JP4241497B2 - Screen printing apparatus and screen printing method - Google Patents
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Description
本発明は、クリーム半田などのペーストを基板に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。 The present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method for printing paste such as cream solder on a substrate.
電子部品を半田接合する方法として、半田バンプや半田プリコートによる方法が知られている。この方法では電子部品や基板などのワークの電極に、半田接合のために半田の突出電極である半田バンプや、または半田被膜である半田プリコートが形成される。これらの半田形成工程における半田供給方法として、スクリーン印刷が広く用いられている。この方法では、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田がワーク上面に印刷される。このスクリーン印刷動作においては、スキージを移動させるスキージングの後に、基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れが行われる。この版離れ動作においては、印刷位置において基板を両側から挟み込むクランプ部材によって、マスクプレートの下面を支持した状態で基板を下降させることにより、基板をマスクプレートから離隔させる(例えば特許文献1参照)。
ところで近年電子部品のファイン化が進み、ワークに形成される電極のピッチも微小化し、多数の電極が高密度で配置されるようになっている。そしてこれらの電極上にバンプを形成するために用いられるマスクプレートは、従来のプリント基板への半田印刷に用いられていたものと比較して、マスク厚が大幅に減少している。ところがこのような高密度の電極が形成されたワークを対象として薄いマスク厚のマスクプレートを用いて行うスクリーン印刷に、従来より用いられているスクリーン印刷方法をそのまま適用すると、以下に説明するような課題が生じる。 By the way, finer electronic components have been developed in recent years, and the pitch of electrodes formed on a workpiece has been reduced, and a large number of electrodes are arranged with high density. A mask plate used for forming bumps on these electrodes has a greatly reduced mask thickness as compared with that used for solder printing on a conventional printed circuit board. However, when a screen printing method conventionally used is applied as it is to screen printing performed using a mask plate having a thin mask thickness for a work on which such high-density electrodes are formed, the following will be described. Challenges arise.
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実にクリーム半田を充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートをワークから離隔させる版離れの際に、クリーム半田をパターン孔から型くずれすることなく離隔させる版離れ性が良好であることが求められる。しかしながら、電極の高密度化とマスクの薄膜化に伴って印刷難度は増加し、特にワークの全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することが非常に困難となっている。 In order to ensure good print quality in screen printing, not only the filling ability to reliably fill the pattern holes with cream solder, but also the cream solder from the pattern holes when separating the plate that separates the mask plate from the workpiece after filling. It is required that the stencil separation property is good without separating the mold. However, with the increase in the density of the electrodes and the reduction in the thickness of the mask, the degree of printing difficulty increases, and in particular, it is very difficult to ensure uniform and good plate release properties over the entire surface of the workpiece.
そこで本発明は、良好な版離れ性を確保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目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a screen printing apparatus and a screen printing method that can ensure good plate release properties.
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板保持部と、前記基板を第1方向に搬送することにより前記基板保持部に基板を搬入し印刷後の基板を基板保持部から搬出する搬送部昇降機構によって昇降可能な一対の搬送レールから成る基板搬送部と、前記基板保持部に保持されマスクプレートの下面に当接した基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ手段と、前記基板保持部に保持された基板を前記第1方向と直交する第2方向から挟み込むとともに前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ時に前記基板の第2方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するクランプ部材と、前記基板搬送部において前記基板の搬送を妨げず、且つ、前記一対の搬送レール上面に配設され、前記版離れ時に前記基板の第1方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するマスク撓み防止部材とを備え、前記マスク撓み防止部材には上下方向に貫通した長溝が設けられ、固定側の前記搬送レールと前記マスク撓み防止部材はボルトにより固定締結され、可動側の前記搬送レールはボルトを前記長溝に貫通させて、可動側の前記搬送レールを基板の幅寸法に応じて第2方向に移動させる時には、前記ボルトを前記長溝内でスライドさせるようにした。 The screen printing apparatus of the present invention is a screen for printing a paste on a substrate through the pattern hole by bringing the substrate into contact with the lower surface of the mask plate on which the pattern hole is formed and sliding a squeegee on the upper surface of the mask plate. A printing apparatus, which receives the substrate and holds it at a printing position on the lower surface side of the mask plate, and carries the substrate in the first direction to carry the substrate into the substrate holding portion for printing. A substrate transport unit composed of a pair of transport rails that can be moved up and down by a transport unit lifting mechanism for unloading a subsequent substrate from the substrate holding unit, and a substrate held by the substrate support unit and in contact with the lower surface of the mask plate. And a plate separating means for separating the substrate from the second direction perpendicular to the first direction and the substrate held by the substrate holding part. A clamp member for supporting the lower surface of the mask plate in outer position in the second direction side of the substrate in the plate separating time to spaced from the lower surface of the mask plate does not interfere with the conveyance of the substrate in the substrate transfer unit, and the It is disposed a pair of conveying rails top, and a mask deflection preventing member for supporting a lower surface of the mask plate in outer position in the first direction side of the substrate during the detaching, vertically to preventing member flexing the mask A long groove penetrating in the direction is provided, the conveyance rail on the fixed side and the mask deflection preventing member are fixedly fastened by bolts, and the conveyance rail on the movable side penetrates the bolt through the long groove, and the conveyance rail on the movable side Is moved in the second direction in accordance with the width dimension of the substrate, the bolt is slid in the long groove .
本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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方法であって、印刷対象の基板を基板搬送部により第1方向に搬送して基板保持部に搬入する基板搬入工程と、クランプ部材によって前記基板を第1方向と直交する第2方向から挟み込んでクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板、クランプ部材および基板の第1方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で、前記基板をマスクプレートの下面から離隔させ、この後、前記基板搬送部を下降させることにより、前記クランプ部材および前記マスク撓み防止部材を前記マスクプレートの下面から引き離す版離れ工程とを含む。 The screen printing method of the present invention is a screen for printing a paste on a substrate through the pattern hole by bringing the substrate into contact with the lower surface of the mask plate in which the pattern hole is formed and sliding the squeegee on the upper surface of the mask plate. A printing method, a substrate carrying-in step of carrying a substrate to be printed in a first direction by a substrate carrying unit and carrying it into a substrate holding unit, and sandwiching the substrate from a second direction orthogonal to the first direction by a clamp member And a mask mounting step in which the lower surface of the mask plate is relatively brought into contact with the substrate, the clamp member, and the mask deflection preventing member disposed at the outer position on the first direction side of the substrate. And a squeegee for printing paste on the substrate through the pattern holes by sliding a squeegee on the upper surface of the mask plate A step, while supporting the lower surface of the mask plate by the clamping member and the mask deflection preventing member, to separate the substrate from the lower surface of the mask plate, thereafter, by lowering the substrate transport unit, said clamping member And a plate separating step of separating the mask deflection preventing member from the lower surface of the mask plate.
本発明によれば、基板搬送方向側の外方位置においてマスクプレートの下面に当接するマスク撓み防止部材を備えることにより、基板を搬送直交方向から挟み込むクランプ部材とともに、マスクプレートを基板の4辺において下面側から支持してマスクプレートの下方への撓みを抑制した状態、すなわちマスクプレートは下面に当接した基板の周囲において、第1方向(X方向)の2辺についてはクランプ部材によって、また第2方向(Y方向)の2辺についてはマスク撓み防止部材によって、それぞれの方向の外方位置を下面から支持された状態で版離れを行うことができ、基板の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。 According to the present invention, by providing the mask deflection preventing member that abuts the lower surface of the mask plate at the outer position on the substrate transport direction side, the mask plate is mounted on the four sides of the substrate together with the clamp member that sandwiches the substrate from the transport orthogonal direction. A state in which the downward bending of the mask plate is supported by supporting from the lower surface side , that is, the mask plate is surrounded by the clamp member on the two sides in the first direction (X direction) around the substrate in contact with the lower surface. With respect to the two sides in the two directions (Y direction), the mask deflection preventing member can be used to release the plate in the state where the outer position in each direction is supported from the lower surface, and the good plate release property over the entire surface of the substrate. Can be secured.
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側面図、図2は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図3は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図、図4は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマスクプレートの支持状態の説明図、図5、図6は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view of the support state of the mask plate in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIGS. 5 and 6 are operation explanatory views of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. It is.
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において、基板位置決め部1は、Y軸テーブル2およびX軸テーブル3およびZ軸テーブル4よりなる移動テーブル上に、基板保持部5を段積みして構成されている。基板保持部5の上面には、基板6を吸着して保持する基板保持面が設けられており、基板保持部5は基板6を下受けして後述するスクリーン印刷部のマスクプレート下面側の印刷位置に保持する。
First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the
Y軸テーブル2およびX軸テーブル3の駆動を制御することにより、基板保持部5に保持された基板6をX方向およびY方向に移動させてスクリーン印刷時の基板6の位置を調整することができる。またZ軸テーブル4の駆動を制御することにより、基板保持部5に保持された基板6を任意の高さ位置まで昇降させることができる。
By controlling the driving of the Y-axis table 2 and the X-axis table 3, the
基板位置決め部1の上方には、1対の搬送レール7が水平に配設されており、搬送レール7は上流側から受け取った基板6を基板位置決め部1までX方向(第1方向)に搬送する。そして基板位置決め部1にて後述するスクリーン印刷部10によって印刷が行われた後の基板6は、同様に搬送レール7によって下流側に搬出される。すなわち搬送レール7は、基板6をX方向に搬送することにより、基板保持部5に基板6を搬入し、印刷後の基板6を基板保持部5から搬出する基板搬送部となっている。
A pair of
対をなす搬送レール7はそれぞれクランプ部材8を備えており、一方側のクランプ部材8はクランプ駆動機構9の移動ロッド9aと結合されて水平方向に可動となっている。移
動ロッド9aが突出した状態では、クランプ部材8は基板6の側端部から離れた位置にあり、クランプ解除状態にある。また移動ロッド9aが戻り動作をすることにより可動側のクランプ部材8は矢印aに示すようにY方向(第2方向)に移動し、基板保持部5に保持された基板6の側端部の端面を両側から挟み込んでクランプする。搬送レール7は搬送部昇降機構(図示省略)によって昇降可能となっており、印刷動作時にクランプ部材8によってクランプした基板6をマスクプレート12の下面に当接させることができる。
Each of the paired
基板位置決め部1の上方には、スクリーン印刷部10が配設されている。スクリーン印刷部10は、矩形のホルダ11に展張され複数のパターン孔12aが設けられたマスクプレート12の上方に、スキージユニット13を配置した構成となっている。スキージユニット13は、水平なベース14に垂直に配設された2つのスキージ昇降機構15によってスキージ16を昇降自在に配置した構成となっており、図示しないスキージ移動機構によって、Y方向に往復移動する。
A
基板6は基板位置決め部1によってマスクプレート12に対して位置合わせされ、マスクプレート12の下面に当接する。基板6がマスクプレート12の下面に当接した状態で、マスクプレート12上にペーストであるクリーム半田を供給し、スキージ16をマスクプレート12の上面に当接させて摺動させることにより、基板6の表面にはパターン孔12aを介してクリーム半田が印刷される。このスクリーン印刷動作においては、基板6はクランプ部材8によって両側からクランプされて、水平方向の位置が保持される。
The
図2に示すように、搬送レール7には、クランプ部材8のX方向の前後端部にそれぞれ位置して、2つの長尺板状のマスク撓み防止部材17が、上面の高さレベルをクランプ部材8の上面に合わせて装着されている。マスク撓み防止部材17は搬送レール7の上面に位置しており、搬送レール7による基板6の搬送動作を妨げないようになっている。すなわち、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17は、基板搬送部5に第X方向に配設された2本の搬送レール7に結合された形態となっている。
As shown in FIG. 2, two long plate-shaped mask
マスク撓み防止部材17には上下方向に貫通した長溝17aが全長の略過半範囲に設けられており、可動側(図1において右側)の搬送レール7の幅方向位置を変更できるようになっている。図3(a)は、図2におけるA−A断面を示しており、マスク撓み防止部材17は、固定側(図1において左側)の搬送レール7にボルト18により固定締結されており、可動側の搬送レール7にはボルト18を長溝17aに貫通させて搬送レール7の上下方向だけを規制した状態で保持されている。可動側の搬送レール7を基板6の幅寸法に応じてY方向に移動させる時には、ボルト18を長溝17a内でスライドさせる。
The mask
図3(b)は、スクリーン印刷部10によって基板保持部5に保持された基板6に対して印刷動作を実行する時のクランプ部材8およびマスク撓み防止部材17の高さ方向位置を示している。この印刷動作においては、Z軸テーブル4によって基板6を保持した基板保持部5が上昇するとともに、搬送部昇降機構によって搬送レール7が上昇することにより、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17がマスクプレート12の下面に当接する。
FIG. 3B shows the height direction positions of the
これにより図4に示すように、マスクプレート12は下面に当接した基板6の周囲において、X方向の2辺についてはクランプ部材8によって、またY方向の2辺についてはマスク撓み防止部材17によって、それぞれの方向の外方位置を下面から支持される。そしてスクリーン印刷部10による印刷動作はこの支持状態で行われる。また印刷動作後に基板6をマスクプレート12の下面から離隔させる版離れ動作は、図4に示すマスクプレート12の支持状態で、Z軸テーブル4によって基板保持部5を下降させることによって行われる。
As a result, as shown in FIG. 4, the
すなわち上記構成において、Z軸テーブル4は、基板保持部5に保持されマスクプレート12の下面に当接した基板6を、マスクプレート12の下面から離隔させる版離れ手段となっている。そしてクランプ部材8は、基板保持部5に保持された基板6をX方向と直交するY方向から挟み込むとともに、基板6をマスクプレート12の下面から離隔させる版離れ時に、基板6のY方向側の外方位置においてマスクプレート12の下面を支持する。またマスク撓み防止部材17は、基板搬送部5において基板6の搬送を妨げない位置に配設され、版離れ時に基板6のX方向側の外方位置においてマスクプレート12の下面を支持する。
That is, in the above configuration, the Z-axis table 4 serves as a plate separating means for separating the
なお図4において、対象とする基板6のX方向のサイズがクランプ部材8の長さサイズよりも小さい場合には、マスク撓み防止部材17と基板6との間にはマスクプレート12が下方から支持されない不支持エリア(鎖線で示すエリアC)が発生する。この場合、マスク撓み防止部材17の平面形状をエリアCをカバーするような形状(例えば基板側に向けて張り出しを設けた形状)で基板6のサイズに応じて製作し、基板6に応じて交換するようにすれば、不支持エリアを極力なくすことができる。
In FIG. 4, when the size of the
次に図5,図6を参照して、上記スクリーン印刷装置によるスクリーン印刷動作について説明する。なお図5,図6においては、中心線から左側には図2のB−B断面における各部の状態を、また左側には図2のA−A断面における各部の状態を示す。まず図5(a)に示すように、印刷対象の基板6を搬送レール7によって第1方向に搬送して、基板位置決め部1の基板保持部5に搬入し(基板搬入工程)、次いでZ軸テーブル4によって基板保持部5が上昇して基板6の下面に当接して基板6を下受けする。
Next, a screen printing operation by the screen printing apparatus will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the state of each part in the BB cross section of FIG. 2 is shown on the left side from the center line, and the state of each part in the AA cross section of FIG. 2 is shown on the left side. First, as shown in FIG. 5A, the
この後図5(b)に示すように、Z軸テーブル4によって基板保持部5をさらに上昇させて、基板6の上面をクランプ部材8およびマスク撓み防止部材17の上面と面一に合わせ、基板6の両端面をクランプ部材8によってY方向から挟み込んでクランプする(クランプ工程)。次いで図5(c)に示すように、搬送部昇降機構によって搬送レール7を上昇させて、マスクプレート12の下面を、基板6、クランプ部材8および基板6のX方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材17に対して相対的に当接させる(マスク装着工程)。これにより、マスクプレート12は、平面視して図4に示す支持配置で下面側から支持された状態となる。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, the
そしてこの状態で、図6(a)に示すように、マスクプレート12上面でスキージ16を摺動させることにより、パターン孔12aを介して基板6にクリーム半田19を印刷する(スキージング工程)。次いで版離れが行われる。すなわち、図6(b)に示すように、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17によってマスクプレート12の下面を支持した状態で、Z軸テーブル4によって基板保持部5を下降させ、基板保持部5の上面に吸着保持された基板6をマスクプレート12の下面から離隔させ(版離れ工程)、基板6を搬送レール7に載置する。
In this state, as shown in FIG. 6A, the
そしてこの後、図6(c)に示すように、搬送レール7を下降させることにより、クランプ部材8およびマスク撓み防止部材17をマスクプレート12の下面から引き離し、次いで印刷後の基板6を搬送レール7によって下流側に搬出して、1枚の基板6を対象とした一連のスクリーン印刷動作を終了する。
Then, as shown in FIG. 6C, the
上述のスクリーン印刷動作においては、マスクプレート12が図4に示すような支持状態、すなわちマスクプレート12は下面に当接した基板6の周囲において、X方向の2辺についてはクランプ部材8によって、またY方向の2辺についてはマスク撓み防止部材17によって、それぞれの方向の外方位置を下面から支持された支持状態で版離れが行われることから、マスクプレート12の下面に当接した状態から基板6が下降して基板6の上面とマスクプレート12の下面が離隔する際に生じやすい、「マスク張り付き」による不具合を防止することができる。
In the above-described screen printing operation, the
すなわち、一般にスキージング後の状態においては、基板の上面とマスクプレートの下面とは、パターン孔内のクリーム半田のみならず基板の上面とマスクプレートの下面との間に滲み出たクリーム半田によって張り付いた状態にあり、版離れ動作開始時にはマスクプレートは基板に引っ張られて下方に撓む傾向がある。そしてマスクプレートの撓み量がある限度に達して、この撓みを元の状態に戻そうとする復元力がマスクプレートと基板との張り付け力を超えた時点で、基板の上面はマスクプレートの下面から離れる。 That is, in general, in the state after squeezing, the upper surface of the substrate and the lower surface of the mask plate are stretched not only by the cream solder in the pattern holes but also by the cream solder that oozes between the upper surface of the substrate and the lower surface of the mask plate. At the start of the plate separation operation, the mask plate tends to be bent downward by being pulled by the substrate. Then, when the amount of deflection of the mask plate reaches a certain limit and the restoring force to return the deflection to the original state exceeds the adhesive force between the mask plate and the substrate, the upper surface of the substrate is removed from the lower surface of the mask plate. Leave.
このとき撓み量が大きいと、パターン孔からクリーム半田が抜ける際の状態がマスクプレート全面にわたって均一とならず、パターン孔内に半田が残留したり不規則な形状で半田が抜ける半田形崩れなどの印刷不良を生じやすい。このため、版離れ時のマスクプレートの撓みを極力抑制することを目的として、基板6の外縁に極力近い位置でマスクプレート12の下面を支持することが望ましい。
If the amount of deflection is large at this time, the state when the cream solder is removed from the pattern hole is not uniform over the entire surface of the mask plate. Prone to printing defects. For this reason, it is desirable to support the lower surface of the
本実施の形態においては、前述のように基板6の4辺方向の外側位置において、すなわちX方向の2辺についてはクランプ部材8によって、またY方向の2辺についてはマスク撓み防止部材17によって、マスクプレート12の下面を支持していることから、版離れ時におけるマスクプレート12の撓みを極力抑制することが可能となっている。これにより、ファインピッチ電極が高密度で形成された基板を対象とする場合にあっても、基板の全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することができる。
In the present embodiment, as described above, at the outer positions in the four sides of the
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、良好な版離れ性を確保することができるという効果を有し、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分野に対して有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The screen printing apparatus and the screen printing method of the present invention have the effect of ensuring good plate release properties, and are useful for the field of printing pastes such as cream solder and conductive paste on a substrate. .
1 基板位置決め部
5 基板保持部
6 基板
7 搬送レール
8 クランプ部材
10 スクリーン印刷部
12 マスクプレート
12a パターン孔
13 スキージユニット
16 スキージ
17 マスク撓み防止部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で前記基板をマスクプレートの下面から離隔させ、この後、前記基板搬送部を下降させることにより、前記クランプ部材および前記マスク撓み防止部材を前記マスクプレートの下面から引き離す版離れ工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。 A screen printing method for printing a paste on a substrate through the pattern hole by bringing the substrate into contact with the lower surface of the mask plate on which the pattern hole is formed and sliding a squeegee on the upper surface of the mask plate, A substrate carrying step of carrying the substrate in the first direction by the substrate carrying portion and carrying it into the substrate holding portion, a clamping step of clamping the substrate from a second direction orthogonal to the first direction by a clamp member, A mask mounting step of bringing the lower surface of the mask plate into contact with the mask, the clamp member, and a mask deflection preventing member disposed at an outer position on the first direction side of the substrate; and a squeegee on the upper surface of the mask plate. A squeezing step of printing a paste on the substrate through the pattern holes by sliding the The mask deflection preventing member is spaced the substrate while supporting the lower surface of the mask plate from the lower surface of the mask plate, thereafter, by lowering the substrate transport unit, the clamp member and the mask deflection preventing member said A screen printing method comprising: a plate separating step of separating from a lower surface of the mask plate.
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