JP2013233675A

JP2013233675A - スクリーン印刷装置

Info

Publication number: JP2013233675A
Application number: JP2012105729A
Authority: JP
Inventors: Hideki Uchida; 英樹内田; Minoru Murakami; 稔村上
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-11-21
Also published as: CN203305660U

Abstract

【課題】洗浄液をクリーニングシートに安定して供給す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。
【解決手段】スクリーン印刷装置のクリーニング機構に設けられ、液供給タンク３３内の洗浄液３２をエア駆動のダイヤフラム式のポンプ３５によって吸引し、ポンプ３５の吐出口３７に接続された吐出配管３１を介して吐出ノズルに送給する洗浄液供給系において、吐出配管３１においてポンプ３５よりも高い位置に吐出配管３１内における洗浄液３２の逆流を防止するバルブ４２を設け、吸引配管３４に設けられた上に凸形状に湾曲した湾曲部３４ｂの上端部を吐出口３７よりも高い高さレベルに位置するように配設する。これにより、ポンプ３５の内部や吐出口３７に内蔵された逆止弁を常に接液状態に保つことができ、これらの部分が大気暴露されることによる弁作動不良に起因する不具合を防止する。
【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、マスクプレートに設けられたパターン孔を介して基板上にペーストを転写するスクリーン印刷が広く用いられている。印刷作業中には、マスクプレートの下面には基板上で印刷部位からはみ出したクリーム半田が付着したり、基板上に完全に転写されなかったクリーム半田がマスクプレートの開口部に残留するため、これらのクリーム半田を吸い取ったり拭き取るためのクリーニングを所定インターバルで行う必要がある。

このため従来よりスクリーン印刷装置には、マスクプレートの下面をクリーニングシートによって拭き取って清掃するクリーニング機構が設けられている。そして溶媒成分が蒸発して粘度が上昇したクリーム半田が除去対象となる場合には、良好なクリーニング性能を確保するためＩＰＡなどの洗浄液を含浸させたシートを用いる湿式クリーニングが採用されている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に示す湿式クリーニング方式のクリーニング機構では、タンク内に貯溜された洗浄液を空圧駆動のポンプによって吸引して吐出し、クリーニングヘッドに設けられた吐出ノズルからクリーニングシートに供給するようにしている。ポンプとしては、構造が簡単で安価なダイヤフラム式のポンプが一般に用いられており、ポンプから吐出ノズルに至る吐出配管には、ポンプ停止時の洗浄液の逆流を防止するための逆止弁が介設されている。

特開２００６−７４６２号公報

しかしながら、上述構成のクリーニング機構には、洗浄液の吐出系の構成に起因して、洗浄液を安定供給する上で次のような難点があった。すなわちダイヤフラム式などの構造が簡単なポンプは、内蔵された吸入弁、吐出弁の作動が不安定になりやすく、特にこれらの部分が大気曝露されて表面に付着した液膜が蒸発すると弁体が便座に固着する不具合を生じやすい。このような現象はポンプと組み合わせて洗浄液の逆流防止のために用いられる逆止弁についても生じ、これらの弁が固着した場合には、ポンプや逆止弁は正常な機能を果たすことができず、正確な吐出量を安定して確保することが難しい。このように、従来のスクリーン印刷装置に備えられた湿式のクリーニング機構には、洗浄液をクリーニング用のシートに安定して供給することが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、洗浄液をクリーニング用のシートに安定して供給す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マスクプレートを基板に当接させペーストが供給されたマスクプレート上でスキージを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、クリーニングシートをクリーニングヘッドによって前記マスクプレートの下面に押しつけて摺動させることによりこのマスクプレートをクリーニングするクリーニング機構とを有するスクリーン印刷装置であって、前記クリーニング機構は、前記クリーニングヘッドに設けられ前記クリーニングシートに洗浄液を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルよりも低い高さレベルに配設されて洗浄液を前記吐出ノズルに供給する洗浄液供給部とを有し、前記洗浄液供給部は、前記洗浄液を貯留する液供給タンクと、前記液供給タンク内の洗浄液を吸引する吸引配管と、この吸引配管に接続された吸引口から洗浄液を吸引し吐出口から吐出するポンプと、前記吐出口に接続され前記吐出ノズルに至る吐出配管と、この吐出配管において前記ポンプよりも高い位置に介設されてこの吐出配管内における洗浄液の逆流を防止するバルブとを備え、前記吸引配管は上に凸形状に湾曲した湾曲部を有し、この湾曲部は上端部が前記吐出口よりも高い高さレベルに位置するように配設されている。

本発明によれば、液供給タンク内の洗浄液をエア駆動のダイヤフラム式のポンプによって吸引し、ポンプの吐出口に接続された吐出配管を介して吐出ノズルに送給する洗浄液供給系において、吐出配管においてポンプよりも高い位置に介設されてこの吐出配管内における洗浄液の逆流を防止するバルブを備え、さらに吸引配管に設けられた上に凸形状に湾曲した湾曲部の上端部を吐出口よりも高い高さレベルに位置するように配設することにより、ポンプの内部や吐出口に内蔵された逆止弁を常に接液状態に保つことができ、これらの部分が大気暴露されることによる弁作動不良に起因する不具合を防止して、洗浄液をクリーニングシートに安定して供給することができる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図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平面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クリーニングユニット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のクリーニングユニットに備えられた洗浄液供給部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のクリーニングユニットに用いられる洗浄液吐出用のポンプ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液供給配管系の機能説明図

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１０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Ｚ軸テーブル５を載置して構成されている。Ｚ軸テーブル５上には基板８を下面側から下受けして保持する基板保持部６が設けられている。上流側から搬入コンベア９Ａ（図２）を介して搬入された基板８は印刷コンベア９によって基板保持部６上に搬入され、クランパ７によって両側から挟み込まれて位置が固定される。以下に説明するスクリーン印刷部１０によって印刷された後の基板８は、搬出コンベア９Ｂ（図２参照）を介して下流側へ搬出される。

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１０は、マスク枠１１に展張されたマスクプレート１２を備えている。マスクプレート１２には、印刷対象に応じたパターン孔１２ａ（図３参照）が設けられている。図２に示すように、基板位置決め部１の両側に配設された縦フレーム２１の側面には、２本の棒形状のブラケット２２が内側に水平に延出して配設されている。２本のブラケット２２の上面には、Ｌ字断面形状のマスクホルダ２３がＹ方向に架設されている。マスクホルダ２３は、マスクプレート１２のマスク枠１１を位置決めして保持する。

マスクプレート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、水平なプレート１３ａにスキージ１５を昇降させるスキージ昇降機構１４を配設した構成となっており、図２に示すように、プレート１３ａの両端は縦フレーム２１上に配列されたガイド機構によって、Ｙ方向にスライド自在に支持されている。プレート１３ａは、ナット１６ａ、送りねじ１６ｂおよび回転駆動モータ（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。またスキージ昇降機構１４を駆動することによりスキージ１５は昇降してマスクプレート１２の上面に当接する。

Ｚ軸テーブル５を上昇させてマスクプレート１２の下面を基板８に当接させた状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたマスクプレート１２上で、スキージ移動手段を駆動してスキージ１５をＹ方向に移動させることにより、パターン孔１２ａを介して基板８にはクリーム半田が印刷される。すなわちスクリーン印刷部１０は、パターン孔１２ａが設けられたマスクプレート１２に基板８を当接させ、マスクプレート１２上でスキージ１５を摺動させることにより、パターン孔１２ａを介して基板８にペーストであるクリーム半田を印刷する。

スクリーン印刷部１０の上方には、カメラ１９が設けられている。図３に示すように、カメラ１９はＸ軸テーブル１８およびＹ軸テーブル１７によってＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル１８およびＹ軸テーブル１７は、カメラ１９を移動させるカメラ移動機構となっている。カメラ１９をカメラ移動機構によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、カメラ１９はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。基板位置決め部１はＹ軸テーブル２によってスクリーン印刷部１０の下方からＹ方向に移動して、保持した基板８を基板認識位置まで移動させることができるようになっており、この状態でカメラ１９を基板位置決め部１上の基板８に移動させることにより、カメラ１９によって基板８の任意の位置を撮像し、基板位置を認識することができる。

Ｙ軸テーブル２上の基板位置決め部１の側方には、クリーニングユニット２０（クリーニング機構）が配設されている。クリーニングユニット２０は本体部２０ａ内に以下に説明する各要素を配設した構成となっており、本体部２０ａの上部からはクリーニングヘッド２４が突出している。Ｙ軸テーブル２を駆動することにより、クリーニングユニット２０は基板位置決め部１とともにＹ方向に移動し、クリーニングヘッド２４によってマスクプレート１２の下面をクリーニングする。

本実施の形態においては、クリーニング機構であるクリーニングユニット２０は、クリーニングシート２７（図４参照）をクリーニングヘッド２４によってマスクプレート１２の下面に押しつけて摺動させることにより、マスクプレート１２をクリーニングする機能を有している。なお本実施の形態においては、基板位置決め部１のＹ軸テーブル２を駆動することによりクリーニングユニット２０を水平移動させる構成例を示しているが、クリーニングユニット２０の水平移動を基板位置決め部１と切り離して、独立のクリーニングユニット駆動機構を設けるようにしてもよい。

次に、図４を参照してクリーニングユニット２０の構成を説明する。クリーニングユニット２０の本体部２０ａの上面には、クリーニングヘッド２４が昇降手段（図示省略）によって昇降自在に配設されている。本体部２０ａにはクリーニングシート２７の供給リール２５および回収リール２６が設けられている。クリーニングシート２７は供給リール２５から引き出され、クリーニングヘッド２４の上面を周回して回収リール２６によって巻き取られる。クリーニングヘッド２４を上昇させてクリーニングシート２７をマスクプレート１２の下面に押し当てた状態で、クリーニングユニット２０を水平移動させることにより、マスクプレート１２は下面側からクリーニングされる。

供給リール２５から引き出されたクリーニングシート２７がクリーニングヘッド２４の上面に至る送給経路には、複数のガイドローラ２８ａおよび吐出ノズル２９が配置されている。クリーニングシート２７はこれらのガイドローラ２８ａおよび吐出ノズル２９を周回してクリーニングヘッド２４の上面に送られ、クリーニングに使用された後にガイド部２８ｂを経由して回収リール２６に巻き取られる。

吐出ノズル２９は中空管状の部材であり、吐出ノズル２９の上面側には複数の吐出孔２９ａが設けられている。吐出ノズル２９の中空部は下方に導設された吐出配管３１に接続されており、吐出配管３１はさらに本体部２０ａ内に配設された洗浄液供給部３０に接続されている。洗浄液供給部３０はエタノールやイソプロパノールなどマスククリーニングに使用される洗浄液３２を貯留し、吐出ノズル２９の吐出孔２９ａから吐出させる機能を有している。

すなわちクリーニングユニット２０は、クリーニングヘッド２４に設けられクリーニングシート２７に洗浄液３２を吐出する吐出ノズル２９と、洗浄液３２を吐出ノズル２９に供給する洗浄液供給部３０とを有する構成となっている。そして洗浄液供給部３０によって吐出ノズル２９に供給された洗浄液３２は、さらに吐出孔２９ａから外周部へ吐出されてクリーニングシート２７に含浸される。

次に図５を参照して、洗浄液供給部３０の構成を説明する。洗浄液供給部３０は、ユニット枠３０ａ内に洗浄液３２を貯留する液供給タンク３３、液供給タンク３３から洗浄液３２を吸引して吐出するポンプ３５、ポンプ３５からの吐出を断接するバルブ４２およびこれらを駆動・制御するための電磁弁４３を配設した構成となっている。

すなわち、ユニット枠３０ａの下部には洗浄液３２を貯留する液供給タンク３３が配置されており、液供給タンク３３には液供給タンク３３内に貯溜された洗浄液３２を吸引する吸引配管３４が、吸入口３４ａを洗浄液３２内に位置させて上方から挿入されている。吸引配管３４は液供給タンク３３から上方に延出して、上に凸形状に湾曲した湾曲部３４ｂを経て下垂し、さらに上方に湾曲した端部の接続口３４ｃがポンプ３５の吸引口３６に接続されている。

電磁弁４３のＰポート、Ｒポートはそれぞれエア供給源４４、排気ユニット４５に接続されており、電磁弁４３のＰポートには常に駆動エアが供給されている。電磁弁４３の開閉動作は制御部４６によって制御され、ポンプ３５に電磁弁４３、エア配管４０、エア接続口３８を介して駆動エアを供給することにより、液供給タンク３３内の洗浄液３２は吸引配管３４を介してポンプ３５内に吸引される。そしてさらにポンプ３５の上部に設けられた吐出口３７を介して吐出配管３１に吐出される。

上述の配管系において、吸引配管３４は上に凸形状に湾曲した湾曲部３４ｂを有する形態となっており、この湾曲部３４ｂは上端部がポンプ３５の吐出口３７よりも所定の高さ差Δｈだけ高い高さレベルに位置するように配設されている。なお、液供給タンク３３とポンプ３５の相対高さは、ポンプ３５が極力液供給タンク３３と同程度の高さレベル、もしくはポンプ３５が液供給タンク３３内の液面よりも下方に位置することが望ましい。

吐出配管３１には吐出配管３１を開閉するためのエア駆動の弁機構を備えた２方弁のバルブ４２が介設されており、エア配管４１を介して駆動エアを供給することによって、バルブ４２のＰポート、Ａポートを断接することができる。すなわちバルブ４２は、吐出口３７に接続され吐出ノズル２９に至る吐出配管３１においてポンプ３５よりも高い位置に介設されて、この吐出配管３１を駆動エアによって作動する弁機構によって開閉する機能を有している。

そしてバルブ４２を駆動して吐出配管３１を閉じることにより、吐出配管３１においてバルブ４２よりも上側の配管内の洗浄液３２はバルブ４２によって遮断され、洗浄液３２が下方に向かって流動する逆流を完全に防止することが可能となっている。これにより、ポンプ３５の吐出口３７から吐出ノズル２９に至る吐出配管３１に逆止弁を介設した構成の従来技術における問題、すなわち逆止弁の弁体と弁座との当接面に洗浄液３２中の有機異物などが付着することに起因する動作不良が生じることがなく、洗浄液３２の逆流防止機能を安定して確保することができる。

さらに、逆止弁は流体が規定のクラッキング圧力を超えた状態でのみ流動が許容される構造であるため、小流量で吐出するために低流体圧で使用する場合には、安定した吐出量が得られないという難点がある。これに対し、本実施の形態に示すように２方弁のバルブ４２によって開閉を明確に切換える方式を用いることにより、ポンプ３５から吐出された洗浄液３２は低圧・低流量の使用条件下においても安定した液供給を行うことが可能となっている。

エア配管４１は、エア配管４０と同様に同一の電磁弁４３のＡポートに接続されており、制御部４６によって電磁弁４３を制御することにより、駆動エアを任意のタイミングにてエア配管４０、４１を介してそれぞれポンプ３５、バルブ４２に同時に送給することができる。したがって、ポンプ３５による洗浄液の吐出動作とバルブ４２による吐出配管３１の開動作は常に同期してなされ、またポンプ３５が吐出を停止しているときは吐出配管３１は常に閉じられている。電磁弁４３および制御部４６は、ポンプ３５およびバルブ４２への駆動エアの供給を制御するエア供給制御部を構成する。

次に図６を参照して、ポンプ３５の構造および機能を説明する。図６に示すように、ポンプ３５はケーシング部３５ａの内部に形成された吸引吐出空間３５ｂ内において、可撓性に富む膜部材であるダイアフラム３５ｆをエア駆動機構３９によって矢印方向に往復動させる構造となっている。エア駆動機構３９には、エア接続口３８から内部流路３５ｃを介して駆動エアが供給される。吸引吐出空間３５ｂは、吸引側流路３５ｄ、吐出側流路３５ｅを介してそれぞれ吸引口３６、吐出口３７と接続されている。吸引口３６、吐出口３７はいずれも円錐形状の弁座面３６ｂ、弁座面３７ｂとボール体３６ｃ、３７ｃとを組み合わせ、ボール体３６ｃ、３７ｃを弁座面３６ｂ、３７ｂに押し付けて導入流路３６ａ、３７ａを閉塞する構成の逆止弁を内蔵しており、吸引口３６、吐出口３７はいずれも導入流路３６ａ、３７ａから上方へ洗浄液３２の一方向のみの流動を許容するようになっている。

エア駆動機構３９を駆動して吸引吐出空間３５ｂ内でダイアフラム３５ｆを往復動させることにより、吸引口３６を介して吸引配管３４から吸引吐出空間３５ｂ内へ洗浄液３２を吸引し、また吸引吐出空間３５ｂから吐出口３７を介して洗浄液３２を吐出配管３１に吐出する。すなわち、ポンプ３５は、駆動エアによってダイアフラム３５ｆを往復動させることにより、吸引配管３４に接続された吸引口３６から洗浄液３２を吸引し吐出口３７から吐出する機能を有している。

洗浄液供給部３０によって吐出ノズル２９に洗浄液３２を供給する液供給動作では、制御部４６および電磁弁４３より成るエア供給制御部は、以下のように各部を制御する。すなわち吐出配管３１に洗浄液３２を吐出するためにポンプ３５を動作させるポンプ駆動時には、バルブ４２を開状態にして吐出口３７から吐出された洗浄液３２の流動を許容する。これにより、洗浄液３２の吐出配管３１への供給が可能となる。また、洗浄液３２の吐出を止めるためにポンプ３５の動作を停止させるポンプ停止時には、バルブ４２を閉状態にして吐出配管３１内における洗浄液３２の逆流を防止する。

図７は、この液供給動作を継続する過程でポンプ３５の動作を停止させた状態における配管系各部の洗浄液３２の残留状態を示している。すなわち液供給タンク３３内の洗浄液３２を連続してポンプ３５によって吸引して吐出する液供給状態時には、吸引配管３４内、ポンプ３５の吸引吐出空間３５ｂ内および吐出配管３１内は、ポンプ３５によるポンプ作用によって洗浄液３２で満たされている。この状態においてポンプ３５を停止すると、ポンプ３５の吐出停止と同期してバルブ４２が閉状態となる。そしてバルブ４２を完全に閉じることにより、配管系内の洗浄液３２は流動が制約された状態となる。

本実施の形態に示す洗浄液供給部３０の配管系においては、吸引配管３４に設けた湾曲部３４ｂは上端部がポンプ３５の吐出口３７よりも所定の高さ差Δｈだけ高い高さレベルに位置するように配設されていることから、ポンプ３５からバルブ４２にいたる吐出配管３１内において、洗浄液３２の液レベルＬは少なくとも湾曲部３４ｂの上端部よりも低くなることはない。したがって、吐出口３７、吸引口３６内の逆止弁機構は常に洗浄液３２に浸された接液状態にあり、ポンプ停止状態においても吐出口３７、吸引口３６内の逆止弁機構が大気曝露されることによる有機異物の付着が発生せず、吐出口３７、吸引口３６の逆止弁機能が損なわれることがない。

さらに、吐出口３７を含めポンプ３５から液供給タンク３３内に至る配管系は大部分が洗浄液３２によって満たされた接液状態にあることから、ポンプ３５を再起動して吐出を開始する際に、エアの吸い込みに起因する空動作が少なく、速やかに通常の吸引・吐出状態に移行することができる。そしてエア吸引が生じた場合においても、エアが吸引配管３４やポンプ３５内で小さい気泡に分散して洗浄液３２内に拡散するため、大容積のエアが塊状態で流動することによる液供給不具合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は、洗浄液をクリーニングシートに安定して供給することができるという効果を有し、クリーニングシートに洗浄液を含浸させる湿式のマスククリーニングを行うスクリーン印刷装置に利用可能である。

１基板位置決め部
８基板
９印刷コンベア
１０スクリーン印刷部
１２マスクプレート
１５スキージ
２０クリーニングユニット
２４クリーニングヘッド
２７クリーニングシート
２９吐出ノズル
３０洗浄液供給部
３１吐出配管
３２洗浄液
３３液供給タンク
３４吸引配管
３４ｂ湾曲部
３５ポンプ
３５ｆダイアフラム
３６吸引口
３７吐出口
３９エア駆動機構
４２バルブ
４３電磁弁
４４エア供給源

Claims

パターン孔が設けられたマスクプレートを基板に当接させペーストが供給されたマスクプレート上でスキージを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、クリーニングシートをクリーニングヘッドによって前記マスクプレートの下面に押しつけて摺動させることによりこのマスクプレートをクリーニングするクリーニング機構とを有するスクリーン印刷装置であって、
前記クリーニング機構は、前記クリーニングヘッドに設けられ前記クリーニングシートに洗浄液を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルよりも低い高さレベルに配設されて洗浄液を前記吐出ノズルに供給する洗浄液供給部とを有し、
前記洗浄液供給部は、前記洗浄液を貯留する液供給タンクと、前記液供給タンク内の洗浄液を吸引する吸引配管と、この吸引配管に接続された吸引口から洗浄液を吸引し吐出口から吐出するポンプと、
前記吐出口に接続され前記吐出ノズルに至る吐出配管と、この吐出配管において前記ポンプよりも高い位置に介設されてこの吐出配管内における洗浄液の逆流を防止するバルブとを備え、
前記吸引配管は上に凸形状に湾曲した湾曲部を有し、この湾曲部は上端部が前記吐出口よりも高い高さレベルに位置するように配設されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。