JP2009143110A - Screen printing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスクリーン印刷装置に係り、特にファインピッチの開口部のパターン形成に最適なスクリーン印刷装置に関する。 The present invention relates to a screen printing apparatus, and more particularly to a screen printing apparatus that is optimal for pattern formation of openings having fine pitches.
従来のスクリーン印刷装置では特許文献1に記載のように印刷時に、スキージで半田ペーストを印刷時に版離れの良い方式の印刷機が開発されている。
In a conventional screen printing apparatus, as described in
上記従来技術では、スクリーンと基板間にある程度の隙間を設ける必要があり、スキージでマスクを基板に押し付けることで半田ペーストを基板に印刷する構造となっている。しかし最近、印刷する印刷パターンが微細化し、かつ大型の基板を印刷する要求が大きくなっている。微細パターンの印刷を行う場合、従来技術の問題点として、スキージでマスクを基板に押し付けマスク面上を移動する場合のスキージとマスク間の摩擦抵抗によるマスクの伸びにより、位置ずれが発生することが有る。このためには印刷対象物である基板とマスクの密着性を向上して、位置ずれのない状態で印刷する必要がある。このため、従来と異なり、基板とマスクの密着性をよくすると共に、版離れも基板に余分なペーストが付着しないようにする必要がある。また、装置の小型化等のために基板を保持する印刷テーブルが基板を保持できる大きさに制限される。さらに通常、印刷に使用するマスクの大きさは、基板面積に対して大きなマスクを使用するようにしているため、基板に対して、マスクがはみ出しその部分が支持のない状態で保持されるために、マスク自体が変形し、それが印刷に悪影響を及ぼす場合もある。 In the above-described conventional technology, it is necessary to provide a certain gap between the screen and the substrate, and the solder paste is printed on the substrate by pressing the mask against the substrate with a squeegee. However, recently, a print pattern to be printed is miniaturized, and a demand for printing a large substrate is increasing. When printing a fine pattern, as a problem of the prior art, when the mask is pressed against the substrate with a squeegee and moved on the mask surface, the position shift may occur due to the elongation of the mask due to the frictional resistance between the squeegee and the mask. Yes. For this purpose, it is necessary to improve the adhesion between the substrate to be printed and the mask, and to perform printing without any misalignment. For this reason, unlike the prior art, it is necessary to improve the adhesion between the substrate and the mask and to prevent the excess paste from adhering to the substrate even when the plate is separated. In addition, the size of the printing table that holds the substrate is limited to a size that can hold the substrate in order to reduce the size of the apparatus. Furthermore, the size of the mask used for printing is usually a mask that is larger than the area of the substrate, so that the mask protrudes from the substrate and that part is held in an unsupported state. In some cases, the mask itself is deformed, which adversely affects printing.
そこで、本発明の目的は、印刷時の基板とマスクの密着性を増し、かつ簡単に版離れの行える印刷装置として、ファインピッチでかつ大型基板に印刷の行えるスクリーン印刷装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus that can print on a large substrate with a fine pitch as a printing apparatus that can increase the adhesion between a substrate and a mask at the time of printing and can be easily separated. .
はんだペーストあるいはフラックスを押し込み、基板面に転写するスクリーン印刷機において、印刷テーブルに保持された基板の周辺部のマスク面を基板側から保持するマスク面保持部材を設け、マスクを基板面とマスク面保持部材とで保持した状態でマスク面上において、スキージを移動させてマスク開口部にはんだペースト又はフラックスを供給する構成としたことを特徴とする。 In a screen printer that pushes solder paste or flux and transfers it to the substrate surface, a mask surface holding member that holds the mask surface of the peripheral portion of the substrate held on the printing table from the substrate side is provided, and the mask is attached to the substrate surface and the mask surface. It is characterized in that the soldering paste or flux is supplied to the mask opening by moving the squeegee on the mask surface while being held by the holding member.
また、マスク面保持部材に吸着機構を設ける構成とすることで、基板面周囲のマスクを吸着保持することで確実にマスクを保持できる。 In addition, by providing the mask surface holding member with the suction mechanism, the mask can be reliably held by sucking and holding the mask around the substrate surface.
マスクの変形を防止できるために微細ピッチのパターンでも位置ずれを起こすことなく、確実に印刷することが可能となる。また、印刷時マスク面は常に基板及びマスク面支持部材に接触しているために、マスク裏面へのはんだペースト又はフラックスが回り込むことがなく、安定した印刷形状を実現できる。このため、通常は複数回印刷するたびにマスク裏面の清掃が必要であったが、その清掃回数を低減でき、印刷の生産性を向上できる。 Since the mask can be prevented from being deformed, even a fine pitch pattern can be reliably printed without causing a positional shift. Further, since the mask surface at the time of printing is always in contact with the substrate and the mask surface support member, the solder paste or flux does not wrap around the mask back surface, and a stable printed shape can be realized. For this reason, it is usually necessary to clean the back surface of the mask each time printing is performed a plurality of times. However, the number of cleanings can be reduced, and the productivity of printing can be improved.
さらに、確実にマスク面を保持できるために、先の実施例でも述べたようにはんだペーストやフラックスのマスク裏面への回り込みを防止できる。又基板周囲のマスクを確実に固定することで、基板周囲の境界部におけるマスクと基板との密着性が向上する。この結果、印刷開始部位、及び終了部位と基板中央部のはんだペーストの転写形状及び転写量の均一化が測れる。 Furthermore, since the mask surface can be reliably held, it is possible to prevent the solder paste or flux from entering the back surface of the mask as described in the previous embodiment. In addition, by securely fixing the mask around the substrate, the adhesion between the mask and the substrate at the boundary around the substrate is improved. As a result, it is possible to make uniform the transfer shape and transfer amount of the solder paste at the printing start site and end site and the center of the substrate.
図1にスクリーン印刷装置の全体構成の概略を示す。 FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the screen printing apparatus.
本体フレームには図示していない版枠受けが設けられており、版枠受けには印刷パターンを開口部として持つスクリーン21を張ったマスク20がセットされるように構成されている。マスク20の上方には、スキージヘッド2が配置され、スキージヘッド2にはスキージ3が装着されている。スキージヘッド2はスキージ移動機構6により水平方向に移動が可能であり、スキージ3はスキージ昇降機構4によって上下方向に移動できる。マスク20の下方にはマスクに対向するように印刷対象物である基板21を載置して保持する印刷テーブル10が設けて有る。この印刷テーブル10は、基板21を水平方向に移動してマスク20との位置合わせを行うXYθテーブル11と、基板21を受け取りコンベア26から受け取り、かつ基板21をマスク20面に近付けるか又は接触させるためのテーブル昇降機構12とを備えている。印刷テーブル10の上面には基板受け取りコンベア26が設けられており、基板搬入コンベア25によって搬入された基板21を印刷テーブル10上に受け取り、印刷が終了すると基板搬出コンベア27に基板21を排出する。
A plate frame receiver (not shown) is provided on the main body frame, and a
全自動スクリーン印刷装置においてはマスク20と基板21の位置合わせを自動的に行う機能を備えている。すなわち、CCDカメラ15によって、マスク20と基板21のそれぞれに設けられている位置合わせ用マークを撮像し、画像処理して位置ずれ量を求めて、そのずれ量を補正するようにXYθテーブル制御部35からの指令に基づきXYθテーブル11を駆動して位置合わせを行うものである。
The fully automatic screen printing apparatus has a function of automatically aligning the
なお、各部駆動用の印刷制御部36やCCDカメラ15からの画像信号を処理する画像入力部37等を備えた印刷機制御部30は、印刷機本体フレームの内部に設けてあり、制御用データの書き換えや、印刷条件の変更等を行うためのデータ入力部50や、印刷状況等や取込んだ認識マークをモニタするための表示部40が印刷機の外側に、配置してある。
A printing
はんだペースト又はフラックスを印刷される基板21は、基板搬入コンベア25によって基板受け取りコンベア26に供給され、印刷テーブル10上の所定の位置に固定される。基板21を印刷テーブル10に固定後、予め登録設定された基板マーク位置にCCDカメラ15を移動する。続いてCCDカメラ15が基板21及びマスク20に設けられた位置認識用マーク(図示せず)を撮像し、印刷機制御部30に転送する。制御部内の画像入力部37では、画像データからマスク20と基板21の位置ずれ量を求める。その結果に基づいて、印刷機制御部30はXYθテーブル制御部35から駆動信号をXYθテーブル11に送り、その信号に基づいてXYθテーブル11を動作させてマスク20に対する基板21の位置を修正・位置合わせする。位置合わせ動作完了後、CCDカメラ15が印刷テーブル10と干渉しない位置まで所定量退避動作する。カメラ退避完了後、印刷テーブル10が上昇し、基板21とマスク20を接触させる。その後、スキージ昇降シリンダ4によってスキージ3がマスク20面上に接触するまで下降し、スキージヘッド2の移動によってマスク上に供給されていた、はんだペースト又はフラックスがマスク20の開口部に充填され、基板に転写される。スキージ3は水平方向に一定距離ストロークした後に上昇する。そして、印刷テーブル10が下降し、マスク20と基板21が離れ、マスク20の開口部に充填された、はんだペースト又はフラックスが基板21に転写される。
The
そして、はんだペースト又はフラックスが印刷された基板21は基板搬出コンベア27を経て次工程に送られる。
And the board |
なお、基板21とマスク20には相対的に同一な箇所に認識位置合わせ用マークが2ケ以上設けられており、この双方のマーク各々を、上下方向2視野を有する特殊なCCDカメラ15により、マスク20のマークは下から認識し、基板21のマークは上から認識して、所定の箇所のマーク全ての位置座標を読み取り、マスク20に対する基板21のずれ量を位置演算・補正し、基板21をマスク20に対して位置合わせする。
The
図1(b)に示す印刷機制御部30において、CCDカメラ15によって撮像した任意パターンを画像入力部37より取り込み、任意パターンの周囲に類似パターンが存在していても、辞書38に予め用意されたモデルと、CCDカメラ15によって撮像した任意パターンとの相関値を相関値計算部31にて演算する。相関値計算部31によって求められた相関値に基づいて、形状推定部32にてモデルの形状推定を行う。推定された形状を複数個の仮基準パターンとして記憶設定する。そして、パターン位置座標演算部33にて、目標基準パターン間距離と比較し、かつ寸法計算部34で形状寸法を求め、差の最も少ない組み合わせのマークを基準パターンとして辞書38に登録する手段を備えている。
In the printing
さらに印刷機制御部30にはスキージヘッド2等の動作を制御する印刷制御部36を備えている。
Further, the printing
次に図2を用いてマスク支持の一実施例を説明する。図2に印刷テーブル部の構造の一例を示す。図の示すように印刷テーブル10に搭載した印刷対象物である基板21の周辺部に印刷テーブル10とは別にマスク20面を支持するためのマスク面支持部材が設けてある。このマスク面支持部材は、印刷テーブル10を支持する台座19に一方側のマスク面支持部材61が固定され、他方側のマスク面支持部材60は、基板方向(矢印41方向)に移動できる構成としてある。即ち固定側のマスク面支持部材61脚部に設けた駆動用モータ16により同じく可動側マスク面支持部材60の脚部を移動するようにボールネジ17が設けてある。また、可動側マスク面支持部材60の脚部は台座部46に設けたリニアレール45上を摺動できるように図示していないボールベアリングが取り付けてある。固定側マスク面支持部材61にモータ16を駆動してボールネジ17を回転させることで、可動側マスク面支持部材60を基板21の他方側の側面に押し付ける構成としてある。なお、固定側マスク面支持部材61の端部は基板21の一方側の側面に接触して、位置決めできる構成としてある。このマスク面支持部材のマスク面に接触する部分は所定の面積を有している。また、印刷テーブル10は負圧(矢印42)を供給することで基板21をテーブル面に固定する構成としてある。
Next, an embodiment of mask support will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an example of the structure of the print table unit. As shown in the figure, a mask surface supporting member for supporting the surface of the
このように、マスク面が基板面に接触するだけでなく、基板をはずれた周囲をマスク面支持部材60,61の上面に接触して支持されるようにすることで、スキージ3が移動時にはマスク20は基板21面だけでなくマスク面支持部材60,61でも支持され、マスク20の変形を防止できる。このために微細ピッチのパターンでも位置ずれを起こすことなく、確実に印刷することが可能となる。また、印刷時マスク面は常に基板及びマスク面支持部材に接触しているために、マスク裏面へのはんだペースト又はフラックスが回り込むことがなく、安定した版離れを実現できる。このため、通常は複数回印刷するたびにマスク裏面の清掃が必要であったが、その清掃回数を低減でき、印刷の生産性を向上できる。
In this way, not only the mask surface contacts the substrate surface, but also the periphery around the substrate is supported by contacting the upper surface of the mask
次に図3を用いて他の実施例を説明する。図3において図2と異なる点はマスク面支持部材のマスクと接触する部分に複数の吸着孔からなる吸引吸着機構を設けた点である。図2においても印刷テーブル10には基板21を固定するために複数の負圧供給孔(吸着孔)を印刷テーブル10面に設けた構造としてある。本実施例でも、印刷テーブル10面に負圧供給孔を設けると共に、マスク面支持部材60,61のマスク21面に接触する面に複数の負圧供給孔を設け、そこに負圧を供給することで確実にマスク21を保持するようにしたものである。これにより、先の実施例より確実にマスク21を保持できるために、先の実施例でも述べたようにはんだペーストやフラックスのマスク裏面への回り込みを防止できる。又基板周囲のマスクを確実に固定することで、基板周囲の境界部におけるマスクと基板との密着性が向上する。この結果、印刷開始部位、及び終了部位と基板中央部のはんだペーストの転写形状及び転写量の均一化が測れる。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 3 is different from FIG. 2 in that a suction suction mechanism including a plurality of suction holes is provided in a portion of the mask surface support member that contacts the mask. Also in FIG. 2, the printing table 10 has a structure in which a plurality of negative pressure supply holes (suction holes) are provided on the surface of the printing table 10 in order to fix the
なお、図3ではマスク面保持部材は吸引吸着する構成としたが、使用するマスクが磁性金属で構成されている場合は、マスク面保持部材のマスクと接触する部分に電磁石を配置して、マスク面を保持するときに電磁石を動作させて吸着保持するように構成しても良い。 In FIG. 3, the mask surface holding member is configured to be sucked and adsorbed. However, when the mask to be used is made of a magnetic metal, an electromagnet is disposed on the portion of the mask surface holding member that contacts the mask, and the mask is held. An electromagnet may be operated and held by suction when holding the surface.
1…スクリーン印刷機、2…スキージヘッド、3…スキージ、4…スキージ昇降機構、6…スキージ移動機構、60…可動側マスク面支持部材、61…固定側マスク面保持部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記印刷テーブルに保持された基板の周辺部のマスク面を基板側から保持するマスク面保持部材を設け、マスクを基板面とマスク面保持部材とで保持した状態でスキージをマスク面上を移動させてマスク開口部にはんだペースト又はフラックスを供給する構成としたことを特徴とするスクリーン印刷機。 In a screen printing machine in which a mask is brought into contact with a substrate surface sucked and held on a printing table, a solder paste or flux is pushed in from an opening provided on the mask surface, and transferred to the substrate surface.
A mask surface holding member for holding the mask surface of the peripheral portion of the substrate held on the printing table from the substrate side is provided, and the squeegee is moved on the mask surface with the mask held by the substrate surface and the mask surface holding member. A screen printing machine characterized in that a solder paste or flux is supplied to the mask opening.
前記マスク面保持部材は基板の一端側は固定されたマスク面保持部材であり、他端側は、基板側に移動可能なマスク面保持部材から構成されていることを特徴とするスクリーン印刷機。 The screen printing machine according to claim 1, wherein
The screen printing machine is characterized in that the mask surface holding member is a mask surface holding member fixed on one end side of the substrate, and the mask surface holding member movable on the other side on the other side.
前記マスク面保持部材のマスクと接触する面に複数の吸着孔を備え、前記吸着孔に負圧を供給することでマスクを吸着保持する構成としたことを特徴とするスクリーン印刷機。 The screen printing machine according to claim 2, wherein
A screen printing machine comprising a plurality of suction holes on a surface of the mask surface holding member that comes into contact with the mask and configured to suck and hold the mask by supplying a negative pressure to the suction holes.
前記マスクを磁性体の金属で構成し、前記マスク面保持部材のマスクと接触する部分に電磁石を配置してマスクを保持するときに電磁石を動作させて吸着保持することを特徴とするスクリーン印刷機。 The screen printing machine according to claim 2, wherein
A screen printing machine characterized in that the mask is made of a metal metal, and an electromagnet is disposed at a portion of the mask surface holding member that comes into contact with the mask to hold the mask by operating the electromagnet. .
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