JP3579736B2

JP3579736B2 - スクリーン印刷機

Info

Publication number: JP3579736B2
Application number: JP29227798A
Authority: JP
Inventors: 浩志岡田; 政智遠藤
Original assignee: 株式会社日立インダストリイズ
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP2000117937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント回路基板などの基板上にペーストを印刷するスクリーン印刷機に係り、特に圧入ヘッドから圧力によりパターン開口部にペーストを充填して、ペーストを基板に印刷し、基板にペーストパターンを形成するスクリーン印刷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に半導体装置や抵抗、コンデンサなどの電子部品を搭載（固着）して所望の電子回路を実現するために、例えば、マスクと基板を所定の位置に固定し、弾性体のスキージをマスクに接触させ、かつ、マスクと基板の接触が連続して行われるようにスキージを移動させるスクリーン印刷機（以下、印刷機という）が使用されている。
【０００３】
また、最近の印刷機には前述したスキージの代わりとして、圧入ヘッドの吐出口をマスクに押し付けて移動させて、圧力によりペーストをパターン開口部に充填して印刷する圧入ヘッドも用いられている。圧入ヘッドの利点としては、密閉構造のため鉛レスハンダ等の高価なペーストの使用時に酸化等による劣化がしにくい、ペースト供給システムの構築が容易で省人化しやすい、ペーストの吐出圧力を上げると小さなパターン開口部に充填しやすい、等があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子部品の小型化と共にパターン開口部が小さくなっており、圧入ヘッドにより小さなパターン開口部に充填するためには、圧入ヘッドに充填されているペーストの吐出圧力を高くする必要がある。しかし、ペーストの吐出圧力を高くすると、密着させている圧入ヘッドの吐出口とマスクの間からのペーストの漏れによる圧力損失が考えられる。従って、圧力損失を防止するために、圧入ヘッドのマスクへの押し付け力を高くする必要がある。しかしながら、押し付け力を高くすると薄型の基板等に印刷する場合に、基板の破壊や塑性変形などが生じたり、圧入ヘッドの吐出部のシール部の劣化も激しくなる、などの問題がある。
【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、パターン開口部が小さい場合でも、基板に損傷を与えることのない押し付け力で圧入ヘッドを基板に押し付け、基板にペーストパターンを形成することができるスクリーン印刷機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、ペーストを充填した圧入ヘッドをパターン開口部を有するマスクを介して基板の主面に対して垂直方向に押し付け、圧入ヘッドの吐出口からペーストを吐出させながら圧入ヘッドをマスクもしくは基板の主面と平行な方向に相対移動させてマスクのパターン開口部を通して基板にペーストを印刷し、該基板にペーストパターンを形成するスクリーン印刷機において、前記圧入ヘッドを、該圧入ヘッドと前記マスクとの接触部分が直線状となる構成とし、さらに、前記圧入ヘッドまたは前記マスクおよび基板の少なくとも一方を上記相対移動の際に基板またはマスクの上面と平行な面上にて上記相対移動の方向と直交する方向に往復移動させ、前記圧入ヘッドを前記マスクおよび基板に対してジグザグ方向に移動させる手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の他の特徴は、複数の薄板形状の補助スキージを、該補助スキージの下端面が圧入ヘッドの吐出口に向くように、該圧入ヘッドの吐出口から内部方向に向かって任意の間隔及び角度で配置させ、且つ各補助スキージの下端面が、圧入ヘッドの吐出口面において該圧入ヘッドの移動方向に対して斜めに配列していることにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図を用いて説明する。
【０００９】
図１は本発明による圧入ヘッドの第一の実施形態を示す平面図、図２は第一の実施形態を示す側面図である。
【００１０】
両図において、１は圧入ヘッド、３はマスク、６は基板、７はフレーム、８は上部テーブル、９は基板受け、１０はマスク枠、１１は圧入ヘッド上下軸、１２は圧入ヘッド押し付けシリンダ、１３，１７はボールネジ、１４は第一モータ、１５，２０はレール、１６，２１は直動ベアリング、１８はボールナット、１９は第二モータ、２２は印刷ブロック、２３は印刷ブロック保持板である。
【００１１】
両図において、マスク３はマスク枠１０に固定され、マスク枠１０はフレーム７に固定されている。上部テーブル８には第一モータ１４が設置されると共にレール１５が固定され、フレーム７に固定される。第一モータ１４にはボールネジ１３が結合され、ボールネジ１３のボールナット（図示していない）は印刷ブロック保持板２３に固定されている。基板受け９は基板６を固定的に支持して、フレーム７に固定されている。また、レール１５上には直動ベアリング１６を介して印刷ブロック保持板２３があり、印刷ブロック保持板２３に固定したレール２０と直動ベアリング２１を介して印刷ブロック２２が有る。この印刷ブロック２２には圧入ヘッド押し付けシリンダ１２が固定され、その出力軸である圧入ヘッド上下軸１１には圧入ヘッド１が固定されている。
【００１２】
次に上記構成からなる第一の実施形態の動作について説明する。
【００１３】
図２に示すように、基板６を基板受け９上にマスク３と適正な位置関係で固定する。この時、圧入ヘッド１の位置は垂直方向においては圧入ヘッドの垂直方向の動作源である圧入ヘッド押し付けシリンダ１２の上限の位置にあり、水平方向においてはマスク３の最も外側に配置されているパターン開口部よりも外側の位置にある。印刷機の動作が開始されると圧入ヘッド１は移動され、圧入ヘッド押し付けシリンダ１２に圧縮空気を付加することにより、圧入ヘッド上下軸１１を下降させ、圧入ヘッド１の先端をマスク３に押し付けることによりマスク３と、基板６とを接触させる。
【００１４】
次に、マスクにおける１個のパターン開口部に対する圧入ヘッドのマスクとの相対移動を一方向に見た時の印刷状況を図３について説明する。先ず、図３（ａ）に示すように圧入ヘッド１に圧縮空気Ｐを付加する。この時点では圧入ヘッド１の吐出部はマスク３により塞がれているため、ペースト２はパターン開口部４へは充填されず、基板６上のパッド５へは印刷されない。次に第一モータ１４（図１参照）を動作させると、圧入ヘッド１は図３（ｂ）に示すようにパターン開口部４に向かって移動される。さらに圧入ヘッド１が移動されると、図３（ｃ）に示すように圧力による充填力によりペースト２がパターン開口部４内に充填され、次いで図３（ｄ）に示すように、圧入ヘッド１の吐出口が移動方向に対向するパターン開口部４の４辺のうちの１辺であるパターン開口部エッジ３０を通過時には、前述した圧力によるペースト２のパターン開口部４への充填力の他に削ぎ落し力Ｆが新たに充填力として基板６上のパッド５方向に発生する。さらに圧入ヘッド１が移動されると、図３（ｅ）に示すようにペースト２は圧力による充填力と削ぎ落し力Ｆによる充填力によりパターン開口部４へ充填され、基板６上のパッド５へのペースト２の印刷が完了する。
【００１５】
本実施形態では、図１に示す印刷ブロック２２を横方向に動作させる第一モータ１４と縦方向に動作させる第二モータ１９とを同時に動作させる。このようにすると、印刷ブロック２２に設けられた圧入ヘッド１は図４に示すようにマスク３を押し付けながら圧入ヘッドを移動方向２９のようなジグザグ方向に移動させる。この移動により、圧入ヘッド１は図４のイ部詳細に示すような圧入ヘッド１の移動方向に対向するパターン開口部４の各パターン開口部の３辺つまり３ケ所のパターン開口部エッジ３０を通過するように移動するため、削ぎ落し力Ｆは３ケ所のパターン開口部エッジ３０により発生する。
【００１６】
従って、本実施形態における削ぎ落し力Ｆは、一ケ所のパターン開口部エッジ３０によりしか発生しない圧入ヘッド１が基板の端面と平行に手前側から奥側に移動する直線移動の場合よりも増加する。
【００１７】
次に、本発明の第二の実施形態を図５について説明する。この実施形態は、図１に示したボールネジ１７，ボールナット１８および第二モータ１９の代わりに圧入ヘッド１の往復動作の動作源としてカム２４と圧縮バネ２６を用いる。たとえば、圧入ヘッド１が取付けられている印刷ブロック２２の縦方向の両端面を利用して、片側はカム２４が接触する面で反対側は印刷ブロック保持板２３との間に設けた圧縮バネ２６の一端部が接触する面とする。カム２４を動力源であるモータ等で回転させることによりカム２４は接触している印刷ブロック２２に対して往復動作の動作源となり、反対側の圧縮バネ２６が往復動作に合わせる動作で圧縮，伸びを繰り返し、これにより往復動作が可能となり、この動作と第一モータ１４による相対移動を同時に行わせることにより、圧入ヘッド１はジグザグ方向に移動されるため、第一の実施形態と同様の効果が得られる。
【００１８】
さらに、本発明の第三の実施形態としては、第一モータ１４（図１）を正逆回転させて、図３に示すように圧入ヘッド１をマスク３に押し付けて、左から右，右から左へと往復の相対移動させると同時に、第二モータ１９（図１）を動作させて印刷ブロック２２を直線移動させても圧入ヘッド１はジグザグ方向に移動されるため、第一の実施形態と同様の効果が得られる。
【００１９】
さらに、図６（ａ）（ｂ）は第四の実施形態になる圧入ヘッド１を図２に示すマスク３側から見た図であり、図６（ａ）に示すように圧入ヘッド１の内部に厚さｔなる薄板の補助スキージ３２を任意の間隔で配置させて、圧入ヘッド１を削ぎ落し力が発生するように移動、つまり、圧入ヘッド１の移動角度（圧入ヘッドの前面と移動方向がなす角度）が補助スキージ取り付け角度θと同角度ならぬように移動させて、補助スキージ３２がパターン開口部エッジを通過する度に削ぎ落し力が発生するため充填力を増すことができる。
【００２０】
さらに、図６（ｂ）に示すように第四の実施形態になる圧入ヘッド１の吐出口に開口部３４を有して補助マスク３３を設けても、開口部３４の一辺が対向するパターン開口部エッジを通過する度に前述した補助スキージ３２を設けた場合と同様の効果が得られる。
【００２１】
上記の実施形態によれば、モータ，カム，圧縮バネ等の動作源を利用して圧入ヘッドがマスクの任意の位置に移動可能な水平移動機構を設けたことにより、圧入ヘッドをマスクに押し付け、密着させながら、圧入ヘッドからペーストを吐出させて、圧入ヘッドがパターン開口部の形状が四角形であればその直線部を１辺とする４辺からなる少なくとも各パターン開口部エッジの平行に対向する２辺を対向する２辺の一方の片側方向と他方の片側方向の２方向から通過するように往復移動することが可能となったため、削ぎ落し力による充填力を増加できる。
【００２２】
これにより、パターン開口部が小さい場合でも、圧入ヘッドを削ぎ落し力が増加するように移動させることにより、ペーストをパターン開口部へ充填しやすくなり、ペーストの吐出圧力を高くする必要がなくなる。そのため、ペーストの吐出圧力を高くすることにより発生する可能性がある圧入ヘッドの吐出口とマスクの間からのペースト漏れによる圧力損失を防止するための圧入ヘッドのマスクへの押し付け力も高くする必要がない。従って、圧入ヘッドのマスクへの高い押し付け力で発生する基板の破壊や塑性変形を防止できる。
【００２３】
さらに、圧入ヘッドの内部に補助スキージもしくは圧入ヘッドの吐出口に補助マスクを設けて、圧入ヘッドの移動方向と直交する方向において、圧入ヘッドを圧入ヘッドの移動の際に基板に押し付けて往復移動させることにより、ペーストの各パターン開口部への充填力を増加させることができるため、パターン開口部が小さい場合でもペーストが充填しやすくなる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、圧入ヘッドを可動部、マスクおよび基板を固定部としたが、本発明はこれに限るものではなく、圧入ヘッドを固定部、マスクおよび基板を移動部としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パターン開口部が小さい場合でも、基板に損傷を与えることのない押し付け力で圧入ヘッドを基板に押し付け、基板にペーストパターンを形成することができるスクリーン印刷機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスクリーン印刷機の第一の実施形態を示す平面図である。
【図２】第一の実施形態を示す側面図である。
【図３】マスクにおける１個のパターン開口部に対する圧入ヘッドのマスクとの相対移動を一方向に見た時の印刷状況を示す説明図である。
【図４】第一の実施形態における圧入ヘッドの動作方向を示す図である。
【図５】第二の実施形態を示す平面図である。
【図６】第四の実施形態にけおる圧入ヘッドの平面図である。
【符号の説明】
１…圧入ヘッド、２…ペースト、３…マスク、４…パターン開口部、５…パッド、６…基板、７…フレーム、８…上部テーブル、９…基板受け、１０…マスク枠、１１…圧入ヘッド上下軸、１２…圧入ヘッド押し付けシリンダ、１３，１７…ボールネジ、１４…第一モータ、１５，２０…レール、１６，２１…直動ベアリング、１８…ボールナット、１９…第二モータ、２２…印刷ブロック、２３…印刷ブロック保持板、２４…カム、２６…圧縮バネ、２９…圧入ヘッド移動方向、３０…パターン開口部エッジ、３２…補助スキージ、３３…補助マスク、３４…開口部。

Claims

ペーストを充填した圧入ヘッドをパターン開口部を有するマスクを介して基板の主面に対して垂直方向に押し付け、圧入ヘッドの吐出口からペーストを吐出させながら圧入ヘッドをマスクもしくは基板の主面と平行な方向に相対移動させてマスクのパターン開口部を通して基板にペーストを印刷し、該基板にペーストパターンを形成するスクリーン印刷機において、
前記圧入ヘッドを、該圧入ヘッドと前記マスクとの接触部分が直線状となる構成とし、
さらに、前記圧入ヘッドまたは前記マスクおよび基板の少なくとも一方を上記相対移動の際に基板またはマスクの上面と平行な面上にて上記相対移動の方向と直交する方向に往復移動させ、前記圧入ヘッドを前記マスクおよび基板に対してジグザグ方向に移動させる手段を設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
請求項１に記載のスクリーン印刷機において、
複数の薄板形状の補助スキージを、該補助スキージの下端面が圧入ヘッドの吐出口に向くように、該圧入ヘッドの吐出口から内部方向に向かって任意の間隔及び角度で配置させ、且つ各補助スキージの下端面が、圧入ヘッドの吐出口面において該圧入ヘッドの移動方向に対して斜めに配列していることを特徴とするスクリーン印刷機。