JP2002219793A - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペーストの硬化に起因する印刷不良を防止す
ることができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印
刷方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 マスクプレート１２上でスキージヘッド
１３を摺動させることにより基板にペーストを印刷する
スクリーン印刷装置において、加圧板３２によって加圧
されたスキージヘッド１３内のクリーム半田５を開口部
３１ｂを介して印刷空間３５内に導き、印刷空間３５内
に複数配置されたブラダ３８を膨張・収縮させることに
よりクリーム半田５を印刷空間３５内で強制的に流動さ
せるとともに、ブラダ３８の膨張によって伝達される圧
力によってクリーム半田５をパターン孔１２ａ内に充填
する。これにより、任意のタイミングでクリーム半田５
を強制的に流動させることができ、クリーム半田５の硬
化を有効に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板にクリーム半
田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリー
ン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装工程において、基板上にク
リーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する
方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法
は、印刷対象部位に応じてパターン孔が開孔されたマス
クプレートを基板上にセットし、スキージングによりマ
スクプレートのパターン孔を介して基板上にペーストを
印刷するものである。

【０００３】このスクリーン印刷のスキージング方法と
して、密閉型のスキージヘッドを用いる方法が知られて
いる。この方法は、通常のスクリーン印刷と異なりマス
クプレート上にペーストを直接供給するのではなく、内
部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるもので
ある。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられ
たペースト接触面としての開口部をマスクプレートに当
接させた状態で、スキージヘッド内のペーストを加圧す
ることにより、マスクプレートのパターン孔にこの開口
部を介してペーストが押し込まれる。そしてスキージヘ
ッドをマスクプレート上で摺動させることにより、各パ
ターン孔に順次ペーストが充填される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
密閉型のスキージヘッドを用いたスクリーン印刷には、
以下に述べるような問題点があった。密閉型のスキージ
ヘッドでは、上述のように印刷作業中はペーストはスキ
ージヘッド内で常に加圧された状態にある。このため、
加圧時間の経過と共にペーストに高密度で含有される粒
状成分が相互に押し付けられ、これにより徐々にペース
トは流動性を失って硬化する。

【０００５】このような硬化した状態のペーストがスキ
ージヘッドの下面の開口部を介してマスクプレートの上
面に供給されると、パターン孔への押し込みが正常に行
われない結果、「かすれ」などの印刷不良を生じる。こ
のように従来の密閉型のスキージヘッドを用いたスクリ
ーン印刷には、ペーストの加圧による硬化に起因して印
刷不良が発生し易いという問題点があった。

【０００６】そこで本発明は、ペーストの硬化に起因す
る印刷不良を防止することができるスクリーン印刷装置
およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のスクリー
ン印刷装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを摺
動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介
して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であ
って、前記スキージヘッドは、加圧されたペーストを供
給するペースト供給手段と、加圧されたペーストを収容
しこのペーストを下面に形成された開口部を介してマス
クプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空
間内に配置され流体圧により体積が増減する膨縮部とを
備えた。

【０００８】請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請
求項１記載のスクリーン印刷装置であって、前記膨縮部
を複数備え、これらの膨縮部への流体圧の供給を制御す
る制御手段を備えた。

【０００９】請求項３記載のスクリーン印刷方法は、マ
スクプレート上でスキージヘッドを摺動させることによ
り、マスクプレートのパターン孔を介して基板にペース
トを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキー
ジヘッドは加圧されたペーストを収容しこのペーストを
下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面
に接触させる印刷空間と、この印刷空間内に配置され流
体圧により体積が増減する膨縮部とを備え、この膨縮部
を膨張・収縮させることによって印刷空間内でのペース
トの流動およびまたは加圧を行う。

【００１０】請求項４記載のスクリーン印刷方法は、請
求項３記載のスクリーン印刷方法であって、複数の前記
膨縮部への流体圧の供給を制御することにより、前記印
刷空間内でペーストを流動させるとともに、前記開口部
を介してマスクプレートに接触するペーストの圧力を調
整する。

【００１１】本発明によれば、加圧されたペーストを収
容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの
表面に接触させる印刷空間内に流体圧により体積が増減
する膨縮部を配置し、この膨縮部を膨張・収縮させて印
刷空間内でのペーストの流動およびまたは加圧を行うこ
とにより、任意のタイミングでペーストを強制的に流動
させることができ、ペーストの硬化を有効に防止するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態のス
クリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形
態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実
施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分
断面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷
装置のスキージヘッドの流動加圧用のブラダの断面図、
図５、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装
置のスキージヘッドの部分断面図である。

【００１３】まず図１、図２を参照してスクリーン印刷
装置の構造を説明する。図１、図２において、基板の位
置決め部１は、図示しない移動テーブル上に基板保持部
２を配設して構成されている。スクリーン印刷対象の基
板３は基板保持部２のクランパ４によって保持されてお
り、図示しない移動テーブルを駆動することにより、基
板保持部２に保持された基板３は水平方向および上下方
向に位置決めされる。

【００１４】位置決め部１の上方には、スクリーンマス
ク１０が配設されている。スクリーンマスク１０はホル
ダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されてお
り、マスクプレート１２には印刷対象の基板３の印刷部
位に対応したパターン孔１２ａが開孔されている。

【００１５】スクリーンマスク１０上にはスキージヘッ
ド１３がヘッド昇降部２０によって昇降自在に配設され
ている。ヘッド昇降部２０はプレート部材２１上に立設
されたシリンダ２２を備えており、シリンダ２２のロッ
ド２２ａの下端部には、結合部材１５を介してスキージ
ヘッド１３が結合されている。シリンダ２２を駆動する
ことにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２
に対して昇降する。ヘッド昇降部２０はスキージヘッド
１３をスクリーンマスク１０に対して昇降させる昇降手
段となっている。

【００１６】ヘッド昇降部２０のプレート部材２１の下
面には、両端部にスライダ２３が固着されており、スラ
イダ２３はフレーム２５の上面に配設されたガイドレー
ル２４にスライド自在に嵌着されている。またプレート
部材２１の下面にはナット２６が結合されており、ナッ
ト２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって
回転駆動される。

【００１７】モータ２８を駆動することにより、プレー
ト部材２１は水平移動し、したがってヘッド昇降部２０
に結合されたスキージヘッド１３も水平移動する。スキ
ージヘッド１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動
することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート
１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りね
じ２７およびナット２６は、スキージヘッド１３をマス
クプレート１２上で水平移動させる移動手段となってい
る。

【００１８】スキージヘッド１３にはマスクプレート１
２の表面に当接してペーストであるクリーム半田５をパ
ターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられてい
る。印刷部１４はマスクプレート１２の幅方向に細長形
状のブロック状部材である本体部３０を備えている。本
体部３０の幅寸法は、図２に示すように印刷対象の基板
３の幅寸法をカバーするように設定されている。

【００１９】本体部３０には、クリーム半田５が貯溜さ
れたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０
ａが形成されている。カートリッジ３１は予め所定量の
クリーム半田５が貯溜されたクリーム半田５の貯溜部
（ペースト貯溜部）となっており、印刷時に本体部３０
に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内
部のクリーム半田５を加圧する加圧板３２が嵌入してい
る。加圧板３２は上方に配置されたシリンダ１６のロッ
ド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動するこ
とにより、加圧板３２はカートリッジ３１内で上下動す
るようになっている。加圧板３２をシリンダ１６で下方
に押圧することにより、カートリッジ３１内のクリーム
半田５は加圧される。

【００２０】また、カートリッジ３１の底面はクリーム
半田５の押し出し板３１ａとなっており、押し出し板３
１ａには多数の開口部３１ｂが設けられている。加圧板
３２をシリンダ１６で下方に押圧することにより、カー
トリッジ３１内のクリーム半田５は加圧され、押し出し
板３１ａの開口部３１ｂを介して下方に押し出される。

【００２１】そして押し出されたクリーム半田５は、本
体部３０の下方に形成された空間、すなわち本体部３０
の下面に固着された箱部材３４、この箱部材３４の下部
に内側斜め方向に配設された２枚の掻き取り部３６Ａ，
３６Ｂおよび本体部３０の下面とによって囲まれた印刷
空間３５に供給される。したがって、シリンダ１６、加
圧板３２およびカートリッジ３１は、加圧されたクリー
ム半田５を供給するクリーム半田（ペースト）供給手段
となっている。なおクリーム半田供給手段としては、上
記以外の構成、例えば粘性体を吐出可能なディスペンサ
によって加圧・吐出されたクリーム半田を、管路などの
導入手段によって印刷空間３５内に導くようにしてもよ
い。

【００２２】印刷空間３５の下面は、掻き取り部３６
Ａ，３６Ｂをスキージング方向の前後の縁部とする開口
部３７となっている。スキージヘッド１３を下降させた
状態では掻き取り部３６Ａ，３６Ｂの下端部がマスクプ
レート１２の表面に当接する。印刷動作時には、この印
刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、掻き
取り部３６Ａ，３６Ｂの間の開口部３７を介してクリー
ム半田５をマスクプレート１２の表面に接触させる。

【００２３】次に印刷空間３５の内部にクリーム半田５
の流動・加圧用として配設されたブラダ３８について説
明する。印刷空間３５を囲む箱部材３４には、印刷幅方
向の３カ所（図２参照）に、それぞれ印刷空間３５の内
側に向かってスキージング方向の前後面に対向した１対
のブラダ３８（図３参照）が配置され、全体として計６
個のブラダ３８が配設されている。

【００２４】ブラダ３８は、図４に示すようにシリコン
ゴムなどのエラストマーの膜部材３８ａを袋状に加工し
て膨縮自在な密閉容器としたものであり、装着金具３８
ｂによって箱部材３４に固着される。ブラダ３８は装着
金具３８ｂに接続されたチューブを介して給排気制御部
３９と接続されており、給排気制御部３９によってブラ
ダ３８内に作動流体である空気を送給することにより、
ブラダ３８は空気圧によって膨張し体積が増加する（実
線で示す３８ａ参照）。またブラダ３８内を排気するこ
とによりブラダ３８は収縮し体積が減少する（破線で示
す３８ａ参照）。すなわち、ブラダ３８は印刷空間３５
内に配置され流体圧により体積が増減する膨縮部となっ
ている。なお作動流体としては、空気などの気体以外に
も水などの液体を用いることもできる。

【００２５】ここではブラダ３８は複数備えられてお
り、制御手段である給排気制御部３９によってこれらの
複数のブラダ３８へ供給される空気圧の制御を個別に行
えるようになっている。すなわち給排気制御部３９の制
御パターンを設定することにより、各ブラダ３８へ供給
される空気圧の給排気タイミング及び空気圧を目的に応
じた種々のパターンで制御できるようになっている。

【００２６】次に印刷動作について説明する。印刷に際
しては、まずスキージヘッド１３を下降させて下端部を
マスクプレート１２の上面に当接させる。そして加圧板
３２を押し下げてカートリッジ３１内のクリーム半田５
を加圧する。これにより、クリーム半田５は押し出し板
３１ａを通過して印刷空間３５内まで移動する。このク
リーム半田５の移動経路の途中は、多数の小さい開口部
３１ｂによって断面積が絞られており、これらの開口部
３１ｂを加圧されたクリーム半田５が通過することによ
り、クリーム半田５の粘度が低下しスクリーン印刷に適
した性状に改質される。

【００２７】印刷のためのスキージングにおいては、加
圧板３２によってカートリッジ３１内のクリーム半田５
を加圧した状態で、スキージヘッド１３をマスクプレー
ト１２上で摺動させる。これにより、印刷空間３５内の
クリーム半田５は下面の開口部３７を介してマスクプレ
ート１２のパターン孔１２ａ内に充填され、基板３への
半田印刷が行われる。

【００２８】次に、印刷空間３５内のクリーム半田５の
粘度を低下させるために行われる流動動作について図５
を参照して説明する。この動作は、印刷空間３５内のク
リーム半田５をブラダ３８の膨縮によって強制的に流動
させるものであり、上記印刷動作を継続して行う過程中
に所定インターバルで、また印刷動作を一旦中断し再開
する際など、クリーム半田５の粘度調整を行う必要があ
る場合に適宜行われるものである。

【００２９】まず図５（ａ）に示すように、印刷空間３
５内にクリーム半田５が収容された状態において、それ
ぞれ対向して配置され対をなす３組のブラダの各組にお
いて、１つのブラダ３８を膨張させ対向する他のブラダ
を収縮させる。これにより、膨張したブラダ３８の周囲
のクリーム半田５はブラダ３８の体積増加分だけ周囲に
排除され、印刷空間３５内で強制的に流動する。次に給
排気制御部３９を切り替えることにより、図５（ｂ）に
示すように、３組のブラダの各組において膨張するブラ
ダ３８と収縮するブラダを入れ替える。これによりクリ
ーム半田５はブラダ３８の膨張により前回と逆方向に強
制的に流動する。

【００３０】そしてこの流動動作を複数回反復すること
により、印刷空間３５内のクリーム半田５は充分に撹拌
され粘度が低下する。上記動作は流動動作の１例を示す
ものであり、ブラダ３８の印刷空間３５内での配設位置
や、流動動作時におけるブラダの膨縮の組み合わせ、タ
イミングは上記動作例以外にも各種のパターンが設定可
能である。すなわち、印刷空間３５内の複数のブラダ３
８のうち、同一タイミングにて膨張するブラダの数と収
縮するブラダの数とを等しく設定しておけば、印刷空間
３５内のクリーム半田５は複数の撹拌具によって撹拌さ
れた場合と同様の作用を受ける。

【００３１】次に図６を参照して、ブラダ３８を印刷空
間３５内におけるクリーム半田５の加圧に用いる例につ
いて説明する。図６（ａ）に示すように、加圧板３２に
よってカートリッジ３１内のクリーム半田５を加圧する
際には、ブラダ３８を収縮状態にしておく。これによ
り、カートリッジ３１内で加圧されたクリーム半田５
は、開口部３１ｂを介して印刷空間３５内に満杯状態で
収容される。

【００３２】次に加圧板３２を固定した状態で、図６
（ｂ）に示すように、ブラダ３８を膨張させる。これに
より印刷空間３５内のブラダ３８の周囲のクリーム半田
５にはブラダ３８に供給される内圧に応じた加圧力が伝
達され、この加圧力によりクリーム半田５はマスクプレ
ート１２のパターン孔１２ａ内に充填される。すなわち
上記スクリーン印刷においては、印刷空間３５内に配置
された複数のブラダ３８への流体圧の供給を制御するこ
とにより、印刷空間３５内でクリーム半田５を流動させ
るとともに、開口部３７を介してマスクプレート１２に
接触するクリーム半田５の圧力を調整するようになって
いる。

【００３３】このように、印刷空間３５内でのクリーム
半田５の加圧に流体圧によって膨縮するブラダ３８を用
いることにより、図６（ａ）に示すクリーム半田５をカ
ートリッジ３１から押し出す際の加圧力と、パターン孔
１２ａ内にクリーム半田５を充填する際の加圧力とを個
別に設定することができ、より適切な印刷条件の設定が
可能となる。

【００３４】すなわち、従来の密閉型スキージヘッドを
備えたスクリーン印刷装置においては、カートリッジ３
１からの押し出す際の加圧と、パターン孔１２ａに充填
する際の加圧とを同一の加圧板３２によって行っていた
ため、押し出し・充填のそれぞれについて必ずしも最適
の加圧力を設定することができなかったのに対し、本実
施の形態では、加圧板３２による加圧力とは別にブラダ
３８によって所望の加圧力を設定することができる。さ
らに加圧力の大きさのみならず加圧タイミングも任意の
設定が可能であるため、より多様な印刷条件の設定が可
能となっている。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、加圧されたペーストを
収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレート
の表面に接触させる印刷空間内に流体圧により体積が増
減する膨縮部を配置し、この膨縮部を膨張・収縮させて
印刷空間内でのペーストの流動およびまたは加圧を行う
ようにしたので、任意のタイミングでペーストを強制的
に流動させることができ、ペーストの硬化を有効に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
正面図

【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
側面図

【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
スキージヘッドの部分断面図

【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
スキージヘッドの流動加圧用のブラダの断面図

【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
スキージヘッドの部分断面図

【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の
スキージヘッドの部分断面図

【符号の説明】

３ 基板 ５ クリーム半田 １２ マスクプレート １２ａ パターン孔 １３ スキージヘッド １４ 印刷部 １６ シリンダ ３２ 加圧板 ３５ 印刷空間 ３６Ａ，３６Ｂ 掻き取り部 ３７ 開口部 ３８ ブラダ ３９ 給排気制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 成孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 稔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FD05 FD17 FD27 FD35 5E343 AA02 DD03 DD04 DD05 FF02 FF04 GG20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスクプレート上でスキージヘッドを摺動
   させることにより、マスクプレートのパターン孔を介し
   て基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であっ
   て、前記スキージヘッドは、加圧されたペーストを供給
   するペースト供給手段と、加圧されたペーストを収容し
   このペーストを下面に形成された開口部を介してマスク
   プレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間
   内に配置され流体圧により体積が増減する膨縮部とを備
   えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 【請求項２】前記膨縮部を複数備え、これらの膨縮部へ
   の流体圧の供給を制御する制御手段を備えたことを特徴
   とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
3. 【請求項３】マスクプレート上でスキージヘッドを摺動
   させることにより、マスクプレートのパターン孔を介し
   て基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であっ
   て、前記スキージヘッドは加圧されたペーストを収容し
   このペーストを下面に形成された開口部を介してマスク
   プレートの表面に接触させる印刷空間と、この印刷空間
   内に配置され流体圧により体積が増減する膨縮部とを備
   え、この膨縮部を膨張・収縮させることによって印刷空
   間内でのペーストの流動およびまたは加圧を行うことを
   特徴とするスクリーン印刷方法。
4. 【請求項４】複数の前記膨縮部への流体圧の供給を制御
   することにより、前記印刷空間内でペーストを流動させ
   るとともに、前記開口部を介してマスクプレートに接触
   するペーストの圧力を調整することを特徴とする請求項
   ３記載のスクリーン印刷方法。