JP2013123891A - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンマスク上におけるペーストの印刷幅の外側へのはみ出し防止効果を安定させることができるスクリーン印刷装置を提供する。
【解決手段】スクリーンマスク１２上でスキージヘッド１３を移動させて基板１０にペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、スクリーンマスク１２上のペーストが印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材３０をスクリーンマスク１２に対して押圧する押圧機構を、スキージ１６に対して平行に配置されて堰き止め部材３０の押圧時の移動方向を案内するガイド軸３２と、堰き止め部材３０をガイド軸３２の軸方向に付勢する圧縮スプリング３３とを備えた構成とする。これにより、堰き止め部材３０をスクリーンマスク１２に対して押圧する押圧値を安定させて、スクリーンマスク１２上におけるペーストの印刷幅の外側へのはみ出し防止効果を安定させることができる。
【選択図】図５

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基板上にセットし、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ことにより、パターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。このスクリーン印刷においては、スクリーンマスク上に供給されたペーストをスキージによって掻き寄せることにより、基板の印刷幅全面にペーストが供給される。このスキージングにおいては、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は下方から支持されておらず撓みやすいことから、スキージによってかき寄せられることなく残留し、正常なスキージング動作を妨げる要因となる。

このような不都合を防止するため、スキージに基板の印刷幅寸法に応じた間隔で堰き止め部材を配設し、スクリーンマスク上のペーストが印刷幅の外側へはみ出すのを防止する機能を備えたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、この堰き止め部材をスキージおよびスクリーンマスクに対して付勢することにより、スキージング時のペーストの流出を規制するようにしている。

特開２００４−３４６３８号公報

しかしながら上述の特許文献に示す先行技術には、堰き止め部材を付勢する方式に起因して、以下に説明するような不都合があった。すなわち先行技術においては、堰き止め部材はスキージに対して垂直方向に、またスクリーンマスクの上面に対して、相互に直交する方向に配設された２つの圧縮スプリングによって個別に付勢される構成となっている。このため、スクリーン印刷動作においてスキージがスクリーンマスクを押圧する印圧値がスキージに垂直に作用する付勢力の影響によって変動し、安定した印圧値を確保することが困難であった。また堰き止め部材をスクリーンマスクに対して押圧する押圧値も、２つの圧縮スプリングの付勢力が相互に干渉することに起因して安定せず、ペーストのはみ出しを防止する効果は不安定で十分なものではなかった。

そこで本発明は、スクリーンマスク上におけるペーストの印刷幅の外側へのはみ出し防止効果を安定させることができるスクリーン印刷装置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、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装置であって、前記基板を保持して前記スクリーンマスクに対して位置決めする基板位置決め部と、前記スキージが配設されたスキージヘッドを昇降および水平移動させることにより、前記スキージング動作を行わせるスクリーン印刷機構と、前記スキージヘッドに、スキージング動作におけるスキージの進行方向側に前記基板の印刷幅に応じた間隔で配設され、前記スクリーンマスクの上面およびスキージに当接することにより前記スクリーンマスク上のペーストが前記印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材と、この堰き止め部材を前記スクリーンマスクに対して押圧する押圧機構とを備え、前記押圧機構は、前記スキージに対して平行に配置され前記堰き止め部材の押圧時の移動方向を案内するガイド軸と、前記堰き止め部材を前記ガイド軸の軸方向に付勢する付勢手段とを備えた。

本発明によれば、スクリーンマスク上のペーストが印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材をスクリーンマスクに対して押圧する押圧機構を、スキージに対して平行に配置されて堰き止め部材の押圧時の移動方向を案内するガイド軸と、堰き止め部材をガイド軸の軸方向に付勢する付勢手段とを備えた構成とすることにより、堰き止め部材をスクリーンマスクに対して押圧する押圧値を安定させて、スクリーンマスク上におけるペーストの印刷幅の外側へのはみ出し防止効果を安定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における堰き止め機構の構成説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における堰き止め機構の構成説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における堰き止め機構の機能説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における堰き止め機構の構成説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における堰き止め機構の機能説明図

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機構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−−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とともにスクリーン印刷機構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。そしてスクリーン印刷機構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９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。

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機構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上にはスキージヘッド１３が配設されている。スキージヘッド１３は、水平な移動プレート１４にスキージホルダ１７に保持されたスキージ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ホルダ１７とともにスキージ１６は昇降して、スクリーンマスク１２の上面に当接する。スキージヘッド１３においてスキージホルダ１７の両側端部には、クリーム半田の外側へのはみ出しを防止するためのはみ出し防止機構１８が配設されている。

図２に示すように、縦フレーム２０上にはガイドレール２１がＹ方向に配設されており、ガイドレール２１にスライド自在に嵌合したスライダ２２は、結合部材２３を介して移動プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。移動プレート１４は、ナット２５、送りねじ２４および送りねじ２４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方向に水平移動する。

次に図４を参照して、スクリーン印刷機構１１による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構８によって基板１０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受部７を上昇させ（矢印ａ）、図４（ａ）に示すように、基板１０の下面を下受けするとともに、基板１０をクランプ部材９ａによって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をスクリーンマスク１２に対して位置合わせする。

この後、図４（ｂ）に示すように、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を基板搬送機構８とともに上昇させて（矢印ｂ）スクリーンマスク１２の下面に当接させる。これにより、スキージヘッド１３によるスキージングにおいて、基板１０がスクリーンマスク１２に対して位置決め固定される。そしてこの状態で、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上でスキージ１６を摺動させる（矢印ｃ）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。

次に、図５、図６，図７を参照して、スキージヘッド１３の詳細構成およびスキージヘッド１３の両側端面に装着されたはみ出し防止機構１８の構成および機能を説明する。はみ出し防止機構１８は、図４（ｂ）に示すスキージング動作時に、クリーム半田１９がスキージ１６の外側にはみ出すのを防止する機能を有している。この機能を実現するため、はみ出し防止機構１８は、スキージヘッド１３にスキージング動作におけるスキージ１６の進行方向側に基板１０の印刷幅の寸法に応じた間隔で配設され、スクリーンマスク１２の上面およびスキージ１６に当接することにより、スクリーンマスク１２上のクリーム半田１９が印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材３０と、この堰き止め部材３０をスクリーンマスク１２に対して押圧する押圧機構とを備えた構成となっている。なお図６は、構造説明を容易にするため、スキージホルダ１７からはみ出し防止機構１８を部分的に取り外して個別に示している。

図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、スキージヘッド１３は、スキージ昇降機構１５から下方に延出した昇降駆動軸１５ａに、スキージホルダ１７を介して、板状のスキージ１６をスキージング方向（Ｙ方向）に傾斜した姿勢で保持させた構成となっている。スキージホルダ１７は、結合部材１７ｃを介して昇降駆動軸１５ａに結合されており、ホルダ基部１７ａとホルダ基部１７ａの前面に沿って配設された挟み込み部材１７ｂとの間に、板状のスキージ１６を挟み込んで固定する。スキージ１６は、基板１０の印刷幅に応じたＸ方向の幅寸法で製作されており、以下に説明するはみ出し防止機構１８は、基板１０の印刷幅の寸法に応じた間隔で配設された形態となっている。

はみ出し防止機構１８の構成について説明する。ホルダ基部１７ａの側面には、ホルダ基部１７ａに設けられた締結孔１７ｄに取り付けボルト３５を螺号させることにより、保持ブラケット３４がガイド固定部３４ａをスキージング方向側に延出させて締結固定されている。ガイド固定部３４ａに設けられた装着孔３４ｂには、ガイド軸３２が頭部３２ａを上方に突出させて挿入固定されており、ガイド軸３２の下部は、堰き止め部材３０に固着されたスライドブロック３１のスライド孔３１ａに軸方向に摺動自在に嵌合している。

さらにガイド軸３２はガイド固定部３４ａとスライドブロック３１との間に介装された圧縮スプリング３３を挿通しており、これによりスライドブロック３１および堰き止め部材３０は、圧縮スプリング３３の付勢力によってガイド軸３２によって案内されながら下方に付勢され、堰き止め部材３０はスクリーンマスク１２の上面に対して押し付けられている。また図５（ｂ）に示すように、はみ出し防止機構１８は堰き止め部材３０の側面３０ｂが常にスキージ１６の側端面に当接するように配設されている。

ここで、図６（ｂ）に示すように、ガイド軸３２は、軸中心線３２ｂがスキージホルダ１７に保持された状態のスキージ１６に対して平行となる姿勢で配置されており、圧縮スプリング３３による押圧時には堰き止め部材３０は常にスキージ１６に平行の方向に移動する。すなわち、はみ出し防止機構１８を構成する押圧機構は、スキージ１６に対して平行に配置され堰き止め部材３０の押圧時の移動方向を案内するガイド軸３２と、堰き止め部材３０をガイド軸３２の軸方向に付勢する付勢手段である圧縮スプリング３３を備えた構成となっている。

図７は、スキージヘッド１３によるスキージング動作における堰き止め部材３０の機能を示している。すなわちスキージング動作を反復する過程では、クリーム半田１９はスキージ１６の進行方向にかき寄せられるとともに、スキージ１６の表面に沿って徐々に外側に押しやられる。このような場合にあっても、上述構成のスキージヘッド１３では堰き止め部材３０を備えていることから、下端面３０ａがスクリーンマスク１２の上面に当接するとともに、側面３０ｂがスキージ１６の側端面に当接することにより、スキージング動作におけるクリーム半田１９の外側方向へのはみ出しが防止される。

なお図５，図６，図７に示す例では、はみ出し防止機構１８をスキージ１６を保持したスキージホルダ１７の両側端部に装着する例を示したが、図８，図９に示すはみ出し防止機構１８Ａのように、堰き止め部材３０をスキージ１６の幅方向に移動自在に設ける構成を採用してもよい。なお図８は、構造説明を容易にするため、スキージホルダ１７からはみ出し防止機構１８Ａを部分的に取り外して個別に示している。

図８（ａ）、図９（ａ）において、スキージ１６をスキージホルダ１７によって保持する構成は、図５（ａ）、図６（ａ）と同様である。スキージホルダ１７の上方には、略ワ字形状の保持ブラケット３６がスキージホルダ１７に対してＸ方向に移動自在に配設されている。保持ブラケット３６は、スキージング方向に延出したガイド固定部３６ａを有しており、ガイド固定部３６ａに設けられた装着孔３６ｂには、図５（ａ）、図６（ａ）に示す例と同様のガイド軸３２が頭部３２ａを上方に突出させて挿入固定されており、ガイド軸３２の下部は、堰き止め部材３０に固着されたスライドブロック３１のスライド孔３１ａに摺動自在に嵌合している。

さらにガイド軸３２はガイド固定部３４ａとスライドブロック３１との間に介装された圧縮スプリング３３を挿通しており、これによりスライドブロック３１および堰き止め部材３０は、圧縮スプリング３３の付勢力によってガイド軸３２によって案内されながら下方に付勢され、堰き止め部材３０はスクリーンマスク１２の上面に対して押し付けられている。また図８（ａ）に示すように、堰き止め部材３０の側端面３０ｃは常にスキージ１６のスキージング方向側の前面に当接するように配設されている。

ここで、図８（ａ）に示すように、ガイド軸３２は、軸中心線３２ｂがスキージホルダ１７に保持された状態のスキージ１６に対して平行となる姿勢で配置されており、圧縮スプリング３３による押圧時には堰き止め部材３０は常にスキージ１６に平行の方向に移動する。すなわち、はみ出し防止機構１８Ａを構成する押圧機構は、スキージ１６に対して平行に配置され堰き止め部材３０の押圧時の移動方向を案内するガイド軸３２と、堰き止め部材３０をガイド軸３２の軸方向に付勢する付勢手段である圧縮スプリング３３を備えた構成となっている。

図８に示すはみ出し防止機構１８Ａは、単一幅寸法のスキージ１６およびスキージホルダ１７を、印刷幅が異なる複数種類の基板１０に対しても適用できるように、堰き止め部材３０のＸ方向の位置を変更可能な構成としている。すなわち、保持ブラケット３６の左端部に設けられた係合部３６ｄは、ホルダ基部１７ａの左側面において長手方向に水平に設けられた係合溝１７ｅに嵌合しており、係合溝１７ｅに沿って係合部３６ｄをスライドさせることにより、はみ出し防止機構１８Ａの堰き止め部材３０のＸ方向位置を移動させることができる。そして保持ブラケット３６の上部にのクランプ孔３６ｃに締結されたクランプボルト３７を締め付けることにより、保持ブラケット３６はこの状態でホルダ基部１７ａに対して固定され、堰き止め部材３０の位置が固定される。

図９は、スキージング動作における堰き止め部材３０の機能を示している。すなわちスキージング動作を反復する過程では、図７に示す例と同様にクリーム半田１９はスキージ１６の表面に沿って徐々に外側に押しやられるが、堰き止め部材３０の下端面３０ａがスクリーンマスク１２の上面に当接するとともに、側端面３０ｃがスキージ１６のスキージング方向側の前面に当接することにより、スキージング動作におけるクリーム半田１９の外側方向へのはみ出しが防止される。

上述のはみ出し防止機構１８、１８Ａにおいては、スクリーンマスク１２上のクリーム半田１９が印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材３０をスクリーンマスク１２に対して押圧する押圧機構を、スキージ１６に対して平行に配置されて堰き止め部材３０の押圧時の移動方向を案内するガイド軸３２と、堰き止め部材３０をガイド軸３２の軸方向に付勢する圧縮スプリング３３とを備えた構成としている。これにより、圧縮スプリング３３の付勢力をスキージ１６に対して及ぼすことなく、スクリーンマスク１２に対して堰き止め部材３０を押圧する押圧力としてのみ作用させることが可能となっている。

したがって、従来技術において同様目的で備えられていた堰き止め部材の押圧方式における不都合、すなわち堰き止め部材を、スキージに対して垂直方向に、またスクリーンマスクの上面に対して相互に直交する方向に、それぞれ配設された２つの圧縮スプリングによって個別に付勢する構成において、スクリーン印刷動作時にスキージがスクリーンマスクを押圧する印圧値がスキージに垂直に作用する付勢力の影響によって変動するとともに、ペーストのはみ出し防止効果が安定しないという不都合が解消される。

本発明のスクリーン印刷装置は、スクリーンマスク上におけるペーストの印刷幅の外側へのはみ出し防止効果を安定させることができるという効果を有し、基板にクリーム半田などのペーストを印刷する分野において有用である。

１ 基板位置決め部
１０ 基板
１１ スクリーン印刷機構
１２ スクリーンマスク
１２ｂ パターン孔
１３ スキージヘッド
１５ スキージ昇降機構
１６ スキージ
１７ スキージホルダ
１８，１８Ａ はみ出し防止機構
１９ クリーム半田（ペースト）
３０ 堰き止め部材
３２ ガイド軸
３３ 圧縮スプリング（付勢手段）

Claims (1)

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、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装置であって、
   前記基板を保持して前記スクリーンマスクに対して位置決めする基板位置決め部と、
   前記スキージが配設されたスキージヘッドを昇降および水平移動させることにより、前記スキージング動作を行わせるスクリーン印刷機構と、
   前記スキージヘッドに、スキージング動作におけるスキージの進行方向側に前記基板の印刷幅に応じた間隔で配設され、前記スクリーンマスクの上面およびスキージに当接することにより前記スクリーンマスク上のペーストが前記印刷幅の外側へはみ出すのを防止する堰き止め部材と、この堰き止め部材を前記スクリーンマスクに対して押圧する押圧機構とを備え、
   前記押圧機構は、前記スキージに対して平行に配置され前記堰き止め部材の押圧時の移動方向を案内するガイド軸と、前記堰き止め部材を前記ガイド軸の軸方向に付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。

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