JP2013022895A - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンマスク上のペーストの堆積を防止して、保守の手間と労力を減少させることができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１０をＹ方向から挟み込んでクランプする１対のクランプ部材９ａの両端部に、これらのクランプ部材９ａとともに矩形枠を形成するマスク支持部材９ｂを配設し、基板１０をスクリーンマスク１２の下面に当接させた状態においてこのマスク支持部材９ｂによってスクリーンマスク１２を下面側から支持する。これにより、スクリーンマスク１２の下方への撓みを防止することができ、撓みに起因して生じるスクリーンマスク１２上のペーストの堆積を防止して保守の手間と労力を減少させることができる。
【選択図】図３

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およびスクリーン印刷方法に関するものである。

電子部品実装工程において、基板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。この方法では、基板が下面からセットされたスクリーンマスク上にペーストを供給してスキージを摺動させるスキージング動作が反復実行される。このスキージング動作においては、ペーストはスキージの進行方向にかき寄せられるとともに、スキージの表面に沿って徐々に外側に押しやられる。そして基板の幅寸法の外側に移動したペーストは、この範囲においてはスクリーンマスクの撓みによりスキージによってかき寄せられることなく残留し、スクリーンマスクの上面に付着したまま時間の経過とともに乾燥して硬化堆積する。このようなスクリーンマスクへのペーストの堆積による印刷品質の不良を防止するため、スキージングにおいてペーストが印刷幅の外側にはみ出すのを防止する堰き止め部材を設けた構成のスクリーン印刷装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−２２０６８７号公報

しかしながら上述の特許文献に示す先行技術においては、はみ出し防止用の堰き止め機構に起因して、以下のような不都合があった。すなわちペーストのはみ出しを有効にせき止めるためには、スクリーンマスクとの間でのペーストの漏れをシールできるだけの十分な押し付け力でスクリーンマスクに対して押圧する必要がある。ところが堰き止め部材が押し付けられた部分においてスクリーンマスクの下面はフリーであるため、堰き止め部材を十分な押し付け力で押圧するとスクリーンマスクに撓みが生じ、この撓みによってスクリーンマスクと基板との密着性が損なわれて、正常な印刷品質を阻害する結果となっていた。そしてこのようなスクリーンマスク上のペーストの堆積に起因する不具合を防止しようとすれば、堆積を極力少なくするためにスキージや堰き止め部材を分解して、手作業により付着したペーストを清掃除去する保守作業を余儀なくされており、手間と労力の低減が望まれていた。

そこで本発明は、スクリーンマスク上のペーストの堆積を防止して、保守の手間と労力を減少させることができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、上流側から第１方向に搬入された基板を１対のクランプ部材によって前記第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプした状態で相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより、前記基板を所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給され前記基板が下面から当接した前記スクリーンマスク上でスキージを前記第２方向に摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、前記１対のクランプ部材の前記第１方向における両端部に前記第２方向に配設されてこれらのクランプ部材とともに矩形枠を形成し、前記基板をスクリーンマスクの下面に当接させた状態においてこのスクリーンマスクを下面側から支持するマスク支持部材とを備えた。

本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、上流側から第１方向に搬入された基板を１対のクランプ部材によって前記第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプした状態で相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め工程と、ペーストが供給され前記基板が下面から当接した前記スクリーンマスク上でスキージを前記第２方向に摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷する印刷工程とを含み、前記印刷工程において、前記１対のクランプ部材の前記第１方向における両端部に前記第２方向に配設されてこれらのクランプ部材とともに矩形枠を形成するマスク支持部材によってこのスクリーンマスクを下面側から支持する。

本発明によれば、基板を挟み込んでクランプする１対のクランプ部材の両端部に、これらのクランプ部材とともに矩形枠を形成するマスク支持部材を配設し、基板をスクリーンマスクの下面に当接させた状態においてこのマスク支持部材によってスクリーンマスクを下面側から支持することにより、スクリーンマスクの下方への撓みを防止することができ、撓みに起因して生じるスクリーンマスク上のペーストの堆積を防止して保守の手間と労力を減少させることができる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２、図３を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷部１１を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向（第１方向）−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、基板搬送機構８とともに後述するスクリーン印刷部１１に対して昇降させることができる。図２、図３に示すように、基板搬送機構８は上流側（図２、図３において左側）および下流側に延出し、上流側から搬入された基板１０は基板搬送機構８によって搬送され、さらに基板位置決め部１によって位置決めされる。そして後述するスクリーン印刷部１１によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬送機構８によって下流側に搬出される。

第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた基板下受部７が配設されている。

第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受部７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして基板下受部７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、基板下受部７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構１７によって進退させることにより、基板１０をＹ方向（第２方向）の両側からクランプして固定する（図３参照）。

すなわち、基板位置決め部１は、上流側から第１方向に搬入された基板１０を、１対のクランプ部材９ａによって第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプした状態で相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより、基板１０をスクリーン印刷部１１による印刷動作のための所定位置に位置決めする。

図３に示すように、１対のクランプ部材９ａのＸ方向における両端部には、それぞれ細長板形状のマスク支持部材９ｂが、基板搬送機構８のフレーム部に保持されて配設されている。これらのマスク支持部材９ｂは１対のクランプ部材９ａとともに基板１０の周囲に矩形枠を形成し、クランプ部材９ａと上面とマスク支持部材９ｂの上面とが同じ高さレベルとなるように設定されている。基板１０をスクリーンマスク１２の下面に当接させた状態において、マスク支持部材９ｂはクランプ部材９ａとともにスクリーンマスク１２を下面側から支持する。

これにより、スキージングにおけるスクリーンマスク１２の下方への撓みが抑制され、後述するように、スクリーンマスク１２の撓みに起因するスクリーンマスク１２上面へのクリーム半田１９の堆積などの不具合を防止することが可能となっている。この目的のため、マスク支持部材９ｂのＸ方向の配設位置は、以下に説明するスクリーン印刷部１１におけるスキージ１６の幅範囲を包含する位置に設定される。またマスク支持部材９ｂのＹ方向の寸法は、対象となる最大幅サイズの基板１０をクランプ部材９ａがクランプした状態において前述の矩形枠が形成されるような寸法に設定される。

次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷部１１について説明する。図１，図２において、マスク枠１２ａにはスクリーンマスク１２が展張されており、スクリーンマスク１２には、基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ｂが設けられている。スクリーンマスク１２上にはスキージユニット１３が配設されている。スキージユニット１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。

スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、ペーストであるクリーム半田１９が供給されたスクリーンマスク１２の上面に当接する。図２に示すように、スキージ１６のＸ方向の両端部には、それぞれ堰き止め部材１８が装着されている。堰き止め部材１８は以下に説明するスキージング動作においてクリーム半田１９がスキージ１６の幅範囲から外側にはみ出さないようにクリーム半田１９を堰き止める機能を有するものである。堰き止め部材１８のＹ方向の位置は，下方に位置するマスク支持部材９ｂのＹ方向の位置と略一致して設けられている。

図２に示すように、縦フレーム２５上に配置されたブラケット２６上にはガイドレール２７がＹ方向に配設されており、ガイドレール２７にスライド自在に嵌合したスライダ２８は、プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージユニット１３はＹ方向にスライド自在となっている。プレート１４は、ナット３０、送りねじ２９および送りねじ２９を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動し、これによりスキージ１６をスクリーンマスク１２に当接させた状態で水平移動させるスキージング動作が実行される。

次に上述のスクリーン印刷装置においてスクリーン印刷部１１によって実行されるスクリーン印刷方法について説明する。まず基板搬送機構８によって上流側からＸ方向に搬入された基板１０を、１対のクランプ部材９ａによってＹ方向から挟み込んでクランプする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をスクリーン印刷部１１に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより、基板１０をスクリーン印刷部１１による所定の印刷作業位置に位置決めする（基板位置決め工程）。

これにより、スキージユニット１３によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、クリーム半田１９が供給され基板１０が下面から当接したスクリーンマスク１２上でスキージ１６をＹ方向（第２方向）に摺動させることにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にはクリーム半田１９が印刷される（印刷工程）。

次に、図４を参照して、上述の印刷工程における堰き止め部材１８およびマスク支持部材９ｂの機能について説明する。図４（ａ）は、スキージユニット１３においてスキージ昇降機構１５を作動させてスキージ１６を下降させ（矢印ａ）、スキージ１６の下端部をスクリーンマスク１２に当接させた状態を示している。このとき、スキージ１６の両端に装着された堰き止め部材１８はスクリーンマスク１２を介してマスク支持部材９ｂの上面に位置する。スキージングにおいては、スキージ昇降機構１５によってスキージ１６を所定の印圧値でスクリーンマスク１２に対して押圧しながら、スキージ１６をＹ方向（紙面垂直方向）に往復移動させる。

このスキージングにおいては、図４（ｂ）に示すように、クリーム半田１９はスキージ１６が進行するスキージング方向のみならず、スキージ１６の幅方向（Ｘ方向）へも徐々に移動する挙動を示す（矢印ｂ）。このようにクリーム半田１９の幅方向の移動が生じる場合にあっても、本実施の形態に示すようにクリーム半田１９の流動は堰き止め部材１８によって堰き止められ、スキージ１６の幅以上に広がることが防止される。

このときの堰き止め効果は、堰き止め部材１８の下面１８ａがスクリーンマスク１２の上面１２ｃに対して押し付けられることによるシール力Ｆに依存する。本実施の形態においては堰き止め部材１８の下方に位置するスクリーンマスク１２は下面をマスク支持部材９ｂによって支持されているため、スキージ昇降機構１５によって十分な押圧力をスキージ１６に付与してもスクリーンマスク１２の下方への撓みや基板１０の変形を生じることがなく、必要十分なシール力Ｆを確保することが可能となっている。これにより、クリーム半田１９は確実に堰き止め部材１８によって堰き止められ、スクリーンマスク１２において下面側を支持されてなく撓みを生じやすい領域まで広がることがない。したがって、スクリーンマスク１２の撓みに起因するスクリーンマスク１２の上面でのクリーム半田１９の堆積に起因する不具合を防止することができる。

なお上述実施例では、スキージ１６の両端部に堰き止め部材１８を装着した例を示したが、堰き止め部材１８は必ずしも必須ではなく、図５に示すように、単にマスク支持部材９ｂを備えるのみでも、スクリーンマスク１２の上面でのクリーム半田１９の堆積に起因する不具合を減少させることができる。図５（ａ）は、図４（ａ）と同様に、スキージユニット１３ においてスキージ昇降機構１５を作動させてスキージ１６を下降させ（矢印ｃ）、スキージ１６の下端部をスクリーンマスク１２に当接させた状態を示している。スキージングにおいては、スキージ昇降機構１５によってスキージ１６を所定の印圧値でスクリーンマスク１２に対して押圧しながら、スキージ１６をＹ方向（紙面垂直方向）に往復移動させる。

このスキージングにおいてはスキージ１６の印圧がスクリーンマスク１２の上面に作用するが、本実施の形態においては、クランプ部材９ａとともに矩形枠を形成する形状のマスク支持部材９ｂがスクリーンマスク１２の下面を支持している。ここで、図５（ｂ）に示すように、スクリーンマスク１２の下面においてマスク支持部材９ｂと基板１０との間には不支持領域Ｒが存在するが、スクリーンマスク１２はマスク支持部材９ｂおよび基板１０の上面に密着状態で支持されていることから、不支持領域Ｒにおいて生じる撓み量ｄはごくわずかである。したがって、スクリーンマスク１２の撓みに起因するクリーム半田１９の堆積を大幅に減少させることが可能となっている。

上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法では、基板１０を挟み込んでクランプする１対のクランプ部材９ａの両端部に、これらのクランプ部材９ａとともに矩形枠を形成するマスク支持部材９ｂを配設し、基板１０をスクリーンマスク１２の下面に当接させた状態においてこのマスク支持部材９ｂによってスクリーンマスク１２を下面側から支持するようにしたものである。

これにより、従来技術における不具合、例えばスキージにおける堰き止め部材の位置を基板サイズに応じてスライドさせる方式において必要とされていた保守作業、すなわち使用により乾燥して固着したペーストを清掃除去するための堰き止め部材の分解取り外しなど、煩瑣で手間と労力を要する作業を減少させることが可能となっている。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、スクリーンマスク上のペーストの堆積を防止して、保守の手間と労力を減少させることができるという特徴を有し、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の分野に有用である。

１ 基板位置決め部
８ 基板搬送機構
９ クランプ機構
９ａ クランプ部材
９ｂ マスク支持部材
１０ 基板
１１ スクリーン印刷部
１２ スクリーンマスク
１２ｂ パターン孔
１３ スキージユニット
１６ スキージ
１９ クリーム半田

Claims (2)

1. パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
   上流側から第１方向に搬入された基板を１対のクランプ部材によって前記第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプした状態で相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより、前記基板を所定位置に位置決めする基板位置決め部と、
   ペーストが供給され前記基板が下面から当接した前記スクリーンマスク上でスキージを前記第２方向に摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、
   前記１対のクランプ部材の前記第１方向における両端部に前記第２方向に配設されてこれらのクランプ部材とともに矩形枠を形成し、前記基板をスクリーンマスクの下面に当接させた状態においてこのスクリーンマスクを下面側から支持するマスク支持部材とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
   上流側から第１方向に搬入された基板を１対のクランプ部材によって前記第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプした状態で相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め工程と、
   ペーストが供給され前記基板が下面から当接した前記スクリーンマスク上でスキージを前記第２方向に摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程とを含み、
   前記印刷工程において、前記１対のクランプ部材の前記第１方向における両端部に前記第２方向に配設されてこれらのクランプ部材とともに矩形枠を形成するマスク支持部材によってこのスクリーンマスクを下面側から支持することを特徴とするスクリーン印刷方法。

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