JP5126172B2

JP5126172B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法

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Publication number: JP5126172B2
Application number: JP2009164744A
Authority: JP
Inventors: 哲矢田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-07-13
Also published as: GB201114338D0; CN102348556A; WO2011007502A1; US20110297019A1; GB2483753A; US8757059B2; DE112010002902T5; CN102348556B; JP2011020279A; KR20120044920A

Description

本発明は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。

基板に電子部品を実装した実装基板を製造する電子部品実装ラインは、基板に半導体装置などの電子部品を搭載する電子部品搭載装置の上流側に、基板に電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置を連結して構成される。従来より電子部品が実装される基板の形式として、基板の上面及び基板の上面に開口する凹部の底面の双方に電極パターンが形成された、いわゆるキャビティ基板が知られており、軽量高密度な基板として種々の機器において用いられている（特許文献１）。このようなキャビティ基板を対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷においては、基板の上面に接触する平板部と平板部から下方に突出して形成されて凹部に嵌合する嵌合部を有する立体的なスクリーンマスクが用いられる。このような立体的なスクリーンマスクを用いることにより、基板の上面と凹部の底面の双方に同時にペーストを印刷することができる。

特開２００８−２３５７６１号公報

しかしながら上述のキャビティ基板を対象とするスクリーン印刷においては、立体的なスクリーンマスクを用いることに起因して、種々の制約や課題が存在し、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することが困難であった。例えば、ペーストをにじみや欠けを生じることなく基板に良好に印刷するためには、スクリーンマスクに設けられたパターン孔にペーストを適正に充填する必要があるが、平板部に設けられたパターン孔と嵌合部に設けられたパターン孔ではペーストを充填するための条件が本質的に異なり、同一のスクリーン印刷機構構では、平板部と嵌合部の双方を対象として良好な印刷品質を確保することが難しい。このため、従来よりキャビティ基板を対象として良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行する方策が望まれていた。

そこで本発明は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法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、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたパターン孔を有する底面印刷用領域と、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたパターン孔を有する上面印刷用領域とを備えたスクリーンマスクと、上流側から搬入された前記基板を保持し、この基板を前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域のいずれかに選択的に位置合わせする基板位置決め部と、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した第１の摺接板と第２の摺接板とを対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成し、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域の上面のいずれかに前記第１の摺接板及び前記第２の摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記第１の摺接板と前記第２の摺接板との間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給または前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構と、密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備え、前記底面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する前記第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、スキージング動作において前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、前記上面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、スキージング動作において前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取る。

本発明のスクリーン印刷方法は、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたパターン孔を有する底面印刷用領域と、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたパターン孔を有する上面印刷用領域とを備えたスクリーンマスクと、上流側から搬入された前記基板を保持し、この基板を前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域のいずれかに選択的に位置合わせする基板位置決め部と、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した第１の摺接板と第２の摺接板とを対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域の上面のいずれかに前記第１の摺接板及び前記第２の摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記第１の摺接板と前記第２の摺接板との間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給または前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構と、密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備えたスクリーン印刷装置を用い、前記底面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置し、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成された前記第１の摺接板によって前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、前記上面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置し、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の高い材質で形成された前記第２の摺接板によって前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取る。

本発明によれば、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として同一の密閉型スキージ機構によって電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷に際し、底面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、密閉型スキージ機構の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板によって嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って凹入部から除去し、上面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、密閉型スキージ機構の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板によって上面印刷用領域の上面に付着するペーストを掻き取ることにより、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の断面図本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の印刷対象となる基板の構成説明図本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置が備えるスクリーンマスクの部分断面図本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に用いられる密閉型スキージ機構の構成説明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動作説明図

次に本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置１について図面を参照して説明する。まず図１，図２を参照してスクリーン印刷装置１の全体構成を説明する。スクリーン印刷装置１は、基板の上面及び基板の上面に開口する凹部の底面の双方に電極パターンが形成されたキャビティ基板を対象として、電極にペーストをスクリーン印刷する機能を有するものである。

図１、図２において、スクリーン印刷装置１は、基台２の中央部にスクリーン印刷を実行するスクリーン印刷部３を配置し、スクリーン印刷部３に印刷対象となる基板５を搬送する基板搬送機構４をＸ方向に配設した構成となっている。基板搬送機構４は、搬入コンベア４ａ、印刷コンベア４ｂ、搬出コンベア４ｃより構成される。搬入コンベア４ａは上流側装置から搬入された基板５を受け取り、印刷コンベア４ｂに受け渡す。印刷コンベア４ｂは受け渡された基板５をスクリーン印刷部３による印刷位置に搬送する。搬出コンベア４ｃはスクリーン印刷部３による印刷作業が終了した後の基板５を印刷コンベア４ｂから受け渡され、下流側装置へ搬出する。

図２において、基台２の上面には基板５を保持して印刷位置に位置決めする機能を有する基板位置決め部３０が配設されている。基板位置決め部３０は、Ｙ軸テーブル３１、Ｘ軸テーブル３２、θ軸テーブル３３を積層し、さらにθ軸テーブル３３に固定されたベースプレート３４の上方に、第１昇降プレート３５、第２昇降プレート３６を重ねて構成されている。Ｙ軸テーブル３１、Ｘ軸テーブル３２、θ軸テーブル３３を駆動することにより、ベースプレート３４はＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する。第１昇降プレート３５、第２昇降プレート３６はそれぞれ個別の昇降駆動機構を備えており、第１昇降プレート３５はベースプレート３４に対して、また第２昇降プレート３６は第１昇降プレート３５に対してそれぞれ相対的に昇降する。第１昇降プレート３５とともに昇降する昇降軸３５ａの上端部には、基板搬送機構４を構成する印刷コンベア４ｂおよび印刷コンベア４ｂの上方で基板５をＹ方向の両側方から挟んでクランプするクランプ部材３８が配設されている。

第２昇降プレート３６の上面には下受け部材３７が固着されており、第２昇降プレート３６を上昇させることにより、下受け部材３７は印刷コンベア４ｂによって搬送された基板５の下面側に当接して、基板５を印刷高さ位置に保持する。基板５はこの状態でクランプ部材３８によって挟み込まれて固定される。そしてこの状態で第１昇降プレート３５を上昇させることにより、印刷対象の基板５は以下に説明するスクリーンマスク１２に対して下面側から当接する。このとき、基板位置決め部３０を駆動することにより、印刷対象の基板５をスクリーンマスク１２に対してＸ、Ｙ、θおよびＺの各方向に位置合わせすることができる。

基板位置決め部３０の上方には、スクリーン印刷部３を構成するスクリーンマスク１２が水平姿勢で配置されている。スクリーンマスク１２は方形形状のマスク枠１１に展張されており、マスク枠１１はＸ方向に対向して配置された１対のマスクホルダ１０によって保持されている。本実施の形態においては、スクリーンマスク１２には２つの印刷用領域
が設定されており、図１に示すように、スクリーンマスク１２は中心線ＣＬについて一方側（図１において上側）に底面印刷用領域１２ａ、他方側（図１において下側）に上面印刷用領域１２ｂが形成されている。

ここでスクリーン印刷装置１の印刷対象となる基板５および基板５と上述の印刷用領域との関係について、図３，図４を参照して説明する。本実施の形態においては、基板５は高さが異なる２種類の印刷面を有する形態となっている。すなわち図３に示すように、基板５の中央部における上面５ａには、複数の上面電極６ａが形成された上面印刷エリア５ｄが複数（ここでは２箇所）設定されている。さらに基板５の各コーナ部の近傍には、上面５ａよりも高さ位置が低い底面５ｃを有する凹部５ｂが形成されており、底面５ｃに設定された底面印刷エリア５ｅには、複数の底面電極６ｂが形成されている。本実施の形態に示すスクリーン印刷装置１は、凹部５ｂ内の底面印刷エリア５ｅおよび上面５ａに設定された上面印刷エリア５ｄを対象として、それぞれ電子部品接合用のペーストを印刷する。

スクリーンマスク１２において、底面印刷用領域１２ａには底面印刷エリア５ｅに対応してマスクパターンが設けられており、上面印刷用領域１２ｂには上面印刷エリア５ｄに対応したマスクパターンが設けられている。すなわち図４（ａ）に示すように、底面印刷用領域１２ａには基板５における凹部５ｂの配列に対応して、凹部５ｂに嵌合する形状の嵌合部１２ｃがスクリーンマスク１２から下面側に突出して設けられており、嵌合部１２ｃの上面はスクリーンマスク１２から凹入した凹入部１２ｅとなっている。凹入部１２ｅの内部には凹部５ｂ内における底面電極６ｂの配列に対応してパターン孔１２ｄが形成されている。また図４（ｂ）に示すように、上面印刷用領域１２ｂには基板５の上面５ａにおける上面電極６ａの配列に対応して、パターン孔１２ｆが形成されている。

すなわち本実施の形態においてスクリーンマスク１２は、底面印刷エリア５ｅに対応して設けられ凹部５ｂに嵌合する嵌合部１２ｃおよびこの嵌合部１２ｃに底面電極６ｂに対応して形成されたパターン孔１２ｄを有する底面印刷用領域１２ａと、上面印刷エリア５ｄに対応して設けられ上面電極６ａに対応して形成されたパターン孔１２ｆを有する上面印刷用領域１２ｂとを備えている。そして上流側から搬入され基板位置決め部３０によって保持された基板５は、基板位置決め部３０を駆動することにより底面印刷用領域１２ａまたは上面印刷用領域１２ｂのいずれかに選択的に位置合わせされる。

基台２の上面には、スクリーンマスク１２の側方に位置して、カメラＸ軸テーブル９Ｘ、カメラＹ軸テーブル９Ｙよりなるカメラ移動機構９が配設されている。カメラＸ軸テーブル９Ｘには、カメラユニット８が装着されており、カメラ移動機構９を駆動することにより、カメラユニット８はＸ方向、Ｙ方向に移動する。図２に示すように、カメラユニット８は撮像方向がそれぞれ下向き、上向きの基板認識カメラ８ａ、マスク認識カメラ８ｂの２つのカメラを備えている。基板認識カメラ８ａ、マスク認識カメラ８ｂを基板位置決め部３０に保持された基板５の上方に位置させることにより、基板認識カメラ８ａによって基板５に形成された認識マークを撮像することができ、この撮像結果を認識処理することにより、基板５の位置が検出される。またマスク認識カメラ８ｂを底面印刷用領域１２ａ、上面印刷用領域１２ｂにそれぞれ設けられた認識マークの下方に位置させることによりこれらの認識マークを撮像することができ、この撮像結果を認識処理することにより、底面印刷用領域１２ａ、上面印刷用領域１２ｂの位置が検出される。

スクリーンマスク１２の上方には、スキージユニットである密閉型スキージ機構１３がスキージ移動機構２０によって移動自在に配設されている。密閉型スキージ機構１３は、結合部材１５によって保持された印刷部１４を備えており、印刷部１４の内部に貯留されたペーストＰをシリンダ１６によって加圧してスクリーンマスク１２の嵌合部１２ｃの凹
入部１２ｅやパターン孔１２ｆに充填する構成となっている。底面印刷用領域１２ａ、上面印刷用領域１２ｂがそれぞれ印刷対象となる場合には、図２に示すように、密閉型スキージ機構１３を中心線ＣＬからそれぞれ矢印ａ、矢印ｂ方向へ移動させる。

次に図５を参照して、密閉型スキージ機構１３およびスキージ移動機構２０の構成を説明する。スキージ移動機構２０は、移動プレート２２をＹ方向（スキージング動作方向）に移動させるＹ軸移動機構２１および移動プレート２２の上面に設けられたスキージ昇降機構２３を備えている。スキージ昇降機構２３はエアシリンダを備えており、スキージ昇降機構２３から下方に延出した昇降軸２３ａの下端部には、結合部材１５を介して密閉型スキージ機構１３が結合されている。スキージ昇降機構２３を駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はスクリーンマスク１２に対して昇降するとともに、密閉型スキージ機構１３をスクリーンマスク１２に対して規定の印圧によって押圧することが可能となっている。

Ｙ軸移動機構２１の構成を説明する。移動プレート２２の下面にはナット部材２６が結合されており、ナット２６に螺合した送りねじ２５は、モータ２７によって回転駆動される。モータ２７を駆動することにより、移動プレート２２は水平移動し、したがってスキージ昇降機構２３に結合された密閉型スキージ機構１３も水平移動する。密閉型スキージ機構１３を下降させた状態で、モータ２７を駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はスクリーンマスク１２上で水平移動する。すなわち、モータ２７、送りねじ２５およびナット部材２６は、密閉型スキージ機構１３をスクリーンマスク１２上で水平移動させるＹ軸移動機構２１を構成する。

密閉型スキージ機構１３の下部には、スクリーンマスク１２の表面に当接してペーストＰをパターン孔に充填する印刷部１４が設けられている。印刷部１４を構成する本体部４０は、スクリーンマスク１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である。本体部４０の長さ寸法は印刷対象の基板５の幅寸法をカバーするように設定される。本体部４０には、ペーストＰが貯溜されたカートリッジ４１が着脱自在に装着される。

カートリッジ４１には予め所定量のペーストＰが貯溜されており、カートリッジ４１の上面の開口には、内部のペーストＰを加圧する加圧板４２が嵌入している。加圧板４２は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動することにより、加圧板４２はカートリッジ４１内で上下動する。シリンダ１６を所定の圧力で駆動することにより、カートリッジ４１内のペーストＰを加圧板４２によって所定の圧力で押し下げる（矢印ｃ）。

カートリッジ４１の底面はペーストＰの押出し板４１ａとなっており、押出し板４１ａには多数の開口４１ｂが設けられている。加圧板４２をシリンダ１６で下方に押圧することにより、カートリッジ４１内のペーストＰは加圧され、押出し板３１ａの開口３１ｂを通過して絞られながら下方に押し出される。このようにペーストＰが絞られることにより、ペーストＰの粘度が低下しスクリーン印刷に適した性状に改質される。

本体部４０の下面側からは、内側斜め方向に下窄まり形状で相対向した１対の摺接板（第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂ）が、対向方向をスキージング方向（Ｙ方向）に合わせて下方に延出している。第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂはいずれも板状部材であって、印刷空間４５のスキージング方向の前後壁を形成し、密閉型スキージ機構１３を下降させた状態では、第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂの下端部がスクリーンマスク１２の表面に当接する。

スクリーン印刷においては、加圧板４２により内部のペーストＰが加圧され、そして押
し出されたペーストＰは、本体部４０の下方に形成された空間、すなわち第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂと本体部４０の下面とによって囲まれた印刷空間４５に到達する。そしてペーストＰが印刷空間４５内に満たされた状態の密閉型スキージ機構１３を、スクリーンマスク１２上で摺動させる。これにより、印刷空間４５内のペーストＰは第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂの間の開口を介してスクリーンマスク１２の嵌合部１２ｃの凹入部１２ｅやパターン孔１２ｆ内に充填される。

そして密閉型スキージ機構１３を移動させることにより各パターン孔１２ｆ内に順次ペーストＰが充填される。すなわち、密閉型スキージ機構１３は、本体部４０に貯留されたペーストＰを加圧しながら底面印刷用領域１２ａまたは上面印刷用領域１２ｂの上面のいずれかに第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂを当接させてスキージング方向に摺動することにより、ペーストＰを第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂの間に設けられた印刷開口を介してスクリーンマスク１２の嵌合部１２ｃの凹入部１２ｅやパターン孔１２ｆに充填する機能を有している。

ここで第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂは、本実施の形態においては必要とされる機能が異なっており、これらの機能の差異に応じて材質や厚みが異なっている。すなわち第１の摺接板４４Ａは底面印刷用領域１２ａの底面印刷エリア５ｅを印刷対象とするスキージング動作においてスキージング方向の後方側に位置する位置関係にあり、このスキージング動作において嵌合部１２ｃの上面の凹入部１２ｅ内に残留する余分なペーストをすくい取って凹入部１２ｅから除去することを目的としている。

このため、スクリーンマスク１２上での摺動時に第１の摺接板４４Ａが凹入部１２ｅを通過する際に、第１の摺接板４４Ａの下端部が凹入部１２ｅ内に進入してペーストを掻き出す作用を果たすよう、可撓性に富んだ材質、例えばウレタン樹脂などの樹脂材質のものが選定される。そして材質の選定とともに、本体部４０をマスクプレート１２に対して押しつける印圧によって所望の撓み形態で第１の摺接板４４Ａが変形するよう、厚み寸法を適切に設定する。このように可撓性に富む材質の選定および厚み寸法の適切な選定により、第１の摺接板４４Ａは斜め下方への延出方向のみならず、長手方向（Ｘ方向）にも変形が許容される。これにより、第１の摺接板４４Ａが凹入部１２ｅを通過する際には、凹入部１２ｅのＸ方向の範囲に相当する幅範囲内において、第１の摺接板４４Ａの下端部は凹入部１２ｅ内に進入する。

これに対し、第２の摺接板４４Ｂについては、上面印刷用領域１２ｂの上面５ａを印刷対象とするスキージング動作においてスキージング方向の後方側に位置する位置関係にあり、このスキージング動作において、上面印刷用領域１２ｂの上面１２ｇに付着するペーストを確実に掻き取ることを目的としている。このため、スクリーンマスク１２上での摺動時に第２の摺接板４４Ｂの下端部が上面１２ｇに押しつけられて密着するよう、剛性の大きい材質、例えばステンレスなどの金属材質のものが選定される。そして材質の選定とともに、本体部４０をマスクプレート１２に対して押しつける印圧によって、所望の撓み形態で第２の摺接板４４Ｂが変形して下端部がマスクプレート１２に密着するよう、厚み寸法を適切に設定する。

スクリーン印刷装置１による基板５を対象としたスクリーン印刷においては、基板５をスクリーンマスク１２の底面印刷用領域１２ａ、上面印刷用領域１２ｂに対して順次位置合わせして、密閉型スキージ機構１３によってペーストＰを印刷する。これらの２つの印刷用領域に対するスクリーン印刷について、図６、図７，図８を参照して説明する。まず図６（ａ）は、底面印刷用領域１２ａを対象とする印刷動作を示しており、この場合には、基板位置決め部３０を底面印刷用領域１２ａの下面側に位置合わせし、下受け部材３７によって下受けされた基板５をスクリーンマスク１２の下面側から当接させる。

これにより、図７（ａ）に示すように、スクリーンマスク１２の嵌合部１２ｃが基板５の凹部５ｂ内に嵌合する。そしてこの状態で、密閉型スキージ機構１３を下降させて（矢印ｆ）、第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂをスクリーンマスク１２に当接させる。次いで密閉型スキージ機構１３をスキージング方向（矢印ｇ）に移動させる。このとき、第１の摺接板４４Ａがスキージング方向の後方側となるように、密閉型スキージ機構１３の移動方向が設定される。

図７（ｂ）、（ｃ）は、第１の摺接板４４Ａが凹入部１２ｅを通過する際の挙動を示している。すなわち本体部４０が印圧Ｆによってスクリーンマスク１２に対して押圧されることにより、第１の摺接板４４Ａは撓みを生じ（矢印ｈ）、印刷部１４はこの状態でスキージング動作を行う。そして印刷部１４が進行して第１の摺接板４４Ａが凹入部１２ｅ内に移動すると、第１の摺接板４４Ａは可撓性に富む材質で製作されていることから、図７（ｃ）に示すように、撓み変形の弾発力によって下端部４４ｅが凹入部１２ｅ内に進入する方向に、図７（ｂ）に示す状態から変形する。これにより、凹入部１２ｅ内に残留した状態のペーストＰは第１の摺接板４４Ａによってすくい取られ除去される。すなわち本実施の形態においては、第１の摺接板４４Ａは、スキージング動作において密閉型スキージ機構１３を底面印刷用領域１２ａの上面に対して押圧する印圧により撓み変形し、この撓み変形の弾発力により下端部４４ｅが凹入部１２ｅに進入するように、厚みおよび材質が選定されている

次に図６（ｂ）は、上面印刷用領域１２ｂを対象とする印刷動作を示しており、この場合には、基板位置決め部３０を上面印刷用領域１２ｂの下面側に位置合わせし、下受け部材３７によって下受けされた基板５をスクリーンマスク１２の下面側から当接させる。これにより、図８（ａ）に示すように、スクリーンマスク１２の凹入部１２ｅが基板５の上面電極６ａに位置合わせされた状態となる。そしてこの状態で、密閉型スキージ機構１３を下降させて（矢印ｊ）、第１の摺接板４４Ａ、第２の摺接板４４Ｂをスクリーンマスク１２に当接させる。次いで密閉型スキージ機構１３をスキージング方向（矢印ｋ）に移動させる。このとき、第２の摺接板４４Ｂがスキージング方向の後方側となるように、密閉型スキージ機構１３の移動方向が設定される。

図８（ｂ）は、第２の摺接板４４Ｂがスクリーンマスク１２の上面１２ｇを摺動する際の挙動を示している。すなわち本体部４０が印圧Ｆによってスクリーンマスク１２に対して押圧されることにより、第２の摺接板４４Ｂは撓みを生じ（矢印ｌ）、印刷部１４はこの状態でスキージング動作を行う。そして印刷部１４が進行してスキージングが継続されると、第２の摺接板４４Ｂは剛性を有する材質で製作されていることから、第２の摺接板４４Ｂの下端部４４ｅは、上面１２ｇに対して印圧Ｆに応じた撓み反力で押しつけられ、上面１２ｇに密着する。

これにより、上面１２ｇに付着したペーストＰは第２の摺接板４４Ｂによって上面１２ｇから剥離されて掻き取られる。すなわち本実施の形態においては、第２の摺接板４４Ｂは、スキージング動作において密閉型スキージ機構１３を上面印刷用領域１２ｂの上面１２ｇに対して押圧する印圧により下端部４４ｅが上面１２ｇに密着し、上面１２ｇに付着するペーストを上面１２ｇから剥離させて掻き取るように、厚みおよび材質が選定されている。

このように本実施の形態に示すスクリーン印刷装置１によって、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷方法においては、底面印刷用領域１２ａを印刷対象とするスキージング動作
において、密閉型スキージ機構１３の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板４４Ａによって嵌合部１２ｃの上面側の凹入部１２ｅに残留するペーストＰをすくい取って凹入部１２ｅから除去する。そして上面印刷用領域１２ｂを印刷対象とするスキージング動作において、密閉型スキージ機構１３の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板４４Ｂによって上面印刷用領域１２ｂの上面に付着するペーストＰを掻き取るようにしている。

このようなスクリーン印刷方法を採用することにより、従来よりキャビティ基板を対象とするスクリーン印刷において存在していた種々の制約や課題を解消して、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができる。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができるという効果を有し、キャビティ基板など高さの異なる印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷する分野において有用である。

１スクリーン印刷装置
２基台
３スクリーン印刷部
４基板搬送機構
５基板
５ｂ凹部
５ｅ底面印刷エリア
６ａ上面電極
６ｂ底面電極
１２スクリーンマスク
１２ａ底面印刷用領域
１２ｂ上面印刷用領域
１２ｃ嵌合部
１２ｄパターン孔
１２ｅ凹入部
１３密閉型スキージ機構
１４印刷部
２０スキージ移動機構
３０基板位置決め部
４４Ａ第１の摺接板
４４Ｂ第２の摺接板

Claims

基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたパターン孔を有する底面印刷用領域と、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたパターン孔を有する上面印刷用領域とを備えたスクリーンマスクと、
上流側から搬入された前記基板を保持し、この基板を前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域のいずれかに選択的に位置合わせする基板位置決め部と、
前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した第１の摺接板と第２の摺接板とを対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成し、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域の上面のいずれかに前記第１の摺接板及び前記第２の摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記第１の摺接板と前記第２の摺接板との間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給または前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構と、密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備え、
前記底面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する前記第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、スキージング動作において前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、前記上面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、スキージング動作において前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取ることを特徴とするスクリーン印刷装置。
基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたパターン孔を有する底面印刷用領域と、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたパターン孔を有する上面印刷用領域とを備えたスクリーンマスクと、上流側から搬入された前記基板を保持し、この基板を前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域のいずれかに選択的に位置合わせする基板位置決め部と、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した第１の摺接板と第２の摺接板とを対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用領域または前記上面印刷用領域の上面のいずれかに前記第１の摺接板及び前記第２の摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記第１の摺接板と前記第２の摺接板との間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給または前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構と、密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備えたスクリーン印刷装置を用い、
前記底面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置し、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成された前記第１の摺接板によって前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、
前記上面印刷用領域を印刷対象とするスキージング動作において、当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置し、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の高い材質で形成された前記第２の摺接板によって前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取ることを特徴とするスクリーン印刷方法。