JP4376561B2

JP4376561B2 - Screen printing device

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Publication number: JP4376561B2
Application number: JP2003193375A
Authority: JP
Inventors: 秀俊鈴木; 信二白仁田; 清水　　秀樹
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: JP2005028616A

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に関し、更に詳しくは、所定位置への基板（ワーク）の高精度な位置決めが可能な、例えば電子部品を構成する基板（ワーク）等の高い位置決め精度が要求される場合に好適なスクリーン印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックスをはじめとする材料よりなる基板（ワーク）の表面上に、例えばクリーム半田、圧電／電歪材料、或いはこの圧電／電歪材料等に接続される電極材料等の材料を所定の厚み・パターンで配設するに際しては、高い印刷精度を有するスクリーン印刷装置を用いたスクリーン印刷方法が採用されている。
【０００３】
近年、電子機器の更なる小型化に伴い、これに搭載される電子部品を構成する基板の小型化、及び基板に配設される圧電／電歪材料等の印刷パターンの微細化が要求されており、これらの要求を満足すべくより高い印刷精度を有するスクリーン印刷装置の開発が求められている。
【０００４】
一般的なスクリーン印刷装置は、所定のパターン形状の孔が形成されたスクリーンをその周囲から保持する枠状のフレームと、このフレームの下方に配設され、ワークを位置決めして固定・載置する位置決め手段を有する印刷ステージとを備えている（例えば、非特許文献１参照）。このようなスクリーン印刷装置を使用するには、先ずスクリーン上に所定の材料からなるペーストを載置する。次いで、スキージ等を用いてスクリーン上を摺動させることによりペーストを孔に押し込めば、スクリーンの下方に配設されたワーク表面上に所定の厚み・パターンでペーストを配設（印刷）することができる。
【０００５】
但し、前述したような高い印刷精度を実現するためには、先ず、ワークがステージ上の所定の位置に、位置決め精度良好に載置される必要性がある。特に、多数のワークに対して印刷を行う場合には、この必要性は極めて高く、常にステージ上の同じ位置にワークが載置される必要がある。
【０００６】
図５（ａ）、図５（ｂ）は、従来のスクリーン印刷装置を構成するＸ軸押圧部材の一実施形態を概略的に示す図面であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、従来のスクリーン印刷装置におけるＸ軸押圧部材５は、エアシリンダ２０と、これに連結してＸ軸方向に往復動するスライドベース２２とを含んでなるものであり、スライドベース２２の往復動と連動するチャックピン８を介してワーク３の端部を押圧することにより、ワーク３をＸ軸方向の所定の位置へと位置決めすることができる。なお、特に図示しないが、Ｙ軸押圧部材も、上述のＸ軸押圧部材と同様の構成を有するものであり、これらを使用してワークの端部をＸ軸、及びＹ軸方向に押圧することにより、印刷ステージ上におけるワークの位置決めを行っていた。しかし、このＸ軸押圧部材１５（及び、Ｙ軸押圧部材）を用いてワーク３の位置決めを行うと、Ｘ軸方向への押圧と、Ｙ軸方向への押圧とが影響し合い、ワーク３のいずれの方向への位置決めも僅かにズレてしまうという問題があった。
【０００７】
また、高い印刷精度を実現するためには、ステージ上に載置されたワークに対する、スクリーンの相対的な位置も高精度とする必要性がある。特に、同一ワーク上に複数回の印刷を重ねる、いわゆる多層印刷を行う必要性がある場合には、ワークとスクリーンとの相対的位置のズレが極めて僅かであっても、上層に移行するに従ってズレ幅が顕著になるといった問題がある。
【０００８】
前述の非特許文献１において開示されたスクリーン印刷装置では、例えば、ワークに対して圧電／電歪材料等を印刷するに際し要求される、十数μｍ、又はそれ以下の位置決め精度が要求される場合においては、その位置決め精度は十分であるとはいえず、更なる位置決め精度の向上が要求されていた。
【０００９】
【非特許文献１】
［online］、ニューロング精密工業株式会社、［平成１５年６月２４日検索］、インターネット＜URL:http://www.newlong.co.jp/jp/ls150.html＞
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定位置への基板（ワーク）の高精度な位置決めが可能なスクリーン印刷装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、スクリーンをその周囲から保持する枠状のフレームと、前記フレームの下方に配設され、被印刷物であるワークを位置決めして固定・載置する位置決め手段を有する印刷ステージとを備えたスクリーン印刷装置であって、前記印刷ステージが、複数の位置決め孔が形成された、前記ワークが固定・載置される第１プレートと、前記第１プレートの下方に上下動可能に並設された、その表面に、前記位置決め孔に挿抜されて、それぞれの先端が前記第１プレート上に突出し得るように配設された複数の位置決めピンを持った第２プレートとを有してなるとともに、前記位置決め手段が、前記第１プレート上に載置された前記ワークの端部を、Ｘ軸方向、及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向にそれぞれ押圧し、前記複数の位置決めピンに当接させて前記ワークの位置決めをする、Ｘ軸押圧部材と、Ｙ軸押圧部材とを有してなり、かつ、前記Ｘ軸押圧部材及び前記Ｙ軸押圧部材のそれぞれの少なくとも一部が、弾性体により形成されているとともに、前記Ｘ軸押圧部材の少なくとも一部を形成する第１の弾性体の弾性率と、前記Ｙ軸押圧部材の少なくとも一部を形成する第２の弾性体の弾性率とが異なるスクリーン印刷装置が提供される。
【００１４】
本発明においては、第１プレートの下面と、第２プレートの上面とに、第２プレートが上昇して嵌合することにより、位置決めピンの先端が第１プレート上の所定の突出位置まで突出して保持される、複数の嵌合手段を更に備えることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１６】
本発明のスクリーン印刷装置は、スクリーンをその周囲から保持する枠状のフレームと、フレームの下方に配設され、被印刷物であるワークを位置決めして固定・載置する位置決め手段を有する印刷ステージとを備えたスクリーン印刷装置であり、印刷ステージが、複数の位置決め孔が形成された、ワークが固定・載置される第１プレートと、第１プレートの下方に上下動可能に並設された、その表面に、位置決め孔に挿抜されて、それぞれの先端が第１プレート上に突出し得るように配設された複数の位置決めピンを持った第２プレートとを有してなるとともに、位置決め手段が、第１プレート上に載置されたワークの端部を、Ｘ軸方向、及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向にそれぞれ押圧し、複数の位置決めピンに当接させてワークの位置決めをする、Ｘ軸押圧部材と、Ｙ軸押圧部材とを有してなり、かつ、Ｘ軸押圧部材及びＹ軸押圧部材のそれぞれの少なくとも一部が、弾性体により形成されてなるものである。以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、図面において、同一の符号は同一の部分等を示す。
【００１７】
図１は、本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの一例を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態のスクリーン印刷装置を構成する印刷ステージ１は、ワーク３が固定・載置される第１プレート１１と、第１プレート１１の下方に上下動可能に並設された第２プレートとを有している。第１プレート１１には、複数の位置決め孔２が形成されており、第２プレートの表面には、位置決め孔２に挿抜されて、それぞれの先端が第１プレート１１上に突出し得る複数の位置決めピン４が配設されている。
【００１８】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）は、本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するＸ軸押圧部材の一例を概略的に示す図面であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。なお、特に図示しないが、Ｙ軸押圧部材も、上述のＸ軸押圧部材と同様の構成を有するものである。図１、図２（ａ）、及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態のスクリーン印刷装置を構成する印刷ステージ１は、Ｘ軸押圧部材５と、Ｙ軸押圧部材６とを有する位置決め手段を備えており、この位置決め手段を使用して、印刷ステージ１（第１プレート１１）上におけるワーク３の位置決めを行うことができる。具体的には、第１プレート１１上に載置されたワーク３の端部を、Ｘ軸押圧部材５によってＸ軸方向に、及びＹ軸押圧部材６によってＸ軸と直交するＹ軸方向にそれぞれ押圧し、第１プレート１１上に突出した位置決めピン４にワーク３を当接させてワーク３の位置決めをする。なお、ワーク３には、予め位置決めピンに当接する位置決め用切欠１３等のマーカーが複数箇所に形成されている。
【００１９】
本実施形態のスクリーン印刷装置は、これを構成する印刷ステージ１における、Ｘ軸押圧部材５、及びＹ軸押圧部材６のそれぞれの一部が弾性体７により形成されている。即ち、ワーク３の端部を押圧するチャックピン８の圧力が過剰になることなく、適度な圧力でワーク３の端部を押圧することができる。従って、Ｘ軸方向への押圧と、Ｙ軸方向への押圧との相互影響を極めて効果的に回避することができ、これまで問題となっていたワーク３の位置決めの僅かなズレを解消し得るという効果を奏する。
【００２０】
なお、図１においては、Ｘ軸押圧部材５、及びＹ軸押圧部材６のそれぞれの一部が弾性体７により構成された状態を示しているが、本発明のスクリーン印刷装置においては、チャックピンを含むＸ軸押圧部材、Ｙ軸押圧部材のそれぞれの全体が弾性体により構成されていてもよい。但し、Ｘ軸押圧部材、Ｙ軸押圧部材のそれぞれの少なくとも一部が弾性体により形成されていることが必要である。なお、本発明のスクリーン印刷装置における、Ｘ軸押圧部材、及びＹ軸押圧部材のそれぞれの少なくとも一部を形成する弾性体の材質としては、バネ材（スプリング）、ゴム、樹脂等を好適例として挙げることができる。
【００２１】
また、本実施形態のスクリーン印刷装置においては、これを構成する印刷ステージ１の、Ｘ軸押圧部材５の一部を形成する弾性体７（第１の弾性体）の弾性率と、Ｙ軸押圧部材６の一部を形成する弾性体７（第２の弾性体）の弾性率とが異なっている（図１）。例えば、Ｘ軸押圧部材５の一部を形成する弾性体７（第１の弾性体）の弾性率を、Ｙ軸押圧部材６の一部を形成する弾性体７（第２の弾性体）の弾性率よりも高く設定しておき、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の順にワーク３の端部を押圧してワーク３の位置決めをする場合を想定する。この場合、Ｘ軸押圧部材５のチャックピン８でワーク３の端部を押圧した状態とし、次いで、Ｙ軸押圧部材６のチャックピン８でワーク３の端部を押圧することとなるが、本実施形態においては、Ｘ軸押圧部材５の一部を形成する弾性体７（第１の弾性体）の弾性率が、Ｙ軸押圧部材６の一部を形成する弾性体７（第２の弾性体）の弾性率よりも高いため、Ｙ軸方向への押圧の際に生ずるＸ軸方向への影響を効果的に緩衝することができ、ワーク３の位置決めの僅かなズレを更に効果的に解消することができる。
【００２２】
また、Ｙ軸方向への押圧が、Ｘ軸方向への押圧により阻害され難く、いずれの方向についても所望とする位置決めを正確に行うことができる。なお、ワーク３の端部を押圧する順序はＸ軸、Ｙ軸の順に限定されるものではなく、先に押圧する軸方向の押圧部材の少なくとも一部を形成する弾性体の弾性率をより高く設定しておけばよい。
【００２３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するフレームの一例を概略的に示す図面であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は側面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、フレーム３４は、ベースフレーム３０と、ベースフレーム３０上に配置され、Ｘ軸方向に往復動可能なＸフレーム３１と、Ｘフレーム３１上に配置され、Ｘ軸と直交するＹ軸方向に往復動可能なＹフレーム３２と、Ｙフレーム３２上に配置され、Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸を中心として回転可能なθフレーム３３とを有するものである。なお、図３（ｂ）における符号３９は、スクリーン（スクリーン製版）が配設される窓部を示す。
【００２４】
また、本実施形態のスクリーン印刷装置において、フレームは、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、複数箇所に配設される円板状のカム３５と、フレームを構成する各フレーム要素（Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレーム）のそれぞれに接続するとともにカム３５の外周面上に当接して配設された、各フレーム要素のそれぞれに対してカム３５の回転を受動して伝達する伝達部３６とを含んでなる、印刷ステージ上に位置決めされて固定・載置されるワークに対する、フレームの相対位置の調整を行うフレーム位置調整手段を更に備えることが好ましい。
【００２５】
従来のスクリーン印刷装置を構成するフレームは、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、カム３５と、その回転を受動して伝達する伝達部（図示せず）からなるフレーム位置調整手段をθフレーム３３にのみ備え、Ｘフレーム３１及びＹフレーム３２は、凸条部とキー溝とにより構成されるフレームガイド４１により、キー溝の方向にスライドされてそれぞれの位置が調整されていた。しかしながら、フレームガイド４１を構成する凸条部とキー溝には嵌合のための余剰の空間（遊び）があるため、一のフレーム要素（例えば、Ｙフレーム）を独立に動かして位置調整しようとした場合であっても、他のフレーム要素（例えば、Ｘフレーム）が前述の遊びの分だけズレてしまい、フレームの正確な位置調整が困難であるという問題があった。
【００２６】
これに対して、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す本実施形態のスクリーン印刷装置を構成するフレームにおいては、Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレームのいずれもが、カム３５と伝達部３６（図４（ａ）参照）とを含んでなるフレーム位置調整手段によって、ワークに対するフレームの相対位置の調整を行うため、各々のフレーム要素を別個独立して動かすことができ、一のフレーム要素の動きが他のフレーム要素の動きに影響を及ぼすことなく、フレームの位置調整を正確に行うことができる。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）中、符号３７は固定用ネジ、符号３８は位置調整用ネジを示し、固定用ネジ３７は伝達部３６を所定の位置に固定する役割を有し、位置調整用ネジ３８は伝達部３６の、カム３５に対する相対的な位置を微調整する役割を有する。
【００２７】
図８は、本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの別の例を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態のスクリーン印刷装置においては、これを構成する印刷ステージの第１プレート１１の下面と、第２プレート１２の上面とに、第２プレート１２が上昇して嵌合することにより、位置決めピン４の先端４ａが第１プレート１１上の所定の突出位置まで突出して保持される、複数の嵌合手段５０を更に備えることが好ましい。なお、図８中、符号４５はワーク載置面を示す。
【００２８】
従来のスクリーン印刷装置を構成する印刷ステージは、図７に示すように、位置決めピン４の先端４ａを第１プレート１１上に突出させるに際しては、単に第２プレート１２の上昇端まで上昇させることにより先端４ａの突出位置を制御していた。しかしながら、複数の位置決めピン４を一の第２プレート１２の上下動によって同時に制御するため、第２プレート１２が僅かに傾いた状態で上昇端まで上昇し、位置決めピン４毎の突出位置に僅かなバラツキを生ずる場合もあった。
【００２９】
これに対して、図８に示す本実施形態のスクリーン印刷装置を構成する印刷ステージは、複数の嵌合手段５０により位置決めピン４の先端４ａの突出位置を制御するため、位置決めピン４毎の突出位置に僅かなバラツキをも生ずることがなく、また、第２プレート１２の上下動を繰り返し多数回行う場合であっても、位置決めピン４の先端４ａの突出位置を、常に同じ位置に制御することができる。なお、嵌合手段としては、図８に示すような第２プレート１２の上面に配設されたテーパーピン５０ａと、第１プレート１１の下面に配設されたテーパー穴５０ｂとからなるものを一例として挙げることができるが、テーパーピンとテーパー穴の配設箇所は上下逆でもよい。
【００３０】
更に、本発明においては図９に示すように、第２プレート１２の上下動を、一の第２プレート１２につき、これに連動する一の駆動源（エアシリンダ４６）の往復動により実施することが好ましい。このことにより、一の第２プレートにつき複数の駆動源（エアシリンダ）を接続して第２プレートの上下動を行う場合に比べて、駆動源毎の往復スピード等のバラツキに起因する第２プレートの傾いた状態での上下動を抑止することができ、位置決めピン毎の突出位置に僅かなバラツキをも生ずることがなく、より正確な位置に位置決めピンの先端を突出させることができる。
【００３１】
次に、本発明のスクリーン印刷装置の使用方法について概説する。先ず、印刷ステージ上に、被印刷物となる基板（ワーク）を位置決めして固定・載置する。図１に示す印刷ステージ１を用いた場合を例に挙げて説明すると、所定の箇所に位置決め用切欠１３等のマーカーが複数箇所に形成されたワーク３を、位置決め用切欠１３が第１ステージ１１の位置決め孔２に概ね対応するように載置する。載置後、第１プレート１１の下方に並設された第２プレートを上昇させ、第２プレートに配設された位置決めピン４を位置決め孔２に挿入させて、各々の先端を第１プレート１１上に突出させる。なお、位置決めピン４の各々の先端を予め第１プレート１１上に突出させた状態で、第１プレート１１上にワーク３を載置してもよい。なお、種々の大きさ・形状のワークについて適用可能とすべく、第２プレート、Ｘ軸押圧部材５、及びＹ軸押圧部材６を、クリアランスホール９とこれに挿入される締結具１０とかならる配設手段により配設可能とし、このクリアランスホール９の形状を、図１に示すような長円形、或いは楕円形等とすることが好ましい。
【００３２】
第１プレート１１上にワーク３を載置した後、Ｘ軸押圧部材５のチャックピン８でワーク３の端部をＸ軸方向に押圧し、ワーク３を位置決めピン４に当接させる。次いで、適当な押圧の圧力でワーク３の端部をＸ軸方向に押圧した状態で、Ｙ軸押圧部材６のチャックピン８でワーク３の端部をＹ軸方向に押圧し、ワーク３を位置決めピン４に当接させることにより、印刷ステージ１（第１プレート１１）上におけるワーク３の載置される位置が決定される。なお、押圧の順序は、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向の順でもよい。また、Ｘ軸押圧部材は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、そのチャックピン８が、エアシリンダ２０と、このエアシリンダ２０の往復動に連動して前後動するＬＭガイド２１により前後動することが、ワーク３の端部を所望とする方向により正確に押圧することができるために好ましく、Ｙ軸押圧部材についても同様に好ましい。
【００３３】
次に、ワーク３を、例えばエアーチャック等の固定手段により第１プレート１１に固定する。具体的には、第１プレート１１に吸引孔等を形成しておき、減圧ポンプ等の減圧手段を用いて固定すればよい。ワーク３を固定した後、Ｘ軸押圧部材５及びＹ軸押圧部材６の各々のチャックピン８をワーク３の端部から離隔するとともに、第１プレート１１上に突出した位置決めピン４を位置決め孔２から抜出する。位置決めピン４の抜出に際しては、位置決めピン４がワーク３の端部に当接した状態で第２プレートを下降させるのではなく、位置決めピン４をワーク３の端部から離隔した後に第２プレートを下降させることが好ましい。
【００３４】
従来、図１０に示すような、先端４ａと基部４ｂとからなる位置決めピン４が配設された第２プレート１２は、位置決めピン４がワークの端部に当接した状態で下降することで、位置決め孔から位置決めピンが抜出されていた。しかしながら、繰り返し多数のワークに対して印刷を実施するに当っては、位置決めピン４の先端４ａの磨耗に伴う劣化・変形を無視できない場合もあり、高精度の位置決め精度を維持しようとするには、短期間のうちに位置決めピン４を交換しなければならず、メンテナンス性に問題を有する場合があった。
【００３５】
また、このような問題を解消するため、従来、例えば図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、第２プレート１２に、回転支点５７を中心としてその両端部に位置決めピン４とエアシリンダ５６を配設し、このエアシリンダ５６の動きにより位置決めピン４をワーク３の端部から離隔させるように構成し、位置決めピン４の近傍に配設されたテーパーピン６０ａと、ストッパー５５に形成されたテーパー穴６０ｂとを含んでなる嵌合手段６０を設けることにより、位置決めピン４の離隔距離を調整していた。しかしながら、回転支点５７のクリアランスを十分に確保する必要があること、及び、テーパーピン６０ａはテーパー穴６０ｂに向かって正面から接触せず、回転しつつ僅かに斜め方向から接触して嵌合すること等の理由により、位置決めピン４の位置決め精度を十分に高めることができない場合があった。
【００３６】
このような問題を解消すべく、本発明においては、図１２に示すように、ワーク３の端部（位置決め用切欠）に相対する位置決めピン４の動きを、エアシリンダ２０と、このエアシリンダ２０と連動するＬＭガイド２１とを備え、位置決めピン４が、ワーク３の端部（位置決め用切欠）に対して直線的に接近・離隔する方式（直動式）とすることが、位置決めピン４の位置決め精度をより高めることができるために好ましい。
【００３７】
以上の操作により、印刷ステージ上にワークを位置決めして固定・載置することができる。次いで、このワークに対する、スクリーン（スクリーン製版）が配設されたフレームの相対位置の調整を行う。具体的には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すような構成のフレームを使用すればよい。即ち、既述の如く、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す実施形態のスクリーン印刷装置を構成するフレームによれば、Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレームのいずれもが、カム３５と伝達部３６（図４（ａ）参照）とを含んでなるフレーム位置調整手段によって、相互に影響を及ぼすことなく別個独立して位置調整することができ、ワークに対するフレームの相対位置の調整を正確に行うことができる。
【００３８】
印刷ステージ上に位置決めされて固定・載置されたワークに対する、スクリーンが配設されたフレームの相対位置の調整が完了した後には、各フレーム要素が動かないように、フレームを一体化させて固定する。フレームの固定は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すような、エアシリンダ６８のような駆動源を用いて、積層されたベースフレーム３０、Ｘフレーム３１、Ｙフレーム３２、及びθフレーム３３を、これらの積層方向に押圧・挟持して固定化する、フレーム固定手段により行うことが好ましい。なお、図１４（ｂ）中、符号６９はナットを示す。
【００３９】
従来、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すような、その端部にネジ部６６が形成され、レバー部６７を介したネジ締めによる固定手段である手動式クランプ６５によってフレーム３４を固定していたが、レバー部６７を回転させるに際して、位置決めが完了した各フレーム要素を僅かにずらしてしまう場合があり、ワークに対するフレーム３４の相対位置の調整に正確性を欠く場合もあった。しかしながら、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すようなフレーム固定手段を備えたフレーム３４を使用すれば、フレーム３４を固定するに際しても位置決めが完了した各フレーム要素をずらしてしまうといったことがなく、ワークに対するフレーム３４の相対位置の調整を正確かつ確実に行うことができる。
【００４０】
また、フレームの固定は、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すような、エアシリンダ６８のような駆動源を用いて、積層されたベースフレーム３０、Ｘフレーム３１、Ｙフレーム３２、及びθフレーム３３を、これらの積層方向に、板バネ７０等の緩衝材を介して押圧・挟持することにより固定化する、フレーム固定手段により行うことが、位置決めが完了した各フレーム要素に対する駆動手段（エアシリンダ６８）の動きの影響をより軽減することができ、ワークに対するフレーム３４の相対位置の調整を、より正確かつ確実に行うことができるために好ましい。なお、図１５（ｂ）中、符号７１はネジを示す。
【００４１】
更に、図１６に示すように、スクリーン上におけるスキージの摺動方向（図１６における上下方向）に直交して配設された板バネ９０と、平行して配設された板バネ９１とによってフレームを押圧・挟持するフレーム固定手段とすることが、スキージの摺動に起因してフレームにかかる応力により発生する、各フレーム要素の位置ズレを抑制することができるために好ましい。
【００４２】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）に代表されるようなフレーム固定手段を使用してフレームを固定した後、ワークが固定・載置された印刷ステージと、ワークに対する相対位置の調整が完了したフレームとを、ワークをスクリーンが被覆する位置関係となるように配設する。印刷ステージとフレームとを近接させるには、印刷ステージを上昇させてもよいし、フレームを下降させてもよく、或いは同時に行ってもよい。ワークをスクリーンが被覆する位置関係とした後は、通常のスクリーン印刷の手法に従うことにより、ワークに対して印刷を実施することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４４】
（参考例１，２、比較例１〜３）
（Ｘ軸・Ｙ軸）押圧部材、第２プレート、及び位置決めピンのそれぞれが、表１に示す図番の組み合わせである印刷ステージを備えたスクリーン印刷装置（参考例１，２、比較例１〜３）を用意した。なお、フレームは、いずれも図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すフレーム３４と同様のものを備えている。
【００４５】
（ワークの位置決め精度の測定）
参考例１，２、及び比較例１〜３のスクリーン印刷装置を使用し、それぞれの印刷ステージに、所定の箇所に測定基準孔が形成されたワークを位置決めして固定・載置した。印刷ステージ上に載置された各ワークの測定基準孔について、二次元座標測定器を使用し、その重心座標（測定基準孔重心座標（μｍ（３σ））を２０回繰り返し測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１に示すように、参考例１，２のスクリーン印刷装置は、比較例１〜３のスクリーン印刷装置に比べて、ワークの位置決め精度が明らかに高いものであることが判明した。
【００４８】
（参考例３，４）
表２に示す図番のフレーム（位置調整手段）を備えたスクリーン印刷装置（参考例３，４）を用意した。なお、印刷ステージは、いずれも参考例１と同様のものを備えている。
【００４９】
（フレームの位置決め精度の測定）
参考例３，４のスクリーン印刷装置について、図１７に示すように、それぞれのベースフレーム３０に、分解能０．５μｍのマグネスケール（Ｘフレーム評価用マグネスケール８０、Ｙフレーム評価用マグネスケール８１）を固定した。次いで、マイクロヘッド（Ｘフレーム調整用マイクロヘッド８２、Ｙフレーム調整用マイクロヘッド８３）を使用して、Ｘフレーム３１、及びＹフレーム３２をそれぞれ１ｍｍずつ移動させ、θフレーム３３のＸ、及びＹ方向への移動量を「位置ズレ量（μｍ）」として測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】

【００５１】
表２に示すように、全てのフレーム要素（Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレーム）の位置調整手段を、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すカム３５と伝達部３６とを含む位置調整手段とした参考例４のスクリーン印刷装置は、参考例３のスクリーン印刷装置に比べて、フレームの位置決め精度がより高いものであることが判明した。
【００５２】
（参考例５〜８）
表３に示す図番のフレーム固定方法を有するフレームを備えたスクリーン印刷装置（参考例５〜８）を用意した。なお、印刷ステージは、いずれも参考例１と同様のものを備えている。
【００５３】
（フレームの固定による位置ズレの測定）
参考例５〜８のスクリーン印刷装置について、図１７に示すように、それぞれのベースフレーム３０に、分解能０．５μｍのマグネスケール（Ｘフレーム評価用マグネスケール８０、Ｙフレーム評価用マグネスケール８１）を固定した。次いで、印刷ステージ上へのワークの固定・載置、フレームの位置決め、フレームの固定を行い、定法に従って、Ｙ軸方向にスキージを摺動させることによりスクリーン印刷を行った。このとき、フレームの固定、印刷、及びフレームの固定解除の各動作後における、θフレーム３３のＸ、及びＹ方向への移動量を「最大位置ズレ量（μｍ）」として測定した。結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】

【００５５】
表３に示すように、エアシリンダ６８で直接的に（図１４（ａ）、図１４（ｂ））、又は板バネ７０を介して間接的に（図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１６）フレームを固定するフレーム固定方法を有するフレームを備えた、参考例６〜８のスクリーン印刷装置は、参考例５のスクリーン印刷装置に比べて、フレームの固定による位置ズレ量がより小さいものであることが判明した。また、板バネを介して間接的にフレームを固定すること（参考例７）によって、より位置ズレ量を小さくすることができ、更に、スキージの摺動方向（Ｙ軸方向）に直交して配設された板バネ９０と、平行して配設された板バネ９１とによってフレームを固定すること（参考例８）によって、実際に印刷を行った場合であっても、位置ズレ量を更に小さくすることが可能であることが判明した。
【００５６】
【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は、印刷ステージが、第１プレートと複数の位置決めピンを持った第２プレートとを有してなるとともに、位置決め手段が、所定のＸ軸押圧部材とＹ軸押圧部材とを有してなり、かつ、Ｘ軸押圧部材及びＹ軸押圧部材のそれぞれの少なくとも一部が、弾性体により形成されているとともに、Ｘ軸押圧部材の少なくとも一部を形成する第１の弾性体の弾性率と、Ｙ軸押圧部材の少なくとも一部を形成する第２の弾性体の弾性率とが異なるものであるため、所定位置へのワークの高精度な位置決めが可能である。このような特徴を生かし、本発明のスクリーン印刷装置は、例えば電子部品を構成するワーク等の位置決めに際して、高い精度が要求される場合等において好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの一例を概略的に示す図面である。
【図２】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するＸ軸押圧部材の一例を概略的に示す図面であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するフレームの一例を概略的に示す図面であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は側面図である。
【図４】フレーム位置調整手段の一例を概略的に示す図面であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図である。
【図５】従来のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するＸ軸押圧部材の一例を概略的に示す図面であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側面図である。
【図６】従来のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成するフレームの一例を概略的に示す図面であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は上面図、図６（ｃ）は側面図である。
【図７】従来のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの一例を示す模式図である。
【図８】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの別の例を示す模式図である。
【図９】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する印刷ステージの更に別の例を示す模式図である。
【図１０】従来のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する位置決めピンの、第２プレートへの配設状態の一例を模式的に示す図面である。
【図１１】従来のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する位置決めピンの、第２プレートへの配設状態の他の例を模式的に示す図面であり、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は上面図である。
【図１２】本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を構成する位置決めピンの、第２プレートへの配設状態の一例を模式的に示す図面であり、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は側面図である。
【図１３】フレームの固定方法の一例を概略的に示す図面であり、図１３（ａ）は上面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ部断面図である。
【図１４】フレームの固定方法の別の例を概略的に示す図面であり、図１４（ａ）は上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＢ部断面図である。
【図１５】フレームの固定方法の更に別の例を概略的に示す図面であり、図１５（ａ）は上面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＣ部断面図である。
【図１６】フレームの固定方法の更に別の例を概略的に示す上面図である。
【図１７】フレームの位置決め精度測定方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１…印刷ステージ、２…位置決め孔、３…ワーク、４ａ…先端、４ｂ…基部、４…位置決めピン、５，１５…Ｘ軸押圧部材、６…Ｙ軸押圧部材、７…弾性体、８…チャックピン、９…クリアランスホール、１０…締結具、１１…第１プレート、１２…第２プレート、１３…位置決め用切欠、２０…エアシリンダ、２１…ＬＭガイド、２２…スライドベース、３０…ベースフレーム、３１…Ｘフレーム、３２…Ｙフレーム、３３…θフレーム、３４…フレーム、３５…カム、３６…伝達部、３７…固定用ネジ、３８…位置調整用ネジ、３９…窓部、４１…フレームガイド、４５…ワーク載置面、４６…エアシリンダ、５０ａ…テーパーピン、５０ｂ…テーパー穴、５０…嵌合手段、５５…ストッパー、５６…エアシリンダ、５７…回転支点、６０ａ…テーパーピン、６０ｂ…テーパー穴、６０…嵌合手段、６５…手動式クランプ、６６…ネジ部、６７…レバー部、６８…エアシリンダ、６９…ナット、７０，９０，９１…板バネ、７１…ネジ、８０…Ｘフレーム評価用マグネスケール、８１…Ｙフレーム評価用マグネスケール、８２…Ｘフレーム調整用マイクロヘッド、８３…Ｙフレーム調整用マイクロヘッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screen printing apparatus, and more specifically, when high-accuracy positioning of a substrate (work) at a predetermined position is required, for example, high positioning accuracy of a substrate (work) constituting an electronic component is required. It is related with the screen printing apparatus suitable for.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a material such as cream solder, piezoelectric / electrostrictive material, or electrode material connected to the piezoelectric / electrostrictive material, etc., has a predetermined thickness on the surface of a substrate (work) made of a material such as ceramics. A screen printing method using a screen printing apparatus having a high printing accuracy is employed when arranging in a pattern.
[0003]
In recent years, along with further miniaturization of electronic equipment, there has been a demand for miniaturization of a substrate constituting an electronic component mounted thereon and miniaturization of a printed pattern such as a piezoelectric / electrostrictive material disposed on the substrate. Therefore, development of a screen printing apparatus having higher printing accuracy is required to satisfy these requirements.
[0004]
A general screen printing apparatus has a frame-like frame that holds a screen in which holes having a predetermined pattern shape are formed from the periphery thereof, and is disposed below the frame, and positions, fixes, and places a workpiece. And a printing stage having positioning means (see, for example, Non-Patent Document 1). In order to use such a screen printing apparatus, first, a paste made of a predetermined material is placed on the screen. Next, if the paste is pushed into the hole by sliding on the screen using a squeegee or the like, the paste can be disposed (printed) with a predetermined thickness and pattern on the work surface disposed below the screen. it can.
[0005]
However, in order to realize the high printing accuracy as described above, first, it is necessary to place the work at a predetermined position on the stage with good positioning accuracy. In particular, when printing is performed on a large number of workpieces, this necessity is extremely high, and the workpieces must always be placed at the same position on the stage.
[0006]
5 (a) and 5 (b) are drawings schematically showing an embodiment of an X-axis pressing member constituting a conventional screen printing apparatus. FIG. 5 (a) is a front view, and FIG. b) is a side view. As shown in FIGS. 5A and 5B, the X-axis pressing member 5 in the conventional screen printing apparatus includes an air cylinder 20 and a slide base 22 connected to the slide base 22 and reciprocating in the X-axis direction. The workpiece 3 can be positioned at a predetermined position in the X-axis direction by pressing the end of the workpiece 3 via the chuck pin 8 that is interlocked with the reciprocating motion of the slide base 22. it can. Although not particularly shown, the Y-axis pressing member has the same configuration as the above-described X-axis pressing member, and uses these to press the end of the workpiece in the X-axis and Y-axis directions. Thus, the workpiece is positioned on the printing stage. However, when the workpiece 3 is positioned using the X-axis pressing member 15 (and the Y-axis pressing member), the pressing in the X-axis direction and the pressing in the Y-axis direction influence each other, and the workpiece 3 There is a problem that the positioning in any direction is slightly shifted.
[0007]
In order to realize high printing accuracy, it is necessary to make the relative position of the screen with respect to the workpiece placed on the stage highly accurate. In particular, when there is a need to perform so-called multi-layer printing in which printing is performed multiple times on the same workpiece, even if the relative position displacement between the workpiece and the screen is very slight, the displacement is shifted as it moves to the upper layer. There is a problem that the width becomes remarkable.
[0008]
In the screen printing apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 described above, for example, when positioning accuracy of 10 or more μm or less, which is required when printing a piezoelectric / electrostrictive material or the like on a workpiece, is required. However, the positioning accuracy is not sufficient, and further improvement in positioning accuracy has been demanded.
[0009]
[Non-Patent Document 1]
[Online], Neurong Precision Industry Co., Ltd., [Search June 24, 2003], Internet <URL: http://www.newlong.co.jp/jp/ls150.html>
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus capable of positioning a substrate (workpiece) at a predetermined position with high accuracy. There is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, a printing stage having a frame-like frame that holds the screen from the periphery thereof, and a positioning means that is disposed below the frame and positions, fixes, and places a workpiece that is a printing object. The printing stage includes a first plate on which a plurality of positioning holes are formed, on which the workpiece is fixed and placed, and can be moved up and down below the first plate. A second plate having a plurality of positioning pins which are arranged side by side and inserted into and out of the positioning hole and arranged so that their respective tips can protrude on the first plate; And the positioning means presses the end portion of the workpiece placed on the first plate in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis, respectively. An X-axis pressing member and a Y-axis pressing member for positioning the workpiece by abutting against a deciding pin, and at least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member Is formed by an elastic body And the elastic modulus of the first elastic body forming at least a part of the X-axis pressing member is different from the elastic modulus of the second elastic body forming at least a part of the Y-axis pressing member. A screen printing apparatus is provided.
[0014]
In the present invention, the tip of the positioning pin protrudes to a predetermined protruding position on the first plate by the second plate rising and fitting on the lower surface of the first plate and the upper surface of the second plate. It is preferable to further include a plurality of fitting means to be held.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and may be appropriately selected based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that design changes, improvements, etc. may be made.
[0016]
A screen printing apparatus according to the present invention includes a frame-like frame that holds a screen from its periphery, and a printing stage that is disposed below the frame and includes a positioning unit that positions, fixes, and places a workpiece that is a printing object. The printing stage includes a first plate on which a plurality of positioning holes are formed, a work is fixed and placed, and a first stage plate arranged in parallel so as to be vertically movable. And a second plate having a plurality of positioning pins that are inserted into and removed from the positioning holes and arranged so that their respective tips can protrude on the first plate. The end of the workpiece placed on the first plate is pressed in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis, and brought into contact with a plurality of positioning pins to position the workpiece. An X-axis pressing member and a Y-axis pressing member, and at least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member is formed of an elastic body. . Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. In the drawings, the same reference numerals denote the same parts and the like.
[0017]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a printing stage constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, a printing stage 1 constituting the screen printing apparatus of the present embodiment is arranged in parallel so as to be movable up and down below a first plate 11 on which a work 3 is fixed and placed, and below the first plate 11. Second plate. A plurality of positioning holes 2 are formed in the first plate 11, and a plurality of positioning pins that can be inserted into and extracted from the positioning holes 2 on the surface of the second plate and whose tips protrude from the first plate 11. 4 is arranged.
[0018]
2 (a) and 2 (b) are drawings schematically showing an example of an X-axis pressing member constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention, and FIG. 2 (a) is a front view. FIG. 2 and FIG. 2B are side views. Although not specifically shown, the Y-axis pressing member has the same configuration as the above-described X-axis pressing member. As shown in FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b), the printing stage 1 constituting the screen printing apparatus of this embodiment includes an X-axis pressing member 5 and a Y-axis pressing member 6. Positioning means is provided, and using this positioning means, the workpiece 3 can be positioned on the printing stage 1 (first plate 11). Specifically, the end portion of the work 3 placed on the first plate 11 is moved in the X-axis direction by the X-axis pressing member 5 and in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis by the Y-axis pressing member 6, respectively. The workpiece 3 is brought into contact with the positioning pins 4 that are pressed and protruded on the first plate 11 to position the workpiece 3. In addition, markers such as positioning notches 13 that contact the positioning pins in advance are formed on the work 3 at a plurality of locations.
[0019]
In the screen printing apparatus of this embodiment, a part of each of the X-axis pressing member 5 and the Y-axis pressing member 6 in the printing stage 1 constituting the screen printing apparatus 1 is formed by an elastic body 7. That is, the end of the work 3 can be pressed with an appropriate pressure without excessive pressure on the chuck pin 8 that presses the end of the work 3. Accordingly, the mutual influence between the pressing in the X-axis direction and the pressing in the Y-axis direction can be avoided very effectively, and the slight displacement of the positioning of the workpiece 3 that has been a problem can be eliminated. There is an effect.
[0020]
FIG. 1 shows a state in which a part of each of the X-axis pressing member 5 and the Y-axis pressing member 6 is constituted by the elastic body 7. In the screen printing apparatus of the present invention, the chuck pin Each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member including may be configured by an elastic body. However, at least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member needs to be formed of an elastic body. In the screen printing apparatus of the present invention, as a material of the elastic body forming at least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member, a spring material (spring), rubber, resin, etc. are preferable examples. Can be mentioned.
[0021]
Moreover, in the screen printing apparatus of this embodiment, the elastic modulus of the elastic body 7 (first elastic body) that forms a part of the X-axis pressing member 5 of the printing stage 1 that constitutes this, and the Y-axis pressing. The elastic modulus of the elastic body 7 (second elastic body) forming a part of the member 6 is different. ing (FIG. 1). For example, the elastic modulus of the elastic body 7 (first elastic body) that forms part of the X-axis pressing member 5 is equal to that of the elastic body 7 (second elastic body) that forms part of the Y-axis pressing member 6. It is assumed that the workpiece 3 is positioned by pressing the end portion of the workpiece 3 in the order of the X-axis direction and the Y-axis direction by setting the modulus higher than the elastic modulus. In this case, the end portion of the workpiece 3 is pressed with the chuck pin 8 of the X-axis pressing member 5, and then the end portion of the workpiece 3 is pressed with the chuck pin 8 of the Y-axis pressing member 6. In the embodiment, the elastic body 7 (second elastic body) that forms part of the Y-axis pressing member 6 has an elastic modulus of the elastic body 7 (first elastic body) that forms part of the X-axis pressing member 5. Since the elastic modulus of the body is higher than the elastic modulus of the body, it is possible to effectively buffer the influence in the X-axis direction that occurs when pressing in the Y-axis direction, and more effectively eliminate the slight displacement of the workpiece 3 positioning. can do.
[0022]
Further, the pressing in the Y-axis direction is not easily disturbed by the pressing in the X-axis direction, and the desired positioning can be accurately performed in any direction. Note that the order of pressing the end portions of the workpiece 3 is not limited to the order of the X axis and the Y axis, and the elastic modulus of the elastic body forming at least a part of the axial pressing member to be pressed first is higher. Just set it up.
[0023]
3 (a) to 3 (c) are drawings schematically showing an example of a frame constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention. FIG. 3 (a) is a front view and FIG. FIG. 3B is a top view and FIG. 3C is a side view. As shown in FIGS. 3A to 3C, the frame 34 is disposed on the base frame 30, the X frame 31 disposed on the base frame 30, and capable of reciprocating in the X-axis direction, and the X frame 31. A Y frame 32 that is reciprocally movable in the Y axis direction orthogonal to the X axis, and a θ frame 33 that is disposed on the Y frame 32 and is rotatable about the Z axis orthogonal to the X axis and the Y axis. It is what has. In addition, the code | symbol 39 in FIG.3 (b) shows the window part by which a screen (screen platemaking) is arrange | positioned.
[0024]
Further, in the screen printing apparatus of the present embodiment, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the frame includes disc-shaped cams 35 disposed at a plurality of locations, and each of the frames constituting the frame. The rotation of the cam 35 is passively performed with respect to each of the frame elements connected to the frame elements (X frame, Y frame, and θ frame) and disposed in contact with the outer peripheral surface of the cam 35. It is preferable to further include a frame position adjusting unit that adjusts the relative position of the frame with respect to the workpiece that is positioned, fixed, and placed on the printing stage.
[0025]
As shown in FIGS. 6A to 6C, the frame constituting the conventional screen printing apparatus has a frame position comprising a cam 35 and a transmission portion (not shown) that passively transmits its rotation. The adjusting means is provided only in the θ frame 33, and the X frame 31 and the Y frame 32 are slid in the direction of the key groove by the frame guide 41 constituted by the protruding strip portion and the key groove, and the respective positions are adjusted. It was. However, since there is an extra space (play) for fitting in the ridges and key grooves constituting the frame guide 41, it is attempted to adjust the position by moving one frame element (for example, Y frame) independently. Even in such a case, there is a problem that other frame elements (for example, the X frame) are shifted by the amount of play described above, and it is difficult to accurately adjust the position of the frame.
[0026]
On the other hand, in the frame constituting the screen printing apparatus of the present embodiment shown in FIGS. 3A to 3C, any of the X frame, the Y frame, and the θ frame is transmitted to the cam 35. In order to adjust the relative position of the frame with respect to the workpiece by the frame position adjusting means including the part 36 (see FIG. 4A), each frame element can be moved independently. The position of the frame can be accurately adjusted without the movement of the element affecting the movement of other frame elements. 4A and 4B, reference numeral 37 denotes a fixing screw, reference numeral 38 denotes a position adjusting screw, and the fixing screw 37 has a role of fixing the transmitting portion 36 at a predetermined position. The position adjusting screw 38 has a role of finely adjusting the relative position of the transmission portion 36 with respect to the cam 35.
[0027]
FIG. 8 is a schematic view showing another example of a printing stage constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 8, in the screen printing apparatus of the present embodiment, the second plate 12 is raised and fitted to the lower surface of the first plate 11 and the upper surface of the second plate 12 of the printing stage constituting the screen printing apparatus. By combining, it is preferable to further include a plurality of fitting means 50 in which the tip 4a of the positioning pin 4 protrudes and is held to a predetermined protruding position on the first plate 11. In addition, the code | symbol 45 shows the workpiece | work mounting surface in FIG.
[0028]
As shown in FIG. 7, the printing stage constituting the conventional screen printing apparatus simply raises the leading end 4 a of the positioning pin 4 onto the first plate 11 by simply raising the leading end 4 a to the rising end of the second plate 12. The protruding position of the tip 4a was controlled. However, since the plurality of positioning pins 4 are simultaneously controlled by the vertical movement of one second plate 12, the second plate 12 is lifted to the rising end with a slight inclination, and slightly protruded at each positioning pin 4. There was also a case where variation occurred.
[0029]
On the other hand, the printing stage constituting the screen printing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 8 controls the protruding position of the tip 4a of the positioning pin 4 by the plurality of fitting means 50. Even when the second plate 12 is repeatedly moved up and down many times, the protruding position of the tip 4a of the positioning pin 4 is always controlled to the same position without causing slight variations in position. Can do. As an example of the fitting means, one comprising a tapered pin 50a disposed on the upper surface of the second plate 12 and a tapered hole 50b disposed on the lower surface of the first plate 11 as shown in FIG. However, the taper pin and the taper hole may be disposed upside down.
[0030]
Further, in the present invention, as shown in FIG. 9, the second plate 12 is moved up and down by reciprocating movement of one drive source (air cylinder 46) associated with the second plate 12. Is preferred. As a result, the second plate is caused by variations in the reciprocating speed and the like of each drive source as compared to the case where a plurality of drive sources (air cylinders) are connected to one second plate and the second plate is moved up and down. The vertical movement in the tilted state can be suppressed, and there is no slight variation in the protruding position for each positioning pin, and the tip of the positioning pin can be protruded to a more accurate position.
[0031]
Next, a method for using the screen printing apparatus of the present invention will be outlined. First, a substrate (workpiece) to be printed is positioned, fixed, and placed on a printing stage. The case where the printing stage 1 shown in FIG. 1 is used will be described as an example. A workpiece 3 in which markers such as positioning notches 13 are formed in a plurality of locations at predetermined locations, and the positioning notches 13 are the first stage 11. It is mounted so as to substantially correspond to the positioning hole 2 of the above. After the mounting, the second plate arranged in parallel below the first plate 11 is raised, and the positioning pins 4 arranged on the second plate are inserted into the positioning holes 2, and the respective tips of the first plates 11 are inserted. Project upward. Note that the workpiece 3 may be placed on the first plate 11 with the tip of each positioning pin 4 protruding in advance on the first plate 11. The second plate, the X-axis pressing member 5 and the Y-axis pressing member 6 are used as the clearance hole 9 and the fastener 10 inserted in the second plate, the X-axis pressing member 5 and the Y-axis pressing member 6 so as to be applicable to workpieces of various sizes and shapes. The clearance hole 9 can be disposed by a disposing means, and the shape of the clearance hole 9 is preferably an oval or an ellipse as shown in FIG.
[0032]
After placing the workpiece 3 on the first plate 11, the end of the workpiece 3 is pressed in the X-axis direction with the chuck pin 8 of the X-axis pressing member 5, and the workpiece 3 is brought into contact with the positioning pin 4. Next, in a state where the end portion of the work 3 is pressed in the X-axis direction with an appropriate pressing pressure, the end portion of the work 3 is pressed in the Y-axis direction with the chuck pin 8 of the Y-axis pressing member 6 to position the work 3. By abutting the pins 4, the position where the work 3 is placed on the printing stage 1 (first plate 11) is determined. The order of pressing may be the order of the Y-axis direction and the X-axis direction. In addition, as shown in FIGS. 2A and 2B, the X-axis pressing member is such that the chuck pin 8 moves back and forth in conjunction with the air cylinder 20 and the reciprocating motion of the air cylinder 20. Moving back and forth by the guide 21 is preferable because the end of the work 3 can be accurately pressed in a desired direction, and the Y-axis pressing member is also preferable.
[0033]
Next, the workpiece 3 is fixed to the first plate 11 by fixing means such as an air chuck. Specifically, a suction hole or the like may be formed in the first plate 11 and fixed using decompression means such as a decompression pump. After the workpiece 3 is fixed, the chuck pins 8 of the X-axis pressing member 5 and the Y-axis pressing member 6 are separated from the end portions of the workpiece 3 and the positioning pins 4 protruding on the first plate 11 are positioned in the positioning holes 2. Pull out from. When the positioning pin 4 is pulled out, the second plate is not lowered while the positioning pin 4 is in contact with the end of the work 3, but after the positioning pin 4 is separated from the end of the work 3, the second plate Is preferably lowered.
[0034]
Conventionally, as shown in FIG. 10, the second plate 12 on which the positioning pin 4 composed of the tip 4 a and the base portion 4 b is disposed is lowered while the positioning pin 4 is in contact with the end of the workpiece. The positioning pin was extracted from the positioning hole. However, when printing is repeatedly performed on a large number of workpieces, deterioration and deformation due to wear of the tip 4a of the positioning pin 4 may not be ignored. The positioning pin 4 must be replaced within a short period of time, and there are cases where there is a problem in maintainability.
[0035]
In order to solve such a problem, conventionally, for example, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the second plate 12 is provided with positioning pins 4 at both ends thereof around the rotation fulcrum 57. An air cylinder 56 is provided, and the positioning pin 4 is separated from the end of the work 3 by the movement of the air cylinder 56. A taper pin 60a provided in the vicinity of the positioning pin 4 and a stopper 55 are provided. By providing the fitting means 60 including the formed taper hole 60b, the separation distance of the positioning pins 4 is adjusted. However, it is necessary to ensure a sufficient clearance of the rotation fulcrum 57, and the taper pin 60a does not contact from the front toward the taper hole 60b, and contacts and fits slightly obliquely while rotating. For the above reasons, the positioning accuracy of the positioning pins 4 may not be sufficiently increased.
[0036]
In order to solve such a problem, in the present invention, as shown in FIG. 12, the movement of the positioning pin 4 relative to the end portion (positioning notch) of the work 3 is changed to the air cylinder 20 and the air cylinder 20. The positioning pin 4 is linearly approached and separated from the end of the workpiece 3 (positioning notch) (linear motion type). This is preferable because the positioning accuracy can be further increased.
[0037]
By the above operation, the workpiece can be positioned, fixed and placed on the printing stage. Next, the relative position of the frame on which the screen (screen plate making) is disposed is adjusted with respect to this work. Specifically, a frame configured as shown in FIGS. 3A to 3C may be used. That is, as described above, according to the frame constituting the screen printing apparatus of the embodiment shown in FIGS. 3A to 3C, any of the X frame, the Y frame, and the θ frame is the cam 35. And a transmission unit 36 (see FIG. 4A), the frame position adjusting means can adjust the position independently of each other without affecting each other, thereby adjusting the relative position of the frame with respect to the workpiece. Can be done accurately.
[0038]
After the adjustment of the relative position of the frame on which the screen is placed with respect to the work positioned and fixed on the printing stage, the frame is integrated and fixed so that each frame element does not move. To do. The frame is fixed by using a driving source such as an air cylinder 68 as shown in FIGS. 14A and 14B to stack the base frame 30, the X frame 31, the Y frame 32, and θ. It is preferable that the frame 33 be pressed by a frame fixing means for fixing by pressing and sandwiching in the stacking direction. In addition, in FIG.14 (b), the code | symbol 69 shows a nut.
[0039]
Conventionally, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), a screw portion 66 is formed at an end portion thereof, and the frame 34 is attached by a manual clamp 65 which is a fixing means by screw tightening via a lever portion 67. Although it is fixed, when the lever portion 67 is rotated, each frame element for which positioning has been completed may be slightly shifted, and in some cases, the adjustment of the relative position of the frame 34 with respect to the workpiece is inaccurate. However, if the frame 34 provided with the frame fixing means as shown in FIGS. 14A and 14B is used, each frame element in which positioning is completed is shifted when the frame 34 is fixed. Therefore, the relative position of the frame 34 with respect to the workpiece can be adjusted accurately and reliably.
[0040]
Further, the frame is fixed by using a driving source such as an air cylinder 68 as shown in FIGS. 15A and 15B to laminate the base frame 30, the X frame 31, the Y frame 32, And the θ frame 33 are fixed in the stacking direction by pressing and sandwiching them through a cushioning material such as a leaf spring 70, and the frame fixing means is used to drive each frame element that has been positioned. This is preferable because the influence of the movement of the (air cylinder 68) can be further reduced, and the relative position of the frame 34 with respect to the workpiece can be adjusted more accurately and reliably. In FIG. 15B, reference numeral 71 denotes a screw.
[0041]
Further, as shown in FIG. 16, a frame is constituted by a leaf spring 90 disposed perpendicular to the sliding direction of the squeegee on the screen (vertical direction in FIG. 16) and a leaf spring 91 disposed in parallel. It is preferable to use a frame fixing means that presses and clamps the frame element because it is possible to suppress the displacement of each frame element caused by the stress applied to the frame due to the sliding of the squeegee.
[0042]
After the frame is fixed using the frame fixing means represented by FIGS. 14A and 14B, the printing stage on which the workpiece is fixed and placed, and the adjustment of the relative position with respect to the workpiece are completed. The frame is disposed so as to be in a positional relationship in which the work covers the screen. In order to bring the printing stage and the frame close to each other, the printing stage may be raised, the frame may be lowered, or may be performed simultaneously. After setting the positional relationship that the work is covered with the screen, printing can be performed on the work by following a normal screen printing technique.
[0043]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0044]
( reference Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3)
(X-axis / Y-axis) Screen printing apparatus including a printing stage in which each of the pressing member, the second plate, and the positioning pin is a combination of the drawing numbers shown in Table 1 ( reference Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3) were prepared. In addition, all the frames are provided with the same thing as the frame 34 shown to Fig.6 (a)-FIG.6 (c).
[0045]
(Measurement of workpiece positioning accuracy)
reference Using the screen printing apparatuses of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, a work having measurement reference holes formed at predetermined positions was positioned, fixed, and placed on each printing stage. For the measurement reference hole of each workpiece placed on the printing stage, the center of gravity coordinate (measurement reference hole center of gravity coordinate (μm (3σ))) was repeatedly measured 20 times using a two-dimensional coordinate measuring instrument. It is shown in 1.
[0046]
[Table 1]

[0047]
As shown in Table 1, reference It was found that the screen printing apparatuses of Examples 1 and 2 have clearly higher workpiece positioning accuracy than the screen printing apparatuses of Comparative Examples 1 to 3.
[0048]
( reference Example 3, 4)
Screen printing apparatus having a frame (position adjusting means) with the figure numbers shown in Table 2 ( reference Examples 3 and 4) were prepared. The printing stages are all reference The same as in Example 1 is provided.
[0049]
(Measurement of frame positioning accuracy)
reference For the screen printing apparatuses of Examples 3 and 4, as shown in FIG. 17, a magnescale (X frame evaluation magnescale 80, Y frame evaluation magnescale 81) having a resolution of 0.5 μm is fixed to each base frame 30. did. Next, using the micro heads (the X frame adjusting micro head 82 and the Y frame adjusting micro head 83), the X frame 31 and the Y frame 32 are respectively moved by 1 mm, and the θ frame 33 is moved in the X and Y directions. The amount of movement to was measured as “position shift amount (μm)”. The results are shown in Table 2.
[0050]
[Table 2]

[0051]
As shown in Table 2, the position adjusting means for all the frame elements (X frame, Y frame, and θ frame) includes the cam 35 and the transmission portion 36 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). Position adjustment means reference The screen printing apparatus of Example 4 is reference It was found that the frame positioning accuracy was higher than that of the screen printing apparatus of Example 3.
[0052]
( reference Examples 5 to 8)
Screen printing apparatus provided with a frame having the frame fixing method of the figure numbers shown in Table 3 ( reference Examples 5 to 8) were prepared. The printing stages are all reference The same as in Example 1 is provided.
[0053]
(Measurement of misalignment by fixing the frame)
reference For the screen printing apparatuses of Examples 5 to 8, as shown in FIG. 17, a magnescale (X frame evaluation magnescale 80, Y frame evaluation magnescale 81) having a resolution of 0.5 μm is fixed to each base frame 30. did. Next, the work was fixed and placed on the printing stage, the frame was positioned, and the frame was fixed, and screen printing was performed by sliding the squeegee in the Y-axis direction according to a standard method. At this time, the amount of movement of the θ frame 33 in the X and Y directions after the operations of fixing the frame, printing, and releasing the fixing of the frame was measured as “maximum positional deviation amount (μm)”. The results are shown in Table 3.
[0054]
[Table 3]

[0055]
As shown in Table 3, the air cylinder 68 directly (FIGS. 14A and 14B) or indirectly via a leaf spring 70 (FIGS. 15A and 15B). 16) With a frame having a frame fixing method for fixing the frame, reference The screen printing devices of Examples 6-8 are reference As compared with the screen printing apparatus of Example 5, it was found that the amount of positional deviation due to frame fixing was smaller. Also, fix the frame indirectly via a leaf spring ( reference According to Example 7), the amount of positional deviation can be further reduced, and further, the leaf spring 90 disposed perpendicular to the sliding direction (Y-axis direction) of the squeegee and the leaf spring disposed in parallel. 91 to fix the frame ( reference According to Example 8), it was found that the positional deviation amount can be further reduced even when printing is actually performed.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, in the screen printing apparatus of the present invention, the printing stage includes the first plate and the second plate having a plurality of positioning pins, and the positioning means is a predetermined X-axis pressing member. And at least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member is formed of an elastic body. And the elastic modulus of the first elastic body that forms at least a part of the X-axis pressing member is different from the elastic modulus of the second elastic body that forms at least a part of the Y-axis pressing member. Therefore, the workpiece can be positioned with high accuracy at a predetermined position. Taking advantage of such characteristics, the screen printing apparatus of the present invention is suitable, for example, when high accuracy is required when positioning a workpiece constituting an electronic component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing schematically showing an example of a printing stage constituting an embodiment of a screen printing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a drawing schematically showing an example of an X-axis pressing member constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view, and FIG. 2 (b) is a side view. is there.
FIG. 3 is a drawing schematically showing an example of a frame constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention, FIG. 3 (a) is a front view, FIG. 3 (b) is a top view, and FIG. c) is a side view.
4A and 4B are diagrams schematically illustrating an example of a frame position adjusting unit, in which FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a side view.
FIG. 5 is a drawing schematically showing an example of an X-axis pressing member constituting one embodiment of a conventional screen printing apparatus, FIG. 5 (a) is a front view, and FIG. 5 (b) is a side view. .
6 is a drawing schematically showing an example of a frame constituting one embodiment of a conventional screen printing apparatus, FIG. 6 (a) is a front view, FIG. 6 (b) is a top view, and FIG. 6 (c). ) Is a side view.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a printing stage constituting one embodiment of a conventional screen printing apparatus.
FIG. 8 is a schematic view showing another example of a printing stage constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing still another example of a printing stage constituting one embodiment of the screen printing apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a drawing schematically showing an example of an arrangement state of positioning pins that constitute one embodiment of a conventional screen printing apparatus on a second plate.
FIG. 11 is a drawing schematically showing another example of the arrangement state of the positioning pins constituting the embodiment of the conventional screen printing apparatus on the second plate, in which FIG. FIG. 11B is a top view.
12 is a drawing schematically showing an example of an arrangement state of the positioning pins constituting the embodiment of the screen printing apparatus of the present invention on the second plate, FIG. 12 (a) is a front view, FIG. 12 (b) is a side view.
13 is a drawing schematically showing an example of a frame fixing method, in which FIG. 13 (a) is a top view and FIG. 13 (b) is a cross-sectional view of part A of FIG. 13 (a).
14A and 14B are diagrams schematically showing another example of a frame fixing method, in which FIG. 14A is a top view, and FIG. 14B is a cross-sectional view of a portion B in FIG. 14A.
15A and 15B are diagrams schematically showing still another example of a frame fixing method, in which FIG. 15A is a top view and FIG. 15B is a cross-sectional view of a portion C in FIG. 15A.
FIG. 16 is a top view schematically showing still another example of a frame fixing method.
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a frame positioning accuracy measuring method;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printing stage, 2 ... Positioning hole, 3 ... Work, 4a ... Tip, 4b ... Base part, 4 ... Positioning pin, 5, 15 ... X-axis pressing member, 6 ... Y-axis pressing member, 7 ... Elastic body, 8 ... Chuck pins, 9 ... clearance holes, 10 ... fasteners, 11 ... first plate, 12 ... second plate, 13 ... positioning notches, 20 ... air cylinder, 21 ... LM guide, 22 ... slide base, 30 ... base frame 31 ... X frame, 32 ... Y frame, 33 ... θ frame, 34 ... frame, 35 ... cam, 36 ... transmitting portion, 37 ... fixing screw, 38 ... position adjusting screw, 39 ... window, 41 ... frame Guide, 45 ... Work placement surface, 46 ... Air cylinder, 50a ... Taper pin, 50b ... Taper hole, 50 ... Fitting means, 55 ... Stopper, 56 ... Air cylinder, 57 ... Rotation fulcrum, 6 a ... taper pin, 60b ... taper hole, 60 ... fitting means, 65 ... manual clamp, 66 ... screw portion, 67 ... lever portion, 68 ... air cylinder, 69 ... nut, 70, 90, 91 ... leaf spring, 71: Screws, 80 ... Magnescale for X frame evaluation, 81 ... Magnescale for Y frame evaluation, 82 ... Microhead for X frame adjustment, 83 ... Microhead for Y frame adjustment

Claims

A screen printing apparatus comprising: a frame-like frame that holds a screen from its periphery; and a printing stage that is disposed below the frame and has a positioning unit that positions, fixes, and places a workpiece that is a printing object. There,
The printing stage is provided with a plurality of positioning holes, a first plate on which the work is fixed and placed, and a surface below the first plate so as to be movable up and down. And a second plate having a plurality of positioning pins that are inserted and withdrawn from the holes and arranged so that their respective tips can protrude from the first plate,
The positioning means presses the end portion of the workpiece placed on the first plate in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis to contact the plurality of positioning pins. An X-axis pressing member and a Y-axis pressing member for positioning the workpiece, and
At least a part of each of the X-axis pressing member and the Y-axis pressing member is formed of an elastic body ,
At least a first elastic modulus of the elastic body partially forming the second elastic elastic modulus and is different screen printing apparatus for forming at least a portion of the Y-axis pressing member of the X-axis pressing member.

On the lower surface of the first plate and the upper surface of the second plate,
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of fitting means in which the tip of the positioning pin protrudes and is held to a predetermined protruding position on the first plate when the second plate is raised and fitted. Screen printing equipment.