JPH09201941A - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーンに滞留した印刷材料を払拭し、印
刷材料の回転動を確保しつつ安定した連続印刷を可能と
するスクリーン印刷装置の提供。 【解決手段】基板１７の印刷面上に配した所定形状の開
口を有するスクリーン１０上面を、スキージ１がその前
面１ａで印刷材料９を包接しつつ摺動することにより、
基板の印刷面にスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装
置において、補助プレート２１を前記スキージ１の前方
にそれと並設し、この補助プレート２１の先端部２１ｂ
をスキージ１の前面１ａに当接させ、その前面１ａ上を
摺動させた後、その先端部２１ｂをスキージ１の前面１
ａから離脱させる動作を行うことにより、スキージ１の
前面１ａに滞留した印刷材料９を前記補助プレート２１
で払拭することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリームはんだ等の
印刷材料を基板の印刷面に印刷する際に用いられるスク
リーン印刷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子機器の殆どはスクリーン印刷
を利用して製作されたプリント基板を使用しており、最
近の小型、高性能等の要請からプリント基板に表面実装
される電子部品の高密度化が図られている。

【０００３】特に、近年ＱＦＰ等の電子部品の端子ピッ
チは益々微細化する傾向にあるため、それに対応した高
度の表面実装技術が要求されている。この中でクリーム
ハンダをスクリーン印刷した基板に電子部品を表面実装
するリフロー方式が従来から広く用いられており、現在
では信頼性ある電子部品の高密度実装化を行うためによ
り微細化したパターンのスクリーン印刷を如何に安定的
に行うかが重要課題とされている。

【０００４】そこで、このクリームハンダを印刷材料と
した場合のスクリーン印刷を例にとり以下説明すること
とし、従来のスクリーン印刷装置のスキージ及びその印
刷状況を図４（ａ）に示す。

【０００５】基板１７の印刷面上の配線パターン１７ａ
に応じて、スクリーン１０には開口１０ａが設けられ、
配線パターン１７ａと開口１０ａとの形状が一致するよ
うに、両者が配置される。このスクリーン１０の上面
を、スキージ１はクリームハンダ９を包接しつつ、適正
な印圧、角度等を与えられて摺動し、クリームハンダ９
は前記開口１０ａに均一に充填され、基板１７の配線パ
ターン１７ａ上に、ハンダ９ａが印刷されていく。この
工程後、はんだ９ａの粘度が大きくなってから図４
（ｂ）に示すようにスクリーン１０を基板１７から離脱
すると、クリームハンダ９の印刷は完了する。

【０００６】この印刷工程において、スキージ１の印
圧、角度、移動速度及びクリームハンダ９の供給量等の
設定条件も勿論重要だが、そのスキージ１の移動による
クリームハンダ９の挙動も非常に重要である。つまり、
クリームハンダ９が基板１７へ均一的かつ安定的に印刷
され、かすれ等を防止するためには、図４（ａ）に示す
ようにスキージ１がＸ方向移動する際、クリームハンダ
９にはＲ方向の回転動が生じていることが必要であり、
この回転動の発生により、クリームハンダ９はスクリー
ン１０上面を上滑りせず、むしろスクリーン１０の表面
上ではスキージ１に対向するように流動し、その開口１
０ａへスムースにかつ確実に充填されていくことが必要
である。

【０００７】次にこのクリームハンダ９の回転動の発生
要因について、図４（ｃ）を用いて以下説明する。

【０００８】先ず、スキージ１の先端部１ｂがスクリー
ン１０の上面を印刷時に摺動すると、先端部１ｂの周辺
部においてクリームハンダ９の内部圧力が高まる。

【０００９】そして、流動性を有するクリームハンダ９
は、この内部圧力を解放しようと、抵抗の少ない方向に
流動する。つまり、クリームハンダ９の一部は直接にス
クリーン１０の開口１０ａにも流動するが、前記したＲ
方向へも流動する。これは、クリームハンダ９にはスキ
ージ１の前面１ａ上での下方への摩擦力Ｆ_a と、スクリ
ーン１０の上面での後方への摩擦力Ｆ_b とが作用してお
り、通常の印刷状況では、摩擦力Ｆ_a が摩擦力Ｆ_b より
小さいために、クリームハンダ９はスクリーン１０上を
摩擦力Ｆ_b と反対方向のＲ_b 方向に流動せず、スキージ
１の前面１ａ上を摩擦力Ｆ_a と反対方向のＲ_a 方向に流
動するからである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが印刷中に、ク
リームハンダ９中の揮発成分が揮発し、その粘度が上昇
して、スキージ１の前面１ａにクリームハンダ９が滞留
してくると、上記摩擦力Ｆ_a が摩擦力Ｆ_b よりも大きく
なり、スキージ１がＸ方向に移動した際、クリームハン
ダ９はＲ_a 方向に流動しなくなり、Ｒ_b 方向に水平流動
するようになる。

【００１１】つまり、クリームハンダ９はＲ方向の回転
動が抑制されまたは停止し、スクリーン１０上を上滑り
するようになる。

【００１２】しかも、スクリーン１０はステンレス製ま
たはニッケル製等であり、その表面粗度が非常に良いた
め、摩擦力Ｆ_b はかなり小さく、摩擦力Ｆ_a が少しでも
大きくなるとこの現象が発生しやすくなり、クリームハ
ンダ９の上記回転動が妨げられる。

【００１３】特に、表面実装する電子部品の端子ピッチ
が微細化するに伴い、より微細な粒径のはんだ粉を使用
したクリームハンダ９を用いるようになるため、クリー
ムハンダ９の粘度がより上昇し易く、クリームハンダ９
のスキージ１の前面１ａへの滞留がより発生し易くな
り、クリームハンダ９の回転動が妨げられ、微細化した
リードピッチに対応したスクリーン印刷を安定して連続
的に行うことが困難となっていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、基板の印刷面上に配した所定形状の開口を有
するスクリーン上面を、スキージがその前面で印刷材料
を包接しつつ摺動することにより、基板の印刷面にスク
リーン印刷を行うスクリーン印刷装置において、補助プ
レートを前記スキージの前方にそれと並設し、この補助
プレートの先端部をスキージの前面に当接させ、その前
面上を摺動させた後、その先端部をスキージの前面から
離脱させる払拭動作を行うことにより、スキージの前面
に滞留した印刷材料を前記補助プレートで払拭するよう
に構成したことを特徴とする。

【００１５】また、この補助プレートを金属薄板製と
し、スキージと補助プレートの当接する角度をスキージ
の下方から９０°以上にすると好適である。

【００１６】さらに、この払拭動作を補助プレートに周
期的に行わせる補助プレート駆動手段を備えると好適で
ある。

【００１７】本発明によれば、スクリーン印刷時に、ク
リームハンダ等の印刷材料の粘度上昇等によりがスキー
ジの前面にそれが滞留して、印刷材料の回転動が抑制さ
れ、安定的に均一なスクリーン印刷を行うことが困難な
場合に、そのスキージの前方に並設した補助プレートを
用いることにより、スキージの前面に滞留した印刷材料
を除去できる。

【００１８】つまり、スキージの前面に補助プレートの
先端部を当接させ、この先端部をスキージの前面上で摺
動させることで、その前面に滞留した印刷材料を払拭す
ることができ、印刷材料の回転動を回復させることがで
きる。

【００１９】また補助プレートを金属薄板製とし、その
可撓性を利用することにより僅かな加圧力で、補助プレ
ートの先端部がスキージの前面上を摺動し、クリームハ
ンダの払拭を行うことができる。しかも、このためにス
キージの設定条件に殆ど影響を及ぼすことがなく、スク
リーン印刷工程中でもクリームハンダの払拭を行うこと
ができる。特に、このときのスキージと補助プレートと
のなす角を９０°以上とすることにより、補助プレート
の先端部はスキージ上を確実に下方に摺動し、適切な払
拭を行える。

【００２０】さらに補助プレート駆動手段を設け、周期
的にスキージの前面に滞留した印刷材料を補助プレート
により払拭すると、作業員の監視負担の軽減が図れ、安
定した連続印刷によりる品質及び生産性の向上が図れ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明のスクリーン印刷装置は、
補助プレートに関する部分以外は基本的に従来からある
スクリーン印刷装置と同様であり、上述した従来例と重
複する部分については説明を省略する。また、以下の実
施形態におけるスクリーン印刷装置は、粒子径２５μｍ
のハンダ粉と１０重量％のフラックスとを混合したクリ
ームハンダ９を印刷材料とし、端子ピッチ０．３ｍｍの
配線パターン上にハンダをスクリーン印刷するものであ
り、印刷時の設定条件は、後記するスキージ１の設定角
θ_b を６０°とし、印圧を２．０kgf/cm² とし、スキー
ジ１の移動速度を１５〜２５ｍｍ／ｓとして、スクリー
ン印刷を行った。

【００２２】本発明の第１の実施形態について、図１、
図２を参照しつつ以下に説明する。

【００２３】本実施形態のスクリーン印刷装置は、図１
に示すように支持部７ａと軸部７ｂとからなる逆Ｔ字型
のブラケット７をその軸部７ｂで垂設するガイド８を備
え、このガイド８上を軸部７ｂが左右に移動することに
より、後記するスキージ１及び補助プレート２１が左右
に移動し、スクリーン印刷を行う。この支持部７ａに
は、並行にシリンダ５、２５が左右両側に一対づつ設け
られ、このシリンダ５、２５は上下方向に移動可能であ
る。

【００２４】シリンダ５の下端には、スキージ１の上端
を挟持するホルダ３が固定され、スキージ１とスクリー
ン１０との間の設定角θ_b を６０°に保持している。勿
論、このホルダ３の固定角度を変更することにより、こ
の設定角θ_b を変更でき、最適な印刷条件に設定すれば
よい。スキージ１は、フッ素樹脂製の平板で、その前面
１ａでクリームハンダ９を包接し、下端の先端部１ｂで
スクリーン１０上をＸ方向に摺動する。

【００２５】シリンダ２５は、Ｘ方向に対してシリンダ
５の前方に設けられ、その下端に水平な鍔部２５ａを備
え、この鍔部２５ａには補助プレート２１の上端を挟持
するホルダ２３が、左右に移動可能に設けられ、補助プ
レート２１はスキージ１の下方に対してなす当接角θ_a
を１２０°となるように保持されている。スキージ１同
様、この当接角θ_a は変更可能であり、最適な印刷条件
に設定できる。この補助プレート２１は金属製で、本実
施形態では０．５ｍｍ厚のステンレスの板材を用いて製
作し、その先端部２１ｂは特に鋭利に加工した。補助プ
レート２１をステンレス材とすることにより、補助プレ
ート２１にクリームハンダ９が付着することが少なく、
その切れが良好となり、先端部２１ｂを鋭利とすること
により、スキージ１の前面１ａに滞留したクリームハン
ダ９を確実に払拭できる。

【００２６】これらと同構成のものが、支持部７ａの反
対側にも設けられ、ブラケット７がガイド８に沿って左
右どちらに移動しても、何れか一方がスクリーン印刷を
行い、生産効率の向上を図れる。尚、図１の支持部７ａ
の左側には、スキージ１がスクリーン１０上を摺動して
いる状況を示し、右側には印刷工程時ではない時にスキ
ージ１等が持ち上がっている状況を示した。

【００２７】なお、スクリーン１０はその両端部で固定
具１１により、その開口１０ａと基板１７の配線パター
ン１７ａとが位置決めされて固定される（図４参照）。

【００２８】次に、本実施形態における補助プレート２
１の動作及び作用を図２を用いて説明する。

【００２９】図２（ａ）に示すように、通常の印刷工程
中においては、ホルダ２３がシリンダ２５の鍔部２５ａ
の略中央付近に固定され、補助プレート２１はスキージ
１の前面１ａから離脱している。

【００３０】ところが、クリームハンダ９がスキージ１
の前面１ａ上、特にクリームハンダ９の上方で前面１ａ
との境界部１ｃ付近に滞留してくると、上述したように
クリームハンダ９の回転動が抑制され、または停止し、
クリームハンダ９がスクリーン１０の開口１０ａに適切
に充填されなくなり、安定した連続印刷を行うことが困
難になる。このような場合に、図２（ｂ）に示すように
ホルダ２３を鍔部２５ａの後端付近に移動させ、補助プ
レート２１の先端部２１ｂをスキージ１の前面１ａに、
当接角θ_a を維持したまま当接させる。この際、補助プ
レート２１は前記したようにステンレスの極薄板であ
り、しかも先端部２１ｂは鋭利に加工されているため、
かなりの可撓性を有し、しかもスキージ１に対して９０
°以上の当接角θ_a を維持しているために、補助プレー
ト２１の先端部２１ｂは前面１ａに当接後、撓みつつ前
面１ａ上を下方に摺動する。これにより、境界部１ｃ付
近に滞留しているクリームハンダ９を払拭でき、印刷
時、クリームハンダ９は再び回転動を起して均一な印刷
が可能となる。

【００３１】特に、補助プレート２１は金属製故に前記
のように極薄板としても、自重によっては殆ど撓まずに
当接角θ_a を維持できると共に、極薄板状故に、スキー
ジ１の前面１ａに当接後は簡単に撓み、その先端部２１
ｂが適切に境界部１ｃ付近を摺動して、滞留したクリー
ムハンダ９を確実に払拭でき、先端部２１ｂを鋭利形状
とすることにより、一層効果的となる。

【００３２】しかも、この補助プレート２１の良好な可
撓性により、補助プレート２１がスキージ１に当接して
も、スキージ１に与える影響が少ない。つまり、この払
拭動作によるスキージ１の設定条件の変化は殆どないた
めに、印刷工程中に払拭動作を行うことができ、印刷工
程を中断する必要なく、生産性の向上が図れる。

【００３３】本実施形態では、補助プレート２１の可撓
性に着目したが、可撓性なき場合でも、補助プレート２
１がスキージ１の前面１ａに当接後、その前面１ａ上を
摺動するような水平動と下方動とを組み合わせた動きを
補助プレート２１に行わせるような構成をシリンダ２５
とホルダ２３に与えることによっても、上記と同様の効
果を得ることができる。

【００３４】但し、払拭動作を行った後は、補助プレー
ト２１はスキージ１の前面１ａから離脱させる。補助プ
レート２１がスキージ１に当接したままでは、結局この
補助プレート２１上に、新たなクリームハンダ９の滞留
が形成され、スクリーン印刷を安定的に行えないからで
ある。

【００３５】第２の実施形態を図３を参照しつつ説明す
る。第１の実施形態と同様、図３（ａ）は通常の印刷状
態でのスキージ１と補助プレート３１との位置関係を示
し、図３（ｂ）は、補助プレート３１による払拭動作を
示す。

【００３６】第１の実施形態との相違は、鍔部３１ａを
備えた補助プレート３１が補助プレート駆動手段３０に
より駆動されることである。この補助プレート駆動手段
３０は、筐体３３内部に設けたカム３６とバネ３５とか
らなる。補助プレート３１は、筐体３３に設けた長孔３
３ａからスキージ１に向け突出すると共に、補助プレー
ト３１の鍔部３１ａの下面と筐体３３との内面間で補助
プレート３１の両側に設けたバネ３５により支持され、
鍔部３１ａの上面をカム３６が接触駆動し、このカム３
６の回転により、補助プレート３１はバネ３５の付勢力
に反して補助プレート３１をスキージ１に向け移動させ
る。従って、カム３６を一定周期毎に回転させることに
より、補助プレート３１に周期的な払拭動作を行わせる
ことができる。

【００３７】なお、補助プレート３１は鍔部３１ａを備
えること以外は第１の実施形態の補助プレート２１と略
同形状である。

【００３８】この補助プレート駆動手段３０による払拭
動作の周期を、例えば１０回の印刷工程に対して１回と
した場合、１０００回の印刷工程までは問題なく行うこ
とができた。もっとも、クリームハンダ９のスキージ１
上での滞留は、いつ発生するか予測困難なため、作業員
の監視負担を軽減し、常に安定して連続的にスクリーン
印刷を行うためには、前記周期を短く、つまり払拭動作
を頻繁に行うことがよく、例えば１印刷工程に対して、
１回以上行うとより確実である。

【００３９】以上は、印刷材料をクリームハンダ９と
し、ＱＦＰの表面実装用基板にスクリーン印刷する場合
について述べたが、本発明はこの場合に限られるもので
ないことは勿論のこと、他の印刷材料を用いたスクリー
ン印刷にも十分利用できるものである。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、補助プレートによりス
キージの前面に滞留した印刷材料を払拭すると、印刷材
料の回転動が抑制されることなく、かすれ等のない安定
した連続印刷が可能となる。

【００４１】補助プレートを金属薄板製とし、その可撓
性を利用することにより僅かな加圧力で補助プレートに
よるクリームハンダの払拭を行うことができる。またこ
のとき、スキージの設定条件に殆ど影響を及ぼすことが
なく、スクリーン印刷工程中でもクリームハンダの払拭
を行うことができる。特に、このときのスキージと補助
プレートとのなす角を９０°以上とすることにより、補
助プレートの先端部がスキージ上を適切に下方に摺動
し、その払拭を確実に行える。

【００４２】また、補助プレート駆動手段を備え、周期
的に補助プレートに払拭動作を行わせることにより、作
業員の監視負担が減少し、安定した連続印刷が可能とな
り、品質及び生産性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるスクリーン印刷
装置を示す概略正面図である。

【図２】同実施形態のスキージと補助プレートとの関係
を示し、（ａ）は補助プレートのスキージへの当接前の
様子を示す正面図であり、（ｂ）はその当接時の様子を
示す正面図である。

【図３】第２の実施形態を示し、（ａ）は補助プレート
のスキージへの当接前の様子を示す正面図であり、
（ｂ）はその当接時の様子を示す正面図である。

【図４】従来例におけるスクリーン印刷状況を示し、
（ａ）は印刷工程時のスキージ、印刷材料、スクリーン
との関係を示す概念図であり、（ｂ）はその後にスクリ
ーンを離脱した様子を示す概念図であり、（ｃ）は印刷
工程時に印刷材料に作用する摩擦力と、その作用方向及
び回転動の方向を示す概念図である。

【符号の説明】

１ スキージ １ａ 前面 ９ クリームハンダ １０ スクリーン １０ａ 開口 １７ 基板 ２１、３１ 補助プレート ２１ｂ、３１ｂ 先端部 ３０ 補助プレート駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の印刷面上に配した所定形状の開口
   を有するスクリーン上面を、スキージがその前面で印刷
   材料を包接しつつ摺動することにより、基板の印刷面に
   スクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置において、 補助プレートを前記スキージの前方にそれと並設し、こ
   の補助プレートの先端部をスキージの前面に当接させ、
   その前面上を摺動させた後、その先端部をスキージの前
   面から離脱させる払拭動作を行うことにより、スキージ
   の前面に滞留した印刷材料を前記補助プレートで払拭す
   るように構成したことを特徴とするスクリーン印刷装
   置。
2. 【請求項２】 補助プレートを金属薄板製とし、スキー
   ジと補助プレートの当接する角度をスキージの下方から
   ９０°以上にしたことを特徴とする請求項１記載のスク
   リーン印刷装置。
3. 【請求項３】 払拭動作を補助プレートに周期的に行わ
   せる補助プレート駆動手段を備えたことを特徴とする請
   求項１または２記載のスクリーン印刷装置。