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公開番号2021011023
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210204
出願番号2019124547
出願日20190703
発明の名称印刷方法
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人サンネクスト国際特許事務所
主分類B41M 3/00 20060101AFI20210108BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】スキージの移動方向が90度単位で変更されても充填されるクリーム半田の充填量を一定に保つことができる。
【解決手段】リード挿入穴が形成されたプリント配線板にクリーム半田を塗布する印刷方法は、2つの開口部に挟まれた略矩形形状のリブが形成されたメタルマスクを、リブとリード挿入穴とが重なるように配することと、リブの長手方向に対して略45度の角度でスキージを移動させてクリーム半田をプリント配線板に塗布することとを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
リード挿入穴が形成されたプリント配線板にクリーム半田を塗布する印刷方法であって、
2つの開口部に挟まれた略矩形形状のリブが形成されたメタルマスクを、前記リブと前記リード挿入穴とが重なるように配することと、
前記リブの長手方向に対して略45度の角度でスキージを移動させて前記クリーム半田を前記プリント配線板に塗布することとを含む、印刷方法。
続きを表示(約 180 文字)【請求項2】
請求項1に記載の印刷方法において、
前記メタルマスクは略矩形形状を有し、
2つの半円状の開口部に挟まれた略矩形形状のリブの長手方向は、メタルマスクの辺に対して略45度の角度を有する、印刷方法。
【請求項3】
請求項1に記載の印刷方法において、
前記略45度とは、40度から50度までの間である、印刷方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、印刷方法に関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
電子制御装置の製造における電子部品の実装方法の1つとして、スルーホールリフロー実装が知られている。スルーホールリフロー実装では、プリント配線板上にクリーム半田をスクリーン印刷し、印刷されたクリーム半田をリフロー炉で溶融しプリント配線板にあけられた貫通穴に挿入された挿入部品のリード端子を実装する。このスルーホールリフロー実装では次の3つの問題が知られている。1つ目の問題は、ランド上に部品リード挿入穴があり、半田印刷面だけではなく部品リード挿入穴内にクリーム半田が充填されるため、半田過多になりやすい問題である。2つ目の問題は、スクリーン印刷時に穴内に充填されたクリーム半田が基板下面まで到達し下受け部材を汚染する問題である。3つ目の問題は、下請け部材を汚染したクリーム半田がプリント配線板に再付着し、半田ボール不良を生じさせる問題である。これらの問題を防止する手法の1つとして、たとえば特許文献1がある。
【0003】
特許文献1には、スルーホール電極にクリームはんだを印刷してコーティングするために用いられるはんだコーティング用マスクであって、マスク本体のスルーホール電極の孔の中央部に対応する部分からクリーム半田の印刷方向に平行する方向にのびる部分に非開口部が形成され、マスク本体の非開口部の両側部分において、スルーホール電極の孔に対応する部分の少なくとも一部分を含む部分に、スルーホール電極に対応する部分の外側にはみ出さないように、開口部がそれぞれ形成される、スルーホール電極のはんだコーティング用マスクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2003−11539号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載されている発明では、スキージの移動方向が変更されると充填されるクリーム半田の充填量が変化する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様による印刷方法は、リード挿入穴が形成されたプリント配線板にクリーム半田を塗布する印刷方法であって、2つの開口部に挟まれた略矩形形状のリブが形成されたメタルマスクを、前記リブと前記リード挿入穴とが重なるように配することと、前記リブの長手方向に対して略45度の角度でスキージを移動させて前記クリーム半田を前記プリント配線板に塗布することとを含む。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、スキージの移動方向が90度単位で変更されても充填されるクリーム半田の充填量を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第2工程におけるスクリーン印刷を行う前の状態を示す平面図
図1におけるII−II断面図
第2工程が完了した状態を示す図
第4工程を示す図
第5工程の完了後の状態を示す図
比較例によるクリーム半田の塗布方法を示す図
変形例2におけるスクリーン印刷を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【0009】
―実施の形態―
以下、図1〜図6を参照して、本発明に係る印刷方法の実施の形態を説明する。以下では、電子制御装置の製造工程を順番に説明する。ただし本実施の形態において電子制御装置は、クリーム半田を用いて電子部品が実装される装置の総称であり、特定の製品に限定されない。
【0010】
第1工程では、所定のプリント配線板にドリルなどで穴をあけ、穴の内周などにランドを形成する。穴の加工およびランドの形成には、既知の様々な手法を用いることができる。第2工程では、メタルマスクを配置し、スキージを用いてプリント配線板にクリーム半田のスクリーン印刷を行う。第2工程は複数の図を参照して詳しく説明する。
【0011】
図1は、第2工程におけるスクリーン印刷を行う前の状態を示す平面図である。図1の右上に示すように、図示左側をX軸のプラス方向、図示下側をY軸のプラス方向と定義する。また図1の奥行き方向をZ軸のプラス方向と定義する。図1には、クリーム半田印刷用のメタルマスク1と、メタルマスク1に設けられた2つの半円状の開口部2と、開口部2の上部に設けられるリブ3と、スキージ4と、プリント配線板5とが示されている。なお、厳密にはリブ3はメタルマスク1の一部であり両者は一体となっているが、リブ3は後述するように特別な効果を有するのでメタルマスク1とは符号を分けている。スキージ4は、Y軸のプラス方向に移動することで、クリーム半田8を塗布する。
【0012】
リブ3は略矩形の形状を有し、リブ3の中心軸3Xはスキージ4の移動方向に対して45度の角度を有する。ただしリブ3の中心軸3Xとスキージ4の移動方向のなす角は厳密に45度でなくてもよく、たとえばプラスマイナス5度のずれは許容される。なお、リブ3の中心軸3Xとスキージ4の移動方向のなす角は、135度、225度、315度と呼ぶこともできる。また、リブ3の中心軸3Xの延伸方向と、略矩形形状を有するリブ3の長手方向は同一である。
【0013】
なお図1では、図示の都合によりメタルマスク1とプリント配線板5をまとめて記載している。また開口部2の周辺には後述するように表面ランドが形成されているが図1では図示を省略している。また本実施の形態ではスキージ4を用いる塗布方法を説明するが、図示左端に破線で示すスキージ4AをX軸方向に動かすことでクリーム半田を塗布してもよい。また図1では、スキージ4およびスキージ4Aは、メタルマスク1やプリント配線板5の幅よりも狭いが、スキージ4およびスキージ4Aはメタルマスク1やプリント配線板5の幅と同一でもよいしメタルマスク1やプリント配線板5の幅よりも広くてもよい。また、図1における開口部2やリブ3の大きさとメタルマスク1とプリント配線板5の大きさの比率は一例にすぎない。
【0014】
図2は、図1におけるII−II断面図である。すなわち図2もスクリーン印刷の実行前の状態を示している。プリント配線板5には、第1工程においてリード挿入穴6が形成され、リード挿入穴6の周辺には表面ランド7が形成されている。図2では、図1とは視点が異なるのでクリーム半田8も図示されている。図2に示す状態において、スキージ4をY軸のプラス方向、すなわち図示右側に移動させることで、クリーム半田8が塗布される。具体的には、クリーム半田8がメタルマスク1上を移動し、スキージ4に与えられた傾斜により開口部2に押し込まれ、表面ランド7の上部や表面ランド7の周辺の上部に塗布され、リード挿入穴6に充填される。
【0015】
この際に、開口部2の上部にリブ3が配されているので、クリーム半田8がリード挿入穴6の内部への過度な充填が防止される。第2工程が終了すると、すなわちクリーム半田8の塗布および充填が完了すると、メタルマスク1およびリブ3が図示上方に移動、すなわち除去される。
【0016】
図3は、第2工程が完了した状態を示す図である。すなわち図3は、クリーム半田8の塗布および重点が完了し、メタルマスク1が除去された状態を示す断面図である。図2に示したように、スクリーン印刷時にはリード挿入穴6の中央部にリブ3が配されていたので、図3においてクリーム半田8はリード挿入穴6の中央部には存在しない。すなわちリブ3が存在していたのでリード挿入穴6に空隙が形成された。図3に示す状態において、電子部品9をプリント配線板5に搭載する第4工程が実行される。
【0017】
図4は、第4工程を示す図であり、図4には電子部品9が搭載されたプリント配線板5が示される。図4では、電子部品9のリード10がリード挿入穴6に挿入されている。仮に、リード10をリード挿入穴6に挿入する際にリード挿入穴6に空隙がなければ、クリーム半田8が図示下部に押し出される可能性がある。しかし、図3に示したようにリード挿入穴6にはあらかじめ空隙が形成されるので、リード挿入穴6にリード10を挿入した際にクリーム半田8がプリント配線板5の下面まで到達しにくくなる。そのため、下請け部材の汚染が防止され、下請け部材を汚染したクリーム半田8がプリント配線板5に再付着し半田ボール不良が発生することもあわせて防止される。次の第5工程では、図4に示すクリーム半田8をリフロー炉で溶融する。
【0018】
図5は、第5工程の完了後の状態を示す図である。図5に示すように、クリーム半田8がリフロー炉で溶解されて、半田フィレット11が形成され、電子制御装置100が完成する。
【0019】
ここまでの説明では、スキージ4がY方向に移動したが、スキージ4AがX方向に移動する場合であってもスキージ4とリブ3のなす角が45度である点は同一なので、開口部2へのクリーム半田8の充填量は同一である。すなわち本実施の形態によれば、仮にスキージの移動方向が90度単位で変更されても、何ら追加の処理を施すことなく同一のクリーム半田8の充填量が得られる。
【0020】
(比較例)
図6は、比較例によるクリーム半田の塗布方法を示す図である。この比較例では、メタルマスク1Zにおけるリブ3の長手方向がY軸、すなわちスキージ4の移動方向に平行である。この場合に、スキージ4の移動方法が常に一定であれば特段の問題は生じない。しかし、製造工程の見直しや使用するスクリーン印刷装置の変更により、図6に破線で示すスキージ4Aを使用する場合には問題が生じる。
【0021】
スキージ4AはX軸方向に移動するので、リブ3の長手方向がスキージ4Aの移動方向と直交する。この場合にはスキージ4Aに近い側の開口部2ではクリーム半田8が多くなり、他方はクリーム半田8が少なくなる。また、スキージの進行方向により塗布されるクリーム半田8の量が変化することになり好ましくない。そのため比較例では、塗布されるクリーム半田8の量を一定にするためには、スキージの進行方向の変更に伴いメタルマスク1Zの配置も変更する必要がある。
【0022】
そのため設計段階において、部品データ作成時に面付け方向や実装設備を考慮しなければならず、同一部品でも配置方向別に複数の部品データを用意する必要がある。また、実装向きが変更されると都度データ修正が必要であり、設計完了後もワークボードへの面付け方向や実装設備に合わせてデータ修正と再出力が必要となる。このように比較例ではデータ管理や修正作業が煩雑となる問題がある。これに対して本実施の形態による印刷方法ではこのような問題がない。
【0023】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)リード挿入穴6が形成されたプリント配線板5にクリーム半田8を塗布する印刷方法は、リブ3が形成されたメタルマスク1をリブ3とリード挿入穴6とが重なるように配することと、リブ3の長手方向に対して略45度の角度でスキージ4を移動させてクリーム半田8をプリント配線板5に塗布することとを含む。そのため、スキージ4の移動方向が90度単位で変更されても、リード挿入穴6に充填されるクリーム半田8の充填量を一定に保つことができる。また、スキージの移動方向によらずリード挿入穴6に空隙が形成されるので、下請け部材の汚染が防止され、下請け部材を汚染したクリーム半田8がプリント配線板5に再付着し半田ボール不良が発生することもあわせて防止される。またリブ3とスキージ4の角度関係が一定になる事でクリーム半田8の充填量が一定に保たれ、安定した半田接合および半田フィレット11の形成がなされる。
【0024】
(変形例1)
上述した実施の形態では、メタルマスク1の形状を特定していなかった。しかしメタルマスク1は略矩形形状を有してもよい。この場合にリブ3の長手方向は、メタルマスク1の辺に対して略45度の角度を有する。
【0025】
本変形例1は上述した実施の形態の作用効果に加えて次の作用効果を奏する。
(2)メタルマスク1は略矩形形状であり、2つの半円状の開口部2に挟まれた略矩形形状のリブ3の長手方向は、メタルマスク1の辺に対して略45度の角度を有する。そのため、メタルマスク1の辺をスキージ4の移動方向と平行または直行するように配すればよいので、メタルマスク1の配置が簡便である。
【0026】
(変形例2)
複数のプリント配線板5を対象として同時にスクリーン印刷を行ってもよい。この場合にプリント配線板5は、90度回転させてもよい。この場合は、メタルマスク1は略矩形形状を有することが望ましい。
【0027】
図7は、変形例2におけるスクリーン印刷を示す平面図である。変形例2においても使用するスクリーン印刷装置の印刷可能範囲は、図7に破線で示す領域SQである。効率的な生産のためには、同時に多数のプリント配線板5を対象としてスクリーン印刷を行うべきである。図7では、複数のプリント配線板5を区別するために添え字A〜Cを付している。また、プリント配線板5A〜5Cのそれぞれに対応するメタルマスク1をメタルマスク1A〜1Cと呼ぶ。プリント配線板5A〜5Cの大きさは同一である。領域SQは、プリント配線板5よりも面積は広いが、図示横のX方向に2つを並べることはできない。
【0028】
そのため図6に示す例では、プリント配線板5Aおよびプリント配線板5Bは上下すなわちY方向に並べて同じ向きに配され、プリント配線板5Cは90度回転させて配される。このように配することで領域SQを最大限有効に活用して効率よく生産できる。メタルマスク1のリブ3の中心軸は、矩形形状であるメタルマスク1の辺に対して略45度の角度を有しており、メタルマスク1の辺とスキージ4の移動方向は平行または直行の関係にある。そのため、プリント配線板5Cを90度や270度回転させても、メタルマスク1Cのリブ3の中心軸がスキージ4の移動方向と略45度の関係にあることに変わりがない。
【0029】
以上説明したように、リブ3の長手方向とスキージ4の移動方向との角度を略45度にすることで、面付けの自由度が高くなり装置の変更などに柔軟に対応できる。
【0030】
上述した変形例は、組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
(【0031】以降は省略されています)

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