JP2011235597A - スクリーン印刷用フレーム及びスクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のコンビネーションマスクを用いたスクリーン印刷の問題点を解決し、更に、極薄い厚みのメタルマスクであっても使用可能なスクリーン印刷用フレーム及びスクリーン印刷方法を提供する。
【解決手段】方形に枠組みした４本の外枠部材と、前記４本の外枠部材それぞれの内部で回転可能に設けられる４本の巻取パイプと、を備え、前記４本の巻取パイプにスクリーンを固定した上で前記巻取パイプを回転させることにより、スクリーンを巻き込んで張力を与えるスクリーン印刷用フレームにおいて、前記４本の巻取パイプそれぞれの一端側は、前記外枠部材から突出して回転操作部を形成し、前記回転操作部には、前記巻取パイプの回転戻りを防止するためのストッパーナットを設けるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明はスクリーン印刷に使用されるフレーム及びこのフレームを使用したスクリーン印刷方法に関する。

従来、プリント配線基板に電子部品を表面実装する場合に、所定の印刷パターンのクリーム半田をプリント配線基板上に印刷し、印刷したクリーム半田の上に電子部品を配置して、その後クリーム半田を加熱溶融してプリント配線基板に電子部品を表面実装することが行われている。

このようなクリーム半田の印刷には、特許文献１に示すように、コンビネーションマスクを用いることが一般的である。コンビネーションマスクは、ステンレス板等からなるメタルマスクの外周を覆うようにメッシュ状のサスペンションを接着固定したものであり、スキージによって、メタルマスクに設けられたパターンにクリーム半田を落とし込むことにより、メタルマスクの下に配置したプリント配線基板にクリーム半田を印刷するようになっている。

しかしながら、このようなコンビネーションマスクを用いたスクリーン印刷においては、クランプ付きのエアーシリンダーでスクリーンに張力を与えて紗張りを行うことが一般的であったため、作業性等において多くの問題があった。すなわち、従来の紗張りにおいては、エアーシリンダーのエアーの圧力調整によりスクリーンの張力を調整し、十分な張力が得られた状態でアルミフレームにスクリーンをボンドで接着し、これにより紗張りを行っていたが、このような従来の方法では、スクリーンをフレームに接着するためにボンドを使用するため、ボンドが凝固するまでに時間がかかったり、ボンド特有の臭いが発生したり、汚れの原因となったりしていた。また、フレームを再利用するためにはボンドを剥がす必要があり、フレームをラッカーシンナー等ＭＥＫに漬けてボンドを剥ぎ取らねばならず、煩雑な作業が必要となっていた。また、エアーシリンダーを配置するためのスペースも必要となるため、作業スペースの制約も大きいものとなっていた。

ところで、クリーム半田の印刷に用いるメタルマスクに関する技術については各種の開発が行われており、コンビネーションマスクを用いないものもある。例えば、特許文献２には、メタルマスクのコンビネーションを廃止し、ジグを用いてメタルマスクを印刷台に取り付ける構成が開示されている。この特許文献２記載の発明であれば、上記したようなコンビネーションマスクを用いたスクリーン印刷の問題点は発生しにくい。

特開平３−１２０８９１号公報 特開平９−１９９８４３号公報

近年、電子機器類の小型化は進む一方であり、これに伴い電子部品も極小化され、また、プリント配線基板も極薄化・軽量化されている。そして、電子部品の極小化やプリント配線基板の極薄化・軽量化に対応するには、クリーム半田の膜厚も薄くする必要があり、すなわち、メタルマスクの厚みも薄くする必要がある。例えば、現状のメタルマスクの厚さは主に１００μｍ〜１５０μｍ程度であるが、今後３０μｍ〜５０μｍの極薄い厚みのものが要求されると考えられる。

しかしながら、上記した特許文献２記載の発明では、メタルマスクに直接張力が加わることとなるため、極薄い厚みのメタルマスクを使用した場合、メタルマスクが破断してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、上記したような従来のコンビネーションマスクを用いたスクリーン印刷の問題点を解決し、更に、極薄い厚みのメタルマスクであっても使用可能なスクリーン印刷用フレーム及びスクリーン印刷方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項１に記載のスクリーン印刷用フレームは、方形に枠組みした４本の外枠部材と、前記４本の外枠部材それぞれの内部で回転可能に設けられる４本の巻取パイプと、を備え、前記４本の巻取パイプにスクリーンを固定した上で前記巻取パイプを回転させることにより、スクリーンを巻き込んで張力を与えるスクリーン印刷用フレームであって、前記４本の巻取パイプそれぞれの一端側は、前記外枠部材から突出して回転操作部を形成し、前記回転操作部には、前記巻取パイプの回転戻りを防止するためのストッパーナットが設けられていることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記外枠部材として角材を使用し、この角材それぞれの隣接する端部を連結金具で固定して方形に枠組みしたことを特徴とする。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のスクリーン印刷用フレームを使用したスクリーン印刷方法であって、方形のメタルマスクと、前記メタルマスクの四辺に予め接着固定される巻き込み部と、を備えたスクリーンを使用し、前記巻き込み部を前記巻取パイプで巻き込んで張力を与えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、４本の外枠部材それぞれの内部で回転可能に設けられた４本の巻取パイプを回転させることにより、スクリーンを巻き込んで張力を与えるものであるため、フレーム自体に紗張り装置の機能を持たせることができ、作業スペースの省スペース化を図ることができる。

また、巻取パイプの回転戻りを防止するためのストッパーナットを設けたため、張力調整後にボンドを使用して固定する必要がない。このため、ボンドを使用した場合の問題点、例えば、接着剤が凝固するまでに時間がかかったり、接着剤特有の臭いが発生したり、汚れの原因となる、などの問題点を回避することができる。また、フレームを再利用する際にボンドを剥がす必要がなく、ストッパーナットを緩めてスクリーンを取り外すだけで良く、きわめて簡便にフレームの再利用が可能となっている。

更には、スクリーンの張りが緩むことにより印刷精度が悪くなった場合でも、従来のようにスクリーンを張り替える必要はなく、ストッパーナットを緩めて巻取パイプを回転させ、再度ストッパーナットを締め付けるだけで張力調整ができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、外枠部材として角材を使用し、この角材それぞれの隣接する端部を連結金具で固定して方形に枠組みしたため、張力調整機能を有するにもかかわらず従来のフレームと同様の形状となっており、印刷機への固定が容易な形状となっている。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、方形のメタルマスクの四辺に予め接着固定される巻き込み部を備えたスクリーンを使用し、巻き込み部を巻取パイプで巻き込んで張力を与えるようにしたため、メタルマスクの厚みに関係なく紗張りを行うことができる。

また、コンビネーションマスクを用いない場合と比較しても、メタルマスクに穴を開ける工程や、メタルマスクを固定する工程を省略することができ、メタルマスクの固定作業を省力化することができる。

本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームの平面図である。 本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームの角部の構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームの角部の分解斜視図である。 本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームを側面から見た分解図（外枠部材を取り除いた状態）である。 本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームの角部の一部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷用フレームにスクリーンを張った状態を示す図である。 本発明の実施の形態であって、巻取パイプにスクリーンを巻き込み保持する様子を示す説明図である。 本発明の実施の形態であって、巻取パイプがスクリーンを巻き取る様子を示す説明図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係るスクリーン印刷用フレーム１０は、４本の巻取パイプ２０にスクリーン４０を固定した上で、この巻取パイプ２０を回転させることにより、スクリーン４０を巻き込んで張力を与えるものであり、図１に示すように、方形に枠組みした４本の外枠部材１１を備えている。

この４本の外枠部材１１は、図１に示すように、方形の４隅において、時計回りに見て上手側の外枠部材１１の端部が、下手側の外枠部材１１の側面に突き合わされるように組まれており、このように突き合わされた隣接する端部が連結金具１４で連結されている。具体的には、図１に示すように、各外枠部材１１の端部がリベット１５で連結金具１４に固定されることによって方形に枠組みされている。

この外枠部材１１は、図３に示すような内部が中空の角材であり、この中空の内部には巻取パイプ２０が回転可能に設けられている。この巻取パイプ２０は４本の外枠部材１１それぞれの内部に設けられるため、スクリーン印刷用フレーム１０は４本の巻取パイプ２０を備えている。

外枠部材１１の上面側には、図１に示すように、全長に渡って溝部１３が設けられており、この溝部１３を通して内部が見えるようになっている。このため、内部に設けられた巻取パイプ２０の一部が外部に露出することとなっている。

同様に、巻取パイプ２０の長手方向にも、図３に示すように、全長に渡ってスクリーン挟込溝２２が形成されている。このスクリーン挟込溝２２は、後述するように、スクリーン４０の巻き込み部４２を保持するためのものである。

なお、この４本の巻取パイプ２０の一端側は、図１に示すように、外枠部材１１から突出して回転操作部２１を形成している。この回転操作部２１は、巻取パイプ２０を回転させるための操作に用いられる部位である。そして、この回転操作部２１には、後述するように、巻取パイプ２０の回転戻りを防止するためのストッパーナット２９が装着されている。

次に、上述した各部材の組み付けについて説明する。なお、以下においては、スクリーン印刷用フレーム１０の４つの角部のうちの１つを例に挙げて説明するが、他の３つの角部においても同様の構成である。

図２は、スクリーン印刷用フレーム１０の角部の構造を示す図であり、この図２が示すように、外枠部材１１の内部には巻取パイプ２０が設けられており、この巻取パイプ２０の一端は、外枠部材１１から突出するとともに、この巻取パイプ２０の他端は、突き合わされた外枠部材１１の側面に設けられた側孔１２に回転可能に嵌合している。

すなわち、本実施形態に係る巻取パイプ２０は、図４に示すように、両端内部にカップリング２５が嵌め込まれて固定されており、このカップリング２５を介して、一端にはボルト２６が、他端には丸棒２８が固定されている。

そして、巻取パイプ２０の一端に固定されたボルト２６は、外枠部材１１から突出しており、図２に示すように、連結金具１４に設けられた通孔１６（図３及び図４参照）を貫通することにより、この通孔１６に回転可能に支持されている。なお、この通孔１６と巻取パイプ２０との間には、図２〜４に示すように、ブッシュリング２４が取り付けられている。

一方、巻取パイプ２０の他端に固定された丸棒２８は、図２及び図３に示すように、突き合わされた外枠部材１１の側面に設けられた側孔１２に回転可能に嵌合している。なお、この側孔１２と巻取パイプ２０との間においても、図２〜４に示すように、ブッシュリング２４が取り付けられている。また、ブッシュリング２４と巻取パイプ２０との間には、後述するストッパーナット２９による締め付け固定の緩み止めのために、内歯ワッシャー２３が設けられている。

上記したように、巻取パイプ２０は、一端に固定されたボルト２６が連結金具１４の通孔１６に回転可能に貫通しており、他端に固定された丸棒２８が外枠部材１１の側孔１２に回転可能に嵌合している。これらが一体的に外枠部材１１の内部において回転可能に形成されている。

そして、この巻取パイプ２０の一端に固定されたボルト２６は、外枠部材１１から突出するとともに、その軸心に六角孔２７が設けられていることにより、回転操作部２１を形成している。

すなわち、この回転操作部２１を形成するボルト２６の六角孔２７に六角レンチを差し込んで回転させることにより、巻取パイプ２０を回転させることが可能となっている。このように巻取パイプ２０を回転させることにより、巻取パイプ２０に保持したスクリーン４０を巻き込んで張力を与えるように形成されている。

そして、この回転操作部２１を構成するボルト２６の外周には、図２〜５に示すように、巻取パイプ２０の回転戻りを防止するためのストッパーナット２９が装着されている。このストッパーナット２９の内周には、ボルト２６外周の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている。このため、このストッパーナット２９を締め付けると、ボルト２６が内側へと押し込まれるようになっており、ボルト２６が内側へと押し込まれることによって、ボルト２６に固定された巻取パイプ２０が反対側の外枠部材１１へと押し付けられて固定されるようになっている。このため、巻取パイプ２０を回転させてスクリーン４０に十分な張力が与えられたのちに、このストッパーナット２９を締め付けることで、巻取パイプ２０の回転の巻戻りを防ぐことができる。

以下、本実施形態に係るスクリーン印刷用フレーム１０の具体的な使用例について説明する。

本実施形態においては、図６に示すように、方形のメタルマスク４１と、このメタルマスク４１の四辺に予め接着固定される巻き込み部４２と、を備えたスクリーン４０を使用し、巻き込み部４２を前記した巻取パイプ２０で巻き込んで張力を与えることとしている。このメタルマスク４１には、図示しない印刷パターンが穿設されており、この印刷パターンにクリーム半田を落とし込むことにより、メタルマスクの下に配置したプリント配線基板にクリーム半田を印刷するようになっている。

スクリーン４０を張る場合には、まず、図７に示すように、巻取パイプ２０のスクリーン挟込溝２２にスクリーン４０の巻き込み部４２を保持する。すなわち、巻取パイプ２０のスクリーン挟込溝２２が上側にくるように巻取パイプ２０を回転させた後で、上から巻き込み部４２を載置し、外枠部材１１の溝部１３の端部からプレート４３を差し込む。これにより、スクリーン４０の巻き込み部４２を、スクリーン挟込溝２２の内面とプレート４３とで巻き込み保持する。

上記の手順で４本の巻取パイプ２０に４つの巻き込み部４２を巻き込み保持したら、ボルト２６の六角孔２７に六角レンチを差し込んで巻取パイプ２０を回転させる。このとき、図８に示すように、巻取パイプ２０が巻き込み部４２を巻き込んでいき、張力を与えるように形成されている。なお、この巻取パイプ２０の回転は巻取パイプ２０ごとに行い、それぞれを個別に回転させて張力を調整していく。

そして、十分な張力が得られたら、各回転操作部２１に設けられたストッパーナット２９を締結し、スクリーン４０を固定する。

このようにスクリーン４０が固定されたスクリーン印刷用フレーム１０は、張力調整機能を有するにもかかわらず従来のフレーム（ボンドでスクリーンを固定したフレーム）と同様の形状であるため、そのまま印刷機へ固定して印刷に使用することができる。

なお、スクリーン４０の張りが緩むことにより印刷精度が悪くなった場合には、一度ストッパーナット２９を緩めた後で巻取パイプ２０を回転させることでスクリーン４０の張りを調節することができる。この場合、張力調節後に再度ストッパーナット２９を締結すれば、スクリーン４０を張り替えることなく緩みを解消することができる。

以上のように、本実施形態に係るスクリーン印刷用フレーム１０によれば、４本の外枠部材１１それぞれの内部で回転可能に設けられた４本の巻取パイプ２０を回転させることにより、スクリーン４０を巻き込んで張力を与えるものであるため、フレーム１０自体に紗張り装置の機能を持たせることができる。このため、エアーシリンダー等の機械装置や作業施設などを準備することなく紗張りが可能であり、作業スペースの省スペース化を図ることもできる。

また、ストッパーナット２９を締結するだけで巻取パイプ２０の回転戻りを防止できるため、張力調整後にボンドを使用して固定するなどの面倒な作業が必要ない。このため、ボンドを使用した場合の問題点、例えば、接着剤が凝固するまでに時間がかかったり、接着剤特有の臭いが発生したり、汚れの原因となる、などの問題点も発生しない。

また、フレーム１０を再利用する際にボンドを剥がす必要がなく、ストッパーナット２９を緩めてスクリーン４０を取り外すだけで良く、きわめて簡便にフレーム１０を再利用することができる。

更には、スクリーン４０の張りが緩むことにより印刷精度が悪くなった場合でも、従来のようにスクリーン４０を張り替える必要はなく、ストッパーナット２９を緩めて巻取パイプ２０を回転させ、再度ストッパーナット２９を締め付けるだけで張力調整ができる。

また、方形のメタルマスク４１の四辺に予め接着固定される巻き込み部４２を備えたスクリーン４０を使用しているため、メタルマスク４１に穴を開ける工程や、メタルマスク４１を固定する工程を省略することができる。

しかも、巻き込み部４２を巻取パイプ２０で巻き込んで張力を与えることとしたため、メタルマスク４１に直接張力が加わることがなく、極薄い厚みのメタルマスク４１でも使用可能となっている。このようなスクリーン印刷によれば、極薄い厚みのメタルマスク４１を使用して精度の高い半田の肉盛調節をすることが可能であり、電子部品の極小化やプリント配線基板の極薄化・軽量化にも対応することができる。

１０ スクリーン印刷用フレーム
１１ 外枠部材
１２ 側孔
１３ 溝部
１４ 連結金具
１５ リベット
１６ 通孔
２０ 巻取パイプ
２１ 回転操作部
２２ スクリーン挟込溝
２３ 内歯ワッシャー
２４ ブッシュリング
２５ カップリング
２６ ボルト
２７ 六角孔
２８ 丸棒
２９ ストッパーナット
４０ スクリーン
４１ メタルマスク
４２ 巻き込み部
４３ プレート

Claims (3)

1. 方形に枠組みした４本の外枠部材と、前記４本の外枠部材それぞれの内部で回転可能に設けられる４本の巻取パイプと、を備え、前記４本の巻取パイプにスクリーンを固定した上で前記巻取パイプを回転させることにより、スクリーンを巻き込んで張力を与えるスクリーン印刷用フレームであって、
   前記４本の巻取パイプそれぞれの一端側は、前記外枠部材から突出して回転操作部を形成し、
   前記回転操作部には、前記巻取パイプの回転戻りを防止するためのストッパーナットが設けられていることを特徴とする、スクリーン印刷用フレーム。
2. 前記外枠部材として角材を使用し、この角材それぞれの隣接する端部を連結金具で固定して方形に枠組みしたことを特徴とする、請求項１記載のスクリーン印刷用フレーム。
3. 請求項１又は２記載のスクリーン印刷用フレームを使用したスクリーン印刷方法であって、
   方形のメタルマスクと、前記メタルマスクの四辺に予め接着固定される巻き込み部と、を備えたスクリーンを使用し、前記巻き込み部を前記巻取パイプで巻き込んで張力を与えることを特徴とする、スクリーン印刷方法。

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