JP3622707B2 - Screen printing apparatus and screen printing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
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孔されたマスクプレートを基板上にセットし、スキージングによりマスクプレートの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。
【0003】
このスクリーン印刷のスキージング方法として、密閉型のスキージヘッドを用いる方法が知られている。この方法は、通常のスクリーン印刷と異なりマスクプレート上にペーストを直接供給するのではなく、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるものである。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられたペースト接触面をマスクプレートに当接させた状態で、スキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔にペースト接触面を介してペーストを順次充填させる。
【0004】
このスキージヘッドの構成として、従来はペーストを貯溜するペースト貯溜空間と、ペーストをマスクプレートに接触させる印刷空間とが分離された構成が一般であった。すなわち、予めペーストが充填された専用容器をスキージヘッドに装着し、この専用容器の下面に設けられた押し出し孔を介してペーストをペースト接触面が設けられた印刷空間に移動させるようにしたものが用いられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の密閉型のスキージヘッドを用いたスクリーン印刷では、ペースト貯溜空間と印刷空間とが押し出し面とを介して分離された構造に起因して、印刷空間内でのペーストのローリング流動が阻害されるという問題点があった。以下、従来のスキージヘッドの構造を図面を参照して説明する。
【0006】
図6は、従来の密閉型スキージヘッドの部分断面図である。図6において、スキージヘッドAには、ペーストであるクリーム半田Sが予め充填された半田カセットBが装着されている。半田カセットB内のクリーム半田Sは、加圧板Cによって加圧されることにより、仕切板Dに設けられた押し出し孔Eを介して、スキージング方向の前後を摺動部材によって囲まれた印刷空間F内に移動する。そして、スキージヘッドAをマスクプレートGに対して矢印a方向に移動させるスキージング動作においては、クリーム半田Sは印刷空間F内で矢印b,c,dに示すようなローリング流動を行う。
【0007】
このとき、流動経路は印刷空間Fの上面を仕切る仕切板Dの下面に沿った形状となることから、クリーム半田Sの流動はこの仕切板Dによって抵抗を受ける。このため、矢印dに示すようなクリーム半田Sの下降方向の流動が正常に行われず、マスクプレートG表面近傍においてはクリーム半田Sの不足が生じて、パターン孔内への充填不良などの印刷不具合が生じやすいという問題点があった。
【0008】
そこで本発明は、ローリング流動を確保して、印刷不具合を防止す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を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のスクリーン印刷装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートの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、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段と、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した2つの摺接部とを備え、スキージヘッドをマスクプレート上で移動させるスキージング動作において、前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形する。
【0010】
請求項2記載のスクリーン印刷方法は、スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段と、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した2つの摺接部とを備えたスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷方法であって、前記加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させる押し込み工程と、加圧手段による加圧を解除した状態で、マスクプレート上で前記スキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートの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、印刷工程でのスキージング動作において前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形する。
【0011】
本発明によれば、加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させた後に、加圧手段による加圧を解除した状態でマスクプレート上でスキージヘッドを移動させてマスクプレートの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でのスキージング動作において、膜部材が印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形することにより、良好なローリング流動が確保され不具合のない印刷を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図3、図4は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図、図5は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷におけるスキージヘッドの動作説明図である。
【0013】
まず図1、図2を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図1、図2において、基板の位置決め部1は、図示しない移動テーブル上に基板保持部2を配設して構成されている。スクリーン印刷対象の基板3は基板保持部2のクランパ4によって保持されており、移動テーブルを駆動することにより、基板保持部2に保持された基板3は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【0014】
位置決め部1の上方には、スクリーンマスク10が配設されている。スクリーンマスク10はホルダ11にマスクプレート12を装着して構成されており、マスクプレート12には印刷対象の基板3の印刷部位に対応したパターン孔12aが開孔されている。
【0015】
スクリーンマスク10上にはスキージヘッド13がヘッド昇降部20によって昇降自在に配設されている。ヘッド昇降部20はプレート部材21上に立設されたシリンダ22を備えている。シリンダ22のロッド22aの下端部には、結合部材15を介してスキージヘッド13が結合されている。
【0016】
シリンダ22を駆動することにより、スキージヘッド13はマスクプレート12に対して昇降するとともに、スキージヘッド13をマスクプレート12に対して押圧する。ヘッド昇降部20はスキージヘッド13をスクリーンマスク10に対して昇降させる昇降手段となっている。またシリンダ22は、スキージヘッド13をマスクプレート12に対して押圧する押圧手段となっている。
【0017】
ヘッド昇降部20のプレート部材21の下面には、両端部にスライダ23が固着されており、スライダ23はフレーム25の上面に配設されたガイドレール24にスライド自在に嵌着されている。またプレート部材21の下面にはナット26が結合されており、ナット26に螺合した送りねじ27は、モータ28によって回転駆動される。
【0018】
モータ28を駆動することにより、プレート部材21は水平移動し、したがってヘッド昇降部20に結合されたスキージヘッド13も水平移動する。スキージヘッド13を下降させた状態で、モータ28を駆動することにより、スキージヘッド13はマスクプレート12上で水平移動する。すなわち、モータ28、送りねじ27およびナット26は、スキージヘッド13をマスクプレート12上で水平移動させる水平移動手段となっている。
【0019】
スキージヘッド13の下部には、マスクプレート12の表面に当接してペーストであるクリーム半田5をパターン孔12aに充填する印刷部14が設けられている。図3を参照して印刷部14の構造を説明する。図3において、30は本体部であり、マスクプレート12の幅方向に細長形状のブロック状部材である。本体部30の長さ寸法は図2に示すように印刷対象の基板3の幅寸法をカバーするように設定される。
【0020】
本体部30には、内部にクリーム半田5を貯溜する貯溜部31(ペースト貯溜部)が着脱自在に装着される凹部30aが形成されている。貯溜部31は上下が開口した方形の枠形状となっており、貯溜部31内のクリーム半田5と外部とを仕切る膜部材33を備えている。膜部材33は、エラストマなどの可撓性・伸縮性に富む膜状材を下面側が開口した袋状容器に成形したものであり、貯溜部31の下端の内周に沿って設けられた固定部31a(図4(a)参照)によって貯溜部31と結合されている。膜部材33は、内部に収容するクリーム半田5の体積に応じて貯溜部31内で伸縮し、貯溜部31内に収容されたクリーム半田5の上面と外部とを仕切る仕切面となっている。
【0021】
貯溜部31の上面の開口には内部のクリーム半田5を加圧する加圧板32が嵌入している。加圧板32は上方に配置されたシリンダ16のロッド16aと結合されており、シリンダ16を駆動することにより、加圧板32は貯溜部31内で上下動する。加圧板32を下降させることにより、内部にクリーム半田5を収容した膜部材33は上方から押圧され、クリーム半田5は加圧される。
【0022】
シリンダ16は、バルブV、レギュレータRを介してエア源18と接続されている。レギュレータRは、制御部19からの圧力設定信号に従ってシリンダ16に供給されるエアの圧力を設定できるようになっており、貯溜部31内のクリーム半田5を所定の圧力で押し下げるようになっている。シリンダ16および加圧板32はペーストであるクリーム半田5を加圧する加圧手段となっている。シリンダ16によって加圧されたクリーム半田5は、貯溜部31内で下方に移動し下面の開口から下方に押し出される。そして押し出されたクリーム半田は、本体部30の下面に配設されたスキージング部36によって囲まれた印刷空間35に到達する。
【0023】
次に図4を参照してスキージング部36および印刷空間35について説明する。スキージング部36は、本体部30の下部において周囲を閉囲する4方向の壁面より構成され、これらの壁面の内側に印刷空間35が形成される。図4(a)に示すように、スキージング部36のスキージング方向(矢印e方向)の両端には、印刷空間35の前後壁面を形成する2つの摺接部37が設けられている。印刷動作時には、印刷空間35は加圧されたクリーム半田5を収容し、印刷空間35の下面、すなわち2つの摺接部37の間に形成された開口部を介してクリーム半田5をマスクプレート12の表面に接触させる。摺接部37は、板状の掻き取り部材39と、ブロック形状の充填部材38とを組み合わせて一体的に結合した構成となっている。掻き取り部材39は、印刷空間35内に位置するマスクプレート12の上面に対して、鈍角αの接触角で摺接している。
【0024】
図4(b)に示すように、掻き取り部材39は下端部39aがマスクプレート12の上面に摺接する可撓性の板部材であり、スキージングにおいてマスクプレート12上面のクリーム半田5を掻き取る。充填部材38は、掻き取り部材39が装着される装着面38aと、この装着面38aに対して所定の角度βをなし印刷空間35内に位置するマスクプレート12の上面に対して鋭角γをなす充填面38bを有し、エラストマなどの可撓性の材質によって略方形断面のブロック形状に形成されている。充填部材38は、スキージングにおいて充填面38bによってクリーム半田5をローリング(矢印f参照)させパターン孔12a内に充填する。
【0025】
次にスキージヘッド13によるスクリーン印刷におけるクリーム半田5のローリング流動について図5を参照して説明する。図5(a)において、スキージヘッド13は下降状態にありスキージング部36はマスクプレート12の上面に当接している。貯溜部31の膜部材33内にはクリーム半田5が収容されており、スキージング開始に際しては、クリーム半田5の押し込み動作を行う。すなわちシリンダ16を駆動して、加圧板32によって膜部材33を介して内部のクリーム半田5を加圧する。これにより、貯溜部31、印刷空間35内のクリーム半田5は下方に移動し、印刷空間35内はクリーム半田5で隙間なく充填される。(押し込み工程)。
【0026】
次いで図5(b)に示すように加圧板32を上昇させ、貯溜部31内のクリーム半田5の加圧を解除する。そしてこの状態でスキージングが開始される。図5(c)に示すように、スキージヘッド13をマスクプレート12上で矢印g方向に水平移動させることにより、印刷空間35内のクリーム半田5にはローリング流動が付与される。これにより、スキージヘッド13の移動過程において、クリーム半田5はマスクプレート12のパターン孔12a内に進入し内部を良好に充填する。
【0027】
このローリング流動において、印刷空間35内のクリーム半田5は、まずスキージング方向の後側の摺動部37Aによってすくわれて矢印hに示す方向に流動する。そして流動するクリーム半田5は、クリーム半田5と外部とを仕切る膜部材33の下面を上向きに押し上げる。これにより、可撓性に富む膜部材33は図5(c)のようにローリング流動に応じた形状に撓み変形を生じ、クリーム半田5は撓み変形した膜部材33の下面に沿った形で、矢印i,jのように流動する。このとき、膜部材33はクリーム半田5との接触面においてクリーム半田5の流動に対する抵抗が極小となるような形状に撓み変形する。
【0028】
したがって、スキージングによって誘起された印刷空間35内のクリーム半田5のローリング流動が阻害されることがなく、マスクプレート12の表面に対する下向き方向の流動(矢印(j))が良好に確保される。この結果、マスクプレート12のパターン孔12a内には、充填不足を生じることがなく十分な量のクリーム半田5が進入し、良好な印刷が行われる。
【0029】
そしてスキージング方向が反転し、図5(d)に示すようにスキージヘッド13を矢印k方向に水平移動させて印刷を行う場合にも同様に、摺動部37Bによってすくわれたクリーム半田5は、印刷空間35内において矢印l,m,nに示すようなローリング流動を行う。この場合においても、膜部材33がこのローリング流動に応じた形状に撓み変形することにより、良好なローリング流動が確保される。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させた後に、加圧手段による加圧を解除した状態でマスクプレート上で前記スキージヘッドを移動させてマスクプレートの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でのスキージング動作において、膜部材が印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形することにより、良好なローリング流動が確保され不具合のない印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図2】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図3】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図4】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図5】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷におけるスキージヘッドの動作説明図
【図6】従来の密閉型スキージヘッドの部分断面図
【符号の説明】
3 基板
5 クリーム半田
12 マスクプレート
12a パターン孔
13 スキージヘッド
16 シリンダ
20 ヘッド昇降部
31 貯溜部
32 加圧板
33 膜部材
35 印刷空間
36 スキージング部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method for printing paste such as cream solder or conductive paste on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In an electronic component mounting process, screen printing is used as a method for printing paste such as cream solder or conductive paste on a substrate. In this method, a mask plate in which pattern holes are formed according to a printing target portion is set on a substrate, and paste is printed on the substrate through the pattern holes of the mask plate by squeezing.
[0003]
As a screen printing squeezing method, a method using a sealed squeegee head is known. Unlike normal screen printing, this method uses a squeegee head in which the paste is stored, instead of supplying the paste directly onto the mask plate. In this method, the paste contact surface provided on the lower surface of the squeegee head is in contact with the mask plate, and the squeegee head is moved to sequentially fill the pattern holes of the mask plate with the paste via the paste contact surface. Let
[0004]
As a configuration of this squeegee head, conventionally, a configuration in which a paste storage space for storing a paste and a printing space for contacting the paste with a mask plate are separated. That is, a special container pre-filled with a paste is mounted on the squeegee head, and the paste is moved to a printing space provided with a paste contact surface through an extrusion hole provided on the lower surface of the special container. It was used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the screen printing using the above-described conventional sealed squeegee head, the rolling flow of the paste in the printing space is caused by the structure in which the paste storage space and the printing space are separated via the extrusion surface. There was a problem of being obstructed. Hereinafter, the structure of a conventional squeegee head will be described with reference to the drawings.
[0006]
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a conventional sealed squeegee head. In FIG. 6, a squeegee head A is mounted with a solder cassette B pre-filled with cream solder S as a paste. When the cream solder S in the solder cassette B is pressed by the pressure plate C, the printing space is surrounded by the sliding member in the squeezing direction before and after the extrusion hole E provided in the partition plate D. Move into F. In the squeegeeing operation in which the squeegee head A is moved in the arrow a direction with respect to the mask plate G, the cream solder S performs a rolling flow as indicated by arrows b, c, and d in the printing space F.
[0007]
At this time, since the flow path has a shape along the lower surface of the partition plate D that partitions the upper surface of the printing space F, the flow of the cream solder S receives resistance by the partition plate D. For this reason, the downward flow of the cream solder S as indicated by the arrow d is not normally performed, and the shortage of the cream solder S occurs in the vicinity of the surface of the mask plate G, and printing defects such as defective filling in the pattern holes. There was a problem that was likely to occur.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus and a screen printing method capable of ensuring a rolling flow and preventing printing problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The screen printing apparatus according to
[0010]
The screen printing method according to
[0011]
According to the present invention, after the paste in the paste reservoir is pressed by the pressurizing means and moved into the printing space, the mask is moved by moving the squeegee head on the mask plate in a state where the pressurization by the pressurizing means is released. In the squeezing operation in the printing process that prints the paste on the substrate through the pattern holes of the plate, the film member deforms according to the rolling flow of the paste in the printing space, ensuring a good rolling flow. Can be printed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 5 is a partial sectional view of the squeegee head of the screen printing apparatus, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the squeegee head in screen printing according to an embodiment of the present invention.
[0013]
First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the
[0014]
A
[0015]
A
[0016]
By driving the
[0017]
[0018]
By driving the
[0019]
Below the
[0020]
The
[0021]
A pressurizing
[0022]
The
[0023]
Next, the squeezing
[0024]
As shown in FIG. 4B, the scraping
[0025]
Next, the rolling flow of the
[0026]
Next, as shown in FIG. 5B, the
[0027]
In this rolling flow, the
[0028]
Therefore, the rolling flow of the
[0029]
When the squeegeeing direction is reversed and printing is performed by horizontally moving the
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, after pressing the paste in the paste reservoir by the pressurizing means and moving it into the printing space, the squeegee head is moved on the mask plate in a state where the pressurization by the pressurizing means is released. In the squeezing operation in the printing process in which the paste is printed on the substrate through the pattern hole of the mask plate, the film member is deformed according to the rolling flow of the paste in the printing space, thereby ensuring a good rolling flow. Printing without defects can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a squeegee head of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. [Fig. 6] Partial sectional view of a conventional sealed squeegee head [Explanation of symbols]
3
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