JP4915239B2 - 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するものである。

電子部品の実装分野において、基板のプリント面にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置が広く用いられている。スクリーン印刷装置は、任意のパターン孔が設けられたマスクで基板のプリント面をマスキングし、マスク上で塗り広げられたクリーム半田をパターン孔を介してプリント面にパターン印刷する装置である。このスクリーン印刷装置には、印刷対象となる基板を保持しておくためのクランプ機構が備えられている。クランプ機構による基板の保持は、基板の両側方に配置された一対のクランプ板のうち何れか一方か若しくは両方を可動式として平行を保った状態で互いに近接させ、一方が基板の一側面に押接するとともに他方が基板の他側面に押接することで基板を両側から挟み込むことで行われるのが一般的である（特許文献１参照）。
特開２００６−２８９６７６号公報

このようなクランプ機構で基板を確実に保持するためには、基板の側面にクランプ板を正確に面接触させる必要があるが、近年のコストダウンの要請を受けて生産された基板には寸法精度にばらつきがあるものが多く混在し、両側の平行度が許容値を超えるものも存在するため、従来のクランプ機構では正確に面接触して保持することができない状況が生じている。このように不安定な状態で保持された基板は、クランプ板と接触していない箇所が印刷後の版離れの際にクリーム半田の粘性によってマスク側に傾き、印刷箇所のずれや剥がれ等の印刷不良が発生する確率が高くなっている。

そこで本発明は、基板の保持性を向上させたスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のスクリーン印刷装置は、基板を両側方から挟持するクランプ機構と、前記クランプ機構により挟持された基板の印刷面をマスキングするマスクとを備え、前記マスクに設けられたパターン孔を介して基板の印刷面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷装置であって、前記クランプ機構が、基板の両側方に配置された一対のクランプ板と、前記一対のクランプ板のうち少なくとも一方のクランプ板を他方のクランプ板と接離する方向に移動させるクランプ板移動手段と、前記一方のクランプ板を他方のクランプ板に近接させる過程で前記一方のクランプ板を基板の一方の側面に面接する姿勢に変位させるクランプ板姿勢変位手段とを備え、前記クランプ板姿勢変位手段は、前記一方のクランプ板と一体的に移動する基部に固定された支持ピンと、前記一方のクランプ板の中央に設けられ前記支持ピンを軸受けするベアリングとからなり、前記一方のクランプ板の前記ベアリングを挟んだ両側には、表面から前記基部側に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔内に前記一方のクランプ板を前記基部に対して付勢する付勢手段が収納されている。

請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請求項１に記載のスクリーン印刷装置であって、前記クランプ板姿勢変位手段が、前記一方のクランプ板の略中央で前記クランプ板を基板の印刷面と平行な面内で回動可能に前記基部に枢支する枢支手段である。

請求項３記載のスクリーン印刷装置は、請求項１または２に記載のスクリーン印刷装置であって、前記一方のクランプ板を前記他方のクランプ板から離反させる過程で前記一方のクランプ板を所定の姿勢に規正する姿勢規正手段を備えた。

請求項４記載のスクリーン印刷装置は、請求項１に記載のスクリーン印刷装置であって、前記付勢手段は、バネと前記基部に固定されたバネ止めピンからなり、前記バネは、前記バネの径より小さく形成された前記貫通孔の下部と前記バネの径より大きく形成された前記バネ止めピンの上部の間に配置され、前記貫通孔の下部が前記バネ止めピンの径より大きく形成され、前記バネ止めピンの上部が前記貫通孔の径より小さく形成される。

本発明によれば、クランプ機構を構成する一対のクランプ板のうち少なくとも一方のクランプ板を他方のクランプ板に近接させる過程で少なくとも一方のクランプ板を基板の一方の側面に面接する姿勢に変位させることで、両側面に面接した状態で基板を挟持することができるので、製造精度の低い基板であっても保持性が向上し、印刷箇所のずれや剥がれ等の印刷不良の発生率が減少し、スクリーン印刷装置における印刷品質を安定させることができる。

本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置ついて図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３（ａ）は本発明の実施の形態のクランプ機構の正面図、図３（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の形態のクランプ機構の側面図、図４（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態のクランプ機構による基板の保持動作を示す説明図、図５（ａ）は本発明の他の実施の形態のクランプ機構の正面図、図５（ｂ）は本発明の他の実施の形態のクランプ機構の側面図、図６（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施の形態のクランプ機構による基板の保持動作を示す説明図である。

最初に、本実施の形態のスクリーン印刷装置について説明する。図１において、スクリーン印刷装置１は、所定のパターン孔２ａが形成されたマスク２に位置合わせされた基板３の表面にペーストをパターン印刷する装置である。スクリーン印刷装置１は、基板３を所定の位置で保持する保持手段４と、保持手段４により保持された基板３を昇降させ、基板３の印刷面３ｃをマスク２の裏面に接離させる昇降手段５と、基板３を裏面から支持する支持手段６と、保持手段４により保持された基板３を水平移動させ、基板３とマスク２の位置合わせを行う水平移動手段７と、基板３とマスク２にそれぞれ設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する撮像手段８と、マスク２のパターン孔２ａにペーストを充填するスキージユニット９とで構成されている。

保持手段４は、一対の搬送レール１０ａ、１０ｂに沿って搬送される基板３を両側方から挟持するクランプ機構で構成されており、一対のクランプ板４ａ、４ｂを近接または離反させることで基板３を保持し、または解放する。

昇降手段５は、保持手段４を構成するクランプ機構を昇降させる送りねじ機構で構成されており、送りねじ５ａの回転を正逆方向に切り替えることでクランプ機構により保持された基板３の表面をマスク２の裏面に接離させる。

支持手段６は、基板３の裏面に面接触する支持ブロック６ａを昇降させる送りねじ機構で構成されており、送りねじ６ｂを回転させ、支持ブロック６ａを上昇させることで、基板３を一対の搬送レール１０ａ、１０ｂからリフトアップする。

水平移動手段７は、Ｘテーブル７ａとＹテーブル７ｂとθテーブル７ｃを積層して構成されており、クランプ機構により保持された基板３を水平面内において移動および回転させ、固定されたマスク２に対して基板を位置決めし、両者の位置合わせを行う。

撮像手段８は、マスク２と基板３の間に移動し、それぞれ上下方向に向けて配置された２台のＣＣＤカメラ８ａ、８ｂによりマスク２と基板３に設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する。撮像された画像のデータ処理によりマスク２と基板３の相対位置が
認識され、両者の間の位置ずれが認識されると、水平移動手段７により基板３の水平位置を補正する。

スキージユニット９は、一対のスキージ９ａ、９ｂと、各スキージ９ａ、９ｂを独立して昇降させる昇降機構９ｃ、９ｄと、一対のスキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に沿って水平移動させる水平移動機構９ｅとで構成されている。

このように構成されるスクリーン印刷装置１では次のようにスクリーン印刷が行われる。図２において、印刷面３ａがクランプ板４ａ、４ｂの表面と同レベルになる高さまでリフトアップされた基板３は、クランプ板４ａ、４ｂにより両側方から挟持された状態でマスク２の裏面に当接し、マスク２の表面を摺動するスキージ９ａがペーストＰをパターン孔２ａに充填する。全てのパターン孔２ａにペーストＰが充填されると、スキージ９ａの摺動を停止するとともに基板３を下降させる。これによりマスク２の裏面と基板３の印刷面３ａが版離れし、パターン孔に充填されたペーストＰが印刷面３ａに印刷される。

印刷後の基板３はスクリーン印刷装置１から搬出され、代わりに新たな基板３が搬入される。この新たな基板３にも同様のスクリーン印刷が施されるが、スキージ９ａによりペーストＰがマスク２の一方に移動させられているので、スキージ９ａに変えてスキージ９ｂがマスク２の表面を摺動し、スキージ９ａにより一方に移動させられたペーストＰをマスク２の表面に沿って逆方向に移動させながらパターン孔２ａに充填する。このように、新たな基板３が搬入される度にスキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面で交互に摺動させることで複数の基板３にスクリーン印刷を施すことができる。

次に、クランプ機構について説明する。図１および図２において、保持手段４は、一対のクランプ板４ａ、４ｂのうち一方のクランプ板４ｂを他方のクランプ板４ａに近接または離反させるクランプ機構で構成されている。図３において、クランプ板４ｂは、ガイド２０に沿って一方向に移動が規制された基部２１に取り付けられ、アクチュエータ２２により基部２１をガイド２０に沿って移動させることで、クランプ板４ｂをクランプ板４ａと接離する方向（矢印Ａ参照）に移動させる構成となっている。ガイド２０と基部２１、アクチュエータ２２からなるクランプ板移動手段は、一方のクランプ板４ｂだけでなく他方のクランプ板４ａに設けてもよいが、基板３の位置決め精度の点で何れか一方のみを移動可能にし、他方は固定する構成が一般的である。

クランプ板４ｂの中央にはベアリング２３が設けられており、基部２１に固定された支持ピン２４を軸受けしている。またクランプ板４ｂのベアリング２３を挟んだ両側には、表面から基部２１側に貫通する貫通孔２５が形成されており、この貫通孔２５内にバネ２６と基部２１に固定されたバネ止めピン２７が収納されている。バネ２６は、バネ２６の径より小さく形成された貫通孔２５の下部とバネ２６の径より大きく形成されたバネ止めピン２７の上部の間に配置され、クランプ板４ｂを基部２１から離反しないように基部２１側に付勢する付勢手段として機能する。

また、貫通孔２５の下部がバネ止めピン２７の径より大きく形成され、バネ止めピン２７の上部が貫通孔２５の径より小さく形成されることで、基部２１に対するクランプ板４ｂの微小な姿勢変位が許容され、クランプ板４ｂが支持ピン２４周りに回動可能になっている（矢印Ｂ参照）。これにより、一対のクランプ板４ａ、４ｂ間の相対的な角度を変更することが可能になり、両側面の平行度の低い基板３であっても一対のクランプ板４ａ、４ｂのそれぞれに面接触した状態で挟持することができる。姿勢規正ピン２８は、クランプ板４ｂをクランプ板４ａから離反させる過程でクランプ板４ｂの姿勢をクランプ板４ａと略平行な姿勢に規正する姿勢規正手段として機能する。

図４において、両側面３ａ、３ｂが平行でない基板３を挟持する場合、一対のクランプ板４ａ、４ｂの間に基板３を配置した状態においてクランプ板４ｂをクランプ板４ａに近接させると（矢印Ｃ参照）、その過程でクランプ板４ｂが基板３の一方の側面３ｂに面接するように姿勢変位し（回動方向Ｄ参照）、姿勢変位したクランプ板４ｂと他方の側面３ａに面接したクランプ板４ａで基板３を両側方から挟持する。また、スクリーン印刷が完了した基板３を搬出するため、クランプ板４ｂをクランプ板４ａから離反させると（矢印Ｅ参照）、その過程でクランプ板４ｂが姿勢規正ピン２８に当接し、クランプ板４ａと略平行な姿勢となるように姿勢変位する（回動方向Ｆ参照）。このように一対のクランプ板４ａ、４ｂが略平行な姿勢となった状態で新たな基板の搬入を待機することで、先の基板３の側面３ｂに対応して姿勢変位したままのクランプ板４ｂが新たな基板の搬入の妨げにならないようにしている。

このように、クランプ機構の一方のクランプ板４ｂを支持ピン２４周りに回動可能に構成することで、両側部が平行でない基板３であっても両側面に面接した状態で挟持することができるので、製造精度の低い基板であっても保持性が向上し、スクリーン印刷の際にマスク２に対する基板３の位置ずれや、印刷後の版離れの際に基板３がペーストの粘性に引きずられて傾いたり落下したりするような事故の発生が抑制される。これにより、印刷箇所のずれや剥がれ等の印刷不良の発生率が減少し、スクリーン印刷装置における印刷品質を安定させることができる。

ベアリング２３と支持ピン２４は、クランプ板４ｂの略中央でクランプ板４ｂを基板３の印刷面と平行な面内で回動可能に基部２１に枢支する枢支手段として機能し、クランプ板４ｂをクランプ板４ａに近接させる過程でクランプ板４ｂを基板３の一方の側面３ｂに面接する姿勢に変位させるクランプ板姿勢変位手段として機能する。なお、ベアリング２３はクランプ板４ｂの回動を円滑に実現するために設けられたものであり、クランプ板４ｂを支持ピン２４周りに回動可能に枢支する手段として必須の構成ではない。

なお、クランプ機構は、上述したようにアクチュエータ２２が基部２１を移動させることで間接的にクランプ板４ｂをクランプ板４ａに接離する方向に移動させる構成のほか、図５に示すように、直接的にクランプ板４ｂを移動させる構成としてもよい。図３において、アクチュエータ２２はアタッチメント２２ａを介して基部２１と連結されており、アタッチメント２２ａがアクチュエータ２２の駆動を基部に伝達する伝達手段としての役割を果たしている。一方、図５において、アクチュエータ２２はアタッチメント２２ｂを介してクランプ板４ｂと連結されており、アタッチメント２２ｂがアクチュエータ２２の駆動をクランプ板４ｂに直接伝達する伝達手段としての役割を果たしている。

図６に示すように、略均等な間隔で配置した複数のアクチュエータ２２（図６ではクランプ板４ｂを略３等分する２箇所にそれぞれアクチュエータ２２ｃ、２ｄを配置している）を用いてクランプ板４ｂをクランプ板４ａに向けて移動させると（矢印Ｇ参照）、最初にアクチュエータ２２ｃが配置された側のクランプ板４ｂが基板３の一方の側面３ｂに当接し、そのままアクチュエータ２２ｃ、２２ｄの駆動を継続するとアクチュエータ２２ｄが配置された側のクランプ板４ｂも基板３の一方の側面３ｂに近接する。その結果、クランプ板４ｂは基板３の一方の側面３ｂに面接する姿勢に姿勢変位し（回動方向Ｈ参照）、姿勢変位したクランプ板４ｂと他方の側面３ａに面接したクランプ板４ａで基板３を両側方から挟持する。

また、スクリーン印刷が完了した基板３を搬出するため、クランプ板４ｂをクランプ板４ａから離反させると（矢印Ｅ参照）、最初にアクチュエータ２２ｃ側が姿勢規正ピン２８ａに当接し、そのままアクチュエータ２２ｃ、２２ｄの駆動を継続すると、次にアクチュエータ２２ｄ側が姿勢規正ピン２８ｂに当接し、クランプ板４ｂがクランプ板４ａと略
平行な姿勢となるように姿勢変位する（回動方向Ｆ参照）。

本発明によれば、クランプ機構を構成する一対のクランプ板のうち少なくとも一方のクランプ板を他方のクランプ板に近接させる過程で少なくとも一方のクランプ板を基板の一方の側面に面接する姿勢に変位させることで、両側面に面接した状態で基板を挟持することができるという利点を有し、製造精度の低い基板であっても安定した印刷品質が要求されるスクリーン印刷の分野において特に有用である。

本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 （ａ）本発明の実施の形態のクランプ機構の正面図、（ｂ）（ｃ）本発明の実施の形態のクランプ機構の側面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態のクランプ機構による基板の保持動作を示す説明図 （ａ）本発明の他の実施の形態のクランプ機構の正面図、（ｂ）本発明の他の実施の形態のクランプ機構の側面図 （ａ）（ｂ）本発明の他の実施の形態のクランプ機構による基板の保持動作を示す説明図

符号の説明

２ マスク
２ａ パターン孔
３ 基板
３ａ、３ｂ 基板の側面
３ｃ 基板の印刷面
４ クランプ機構
４ａ、４ｂ クランプ板
Ｐ ペースト
２０ ガイド
２１ 基部
２２ アクチュエータ
２３ ベアリング
２４ 支持ピン
２６ バネ
２８ 姿勢規正ピン

Claims (4)

1. 基板を両側方から挟持するクランプ機構と、前記クランプ機構により挟持された基板の印刷面をマスキングするマスクとを備え、前記マスクに設けられたパターン孔を介して基板の印刷面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷装置であって、
   前記クランプ機構が、基板の両側方に配置された一対のクランプ板と、前記一対のクランプ板のうち少なくとも一方のクランプ板を他方のクランプ板と接離する方向に移動させるクランプ板移動手段と、前記一方のクランプ板を他方のクランプ板に近接させる過程で前記一方のクランプ板を基板の一方の側面に面接する姿勢に変位させるクランプ板姿勢変位手段とを備え、
   前記クランプ板姿勢変位手段は、前記一方のクランプ板と一体的に移動する基部に固定された支持ピンと、前記一方のクランプ板の中央に設けられ前記支持ピンを軸受けするベアリングとからなり、
   前記一方のクランプ板の前記ベアリングを挟んだ両側には、表面から前記基部側に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔内に前記一方のクランプ板を前記基部に対して付勢する付勢手段が収納されているスクリーン印刷装置。
2. 前記クランプ板姿勢変位手段が、前記一方のクランプ板の略中央で前記クランプ板を基板の印刷面と平行な面内で回動可能に前記基部に枢支する枢支手段である請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. 前記一方のクランプ板を前記他方のクランプ板から離反させる過程で前記一方のクランプ板を所定の姿勢に規正する姿勢規正手段を備えた請求項１または２に記載のスクリーン印刷装置。
4. 前記付勢手段は、バネと前記基部に固定されたバネ止めピンからなり、前記バネは、前記バネの径より小さく形成された前記貫通孔の下部と前記バネの径より大きく形成された前記バネ止めピンの上部の間に配置され、
   前記貫通孔の下部が前記バネ止めピンの径より大きく形成され、前記バネ止めピンの上部が前記貫通孔の径より小さく形成される請求項１に記載のスクリーン印刷装置。

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