JP5115030B2

JP5115030B2 - メタル版の洗浄方法及び洗浄装置並びにメタル版洗浄用の噴射ノズル

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Publication number: JP5115030B2
Application number: JP2007141400A
Authority: JP
Inventors: 純二深川
Original assignee: Nakamura Choukou Co Ltd
Current assignee: Nakamura Choukou Co Ltd
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP2008297566A

Description

本発明は、印刷配線基板に対してクリーム半田を印刷するために用いたメタル版の洗浄方法及び洗浄装置並びにメタル版洗浄用の噴射ノズルに関する。

従来、印刷配線基板の半田付け部位にクリーム半田を塗着させる方法として、ステンレスやニッケル等からなるメタル版を用いたスクリーン印刷法により、クリーム半田を印刷して塗着させる方法が広く採用されている。ところが、このスクリーン印刷法によりクリーム半田を印刷する場合には、経時変化によりクリーム半田の溶剤が揮散して、クリーム半田が徐々に固化することから、印刷作業を行っているうちに、クリーム半田がメタル版の印刷パターンの穴内面、特に穴の端部内面に固化して堆積し、メタル版が目詰まりを起こして、所望の印刷品質が得られなくなるという問題が発生する。このため、印刷に用いたメタル版は、設定時間毎に洗浄して、穴内面に堆積したクリーム半田の固化物を除去している。このようなメタル版の洗浄装置としては、洗浄ノズルから洗浄液を高圧で噴き付けてメタル版を洗浄する洗浄装置（例えば、特許文献１参照。）や、超音波振動子で洗浄液を振動させながらメタル版を洗浄する洗浄装置（例えば、特許文献１参照。）などが提案されている。

前記特許文献１記載の洗浄装置では、ホルダに対してメタル版を縦向きに固定し、１対の洗浄ノズルでメタル版の表裏両面に対して洗浄液を噴き付けながら、ホルダを上下方向にスライド移動させて、メタル版を洗浄するように構成している。また、メタル版、及びこれを支持するホルダ、及び洗浄ノズルはケーシングにより全体が覆われており、更に、このケーシングの下方には、ロート状の仕切り板が形成されており、洗浄ノズルより噴射された洗浄液は、メタル版を洗浄した後、仕切り板を介して、タンクに回収できるように構成されている。

前記特許文献２記載の洗浄装置では、超音波振動子を取り付けた縦向きの振動板に対して、メタル版を略平行に且つ僅かな隙間をあけて配置させ、超音波振動子により振動板を振動させながら、振動板とメタル版間に洗浄液を流下させ、メタル版を超音波洗浄するように構成されている。

一方、水または電解質水溶液を電気分解して、水素イオン指数がｐＨ９以上、１２以下の電解アルカリ水を生成し、これを加圧して、機械部品、電気部品、自動車、建築物外壁、土木構造物表面などの洗浄対象物に対して、ノズルで噴き付けて、洗浄対象物を洗浄する洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

また、基板の表面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置として、液滴を基板に向けて噴出する噴射ノズルと、噴射ノズルに接続され、該噴射ノズル内に液体を供給する液体供給手段と、噴射ノズルに接続され、該噴射ノズル内に気体を供給するガス供給手段と、噴射ノズル内に設けられ、該噴射ノズル内に供給された液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段と、を備えたものが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開平１０−７１７０５号公報特開２０００−１０７７１１号公報特開２００１−３２７９３４号公報特開平８−３１８１８１号公報

ところで、前記特許文献１記載の洗浄装置では、グリコール系もしくはアルコール系の有機溶剤を洗浄ノズルから大量に噴射するためランニングコストが高くなるだけでなく、排液を産業廃棄物として取り扱わねばならず環境負荷が非常に大きいという問題点があった。また、有機溶剤は強い臭気をともなうため、作業者の身体にかかる負荷も少なくはなく作業環境の改善が望まれている。一方、特許文献２では、使用する洗浄液を大幅に少なくできるが、洗浄液として、特許文献１と同様にグリコール系もしくはアルコール系の有機溶剤を用いる必要があり、やはり排液を産業廃棄物として取り扱わねばならず環境負荷が大きくなってしまうという問題があった。

また、メタル版の洗浄方法として、特許文献１、２に記載されている方法以外にも、溶剤に浸した布紙等による清拭や、エアーガンを用いて吹き飛ばす方式や、吸引ノズルで吸い取る方式なども用いられているが、近年では印刷配線基板のピッチが非常に狭くなっており、これに伴いメタル版の印刷パターンの穴も０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といったように非常に狭くなっているため、これらの洗浄方法では、印刷パターンの穴内に残った半田を完全に除去することが困難になっている。

一方、特許文献３記載のように、電解アルカリ水を用いた洗浄方法や、特許文献４記載のように、ノズル内で空気と洗浄液とを混合し、ノズルから高速の液滴を噴射して洗浄する洗浄方法は、メタル版の洗浄方法としては未だ採用されておらず、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅の印刷パターンの穴を有するメタル版を効果的且つ効率的に洗浄可能な洗浄方法は未だ確立されていないのが実状である。

本発明の目的は、グリコール系やアルコール系の有機溶剤を使用せず、環境負荷の少ない安価な洗浄方法であり、かつ０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い幅の印刷パターンの穴をも綺麗に洗浄可能なメタル版の洗浄方法及び洗浄装置並びメタル版洗浄用の噴射ノズルを提供することである。

本発明者は、アルカリ性水が油分を鹸化・分散する能力を有するとともに、イオン交換水や有機溶剤に比べると微細粒化し易い性質を有し、しかも廃液が環境負荷にならないことに着目して、アルカリ性水をメタル版の印刷パターンの穴よりも小径にまで微細粒化して高速でメタル版に噴き付けることで、印刷パターンの穴内に付着した半田に対してアルカリ性水の微粒子を直接的に衝突させて、メタル版を効果的且つ効率的に洗浄できるとの発想を得て、本発明を完成するに至った。

本発明に係るメタル版の洗浄方法は、印刷配線基板に対してクリーム半田を印刷するために用いたメタル版の洗浄方法であって、圧縮空気とアルカリ性水とを、その体積比率が５００：１〜７００：１になるように、噴射ノズル内において混合して、前記アルカリ性水を微細粒化しながら、この微細粒化したアルカリ性水を噴射ノズルからメタル版に向けて高速で噴き付けてメタル版を洗浄するものである。尚、本発明において、アルカリ性水とは、アルカリ電解水やアルカリイオン水からなるｐＨが７．５以上の水を意味する。

この洗浄方法では、噴射ノズル内においてアルカリ性水が圧縮空気と混合されて、印刷パターンの穴を通過可能な大きさにまで微細粒化された状態で、噴射ノズルから噴き出されるので、微細粒化したアルカリ性水をエネルギーロスなく印刷パターン内部の半田ボールやフラックスに衝突させて、半田ボールやフラックスを効果的且つ効率的に除去することが可能となる。また、アルカリ性水には油分を鹸化・分散する能力があるため、フラックスを鹸化、分散し洗浄しやすくする効果があり、これによりメタル版に付着したフラックスや印刷パターンの穴内のフラックスが、一層効率的且つ綺麗に除去されることになる。しかも、有機溶剤を使用しないでアルカリ性水のみで洗浄するので、洗浄後の廃液は、産業廃棄物として取り扱う必要がなく、環境負荷を著しく低減することができ、また有機溶剤に比べ臭気がないので作業環境も改善することができる。また、アルカリ性水は有機溶剤のように揮発性がないために常時補充する必要がなく、洗浄後も水洗いし乾燥させるだけでよいのでランニングコストも安価である。更に、アルカリ性水は前述したようにイオン交換水や有機溶剤に比べると微細化されやすいという性質を有しており、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い印刷パターンの穴よりも小径に微細粒化できるので、穴内の半田およびフラックスを効率的に除去できる。また、前記圧縮空気と前記アルカリ性水の体積比率を５００：１〜７００：１に設定しているので、十分な洗浄効果が得られる。つまり、圧縮空気の体積比率が大きい場合には、半田に衝突するアルカリ性水の量が少なくなってしまうため十分な洗浄力が得られず、半田とフラックスを印刷パターンから完全に除去するためには、長時間の洗浄が必要となってしまう。また圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、アルカリ性水を十分に微細粒化することができないため、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い幅ではアルカリ性水の粒が印刷パターンの穴を通り抜けることができず、十分な洗浄効果を得ることができない。また、同じく、圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、噴射したアルカリ性水が、メタル版表面で水膜を形成し、新たな粒子の衝突を妨げてしまうという現象が発生し、洗浄効果が低減してしまう。

ここで、前記洗浄方法において、前記アルカリ性水の水素イオン指数をｐＨ＝１０．５〜１２．０に設定することが好ましい実施の形態である。即ち、ｐＨが高すぎると、半田やメタル版の金属部分が腐食されてしまい、ｐＨが低すぎると長時間の洗浄が必要となってしまい、排液処理やランニングコストを考えると好ましくないので、ｐＨは１０．５以上１２．０以下に設定することが好ましい。

前記噴射ノズルの先端部とメタル版間の距離を３〜８ｍｍに設定することも好ましい実施の形態である。噴射ノズルの先端部とメタル版間の距離が長すぎると、アルカリ性水の衝突エネルギーをメタル版に付着したクリーム半田に十分に作用させることができず、また短すぎると、メタル版で跳ね返ったアルカリ性水との衝突により、洗浄効率が低下するので、噴射ノズルの先端部とメタル版間の距離は３〜８ｍｍに設定することが好ましい。

本発明に係るメタル版の洗浄装置は、印刷配線基板に対してクリーム半田を印刷するために用いたメタル版の洗浄装置であって、アルカリ性水を加圧供給するアルカリ性水供給手段と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記両供給手段から供給されるアルカリ性水と圧縮空気とを混合して、前記アルカリ性水を微細粒化した状態で噴射可能な噴射ノズルと、この噴射ノズルをメタル版に沿って相対移動させる移動手段を有し、微細粒化したアルカリ性水を噴射ノズルからメタル版に向けて高速で噴き付けながら、移動手段により噴射ノズルをメタル版に沿って相対移動させ、メタル版を順次洗浄する洗浄装置本体とを備えたものである。

この洗浄装置では、アルカリ性水供給手段から供給されるアルカリ性水と、圧縮空気供給手段から供給される圧縮空気とを、噴射ノズル内において混合して、噴射ノズルから微細粒化したアルカリ性水をメタル版に向けて高速で噴き付けてメタル版を洗浄するので、前記洗浄方法と同様の作用効果が得られる。

ここで、前記アルカリ性水供給手段として、水道水から軟水を生成する軟水生成手段と、軟水生成手段によって生成された軟水からアルカリ性水を生成するアルカリ性水生成手段と、アルカリ性水生成手段によって生成されたアルカリ性水を加圧するアルカリ性水加圧手段とを備えたものを用いることが好ましい実施の形態である。市販されているアルカリ性水を加圧供給することも可能であるが、多量のアルカリ性水を備蓄する必要があるので、本発明のように水道水からアルカリ性水を生成するように構成することが好ましい。

前記洗浄装置本体に、メタル版に対して中性水を噴射する中性水噴射手段を設けることができる。メタル版にアルカリ性水が残留すると、腐食等の原因になるので、本発明のように、中性水噴射手段を設けて、アルカリ性水で洗浄処理した後のメタル版を中性水で洗浄することが好ましい。

前記洗浄装置本体に、メタル版に対して中性水を噴射する中性水噴射手段を設け、前記中性水として、前記軟水生成手段から生成された軟水、または前記アルカリ性水生成手段から排出される中性水を用いることもできる。この場合には、水道水からアルカリ性水を生成するための、軟水生成手段からの軟水やアルカリ性水生成手段から排出される中性水を有効利用して、アルカリ性水で洗浄処理した後のメタル版を中性水で洗浄することができる。

前記メタル版を挟んでその両側に１対の噴射ノズルを設けることも好ましい実施の形態である。メタル版を片面ずつ洗浄することも可能であるが、メタル版を挟んでその両側に１対の噴射ノズルを設けて、メタル版の表裏面に向けてアルカリ性水を同時に噴き付けて洗浄すると、メタル版の洗浄効率を高めることができるので好ましい。また、この場合には、前記１対の噴射ノズルによるアルカリ性水の噴き付け位置をずらして、両噴射ノズルから噴射したアルカリ性水同士が衝突することによる洗浄効率の低下を防止することが好ましい。噴き付け位置をずらす方法としては、１対の噴射ノズルにおけるアルカリ性水の噴射角度を異なる角度に設定して噴き付け位置をずらすこともできるし、噴射角度を同じに設定しつつ、噴射ノズルの位置をＸ軸方向或いはＹ軸方向へシフトさせて噴き付け位置をずらすこともできるし、両者を組み合わせて噴き付け位置をずらすこともできる。最も好ましい方法としては、１対の噴射ノズルの噴き付け方向をメタル版と直交方向に設定しつつ、噴射ノズルの位置をＸ軸方向或いはＹ軸方向へシフトさせて噴き付け位置をずらすことが好ましい。

前記噴射ノズルの噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成することも好ましい実施の形態である。噴射口は円形に形成することも可能であるが、大面積のメタル版を短時間で洗浄処理できるように、噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成することが好ましい。

前記アルカリ性水の水素イオン指数をｐＨ＝１０．５〜１２．０に設定することも好ましい実施の形態である。即ち、ｐＨが高すぎると、半田やメタル版の金属部分が腐食されてしまい、ｐＨが低すぎると長時間の洗浄が必要となってしまい、排液処理やランニングコストを考えると好ましくないので、ｐＨは１０．５以上１２．０以下に設定することが好ましい。

前記圧縮空気と前記アルカリ性水の体積比率を５００：１〜７００：１に設定することも好ましい実施の形態である。つまり、圧縮空気の体積比率が大きい場合には、半田に衝突するアルカリ性水の量が少なくなってしまうため十分な洗浄力が得られず、半田とフラックスを印刷パターンから完全に除去するためには、長時間の洗浄が必要となってしまう。また圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、アルカリ性水を十分に微細粒化することができないため、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い幅ではアルカリ性水の粒が印刷パターンの穴を通り抜けることができず、十分な洗浄効果を得ることができない。また、同じく、圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、噴射したアルカリ性水が、メタル版表面で水膜を形成し、新たな粒子の衝突を妨げてしまうという現象が発生し、洗浄効果が低減してしまうという問題もある。

本発明に係るメタル版洗浄用の噴射ノズルは、圧縮空気の流通路とアルカリ性水の流通路とを形成したノズルボディと、ノズルボディの先端部に着脱自在に取り付けたノズルキャップとを有し、ノズルキャップの先端部に噴射口を形成し、ノズルボディの先端部に噴射口へ向けて突出する隔壁を形成し、この隔壁によりノズルボディとノズルキャップ間の空間を、隔壁両側の第１空間と、隔壁よりも先端側の第２空間の３つの空間に区画し、１対の第１空間と第２空間とを隔壁の先端部とノズルキャップ間に形成した絞り隙間を介して連通させ、圧縮空気の流通路を１対の第１空間にそれぞれ開口させるとともに、アルカリ性水の流通路を隔壁の先端部から第２空間に開口させ、第２空間内においてアルカリ性水と圧縮空気とを混合して、アルカリ性水を微細粒化するものである。

この噴射ノズルでは、圧縮空気は、ノズルボディ内部の流通路を通って隔壁両側の第１空間へ供給され、第１空間から絞り隙間を通って音速に近い速度まで加速されながら第２空間へ供給される。一方、アルカリ性水は、隔壁に形成した流通路を通って隔壁よりも先端側の第２空間へ供給され、第２空間内において高速の圧縮空気と混合されて、微細粒化され、噴射口から圧縮空気とともに噴出される。そして、この噴射口から噴出する微細粒化された高速のアルカリ性水をメタル版へ向けて噴き付けて、メタル版を洗浄することになる。このため、この噴射ノズルでは、前記洗浄方法と同様の作用効果が得られる。

ここで、前記噴射ノズルにおいて、前記噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成することもできる。噴射口は円形に形成することも可能であるが、大面積のメタル版を短時間で洗浄処理できるように、噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成することが好ましい。

本発明に係るメタル版の洗浄方法及び洗浄装置並びにメタル版洗浄用の噴射ノズルによれば、噴射ノズル内においてアルカリ性水が圧縮空気と混合されて、印刷パターンの穴を通過可能な大きさにまで微細粒化された状態で、噴射ノズルから噴き出されるので、微細粒化したアルカリ性水をエネルギーロスなく印刷パターン内部の半田ボールやフラックスに衝突させて、半田やフラックスを効果的且つ効率的に除去することが可能となる。また、アルカリ性水には油分を鹸化・分散する能力があるため、フラックスを鹸化、分散し洗浄しやすくする効果があり、これによりメタル版に付着したフラックスや印刷パターンの穴内のフラックスが、一層効率的に且つ綺麗に除去されることになる。しかも、有機溶剤を使用しないでアルカリ性水のみで洗浄するので、洗浄後の廃液は、産業廃棄物として取り扱う必要がなく、環境負荷を著しく低減することができ、また有機溶剤に比べ臭気がないので作業環境も改善することができる。また、アルカリ性水は有機溶剤のように揮発性がないために常時補充する必要がなく、洗浄後も水洗いし乾燥させるだけでよいのでランニングコストも安価である。更に、アルカリ性水は前述したようにイオン交換水や有機溶剤に比べると微細化されやすいという性質を有しており、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い印刷パターンの穴よりも小径に微細粒化できるので、穴内の半田およびフラックスを効率的に除去できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、メタル版洗浄装置１０は、微細粒化したアルカリ性水をメタル版１に対して噴き付けて、メタル版１を洗浄する洗浄装置本体１１と、アルカリ性水を供給するアルカリ性水供給装置３０とを備えている。

洗浄装置本体１１のハウジング１２内には枠状の固定フレーム１３が鉛直方向に対して上端側を後方へ約２５°傾斜させて設けられ、メタル版１はこの固定フレーム１３に着脱自在に取り付けられる。固定フレーム１３に取り付けられたメタル版１を挟んでその前後両側には、メタル版１に対してアルカリ性水を噴射するための１対のアルカリ性水噴射ノズル１４が対向状に設けられ、両アルカリ性水噴射ノズル１４は、図示外の移動手段により、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ連動して移動可能に支持されている。移動手段としては、任意の構成のものを採用することができ、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向へのガイドロッドと、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への移動用のモーターとを備えたものを採用できる。

前後のアルカリ性水噴射ノズル１４は、図２に示すように、アルカリ性水の噴出し方向をメタル版１にそれぞれ直交させ、アルカリ性水の噴き付け位置をＸ軸方向に一定距離Ｓだけずらして対向して設けられている。これにより、前後のアルカリ性水噴射ノズル１４から噴出したアルカリ性水同士が衝突したり干渉したりすることを防止して、洗浄効果の低下を防止できるとともに、片方のノズル１４から噴射したアルカリ性水で除去できなかった半田５やフラックス４（図７、図８参照）を、他方のノズル１４から噴射したアルカリ性水によって除去できるように構成されている。アルカリ性水噴射ノズル１４の先端部とメタル版１間の距離Ｇは、３〜８ｍｍに設定されている。アルカリ性水噴射ノズル１４の先端部とメタル版１間の距離Ｇが長すぎると、アルカリ性水の衝突エネルギーをメタル版１に付着した半田５やフラックス４に十分に作用させることができず、また短すぎると、メタル版１で跳ね返ったアルカリ性水との衝突により、洗浄効率が低下するので、アルカリ性水噴射ノズル１４の先端部とメタル版１間の距離Ｇは３〜８ｍｍに設定することが好ましい。

アルカリ性水噴射ノズル１４は、図３〜図６に示すように、圧縮空気の流通路１５とアルカリ性水の流通路１６とを形成したノズルボディ１７と、ノズルボディ１７の先端部に着脱自在に取り付けたノズルキャップ１８と、ノズルキャップ１８をノズルボディ１７に固定するためのリテーナ１９と、圧縮空気の供給管２０をノズルボディ１７に接続するためのプラグ２１とを備えている。

ノズルキャップ１８の先端部には上下方向に細長い長穴状の噴射口２２が形成され、ノズルボディ１７の先端部には噴射口２２へ向けて突出する隔壁２３が形成され、この隔壁２３によりノズルボディ１７とノズルキャップ１８間の空間は、隔壁２３両側の第１空間２４と、隔壁２３よりも先端側の第２空間２５の３つの空間に区画されている。隔壁２３の先端部とノズルキャップ１８間には絞り隙間２６が形成され、第１空間２４と第２空間２５とは絞り隙間２６を介して連通されている。ノズルボディ１７内には１対の圧縮空気の流通路１５が形成され、両流通路１５の下流部は６つの分岐通路１５ａにそれぞれ分岐されて２つの第１空間２４にそれぞれ開口され、アルカリ性水の流通路１６は隔壁２３の先端部において第２空間２５に開口されている。

このアルカリ性水噴射ノズル１４では、圧縮空気が、１対の流通路１５を通って２つの第１空間２４へそれぞれ供給され、更に絞り隙間２６を通って第２空間２５へ左右対称に供給される。流通路１５は分岐通路１５ａにおいて通路断面が小さくなり、しかも第１空間２４においては絞り隙間２６側へ行くに従って通路断面が小さくなっているので、圧縮空気はベルヌーイの法則に従い、絞り隙間２６側へ行くにしたがって加速され、高速で第２空間２５内に流入することになる。一方、アルカリ性水は、流通路１６を通って第２空間２５に供給されることになるが、流通路１６の断面積が隔壁２３内において小さくなることから、隔壁２３内において加速され、この状態で第２空間２５に供給されることになる。そして、第２空間２５では、圧縮空気とアルカリ性水とが高速で混合され、それによってアルカリ性水は第２空間２５内において微細粒化され、この状態で噴射口２２から外部へ噴射されることになる。ところで、アルカリ性水はイオン交換水や有機溶剤にくらべ微細化されやすい性質を備えており、微細化されたアルカリ性水の粒は図９に示すような印刷パターン２の穴３を容易に通過可能な直径となるため、印刷パターン２内部の半田ボール５に衝突しその圧力エネルギーをもって半田５を除去することができる。さらに、アルカリ性水には油分を鹸化・分散する能力があるため、フラックス４を鹸化、分散し洗浄しやすくする効果がある。これによりメタル版１に付着したフラックス４や印刷パターン２内のフラックス４、半田５が除去され、洗浄が実現される。

噴射口２２の開口幅Ｗは０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に設定することが好ましく、開口長さＬは２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することが好ましい。また、噴射口２２のアスペクト比（Ｌ／Ｗ）は４０以上に設定することが好ましい。噴射口２２は円形に形成することも可能であるが、大面積のメタル版１を短時間で洗浄処理できるように、アスペクト比（Ｌ／Ｗ）が４０以上の長穴形状に形成することが好ましい。

移動手段によるアルカリ性水噴射ノズル１４の移動速度は、５ｍｍ／ｓｅｃ以上、２０ｍｍ／ｓｅｃ以下に設定することが好ましい。移動速度が５ｍｍ／ｓｅｃ未満の場合には、洗浄処理速度が遅くなり、２０ｍｍ／ｓｅｃを超える場合には、洗浄不良が発生する。また、噴射ノズル１４からのアルカリ性水の噴射量は、５００ｃｃ／ｍｉｎ以上で７００ｃｃ／ｍｉｎ以下に設定することが好ましい。噴射量が、５００ｃｃ／ｍｉｎ未満の場合には、洗浄不良が発生し、７００ｃｃ／ｍｉｎを越える場合には、アルカリ性水の消費量が増えて、アルカリ性水供給装置３０として大型なものを採用する必要があること、アルカリ性水の水膜がメタル版１の表面に形成されて、反対に洗浄能力が低下するなどの問題が発生する。

圧縮空気とアルカリ性水の体積比率は、５００：１〜７００：１に設定されている。つまり、圧縮空気の体積比率が大きい場合には、半田５に衝突するアルカリ性水の量が少なくなってしまうため十分な洗浄力が得られず、半田５とフラックス４を印刷パターンから完全に除去するためには、長時間の洗浄が必要となってしまう。また圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、アルカリ性水を十分に微細粒化することができないため、０．２２ｍｍ幅や０．１４ｍｍ幅といった非常に狭い幅ではアルカリ性水の粒が印刷パターンの穴３を通り抜けることができず、十分な洗浄効果を得ることができない。また、同じく、圧縮空気の体積比率が少なすぎる場合には、噴射したアルカリ性水が、メタル版１の表面で水膜を形成し、新たな粒子の衝突を妨げてしまうという現象が発生し、洗浄効果が低減してしまう。

圧縮空気にはコンプレッサ２７によって圧縮された、いわゆる工場エアを用いるが、フィルターやドライヤを通って油分や余計な水分を十分に除去されていることが好ましい。圧縮空気の圧力は絞り隙間２６と圧縮空気の流通路１５の断面積の比によってもことなるが、低くなると十分な流量と流速をえることができないため０．５ＭＰａ以上であることが望ましく、本実施例では０．５ＭＰａに設定している。

次に、アルカリ性水を供給するアルカリ性水供給装置３０について説明する。
アルカリ性水供給装置３０は、図２に示すように、軟水生成手段３１と、アルカリ性水生成手段３２と、アルカリ性水加圧タンク３３と、中性水加圧タンク３４とを備えている。尚、本実施の形態では、水道水からアルカリ性水を生成し、これを洗浄装置本体１１へ供給するように構成したが、市販のアルカリ性水をそのまま洗浄液として利用することも可能である。

軟水生成手段３１は、イオン交換樹脂により軟水を生成する周知の構成のもので、例えばサムソン社製ＳＳ−０４Ｅを好適に使用できる。

アルカリ性水生成手段３２は、水を電気分解することにより、陰極側には水酸イオン（ＯＨ）を増加させてアルカリ性水を生成する周知の構成のもので、例えば（株）アマノ製δ１５００Ｋを好適に使用できる。アルカリ性水はそのｐＨによって洗浄力が異なる。ｐＨが高いと洗浄力向上する方向にあるが、ｐＨ１２を超えるとメタル版１や半田５が腐食してしまう恐れがある。一方、ｐＨ１０．５より低い場合、完全に半田５とフラックス４を除去するためには長時間の洗浄が必要となるため、多量のアルカリ性水が必要となり好ましくない。このため、アルカリ性水のｐＨは、１０．５〜１２．０の範囲にあることが望ましく、特には１１．２〜１１．５の範囲にあることが望ましい。

アルカリ性水に用いる塩基は苛性ソーダ、炭酸カリウムなど多種があるが、ｐＨが前述の範囲内にあれば塩基の種類は特に問わない。しかしながら、メタル版１の耐腐食性を考慮すれば塩素を含まない構成であることが望ましい。

次に、洗浄装置１０を用いた洗浄方法について説明する。
先ず、アルカリ性水供給装置３０により、アルカリ性水の生成するため、軟水生成手段３１へ水道水を供給して、軟水生成手段３１にて軟水を生成する。具体的には、毎分１．９リットルの軟水を生成する。この軟水生成手段３１で生成した軟水の一部は、アルカリ性水生成の生成用の軟水として用い、残りは中性水加圧タンク３４に供給して、後述するように、アルカリ性水によるメタル版１の洗浄後のすすぎ水として使用することになる。

次に、軟水生成手段３１にて生成した軟水をアルカリ性水生成手段３２に供給し、アルカリ性水生成手段３２によりアルカリ性水を生成する。具体的には、１．９リットルの軟水から、１．５リットルのアルカリ性水と、０．４リットルの中性水を生成する。アルカリ性水の生成には炭酸カリウムを使用する。生成されたアルカリ性水は、一旦貯水タンク３５に供給されて貯水される。尚、アルカリ性水の生成時、中性水も同時に生成されるので、この中性水を軟水とともに中性水加圧タンク３４へ供給することもできる。

次に、洗浄装置本体１１にてメタル版１を洗浄するため、移動手段により、アルカリ性水噴射ノズル１４をＸ軸方向及びＹ軸方向の初期位置へ移動させるとともに、メタル版１の洗浄を行う毎に、１回の洗浄に必要な分量のアルカリ性水を、貯水タンク３５からアルカリ性水加圧タンク３３へ供給し、コンプレッサ２７からの圧縮空気により、アルカリ性水加圧タンク３３内においてアルカリ性水を設定圧力まで加圧する。尚、アルカリ性水の加圧は、ポンプなどを用いて行うことも可能である。

次に、移動手段により、アルカリ性水噴射ノズル１４をメタル版１に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向へ順次移動させながら、アルカリ性水加圧タンク３３からアルカリ性水噴射ノズル１４へアルカリ性水を供給するとともに、コンプレッサ２７からの圧縮空気をアルカリ性水噴射ノズル１４へ供給し、アルカリ性水噴射ノズル１４内において、アルカリ性水と圧縮空気とを混合してアルカリ性水を微細粒化し、微細粒化したアルカリ性水を噴射口２２からメタル版１に向けて噴射させる。こうして、アルカリ性水噴射ノズル１４を順次移動させながら、アルカリ性水噴射ノズル１４からアルカリ性水の微細化粒子を噴射させて、メタル版１に付着した半田５やフラックス４を除去することになる。

より具体的には、次のような粗洗浄工程と、仕上げ洗浄工程を行って、メタル版１を洗浄することになる。
粗洗浄工程では、アルカリ性水噴射ノズル１４からアルカリ性水を噴射させながら、アルカリ性水噴射ノズル１４を移動手段により、＋Ｘ軸方向に一定距離移動させた後、−Ｙ軸方向へ所定距離移動させ、その後−Ｘ軸方向に一定距離移動させた後、−Ｙ軸方向へ所定距離移動させ、その後＋Ｘ軸方向に再度移動させるという動作を繰り返して、メタル版１全体を洗浄することになる。

仕上げ洗浄工程では、印刷パターン２部分を集中的に洗浄するために、メタル版１の印刷パターン２部分にアルカリ性水噴射ノズル１４を移動させた後、印刷パターン２部分において、粗洗浄と同様に、アルカリ性水噴射ノズル１４からアルカリ性水を噴射させながら、アルカリ性水噴射ノズル１４を移動手段により移動させて、印刷パターン２部分全体を洗浄することになる。

上記のように、洗浄は粗洗浄と仕上げ洗浄の２工程からなり、粗洗浄でメタル版１全体を洗浄し、印刷パターン２面だけでなく、メタル版１表面についた半田５およびフラックス４を除去する。アルカリ性水には油分を鹸化・分散する効果があるため、メタル版１表面のフラックス４が除去される。仕上げ洗浄ではパターン部分のみの洗浄を行なう。アルカリ性水はイオン交換水と比較して微細化されやすい性質を備えており、微細化されたアルカリ性水の粒は印刷パターン２内を容易に通過することができるため、パターン内部の半田ボール５に衝突しその圧力エネルギーをもって半田５を除去する。これによりメタル版１に付着したフラックス４や印刷パターン２内のフラックス４、半田５が除去され、洗浄が実現される。

こうしてメタル版１を洗浄した後、中性水加圧タンク３４に貯留した中性水を中性水噴射ノズル２８からメタル版１の表裏面に向けて噴射して、メタル版１に付着したアルカリ性水を中性水で洗い流し、メタル版１を乾燥させて、メタル版１の洗浄を完了することになる。また、洗浄後の排液は、ハウジング１２の底部に設置した図示外の排水タンクに集められて、フィルターを通して半田５を除去した後、排水することになる。

次に、本発明の洗浄方法の効果を検証すべく行った、メタル版１の洗浄試験について説明する。
使用したメタル版１は３３０ｍｍ×２５０ｍｍのいわゆるＭサイズ基板のものでパターンは０．１４ｍｍ幅のＱＦＰ（Quad Flat Package）用のものである。試験はメタル版１にクリーム半田を塗布し、印刷パターン２の穴３全体にクリーム半田が充填されているかを確認した後、イオン交換水（ｐＨ６〜ｐＨ７）とアルカリ性水（ｐＨ１１．２）の２種類の洗浄液を用いて洗浄し、結果を比較した。

図７は洗浄前のパターンの様子で、穴３にはフラックス４と半田５とが付着されている。図８はイオン交換水を用いて洗浄した結果であり、図９はアルカリ性水を用いて洗浄した結果である。図８、図９を比較すると明らかなように、イオン交換水を用いた洗浄では印刷パターン２内だけでなく、パターン周辺のメタル版１表面にも半田５およびフラックス４が除去されずに残っているのに対し、アルカリ性水を用いた洗浄では印刷パターン２内およびメタル版１表面の半田５およびフラックス４が完全に除去されており、なおかつメタル版１には何等の損傷は見られなかった。洗浄にかかった時間はイオン交換水が４６分であったのに対し、アルカリ性水は２６分であり、約６０％の洗浄時間でイオン交換水を用いたときよりも高い洗浄能力があることが確認できた。

洗浄装置本体の要部の斜視図洗浄装置の概略説明図噴射ノズルの斜視図噴射ノズルの分解斜視図図３のV-V線断面図図３のVI-VI線断面図メタル版の印刷パターンの洗浄前の拡大図メタル版の印刷パターンのイオン交換水による洗浄後の拡大図メタル版の印刷パターンのアルカリ性水による洗浄後の拡大図

１メタル版２印刷パターン
３穴４フラックス
５半田
１０メタル版洗浄装置１１洗浄装置本体
１２ハウジング１３固定フレーム
１４アルカリ性水噴射ノズル１５流通路
１５ａ分岐通路１６流通路
１７ノズルボディ１８ノズルキャップ
１９リテーナ２０供給管
２１プラグ２２噴射口
２３隔壁２４第１空間
２５第２空間２６絞り隙間
２７コンプレッサ２８中性水噴射ノズル
３０アルカリ性水供給装置３１軟水生成手段
３２アルカリ性水生成手段３３アルカリ性水加圧タンク
３４中性水加圧タンク３５貯水タンク

Claims

印刷配線基板に対してクリーム半田を印刷するために用いたメタル版の洗浄方法であって、
圧縮空気とアルカリ性水とを、その体積比率が５００：１〜７００：１になるように、噴射ノズル内において混合して、前記アルカリ性水を微細粒化しながら、この微細粒化したアルカリ性水を噴射ノズルからメタル版に向けて高速で噴き付けてメタル版を洗浄する、
ことを特徴とするメタル版の洗浄方法。
前記アルカリ性水の水素イオン指数をｐＨ＝１０．５〜１２．０に設定した請求項１のメタル版の洗浄方法。
前記噴射ノズルの先端部とメタル版間の距離を３〜８ｍｍに設定した請求項１又は２記載のメタル版の洗浄方法。
印刷配線基板に対してクリーム半田を印刷するために用いたメタル版の洗浄装置であって、
アルカリ性水を加圧供給するアルカリ性水供給手段と、
圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記両供給手段から供給されるアルカリ性水と圧縮空気とを混合して、前記アルカリ性水を微細粒化した状態で噴射可能な噴射ノズルと、この噴射ノズルをメタル版に沿って相対移動させる移動手段を有し、微細粒化したアルカリ性水を噴射ノズルからメタル版に向けて高速で噴き付けながら、移動手段により噴射ノズルをメタル版に沿って相対移動させ、メタル版を順次洗浄する洗浄装置本体と、
を備えたことを特徴とするメタル版の洗浄装置。
前記アルカリ性水供給手段として、水道水から軟水を生成する軟水生成手段と、軟水生成手段によって生成された軟水からアルカリ性水を生成するアルカリ性水生成手段と、アルカリ性水生成手段によって生成されたアルカリ性水を加圧するアルカリ性水加圧手段とを備えたものを用いた請求項４記載のメタル版の洗浄装置。
前記洗浄装置本体に、メタル版に対して中性水を噴射する中性水噴射手段を設けた請求項４又は５記載のメタル版の洗浄装置。
前記洗浄装置本体に、メタル版に対して中性水を噴射する中性水噴射手段を設け、前記中性水として、前記軟水生成手段から生成された軟水、または前記アルカリ性水生成手段から排出される中性水を用いた請求項５記載のメタル版の洗浄装置。
前記メタル版を挟んでその両側に１対の噴射ノズルを設けた請求項４〜７のいずれか１項記載のメタル版の洗浄装置。
前記１対の噴射ノズルによるアルカリ性水の噴き付け位置をずらした請求項８に記載のメタル版の洗浄装置。
前記噴射ノズルの噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成した請求項４〜９のいずれか１項記載のメタル版の洗浄装置。
前記アルカリ性水の水素イオン指数をｐＨ＝１０．５〜１２．０に設定した請求項４〜１０のいずれか１項記載のメタル版の洗浄装置。
前記圧縮空気と前記アルカリ性水の体積比率を５００：１〜７００：１に設定した請求項４〜１１のいずれか１項記載のメタル版の洗浄装置。
前記噴射ノズルの先端部とメタル版間の距離を３〜８ｍｍに設定した請求項４〜１２のいずれか１項記載のメタル版の洗浄装置。
圧縮空気の流通路とアルカリ性水の流通路とを形成したノズルボディと、ノズルボディの先端部に着脱自在に取り付けたノズルキャップとを有し、ノズルキャップの先端部に噴射口を形成し、ノズルボディの先端部に噴射口へ向けて突出する隔壁を形成し、この隔壁によりノズルボディとノズルキャップ間の空間を、隔壁両側の第１空間と、隔壁よりも先端側の第２空間の３つの空間に区画し、１対の第１空間と第２空間とを隔壁の先端部とノズルキャップ間に形成した絞り隙間を介して連通させ、圧縮空気の流通路を１対の第１空間にそれぞれ開口させるとともに、アルカリ性水の流通路を隔壁の先端部から第２空間に開口させ、第２空間内においてアルカリ性水と圧縮空気とを混合して、アルカリ性水を微細粒化することを特徴とするメタル版洗浄用の噴射ノズル。
前記噴射口をアスペクト比４０以上の長穴形状に形成した請求項１４記載のメタル版洗浄用の噴射ノズル。