(57)【要約】【課題】実際の生産ラインにおける回路パターンの印刷中にソルダペーストの物性値を測定し、常に最良の印刷条件を確保して検知精度の向上と高品質化を得られる電子回路基板の製造装置と、その製造方法を提供する。【解決手段】接触子１０の板面をスキージ４の移動方向と並行して向けスキージの移動とともに一部をソルダペーストＰに埋没して移動しソルダペーストの抵抗力を受けさせ、支持板体１１を接触子に対してスキージの移動方向とは直交する方向に連設し接触子が受けるソルダペーストの抵抗力により歪み変形させ、歪みゲージ１２を支持板体の両面に取付け支持板体の歪みの度合いを検出する。【選択図】    図１
2004249673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔部が形成されたメタルマスク上をスキージが印刷方向にスライドすることにより、メタルマスク上のソルダペーストを上記孔部を介してプリント基板に供給しパターン印刷をなす電子回路基板の製造装置において、
その板面が上記スキージの移動方向と並行して向けられ、スキージの移動とともに一部が上記ソルダペーストに埋没して移動し、ソルダペーストの抵抗力を受ける接触子と、
この接触子に対してスキージの移動方向とは直交する方向に連設され、上記接触子が受けるソルダペーストの抵抗力により歪む支持板体と、
この支持板体の両面に取付けられ、支持板体の歪みの度合いを検出する歪みゲージと
を具備することを特徴とする電子回路基板の製造装置。
【請求項２】
プリント基板上に所定のパターンの孔部を有するメタルマスクを位置合わせして載置する第１の工程と、
上記メタルマスク上にソルダペーストを供給する第２の工程と、
上記メタルマスク上にスキージを降下させ、かつメタルマスク上面に沿ってスキージをスライドして、メタルマスク上に供給したソルダペーストを上記孔部を介してプリント基板に供給しパターン印刷をなす第３の工程と、
この第３の工程と同時に行われ、上記ソルダペーストの抵抗力を受けて歪み量を検出し、その歪み量から印刷中のソルダペーストの物性値を換算して印刷条件にフィードバックする粘度測定工程と、
上記スキージの移動完了後、メタルマスクをパターン印刷されたプリント基板から離反させる第４の工程と
を具備したことを特徴とする電子回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるスクリーン印刷法によってソルダペーストをプリント基板の所定箇所に印刷塗布して回路パターンを形成し、かつこの回路パターンに電子部品を実装する、電子回路基板の製造装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品をプリント基板に実装して電子回路基板を構成するのに、各種電子部品を一括してはんだ付けする方法が採用されている。上記はんだは、はんだ粒子とフラックスとの混合物であるので、ここでは上記はんだを「ソルダペースト」と呼ぶ。
【０００３】
スクリーン印刷法として、プリント基板にソルダペーストで回路パターンを印刷し、その印刷部位に電子部品を装着してリフロー炉に投入する。所定時間加熱してソルダペーストを溶融させたあと、プリント基板をリフロー炉から取出して放置冷却すると、電子部品が実装された電子回路基板が得られる。
【０００４】
上記ソルダペーストは流動性を有していて、はんだ粒子とフラックスとの混合割合を変えることにより、ソルダペーストの物性値（粘度、チクソ性）が変化し、印刷特性が相違することが知られている。
【０００５】
たとえば、ソルダペーストの粘度が極端に低い場合は、柔らかくなり過ぎてブリッジが生じ易く、印刷にじみ等の印刷不良が生じる。そのため、フラックスに対するはんだ粒子の量を増加して粘度を上げ、適正値に設定し直す必要がある。
【０００６】
逆に、ソルダペーストの粘度が極端に高い場合は、硬くなり過ぎてメタルマスクの孔部にソルダペーストが入り難く、かつ出難くなって、ソルダペーストの供給不足となり、印刷かすれ等の印刷不良が生じる。そのため、はんだ粒子に対するフラックスの量を増加して粘度を下げ、適正値に設定し直す必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ソルダペーストの物性値は印刷品質に大きな影響を与えるが、従来、生産ラインとは別の独立した測定装置を備えていて、この測定装置で測定し管理値として記憶されている。
【０００８】
図５（Ａ）は、従来より用いられるソルダペースト粘度検出装置の正面図、図５（Ｂ）は上記検出装置の要部を拡大し、かつ粘度検出の作用を説明する図である。
【０００９】
筐体ａに備えた恒温槽ｂ上に容器ｃを支持し、この容器ｃ内にソルダペーストＰを所定量（通常、約５００ｇ）収容して、恒温槽ｂに対する温度制御を行う。センサ・撹拌部ｄを構成する外筒ｆおよび内筒ｇの先端部をソルダペーストＰ内に挿入して、外筒ｆを回転駆動する。
【００１０】
外筒ｆが回転駆動されると、外筒ｆと内筒ｇ間に存在するソルダペーストＰが遠心力を受け、内筒ｇ周面に設けられるスパイラル溝ｊに沿って上昇する。そして、ソルダペーストＰはスパイラル溝ｊ上端部から排出口ｋに移って、外筒ｆの外面側に排出される。
【００１１】
ソルダペーストＰが内筒ｇのスパイラル溝ｊに沿って上昇することにより、内筒ｇに連結される支持杆ｈに反発トルクが作用する。これを図示しないセンサが検知してせん断力数値に換え、予め作成されたマップからソルダペーストＰの粘度を換算する。
【００１２】
このように、上記ソルダペーストＰの管理は一定の条件のもとで行っているが、ソルダペーストＰは非ニュートン性の流動体であるため、温度、湿度、スキージ速度、印刷圧力等の条件に応じて物性値（粘度）が容易に変化する。
【００１３】
ソルダペーストＰの物性値を生産ラインとは別の独立した検出装置で正確に検出できたとしても、これを常に変化する生産ラインに採用することで必ずしも最良の結果を得られるとは確信できない。
【００１４】
なお、クリーム半田の流動速度を移動量測定用レーザセンサで測定し、予め求めたクリーム半田の粘度と流動速度との相対関係と比較して、実際の印刷時におけるクリーム半田の粘度及び連続変化を求める技術が開示されている。（たとえば、特許文献１参照）
【００１５】
【特許文献１】
特開平５−９９８３１号公報（特許請求の範囲  請求項１参照。）
具体的には、レーザセンサからクリーム半田にレーザ光線を照射することでクリーム半田に干渉縞が発生し、クリーム半田の移動とともに干渉縞も移動する。この干渉縞の移動をレーザセンサに備えた検出器が検出し、移動量からクリーム半田の流動速度を計測する。
【００１６】
この装置では、レーザセンサにレーザ光線の照射装置と干渉縞の移動を計測する検出器が必要であり、装置として大型化し高価である。最適状態で干渉縞を発生させることと、非接触で干渉縞の移動を正確に計測することは困難であり、流動速度の測定精度が低く、正確な粘度を求めることができず信頼性が低い。
【００１７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、実際の電子回路基板の生産ラインにおける回路パターンの印刷中にソルダペーストの物性値を測定し、その結果に応じた条件を適宜選択して常に最良の印刷条件が得られ、検知精度の向上と高品質化を得られる電子回路基板の製造装置と、その製造方法を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電子回路基板の製造装置は、メタルマスク上をスキージが印刷方向にスライドすることによりソルダペーストをメタルマスクの孔部を介してプリント基板に供給しパターン印刷をなす電子回路基板の製造装置であって、接触子の板面をスキージの移動方向と並行して向けスキージの移動とともに一部をソルダペーストに埋没して移動しソルダペーストの抵抗力を受けさせ、支持板体を接触子に対してスキージの移動方向とは直交する方向に連設し接触子が受けるソルダペーストの抵抗力により歪ませ、歪みゲージを支持板体の両面に取付け支持板体の歪みの度合いを検出する。
【００１９】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電子回路基板の製造方法は、第１の工程としてプリント基板上に所定のパターンの孔部を有するメタルマスクを位置合わせして載置し、第２の工程としてメタルマスク上にソルダペーストを供給し、第３の工程としてメタルマスク上にスキージを降下させメタルマスク上面に沿ってスキージをスライドしてメタルマスク上に供給したソルダペーストを孔部を介しプリント基板に供給してパターン印刷をなし、この第３の工程と同時に行われるソルダペースト粘度測定工程としてソルダペーストの抵抗力を受けて歪み量を検出しその歪み量から印刷中のソルダペーストの物性値を換算して印刷条件にフィードバックし、第４の工程としてスキージの移動完了後メタルマスクをパターン印刷されたプリント基板から離反させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、電子回路基板の製造装置におけるスキージ機構１の模式図、図２はスキージ機構１に取付けられるソルダペースト粘度測定機構２の斜視図である。
【００２１】
上記スキージ機構１は、図示しないスライド機構に支持されたスキージヘッド３と、このスキージヘッド３に取付けられ一端部がスキージヘッドから突出するスキージ４とから構成される。
【００２２】
上記スキージヘッド３は金属材等の剛体からなるが、上記スキージ４は耐熱性でかつ柔軟材が用いられる。スキージヘッド３とスキージ４とは互いに直状に連結され、上記スライド機構に支持された状態で所定角度傾けられる。
【００２３】
上記スキージ４の先端がプリント基板５上に載り、かつスキージヘッド３とスキージ４は同一の角度姿勢を保持した状態でスライド機構の作動により図中矢印で示す所定方向にスライド移動する。
【００２４】
上記プリント基板５は、所定の回路パターンを形成するための孔部６を有するメタルマスク７上に位置決めされたうえで重ね合わされる。プリント基板５の端部にはソルダペーストＰが塊状で供給されていて、上記スキージ４によって上記孔部６に供給されるようになっている。
【００２５】
上記スキージヘッド３の側端部にはセンサ固定用ブロック８が一体的に設けられていて、ここに上記ソルダペースト粘度測定機構２が取付けられる。
上記ソルダペースト粘度測定機構２として、その最下端部に、リン青銅材で構成され板厚が０．１ｍｍ程度で、直径が５〜１０ｍｍ程度の円盤状に形成された接触子１０を備えている。この接触子１０の板面はスキージ４の移動方向と並行して向けられる。
【００２６】
上記接触子１０の上端部には、接触子１０の板面とは直交する方向に向けられ、リン青銅材で構成される支持板体１１が一体に連設されている。この支持板体１１は、板厚が０．１ｍｍ程度で、幅５〜１０ｍｍ程度、高さ３０〜５０ｍｍ程度の矩形状の板片からなっている。
【００２７】
上記支持板体１１の略中央部で、この両面に歪みゲージ１２，１２が取付けられる。これら歪みゲージ１２から延出されるリード線１３は、制御部（制御手段）に電気的に接続されている。
【００２８】
このような電子回路基板の製造装置におけるスキージ機構１は以下に述べるようにしてソルダペースト印刷をなし、このスキージ機構１に設けられるソルダペースト粘度測定機構２はソルダペーストの物性値を検出する。
【００２９】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は電子回路基板の製造工程を順に説明する図、図４はソルダペースト粘度測定機構２の作用を説明するフローチャート図である。
【００３０】
電子部品をプリント基板５に実装して電子回路基板を完成させるには、図４から、ステップＳ１でプリント基板５を製造装置内に搬入し、このプリント基板５をステージ１５上に載置する。さらに、上記プリント基板５上に、メタルマスク７を位置合わせして重ね合わせる。
【００３１】
ステップＳ２で、プリント基板５上にソルダペーストＰを供給し、かつスキージ機構１を後述するようにして作動させ、プリント基板５に所定の回路パターンを形成するソルダペースト印刷工程をなす。
【００３２】
ステップＳ３で、上記ソルダペースト印刷工程と同時に、上記ソルダペースト粘度測定機構２を後述するように作用させ、ソルダペーストＰの粘度を測定する粘度測定工程をなす。
【００３３】
ステップＳ４で、測定されたソルダペーストＰの粘度が適正であるか否かの判断をなす。ソルダペーストＰの粘度が適正であるとの結論が得られた場合はステップＳ５に移って、スクリーン印刷された回路パターン部分のソルダペーストＰａに電子部品を搭載し、かつ仮止め状態とする。
【００３４】
ステップＳ６で、電子部品を搭載したプリント基板５をリフロー炉内に収容し、かつ所定温度で所定時間加熱する。回路パターン部分のソルダペーストＰａが溶融し、搭載された電子部品がプリント基板５に取付け固定される。
【００３５】
このあと、プリント基板５をリフロー炉から取出して放置すると、溶融していた回路パターン部分のソルダペーストＰａが冷却固化し、プリント基板５に電子部品が実装される電子回路基板が完成する。
【００３６】
再び、ステップＳ２のソルダペースト印刷工程に戻って、その詳細を図３にもとづいて説明する。
【００３７】
図３（Ａ）では、ステージ１５上にプリント基板５が載置され、さらにプリント基板５上に位置合わせされた状態でメタルマスク７が載置される第１の工程と、上記メタルマスク７の一側部にソルダペーストＰが供給される第２の工程とを同時に示している。
【００３８】
上記メタルマスク７には所定の回路パターンを形成する孔部６が設けられていて、上記ソルダペーストＰはメタルマスク７の一側部に塊状で供給され、かつスキージ機構１を構成するスキージ４がソルダペーストＰに接触した状態で待機する。
【００３９】
図３（Ｂ）は第３の工程を示していて、スキージ４をメタルマスク７面に沿ってスライド移動し、スキージ４の移動にともなって塊状のソルダペーストＰを、塊状のままスライド移動させる。
【００４０】
スキージ４がメタルマスク７に形成される孔部６上を通過すると、ソルダペースト一部Ｐａが孔部に充填される。スキージ４が通過したあとも、孔部６に充填されていたソルダペーストＰａはそのまま残る。
【００４１】
図３（Ｃ）は第４の工程を示していて、スキージ４が所定位置までスライド移動したら、スキージ４の移動を停止し、ついでメタルマスク７を上昇駆動してプリント基板５から離反させる。したがって、孔部６に充填されていたソルダペースト部分Ｐａはプリント基板５上にそのまま残る。
【００４２】
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）に引き続いて第４の工程を示していて、メタルマスク７をプリント基板５から完全に離間させ、かつメタルマスク７上に残ったソルダペーストＰからスキージ４を離間させることで、一連のソルダペースト印刷工程が終了することとなる。
【００４３】
このようなステップＳ３の印刷工程と同時に、上記ソルダペースト粘度測定機構２を作用させ、ステップＳ４でソルダペーストＰの粘度を測定する粘度測定工程が行われる。
【００４４】
すなわち、ソルダペースト粘度測定機構２を構成する接触子１０は、その一部がメタルマスク７上の塊状ソルダペーストＰに埋没している。換言すれば、接触子１０一部が塊状ソルダペーストＰに埋没するように、各構成部品が寸法設定されたうえで、センサ固定用ブロック８に取付け固定されている。
【００４５】
スキージ４の移動ととともに接触子１０が移動するが、この移動中においてもソルダペーストＰに接触子１０の一部が埋没する状態に変りがない。接触子１０は円形の板体であり、スキージ４の移動方向と並行して移動しソルダペーストＰの抵抗力を受ける。
【００４６】
上記支持板体１１は、接触子１０と一体に連設され、かつスキージ４の移動方向とは直交する方向に向けられるので、接触子１０が受ける抵抗力が支持板体１１に伝達すると歪みが拡大する。
【００４７】
上記支持板体１１が変形する歪みの度合いを歪みゲージ１２が検出して、その検出信号を制御部１４へ送る。なお、歪みゲージ１２は支持板体１１の両面に取付けられるところから、支持板体１１が受ける歪みの度合いを２分割して検出し精度向上を得られる。
【００４８】
制御部１４では歪みゲージ１２から送られてきた検出信号と、予め記憶していた歪み量に対するソルダペーストＰの粘度の値を比較して、ソルダペーストＰの粘度（物性値）に変換する。その結果をステップＳ２の印刷工程における印刷条件にフィードバックして適性粘度に変えさせる。
【００４９】
すなわち、再び図４のステップＳ４における適正粘度の判断の工程になり、適正粘度であればそのままステップＳ５に移行する。ステップＳ４で適正粘度ではないと結論付けた場合は、さらに、その粘度が適正値よりも上昇しているか、適正値よりも下降しているかの判断をなす。
【００５０】
ステップＳ１０は、測定したソルダペーストＰの粘度が適正値よりも低く、ソルダペーストＰが硬すぎるため、粘度を上昇させて柔らかくする必要があるとの判断がなされた場合である。
【００５１】
そのまま放置すると、ソルダペーストＰの流動性がより悪化して、メタルマスク７の孔部６に充填されに難く、未充填や印刷かすれ等の印刷不良が発生してしまう。
【００５２】
ステップＳ１１は、測定したソルダペーストＰの粘度が適正値よりも高く、ソルダペーストＰが柔らか過ぎるため、粘度を下降させて硬くする必要があると判断がなされた場合である。
【００５３】
そのまま放置すると、ソルダペーストＰの流動性が良すぎて、メタルマスク７とプリント基板５との微小隙間にフラックスが流出し、印刷染みやブリッジ等の印刷不良が発生してしまう。
【００５４】
ステップＳ１０における結果の具体的な対応は、ステップＳ１２のようにソルダペーストＰの温度を下降させる、もしくはステップＳ１３のようにスキージ４の移動速度を下降（遅く）する。いずれにしても、ソルダペーストＰの粘度を上昇させ適正値に変換できる。
【００５５】
ステップＳ１１における結果の具体的な対応は、ステップＳ１４のようにソルダペーストＰの温度を上昇させる、もしくはステップＳ１５のようにスキージ４の移動速度を上昇（速く）する。いずれにしても、ソルダペーストＰの粘度を下降させ適正値に変換できる。
【００５６】
このようにして、印刷工程中にソルダペーストＰの粘度を測定でき、物性値が分かるようになった。その対応として、印刷工程中のスキージ４の移動速度や、装置内の温度と湿度あるいは、スキージ４による印刷圧力などの印刷条件を制御する。
【００５７】
上記印刷条件をステップＳ３における印刷工程にフィードバックし、ここでは常にソルダペーストＰの粘度を適正値に保持して高精度で高品質な印刷が行われる。
なお、本発明は以上述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を越えない範囲内で種々変形実施が可能であることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、実際の電子回路基板の生産ラインにおける回路パターンの印刷中にソルダペーストの物性値を測定して、その結果に応じた条件を適宜選択するので、常に最良の印刷条件が得られ、検知精度の向上と高品質化を図れる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る、電子回路基板の製造装置におけるスキージ機構の模式図。
【図２】同実施の形態に係る、ソルダペースト粘度測定機構の斜視図。
【図３】同実施の形態に係る、電子回路基板の製造工程を順に説明する図。
【図４】同実施の形態に係る、ソルダペースト粘度測定機構の作用を説明するフローチャート図。
【図５】従来の、ソルダペースト粘度検出装置の正面図と、検出状態を説明する図。
【符号の説明】
６…孔部、７…メタルマスク、４…スキージ、Ｐ…ソルダペースト、５…プリント基板、１０…接触子、１１…支持板体、１２…歪みゲージ、１４…制御部。
【図１】
2004249673.tif 000003
【図２】
2004249673.tif 000004
【図３】
2004249673.tif 000005
【図４】
2004249673.tif 000006
【図５】
2004249673.tif 000007