JP3708575B2 - クリーム半田印刷装置 - Google Patents

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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、スキージをスクリーンマスクの上面に押付けながら移動させることにより、クリーム半田を基板に塗布するようにしたクリーム半田印刷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
詳しく図示はしないが、この種のクリーム半田印刷装置は、所定パターンの細孔が形成されたスクリーンマスク1(図5参照)を保持する矩形枠状のスクリーン枠の下方に、基板を支持するバックアップ部を有して構成されている。一方、前記スクリーン枠の上方には、図5に示すスキージユニット2やそれを印刷動作方向(図5の矢印A方向及びそれとは反対方向)に移動させるための移動機構、クリーム半田をスクリーンマスク1上に供給する供給機構、スクリーンマスク1と前記基板との位置合せを行うためのカメラ等の視覚認識装置などが設けられている。
【0003】
前記スキージユニット2は、前記移動機構により移動される移動ベース3の図で左右両側に位置して、一対のスキージホルダ4,4を夫々上下動可能に備えると共に、それら各スキージホルダ4,4を下降,上昇させるためのシリンダ5,5を備えている。前記各スキージホルダ4,4には、スキージ6,6が取付けられるようになっている。この場合、一対のスキージ6,6は、正面から見て「ハ」の字形に開いた如き形態に設けられ、その角度θ1,θ2は、手動により調節可能とされている。
【0004】
かかる構成において、基板にクリーム半田を印刷するにあたっては、バックアップ部に支持された基板を、スクリーンマスク1(スクリーン枠)の下面部に位置合せ状態で配置し、例えばスキージユニット2がスクリーンマスク1の図5で左端部に位置した状態で、シリンダ5により左側に位置するスキージ6を下降させ、スキージユニット2を矢印A方向に移動させる。
【0005】
これにて、スキージ6がスクリーンマスク1の上面に押付けられつつ矢印A方向に移動し、このようなスキージ6の摺動により、スクリーンマスク1上に供給されたクリーム半田が細孔を通して基板に塗布されるのである。スキージ6がスクリーンマスク1の右端まで移動すると、今度は、図で左側のスキージ6が上昇されると共に、右側のスキージ6が下降され、スキージユニット2が矢印A方向とは反対方向に移動される。このようなスキージ6,6の往復動によって、クリーム半田の印刷が行われるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなクリーム半田印刷装置において、品質の良いクリーム半田の印刷を行うためには、左右に位置するスキージ6,6のスクリーンマスク1に対する押付け角度θ1,θ2を、適切且つ同一とすると共に、両スキージ6,6のスクリーンマスク1に対する押付け力も、適切且つ同一とすることが望ましい。
【0007】
しかしながら、上記従来構成のものでは、2個のスキージ6,6の押付け角度θ1,θ2を同一とすることは難しく、また、各スキージ6,6の押付け力を同一とすることも困難であった。さらには、シリンダ5,5を用いているため、クリーム半田の印刷途中にスキージ6,6の押付け角度θ1,θ2を変更すると、スクリーンマスク1に対する押付け力も自ずと変化してしまい、スキージ6,6の押付け力を変更することなく押付け角度θ1,θ2を変更することは不可能であった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、一対のスキージのスクリーンマスクに対する押付け角度及び押付け力を同一とすることができ、さらには、押付け力を変化させることなくスキージの角度を変更することを可能とするクリーム半田印刷装置を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1のクリーム半田印刷装置は、所定パターンの細孔が形成されたスクリーンマスクの下面側に基板を配置し、前記スクリーンマスクの幅方向に延びるスキージを、そのスクリーンマスクの上面に押付けながら前記幅方向とは直交する印刷動作方向に移動させることにより、クリーム半田を前記細孔を通して前記基板に塗布するようにしたものにあって、前記スクリーンマスクの上部を印刷動作方向に移動される移動ベースと、この移動ベースに上下動可能に設けられた昇降体と、この昇降体を前記移動ベースに対して上下動させる上下駆動機構と、前記昇降体の下部に前記幅方向に延びる回転軸を中心として回動可能に設けられ、前記回転軸に対して放射方向に一定の角度だけ開いた状態で一対のスキージを保持するスキージホルダと、このスキージホルダを回動させる回動機構とを具備し、前記回動機構による前記スキージホルダの回動によって、前記スキージの一方を前記スクリーンマスクに押付けるように構成されていると共に、このときの該スキージの押付け角度が調整可能とされており、更に、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け力を検出するための印圧検出センサと、この印圧検出センサの検出値に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力制御手段と、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け位置と前記印圧検出センサの検出位置とが偏心しているときには、その偏心量に応じて前記印圧検出センサの検出値を補正する補正手段とを具備するところに特徴を有する。
【0010】
この場合、前記回動機構によって前記スキージホルダを任意の位置に回動させることにより、前記各スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け角度を無段階に調整するようにすれば効果的である(請求項2の発明)。また、印刷動作中に前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け角度が変更されたときには、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する所定の押付け力を確保するように、変更された角度に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力調整手段を設けることもできる(請求項3の発明)
【0011】
【作用】
本発明の請求項1のクリーム半田印刷装置によれば、一対のスキージを保持するスキージホルダは、昇降体の下部に回転軸を中心に回動可能に設けられているから、回動機構により、スキージのスクリーンマスクに対する押付け角度を自在に調整することができる。そして、移動ベースに上下動可能に設けられた一の昇降体に、一対のスキージが取付けられることになるから、どちらのスキージを用いる場合でも、スクリーンマスクに対する押付け力を同一のものとすることができる。更に、スキージの押付け力を検出する印圧検出センサと、この印圧検出センサの検出値に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力制御手段とを設けたので、正確な押付け力を検出しながら上下駆動機構を制御することによって、最適且つ安定した押付け力にて印刷作業を行うことができる。しかも、スキージの押付け位置と印圧検出センサの検出位置との偏心量に応じて印圧検出センサの検出値を補正する補正手段を設けたことにより、より一層正確な押付け力を検出することができる。尚、一対のスキージは放射方向に一定の角度だけ開いているから、一方のスキージを使用している際には、他方のスキージはスクリーンから退避されるようになって印刷作業の邪魔となることはない。
【0012】
この場合、回動機構によってスキージホルダを任意の位置に回動させることにより、各スキージのスクリーンマスクに対する押付け角度を無段階に調整するようにすれば(請求項2の発明)、印刷の種類に応じた最適な押付け角度でスキージを移動させることができる。また、印刷動作中にスキージのスクリーンマスクに対する押付け角度が変更されたときには、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する所定の押付け力を確保するように、変更された角度に応じて上下駆動機構を制御する押付力調整手段を設けるようにすれば(請求項3の発明)、押付け角度に関わりなく常に一定の押付け力にて印刷作業を行うことができる
【0013】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図1乃至図4を参照して説明する。まず、本実施例に係るクリーム半田印刷装置の全体構成について簡単に述べる。詳しく図示はしないが、クリーム半田印刷装置の本体は、ベース部に、スクリーンマスク11(図3参照)を保持する矩形枠状のスクリーン枠を有すると共に、そのスクリーン枠の下方に、基板(プリント基板)を水平方向に位置決め状態に支持し印刷時の押付け力を受けるバックアップ部を有して構成されている。
【0014】
前記スクリーンマスク11には、基板に印刷すべき所定パターンの細孔が形成されている。また、前記バックアップ部は、昇降機構により、基板が前記スクリーンの下面部に配置される作業位置と、その下方の搬入搬出位置との間を上下動されるようになっている。基板は、搬送機構により、前記搬入搬出位置のバックアップ部に1枚ずつ供給され、印刷完了後に搬出されるようになっている。さらに、前記作業位置において前記基板とスクリーンマスク11とを位置合せするための位置調節手段が設けられている。
【0015】
一方、スクリーン枠の上方には、後に詳述するスキージユニット30、このスキージユニット30を印刷動作方向(図3の矢印A方向及び矢印B方向)に移動させるための移動機構、所要量のクリーム半田を前記スクリーンマスク11上に供給する供給機構、前記スクリーンマスク11と前記基板との位置合せを行うためのカメラ等の視覚認識装置などが設けられている。さらに、クリーム半田印刷装置には、本体の各機構を制御してクリーム半田の印刷作業を実行させるマイコン等の制御装置が設けられている。
【0016】
さて、前記スキージユニット30について、図1乃至図4を参照しながら詳述する。このスキージユニット30は、前記移動機構により図3の矢印A方向及び矢印B方向に移動される移動ベース13、この移動ベース13に上下動可能に設けられる昇降体31、この昇降体31に設けられるスキージホルダ15、このスキージホルダ15に取付けられる一対のスキージ16,16等を備えて構成されている。
【0017】
前記移動ベース13は、印刷動作方向とは直交する方向(スクリーンマスク11の幅方向)に長く、下面及び図1で右側面にて開放する矩形箱状をなしている。前記昇降体31は、移動ベース13に昇降自在に連結されるブロック31aと、前記移動ベース13の内部に上下方向に移動可能に支持されるコ字状(図2参照)をなすスライダ31bとを一体的に備えて構成されている。そして、この昇降体31のブロック31aには、その一端部に上方に延びてボールねじ17が後述するように接続され、そのボールねじ17にボールねじナット18が螺合している。一方、前記移動ベース13には、昇降用モータ19が設けられ、この昇降用モータ19の回転駆動力がベルト20を介して前記ボールねじナット18に伝達されるようになっている。これにて、上下駆動機構が構成され、昇降用モータ19の回転により、昇降体31が上下動するようになっている。
【0018】
前記スキージホルダ15は、回転軸21の外周部に一対のホルダ部22,22を有して構成されている。前記回転軸21は、前記昇降体31のスライダ31bの下部に図2で左右方向(スクリーンマスク11の幅方向)に掛渡されるように延びて回転可能に設けられている。図2に示すように、この回転軸21の図で右端部は、スライダ31bの軸受部から突出し、その突出部にプーリ23が取付けられている。一方、昇降体31の上部には、角度変更用モータ24が設けられ、この角度変更用モータ24の回転軸に取付けられたプーリ25と前記プーリ23との間にベルト26が掛渡されている。これにて、回動機構が構成され、角度変更用モータ24の回転により、回転軸21が回動するようになっている。
【0019】
そして、前記ホルダ部22,22は、図1及び図3に示すように、前記回転軸21の外周に一定の角度θだけ開いた状態に設けられている。このホルダ部22は、前記スキージ16の上端部が差込まれた状態で、複数個のねじ27が締付けられることにより、それらスキージ16の上端部を挟み付け状態に保持するようになっている。これにて、一対のスキージ16,16は、スクリーンマスク11の幅方向に延び、回転軸21に対して放射方向に一定の角度θ(図1参照)だけ開いた状態でスキージホルダ15に着脱可能に取付けられるようになっている。尚、一対のスキージ16,16を区別する必要がある場合には、以下、図3で左側のものをスキージ16(A)と称し、右側のものをスキージ16(B)と称することとする。
【0020】
ここで、前記昇降体31のブロック31aに、スキージ16のスクリーンマスク11に対する押付け力を検出するための印圧検出センサ32が設けられている。またこれに伴い、ボールねじ17と昇降体31との接続が以下のような構造によりなされる。さらに、本実施例では、制御装置は、前記印圧検出センサ32の検出値に応じて昇降用モータ19を制御する押付力制御手段としての機能をも果たすようになっている。
【0021】
即ち、図4に示すように、ボールねじ17の下端部には、矩形状の回転防止ブロック3 3が図示しないキー及び押しねじにより固着されており、この回転防止ブロック33が、昇降体31のブロック31aの図3,図4で右端部上面部に配置される。そして、この回転防止ブロック33には、2本のピン34,34が下方に突出して取付けられている
【0022】
一方、昇降体31のブロック31aには、前記ピン34,34に対応して下面側で開放する凹部31 a1 ,31 a1 が形成されている。前記ピン34,34は、ブロック31aを貫通してその下部が凹部31 a1 ,31 a1 内に位置され、それらピン34の下端の皿状部34aと、凹部31 a1 の上部の底壁部との間に、圧縮コイルばね35が配設されている。また、ブロック31aの図3,図4で右端部の立上り壁部31 a2 には、左方へ突出して前記回転防止ブロック33の側壁に当接する2本の押しねじ36,36が設けられている。
【0023】
これにて、通常時には、昇降体31(スキージホルダ15部分を含む)の重量と、圧縮コイルばね35のばね力とがつり合うところで、回転防止ブロック33がブロック31aの上面に若干浮上がって位置されるようになっている。そして、スキージ16がスクリーンマスク11に押付けられた際には、その反力が大きくなるほど回転防止ブロック33が相対的にブロック31aの上面に近付く方向に変位されるようになる。
【0024】
前記印圧検出センサ32は、例えば周知のロードセルからなり、図3に示すように、上端の荷重検知部が前記回転防止ブロック33の下面中央部に当接するようにして、昇降体31のブロック31aに配設されている。これにて、スキージ16のスクリーンマスク11に対する押付け力(反力)を、印圧検出センサ32により検出することができるのである。尚、印圧検出センサ32の検出信号は、図示しないアンプにより増幅され、制御装置に入力されるようになっている。
【0025】
次に、以上のように構成されたクリーム半田印刷装置の動作について述べる。クリーム半田の印刷を行うにあたっては、まず、バックアップ部に新たに供給された基板が、搬入搬出位置から作業位置まで上昇し、基板は位置合わせ状態でスクリーンマスク11の下面部に配置される。ここで、スキージユニット30は、例えばスクリーンマスク11の左端部の上方に位置しており、さらに、このとき、左側のスキージ16(A)が、最適な角度つまり鉛直方向に対して角度θ1(図3(a)参照)となるように、角度変更用モータ24によって回転軸21が回動される。
【0026】
この状態で、昇降用モータ19が駆動されて昇降体31ひいてはスキージ16(A)が下降され、図3(a)に示すように、スキージ16(A)の下端がスクリーンマスク11の左端部の幅方向に全体にわたって所定の押付け力にて押付けられる。このとき、スキージ16(A)のスクリーンマスク11の上面への押付け角度は角度θ1となる。他方のスキージ16(B)は、スクリーンマスク11の上方に浮上がって退避した形態となる。そして、スクリーンマスク11上に所要量のクリーム半田が供給され、スキージユニット30が印刷動作方向である矢印A方向に移動される。これにて、スキージ16(A)の摺動により、スクリーンマスク11上に供給されたクリーム半田が細孔を通して基板に塗布されるのである。
【0027】
このとき、スキージ16(A)をスクリーンマスク11に押付ける際にその押付け力が印圧検出センサ32により検出され、その検出値が制御装置に入力される。制御装置は、予め設定された目標とする押付け力が得られるように、昇降用モータ19を制御し、ブロック31a及びスライダ31bからなる昇降体31を上下動させるのである。
【0028】
スキージ16(A)がスクリーンマスク11の右端部まで移動すると、スキージユニット30の移動が一旦停止し、角度変更用モータ24によって回転軸21が回動され、今度は図3(b)に示すように、スキージ16(B)が、スクリーンマスク11上に押付けられる。このとき、スキージ16(B)のスクリーンマスク11の上面への押付け角度は前記と同等の角度θ1となり、また、スクリーンマスク11への押付け力も同等となる。他方のスキージ16(A)は、スクリーンマスク11の上方に浮上がって退避した形態となる。
【0029】
そして、この状態で、スキージユニット30が印刷動作方向である矢印B方向に移動される。これにて、再度クリーム半田が細孔を通して基板に塗布されるようになり、このような一対のスキージ16,16の往復動作により、基板に適量のクリーム半田が所定パターンにて印刷されるのである。この場合にも、スキージ16(B)をスクリーンマスク11に押付ける際にその押付け力が印圧検出センサ32により検出され、目標とする押付け力となるように、昇降用モータ19が制御されるのである。
【0030】
また、この場合、角度変更用モータ24により、各スキージ16,16のスクリーンマスク11に対する押付け角度を自在(無段階)に調整することができるので、左右のスキージ16(A),16(B)のスクリーンマスク11に対する押付け角度を、同一且つ適切なものとすることができる。一の昇降体31に、一対のスキージ16,16が取付けられるものであるから、どちらのスキージ16(A),16(B)を用いる場合でも、スクリーンマスク11に対する押付け力を同一且つ適切なものとすることができるのである。
【0031】
このように本実施例によれば、従来のような一対のスキージ6,6の押付け角度θ1,θ2や押付け力を同一とすることが困難であったものと異なり、一対のスキージ16,16のスクリーンマスク11に対する押付け角度θ1及び押付け力を同一とすることができ、ひいては、高品質な印刷作業を行うことができるものである。
【0032】
そして、昇降体31を上下動させる駆動源として昇降用モータ19を採用したので、シリンダ5を用いていた従来のものと異なり、スキージ16のスクリーンマスク11に対する押付け力を自在に変更することができ、押付け力を変化させることなくスキージ16の角度θ1を変更することを可能とし、ひいては、より一層精度の高い印刷を行うことが可能となるものである。しかも、本実施例によれば、印圧検出センサ32の検出に基づいてスキージユニット30を往復移動させる際のスキージ16(A),16(B)の押付け力を同一とすることができ、最適且つ一定の押付け力にて印刷作業を行うことができて、良質で安定したクリーム半田の印刷を行うことができるものである。
【0033】
また、スキージユニット30には、2個のモータ19,24が必要となるものの、一の昇降体31(スキージホルダ15)に一対のスキージ16,16を取付けて、両スキージ16の駆動源を兼用している形態としているため、個々のスキージ6に駆動源(シリンダ5)を要していた従来に比べて、特に構成の複雑化や大形化などを招くことなく済ませることができるものである
【0034】
ところで、上記構成において、印圧検出センサ32は、昇降体31への押付け駆動力を付与するボールねじ17の真下部分に位置して設けられるのであるが、これに対して、スキージ16(A),16(B)の押付け位置は偏心している。また、スキージ16(A)による押付け位置の偏心量a(図3(a)参照)は、スキージ16(B)による押付け位置の偏心量b(図3(b)参照)よりも大きくなっている。
【0035】
そこで、このような場合、印圧検出センサ32の検出値を、偏心量a,bに応じて補正するように構成しても良い。このような補正を行うことにより、スキージ16(A),16(B)のスクリーンマスク11に対する押付け力をより一層正確に検出することができ、ひいては、より品質の高いクリーム半田の印刷作業を実行することができるものである
【0036】
【発明の効果】
以上の説明にて明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を奏するものである。
【0037】
即ち、請求項1のクリーム半田印刷装置によれば、スクリーンマスクの上部を印刷動作方向に移動される移動ベースと、この移動ベースに上下動可能に設けられた昇降体と、この昇降体を前記移動ベースに対して上下動させる上下駆動機構と、前記昇降体の下部にスクリーンマスクの幅方向に延びる回転軸を中心として回動可能に設けられその回転軸に対して放射方向に一定の角度だけ開いた状態で一対のスキージを保持するスキージホルダと、このスキージホルダを回動させる回動機構とを具備し、回動機構によるスキージホルダの回動によって、スキージの一方をスクリーンマスクに押付けるように構成されていると共に、このときの該スキージの押付け角度が調整可能とされ、更に、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け力を検出するための印圧検出センサと、この印圧検出センサの検出値に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力制御手段と、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け位置と前記印圧検出センサの検出位置とが偏心しているときには、その偏心量に応じて前記印圧検出センサの検出値を補正する補正手段とを具備するので、一対のスキージのスクリーンマスクに対する押付け角度及び押付け力を適切且つ同一とすることができ、更に正確な押付け力を検出しながら上下駆動機構を制御することによって、最適且つ安定した押付け力にて印刷作業を行うことができ、ひいては極めて品質の良いクリーム半田の印刷を行うことができるものである。
【0038】
この場合、回動機構によってスキージホルダを任意の位置に回動させることにより、各スキージのスクリーンマスクに対する押付け角度を無段階に調整するようにすれば(請求項2のクリーム半田印刷装置)、印刷の種類に応じた最適な押付け角度でスキージを移動させることができ、品質の高い印刷作業を行うことができる。
【0039】
また、印刷動作中にスキージのスクリーンマスクに対する押付け角度が変更されたときには、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する所定の押付け力を確保するように、変更された角度に応じて上下駆動機構を制御する押付力調整手段を設けるようにすれば(請求項3のクリーム半田印刷装置)、押付け角度にかかわりなく常に一定の押付け力にて印刷作業を行うことができ、一層高精度な印刷を行うことができるものである
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すもので、図2のI−I線に沿って断面し矢印方向にみたスキージユニットの正面図
【図2】 スキージユニットの右側面図
【図3】 スキージユニットによる印刷動作時の様子を示す正面図
【図4】 昇降体とボールねじとの接続部分を示す斜視図
【図5】 従来例を示す図1相当図
【符号の説明】
図面中、11はスクリーンマスク、30はスキージユニット、13は移動ベース、31は昇降体、31aはブロック、15はスキージホルダ、16はスキージ、19は昇降用モータ、21は回転軸、22はホルダ部、24は角度変更用モータ、32は印圧検出センサ、33は回転防止ブロックを示す。

Claims (3)

  1. 所定パターンの細孔が形成されたスクリーンマスクの下面側に基板を配置し、前記スクリーンマスクの幅方向に延びるスキージを、そのスクリーンマスクの上面に押付けながら前記幅方向とは直交する印刷動作方向に移動させることにより、クリーム半田を前記細孔を通して前記基板に塗布するようにしたものであって、
    前記スクリーンマスクの上部を印刷動作方向に移動される移動ベースと、
    この移動ベースに上下動可能に設けられた昇降体と、
    この昇降体を前記移動ベースに対して上下動させる上下駆動機構と、
    前記昇降体の下部に前記幅方向に延びる回転軸を中心として回動可能に設けられ、前記回転軸に対して放射方向に一定の角度だけ開いた状態で一対のスキージを保持するスキージホルダと、
    このスキージホルダを回動させる回動機構とを具備し、
    前記回動機構による前記スキージホルダの回動によって、前記スキージの一方を前記スクリーンマスクに押付けるように構成されていると共に、このときの該スキージの押付け角度が調整可能とされており、更に、
    前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け力を検出するための印圧検出センサと、
    この印圧検出センサの検出値に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力制御手段と、
    前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け位置と前記印圧検出センサの検出位置とが偏心しているときには、その偏心量に応じて前記印圧検出センサの検出値を補正する補正手段とを具備することを特徴とするクリーム半田印刷装置。
  2. 前記回動機構によって前記スキージホルダを任意の位置に回動させることにより、前記両スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け角度を無段階に調整することが可能とされていることを特徴とする請求項1記載のクリーム半田印刷装置。
  3. 印刷動作中に前記スキージの前記スクリーンマスクに対する押付け角度が変更されたときには、前記スキージの前記スクリーンマスクに対する所定の押付け力を確保するように、変更された角度に応じて前記上下駆動機構を制御する押付力調整手段を具備することを特徴とする請求項1又は2記載のクリーム半田印刷装置。
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