(57)【要約】【課題】粘度が低いハンダは、その流動性が良いために、スクリーンに設けられた開口部への充填の際にスクリーンの裏面とプリント基板との間の微小な隙間にハンダ、特にフラックスが流出し易く、プリント基板上での印刷結果として上記フラックスやハンダが滲んだ状態になる。すなわち、いわゆる印刷滲みや、はみ出しによるブリッジ等の印刷不良が発生し易い。これに対し、粘度が高いハンダでは、その流動性が悪いため、スクリーンに設けられた開口部へハンダ７が充填され難くなり、未充填や印刷かすれ等の印刷不良が発生し易い。このようにハンダの流動特性を得ることは重要である。【解決手段】ハンダの流動特性を光学的に得る。【選択図】  図１
2012240316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にペースト状の物体を塗ることで印刷を行う印刷装置において、
前記印刷を行うための印刷システムと、
前記物体の流動特性を光学的に得る流動特性測定部と、を有することを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記流動特性測定部は、
前記物体の第１の画像と、前記第１の画像とは時間的に異なる第２の画像と、を取得し、
前記第１の画像、及び第２の画像から前記物体の流動特性を得ることを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記流動特性測定部は、前記物体の明暗に関する情報を得ることを特徴とする印刷装置。
【請求項４】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記流動特性測定部は、前記物体の色情報を得ることを特徴とする印刷装置。
【請求項５】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記印刷装置は、前記流動特性測定部の出力を得て、印刷条件を変えることを特徴とする印刷装置。
【請求項６】
請求項５に記載の印刷装置において、
前記印刷条件は、印刷時の押圧力，印刷角度、および印刷速度の少なくとも１つであることを特徴とする印刷装置。
【請求項７】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記物体の高さに応じて前記流動特性測定部の焦点位置を変えるオートフォーカス部を有することを特徴とする印刷装置。
【請求項８】
ペースト状物体の流動特性測定装置であって、
前記物体の流動特性を光学的に得る流動特性測定部、を有することを特徴とする流動特性測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の流動特性測定装置であって、
前記流動特性測定部は、
前記物体の第１の画像と、前記第１の画像とは時間的に異なる第２の画像と、を取得し、
前記第１の画像、及び第２の画像から前記物体の流動特性を得ることを特徴とする流動特性測定装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の流動特性測定装置であって、
前記流動特性測定部は、前記物体の明暗に関する情報を得ることを特徴とする流動特性測定装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の流動特性測定装置であって、
前記流動特性測定部は、前記物体の色情報を得ることを特徴とする流動特性測定装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の流動特性測定装置であって、
前記物体の高さに応じて前記流動特性測定部の焦点位置を変えるオートフォーカス部を有することを特徴とする流動特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にハンダ等のペースト状の物体を塗ることで印刷を行う印刷装置、及び流動特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開平１１−２５４６４１号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、ハンダの粘度変化をリアルタイムで検出することを目的として、印刷方向に上り傾斜となる圧力検出用斜面に圧力検出器を埋設した圧力検出用部材をマスクに対して非接触な状態で移動させてハンダの圧力を上記圧力検出器にて検出し、検出した圧力に基づき制御装置８１にてハンダの粘度を求めることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、プリント基板の製造には、プリント基板上にチップ部品等の電子部品をハンダ付けする場合、主にクリームハンダ（以下、ハンダと略す）が使用される。このハンダを所望のパターンにて印刷，塗布するために、スキージヘッドやスクリーンなどを具備するハンダ印刷装置が用いられる。
【０００５】
ハンダ印刷装置の性能を決定する重要なパラメータは、ハンダの流動性である。ハンダは、高粘性フラックスにハンダ粉末を混ぜ合わせたペースト状物質である。プリント基板を製造する際に使用されるハンダの種類は、上記フラックス及び上記ハンダ粉末の種類、あるいはそれらの混合比等の組み合わせによって様々であり、その流動特性も一様ではない。ここで、ハンダの流動特性は、粘度で表されるのが一般的である。
【０００６】
粘度が低いハンダは、その流動性が良いために、上記スクリーンに設けられた開口部への充填の際にスクリーンの裏面とプリント基板との間の微小な隙間にハンダ、特にフラックスが流出し易く、プリント基板上での印刷結果として上記フラックスやハンダが滲んだ状態になる。すなわち、粘度が低いハンダには、いわゆる印刷滲みや、はみ出しによるブリッジ等の印刷不良が発生し易いという特性がある。
【０００７】
これに対し、粘度が高いハンダでは、その流動性が悪いため、スクリーンに設けられた開口部へハンダ７が充填され難くなり、未充填や印刷かすれ等の印刷不良が発生し易い、という特性がある。
【０００８】
このように、ハンダの流動特性、即ち粘度により印刷品質は大きく左右される。従来のハンダ印刷工程では、ハンダの購入時にメーカが添付するハンダの検査成績書記載の粘度を参照すること、印刷前に粘度計によりハンダの粘度を測定して使用すること等により、ハンダの粘度管理を行っていた。
【０００９】
しかしながら、プリント基板の実際の生産工程でのハンダ印刷装置は、生産性の観点から、長時間の連続印刷を行っている。そして、ハンダは周囲の雰囲気にさらされ、成分変化を引き起こす可能性がある。また、連続印刷によりスクリーン表面上のハンダの量は次第に減少するので、所定時間ごとに新たなハンダが補給され、新しいハンダと既にスキージングされたハンダとが混合され、当初設定した条件と異なるハンダ条件になる可能性がある。また、長時間連続印刷中においては、ハンダ印刷装置周りの雰囲気温度も変化することで、ハンダ特性が変化する可能性がある。
【００１０】
このような諸条件により、上記スクリーン表面上のハンダの粘度はその都度変化し、又、ハンダ自体の経時変化等によっても変化していく。したがって、従来のような、購入時の上記検査成績書による粘度値や、印刷前における粘度計での測定値等を用いた粘度管理では、印刷工程中におけるスクリーン表面上におけるハンダの実際の流動特性（他の表現としては粘度）を知ることはできず、連続印刷中のハンダの粘度変化により印刷不良が発生するという課題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、例えばハンダのような印刷ペーストの粘度変化による印刷不良の発生を防止することができる印刷ペースト印刷装置及び印刷方法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】
【００１２】
本発明は、光学的な方法によりハンダ等のペースト状の物体の流動特性を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、印刷品質の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１のハンダ印刷装置を説明する図。
【図２】スキージ機構を説明する図。
【図３】流動特性測定部２５を説明する図。
【図４】流動特性測定部２５の動作を説明するフローチャート。
【図５】実施例２を説明する図。
【図６】実施例３を説明する図。
【図７】実施例４を説明する図。
【図８】実施例５を説明する図。
【図９】スキージの進行方向が反対の方向である場合を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
実施例１について説明する。
【００１７】
図１は、本実施例１のハンダ印刷装置を説明する図である。
【００１８】
スクリーン３は、スキージシステム２１の下方に設けられたスクリーン支持枠４に水平に支持されている。スクリーン支持枠４は、ハンダ印刷装置にＹ軸方向（図１を貫通する方向）に移動可能に取り付けられており、モータ等の駆動手段（図示せず）によって移動するようになっている。
【００１９】
プリント基板Ｐは、搬送コンベア（図示せず）によって、印刷位置に配置された基板支持テーブル上に載置されるとともに印刷終了後に基板支持テーブル２０から搬出される。
【００２０】
スキージシステム２１はスクリーン３を介してプリント基板Ｐ上に印刷を行うための印刷システムであり、ハンダ印刷装置にＸ軸方向（図１の左右方向）に移動可能に取り付けられたフレーム２２を有している。
【００２１】
このフレーム２２の内部には、Ｚ軸方向（図１の上下方向）にそれぞれ独立して移動するスキージヘッド２３ａ，２３ｂが配設されている。
【００２２】
このスキージヘッド２３ａ，２３ｂの下端には、それぞれスキージ機構２００ａ，２００ｂが配置されている。
【００２３】
スキージ機構２００ａ，２００ｂは、それぞれＹ軸方向（図２の紙面に直交する方向）に延びるとともにスクリーン３の面に対して所定角度傾斜して、相対称に支持されたスキージホルダー２４ａ，２４ｂと、このスキージホルダー２４ａ，２４ｂの一方の面に固定された押さえ板２６と、スキージホルダー２４ａ，２４ｂと押さえ板２６の間に挟持され、スキージホルダーと平行に延びる板状のスキージ２７ａ，２７ｂ，後述する流動特性測定部２５を有している。
【００２４】
次に、このハンダ印刷装置のスキージシステム２１の動作について説明する。
【００２５】
まず、搬送コンベア（図示せず）によって基板支持テーブル上に搬送されてきたプリント基板Ｐとスクリーン３の位置合わせが行われた後、ハンダ供給手段（図示せず）によってスクリーン上にハンダが供給される。
【００２６】
そして、右側のスキージヘッド２３ａが下方向に移動し、スキージ２７ａの隅角部をスクリーン３の面に押し当て、スキージシステム２１が左方向に移動し、スキージがスクリーン上のハンダを掃引してプリント基板Ｐ上にクリーム半田を印刷する。
【００２７】
印刷が終了すると、搬送コンベアによってプリント基板Ｐが基板支持テーブル２０から搬送されるとともに新しいプリント基板が基板支持テーブル２０上に載置される。スクリーン面に押し付けられている右側のスキージのスキージヘッド２３ａが上昇するとともに左側のスキージヘッド２３ｂが下方向に移動し、スキージ２７ｂの隅角部をスクリーン３の面に押し付け、スキージシステム２１が右方向に移動して回路基板に印刷を行う。このようにして、交互に双方向に移動して、スキージにて印刷を行う。
【００２８】
次に、図２及び図３を用いて、本実施例１のスキージ機構２００ａ，２００ｂ、及び流動特性測定部２５の詳細を説明する。
【００２９】
図２に示すように、スキージ機構２００ｂは、スキージホルダー２４ｂと、スキージ２７ｂ，スキージホルダーにスキージを押さえつけ固定する押え板２６，流動特性測定部２５，流動特性測定部２５をスキージホルダーに固定するためのホルダー３０から成っている。なお、スキージ機構２００ａも同様の構成を有する。
【００３０】
流動特性測定部２５は、図３に示すように、ホルダー３０，光を発生させる発光部３２，光を受光する受光部３３，後述する様々な演算を行う演算部を搭載する基板３１，発光部から発せられた光を受光部へ光軸Ｌのように導く導波レンズ３４，保護カバー３５，スライドガイド３６などからなっている。言い換えるなら、この流動特性測定部２５は、光学的にハンダの流動特性を得るものと表現することができる。
【００３１】
本実施例１では、流動特性測定部２５の発光部３２から発せられた光は、ハンダ表面Ｓに照射され、反射した光を受光部３３が受像するようになっている。また、発光部３２から発せられた光の発光の方向は、概略、スキージとスクリーンが接触する方向に設定されている。
【００３２】
図４に本実施例１の流動特性測定部２５の動作を説明するフローチャートを示す。
【００３３】
発光部３２から発せられた光は、照明ビームとしてハンダ表面Ｓに照明される。ハンダ表面Ｓから反射した光は、導波レンズ３４を透過して、受光部３３へ集光される。受光部３３では、周期的に撮像情報が記憶され、少なくとも時刻Ｔの画像４１と時刻Ｔ＋ΔＴ（ΔＴは撮像のサンプリング周期）の画像４２（これは画像４１とは時間的に異なる画像と表現できる）の情報が図示していない記憶部に保存される。
【００３４】
この画像４１と画像４２の画像の差分計算をする（図４の４３）ことにより、ハンダの速度ベクトルを計算し（図４の４４）、ハンダの移動方向を二次元で算出する。これにより、ハンダの流動特性、即ち粘度を得ることができる。
【００３５】
そして、この算出した結果をハンダ印刷装置、及びそのディスプレイ等の表示装置に出力する（図４の４５）。
【００３６】
本実施例１によれば、ハンダの流動特性，非接触かつリアルタイムに測定が可能となるため、印刷品質を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００３７】
次に実施例２について図５を用いて説明する。実施例１と同じ説明がある場合、その説明は省略する。
【００３８】
本実施例２の特徴は、矢印４８のようにハンダ表面Ｓが移動した場合でも、受光部３３の像の焦点が合うように、矢印４９のように導波レンズ３４を移動させる導波レンズ移動機構４７を有する点にある。これにより、ハンダ表面Ｓが上下動しても受光する像の焦点はいつも一定に保たれるため、ハンダの状態を常に最良の状態で観察することが可能となる。その他の部分は実施例１と同様である。この導波レンズ移動機構４７は、例えば、ハンダ表面Ｓの高さに応じて流動特性測定部の焦点位置を変える機構（例えば、オートフォーカス機構）と表現することができる。
【００３９】
また、導波レンズ３４の移動量から、ハンダの減少量を得ることもできる。よって、ハンダが規定値以上に減少したことを検知するようにしておけば、速度ベクトルの計算結果の出力のほかに、ハンダを供給する旨のアラーム信号を出力することも可能である。
【実施例３】
【００４０】
次に実施例３について図６を用いて説明する。
【００４１】
本実施例３では、流動特性測定部は、発光部３２と導波レンズ５０とを光ファイバ５２で接続することにより、ハンダ表面Ｓから発光部３２を離間させることができ、流動性測定部を小型化することができる。
【００４２】
また、発光部３２だけでなく、受光部３３においても同様に光ファイバ５０で連結するようにしても良い。その他の部分は実施例１と同様である。
【実施例４】
【００４３】
次に実施例４について図７を用いて説明する。
【００４４】
本実施例は、ハンダ表面が長時間の印刷中に経時変化した場合に特に有効である。実施例１と同じ説明がある部分は省略する。
【００４５】
図７において、ハンダが経時変化した場合、ハンダ表面Ｓにおいて光学的な性質が変化（例えば光沢が失われる等の現象）することが考えられる。本実施例４はこの点に着目する。言い換えるなら、本実施例４は、ハンダの明暗情報，色情報を計測するものである。
【００４６】
本実施例４では、印刷開始時に設定したハンダ状況を図示していない記憶部に画像５３として記憶しておく。
【００４７】
この画像５３と長時間経過した画像５４との画像の差分を計算する（図７の５５）。
【００４８】
次に画像５３と画像５４との明暗の差分を得る。この明暗の差分を得ることで光沢の変化、すなわちハンダが経時変化したことを知ることができる。また、光沢度が失われている場合は、経時変化を示す信号を出力するようにしても良い（図７の５６）。
【００４９】
次に、ハンダの速度ベクトルを計算する（図７の５７）。
【００５０】
そして、計算結果をディスプレイ等の表示装置へ出力する（図７の５８）。
【００５１】
なお、実施例４については、受光部３３をＲＧＢの色情報を得ることができる受光部とすることで、特定の色情報を抽出することも可能となる。また、発光部３２からの光の波長を変えるような制御を行うようにしても良い。
【実施例５】
【００５２】
次に実施例５について図８を用いて説明する。
【００５３】
本実施例５は、前述した流動特性測定部より出力された情報をハンダ印刷装置の機構各部へ反映させるものである。言い換えるなら、本実施例５の印刷装置は、流動特性測定部の出力を得て、印刷条件を変えると表現することができる。なお、実施例１と同じ説明がある部分は省略する。
【００５４】
図８において、流動特性測定部からの出力を得るまでは、前述した実施例１乃至４と同様である。本実施例５では、流動特性測定部からの出力に含まれるハンダの速度，ハンダ量の減少度合い、ハンダの経時変化に関連する信号をハンダ印刷装置の機構各部にフィードバックする（図８の７７）。
【００５５】
例えば、本実施例５では、ハンダの速度が変化した場合、ハンダ速度に影響を及ぼす機構パラメータであるスキージがハンダを印刷する際の押圧力やスキージの角度（例えば、印刷角度と表現できる）、あるいはスキージの速度（例えば印刷速度と表現できる）を変化させる制御を行う（図８の７８，７９，８０）。
【００５６】
また、ハンダ量の減少度合いの信号が出力された場合、図示していないハンダ供給装置にハンダ供給の指令を出す制御を行う（図８の８１）。
【００５７】
また、ハンダが経時変化した場合、例えばハンダ表面の光沢が失われるなどの現象が発生した場合、ハンダそのものを交換するようにオペレータに知らせるために、図示していない表示装置等にアラームを出力する制御を行う（図８の８２）。
【００５８】
本実施例５では、さらに印刷品質を向上させることができる。
【００５９】
以上、実施例を説明したが、スキージの進行方向が実施例１と反対の方向であっても、図９に示すようにスキージ２７をホルダー２４で固定し、及び流動特性測定部ガイド６０に流動特性測定部２５を配置し、上述した実施例に開示される方法で流動特性を得ることで、実施例１乃至５と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、実施例１乃至４までに示す流動特性測定部を、スキージの長手方向（図８の紙面に垂直な方向）に複数個配置し、各場所の流動特性測定部の出力に対して実施例１乃至４に開示される処理を行えば、面としての情報を得ることもできる。
【００６１】
また、上述した流動特性測定部（これには画像処理等を行う処理部も含む）は、印刷装置とは別の装置として独自に採用することもできる（これは、例えば、ペースト状物体の流動特性測定装置と表現することができる）。この場合は、携帯性に優れた流動特性測定装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
３  スクリーン
４  スクリーン支持枠
２１  スキージシステム
２２  フレーム
２３ａ，２３ｂ  スキージヘッド
２４ａ，２４ｂ  スキージホルダー
２５  流動特性測定部
２７ａ，２７ｂ  スキージ
３０  ホルダー
３１  基板
３２  発光部
３３  受光部
３４  導波レンズ
３５  保護カバー
３６  スライドガイド
４１，４２  画像
【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】
2012240316.tif 000008
【図７】
2012240316.tif 000009
【図８】
2012240316.tif 000010
【図９】
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