JP4604982B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、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スクリーン印刷装置に関するものである。

電子部品実装工程において、基板上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方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が設けられたマスクプレートを基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。

印刷作業中には、マスクプレートの下面側には基板上で印刷部位からはみ出したクリーム半田が付着したり、基板上に完全に転写されなかったクリーム半田がマスクプレートの開口部に残留するなどの汚損が発生する。このようなクリーム半田による汚損は後続の基板への正常な印刷を妨げるため、これらのクリーム半田を除去するためのクリーニングを行う必要がある。

このため従来より、マスクプレートを下面側から専用のクリーニングぺーパを用いて拭き取ることによって残余のクリーム半田を除去するクリーニング機構を備えたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このクリーニング機構においては、ペーパロールから引き出されたクリーニングぺーパはクリーニングヘッドのマスク押し当て面に導かれる。そしてこの状態でクリーニングヘッドを上昇させてクリーニングペーパをマスクプレートの下面に押し当て、次いでクリーニングヘッドを水平移動させることにより、マスクプレートの下面はクリーニングペーパによって清拭される。
特開２００１−２８７３４５号公報

ところで、上述のようにクリーニングペーパをマスクプレートに対して押し付けた状態のクリーニングヘッドを水平移動させるクリーニング動作においては、クリーニングペーパとマスクプレートとの摩擦によってクリーニングヘッドと完全に一体に移動せず、クリーニングペーパに弛みが生じる場合がある。このような弛みが生じるとマスクプレートの汚れを正常に拭き取ることができないため、クリーニング機構には、クリーニングペーパの水平移動を固定して弛みを防止するペーパ固定機構が設けられている。

このペーパ固定機構として、従来よりクリーニングペーパの供給・回収機構においてペーパロールの紙管に結合された供給軸・回収軸を電磁ブレーキなどの嵌脱自在な回転防止機構によって機械的に固定する方式が用いられたいた。このため、ペーパ供給・回収機構の構造が複雑になって設備コストが増大するという難点があった。

そこで本発明は、クリーニングぺーパの供給・回収を行うペーパ供給・回収機構の構造を簡略化することが可能なスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、前記マスクプレート上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部と、クリーニングペーパをクリーニングヘ
ッドによって前記マスクプレートの下面に押しつけて拭き取ることによりこのマスクプレートを下面側からクリーニングするクリーニング機構とを有するスクリーン印刷装置であって、前記クリーニング機構は、未使用の前記クリーニングぺーパを前記クリーニングヘッドに供給し使用後のクリーニングぺーパを回収するペーパ供給・回収手段と、前記クリーニングヘッドを昇降させるヘッド昇降手段と、前記クリーニングヘッドを前記ペーパ供給・回収手段、ヘッド昇降手段とともに一体的に水平移動させるクリーニングヘッド移動手段と、前記クリーニングヘッドとともに一体的に移動しこのクリーニングヘッドに設けられた第１のクランプ面との間に前記クリーニングペーパを挟み込む第２のクランプ面が設けられたクランプ部材とを備え、前記クリーニングペーパが前記クリーニングヘッドにセットされた状態においてこのクリーニングヘッドを上昇させることにより、前記第１のクランプ面と第２のクランプ面との間にクリーニングペーパを挟み込んで固定する。

本発明によれば、クリーニングヘッドとともに一体的に移動しこのクリーニングヘッドに設けられた第１のクランプ面との間にクリーニングペーパを挟み込む第２のクランプ面が設けられたクランプ部材を備え、クリーニングヘッドを上昇させて第１のクランプ面と第２のクランプ面との間にクリーニングペーパを挟み込んで固定する構成を採用することにより、クリーニングぺーパの供給・回収を行うペーパ供給・回収機構の構造を簡略化することができる。

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正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のクリーニングユニットの構造説明図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のクリーニングユニットの動作説明図である。

まず図１、図２、図３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、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、搬送レール８とともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。図２、図３に示すように、基板搬送機構８は上流側（図２、図３において左側）および下流側に延出し、上流側から搬入された基板１０は基板搬送機構８によって搬送され、さらに基板位置決め部１によって位置決めされる。そして後述するスクリーン印刷機構によって印刷が行われた後の基板１０は、搬送レール８によって下流側に搬出される。

第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた基板下受部７が配設されている。

第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受部７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして基板下受部７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、基板下受部７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。

次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１１にはマスクプレート１２が展張されており、マスクプレート１２には、基板１０におおいて印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ａが設けられている。マスクプレート１２上にはスキージヘッド１３が配設されている。スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、マスクプレート１２の上面に当接する。

図２に示すように、縦フレーム２５上に配置されたブラケット２６上にはガイドレール２７がＹ方向に配設されており、ガイドレール２７にスライド自在に嵌合したスライダ２８は、プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。プレート１４は、ナット３０、送りねじ２９および送りねじ２９を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。

次に、マスクプレート１２の下面をクリーニングするクリーニング機構について説明する。図１に示すように、本実施の形態においては、クリーニングヘッドユニット１８は基板１０およびマスクプレート１２を撮像するカメラヘッドユニット１７と一体的に移動する構成となっている。カメラヘッドユニット１７は、基板１０を上方から撮像するための基板認識カメラ１７ａと、マスクプレート１２を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ１７ｂとを備えており、カメラヘッドユニット１７を移動させることにより、基板１０の認識とマスクプレート１２の認識とを同時に行うことができる。

図３に示すように、クリーニングヘッドユニット１８は水平なユニットベース１８ａに未使用のクリーニングペーパを巻回したペーパロール２２Ａと、使用済みのクリーニングペーパを巻回したペーパロール２２Ｂおよびクリーニングヘッド２１を配設した構成となっており、ペーパロール２２Ａから引き出されたクリーニングペーパは、クリーニングヘッド２１を経由してペーパロール２２Ｂに回収される。カメラヘッドユニット１７およびクリーニングヘッドユニット１８は、ヘッドＸ軸テーブル１９に装着されてＹ方向に一体的に移動する。

図２において縦フレーム２５上にはガイドレール３１がＹ方向に配設されており、ガイドレール３１にスライド自在に嵌合したスライダ３２は、ヘッドＸ軸テーブル１９にブラケット１９ａを介して結合されている。これにより、ヘッドＸ軸テーブル１９はＹ方向にスライド自在となっている。ヘッドＸ軸テーブル１９は、ナット３４、送りねじ３３およ
び送りねじ３３を回転駆動するヘッド移動用モータ（図示省略）より成るヘッドＹ軸移動機構２０によりＹ方向に水平移動する。ヘッドＸ軸テーブル１９およびヘッドＹ軸移動機構２０は、カメラヘッドユニット１７およびクリーニングヘッドユニット１８を一体的に水平移動させるヘッド移動手段を構成する。

カメラヘッドユニット１７による基板１０やマスクプレート１２の認識を行わず、またクリーニングヘッドユニット１８によるマスククリーニングを行わないときには、図４（ａ）に示すように、カメラヘッドユニット１７、クリーニングヘッドユニット１８はともに基板位置決め部１の上方から側方に退避する。そしてマスククリーニングを実行する際には、クリーニングヘッドユニット１８をカメラヘッドユニット１７とともにマスクプレート１２の下方に進出させ、次いでクリーニングヘッド２１を上昇させる。そしてクリーニングヘッド２１によってクリーニングペーパ２３をマスクプレート１２の下面に押し当てた状態で、クリーニングヘッドユニット１８を水平移動させることにより、クリーニングヘッド２１の下面を拭き取ってクリーニングする。

したがって、クリーニングヘッドユニット１８およびクリーニングヘッドユニット１８を移動させるヘッド移動手段は、紙管に巻回されたペーパロールの状態で供給されるクリーニングペーパ２３をクリーニングヘッド２１によってマスクプレート１２の下面に押しつけて拭き取ることにより、このマスクプレート１２を下面側からクリーニングするクリーニング機構を構成する。

次にスクリーン印刷機構による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構８によって基板１０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をマスクプレート１２に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を基板搬送機構８とともに上昇させてマスクプレート１２の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージユニット１３によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたマスクプレート１２上でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ａを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。

次に、図５，図６を参照して、クリーニングヘッドユニット１８の構造を説明する。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すクリーニングヘッドユニット１８のＹ方向の断面を示している。ユニットベース１８ａに立設された支持ブラケット１８ｂ、１８ｃには、ペーパロール２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ貫通するロール支持軸４０Ａ、４０Ｂが軸支される。ペーパロール２２Ｂの側方には、細長形状のクリーニングヘッド２１が配設されている。クリーニングヘッド２１の両側方には、１対のクランプ部材３８がクリーニングヘッド２１の長手方向に沿って設けられている。

支持ブラケット１８ｃにはロール支持軸４０Ｂと同軸位置にモータ４１が配置されており、ロール支持軸４０Ｂにはカップリング部材４２を介してモータ４１の回転軸が結合されている。モータ４１を駆動することにより、ロール支持軸４０Ｂが巻き取り方向に回転して、クリーニングペーパ２３がペーパロール２２Ｂに巻き取られる。これによりペーパロール２２Ａからクリーニングペーパ２３が引き出され、引き出されたクリーニングペーパ２３はガイドローラ３６によって導びかれてクリーニングヘッド２１を周回し、ペーパロール２２Ｂに回収される。

図５（ｂ）に示すように、クリーニングヘッド２１はヘッド昇降機構３５（ヘッド昇降手段）によって昇降自在となっている。図５（ｂ）に示す通常状態は、クリーニングヘッ
ド２１は下降状態にある。そしてマスクプレート１２の下面を清掃するマスククリーニング時には、図６に示すように、ヘッド昇降機構３５を駆動してクリーニングヘッド２１を上昇させ、クリーニングペーパ２３をマスクプレート１２の下面に押し付ける。

クリーニングヘッド２１は押付面が設けられた上部２１ａと、上部２１ａよりも横方向寸法が大きくヘッド昇降機構３５と結合された基部２１ｂを有する形状となっている。基部２１ｂの上面は、以下に説明するようにクリーニングペーパ２３を挟み込んでクランプする第１のクランプ面２１ｃとして機能する。クランプ部材３８の断面は第１のクランプ面２１ｃの上方に延出する延出部３８ａを有する逆Ｌ字形状となっており、第１のクランプ面２１ｃと対向する延出部３８ａの下面は、第１のクランプ面２１ｃとの間でクリーニングペーパ２３を挟み込む第２のクランプ面３８ｂとなっている。

図６に示すように、ヘッド昇降機構３５を駆動してクリーニングヘッド２１を上昇させ、クリーニングペーパ２３をマスクプレート１２の下面に押し付けた状態では、クリーニングヘッド２１を周回するクリーニングペーパ２３は、第１のクランプ面２１ｃと第２のクランプ面３８ｂとの間に挟み込まれペーパ送り方向の位置が固定される。これにより、クリーニングペーパ２３をマスクプレート１２に対して押し付けながらクリーニングヘッド２１をマスクプレート１２に対して相対移動させるクリーニング動作において、クリーニングペーパ２３はクリーニングヘッド２１と完全に一体的に移動する。

したがってクリーニングペーパ２３がマスクプレート１２との摩擦力によってクリーニングヘッド２１に対して相対的に移動することによるクリーニングペーパ２３の弛みが生じることがない。なお上記例においては、クランプ部材３８をクリーニングヘッド２１の両側方に設けた例を示しているが、いずれか一方側のみにクランプ部材３８を配置する構成でもよい。

上記構成において、支持ブラケット１８ｂ、１８ｃに軸支されたロール支持軸４０Ａは、未使用のペーパロール２２Ａが紙管軸廻りに回転自在に装着される第１のロール装着部となっている。支持ブラケット１８ｂ、１８ｃに軸支されたロール支持軸４０Ｂは、使用済みのクリーニングペーパ２３を紙管に巻回して回収するためのペーパロール２２Ｂが紙管軸廻りに回転自在に装着される第２のロール装着部となっている。

そして第１のロール装着部、第２のロール装着部およびモータ４１は、未使用のクリーニングぺーパ２３をクリーニングヘッド２１に供給し使用後のクリーニングぺーパを回収するペーパ供給・回収手段を構成する。また、カメラヘッドユニット１７およびクリーニングヘッドユニット１８を一体的に水平移動させるヘッド移動手段は、クリーニングヘッド２１をペーパ供給・回収手段、ヘッド昇降手段とともに一体的に水平移動させる構成となっている。

すなわち、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置は、クリーニングヘッド２１とともに一体的に移動しこのクリーニングヘッド２１に設けられた第１のクランプ面２１ｃとの間にクリーニングペーパ２３を挟み込む第２のクランプ面３８ｂが設けられたクランプ部材３８とを備えた構成となっている。そして、クリーニングペーパ２３がクリーニングヘッド２１にセットされた状態において、クリーニングヘッド２１を上昇させることにより、第１のクランプ面２１ｃと第２のクランプ面３８ｂとの間にクリーニングペーパ２３を挟み込んで固定するようにしている。

これにより、従来装置において用いられていたペーパ固定機構、すなわちクリーニングペーパの供給・回収機構においてペーパロールの紙管に結合された供給軸・回収軸を電磁ブレーキなどの回転防止機構によって機械的に固定する方式と比較して、極めて簡略な機
構でクリーニングペーパの固定を行うことができ、設備コストの低減を図ることができる。

本発明のスクリーン印刷装置は、クリーニングぺーパの供給・回収を行うペーパ供給・回収機構の構造を簡略化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スクリーン印刷の分野に有用である。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 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 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のクリーニングユニットの構造説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のクリーニングユニットの動作説明図

符号の説明

１ 基板位置決め部
１０ 基板
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
１８ クリーニングヘッドユニット
１９ ヘッドＸ軸テーブル
２０ ヘッドＹ軸移動機構
２１ クリーニングヘッド
２１ｃ 第１のクランプ面
２２Ａ、２２Ｂ ペーパロール
２３ クリーニングペーパ
３８ クランプ部材
３８ｂ 第２のクランプ面
４０Ａ、４０Ｂ ロール支持軸
４１ モータ
４２ カップリング部材

Claims (1)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、前記マスクプレート上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部と、クリーニングペーパをクリーニングヘッドによって前記マスクプレートの下面に押しつけて拭き取ることによりこのマスクプレートを下面側からクリーニングするクリーニング機構とを有するスクリーン印刷装置であって、
   前記クリーニング機構は、未使用の前記クリーニングぺーパを前記クリーニングヘッドに供給し使用後のクリーニングぺーパを回収するペーパ供給・回収手段と、前記クリーニングヘッドを昇降させるヘッド昇降手段と、前記クリーニングヘッドを前記ペーパ供給・回収手段、ヘッド昇降手段とともに一体的に水平移動させるクリーニングヘッド移動手段と、前記クリーニングヘッドとともに一体的に移動しこのクリーニングヘッドに設けられた第１のクランプ面との間に前記クリーニングペーパを挟み込む第２のクランプ面が設けられたクランプ部材とを備え、
   前記クリーニングペーパが前記クリーニングヘッドにセットされた状態においてこのクリーニングヘッドを上昇させることにより、前記第１のクランプ面と第２のクランプ面との間にクリーニングペーパを挟み込んで固定することを特徴とするスクリーン印刷装置。

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