JP2005324492A - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

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【課題】良好な版離れ性を確保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】マスクプレートの下面に基板を当接させマスクプレート上面でスキージ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、基板6をY方向から挟み込むクランプ部材8の前後位置において搬送レール7にマスク撓み防止部材17を装着し、印刷動作後の版離れ時には、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17によってマスクプレート12の下面を支持した状態で基板6を下降させる。これにより、マスクプレート12を基板の4辺において下面側から支持してマスクプレート12の下方への撓みを抑制した状態で版離れを行うことができ、基板6の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、クリーム半田などのペーストを基板に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。
電子部品を半田接合する方法として、半田バンプや半田プリコートによる方法が知られている。この方法では電子部品や基板などのワークの電極に、半田接合のために半田の突出電極である半田バンプや、または半田被膜である半田プリコートが形成される。これらの半田形成工程における半田供給方法として、スクリーン印刷が広く用いられている。この方法では、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田がワーク上面に印刷される。このスクリーン印刷動作においては、スキージを移動させるスキージングの後に、基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れが行われる。この版離れ動作においては、印刷位置において基板を両側から挟み込むクランプ部材によって、マスクプレートの下面を支持した状態で基板を下降させることにより、基板をマスクプレートから離隔させる(例えば特許文献1参照)。
特開平7−214748号公報
ところで近年電子部品のファイン化が進み、ワークに形成される電極のピッチも微小化し、多数の電極が高密度で配置されるようになっている。そしてこれらの電極上にバンプを形成するために用いられるマスクプレートは、従来のプリント基板への半田印刷に用いられていたものと比較して、マスク厚が大幅に減少している。ところがこのような高密度の電極が形成されたワークを対象として薄いマスク厚のマスクプレートを用いて行うスクリーン印刷に、従来より用いられているスクリーン印刷方法をそのまま適用すると、以下に説明するような課題が生じる。
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実にクリーム半田を充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートをワークから離隔させる版離れの際に、クリーム半田をパターン孔から型くずれすることなく離隔させる版離れ性が良好であることが求められる。しかしながら、電極の高密度化とマスクの薄膜化に伴って印刷難度は増加し、特にワークの全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することが非常に困難となっている。
そこで本発明は、良好な版離れ性を確保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。
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板保持部と、前記基板を第1方向に搬送することにより前記基板保持部に基板を搬入し印刷後の基板を基板保持部から搬出する基板搬送部と、前記基板保持部に保持されマスクプレートの下面に当接した基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ手段と、前記基板保持部に保持された基板を前記第1方向と直交する第2方向から挟み込むとともに前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ時に前記基板の第2方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面
を支持するクランプ部材と、前記基板搬送部において前記基板の搬送を妨げない位置に配設され、前記版離れ時に前記基板の第1方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するマスク撓み防止部材とを備えた。
本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、印刷対象の基板を基板搬送部により第1方向に搬送して基板保持部に搬入する基板搬入工程と、クランプ部材によって前記基板を第1方向と直交する第2方向から挟み込んでクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板、クランプ部材および基板の第1方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ工程とを含む。
本発明によれば、基板搬送方向側の外方位置においてマスクプレートの下面に当接するマスク撓み防止部材を備えることにより、基板を搬送直交方向から挟み込むクランプ部材とともに、マスクプレートを基板の4辺において下面側から支持してマスクプレートの下方への撓みを抑制した状態で版離れを行うことができ、基板の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1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2は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、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におけるマスクプレートの支持状態の説明図、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動作説明図である。
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において、基板位置決め部1は、Y軸テーブル2およびX軸テーブル3およびZ軸テーブル4よりなる移動テーブル上に、基板保持部5を段積みして構成されている。基板保持部5の上面には、基板6を吸着して保持する基板保持面が設けられており、基板保持部5は基板6を下受けして後述するスクリーン印刷部のマスクプレート下面側の印刷位置に保持する。
Y軸テーブル2およびX軸テーブル3の駆動を制御することにより、基板保持部5に保持された基板6をX方向およびY方向に移動させてスクリーン印刷時の基板6の位置を調整することができる。またZ軸テーブル4の駆動を制御することにより、基板保持部5に保持された基板6を任意の高さ位置まで昇降させることができる。
基板位置決め部1の上方には、1対の搬送レール7が水平に配設されており、搬送レール7は上流側から受け取った基板6を基板位置決め部1までX方向(第1方向)に搬送する。そして基板位置決め部1にて後述するスクリーン印刷部10によって印刷が行われた後の基板6は、同様に搬送レール7によって下流側に搬出される。すなわち搬送レール7は、基板6をX方向に搬送することにより、基板保持部5に基板6を搬入し、印刷後の基板6を基板保持部5から搬出する基板搬送部となっている。
対をなす搬送レール7はそれぞれクランプ部材8を備えており、一方側のクランプ部材8はクランプ駆動機構9の移動ロッド9aと結合されて水平方向に可動となっている。移
動ロッド9aが突出した状態では、クランプ部材8は基板6の側端部から離れた位置にあり、クランプ解除状態にある。また移動ロッド9aが戻り動作をすることにより可動側のクランプ部材8は矢印aに示すようにY方向(第2方向)に移動し、基板保持部5に保持された基板6の側端部の端面を両側から挟み込んでクランプする。搬送レール7は搬送部昇降機構(図示省略)によって昇降可能となっており、印刷動作時にクランプ部材8によってクランプした基板6をマスクプレート12の下面に当接させることができる。
基板位置決め部1の上方には、スクリーン印刷部10が配設されている。スクリーン印刷部10は、矩形のホルダ11に展張され複数のパターン孔12aが設けられたマスクプレート12の上方に、スキージユニット13を配置した構成となっている。スキージユニット13は、水平なベース14に垂直に配設された2つのスキージ昇降機構15によってスキージ16を昇降自在に配置した構成となっており、図示しないスキージ移動機構によって、Y方向に往復移動する。
基板6は基板位置決め部1によってマスクプレート12に対して位置合わせされ、マスクプレート12の下面に当接する。基板6がマスクプレート12の下面に当接した状態で、マスクプレート12上にペーストであるクリーム半田を供給し、スキージ16をマスクプレート12の上面に当接させて摺動させることにより、基板6の表面にはパターン孔12aを介してクリーム半田が印刷される。このスクリーン印刷動作においては、基板6はクランプ部材8によって両側からクランプされて、水平方向の位置が保持される。
図2に示すように、搬送レール7には、クランプ部材8のX方向の前後端部にそれぞれ位置して、2つの長尺板状のマスク撓み防止部材17が、上面の高さレベルをクランプ部材8の上面に合わせて装着されている。マスク撓み防止部材17は搬送レール7の上面に位置しており、搬送レール7による基板6の搬送動作を妨げないようになっている。すなわち、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17は、基板搬送部5に第X方向に配設された2本の搬送レール7に結合された形態となっている。
マスク撓み防止部材17には上下方向に貫通した長溝17aが全長の略過半範囲に設けられており、可動側(図1において右側)の搬送レール7の幅方向位置を変更できるようになっている。図3(a)は、図2におけるA−A断面を示しており、マスク撓み防止部材17は、固定側(図1において左側)の搬送レール7にボルト18により固定締結されており、可動側の搬送レール7にはボルト18を長溝17aに貫通させて搬送レール17の上下方向だけを規制した状態で保持されている。可動側の搬送レール7を基板6の幅寸法に応じてY方向に移動させる時には、ボルト18を長溝17a内でスライドさせる。
図3(b)は、スクリーン印刷部10によって基板保持部5に保持された基板6に対して印刷動作を実行する時のクランプ部材8およびマスク撓み防止部材17の高さ方向位置を示している。この印刷動作においては、Z軸テーブル4によって基板6を保持した基板保持部5が上昇するとともに、搬送部昇降機構によって搬送レール7が上昇することにより、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17がマスクプレート12の下面に当接する。
これにより図4に示すように、マスクプレート12は下面に当接した基板6の周囲において、X方向の2辺についてはクランプ部材8によって、またY方向の2辺についてはマスク撓み防止部材17によって、それぞれの方向の外方位置を下面から支持される。そしてスクリーン印刷部10による印刷動作はこの支持状態で行われる。また印刷動作後に基板6をマスクプレート12の下面から離隔させる版離れ動作は、図4に示すマスクプレート12の支持状態で、Z軸テーブル4によって基板保持部5を下降させることによって行われる。
すなわち上記構成において、Z軸テーブル4は、基板保持部5に保持されマスクプレート12の下面に当接した基板6を、マスクプレート12の下面から離隔させる版離れ手段となっている。そしてクランプ部材8は、基板保持部5に保持された基板6をX方向と直交するY方向から挟み込むとともに、基板6をマスクプレート12の下面から離隔させる版離れ時に、基板6のY方向側の外方位置においてマスクプレート12の下面を支持する。またマスク撓み防止部材17は、基板搬送部5において基板6の搬送を妨げない位置に配設され、版離れ時に基板6のX方向側の外方位置においてマスクプレート12の下面を支持する。
なお図4において、対象とする基板6のX方向のサイズがクランプ部材8の長さサイズよりも小さい場合には、マスク撓み防止部材17と基板6との間にはマスクプレート12が下方から支持されない不支持エリア(鎖線で示すエリアC)が発生する。この場合、マスク撓み防止部材17の平面形状をエリアCをカバーするような形状(例えば基板側に向けて張り出しを設けた形状)で基板6のサイズに応じて製作し、基板6に応じて交換するようにすれば、不支持エリアを極力なくすことができる。
次に図5,図6を参照して、上記スクリーン印刷装置によるスクリーン印刷動作について説明する。なお図5,図6においては、中心線から左側には図2のB−B断面における各部の状態を、また左側には図2のA−A断面における各部の状態を示す。まず図5(a)に示すように、印刷対象の基板6を搬送レール7によって第1方向に搬送して、基板位置決め部1の基板保持部5に搬入し(基板搬入工程)、次いでZ軸テーブル4によって基板保持部5が上昇して基板6の下面に当接して基板6を下受けする。
この後図5(b)に示すように、Z軸テーブル4によって基板保持部5をさらに上昇させて、基板6の上面をクランプ部材8およびマスク撓み防止部材17の上面と面一に合わせ、基板6の両端面をクランプ部材8によってY方向から挟み込んでクランプする(クランプ工程)。次いで図5(c)に示すように、搬送部昇降機構によって搬送レール7を上昇させて、マスクプレート12の下面を、基板6、クランプ部材8および基板6のX方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材17に対して相対的に当接させる(マスク装着工程)。これにより、マスクプレート12は、平面視して図4に示す支持配置で下面側から支持された状態となる。
そしてこの状態で、図6(a)に示すように、マスクプレート12上面でスキージ16を摺動させることにより、パターン孔12aを介して基板6にクリーム半田19を印刷する(スキージング工程)。次いで版離れが行われる。すなわち、図6(b)に示すように、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17によってマスクプレート12の下面を支持した状態で、Z軸テーブル4によって基板保持部5を下降させ、基板保持部5の上面に吸着保持された基板6をマスクプレート12の下面から離隔させ(版離れ工程)、基板6を搬送レール7に載置する。
そしてこの後、図6(c)に示すように、搬送レール7を下降させることにより、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17をマスクプレート12の下面から引き離し、次いで印刷後の基板6を搬送レール7によって下流側に搬出して、1枚の基板6を対象とした一連のスクリーン印刷動作を終了する。
上述のスクリーン印刷動作においては、マスクプレート12が図4に示すような支持状態で版離れが行われることから、マスクプレート12の下面に当接した状態から基板6が下降して基板6の上面とマスクプレート12の下面が離隔する際に生じやすい、「マスク張り付き」による不具合を防止することができる。
すなわち、一般にスキージング後の状態においては、基板の上面とマスクプレートの下面とは、パターン孔内のクリーム半田のみならず基板の上面とマスクプレートの下面との間に滲み出たクリーム半田によって張り付いた状態にあり、版離れ動作開始時にはマスクプレートは基板に引っ張られて下方に撓む傾向がある。そしてマスクプレートの撓み量がある限度に達して、この撓みを元の状態に戻そうとする復元力がマスクプレートと基板との張り付け力を超えた時点で、基板の上面はマスクプレートの下面から離れる。
このとき撓み量が大きいと、パターン孔からクリーム半田が抜ける際の状態がマスクプレート全面にわたって均一とならず、パターン孔内に半田が残留したり不規則な形状で半田が抜ける半田形崩れなどの印刷不良を生じやすい。このため、版離れ時のマスクプレートの撓みを極力抑制することを目的として、基板6の外縁に極力近い位置でマスクプレート12の下面を支持することが望ましい。
本実施の形態においては、前述のように基板6の4辺方向の外側位置において、すなわちX方向の2辺についてはクランプ部材8によって、またY方向の2辺についてはマスク撓み防止部材17によって、マスクプレート12の下面を支持していることから、版離れ時におけるマスクプレート12の撓みを極力抑制することが可能となっている。これにより、ファインピッチ電極が高密度で形成された基板を対象とする場合にあっても、基板の全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することができる。
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、良好な版離れ性を確保することができるという効果を有し、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分野に対して有用である。
本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマスクプレートの支持状態の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
符号の説明
1 基板位置決め部
5 基板保持部
6 基板
7 搬送レール
8 クランプ部材
10 スクリーン印刷部
12 マスクプレート
12a パターン孔
13 スキージユニット
16 スキージ
17 マスク撓み防止部材

Claims (3)

  1. パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板保持部と、前記基板を第1方向に搬送することにより前記基板保持部に基板を搬入し印刷後の基板を基板保持部から搬出する基板搬送部と、前記基板保持部に保持されマスクプレートの下面に当接した基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ手段と、前記基板保持部に保持された基板を前記第1方向と直交する第2方向から挟み込むとともに前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ時に前記基板の第2方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するクランプ部材と、前記基板搬送部において前記基板の搬送を妨げない位置に配設され、前記版離れ時に前記基板の第1方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するマスク撓み防止部材とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
  2. 前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材は前記基板搬送部に第1方向に配設された2本の搬送レールに結合されており、前記搬送レールが上昇することによって前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材が前記マスクプレートの下面に当接する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. パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、印刷対象の基板を基板搬送部により第1方向に搬送して基板保持部に搬入する基板搬入工程と、クランプ部材によって前記基板を第1方向と直交する第2方向から挟み込んでクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板、クランプ部材および基板の第1方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
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