JP2009241525A - Cream solder printing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空吸着したセラミック基板等のワークに、クリームはんだを印刷するクリームはんだ印刷装置に関するものである。 The present invention relates to a cream solder printing apparatus for printing cream solder on a workpiece such as a vacuum-adsorbed ceramic substrate.
従来、クリームはんだ印刷においては、印刷時におけるワークの位置ズレを防止するため、ワークを機械的に固定するか、若しくは、真空吸着して固定する。真空吸着による固定では、ワークを吸着面に密着させ、その間に負圧を発生させることによってワークを保持する。それ故、十分な固定力を得るには、ワークと吸着面との密着性や真空発生装置の吸込み能力が重要となる。 Conventionally, in cream solder printing, in order to prevent the positional deviation of the workpiece during printing, the workpiece is mechanically fixed or fixed by vacuum suction. In fixing by vacuum suction, the work is held by bringing the work into close contact with the suction surface and generating a negative pressure therebetween. Therefore, in order to obtain a sufficient fixing force, the adhesion between the workpiece and the suction surface and the suction capability of the vacuum generator are important.
しかしながら、ワークの反りや凹凸などにより、吸着面との密着が不十分な場合や、ワークにスルーホール等の穴が形成されている場合には、密着の不十分な箇所やスルーホールからエア漏れが発生してしまい、十分な固定力が得られない。 However, if the workpiece is not sufficiently adhered to the suction surface due to warpage or unevenness, or if a hole such as a through hole is formed in the workpiece, air leaks from the insufficiently adhered portion or through hole. Will occur and a sufficient fixing force cannot be obtained.
さらに、エア漏れの影響により、印刷時に、クリームはんだが吸込まれる不具合が発生する。不具合の形態には、印刷マスクとワークとの間にクリームはんだが印刷形状よりも大きく広がるにじみやダレ、隣接するはんだ同士がつながるブリッジなどがある。 Further, due to the influence of air leakage, there is a problem that cream solder is sucked during printing. The forms of defects include bleeding and sagging where the cream solder spreads larger than the printed shape between the printing mask and the workpiece, and a bridge where adjacent solders are connected.
従来、基板にクリームはんだを印刷するクリームはんだ印刷機において、クリームはんだの印刷時に前記基板を印刷位置で保持する保持手段を備えるクリームはんだ印刷機のワーク保持装置であって、前記保持手段に設けられ、吸着により前記基板を固定する吸着固定手段と、該吸着手段による吸着のON/OFFを制御する制御手段をと、を備え、該制御手段は、前記吸着固定手段による前記基板の吸着をONとして前記保持手段に前記基板を保持させたのちに、印刷動作中に、前記吸着固定手段による前記基板の吸着をOFFとし、印刷終了後に、吸着固定手段による基板の吸着をONとし、基板を確実に保持させるものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a cream solder printing machine for printing cream solder on a substrate, it is a work holding device of a cream solder printing machine that includes a holding unit that holds the substrate in a printing position during cream solder printing, and is provided in the holding unit. A suction fixing means for fixing the substrate by suction; and a control means for controlling ON / OFF of suction by the suction means. The control means turns on suction of the substrate by the suction fixing means. After the substrate is held by the holding means, during the printing operation, the suction of the substrate by the suction fixing means is turned OFF, and after the printing is finished, the suction of the substrate by the suction fixing means is turned ON to ensure the substrate There is what is held (see, for example, Patent Document 1).
また、前記吸着固定手段は、複数のエリアごとに設けられ、かつ、エリアごとに独立して吸着のON/OFFが可能な複数の吸着部を備え、前記制御手段は、前記複数の吸着部ごとに前記吸着固定手段による前記基板の吸着のON/OFFを制御することにより、スルーホールにエアの流れを発生させてクリームはんだを吸引する位置にある吸着部だけを選択して吸着をOFFし、吸引される畏れがない吸着部については、印刷動作中においても吸着させることができ、基板を確実に保持している。 The suction fixing means includes a plurality of suction sections that are provided for each of the plurality of areas and can be turned on / off independently for each area, and the control means is provided for each of the plurality of suction sections. By controlling the ON / OFF of the suction of the substrate by the suction fixing means, the suction is turned off by selecting only the suction part at the position where the air flow is generated in the through hole and the cream solder is sucked, The suction part that is not twisted can be sucked even during the printing operation, and the substrate is securely held.
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の技術によれば、吸着手段による吸着のON/OFFを制御する制御手段が必要となり、例えば、手印刷(手刷り)を行う簡易的な印刷機においては、スキージの手動操作に連動する制御手段でなければ適用が難しい。そのため、簡易的な印刷機にそぐわない高価な印刷機となってしまう、という問題があった。
However, according to the conventional technique described in
また、印刷中にワークの吸着を解除すると、スキージや印刷マスクの動きとともにワークが位置ズレしてしまうので、スキージの移動とともにワーク吸着のON/OFFを制御する必要があり、多数の吸引孔が必要となるが、吸着面に凹凸があり、吸着箇所が一箇所に限定されるワークに対しては、上記特許文献1に記載された技術を適用するのは困難である。
Also, if the suction of the workpiece is canceled during printing, the workpiece will be displaced with the movement of the squeegee and the printing mask. Therefore, it is necessary to control the ON / OFF of the workpiece suction along with the movement of the squeegee. Although necessary, it is difficult to apply the technique described in
また、個々に反りの傾向にばらつきがあり、吸着面との密着性が悪いワークにおいては、エア漏れが発生する箇所が特定できないため、吸着におけるエアの吸込みを効果的に抑制するのが難しい、という問題もある。 In addition, there is variation in the tendency of warping individually, and in a work with poor adhesion to the suction surface, it is difficult to effectively suppress air suction during suction because the location where air leakage occurs cannot be specified. There is also a problem.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吸着面に凹凸等があり、吸着面との密着性が悪いワークであってもクリームはんだ印刷を行なうことができ、安価なクリームはんだ印刷装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to perform cream solder printing even on a work having poor adhesion to the adsorption surface, such as unevenness on the adsorption surface, and inexpensive cream solder printing. The object is to obtain a device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、印刷マスク載置面と、前記印刷マスク載置面から一段低い凹部として形成され底面がワーク吸着面となるワーク収容部と、前記ワーク吸着面から一段低い凹部として形成されワークにより閉塞される負圧室と、前記負圧室を真空発生器に連通させる吸引孔と、印刷マスクが載置されて閉塞された前記ワーク収容部を外気に連通させる通気孔と、を有するワーク保持テーブルと、前記印刷マスク上を摺動し前記印刷マスクの開口パターンを介して前記ワークにクリームはんだを印刷するスキージと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a printing mask mounting surface, and a workpiece storage portion that is formed as a recess that is one step lower than the printing mask mounting surface, and whose bottom surface is a workpiece suction surface. A negative pressure chamber that is formed as a recess that is one step lower than the workpiece suction surface, is closed by a workpiece, a suction hole that communicates the negative pressure chamber with a vacuum generator, and the workpiece storage portion that is closed by placing a printing mask A work holding table that communicates with the outside air, and a squeegee that slides on the printing mask and prints cream solder on the work through an opening pattern of the printing mask. To do.
この発明によれば、吸着面に凹凸等があり、吸着面との密着性が悪いワークであってもクリームはんだ印刷を行なうことができ、安価なクリームはんだ印刷装置が得られる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that cream solder printing can be performed even on a workpiece having unevenness on the suction surface and having poor adhesion to the suction surface, and an inexpensive cream solder printing apparatus can be obtained. .
以下に、本発明にかかるクリームはんだ印刷装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a cream solder printing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態
図1は、本発明にかかるクリームはんだ印刷装置の要部分解斜視図であり、図2は、真空発生器を接続した実施の形態のクリームはんだ印刷装置を示す縦断面図であり、図3は、スキージ送り装置を備えた実施の形態のクリームはんだ印刷装置を示す縦断面図であり、図4は、手刷りを行なう実施の形態のクリームはんだ印刷装置を示す縦断面図であり、図5は、本実施の形態のクリームはんだ印刷装置の要部拡大縦断面図であり、図6は、クリームはんだ印刷の工程図であり、図7は、クリームはんだオフセット印刷の工程図であり、図8は、クリームはんだコンタクト印刷の工程図であり、図9は、比較例として示す従来のクリームはんだ印刷装置の要部拡大断面図であり、図10−1及び図10−2は、本実施の形態のクリームはんだ印刷装置の通気孔の説明図である。
Embodiment FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a cream solder printing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a cream solder printing apparatus according to an embodiment to which a vacuum generator is connected, FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the cream solder printing apparatus according to the embodiment including the squeegee feeding device, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the cream solder printing apparatus according to the embodiment for performing hand printing, FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of the cream solder printing apparatus according to the present embodiment, FIG. 6 is a process diagram of cream solder printing, and FIG. 7 is a process diagram of cream solder offset printing. FIG. 8 is a process diagram of cream solder contact printing, FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional cream solder printing apparatus shown as a comparative example, and FIGS. 10-1 and 10-2 show the present embodiment. Form of chestnut It is explanatory drawing of the air vent of a solder paste printer.
図1に示すように、本実施の形態のクリームはんだ印刷装置10は、ワークとしてのセラミック基板11をワーク吸着面12f上に保持するワーク保持テーブル12と、開口パターン13aが形成され、セラミック基板11を覆うようにワーク保持テーブル12の印刷マスク載置面12h上に載置される平板状の印刷マスク13と、印刷マスク13上を摺動し印刷マスク13の開口パターン13aを介してワーク11にクリームはんだ14を印刷するスキージ15と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the cream
図1〜図3に示すように、ワーク保持テーブル12は、印刷マスク載置面12hと、印刷マスク載置面12hから一段低い矩形の凹部として形成され底面がワーク吸着面12fとなるワーク収容部12aと、ワーク吸着面12fから一段低い凹部として形成されワーク(セラミック基板)11により閉塞される負圧室12bと、負圧室12bを真空発生器17に連通させる吸引孔12cと、印刷マスク13が載値されて閉塞されたワーク収容部12aを外気に連通させる通気孔12eと、を有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the work holding table 12 includes a print
凹部12aの深さは、セラミック基板11の厚さにばらつきがあっても、印刷マスク下面13bとセラミック基板上面11aとが印刷時に隙間なく密着することができるような深さになっていて、セラミック基板11の厚さよりも浅い場合もあれば深い場合もある。負圧室12bは、凹部12aの中央に形成されている。矩形のワーク収容部12aの対向する2辺の中央には、通気孔12eが開口する切欠き部12dが設けられている。
The depth of the
図2に示すように、セラミック基板11を、ワーク保持テーブル12のワーク収容部12a内に収容してワーク吸着面12f上に設置し、真空発生器17により負圧室12b内の空気を吸引して負圧にし、セラミック基板11をワーク吸着面12fに吸着させる。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、スキージ15は、ボールスクリュー方式のスキージ送り装置16により、印刷マスク13に傾斜して押付けられ、印刷マスク13上を図3の右方向に摺動し、クリームはんだ14を、印刷マスク13の開口パターン13aを介してセラミック基板11に塗り込んで印刷する。図4に示すように、スキージ15を手18で持って、印刷マスク13上を摺動させ、手印刷(手刷り)を行なうこともできる。
As shown in FIG. 3, the
次に、図6を参照して、クリームはんだ印刷のメカニズムについて説明する。クリームはんだ印刷とは、ワークとしてのセラミック基板11へ、印刷マスク13の所定の開口パターン13aを介して、所定量のクリームはんだ14を転移する印刷方法をいう。
Next, the mechanism of cream solder printing will be described with reference to FIG. Cream solder printing refers to a printing method in which a predetermined amount of
クリームはんだ印刷の工程は、図6の(1)に示す、スキージ15の移動により、クリームはんだ14を印刷マスク13の上面で回転させるローリング工程と、(2)に示す、クリームはんだ14を印刷マスク13の開口パターン13aへ充填・転移する転移工程と、(3)及び(4)に示す、クリームはんだ14がセラミック基板11の上面に転移され、開口パターン13aからクリームはんだ14が抜ける版離れ工程と、を有している。
The cream solder printing process includes a rolling process in which the
印刷方式としては、図7に示す、転移工程と版離れ工程とがほぼ同時に行なわれるオフセット(ギャップ)印刷方式と、図8に示す、転移工程と版離れ工程とが別々に行なわれるコンタクト印刷方式がある。 As the printing method, an offset (gap) printing method shown in FIG. 7 in which the transfer step and the plate separation step are performed almost simultaneously, and a contact printing method shown in FIG. 8 in which the transfer step and the plate separation step are performed separately. There is.
図6の(1)に示すように、クリームはんだ14は、接合用の母材として用いられるはんだ粉末14aと、はんだ付け面の清浄化、印刷時の適正な粘度の維持及び部品の固定に必要な粘着性等、多様な機能を有するフラックス14bと、を含んで成る。
As shown in (1) of FIG. 6, the
クリームはんだ印刷において、クリームはんだ14に求められる性能は、印刷マスク13の開口パターン13aのパターンを忠実に再現する印刷精度、かつ、再現したパターンを維持する保形性、開口パターン13aにクリームはんだ14が充填されるための適正な粘度である。求められる性能を満足させるための、はんだ粉末14aの粒径と多種のフラックス14bとの組合せがある。
In the cream solder printing, the performance required for the
例えば、粘度の低いフラックス14bを含むクリームはんだ14は、印刷時の開口パターン13aへの充填性はよいが、印刷後の保形性は悪く、図6の(5)に示すように、形状が崩れてダレ14xやにじみ14yが発生しやすくなるため、印刷には不向きである。また、逆に、粘度が高いクリームはんだ14は、充填性が悪くなる。従って、適正な粘度を有するものが、印刷性のよいクリームはんだである。
For example, the
にじみ14yは、図9に示すように、印刷時に、ワーク11を吸着するための真空発生器17の吸込みによって、クリームはんだ14が、印刷マスク13の開口パターン13aを通り、印刷マスク下面へ回り込むことにより発生する。にじみ14yは、ワーク11とワーク保持テーブル12のワーク吸着面12fとの密着が悪く、エア漏れMが発生したときに起こりやすい。
As shown in FIG. 9, the
印刷時は、スキージ15が、印刷マスク13をワーク保持テーブル12に押付けて印刷を行なうため、ワーク保持テーブル12、ワーク11、印刷マスク13及びクリームはんだ14により、ワーク収容部12aは閉じられた空間となる。
During printing, since the
ワーク11とワーク保持テーブル12のワーク吸着面12fとの間に隙間12gがあると、エア漏れMが発生し、その結果、ワーク収容部12a内が負圧となり、クリームはんだ14がワーク収容部12a内に吸込まれ、印刷マスク下面13bを伝って広がる。クリームはんだ14に含まれるフラックス14bは、吸込みによって、印刷マスク下面13bとワーク11に挟まれたわずかな隙間でも、毛細管現象により短時間で広がり、にじみ14yとなる。
If there is a
次に、図5と図9とを比較参照しながら、図5に示す実施の形態のクリームはんだ印刷装置10について詳細に説明する。クリームはんだ印刷装置10では、ワークとしてセラミック基板11を用いている。セラミック基板11は、反り易く、割れ易く、割れによる個片化により端部形状がいびつになりやすい。
Next, the cream
図9に示すように、セラミック基板11をワーク保持テーブル12で保持するとき、チャッキング等で機械的に固定すると、セラミック基板11に、欠け、割れ又はクラックが発生する。そのため、セラミック基板11は、真空吸着によりワーク保持テーブル12に固定されるが、反り或いは縁部の凹凸により、ワーク吸着面12fとセラミック基板11との間に隙間12gが生じ、エア漏れMが発生し、クリームはんだ14が、印刷マスク下面13bやセラミック基板11の上面11aに、にじみ14yとなって広がる不具合が起こる。
As shown in FIG. 9, when the
また、クリームはんだ14のにじみ14yを放置すると、連続で印刷作業を行なったときに、印刷マスク下面13bに回りこんだクリームはんだ14が、印刷マスク13とセラミック基板11の間に挟まれて隙間が生じ、余計ににじみ14yが拡大し、印刷不具合を増大させてしまう。そのため、印刷マスク下面13bの清掃を、にじみ14yが発生する度に行なわねばならず、印刷マスク13の清掃作業の頻度が増えるという問題も起こる。
Further, if the
図9に示すように、セラミック基板11は、セラミック基板11を収容するワーク収容部12a、吸引孔12c及びワーク吸着面12fにより保持され、印刷時に、スキージ15で押さえつけられることにより、印刷マスク下面13bとセラミック基板上面11aが接触する。
As shown in FIG. 9, the
接触と同時に、開口パターン13aに充填されたクリームはんだ14が、セラミック基板上面11aのランド11c上に押出され、開口の形状に形成されたクリームはんだ14が印刷(転写)される。このとき、印刷マスク下面13bとセラミック基板上面11a、及び、印刷マスク下面13bと印刷マスク載置面12hが、スキージ15の押付けにより、密着した状態となる。
Simultaneously with the contact, the
この密着状態において、セラミック基板下面11bとワーク吸着面12fとの間に隙間12gが生じていると、エア漏れMによって、ワーク収容部12aが負圧となり、開口パターン13aからセラミック基板11へ転移されたクリームはんだ14が、印刷マスク下面13bへ広がるにじみ14yが発生する。
If a
図5に示す、クリームはんだ印刷装置10では、印刷時に、印刷マスク3とセラミック基板11とが密着しているときに、ワーク収容部12aが負圧とならないように、ワーク保持テーブル12の切欠き部12dに開口し、ワーク収容部12aを外気に連通させる通気孔12eを設けている。
In the cream
通気孔12eは、吸引孔12cとは直接連通しておらず、セラミック基板11の吸着力に影響を与えることはない。通気孔12eは、印刷時に、ワーク収容部12aに連通する空気流路となり、ワーク収容部12aが負圧になるのを防ぐ。従来の技術のように、印刷時に、吸着ON/OFFの切替えをする必要がなく、簡素な構造でクリームはんだ14のにじみ14yを防止することができる。
The
なお、図10−1に示すように、通気孔12eの径D2が、ワーク収容部12aの容積に対して小さすぎると、通気孔12eの管路損失が増大し、ワーク収容部12aにおいて負圧が発生しやすくなるため、図10−2に示すように、通気孔径D2は、吸引孔径D1の0.7倍以上とするのが望ましい。
Negative Incidentally, as shown in Figure 10-1, the diameter D 2 of the
以上説明したように、本実施の形態のクリームはんだ印刷装置10は、従来のワーク保持テーブル12に通気孔12eを設けるだけなので、装置の製造に当たり、高額な設備追加や制御機構の追加という、コスト的な問題は生じない。低コストで製造することができるので、クリームはんだ手印刷装置にも適用することができる。
As described above, the cream
以上のように、本発明にかかるクリームはんだ印刷装置は、簡易、安価な印刷装置として有用である。 As described above, the cream solder printing apparatus according to the present invention is useful as a simple and inexpensive printing apparatus.
10 クリームはんだ印刷装置
11 セラミック基板(ワーク)
11a セラミック基板上面
11b セラミック基板下面
11c ランド
12 ワーク保持テーブル
12a ワーク収容部(凹部、閉空間)
12b 負圧室
12c 吸引孔
12d 切欠き部
12e 通気孔
12f ワーク吸着面
12g 隙間
12h 印刷マスク載置面
13 印刷マスク
13a 開口パターン(開口)
13b 印刷マスク下面
14 クリームはんだ
14a はんだ粉末
14b フラックス
14x ダレ
14y にじみ
15 スキージ
16 スキージ送り装置
17 真空発生器
18 手
10
11a Ceramic substrate
12b
13b Print mask
Claims (2)
前記印刷マスク上を摺動し前記印刷マスクの開口パターンを介して前記ワークにクリームはんだを印刷するスキージと、
を備えることを特徴とするクリームはんだ印刷装置。 A printing mask placement surface, a workpiece accommodating portion formed as a step lower than the printing mask placement surface and having a bottom surface serving as a workpiece suction surface, and a negative pressure formed as a depression lower than the workpiece suction surface and blocked by the workpiece. A work holding table having a chamber, a suction hole that communicates the negative pressure chamber with a vacuum generator, and a vent hole that communicates the work accommodating portion that is closed with a printing mask mounted thereon, to the outside air;
A squeegee that slides on the printing mask and prints cream solder on the workpiece through the opening pattern of the printing mask;
A cream solder printing apparatus comprising:
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