JP4243132B2 - スクリーン印刷装置及びその印刷方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上にクリーム半田を印刷するためのスクリーン印刷方法及びその印刷装置に関し、更に詳しくは、印刷スクリーンの開口部に付着した半田ペーストを積極的に回路基板に転移させるスクリーン印刷方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷スクリーンを介して回路基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置では、基板を供給コンベアにより、印刷スクリーンの下に搬送し、印刷機本体に配設された基板クランプ機構にて、基板を所定位置でクランプし、基板を裏面から基板支持手段にて支え、基板支持手段を垂直方向に上昇させ、基板表面を、印刷スクリーン裏面に密着させる。
【０００３】
次ぎに、印刷スクリーン上にクリーム半田が供給され、スキージが印刷スクリーンの上面を摺動して基板上にパターンが印刷される。基板にパターンの印刷が完了すると、印刷スクリーン裏面から基板を離間させて、排出コンベアにて基板が機外へ排出される（例えば、特開平９−２１６３３９号公報参照）。
【０００４】
以上のように回路基板にスクリーン印刷が行われるのであるが、スキージが完了して、基板が印刷スクリーンに対して相対的に下降して離版する際、印刷スクリーンに開設されたパターンの開口部のクリーム半田が、基板に完全に転写されないで、一部が開口部の内縁に残り、基板に印刷されたクリーム半田の印刷パターンが不充分なものとなり、にじみやかすれあるいは全く印刷されない部分が発生する。
【０００５】
最近の実装技術の進歩にともなう電子部品のファインピッチ化にともない、回路基板のパターンがファインピッチ化され、開口部もより細密化され、開口部内縁にクリーム半田が残存しやすくなり、印刷パターンのかすれや欠損部分が発生しやすくなっている。
【０００６】
【特許文献】
特開平９−２１６３３９号公報
【０００７】
【問題が解決しようとする課題】
上述したスクリーン印刷装置において、印刷スクリーンのパターンの開口部にクリーム半田が残存することなしに、開口部に充填されたクリーム半田が全て回路基板に転写され、クリーム半田の印刷のかすれや欠けや欠損部分が発生しないスクリーン印刷装置及びその印刷方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の印刷装置は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記基板クランプ部に対して基板を相対移動させ、基板クランプ部頂部と基板上面を同一高さに合わせる第１の駆動部と、前記スクリーンに前記基板クランプ部頂部と基板上面を密着させ、前記基板クランプ部と基板を垂直方向に振動させ、この振動により前記スクリーンを共振させる第２の駆動部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１記載の第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置とから成り、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転転させて前記基板支持テーブルを振動させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項１記載の第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置であり、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転させながら回転移動させて前記支持テーブルを振動させながら移動させることを特徴とするものである。
【００１１】
次に、請求項４の印刷方法は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第１の駆動部により基板を離版させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の基板をスクリーンから離版させる方法は、基板支持部を多段階で下降させることを特徴とするものである。
【００１３】
次に、請求項６の印刷方法は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第２の駆動部により基板を離版させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の基板をスクリーンから離版させる方法は、前記第２の駆動部による振動は、スクリーン印刷の終了直前から開始されることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機の要部正面図、図２は基板クランプ機構の可動部の説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は本発明の印刷方法を工程別に図解した説明図、図５は本発明の離版時の開口部のクリーム半田の状態を示す説明図である。
【００１６】
本発明のスクリーン印刷機１００を図１に基づいて説明すると、Ｘ軸ベース１と、このＸ軸ベース１の上方に配されたＺ軸ベース２と、このＺ軸ベース２上に設けられた軸受け３と、Ｚ軸ベース２の上方に配されたθ軸ベース４と、Ｚ軸ベース２とＸ軸ベース１を連結する３本の回転軸５（２本のみ図示）と、各回転軸５の下端に取り付けられたプーリ６と、これらのプーリ６を回転させるモータ７と、θ軸ベース４上に設けられた基板支持機構８と、Ｚ軸ベース２上に設けられた複数個のθ軸ベース支持機構９とを備えている。
【００１７】
Ｘ軸ベース１は、一対のガイド部材１０を介してハウジングＨに支持されており、水平方向に延びるＸ軸の方向（紙面に直交する方向）に移動可能となっていて、図示しない駆動機構により同方向に往復移動する。
【００１８】
θ軸ベース４は、Ｚ軸ベース２上に設けられた軸受け３を介して水平面内で回転可能に軸支されている。また、Ｚ軸ベース２上には、３個のボールナット１１（２個のみ図示）が設けられており、これらはそれぞれ回転軸５の外周部に設けられたボールネジに螺合している。
【００１９】
各回転軸５は、Ｘ軸ベース１に対して、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないように取り付けられており、Ｘ軸ベース１及びその下方に配されたプレート１２を貫通している。なお、各回転軸５は、プレート１２に対しても、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないようになっている。
【００２０】
モータ７は、プレート１２の上面に取り付けられ、図示しないベルトを介して各プーリ６に連結されており、モータ７を駆動すると、Ｚ軸ベース２がＸ軸ベース１に対して上下動する。また、モータ７は、制御装置（図示せず）から制御信号を受け、１ＫＨｚ程度の間隔でシャフト７ａが、往復微動回転（以下、ハンチングという。）することで、Ｚ軸ベース２をＺ軸方向に往復微振動させることができる。
【００２１】
基板支持機構８は、θ軸ベース４の上方に配されたバックアップベース１３と、このバックアップベース１３とθ軸ベース４を連結する複数本の回転軸１４と、バックアップベース１３上の基板クランプ位置に載置装着される吸着治具１５と、その両側に配置された基板クランプ機構１６とから成っている。
【００２２】
バックアップベース１３上には、複数個のボールナット１７が設けられており、これらはそれぞれ回転軸１４の外周部に設けられたボールネジに螺合している。
【００２３】
各回転軸１４は、θ軸ベース４に対して、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないように取り付けられていて、θ軸ベース４を貫通しており、下端にプーリ１８が固着されている。これらのプーリ１８は、θ軸ベース４の下面に取り付けられたモータ１９に図示しないベルトを介して連結されており、このモータ１９を駆動すると、バックアップベース１３がθ軸ベース４に対して上下動する。
【００２４】
吸着治具１５は、直方体状の治具本体２０と、その下面に平行に取り付けられた第１及び第２の脚体２１、２２とから成っている。治具本体２０は、その内部に形成された吸引室２０ａと、この吸引室２０ａから上方に延び、治具本体２０の上面に開口した複数個の吸着孔２０ｂとを有している。また、第１の脚体２１は、吸引室２０ａに連通した貫通孔２１ａを有している。
【００２５】
バックアップベース１３には、貫通孔２１ａと連通接続される吸気孔１３ａが設けられており、バックアップベース１３の下面には、吸気孔１３ａと連通した接続パイプ２３が取り付けられている。この接続パイプ２３には、真空吸引装置（不図示）が接続されている。
【００２６】
図２に示すように基板クランプ機構１６は、回路基板Ｐの搬送方向の一方の側に設定されたクランプ基準位置に固定された固定部２４と、回路基板Ｐの搬送方向の他方の側において固定部２４と対向するように配置された可動部２５とから成っている。
【００２７】
可動部２５は、回路基板Ｐの搬送経路に直行する方向に延びるようにＺ軸ベース２上に敷設された一対のレール２７と、各レール２７の上方においてレール２７と平行に配置され、外周部にネジが設けられた回転軸２８と、回転軸２８の両端を回転自在に支持する前後２対の軸受け２９と、各レール２７上に摺動自在に支持されるとともに回転軸２８に螺着され、可動部２５を支持する移動台３０と、回転軸２８を両方に回転させるモータ３１とを備えており、このモータ３１を駆動すると、移動台３０が固定部２４に接近する方向に移動して固定部２４との間に回路基板Ｐを挟み込んでクランプする。
【００２８】
また、図２及び３に示すように、固定部２４及び可動部２５は、脚体２４ａ、２５ａと、基板を所定のクランプ位置まで搬送するコンベア部２４ｂ、２５ｂと、基板を所定の位置にクランプするチャック部２４ｃ、２５ｃとから成っている。
【００２９】
Ｚ軸ベース２上に設けられた各θ軸ベース支持機構９は、θ軸ベース４の縁部の下面に対向するように配置され、θ軸ベース４の下面を摺動自在に受け止め支持している。
【００３０】
なお、このスクリーン印刷装置１００は、上述した以外に、印刷スクリーンＳを支持するスクリーン支持枠２６、このスクリーン支持枠２６を水平方向に延びるＹ軸方向に移動させる駆動機構（不図示）、回路基板Ｐと印刷スクリーンＳに付された位置合わせ用マークを撮影するカメラ（不図示）、マイクロコンピュータ（不図示）から成る制御装置（不図示）等を備えている。
【００３１】
次に、このスクリーン印刷機１００の動作を図４において説明する。印刷スタートボタン（不図示）を押すと、コンベア２４ｂ、２５ｂが駆動され、機外から基板クランプ位置に回路基板Ｐが搬送されてくると、回路基板Ｐが基板ストッパ（不図示）に当接して停止する。そして、基板クランプ機構１６の可動部２５が固定部２４に接近する方向に移動し、チャック部２５ｃが回路基板Ｐを固定部２４のチャック部２４ｃに押し込んで回路基板Ｐをクランプする。（図４（ａ））次ぎに、モータ１９が駆動され、吸着治具１５が上昇し、回路基板Ｐの裏面（図１にて、基板の下面）が吸着治具１５の吸着孔１５ａを介して吸着治具１５の上面に吸着されて回路基板Ｐが吸着治具１５に固定される。そして、回路基板Ｐが吸着治具１５に固定されると、更にモータ１９が駆動され、チャック部２４ｃとチャック部２５ｃの上面と回路基板Ｐの上面が同面となるようにバックアップベース１３が上昇する。（図４（ｂ））
次いで、カメラ（不図示）が印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐに付された位置合わせ用マークを撮影し、制御装置（不図示）が、これらのマークの位置情報に基づいて、回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置ずれを算出し、Ｘ軸ベース１、印刷スクリーンＳ、θ軸ベース４をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向に駆動して回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置ずれを補正する。
【００３２】
そして、モータ７が駆動されてＺ軸ベース２がＸ軸ベース１に対して上昇し、チャック部２４ｃ、２５ｃの上面及び回路基板Ｐの上面を印刷スクリーンＳの下面に密着させる。（図４（ｃ））そして、印刷スクリーンＳ上にクリーム半田が供給され、スキージ（不図示）が印刷スクリーンＳの上面を摺動して回路基板Ｐ上にパターンを印刷する。（図４（ｄ））
次ぎに、印刷終了後の離版時（印刷スクリーンＳから回路基板Ｐが引き剥がされる時）、モータ７が制御装置（不図示）からの指示に基づき、モータ軸７ａが１ＫＨｚ程度の周波数で小刻みに正逆回転（以下、ハンチングという。）し、Ｘ軸ベース１、Ｚ軸ベース２、θ軸ベース４がＺ軸方向に小刻みに往復移動（以下、振動という。）し、θ軸ベース４上に載置された基板クランプ機構１６及びバックアップベース１３がＺ軸方向に振動し、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板ＰがＺ軸方向に振動する。このチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの微振動が、印刷スクリーンＳに共振し、印刷スクリーンＳが振動する。そして、モータ７のハンチングと同時に、モータ１９が駆動してバックアップベース１３を所定位置まで降下させる。（図４（ｅ））
すなわち、印刷スクリーンＳに密着したチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの振動により、印刷スクリーンＳが共振して振動することにより、図５に示すように、印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑが残存することなしに回路基板Ｐへ転移しやすくなる。そして、この印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐが振動すると同時にバックアップベース１３が、所定位置まで下降し、回路基板Ｐが印刷スクリーンＳから離れる。そして、Ｚ軸ベース２が所定位置まで下降し、基板クランプ機構の可動部２５が固定部２４から離間する方向に移動して回路基板Ｐのクランプが解除される。次いで、コンベア２４ｂ、２５ｂが駆動されて回路基板Ｐが基板クランプ位置からコンベア２４ｂ、２５ｂから排出コンベア（不図示）に移送され、機外へ搬出される。（図４（ｆ））
上記スクリーン印刷工程を、図４により順を追って詳細に説明する。
【００３３】
（ａ）回路基板Ｐが、機外より搬送コンベア（不図示）からコンベア２４ｂ、２５ｂに移送され、基板クランプ位置で停止する。
【００３４】
（ｂ）吸着治具２０が上昇し、回路基板Ｐを吸着し、回路基板Ｐを吸着治具２０に固定する。次ぎに、吸着治具２０が更に上昇し、回路基板Ｐをコンベア２４ｂ、２５ｂ上からチャック部２４ｃ、２５ｃの上面に、回路基板Ｐの上面が同一面に揃う位置まで、吸着治具２０を上昇させる。
【００３５】
次ぎに、印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐの位置合わせ用マーク（不図示）をカメラ（不図示）が認識し、認識結果に基づいて印刷スクリーンＳと回路基板Ｐの位置ずれを算出し、印刷スクリーンＳをＹ軸方向に、回路基板ＰをＸ軸方向に移動して印刷スクリーンＳと回路基板Ｐの位置ずれを補正する。
【００３６】
（ｃ）次ぎに、チャック部２４ｃ、２５ｃと回路基板Ｐを上昇させ、印刷スクリーンＳの下面に密着させる。
【００３７】
（ｄ）次ぎに、スキージ３２を印刷スクリーンＳに圧接するまで降下させ、印刷スクリーンＳ上にクリーム半田を供給し、スキージが印刷スクリーンＳ上を、クリーム半田を掻き寄せながら摺動し、印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈへクリーム半田Ｑを充填する。
（ｅ）次ぎに、印刷終了直前、または離版開始時点からチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを振動させる。そして、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを振動させながら降下させ、回路基板Ｐを印刷スクリーンＳから離版し、回路基板Ｐをコンベア２４ｂ、２５ｃ上に載置する。そして、離版が完了すると、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの振動を停止する。
（ｆ）次ぎに、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを搬送位置（搬送コンベア（不図示）へ移送できる位置）まで降下させる。そして、回路基板Ｐが機外へ排出される。
以上のような印刷工程が基板が供給される度に繰り返される。
【００３８】
また、上記（ｅ）において、印刷スクリーンＳに密着したチャック部２４ｃ、２５ｃと回路基板Ｐを微振動させながら、チャック部２４ｃ、２５ｃも同時に印刷スクリーンＳから離版（引き剥がす。）こともできる。この場合は、制御装置（不図示）からの指示に基づき、モータ７のシャフト７ａをハンチングさせながら徐々に進相させてＺ軸を段階的に下降させる方法がある。
【００３９】
また、上記（ｅ）において微振動を開始する時期は、▲１▼印刷が終了する直前から開始させるか、▲２▼印刷が終了して離版が開始された時点から開始するかであるが、離版は、印刷が終了して非常に短時間で完了するから、▲２▼では不充分といえるかも知れない。転移を充分に行おうとすれば▲１▼の方法がより好ましいと言える。しかし、印刷スクリーンＳの振動を印刷中に行うことは、基板に密着している印刷スクリーンＳが振れることにより版ブレの原因となり、鮮明な印刷結果が得られないこともある。
【００４０】
以上の方法は、何れも印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑの転移性が充分改良されることが実験にて立証されている。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態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で上述した実施形態に種々の変形を施すことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスクリーン印刷装置によれば、印刷スクリーンＳに密着させたチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを、印刷終了直前または離版時に振動させ、印刷スクリーンＳを共振させることにより、印刷スクリーンのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑを開口部Ｈに残存させることなく全てのクリーム半田Ｑを回路基板Ｐに転移させることができ、回路基板Ｐの印刷面にクリーム半田Ｑのにじみや欠けや欠損部などが発生することがなく、後工程にて電子部品を回路基板にボンディングする場合に、確実に半田付けを行うことができ、品質の良い実装基板が得られる。
【００４３】
また、ファインピッチの回路基板Ｐにおいても転移性に優れ、将来、更なる回路基板Ｐのファインピッチ化に対応したスクリーン印刷装置及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるスクリーン印刷装置の要部正面図。
【図２】基板クランプ機構の可動部の構造の説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の印刷方法を工程別に図解した説明図。
【図５】本発明の離版時の開口部のクリーム半田の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｓ スクリーン
Ｐ 基板
１６ 基板クランプ部
８ 基板支持部
１４、１７、１８，１９ 第１の駆動部
４ θ軸ベース（基板支持テーブル）
５、１１、６、７ａ、７ 第２の駆動部
７ モータ
７ａ シャフト（モータ軸）
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上にクリーム半田を印刷するためのスクリーン印刷方法及びその印刷装置に関し、更に詳しくは、印刷スクリーンの開口部に付着した半田ペーストを積極的に回路基板に転移させるスクリーン印刷方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷スクリーンを介して回路基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置では、基板を供給コンベアにより、印刷スクリーンの下に搬送し、印刷機本体に配設された基板クランプ機構にて、基板を所定位置でクランプし、基板を裏面から基板支持手段にて支え、基板支持手段を垂直方向に上昇させ、基板表面を、印刷スクリーン裏面に密着させる。
【０００３】
次ぎに、印刷スクリーン上にクリーム半田が供給され、スキージが印刷スクリーンの上面を摺動して基板上にパターンが印刷される。基板にパターンの印刷が完了すると、印刷スクリーン裏面から基板を離間させて、排出コンベアにて基板が機外へ排出される（例えば、特開平９−２１６３３９号公報参照）。
【０００４】
以上のように回路基板にスクリーン印刷が行われるのであるが、スキージが完了して、基板が印刷スクリーンに対して相対的に下降して離版する際、印刷スクリーンに開設されたパターンの開口部のクリーム半田が、基板に完全に転写されないで、一部が開口部の内縁に残り、基板に印刷されたクリーム半田の印刷パターンが不充分なものとなり、にじみやかすれあるいは全く印刷されない部分が発生する。
【０００５】
最近の実装技術の進歩にともなう電子部品のファインピッチ化にともない、回路基板のパターンがファインピッチ化され、開口部もより細密化され、開口部内縁にクリーム半田が残存しやすくなり、印刷パターンのかすれや欠損部分が発生しやすくなっている。
【０００６】
【特許文献】
特開平９−２１６３３９号公報
【０００７】
【問題が解決しようとする課題】
上述したスクリーン印刷装置において、印刷スクリーンのパターンの開口部にクリーム半田が残存することなしに、開口部に充填されたクリーム半田が全て回路基板に転写され、クリーム半田の印刷のかすれや欠けや欠損部分が発生しないスクリーン印刷装置及びその印刷方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の印刷装置は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記基板クランプ部に対して基板を相対移動させ、基板クランプ部頂部と基板上面を同一高さに合わせる第１の駆動部と、前記スクリーンに前記基板クランプ部頂部と基板上面を密着させ、前記基板クランプ部と基板を垂直方向に振動させ、この振動により前記スクリーンを共振させる第２の駆動部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１記載の第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置とから成り、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転転させて前記基板支持テーブルを振動させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項１記載の第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置であり、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転させながら回転移動させて前記支持テーブルを振動させながら移動させることを特徴とするものである。
【００１１】
次に、請求項４の印刷方法は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第１の駆動部により基板を離版させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の基板をスクリーンから離版させる方法は、基板支持部を多段階で下降させることを特徴とするものである。
【００１３】
次に、請求項６の印刷方法は、所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第２の駆動部により基板を離版させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の基板をスクリーンから離版させる方法は、前記第２の駆動部による振動は、スクリーン印刷の終了直前から開始されることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機の要部正面図、図２は基板クランプ機構の可動部の説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は本発明の印刷方法を工程別に図解した説明図、図５は本発明の離版時の開口部のクリーム半田の状態を示す説明図である。
【００１６】
本発明のスクリーン印刷機１００を図１に基づいて説明すると、Ｘ軸ベース１と、このＸ軸ベース１の上方に配されたＺ軸ベース２と、このＺ軸ベース２上に設けられた軸受け３と、Ｚ軸ベース２の上方に配されたθ軸ベース４と、Ｚ軸ベース２とＸ軸ベース１を連結する３本の回転軸５（２本のみ図示）と、各回転軸５の下端に取り付けられたプーリ６と、これらのプーリ６を回転させるモータ７と、θ軸ベース４上に設けられた基板支持機構８と、Ｚ軸ベース２上に設けられた複数個のθ軸ベース支持機構９とを備えている。
【００１７】
Ｘ軸ベース１は、一対のガイド部材１０を介してハウジングＨに支持されており、水平方向に延びるＸ軸の方向（紙面に直交する方向）に移動可能となっていて、図示しない駆動機構により同方向に往復移動する。
【００１８】
θ軸ベース４は、Ｚ軸ベース２上に設けられた軸受け３を介して水平面内で回転可能に軸支されている。また、Ｚ軸ベース２上には、３個のボールナット１１（２個のみ図示）が設けられており、これらはそれぞれ回転軸５の外周部に設けられたボールネジに螺合している。
【００１９】
各回転軸５は、Ｘ軸ベース１に対して、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないように取り付けられており、Ｘ軸ベース１及びその下方に配されたプレート１２を貫通している。なお、各回転軸５は、プレート１２に対しても、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないようになっている。
【００２０】
モータ７は、プレート１２の上面に取り付けられ、図示しないベルトを介して各プーリ６に連結されており、モータ７を駆動すると、Ｚ軸ベース２がＸ軸ベース１に対して上下動する。また、モータ７は、制御装置（図示せず）から制御信号を受け、１ＫＨｚ程度の間隔でシャフト７ａが、往復微動回転（以下、ハンチングという。）することで、Ｚ軸ベース２をＺ軸方向に往復微振動させることができる。
【００２１】
基板支持機構８は、θ軸ベース４の上方に配されたバックアップベース１３と、このバックアップベース１３とθ軸ベース４を連結する複数本の回転軸１４と、バックアップベース１３上の基板クランプ位置に載置装着される吸着治具１５と、その両側に配置された基板クランプ機構１６とから成っている。
【００２２】
バックアップベース１３上には、複数個のボールナット１７が設けられており、これらはそれぞれ回転軸１４の外周部に設けられたボールネジに螺合している。
【００２３】
各回転軸１４は、θ軸ベース４に対して、軸線まわりに回転可能且つ軸方向に移動しないように取り付けられていて、θ軸ベース４を貫通しており、下端にプーリ１８が固着されている。これらのプーリ１８は、θ軸ベース４の下面に取り付けられたモータ１９に図示しないベルトを介して連結されており、このモータ１９を駆動すると、バックアップベース１３がθ軸ベース４に対して上下動する。
【００２４】
吸着治具１５は、直方体状の治具本体２０と、その下面に平行に取り付けられた第１及び第２の脚体２１、２２とから成っている。治具本体２０は、その内部に形成された吸引室２０ａと、この吸引室２０ａから上方に延び、治具本体２０の上面に開口した複数個の吸着孔２０ｂとを有している。また、第１の脚体２１は、吸引室２０ａに連通した貫通孔２１ａを有している。
【００２５】
バックアップベース１３には、貫通孔２１ａと連通接続される吸気孔１３ａが設けられており、バックアップベース１３の下面には、吸気孔１３ａと連通した接続パイプ２３が取り付けられている。この接続パイプ２３には、真空吸引装置（不図示）が接続されている。
【００２６】
図２に示すように基板クランプ機構１６は、回路基板Ｐの搬送方向の一方の側に設定されたクランプ基準位置に固定された固定部２４と、回路基板Ｐの搬送方向の他方の側において固定部２４と対向するように配置された可動部２５とから成っている。
【００２７】
可動部２５は、回路基板Ｐの搬送経路に直行する方向に延びるようにＺ軸ベース２上に敷設された一対のレール２７と、各レール２７の上方においてレール２７と平行に配置され、外周部にネジが設けられた回転軸２８と、回転軸２８の両端を回転自在に支持する前後２対の軸受け２９と、各レール２７上に摺動自在に支持されるとともに回転軸２８に螺着され、可動部２５を支持する移動台３０と、回転軸２８を両方に回転させるモータ３１とを備えており、このモータ３１を駆動すると、移動台３０が固定部２４に接近する方向に移動して固定部２４との間に回路基板Ｐを挟み込んでクランプする。
【００２８】
また、図２及び３に示すように、固定部２４及び可動部２５は、脚体２４ａ、２５ａと、基板を所定のクランプ位置まで搬送するコンベア部２４ｂ、２５ｂと、基板を所定の位置にクランプするチャック部２４ｃ、２５ｃとから成っている。
【００２９】
Ｚ軸ベース２上に設けられた各θ軸ベース支持機構９は、θ軸ベース４の縁部の下面に対向するように配置され、θ軸ベース４の下面を摺動自在に受け止め支持している。
【００３０】
なお、このスクリーン印刷装置１００は、上述した以外に、印刷スクリーンＳを支持するスクリーン支持枠２６、このスクリーン支持枠２６を水平方向に延びるＹ軸方向に移動させる駆動機構（不図示）、回路基板Ｐと印刷スクリーンＳに付された位置合わせ用マークを撮影するカメラ（不図示）、マイクロコンピュータ（不図示）から成る制御装置（不図示）等を備えている。
【００３１】
次に、このスクリーン印刷機１００の動作を図４において説明する。印刷スタートボタン（不図示）を押すと、コンベア２４ｂ、２５ｂが駆動され、機外から基板クランプ位置に回路基板Ｐが搬送されてくると、回路基板Ｐが基板ストッパ（不図示）に当接して停止する。そして、基板クランプ機構１６の可動部２５が固定部２４に接近する方向に移動し、チャック部２５ｃが回路基板Ｐを固定部２４のチャック部２４ｃに押し込んで回路基板Ｐをクランプする。（図４（ａ））次ぎに、モータ１９が駆動され、吸着治具１５が上昇し、回路基板Ｐの裏面（図１にて、基板の下面）が吸着治具１５の吸着孔１５ａを介して吸着治具１５の上面に吸着されて回路基板Ｐが吸着治具１５に固定される。そして、回路基板Ｐが吸着治具１５に固定されると、更にモータ１９が駆動され、チャック部２４ｃとチャック部２５ｃの上面と回路基板Ｐの上面が同面となるようにバックアップベース１３が上昇する。（図４（ｂ））
次いで、カメラ（不図示）が印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐに付された位置合わせ用マークを撮影し、制御装置（不図示）が、これらのマークの位置情報に基づいて、回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置ずれを算出し、Ｘ軸ベース１、印刷スクリーンＳ、θ軸ベース４をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向に駆動して回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置ずれを補正する。
【００３２】
そして、モータ７が駆動されてＺ軸ベース２がＸ軸ベース１に対して上昇し、チャック部２４ｃ、２５ｃの上面及び回路基板Ｐの上面を印刷スクリーンＳの下面に密着させる。（図４（ｃ））そして、印刷スクリーンＳ上にクリーム半田が供給され、スキージ（不図示）が印刷スクリーンＳの上面を摺動して回路基板Ｐ上にパターンを印刷する。（図４（ｄ））
次ぎに、印刷終了後の離版時（印刷スクリーンＳから回路基板Ｐが引き剥がされる時）、モータ７が制御装置（不図示）からの指示に基づき、モータ軸７ａが１ＫＨｚ程度の周波数で小刻みに正逆回転（以下、ハンチングという。）し、Ｘ軸ベース１、Ｚ軸ベース２、θ軸ベース４がＺ軸方向に小刻みに往復移動（以下、振動という。）し、θ軸ベース４上に載置された基板クランプ機構１６及びバックアップベース１３がＺ軸方向に振動し、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板ＰがＺ軸方向に振動する。このチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの微振動が、印刷スクリーンＳに共振し、印刷スクリーンＳが振動する。そして、モータ７のハンチングと同時に、モータ１９が駆動してバックアップベース１３を所定位置まで降下させる。（図４（ｅ））
すなわち、印刷スクリーンＳに密着したチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの振動により、印刷スクリーンＳが共振して振動することにより、図５に示すように、印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑが残存することなしに回路基板Ｐへ転移しやすくなる。そして、この印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐが振動すると同時にバックアップベース１３が、所定位置まで下降し、回路基板Ｐが印刷スクリーンＳから離れる。そして、Ｚ軸ベース２が所定位置まで下降し、基板クランプ機構の可動部２５が固定部２４から離間する方向に移動して回路基板Ｐのクランプが解除される。次いで、コンベア２４ｂ、２５ｂが駆動されて回路基板Ｐが基板クランプ位置からコンベア２４ｂ、２５ｂから排出コンベア（不図示）に移送され、機外へ搬出される。（図４（ｆ））
上記スクリーン印刷工程を、図４により順を追って詳細に説明する。
【００３３】
（ａ）回路基板Ｐが、機外より搬送コンベア（不図示）からコンベア２４ｂ、２５ｂに移送され、基板クランプ位置で停止する。
【００３４】
（ｂ）吸着治具２０が上昇し、回路基板Ｐを吸着し、回路基板Ｐを吸着治具２０に固定する。次ぎに、吸着治具２０が更に上昇し、回路基板Ｐをコンベア２４ｂ、２５ｂ上からチャック部２４ｃ、２５ｃの上面に、回路基板Ｐの上面が同一面に揃う位置まで、吸着治具２０を上昇させる。
【００３５】
次ぎに、印刷スクリーンＳ及び回路基板Ｐの位置合わせ用マーク（不図示）をカメラ（不図示）が認識し、認識結果に基づいて印刷スクリーンＳと回路基板Ｐの位置ずれを算出し、印刷スクリーンＳをＹ軸方向に、回路基板ＰをＸ軸方向に移動して印刷スクリーンＳと回路基板Ｐの位置ずれを補正する。
【００３６】
（ｃ）次ぎに、チャック部２４ｃ、２５ｃと回路基板Ｐを上昇させ、印刷スクリーンＳの下面に密着させる。
【００３７】
（ｄ）次ぎに、スキージ３２を印刷スクリーンＳに圧接するまで降下させ、印刷スクリーンＳ上にクリーム半田を供給し、スキージが印刷スクリーンＳ上を、クリーム半田を掻き寄せながら摺動し、印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈへクリーム半田Ｑを充填する。
（ｅ）次ぎに、印刷終了直前、または離版開始時点からチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを振動させる。そして、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを振動させながら降下させ、回路基板Ｐを印刷スクリーンＳから離版し、回路基板Ｐをコンベア２４ｂ、２５ｃ上に載置する。そして、離版が完了すると、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐの振動を停止する。
（ｆ）次ぎに、チャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを搬送位置（搬送コンベア（不図示）へ移送できる位置）まで降下させる。そして、回路基板Ｐが機外へ排出される。
以上のような印刷工程が基板が供給される度に繰り返される。
【００３８】
また、上記（ｅ）において、印刷スクリーンＳに密着したチャック部２４ｃ、２５ｃと回路基板Ｐを微振動させながら、チャック部２４ｃ、２５ｃも同時に印刷スクリーンＳから離版（引き剥がす。）こともできる。この場合は、制御装置（不図示）からの指示に基づき、モータ７のシャフト７ａをハンチングさせながら徐々に進相させてＺ軸を段階的に下降させる方法がある。
【００３９】
また、上記（ｅ）において微振動を開始する時期は、▲１▼印刷が終了する直前から開始させるか、▲２▼印刷が終了して離版が開始された時点から開始するかであるが、離版は、印刷が終了して非常に短時間で完了するから、▲２▼では不充分といえるかも知れない。転移を充分に行おうとすれば▲１▼の方法がより好ましいと言える。しかし、印刷スクリーンＳの振動を印刷中に行うことは、基板に密着している印刷スクリーンＳが振れることにより版ブレの原因となり、鮮明な印刷結果が得られないこともある。
【００４０】
以上の方法は、何れも印刷スクリーンＳのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑの転移性が充分改良されることが実験にて立証されている。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態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で上述した実施形態に種々の変形を施すことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスクリーン印刷装置によれば、印刷スクリーンＳに密着させたチャック部２４ｃ、２５ｃ及び回路基板Ｐを、印刷終了直前または離版時に振動させ、印刷スクリーンＳを共振させることにより、印刷スクリーンのパターンの開口部Ｈに充填されたクリーム半田Ｑを開口部Ｈに残存させることなく全てのクリーム半田Ｑを回路基板Ｐに転移させることができ、回路基板Ｐの印刷面にクリーム半田Ｑのにじみや欠けや欠損部などが発生することがなく、後工程にて電子部品を回路基板にボンディングする場合に、確実に半田付けを行うことができ、品質の良い実装基板が得られる。
【００４３】
また、ファインピッチの回路基板Ｐにおいても転移性に優れ、将来、更なる回路基板Ｐのファインピッチ化に対応したスクリーン印刷装置及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるスクリーン印刷装置の要部正面図。
【図２】基板クランプ機構の可動部の構造の説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の印刷方法を工程別に図解した説明図。
【図５】本発明の離版時の開口部のクリーム半田の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｓ スクリーン
Ｐ 基板
１６ 基板クランプ部
８ 基板支持部
１４、１７、１８，１９ 第１の駆動部
４ θ軸ベース（基板支持テーブル）
５、１１、６、７ａ、７ 第２の駆動部
７ モータ
７ａ シャフト（モータ軸）
Claims (7)
- 所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に相対移動させる第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、
前記基板クランプ部に対して基板を相対移動させ、基板クランプ部頂部と基板上面を同一高さに合わせる第１の駆動部と、前記スクリーンに前記基板クランプ部頂部と基板上面を密着させ、前記基板クランプ部と基板を垂直方向に振動させ、この振動により前記スクリーンを共振させる第２の駆動部とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。 - 前記第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置とから成り、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転転させて前記基板支持テーブルを振動させることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
- 前記第２の駆動部は、モータと、該モータ軸の回転運動を垂直方向に延びる直線運動に変換する装置から成り、前記モータ軸を所定周波数で正逆回転させながら回転移動させて前記支持テーブルを振動させながら移動させることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
- 所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、
前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第１の駆動部により基板を離版させることを特徴とするスクリーン印刷方法。 - 前記基板を離版させる場合に、基板支持部を多段階で下降させることを特徴とする請求項４記載のスクリーン印刷方法。
- 所定のパターンの開口部を有するスクリーンと、該スクリーンの下方に搬送されてくる基板を所定クランプ位置でクランプする基板クランプ部と、前記クランプ位置に配され、基板を支持する基板支持部と、該基板支持部をスクリーンに対して垂直方向に駆動する第１の駆動部と、前記基板クランプ部と基板支持部が載置された基板支持テーブルと、該基板支持テーブルを前記スクリーンに対して垂直方向に駆動する第２の駆動部とを備えたスクリーン印刷装置において、
前記スクリーンに基板クランプ部と基板を密着させ、前記基板クランプ部と基板を第２の駆動部により垂直方向に振動させ、前記スクリーンを共振させながら、第２の駆動部により基板を離版させることを特徴とするスクリーン印刷方法。 - 前記第２の駆動部による振動は、スクリーン印刷の終了直前から開始されることを特徴とする請求項４及び６記載のスクリーン印刷方法。
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