JP5887489B2 - ペースト供給装置およびスクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒容器に収納されたペーストを供給するペースト供給装置およびこのペースト供給装置を備えたスクリーン印刷装置に関するものである。

電子部品を基板に実装して実装基板を製造する部品実装分野において、電子部品接合用のペーストを基板の電極に供給する方法としてスクリーン印刷が用いられる。スクリーン印刷では、スクリーンマスク上に供給されたペーストをスキージによって掻き寄せ、パターン孔を介して基板の接合用電極に印刷する。この印刷動作を反復実行する過程では、消費されたペーストを補充する半田補給作業が適宜実行される。ペーストは上面側が開口可能な円筒容器に収納された状態で供給されることから、この半田補給作業では、円筒容器内のペーストを直接スクリーンマスク上に吐出させて供給するペースト供給装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献例では、内面に沿って移動自在なピストンをペーストが収容された円筒容器内に挿入して押し込むことにより、ピストンを貫通して設けられた吐出孔を介して内部のペーストを吐出させるようにしている。そしてピストンに装着されてペーストの漏れを防止するシール機構として、ピストンの側面に形成されたシール部材装着用の複数の環状溝にまずＯリングを装着し、さらに環状溝においてＯリングの外周面に複数のシールリングを重ね合わせて嵌合させる構成を採用している。これにより、円筒容器の内径寸法に誤差がある場合においても使用可能となり、汎用性に優れたものとなっている。

特開２０１０−１７２９２８号公報

しかしながら、上述の特許文献例に示す先行技術においては以下に述べるような不都合がある。すなわち、シール機構として複数組のシールリングを用いる構成においては、シールリング間の隙間にペーストが劣化したまま残留する不具合が避けられない。そしてこのような状態のまま継続して使用すると、残留した劣化半田が新たなペースト内に混入して接合不良などの要因となる。このような不具合を防止するためには、残留しているペーストを除去清掃するメンテナンス作業が必要とされるが、シール機構の構成が複雑であることから作業性が悪く、メンテナンス作業に煩雑な手間を要していた。この作業性の難点はピストンを円筒容器に挿入する際にも同様であり、容器交換作業毎に手間と時間を要していた。

そこで本発明は、多種類の円筒容器に対する汎用性を確保するとともにメンテナンスや容器交換作業時の作業性に優れたペースト供給装置およびこのペースト供給装置を備えたスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

本発明のペースト供給装置は、円筒容器の一方側に設けられた開口部から吐出ツールを嵌入させることにより、前記円筒容器内に収納されたペーストを前記吐出ツールを貫通して設けられた吐出孔を介して吐出させて供給するペースト供給装置であって、前記吐出ツールの嵌入方向側に設けられ前記円筒容器の内周面に嵌合して摺動するピストン部と、前記ピストン部に設けられ前記内周面との摺動面をシールするシール機構と、前記円筒容器と前記吐出ツールとを嵌合方向に相対的に移動させる駆動機構とを備え、前記シール機構は、前記ピストン部の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材を有し、前記シール部材は、前記円筒容器の内周面に当接して摺動するリップ部と、このリップ部から内径方向側に延出して設けられ前記端面の縁部に当接するリング部より成り、前記リップ部は、前記ピストン部を前記円筒容器の内周面に嵌合させて摺動させた状態において、前記摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状となっており、前記リング部は、前記シール面圧によって前記リップ部が及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状となっている。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させて前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記基板を保持して前記マスクプレートに対して位置決めして保持する基板位置決め部と、ペーストが供給された前記マスクプレートの上面にスキージを当接させて摺動させることにより前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、円筒容器の一方側に設けられた開口部から吐出ツールを嵌入させることにより、前記円筒容器内に収納されたペーストを前記吐出ツールを貫通して設けられた吐出孔を介して吐出させて、前記マスクプレートに供給するペースト供給装置とを備え、前記ペースト供給装置は、前記吐出ツールにおいて嵌入方向側に設けられ前記円筒容器の内周面に嵌合して摺動するピストン部と、前記ピストン部に設けられ前記内周面との摺動面をシールするシール機構と、前記円筒容器と前記吐出ツールとを嵌合方向に相対的に移動させる駆動機構とを備え、前記シール機構は、前記ピストン部の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材を有し、前記シール部材は、前記円筒容器の内周面に当接して摺動するリップ部と、このリップ部から内径方向側に延出して設けられ前記端面の縁部に当接するリング部より成り、前記リップ部は、前記ピストン部を前記円筒容器の内周面に嵌合させて摺動させた状態において、前記摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状となっており、前記リング部は、前記シール面圧によって前記リップ部が及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状となっている。

本発明によれば、円筒容器内に収納されたペーストを吐出ツールを貫通して設けられた吐出孔を介して吐出させる構成のペースト供給装置において、円筒容器の内周面に嵌合して摺動するピストン部に設けられ内周面との摺動面をシールするシール機構に用いられるシール部材を、ピストン部の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材であって、円筒容器の内周面に当接して摺動するリップ部と、このリップ部から内径方向側に延出して設けられ端面の縁部に当接するリング部より成る構成とし、さらにリップ部の断面形状を、ピストン部を円筒容器の内周面に嵌合させて摺動させた状態において、摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状とするとともに、リング部をシール面圧によってリップ部が及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状とすることにより、シール部材の撓みが許容されて円筒容器の径寸法のばらつきに容易に追従することができ、多種類の円筒容器に対する汎用性を確保するとともに、メンテナンスや容器交換作業時の作業性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態のペースト供給装置が装備されたスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のペースト供給装置が装備されたスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のペースト供給装置が装備されたスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のペースト供給装置が装備された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ペースト供給装置の構成説明図 本発明の一実施の形態のペースト供給装置の部分断面図 本発明の一実施の形態のペースト供給装置に用いられるシール機構の構成説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。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１１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、基板搬送機構８とともにスクリーン印刷機構１１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。そしてスクリーン印刷機構１１によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬送機構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１１について説明する。図１，図２において、マスク枠１２ａにはスクリーンマスク１２が展張されており、スクリーンマスク１２には、基板１０に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１２ｂが設けられている。スクリーンマスク１２上にはスキージユニット１３が配設されている。

スキージユニット１３は、水平な移動プレート１４にスキージホルダ１７に保持されたスキージ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ホルダ１７とともにスキージ１６は昇降して、スクリーンマスク１２の上面に当接する。移動プレート１４にはペーストであるクリーム半田１９（図４，図６参照）を供給するペースト供給部１８（ペースト供給装置）が結合されており、ペースト供給部１８はスキージユニット１３と一体的に移動する。

図２に示すように、縦フレーム２０上にはガイドレール２１がＹ方向に配設されており、ガイドレール２１にスライド自在に嵌合したスライダ２２は、結合部材２３を介して移動プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージユニット１３はＹ方向にスライド自在となっている。移動プレート１４は、ナット２５、送りねじ２４および送りねじ２４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。

次に図４を参照して、スクリーン印刷機構１１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（矢印ａ）、図４（ａ）に示すように、基板１０の下面を下受けするとともに、基板１０をクランプ部材９ａによって挟み込んでクランプする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をスクリーンマスク１２に対して位置合わせする。

この後、図４（ｂ）に示すように、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（矢印ｂ）、スクリーンマスク１２の下面に当接させる。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がスクリーンマスク１２に対して位置決め固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田１９が供給されたスクリーンマスク１２上でスキージ１６を摺動させる（矢印ｃ）ことにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にはクリーム半田１９が印刷される。

次に、図５を参照して、ペースト供給部１８の構成を説明する。移動プレート１４のＹ方向側の端部には、ペースト供給部１８を構成する略コ字形状のフレーム部材３０が結合されている（図１も参照）。フレーム部材３０において移動プレート１４と結合された垂直部材３０ｂの内側には上下方向のガイドレール３１が配設されており、ガイドレール３１にはＬ字形状のブラケット３３が固着されたスライダ３２が、上下方向にスライド自在に装着されている。

フレーム部材３０の上部材３０ａの下面側には、シリンダなどの直動駆動を行う駆動機構３４が昇降軸３４ａを下方にして配設されており、昇降軸３４ａの下端部はブラケット３３の水平プレート３３ａに結合されている。さらに水平プレート３３ａの下面には、クリーム半田１９を収納する円筒容器３５が装着されている。この装着状態においては、円筒容器３５内には下方に設けられた開口部３５ｃから吐出ツール３６が嵌入しており、吐出ツール３６の吐出軸部３６ａは、係止部３６ｃによって下部材３０ｃに係止された状態で下部材３０ｃの下方に突出している。

駆動機構３４を駆動して昇降軸３４ａを下降させることにより（矢印ｄ）、水平プレート３３ａを介して円筒容器３５が下降し、円筒容器３５は吐出ツール３６に対して嵌合方向に相対移動する。これにより、円筒容器３５内に収納されたクリーム半田１９は加圧されて吐出ツール３６の吐出軸部３６ａを貫通して設けられた吐出孔３６ｂを介して下方に吐出され、スクリーンマスク１２上に供給される。すなわち、ペースト供給部１８は、円筒容器３５の一方側に設けられた開口部３５ｃから吐出ツール３６を嵌入させることにより、円筒容器３５内に収納されたペーストであるクリーム半田１９を、吐出ツール３６を貫通して設けられた吐出孔３６ｂを介して吐出させて供給するペースト供給装置となっている。

次に図６を参照して、円筒容器３５および吐出ツール３６の構造を説明する。円筒容器３５は製造者から納入されるクリーム半田１９を収納するために用いられ、底部３５ａおよび筒部３５ｂより成る有底円筒部内にクリーム半田１９を収容する。スクリーン印刷装置において、ペースト供給部１８によってクリーム半田１９をスクリーンマスク１２の上面に供給する際には、まず円筒容器３５の開口部３５ｃから吐出ツール３６を嵌合させる。

吐出ツール３６において嵌合方向側（矢印ｅ方向）の端部には、円筒容器３５の内周面３５ｄに嵌合して摺動するピストン部３７が設けられている。ピストン部３７において底部３５ａ側に開口した円錐漏斗状の凹部３７ａは、吐出軸部３６ａを貫通して設けられた吐出孔３６ｂと連通している。駆動機構３４を駆動して円筒容器３５を下降させることにより、吐出ツール３６は円筒容器３５に対して嵌合方向側（矢印ｅ方向）に相対移動する。

これにより、円筒容器３５内のクリーム半田１９は、ピストン部３７によって加圧され、凹部３７ａ、吐出孔３６ｂを介して下方に吐出される（矢印ｆ）。このクリーム半田１９の吐出において、内周面３５ｄとピストン部３７の摺動面からのクリーム半田１９の漏れは、ピストン部３７の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材３８を装着した構成のシール機構Ｓによってシールされる。シール部材３８は、弾性・可撓性に富む樹脂やゴムなどのエラストマー材質を、以下に説明する形状に成形することにより製作される。

図７を参照して、シール機構Ｓの詳細構成を説明する。図７（ａ）に示すように、シール部材３８はＡ−Ａ断面に示す断面形状を有する円環部材である。シール部材３８は、外径方向に斜め下方に傾斜した形状のリップ部３８ａ（厚み寸法ｔ１，幅寸法ｂ１）と、リップ部３８ａから内径方向側に延出して設けられたリング部３８ｂ（厚み寸法ｔ２，幅寸法ｂ２）より構成されている。リップ部３８ａの傾斜姿勢は、ピストン部３７の嵌合方向側の端面３７ｂのエッジに設けられた面取り部３７ｆ（図７（ｂ））に合わせて設定され、そしてリップ部３８ａの先端面の外径Ｄ１は、シール部材３８が予め選定された締め代で内周面３５ｄに嵌合するよう、内周面３５ｄの内径Ｄ２に対して所定寸法だけ大きくなるように設定されている。

シール部材３８をピストン部３７に装着した状態では、図７（ｂ）に示すように、リップ部３８ａ、リング部３８ｂはそれぞれ面取り部３７ｆ、端面３７ｂに沿って装着される。さらにリング部３８ｂは、端面３７ｂにシール押さえ３７ｃを凸設させて形成されたシール溝３７ｄ内に嵌合する。これにより、シール部材３８はピストン部３７に固定される。なお、シール部材３８をピストン部３７に固定する固定機構としては、図７に示す構成以外にも種々の形態を用いることができる。

円筒容器３５に吐出ツール３６を嵌合させた状態では、図７（ｂ）に示すように、リップ部３８ａは円筒容器３５の内周面３５ｄに当接して摺動する。この状態において、リップ部３８ａの先端面の外径Ｄ１は内周面３５ｄの内径Ｄ２に対して所定寸法だけ大きく設定されていることから、リップ部３８ａは内周面３５ｄに押し付けられることによって、予め設定された締め代だけ内側方向に押し込まれる。そしてこの押し込みによってリップ部３８ａが面取り部３７ｆに倣う方向に撓み変形し、リップ部３８ａはこの撓み変形に応じた押し付け力Ｆで内周面３５ｄに対して押し付けられて、ピストン部３７と内周面３５ｄとの摺動面がシールされる。これにより、円筒容器３５内において加圧されたクリーム半田１９の摺動面からのリークが防止される。

上記構成において、リップ部３８ａの厚み寸法ｔ１，幅寸法ｂ１は、リップ部３８ａが予め設定された締め代だけ押し込まれた状態において、円筒容器３５内部で加圧されたクリーム半田１９をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な押し付け力Ｆを生じる剛性値がえられるように設定される。すなわち、円筒容器３５内部の圧力や、シール部材３８の材質の弾性係数などの物性値を勘案して、経験知や試行結果などに基づいて適宜選定される。また、リング部３８ｂの厚み寸法ｔ２，幅寸法ｂ２は、リップ部３８ａが予め設定された締め代だけ押し込まれた状態において内径側方向へ所定量だけ変位することが許容される剛性値となるように、同様に経験知や試行結果などに基づいて適宜選定される。

すなわちリップ部３８ａは、ピストン部３７を円筒容器３５の内周面３５ｄに嵌合させて摺動させた状態において、ピストン部３７と内周面３５ｄとの摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状となっている。そしてリング部３８ｂは、上述のシール面圧によってリップ部３８ａが及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状となっている。

このような構成のシール機構Ｓを採用することにより、製造メーカや製造ロットによって円筒容器３５の内周面３５ｄの径寸法に幾分かのばらつきが存在する場合にあっても、シール部材３８の変形が許容されてばらつきが吸収される。これにより、同一の吐出ツール３６を径寸法のばらつきを有する多種類の円筒容器に対して共通して使用することができ、吐出ツール３６の汎用性を確保することが可能となっている。また、円筒容器３５の交換作業において、吐出ツール３６を開口部３５ｃを介して円筒容器３５内に嵌合させるに際し、同様に装着隙間３９によってシール部材３８の変形が許容されることから、作業者は吐出ツール３６を容易に円筒容器３５内に嵌合させることができ、メンテナンスや容器交換作業時の作業性に優れている。

本発明のペースト供給装置およびスクリーン印刷装置は、多種類の円筒容器に対する汎用性を確保するとともにメンテナンスや容器交換作業時の作業性に優れるという特徴を有し、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。

１ 基板位置決め部
１０ 基板
１１ スクリーン印刷機構
１２ スクリーンマスク
１２ａ マスク枠
１２ｂ パターン孔
１３ スキージユニット
１６ スキージ
１８ ペースト供給部
１９ クリーム半田
３４ 駆動機構
３５ 円筒容器
３５ｃ 開口部
３６ 吐出ツール
３６ａ 吐出軸部
３７ ピストン部
３７ｂ 端面
３８ シール部材
３８ａ リップ部
３８ｂ リング部

Claims (2)

1. 円筒容器の一方側に設けられた開口部から吐出ツールを嵌入させることにより、前記円筒容器内に収納されたペーストを前記吐出ツールを貫通して設けられた吐出孔を介して吐出させて供給するペースト供給装置であって、
   前記吐出ツールの嵌入方向側に設けられ前記円筒容器の内周面に嵌合して摺動するピストン部と、前記ピストン部に設けられ前記内周面との摺動面をシールするシール機構と、前記円筒容器と前記吐出ツールとを嵌合方向に相対的に移動させる駆動機構とを備え、
   前記シール機構は、前記ピストン部の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材を有し、
   前記シール部材は、前記円筒容器の内周面に当接して摺動するリップ部と、このリップ部から内径方向側に延出して設けられ前記端面の縁部に当接するリング部より成り、
   前記リップ部は、前記ピストン部を前記円筒容器の内周面に嵌合させて摺動させた状態において、前記摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状となっており、
   前記リング部は、前記シール面圧によって前記リップ部が及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状となっていることを特徴とするペースト供給装置。
2. パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させて前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
   前記基板を保持して前記マスクプレートに対して位置決めして保持する基板位置決め部と、
   ペーストが供給された前記マスクプレートの上面にスキージを当接させて摺動させることにより前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、
   円筒容器の一方側に設けられた開口部から吐出ツールを嵌入させることにより、前記円筒容器内に収納されたペーストを前記吐出ツールを貫通して設けられた吐出孔を介して吐出させて、前記マスクプレートに供給するペースト供給装置とを備え、
   前記ペースト供給装置は、前記吐出ツールにおいて嵌入方向側に設けられ前記円筒容器の内周面に嵌合して摺動するピストン部と、前記ピストン部に設けられ前記内周面との摺動面をシールするシール機構と、前記円筒容器と前記吐出ツールとを嵌合方向に相対的に移動させる駆動機構とを備え、
   前記シール機構は、前記ピストン部の嵌入方向側の端面に装着された円環状のシール部材を有し、
   前記シール部材は、前記円筒容器の内周面に当接して摺動するリップ部と、このリップ部から内径方向側に延出して設けられ前記端面の縁部に当接するリング部より成り、
   前記リップ部は、前記ピストン部を前記円筒容器の内周面に嵌合させて摺動させた状態において、前記摺動面をシールするのに必要とされるシール面圧を確保可能な第１の剛性値を有する断面形状となっており、
   前記リング部は、前記シール面圧によって前記リップ部が及ぼす内径側方向への力により内側方向への変位が生じる第２の剛性値を有する断面形状となっていることを特徴とするスクリーン印刷装置。

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