JPH05200542A - クリーム半田の塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリーム半田のクリーム半田塗布部位への
塗布の全工程において正常な塗布が行われたかどうかを
目視にても容易にチェックできるようにし、塗布不良が
生じた時には早い工程でこれを発見し基板の不良を防止
して生産効率を飛躍的に向上させる。 【構成】 基板の所定箇所に複数のダミー塗布部位を設
け、クリーム半田をクリーム半田塗布部位に塗布する直
前、塗布中及び塗布した後等の複数回にわたり該複数の
ダミー塗布部位に塗布し、該塗布状態を比較してチェッ
クしながらクリーム半田を基板に塗布することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クリーム半田の塗布方
法に係り、特に基板にクリーム半田を塗布する工程の途
中において複数回ダミー塗布部位にクリーム半田を塗布
し、該ダミー塗布部位に塗布されたクリーム半田の塗布
状態を比較して基板への塗布状態を極めて容易にチェッ
クできるようにしたクリーム半田の塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板への半田付け方法として、半田付け
部にクリーム半田を塗布した基板に電子部品を搭載して
加熱することにより多くの電子部品を同時に半田付けす
るリフロー半田付け方法が主としてチップ電子部品の半
田付けに採用されている。

【０００３】従来、基板へのクリーム半田の塗布方法と
しては、基板のクリーム半田塗布部に相当する位置に抜
き穴が形成された、いわゆるメタルマスクを作成し、該
メタルマスクを基板に重ねてメタルマスク上からクリー
ム半田を塗布する印刷法が用いられていた。一方、近年
の電子部品の小型化によりリード端子の高密度化が益々
進み、半田付け部の面積が小さくなり、また該リード端
子のピッチも０．５ｍｍ程度しかない電子部品の半田付
けも可能とすることが強く要望されている。

【０００４】しかし、従来の印刷法によると、クリーム
半田を塗布するためメタルマスクに形成された抜き穴も
小さくせざるを得ず、多数の基板にクリーム半田を印刷
していると、抜き穴が詰まってクリーム半田の塗布不良
が発生するという欠点があった。

【０００５】また塗布不良箇所を半田付け以前のクリー
ム半田塗布時に見つけ出すことは難しく、半田付け終了
後の基板検査工程で発見されることになるので、作業効
率が悪く、また該不良基板の修理に多くの工数を要する
という欠点があった。更にパターンの異なる基板ごとに
メタルマスクを作成して印刷機にセットする必要があ
り、段取り替えに困難を伴なうという欠点があった。

【０００６】また上記のような欠点を解決する方法とし
て、三次元移動装置に搭載したノズルからクリーム半田
を吐出させて基板に塗布する方法及び装置（クリーム半
田のディスペンサ）が従来提案されているが、小型化さ
れた電子部品の１箇所当りのクリーム半田必要吐出量は
数ｍｇ程度であるが、従来の塗布方法によると、クリー
ム半田のノズルからの吐出量は該ノズルと基板との距離
により大幅にバラツキが生じ、基板の反り、曲がり等が
あると、これによるノズルと基板との距離の変化により
塗布量もばらつき、半田付けを均一に行うことができな
いという欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、クリーム半田塗布時に塗布する直
前、塗布中及び塗布した直後等の複数回にわたり、基板
の所定箇所に設けた複数のダミー塗布部位にクリーム半
田を塗布し該塗布状態を比較することにより塗布の全工
程において正常な塗布が行われたかどうかを容易にチェ
ックできるようにすることであり、またこれによって、
塗布不良が生じたときには早い工程でこれを発見し基板
の不良を防止すると共に生産効率を飛躍的に向上させる
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】要するに本発明方法は、
多数の要クリーム半田塗布部位にクリーム半田を塗布す
る基板の所定箇所に隣接させた状態で複数のダミー塗布
部位を設け、少なくとも前記要クリーム半田塗布部位に
前記クリーム半田を塗布する直前及び前記要クリーム半
田塗布部位に前記クリーム半田を塗布した後、前記ダミ
ー塗布部位に前記クリーム半田を塗布し、該複数のダミ
ー塗布部位に塗布された前記クリーム半田の塗布状態を
比較することにより前記要クリーム半田塗布部位への前
記クリーム半田の塗布状態をチェックしながらクリーム
半田を基板に塗布することを特徴とするものである。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。まず、図１及び図２において、クリーム半田の塗
布装置１の基本構成について説明すると、クリーム半田
の塗布装置１は、三次元移動装置２と、クリーム半田吐
出装置３と、非接触式測長器４と、制御装置５とを備え
ている。

【００１０】三次元移動装置２は、クリーム半田吐出装
置３を三次元空間の任意の位置に移動させるためのもの
であって、基台６にＸ方向移動装置８が固定され、該Ｘ
方向移動装置８のＸ方向移動台（図示せず）にＹ方向移
動装置９が固定されてＸ方向移動装置８を駆動してＹ方
向移動装置９をＸ方向に移動させるようになっている。

【００１１】またＹ方向移動装置９のＹ方向移動台１０
には、Ｚ方向移動装置１１が固定されており、該Ｚ方向
移動装置１１に配設されたＤＣサーボモータ１２を作動
させ、図示しないボールねじ機構を回転させてＺ方向移
動台１３をＺ方向に移動させるようになっている。

【００１２】なおＸ方向移動装置８、Ｙ方向移動装置９
にも、Ｚ方向移動装置１１と同様に、ＤＣサーボモータ
とボールねじ機構からなる駆動機構が内蔵されており、
各々のＤＣサーボモータを作動させることによりＸ又は
Ｙ方向に可動部を移動させるように構成されている。

【００１３】三次元移動装置２には、上記のように夫々
独立したＤＣサーボモータが配設されているので、可動
部は三次元空間の２点間を直線的に高速で移動すること
ができ、例えば最高１５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動
しながら、プラスマイナス０．０２ｍｍの位置精度で所
定の位置に停止することができるようになっている。

【００１４】Ｚ方向移動台１３には、モータ１４が固定
された第１移動台１５が固定され、該第１移動台１５に
形成されたあり溝１５ａに第２移動台１６が摺動自在に
嵌合しており、溝１５ａに案内されてＺ方向（矢印Ａ又
はＢ方向）に移動できるようになっている。

【００１５】モータ１４の回転軸１８には、第２移動台
１６に形成された雌ねじ（図示せず）に螺合するリード
ねじ１９が連結されており、モータ１４を作動させてリ
ードねじ１９を回転させ、第２移動台１６を矢印Ａ又は
Ｂ方向に移動させるようになっている。

【００１６】クリーム半田吐出装置３は、クリーム半田
をクリーム半田吐出ノズル１９から吐出させて基板２０
に塗布するためのものであって、クリーム半田が充填さ
れたシリンダ状容器２１がその先端に装着されたクリー
ム半田吐出ノズル１９を下方に向けて第２移動台１６に
装着されており、シリンダ状容器２１の後端にはパイプ
２２を介して図示しない圧縮空気供給源から供給される
圧縮空気の圧力を調節してシリンダ状容器２１に供給す
る圧縮空気調節装置２３が装着されており、制御装置５
からの指令によって圧縮空気の圧力を調節してシリンダ
状容器２１内に送り込み、シリンダ状容器２１内の圧力
を高めてクリーム半田に圧縮空気の圧力を作用させ、ク
リーム半田吐出ノズル１９から吐出させるようになって
いる。

【００１７】非接触式測長器４は、基板２０のクリーム
半田塗布予定部位２０ａの高さを測定するためのもので
あって、非接触式測長器の一例たる公知のレーザ変位計
４がシリンダ状容器２１に隣接して第２移動台１６に装
着されている。

【００１８】レーザ変位計４から照射されるレーザ光線
は、基板２０のクリーム半田吐出ノズル１９の真下の位
置に照準が設定されており、矢印Ｃ方向に照射されたレ
ーザ光線のクリーム半田塗布予定部位２０ａからの反射
光を図示しないレンズで位置検出素子（図示せず）上に
集光し、クリーム半田塗布予定部位２０ａまでの距離を
測定し、該測定結果を電気コード２３を介して制御装置
５に伝達するようになっている。

【００１９】またレーザ光線のスポット径は、７０乃至
９０μｍであり、応答時間は約０．１ｍｓｅｃと極めて
短く、瞬時にクリーム半田塗布予定部位２０ａまでの距
離を測定することができるようになっている。

【００２０】制御装置５は、クリーム半田の塗布装置１
のＤＣサーボモータ、モータ１４、圧縮空気調節装置２
３、レーザ変位計４等の各部を制御するためのものであ
って、中央演算処理装置２４、入出力ポート２５及び外
部記憶装置２６等からなるコンピュータ２８、該コンピ
ュータ２８に指令信号を入力するためのキーボード２９
及び処理結果を表示するディスプレイ装置３０とから構
成されている。

【００２１】次に、クリーム半田吐出装置３のＺ方向の
制御装置の構成について説明すると、レーザ変位計４か
らの測定結果が電気コード２３により入出力ポート２５
に入力され、該入力信号に基き所定の演算処理が施さ
れ、ＤＣサーボモータ及びモータ１４への駆動信号が電
気コード３１を介して伝達されて、該ＤＣサーボモータ
及びモータ１４を作動させ、クリーム半田吐出装置３を
矢印Ａ及びＢ方向に移動させて基板２０とクリーム半田
吐出ノズル１９との距離を所定の距離となるように制御
するように構成されている。

【００２２】基台６には、基板２０を三次元移動装置２
の下方に搬送する搬送装置（図示せず）と搬送された基
板２０を水平に固定保持する基板保持台３２が配設され
ており、６０×９０ｍｍから３８５×５１０ｍｍまでの
大きさの基板２０を毎秒１．５乃至２．５ｍの速度で搬
送して固定保持するようになっている。

【００２３】更に基台６の所定箇所には接触子３３ａを
有する基準台３３が固定されていて、接触子３３ａにク
リーム半田吐出ノズル１９の先端を接触させてＺ方向の
基準位置を設定できるようになっている。クリーム半田
の塗布装置１にはまた、各部を手動で作動させるための
スイッチ３４が配設されている。

【００２４】図３を参照して、基板２０には電子部品
（図示せず）のリード線を半田付けするためのクリーム
半田塗布部位２０ａが多数設けられると共に、クリーム
半田塗布予定部位２０ａから離れた所定の部位（通常は
基板２０の周辺部）に複数のダミー塗布部位２０ｂ，２
０ｃ及び２０ｄが隣接して設けられている。

【００２５】そして本発明方法は、多数の要クリーム半
田塗布部位２０ａにクリーム半田４１を塗布する基板２
０の所定箇所に隣接させた状態で複数のダミー塗布部位
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを設け、少なくとも要クリーム
半田塗布部位２０ａにクリーム半田４１を塗布する直前
及び要クリーム半田塗布部位２０ａにクリーム半田４１
を塗布した後、ダミー塗布部位２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ
にクリーム半田４１を塗布し、該複数のダミー塗布部位
に塗布されたクリーム半田４１の塗布状態を比較するこ
とにより要クリーム半田塗布部位２０ａへのクリーム半
田４１の塗布状態をチェックしながらクリーム半田４１
を基板２０に塗布するクリーム半田の塗布方法である。

【００２６】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１から図３におい
て、準備作業として制御装置５に基板２０のクリーム半
田塗布予定部位２０ａの位置座標、及び吐出時の基板２
０とクリーム半田吐出ノズル１９との距離（設定距
離）、例えば１ｍｍを記憶させる。

【００２７】この記憶作業は、キーボード２９から手動
で入力してもよく、また図示しないフロッピイディスク
に記憶させておいたデータをフロッピイディスクドライ
ブ（図示せず）から読み込んで記憶させてもよい。

【００２８】そしてクリーム半田吐出ノズル１９をスイ
ッチ３４を手動で操作して基準台３３の接触子３３ａに
接触させることによりクリーム半田吐出ノズル１９のＺ
方向の基準位置を記憶させて準備作業が終了する。

【００２９】基板２０を搬送装置（図示せず）で搬送
し、基板保持台３２上に水平に固定保持した後、クリー
ム半田の塗布装置１の作動を開始させると、制御装置５
に記憶させておいたデータに従ってまず、三次元移動装
置２が作動してクリーム半田吐出装置３を第１のダミー
塗布部位２０ｂに移動させてレーザ変位計４により第１
のダミー塗布部位２０ｂまでの距離を測定し、後述する
如くＤＣサーボモータ１２及びモータ１４を制御して基
板２０とクリーム半田吐出ノズル１９との距離を設定さ
れた距離、例えば１ｍｍになるようにクリーム半田吐出
装置３を移動させる。

【００３０】そして圧力調整装置２３によって圧力が調
整された圧縮空気をシリンダ状容器２１内に送り込み、
シリンダ状容器２１内の圧力を高めてクリーム半田４１
をクリーム半田吐出ノズル１９から吐出させ、第１のダ
ミー塗布部位２０ｂに塗布する。

【００３１】次いで、再び三次元移動装置２が作動して
最初のクリーム半田塗布予定部位２０ａにノズル１９を
移動させた後、レーザ変位計４からレーザ光線をクリー
ム半田塗布予定部位２０ａに照射して該クリーム半田塗
布予定部位２０ａまでの距離を測定し、該測定結果を電
気コード２３を介して制御装置５に伝達する。レーザ光
線のスポット径は、７０から９０μｍと非常に小さく、
また応答時間は略０．１ｍｓｅｃであるのでクリーム半
田塗布予定部位２０ａの任意の位置を極めて短かい時間
で測定することができる。

【００３２】次いで、測定された距離と予め設定された
距離とが等しいかどうかを判断する。もし、両者が等し
くないときには、測定された距離が設定された距離より
大きいかどうかが判別される。

【００３３】測定された距離が設定された距離より大き
いときは、クリーム半田吐出装置３の位置が高すぎると
判断され、制御装置５から駆動信号がＤＣサーボモータ
１２及びモータ１４に電気コード３１を介して伝達さ
れ、該ＤＣサーボモータ１２及びモータ１４を作動させ
てクリーム半田吐出装置３を下方に移動させ、基板２０
とクリーム半田吐出ノズル１９との距離を設定された距
離、例えば１ｍｍとなるように制御する。

【００３４】もし測定された距離が設定された距離より
大きくないときは、クリーム半田吐出装置３の位置が低
すぎると判断され、制御装置５から駆動信号がＤＣサー
ボモータ１２及びモータ１４に電気コード３１を介して
伝達され、該ＤＣサーボモータ１２及びモータ１４を駆
動してクリーム半田吐出装置３を上方に移動させ、基板
２０とクリーム半田吐出ノズル１９との距離を設定され
た距離、例えば１ｍｍとなるように制御する。

【００３５】上記した如く、基板２０からクリーム半田
吐出ノズル１９までの距離を補正して設定された距離に
した後、図示しない圧縮空気供給源から供給される圧縮
空気の圧力を圧力調整装置２３において調節してシリン
ダ状容器２１内に送り込み、シリンダ状容器２１内の圧
力を高めてクリーム半田４１をクリーム半田吐出ノズル
１９から一定量吐出させて基板２０に塗布する。

【００３６】圧縮空気の圧力をシリンダ状容器２１内の
クリーム半田４１に作用させてクリーム半田４１を吐出
する状態を詳述すると、シリンダ状容器２１内のクリー
ム半田４１の残量が多いときと、クリーム半田４１の残
量が少ないときとでは、クリーム半田４１の吐出に必要
なエネルギが異なり、圧縮空気の圧力を変えて作用させ
る必要がある。一般的に適正供給空気圧は、クリーム半
田４１の残量が多い場合は、粘度の高い多量のクリーム
半田４１を流動させるために消費されるエネルギも多
く、従って多くのエネルギを供給しなければならないの
で、比較的高圧の空気圧を必要とし、残量が少ない場合
は、低圧の空気圧でも所定量のクリーム半田４１を吐出
させることができる。

【００３７】適正供給空気圧は、空気が圧縮性流体であ
るためにクリーム半田４１の残量だけでなくシリンダ状
容器２１の容積によっても異なり、クリーム半田４１の
残量と一定量のクリーム半田４１を吐出させるに必要な
適正供給空気圧との関係を予め実験的に求めてデータを
作成しておき、該データをコンピュータ２８の外部記憶
装置に記憶させておくと便利である。

【００３８】そして、超音波測長器（図示せず）から超
音波をクリーム半田４１の表面に向けて発射し、クリー
ム半田４１の表面からの反射波を受信して該超音波の発
射から受信までの時間を測定することによってクリーム
半田４１の表面までの距離を測定して該測定結果をコン
ピュータ２８に入力し、所定の演算処理に従って処理
し、シリンダ状容器２１内のクリーム半田４１の残量を
計算し、前述した適正供給空気圧のデータからクリーム
半田４１の残量に応じた適正供給空気圧を求める。

【００３９】そして圧力調整装置２３を作動させて該適
正供給空気圧の圧縮空気をシリンダ状容器２１内に送り
込み、クリーム半田吐出ノズル１９からクリーム半田４
１を一定量吐出させて基板２０に塗布する。

【００４０】上記した如く、一定量のクリーム半田４１
を吐出させて最初のクリーム半田塗布予定部位２０ａへ
のクリーム半田塗布を終了した後、三次元移動装置２を
作動させて次のクリーム半田塗布予定部位２０ａへクリ
ーム半田吐出装置３を移動させ以下同様の操作を繰り返
す。

【００４１】クリーム半田塗布予定部位２０ａの約半数
へのクリーム半田塗布が終了すると、制御装置５に予め
プログラムされていた手順に従い、クリーム半田吐出装
置３を第２のダミー塗布部位２０ｃに移動させて前述し
たと同様にしてクリーム半田を塗布する。

【００４２】そして再び残りのクリーム半田塗布予定部
位２０ａへのクリーム半田塗布作業を続行する。こうし
て、すべてのクリーム半田塗布予定部位２０ａへのクリ
ーム半田塗布を終了して後、クリーム半田吐出装置３を
第３のダミー塗布部位２０ｄに移動させ、ここにクリー
ム半田４１を塗布する。即ち、ダミー塗布部位２０ｂ、
２０ｃ及び２０ｄには、クリーム半田塗布作業の直前、
塗布作業中及び塗布終了後にクリーム半田４１が塗布さ
れたことになる。

【００４３】ダミー塗布部位２０ｂ，２０ｃ及び２０ｄ
は、隣接して設けられているので、該ダミー塗布部位２
０ｂ，２０ｃ及び２０ｄに塗布されたクリーム半田４１
の量、塗布状態等は目視にても容易に比較することがで
き、クリーム半田塗布の全工程の塗布状態を容易に判別
することができる。

【００４４】即ち、複数のダミー塗布部位２０ｂ，２０
ｃ及び２０ｄに塗布されたクリーム半田４１の量、塗布
状態等が一定の範囲内にあれば良好な塗布が行われたと
判断され、１箇所でも塗布状態に異常があれば、塗布工
程のいずれかで塗布異常があったことが分かる。また、
クリーム半田４１の量、塗布状態等の比較検査は、クリ
ーム半田の塗布状態を画像処理装置によっても検査する
ことができる。

【００４５】なおクリーム半田４１の吐出スピードは、
１回約０．５秒であり、上記した如くクリーム半田４１
の吐出ごとにクリーム半田４１の残量を検出して適正供
給空気圧をクリーム半田４１の表面に作用させると共
に、基板２０とクリーム半田吐出ノズル１９との距離を
設定値に対してプラスマイナス０．０２ｍｍの精度で補
正して吐出するので、クリーム半田４１の吐出量のバラ
ツキはプラスマイナス１５％以内と極めて小さく、基板
２０に均一に塗布することができる。また記憶可能なク
リーム半田塗布予定部位２０ａの数は、少なくとも３０
００ポイントとすることができるから、実用上十分なポ
イント数を記憶させることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、上記のようにクリーム半田塗
布時に塗布する直前、塗布中及び塗布した直後等の複数
回にわたり、基板の所定箇所に設けた複数のダミー塗布
部位にクリーム半田を塗布し該塗布状態を比較するた
め、塗布の全工程において正常な塗布が行われたかどう
かを容易にチェックできる効果があり、またこの結果塗
布不良が生じたときには早い工程でこれを発見すること
ができ、基板の不良を防止し得ると共に生産効率を飛躍
的に向上させることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーム半田の塗布装置の全体斜視図である。

【図２】クリーム半田の塗布装置の構成を示す要部斜視
図である。

【図３】クリーム半田吐出装置によるダミー塗布部位へ
のクリーム半田の塗布の状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０ 基板 ２０ａ クリーム半田塗布部位 ２０ｂ ダミー塗布部位 ２０ｃ ダミー塗布部位 ２０ｄ ダミー塗布部位 ４１ クリーム半田

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項】 多数の要クリーム半田塗布部位にクリーム
   半田を塗布する基板の所定箇所に隣接させた状態で複数
   のダミー塗布部位を設け、少なくとも前記要クリーム半
   田塗布部位に前記クリーム半田を塗布する直前及び前記
   要クリーム半田塗布部位に前記クリーム半田を塗布した
   後、前記ダミー塗布部位に前記クリーム半田を塗布し、
   該複数のダミー塗布部位に塗布された前記クリーム半田
   の塗布状態を比較することにより前記要クリーム半田塗
   布部位への前記クリーム半田の塗布状態をチェックしな
   がらクリーム半田を基板に塗布することを特徴とするク
   リーム半田の塗布方法。