(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだペースト（２３）を被印刷体（４）に印刷するための印刷ヘッド（２）を具備する、はんだ印刷機（１）において、
前記印刷ヘッドは、
前記はんだペーストが通過して前記被印刷体に向かって吐出されるためのノズル部（２４）と、
前記ノズル部の先端に設けられていてそこから前記はんだペーストが吐出する、ノズル口（２５）と、
前記ノズル部内に収容されていて弾性のある撹拌ワイヤ（２２）と、
を具備しており、
前記撹拌ワイヤは、前記ノズル口から前記被印刷体に向かってはみ出るように伸張することを特徴とするはんだ印刷機。
【請求項２】
前記印刷ヘッドはピストン（２１）を更に具備しており、前記ピストンは、往復動可能であり、前記はんだペーストを押して前記ノズル口から吐出させることを特徴とする請求項１に記載のはんだ印刷機。
【請求項３】
前記撹拌ワイヤは、前記ノズル部内において、自由に動くことができるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ印字機。
【請求項４】
該はんだ印刷機は、電子回路基板のはんだ印刷に使用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のはんだ印刷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ印刷機に係り、より特別には、はんだ印刷機の密閉タイプの印刷ヘッドにおけるはんだ固着防止方法及びはんだ固着防止装置に関しており、電子回路基板におけるはんだ印刷に適用されて好適である。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板におけるはんだ印刷に、はんだ印刷機が広く使用されている。この様なはんだ印刷機の一例を図１に示す。図１に示すはんだ印刷機１の構造は一般的なものであり、本発明のはんだ印刷機も同様な構造を有しても良い。はんだ印刷機１は、ワーク治具５と、スクリーンマスク７と、密閉タイプ印刷ヘッド２と、スクリーンマスク７を上下する駆動部（マスク上下駆動部８）と、印刷ヘッド２を上下、往復する駆動部（ヘッド上下駆動部１１及びヘッド往復駆動部１０）とを具備する。
【０００３】
また、図８に示す従来の印刷ヘッド２００は、ノズル部２４とピストン２１とを具備しており、ノズル部２４の先端には開口であるノズル口２５が設けられており、ピストン２１が駆動されることによって印刷ヘッド２００の内部に充填されたはんだペースト２３がノズル口２５から押し出される構成となっている。はんだ印刷の工程では先ず、被印刷体であるワーク４にスクリーンマスク７を重ねる。印刷ヘッド２００がスクリーンマスク７の上に押し付けられながら往復し、ピストン２１によって印刷ヘッド内部のはんだペースト２３が加圧されてノズル口２５から吐出又は押し出され、スクリーンマスク７のマスク穴７１を通って、ワーク４上にはんだペースト２３が塗布される。その後、スクリーンマスク７を上げると、ランド７２上にマスク穴形状のはんだが形成される。
【０００４】
ここで、はんだペースト２３は、粒状のはんだと溶剤のフラックスを混合した物質であるため、図９に示すように、ノズル口２５付近においてはダイラタンシー効果により、フラックス３１のみがノズル口２５からしみ出し、残ったはんだがノズル口２５付近に固着する現象（固着したはんだ３２）が発生する。はんだの固着３２が生じるとノズル口２５が塞がるため、印刷のかすれ不良が発生し、更に固着したはんだ３２を除去するにはノズル部２４を外して固着部分を破棄する必要があるため頻繁に清掃作業が必要となり、はんだペースト２３の資源ロスやはんだ印刷機の稼働率の低下が問題となっていた。
【０００５】
この問題に対し従来技術では、図１０に示すように印刷ヘッド内部に中間バー３３を設けることで、印刷ヘッド内部全体を撹拌するような流動を生じさせることで固着を防いでいる。しかしながら近年のＬＳＩの高密度化によって、はんだ印刷のマスク穴径の微細化が進み、一度の印刷で使用するはんだペースト量が減少し、印刷ヘッド内部のはんだペーストの流動量が小さくなっているため、従来の中間バー３３の方式では撹拌効果が薄く、特にスクリーンマスクとノズル口界面ではんだが固着するという問題に対しては、解体清掃以外に対処の方法がないといった状況にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、スクリーンマスクとノズル口界面に固着したはんだペーストをも撹拌する機構が必要であることに着目し、ＬＳＩ高密度化に対応したはんだ印刷ヘッドのノズル内部のはんだ固着を防止する方法及びはんだ固着防止構成を有するはんだ印刷機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の形態では、上述した目的を達成するために、はんだペースト（２３）を被印刷体（４）に印刷するための印刷ヘッド（２）を具備する、はんだ印刷機（１）において、前記印刷ヘッドは、はんだペーストが通過して前記被印刷体に向かって吐出されるためのノズル部（２４）と、ノズル部の先端に設けられていてそこからはんだペーストが吐出する、ノズル口（２５）と、前記ノズル部内に収容されていて弾性のある撹拌ワイヤ（２２）とを具備する。前記撹拌ワイヤは、前記ノズル口から前記被印刷体に向かってはみ出るように伸張することを特徴とする。
【０００８】
この様に構成することにより、従来は、はんだ印刷機の密閉タイプの印刷ヘッドにおいて、流動性の悪い部位ではんだが固着する（ダイラタンシー現象）問題があり、ノズル部を外して固着はんだを破棄する方法での対応しかなかったが、これに対し本発明のはんだ印刷機においては、印刷ヘッド内部に設けた弾性のある撹拌ワイヤによって、印刷の際ノズル部の押し付け離れ動作と往復動作により、撹拌ワイヤがノズル口を出入りし且つ動く構成とすることで、ノズル口付近のはんだペーストの撹拌を可能にし、更にはノズル口付近における固着はんだの生成を防止することで、ノズルを外して固着はんだを破棄するといった不要な操作が無く省資源でメンテナンスフリーな生産性の高い印刷工程を提供する。更には、撹拌の効果ははんだペーストの流動量とは無関係であるため、ＬＳＩの高密度化に伴ってマスク穴径が微細化した近年のはんだ印刷に対応できる。また、本発明の撹拌機構は撹拌ワイヤの動作が印刷時の印刷ヘッドの上下往復動作によって成されるため、撹拌のための軸やガイドなどの機構も不要であり、構造が単純であることから、印刷ヘッドのサイズも小型に収めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の形態では、上記請求項１に記載の形態において、前記印刷ヘッドはピストン（２１）を更に具備する。前記ピストンは、往復動可能であり、前記はんだペーストを押して前記ノズル口から吐出させることを特徴とする。
本形態によれば、はんだペーストを吐出する印刷ヘッドの構成をより明確にする。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の形態では、上記請求項１又は２のいずれかに記載の形態において、前記撹拌ワイヤは、前記ノズル部内において、自由に動くことができるように配置されることを特徴とする。
本形態によれば、撹拌ワイヤがノズル部内において自由に動くことにより、はんだペーストを撹拌するので、はんだペーストがはんだとフラックスに分離することを防止し、更にはんだペーストがノズル部内壁に固着することも抑制できる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の形態では、上記請求項１から３に記載の形態のいずれか一項において、はんだ印刷機は、電子回路基板のはんだ印刷に使用されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明のはんだ印刷機の用途をより具体化する形態を開示する。
上記の本発明の説明において、カッコ（  ）内の記号又は数字は、以下に示す実施の形態との対応を示すために添付される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のはんだ印刷機を詳細に説明する。図１から７は、本発明に係るはんだ印刷機の一つの実施の形態を図解的に示しており、図１は本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機１の全体的構成を図解的に示し、図２は本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機１の印刷ヘッド２の進行方向から視た拡大正面断面図を示し、図３は本発明の第１の実施の形態のはんだ印刷機１の印刷ヘッド２の進行方向に対し側面側から視た拡大側断面図を示す。図４から７は本発明の第１の実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する説明図であり、図４は図２と同様な正面断面図であり、図５から７は図３と同様な側断面図である。図２から７を参照すると、図８から１０に示される従来例の要素部分と同じ又は同様である図２から７の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
【００１５】
本発明の基本的なはんだ印刷機としての機能は従来機と同様であり、その全体的構成は基本的に、既に説明した従来のはんだ印刷機と同様であり図１に示す。本実施の形態のはんだ印刷機１の構造も一般的なものであり、はんだ印刷機１は、ワーク４を保持するためのワーク治具５と、はんだペースと２３をワーク４のランド７２に供給するためのスクリーンマスク７と、はんだ印刷を行う密閉タイプ印刷ヘッド２と、スクリーンマスク７を上下する駆動部（マスク上下駆動部８）と、印刷ヘッド２を上下、往復する駆動部（ヘッド上下駆動部１１及びヘッド往復駆動部１０）とを具備する。
【００１６】
また、図２及び３に示す本実施の形態の印刷ヘッド２はやはり、ノズル部２４とピストン２１とを具備しており、ノズル部２４の先端には開口であるノズル口２５が設けられている。本実施の形態において印字ヘッド２は、ピストン２１がエア供給口２６から供給される圧縮空気により駆動され、図中下方向（矢印Ａの方向）に移動することによって、印刷ヘッド２の内部に充填されたはんだペースト２３がノズル部２４を通りノズル口２５から押し出される構成となっている。ピストン２１は、空圧以外の油圧あるいは別の電気的及び／又は機械的手段により駆動されても良い。はんだペースト２３は、図示されない供給口からノズル部２４に供給されても良い。前述の従来技術と同様に、本実施の形態のはんだ印刷工程において、先ず被印刷体であるワーク４にスクリーンマスク７を重ねる。次に、印刷ヘッド２がスクリーンマスク７の上に押し付けられながら往復し、ピストン２１によって印刷ヘッド内部のはんだペースト２３が加圧されてノズル口２５から押し出されるように吐出され、スクリーンマスク７のマスク穴７１を通って、ワーク４上にはんだペースト２３が塗布される。その後、スクリーンマスク７が上げられると、ランド７２上にマスク穴形状のはんだが形成される。
【００１７】
本発明は、はんだ印刷機１において印刷ヘッド２に特徴があるので、以下、本実施の形態の印刷ヘッド２の構成について説明する。印刷ヘッド２のノズル口２５の開口は図２と３から分かるように、長さと幅の比率が高比率（例えば１：２０）の長方形になっており、内部にははんだペースト２３を撹拌および分散するする機構として撹拌ワイヤ２２が設けられている。撹拌ワイヤ２２は、印刷ヘッド内部の幅よりも細いバネ形状を成しており、印刷ヘッド２のノズル口２５に対して垂直方向に伸縮する機能を有する。本実施の形態において、撹拌ワイヤ２２は、図２から分かるように、複数のＶ字が連なった形状のバネが２つ並列に連結された形状を有しており、それぞれのバネはノズル部２４の内壁に沿ってガイドされるように伸縮可能である。しかし本発明の撹拌ワイヤ２２は、上記の形態に限定されず、例えば、コイルバネ等の、ノズル口２５の垂直方向に弾性的に伸縮可能であって、印字ヘッド内部において図３における横方向に自由に動くことができる寸法・形状であれば当業者に既知な弾性形態であって良い。更に、撹拌ワイヤ２２は、２つのバネが連結される形状でなくても良い。また、撹拌ワイヤ２２の一部は、やはり図２と３から分かるように、印刷ヘッド２のノズル口２５より外側にはみ出るように伸張している。
【００１８】
次に本願の作用について、上記実施の形態において図４から７を用いて説明する。
はじめに、はんだ印刷を行うために印刷ヘッド２が、ノズル口２５がスクリーンマスク７に接するように、スクリーンマスク７上に押し付けられると、図４及び５に示したように、弾性のある撹拌ワイヤ２２はスクリーンマスク７に押されるように縮められ、ノズル口２５からはみ出ていた撹拌ワイア２２の部分は図４に示すように、完全に印刷ヘッド内部に入り込む。続いて、印刷ヘッド２が前進すると撹拌ワイヤ２２は、線径がヘッド内部の厚みより小さいため、撹拌ワイヤ２２のスクリーンマスク表面と接触している部分は、スクリーンマスク表面との摩擦により、図５に示したように印刷ヘッド２の移動方向と逆の方向に移動する。
【００１９】
次に印刷ヘッドが後退すると、図６に示したように撹拌ワイヤ２２のスクリーンマスク７と接触している部分は、また印刷ヘッド２の移動方向と逆の方向に移動する。この様に、印刷ヘッド内部で撹拌ワイヤ２２が動くことにより、はんだペースト２３が撹拌され、はんだとフラックスの分離等が防止される。最後に、印刷ヘッド２が上昇してスクリーンマスク７から離れると、撹拌ワイヤ２２は自身のバネ力により伸びて元の形状に戻り、図７に示したように、一部がノズル口２５よりも外側にはみ出て、スクリーンマスク７とノズル口界面の、従来固着していた固着はんだ３５を外に分散する。
【００２０】
具体的な実施例において、ワーク４は□３８ｍｍ、スクリーンマスク７の厚みは５０μｍ、マスク穴径φ１００μｍ、マスク穴ピッチ１５０μｍ、マスク穴数は４０００ヶ、印刷ヘッド２は内部の幅（Ｂ）４０ｍｍ、内部の厚み（Ｔ）が２ｍｍであった（図２及び３参照）。はんだペースト２３は含有フラックス重量比１０％の鉛フリーはんだでバンプ印刷を行った場合、本発明の撹拌ワイヤ２２が無いノズルによる印刷工程では１０セット以下の印刷回数でかすれ不良が発生した。また、ノズル洗浄が必要である印刷工程が、上記の仕様の本発明の構成を採用することで１００セット以上の連続印刷を可能とすることが出来た。
【００２１】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の上記の実施の形態のはんだ印刷機により以下の効果が期待できる。
・以上の構成と動作（撹拌ワイヤのノズル口からの出入りと揺動の動作）により、スクリーンとノズル口界面のはんだペーストは、撹拌・分散されてその固着が防止できる。撹拌の効果ははんだペーストの流動量とは無関係であるため、ＬＳＩの高密度化に伴ってマスク穴径が微細化した近年のはんだ印刷に対応できる。
・また、本願の撹拌機構は撹拌ワイヤの動作が印刷時の印刷ヘッドの上下往復動作によって成されるため、撹拌のための軸やガイドなどの機構も不要であり、構造が単純であることから、印刷ヘッドのサイズも小型に収めることができる。
【００２２】
上記において記載した実施の形態における、印刷ヘッド等の寸法の値、はんだの組成等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
上記で記載したあるいは図面に示した実施の形態は、本発明を実施する上で必要最小限の構成となっており、従って上記の実施の形態の印刷ヘッドあるいははんだ印刷機において、当業者に既知な付加的構成が追加されても良い。それらの構成は、例えば、ピストンを駆動するための定圧ラインにおける弁類、ピストンを往復動させるためのバネ等であっても良い。
【００２４】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機の全体的構成を図解的に示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機の印刷ヘッドの進行方向から視た図解的拡大正面断面図である。
【図３】図３は、本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機の印刷ヘッドの進行方向に対し側面側から視た図解的拡大側断面図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する図２と同様な正面断面図であり、印字ヘッドがスクリーンマスクに押し付けられた状態を示す。
【図５】図５は、本発明の一つの実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する図３と同様な側断面図であり、印字ヘッドが前進した時の状態を示す。
【図６】図６は、本発明の一つの実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する図３と同様な側断面図であり、印字ヘッドが後退した時の状態を示す。
【図７】図７は、本発明の一つの実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する図３と同様な側断面図であり、印字ヘッドがスクリーンマスクから離された状態を示す。
【図８】図８は、従来例のはんだ印刷機の印刷ヘッドの図２と同様な正面断面図である。
【図９】図９は、図８の従来例のはんだ印刷機の印刷ヘッドにおいて発生するはんだの固着現象の説明図である。
【図１０】図１０は、従来例のはんだ印刷機の別の印刷ヘッドの図２と同様な正面断面図であり、中間バーを具備している。
【符号の説明】
【００２６】
１    はんだ印刷機
２    印刷ヘッド
４    ワーク
５    ワーク治具
７    スクリーンマスク
８    マスク上下駆動部
１０    ヘッド往復駆動部
１１    ヘッド上下駆動部
２１    ピストン
２２    撹拌ワイヤ
２３    はんだペースト
２４    ノズル部
２５    ノズル口
【図１】
0004640115.tif 000002
【図２】
0004640115.tif 000003
【図３】
0004640115.tif 000004
【図４】
0004640115.tif 000005
【図５】
0004640115.tif 000006
【図６】
0004640115.tif 000007
【図７】
0004640115.tif 000008
【図８】
0004640115.tif 000009
【図９】
0004640115.tif 000010
【図１０】
0004640115.tif 000011