JP2004223788A

JP2004223788A - スキージ及びスクリーン印刷機

Info

Publication number: JP2004223788A
Application number: JP2003012016A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kusuki; 寿幸楠木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】印刷不良の発生を効果的に防止する。
【解決手段】マスクシート７の表面に沿ってスキージ２２を相対的に移動させるスクリーン印刷機の前記スキージ２２に関する。スキージ２２は、クリーム半田の掻き取り側となる先端部分２２ａの厚みが基端部分２２ｂの厚みよりも小さく設定され、かつ先端２３の断面形状が該先端部分２２ａの厚みを直径とする円弧に形成されている。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルスクリーン等のマスク（マスクシート）を用いて基板上にクリーム半田を塗布するスクリーン印刷機のスキージおよびスクリーン印刷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステージ上にセットした基板にスクリーン印刷用のマスクシートを重ね合わせ、マスクシート上に供給したクリーム半田をスキージと称するへら状の部材で移動させながらマスクシートに形成された開口部に充填することにより基板上の所定位置にクリーム半田を塗布（印刷）するように構成されたスクリーン印刷機が一般に知られている。
【０００３】
この種のスクリーン印刷機の一つとして、例えば引用文献１には、スキージ先端部分の曲げ弾性係数をスキージ根本部分の曲げ弾性係数よりも大きく設定することにより、具体的には、単一材料からなるスキージの先端部分の板厚を根本部分よりも薄く形成することにより、マスクシートに対するスキージの追随性を高めたものが開示されている。この印刷機によると、基板（マスクシート）にうねり（撓み）が生じている場合でも、クリーム半田の掻き残しを軽減することが可能になるという特徴がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１１２８９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示するスクリーン印刷機を含め、この種の印刷機では、マスクシートに形成される開口部に対してその面一まで過不足無くクリーム半田を充填するのが理想である。そのため、例えば、図７に示すようにスキージ５０の先端を直角に形成することによってエッジ５１を設け、このエッジ５１をマスクシート５２に押し付けてクリーム半田を掻き取りながら摺動させることが行われている。
【０００６】
ところが、クリーム半田の掻き残しを完全に無くすことは難しく、実際には多少の掻き残しが生じ、例えば次のような不具合を引き起こしている。
【０００７】
すなわち、図７に示すように、スキージ先端（端面）とマスクシート５２との隙間（楔形の隙間）にクリーム半田がその表面張力でもって滞留した状態となり、この状態でスキージ５０が移動する結果、クリーム半田が引きずられ、マスクシートの開口部分とその周辺とに亘ってクリーム半田が付着する場合がある。このような場合には、基板をマスクシートから分離する際に開口部分とその周縁とに亘って付着した余分なクリーム半田が糸を引いた状態となり、これが印刷不良の原因になる場合がある。従って、このような不具合を解消することが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、掻き残したクリーム半田がスキージの移動に伴い引きずられることに起因する印刷不良の発生を効果的に防止することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、基板に重ねられたマスクの表面に沿ってスキージを相対的に移動させながらクリーム半田を前記マスクに形成される開口部に充填することにより基板に塗布するスクリーン印刷機の前記スキージであって、クリーム半田の掻き取り側であるスキージ先端の断面形状が該先端部分の厚みを直径とする円弧状に形成されているものである。
【００１０】
このような断面円弧状の先端をもつスキージによると、後に実施形態中で詳述するように、先端にエッジをもつ従来のスキージに比べてスキージ後側に形成されるスキージとマスクとの隙間部分、すなわちクリーム半田がその表面張力で滞留し得る隙間部分が小さくなる。そのため、掻き残しが生じた場合でもクリーム半田が引きずられ難くなる。
【００１１】
具体的には、スキージの先端断面が半径０．０４〜０．０６ｍｍの円弧で形成されているのが効果的である（請求項２）。
【００１２】
また、上記のスキージにおいて、先端部分の厚み方向の寸法を基端部分の厚み方向の寸法よりも小さく設定するようにすれば（請求項３）、例えば、スキージ先端部分の厚みを小さく設定してスキージ先端とマスクとの間に形成される隙間（つまり、クリーム半田がその表面張力で滞留し得る隙間）をより小さくする一方で、スキージ全体としての剛性を確保することができ、合理的なスキージ構成が達成される。
【００１３】
一方、本発明にかかるスクリーン印刷機は、基板を保持する基板保持部と、前記基板におけるクリーム半田の塗布位置に対応する開口をもち、前記基板保持部に保持された基板に対して積層されるマスクと、スキージの取付部分をもち、かつこの取付部分に取付けられたスキージをマスク表面に沿って相対的に移動させるスキージ移動機構とを備えるスクリーン印刷機において、前記スキージとして、請求項１乃至３のいずれかに記載のスキージを備えているものである（請求項４）。
【００１４】
このスクリーン印刷機によれば、スキージによる掻き残しが生じた場合でもクリーム半田が引きずられ難くなるため、そのような現象に起因する印刷不良の発生を効果的に防止できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかるスクリーン印刷機の実施形態を示している。このスクリーン印刷機は、基台１を有する印刷機本体２と、プリント基板Ｗを支持する基板支持ユニット３と、この基板支持ユニット３に対して基板Ｗを搬入し搬出する一対のコンベア３Ａを備えている。
【００１７】
前記基板支持ユニット３は、詳しく図示していないが、基台１上に設置される昇降回転テーブル４を有している。この昇降回転テーブル４は、図外の移動機構により印刷機本体２のＸ軸方向（コンベア３Ａによる基板Ｗの搬送方向；図１では紙面に直交する方向）、Ｙ軸方向（図１の左右方向）、Ｚ軸方向（上下方向）およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に移動可能に支持されており、基板Ｗの支持位置を移動させ得るように構成されている。
【００１８】
前記印刷機本体２には、前方（図１の左方）に向って開く平面視コ字型のフレーム２ｂが設けられ、このフレーム２ｂが基台１の四隅に立設された支柱２ａにより支持されている。そして、このフレーム２ｂに対してマスクシート７が固定され、さらにこのマスクシート７の上方にスキージ機構５（スキージ移動機構）が配置されている。なお、マスクシート７は、その全周が枠部材８により保持されており、この枠部材８がボルト等によりフレーム２ｂに固定されている。
【００１９】
前記スキージ機構５は、左右両側（図１では紙面に直交する方向両側）のフレーム２ｂ上にそれぞれ固定されるＹ軸方向のレール部材５ａと、両レール部材５ａに跨った状態で装着され、図外の駆動手段の駆動により前記レール部材５ａに沿って移動する桁部材５ｂと、前記マスクシート７上にクリーム半田を供給する半田供給装置（図示省略）と、マスクシート７上でクリーム半田を移動させるための一対のスキージ２２，２２と、前記桁部材５ｂに設けられて前記スキージ２２，２２をそれぞれ昇降駆動する昇降手段１０とを備えている。
【００２０】
各スキージ２２，２２は、後に詳述するようにそれぞれスキージホルダ２０に保持されており、Ｙ軸方向において互いに反対側に傾いた状態でそれぞれ前記昇降手段１０の取付板１２に対して脱着可能に組付けられている。
【００２１】
また、前記基台１上において基板支持ユニット３の側方には、クリーニングユニット１６が設置されている。このクリーニングユニット１６は、装置中央（Ｙ軸方向中央）に設けられる印刷位置と基台１の側方部の待機位置（図１の実線で示す位置）とに亘って移動可能に設けられている。このクリーニングユニット１６は、基板支持ユニット３に対して連結可能に構成されており、必要に応じて基板支持ユニット３に連結されることにより、基板支持ユニット３と共に印刷位置と待機位置との間を移動するように構成されている。
【００２２】
上記のスクリーン印刷機による印刷動作を概略的に説明すると次の通りである。まず、昇降回転テーブル４の作動により基板支持ユニット３が所定の基板受け入れ位置にセットされ、コンベア３Ａに沿って搬送されてくる基板Ｗが基板支持ユニット３上へ受け渡される。次いで、基板支持ユニット３がマスクシート７の下側に移動してマスクシート７に対する基板ＷのＸ、Ｙ、θ方向の位置決めが行われるとともに、基板Ｗが持ち上げられ、その結果、基板Ｗがマスクシート７の裏面に重ね合わされた状態で所定の印刷位置にセットされる。
【００２３】
基板Ｗが印刷位置にセットされると、スキージ機構５の作動によりスキージ２２，２２が所定の作業開始位置に配置されるとともに、昇降手段１０の作動によりスキージ２２，２２が所定の高さ位置、つまりその先端（下端）がマスクシート７に当接する高さ位置にセットされる。そして、半田供給装置によりマスクシート７上にクリーム半田が供給された後、スキージ機構５によりスキージ２２，２２が駆動され、これによりスキージ２２，２２がＹ軸方向に往復移動しながら交互にマスクシート７の表面に沿って摺動する結果、クリーム半田がマスクシート７に沿って移動し、その途中でマスクシート７に形成された開口部に半田クリームが充填されることとなる。
【００２４】
このような印刷動作が完了すると、スキージ２２，２２が上昇端位置にリセットされた後、基板支持ユニット３が基板送り出し位置に移動し、コンベア３Ａに沿って基板Ｗが搬出されることにより、一連の印刷動作が終了することとなる。
【００２５】
なお、所定回数の印刷動作が行われると、クリーニングユニット１６と基板支持ユニット３が連結され、クリーニングユニット１６が待機位置から印刷位置に引き出されることによりマスクシート７のクリーニングが行われる。
【００２６】
図２は、前記スキージ２２と、スキージ機構５に対するスキージ２２の取付け構造を断面図で概略的に示している。なお、当印刷機には、上記の通り一対のスキージ２２，２２が設けられているが、取付け構造は共通するため、以下の説明では一方のスキージ２２とその取付け構造についてのみ説明することとする。
【００２７】
同図に示すように、前記スキージ２２はスキージホルダ２０に保持されており、このスキージホルダ２０を介して前記昇降手段１０の取付板１２に対して脱着可能に取付けられている。
【００２８】
スキージ２２は、Ｘ軸方向に細長の平面視で長方形の形状とされ、例えばスウェーデン鋼から構成され、その表面にはＮｉ−Ｐ／ＳｉＣメッキが施されている。
【００２９】
スキージ２２は、図３に示すように、クリーム半田の掻き取り側における先端部分２２ａの厚み寸法がそれより後側の部分（基端部分２２ｂという）の厚み寸法よりも小さく設定されており、当実施形態では、基端部分２２ｂの厚み０．２２ｍｍに対して先端部分２２ａの厚みが０．０９ｍｍに設定されている。さらに、スキージ２２の先端２３は、図４に示すように断面形状が先端部分２２ａの厚みを直径とする円弧（Ｒ＝０．０４５）に形成されており、これによって一般的なこの種のスキージと異なり先端２３が無エッジ構造となっている。
【００３０】
一方、スキージホルダ２０は、図２に示すように、スキージ２２の合せ面２１を下側にもつホルダ本体２０ａと、スキージ２２を固定するための固定板２０ｂとを有しており、同図に示すようにホルダ本体２０ａの合せ面２１にスキージ２２を重ね合わせ、さらにその下側に固定板２０ｂを重ね合わせた状態で、ホルダ本体２０に形成される貫通穴２４に上側からボルト２６を挿入し、これを固定板２０ｂのねじ穴２５に螺着することによりスキージ２２をその板厚方向にホルダ本体２０ａと固定板２０ｂとで挟持するように構成されている。
【００３１】
ホルダ本体２０ａおよび固定板２０ｂは、共にアルミニウム合金等の軽金属から構成されており、スキージ２２をその長手方向に亘って保持し得るように共にＸ軸方向に細長の形状とされている。また、図３に示すように、スキージホルダ２０によりスキージ２２を保持した状態で、スキージ長手方向と直交する方向におけるスキージホルダ２０からのスキージ２２の露出寸法Ｌａと同方向におけるスキージ２２の前記先端部分２２ａの寸法Ｌｂとの比率が略５０：７となるように構成されている。具体的には、当実施形態では、スキージ２２の露出寸法Ｌａ＝１０ｍｍ、先端部分２２ａの寸法Ｌｂ＝１．４ｍｍとされている。
【００３２】
スキージホルダ２０の前記ホルダ本体２０ａの上部には、昇降手段１０に対する当接面２７が形成されており、同図に示すように、この当接面２７を前記取付板１２の取付面１２ａに当接させた状態で、この取付板１２に形成される貫通穴に上側からボルト２８を挿入して、これをホルダ本体２０ａの前記当接面２７に形成されたねじ穴に螺着することにより、昇降手段１０に対してスキージホルダ２０が固定され、その結果、スキージ２２がこのスキージホルダ２０を介して昇降手段１０に固定されるようになっている。
【００３３】
なお、スキージホルダ２０における前記合せ面２１と当接面２７との角度関係は、図２に示す水平面（マスクシート７の表面）に対するスキージ２２の傾斜角度θとの関係に基づいて設定されており、当実施形態では、スキージホルダ２０を介してスキージ２２を昇降手段１０に取付けた状態で、スキージ２２の前記傾斜角度θが５５°となるように構成されている。
【００３４】
以上のようなスクリーン印刷機によると、スキージ先端２３の断面形状が円弧に形成されているため、スキージ２２の移動に伴い半田ペースが引きずられ難く、基板Ｗに対する半田ペーストの印刷不良を効果的に防止できるという効果がある。
【００３５】
すなわち、スキージによりクリーム半田をマスクシートに沿って移動させる際、クリーム半田の掻き残しがあると、スキージ先端（端面）とマスクシートとの隙間（楔形の隙間）にクリーム半田がその表面張力でもって滞留し、これがスキージの移動に伴い引きずられて例えばマスクシートの開口部分とその周辺部分に亘って付着し、マスクシートと基板と分離する際にこの部分のクリーム半田が糸を引いた状態となって印刷不良の原因になる場合がある。直角な先端エッジを有する従来のスキージの場合、図７に示したように、スキージ端面が平面であってスキージ先端とマスクシートとの隙間間隔が一定割合で大きくなるため、クリーム半田がその表面張力によって滞留し得る隙間が比較的大きく、従って、掻き残しが生じると、この隙間に多くのクリーム半田が溜まった状態で引きずられることになる。これに対して、上記実施形態のスキージ２２では、図４に示すようにその先端２３が円弧に形成されてスキージ端面が二次曲線的に変化するため、クリーム半田がその表面張力でもって滞留し得る隙間が従来のスキージに比べて小さくなる。従って、掻き残しが生じた場合でもクリーム半田が引きずられ難くなり、その結果、上記のような印刷不良の発生を効果的に防止することができる。
【００３６】
例えば、図５として提出する写真は、先端エッジを有するスキージを使った従来のスクリーン印刷機による印刷状態と、上記実施形態のスクリーン印刷機による印刷状態を示している（スキージを写真の下方から上方に移動させたときの状態）が、この写真に示すように、従来のスクリーン印刷機ではスキージの移動方向後方側におけるマスクシートの開口部周辺に余分なクリーム半田が多量に付着しているのに対して、実施形態のスクリーン印刷機では上記開口部周辺に余分なクリーム半田は付着しておらず、この結果からも、上記実施形態のスクリーン印刷機によると、クリーム半田が引きずられ難くなっていることが考察できる。
【００３７】
また、上記のスキージ２２では、その先端部分２２ａの厚みを薄くしてスキージ先端２３とマスクシート７との間に形成される隙間、つまり半田ペースが溜まる隙間が小さくなるようにする一方で、この先端部分２２ａより後側（基端部分２２ｂ）についてはその厚みを先端部分２２ａよりも厚くして剛性を確保し得るように構成しているので、基板Ｗに対する半田ペーストの印刷性能を高めながらも、従来のスキージと遜色ないレベルの強度を確保することができるという効果がある。
【００３８】
なお、上述したスクリーン印刷機は、本発明に係るスキージが適用されるスクリーン印刷機の一実施形態であって、スキージ自体の具体的な構成やスクリーン印刷機の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３９】
例えば、実施形態では、スキージの具体的な寸法設定として、先端部分２２ａの厚み方向の寸法および基端部分２２ｂの厚み方向の寸法をそれぞれ０．２２ｍｍおよび０．０９ｍｍに設定し、さらにスキージ先端２３をＲ＝０．０４５ｍｍの円弧に形成しているが、具体的な寸法は上記の数値に限られるものではなく、良好な印刷結果が得られるように適宜選定すればよい。但し、スキージ２２の先端２３は、半径０．０４〜０．０６ｍｍの円弧で形成されているのが効果的である。
【００４０】
また、スキージ２２の先端２３は、実施形態のように先端部分２２ａの厚みを直径とする正確な円弧であるのが理想的であるが、円弧状であれば正確な円弧のものと遜色ないレベルの効果を得ることが可能であり、従って、スキージ２２の先端形状は断面円弧状であれば必ずしも正確な円弧である必要はない。
【００４１】
なお、上記実施形態のスキージ２２に類似する構成として、例えば図６に示すように、従来のスキージにおいてエッジ部分を丸めた構成のスキージ４０も考えられる。しかし、このスキージ４０では上記実施形態のスキージ２２の効果を得ることは不可能である。つまり、この場合も、従来のスキージと同様に、スキージ端面の大部分は平面であってスキージ先端とマスクシート４１との隙間間隔が略一定割合で大きくなるため、クリーム半田がその表面張力によって滞留し得る隙間が比較的大きい。従って、クリーム半田がマスクシートの移動に伴い引きずられるという現象を軽減することは難しい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、スクリーン印刷機のスキージにおいて、その先端の断面形状をスキージの厚みを直径とする円弧状に形成し、スキージ先端とマスクとの間に形成される隙間、つまり表面張力によってクリーム半田が溜る隙間が極力小さくなるようにしたので、スキージの移動に伴いクリーム半田が引きずられるという現象の発生を軽減することができる。従って、クリーム半田が引きずられることに起因した印刷不良の発生を効果的に防止することができるようになる。
【００４３】
そして、本発明に係るスクリーン印刷機によると、上記のようなスキージを備えている結果、従来のこの種のスクリーン印刷機に比べて、基板に対するクリーム半田の印刷をより適切に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるスキージが適用されるスクリーン印刷機（本発明にかかるスクリーン印刷機）を示す全体構成図である。
【図２】スキージとその取付け構造を示す断面図である。
【図３】スキージホルダに取付けられたスキージを示す断面図である。
【図４】スキージによるクリーム半田の掻き取り状態を示すスキージ先端の断面図である。
【図５】先端エッジを有するスキージを使った従来のスクリーン印刷機による印刷状態と、実施形態のスクリーン印刷機による印刷状態とを示す写真である。
【図６】別の構造のスキージによるクリーム半田の掻き取り状態を示すスキージ先端部分の断面図である。
【図７】従来のスキージによるクリーム半田の掻き取り状態を示すスキージ先端部分の断面図である。
【符号の説明】
５スキージ機構（スキージ移動機構）
１２取付板
２０スキージホルダ
２２スキージ
２２ａ先端部分
２３先端
２０スキージ本体

Claims

基板に重ねられたマスクの表面に沿ってスキージを相対的に移動させながらクリーム半田を前記マスクに形成される開口部に充填することにより基板に塗布するスクリーン印刷機の前記スキージであって、クリーム半田の掻き取り側であるスキージ先端の断面形状が該先端部分の厚みを直径とする円弧状に形成されていることを特徴とするスキージ。
請求項２に記載のスキージにおいて、
前記スキージは、先端の断面形状が半径０．０４〜０．０６ｍｍの円弧に形成されていることを特徴とするスキージ。
請求項２に記載のスキージにおいて、
前記スキージは、先端部分の厚みが基端部分の厚みよりも小さく設定されていることを特徴とするスキージ。
基板を保持する基板保持部と、前記基板におけるクリーム半田の塗布位置に対応する開口をもち、前記基板保持部に保持された基板に対して積層されるマスクと、スキージの取付部分をもち、かつこの取付部分に取付けられたスキージをマスク表面に沿って相対的に移動させるスキージ移動機構とを備えるスクリーン印刷機において、前記スキージとして、請求項１乃至３のいずれかに記載のスキージを備えていることを特徴とするスクリーン印刷機。