JP4861459B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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＞

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。

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、前記フレームは、ベースフレームと、Ｘ軸方向に往復動可能なＸフレームと、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に往復動可能なＹフレームと、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸と直交するＺ軸を中心として回転可能なθフレームとが積層されてなるものであり、複数箇所に配設される円板状のカムと、前記Ｘ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに接続するとともに、それぞれの前記カムの外周面上に当接して配設された、前記カムの回転を受動して前記Ｘ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに伝達する伝達部とを含んでなる、前記印刷ステージ上に位置決めされて固定・載置される前記ワークに対する、前記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スクリーン印刷装置が提供される。

本発明においては、フレームは、Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレームが、ベースフレーム上にこの順で配置されたものであることが好ましい。

本発明においては、ベースフレーム、Ｘフレーム、Ｙフレーム、及びθフレームが、これらの積層方向に、緩衝材を介して押圧・挟持されて固定化されていることが好ましい。

本発明においては、緩衝材が板バネであることが好ましい。

本発明のスクリーン印刷装置は、所定位置へのワークの高精度な位置決めが可能である。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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、フレームは、ベースフレームと、Ｘ軸方向に往復動可能なＸフレームと、Ｘ軸と直交するＹ軸方向に往復動可能なＹフレームと、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フレームとが積層されてなるものであり、複数箇所に配設される円板状のカムと、Ｘ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに接続するとともに、それぞれのカムの外周面上に当接して配設された、カムの回転を受動してＸ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに伝達する伝達部とを含んでなる、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。

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。

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。

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。

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、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、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。

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）の弾性率とが異なることが好ましい（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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とからな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。

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。

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。

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。

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。

このような問題を解消すべく、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（参考例１〜５）
（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１〜５）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。

（ワークの位置決め精度の測定）
参考例１〜５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。

表１に示すように、参考例４，５のスクリーン印刷装置は、参考例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。

（実施例１及び比較例１）
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（実施例１及び比較例１）を用意した。なお、印刷ステージは、いずれも参考例４と同様のものを備えている。

（フレームの位置決め精度の測定）
実施例１及び比較例１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。

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実施例１のスクリーン印刷装置は、比較例１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。

（参考例６〜９）
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６〜９）を用意した。なお、印刷ステージは、いずれも参考例４と同様のものを備えている。

（フレームの固定による位置ズレの測定）
参考例６〜９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。

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７〜９のスクリーン印刷装置は、参考例６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８）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９）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。

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。

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。

Claims (4)

1. 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、
   前記フレームは、ベースフレームと、Ｘ軸方向に往復動可能なＸフレームと、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に往復動可能なＹフレームと、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸と直交するＺ軸を中心として回転可能なθフレームとが積層されてなるものであり、
   複数箇所に配設される円板状のカムと、前記Ｘ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに接続するとともに、それぞれの前記カムの外周面上に当接して配設された、前記カムの回転を受動して前記Ｘ、Ｙ、及びθフレームのそれぞれに伝達する伝達部とを含んでなる、前記印刷ステージ上に位置決めされて固定・載置される前記ワークに対する、前記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スクリーン印刷装置。
2. 前記フレームは、前記Ｘフレーム、前記Ｙフレーム、及び前記θフレームが、前記ベースフレーム上にこの順で配置されたものである請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. 前記ベースフレーム、前記Ｘフレーム、前記Ｙフレーム、及び前記θフレームが、これらの積層方向に、緩衝材を介して押圧・挟持されて固定化されている請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置。
4. 前記緩衝材が板バネである請求項３に記載のスクリーン印刷装置。

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