JP3694421B2 - 電子基板用スクリーン印刷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板実装工程においてプリント基板等の被印刷物である電子基板上に導体ペーストやクリーム半田などの印刷ペーストを高精度にて印刷する電子基板用スクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スクリーン印刷装置は、電子部品の回路実装工程におけるクリーム半田印刷工程に使用されているが、電子部品の小型化に伴って、電子部品実装基板の微細化が進み、それに対応して、クリーム半田の高精度印刷も要求されてきている。さらに最近では、地球環境保護の士気が高まり、省資源やリサイクル、有害物質の使用制限などの取り組みがなされてきている。
以下、従来のスクリーン印刷装置の一例を図１１〜図Ｇを参照して説明する。図１１は従来のスクリーン印刷装置を示す概略図である。上記電子部品実装基板に相当するプリント基板１は、ステージ部２によって位置決め固定されている。ステージ部２の上方には、スクリーン枠４により固着されたスクリーン版３が配置される。該スクリーン版３上には印刷ペースト５が置かれる。
又、スクリーン版３の上方には、印刷方向Ｉに沿ってスキージを移動させて上記印刷ペースト５をプリント基板１へ印刷、塗布する印刷ヘッド８が設けられている。該印刷ヘッド８には、上記印刷方向Ｉにおける、図１１の左側である装置手前側から、図１１の右側である奥側への移動にて上記印刷塗布を行う手前側スキージ６と、上記奥側から上記手前側への移動にて上記印刷塗布を行う奥側スキージ７と、スキージ６，７をそれぞれプリント基板１の厚み方向に昇降させる手前側スキージ用昇降装置１４及び奥側スキージ用昇降装置１５とを備える。手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、手前側スキージ用昇降装置１４及び奥側スキージ用昇降装置１５に昇降部材８ａ、８ｂを介して昇降自在なスキージホルダー８ｃ、８ｄに固定部材１０ａ、１０ｂにより支持されている。尚、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、プリント基板１のパターンにより、複数種類が使用され交換される。又、印刷ヘッド８は、駆動装置１３により軸周り方向に回転されるボールネジ１２にて上記印刷方向Ｉに移動可能である。
【０００３】
上記構成のスクリーン印刷装置を使用して、プリント基板１の印刷動作について図１２〜図１５を参照して説明する。
まず、プリント基板１は、ステージ部２によって位置決め固定された後、昇降装置１６によりスクリーン枠４に固着されたスクリーン版３の直下まで上昇される。その後、まず手前側スキージ６が、手前側スキージ用昇降装置１４の動作により下降されてスクリーン版３上に当接される。次に、駆動装置１３にて印刷ヘッド８と共に手前側スキージ６が印刷方向Ｉに水平移動されて印刷ペースト５がプリント基板１に印刷される。該印刷後、昇降装置１６によりプリント基板１は下降してスクリーン版３より離れ、次工程へ搬出される。
次に、新たなプリント基板１がステージ部２に載置されスクリーン版３の上記直下にセットされる。そして今度は手前側スキージ６に代わり奥側スキージ７が、奥側スキージ用昇降装置１５の動作により下降されてスクリーン版３上に当接される。尚、このとき手前側スキージ６は手前側スキージ用昇降装置１４にて上昇する。そして奥側スキージ７により印刷方向Ｉに沿って奥側から手前側に水平移動し、印刷ペースト５がプリント基板１に印刷される。
これらの動作が繰り返され、手前側、奥側のスキージ６、７にて交互に各プリント基板１に印刷が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の印刷動作の際、印刷ペースト５は、例えば手前側スキージ６の移動によりスクリーン版３上を転がるように（以下ローリングという）押し進められるが、図１２に示すように従来、手前側スキージ６の進行方向、つまり上記印刷方向Ｉに対して手前側スキージ６は直交方向に沿って設置されている。よって、印刷ペースト５は、ローリングしながら手前側スキージ６の両端へ流動していき、図１３に示すようにスキージの両端からはみ出してしまう。
その後、もう一方の奥側スキージ７で図１４に示すように次の印刷が行われるが、この印刷動作でも図１５に示すように同様の印刷ペースト５のはみ出しが発生する。一度、手前側スキージ６及び奥側スキージ７の端よりはみ出した印刷ペースト５ａは、２度と手前側スキージ６及び奥側スキージ７の内側へかき寄せられることはなく、印刷を繰り返すことにより、スクリーン版３上に徐々に堆積していく。その結果、長時間スクリーン版３上に放置された印刷ペースト５ａは、フラックス成分が揮発し、特性が変化してしまう為、再度使用することができず、廃棄するしかないのが現状である。よって、省資源、省材料という地球環境保護の取り組みに対して反するという問題点を有していた。
【０００５】
又、上述のような、スキージ６，７の端部からの印刷ペースト５のはみ出しが生じることは、図１６に示すように、例えばスキージ６の中央部６ａと端部６ｂではスキージ６の進行方向に対して印刷ペースト５がローリングしながら進行する進行方向が異なる。即ち、中央部６ａでは印刷方向Ｉに対して平行に印刷ペースト５は進行するが、端部６ｂでは、印刷方向に対して角度β１〜角度β４等の角度をもって進行する。その結果、スキージ６，７の中央部と、右端部及び左端部とでは、それぞれスクリーン版３上の開口部に充填される印刷ペースト５の充填状態が異なり、その結果、プリント基板１の全面に均一に安定した印刷をすることが困難であるという問題を有していた。
【０００６】
又、図１１に示すスクリーン印刷装置のように、複数のスキージ６，７を備えており、かつ装置の手前側と奥側との間でスキージ６，７が往復動する場合、装置手前側から見たとき、手前側スキージ６と奥側スキージ７とが重なってしまい、スキージの着脱時、手前側スキージ６を取り外さないと奥側スキージ７を固定している固定部材１０ｂを操作できないという制限や、反対に、奥側スキージ７を取り付けてから手前側スキージ６を取り付けなければならないという制限がある。よって、印刷準備のタクトも含んだ印刷動作タクトを長期化させるという問題があった。
【０００７】
さらに、図１１に示すように、例えばスキージ６とスクリーン版３とのなす角度であるアタック角度θ１を調整するときについても、装置手前側にいる作業者には手前側スキージ６の延在方向の側面が見えるので、上記アタック角度θ１を目視で確認することは困難であり、やはり印刷準備タクトも含む印刷動作タクトを長期化させるという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、電子基板全面において高精度に印刷を行え、かつ印刷タクトを短縮可能な、さらにまた、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献可能な、電子基板用スクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の電子基板用スクリーン印刷装置は、スクリーン版に接触しながら印刷方向及び反印刷方向に沿って移動して上記スクリーン版上の印刷ペーストを、上記スクリーン版を通して電子基板に印刷するスキージであって、２つ平行に設けられ交互に上記スクリーン版に接触し、上記２つの内の一方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動することにより当該一方のスキージの端部からはみ出した上記印刷ペーストを、他方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動するときにかき寄せるスキージと、
上記スクリーン版及び電子基板の厚み方向に沿った回転軸の軸回り方向へ上記２つのスキージを上記平行に並設した状態を維持して回転させ、上記スキージの延在方向を上記印刷方向に対して傾斜させ、かつ上記回転による上記２つのスキージの傾斜角度を印刷動作において変更するスキージ回転機構と、
上記スキージに設けられ、上記印刷ペーストの特性を測定するセンサと、
上記印刷方向へ上記スキージが移動して上記電子基板の全面に上記印刷ペーストを印刷するとき、上記印刷方向への上記スキージの移動に伴いローリングしながら進行する上記印刷ペーストの進行方向が上記電子基板に対応する上記スキージの全範囲において同方向となる上記スキージの回転角度を上記センサの測定値から求める制御装置と、
上記スキージの上記回転角度を検出する回転角度検出器と、を備え、
上記回転角度検出器にて検出される上記回転角度が上記制御装置にて求まった回転角度に到達するまで上記スキージ回転機構にて上記スキージを回転させる、
ことを特徴とする。
【０００９】
又、上記傾斜角度は、上記はみ出した印刷ペーストの上記かき寄せを可能とする角度であり、上記スキージ回転機構は、上記２つのスキージの上記傾斜角度を一往復ごとにα°と−α°とで交互に変更することもできる。
【００１０】
上述の構成によれば、スキージの着脱時及び上記アタック角度θ１を調整するときに、スキージ回転機構は、スキージを水平方向に印刷方向に対して９０°回転することを可能とし、スキージの着脱及び上記アタック角度θ１の調整作業を容易にする。よって、印刷タクトを短縮することができる。
又、上記スキージの回転により印刷方向に対してスキージが傾斜して配置されることで、好ましくは印刷ペーストの上記ローリングの進行方向が同一方向となるようにスキージを配置することで、スキージ全長にわたり印刷ペーストのローリング性が均一になり、スクリーン版上の開口部へ印刷ペーストを良好に充填できる。よって、プリント基板全面において高精度に印刷を行うことができる。
【００１２】
このように構成することで、スキージを回転して配置することにより、印刷ペーストを一方のスキージの片側からはみ出させ、かつこのはみ出した印刷ペーストを他方のスキージにて該スキージの中央側へかき寄せながら印刷することを可能とする。よって、印刷ペーストの消費量を低減することができる。
【００１３】
又、本発明の第２態様の電子基板用スクリーン印刷方法は、２つ平行に設けたスキージを交互にスクリーン版に接触させて上記スクリーン版上の印刷ペーストを、上記スクリーン版を通して電子基板の全面に印刷するとき、
上記２つの内の一方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動することにより当該一方のスキージの端部からはみ出した上記印刷ペーストを、他方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動するときにかき寄せるように上記２つのスキージを上記平行に並設した状態を維持して回転させて上記スキージの延在方向を上記印刷方向に対して傾斜させ、かつ上記２つのスキージの傾斜角度を印刷動作において変更することを特徴とする。
【００１４】
又、上記傾斜角度は、上記はみ出した印刷ペーストの上記かき寄せを可能とする傾斜角度であり、一往復ごとにα°と−α°とで交互に変更することもできる。
【００１５】
このように動作することで、スキージの着脱及び上記アタック角度θ１の調整作業を容易にして印刷タクトを短縮することができ、かつスクリーン版上の開口部へ印刷ペーストを良好に充填して、プリント基板全面において高精度に印刷を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の電子基板用スクリーン印刷装置、及び該電子基板用スクリーン印刷装置にて実行されるスクリーン印刷方法について図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同一の構成部分については同一符号を付している。又、上記「課題を解決するための手段」に記載した「電子基板」の機能を果たす一例として本実施形態ではプリント基板を例に採り、「印刷ペースト」の機能を果たす一例として本実施形態では、高粘性フラックスに半田粉末を混ぜ合わせたペースト状のクリーム半田を例に採るが、これらに限定されるものではない。
図１に示すように、本実施形態のスクリーン印刷装置１０１は、大別して、スクリーン側とスキージ側とに分かれ、又、制御装置１８１を備える。上記スクリーン側には、図１１を参照して上述した従来のスクリーン印刷装置と同様に、プリント基板１を位置決めして載置するステージ部２と、ステージ部２の上方にてスクリーン枠４により固着されたスクリーン版３とが配置される。ステージ部２は、制御装置１８１にて動作制御される昇降装置１６を備え、該昇降装置１６にてプリント基板１をその厚み方向に昇降させる。尚、昇降装置１６としては、例えばエアーシリンダや、モータ等が使用される。上記スクリーン版３上には印刷ペースト５としてのクリーム半田が置かれる。
【００１７】
上記スキージ側には、本実施形態のスクリーン印刷装置１０１にて特徴的な構成部分である印刷ヘッド部１２０と、該印刷ヘッド部１２０の駆動機構１３０とが設けられている。上記印刷ヘッド部１２０は、スクリーン版３の上方にて、印刷方向Ｉに沿ってスキージを移動させて上記印刷ペースト５をプリント基板１へ印刷、塗布する。該印刷ヘッド部１２０には、上記印刷方向Ｉにおける、図１の左側である装置手前側から、図１の右側である奥側への移動にて上記印刷塗布を行う手前側スキージ６と、上記奥側から上記手前側への移動にて上記印刷塗布を行う奥側スキージ７と、スキージ６，７をそれぞれプリント基板１の厚み方向に昇降させる手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２とを備える。手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２の出力軸に相当する昇降部材８ａ、８ｂを介してスキージホルダー８ｃ、８ｄに固定部材１０ａ、１０ｂにより平行に支持されている。又、昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄは、それぞれ締結部材１１にて連結され、該締結部材１１は各スキージ６，７を所定の上記アタック角度θ１に設定した状態で固定する。
手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２としてはエアーシリンダやモータ等を用いることができ、各昇降装置１２１，１２２はそれぞれ制御装置１８１にて動作制御される。尚、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、プリント基板１のパターンにより、複数種類が使用され交換される。
【００１８】
上記駆動機構１３０は、制御装置１８１にて動作制御される駆動装置１３と、該駆動装置１３により軸周り方向に回転されるボールネジ１２とを備える。該ボールネジ１２には、上記印刷ヘッド部１２０の回転フレーム１１６を回転自在に保持している支持フレーム１１５が係合している。よって、上記駆動装置１３にてボールネジ１２がその軸回り方向に回転されることで、支持フレーム１１５、つまり手前側スキージ６及び奥側スキージ７が上記印刷方向Ｉに移動する。
【００１９】
上記支持フレーム１１５及び回転フレーム１１６についてより詳しく説明する。回転フレーム１１６は、円筒形状にてなり、その内部には直径方向に沿って上記手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２が固定されている。円筒形状の回転フレーム１１６の中心に位置し、プリント基板１の厚み方向に沿った回転軸１２３の軸回り方向へ回転フレーム１１６が回転自在なように、上記支持フレーム１１５は回転軸受け１１４を介して回転フレーム１１６を支持している。よって、支持フレーム１１５に対して、回転軸１２３を中心として回転フレーム１１６が上記軸回り方向へ回転することで、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、平行に配置された状態を維持しながら、スクリーン版３に平行な面に沿って上記回転軸１２３の軸周り方向へ回転可能である。
本実施形態では、回転フレーム１１６は作業者の操作にて回転されるので、回転フレーム１１６には作業者操作用のハンドル１１９が設けられている。又、回転フレーム１１６の回転角度を検出するため、支持フレーム１１５には、センサまたはポテンショメータにてなる回転角度検出器１１７が設けられている。該回転角度検出器１１７にて検出された角度情報は制御装置１８１へ送出される。又、支持フレーム１１５には、回転フレーム１１６の不用意な回転を防止するための回転フレーム固定部材１１８が取り付けられている。尚、本実施形態では、回転フレーム固定部材１１８は、図示するように支持フレーム１１５に螺合したネジ部材であり、ねじ込むことでその先端が回転フレーム１１６の周面に当接し押圧して回転を防止するが、回転フレーム１１６の固定方法としてはこのような部材及び構造に限定されるものではない。又、支持フレーム１１５、回転フレーム１１６、回転軸受け１１４、ハンドル１１９がスキージ回転機構に相当する。
【００２０】
以上のように構成されたスクリーン印刷装置１０１について、その動作を説明する。
印刷動作を行う為の準備として、まず、印刷ヘッド部１２０の各スキージホルダ８ｃ、８ｄにそれぞれスキージ６、７を取りつける必要がある。本実施形態のスクリーン印刷装置１０１では上述のように回転フレーム１１６を回転させることで印刷ヘッド部１２０を回転させることができる。よって、まず、ハンドル１１９にて回転フレーム１１６を上記回転軸１２３の軸回り方向へ、図２に示すように例えば時計回りに９０°回転させ、スキージホルダー８ｃ、８ｄの延在方向を上記印刷方向Ｉに平行にする。該回転動作により、スキージホルダー８ｃ、８ｄのそれぞれは、当該スクリーン印刷装置１０１の手前側から奥側に向かって延在するように配置される。この状態で手前側スキージ６と奥側スキージ７を、上記手前側から奥側への方向に直交する左右方向からスキージホルダー８ｃ、８ｄにそれぞれ取り付け、上記固定部材１０ａ，１０ｂにより固定する。
【００２１】
スキージ６、７の取り付けが完了後、各スキージ６，７について上記アタック角度θ１を調整する為、スキージホルダー８ｃ、８を支持している締結部材１１による締め付けを緩め、上記アタック角度θ１がそれぞれ所定の角度になるように、作業者は、装置正面側つまり上記手前側から、昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄにそれぞれ記されているアタック角度の目盛と指針を確認しながら上記アタック角度θ１を調整し、調整後、締結部材１１を締め付け昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄをそれぞれ固定する。
【００２２】
このようにスクリーン印刷装置１０１では、印刷ヘッド部１２０が回転可能であることから、スキージ６，７の取り付けは上記左右方向から行え、従来のようにスキージの着脱順の制約がなくなり、かつアタック角度θ１の調整を上記装置手前側から目視しながら行うことができる。したがって印刷タクトを短縮することができる。
【００２３】
スキージ６、７の取り付けとアタック角度調整が完了した後、再度、印刷ヘッド部１２０の回転フレーム１１６を、図３に示すように反時計回りに（９０＋α）°回転させ固定する。この状態では、時計回りへ回転させる前の元状態に比べてα°分、上記印刷方向Ｉに対してスキージ６，７は傾斜した状態にて配置されて、印刷方向Ｉとスキージとのなす角度は（９０−α）°になっている。尚、この場合、上記α°、つまりスキュー角は設定された値ではなく、作業者による上記反時計回りへの回転によって生じる適宜な値となる。又、この状態にて、回転角度検出器１１７により、スクリーン版３上におけるスキージ６，７の回転角度つまりスキュー角がα°であると検出され、該スキュー角情報は制御装置１８１へ送出され記憶される。
【００２４】
次に、作業者は、実際に印刷するプリント基板１のサイズと、設定した上記アタック角度θ１と、スキージ６，７の長さ寸法と、使用するスクリーン枠４のサイズとを入力装置１７１に入力する。これらの入力情報は、入力装置１７１から制御装置１８１へ送出される。
制御装置１８１は、上記入力情報と上記スキュー角とに基づいて、スキージ６，７にてプリント基板１の全面に印刷を行うのに必要なスキージ６、７の移動距離、つまり印刷ストロークを求める。
又、求まった上記印刷ストロークに基づき、制御装置１８１は、スキージ６，７を上記印刷ストローク分、移動させた場合、スキージ６，７がスクリーン枠４と干渉するか否かを判断するようにしてもよい。さらに、万一、上記スキュー角が大き過ぎて上記干渉が生じるときには、作業者に対して現在のスキュー角を小さくするように警告することもできる。
【００２５】
以上の準備完了後、プリント基板１への印刷動作について図４〜図７を参照して説明する。
まず、プリント基板１はステージ部２によって位置決め固定された後、昇降装置１６によりスクリーン枠４に固着されたスクリーン版３の直下まで上昇される。その後、手前側スキージ用昇降装置１２１が動作し手前側スキージ６が下降して、図４に示すように、スクリーン版３上に接触する。このとき手前側スキージ６は、上述のように上記スキュー角α°にて傾斜した状態である。そして、駆動装置１３の動作により印刷ヘッド１２０が印刷方向Ｉに移動することで手前側スキージ６が上記スキュー角α°にて傾斜した状態のまま印刷方向Ｉに水平移動して、スクリーン版３上の印刷ペースト５が手前側スキージ６にてプリント基板１に印刷されていく。尚、図４〜図７では、スクリーン版３上に接触し実際に印刷動作を行うスキージについて実線で図示しもう一方のスキージについては２点鎖線で図示するか、若しくは図示を省略している。
【００２６】
スキージングの際、従来の場合と同様に、印刷ペースト５はローリングしながら進行していくが、本実施形態のように上記スキュー角α°にて手前側スキージ６を傾斜させた状態でスキージングすることで、ローリングしながら進行する印刷ペースト５の進行方向は、図８に示すように手前側スキージ６の延在方向に沿った全長にわたり、印刷方向Ｉに対してγ１の角度をなした同方向になる。よって、手前側スキージ６の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性が均一になり、スクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５を良好に充填することができる。したがって、プリント基板１の全面において高精度に印刷を行うことができる。
尚、印刷ペースト５の進行方向が同方向となる範囲は、スキージの上記全長でなくてもよく最低限プリント基板１の印刷領域に対応したスキージの範囲であればよい。
さらに又、上記スキュー角α°にて手前側スキージ６を傾斜させた状態でスキージングすることで、従来、上記図１３に示すようにスキージの両端から印刷ペースト５がはみ出していたのを、図４に示すようにスキージ６の一端部６ｂからのみはみ出させることができる。
手前側スキージ６による印刷終了後、昇降装置１６を動作してステージ２を下降し、プリント基板１をステージ２より解除してプリント基板１を搬出する。
【００２７】
次に、新たなプリント基板１が搬入され、上述のようにステージ２に位置決めされてスクリーン版３の直下に配置される。そして今度は手前側スキージ６を上昇させ、一方、奥側スキージ用昇降装置１２２にて奥側スキージ７を下降させて、図５に示すようにスクリーン版３に接触させる。このとき、本実施形態では奥側スキージ７のスキュー角は変化させず、手前側スキージ６の場合に同一としている。このような状態にて、駆動装置１３が駆動されることで、上記印刷方向の逆向きの反印刷方向に奥側スキージ７が移動し、手前側スキージ６の場合と同様にスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５を良好に充填しながら印刷が行われる。
【００２８】
又、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、同一長さであり平行に配置され、かつ上記印刷方向Ｉに対して例えば手前側スキージ６の延在方向を直交させて手前側スキージ６及び奥側スキージ７を配置したとき上記延在方向において手前側スキージ６及び奥側スキージ７に配置ずれはない。このような配置状態にて上述のように回転軸１２３の軸回り方向へ上記スキュー角にて回転させることから、回転後においては図４に示すように手前側スキージ６と奥側スキージ７との間には配置ずれ１６１が生じる。よって、奥側スキージ７によるスキージングのとき、手前側スキージ６の一端部６ｂからはみ出した印刷ペースト５ａは、上記端位置ずれ１６１により奥側スキージ７にて当該奥側スキージ７の中央方向へかき寄せられる。尚、奥側スキージ７のスキージングによっても、図６に示すように奥側スキージ７の一端部７ｂから印刷ペースト５がはみ出す。奥側スキージ７からはみ出した印刷ペースト５ｂは、図７に示すように次の印刷動作における手前側スキージ６のスキージングにてかき寄せられる。このように一方のスキージからはみ出した印刷ペースト５は、他方のスキージにて当該他方のスキージの内側へかき寄せられることから、従来のような印刷ペースト５の浪費はなくなり、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献することができる。
このような印刷動作が繰り返され、手前側、奥側のスキージ６、７にて交互にそれぞれのプリント基板１へ印刷が行われていく。
【００２９】
又、上述のように制御装置１８１は、上記スキュー角、及びスキージ長さ等の情報に基づいて、スキージの印刷可能ストロークを求めることから、スキージからの印刷ペースト５のはみ出し量や、かき寄せ具合に応じて、印刷途中ではみ出し量低減の為に上記スキュー角を変更した場合であっても、スキージとスクリーン枠４とが干渉することを回避することができる。
【００３０】
又、上述の実施形態では、設定したスキュー角α°を変更せずにそれぞれの印刷を行う場合であるが、図９に示すように、一往復の印刷後、つまり手前側スキージ６と奥側スキージ７とでそれぞれ１回ずつ印刷した後、上記回転軸１２３の軸回り方向へ印刷ヘッド部１２０を回転して、スキュー角を−α°に設定する。そしてスキュー角が−α°に設定された、手前側スキージ６にて上記印刷方向Ｉへ印刷を行い、さらに奥側スキージ７にて上記反印刷方向へ印刷を行う。該一往復の印刷後、再びスキュー角をα°に設定して一往復の印刷を行う。このように、スキュー角のα°と−α°を一往復ごとに交互に変更しながら印刷するようにしてもよい。このような印刷動作を行うことで、スキージ６，７からの印刷ペースト５のはみ出し量の低減に特に効果が発揮できる。即ち、図４に示すように、手前側スキージ６と奥側スキージ７との間には配置ずれ１６１が存在することから、スキュー角を変更せずに印刷動作を繰り返すと、スキージ６、７の各移動終端位置において、上記配置ずれ１６１に相当する部分には印刷ペースト５が残留してしまい、従来と同様の問題を生じる可能性がある。一方、スキュー角を変更して印刷動作を行うことで、上記配置ずれ１６１に相当する部分を、互いのスキージ６，７で補完することができ、上記残留する印刷ペースト５はなくなり、印刷ペースト５のはみ出し量の低減に特に効果を発揮することが可能となる。
又、上記スキュー角の変更は、上記一往復毎に限定されるものではなく、手前側スキージ６と奥側スキージ７との各印刷動作毎に変更するようにしても良い。
【００３１】
又、制御装置１８１には、作業者が入力装置１７１から印刷ペースト５の粘性、チキソ比、流動特性等の物性値を入力することができ、制御装置１８１は、スキージ６、７の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性を均一にしスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５が良好に充填可能となりその結果プリント基板１の全面において高精度に印刷が可能となるような上記スキュー角を、印刷ペースト５の上記物性値に基づいて求めるようにすることもできる。求めたスキュー角は、例えば表示装置にて表示され、該表示値に従い作業者は、回転フレーム１１６を回転させ上記スキュー角の設定を行うように構成することもできる。
【００３２】
又、制御装置１８１は、スキージ６，７の例えば印刷速度や上記アタック角度等の印刷条件をさらに加味して上記スキュー角を求めるようにすることもできる。
特に、高精度印刷を要求される場合には、制御装置１８１は、さらに、スクリーン版３の開口部パターンを加味することにより、印刷ペースト５のローリングの上記γ１に相当する進行角度が最適になるように、スキュー角を決定することもできる。
【００３３】
上述の実施形態では、作業者が回転フレーム１１６を回転させることで印刷ヘッド部１２０を回転させたが、図１０に示すスクリーン印刷装置１０２のように、例えばモータにてなる回転駆動装置１４４にて回転フレーム１４６を回転軸１２３の軸回り方向へ回転させるように構成することもできる。尚、図１０に示す上記印刷ヘッド部１４０は、上述の印刷ヘッド部１２０に相当し、支持フレーム１４５は上述の支持フレーム１１５に相当し、回転フレーム１４６は上述の回転フレーム１１６に相当する。よって、これらの構成部分について、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３４】
図１０において、１４７は回転駆動装置１４４の出力軸先端部に取り付けられたギヤであり、１４８は回転フレーム１４６に取り付けられ上記ギヤ１４７と係合するラックである。このような構成において、支持フレーム１４５は、ボールネジ１２に係合しており回転軸１２３の軸回り方向へ回転することはない。よって、回転駆動装置１４４が動作することによるギヤ１４７の回転に伴い、回転フレーム１４６が上記回転軸１２３の軸回り方向へ回転する。尚、回転駆動装置１４４は制御装置１８１にて動作制御される。尚、支持フレーム１４５、回転フレーム１４６、回転軸受け１１４、回転駆動装置１４４、ギヤ１４７、ラック１４８がスキージ回転機構に相当する。
【００３５】
このように図１０に示すスクリーン印刷装置１０２によれば、上述したスクリーン印刷装置１０１の動作における回転フレーム１１６の回転動作を、回転駆動装置１４４の動力により行うことが可能となり、回転駆動装置１４４の駆動により印刷ヘッド部１４０を回転させ上記スキュー角を自動的に変更することができる。
さらに、上述したように制御装置１８１は、スキージ６、７の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性を均一にしスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５が良好に充填可能となりその結果プリント基板１の全面において高精度に印刷が可能となるような上記スキュー角を求め、該スキュー角に基づき、回転駆動装置１４４を動作させて回転フレーム１４６を回転させることができる。このとき回転フレーム１４６の回転角度は、上記回転角度検出器１１７から供給され、制御装置１８１は、該回転角度情報が当該制御装置１８１にて求めた上記スキュー角に到達するまで回転駆動装置１４４を動作させて上記スキージ６，７の回転を行うことができる。ここで、制御装置１８１が上記スキュー角を求めるために使用可能な情報としては、上述したように、印刷ペースト５の上記物性値や、スクリーン版３の開口部パターンの情報や、上記印刷条件がある。
【００３６】
尚、図１０のスクリーン印刷装置１０２では、スキージ６，７の回転機構の構成として、回転駆動装置１４４、ギヤ１４７、ラック１４８を用いた例を示したが、該構成に限定されるものではなく、ギヤ１４７、ラック１４８の代わりに、例えばプーリーとタイミングベルトを用いたり、若しくは回転駆動装置１４４の出力軸にて直接に回転させる手法等を採用することができる。
【００３７】
又、制御装置１８１には、上記スキュー角設定用として、印刷ペースト５の上記物性値や、上記スクリーン版３の開口部パターンの情報や、上記印刷条件等のデータベースを予め格納しておいても良い。
【００３８】
さらに又、図１０に示すように、印刷ペースト５の特性を測定するセンサ１５１、例えばロードセルをスキージ６，７部に設け、印刷時に印刷ペースト５がローリングしながら流動していく状態を反力でセンサ１５１にて測定し、該測定値を制御装置１８１へ送出することで、制御装置１８１は該測定値に基づいて最適なスキュー角を決定するように構成してもよい。
その上、制御装置１８１は、印刷ペースト５の特性値と、印刷条件例えばスキージ６，７の印刷速度や、上記アタック角度等とに基づいて、流動特性であるチキソ比を傾向的に捕らえ、その条件に最適なスキュー角を決定するようにしても良い。
【００３９】
尚、上述した実施形態では、スクリーン印刷装置１０１、１０２のように、印刷方向Ｉに沿って手前側スキージ６と奥側スキージ７との２つが並設されているタイプを例に採ったが、該構成に限定されるものではなく、スキージを一つ設け、片方向印刷を行うタイプのスクリーン印刷装置にスキージ回転機構等を設けることもでき、この場合も上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の電子基板用スクリーン印刷装置、及び第２態様の電子基板用スクリーン印刷方法によれば、スキージと、スキージ回転機構とを備え、上記スキージを回転させ、上記スキージの延在方向を印刷方向に対して傾斜させて上記スキージを配置した。よって、上記印刷方向へ上記スキージを移動させて電子基板に上記印刷ペーストを印刷するとき、上記印刷方向への上記スキージの移動に伴いローリングしながら進行する上記印刷ペーストの進行方向が上記電子基板に対応する上記スキージの全範囲において同方向にすることができ、この結果、スクリーン版上の開口部へ上記印刷ペーストを良好に充填でき、電子基板全面において高精度に印刷が可能となる。
【００４１】
又、スキージの取付時や、アタック角の調節時には、上記スキージ回転機構により作業者が作業容易なようにスキージを回転させることができ、印刷タクトを短縮することもできる。
【００４２】
又、上記スキージの延在方向を印刷方向に対して傾斜させることで、印刷時には、印刷ペーストをスキージの一端からのみはみ出させることができる。さらに、印刷方向に沿って２つのスキージを並設したときには、一方のスキージによるスキージングによりはみ出した印刷ペーストを、他方のスキージによるスキージングによりかき寄せることができる。よって、印刷ペーストの浪費を防止でき、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態によるスクリーン印刷装置を示す概略構成図である。
【図２】 図１に示すスキージを９０°回転させた状態を示す平面図である。
【図３】 図１に示すスキージをスキュー角α°にて傾斜させた状態を示す平面図である。
【図４】 図１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを示す平面図である。
【図５】 図１に示すスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図６】 図１に示すスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図７】 図１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図８】 図１に示すスクリーン印刷装置のスキージによるスキージングのときにおける印刷ペーストの進行方向を説明するための平面図である。
【図９】 図１に示すスクリーン印刷装置のスキージのスキュー角を変更する場合を説明するための平面図である。
【図１０】 図１に示すスクリーン印刷装置の変形例における概略構成図である。
【図１１】 従来のスクリーン印刷装置の概略構成図である。
【図１２】 図１１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図１３】 図１２に示す一方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図１４】 従来のスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図１５】 図１４に示す他方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図１６】 従来のスクリーン印刷装置のスキージによるスキージングのときにおける印刷ペーストの進行方向を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１…プリント基板、３…スクリーン版、５…印刷ペースト、
６…手前側スキージ、７…奥側スキージ、１３…駆動装置、
１０１、１０２…スクリーン印刷装置、
１１４…回転軸受け、１１６…回転フレーム、１１７…回転角度検出器、
１２０…印刷ヘッド部、
１３０…駆動機構、
１４０…印刷ヘッド部、１４４…駆動装置、１４６…回転フレーム、
１４７…ギヤ、１４８…ラック、
１８１…制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板実装工程においてプリント基板等の被印刷物である電子基板上に導体ペーストやクリーム半田などの印刷ペーストを高精度にて印刷する電子基板用スクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スクリーン印刷装置は、電子部品の回路実装工程におけるクリーム半田印刷工程に使用されているが、電子部品の小型化に伴って、電子部品実装基板の微細化が進み、それに対応して、クリーム半田の高精度印刷も要求されてきている。さらに最近では、地球環境保護の士気が高まり、省資源やリサイクル、有害物質の使用制限などの取り組みがなされてきている。
以下、従来のスクリーン印刷装置の一例を図１１〜図Ｇを参照して説明する。図１１は従来のスクリーン印刷装置を示す概略図である。上記電子部品実装基板に相当するプリント基板１は、ステージ部２によって位置決め固定されている。ステージ部２の上方には、スクリーン枠４により固着されたスクリーン版３が配置される。該スクリーン版３上には印刷ペースト５が置かれる。
又、スクリーン版３の上方には、印刷方向Ｉに沿ってスキージを移動させて上記印刷ペースト５をプリント基板１へ印刷、塗布する印刷ヘッド８が設けられている。該印刷ヘッド８には、上記印刷方向Ｉにおける、図１１の左側である装置手前側から、図１１の右側である奥側への移動にて上記印刷塗布を行う手前側スキージ６と、上記奥側から上記手前側への移動にて上記印刷塗布を行う奥側スキージ７と、スキージ６，７をそれぞれプリント基板１の厚み方向に昇降させる手前側スキージ用昇降装置１４及び奥側スキージ用昇降装置１５とを備える。手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、手前側スキージ用昇降装置１４及び奥側スキージ用昇降装置１５に昇降部材８ａ、８ｂを介して昇降自在なスキージホルダー８ｃ、８ｄに固定部材１０ａ、１０ｂにより支持されている。尚、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、プリント基板１のパターンにより、複数種類が使用され交換される。又、印刷ヘッド８は、駆動装置１３により軸周り方向に回転されるボールネジ１２にて上記印刷方向Ｉに移動可能である。
【０００３】
上記構成のスクリーン印刷装置を使用して、プリント基板１の印刷動作について図１２〜図１５を参照して説明する。
まず、プリント基板１は、ステージ部２によって位置決め固定された後、昇降装置１６によりスクリーン枠４に固着されたスクリーン版３の直下まで上昇される。その後、まず手前側スキージ６が、手前側スキージ用昇降装置１４の動作により下降されてスクリーン版３上に当接される。次に、駆動装置１３にて印刷ヘッド８と共に手前側スキージ６が印刷方向Ｉに水平移動されて印刷ペースト５がプリント基板１に印刷される。該印刷後、昇降装置１６によりプリント基板１は下降してスクリーン版３より離れ、次工程へ搬出される。
次に、新たなプリント基板１がステージ部２に載置されスクリーン版３の上記直下にセットされる。そして今度は手前側スキージ６に代わり奥側スキージ７が、奥側スキージ用昇降装置１５の動作により下降されてスクリーン版３上に当接される。尚、このとき手前側スキージ６は手前側スキージ用昇降装置１４にて上昇する。そして奥側スキージ７により印刷方向Ｉに沿って奥側から手前側に水平移動し、印刷ペースト５がプリント基板１に印刷される。
これらの動作が繰り返され、手前側、奥側のスキージ６、７にて交互に各プリント基板１に印刷が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の印刷動作の際、印刷ペースト５は、例えば手前側スキージ６の移動によりスクリーン版３上を転がるように（以下ローリングという）押し進められるが、図１２に示すように従来、手前側スキージ６の進行方向、つまり上記印刷方向Ｉに対して手前側スキージ６は直交方向に沿って設置されている。よって、印刷ペースト５は、ローリングしながら手前側スキージ６の両端へ流動していき、図１３に示すようにスキージの両端からはみ出してしまう。
その後、もう一方の奥側スキージ７で図１４に示すように次の印刷が行われるが、この印刷動作でも図１５に示すように同様の印刷ペースト５のはみ出しが発生する。一度、手前側スキージ６及び奥側スキージ７の端よりはみ出した印刷ペースト５ａは、２度と手前側スキージ６及び奥側スキージ７の内側へかき寄せられることはなく、印刷を繰り返すことにより、スクリーン版３上に徐々に堆積していく。その結果、長時間スクリーン版３上に放置された印刷ペースト５ａは、フラックス成分が揮発し、特性が変化してしまう為、再度使用することができず、廃棄するしかないのが現状である。よって、省資源、省材料という地球環境保護の取り組みに対して反するという問題点を有していた。
【０００５】
又、上述のような、スキージ６，７の端部からの印刷ペースト５のはみ出しが生じることは、図１６に示すように、例えばスキージ６の中央部６ａと端部６ｂではスキージ６の進行方向に対して印刷ペースト５がローリングしながら進行する進行方向が異なる。即ち、中央部６ａでは印刷方向Ｉに対して平行に印刷ペースト５は進行するが、端部６ｂでは、印刷方向に対して角度β１〜角度β４等の角度をもって進行する。その結果、スキージ６，７の中央部と、右端部及び左端部とでは、それぞれスクリーン版３上の開口部に充填される印刷ペースト５の充填状態が異なり、その結果、プリント基板１の全面に均一に安定した印刷をすることが困難であるという問題を有していた。
【０００６】
又、図１１に示すスクリーン印刷装置のように、複数のスキージ６，７を備えており、かつ装置の手前側と奥側との間でスキージ６，７が往復動する場合、装置手前側から見たとき、手前側スキージ６と奥側スキージ７とが重なってしまい、スキージの着脱時、手前側スキージ６を取り外さないと奥側スキージ７を固定している固定部材１０ｂを操作できないという制限や、反対に、奥側スキージ７を取り付けてから手前側スキージ６を取り付けなければならないという制限がある。よって、印刷準備のタクトも含んだ印刷動作タクトを長期化させるという問題があった。
【０００７】
さらに、図１１に示すように、例えばスキージ６とスクリーン版３とのなす角度であるアタック角度θ１を調整するときについても、装置手前側にいる作業者には手前側スキージ６の延在方向の側面が見えるので、上記アタック角度θ１を目視で確認することは困難であり、やはり印刷準備タクトも含む印刷動作タクトを長期化させるという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、電子基板全面において高精度に印刷を行え、かつ印刷タクトを短縮可能な、さらにまた、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献可能な、電子基板用スクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の電子基板用スクリーン印刷装置は、スクリーン版に接触しながら印刷方向及び反印刷方向に沿って移動して上記スクリーン版上の印刷ペーストを、上記スクリーン版を通して電子基板に印刷するスキージであって、２つ平行に設けられ交互に上記スクリーン版に接触し、上記２つの内の一方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動することにより当該一方のスキージの端部からはみ出した上記印刷ペーストを、他方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動するときにかき寄せるスキージと、
上記スクリーン版及び電子基板の厚み方向に沿った回転軸の軸回り方向へ上記２つのスキージを上記平行に並設した状態を維持して回転させ、上記スキージの延在方向を上記印刷方向に対して傾斜させ、かつ上記回転による上記２つのスキージの傾斜角度を印刷動作において変更するスキージ回転機構と、
上記スキージに設けられ、上記印刷ペーストの特性を測定するセンサと、
上記印刷方向へ上記スキージが移動して上記電子基板の全面に上記印刷ペーストを印刷するとき、上記印刷方向への上記スキージの移動に伴いローリングしながら進行する上記印刷ペーストの進行方向が上記電子基板に対応する上記スキージの全範囲において同方向となる上記スキージの回転角度を上記センサの測定値から求める制御装置と、
上記スキージの上記回転角度を検出する回転角度検出器と、を備え、
上記回転角度検出器にて検出される上記回転角度が上記制御装置にて求まった回転角度に到達するまで上記スキージ回転機構にて上記スキージを回転させる、
ことを特徴とする。
【０００９】
又、上記傾斜角度は、上記はみ出した印刷ペーストの上記かき寄せを可能とする角度であり、上記スキージ回転機構は、上記２つのスキージの上記傾斜角度を一往復ごとにα°と−α°とで交互に変更することもできる。
【００１０】
上述の構成によれば、スキージの着脱時及び上記アタック角度θ１を調整するときに、スキージ回転機構は、スキージを水平方向に印刷方向に対して９０°回転することを可能とし、スキージの着脱及び上記アタック角度θ１の調整作業を容易にする。よって、印刷タクトを短縮することができる。
又、上記スキージの回転により印刷方向に対してスキージが傾斜して配置されることで、好ましくは印刷ペーストの上記ローリングの進行方向が同一方向となるようにスキージを配置することで、スキージ全長にわたり印刷ペーストのローリング性が均一になり、スクリーン版上の開口部へ印刷ペーストを良好に充填できる。よって、プリント基板全面において高精度に印刷を行うことができる。
【００１２】
このように構成することで、スキージを回転して配置することにより、印刷ペーストを一方のスキージの片側からはみ出させ、かつこのはみ出した印刷ペーストを他方のスキージにて該スキージの中央側へかき寄せながら印刷することを可能とする。よって、印刷ペーストの消費量を低減することができる。
【００１３】
又、本発明の第２態様の電子基板用スクリーン印刷方法は、２つ平行に設けたスキージを交互にスクリーン版に接触させて上記スクリーン版上の印刷ペーストを、上記スクリーン版を通して電子基板の全面に印刷するとき、
上記２つの内の一方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動することにより当該一方のスキージの端部からはみ出した上記印刷ペーストを、他方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動するときにかき寄せるように上記２つのスキージを上記平行に並設した状態を維持して回転させて上記スキージの延在方向を上記印刷方向に対して傾斜させ、かつ上記２つのスキージの傾斜角度を印刷動作において変更することを特徴とする。
【００１４】
又、上記傾斜角度は、上記はみ出した印刷ペーストの上記かき寄せを可能とする傾斜角度であり、一往復ごとにα°と−α°とで交互に変更することもできる。
【００１５】
このように動作することで、スキージの着脱及び上記アタック角度θ１の調整作業を容易にして印刷タクトを短縮することができ、かつスクリーン版上の開口部へ印刷ペーストを良好に充填して、プリント基板全面において高精度に印刷を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の電子基板用スクリーン印刷装置、及び該電子基板用スクリーン印刷装置にて実行されるスクリーン印刷方法について図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同一の構成部分については同一符号を付している。又、上記「課題を解決するための手段」に記載した「電子基板」の機能を果たす一例として本実施形態ではプリント基板を例に採り、「印刷ペースト」の機能を果たす一例として本実施形態では、高粘性フラックスに半田粉末を混ぜ合わせたペースト状のクリーム半田を例に採るが、これらに限定されるものではない。
図１に示すように、本実施形態のスクリーン印刷装置１０１は、大別して、スクリーン側とスキージ側とに分かれ、又、制御装置１８１を備える。上記スクリーン側には、図１１を参照して上述した従来のスクリーン印刷装置と同様に、プリント基板１を位置決めして載置するステージ部２と、ステージ部２の上方にてスクリーン枠４により固着されたスクリーン版３とが配置される。ステージ部２は、制御装置１８１にて動作制御される昇降装置１６を備え、該昇降装置１６にてプリント基板１をその厚み方向に昇降させる。尚、昇降装置１６としては、例えばエアーシリンダや、モータ等が使用される。上記スクリーン版３上には印刷ペースト５としてのクリーム半田が置かれる。
【００１７】
上記スキージ側には、本実施形態のスクリーン印刷装置１０１にて特徴的な構成部分である印刷ヘッド部１２０と、該印刷ヘッド部１２０の駆動機構１３０とが設けられている。上記印刷ヘッド部１２０は、スクリーン版３の上方にて、印刷方向Ｉに沿ってスキージを移動させて上記印刷ペースト５をプリント基板１へ印刷、塗布する。該印刷ヘッド部１２０には、上記印刷方向Ｉにおける、図１の左側である装置手前側から、図１の右側である奥側への移動にて上記印刷塗布を行う手前側スキージ６と、上記奥側から上記手前側への移動にて上記印刷塗布を行う奥側スキージ７と、スキージ６，７をそれぞれプリント基板１の厚み方向に昇降させる手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２とを備える。手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２の出力軸に相当する昇降部材８ａ、８ｂを介してスキージホルダー８ｃ、８ｄに固定部材１０ａ、１０ｂにより平行に支持されている。又、昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄは、それぞれ締結部材１１にて連結され、該締結部材１１は各スキージ６，７を所定の上記アタック角度θ１に設定した状態で固定する。
手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２としてはエアーシリンダやモータ等を用いることができ、各昇降装置１２１，１２２はそれぞれ制御装置１８１にて動作制御される。尚、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、プリント基板１のパターンにより、複数種類が使用され交換される。
【００１８】
上記駆動機構１３０は、制御装置１８１にて動作制御される駆動装置１３と、該駆動装置１３により軸周り方向に回転されるボールネジ１２とを備える。該ボールネジ１２には、上記印刷ヘッド部１２０の回転フレーム１１６を回転自在に保持している支持フレーム１１５が係合している。よって、上記駆動装置１３にてボールネジ１２がその軸回り方向に回転されることで、支持フレーム１１５、つまり手前側スキージ６及び奥側スキージ７が上記印刷方向Ｉに移動する。
【００１９】
上記支持フレーム１１５及び回転フレーム１１６についてより詳しく説明する。回転フレーム１１６は、円筒形状にてなり、その内部には直径方向に沿って上記手前側スキージ用昇降装置１２１及び奥側スキージ用昇降装置１２２が固定されている。円筒形状の回転フレーム１１６の中心に位置し、プリント基板１の厚み方向に沿った回転軸１２３の軸回り方向へ回転フレーム１１６が回転自在なように、上記支持フレーム１１５は回転軸受け１１４を介して回転フレーム１１６を支持している。よって、支持フレーム１１５に対して、回転軸１２３を中心として回転フレーム１１６が上記軸回り方向へ回転することで、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、平行に配置された状態を維持しながら、スクリーン版３に平行な面に沿って上記回転軸１２３の軸周り方向へ回転可能である。
本実施形態では、回転フレーム１１６は作業者の操作にて回転されるので、回転フレーム１１６には作業者操作用のハンドル１１９が設けられている。又、回転フレーム１１６の回転角度を検出するため、支持フレーム１１５には、センサまたはポテンショメータにてなる回転角度検出器１１７が設けられている。該回転角度検出器１１７にて検出された角度情報は制御装置１８１へ送出される。又、支持フレーム１１５には、回転フレーム１１６の不用意な回転を防止するための回転フレーム固定部材１１８が取り付けられている。尚、本実施形態では、回転フレーム固定部材１１８は、図示するように支持フレーム１１５に螺合したネジ部材であり、ねじ込むことでその先端が回転フレーム１１６の周面に当接し押圧して回転を防止するが、回転フレーム１１６の固定方法としてはこのような部材及び構造に限定されるものではない。又、支持フレーム１１５、回転フレーム１１６、回転軸受け１１４、ハンドル１１９がスキージ回転機構に相当する。
【００２０】
以上のように構成されたスクリーン印刷装置１０１について、その動作を説明する。
印刷動作を行う為の準備として、まず、印刷ヘッド部１２０の各スキージホルダ８ｃ、８ｄにそれぞれスキージ６、７を取りつける必要がある。本実施形態のスクリーン印刷装置１０１では上述のように回転フレーム１１６を回転させることで印刷ヘッド部１２０を回転させることができる。よって、まず、ハンドル１１９にて回転フレーム１１６を上記回転軸１２３の軸回り方向へ、図２に示すように例えば時計回りに９０°回転させ、スキージホルダー８ｃ、８ｄの延在方向を上記印刷方向Ｉに平行にする。該回転動作により、スキージホルダー８ｃ、８ｄのそれぞれは、当該スクリーン印刷装置１０１の手前側から奥側に向かって延在するように配置される。この状態で手前側スキージ６と奥側スキージ７を、上記手前側から奥側への方向に直交する左右方向からスキージホルダー８ｃ、８ｄにそれぞれ取り付け、上記固定部材１０ａ，１０ｂにより固定する。
【００２１】
スキージ６、７の取り付けが完了後、各スキージ６，７について上記アタック角度θ１を調整する為、スキージホルダー８ｃ、８を支持している締結部材１１による締め付けを緩め、上記アタック角度θ１がそれぞれ所定の角度になるように、作業者は、装置正面側つまり上記手前側から、昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄにそれぞれ記されているアタック角度の目盛と指針を確認しながら上記アタック角度θ１を調整し、調整後、締結部材１１を締め付け昇降部材８ａとスキージホルダー８ｃ、昇降部材８ｂとスキージホルダー８ｄをそれぞれ固定する。
【００２２】
このようにスクリーン印刷装置１０１では、印刷ヘッド部１２０が回転可能であることから、スキージ６，７の取り付けは上記左右方向から行え、従来のようにスキージの着脱順の制約がなくなり、かつアタック角度θ１の調整を上記装置手前側から目視しながら行うことができる。したがって印刷タクトを短縮することができる。
【００２３】
スキージ６、７の取り付けとアタック角度調整が完了した後、再度、印刷ヘッド部１２０の回転フレーム１１６を、図３に示すように反時計回りに（９０＋α）°回転させ固定する。この状態では、時計回りへ回転させる前の元状態に比べてα°分、上記印刷方向Ｉに対してスキージ６，７は傾斜した状態にて配置されて、印刷方向Ｉとスキージとのなす角度は（９０−α）°になっている。尚、この場合、上記α°、つまりスキュー角は設定された値ではなく、作業者による上記反時計回りへの回転によって生じる適宜な値となる。又、この状態にて、回転角度検出器１１７により、スクリーン版３上におけるスキージ６，７の回転角度つまりスキュー角がα°であると検出され、該スキュー角情報は制御装置１８１へ送出され記憶される。
【００２４】
次に、作業者は、実際に印刷するプリント基板１のサイズと、設定した上記アタック角度θ１と、スキージ６，７の長さ寸法と、使用するスクリーン枠４のサイズとを入力装置１７１に入力する。これらの入力情報は、入力装置１７１から制御装置１８１へ送出される。
制御装置１８１は、上記入力情報と上記スキュー角とに基づいて、スキージ６，７にてプリント基板１の全面に印刷を行うのに必要なスキージ６、７の移動距離、つまり印刷ストロークを求める。
又、求まった上記印刷ストロークに基づき、制御装置１８１は、スキージ６，７を上記印刷ストローク分、移動させた場合、スキージ６，７がスクリーン枠４と干渉するか否かを判断するようにしてもよい。さらに、万一、上記スキュー角が大き過ぎて上記干渉が生じるときには、作業者に対して現在のスキュー角を小さくするように警告することもできる。
【００２５】
以上の準備完了後、プリント基板１への印刷動作について図４〜図７を参照して説明する。
まず、プリント基板１はステージ部２によって位置決め固定された後、昇降装置１６によりスクリーン枠４に固着されたスクリーン版３の直下まで上昇される。その後、手前側スキージ用昇降装置１２１が動作し手前側スキージ６が下降して、図４に示すように、スクリーン版３上に接触する。このとき手前側スキージ６は、上述のように上記スキュー角α°にて傾斜した状態である。そして、駆動装置１３の動作により印刷ヘッド１２０が印刷方向Ｉに移動することで手前側スキージ６が上記スキュー角α°にて傾斜した状態のまま印刷方向Ｉに水平移動して、スクリーン版３上の印刷ペースト５が手前側スキージ６にてプリント基板１に印刷されていく。尚、図４〜図７では、スクリーン版３上に接触し実際に印刷動作を行うスキージについて実線で図示しもう一方のスキージについては２点鎖線で図示するか、若しくは図示を省略している。
【００２６】
スキージングの際、従来の場合と同様に、印刷ペースト５はローリングしながら進行していくが、本実施形態のように上記スキュー角α°にて手前側スキージ６を傾斜させた状態でスキージングすることで、ローリングしながら進行する印刷ペースト５の進行方向は、図８に示すように手前側スキージ６の延在方向に沿った全長にわたり、印刷方向Ｉに対してγ１の角度をなした同方向になる。よって、手前側スキージ６の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性が均一になり、スクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５を良好に充填することができる。したがって、プリント基板１の全面において高精度に印刷を行うことができる。
尚、印刷ペースト５の進行方向が同方向となる範囲は、スキージの上記全長でなくてもよく最低限プリント基板１の印刷領域に対応したスキージの範囲であればよい。
さらに又、上記スキュー角α°にて手前側スキージ６を傾斜させた状態でスキージングすることで、従来、上記図１３に示すようにスキージの両端から印刷ペースト５がはみ出していたのを、図４に示すようにスキージ６の一端部６ｂからのみはみ出させることができる。
手前側スキージ６による印刷終了後、昇降装置１６を動作してステージ２を下降し、プリント基板１をステージ２より解除してプリント基板１を搬出する。
【００２７】
次に、新たなプリント基板１が搬入され、上述のようにステージ２に位置決めされてスクリーン版３の直下に配置される。そして今度は手前側スキージ６を上昇させ、一方、奥側スキージ用昇降装置１２２にて奥側スキージ７を下降させて、図５に示すようにスクリーン版３に接触させる。このとき、本実施形態では奥側スキージ７のスキュー角は変化させず、手前側スキージ６の場合に同一としている。このような状態にて、駆動装置１３が駆動されることで、上記印刷方向の逆向きの反印刷方向に奥側スキージ７が移動し、手前側スキージ６の場合と同様にスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５を良好に充填しながら印刷が行われる。
【００２８】
又、手前側スキージ６及び奥側スキージ７は、同一長さであり平行に配置され、かつ上記印刷方向Ｉに対して例えば手前側スキージ６の延在方向を直交させて手前側スキージ６及び奥側スキージ７を配置したとき上記延在方向において手前側スキージ６及び奥側スキージ７に配置ずれはない。このような配置状態にて上述のように回転軸１２３の軸回り方向へ上記スキュー角にて回転させることから、回転後においては図４に示すように手前側スキージ６と奥側スキージ７との間には配置ずれ１６１が生じる。よって、奥側スキージ７によるスキージングのとき、手前側スキージ６の一端部６ｂからはみ出した印刷ペースト５ａは、上記端位置ずれ１６１により奥側スキージ７にて当該奥側スキージ７の中央方向へかき寄せられる。尚、奥側スキージ７のスキージングによっても、図６に示すように奥側スキージ７の一端部７ｂから印刷ペースト５がはみ出す。奥側スキージ７からはみ出した印刷ペースト５ｂは、図７に示すように次の印刷動作における手前側スキージ６のスキージングにてかき寄せられる。このように一方のスキージからはみ出した印刷ペースト５は、他方のスキージにて当該他方のスキージの内側へかき寄せられることから、従来のような印刷ペースト５の浪費はなくなり、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献することができる。
このような印刷動作が繰り返され、手前側、奥側のスキージ６、７にて交互にそれぞれのプリント基板１へ印刷が行われていく。
【００２９】
又、上述のように制御装置１８１は、上記スキュー角、及びスキージ長さ等の情報に基づいて、スキージの印刷可能ストロークを求めることから、スキージからの印刷ペースト５のはみ出し量や、かき寄せ具合に応じて、印刷途中ではみ出し量低減の為に上記スキュー角を変更した場合であっても、スキージとスクリーン枠４とが干渉することを回避することができる。
【００３０】
又、上述の実施形態では、設定したスキュー角α°を変更せずにそれぞれの印刷を行う場合であるが、図９に示すように、一往復の印刷後、つまり手前側スキージ６と奥側スキージ７とでそれぞれ１回ずつ印刷した後、上記回転軸１２３の軸回り方向へ印刷ヘッド部１２０を回転して、スキュー角を−α°に設定する。そしてスキュー角が−α°に設定された、手前側スキージ６にて上記印刷方向Ｉへ印刷を行い、さらに奥側スキージ７にて上記反印刷方向へ印刷を行う。該一往復の印刷後、再びスキュー角をα°に設定して一往復の印刷を行う。このように、スキュー角のα°と−α°を一往復ごとに交互に変更しながら印刷するようにしてもよい。このような印刷動作を行うことで、スキージ６，７からの印刷ペースト５のはみ出し量の低減に特に効果が発揮できる。即ち、図４に示すように、手前側スキージ６と奥側スキージ７との間には配置ずれ１６１が存在することから、スキュー角を変更せずに印刷動作を繰り返すと、スキージ６、７の各移動終端位置において、上記配置ずれ１６１に相当する部分には印刷ペースト５が残留してしまい、従来と同様の問題を生じる可能性がある。一方、スキュー角を変更して印刷動作を行うことで、上記配置ずれ１６１に相当する部分を、互いのスキージ６，７で補完することができ、上記残留する印刷ペースト５はなくなり、印刷ペースト５のはみ出し量の低減に特に効果を発揮することが可能となる。
又、上記スキュー角の変更は、上記一往復毎に限定されるものではなく、手前側スキージ６と奥側スキージ７との各印刷動作毎に変更するようにしても良い。
【００３１】
又、制御装置１８１には、作業者が入力装置１７１から印刷ペースト５の粘性、チキソ比、流動特性等の物性値を入力することができ、制御装置１８１は、スキージ６、７の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性を均一にしスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５が良好に充填可能となりその結果プリント基板１の全面において高精度に印刷が可能となるような上記スキュー角を、印刷ペースト５の上記物性値に基づいて求めるようにすることもできる。求めたスキュー角は、例えば表示装置にて表示され、該表示値に従い作業者は、回転フレーム１１６を回転させ上記スキュー角の設定を行うように構成することもできる。
【００３２】
又、制御装置１８１は、スキージ６，７の例えば印刷速度や上記アタック角度等の印刷条件をさらに加味して上記スキュー角を求めるようにすることもできる。
特に、高精度印刷を要求される場合には、制御装置１８１は、さらに、スクリーン版３の開口部パターンを加味することにより、印刷ペースト５のローリングの上記γ１に相当する進行角度が最適になるように、スキュー角を決定することもできる。
【００３３】
上述の実施形態では、作業者が回転フレーム１１６を回転させることで印刷ヘッド部１２０を回転させたが、図１０に示すスクリーン印刷装置１０２のように、例えばモータにてなる回転駆動装置１４４にて回転フレーム１４６を回転軸１２３の軸回り方向へ回転させるように構成することもできる。尚、図１０に示す上記印刷ヘッド部１４０は、上述の印刷ヘッド部１２０に相当し、支持フレーム１４５は上述の支持フレーム１１５に相当し、回転フレーム１４６は上述の回転フレーム１１６に相当する。よって、これらの構成部分について、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３４】
図１０において、１４７は回転駆動装置１４４の出力軸先端部に取り付けられたギヤであり、１４８は回転フレーム１４６に取り付けられ上記ギヤ１４７と係合するラックである。このような構成において、支持フレーム１４５は、ボールネジ１２に係合しており回転軸１２３の軸回り方向へ回転することはない。よって、回転駆動装置１４４が動作することによるギヤ１４７の回転に伴い、回転フレーム１４６が上記回転軸１２３の軸回り方向へ回転する。尚、回転駆動装置１４４は制御装置１８１にて動作制御される。尚、支持フレーム１４５、回転フレーム１４６、回転軸受け１１４、回転駆動装置１４４、ギヤ１４７、ラック１４８がスキージ回転機構に相当する。
【００３５】
このように図１０に示すスクリーン印刷装置１０２によれば、上述したスクリーン印刷装置１０１の動作における回転フレーム１１６の回転動作を、回転駆動装置１４４の動力により行うことが可能となり、回転駆動装置１４４の駆動により印刷ヘッド部１４０を回転させ上記スキュー角を自動的に変更することができる。
さらに、上述したように制御装置１８１は、スキージ６、７の延在方向の全長にわたり印刷ペースト５のローリング性を均一にしスクリーン版３上の開口部へ印刷ペースト５が良好に充填可能となりその結果プリント基板１の全面において高精度に印刷が可能となるような上記スキュー角を求め、該スキュー角に基づき、回転駆動装置１４４を動作させて回転フレーム１４６を回転させることができる。このとき回転フレーム１４６の回転角度は、上記回転角度検出器１１７から供給され、制御装置１８１は、該回転角度情報が当該制御装置１８１にて求めた上記スキュー角に到達するまで回転駆動装置１４４を動作させて上記スキージ６，７の回転を行うことができる。ここで、制御装置１８１が上記スキュー角を求めるために使用可能な情報としては、上述したように、印刷ペースト５の上記物性値や、スクリーン版３の開口部パターンの情報や、上記印刷条件がある。
【００３６】
尚、図１０のスクリーン印刷装置１０２では、スキージ６，７の回転機構の構成として、回転駆動装置１４４、ギヤ１４７、ラック１４８を用いた例を示したが、該構成に限定されるものではなく、ギヤ１４７、ラック１４８の代わりに、例えばプーリーとタイミングベルトを用いたり、若しくは回転駆動装置１４４の出力軸にて直接に回転させる手法等を採用することができる。
【００３７】
又、制御装置１８１には、上記スキュー角設定用として、印刷ペースト５の上記物性値や、上記スクリーン版３の開口部パターンの情報や、上記印刷条件等のデータベースを予め格納しておいても良い。
【００３８】
さらに又、図１０に示すように、印刷ペースト５の特性を測定するセンサ１５１、例えばロードセルをスキージ６，７部に設け、印刷時に印刷ペースト５がローリングしながら流動していく状態を反力でセンサ１５１にて測定し、該測定値を制御装置１８１へ送出することで、制御装置１８１は該測定値に基づいて最適なスキュー角を決定するように構成してもよい。
その上、制御装置１８１は、印刷ペースト５の特性値と、印刷条件例えばスキージ６，７の印刷速度や、上記アタック角度等とに基づいて、流動特性であるチキソ比を傾向的に捕らえ、その条件に最適なスキュー角を決定するようにしても良い。
【００３９】
尚、上述した実施形態では、スクリーン印刷装置１０１、１０２のように、印刷方向Ｉに沿って手前側スキージ６と奥側スキージ７との２つが並設されているタイプを例に採ったが、該構成に限定されるものではなく、スキージを一つ設け、片方向印刷を行うタイプのスクリーン印刷装置にスキージ回転機構等を設けることもでき、この場合も上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の電子基板用スクリーン印刷装置、及び第２態様の電子基板用スクリーン印刷方法によれば、スキージと、スキージ回転機構とを備え、上記スキージを回転させ、上記スキージの延在方向を印刷方向に対して傾斜させて上記スキージを配置した。よって、上記印刷方向へ上記スキージを移動させて電子基板に上記印刷ペーストを印刷するとき、上記印刷方向への上記スキージの移動に伴いローリングしながら進行する上記印刷ペーストの進行方向が上記電子基板に対応する上記スキージの全範囲において同方向にすることができ、この結果、スクリーン版上の開口部へ上記印刷ペーストを良好に充填でき、電子基板全面において高精度に印刷が可能となる。
【００４１】
又、スキージの取付時や、アタック角の調節時には、上記スキージ回転機構により作業者が作業容易なようにスキージを回転させることができ、印刷タクトを短縮することもできる。
【００４２】
又、上記スキージの延在方向を印刷方向に対して傾斜させることで、印刷時には、印刷ペーストをスキージの一端からのみはみ出させることができる。さらに、印刷方向に沿って２つのスキージを並設したときには、一方のスキージによるスキージングによりはみ出した印刷ペーストを、他方のスキージによるスキージングによりかき寄せることができる。よって、印刷ペーストの浪費を防止でき、省資源及び省材料化で環境保護対策に貢献可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態によるスクリーン印刷装置を示す概略構成図である。
【図２】 図１に示すスキージを９０°回転させた状態を示す平面図である。
【図３】 図１に示すスキージをスキュー角α°にて傾斜させた状態を示す平面図である。
【図４】 図１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを示す平面図である。
【図５】 図１に示すスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図６】 図１に示すスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図７】 図１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図８】 図１に示すスクリーン印刷装置のスキージによるスキージングのときにおける印刷ペーストの進行方向を説明するための平面図である。
【図９】 図１に示すスクリーン印刷装置のスキージのスキュー角を変更する場合を説明するための平面図である。
【図１０】 図１に示すスクリーン印刷装置の変形例における概略構成図である。
【図１１】 従来のスクリーン印刷装置の概略構成図である。
【図１２】 図１１に示すスクリーン印刷装置の一方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図１３】 図１２に示す一方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図１４】 従来のスクリーン印刷装置の他方のスキージによるスキージングを開始するときの状態を示す平面図である。
【図１５】 図１４に示す他方のスキージによるスキージングが終了したときの状態を示す平面図である。
【図１６】 従来のスクリーン印刷装置のスキージによるスキージングのときにおける印刷ペーストの進行方向を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１…プリント基板、３…スクリーン版、５…印刷ペースト、
６…手前側スキージ、７…奥側スキージ、１３…駆動装置、
１０１、１０２…スクリーン印刷装置、
１１４…回転軸受け、１１６…回転フレーム、１１７…回転角度検出器、
１２０…印刷ヘッド部、
１３０…駆動機構、
１４０…印刷ヘッド部、１４４…駆動装置、１４６…回転フレーム、
１４７…ギヤ、１４８…ラック、
１８１…制御装置。
Claims (7)
- スクリーン版（３）に接触しながら印刷方向及び反印刷方向に沿って移動して上記スクリーン版上の印刷ペースト（５）を、上記スクリーン版を通して電子基板（１）に印刷するスキージであって、２つ平行に設けられ交互に上記スクリーン版に接触し、上記２つの内の一方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動することにより当該一方のスキージの端部からはみ出した上記印刷ペーストを、他方のスキージが上記スクリーン版に接触して移動するときにかき寄せるスキージと、
上記スクリーン版及び電子基板の厚み方向に沿った回転軸の軸回り方向へ上記２つのスキージを上記平行に並設した状態を維持して回転させ、上記スキージの延在方向を上記印刷方向に対して傾斜させ、かつ上記回転による上記２つのスキージの傾斜角度を印刷動作において変更するスキージ回転機構（１１４，１１６，１４４，１４６，１４７，１４８）と、
上記スキージに設けられ、上記印刷ペーストの特性を測定するセンサ（１５１）と、
上記印刷方向へ上記スキージが移動して上記電子基板の全面に上記印刷ペーストを印刷するとき、上記印刷方向への上記スキージの移動に伴いローリングしながら進行する上記印刷ペーストの進行方向が上記電子基板に対応する上記スキージの全範囲において同方向となる上記スキージの回転角度を上記センサの測定値から求める制御装置（１８１）と、
上記スキージの上記回転角度を検出する回転角度検出器（１１７）と、を備え、
上記回転角度検出器にて検出される上記回転角度が上記制御装置にて求まった回転角度に到達するまで上記スキージ回転機構にて上記スキージを回転させる、
ことを特徴とする電子基板用スクリーン印刷装置。 - 上記傾斜角度は、上記はみ出した印刷ペーストの上記かき寄せを可能とする角度であり、上記スキージ回転機構は、上記２つのスキージの上記傾斜角度を一往復ごとにα°と−α°とで交互に変更する、請求項１記載の電子基板用スクリーン印刷装置。
- 上記スキージ回転機構は、上記スキージを回転させる回転駆動装置（１４４）を有し、
上記回転角度検出器は、検出した上記回転角度を上記制御装置へ送出し、上記制御装置は、上記回転角度検出器から供給された回転角度が当該制御装置にて求めた回転角度に到達するまで上記回転駆動装置の動作させて上記スキージの回転を行う、請求項１又は２記載の電子基板用スクリーン印刷装置。 - 上記制御装置は、上記印刷ペーストの物性に基づいて上記スキージの上記回転角度を求める、請求項１から３のいずれかに記載の電子基板用スクリーン印刷装置。
- 上記制御装置は、さらに、上記スキージの移動速度を含む印刷条件をも加味して上記スキージの回転角度を求める、請求項１から４のいずれかに記載の電子基板用スクリーン印刷装置。
- 上記制御装置は、さらに、上記スクリーン版の開口条件をも加味して上記スキージの回転角度を求める、請求項１から５のいずれかに記載の電子基板用スクリーン印刷装置。
- 上記制御装置は、さらに、求めた上記スキージの回転角度及び上記スキージの全長に基づいて、上記スキージの上記印刷方向への移動距離を求めて、該移動距離に基づいて上記スキージと上記スクリーン版を保持しているスクリーン枠（４）との干渉の有無を判断する、請求項１から６のいずれかに記載の電子基板用スクリーン印刷装置。
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