(57)【要約】【課題】クリーム半田印刷装置の待ち時間が長くてもクリーム半田の粘性を一定に保つことができるクリーム半田印刷方法及び装置を提供する。【解決手段】回路基板を水平に保持するテーブル部に回路基板を搬入・搬出し、回路基板の電極部のパターンに合致する開口部を有するスクリーンの下に、その開口部とパターンが一致するようにテーブル部を押し当て、印刷ヘッド部をスクリーン上で移動させることにより開口部にクリーム半田を充填して回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷方法において、クリーム半田の印刷がある一定期間実施されなかった場合に、印刷ヘッド部を回路基板に対する充填と同様の条件により自動的に疑似動作させ、クリーム半田を攪拌してクリーム半田の粘性を一定に保つようにした。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷方法において、回路基板を水平に保持するテーブル部に回路基板を搬入または搬出する工程と、回路基板の電極部のパターンに合致する開口部を有するスクリーンの下に、その開口部と電極部のパターンが一致するようにテーブル部を押し当てる工程と、印刷ヘッド部をスクリーン上で移動させてスクリーンの開口部にクリーム半田を充填する工程と、テーブル部をスクリーンから引き離して開口部に充填されたクリーム半田を回路基板の電極部上に転写する工程と、クリーム半田の印刷が所定期間実施されなかったときに、印刷ヘッド部にクリーム半田の充填と同様の疑似充填動作を行わせる工程とを有することを特徴とするクリーム半田印刷方法。
【請求項２】
疑似充填動作時には、スクリーンの開口部が形成された開口部領域以外の空き領域で、印刷ヘッド部を往復移動させることを特徴とする請求項１記載のクリーム半田印刷方法。
【請求項３】
疑似充填動作時には、スクリーンの空き領域の下面に、テーブル部のスクリーン保持部を当接させることを特徴とする請求項２記載のクリーム半田印刷方法。
【請求項４】
疑似充填動作時には、ダミーの回路基板をテーブル部に搬入することを特徴とする請求項１記載のクリーム半田印刷方法。
【請求項５】
印刷ヘッド部内のクリーム半田の粘度を検出し、検出した粘度が規定値内に納まるように疑似動作を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のクリーム半田印刷方法。
【請求項６】
回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷装置において、回路基板を水平に保持するテーブル部と、テーブル部に回路基板を搬入または搬出する手段と、回路基板の電極部のパターンに合致する開口部を有するスクリーンと、スクリーンの開口部と回路基板の電極部のパターンが一致するようにスクリーンの下にテーブル部を押し当てる手段と、スクリーン上を移動してスクリーンの開口部にクリーム半田を充填する印刷ヘッド部と、クリーム半田の印刷がある一定期間実施されなかったときに自動的にスクリーンの開口部に対する充填と同様の疑似充填動作を行う手段とを備えたことを特徴とするクリーム半田印刷装置。
【請求項７】
疑似充填動作を行う手段は、印刷ヘッド部をスクリーンの開口部が形成された開口部領域以外の空き領域で往復移動させるように構成したことを特徴とする請求項６記載のクリーム半田印刷装置。
【請求項８】
疑似充填動作を行う手段は、スクリーンの空き領域の下面にテーブル部のスクリーン保持部を当接させるように構成したことを特徴とする請求項７記載のクリーム半田印刷装置。
【請求項９】
疑似充填動作を行う手段は、ダミーの回路基板をテーブル部に搬入する手段を備えていることを特徴とする請求項６記載のクリーム半田印刷装置。
【請求項１０】
印刷ヘッド部に粘度検出センサを設けたことを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のクリーム半田印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクリーム半田印刷方法及び装置に関し、特に所定期間印刷を実施しなかった場合にもクリーム半田の粘性を維持できるクリーム半田印刷方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷方法において、クリーム半田の粘性を保つ方法としては、特開平４−１９９７７９号公報に開示された方法が知られている。その構成は、回路基板へのクリーム半田の印刷中に、印刷ヘッドのクリーム半田充填部に備えられた攪拌子を回転させ、クリーム半田を練り合わせることによりクリーム半田の粘性を低下させるものである。
【０００３】
また、生産中に印刷品質が低下し、その原因がクリーム半田の粘性が増加したためと想定された場合には、生産を中断してオペレータの手作業によりクリーム半田を攪拌し直す、または装置に備えられている攪拌機能を用いてクリーム半田を強制的に攪拌させ、クリーム半田の粘性を印刷品質に影響のないレベルまで低下させる作業を行い、その後生産を再開させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年回路基板の縮小化、軽薄化や、電子部品の微小化が進む中、回路基板へのクリーム半田の印刷品質に対する要求も厳しくなってきており、使用するクリーム半田の種類、使用環境などさまざまな条件の変化があっても一定の印刷品質が得られる印刷工法が強く要請されており、そのような印刷工法の研究、開発が進められている。また、地球環境に対する配慮という観点から鉛フリー半田への対応も図って行く必要があり、印刷工法に重要度はますます増加している。
【０００５】
このような状況下で、クリーム半田の粘性をコントロールすることはより良い印刷品質を得るための印刷工法の一つと考えられ、これまでもさまざまな取り組みがなされてきたが、上記のような構成による粘度のコントロール方法では、クリーム半田印刷装置の下流工程である検査装置等によって印刷不良が検知されて初めて対策を施すことになり、対策に遅れがあるという問題があった。
【０００６】
また、生産を中断してクリーム半田を攪拌しているため、クリーム半田印刷装置を含む、基板実装ライン全体の稼働率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、クリーム半田印刷装置の待ち時間が長くてもクリーム半田の粘性を一定に保つことができるクリーム半田印刷方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のクリーム半田印刷方法は、回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷方法において、回路基板を水平に保持するテーブル部に回路基板を搬入または搬出する工程と、回路基板の電極部のパターンに合致する開口部を有するスクリーンの下に、その開口部と電極部のパターンが一致するようにテーブル部を押し当てる工程と、印刷ヘッド部をスクリーン上で移動させてスクリーンの開口部にクリーム半田を充填する工程と、テーブル部をスクリーンから引き離して開口部に充填されたクリーム半田を回路基板の電極部上に転写する工程と、クリーム半田の印刷が所定期間実施されなかった場合に、印刷ヘッド部にクリーム半田の充填と同様の疑似充填動作を行わせる工程とを有するものであり、回路基板の搬入待ち等により印刷がある一定期間実施されなかった場合に、上記疑似充填動作によって印刷ヘッド部内のクリーム半田が攪拌され、クリーム半田の経時変化による粘性増加を事前に防止してクリーム半田の粘性を一定に保つことができ、無用な印刷不良基板を生成せず、さらに装置の稼働停止時に攪拌動作を行うので、稼働率を可能な限り高く維持することができる。
【０００９】
また、スクリーンの開口部領域の大きさに比してスクリーンが大きく、十分な空き空間がある場合には、疑似充填動作時に、スクリーンの開口部が形成された開口部領域以外の空き領域で、印刷ヘッド部を往復移動させるのが好適であり、その際にスクリーンの空き領域の下面に、テーブル部のスクリーン保持部を当接させてスクリーンの撓みを確実に防止するのが好適である。
【００１０】
また、スクリーンの開口部領域の大きさに比してスクリーンが小さく、十分な空き空間がない場合には、疑似充填動作時に、ダミーの回路基板をテーブル部に搬入するのが好適である。
【００１１】
また、印刷ヘッド部内のクリーム半田の粘度を検出し、検出した粘度が規定値内に納まるように疑似充填動作を設定するのが好適である。
【００１２】
また、本発明のクリーム半田印刷装置は、回路基板の電極部にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷装置において、回路基板を水平に保持するテーブル部と、テーブル部に回路基板を搬入または搬出する手段と、回路基板の電極部のパターンに合致する開口部を有するスクリーンと、スクリーンの開口部と回路基板の電極部のパターンが一致するようにスクリーンの下にテーブル部を押し当てる手段と、スクリーン上を移動してスクリーンの開口部にクリーム半田を充填する印刷ヘッド部と、クリーム半田の印刷がある一定期間実施されなかったときに自動的にスクリーンの開口部に対する充填と同様の疑似充填動作を行う手段とを備えたものであり、上記印刷方法を実施してその効果を奏することができる。
【００１３】
また、疑似充填動作を行う手段は、印刷ヘッド部をスクリーンの開口部が形成された開口部領域以外の空き領域で往復移動させるように構成するのが好適であり、その場合スクリーンの空き領域の下面にテーブル部のスクリーン保持部を当接させるように構成するのが好適である。
【００１４】
また、疑似充填動作を行う手段は、ダミーの回路基板をテーブル部に搬入する手段を備えた構成とすることもできる。
【００１５】
また、好適には印刷ヘッド部に粘度検出センサが設けられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明のクリーム半田印刷装置の第１の実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
【００１７】
図１はクリーム半田印刷装置の下部の概略構成を示し、図２はその上部の概略構成を示す。図１において、１はローダ部であり、外部よりテーブル部２に回路基板を搬入する。３はアンローダ部であり、テーブル部２より外部に回路基板を搬出する。テーブル部２は印刷時に回路基板を水平に保持する。図２において、４は印刷ヘッド部であり、スクリーンに押し付けてクリーム半田をスクリーン開口部に充填する。５はロボット部であり、印刷ヘッド部４を前後に移動させることにより、スクリーン７のスクリーン開口部に対するクリーム半田の充填を行う。６は主操作盤であり、クリーム半田印刷装置の生産開始、終了等のコントロール、必要なデータの入力等、オペレータとのインターフェースを持つ。なお、図１と図２には示していないが、テーブル部３と印刷ヘッド部４の間にスクリーン７（図４参照）が保持されている。
【００１８】
テーブル部２は、図３に示すように、基板規制部８にて回路基板の端面を挟み込み、テーブル部２内に回路基板を固定するように構成されている。なお、回路基板を規制する手段としては、他に回路基板を下からエア吸引して固定する方法等も考えられる。９は、印刷ヘッド部４がクリーム半田の充填動作を行う際に、スクリーン７が撓まないように下から保持するスクリーン保持部である。
【００１９】
印刷ヘッド部４は、図４に示すように、スクリーン７の上面に接するように配設され、クリーム半田を一定量滞留させておくとともにスクリーン７に接する部分が開口された空間から成るチャンバ１０を有し、その内部に両側部に配設されたクリーム半田供給部１１からクリーム半田が供給される。クリーム半田供給部１１はカートリッジに密封されたクリーム半田に上方よりエア圧力を負荷してチャンバ１０に押し込むように構成されている。１２は、チャンバ１０の上部に配設された加圧シートであり、この加圧シート１２をエア圧力により膨張させ、チャンバ１０内のクリーム半田の圧力が一定になるようにコントロールする。
【００２０】
加圧シート１２の加圧によりクリーム半田が一定の圧力でスクリーン７に押し付けられている状態で、印刷ヘッド部４をロボット部５にて矢印ａの如く前後方向に移動させると、チャンバ１０内のクリーム半田が矢印ｂの如くローリングし、この動作によりクリーム半田が練り合わされ、クリーム半田全体の粘性を保持したまま、充填動作が行われる。
【００２１】
スクリーン７には、図５に示すように、回路基板上の電極部のパターンと一致するようにスクリーン開口部を形成された開口部領域１３が中央部に配設され、その周辺部に空き領域１４が設けられている。７ａは、スクリーン７の外周縁部を固定保持する保持枠である。
【００２２】
以上の構成のクリーム半田印刷装置の制御部の構成を示す図６において、１５は印刷制御部であり、クリーム半田印刷装置における全体の処理シーケンスを処理する。１６はローダ部１、テーブル部２、及びアンローダ部３を動作制御する基板搬送制御部であり、クリーム半田印刷装置の外部より印刷対象となる回路基板を搬入し、テーブル部２において回路基板が水平に保持されるように固定し、またはテーブル部２より回路基板を搬出する。１７はテーブル部２を動作制御するテーブル制御部であり、基板搬送制御部１６によりテーブル部２に固定された回路基板を、テーブル部２ごと上方に移動させ、スクリーン７の下面に回路基板を押し当て、またはクリーム半田充電後にテーブル部２ごと下方に移動させ、スクリーン開口部に充填されたクリーム半田を回路基板上に転写する。１８は印刷ヘッド部４及びロボット部５を動作制御する印刷ヘッド制御部であり、クリーム半田を充填する印刷ヘッド部４をスクリーン７上で移動させる。１９は基板搬送監視部であり、上流工程からの基板搬入待ち、または下流工程への基板搬出待ちにより、印刷ヘッド部４がどのくらいの時間停止していたかを監視する。２０は攪拌動作制御部であり、基板搬送監視部１９の通知を受け、テーブル制御部１７と印刷ヘッド制御部１８をコントロールして、定期的なクリーム半田の攪拌動作を行う。
【００２３】
次に、以上のクリーム半田印刷装置におけるクリーム半田の粘性を一定保つようにした印刷動作を図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
まず、基板搬送制御部１６により、ローダ部１よりテーブル部２への回路基板の搬入を開始する（ステップ＃１）。次に、基板搬送監視部１９により、設定時間内に基板搬入が完了するかを監視する（ステップ＃２）。設定時間は、生産を開始する前に、予めオペレータが適切な時間を設定する。ここで、設定時間内に回路基板が搬入された場合には、通常の印刷動作を行う。具体的には、まずテーブル制御部１７によりテーブル部２をスクリーン開口部と回路基板の電極部のパターンが一致するように位置決めし、スクリーン７の裏面に押し付ける（ステップ＃３）。
【００２５】
次に、印刷ヘッド制御部１８により印刷ヘッド部４をスクリーン７に当接する位置まで下降させ、ロボット部５を移動させることにより、クリーム半田の充填を行い、その後印刷ヘッド部４を上昇させる（ステップ＃４）。最後に、テーブル制御部１７により、テーブル部２をスクリーン７の裏面から引き離すことにより、スクリーン開口部に充填されたクリーム半田が回路基板の電極部に転写されて印刷を完了する（ステップ＃５）。
【００２６】
一方、ステップ＃２において、設定時間内に基板搬入が完了しなかった場合、以下のシーケンスによりクリーム半田の攪拌動作を行う。まず、テーブル制御部１７により、テーブル部２のスクリーン保持部９をスクリーン７の開口領域１３以外の空き領域１４に一致するように位置決めし、スクリーン７の裏面に押し付ける（ステップ＃６）。こうして、スクリーン７上に印刷ヘッド部４を押し当ててもスクリーン７が撓まないように保持した状態で、印刷ヘッド制御部１８により、印刷ヘッド部４をスクリーン７上の同じ位置まで下降させ、ロボット部５を短い距離で往復移動させ、その後印刷ヘッド部４を上昇させる（ステップ＃７）。これにより、ステップ＃４で行うクリーム半田充填動作と同じ条件で印刷ヘッド部４を動作させることができるため、クリーム半田が攪拌される。なお、往復動作の回数は予めオペレータが適切な回数を設定する。最後に、テーブル制御部１７によりテーブル部２を基板搬入が可能な位置に位置決めし、再度基板搬入を待つ（ステップ＃８）。
【００２７】
通常の印刷動作後、基板搬送制御部１６によりテーブル部２からアンローダ部３への回路基板の搬出を開始する（ステップ＃９）。次に、基板搬送監視部１９により、設定時間内に基板搬出が完了するかを監視する（ステップ＃１０）。設定時間内に基板搬出が完了しなかった場合には、基板搬入待ちの時と同様に、ステップ＃６〜＃８と同じステップ＃１６〜＃１８により、クリーム半田の攪拌動作を行い、再度基板搬出の完了を待つ。
【００２８】
クリーム半田の攪拌動作後、ステップ＃２又はステップ＃１０において、再度設定時間内に基板搬送が完了しなかった場合には、再度クリーム半田の攪拌動作が行われる。従って、長時間にわたって上流工程より基板が搬入されない、または下流工程に基板を搬出できない場合にでも、ある一定間隔でクリーム半田の攪拌動作を行い続けることになり、クリーム半田の粘性を一定に保つことが可能となる。
【００２９】
上記クリーム半田の攪拌動作の状態を図８を参照して説明すると、ステップ＃６において、テーブル部２のスクリーン保持部９をスクリーン７の空き領域１４に一致するようにスクリーン７の下面に押し当てる。次に、印刷ヘッド部４をスクリーン７に当接するまで下降させ、通常印刷動作時と同様の条件で、スクリーン保持部９から外れないように前後に複数回移動させる。予め設定した回数分往復動作を行った後、再度印刷ヘッド部４を上昇させる。この往復動作により、印刷ヘッド部４のチャンバ１０内のクリーム半田が攪拌され、適切な粘性を保つことができる。
【００３０】
【表１】
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表１に、攪拌動作条件の具体例を示す。すなわち、監視タイマに設定された時間（１８００ｓｅｃ）を経過しても印刷ヘッド部４が動作しなかった場合に、自動的に攪拌動作を開始するようにしている。攪拌動作の例としては、３０ｍｍのストロークで、１０往復繰り返している。その際の移動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、加圧シート１２によるクリーム半田の押し出す圧力は０．０２５ＭＰａ、クリーム半田の種類はＲＭＡタイプの共晶半田、周囲温度は２３℃であった。
【００３１】
なお、これらの値は生産する品種に応じて、回路基板のサイズ、使用するクリーム半田等により予めプログラムに組み込んでおくことにより、生産中に攪拌動作を行うかどうかの判断、または予め設定された条件によって正しく攪拌動作を行ったという判断として用いることがきる。
【００３２】
なお、以上の構成では、攪拌動作の結果、クリーム半田の粘性を予め意図したレベルにコントロールできたかどうかを定量的に判断することができない。そこで、図９に示すように、複数の粘度検出センサ２１を適当な間隔を設けてチャンバ１０内に臨むように配置し、攪拌動作後にこれらの粘度検出センサ２１の値よりチャンバ１０内の平均粘度を算出し、その値が予め設定された基準値を満たしているかにより、攪拌動作の成否を判断し、適正な粘度となるように攪拌動作を制御するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態においては、クリーム半田をチャンバ１０内に密閉するタイプの印刷ヘッド部４を用いた例を示したが、クリーム半田をスクリーン７上に直接載せ、スキージと呼ぶプレートにより、クリーム半田をスクリーン７に押し付けながらロボット部５を移動させることにより、クリーム半田を充填させるタイプの印刷ヘッド部についても適用できる。但し、密閉タイプの印刷ヘッド部４と異なり、クリーム半田をスクリーン７上の任意の場所に移動させることができないため、攪拌動作を行う場所に制約が発生する。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明のクリーム半田印刷装置の第２の実施形態について、図１０を参照して説明する。
【００３５】
上記第１の実施形態では、スクリーン７の空き領域１４を利用して攪拌動作を行うように構成したが、生産する回路基板のサイズやスクリーン７の開口部領域１３の大きさと比較して相対的にスクリーン７のサイズが小さい場合等、スクリーン７上の空き領域１４が十分に確保できない場合があり、本実施形態ではそのように場合に対処するため、実際の生産基板ではない、攪拌動作用の疑似基板を利用して同様の攪拌動作を行うようにしている。
【００３６】
図１０において、３１はクリーム半田印刷装置本体である。３２は上流側疑似基板ストッカであり、クリーム半田の攪拌動作時に、テーブル部２に搬入する疑似基板を保持しているマガジンを備えており、通常の回路基板と疑似基板の搬入を切り換える手段を備えている。基板搬送制御部１６は、基板搬送監視部１９より疑似基板の搬入指令を受けると、実際の回路基板ではなく、代わりに疑似基板を搬入させる。３３は下流側疑似基板ストッカであり、攪拌動作を行った後、アンローダ部３に搬出された疑似基板を保持しておくマガジンを備えており、通常の回路基板と疑似基板の搬出を切り換える手段を備えている。
【００３７】
攪拌動作は、設定時間内に基板搬入が完了しなかった場合に、基板搬送制御部１６により実際の生産用回路基板とは異なる疑似基板の搬入を行い、テーブル制御部１７により実際のクリーム半田充填時と同じ位置になるように位置決めしてスクリーン７の裏面に押し付ける。次に、実際の生産時と全く同じ条件で疑似充填動作を行うことにより、クリーム半田を攪拌する。最後にテーブル制御部１７及び基板搬送制御部１６により疑似基板をテーブル部２から搬出する。
【００３８】
なお、攪拌時の疑似充填動作としては、上記のように実際の印刷時と全く同じ条件で行ってもよいが、第１の実施形態で示したように、攪拌動作用の条件を予め設定しておいて、その設定に従った動作を行うようにしてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態においては、印刷装置の外部装置により疑似基板の搬入及び搬出を行うことにより、あたかも実際の回路基板の印刷動作を行うように攪拌動作を行う例について示したが、印刷装置内部でスクリーン７の代わりに攪拌用のダミーのスクリーンを用意し、そこで攪拌動作を行うようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のクリーム半田印刷方法及び装置によれば、クリーム半田の印刷が所定期間実施されなかった場合にスクリーン開口部に対する充填と同様の条件により疑似充填動作を行うようにしたので、回路基板の搬入待ち等により印刷がある一定期間実施されなかった場合にも、上記疑似充填動作によってクリーム半田が攪拌され、クリーム半田の経時変化による粘性増加を事前に防止してクリーム半田の粘性を一定に保つことができて印刷品質を高く維持でき、かつ装置の稼働停止時に攪拌動作を行うことで稼働率を可能な限り高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーム半田印刷装置の第１の実施形態における上部の概略構成を示す透視斜視図である。
【図２】同実施形態における下部の概略構成を示す透視斜視図である。
【図３】同実施形態におけるテーブル部の斜視図である。
【図４】同実施形態における印刷ヘッド部の移動方向に沿った縦断面図である。
【図５】同実施形態におけるスクリーンの平面図である。
【図６】同実施形態における制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態における印刷動作のフローチャートである。
【図８】同実施形態における攪拌動作の説明図である。
【図９】同実施形態における印刷ヘッド部の変形構成例を、その移動方向と直交する方向に沿って断面した縦断面図である。
【図１０】本発明のクリーム半田印刷装置の第２の実施形態の全体概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１　ローダ部
２　テーブル部
３　アンローダ部
４　印刷ヘッド部
７　スクリーン
９　スクリーン保持部
１３　スクリーン開口部を形成された開口部領域
１４　空き領域
１９　基板搬送監視部
２０　攪拌動作制御部
２１　粘度検出センサ
３２　上流側疑似基板ストッカ
３３　下流側疑似基板ストッカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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