JP2006281724A

JP2006281724A - ペーストのスクリーン印刷装置

Info

Publication number: JP2006281724A
Application number: JP2005108380A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tanaka; 哲矢田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: JP4534842B2

Abstract

【課題】仕切り部の摺動時にその下端面（充填面）によってペーストに付与される垂直分力をより大きくして、マスクプレートのパターン孔にペーストを空隙なくしっかり充填できるペーストのスクリーン印刷装置を提供する。
【解決手段】密閉型のスキージヘッドを備えたスクリーン印刷装置において、スキージヘッドの仕切り部３６Ａ、３６Ｂは弾性を有する樹脂材料から成り、且つマスクプレート１２に接地する下端エッジを鈍角αに形成し、その下端面ａをペーストＰをパターン孔に押し込む充填面とする。下端面ａによるペーストＰのパターン孔１２ａへの充填力の総和Ｓ１は大きくなり、パターン孔１２ａにペーストを空隙なく充填できる。
【選択図】図４

Description

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に関するものである。

電子部品実装工程において、基板などの印刷対象物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。

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（引用文献１，２）。この方法は、スキージヘッドの下側に設けられた密閉された印刷空間内のペーストをマスクプレートに接触させた状態で、この印刷空間内のペーストを上方から加圧手段により加圧し、スキージヘッドをマスクプレート上を水平移動させることにより、スキージヘッドの下部に設けられた前後２つの仕切り部（スキージ）をマスクプレート上を摺動させ、各パターン孔に順次ペーストを充填し、印刷対象物にペーストを印刷するものである。本発明では、以上のように密閉された印刷空間内のペーストを上方から加圧し、前後２つの仕切り部をマスクプレート上を摺動させて印刷空間内のペーストをパターン孔に充填して印刷する方式のものを密閉型のスキージヘッドと称する。

密閉型のスキージヘッドの仕切り部は、一般に、ステンレス鋼板などの若干の弾性を有する素材により板状に形成されている。そして仕切り部は、スキージヘッドの下部に前後方向（スキージング方向）に相対向して２つ設けられており、その間が密閉された印刷空間となっている。また２つの仕切り部は共に内方（印刷空間の内側）へ向って下り勾配の傾斜姿勢で斜設されている。

図７は、従来の密閉型のスキージヘッドの仕切り部の下端部の部分拡大図である。基板１０１上にマスクプレート１０３を重ねてセットし、傾斜姿勢の仕切り部１０５の下端エッジをマスクプレート１０２の上面に接地させて左方Ａへ摺動させることにより、マスクプレート１０２のパターン孔１０４にペーストＰを充填する。パターン孔１０４は基板１０１上面の印刷対象部位である電極１０２に位置合わせされており、ペーストＰをパターン孔１０４に充填した後、基板１０１をマスクプレート１０３から相対的に下降させて分離することにより、パターン孔１０４内のペーストＰを電極１０２上に版抜けさせて印刷するようになっている。Ｗは仕切り部１０５の厚さである。
特開２００３−１３６６７５号公報特開２００４−１７５１４号公報

図７において、仕切り部１０５の下端面ａがペーストＰをパターン孔１０４内に押し込む充填面となっている。仕切り部１０５がペーストＰをパターン孔１０４へ押し込む押し込み力は、仕切り部１０５の下端面ａによる押し力Ｆの垂直分力ＦＶに大きく依存するものであり、水平分力ＦＨは実質的に影響しない。したがってペーストＰをパターン孔１０４に空隙なくしっかり充填するためには、垂直分力ＦＶを極力大きくする必要がある。図７の下部に示すグラフは、下端面ａによる垂直分力（充填力）ＦＶの分布図であって、Ｓ
３は垂直分力ＦＶの総和である。

言う迄もなく、ペーストがパターン孔にしっかり充填されず、パターン孔に空隙を生じれば（空隙は、パターン孔の端部に生じやすい）、版抜けした後の電極上のペーストには欠け（ペースト不足）を生じ、後工程で行われる電子部品の半田付けなどに不良を生じる。

勿論、図７において鎖線で示すように、仕切り部１０５をより起立姿勢にしてその下端面ａとマスクプレート１０３の上面とのなす角θをより小さい鋭角にすれば垂直分力ＦＶは大きくなる。しかしながらこのように仕切り部１０５をより起立姿勢にすると、仕切り部１０５のマスクプレート１０３に対するならい性（矢印Ｂで示す柔軟な屈曲性）は小さくなり、仕切り部１０５のスムーズなスキージング（摺動動作）に支障をきたすことになる。因みに、マスクプレート１０３の上面は、基板１０１のウネリなどに起因して必ずしも水平ではなく、その上面はウネリを有する。

そこで本発明は、仕切り部の摺動時にその下端面（充填面）によってペーストに付与される垂直分力をより大きくして、マスクプレートのパターン孔にペーストを空隙なくしっかり充填できるペーストのスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のペーストのスクリーン印刷装置は、印刷対象物上にセットされるマスクプレートと、密閉型のスキージヘッドと、スキージヘッドをマスクプレート上を水平方向へ移動させる移動手段と、スキージヘッドの下部に相対向して内方へ向って下り勾配で斜設され、マスクプレート上を摺動することにより、加圧手段により上方から加圧されたペーストをマスクプレートに開孔されたパターン孔に充填する前後２つの仕切り部とを備えたペーストのスクリーン印刷装置であって、前記仕切り部は弾性を有する樹脂材料から成り、且つマスクプレートに接地する下端エッジを鈍角に形成し、その下端面をペーストを前記パターン孔に押し込む充填面とした。

請求項２記載のペースト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、印刷対象物上にセットされるマスクプレートと、密閉型のスキージヘッドと、スキージヘッドをマスクプレート上を水平方向へ移動させる移動手段と、スキージヘッドの下部に相対向して内方へ向って下り勾配で斜設され、マスクプレート上を摺動することにより、加圧手段により上方から加圧されたペーストをマスクプレートに開孔されたパターン孔に充填する前後２つの仕切り部とを備えたペーストのスクリーン印刷装置であって、前記仕切り部は弾性を有する樹脂材料から成り、且つその下端面を多段形状とし、この多段形状の下端面をペーストを前記パターン孔に押し込む充填面とした。

上記構成の本発明によれば、マスクプレートに接地する仕切り部の下端エッジを鈍角に形成し、あるいは多段形状とすることにより、スキージの摺動時に仕切り部の下端面によってペーストに付与される垂直分力を大きくして、マスクプレートのパターン孔にペーストを空隙なくしっかり充填して印刷対象物にペーストを正しく印刷することができる。

（実施の形態１）
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は本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの正断面図、図４は本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッ
ドの仕切り部の下端部の部分拡大図である。

まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の全体構造を説明する。図１、図２において、基板の位置決め部１は、下から順に段積されたＹテーブル２、Ｘテーブル３、θテーブル４、バックアップ部５などから成っている。バックアップテーブル５は、バックアップ部５の全体昇降モータ５１、バックアッププレート５２の昇降モータ５３等から成るものであり、バックアッププレート５２上に立設された支持ピン（不図示）により基板６を下方から支持する。基板６は搬入部７により位置決め部１の上方のガイドレール部８に搬入され、そこで位置決め部１により所定位置に位置決めされ、その上面にペーストのスクリーン印刷がなされる。印刷が終了した基板６は、搬出部９により次の工程へ搬出される。

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６の電極（印刷対象部位）６ａに対応したパターン孔１２ａ（図３）が開孔されている。

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は長板状の台部２１上に倒立して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、板状の結合部材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を駆動してロッド２２ａを突没させることにより、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。したがってヘッド昇降部２０は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して昇降させる昇降手段となっている。

図１において、ヘッド昇降部２０の台部２１の両端部の下面にはスライダ２３が装着されており、スライダ２３は起立フレーム２５の上面にＹ方向に水平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。また台部２１の側部下面にはナット部材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（図２も参照）。

図２において、モータ２８を駆動することにより、台部２１はＹ方向に水平移動する。したがってスキージヘッド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Ｙ方向に水平移動する。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上で水平方向に移動させる水平移動手段となっている。

図１において、スキージヘッド１３には、マスクプレート１２の表面に当接してペーストであるクリーム半田Ｐ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は上部１４Ａと下部１４Ｂとに分割されており、上部１４Ａと下部１４Ｂは横方向に細長の枠状部材である本体上部３０Ａと本体下部３０Ｂを備えている。

図１〜図３に示すように、本体上部３０Ａ内にはクリーム半田Ｐが貯溜されたペースト容器としてのカートリッジ３１が交換自在に保持される。カートリッジ３１は可撓性の樹脂から成る膜状材を台形の容器形状に成形した交換式のペースト容器であり、本体上部３０Ａの内部に装着された状態において下方が開口された形状となっている。図３において、カートリッジ３１は、多数の開孔部３２ａ、３３ａが開孔されたペースト通過部材としての２枚の重ねられた多孔板３２、３３によって下方から支えられ、本体上部３０Ａの内部に着脱自在に保持される。カートリッジ３１は、ペースト貯溜部となっている。

図１〜図３に示すように、本体上部３０Ａ内に保持されたカートリッジ３１の上面側には、クリーム半田Ｐを加圧する加圧板２９が配設されている。加圧板２９は上方に倒立して配置されたシリンダ１６のロッド１６ａの下端部に装着されており、シリンダ１６が駆動してロッド１６ａが突没することにより、加圧板２９はカートリッジ３１を下方へ押圧し、また押圧解除するようになっている。このように加圧板２９でカートリッジ３１を押圧することにより、可撓性の膜状材より成るカートリッジ３１は容易に撓み変形し、カートリッジ３１内のクリーム半田Ｐは加圧されて多孔板３２，３３の開孔部３２ａ，３３ａを介して下方へ押し出される。したがって、シリンダ１６および加圧板２９はクリーム半田９を加圧する加圧手段となっている。

図２において、本体下部３０Ｂの底部には、Ｙ方向（スキージング方向）に相対向する前後２つの仕切り部（スキージ）３６Ａ，３６Ｂが内方へ向って下り勾配で斜設されている。その内部はクリーム半田Ｐが充てんされる印刷空間３５になっており、多孔板３２，３３はカートリッジ３１と印刷空間３５の間に介装されている。仕切り部３６Ａ，３６Ｂは、印刷空間３５の前後壁を形成し、スキージヘッド１３を下降させた状態で、仕切り部３６Ａ，３６Ｂの下端部はマスクプレート１２の表面に当接する。そして印刷空間３５内に加圧されたクリーム半田Ｐを収容し、下面に形成された開口部（仕切り部３６Ａと仕切り部３６Ｂの間の開口）を介してクリーム半田Ｐをマスクプレート１２の表面に接触させる。印刷動作時には、スキージヘッド１３の前後方向への移動によって仕切り部３６Ａ，３６Ｂはマスクプレート１２上を摺動し、印刷空間３５内のクリーム半田Ｐを掻き寄せるスキージングを行う。

図４において、マスクプレート１２に接地する仕切り部３６Ａ（３６Ｂ）の下端エッジは鈍角αとなっており、上端エッジは鋭角βとなっている。仕切り部３６Ａ、３６Ｂは、弾性を有する樹脂材料から成っている。Ｗは仕切り部３６Ａ（３６Ｂ）の厚さであり、図７に示す従来例と同じ厚さである。Ｆは下端面ａの押し力、ＦＨ，ＦＶはその水平分力と垂直分力である。また図４の下部に示すグラフは下端面ａによる垂直分力（充填力）ＦＶの分布図であって、Ｓ１は垂直分力ＦＶの総和である。

下端エッジを鈍角αとしたことにより、ペーストＰをパターン孔１２ａに充填する充填面である下端面ａによる垂直分力（充填力）ＦＶの総和Ｓ１は図７に示す従来例よりも大きく、Ｓ１＞Ｓ３である。したがって下端面ａによりペーストＰをパターン孔１２ａにしっかり充填し、仕上りのよい印刷を行うことができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの正断面図、図６は本発明の実施の形態２におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの仕切り部の下端部の部分拡大図である。

仕切り部３６Ａ’、３６Ｂ’の下端面ａは図示するように階段状の多段形状になっている。これ以外の構成は実施の形態１と同じである。Ｓ２は下端面の垂直分力（充填力）ＦＶの総和であり、図７に示す従来例の総和Ｓ３よりも大きく、Ｓ２＞Ｓ３である。したがってこのものも、実施の形態１と同様に、ペーストＰをパターン孔１２ａにしっかり充填し、仕上りのよい印刷を行うことができる。

本発明によれば、マスクプレートに接地する仕切り部の下端エッジを鈍角に形成し、あるいは多段形状とすることにより、スキージの摺動時に仕切り部の下端面によってペーストに付与される垂直分力を大きくして、マスクプレートのパターン孔にペーストを空隙なくしっかり充填して印刷対象物にペーストを正しく印刷することができるので、殊に基板
にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置として有用である。

本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置の正面図本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置の側面図本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの正断面図本発明の実施の形態１におけるスクリーン印刷装置の仕切り部の下端部の部分拡大図本発明の実施の形態２におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの正断面図本発明の実施の形態２におけるスクリーン印刷装置のスキージヘッドの仕切り部の下端部の部分拡大図従来の密閉型のスキージヘッドの仕切り部の下端部の部分拡大図

符号の説明

６基板
１２マスクプレート
１２ａパターン孔
１３スキージヘッド
１６シリンダ
２０ヘッド昇降部（昇降手段）
２９加圧板
３１カートリッジ
３５印刷空間
３６Ａ，３６Ｂ、３６Ａ’、３６Ｂ’ 仕切り部
ａ下端面（充填面）
Ｐクリーム半田（ペースト）

Claims

印刷対象物上にセットされるマスクプレートと、密閉型のスキージヘッドと、スキージヘッドをマスクプレート上を水平方向へ移動させる移動手段と、スキージヘッドの下部に相対向して内方へ向って下り勾配で斜設され、マスクプレート上を摺動することにより、加圧手段により上方から加圧されたペーストをマスクプレートに開孔されたパターン孔に充填する前後２つの仕切り部とを備えたペーストのスクリーン印刷装置であって、
前記仕切り部は弾性を有する樹脂材料から成り、且つマスクプレートに接地する下端エッジを鈍角に形成し、その下端面をペーストを前記パターン孔に押し込む充填面としたことを特徴とするペーストのスクリーン印刷装置。
印刷対象物上にセットされるマスクプレートと、密閉型のスキージヘッドと、スキージヘッドをマスクプレート上を水平方向へ移動させる移動手段と、スキージヘッドの下部に相対向して内方へ向って下り勾配で斜設され、マスクプレート上を摺動することにより、加圧手段により上方から加圧されたペーストをマスクプレートに開孔されたパターン孔に充填する前後２つの仕切り部とを備えたペーストのスクリーン印刷装置であって、
前記仕切り部は弾性を有する樹脂材料から成り、且つその下端面を多段形状とし、この多段形状の下端面をペーストを前記パターン孔に押し込む充填面としたことを特徴とするペーストのスクリーン印刷装置。