(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介して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、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段とを備え、前記スキージヘッドは、ペースト貯留部であるカートリッジを着脱自在に装着する本体部と、カートリッジ内のペーストを押し下げる加圧手段と、本体部の下部に装着されて多数の開口が設けられた絞り板と、この絞り板の下方の空間であって前記開口を通過して押し出されたペーストが充填され、その下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が前記印刷空間内に位置するマスクプレートの表面に対して鋭角の接触角で摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記２つの摺接部材の間における前記本体部の下面に下方に突出して形成され前記印刷空間を複数区画に仕切るとともに前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす斜面を有する逆３角形断面の柱状部材から成る仕切部材とを備え、前記開口から前記印刷空間内へ押し出されたペーストに、前記仕切部材の前記斜辺によりローリング流動を与えることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程において、基板上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方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が開孔されたマスクプレートを基板上にセットし、スキージングによりマスクプレートのパターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。
【０００３】
このスクリーン印刷のスキージング方法として、密閉型のスキージヘッドを用いる方法が知られている。この方法は、通常のスクリーン印刷と異なりマスクプレート上にペーストを直接供給するのではなく、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるものである。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられたペースト接触面をマスクプレートに当接させた状態で、スキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔にペースト接触面を介してペーストを順次充填させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の密閉型のスキージヘッドを用いたスクリーン印刷には、以下に述べるような問題点があった。スキージングにおいては、スキージによってマスクプレート表面でペーストをスキージング方向に押しやりながらパターン孔内にペーストを充填するが、この充填動作においてはスキージの進行によってペーストに対して回転方向の流動性が付与されるローリングを利用して、ペーストをパターン孔内に進入させる。
【０００５】
しかしながら、密閉型のスキージヘッドでは、ペーストをマスクプレートに接触させる印刷空間内にペーストが多量に収容されていることから、前述のローリングが発生しにくく、良好な充填性を確保することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、密閉型のスキージヘッドにおいて充填性を確保することができるスクリーン印刷装置を提供することをを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスクリーン印刷装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介して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、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段とを備え、前記スキージヘッドは、ペースト貯留部であるカートリッジを着脱自在に装着する本体部と、カートリッジ内のペーストを押し下げる加圧手段と、本体部の下部に装着されて多数の開口が設けられた絞り板と、この絞り板の下方の空間であって前記開口を通過して押し出されたペーストが充填され、その下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が前記印刷空間内に位置するマスクプレートの表面に対して鋭角の接触角で摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記２つの摺接部材の間における前記本体部の下面に下方に突出して形成され前記印刷空間を複数区画に仕切るとともに前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす斜面を有する逆３角形断面の柱状部材から成る仕切部材とを備え、前記開口から前記印刷空間内へ押し出されたペーストに、前記仕切部材の前記斜辺によりローリング流動を与える。
【０００８】
本発明によれば、マスクプレート上で移動するスキージヘッドに、印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が印刷空間内に位置するマスクプレートの表面に対して鋭角の接触角で摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記２つの摺接部材の間に形成され印刷空間を複数区画に仕切るとともにマスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有する仕切部材とを備えることにより、ローリング効果を重畳させてパターン孔へのペーストの充填性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷におけるスキージヘッドの動作説明図である。
【００１０】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１、図２において、基板の位置決め部１は、図示しない移動テーブル上に基板保持部２を配設して構成されている。スクリーン印刷対象の基板３は基板保持部２のクランパ４によって保持されており、移動テーブルを駆動することにより、基板保持部２に保持された基板３は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【００１１】
位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されている。スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されており、マスクプレート１２には印刷対象の基板３の印刷部位に対応したパターン孔１２ａが開孔されている。
【００１２】
スクリーンマスク１０上にはスキージヘッド１３がヘッド昇降部２０によって昇降自在に配設されている。ヘッド昇降部２０はプレート部材２１上に立設されたシリンダ２２を備えている。シリンダ２２のロッド２２ａの下端部には、結合部材１５を介してスキージヘッド１３が結合されている。
【００１３】
シリンダ２２を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２に対して昇降するとともに、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する。ヘッド昇降部２０はスキージヘッド１３をスクリーンマスク１０に対して昇降させる昇降手段となっている。またシリンダ２２は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する押圧手段となっている。
【００１４】
ヘッド昇降部２０のプレート部材２１の下面には、両端部にスライダ２３が固着されており、スライダ２３はフレーム２５の上面に配設されたガイドレール２４にスライド自在に嵌着されている。またプレート部材２１の下面にはナット２６が結合されており、ナット２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって回転駆動される。
【００１５】
モータ２８を駆動することにより、プレート部材２１は水平移動し、したがってヘッド昇降部２０に結合されたスキージヘッド１３も水平移動する。スキージヘッド１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りねじ２７およびナット２６は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で水平移動させる水平移動手段となっている。
【００１６】
スキージヘッド１３の下部には、マスクプレート１２の表面に当接してペーストであるクリーム半田５をパターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられている。図３を参照して印刷部１４の構造を説明する。図３において、３０は本体部であり、マスクプレート１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である。本体部３０の長さ寸法は図２に示すように印刷対象の基板３の幅寸法をカバーするように設定される。本体部３０には、クリーム半田５が貯溜されたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。
【００１７】
カートリッジ３１は予め所定量のクリーム半田５が貯溜されたクリーム半田５の貯溜部（ペースト貯溜部）となっており、印刷時に本体部３０に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内部のクリーム半田５を加圧する加圧板３２が嵌入している。加圧板３２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３２はカートリッジ３１内で上下動するようになっている。
【００１８】
シリンダ１６は、バルブＶ、レギュレータＲを介してエア源１８と接続されている。レギュレータＲは、制御部１９からの圧力設定信号に従ってシリンダ１６に供給されるエアの圧力を設定できるようになっており、カートリッジ３１内のクリーム半田５を所定の圧力で押し下げるようになっている。
【００１９】
カートリッジ３１の底面はクリーム半田５の押し出し板３１ａとなっており、押し出し板３１ａには多数の開口３１ｂが設けられている。加圧板３２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３１内のクリーム半田５は加圧され、押し出し板３１ａの開口３１ｂを介して下方に押し出される。シリンダ１６および加圧板３２はペーストであるクリーム半田５を加圧するペースト加圧手段となっている。このときの加圧の制御は、制御部１９によってバルブＶ、レギュレータＲを制御することにより行われる。
【００２０】
本体部３０の底部には、カートリッジ３１の押し出し板３１ａと同様に多数の開口３４ａが設けられた絞り板３４が装着されている。シリンダ１６によってクリーム半田５が押し出される際には、押し出し板３１ａの開口３１ｂと絞り板３４の開口３４ａを２段階に通過して下方に移動する。そして押し出されたクリーム半田５は、本体部３０の下方に形成された空間、すなわち本体部３０の下面に配設されたスキージング部３６と本体部３０の下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。このクリーム半田５の移動経路において、多数の小さい開口３１ｂ，３４ａを加圧されたクリーム半田５が通過することにより、クリーム半田５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。
【００２１】
次に図４を参照してスキージング部３６および印刷空間３５について説明する。スキージング部３６は、本体部３０の下方において周囲を閉囲する４方向の壁面より構成され、これらの壁面の内側に印刷空間３５が形成される。図４に示すように、スキージング部３６のスキージング方向（矢印ａ方向）の両端には、印刷空間３５の前後壁面を形成し下端部が印刷空間３５内に位置するマスクプレート１２の表面に対して鋭角の接触角αで摺接する相対向した２つの摺接部材３７が配設されている。印刷動作時には、印刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、印刷空間３５の下面、すなわち２つの摺接部材３７の間の開口部を介してクリーム半田５をマスクプレート１２の表面に接触させる。
【００２２】
２つの摺接部材３７の中間の本体部３０の下面には、印刷空間３５を２つの区画に仕切る仕切部材３８が下方に突出して形成されている。仕切部材３８は、逆３角形断面の柱状部材であり、下端部３８ａがマスクプレート１２の表面に対して所定の隙間ｄを保つように断面形状・寸法が設定されている。
【００２３】
仕切部材３８の２つの斜辺３８ｂ，３８ｃはそれぞれマスクプレート１２の表面に対して鋭角βをなす配置となっており、後述するように２つの斜辺３８ｂ，３８ｃは、スキージヘッド１３の移動過程において印刷空間３５内のクリーム半田５に対してローリング流動を与え、このクリーム半田５をパターン孔１２ａ内に充填する作用を有する充填面３８ｂ，３８ｃとなっている。
【００２４】
このスキージヘッド１３によるスクリーン印刷動作について説明する。図５（ａ）に示すように印刷空間３５内にクリーム半田５が上方から押し出されて充填された状態で、スキージヘッド１３を矢印ｂ方向へ移動させると、印刷空間３５内のクリーム半田５のうち、仕切部材３８の前面付近に位置するクリーム半田５には充填面３８ｂによって矢印ｃのようなローリング流動が与えられる。これにより、スキージヘッド１３の移動過程において、クリーム半田５はマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に進入し内部を良好に充填する。
【００２５】
スキージヘッド１３がさらに移動し、図５（ｂ）に示すように一方側の摺接部材３７がパターン孔１２ａに接近すると、摺接部材３７の前面付近に位置するクリーム半田５には同様に矢印ｄのようなローリング流動が与えられる。これにより、仕切部材３８のローリング効果によってクリーム半田５が進入したパターン孔１２ａ内に向かって再度クリーム半田５が移動する。したがって、１つのパターン孔１２ａに対してローリング効果が重畳して作用することになり、パターン孔１２ａへのクリーム半田５の充填性を向上させることが可能となっている。
【００２６】
図５（ｃ）は、摺接部材３７によってマスクプレート１２の上面に付着したクリーム半田５を掻き取る状態を示している。すなわち、摺接部材３７の下端部をマスクプレート１２の表面に対して押圧した状態でスキージヘッド１３が移動することにより、クリーム半田５は矢印方向に押しやられ、マスクプレート１２の表面から掻き取られる。
【００２７】
このとき、摺接部材３７の移動方向の前方に位置する仕切部材３８は、マスクプレート１２の表面に当接せずに隙間が存在することから、摺接部材３７の移動によって押しやられたクリーム半田５の移動は仕切部材３８によって阻害されることなく、マスクプレート１２の表面に沿って移動する。すなわち、このような形状・配置を採用することにより、掻き取り性を低下させることなく仕切部材３８を付加して充填性を向上させることを可能としている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、マスクプレート上で移動するスキージヘッドに、印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が印刷空間内に位置するマスクプレートの表面に対して鋭角の接触角で摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記２つの摺接部材の間に形成され印刷空間を複数区画に仕切るとともにマスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有する仕切部材とを備えたので、ローリング効果を重畳させてパターン孔へのペーストの充填性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷におけるスキージヘッドの動作説明図
【符号の説明】
３  基板
５  クリーム半田
１２  マスクプレート
１２ａ  パターン孔
１３  スキージヘッド
２０  ヘッド昇降部
３５  印刷空間
３６  スキージング部
３７  摺接部材
３８  仕切部材
３８ｂ，３８ｃ  充填面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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