JP3959294B2 - クリーム半田のスクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーム半田のスクリーン印刷装置に関する。さらに詳述すると、本発明は基板を基板搬送位置から基板印刷位置まで上昇させ、印刷後に再び基板搬送位置に戻すスクリーン印刷装置の昇降装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ、コンデンサチップ、抵抗チップ等の電子部品を基板に表面実装するに先立ち、スクリーン印刷装置により、基板の上面にこれらの電子部品を接着するためのクリーム半田が印刷される。従来、スクリーン印刷するには、まず支持部に載置された基板の上面をスクリーンマスクの下面に近接させ、スキージを摺動させることにより、パターン孔を通してクリーム半田を基板に塗布する。次いで、基板を下降させてスクリーンマスクから分離し、クリーム半田を基板に転写する。
【０００３】
このようにしてクリーム半田を塗布するスクリーン印刷装置としては、例えば特許第２９３２６２４号にかかる装置がある。このスクリーン印刷装置は、基板を下方から支持する基板の支持具と、この支持具を載置する載置部と、この載置部を昇降させる第１の昇降手段と、基板をクランプして位置決めするクランプ部材と、このクランプ部材を載置するベース部と、このベース部と載置部を一体的に昇降させる第２の昇降手段とを備えている。第１の昇降手段は、直立したねじ棒と、このねじ棒が螺合するナットと、第１のモータとから成り、この第１のモータを駆動することにより基板の厚さに応じて載置部の昇降ストロークを調整する。第２の昇降手段は、別の直立したねじ棒と、このねじ棒が螺合するナットと、第２のモータとから成り、この第２のモータを駆動することによりベース部を昇降させてスナップオフの調整を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許にかかるスクリーン印刷装置は、各ねじ棒の回転の同期を保って載置部やベース部を水平に（あるいは平行に）移動させることが難しい場合がある。例えば、図面に記載されているようにねじ棒を四隅のそれぞれに合計４本備えている場合、いずれのねじ棒も同期させて回転させる必要があり、高い精度を確保し維持することが要求される。また、これらねじ棒を同期回転させるタイミングベルトに伸びが生じれば回転に狂いが生じ同期が保たれなくなるおそれがある。
【０００５】
また、このように複数のねじ棒を用いる場合、ねじ棒の数の分だけコストがかかる上、ねじ棒を同期回転させるための部材（例えばタイミングプーリやタイミングベルトなど）が必要となり、さらにコストが嵩む問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、載置部やベース部を十分な平行度を保ちつつ昇降させることができ、昇降のためのコストも低いクリーム半田のスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、基板の支持装置に支持された基板の上方にスクリーンマスクを配置し、スクリーンマスク上をスキージを摺動させることにより、スクリーンマスクに開孔されたパターン孔を通してクリーム半田を基板に印刷するクリーム半田のスクリーン印刷装置において、基板を下方から支持する基板の支持具と、この支持具が設けられる載置部と、この載置部を昇降させる第１の昇降手段と、基板をクランプして位置決めするクランプ部材と、載置部を昇降可能に支持するとともに、クランプ部材がクランプして位置決めする動作が可能であるよう設けられるベース部と、このベース部と載置部とを一体的に昇降させるための第２の昇降手段と、第１の昇降手段と第２の昇降手段の昇降時のガイドとなる共用の直立したねじ棒とを備え、第１の昇降手段は、共用のねじ棒に螺合する第１のナット部材と、第１の駆動源とを備え、第２の昇降手段は、共用のねじ棒に螺合する第２のナット部材と、第２の駆動源とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、請求項２記載の発明のように、第１の昇降手段の第１の駆動源を駆動して第１のナット部材を回転させ、この第１のナット部材がねじ棒に沿って昇降することにより載置部を昇降させることができる。また、請求項３記載の発明のように、第２の昇降手段の第２の駆動源を駆動してねじ棒を回転させ、このねじ棒に螺合する第１のナット部材および第２のナット部材がねじ棒に沿って昇降することにより載置部およびベース部を一体的に昇降させることができる。
【０００９】
以上のようなスクリーン印刷装置においては、まず第１の駆動源を駆動すると共用のねじ棒に螺合している第１のナット部材がこのねじ棒に沿って上昇または下降し、この第１のナット部材に従動する載置部が上昇または下降する。このときベース部の高さは不変である。一方、第１の駆動源を停止させた状態で第２の駆動源を駆動すると、今度は共用のねじ棒自体が回転し、このねじ棒に螺合している第１のナット部材および第２のナット部材を上昇または下降させる。第１のナット部材はこれに従動する載置部を上昇または下降させ、第２のナット部材はこれに従動するベース部を上昇または下降させる。このとき、共用のねじ棒に螺合する第１のナット部材と第２のナット部材の昇降量は等しいことから、載置部とベース部は一体的に同量昇降または下降する。
【００１０】
本発明にかかるスクリーン印刷装置は、載置部を昇降させるねじ棒とベース部を昇降させるねじ棒とを共用としていることから、複数のねじ棒を用いる装置のように各ねじ棒の同期をとる必要がない。しかも共用のねじ棒は１本で足りタイミングベルトのような同期をとるための手段が不要であることからベルトの伸びなどによる影響が皆無である。よって、同期ずれにより載置部やベース部の水平が保たれなくなるようなおそれがない。加えて、ねじ棒が１本で済み、同期をとるための手段も不要であるからその分のコストが浮く。
【００１１】
また請求項１から３のいずれかに記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置においては、請求項４記載の発明のように、第１の昇降手段と第２の昇降手段とを同時に駆動することにより載置部を高速に昇降させることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図４に、本発明の一実施形態を示す。本発明にかかるクリーム半田のスクリーン印刷装置１は、基板２の支持装置３に支持された基板２の上方にスクリーンマスク４を配置し、スクリーンマスク４上をスキージ５を摺動させることにより、スクリーンマスク４に開孔されたパターン孔６を通してクリーム半田７を基板２に印刷する装置である。
【００１４】
本実施形態におけるスクリーン印刷装置１は、基板２を下方から支持する基板２の支持具８と、この支持具８が設けられる載置部９と、この載置部９を昇降させる第１の昇降手段１１と、基板２をクランプして位置決めするクランプ部材１０と、載置部９を昇降可能に支持するとともに、クランプ部材１０がクランプして位置決めする動作が可能であるよう設けられるベース部１３と、このベース部１３と載置部９とを一体的に昇降させるための第２の昇降手段１２と、第１の昇降手段１１と第２の昇降手段１２の昇降時のガイドとなる共用の直立したねじ棒１４とを備えている。第１の昇降手段１１は、共用のねじ棒１４に螺合する第１のナット部材１５と、第１の駆動源１６とを備え、第２の昇降手段は、共用のねじ棒１４に螺合する第２のナット部材１７と、第２の駆動源１８とを備えている。
【００１５】
また、スクリーン印刷装置１は図示しないθ軸装置（鉛直軸を中心に回転可能な装置）上に設けられている。θ軸装置は、平面上で直交するＸ軸およびＹ軸方向に移動可能な図示しないＸＹステージ上に設けられている。
【００１６】
さらに、スクリーン印刷装置１は基板２を搬送する手段たとえばコンベヤ２４を備えている。本実施形態のコンベヤ２４は、図１の紙面と垂直方向に基板２を搬送するように設けられている。図３の符号３３はこのコンベヤ２４を作動させるためのモータ、タイミングベルト、プーリなどからなるコンベヤ装置を示す。基板２は、このコンベヤ２４によって載置部９の真上まで搬送され、印刷位置まで持ち上げられてクリーム半田７が印刷される。また、印刷後は再びコンベヤ２４上に戻され、さらに奥へと搬出される。
【００１７】
クランプ部材１０は、図１に示すようにベース部１３に回転可能に取り付けられており、基板２が度当たりする位置に位置し、度当たりした基板２がサイドクランプ（図示省略）によってクランプされると外側にスイングしてこの保持位置から退避する。このクランプ部材１０は、例えば基板２の側部２個所あるいは四隅を抑えるように複数個所に設けられている。一方、サイドクランプは特に図示していないが度当たり位置で位置決めされた状態の基板２の側部を挟み込む装置で、クリーム半田７の印刷が終了するまでこの基板２をクランプし続ける。
【００１８】
スクリーン印刷装置１の載置部９は、基板２を下面から支持した状態で上昇または下降可能な部材で、基板２の下面を支持する支持具（例えば基板２の下面を４点支持する４本の支持ピンのような支持具）８を備えている。また、載置部９はベース部１３に対して昇降可能に設けられている。本実施形態では、ベース部１３の両側を構成するコラム（柱状部分）１９の内側にこのコラム１９と一体化されたリニアガイド２０を設け、このリニアガイド２０によって載置部９（具体的には、載置部９の両側を構成するコラム２２）を鉛直方向に案内している（図１、図３参照）。載置部９は、第１の昇降手段１１によって駆動され、このねじ棒１４とリニアガイド２０とに案内されてベース部１３の内側を昇降する。
【００１９】
載置部９を昇降させる第１の昇降手段１１は、共用のねじ棒１４に螺合する第１のナット部材１５と第１の駆動源１６とを備え、この第１の駆動源１６により第１のナット部材１５を回転させるものである。第１のナット部材１５の周囲にはプーリ２５が固着され、このプーリ２５と第１の駆動源１６の駆動ギヤ１６ａとの間に、第１の駆動源１６の回転をこのプーリ２５を介して第１のナット部材１５に伝達するタイミングベルト２６が掛け渡されている。第１のナット部材１５は載置部９の内壁のスラストベアリング２７を介してこの載置部９に取り付けられており、この載置部９に対し回転は可能だが軸方向への移動はできないように拘束されている。よって、この第１のナット部材１５はねじ棒１４の周りを回転することによって昇降しこれに伴い載置部９を従動させる（すなわち同量昇降させる）。載置部９が上昇すると支持具８も上昇し、基板２を下方から支持してこの基板２を持ち上げる。
【００２０】
ねじ棒１４は、第１の昇降手段１１および第２の昇降手段１２により共用されるねじ棒で、例えばボールねじのように、第１のナット部材１５等が昇降するときの摩擦損失が少なく良好な伝達効率が得られかつ高精度の位置決めが可能なねじの採用が好ましい。本実施形態のねじ棒１４は第１のナット部材１５と第２のナット部材１７とが共に螺合する共用ねじで、スクリーン印刷装置１の中心位置に直立するように設けられている。ねじ棒１４は基台２１に設けられたスラストベアリング２８によって回転可能に保持され、基台２１に対する高さが不変となっている。また、ねじ棒１４の下端にはプーリ２９が固着されている。このプーリ２９と第２の駆動源１８の駆動ギヤ１８ａとの間には、第２の駆動源１８の回転をこのプーリ２９を介してねじ棒１４に伝達するタイミングベルト３０が掛け渡されている（図２参照）。
【００２１】
第１の駆動源１６および第２の駆動源１８は、タイミングベルト２６，３０を介して第１のナット部材１５あるいはねじ棒１４を回転させる動力源たとえばサーボモータである。これら駆動源１６，１８は正逆回転可能であって、一方向に回転して載置部９あるいはベース部１３を上昇させ、これとは逆方向に回転して下降させる。符号１８ｂは第２の駆動源１８のブレーキである。
【００２２】
載置部９を昇降可能に支持するベース部１３は、θ軸装置に対し昇降可能に設けられている。本実施形態では、θ軸装置上の基台２１の両側にリニアガイド２３を設け、このリニアガイド２３によってベース部１３の両側のコラム１９を鉛直方向に案内している（図１参照）。また、このベース部１３はねじ棒１４に螺合する第２のナット部材１７を備えている。これらナット部材１７はベース部１３においてねじ棒１４が通過する筒部の内壁に固着されており、ベース部１３に対して回転不能な状態でねじ棒１４に螺合している。したがって、このナット部材１７はねじ棒１４が回転した場合にのみその回転量に従い昇降し、ベース部１３を従動させる（すなわち同量昇降させる）。また、ねじ棒１４の上端にこの第２のナット部材１７が当接するように固着されたストッパ３１が、このナット部材１７の上昇可能量を規制することによってベース部１３の最高到達点を定めている。
【００２３】
また、図４に示すようにこのスクリーン印刷装置１の上部にはカメラなどの撮像手段３２が設けられている。撮像手段３２は上方にあるスクリーンマスク４の下面と位置決めされた基板２の上面とを撮像してスクリーンマスク４に基板２を位置決めするための情報を得る。撮像手段３２により得られた情報に基づきＸＹステージのＸ方向およびＹ方向への移動量およびθ軸装置の回転量が決まり、基板２の位置と姿勢が補正される。
【００２４】
本実施形態のスクリーン印刷装置１の動作を以下に示す。
【００２５】
まず、コンベヤ２４により載置部９上の所定位置まで搬送された基板２を、クランプ位置まで上昇させる。具体的には、第１の昇降手段１１の第１の駆動源１６を駆動して第１のナット部材１５を所定方向に回転させる。第１のナット部材１５は回転してねじ棒１４に沿って上昇し、載置部９を同量上昇させる。このとき、支持具８により基板２を支持し、クランプ部材１０に当接するまで押し上げ、基板２の高さを位置決めする。この場合、基板２の厚みにかかわらず基板２の上面とサイドクランプの面とを面一にしてその間の段差を解消できる。また、第１の駆動源１６の回転量を制御して支持具８の上昇ストロークを調整することで基板２の厚みの差に対応することができる。基板２を位置決めしたら、サイドクランプによってこの基板２の側部をクランプする。サイドクランプによるクランプが完了したらクランプ部材１０をスイングさせて基板２の上面から退避させる。
【００２６】
ここで、撮像手段３２を用いてスクリーンマスク４の下面と基板２の上面を撮像し、位置決めするための情報を得る（図４参照）。この位置決め情報に基づいてＸＹステージとθ軸装置とを動作させ、基板２のＸ方向・Ｙ方向位置とθ軸角度とを補正する。
【００２７】
続いて基板２を印刷位置まで上昇させるため、第２の昇降手段１２の第２の駆動源１８を駆動してねじ棒１４を回転させる。このとき、第１の駆動源１６は停止したままとし、プーリ２５やタイミングベルト２６は回転させないようにする。第２の駆動源１８が駆動してねじ棒１４が所定方向に回転すると、このねじ棒１４に螺合する第１のナット部材１５および第２のナット部材１７が上昇し、これにより載置部９とベース部１３が一体的に同量上昇する。したがって、載置部９上の基板２はクランプされた状態のまま上昇する。ここで、本実施形態では、基板２の上面がスクリーンマスク４の下面に接して重ねられるまで基板２を上昇させるが、基板２とスクリーンマスク４の間に僅かなスナップオフが確保されるように第２の駆動源１８の回転量を制御してもよい。ねじ棒１４としてボールねじが用いられている場合、正確なスナップオフを確保しやすい。
【００２８】
次いでスキージ５を摺動させ、基板２にクリーム半田７を印刷する。本実施形態の場合、基板２の上面とサイドクランプの上面とが面一となっているのでスキージ５がスムーズに摺動できる。
【００２９】
印刷が終了したら、第２の駆動源１８を逆方向に駆動してねじ棒１４を逆回転させる。これにより、第１のナット部材１５および第２のナット部材１７が下降し、載置部９とベース部１３が同量下降する。ここで、基板２を急に下降させることにより転写不良が生じうる場合には、はじめに基板２を低速度で若干下降させて版離れを良好とし、パターン孔６のクリーム半田７が基板２に確実に転写されるようにしてから引き続き第２の駆動源１８を高速で駆動して当初クランプ位置まで下降させるようにすればよい。
【００３０】
続いて、第２の駆動源１８を停止させた状態で第１の駆動源１６を逆方向に駆動し、第１のナット部材１５を逆回転させて下降させる。この場合、ベース部１３は昇降せず載置部９のみが下降する。このとき、コンベヤ２４上に再び戻った基板２の下面から支持具８が離れる。この後、基板２はコンベヤ２４によって次の工程へと搬出される。
【００３１】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では第１の駆動源１６と第２の駆動源１８のいずれか一方のみを駆動するようにしたため、第１の昇降手段１１と第２の昇降手段１２とが同時に動作することはなかったが、これらを同時に動作させることもできる。同時に動作させた場合、ねじ棒１４が回転することによって載置部９とベース部１３がともに上昇（あるいは下降）することに加え、ねじ棒１４の周りを回転する第１のナット部材１５がさらに載置部９を上昇（下降）させるため、載置部９の上昇（下降）速度が高速となり、本実施形態の倍速（あるいは倍速でなくてもこれに近い速度）で昇降させることができる。このように載置部９を高速で昇降させるようにした場合、基板２の昇降に要する時間を短縮して作業の高速化を図ることができる。
【００３２】
また、サイドクランプは版離れ後ただちに解除し、載置部９が下降しながらコンベヤ２４の上に基板２をおいてくるようなタイミングチャートにすればサイクルタイムの短縮になる。
【００３３】
また、このように第１の昇降手段１１と第２の昇降手段１２とを同時に動作させる場合、第１の駆動源１６と第２の駆動源１８の回転方向を逆とすることもできる。例えばこれによりねじ棒１４と第１のナット部材１５とを同量逆回転させた場合、第２のナット部材１７は昇降するが、第１のナット部材１５は回転しながらその高さに留まる。したがって、載置部９をその高さに留まらせたままベース部１３のみを昇降させることができる。また、本実施形態の共用のねじ棒１４は、第１のナット部材１５と第２のナット部材１７と螺号するねじピッチは同じであるが、異ならせてもよい。例えば、第２のナット部材１７側のねじピッチを第１のナット部材１５側より小さくしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置によると、載置部を昇降させるねじ棒とベース部を昇降させるねじ棒とを共用としていることから、複数のねじ棒を用いる装置のように各ねじ棒の同期をとる必要がない。しかも共用のねじ棒は１本で足りタイミングベルトのような同期をとるための手段が不要であることからベルトの伸びなどによる影響が皆無である。よって、同期ずれにより載置部やベース部の水平が保たれなくなるようなおそれがなく、比較的簡単な構成によって載置部やベース部を十分な平行度を保ちつつ昇降させることができる。加えて、ねじ棒が１本で済み、同期をとるための手段も不要であるからその分コストを抑えることができる。さらに、載置部とベース部とを同時に昇降させる場合においては、共通のねじ棒に螺合させた第１のナット部材と第２のナット部材を同時に同量昇降させる構造としたため載置部とベース部の昇降量にずれが生じず一体的昇降が可能である。
【００３５】
請求項２記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置によると、第１の昇降手段の第１の駆動源を駆動して第１のナット部材を回転させ、この第１のナット部材がねじ棒に沿って昇降することにより載置部を昇降させることができる。
【００３６】
また請求項３記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置によると、第２の昇降手段の第２の駆動源を駆動してねじ棒を回転させ、このねじ棒に螺合する第１のナット部材および第２のナット部材がねじ棒に沿って昇降することにより載置部およびベース部を一体的に昇降させることができる。
【００３７】
請求項４記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置によると、第１の昇降手段と第２の昇降手段とを同時に駆動することにより載置部を高速に昇降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるクリーム半田のスクリーン印刷装置の構造を一部断面で示す正面図である。
【図２】スクリーン印刷装置の底面図である。
【図３】スクリーン印刷装置の右側面図である。
【図４】支持装置により支持される基板とその周辺を示す概略図である。
【符号の説明】
１ スクリーン印刷装置
２ 基板
３ 支持装置
４ スクリーンマスク
５ スキージ
６ パターン孔
７ クリーム半田
８ 支持具
９ 載置部
１０ クランプ部材
１１ 第１の昇降手段
１２ 第２の昇降手段
１３ ベース部
１４ ねじ棒
１５ 第１のナット部材
１６ 第１の駆動源
１７ 第２のナット部材
１８ 第２の駆動源

Claims (4)

1. 基板の支持装置に支持された基板の上方にスクリーンマスクを配置し、スクリーンマスク上をスキージを摺動させることにより、上記スクリーンマスクに開孔されたパターン孔を通してクリーム半田を上記基板に印刷するクリーム半田のスクリーン印刷装置において、上記基板を下方から支持する基板の支持具と、この支持具が設けられる載置部と、この載置部を昇降させる第１の昇降手段と、上記基板をクランプして位置決めするクランプ部材と、上記載置部を昇降可能に支持するとともに、上記クランプ部材が上記クランプして位置決めする動作が可能であるよう設けられるベース部と、このベース部と上記載置部とを一体的に昇降させるための第２の昇降手段と、上記第１の昇降手段と上記第２の昇降手段の昇降時のガイドとなる共用の直立したねじ棒とを備え、上記第１の昇降手段は、上記共用のねじ棒に螺合する第１のナット部材と、第１の駆動源とを備え、上記第２の昇降手段は、上記共用のねじ棒に螺合する第２のナット部材と、第２の駆動源とを備えることを特徴とするクリーム半田のスクリーン印刷装置。
2. 上記第１の昇降手段の上記第１の駆動源を駆動して上記第１のナット部材を回転させ、この第１のナット部材が上記ねじ棒に沿って昇降することにより上記載置部を昇降させることを特徴とする請求項１記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置。
3. 上記第２の昇降手段の上記第２の駆動源を駆動して上記ねじ棒を回転させ、このねじ棒に螺合する上記第１のナット部材および上記第２のナット部材が上記ねじ棒に沿って昇降することにより上記載置部および上記ベース部を一体的に昇降させることを特徴とする請求項１または２記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置。
4. 上記第１の昇降手段と第２の昇降手段とを同時に駆動することにより上記載置部を高速に昇降させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクリーム半田のスクリーン印刷装置。

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