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発明の名称 半田印刷装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−32591
公開日 平成7年(1995)2月3日
出願番号 特願平5−158264
出願日 平成5年(1993)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
発明者 亀谷 泰弘 / 山口 和義 / 松本 昌也
要約 目的
スクリーンマスクを不要とする半田印刷装置を提供することを目的とする。

構成
半田材料を所定量噴出できる噴出孔を先端に持つ印刷ノズル14と、プリント基板13を前記印刷ノズル14の直下に位置させる送り機構19と、前記半田噴出のタイミングおよびプリント基板送り動作を制御するメインコントローラ21とから構成され、半田材料をプリント基板13面上の印刷位置へ非接触で直接に印刷することができ、スクリーンマスクを不要とした。
特許請求の範囲
【請求項1】 半田印刷ヘッドに、半田材料を所定の量だけプリント基板面上に直接噴出する印刷ノズルを設けた半田印刷装置。
【請求項2】 所定量の半田材料を、プリント基板の同一箇所に複数回噴出し、印刷厚を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の半田印刷装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板のパターン上に半田材料を印刷する半田印刷装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半田印刷装置において、従来では、スクリーンマスクとスキージを用いた印刷手段が多く用いられている。
【0003】以下、図7に基づき、従来の半田印刷装置について説明する。図において、半田印刷装置は金属膜に印刷形状を開けたスクリーンマスク1と、このスクリーンマスク1上に定量の半田材料2を供給する半田供給部3と、プリント基板4にスクリーンマスク1を押しつけながら半田材料2をプリント基板4上に刷るスキージ5とを備えている。
【0004】この半田印刷装置の印刷動作について説明すると、1. まず、プリント基板4とスクリーンマスク1との位置合わせを行なう。
2. 次に、スクリーンマスク1上に半田材料2を供給する。
3. 半田材料2がプリント基板4上へ適度に印刷されるようにスキージ5の圧力、角度、方向、速度を調整しスキージ5を移動させる。
4. 印刷形状を崩さないようにスクリーンマスク1とプリント基板4の版ばなれ動作を行なう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の構成では、1. スクリーンマスク1とプリント基板4の位置合わせが微少印刷になるほど困難になる。
2. 半田材料2に触れる外気温度・湿度により半田材料2の粘度が変化する。これに伴い上記スキージ5の動作条件の変更が必要となる。
3. 半田材料2、スクリーンマスク1、スキージ5に合わせて版ばなれ条件を決める必要がある。
4. 少量生産であってもスクリーンマスク1の製作が必要となる。
5. 同一スクリーンマスク1で局所的に印刷厚を変更することが困難である。
といった問題がある。
【0006】本発明はこのような課題を解決するもので、スクリーンマスクを用いずに半田印刷を行なえ、上記従来の種々の問題を一挙に解決できる半田印刷装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明は、半田印刷ヘッドに、半田材料を所定の量だけプリント基板面上に直接噴出する印刷ノズルを設けたものである。また本発明は、所定量の半田材料を、プリント基板の同一箇所に複数回噴出し、印刷厚を制御する手段を備えたものである。
【0008】
【作用】この構成により、半田材料を所定の量だけプリント基板面上に直接噴出する印刷ノズルを設けることにより、スクリーンマスクを不要とし、上記従来の種々の問題を一挙に解決できる半田印刷装置を提供することができる。また、プリント基板上の同一箇所において複数回半田を噴出させることにより、大小混在する電子部品装着に対応した可変の印刷厚を得る半田印刷を実現することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。先ず、図1〜図4に示す第1実施例について説明する。図1(a)および(b)は印刷ヘッドを示し、半田材料11を供給する半田供給部12と、この半田供給部12から供給された半田材料11をプリント基板13へ噴出する印刷ノズル14を備えている。印刷ノズル14には先端の噴出孔15と、内部圧力を発生する圧力発生器16を備えている。この実施例では圧力発生器16に圧電素子を用い、内径がφ50〜φ100 μmの各ノズルに固定している。半田材料11は、φ20〜φ50μmの半田粒子にフラックス成分を加え、クリーム状で供給される。ここでは圧電素子に印加する電圧を制御することにより、ノズル内体積を縮小させ半田粒子を噴出させる〔図1(b)参照〕。この半田の噴出により、ノズル内体積を元に戻し、噴出した量と同量の半田が半田供給部12から供給される。このとき、印刷ヘッドの周囲温度を恒温に保ち、半田材料の粘度変化を少なくすることにより、噴出量を一定にすることができる。前記印刷ノズル14の噴出孔15を1次元に複数個配列した印刷ヘッドを用いた半田印刷装置の構成を図2に示す。図2に示す半田印刷装置は図1に示す構成に加え、半田供給部12に圧力を加える加圧ポンプ17、圧力発生器16の駆動を行なう励振信号源18、プリント基板13と印刷ヘッドとの位置合わせを行なう送り機構19およびこの送り機構19の駆動を行なうモータドライバー20、ならびに前記励振信号源18と前記モータドライバー20とのタイミングを図り、印刷動作を制御するメインコントローラ21とから構成されている。
【0010】印刷動作を説明すると、まず送り機構19にプリント基板13を載せ負圧などにて固定する。メインコントローラ21はモータドライバー20に指令を与え、印刷ヘッドの印刷ノズル14とプリント基板13間が適度の距離を保つように高さ調整を行なうとともに、印刷開始位置であるプリント基板13端を印刷ノズル14の直下になるように送り機構19を駆動させる。次に、メインコントローラ21はあらかじめ入力したプリント基板13上の印刷位置情報、たとえば回路パターンのランド形状の情報をもとに、印刷ノズル14の各噴出孔15ごとに半田材料を噴出するか否かの指令を励振信号源18に与える。噴出が完了すれば、メインコントローラ21はプリント基板13を印刷ノズル14の列と垂直方向に最少ピッチ間距離移動するようにモータドライバー20へ指令を与える。加圧ポンプ17は半田材料が逆送りされないように、半田供給部12へ一定の圧力を加える。
【0011】以上の印刷動作を図3と図4にて説明する。図3(a)は、プリント基板面上のあるランド部を取り出して示したものである。縦軸は印刷ノズルの噴出孔に対応してn1 以降の番号を記している。横軸は送り機構によって送られるピッチ間隔ごとにp1 以降の番号を記している。図に示すような楕円形のランド形状を印刷する際、斜線図の位置で該当噴出孔より半田を噴出させれば良いことになる。図3(b)はこの噴出タイミングを示したものであり、n5 、n6 、n7 の該当噴出孔より、p4 、p5 、p10、p11の位置にきたとき噴出させていることがわかる。図4は以上の印刷動作フローを示したものであり、#4 から#7 に記した処理により、印刷ヘッドを掃引されたプリント基板上に所定の半田印刷が実現される。
【0012】以上のように本実施例によれば、非接触で直接プリント基板上の微小域へ半田材料を噴出できる印刷ヘッドと、噴出タイミングと送り動作を制御するシステムを設けることにより、スクリーンマスクを不要とする半田印刷工程を実現することができる。
【0013】次に、図5および図6に示す第2実施例について説明する。図5は印刷ヘッドを示し、半田材料22を供給する半田供給部23と、この半田供給部23から供給された半田材料22をプリント基板24へ噴出する印刷ノズル25を備え、この印刷ノズル25には先端の噴出孔26と、内部圧力を発生する圧力発生器27を備えている点は前記第1実施例と同様である。第1実施例と異なる点は半田印刷厚を増すために同一箇所において半田を2度噴出させるようにしたことである。
【0014】一般に大型電子部品を接合するランド28に対しては印刷厚を厚くし、微小電子部品あるいは多ピン狭ピッチリード電子部品を接合するランドに対しては印刷厚を薄くする必要がある。図6に印刷動作フローを示す。同図の#4 から#7 およびその前後は図4と同様である。異なる点は、同一箇所で複数回噴出するか否かを判断する#8 を加えた点である。印刷厚を厚くする場合、ここで所望の厚みになるまで噴出を繰り返せば良いことになる。以上の第2実施例の半田印刷装置によれば、プリント基板上の同一箇所において特定の噴出孔より複数回半田を噴出させることにより、大小混在する電子部品装着に対応した可変の印刷厚を得る半田印刷を実現することができる。
【0015】なお、前記第1実施例において圧力発生器16は圧電素子としたが、半田材料の溶剤を瞬間的に加熱沸騰させ、蒸気圧によりノズルから噴出するサーマル方式をとっても良い。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半田材料を所定の量だけプリント基板面上に直接噴出する印刷ノズルを設けることにより、スクリーンマスクを不要とし、上記従来の種々の問題を一挙に解決できる半田印刷装置を提供することができる。また、プリント基板上の同一箇所において複数回半田を噴出させることにより、大小混在する電子部品装着に対応した可変の印刷厚を得る半田印刷を実現することができる。




 

 


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