(57)【要約】【課題】従来のソルダペーストを１Ｋｇ入れた容器を用いて印刷装置にソルダペーストを供給する場合は、容器を冷蔵庫から取り出して攪拌するときに大きな力と時間がかかるばかりでなく均一攪拌が困難であった。また従来のソルダペーストの供給方法では、大量に入れられたソルダペーストから印刷に適した量を正確に取り出すことが困難であり、はんだ付け不良の原因となることがあった。【解決手段】本発明は印刷装置の初期稼働時に適した量のソルダペーストを容器に入れ、印刷初期には全量を供給し、追加時には半量を供給する。また本発明のソルダペースト用筒状容器は印刷装置の初期稼働時に適した量のソルダペーストを入れたときに空隙が２０〜４０体積％となるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷装置の初期稼働時の最適供給量と略同一のソルダペーストを製品重量として容器に入れておき、印刷装置の初期稼動時には該容器のソルダペースト全量を印刷装置のマスク上に供給し、印刷装置で印刷を行ってマスク上のソルダペーストが少なくなったときには前記製品重量のソルダペーストを入れた別の容器からソルダペーストの半分の量を取り出して印刷装置のマスク上に供給し、さらに印刷装置で印刷を行ってマスク上のソルダペーストが少なくなったときには前記容器に残った半量のソルダペーストを印刷装置のマスク上に供給することを特徴とする印刷装置へのソルダペーストの供給方法。
【請求項２】
前記容器は、有底筒状容器、或いは袋状容器のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の印刷装置へのソルダペーストの供給方法。
【請求項３】
印刷装置へのソルダペーストの供給方法に使用するソルダペースト用有底筒状容器であって、印刷装置の初期稼働時の最適供給量と略同一のソルダペーストを入れても、さらに２０〜４０体積％の空隙を有している大きさのソルダペースト用有底筒状容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソルダペーストを印刷装置でプリント基板に塗布する際に、ソルダペーストを印刷装置に供給する方法および、それに使用するソルダペースト用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板のはんだ付け方法としては、鏝付け法、フロー法、リフロー法がある。鏝付け法とは、作業者が鏝と脂入りはんだを持ってプリント基板のはんだ付け部毎にはんだ付けする方法である。この鏝付け法は、他のはんだ付け方法で発生した不良部分の修正や他のはんだ付け方法ではんだ付けした後、耐熱性のない電子部品をはんだ付けするのに適しているが大量生産には向かない。フロー法は、電子部品が搭載されたプリント基板を噴流する溶融はんだに接触させてはんだ付けするため、一度の作業で多数のはんだ付けが行えるという生産性に優れている。しかしながら、このフロー法は、プリント基板全体を溶融はんだに接触させるため不要箇所にはんだが付着したり、隣接したはんだ付け部間が狭い場合にはこの間でブリッジを発生させたりする問題がある。リフロー法は、ソルダペーストを印刷装置でプリント基板のはんだ付け部だけに塗布した後、リフロー炉のような加熱装置で加熱するだけで必要箇所だけにはんだ付けができ、しかも隣接したはんだ付け部間が狭くてもブリッジが発生しにくいという生産性と信頼性に優れた方法である。従って、リフロー法はコンピューターや通信機器のように信頼性が要求される電子機器のプリント基板には適したはんだ付け方法である。
【０００３】
リフロー法に用いられるソルダペーストとは、はんだ粉末とペースト状のフラックスを均一に混合したものである。このソルダペーストに用いるフラックスは、松脂、活性剤、チキソ剤等の固形成分を溶剤で溶解して粘度の高いペースト状にしてある。フラックス中の松脂は、酸化物の還元除去作用と酸化物除去後の表面を覆って再酸化を防ぐ作用を有しており、松脂としては重合ロジン、水素添加ロジン等がある。活性剤は、酸化物の還元除去作用を有するもので、多くはハロゲン化物や強酸化物等である。チキソ剤は、比重の異なるはんだ粉末とフラックスが分離するのを防ぐもので、ヒマ硬が多く用いられている。
【０００４】
ソルダペーストは、粘度の高いフラックスと混合してあるため、ソルダペースト自身も粘度が高く、しかもプリント基板に印刷塗布したソルダペーストの上に電子部品を搭載した場合、多少プリント基板が傾いたり振動が加わったりしても該電子部品が移動したり脱落したりしないというタッキング性を有している。
【０００５】
ソルダペーストは、プリント基板に塗布し、該塗布部に電子部品を搭載してからリフロー炉で加熱してプリント基板と電子部品のはんだ付けを行うものである。そこでソルダペーストは必ずプリント基板に塗布するものであり、この塗布方法としては印刷装置を用いるのが一般的である。印刷装置に供給するソルダペーストは、多くは１Ｋｇを製品単位として取引に供されている。
【０００６】
ソルダペーストは、製造直後から使用する直前まで冷蔵庫のような冷暗所で保管する。ソルダペーストを冷蔵庫に保管する理由は、ソルダペーストが経時変化するのを防ぐためである。つまりソルダペーストのフラックスは、ハロゲン化物や強酸化物のように金属を犯す活性剤や電解質となる溶剤が含まれているため、微細なはんだ粉末が活性剤や溶剤に犯されて酸化したり非金属物質に変化したりする。このようにはんだ粉末が犯されると、ソルダペーストの粘度が非常に高くなり、ときには粘性が全くなくなって印刷装置で印刷塗布できなくなる。例え経時変化したソルダペーストが印刷塗布できたとしても、リフロー炉で加熱したときに、はんだ付け性が悪くなってはんだ付け不良となったり、経時変化で金属的性質が失われたはんだ粉末が溶融せずにそのまま残ったり、はんだ付け部周辺で微小なはんだボールとなって短絡や絶縁抵抗の低下の原因となったりする。ソルダペーストは、ソルダペースト自体の温度が高くなると、はんだ粉末とフラックスとの化学的反応が激しくなって経時変化を起こしやすくなってしまうものである。そこでソルダペーストは冷蔵庫で保管を行っている。
【０００７】
ソルダペーストが経時変化を起こさないためソルダペーストは、使用時にも冷蔵庫と同一温度、即ち５〜１０℃に保ちたいところであるが、印刷装置は温度が一定となった室内に置かれているため、使用中にその温度が室温に上昇してしまう。従って、ソルダペーストは室温において印刷装置に適した粘度になるように調整されている。即ち、５〜１０℃の温度では非常に粘度は高いが、室温においてよく攪拌したときに印刷に適した粘度となる。そこで使用者は、例えば従来から多く使われている１Ｋｇ入りの容器に入れられたソルダペーストを冷蔵庫から取り出した後、印刷装置が設置された室内に放置して室温まで上昇させてから、ヘラのようなもので容器内のソルダペーストを攪拌して印刷に適した所定の粘度にする。そして容器内のソルダペーストが所定の粘度になったならば、ヘラで容器内のソルダペーストを適量掬い取って印刷装置に供給する。印刷作業中、容器内のソルダペーストは、印刷装置の近傍に置かれ、印刷装置のマスク上のソルダペーストが少なくなったならば、その都度、容器からソルダペーストをヘラで掬い取ってマスク上に供給する。そして、その日の印刷作業が終了したときに１Ｋｇ用の容器内にソルダペーストが残っている場合は、容器とともに冷蔵庫に戻して経時変化が促進しないようにしている。
【０００８】
プリント基板へのソルダペーストの印刷は、プリント基板のはんだ付け部と一致したところに穴が穿設されたマスクを用いる。先ずマスクをプリント基板の上に載置し、該マスク上に定量のソルダペーストを置き、マスク上に置かれたソルダペーストをスキージで掻きならすことにより、ソルダペーストをマスクの穴に充填する。そしてマスクをプリント基板から離すと、マスクの穴に充填されていたソルダペーストがプリント基板に移って印刷塗布されるものである。このときマスクの上に置かれたソルダペーストの量が一定の範囲にないと、マスクの穴への充填量が変わってはんだ付け部に付着するはんだの量も変わってしまう。つまりマスク上のソルダペーストの量が多すぎるとマスクの穴への充填量も多くなって、はんだ付け部のはんだが多くなり、隣接したはんだ付け部と合流してブリッジを発生させる原因となる。しかるにマスク上のソルダペーストが少なすぎると、プリント基板のはんだ付け部への塗布量も少なくなり、はんだ付け時にはんだ量が不足して接合強度が弱くなったり、はんだ付け不良になったりする。それ故、マスク上には常に一定した量の範囲でソルダペーストが置かれていなければならない。
【０００９】
一般に、印刷初期には印刷装置の初期稼働時に適した量のソルダペーストを印刷装置のマスク上に置き、印刷が進行してマスク上のソルダペーストの量が少なくなったならば、初期稼働時の半量のソルダペーストを供給する。従来、ソルダペーストを印刷装置で印刷するときは、印刷開始の相当前に冷蔵庫からソルダペーストが１Ｋｇ入った容器を取り出して室温に放置し、容器内のソルダペーストを室温と同一温度にする。そして容器内のソルダペーストが室温になったならば図２に示すように容器１内のソルダペースト２をヘラ５で攪拌する（図２Ｘ）。そして容器１内のソルダペーストが均一粘度になったならば、作業者が目分量で容器内のソルダペースト２をヘラ５で初期稼働時に適した量だけ掬い取り（図２Ｙ）、それを印刷装置のマスク上に置いていた。またマスク上のソルダペーストが少なくなって追加供給するときも、同様に１ｋｇ入りの容器からヘラで初期稼働時の半量のソルダペーストを掬い取ってマスク上に置いていたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで従来のソルダペーストの供給方法、即ち１Ｋｇ容器に入れられたソルダペーストを冷蔵庫から取り出し、室温に放置後、攪拌してヘラで適量印刷装置に供給、作業終了後は容器に残ったソルダペーストは容器とともに冷蔵庫に戻し、翌日、再度、該容器を冷蔵庫から取り出して攪拌、供給するという供給方法では、容器内のソルダペーストが均一粘度になってなかったり、はんだ付け時にはんだ付け不良や未はんだ、微小ボールが発生したりすることがあった。
【００１１】
また従来の方法では、印刷装置への初期供給時および追加供給時に大きな容器から必要量をヘラで掬い取って供給するが、このときの重量は作業者の感で行うため、一定とならない。例えば２５０ｇが最適な初期供給量であり、１２５ｇが追加に適した重量であるとした場合、同一作業者であってもソルダペーストが１Ｋｇ入れられている大きな容器から常に２５０ｇや１２５ｇという少量のソルダペーストを正確に掬い取ることは困難であった。つまり大量にあるものから少量を感や目分量で正確に取り出すことは難しいものであり、ましてや作業者が異なる場合は、作業者毎に追加供給量が異なってしまう。その結果、１Ｋｇ入りの容器からソルダペーストを供給する場合、ソルダペーストをプリント基板のはんだ付け部に盛りすぎたり、供給不足になったりしてブリッジや接合強度不足になることがあった。
【００１２】
さらに従来の方法では、ソルダペーストを入れた容器が１Ｋｇという大きな容器であったため、容器を冷蔵庫から取り出して容器内のソルダペーストを室温と同一温度にするまでに長い時間がかかり、急に使う必要があったときには、長い時間待っていなければならなかった。しかも１Ｋｇの容器に入っているソルダペーストを作業者がヘラで攪拌するには抵抗が大きいため、大きな力が必要となり、作業者にとっては、手が痛くなるなるばかりでなく、大きな容器内のソルダペーストを均一粘度までに攪拌するには多大な時間がかかっていた。
【００１３】
本発明は、従来のソルダペーストの供給方法における問題点に鑑み、はんだ付け不良を発生させず、しかも攪拌が容易で容器内のソルダペーストを短時間で均一に攪拌できる供給方法およびソルダペースト用容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、従来のソルダペーストの供給方法では、前日使用したソルダペーストは一旦、室温まで上昇させるため、このときから少しずつ経時変化が始まっており、それを翌日に再度室温まで上昇させることにより、さらに経時変化が進むことから、このような方法でソルダペーストを用いると、はんだ付け不良が発生すること、また大きな容器から少量を正確に目分量で取り出すことは難しいが、小さな容器から半分の量は目分量でも正確取り出すことができること、さらにまた大きな容器内のものを均一に攪拌するのは時間と手間がかかるが小さな容器内のものを均一に攪拌する場合は短時間で済むこと、等に着目して本発明を完成した。
【００１５】
本発明は、印刷装置の初期稼働時の最適供給量と略同一のソルダペーストを製品重量として容器に入れておき、印刷装置の初期稼動時には該容器のソルダペースト全量を印刷装置のマスク上に供給し、印刷装置で印刷を行ってマスク上のソルダペーストが少なくなったときには前記製品重量のソルダペーストを入れた別の容器からソルダペーストの半分の量を取り出して印刷装置のマスク上に供給し、さらに印刷装置で印刷を行ってマスク上のソルダペーストが少なくなったときには前記容器に残った半量のソルダペーストを印刷装置のマスク上に供給することを特徴とする印刷装置へのソルダペーストの供給方法である。
【００１６】
また別の発明は、印刷装置へのソルダペーストの供給方法に使用するソルダペースト用有底筒状容器であって、印刷装置の初期稼働時の最適供給量と略同一のソルダペーストを入れても、さらに２０〜４０体積％の空隙を有している大きさのソルダペースト用有底筒状容器である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、印刷装置の初期稼働時の最適量のソルダペーストを製品の単位重量としたため、印刷初期には容器内に入れたソルダペースト全部をマスク上に置くだけで正確に最適なソルダペーストを供給することができる。そしてその後、追加供給時にも初期稼働時に適した量のソルダペーストを入れた容器から半分の量を取り出すだけでよいため、これも正確になる。従って、本発明では常に定量のソルダペーストがマスクの穴に充填され、はんだ付け時にははんだ付け不良のないはんだ付け部が得られるものである。また本発明では、容器が小さいため、冷蔵庫から取り出した後、容器内のソルダペーストを室温にするまでに短時間で済むばかりでなく、容器内のソルダペーストを攪拌するときにも大きな力を必要とせず楽に、しかも短時間で均一粘度にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のソルダペーストの供給方法は、印刷初期に容器内全量のソルダペーストを印刷装置へ供給し、追加供給時には容器内の半量のソルダペーストを供給するようにしたため、本発明に用いる容器としては、この目的を遂行するにかなうものであれば如何なる形状の容器でも採用できる。一般に、ソルダペースト用容器としては有底筒状の容器であるが、それ以外の容器として樹脂製の袋状容器やアルミ箔がラミネートされた袋状容器がある。袋状容器は、室内放置してソルダペーストが室温になったならば、袋ごと揉むだけで内部のソルダペーストを均一粘度にできるものである。
【００１９】
一方、本発明のソルダペースト用容器は、初期稼働時に適した量のソルダペーストを入れたときに、空隙が２０〜４０体積％存在する有底筒状である。つまり有底筒状容器（以下、単に容器という）に初期稼働時に適した量のソルダペーストを入れたときに容器全体の体積に対してソルダペーストの占める割合が６０〜８０体積％であり、残り２０〜４０体積％が空隙となっている。該空隙が２０体積％よりも少ないと、攪拌用のヘラを入れただけで中のソルダペーストが溢れ出たり、攪拌時にソルダペーストが飛び出たりする。しかるに空隙が４０体積％よりも多いと、攪拌時にソルダペーストが容器の側壁に付着する量が多くなって、均一な攪拌ができなくなるばかりでなく、保管時、内部のソルダペーストの空気に触れる部分が多くなって酸化しやすくなってしまう。
【００２０】
ここで本発明のソルダペーストの供給方法について説明する。図１に示すように容器１には初期稼働時に適した量のソルダペースト２を製品の重量単位として容器２に入れられている。該容器は初期稼働時に適した量のソルダペーストを入れても充分に余裕のある大きさであり、空隙３は２０〜４０体積％となっている。符号４は容器１を密閉できる蓋である。
【００２１】
初期稼働時に適した量のソルダペーストが入れられた容器は、多数個冷蔵庫に保管しておき、作業開始の約１時間くらい前に１個だけの容器１を冷蔵庫から取り出して室内に放置しておく（図１Ａ）。そして約１時間後、即ち容器１内のソルダペースト２が室温と略同一温度になったときに容器１の蓋４を開けてヘラ５で攪拌し、印刷に適した粘度にする（図１Ｂ）。容器１内のソルダペースト２が所定の粘度になったならば、容器１内のソルダペースト２全量をヘラ５で掬い取る（図１Ｃ）。次いでヘラですくい取った全量のソルダペーストを印刷装置のマスク上に置き、印刷を開始する。
【００２２】
そのとき冷蔵庫内のソルダペーストが入れられている容器を１個だけ取り出し、室内に放置しておく（図１Ｄ）。そして印刷作業が進んでマスク上のソルダペーストが少なくなったならば、後で取り出した容器１の蓋４を開けて容器内のソルダペースト２をヘラ５で攪拌する（図１Ｅ）。そして容器１内のソルダペースト２の粘度が均一粘度になったたらば、容器１内のソルダペースト２の半量だけ取り出して（図１Ｆ）図示しないマスク上に供給する。その後、さらに印刷が進んでマスク上のソルダペーストが少なくなったならば、容器１に残っていた半量のソルダペースト２全部をヘラ５で掬い取って（図１Ｇ）マスク上に供給する。このとき冷蔵庫の中の容器を１個取り出して室内に放置しておく。このようにして、順次冷蔵庫から１個ずつ容器を取り出して、半量ずつマスク上に供給していく。
【００２３】
そして印刷作業で最後のソルダペーストの供給が終わったときに、容器に半量のソルダペーストが残っていたならば、該容器は冷蔵庫に戻さず、廃棄処分にする。つまり容器に半量残ったソルダペーストを冷蔵庫に戻して、翌日に再度使用すると、前日に室温まで常勝させたときに少し経時変化していたものを翌日に再度室温まで上昇させため、さらに経時変化が進んでしまい、前日の経時変化に加え翌日の経時変化でソルダペーストは劣化が激しくなっている。容器に残った半量を翌日に使ったために発生するはんだ付け不良やそれを修正する手間を考えれば、印刷作業の最後に残った半量はそれほど高価とならないため、半量を廃棄処分しても経済的には優位となる。
【００２４】
携帯用ＤＶＤ再生装置に組み込むプリント基板のはんだ付けを行うために、本発明方法、容器と従来の方法、容器を用いて印刷装置へのソルダペーストの供給を行った。
【００２５】
本発明では、初期稼働時に適した量である２５０ｇのソルダペーストが入れられた有底筒状の容器を用い、印刷装置へのソルダペーストの供給は、初期に容器内のソルダペースト全量を供給し、１００枚目の印刷時に予め室温に戻しておいた２５０ｇ入り容器から半量の１２５ｇを目分量で取り出して供給した。その後は５０枚印刷する毎に、容器に半量が残っている場合は、それを供給し、新しい容器から供給する場合は２５０ｇ入り容器から半量の１２５ｇを目分量で取り出して供給を行った。その結果、はんだ付け部には、はんだが過剰に付着したり少なすぎたりすることがなかった。
【００２６】
一方、従来の１Ｋｇ入り容器を用い、初期には目分量で２５０ｇをヘラで取り出して供給し、１００枚目の印刷時には、やはり１Ｋｇの容器からソルダペーストを目分量で１２５ｇ取り出して供給し、以後、５０枚毎にやはり目分量で１２５ｇを供給していった。また、印刷作業終了時には、容器内にソルダペーストがだいぶ残っていたので、冷蔵庫に保管し、翌日もそれを使用した。その結果、はんだ付け部には、はんだの付着量が多すぎてブリッジを形成したものや、逆に少なすぎてはんだ付け部全体にはんだが付着していないものがあった。さらに前日に残っていたソルダペーストを翌日に使用したところ、はんだ付け部に微小はんだボールの発生が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は印刷装置を用いたソルダペーストの供給に関するものであるが、印刷で塗布する材料、例えば接着剤や導電ペースト等を印刷する場合にも採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のソルダペースト供給方法を説明する図
【図２】従来のソルダペースト供給を説明する図
【符号の説明】
【００２９】
１  容器
２  ソルダペースト
３  空隙
４  蓋
５  ヘラ
【図１】
2006216872.tif 000003
【図２】
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