特許 5938102 はんだ印刷機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5938102

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】はんだ印刷機

(51)【国際特許分類】

   B41F 15/40 20060101AFI20160609BHJP

   B41F 15/08 20060101ALI20160609BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   B41F15/40 B

   B41F15/08 303E

   H05K3/34 505D

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-532605(P2014-532605)

(86)(22)【出願日】2012年8月28日

(86)【国際出願番号】JP2012071635

(87)【国際公開番号】WO2014033824

(87)【国際公開日】20140306

【審査請求日】2015年6月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000969

【氏名又は名称】特許業務法人中部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 光昭

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２９１９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１４６１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２０８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０５４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｆ １５／４０

Ｂ４１Ｆ １５／０８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクリーン上に供給されているクリームはんだをスキージを利用して基板に印刷するはんだ印刷機であって、
スクリーン上に供給されているクリームはんだの量を検出するためのはんだ量検出器を備え、
当該はんだ印刷機の制御を司る制御装置が、
供給されるべきクリームはんだの種別についての情報である適正はんだ情報を記憶するはんだ情報記憶部と、
実際に供給されたクリームはんだの種別を認識するための実供給はんだ認識用情報を入手する実供給はんだ認識用情報入手部と、
はんだ量検出器による検出結果に基づいて、クリームはんだが追加供給されたか否かを判断するはんだ追加判断部と、
そのはんだ追加判断部によってクリームはんだが追加供給されたと判断された場合において、前記適正はんだ情報と前記実供給はんだ認識用情報とに基づいて、追加供給されたクリームはんだの適否を認定する追加はんだ適否認定部と
を有することを特徴とするはんだ印刷機。

【請求項2】

当該はんだ印刷機が、ハウジングの一部として設けられて開閉する扉と、その扉が開かないようにロックする扉ロック機構とを備えるとともに、その扉が開けられた状態において、オペレータによってクリームはんだが追加供給されるように構成されており、
前記制御装置が、
前記扉を開けることを許容すべき旨の指令をトリガとして、前記扉ロック機構による前記扉のロックの解除に先立って、前記はんだ量検出器にはんだ量の検出を行わせるとともに、その後、当該はんだ印刷機によるクリームはんだの印刷が再開される場合に、前記はんだ量検出器にはんだ量の検出を行わせるはんだ検出制御部を有し、
前記はんだ追加判断部が、前記２回の検出によって検出されたはんだ量に基づいて、クリームはんだが追加供給されたか否かを判断するように構成された請求項１に記載のはんだ印刷機。

【請求項3】

当該はんだ印刷機が、追加供給されたクリームはんだの容器に付されたそのクリームはんだについての識別子を読み取るための識別子読取器を備え、
前記実供給はんだ認識用情報入手部が、その識別子読取器による読取の結果に基づいて、前記実供給はんだ認識用情報を入手するように構成された請求項１または請求項２に記載のはんだ印刷機。

【請求項4】

当該はんだ印刷機において、スクリーン上に供給されているクリームはんだがロール形状をなすはんだロールとして存在し、
前記はんだ量検出器が、そのはんだロールの径を測定するように構成された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のはんだ印刷機。

【請求項5】

前記制御装置が、
前記追加はんだ適否認定部によって、追加供給されたクリームはんだが不適と認定された場合に、当該はんだ印刷機による印刷作業を禁止する作業禁止部を有する請求項１ないし請求項４のいずれか１つ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、クリームはんだを、基板等に印刷するはんだ印刷機に関する。

【背景技術】

【0002】

電気回路の製造は、大まかには、プリント配線板等の基板に電気部品を装着することによって行われる。その際、電気的接続を確保した状態で電気部品を基板に固定するため、装着に先立って、クリームはんだ（はんだペースト）が、基板に、電気回路に応じたパターンで印刷される。はんだ印刷機は、例えば、その印刷において用いられる。はんだ印刷機による印刷は、一般に、はんだの印刷パターンに応じた小さな開口が形成されたスクリーン（マスク）の下面に基板を密着させ、そのスクリーン上にクリームはんだが供給された状態において、スキージをスクリーンに沿って移動させることによって行われる。そのような印刷を行うはんだ印刷機には、例えば、下記特許文献に記載されたようなものが存在し、そのはんだ印刷機では、スクリーン上に供給されているはんだの量を検出可能とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−７４０５４号公報

【発明の概要】

【発明の解決しようとする課題】

【0004】

スクリーン上に供給されているはんだの量を検出することは、印刷作業において有意義である。本発明者は、はんだ量検出器を備えたはんだ印刷機において、そのはんだ量検出器によって検出されたはんだ量を利用することで、はんだ印刷機の実用性を向上させ得るとの知見を得た。本発明は、その知見に基づくものであり、実用性の高いはんだ印刷機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明のはんだ印刷機は、自身が備えるはんだ量検出器の結果に基づき、クリームはんだが追加供給されたか否かを判断し、クリームはんだが追加供給されたと判断した場合に、供給されるべきはんだの種別についての情報と、自身が入手した情報、つまり、実際に供給されたクリームはんだの種別を認識するための情報とに基づき、追加供給されたクリームはんだの適否を認定するように構成される。

【発明の効果】

【0006】

本発明のはんだ印刷機によれば、例えば、クリームはんだの供給がオペレータの手作業にて行われるようなはんだ印刷機であっても、印刷機自体が、実際にクリームはんだが追加供給されたか否かを認識することが可能であり、また、その追加供給されたクリームはんだが適正なものであるか否かを認識することが可能である。それらの認識が可能なことで、本発明のはんだ印刷機は、実用性の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施例のはんだ印刷機の外観を示す斜視図である。

【図2】実施例のはんだ印刷機の内部構造を示す斜視図である。

【図3】実施例のはんだ印刷機において存在するはんだロールとそのはんだロールの径の測定について説明するための模式図である。

【図4】実施例のはんだ印刷機の制御装置において実行されるはんだ追加供給管理プログラムを示すフローチャートである。

【図5】図４のはんだ追加供給管理プログラムによって実現される制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図6】クリームはんだが収容されている容器に付されたバーコードをバーコードリーダによって読み取る様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明のはんだ印刷機は、下記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様のものとすることが可能である。

【実施例】

【0009】

≪はんだ印刷機のハード構成および印刷動作≫
図１に外観を示す実施例のはんだ印刷機（以下、単に「印刷機」という場合ある）は、プリント配線板等の基板に、所定のパターンでクリームはんだ（以下、単に、「はんだ」と言う場合がある）を印刷するものであり、例えば、電気回路製造ラインに配置される。図２には、当該印刷機のハウジングを構成する外装パネルを外した状態、つまり、印刷機の内部構造を示す。

【0010】

図２から解るように、印刷機は、躯体となるフレーム１０と、フレーム１０のベースの部分に固定して配設されたコンベア型の基板搬送装置１２と、基板搬送装置１２によって搬送されてきた基板を設定位置において昇降させる基板昇降装置１４と、フレーム１０に位置調整可能に保持されてスクリーン１６が嵌められるスクリーン枠１８と、１対のスキージ２０を有するスキージ装置２２と、スキージ装置２０を前後に移動させることによってスキージ２０をスクリーン１６に沿って移動させるスキージ移動装置２４とを含んで構成されている。スキージ装置２２は、スキージ移動装置２４が有する可動ビーム２６に取り付けられており、スキージ移動装置２４は、その可動ビーム２６を前後に移動させることでスキージ装置２２を前後に移動させる。スキージ装置２２は、１対のスキージ２０の各々を個別に昇降させるスキージ昇降装置２８を有している。なお、印刷機は、詳細な説明を省略するが、不織布等を有してスクリーン１６の下面を清浄するためのクリーニング装置３０をも備えている。

【0011】

この印刷機による印刷作業について説明する。まず、基板が、基板搬送装置１２によって、外装パネルに設けられた開口（図１参照）を通過するようにして搬入され、設定位置において停止させられる。この位置において、基板は、基板昇降装置１４によって、上昇させられ、スクリーン１６の下面に密着させられる。この状態で、スキージ昇降装置２８によって、１対のスキージ２０の一方が、先端がスクリーン１６の上面に接するまで下降させられ、次いで、スキージ移動装置２２によって、下降させられているスキージ２０が、前後方向における一方向に移動させられる。つまり、所定の印刷動作が行われるのである。詳しく言えば、下降させられているスキージが２０が前方側のものであるときには、後方に向かって移動させられ、後方側のものであるときには、前方に向かって移動させられる。はんだは、スクリーン１６の上面上に供給されており、スクリーン１６には、複数の開口が、基板に応じて設定されたパターンで形成されている。スキージ２０の前方または後方への移動によって、はんだがそれらの開口を通過して基板上に印刷される。はんだが印刷された基板は、基板昇降装置１４によって下降させられ、基板搬送装置１２によって、当該印刷機から搬出される。

【0012】

上記印刷作業を始めとする本印刷機に関する種々の制御は、コンピュータを主体として構成された制御装置３２によって行われる。また、その制御に関する入出力端末として、本印刷機は、ディスプレイを有する操作パネル３４を有しており（図１参照）、操作パネル３４は、制御装置３２に繋げられている。操作パネル３４には、当該印刷機の種々の状態，オペレータに対する指示および警告が表示されるとともに、当該印刷機に対してオペレータが行う種々の指令が入力可能とされている。さらに、印刷機は、後述のはんだに関する情報を入力するためのデバイスとして、バーコードリーダ３６を備えており、そのバーコードリーダ３６も制御装置３２に繋げられている。

【0013】

≪はんだ量の検出≫
１対のスキージ２０の各々による印刷動作は、交互に行われるため、図３に示すように、スクリーン１６上に供給されているはんだは、１対のスキージ２０の間に、ロール形状で、つまり、はんだロール４０として存在する。詳しく言えば、図３（ａ）は、印刷動作においてスキージ２０の移動を停止した状態、図３（ｂ）は、印刷動作を行っていたスキージ２０を上昇させた状態を、それぞれ示しており、スキージ２０を上昇させた後には、はんだロール４０は、図３（ｃ）に示す形状、つまり、概して円柱形状となる。

【0014】

本印刷機は、はんだロール４０の径、詳しく言えば、直径を測定するために、１対のスキージ２０の間に配設されたはんだセンサ５０を備えている。はんだセンサ５０は、自身の真直ぐ下の部分に存在する物体の光学的特性（例えば、色等）を検出するものであり、その物体がスクリーン１６であるかはんだであるかを識別可能なものとされている。図３（ｃ）に示すように、このはんだセンサ５０をスキージ移動装置２４によって所定の速度で前後に移動させることにより、はんだセンサ５０は、スクリーン１６上を走査し、はんだロール４０の径を測定する。はんだロール４０の径（以下、「はんだロール径」と言う場合がある）は、スクリーン１６上に供給されているはんだの量（以下、「はんだ量」と言う場合がある）に依存するため、はんだロール径に基づくことにより、はんだ量を検出することが可能である。本印刷機は、はんだロール径に基づいてはんだ量を検出する機能を備えており、はんだセンサ５０は、はんだ量検出器として機能するものとされている。

【0015】

≪はんだの追加供給作業≫
本印刷機では、はんだの追加供給は、当該印刷機のオペレータによる手作業にて行われる。印刷機は、図１に示すように、ハウジングの一部、つまり、外装パネルの一部として、扉６０を備えており、はんだの追加供給の作業は、その扉６０を開けた状態で行われる。詳しく説明すれば、追加供給されるはんだを、容器から適量だけ取り出して、スクリーン１６上に載せ置くようにして行われる。はんだが追加供給された場合には、所定の練合せを行う。具体的に説明すれば、１対のスキージ２０による上記印刷動作と同じ動作を繰り返し行うことで、はんだの調整が、つまり、はんだロール４０の調製が行われるのである。

【0016】

はんだの追加供給の作業は、当該印刷機によるはんだの印刷が行われていないときに行われるべきである。そのため、本印刷機には、図１に示すように、扉６０が開状態にあるか閉状態にあるかを検出するための扉センサ６２、および、扉６０が開けられることを禁止するための扉ロック機構６４が、それぞれ設けられており、印刷が行われているときにはんだの追加供給の作業が行われることが、逆に言えば、扉６０が開いているときに印刷が行われることが、防止されている。なお、扉のロックは、操作パネル３４の扉ロック解除スイッチ６６によって、手動で解除することも可能である。

【0017】

≪はんだの追加供給に関連する２つの認識処理≫
本印刷機は、はんだの追加供給に関連して、２つの認識処理、すなわち、２つの確認処理（ベリファイ）を行う機能を有している。２つの認識処理の１つは、実際にはんだが追加供給されたか否かを認識する処理であり、もう１つは、追加供給されたはんだが適正なものであるか否かを認識する処理である。それら２つの認識処理は、図４にフローチャートを示すはんだ追加供給管理プログラムが制御装置３２において実行されることによって行われる。そして、そのプログラムが実行されることによって、制御装置３２は、図５に示すような機能部を有するように構成されることになる。つまり、図５に示す各機能部が実現されるのである。以下に、それら図４，図５を参照しつつ、当該プログラムのフローチャートに沿って、上記２つの認識処理について説明する。

【0018】

はんだ追加供給管理プログラムに従う処理では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す。他のステップも同様である。）において、はんだを追加供給すべき旨の指示があったか否か、若しくは、扉６０の解除操作があったか否かが判断される。制御装置３２は、印刷作業の管理を行う作業管理部７０を有しており、この作業管理部７０は、印刷された基板の枚数を把握することによって、はんだの追加供給のタイミングを管理している。上述のはんだを追加供給すべき旨の指示は、作業管理部７０から発せられ、その指示が操作パネル３４に表示されることで、オペレータは、はんだの追加供給の作業を実行することになる。一方、扉６０の解除操作は、操作パネル３４の扉ロック解除スイッチ６６が操作された場合に発せられる。この操作は、上記作業管理部７０の指示とは関係なくはんだを追加供給するような場合に、オペレータによって行われる。ちなみに、上記指示，操作は、はんだの追加供給に関連して、扉６０を開けることを許容すべき旨の指令と解釈することができる。

【0019】

はんだを追加供給すべき旨の指示、若しくは、扉ロックの解除操作があった事実は、はんだ量の検出に関する制御を司るはんだ検出制御部７２に入力される。はんだ検出制御部７２は、それらの指示，操作があった場合には、はんだが追加供給されるものとみなして、扉ロック機構６４による扉６０のロックの解除に先立って、Ｓ２において、その時点でのはんだのロール径を、はんだが追加供給される前のはんだロール径（追加前はんだロール径）φ_Bとして、はんだセンサ５０に測定させる。つまり、上述した扉６０を開けることを許容すべき旨の指令をトリガとして、スキージ装置２２を制御することによって、はんだ量の検出を行わせるのである。はんだ検出制御部７２は、はんだロール径φ_Bの測定の後に、Ｓ３において、扉ロック制御部７４に指示を送り、その指示を受けた扉ロック制御部７４は、扉ロック機構６４に、扉ロックの解除を実行させる。

【0020】

はんだの追加供給の際には、扉６０がオペレータによって開けられ、追加供給の作業が終了した後に、扉６０は、オペレータによって再び閉められる。はんだ検出制御部７２は、このような扉６０の動作を、扉センサ６２を利用して検出しており、Ｓ４において、扉６０が開状態から閉状態になったと判断した場合には、はんだの印刷が再開されるとみなして、Ｓ５において、扉ロック制御部７４に扉６０をロックする旨の指示を送る。この指示を受けた扉ロック制御部７４は、扉ロック機構６４に扉６０をロックさせる。その後、はんだ検出制御部７２は、Ｓ６において、再度、その時点でのはんだのロール径を、はんだが追加供給された後のはんだロール径（追加後はんだロール径）φ_Aとして、はんだセンサ５０に測定させる。

【0021】

上述したように、はんだ検出制御部７２は、はんだの追加供給の際に必然的に行われる扉６０の開閉に関連して、はんだの追加供給前，追加供給後のはんだロール径を測定するように構成されている。つまり、扉６０の開閉に依存して、はんだの追加供給の前後の２回のはんだ量の検出が行われるように構成されているのである。この構成により、本印刷機では、はんだの追加供給がオペレータの手作業によって行われるものであるにも拘わらず、確実に、その作業の前後のはんだ量を把握することが可能とされている。

【0022】

はんだセンサ５０によって測定された追加前はんだロール径φ_Bおよび追加後はんだロール径φ_Aは、Ｓ７において、はんだ追加判断部７６によって比較される。詳しく言えば、追加後はんだロール径φ_Aから追加前はんだロール径φ_B引いたロール径差Δφが、閾値Δφ_THよりも大きいか否かが判断され、大きい場合に、はんだが追加供給されたと判断され、小さい場合に、はんだが追加供給されていないと判断される。この判断が行われることで、本印刷機は、実際にはんだが追加供給されたか否かを認識する機能を有しているのである。はんだが追加供給されていない場合は、Ｓ８において、未だはんだが追加供給されていない旨の警告が、操作パネル３４を介して、オペレータに発せられる。一方、Ｓ７においてはんだが実際に供給されたと判断された場合には、Ｓ９において、追加したはんだのＩＤを読み取る旨の指示が、操作パネル３４を介して、オペレータに発せられる。

【0023】

図６に示すように、はんだが収容されている容器９０には、バーコード９２が付されており、追加供給されたはんだのＩＤは、そのはんだが収容されていた容器９０に付されたバーコード９２をバーコードリーダ３６によって読み取ることによって取得される。つまり、バーコード９２は、追加供給されたはんだの容器９０に付されたそのはんだについての識別子であり、バーコードリーダ３６は、その識別子を読み取るための識別子読取器として機能する。そして、バーコードリーダ３６による読み取り結果は、実供給はんだ認識用情報入手部７８に送られ、Ｓ１０において、その読み取り結果から、実供給はんだ認識用情報入手部７８によって、実際に供給されたはんだの種別を認識するための情報である実供給はんだ認識用情報が入手される。

【0024】

一方、現在行っている印刷作業に対して適正なはんだについての情報、つまり、供給されるべきはんだの種別についての情報である適正はんだ情報は、適正はんだ情報記憶部８０に記憶されている。この情報は、操作パネル３４から入力されることによって記憶される、若しくは、当該印刷作業についての印刷プログラムの中に存在する情報に基づいて記憶される。

【0025】

実供給はんだ認識用情報の入手の後、Ｓ１１において、その情報と上記適正はんだ情報とが比較される。この比較は、追加はんだ適否認定部８２によって行われる。具体的には、追加はんだ適否認定部８２によって、実供給はんだ認識用情報が示すはんだ種別が、適正はんだ情報が示すはんだの種別と一致しているか否かが判定されることで、追加供給されたはんだの適否が認定される。この認定が行われることで、本印刷機は、追加供給されたはんだが適正なものであるか否かを認識する機能を有しているのである。適正であると認定された場合には、Ｓ１２において、印刷作業が許容される。つまり、制御装置３２は、印刷を再開するために操作パネル３４に行われる操作を受け付けるのである。

【0026】

一方、Ｓ１１において追加供給されたはんだが適正ではない、すなわち、不適と認定された場合には、Ｓ１３において、印刷作業が禁止される。つまり、制御装置３２は、印刷を再開するために操作パネル３４に行われる操作を受け付けないようにするのである。この印刷作業の禁止は、作業禁止部８４によって行われる。さらに、Ｓ１４において、作業禁止部８４は、作業禁止に引き続き、追加供給されたはんだの種別が適正なはんだの種別と不一致である旨の警告を、操作パネル３４を介して、オペレータに行う。

【0027】

上記追加供給されたはんだが適正なものであるか否かを認識する機能、および、追加供給されたはんだが不適と認定された場合の処置を実行する機能により、不適なはんだによる印刷作業が未然に防止されることになる。なお、はんだ追加供給管理プログラムは、印刷が再開される都度、繰り返し実行される。

【0028】

≪変形例≫
上記実施例の印刷機は、基板にクリームはんだを印刷するためのものであるが、本発明は、印刷対象物が特に限定されるものではなく、スクリーンを利用してクリームはんだを印刷する印刷機に対して広く適用できる。また、上記実施例の印刷機では、はんだロール径に基づいてはんだ量を検出するように構成されていたが、本発明では、はんだ量の検出の具体的な手法については、特に限定されない。本発明の印刷機は、例えば、スクリーン上に供給されているはんだの重量を測定することによって、はんだ量を検出するように構成されてもよい。

【0029】

上記実施例の印刷機では、実供給はんだ認識用情報を、容器に付されたバーコードを読み取ることによって入手するように構成されていたが、識別子は特に限定されず、例えば、ＱＲコード（登録商標）等であってもよい。また、本発明の印刷機は、識別子を読み取るのではなく、操作パネル等へオペレータが入力する情報に基づいて、実供給はんだ認識情報を入手するように構成されてもよい。

【符号の説明】

【0030】

１６：スクリーン ２０：スキージ ２２：スキージ装置 ３２：制御装置 ３４：操作パネル ３６：バーコードリーダ（識別子読取器） ４０：はんだロール ５０：はんだセンサ（はんだ量検出器） ６０：扉 ６４：扉ロック機構 ７２：はんだ検出制御部 ７６：はんだ追加判断部 ７８：実供給はんだ認識用情報入手部 ８０：適正はんだ情報記憶部 ８２：追加はんだ適否認定部 ８４：作業禁止部 ９０：容器 ９２：バーコード（識別子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】