JP2008272964A - スクリーン印刷方法、スクリーン印刷機及びプリント基板生産ライン - Google Patents

スクリーン印刷方法、スクリーン印刷機及びプリント基板生産ライン Download PDF

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Abstract

【課題】並列させた基板搬送レーンを設けた実装機に、半田を印刷して基板を効率よく供給でき、コンパクトでプリント基板生産ラインの配置スペースに極めて適切に収まることができる印刷方法、印刷機及びプリント基板生産ラインを提供する。
【解決手段】一枚のスクリーンマスクに第1のパターンと第2のパターンとを形成し、第1のプリント基板の印刷面に第1のパターンの印刷を行う第1の印刷工程と、第1のパターンの印刷が行われたプリント基板を次工程に搬出する工程と、第2のプリント基板の印刷面に第2のパターンの印刷を行う第2の印刷工程と、第2のパターンの印刷が行われたプリント基板を次工程に搬出する工程とを備えていること。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電子部品をプリント基板に実装するために、プリント基板に半田を印刷するスクリーン印刷方法、スクリーン印刷機及びプリント基板生産ラインに関する。
従来、電子部品を実装する電子回路基板の生産効率を向上させるため、一つの実装機内に並列させた二つの基板搬送レーンを設ける場合があった。印刷機についてもこのような実装機に合わせて、特許文献1に示すスクリーン印刷機が知られている。この印刷機は、X軸、Y軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備えた印刷テーブルと、版枠に貼られた転写パターンを開口部として有するマスクと、基板とマスクに設けられた位置決めマークを撮像するカメラと、スキージと、スキージ昇降機構及び水平方向移動機構を有するスキージヘッドとを備えた印刷ユニットを二組設け、前記二組の印刷ユニットを制御する制御装置を備えたもので、前記二組の印刷ユニットの印刷テーブルに基板を搬入するための1つの搬入コンベアと、印刷テーブルから基板を搬出する1つの搬出コンベアとを設け、前記搬入及び搬出コンベアが、それぞれの印刷ユニットの間を移動可能に構成したものである。
特開2005−81745号公報
しかし、上記従来のものでは、夫々にマスクを備える二つの印刷ユニットを基板の搬送方向に対して直交する方向に並べて構成するもので、夫々の印刷ユニットに含まれる機構及び付帯する機構を構築するのに必要なスペースのため、印刷機全体が構成として大掛かりとなり、高価な装置となるとともに、プリント基板生産ラインとして搬送方向に対して直角な方向の奥行き寸法が、プリント基板生産ライン上の他の装置と比較して大きくなってしまうというおそれがあった。
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、並列させた基板搬送レーンを設けた実装機に、半田を印刷して基板を効率よく供給でき、コンパクトでプリント基板生産ラインの配置スペースに極めて適切に収まることができる印刷方法、印刷機及びプリント基板生産ラインを提供することである。
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板の搬入及び搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置により搬入されたプリント基板を印刷位置で支持する基板支持装置と、複数の貫通孔からなるパターンが形成されたスクリーンマスクと、スクリーンマスクを保持するマスク保持装置と、該マスク保持装置に保持された前記スクリーンマスク上を摺動することにより、スクリーンマスク上に置かれた印刷剤を該スクリーンマスクに形成されたパターンに押し込むスキージと、該スキージを摺動させるためにスキージとスクリーンマスクとを相対的に移動させる相対移動装置と、を備えたスクリーン印刷機において、一枚の前記スクリーンマスクには、プリント基板の異なった印刷面を夫々印刷する第1のパターンと第2のパターンとを設け、前記スキージとして、前記第1のパターンを使用して印刷する第1の印刷位置で摺動可能な第1のスキージと、前記第2のパターンを使用して印刷する第2の印刷位置で摺動可能な第2のスキージとを設け、第1のプリント基板を搬入して前記第1の印刷位置に位置決めする工程と、該第1の印刷位置で前記第1のプリント基板の印刷面に前記第1のパターンの印刷を行う第1の印刷工程と、前記第1のパターンの印刷が行われたプリント基板を、次工程に搬出する工程と、第2のプリント基板を搬入して前記第2の印刷位置に位置決めする工程と、前記第2の印刷位置で、前記第2のプリント基板の印刷面に前記第2のパターンの印刷を行う第2の印刷工程と、前記第2のパターンの印刷が行われたプリント基板を、次工程に搬出する工程と、を備えていることである。
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記第1のプリント基板は、表面及び裏面に夫々異なった電子部品を実装するプリント基板の表面側であり、前記第2のプリント基板は、第1のプリント基板と同種類のプリント基板であって、前記第1の印刷工程で表面を印刷された後、次工程で該表面に少なくとも電子部品が実装されたプリント基板の裏面側であることである。
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に直角に並べて定められ、前記スクリーンマスクのパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けることである。
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの間のピッチが、前記第1の印刷位置と前記第2の印刷位置との間のピッチと異なる場合に、印刷する際に使用する前記パターンの位置を、プリント基板の搬送方向に直角な方向に前記スクリーンマスクをスライドさせて、プリント基板の前記第1の印刷位置又は前記第2の印刷位置のいずれかに合わせて印刷することである。
請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に並べて定められ、前記スクリーンマスクのパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けることである。
請求項6に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板の搬入及び搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置により搬入されたプリント基板を印刷位置で支持する基板支持装置と、複数の貫通孔からなるパターンが形成されたスクリーンマスクと、該スクリーンマスクを保持するマスク保持装置と、該マスク保持装置に保持された前記スクリーンマスク上を摺動することにより、該スクリーンマスク上に置かれた印刷剤を該スクリーンマスクに形成されたパターンに押し込むスキージと、該スキージを摺動させるため、前記スキージと前記スクリーンマスクとを相対的に移動させる相対移動装置と、前記基板支持装置、前記マスク保持装置、前記スキージ、前記相対移動装置及び前記基板搬送装置の作動を制御する作動制御装置と、を備えたスクリーン印刷機において、前記スクリーンマスクは、一枚のスクリーンマスクに、プリント基板の異なった印刷面を夫々印刷するための第1のパターンと第2のパターンとが形成されたものであり、前記基板支持装置は、前記第1のパターンを使用して印刷する第1の印刷位置にてプリント基板を支持する第1の基板支持装置と、前記第2のパターンを使用して印刷する第2の印刷位置にてプリント基板を支持する第2の基板支持装置と、を有し、前記スキージは、前記第1の印刷位置で摺動可能な第1のスキージと、前記第2の印刷位置で摺動可能な第2のスキージと、を有し、前記相対移動装置は、前記第1のスキージを摺動させる第1の相対移動装置と、前記第2のスキージを摺動させる第2の相対移動装置と、を有し、前記作動制御装置は、第1のプリント基板を、前記基板搬送装置により搬入させて、前記第1の基板支持装置により前記第1の印刷位置に位置決めさせ、前記第1の相対移動装置により前記第1のスキージを摺動させて、前記第1の印刷位置で前記第1のプリント基板の印刷面に前記第1のパターンの印刷を行わせ、前記第1のパターンの印刷が行われたプリント基板を、前記基板搬送装置により搬出させ、第2のプリント基板を、前記基板搬送装置により搬入させて、前記第2の基板支持装置により前記第2の印刷位置に位置決めさせ、前記第2の相対移動装置により前記第2のスキージを摺動させて、前記第2の印刷位置で前記第2のプリント基板の印刷面に前記第2のパターンの印刷を行わせ、前記第2のパターンの印刷が行われたプリント基板を、前記基板搬送装置により搬出させることである。
請求項7に係る発明の構成上の特徴は、請求項6において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に直角に並べて定められ、前記スクリーンマスクの第1及び第2のパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けられていることである。
請求項8に係る発明の構成上の特徴は、請求項6において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に並べて定められ、前記スクリーンマスクの第1及び第2のパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けられていることである。
請求項9に係る発明の構成上の特徴は、請求項6又は8において、前記第1のスキージは、前記第1の相対移動装置に係脱可能に設けられるとともに、前記第2のスキージは、前記第2の相対移動装置に係脱可能に設けられ、これらの第1及び第2の相対移動装置には、前記第1の印刷位置及び前記第2の印刷位置を同時に摺動可能に設けられる長尺のスキージが、前記第1及び第2のスキージに替えて取付け可能であることである。
請求項10に係る発明の構成上の特徴は、請求項6乃至9のいずれか1項に記載のスクリーン印刷機を備えたプリント基板生産ラインとすることである。
請求項1に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置とにおいて、1枚のスクリーンマスクに設けられた第1のパターンと第2のパターンという二種類の印刷ができるので、例えば、当該スクリーン印刷機の後工程に、二種類の基板搬送レーンを並列させて設けた実装機が設置されても、夫々異なったパターンの印刷剤を印刷して基板を当該実装機に効率よく供給することができる。そして、一枚のスクリーンマスクに収まる寸法内で二種類のパターンの印刷ができるので、全体としてコンパクトなスペースで印刷することができ、プリント基板生産ラインの奥行き寸法(プリント基板の搬送方向であるX軸方向に直角なY軸方向の寸法)にも容易に適合させることができる。
請求項2に係る発明によると、プリント基板の表面及び裏面の両面に印刷剤を印刷する場合において、第1の印刷工程において表面を印刷し、第2の印刷工程において表面の印刷と実装等とが終わったプリント基板の裏面を印刷できるので、例えば、当該スクリーン印刷機の後工程に、表面用と裏面用の二種類の基板搬送レーンを並列させて設けた実装機が設置されても、夫々表面又は裏面を印刷したプリント基板を効率よく供給することができる。そして、表面及び裏面の両面を実装するプリント基板の実装完成に迅速に寄与することができる。
請求項3に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置とがプリント基板の搬送方向(X軸方向)に対して直角(Y軸方向)に並べられており、例えば、当該スクリーン印刷機の後工程に、X軸方向に延在する二種類の基板搬送レーンをY軸方向に並列させて設けた実装機が設置されても、印刷されたプリント基板を(例えばシャトルコンベヤ等で実装機の基板搬送レーンに合わせることなく)スムーズかつ迅速に搬送することが可能であるので、工程工数を減らし安いコストでスクリーン印刷を行うことができる。
請求項4に係る発明によると、第1のパターンと第2のパターンとの間のピッチが、第1の印刷位置と第2の印刷位置との間のピッチと異なる場合にも、スクリーンマスクの印刷に使用するいずれかのパターンを、第1或いは第2の印刷位置に合わせることにより、柔軟かつ容易に印刷することができる。
請求項5に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置とがプリント基板の搬送方向(X軸方向)に並べられているので、後工程の実装機の並列させた基板搬送レーンに、異なったパターンの印刷がされたプリント基板を夫々効率よく供給することが可能でありながら、印刷機の奥行き寸法(Y軸方向)を大きく取ることなく極めて省スペースな範囲でのスクリーン印刷を行うことができる。
請求項6に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置において、1枚のスクリーンマスクに設けられた第1のパターンと第2のパターンという二種類の印刷ができるので、例えば、当該スクリーン印刷機の後工程に、二種類の基板搬送レーンを並列させて設けた実装機が設置されても、夫々異なったパターンを印刷した基板を効率よく当該実装機に供給する印刷ラインを構築することができる。そして、一枚のスクリーンマスクに収まる寸法内で二種類のパターンの印刷ができるので、全体としてコンパクトに印刷することができ、プリント基板生産ラインの奥行き寸法(プリント基板の搬送方向であるX軸方向に直角なY軸方向の寸法)にも容易に適合させることが可能なスクリーン印刷機を提供することができる。
請求項7に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置とがプリント基板の搬送方向(X軸方向)に対して直角(Y軸方向)に並べられており、例えば、当該スクリーン印刷機の後工程に、X軸方向に延在する二種類の基板搬送レーンをY軸方向に並列させて設けた実装機が設置されても、印刷されたプリント基板を(例えばシャトルコンベヤ等で実装機の基板搬送レーンに合わせることなく)スムーズかつ迅速に搬送することが可能であるので、工程工数を減らし安いコストで印刷を行うスクリーン印刷機を提供することができる。
請求項8に係る発明によると、第1の印刷位置と第2の印刷位置とがプリント基板の搬送方向(X軸方向)に並べられているので、後工程の実装機の並列させた基板搬送レーンに、異なったパターンの印刷がされたプリント基板を夫々効率よく供給することが可能でありながら、印刷機の奥行き寸法(Y軸方向)を大きく取ることなく極めて省スペースのスクリーン印刷機を提供することができる。
請求項9に係る発明によると、第1のスキージと第2のスキージとを必要に応じて長尺のスキージに取り替えることにより、第1の印刷位置及び第2の印刷位置に跨るような大きいプリント基板の印刷を、簡単にかつ迅速に変更して行うことができるので、印刷されるプリント基板の様々な寸法に柔軟に対応させて印刷することができる。
請求項10に係る発明によると、異なったパターンに電子部品を実装したり、異なった寸法のプリント基板に実装したり等、多くの種類のものが生産されるプリント基板の生産に、柔軟にかつ効率よく対応することが可能なプリント基板生産ラインを提供することができる。
本発明に係るスクリーン印刷機の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図1はスクリーン印刷機の概要を示す斜視図であり、図2はスキージの構成を示す図である。
スクリーン印刷機2は、ベース4上にプリント基板6を搬送方向であるX軸方向に搬送する基板搬送装置8、プリント基板6を印刷位置で支持する基板支持装置10、スクリーンマスク12を保持するマスク保持装置14と、スキージ装置16とを備えている。
基板搬送装置8は、図1に示すように、プリント基板6を搬入するインコンベヤ18とプリント基板6を印刷位置付近まで搬送するメインコンベヤ20とプリント基板6を搬出するアウトコンベヤ22とで構成される。これらのインコンベヤ18、メインコンベヤ20、アウトコンベヤ22は、ベース上に夫々一対のガイド図略が設けられ、これらのガイドには夫々図略のコンベヤベルトが環状に配設されている。また、これらのコンベヤベルトは夫々図略のプーリに張架され、これらのプーリは図略の駆動モータに連結されている。上記コンベヤベルトが循環させられることにより、プリント基板6が搬送される。また、前記駆動モータは作動制御装置30により作動が制御されている。また、前記各ガイドの間は搬送されるプリント基板6の大きさに合わせて調節可能になっている。
また、基板搬送装置(メインコンベヤ20)8の少し上方には、X軸方向に並ぶ第1の印刷位置Aと第2の印刷位置Bとが定められている。
基板支持装置10は、メインコンベヤ20の位置に組み合わされて構成され、前記第1の印刷位置Aに対応する第1の基板支持装置10aと前記第2の印刷位置Bに対応する第2の基板支持装置10bを備え、前記ガイド26の間にプリント基板6が載置される図略の基板支持台を夫々備えている。これらの基板支持台は図略の昇降装置によって夫々昇降させられるようになっている。メインコンベヤ20の図略のガイドの先端部には図略のクランプ装置が設けられ、該クランプ装置は図略の一対のクランプ部材を備えている。該クランプ部材の一方は固定されて固定クランプ部材とされ、他方は可動クランプ部材としてX軸方向に直角なY軸方向に移動可能になっている。プリント基板6はインコンベヤ18を経てメインコンベヤ20により搬送され、メインコンベヤ20にて図略のストッパ(第1の印刷位置A或いは第2の印刷位置Bに対応する)により停止されたプリント基板6は、前記基板支持台によりメインコンベヤ20から印刷位置に持ち上げられ、前記クランプ装置にクランプされた状態でスクリーンマスク12に接触するようになっている。
マスク保持装置14は、図2及び図3に示すように、マスク支持台34を備え、スクリーンマスク12とその周縁に固定された保持枠36とを支持するようになっている。マスク支持台34は矩形の枠体であり、その上に保持枠36を載置して位置決め固定するようになっている。
スクリーンマスク12は、銅、ステンレス鋼、ニッケル等の金属からなるメタル部分とその外周に弾性変形し易いメッシュ部分からなるいわゆるコンビネーションマスクである。スクリーンマスク12には、図5に示すように、前記第1の印刷位置Aに対応する位置にプリント基板6の表面を印刷するための貫通孔の第1のパターン40が形成され、前記第2の印刷位置Bに対応する位置にプリント基板6の裏面を印刷するための貫通孔の第2のパターン42が形成されている。また、スクリーンマスク12の上には、図略の半田供給装置よりペースト状の半田が供給されるようになっている。
スキージ装置16は、図2及び図3に示すように、X軸方向に並んだ一対の第1のスライド46及び第2のスライド48と、第1のスライド46に保持される第1の昇降装置49及び第3の昇降装置50と、第1の昇降装置49に保持される請求項に言うスキージとしての第1のスキージユニット54と、第3の昇降装置50に保持される同スキージとしての第3のスキージユニット55と、第2のスライド48に保持される第2の昇降装置51及び第4の昇降装置52と、第2の昇降装置51に保持される同スキージとしての第2のスキージユニット56と、第4の昇降装置52に保持される同スキージとしての第4のスキージユニット57と、第1のスライド46及び第2のスライド48をY軸方向に送る第1のスライド送り装置58及び第2のスライド送り装置60と、を備えている。スライド送り装置58,60は、駆動源としてのサーボモータ43とボールねじ機構45とを含み、サーボモータ43の回転がボールねじ機構45により直線運動に変換されて、前記第1のスライド46及び前記第2のスライド48が夫々独立してY軸方向に移動させられる。また、このサーボモータ43は作動制御装置30によって制御される。スライド46,48の移動は、第1及び第2のスライド46,48の間にY軸方向に延在する中間部ガイドレール62と、各スライド46,48の外側面に夫々設けられ中間部ガイドレール62に平行な外側ガイドレール64と、第1のスライド46及び第2のスライド48の両側面に夫々固定されて中間部ガイドレール62及び外側ガイドレール64に相対移動可能に夫々嵌合するガイドブロック66とにより案内される。これらの昇降装置49,50,51,52、スライド46,48及びスライド送り装置58,60により相対移動装置を構成する。
前記スライド46,48には一対の側壁及び天壁を備えて門形をなすフレーム70が固定されている。第1のスライド46に固定されるフレーム70には、第1の昇降装置49及び第1のスキージユニット54と、第3の昇降装置50及び第3のスキージユニット55とが、スキージ本体47の移動方向(摺動方向)に直交する面に対して左右対称に設けられている。第2のスライド48に固定されるフレーム70にも、同様に第2の昇降装置51及び第2のスキージユニット56と、第4の昇降装置52及び第4のスキージユニット57と、が設けられている。これらの昇降装置49,50,51,52及びスキージユニット54,55,56,57は構成が同じであり、第1の昇降装置49及び第1のスキージユニット54を代表例として説明する。
第1の昇降装置49は、図2及び図3に示すように、エアが封入されるシリンダ部72と封入されるエアの圧力によりシリンダ部72内を摺動するピストン部74とを有している。このピストン部74の下端部にはガイドロッド78が固定され、ガイドロッド78は第1のスライド46に立設された案内筒76に摺動可能に嵌合されてスキージ本体47の昇降を案内するようになっている。シリンダ部72は、図略のエアホースを介して図略のエアポンプに連通され、前記エアホースの途中に設けられた図略の電磁弁によりエアの供給が制御されるようになっている。また、この電磁弁は作動制御装置30により制御される。
第1のスキージユニット54は、スキージ本体47と、第1の昇降装置49の下部にスキージ本体47を組み付けるスキージ保持部材80とを備えている。スキージ保持部材80は前記ガイドロッド78の下端部に蝶螺子等により係脱可能に連結されている。スキージ保持部材80は、スキージ本体47の摺動方向と直角な方向(X軸方向)に延在する長尺材で形成され、スキージ保持部材80にはスキージ本体47がボルト等により着脱可能に固定されている。スキージ本体47は、例えば薄いステンレス板から成り、スキージ保持部材80により、スキージ移動方向と直角な方向に延在する姿勢で保持されている。また、スキージ本体47はスクリーンマスク12に直角な平面に対して前傾した状態で保持されている。
また、上記スクリーン印刷機2は、図4に示すように、プリント基板生産ライン100に組み込まれている。このプリント基板生産ライン100は、スクリーン印刷機2の上流側には基板供給装置102と、第1のシャトルコンベヤ104とを備え、スクリーン印刷機2の下流側には、第2のシャトルコンベヤ106と、実装機108と、リフロー炉110と、基板格納装置112と、基板搬出コンベヤ114と、を備えている。また、基板搬出コンベヤ114の終端をプリント基板生産ライン100の始点側に連絡する基板回送コンベヤ116とを備えている。
基板供給装置102は、供給するプリント基板6を複数枚ストックしており、必要に応じてプリント基板6を第1のシャトルコンベヤ104を介してスクリーン印刷機2へと払い出す。この基板供給装置102の隣には、基板再供給コンベヤ118が並設され、基板再供給コンベヤ118には、前記基板回送コンベヤ116の終端が連結されている。
第1のシャトルコンベヤ104は、プリント基板6を載置してY軸方向に移動可能なスライド搬送盤105を有し、スライド搬送盤105は、Y軸方向の各移動端において基板供給装置102と基板再供給コンベヤ118とに整列し、基板供給装置102又は基板再供給コンベヤ118から受け渡されたプリント基板6をスクリーン印刷機2のインコンベヤ18に搬出するように構成される。
第2のシャトルコンベヤ106は、プリント基板6を載置してY軸方向に移動可能なスライド搬送盤107を有し、スライド搬送盤107は、実装機108の第1の搬送レーン120及び第2の搬送レーン122の夫々にある後述の基板搬送装置127,129に移動端において整列し、スクリーン印刷機2のアウトコンベヤ22から搬出されたプリント基板6を第1の搬送レーン120又は第2の搬送レーン122に搬送するよう構成される。
実装機108は、X軸方向に延在し、Y軸方向に並ぶ前記第1及び前記第2の搬送レーン120,122を有し、各搬送レーン120,122には、プリント基板6を搬送して位置決めする第1の基板搬送装置127及び第2の基板搬送装置129、電子部品を供給する部品供給装置(図略)、部品供給装置により供給された電子部品をプリント基板に装着する部品移載装置(図略)を備えている。
リフロー炉110は、X軸方向に延在してY軸方向に並ぶ第1のリフローレーン126及び第2のリフローレーン128を有し、各リフローレーンは夫々第1の基板搬送装置131及び第2の基板搬送装置133を備えている。また、各リフローレーン126,128は、温度プロファイルに基づき温度制御される加熱ゾーン(図略)と冷却ゾーン(図略)とをそれぞれ備え、プリント基板6の半田を溶融・硬化させて電子部品をプリント基板6に固定する。
基板搬出コンベヤ114は、基板回送コンベヤ116の始点に連結し、第1のリフローレーン126から第1の基板搬送装置131によって搬送されたプリント基板6を基板回送コンベヤ116に搬出する。基板回送コンベヤ116は、プリント基板6を基板再供給コンベヤ118へ搬送し、プリント基板6を再度、印刷・実装・リフローするラインへ送り込む。基板格納装置112は、第2のリフローレーン128から第2の基板搬送装置133により搬送されたプリント基板6を縦積みして格納するよう構成される。
上記のように構成されたスクリーン印刷機の作動について、図面に基づき以下に説明する。本実施形態におけるスクリーン印刷機2を使用して、プリント基板6に印刷剤としてペースト状の半田44を印刷する場合には、スクリーンマスク12が固定されているマスク支持台34上に位置決めされ、そのスクリーンマスク12の上に前記半田供給装置より半田44が載せられる。
スキージ装置16において、図5に示すように、第1のスライド46及び第2のスライド48はスクリーンマスク12の印刷領域中、Y軸方向において一方の端(図5において下方)に位置し、第1のスキージユニット乃至第4のスキージユニット54,55,56,57は、いずれも上昇端に位置される。そして、プリント基板(第1のプリント基板)6が、図6に示すように、インコンベヤ18及びメインコンベヤ20により搬入され、基板支持装置10により上昇させられてスクリーンマスク12の下面に接触する第1の印刷位置Aに位置決め保持される。
続いて、前記電磁弁が開かれて、第1の昇降装置49により第1のスキージユニット54が下降されて、第1のスキージユニット54のスキージ本体47の下端がスクリーンマスク12の上面に接触する状態となる。このとき、他のスキージユニット55,56,57は上昇端に保持されたままの状態にある。続いて、前記サーボモータ43を駆動させて、図7に示すように、第1のスライド46をY軸方向(図7において上方向)に移動させ、第1のスキージユニット54及び第3のスキージユニット55をY軸方向に移動させる。このとき第1のスキージユニット54のスキージ本体47が、スクリーンマスク12の表面に接触しながら摺動し、スクリーンマスク12上に置かれた半田44を貫通孔の第1のパターン40に押し込んで、プリント基板6の表面に第1のパターンの印刷を行う。
次に、基板支持装置10を下降させて第1のパターンに表面が印刷されたプリント基板6をメインコンベヤ20に移し替える。そして、図8に示すように、メインコンベヤ20及びアウトコンベヤ22を作動させ、第1のパターンに表面が印刷されたプリント基板6を、第2のシャトルコンベヤ106を経て次工程である実装機108の第1の搬送レーン120へと搬出する(図4参照)。
第1の搬送レーン120に搬入されたプリント基板6は、第1のパターンに印刷された半田の上に前記部品移載装置により電子部品が装着される。そして、電子部品が表面に装着されたプリント基板6は、基板搬送装置127により、図4に示すように、リフロー炉110の第1のリフローレーン126に搬出される。リフロー炉110の第1のリフローレーン126に搬入されたプリント基板6は、第1の基板搬送装置131で搬送されながらリフロー炉内の前記加熱ゾーンで加熱されることにより印刷された半田が溶融し、続いて前記冷却ゾーンで冷却されることにより、溶融された半田が固化されて電子部品がプリント基板6の表面に固定される。
表面に電子部品が実装(固定)されたプリント基板6は、第1の基板搬送装置131より基板搬出コンベヤ114を経て基板回送コンベヤ116に移される。移されたプリント基板6は基板回送コンベヤ116によりプリント基板生産ライン100の始点の基板供給位置102に並設された基板再供給コンベヤ118へと回送される。基板再供給コンベヤ118ではプリント基板6は裏面が上に返され、該裏面が上に返されたプリント基板6は、基板再供給コンベヤ118に第1のシャトルコンベヤ104が整列されて、搬送ラインをY軸方向(図4において下方)にスライドさせられてスクリーン印刷機2のインコンベヤ18に搬送される。
次に、プリント基板(第2のプリント基板)6は、図9に示すように、インコンベヤ18よりメインコンベヤ20に搬入され、基板支持装置10により上昇させられてスクリーンマスク12の下面に接触する第2の印刷位置Bに位置決め保持される。続いて同様に、第2の昇降装置51により第2のスキージユニット56が下降されて、第2のスキージユニット56のスキージ本体47の下端がスクリーンマスク12の上面に接触する状態となる。このとき、他のスキージユニット54,55,57は上昇端に保持されたままの状態にある。続いて、前記サーボモータ43を作動させて、図10に示すように、第2のスライド48をY軸方向に移動させ、第2のスキージユニット56及び第4のスキージユニット57をY軸方向に移動させる。このとき第2のスキージユニット56のスキージ本体47が、スクリーンマスク12の表面に接触しながら摺動し、スクリーンマスク12上に置かれた半田44を貫通孔の第2のパターン42に押し込んで、プリント基板6の裏面に第2のパターンの印刷を行う。次に、基板支持装置10を下降させて第2のパターンに裏面が印刷されたプリント基板6をメインコンベヤ20に移し替える。そして、メインコンベヤ20及びアウトコンベヤ22を作動させて第2のパターンに裏面が印刷されたプリント基板6を、図11に示すように、第2のシャトルコンベヤ106(図4参照)に移して、第2のシャトルコンベヤ106をY軸方向にスライドさせて、実装機108の第2の搬送レーン122に整列させて、前記プリント基板6を第2の搬送レーン122へと搬出する。
第2の搬送レーン122では、プリント基板6の裏面に第2のパターンに印刷された半田の上に、部品移載装置(図略)により電子部品が装着され、基板搬送装置124により、基板搬送装置124により、図4に示すように、リフロー炉110の第2のリフローレーン128に搬出される。リフロー炉110の第2のリフローレーン128に搬入されたプリント基板6は、リフロー炉内で加熱及び冷却されることにより、半田が溶融・固化されて電子部品がプリント基板6の裏面に固定される。
裏面に電子部品が実装されたプリント基板6は、基板搬出コンベヤ114より基板格納装置112に搬送され、基板格納装置112には表裏の両面に電子部品が実装されたプリント基板6が格納される。
一方、第1の印刷位置Aには、図12に示すように、新たなプリント基板6が搬入されて位置決めされる。以下、第3のスキージユニット55が降下されて同様に印刷がおこなわれる。
なお、本実施形態においては、プリント基板の流れにより第1の印刷位置で表面に印刷されたプリント基板(第1のプリント基板)が、実装機及びリフロー炉を経て、第2の印刷位置で、同じプリント基板が第2のプリント基板として裏面に印刷するものとしたが、スクリーン印刷機での工程作業としては、表面と裏面とに異なった印刷をする同じ種類のプリント基板が複数枚あって、表面に電子部品が既に実装・リフローされた別のプリント基板が、第2の印刷位置に、連続的に搬入位置決めされて印刷される。
また、第1の印刷位置Aと第2の印刷位置Bで夫々使用されるスライダ46,48やスキージユニット54,55,56,57は、相互に独立して作動可能であり、実施形態のように、第1の印刷位置Aで印刷が行われた後に、第2の印刷位置Bで印刷が行われることに限定されず、例えば、第2の印刷位置Bでの印刷工程と第1の印刷位置Aでの印刷工程とが同時に並行しておこなわれたり、第2の印刷位置Bでの印刷工程ばかりが連続しておこなわれたりするものでもよい。
また、第1の印刷位置Aにおいて或るプリント基板の表面を、第2の印刷位置Bにおいて同じプリント基板の裏面を印刷するものとしたが、これに限定されず、例えば、各印刷位置において二種類の異なったプリント基板を夫々印刷するものでもよい。
なお、図13に示すように、第1のスキージユニット54及び第2のスキージユニット56に替えて、長尺のスキージユニット130を使用してもよい。これにより寸法の大きいプリント基板のスクリーン印刷に柔軟に対応することができる。この場合、例えば図14に示すように、スキージユニット130を相対移動装置(第1のスライド46,第1の昇降装置49、及び第2のスライド48,第2の昇降装置51)に係脱可能に保持することができる。スキージユニット130のスキージ保持部材132は、側方が開放した係止溝134が水平方向に形成された係合突起136を上部に備え、前記相対移動装置のガイドロッド138の下端部には、保持板部140と、保持板部140に螺入され水平方向に延在する蝶螺子固定部材142とを有している。また、蝶螺子固定部材142は押付け座金部144を有している。スキージユニット130の係止溝134を蝶螺子固定部材142に係止させるとともに、蝶螺子固定部材142を螺入して押付け座金部144で係合突起136を保持板部140に押し付けることで、容易にスキージユニット130を固定することができる。また、蝶螺子固定部材142を螺退させることで、容易にスキージユニット130を取り外すことができる。
また、図15に示すように、X軸方向に延在してY軸方向に並行する第1及び第2の基板搬送装置124,125が設けられ、これらの基板搬送装置124,125の上方には1枚のスクリーンマスク12が両基板搬送装置124,125に跨って固定保持されている。このスクリーンマスク12には、貫通孔の第1のパターン40と第2のパターン42とがY軸方向に並べられて形成されている。
これらの第1のパターン40と前記第2のパターン42との間のピッチP1が、第1の印刷位置Aと第2の印刷位置Bとの間のピッチP2(第1及び第2の基板搬送装置124,125のピッチと同じ)より狭い場合に、第1の印刷位置Aで印刷した後に、図16に示すように、次に、印刷する際に使用する第2のパターン42の位置を、プリント基板6の搬送方向に直角な方向(Y軸方向)にスクリーンマスク12をピッチの差分だけスライドさせて、第2の印刷位置Bに合わせる。
これによると、構造上Y軸方向に構築すべき設備の幅(奥行き寸法)が大きくて、既製のスクリーンマスクの幅寸法に対応できないため、Y軸方向に並べて二つの印刷レーンを作ることができない場合に、容易にかつ安価に二つの印刷レーンを作ることができる。このように、印刷すべきパターン40又は42のいずれかを第1或いは第2の印刷位置A,Bに合わせることにより、柔軟かつ迅速に印刷することができる。
なお、逆に第1のパターンと第2のパターンとの間のピッチが、第1の印刷位置と第2の印刷位置との間のピッチよりも広い場合にも、ピッチの差分だけY軸方向にスクリーンマスクをスライドさせて、印刷が開始される印刷位置にいずれかのパターンを合わせることにより、容易に印刷することができる。
また、図17及び図18に示すように、X軸方向に延在してY軸方向に並行する第1及び第2の基板搬送装置124,125が設けられ、これらの基板搬送装置124,125の上方にある第1の印刷位置A及び第2の印刷位置Bには、夫々スクリーンマスク12a,12bが固定されている。各スクリーンマスク12a,12bには夫々異なった印刷パターン40,42が、各スクリーンマスク12a,12b上の位置M,Nにおいて形成されている。
プリント基板6が搬送されて停止される搬送位置(印刷位置A又はBに対応する)と、プリント基板が印刷されるスクリーンマスク12a,12bの印刷パターンの位置M又はNとに、平面上でずれが生じる場合に、夫々のスクリーンマスク12a,12bをY軸方向にずらすことにより、例えば、印刷パターンの位置Mを印刷位置Aに合わせて印刷することができる。これによると、例えばスクリーンマスクが大きくて、印刷位置に二つのスクリーンマスク12a,12bを並べるとスクリーンマスク同士が重なってしまうときでも、重ならないようにして二つの印刷位置A,Bで印刷することができる。
また、図19に示すように、X軸方向に延在してY軸方向に並行する第1及び第2の基板搬送装置124,125が設けられ、これらの基板搬送装置124,125の上方に夫々第1の印刷位置Aと第2の印刷位置BとがX軸方向にずらして配置されている。そして、各印刷位置A,Bに異なったパターン40,42が設けられたスクリーンマスク12a,12bがX軸方向に並べられたマスク支持台34a,34bに夫々配置されている。これによると、例えばスクリーンマスクが大きくて、印刷位置に二つのスクリーンマスク12a,12bを並べるとスクリーンマスク同士が重なってしまうときでも、スクリーンマスクをY軸方向にずらす必要が無く、重ならないようにして二つの印刷位置で印刷することができる。また、生産ラインに位置合わせするため(例えば、実装機に、X軸方向に延在し、Y軸方向に並べられた搬送レーンが設けられている場合など)、シャトルコンベヤなどの特別な設備を必要としないので、生産工数を減ずると共にコストの安いプリント基板生産ラインを構築することができる。
また、図20に示すように、例えば図19における印刷機において、X軸方向ガイド154及びY軸方向ガイド152により縦横に移動可能な検査用カメラ150を、第1の印刷位置Aと第2の印刷位置Bとで共有して使用する。これにより印刷位置毎に設けられる設備を省力化して設備コストの低減を図ることができる。この検査用カメラ150は、例えば基板マークと印刷状態とを確認するものであり、CCDカメラ、CMOSセンサカメラ等が使用できる。
また、図21、図22及び図23に示すように、相対移動装置のスライダ160に対して、第1及び第3の昇降装置164,166と第1及び第3のスキージユニット168,170とを有する第1のスキージセット172が、係脱可能に設けられている。また、第2及び第4の昇降装置165,167と第2及び第4のスキージユニット169,171とを有する第2のスキージセット174も、スライダ160に係脱可能に設けられている。また、スライダ160は、図略のサーボモータ及び図略のボールねじ機構を有しX軸方向に延在する図略のガイド装置によりシャトルガイド162に沿ってX軸方向に移動可能に構成されている。
第1のスキージセット172と第2のスキージセット174とは同じ構成なので、第1のスキージセット172についてスライダ160との係止構造を以下に代表例として説明する。図24に示すように、スライダ160の下方には、図略のエアポンプにエアホース176を介して連通するバキューム穴178を備えた吸着部材180が配され、吸着部材180によって第1のスキージセット172が係脱可能に保持される。また、吸着部材180は、スライダ160下部に設けられた上下方向ガイド部材182及び図略のアクチュエータ装置によって上下動可能に設けられ、第1のスキージセット172を係脱する際に下降端に位置するようになっている。吸着部材180には第1エアシリンダ184と第2エアシリンダ186とが設けられている。また、第1のスキージセット172には吸着部材180に吸着される被吸着部材188が設けられている。被吸着部材188にはガイドピン190が設けられ、ガイドピン190と吸着部材180に設けられたガイド孔192とにより吸着の際の係止位置が定められる。被吸着部材188には、図25に示すように、第1エアシリンダ184と第2エアシリンダ186のピストン部194が貫通する貫通孔196が設けられ、貫通孔196はガイド筒198に連通されている。ガイド筒198には、図24及び図26に示すように、ばね部材200により上方へ付勢されるガイド棒202が設けられ、ガイド棒202の下部にはスキージ保持部204に保持されたスキージ本体206が設けられている。第1エアシリンダ184又は第2エアシリンダ186のピストン部194が下降すると、ガイド棒202の上部が押圧されてスキージ本体206が下降してスクリーンマスク12aに接触するように構成されている。なお、ガイド筒198、ガイド棒202及びばね部材200により前記第1及び第3の昇降装置164,166を構成するが、その作動はスライダ160側に設けられた第1及び第2エアシリンダ184,186に基づくものである。
上記構成のスライダ及びスキージセットによると、第1の印刷位置Aにおける第1のスキージセット172と、第2の印刷位置Bにおける第2のスキージセット174と、にスライダ160を共通して使用することにより各印刷位置A,Bに設ける設備を省力化して設備コストの低減を図ることができる。
本発明に係るスクリーン印刷機の概要を示す斜視図。 スキージ装置の構成を示す正面図。 スキージ装置の構成を示す側面図。 本実施形態のスクリーン印刷機をプリント基板生産ラインに使用した例を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 スキージ装置の別の実施形態を示す図。 相対移動装置にスキージを組み付ける構造を示す図。 別の実施形態による印刷工程を示す図。 別の実施形態による印刷工程を示す図。 他の実施形態を示す図。 他の実施形態を示す図。 他の実施形態を示す図。 他の実施形態を示す図。 他の実施形態の作動を示す図。 他の実施形態の作動を示す図。 他の実施形態の作動を示す図。 他の実施形態のスキージのスライダへの係止構造を示す図。 同係止構造を示す図。 同作動を示す図。
符号の説明
2…スクリーン印刷機、6…プリント基板、8…基板搬送装置、10…基板支持装置、12…スクリーンマスク、14…マスク保持装置、16…スキージ装置、18…基板搬送装置(インコンベヤ)、20…基板搬送装置(メインコンベヤ)、22…基板搬送装置(アウトコンベヤ)、30…作動制御装置、40…第1のパターン、42…第2のパターン、44…半田、46…相対異動装置(第1のスライド)、47…スキージ本体、48…相対移動装置(第2のスライド)、49…相対移動装置(第1の昇降装置)、50…相対移動装置(第3の昇降装置)、51…相対移動装置(第2の昇降装置)、52…相対移動装置(第4の昇降装置)、54…スキージ(第1のスキージユニット)、55…スキージ(第3のスキージユニット)、56…スキージ(第2のスキージユニット)、57…スキージ(第4のスキージユニット)、58…相対移動装置(第1のスライド送り装置)、60…相対移動装置(第2のスライド送り装置)、100…プリント基板生産ライン、A…第1の印刷位置、B…第2の印刷位置。

Claims (10)

  1. プリント基板の搬入及び搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置により搬入されたプリント基板を印刷位置で支持する基板支持装置と、複数の貫通孔からなるパターンが形成されたスクリーンマスクと、スクリーンマスクを保持するマスク保持装置と、該マスク保持装置に保持された前記スクリーンマスク上を摺動することにより、スクリーンマスク上に置かれた印刷剤を該スクリーンマスクに形成されたパターンに押し込むスキージと、該スキージを摺動させるためにスキージとスクリーンマスクとを相対的に移動させる相対移動装置と、を備えたスクリーン印刷機において、
    一枚の前記スクリーンマスクには、プリント基板の異なった印刷面を夫々印刷する第1のパターンと第2のパターンとを設け、
    前記スキージとして、前記第1のパターンを使用して印刷する第1の印刷位置で摺動可能な第1のスキージと、前記第2のパターンを使用して印刷する第2の印刷位置で摺動可能な第2のスキージとを設け、
    第1のプリント基板を搬入して前記第1の印刷位置に位置決めする工程と、
    該第1の印刷位置で前記第1のプリント基板の印刷面に前記第1のパターンの印刷を行う第1の印刷工程と、
    前記第1のパターンの印刷が行われたプリント基板を、次工程に搬出する工程と、
    第2のプリント基板を搬入して前記第2の印刷位置に位置決めする工程と、
    前記第2の印刷位置で、前記第2のプリント基板の印刷面に前記第2のパターンの印刷を行う第2の印刷工程と、
    前記第2のパターンの印刷が行われたプリント基板を、次工程に搬出する工程と、
    を備えていることを特徴とするスクリーン印刷方法。
  2. 請求項1において、前記第1のプリント基板は、表面及び裏面に夫々異なった電子部品を実装するプリント基板の表面側であり、
    前記第2のプリント基板は、第1のプリント基板と同種類のプリント基板であって、前記第1の印刷工程で表面を印刷された後、次工程で該表面に少なくとも電子部品が実装されたプリント基板の裏面側であることを特徴とするスクリーン印刷方法。
  3. 請求項1又は2において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に直角に並べて定められ、前記スクリーンマスクのパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けることを特徴とするスクリーン印刷方法。
  4. 請求項3において、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの間のピッチが、前記第1の印刷位置と前記第2の印刷位置との間のピッチと異なる場合に、印刷する際に使用する前記パターンの位置を、プリント基板の搬送方向に直角な方向に前記スクリーンマスクをスライドさせて、プリント基板の前記第1の印刷位置又は前記第2の印刷位置のいずれかに合わせて印刷することを特徴とするスクリーン印刷方法。
  5. 請求項1又は2において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に並べて定められ、前記スクリーンマスクのパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けることを特徴とするスクリーン印刷方法。
  6. プリント基板の搬入及び搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置により搬入されたプリント基板を印刷位置で支持する基板支持装置と、複数の貫通孔からなるパターンが形成されたスクリーンマスクと、該スクリーンマスクを保持するマスク保持装置と、該マスク保持装置に保持された前記スクリーンマスク上を摺動することにより、該スクリーンマスク上に置かれた印刷剤を該スクリーンマスクに形成されたパターンに押し込むスキージと、該スキージを摺動させるため、前記スキージと前記スクリーンマスクとを相対的に移動させる相対移動装置と、前記基板支持装置、前記マスク保持装置、前記スキージ、前記相対移動装置及び前記基板搬送装置の作動を制御する作動制御装置と、を備えたスクリーン印刷機において、
    前記スクリーンマスクは、一枚のスクリーンマスクに、プリント基板の異なった印刷面を夫々印刷するための第1のパターンと第2のパターンとが形成されたものであり、
    前記基板支持装置は、前記第1のパターンを使用して印刷する第1の印刷位置にてプリント基板を支持する第1の基板支持装置と、前記第2のパターンを使用して印刷する第2の印刷位置にてプリント基板を支持する第2の基板支持装置と、を有し、
    前記スキージは、前記第1の印刷位置で摺動可能な第1のスキージと、前記第2の印刷位置で摺動可能な第2のスキージと、を有し、
    前記相対移動装置は、前記第1のスキージを摺動させる第1の相対移動装置と、前記第2のスキージを摺動させる第2の相対移動装置と、を有し、
    前記作動制御装置は、
    第1のプリント基板を、前記基板搬送装置により搬入させて、前記第1の基板支持装置により前記第1の印刷位置に位置決めさせ、
    前記第1の相対移動装置により前記第1のスキージを摺動させて、前記第1の印刷位置で前記第1のプリント基板の印刷面に前記第1のパターンの印刷を行わせ、
    前記第1のパターンの印刷が行われたプリント基板を、前記基板搬送装置により搬出させ、
    第2のプリント基板を、前記基板搬送装置により搬入させて、前記第2の基板支持装置により前記第2の印刷位置に位置決めさせ、
    前記第2の相対移動装置により前記第2のスキージを摺動させて、前記第2の印刷位置で前記第2のプリント基板の印刷面に前記第2のパターンの印刷を行わせ、
    前記第2のパターンの印刷が行われたプリント基板を、前記基板搬送装置により搬出させることを特徴とするスクリーン印刷機。
  7. 請求項6において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に直角に並べて定められ、前記スクリーンマスクの第1及び第2のパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けられていることを特徴とするスクリーン印刷機。
  8. 請求項6において、前記第1及び第2の印刷位置は、プリント基板の搬送方向に並べて定められ、前記スクリーンマスクの第1及び第2のパターンは、前記第1及び第2の印刷位置に対応する位置に設けられていることを特徴とするスクリーン印刷機。
  9. 請求項6又は8において、前記第1のスキージは、前記第1の相対移動装置に係脱可能に設けられるとともに、前記第2のスキージは、前記第2の相対移動装置に係脱可能に設けられ、これらの第1及び第2の相対移動装置には、前記第1の印刷位置及び前記第2の印刷位置を同時に摺動可能に設けられる長尺のスキージが、前記第1及び第2のスキージに替えて取付け可能であることを特徴とするスクリーン印刷機。
  10. 請求項6乃至9のいずれか1項に記載のスクリーン印刷機を備えたプリント基板生産ライン。

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