JP2009045839A - スクリーン印刷用スキージ - Google Patents

Abstract

【課題】小さな印圧で印刷剤をローリングさせながら、同時に高い掻き取り性を確保できるスクリーン印刷用スキージを提供する。
【解決手段】スクリーンマスク上を摺動することにより、パターン孔を介してプリント基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷用スキージにおいて、前記摺動する際の進行方向に前傾させて配置され、前記進行方向の直角方向に延在する板状のスキージ本体部と、該スキージ本体部の下端部であって前記進行方向の反対側に設けられるとともに、前記スキージ本体部よりも厚みが薄く形成され、スキージ長手方向に延在する帯状凹部と、該帯状凹部の下端部に前記帯状凹部よりも厚みが厚く形成され、スキージ長手方向に延在して前記スクリーンマスクの上面に接触する接触縁部と、を設けたこと。
【選択図】 図４

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に使用するスキージに関する。

従来、電子部品を実装する工程において、プリント基板上にクリーム半田等の印刷剤を印刷する方法として、スクリーン印刷が用いられる。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が開口されたスクリーンマスクをプリント基板上にセットし、スクリーンマスク上にクリーム半田等を供給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を介してプリント基板上にクリーム半田等を印刷するものである。これは、スキージがスクリーンマスク上を水平方向に移動することによって、パターン孔内にクリーム半田を充填し、このクリーム半田をスクリーンマスクの下面にセットされたプリント基板に印刷するものである。このスキージとして、進行方向に傾斜させたプレート状部材によってクリーム半田を掻き寄せ、スキージの移動に伴って、クリーム半田をマスクプレートに対して押し付けることにより、パターン孔内にクリーム半田を充填するものが知られている。

ここで、スキージを摺動させる際に、クリーム半田がローリング（横転）しながら、スクリーンマスクの上を移動してパターン孔に落とし込むように充填される状態を作ることが、クリーム半田を余分に使用することなくパターン孔に満遍なく充填できる良い方法であると知られている。そのためには、適度に進行方向にスキージを前傾させることが求められる。この点、従来のメタルスキージでは、下方への突出長さを長くすることで、印圧をかけたときにスキージが大きく湾曲することで、クリーム半田に接触する部分に適当な傾斜角度を出すことができるが、湾曲によって力が逃げるため、大きな印圧をかけることができなくなりクリーム半田の掻き取り性が低下する。逆に、突出長さを短くすると、大きな印圧をかけることができるので、掻き取り性は向上するが、傾斜角度を出すために大きく傾けることが必要になって、スキージのホルダ部とスクリーンマスク上のクリーム半田との距離が接近する。そのため、クリーム半田がスキージのホルダ部に付着して、スキージが上昇したときに付着した半田を一緒に持ち上げて、パターン孔からクリーム半田を抜き出したり、持ち上げられたクリーム半田が垂下したりして印刷不良が生じるおそれがあった。

そのため、例えば特許文献１に示すスキージが考えられた。これは、厚みのある第１スキージ部と、第１スキージより先端に設けられ、第１スキージ部よりも薄く形成された第２スキージ部とから構成されて、第２スキージ部の弾性係数が、第１スキージ部の弾性係数よりも小さく設定されている。この弾性係数の異なった二つのスキージが組み合わされたスキージで押圧することにより、撓んで変形したプリント基板の表面全体に適当な印圧でクリーム半田を印刷するものである。
特開平８−１１２８９２号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、第２のスキージ部の端部が薄いため、大きな印圧がかけられると、該端部がパターン孔の窪みに応じて変形してパターン孔に入り込み、充填されたクリーム半田を掻き出してしまうおそれがある。そして、弾性係数が低いウレタン製スキージにおいても、同様な原因で、一旦充填されたクリーム半田を掻き出し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、小さな印圧で印刷剤をローリングさせながら、同時に高い掻取性を確保できるスクリーン印刷用スキージ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、スクリーンマスク上を摺動することにより、パターン孔を介してプリント基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷用スキージにおいて、前記摺動する際の進行方向に前傾させて配置され、前記進行方向の直角方向に延在する板状のスキージ本体部と、該スキージ本体部の下部であって前記進行方向の反対側に、スキージ本体部よりも厚みが薄く形成され、スキージの長手方向に延在する帯状凹部と、該帯状凹部の下部に帯状凹部よりも厚みが厚く形成され、スキージの長手方向に延在して前記スクリーンマスクの上面に接触する接触縁部と、を設けたことである。

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、前記スキージ本体部と、前記帯状凹部と、前記接触縁部とは、いずれもステンレススチール製であることである。

請求項１に係る発明によると、スキージ本体部よりも帯状凹部は薄く形成されているので、湾曲してスキージ本体部よりも大きい角度で前傾し、大きな印圧をかけなくとも、摺動する際にクリーム半田がローリングするのに適した角度に傾斜してクリーム半田を、スクリーンマスクのパターン孔に適度に押し込む充填性を向上させることができる。そして、接触縁部は、帯状凹部よりも厚く形成されているので、下端部が変形しにくく、前記パターン孔に応じて変形しないので、パターン孔に入り込むことなく、クリーム半田を掻き出すことがない。また、接触縁は、元の真直ぐな形状を保持して変形しにくいことから、平らなスクリーンマスク上に置かれたクリーム半田を満遍なく掻き取る掻取性を向上させることができる。

請求項２に係る発明によると、スクリーン印刷用スキージを形成するステンレススチールは、高剛性材であるため、厚みのあるスキージ本体部では、少し湾曲変形するだけであり、押圧力が逃げないので、下部に効率よく力を伝えて掻き取り性を向上させることができる。また、錆びることなく安価な印刷用スキージとすることができる。

本発明に係るスクリーン印刷用スキージの実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１はスクリーン印刷用スキージを使用したスクリーン印刷機の概要を示す図であり、図２はスクリーン印刷用スキージの正面図である。

スクリーン印刷機２は、プリント基板４を搬送方向であるＸ軸方向に搬送する図略の基板搬送装置、プリント基板４を印刷位置で支持する基板支持装置６、スクリーンマスク８を保持するマスク保持台１０と、スキージ装置１２とを備えている。

前記基板搬送装置は、プリント基板４の搬送方向に延在する一対のガイド（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。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４が搬送される。また、前記駆動モータは図略の作動制御装置により作動が制御されている。また、前記ガイドの間は搬送されるプリント基板４の大きさに合わせて調節可能になっている。

また、前記基板搬送装置の下流側寄りの少し上方には、印刷位置が定められている。この印刷位置には基板支持装置６が設けられ、基板支持装置６にはプリント基板４が載置される図略の基板支持台が設けられている。この基板支持台は図略の昇降装置によって昇降させられるようになっている。基板搬送装置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４は基板搬送装置により搬送され、図略のストッパ(印刷位置に対応する)により停止される。そして、プリント基板４は、基板搬送装置から移動されて前記基板支持台における印刷位置で、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８に接触するようになっている。

マスク保持台１０は、図１に示すように、スクリーンマスク８とその周縁に固定された保持枠１６とを支持するようになっている。マスク保持台１０は矩形の枠体であり、その上に保持枠１６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８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８には、前記印刷位置に対応する位置にプリント基板４の表面を印刷するためのパターン孔１８が形成されている。また、スクリーンマスク８の上には、図略の半田供給装置よりペースト状のクリーム半田２０が供給されるようになっている。

スキージ装置１２は、図１に示すように、スライド２２と、スライド２２に保持される第１の昇降装置２４及び第２の昇降装置２６と、第１の昇降装置２４に保持される第１の印刷用スキージ３０と、第２の昇降装置２６に保持される第２の印刷用スキージ３２と、スライド２２をＹ軸方向に送るスライド送り装置３４を備えている。スライド送り装置３４は、駆動源としてのサーボモータ３６とボールねじ機構３８とを含み、サーボモータ３６の回転がボールねじ機構３８により直線運動に変換されて、前記スライド２２がＹ軸方向に移動させられる。また、このサーボモータ３６は前記作動制御装置によって制御される。スライド２２の移動は、スライド２２の両側にＹ軸方向に延在するガイドレール４０と、スライド２２の両側面に夫々固定されてガイドレール４０に相対移動可能に夫々嵌合する図略のガイドブロックとにより案内される。

前記スライド２２には一対の側壁及び天壁を備えて門形をなすフレーム４２が固定されている。スライド２２に固定されるフレーム４２には、第１の昇降装置２４及び第１の印刷用スキージ３０と、第２の昇降装置２６及び第２の印刷用スキージ３２とが、スキージ装置１２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。これらの昇降装置２４,２６及び印刷用スキージ３０,３２は構成が同じであり、第１の昇降装置２４及び第１の印刷用スキージ３０を代表例として説明する。

第１の昇降装置２４は、図１に示すように、エアが封入されるシリンダ部４４と封入されるエアの圧力によりシリンダ部４４内を摺動するピストン部４６とを有している。このピストン部４６の下端部にはガイドロッド４８が固定され、ガイドロッド４８はスライド２２に立設された案内筒５０に摺動可能に嵌合されて第１の印刷用スキージ３０の昇降を案内するようになっている。シリンダ部４４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、この電磁弁は前記作動制御装置により制御される。

第１の印刷用スキージ３０は、スキージ本体部５４と帯状凹部５６と接触縁部５８とを備え、第１の昇降装置２４の下部にスキージ保持部材５２により組み付けられている。スキージ保持部材５２は前記ガイドロッド４８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５２は、第１の印刷用スキージ３０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５２には第１の印刷用スキージ３０がボルト等により着脱可能に固定されている。第１の印刷用スキージ３０のスキージ本体部５４は、図２及び図３に示すように、例えばステンレススチール製の長方形板状体から成り、スキージ保持部材５２により、スキージ摺動方向の直角な方向に延在するするとともに、摺動する際の進行方向に前傾して保持される。スキージ本体部５４の下端部には、スキージ本体部５４よりも薄い帯状凹部５６が設けられ、この帯状凹部５６は、スキージ３０がスクリーンマスク８上を摺動する際の進行方向の反対側にスキージ長手方向に延在するように設けられている。帯状凹部５６の下端部には、帯状凹部５６より厚く形成された接触縁部５８が設けられている。この接触縁部５８は帯状凹部５６の下端部に沿って真直ぐに設けられており、この接触縁部５８がスクリーンマスク８の表面に接触するようになっている。なお、上記印刷用スキージ３０,３２は、スキージ本体部５４、帯状凹部５６及び接触縁部５８によって、一体に形成されている。

上記のように構成されたスクリーン印刷機２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４に印刷剤としてペースト状のクリーム半田２０を印刷する場合には、スクリーンマスク８が固定されているマスク保持台１０上に位置決めされ、そのスクリーンマスク８の上に前記半田供給装置よりクリーム半田２０が載せられる。

スキージ装置１２において、スライド２２はスクリーンマスク８の印刷領域中、Ｙ軸方向において一方の端に位置し、第１の印刷用スキージ３０及び第２の印刷用スキージ３２は、いずれも上昇端に位置される。そして、プリント基板４が、前記基板搬送装置により搬入され、基板支持装置６により上昇させられてスクリーンマスク８の下面に接触する印刷位置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２４により第１の印刷スキージ３０が下降されて、第１の印刷スキージ３０の下端（接触縁部５８）がスクリーンマスク８の上面に接触する状態となる。このとき、第２の印刷スキージ３２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３６を駆動させて、図１に示すように、スライド２２をＹ軸方向（図１において左方向）に移動させ、第１の印刷スキージ３０及び第２の印刷スキージ３２をＹ軸方向に移動させる。このとき図４に示すように、第１の印刷スキージ３０の下端部が、スクリーンマスク８の表面に接触しながら摺動し、スクリーンマスク８上に置かれたクリーム半田２０をパターン孔１８に押し込んで、プリント基板４の表面に印刷を行う。

この印刷の際に、上記構成のスクリーン印刷用スキージ（第１の印刷スキージ３０）によると、第１の印刷用スキージ３０において、スキージ本体部５４よりも帯状凹部５６は厚みが薄く形成されているので、帯状凹部５６への曲げ応力が大きく作用するスキージ本体部５４との境界より漸増的に湾曲する。そのため、図４に示すように、帯状凹部５６はスキージ本体部５４よりも大きい角度で前傾し、大きな印圧をかけなくとも、接触縁部５８は、摺動する際にクリーム半田２０がローリングするのに適した角度に傾斜してクリーム半田２０を、スクリーンマスク８のパターン孔１８に適度に押し込む充填性を向上させることができる。スクリーンマスク８の表面とのなす角度は、例えばスキージ本体部５６については、６０度位（前傾角度としては、３０度位）、接触縁部５８については、４０度〜５０度（前傾角度としては５０度〜４０度）とすることができる。そして、図６に示すように、接触縁部５８は、帯状凹部５６よりも厚みが厚く形成されているので、前記パターン孔１８に応じて下端部が変形しないので、パターン孔１８に入り込むことなく、クリーム半田２０を掻き出すことがない。また、接触縁部５８は、元の真直ぐな形を保ち変形しにくいことから、図６に示すように、平らなスクリーンマスク８上に置かれたクリーム半田２０を、満遍なく掻き取る掻取性を向上させることができる。

また、印刷用スキージ３０を形成するステンレススチールは、高剛性材であるため、厚みのあるスキージ本体部５４では、少し湾曲変形するだけであり、湾曲によって押圧力が逃げないので、加えられる押圧力をそのまま下方に伝えることができる。帯状凹部５６では、薄く形成されているので、伝えられた押圧力で容易に弾性変形して、クリーム半田２０のローリングに適した角度（例えば４０〜５０度）に接触縁部５８を前傾させるので、充填性を向上させることができる。同時に、湾曲変形するけれども高剛性材であるため、その弾発力により確実に掻き取るための押圧力を伝えることができる。また、接触縁部５８は、厚みがある高剛性材であり、真直ぐなままで余り変形することないので、スクリーンマスク８の平らな表面に沿って、クリーム半田２０を満遍なく掻き取ることができる。また、錆びることなく安価な印刷用スキージとして提供することができる。
なお、上記実施形態においては、帯状凹部の幅が、接触縁部よりも広いものであったが、これに限定されず、図７に示すように、帯状凹部の幅より接触縁部の幅が広く形成されているものでも良い。
また、印刷用スキージは、ステンレススチール製に限定されず、例えばアラミド繊維強化プラスチックなどでもよい。

本発明に係るスクリーン印刷機の概要を示す斜視図。 スキージの正面図。 スキージの側面図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 印刷工程を示す図。 別の実施形態を示す図。

符号の説明

２…スクリーン印刷機、４…プリント基板、８…スクリーンマスク、１２…スキージ装置、１８…パターン孔、２０…クリーム半田、３０…スクリーン印刷用スキージ（第１の印刷用スキージ）、５４…スキージ本体部、５６…帯状凹部、５８…接触縁部。

Claims (2)

1. スクリーンマスク上を摺動することにより、パターン孔を介してプリント基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷用スキージにおいて、
   前記摺動する際の進行方向に前傾させて配置され、前記進行方向の直角方向に延在する板状のスキージ本体部と、
   該スキージ本体部の下端部であって前記進行方向の反対側に設けられるとともに、前記スキージ本体部よりも厚みが薄く形成され、スキージ長手方向に延在する帯状凹部と、
   該帯状凹部の下端部に前記帯状凹部よりも厚みが厚く形成され、スキージ長手方向に延在して前記スクリーンマスクの上面に接触する接触縁部と、
   を設けたことを特徴とするスクリーン印刷用スキージ。
2. 請求項１において、前記スキージ本体部と、前記帯状凹部と、前記接触縁部とは、いずれもステンレススチール製であることを特徴とするスクリーン印刷用スキージ。
   
   
   

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