は、双方の刃の先端２ｓ，３ｓが平面（マスクの表面）Ｆに同時に接触したとき、スキージ１の移動（塗布）方向Ａに臨む平面Ｆとの角度（プリント基板の表面との角度、あるいはマスクの表面との接触角度）α１，α２を、各スキージブレード２，３で互いに異なるようにしている。

より詳細には、１枚目のスキージブレード２の角度α１を６０°以下にし、２枚目のスキージブレード３の角度α２を角度α１よりも小さくなるようにする（移動方向Ａ側に傾斜させる）。例えば、１枚目のスキージブレード２の角度α１を６０°にするとき、２枚目のスキージブレード３の角度α２を１〜１５°小さい５９〜４５°（４５°寄りの方が好ましい）にする。

２枚目のスキージブレード３の角度α２を角度α１よりも小さくする理由は、プリント基板、マスクの凹凸に対する２枚目のスキージブレード３の追従性を、１枚目のスキージブレード２よりも高めるためである。また、２枚目のスキージブレード３によってマスクに下向きにかかる力を、１枚目のスキージブレード２よりも小さくするためである。これにより、マスク−プリント基板間にはんだペーストがにじむのを抑えることができる。

固定治具４の底面４ｂには、上述した各スキージブレード２，３の刃の高さｈ、角度α１，α２を満たすように、各スキージブレード２，３の上部の一部を収納して取り付ける取り付け溝５，６がそれぞれ形成される。

スキージ１が取り付けられる印刷機本体としては、少なくとも、プリント基板を搬送するコンベヤ機構、プリント基板を固定するチャック機構、マスクを位置合わせして保持する機構、スキージ１の押圧移動を制御する機構を有する慣用のものであればよい。

次に、スキージ１を用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法を、図５で説明したプリント基板５１と、図７で説明したマスク６１とを用いる例で説明する。

まず、スキージ１を印刷機本体に取り付けたはんだペースト印刷機を用いて、その位置合わせ機能により、図２（ａ）に示すように、プリント基板５１のパッド５２とマスク６１の開口部６２が一致するように位置を調整し、基板５１の表面にマスク６１を重ねる。

マスク６１を重ねた後、マスク６１の表面Ｆにはんだペーストｐを供給し、スキージ１の各スキージブレード２，３の先端２ｓ，３ｓを、マスク６１の表面Ｆに所定の印圧、押し込み量で同時に接触させる。

これら各スキージブレード２，３を用いて、マスク６１の表面Ｆを（図２では矢印Ａ方向に）押圧移動させることで、マスク６１の開口部６２にはんだペーストｐを充填し、マスク６１の開口部６２を通して、基板５１のパッド５２に、マスク６１の表面Ｆに供給したはんだペーストｐを転写していく。

このとき、図２（ｂ）のＸ部に示すように、基板５１、マスク６１の凹凸や、１枚目のスキージブレード２の摩耗などにより、はんだペーストｐの掻き残しが発生するが、このはんだペーストｐの掻き残しは、図２（ｃ）に示すように、２枚目のスキージブレード３によって掻き取られる。はんだペーストｐを転写した後、基板５１からマスク６１を分離させると、基板５１のパッド５２のみに、適量のはんだペーストｐが印刷される。

本実施の形態の作用を説明する。

スキージ１は、固定治具４に取り付けた２枚のスキージブレード２，３がマスク６１の表面Ｆに同時に接触したとき、２枚目のスキージブレード３の角度α２を１枚目のスキージブレード２の角度α１よりも小さくすることで、基板５１、マスク６１の凹凸に対する２枚目のスキージブレード３の追従性が１枚目のスキージブレード２よりも高まる。

このため、スキージ１は、基板５１、マスク６１の凹凸や、スキージブレード２，３の摩耗などに対応可能であり、余分なはんだペーストｐを２枚目のスキージブレード３によって確実かつ十分に掻き取ることができる。

したがって、スキージ１を用いて基板５１にはんだペーストｐを塗布すれば、基板５１のパッド５２のみに、適量のはんだペーストｐが印刷されるので、はんだペースト掻き残しの発生率が低減し、はんだ量過多・不足も起こりにくく、印刷されるはんだペーストｐのはんだ量を安定させることができる。

これにより、はんだの掻き残しに起因するはんだブリッジ、未接続、物理的強度不足などが発生しにくく、それらを手はんだで修正する作業が必要ないので、手はんだ修正作業工数を低減できる。

上述したように、２枚目のスキージブレードに要求される特性は、１枚目のスキージよりも、基板５１、マスク６１の凹凸に対する追従性が高いことである。このことを考慮し、以下に説明する第２、第３の実施の形態を創案した。

図３に示すように、第２の実施の形態に係るスキージ３１は、２枚目のスキージブレード３２の厚さが１枚目のスキージブレード２の厚さよりも薄いものである。図３の例では、１枚目のスキージブレード２に平行となるように、２枚目のスキージブレード３２を固定治具３３に取り付けている。

２枚目のスキージブレード３２は、スキージブレード２，３２が平面Ｆに同時に接触したとき、スキージ３１の移動方向Ａに臨む平面Ｆとの角度が１枚目のスキージブレード２の角度α１よりも小さくなるようにしてもよい。

スキージ３１では、２枚目のスキージブレード３２が１枚目のスキージブレード２よりも薄いので、基板、マスクの凹凸に対する２枚目のスキージブレード３２の追従性が１枚目のスキージブレード２よりも高まる。このため、図１のスキージ１と同様の作用効果が得られる。

また、図４に示すように、第３の実施の形態に係るスキージ４１は、２枚目のスキージブレード４２の硬度が１枚目のスキージブレード２の硬度よりも低いものである。つまり、２枚目のブレード４２が１枚目よりも軟らかい。例えば、１枚目のスキージブレード２の硬度をＨＳ（ショア硬さ）９０にする場合、２枚目のスキージブレード４１の硬度をＨＳ（ショア硬さ）７０にする。図４の例では、１枚目のスキージブレード２に平行となるように、２枚目のスキージブレード４２を固定治具４３に取り付けている。

２枚目のスキージブレード４２は、スキージブレード２，４２が平面Ｆに同時に接触したとき、スキージ４１の移動方向Ａに臨む平面Ｆとの角度が１枚目のスキージブレード２の角度α１よりも小さくなるようにしてもよい。

スキージ４１では、２枚目のスキージブレード４２が１枚目のスキージブレード２よりも硬度が低いので、基板、マスクの凹凸に対する２枚目のスキージブレード４２の追従性が１枚目のスキージブレード２よりも高まる。このため、図１のスキージ１と同様の作用効果が得られる。

上記実施の形態では、固定治具に２枚のスキージブレードを取り付けた例で説明したが、固定治具に取り付けるスキージブレードは３枚以上であってもよい。この場合、各スキージブレードが平面に同時に接触したときの平面との角度を、各スキージブレードで互いに異なるように、例えば、２枚目以降のスキージブレードの角度を１枚目のスキージブレードの角度α１よりも徐々に小さくなるようにする。

また、２枚目以降のスキージブレードの厚さを１枚目のスキージブレードの厚さよりも徐々に薄くなるようにしてもよく、２枚目以降のスキージブレードの硬度を１枚目のスキージブレードの硬度よりも徐々に低くなるようにしてもよい。

本発明の好適な第１の実施の形態を示すはんだペースト印刷機用スキージの横断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明に係るはんだペースト印刷機用スキージを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法の各工程（印刷工程）を示す断面図である。 第２の実施の形態を示す横断面図である。 第３の実施の形態を示す横断面図である。 プリント配線基板の一例を示す平面図である。 マスクの一例を示す平面図である。 図７（ａ）は位置合わせされたマスクとプリント配線基板を示す平面図、図７（ｂ）はその正面図、図７（ｃ）は図７（ａ）の７Ｃ−７Ｃ線断面図およびＹ部の拡大図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、背景技術のはんだペースト印刷機用スキージを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法の各工程を示す断面図である。 はんだペースト印刷後のプリント配線基板の平面図である。 図１０（ａ）は背景技術のはんだペースト印刷機用スキージの横断面図、図１０（ｂ）はその正面図である。 はんだ印刷不具合例を示すプリント配線基板の平面図である。 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、はんだ掻き取り不足に起因するはんだ量の変動の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ はんだペースト印刷機用スキージ
２ １枚目のスキージブレード
３ ２枚目のスキージブレード
Ｆ 水平面（マスクの表面）
α１ プリント基板との角度
α２ プリント基板との角度

Claims (6)

1. プリント配線基板に、はんだペーストを塗布するためのはんだペースト印刷機用スキージにおいて、固定治具にスキージブレードを２枚以上取り付けると共に、各スキージブレードが平面に同時に接触したときの前記平面との角度を、各スキージブレードで互いに異なるようにしたことを特徴とするはんだペースト印刷機用スキージ。
2. 前記スキージブレードは、１枚目のスキージブレードと、２枚目のスキージブレードとの２枚からなり、１枚目のスキージブレードは、移動方向に臨む前記平面との角度が６０°以下であり、２枚目のスキージブレードは、移動方向に臨む前記平面との角度が１枚目のスキージブレードの前記角度よりも小さい請求項１記載のはんだペースト印刷機用スキージ。
3. 前記１枚目のスキージブレードの前記角度が６０°のとき、前記２枚目のスキージブレードの前記角度を１〜１５°小さくした請求項２記載のはんだペースト印刷機用スキージ。
4. 前記２枚目のスキージブレードの厚さが前記１枚目のスキージブレードの厚さよりも薄い請求項２または３記載のはんだペースト印刷機用スキージ。
5. 前記２枚目のスキージブレード硬度が前記１枚目のスキージブレードの硬度よりも低い請求項２または３記載のはんだペースト印刷機用スキージ。
6. プリント配線基板にマスクを重ね、重ねたマスクの表面にはんだペーストを供給し、請求項１〜５いずれかに記載されたはんだペースト印刷機用スキージを用いて、マスクの表面を押圧移動させ、マスクの表面に供給したはんだペーストを前記基板に塗布することを特徴とするはんだペースト印刷機用スキージを用いたプリント配線基板へのはんだペースト印刷方法。
   

Images