JP3888442B2

JP3888442B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法

Info

Publication number: JP3888442B2
Application number: JP2002064388A
Authority: JP
Inventors: 正弘大塚; 佳久椿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003260782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に係り、とくにスクリーンの下面にワークを重合わせてペースト状物質をワークの表面に印刷するようにした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。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路装置を組立てる場合には、回路基板上に電子部品を実装することにより行なう。ここで回路基板として絶縁材料から成る基板が用いられる。基板の表面に銅箔が接合されるとともに、エッチングによって所定の配線パターンが形成される。そしてその上に電子部品を実装し、電子部品の電極や端子を回路基板の配線パターンの接続用ランドに半田付けする。
【０００３】
上記のような電子部品の電極と回路基板の接続用ランドとの半田付けのために、クリーム半田が用いられる。すなわち配線を施した回路基板の表面の所定の位置に、スクリーン印刷の方法によってクリーム半田を印刷して付着させる。そしてその上に電子部品を位置決めした状態で実装する。そして電子部品が搭載された回路基板をリフロー炉内に静かに導入する。リフロー炉内の熱によってクリーム半田が溶融し、これによって電子部品の電極が回路基板の接続用ランドに半田付けされる。従って電子回路の製造の際に、回路基板上にスクリーン印刷の方法によってクリーム半田を塗布するためのスクリーン印刷装置が必要になる。
【０００４】
一般にスクリーン印刷装置は、スクリーンに設けられた孔から成るパターンを通してクリーム半田を基板のランドに印刷する装置であって、次のようなユニットを必要とする。すなわちクリーム半田をスクリーンのパターンに押込むためのスキージユニット、スクリーンの裏側やパターンに残留したクリーム半田を清掃するクリーニングユニット、基板上に設けられたアライメントマークを検出して基板の位置を認識するカメラユニット、印刷がその表面に行なわれる基板を固定してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、およびθ軸方向のそれぞれの位置決めをする位置決めテーブル等から構成される。本願はこのようなクリーム半田印刷機に好適に適用されるスクリーン印刷装置の改良に関するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなスクリーン印刷装置において、回路基板を印刷装置内へ搬入し、位置決め後に回路基板を固定して印刷を行なうときの固定方法としては、回路基板を裏から真空吸着する真空ブロック方法が一般的に採用されていた。真空吸着によって回路基板を固定する方法は、吸着ブロックをそれぞれの基板に対して専用に設ける必要があり、このために製作費用が高価になるとともに、製作に時間がかかる欠点がある。そこでこのような欠点を解消するために、回路基板の下側からピンで支えるピン方式が提案されている。ピン方式は回路基板を直立するピンで下側から支えるだけであるために、横方向に回路基板を固定することができない。そこで回路基板をピンで支える場合には、回路基板の外形をクランプ爪等によってクランプするようにしていた。
【０００６】
ところがこのような構成によると、印刷後にスクリーンから回路基板を離間させる版離れの際に、基板とクランプとが同時に下降するとともに、スクリーンを下側から支える支持手段がないために、回路基板の表面に印刷されて付着したクリーム半田がスクリーンのパターンの孔を抜けるときの抵抗によってスクリーンが微動し、このような微動に起因してクリーム半田等の印刷物の欠けや崩れ等が発生し、印刷精度が劣化するという問題があった。
【０００７】
また従来の上述のようなスクリーン印刷装置は、回路基板の厚さの変化に微妙に対応することが必ずしも的確に行なわれていなかった。このような機構によると、回路基板の厚さに応じてスクリーンが回路基板の厚さ方向に変位するために、版離れのときに上記の変形が回復して元の状態に戻るときに回路基板上に印刷されたクリーム半田等の印刷物の欠けや崩れ等の原因となり、この場合にもやはり印刷精度が劣化する原因になっていた。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、印刷精度の劣化を防止するとともに、ワークの厚さの微妙な変化にもフレキシブルに対応することが可能な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目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、スクリーンの下面にワークを重合わせて前記スクリーン上をスキージを摺動させてペースト状物質を前記ワークの表面に印刷するスクリーン印刷装置において、
前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、
前記ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、
印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇して前記スキージの押圧力を受けるとともに、ワークが前記スクリーンから離れるときに前記スクリーンを下から支えるガイドと、
を具備し、
前記ガイドと前記クランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が前記一方の櫛歯の間に配置されることを特徴とするスクリーン印刷装置に関するものである。
【００１０】
ここで前記ガイドと前記クランプ手段は、前記ワークの前後方向に交互に配され、前記ワークの外側面の全長をそれぞれガイドしあるいはクランプすることが好ましい。また前記ガイドが櫛歯状になっており、クランプ手段が前記ガイドの櫛歯の間に配置されることが好ましい。またワークの互いに対向する両側面に近接するように前記ワークに対してその両側にそれぞれガイドが設けられ、該ガイドが中間位置を境に左ねじと右ねじとが形成された送りねじで前記ワークの両側面に対して近接および離間可能に移動されるようにすることが好ましい。またワークの互いに対向する両側面を両側から挟着するように前記ワークに対してその両側にそれぞれクランプ手段が設けられ、該クランプ手段が中間位置を境に左ねじと右ねじとが形成された送りねじで前記ワークの両側面に対して近接および離間可能に移動されるようにすることが好ましい。
【００１１】
また前記送りねじの左ねじまたは右ねじと係合する少なくとも一方のナットに対して軸線方向に摺動自在にスリーブが嵌着され、該スリーブに前記クランプ手段が取付けられるとともに、前記ナットに固着されたアクチュエータが前記スリーブまたは前記クランプ手段を前記ナットに対して軸線方向に移動させることが好適である。
【００１２】
また前記クランプ手段が係合部を有し、該係合部が前記ガイドに設けられている被係合部と所定の高さで係合されると軸線方向の相互の運動が拘束されるようにすると、ガイドの駆動手段を省略できる。また前記クランプ手段が前記ガイドに対して下方位置にあるときに前記係合部が前記被係合部と係合し、前記クランプ手段が前記ガイドに対して相対的に上昇すると前記係合部が前記被係合部から離脱することが好ましい。
【００１３】
また前記ワークがテーブル上に植設されたピンによって下から支持されるようにしてよい。また前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めする位置決めテーブルが、下側からＺ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの順、または下側からＺ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの順に組立てられるようにすることが好ましい。また前記第３Ｚ軸テーブル上に複数のピンが直立して植設され、該ピンによってワークが支持されるようにすることが好ましい。また前記θ軸テーブル上にガイドが取付けられるとともに、前記第２Ｚ軸テーブル上にクランプ手段が取付けられるようにするとよい。また前記ワークが回路基板であって、前記ペースト状物質がクリーム半田であってよい。
【００１４】
印刷方法に関する主要な発明は、スクリーンの下面にワークを重合わせて前記スクリーン上をスキージを摺動させることによりペースト状物質を前記ワークの表面に印刷するスクリーン印刷方法において、
前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、
前記ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、
印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇して前記スキージの押圧力を受けるとともに、ワークが前記スクリーンから離れるときに前記スクリーンを下から支えるガイドと、
を具備し、
前記ガイドと前記クランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が前記一方の櫛歯の間に配置され、
前記ワークを前記テーブルによって前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めし、しかも前記クランプ手段によって前記ワークをその外側面でクランプし、
前記ガイドを前記ワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇してスキージの押圧力を受けながら前記スキージによって印刷を行なうようにし、
しかも印刷を終ったワークをスクリーンから離間させるときに前記ガイドによって前記スクリーンを下から支えることを特徴とするスクリーン印刷方法に関するものである。ここで前記ワークが回路基板であって、前記ペースト状物質がクリーム半田であってよい。
【００１５】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、スクリーンの下面で所定の位置に回路基板を固定し、クリーム半田を回路基板の表面に印刷するようにしたスクリーン印刷装置において、回路基板をスクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、テーブル上に設けられており回路基板を下から支えるピンと、上記回路基板の外形をクランプするクランプ爪と、回路基板の搬送時における案内を行なうとともに印刷時のスキージのストッパとして機能し、さらに版離れ時にスクリーンを支えるためのガイドを備えるクリーム半田印刷装置である。
【００１６】
ここで上記位置決め用のテーブルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸のそれぞれのテーブルから成る位置決め装置の上にさらに第２Ｚ軸テーブルと第３Ｚ軸テーブルとを付加した構成である。また上下に可動な第３Ｚ軸テーブル上に基板を支持するピンを備えるようにしてよい。
【００１７】
上記のような位置決めテーブルにおいて、ガイドはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸の各テーブルの内の１番上側のテーブル上に取付けられる。またクランプ手段は上記ガイドが取付けられたテーブル上に設けられる第２Ｚ軸テーブル上に取付けられる。また上記ガイドとクランプ爪の内の一方を櫛歯状とし、この櫛歯の空間に他方の手段を入れる構造とすることが好ましい。またクランプ爪は回路基板の両側面側にそれぞれ配される。そして両側のクランプ爪は中間位置を境に左ねじと右ねじとが加工形成された送りねじによって回路基板の幅方向に移動される。ここで上記送りねじに係合する一対のナットの内の一方にアクチュエータを具備するとともに、ナットとスプラインあるいはキーによって軸線方向に摺動可能に嵌合するスリーブを介してガイドに連結する構造とすることによって、クランプ爪の駆動部をコンパクトに構成することができる。
【００１８】
上述のような態様に係るスクリーン印刷装置において、回路基板の外形をクランプ爪によってクランプするとともに回路基板を下からピンによって支持する支持方式を採用した構造において、さらにガイドを付加している。ここでガイドがあることにより次のような効果が奏される。まず回路基板をスクリーンから離間させる版離れの際に、下側からガイドによってスクリーンを押えるために、スクリーンの微動あるいは振動が防止できる。このために回路基板に印刷されたクリーム半田の欠けや割れ等を防止できるようになり、これによって精度の劣化が防止されて高精度なスクリーン印刷が可能になる。また印刷時に回路基板から離れた位置においては、スクリーンを介してスキージの印圧をガイドが受けることになる。従ってスクリーンの変形が防止され、常に平坦な状態でスクリーンにより高精度な印刷を行なうことが可能になる。
【００１９】
またスクリーンから回路基板を離間させる版離れの際に、ガイドによってスクリーンを下から押えると同時に回路基板をクランプ爪によってクランプしたまま下降させる。従ってクランプを解除してから降下させるのと異なって、スクリーンに対する回路基板のずれがない状態で下方に回路基板を移動させることが可能になり、これによって印刷精度のさらなる高精度化が可能になる。
【００２０】
また上述の回路基板の位置決め用テーブルとして６軸構造のテーブルとすることによって、とくに上側の第３Ｚ軸によって回路基板の厚さ調整を自動化でき、これによってスキルレス化を図るとともに、ガイドおよびクランプを小型化して最適に配置し、装置をよりコンパクトにすることが可能になる。またガイドを櫛歯状にするとともに、この櫛歯の間にクランプ爪を配置することによって基板の全長でガイドしながらクランプすることが可能になる。これによって回路基板の搬入の信頼性の向上が図られる。また回路基板の互いに対向する両側面の全長でクランプするために、回路基板の部分的な変形を減らして装置の稼働率を向上し、印刷精度を向上させることが可能になる。また送りねじに係合するナット上のシリンダによってナットに摺動可能に嵌合されたスリーブを介してクランプ爪を軸線方向に移動する構造を採用することによって、とくにクランプ爪の駆動部の超小型化が達成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本実施の形態はスクリーン上でクリーム半田等のペースト状物質をスキージングすることによってスクリーンに設けられた開口部を通してスクリーンに対して所定の位置に密着する回路基板等のワークへ印刷を行なうスクリーン印刷装置において、回路基板を位置決めするテーブルを上下に積重ねて６軸構成としたものであって、下から順にＺ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの構成とする。あるいはまたＸ軸テーブルとＹ軸テーブルとを入替えて、Ｚ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの構成とする。このような位置決めテーブルは、とくに最上段に設けられた第３Ｚ軸テーブルに大きな特徴がある。そしてこのような第３Ｚ軸テーブル上に回路基板を支持する複数のピンを設けている。ピンは第３Ｚ軸テーブルに設けられた多数の穴、例えば３〜数１００本の穴に植設され、基板を支持するのに必要な位置と対応する穴に所定のピンを挿入して保持する。
【００２２】
このような位置決めテーブルのθ軸テーブル上にガイドを設けるとともに、第２Ｚ軸テーブル上にクランプ爪を取付けるようにする。すなわち上記６軸のテーブルにおいてθ軸テーブル上にスクリーンを受けるガイドを、第２Ｚ軸テーブル上に基板の外形をクランプするクランプ爪を設けるようにする。第１のガイドは回路基板をコンベア等によって搬送するときの案内手段を構成するとともに、印刷中においてとくに基板から離れた前後の位置においてスクリーンを介してスキージの印圧を受け、これによってスキージに対するストッパとしての機能を有するとともに、回路基板をスクリーンから離間させる版離れ時にスキージとガイドとによってスクリーンを挟み込み、スクリーンが回路基板によって下方へ引張られて微動あるいは微振動をすることを防止するものである。
【００２３】
これに対してクランプ爪は、回路基板の互いに対向する両側面、例えば前後をクランプするクランプ手段を構成し、前後に設けられたガイドとほぼ同位置に配置される。ここでガイドとクランプ爪とが回路基板に接触する部分において、ガイドを櫛歯状とし、この櫛歯の間の空間にクランプ爪が入るように配置する。回路基板の搬入時に回路基板はガイドの櫛歯によって案内される。回路基板がスムーズに搬入されるように凸の形状やピッチの決定を最適に行なう部品を製作する必要がある。後述する実施例ではクランプ爪の上端はガイドの櫛歯の部分よりもやや低くしているが、ガイドの櫛歯の部分とクランプ爪の上面とをほぼ同じ高さにしてもよい。上記のようなガイドとクランプ爪とを備えると、回路基板のクランプがその例えば前後方向の全長で行なわれるために、部分的なクランプとは異なって回路基板の変形を最小限に抑えることが可能になる。
【００２４】
また第２Ｚ軸テーブル上に設けられたクランプ爪に対してピンは第３Ｚ軸テーブル上に配置される。クリーム半田が印刷される回路基板が変更になって厚さが変った場合にも、第３Ｚ軸テーブルの高さを変更すればよい。変更に対しては、予め基板のサイズデータを記憶装置に入力しておき、変更が必要になったときに呼出して自動で調整するようにシステムを構成する。
【００２５】
次にクランプ爪の駆動方法について説明する。例えば回路基板をその前後から挟着してクランプするクランプ機構においては、前後方向の駆動が送りねじによって行なわれる。この送りねじはその中間部分を境に左ねじと右ねじとが加工されている。このような構成であれば、送りねじをモータ等で回転させた場合に、前後のナットに連結されたクランプ爪が送りねじの回転に応じた分だけ互いに反対方向に移動する。すなわち送りねじを回転する方向によって互いに接近したり離れたりするが、幅の中心は変らない構造である。
【００２６】
さらに本実施の形態において、前後の内の一方のクランプ爪は、さらに別の動きをするようにしている。すなわち送りねじと螺合する一対のナットの内の一方には直接アクチュエータを固定するとともに、上記ナットに対して軸線方向に摺動可能なスリーブを介してクランプ爪を連結し、このクランプ爪を上記アクチュエータによって移動させるようにしている。従ってクランプ爪はアクチュエータによって駆動されることになり、これによって回路基板等のワークをクランプ可能な構造となる。アクチュエータとしては空圧シリンダやモータ等を用い、ナット上に取付けられる摺動可能な機構としてはスプラインやキーが用いられる。
【００２７】
このような構造によって、回路基板等のワークの幅や厚さの自動調整の機能を内蔵しつつ、位置決めテーブル上において回路基板をピンおよびクランプ爪で固定するとともに、スクリーンの下面を受けるガイドをも具備した多機能で高性能で、かつ小型化された回路基板の位置決め装置が実現される。
【００２８】
【発明の実施例】
以下本願の発明の一実施例を図面によって説明する。図１および図２はこのスクリーン印刷装置の正面図および側面図を示しており、図３はこのような装置の位置決めユニットを原理的に示した正面図を示している。これらの図によってスクリーン印刷装置の概要を説明する。
【００２９】
このスクリーン印刷装置は背面側に直立する支持ベース１０を備えている。そしてこの支持ベース１０上にはその下側の前面に横方向に延びる上下に所定の間隔を隔てた案内レール１１、１２を有しており、これらの案内レール１１、１２によってキャリッジ１３を移動自在に支持している。キャリッジ１３はカメラユニット１４を支持しており、このカメラユニット１４によって画像認識カメラ１５が支持されるようになっている。なおこの画像認識カメラ１５は後述する基板の画像認識を行なうためのものである。
【００３０】
上記一対の案内レール１１、１２によってさらに別のキャリッジ１８が支持されるようになっている。キャリッジ１８にはクリーニングユニット１９が支持されている。クリーニングユニット１９は図３に示すようにクリーニングテープ２０によって後述するスクリーンの下面をクリーニングするためのものである。そしてクリーニングテープ２０がこのクリーニングユニット１９の繰出しローラ２１から繰出され、クリーニングを終ったクリーニングテープ２０が巻取りローラ２２によって巻採られるようになっている。
【００３１】
上記カメラユニット１４およびクリーニングユニット１９の移動範囲の上側にスクリーン２５が配設される。スクリーン２５は枠体２６によってその４辺が固定された状態で張設されている。そして枠体２６が取付けフレーム２７によってこの印刷装置の所定の位置に固定される。
【００３２】
スクリーン２５上には一対のスキージ３１、３２が配設される。スキージ３１、３２はそれぞれ支持体３３、３４に支持されるとともに、支持体３３、３４がそれぞれエアシリンダ３５、３６によって支持されるようになっている。
【００３３】
上記支持ベース１０の表面側であってその上側の部分には横方向に延びる一対の案内レール３７、３８が配列されており、これらの案内レール３７、３８によってキャリッジ３９が移動可能に支持されている。そしてこのようなキャリッジ３９によって上記スキージ３１、３２が横方向に移動されるようになっている。
【００３４】
次に上記スクリーン２５の下側においてワークを構成する回路基板を位置決めするための位置決め装置について説明する。図３および図４はこの位置決め装置の具体的な構成を示している。図３および図４に示すようにこの装置はベース４３を備え、ベース４３上に４本のＺ軸ガイド４４が直立して設けられている。そしてＺ軸ガイド４４によって下側のＺ軸テーブル４５がＺ軸方向、すなわち垂直方向に移動可能に支持されている。Ｚ軸テーブル４５はベース４３の下側に取付けられているエアシリンダ４６のロッド４７によって押上げられるようになっており、Ｚ軸ガイド４４によって昇降自在に移動されるようになっている。そしてＺ軸ガイド４４に設けられているストッパ４８によって上方の移動位置が規制される。
【００３５】
Ｚ軸テーブル４５上にはＹ軸テーブル５１が搭載され、このＹ軸テーブル５１の上にＸ軸テーブル５２が搭載されている。そしてＸ軸テーブル５２の上にθ軸テーブル５３が搭載されている。そしてθ軸テーブル５３上に取付け板５４が取付けられている。
【００３６】
上記取付け板５４上には４本のＺ軸ガイド５５が上方に延びるように配設されており、これらのガイド５５によって第２Ｚ軸テーブル５６が昇降自在に支持されている。そして図示を省略したモータとＺ軸テーブル５６のボールねじ５７とが連動されており、これによってＺ軸テーブル５６の昇降動作が行なわれるようになっている。
【００３７】
上記第２Ｚ軸テーブル５６上にはさらにＺ軸ガイド５９が設けられ、このＺ軸ガイド５９によって第３Ｚ軸テーブル６０が昇降自在に支持されている。そして上記Ｚ軸テーブル６０の高さがボールねじ６１によって調整されるようになっている。第３Ｚ軸テーブル６０が位置決めユニット５０の最上段のテーブルを構成しており、その上には複数のピン６２が直立して植設されており、このようなピン６２を介して回路基板９８が支持されるようになっている。
【００３８】
次に上記位置決めユニット５０のθ軸テーブル５３上に取付け板５４を介して設けられているガイド６５について説明する。図４〜図８に示すように、θ軸テーブル５３上には回路基板９８の両側に位置するようにガイド６５が設けられている。これらのガイド６５は図５に示すθ軸テーブル５３上の送りねじ６６によって同図において左右の方向に移動自在になっている。送りねじ６６はその中間位置を境に左ねじと右ねじとが形成されるとともに、左ねじの部分と右ねじの部分にそれぞれナット６７が螺着され、これらのナット６７に上記ガイド６５が連結されている。従って送りねじ６６を回転駆動することによって、両側のガイド６５が互いに近接する方向あるいは離間方向に移動する。
【００３９】
ガイド６５は図７に示すように上から見ると櫛歯状に構成されており、回路基板９８に対してその両側に位置するようになっている。なおこのようなガイド６５の高さは、印刷時にスクリーン２５の下面にほぼ接する高さであって回路基板９８の表面とほぼ同じ高さに維持される。
【００４０】
次に上記ガイド６５の櫛歯状支持部６８の間に挿入されて回路基板９８をクランプするクランプ爪７２について説明する。位置決めユニット５０の第２Ｚ軸テーブル５６上には図５および図６に示すようにクランプ爪７２が設けられる。クランプ爪７２の基部は図５および図６に示す送りねじ７４によって移動されるようになっている。送りねじ７４はその中間位置を境にしてその両側に左ねじと右ねじとが形成されるとともに、左右のブラケット７５、７６によって回転自在に支持されている。そして送りねじ７４には左右のナット７７、７８が螺着され、左右のナット７７、７８に上記クランプ爪７２が関連された状態で取付けられている。
【００４１】
しかも図５および図６において右側のナット７８上にはさらに軸線方向に摺動自在にスリーブ７９が嵌着されるとともに、ナット７８にシリンダ８０がブラケット８１を介して固着されている。そしてシリンダ８０のロッド８２が右側のクランプ爪７２に連結されている。クランプ７２は図７および図８に示すようにガイド６５の櫛歯状支持部６８の間に挿入されており、送りねじ７４およびシリンダ８０によって図８に示すように導入された回路基板９８を互いに対向する両側からクランプするようになっている。
【００４２】
このように本実施の形態のスクリーン印刷装置は図３および図４に示す本体ベース４３を備え、この本体ベース４３上にＺ軸テーブル４５、Ｙ軸テーブル５１、Ｘ軸テーブル５２、θ軸テーブル５３、第２Ｚ軸テーブル５６、第３Ｚ軸テーブル６０を設けた構成になっている。Ｚ軸テーブル４５はシリンダ４６とボールブッシュとによって、Ｙ軸テーブル５１とＸ軸テーブル５２はサーボモータ、リニアガイド、およびボールねじによって、θ軸テーブル５３はサーボモータ、ボールねじ、ベアリングによって、第２Ｚ軸テーブルおよび第３Ｚ軸テーブルはサーボモータ、ボールブッシュ、およびボールねじ５７、６１によってそれぞれ駆動される。
【００４３】
このような位置決めユニットは６軸のテーブルが積重なった構成であるために、全体の高さを抑える場合には、この構成例にかかわらず他の機械要素を用いることもできる。また精度的およびコスト的理由から別の機械要素を用いるようにすることもできる。
【００４４】
このような位置決めユニット５０上のガイド６５は回路基板９８に対してその前後に配置された櫛歯状部材６８から成る（図７参照）。またこのような櫛歯状のガイド６５間にクランプ爪７２が挿入された状態になる。ここでガイド６５の櫛歯状支持部６８およびクランプ爪７２は複数であってなるべく多くの数とし、これによって回路基板９８の寸法が変った場合においてもその全幅で均一に案内し、あるいはクランプできるようにする。なおガイド６５の櫛歯状支持部６８とクランプ爪７２の歯とは図７および図８に示すように交互に配置される。
【００４５】
位置決めユニット５０の１番上側の第３Ｚ軸テーブル６０上の複数のピン６２によって図３および図４に示すように回路基板９８が支持される。そしてこのような回路基板９８が図５〜図８に示すようにガイド６５の櫛歯状支持部６８内に挿入されたクランプ爪７２によってクランプされる。
【００４６】
図５に示す送りねじ７４は左ねじと右ねじとが設けられ、左右のナット７７、７８を軸線方向に移動させる。ここでとくに図５および図６において右側のナット７８上にスリーブ７９が摺動可能に取付けられ、しかも上記ナット７８にシリンダ８０が固着されている。シリンダ８０のロッド８２はクランプ爪７２に連結されている。
【００４７】
次にこのような構成に係るスクリーン印刷装置の動作を説明する。まずこの印刷装置の動作の全体の概要を説明すると、図３に示すコンベアベルト９３上に回路基板９８が存在しない場合に、位置決めユニット５０のＹ軸テーブル５１とＸ軸テーブル５２とが作動し、この位置決めユニット５０の上側の部分が搬入コンベア９４側に移動する。そして搬入コンベア９４およびコンベアベルト９３を作動させて回路基板９８をコンベアベルト９３上に導入し、所定の位置で停止させるとともに、コンベアベルト９３も停止する。図３は回路基板９８がこの位置で停止した状態が示されている。
【００４８】
次に第２Ｚ軸テーブル５６が図外のモータおよびボールねじ５７によって上昇され、回路基板９８をコンベアベルト９３から持上げる。そしてこの後に回路基板９８の固定と反りの修正とが行なわれる。回路基板９８の反りを修正して回路基板９８を位置決めユニット５０の第３Ｚ軸テーブル６０上に固定した後に、カメラユニット１４がキャリッジ１３によって案内レール１１、１２に沿って移動され、画像認識カメラ１５が基板６１の上方に移動し、基板６１上のアライメントマークの認識を行なう。
【００４９】
このような画像認識カメラ１５による回路基板９８のアライメントマークの検出に連動して、制御ユニットによってＸ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５１、θ軸テーブル５３を駆動して回路基板９８の位置ずれを修正する。そしてこの後にエアシリンダ４６を作動させ、位置決めユニット５０の全体を上昇させてスクリーン２５の下面に回路基板９８を接触させる位置まで上方に移動させる。
【００５０】
そしてこのような状態でスキージ３１、３２がスクリーン２５上を摺動してクリーム半田の印刷を行なう。一連の印刷作業が終了した後に、ボールねじ６１によって第３Ｚ軸テーブル６０を下方に移動させ、これによって回路基板９８をスクリーン２５から版離れさせる。そしてこの後に下側のＺ軸テーブル４５をエアシリンダ４６によって降下させる。そしてこの後にＸ軸テーブル５２とＹ軸テーブル５１とを駆動し、この位置決めユニット５０を排出コンベア９５側へ移動させ、コンベアベルト９３と排出コンベア９５とをともに作動させて回路基板９８を排出コンベア９５によって排出する。
【００５１】
次にこのようなスクリーン印刷におけるガイド６５およびクランプ爪７２の動作について説明する。印刷に先立ってガイド６５を送りねじ６６によって駆動し、図７および図８に示すように、櫛歯状支持部６８間の距離が回路基板９８の同方向の幅よりも約１ｍｍ広い位置でガイド６５を停止させる。一方クランプ爪７２は送りねじ７４によって互いに近接する方向に移動される。
【００５２】
そしてこの後に第２Ｚ軸テーブル５６と第３Ｚ軸テーブル６０とをともに上昇させ、第３Ｚ軸テーブル６０上にピン６２を介して支持されている回路基板９８がスクリーン２５の下面にほぼ接する位置に移動させる。そして右側のナット７７に取付けられているシリンダ８０を作動させ、ロッド８２を介してクランプ爪７２を図６に示すように左方へ押出す。これによってクランプ爪７２が図８に示すようにガイド６５の櫛歯状支持部６８間で移動して回路基板９８をクランプすることになる。
【００５３】
このようにガイド６５がクランプ爪７２の近傍において回路基板９８の上面とほぼ同じ高さに維持され、しかも回路基板９８の互いに対向する側面がクランプ爪７２によってクランプされた状態でスクリーン印刷を行なう。従ってこのときのスキージ３１、３２の印圧がスクリーン２５を下側から支えるガイド６５によって受けられるようになり、スクリーン２５はスキージ３１、３２とガイド６５とによって挟着された状態で印刷が行なわれる。
【００５４】
印刷を終了したならばまず第３Ｚ軸テーブル６０のみを下降させ、第２Ｚ軸テーブ５６はその位置を保持する。従ってスクリーン２５はθ軸テーブル上のガイド６５によって下面が支えられた状態で回路基板９８はクランプ爪７２によってクランプされた状態で第３Ｚ軸テーブル６０とともに静かに下降する。従って回路基板９８が版離れする際にスクリーン２５がガイド６５によって拘束されてスクリーン２５の微動や振動が防止でき、精度劣化が回避される。また版離れの際にガイド６５によってスクリーン２５を押えるとともに、回路基板９８をクランプ爪７２によってクランプしたままで下降させるようにしている。従ってクランプを解除してから下降させのとは違って、版離れのときのスクリーン２５に対する回路基板９８のずれがなくなり、高精度な印刷が可能になる。
【００５５】
また上記のガイド６５およびクランプ爪７２は図７および図８から明らかにように、回路基板９８の前後方向の全長をガイドしあるいはクランプするようにしているために、回路基板９８に局部的に変形を生ずることがなく、印刷精度が向上するとともに信頼性が高くなる。また第３Ｚ軸テーブル６０を設けているために、その高さ調整によって回路基板９８の厚さにフレキシブルに対応することが可能になり、自動化によるスキルレス化が図られるようになる。
【００５６】
次に変形例の構成を図９および図１０によって説明する。この変形例は図５および図６における送りねじ６６を省略し、上側の送りねじ７４によってクランプ爪７２とともにガイド６５をも移動させるようにしたものである。すなわちナット７８に摺動可能に嵌合されるスリーブ７９に突部８６が設けられ、この突部８６がナット７８に固着されたシリンダ８０のピストンロッド８０に連結されている。そしてガイド６５に設けられているアーム８７の係合溝８８が所定の高さにおいてクランプ爪７２の係合片８９に係合されるようにしている。
【００５７】
第２Ｚ軸テーブル５６および第３Ｚ軸テーブル６０が下方位置にある場合には、図９に示すようにクランプ爪７２の係合片８９とガイド６５のアーム８７の係合溝８８とが互いに係合される。従ってこのような状態で送りねじ７４を駆動すると、ナット７８が軸線方向に移動される。従ってこのナット７８上のスリーブ７９に取付けられているクランプ爪７２とガイド６５とが一緒に同方向に移動する。
【００５８】
従ってこのような移動によって図７に示すように導入された回路基板９８に対してその両側にそれぞれガイド６５の櫛歯状支持部６８とクランプ爪７２とを位置させることが可能になる。
【００５９】
このような状態で第２Ｚ軸テーブル５６と第３Ｚ軸テーブル６０とをθ軸テーブル５３に対して上昇させると、図１０に示すようにθ軸テーブル５３に支持されているガイド６５に対して第２Ｚ軸テーブル５６に支持されているクランプ爪７２が相対的に上方へ移動するために、クランプ爪７２の係合片８９がガイド６５のアーム８７の係合溝８８から離脱する。これによってクランプ爪７２とガイド６５との連結が解除される。従ってこのような状態でシリンダ８０を作動させると、図１０に示すようにスリーブ７９がナット７８上を左方へ移動し、これに連動してクランプ爪７２も同方向へ移動する。従って図８に示すようにこのクランプ爪７２によって回路基板９８を両側からクランプできるようになる。このような構造によれば、共通の送りねじ７４によってガイド６５とクランプ爪７２とを回路基板９８のクランプ方向に一緒に移動することが可能になり、駆動機構を簡略化できるようになる。
【００６０】
以上本願の発明を図示の一実施例によって説明したが、本願の発明は上記実施例によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施例はクリーム半田の印刷装置に関するものであるが、本願の発明はその他各種のペースト状物質の印刷装置に広く適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本願の主要な発明は、スクリーンの下面にワークを重合わせてスクリーン上をスキージを摺動させてペースト状物質をワークの表面に印刷するスクリーン印刷装置において、ワークをスクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇してスキージの押圧力を受けるとともに、ワークがスクリーンから離れるときにスクリーンを下から支えるガイドと、を具備し、ガイドとクランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が一方の櫛歯の間に配置されるようにしたものである。
【００６２】
従ってこのようなスクリーン印刷装置によれば、印刷時にガイドがスクリーンの下面を支持しながらスキージの押圧力を受け、ワークがスクリーンから離れる際にスクリーンを下から支えることになる。従ってとくに版離れの際にスクリーンの微動や振動が防止され、ワーク上に印刷されたペースト状物質の割れや欠けを防止して精度劣化を回避することが可能になり、高精度な印刷が可能になる。
【００６３】
印刷方法に関する主要な発明は、スクリーンの下面にワークを重合わせてスクリーン上をスキージを摺動させることによりペースト状物質をワークの表面に印刷するスクリーン印刷方法において、ワークをスクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇してスキージの押圧力を受けるとともに、ワークがスクリーンから離れるときにスクリーンを下から支えるガイドと、を具備し、ガイドとクランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が一方の櫛歯の間に配置され、ワークをテーブルによってスクリーンに対して所定の位置に位置決めし、しかもクランプ手段によってワークをその外側面でクランプし、ガイドをワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇してスキージの押圧力を受けながらスキージによって印刷を行なうようにし、しかも印刷を終ったワークをスクリーンから離間させるときにガイドによってスクリーンを下から支えるようにしたものである。
【００６４】
従ってこのようなスクリーン印刷方法によれば、ガイドによって版離れの際におけるスクリーンの振動や微動が防止されるとともに、クランプ手段によってワークをその外側面でクランプすることによって印刷後におけるスクリーンに対するワークのずれがなくなり、印刷精度の向上と作業性の改善とが図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリーン印刷装置の全体の構成を示す正面図である。
【図２】同スクリーン印刷装置の全体の構成を示す側面図である。
【図３】位置決めユニットの構成を示す要部正面図である。
【図４】同位置決めユニットの構成を示す要部側面図である。
【図５】ガイドとクランプ爪の取付けを示す要部側面図である。
【図６】同上昇動作をしたときの要部側面図である。
【図７】ガイドとクランプ爪の配置を示す平面図である。
【図８】同クランプ状態の平面図である。
【図９】変形例のクランプ爪の駆動機構を示す要部縦断面図である。
【図１０】同クランプ状態の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１０‥‥支持ベース、１１、１２‥‥案内レール、１３‥‥キャリッジ、１４‥‥カメラユニット、１５‥‥画像認識カメラ、１８‥‥キャリッジ、１９‥‥クリーニングユニット、２０‥‥クリーニングテープ、２１‥‥繰出しローラ、２２‥‥巻取りローラ、２５‥‥スクリーン、２６‥‥枠体、２７‥‥取付けフレーム、３１、３２‥‥スキージ、３３、３４‥‥支持体、３５、３６‥‥エアシリンダ、３７、３８‥‥案内レール、３９‥‥キャリッジ、４３‥‥ベース、４４‥‥Ｚ軸ガイド、４５‥‥Ｚ軸テーブル、４６‥‥エアシリンダ、４７‥‥ロッド、４８‥‥ストッパ、５０‥‥位置決めユニット、５１‥‥Ｙ軸テーブル、５２‥‥Ｘ軸テーブル、５３‥‥θ軸テーブル、５４‥‥取付け板、５５‥‥Ｚ軸ガイド、５６‥‥第２Ｚ軸テーブル、５７‥‥ボールねじ、５９‥‥Ｚ軸ガイド、６０‥‥第３Ｚ軸テーブル、６１‥‥ボールねじ、６２‥‥ピン、６５‥‥ガイド、６６‥‥送りねじ、６７‥‥ナット、６８‥‥櫛歯状支持部、７２‥‥クランプ爪、７３‥‥基部、７４‥‥送りねじ、７５、７６‥‥ブラケット、７７‥‥ナット（左）、７８‥‥ナット（右）、７９‥‥スリーブ、８０‥‥シリンダ、８１‥‥ブラケット、８２‥‥ロッド、８６‥‥突部、８７‥‥アーム、８８‥‥係合溝、８９‥‥係合片、９３‥‥コンベアベルト、９４‥‥搬入コンベア、９５‥‥排出コンベア、９８‥‥回路基板（ワーク）

Claims

スクリーンの下面にワークを重合わせて前記スクリーン上をスキージを摺動させてペースト状物質を前記ワークの表面に印刷するスクリーン印刷装置において、
前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、
前記ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、
印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇して前記スキージの押圧力を受けるとともに、ワークが前記スクリーンから離れるときに前記スクリーンを下から支えるガイドと、
を具備し、
前記ガイドと前記クランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が前記一方の櫛歯の間に配置されることを特徴とするスクリーン印刷装置。
前記ガイドと前記クランプ手段は、前記ワークの前後方向に交互に配され、前記ワークの外側面の全長をそれぞれガイドしあるいはクランプすることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記ガイドが櫛歯状になっており、クランプ手段が前記ガイドの櫛歯の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
ワークの互いに対向する両側面に近接するように前記ワークに対してその両側にそれぞれガイドが設けられ、該ガイドが中間位置を境に左ねじと右ねじとが形成された送りねじで前記ワークの両側面に対して近接および離間可能に移動されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
ワークの互いに対向する両側面を両側から挟着するように前記ワークに対してその両側にそれぞれクランプ手段が設けられ、該クランプ手段が中間位置を境に左ねじと右ねじとが形成された送りねじで前記ワークの両側面に対して近接および離間可能に移動されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記送りねじの左ねじまたは右ねじと係合する少なくとも一方のナットに対して軸線方向に摺動自在にスリーブが嵌着され、該スリーブに前記クランプ手段が取付けられるとともに、前記ナットに固着されたアクチュエータが前記スリーブまたは前記クランプ手段を前記ナットに対して軸線方向に移動させることを特徴とする請求項５に記載のスクリーン印刷装置。
前記クランプ手段が係合部を有し、該係合部が前記ガイドに設けられている被係合部と所定の高さで係合されると軸線方向の相互の運動が拘束されることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン印刷装置。
前記クランプ手段が前記ガイドに対して下方位置にあるときに前記係合部が前記被係合部と係合し、前記クランプ手段が前記ガイドに対して相対的に上昇すると前記係合部が前記被係合部から離脱することを特徴とする請求項７に記載のスクリーン印刷装置。
前記ワークがテーブル上に植設されたピンによって下から支持されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めする位置決めテーブルが、下側からＺ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの順、または下側からＺ軸テーブル、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、θ軸テーブル、第２Ｚ軸テーブル、第３Ｚ軸テーブルの順に組立てられることを特徴とする請求項１または請求項９に記載のスクリーン印刷装置。
前記第３Ｚ軸テーブル上に複数のピンが直立して植設され、該ピンによってワークが支持されることを特徴とする請求項１０に記載のスクリーン印刷装置。
前記θ軸テーブル上にガイドが取付けられるとともに、前記第２Ｚ軸テーブル上にクランプ手段が取付けられることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のスクリーン印刷装置。
前記ワークが回路基板であって、前記ペースト状物質がクリーム半田であることを特徴とする請求項１〜請求項１２の何れかに記載のスクリーン印刷装置。
スクリーンの下面にワークを重合わせて前記スクリーン上をスキージを摺動させることによりペースト状物質を前記ワークの表面に印刷するスクリーン印刷方法において、
前記ワークを前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めするテーブルと、
前記ワークをその外側面でクランプするクランプ手段と、
印刷時に上面がワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇して前記スキージの押圧力を受けるとともに、ワークが前記スクリーンから離れるときに前記スクリーンを下から支えるガイドと、
を具備し、
前記ガイドと前記クランプ手段の内の一方が櫛歯状に構成され、他方が前記一方の櫛歯の間に配置され、
前記ワークを前記テーブルによって前記スクリーンに対して所定の位置に位置決めし、しかも前記クランプ手段によって前記ワークをその外側面でクランプし、
前記ガイドを前記ワークの表面とほぼ同じ高さまで上昇してスキージの押圧力を受けながら前記スキージによって印刷を行なうようにし、
しかも印刷を終ったワークをスクリーンから離間させるときに前記ガイドによって前記スクリーンを下から支えることを特徴とするスクリーン印刷方法。
前記ワークが回路基板であって、前記ペースト状物質がクリーム半田であることを特徴とする請求項１４に記載のスクリーン印刷方法。