JP6071156B2 - スクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーンマスクに帯電した静電気を除去してから回路基板に所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置に関する発明である。

スクリーン印刷装置においては、回路基板の上面にスクリーンマスクを重ね合わせてスクリーン印刷する際に、スキージング動作によりスクリーンマスクの上面をスキージで摩擦することになるため、スクリーンマスクに静電気が帯電しやすい。スクリーンマスクに静電気が帯電すると、下面に電子部品が実装された回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、スクリーンマスクからの静電気の放電によって回路基板の下面側の電子部品内部の繊細な回路が破壊される可能性がある。また、下面に電子部品が実装されていない回路基板の上面にスクリーン印刷する場合でも、スクリーンマスク側の静電気がスクリーンマスクの下面に密着した回路基板に移動して該回路基板に静電気が帯電して、その後に実装する電子部品内部の繊細な回路が静電気の放電で破壊される可能性がある。

このようなスクリーンマスクからの静電気の放電による電子部品のダメージを防止するために、特許文献１（特開２００４−１７５１２号公報）に記載されているように、スクリーンマスクを保持するマスクホルダと該スクリーンマスクの上面との間をアース線で接続して、スクリーンマスクに帯電した静電気をアース線とマスクホルダを通してアース側に逃がしたり、アース側に接続した除電ブラシをスクリーンマスクの上面に接触させてスクリーンマスクから静電気を逃がすようにしたものがある。

また、スクリーンマスクがプラスチックで形成されている場合は、特許文献２（特開平８−２５２９８８号公報）に記載されているように、スクリーンマスクの上下両面に導電層を形成し、この導電層と、回路基板をクランプするクランプ部材を通して、スクリーンマスクから静電気を除去するようにしたものがある。

特開２００４−１７５１２号公報 特開平８−２５２９８８号公報

しかし、上記特許文献１のように、スクリーンマスクの上面側にアース線を接続する除電方法では、スクリーンマスクを交換する毎に、該スクリーンマスクにアース線を付け替える必要があり、その作業が面倒である。また、除電ブラシをスクリーンマスクの上面に接触させる除電方法では、スクリーンマスクを交換する毎に、該スクリーンマスクのサイズやスキージの移動範囲に応じて、除電ブラシがスキージと干渉しないように、除電ブラシの位置を変更する必要があり、その作業が面倒である。

また、上記特許文献２のように、スクリーンマスクの上下両面に形成した導電層と、回路基板をクランプするクランプ部材を通してスクリーンマスクから静電気を除去する除電方法では、スクリーン印刷時に回路基板もスクリーンマスク下面の導電層とクランプ部材に接触した状態となるため、スクリーンマスクから導電層やクランプ部材へ逃がされる静電気の一部が回路基板に帯電してしまう可能性があり、上記特許文献１と比べて、スクリーンマスクからの静電気の放電による電子部品のダメージを防止する効果が小さい。

しかも、上記特許文献１，２の除電方法では、いずれも、アース線、除電ブラシ、導電層を設ける必要があり、その分、コストアップにもなる欠点がある。

上記課題を解決するために、本発明は、スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面にスキージを接触させながら移動させて該回路基板の上面に所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置において、前記回路基板を前記スクリーンマスクの下面に接触させる前に、該回路基板の側方に位置する導電性のマスク支持部材を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させて該スクリーンマスクに帯電した静電気を該マスク支持部材を通して除去する除電動作を行い、その後、該回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷するようにしたものである。

本発明は、マスク支持部材の上昇動作を回路基板の上昇動作よりも早いタイミングで行うことで、回路基板をスクリーンマスクの下面に接触させる前に、該スクリーンマスクに帯電した静電気を導電性のマスク支持部材を通して除去できるため、スクリーンマスクから回路基板への静電気の放電を確実に防止することができ、スクリーンマスクからの静電気の放電による電子部品のダメージを確実に防止することができる。しかも、マスク支持部材の上昇タイミングを回路基板の上昇タイミングよりも早くする動作は、スクリーン印刷装置によって自動的に制御できると共に、スクリーンマスクを交換する毎に、作業者がアース線の付け替えや除電ブラシの位置の変更を行う必要がなく、その分、スクリーンマスクの交換作業を簡単化できる。また、本発明の除電動作は、スクリーン印刷装置の制御プログラムの変更だけで対応できるため、静電気の除電機能を低コストで実現できる。

本発明は、下面に電子部品が実装された回路基板の上面にスクリーン印刷する場合のみ、前記除電動作を行ってからスクリーン印刷を行い、下面に電子部品が実装されていない回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、前記除電動作を行わず、前記マスク支持部材と前記回路基板の各々の上面の高さを揃えた状態で両者を同時に上昇させて前記スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷するようにしても良い。これは、スクリーンマスクからの静電気の放電による電子部品のダメージは、下面に電子部品が実装された回路基板の上面にスクリーン印刷する場合に発生しやすいためである。下面に電子部品が実装されていない回路基板の上面にスクリーン印刷する場合は、回路基板の下面に電子部品が実装されている場合と比較して、スクリーンマスクからの静電気の放電による弊害が少ないため、除電動作を行わず、マスク支持部材と回路基板とを同時に上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷するようにすれば、除電動作を行う時間分だけ１回のスクリーン印刷に要する時間を短縮することができ、生産性を向上できる。

本発明は、毎回、スクリーン印刷を行う前に除電動作を行うようにしても良いが、１回のスクリーン印刷でスクリーンマスクに帯電する静電気の電荷量は比較的少ないと考えられるため、除電動作を行わないスクリーン印刷を所定回数行う毎（つまりスクリーンマスクに放電の可能性のある電荷量が帯電する毎）に除電動作を行ってスクリーン印刷するようにしても良い。このようにすれば、スクリーン印刷の回数に対して除電動作を行う回数を大幅に減らすことができ、生産性を向上できる。

また、本発明は、マスク支持部材の上面に、スクリーン印刷時にスクリーンマスクを負圧で吸着する吸着孔を形成し、除電動作を行う際に、前記吸着孔に負圧を作用させて負圧吸着力によりスクリーンマスクの下面にマスク支持部材の上面を密着させるようにしても良い。このようにすれば、スクリーンマスクとマスク支持部材との間の導通抵抗を減少させることができて、スクリーンマスクからマスク支持部材へ静電気を逃がしやすくすることができる。

図１は本発明の一実施例のスクリーン印刷装置のスクリーンマスクの下方に回路基板を搬入する動作を説明する図である。 図２はスクリーンマスクの下方に搬入した回路基板をクランプ部材でクランプする動作を説明する図である。 図３はマスク支持部材を上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させて除電する動作を説明する図である。 図４は回路基板を上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷する動作を説明する図である。 図５はスクリーン印刷後にマスク支持部材をスクリーンマスクの下面に接触させたまま回路基板を下降させる版離れ動作を説明する図である。 図６は昇降テーブルを下降させてマスク支持部材を下降させる動作を説明する図である。 図７はスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、スクリーン印刷装置１０の構成を図１乃至図６を用いて説明する。

スクリーン印刷装置１０には、上下２段の昇降テーブル１１，１２が昇降可能に設けられ、上段の昇降テーブル１１は、下段の昇降テーブル１２に昇降機構１３によって昇降可能に支持されている。下段の昇降テーブル１２は、昇降機構２６（図７参照）によって昇降可能に支持されている。

上段の昇降テーブル１１の両側には、回路基板１４の両側縁を挟み付けるようにクランプするサイドクランパ１５が設けられている。両側のサイドクランパ１５の間隔は、クランプする回路基板１４の幅に合わせて送りねじ機構３７（図７参照）によって調整されるようになっている。サイドクランパ１５の内側には、回路基板１４を搬入・搬出するためのコンベア１６が設けられ、このコンベア１６上で回路基板１４の両側縁がサイドクランパ１５でクランプされるようになっている。

各サイドクランパ１５に隣接して導電性のマスク支持部材１７が下段の昇降テーブル１２上に設けられ、両側のマスク支持部材１７の間隔がコンベア１６の幅（サイドクランパ１５の間隔）に合わせて送りねじ機構３８（図７参照）によって調整されるようになっている。

上段の昇降テーブル１１上には、バックアッププレート１８が昇降機構１９によって昇降可能に設けられ、このバックアッププレート１８上に、回路基板１４を下方から受け支えるための複数のバックアップピン２０が設けられている。

マスク支持部材１７やサイドクランパ１５の上方には、スクリーンマスク２１が水平に配置され、このスクリーンマスク２１の上方にスキージ２２が配置されている。スクリーンマスク２１は、金属板等により形成され、マスク取付枠２３に絶縁性弾性材製のテンション膜２４を介して取り付けられている。

マスク支持部材１７は、その上面がスクリーンマスク２１の下面に密着して該スクリーンマスク２１からマスク支持部材１７へ静電気が移動するように水平な平坦面に形成されている。マスク支持部材１７と下段の昇降テーブル１２は、それぞれ金属等の導電部材で形成され、互いに電気的に接触し、且つ、下段の昇降テーブル１２には、接地されたアース線２５が接続されている。これにより、スクリーンマスク２１の下面にマスク支持部材１７を接触させたときに、スクリーンマスク２１がマスク支持部材１７と下段の昇降テーブル１２とアース線２５を通して接地された状態となり、スクリーンマスク２１に帯電した静電気がマスク支持部材１７→下段の昇降テーブル１２→アース線２５の経路でアース側に逃がされるようになっている。

更に、マスク支持部材１７の上面には、スクリーン印刷時にスクリーンマスク２１を負圧で吸着する吸着孔２７が形成され、後述する除電動作を行う際にも、吸着孔２７に負圧を作用させて負圧吸着力によりスクリーンマスク２１の下面をマスク支持部材１７の上面に密着させるようにしている。

以上のように構成されたスクリーン印刷装置１０は、制御手段としての制御装置３１（図７参照）を備えている。制御装置３１は、回路基板１４の昇降動作、マスク支持部材１７の昇降動作、スキージ２２の移動動作等を含むスクリーン印刷装置１０の動作を制御している。

このスクリーン印刷装置１０を使用して、スクリーンマスク２１の下面に回路基板１４を重ね合わせてスクリーン印刷する際に、スキージング動作によりスクリーンマスク２１の上面をスキージ２２で摩擦することになるため、スクリーンマスク２１に静電気が帯電しやすい。スクリーンマスク２１に静電気が帯電すると、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合には、スクリーンマスク２１からの静電気の放電によって回路基板１４の下面側の電子部品２８内部の繊細な回路が破壊される可能性がある。

そこで、本実施例では、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合に、制御装置３１は、回路基板１４をスクリーンマスク２１の下面に接触させる前に、該回路基板１４の側方に位置する導電性のマスク支持部材１７を上昇させて該スクリーンマスク２１の下面に接触させて該スクリーンマスク２１に帯電した静電気を該マスク支持部材１７を通して除去する除電動作を行い、その後、該回路基板１４を上昇させて該スクリーンマスク２１の下面に接触させてスクリーン印刷するようにしている。

以下、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合の除電動作付きスクリーン印刷方法を図１乃至図６を参照しながら説明する。

まず、図１に示すように、制御装置３１は、マスク支持部材１７の上面の高さをサイドクランパ１５の上面の高さよりも高くした状態で、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４をコンベア１６に載せてスクリーンマスク２１の下方の所定の印刷位置に搬入する。

この後、図２に示すように、制御装置３１は、昇降機構１９によってバックアッププレート１８を上昇させて、該バックアッププレート１８上のバックアップピン２０の上端で回路基板１４を突き上げて、該回路基板１４の上面の高さをサイドクランパ１５の上面の高さに揃えた状態で該回路基板１４の上昇動作を停止させる。この後、制御装置３１は、サイドクランパ１５の間隔を狭めて回路基板１４の両側縁をクランプする。

この後、図３に示すように、除電動作に移行し、制御装置３１は、下段の昇降テーブル１２を上昇させてマスク支持部材１７をスクリーンマスク２１の下面に接触させた状態で、該昇降テーブル１２の上昇動作を停止させる。この際、制御装置３１は、マスク支持部材１７の上面の吸着孔２７に負圧を作用させて負圧吸着力によりスクリーンマスク２１の下面をマスク支持部材１７の上面に密着させる。これにより、スクリーンマスク２１がマスク支持部材１７と下段の昇降テーブル１２とアース線２５を通して接地された状態となり、スクリーンマスク２１に帯電した静電気がマスク支持部材１７→下段の昇降テーブル１２→アース線２５の経路でアース側に逃がされる。この場合、負圧吸着力によりスクリーンマスク２１の下面をマスク支持部材１７の上面に密着させることができるため、スクリーンマスク２１とマスク支持部材１７との間の導通抵抗を減少させることができて、スクリーンマスク２１からマスク支持部材１７へ静電気を逃がしやすくすることができる。

この後、図４に示すように、制御装置３１は、上段の昇降テーブル１１を上昇させて、回路基板１４の上面とサイドクランパ１５の上面をスクリーンマスク２１の下面に接触させた状態で、該昇降テーブル１１の上昇動作を停止させる。この際、スクリーンマスク２１は除電されているため、回路基板１４の上面をスクリーンマスク２１の下面に接触させても、スクリーンマスク２１から回路基板１４への静電気の放電は発生しない。この後、制御装置３１は、スクリーンマスク２１の上面にスキージ２２を接触させながら移動させて回路基板１４の上面に所定のパターンをスクリーン印刷する。この際も、制御装置３１は、上記除電動作と同様に、マスク支持部材１７の上面の吸着孔２７に負圧を作用させて負圧吸着力によりスクリーンマスク２１の下面をマスク支持部材１７の上面に密着させた状態に保持する。

この後、図５に示すように、制御装置３１は、上記負圧を解除して、版離れ動作に移行し、上段の昇降テーブル１１を下降させて、回路基板１４とサイドクランパ１５をスクリーンマスク２１から下方に離間させる。この後、図６に示すように、制御装置３１は、下段の昇降テーブル１２を下降させて、スクリーンマスク２１からマスク支持部材１７を下方に離間させると共に、回路基板１４とサイドクランパ１５を元の高さ位置まで下降させる。この後、制御装置３１は、昇降機構１９によってバックアッププレート１８を下降させて、回路基板１４をコンベア１６に載せると共に、サイドクランパ１５の間隔を広げて回路基板１４のクランプを解除し、コンベア１６の搬送動作を開始して回路基板１４を搬出する。以後、制御装置３１は、回路基板１４が搬入される毎に、上述したスクリーンマスク２１の除電動作を行ってから、スクリーンマスク２１の下面に回路基板１４を接触させてスクリーン印刷する。

以上説明した本実施例によれば、マスク支持部材１７の上昇動作を回路基板１４の上昇動作よりも早いタイミングで行うことで、回路基板１４をスクリーンマスク２１の下面に接触させる前に、該スクリーンマスク２１に帯電した静電気を導電性のマスク支持部材１７を通して除去できるため、スクリーンマスク２１から回路基板１４への静電気の放電を確実に防止することができ、スクリーンマスク２１からの静電気の放電による電子部品２８のダメージを確実に防止することができる。しかも、マスク支持部材１７の上昇タイミングを回路基板１４の上昇タイミングよりも早くする動作は、スクリーン印刷装置１０によって自動的に制御できると共に、スクリーンマスク２１を交換する毎に、作業者がアース線２５の付け替えや除電ブラシの位置の変更を行う必要がなく、その分、スクリーンマスク２１の交換作業を簡単化できる。また、本実施例の除電動作は、スクリーン印刷装置１０の制御プログラムの変更だけで対応できるため、静電気の除電機能を低コストで実現できる。

本発明は、下面に電子部品２８が実装されていない回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合でも、上述したスクリーンマスク２１の除電動作を行ってから、スクリーンマスク２１の下面に回路基板１４を接触させてスクリーン印刷するようにしても良いが、スクリーンマスク２１からの静電気の放電による電子部品２８のダメージは、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合に発生しやすいことを考慮して、下面に電子部品２８が実装された回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合のみ、上記実施例のように、除電動作を行ってからスクリーン印刷を行い、下面に電子部品２８が実装されていない回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合には、除電動作を行わず、マスク支持部材１７と回路基板の各々の上面の高さを揃えた状態で両者を同時に上昇させてスクリーンマスク２１の下面に接触させてスクリーン印刷するようにしても良い。下面に電子部品２８が実装されていない回路基板１４の上面にスクリーン印刷する場合は、回路基板１４の下面に電子部品２８が実装されている場合と比較して、スクリーンマスク２１からの静電気の放電による弊害が少ないため、除電動作を行わず、マスク支持部材１７と回路基板１４とを同時に上昇させてスクリーンマスク２１の下面に接触させてスクリーン印刷するようにすれば、除電動作を行う時間分だけ１回のスクリーン印刷に要する時間を短縮することができ、生産性を向上できる。

本発明は、毎回、スクリーン印刷を行う前に除電動作を行うようにしても良いが、１回のスクリーン印刷でスクリーンマスク２１に帯電する静電気の電荷量は比較的少ないと考えられるため、除電動作を行わないスクリーン印刷を所定回数行う毎（つまりスクリーンマスク２１に放電の可能性のある電荷量が帯電する毎）に除電動作を行ってスクリーン印刷するようにしても良い。このようにすれば、スクリーン印刷の回数に対して除電動作を行う回数を大幅に減らすことができ、生産性を向上できる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、アース線２５をマスク支持部材１７に接続して、スクリーンマスク２１に帯電した静電気をマスク支持部材１７→アース線２５の経路でアース側に逃がすようにしても良く、また、サイドクランパ１５の動作機構、バックアッププレート１８の動作機構、マスク支持部材１７の動作機構等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…スクリーン印刷装置、１１…上段の昇降テーブル、１２…下段の昇降テーブル、１４…回路基板、１５…サイドクランパ、１６…コンベア、１７…マスク支持部材、１８…バックアッププレート、２１…スクリーンマスク、２２…スキージ、２５…アース線、２７…吸着孔、２８…電子部品、３１…制御装置（制御手段）

Claims (8)

1. スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面にスキージを接触させながら移動させて該回路基板の上面に所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
   前記回路基板を前記スクリーンマスクの下面に接触させる前に、該回路基板の側方に位置する導電性のマスク支持部材を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させて該スクリーンマスクに帯電した静電気を該マスク支持部材を通して除去する除電動作を行い、その後、該回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷することを特徴とするスクリーン印刷方法。
2. 下面に電子部品が実装された回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、前記除電動作を行ってからスクリーン印刷を行い、
   下面に電子部品が実装されていない回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、前記除電動作を行わず、前記マスク支持部材と前記回路基板の各々の上面の高さを揃えた状態で両者を同時に上昇させて前記スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷方法。
3. 前記除電動作を行わないスクリーン印刷を所定回数行う毎に前記除電動作を行ってスクリーン印刷することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン印刷方法。
4. 前記マスク支持部材の上面に、スクリーン印刷時に前記スクリーンマスクを負圧で吸着する吸着孔を形成し、
   前記除電動作を行う際に、前記吸着孔に負圧を作用させて負圧吸着力により前記スクリーンマスクの下面に前記マスク支持部材の上面を密着させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。
5. スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面にスキージを接触させながら移動させて該回路基板の上面に所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷装置において、
   前記回路基板の側方に位置して昇降可能に設けられ、前記スクリーンマスクを下方から受け支える導電性のマスク支持部材と、
   前記回路基板の昇降動作と前記マスク支持部材の昇降動作と前記スキージの移動動作を個別に制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記回路基板を前記スクリーンマスクの下面に接触させる前に、前記導電性のマスク支持部材を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させて該スクリーンマスクに帯電した静電気を該マスク支持部材を通して除去する除電動作を行い、その後、該回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷することを特徴とするスクリーン印刷装置。
6. 前記制御手段は、下面に電子部品が実装された回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、前記除電動作を行ってからスクリーン印刷を行い、下面に電子部品が実装されていない回路基板の上面にスクリーン印刷する場合には、前記除電動作を行わず、前記マスク支持部材と前記回路基板の各々の上面の高さを揃えた状態で両者を同時に上昇させて前記スクリーンマスクの下面に接触させてスクリーン印刷することを特徴とする請求項５に記載のスクリーン印刷装置。
7. 前記制御手段は、前記除電動作を行わないスクリーン印刷を所定回数行う毎に前記除電動作を行ってスクリーン印刷することを特徴とする請求項５に記載のスクリーン印刷装置。
8. 前記マスク支持部材の上面には、スクリーン印刷時に前記スクリーンマスクを負圧で吸着する吸着孔が形成され、
   前記制御手段は、前記除電動作を行う際に、前記吸着孔に負圧を作用させて負圧吸着力により前記スクリーンマスクの下面に前記マスク支持部材の上面を密着させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。

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