(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にペーストを貯溜したスキージヘッドをペースト加圧手段によって前記ペーストを加圧した状態でスキージヘッドをマスクプレート上で摺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方法であって、前記スキージヘッドをマスクプレート上で摺動させる印刷動作において、ペーストの印刷中において前記ペースト加圧手段によるペーストの加圧力を設定圧よりも高い上限加圧力と設定圧よりも低い下限加圧力の間で昇圧・降圧を反復させることにより、スキージヘッド内でペーストを流動させることを特徴とするスクリーン印刷方法。
【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方法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、スキージヘッド内のペーストを加圧することにより、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が押し込まれる。そしてスキージヘッドをマスクプレート上で摺動させることにより、各パターン孔に順次ペーストを充填する。
【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。密閉型のスキージヘッドでは、上述のように印刷作業中はペーストはスキージヘッド内で常に加圧された状態にある。このため、加圧時間の経過と共にペーストに高密度で含有される粒状成分が相互に押し付けられ、これにより徐々にペーストは流動性を失って硬化する。
【０００５】
このような硬化した状態のペーストがスキージヘッドの下面を介してマスクプレートの上面に供給されると、パターン孔への押し込みが正常に行われない結果、「かすれ」などの印刷不良を生じる。このように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、ペーストの加圧による硬化に起因して印刷不良が発生し易いという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、ペーストの硬化に起因する印刷不良を防止することができるスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【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方法は、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドをペースト加圧手段によって前記ペーストを加圧した状態でスキージヘッドをマスクプレート上で摺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方法であって、前記スキージヘッドをマスクプレート上で摺動させる印刷動作において、ペーストの印刷中において前記ペースト加圧手段によるペーストの加圧力を設定圧よりも高い上限加圧力と設定圧よりも低い下限加圧力の間で昇圧・降圧を反復させることにより、スキージヘッド内でペーストを流動させるようにした。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、スキージヘッドがマスクプレート上で摺動する印刷動作において、ペーストの印刷中においてペースト加圧手段によるペーストの加圧力を設定圧よりも高い上限加圧力と設定圧よりも低い下限加圧力の間で昇圧・降圧を反復させることにより、スキージヘッド内でペーストを流動させてペーストの硬化を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１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は本発明の実施の形態１のスクリーン印刷におけるクリーム半田の硬化防止動作の説明図である。
【００１２】
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、図示しない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。
【００１３】
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。
【００１４】
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はバルブＶ１、レギュレータＲ１を介してエア源１８と接続されている。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。
【００１５】
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。このときの昇降・押圧の制御は、制御部１９によってバルブＶ１、レギュレータＲ１を制御することにより行われる。
【００１６】
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。
【００１７】
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移動手段となっている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
シリンダ１６は、バルブＶ２、レギュレータＲ２を介してエア源１８と接続されている。レギュレータＲ２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。
【００２１】
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Ｖ２、レギュレータＲ２を制御することにより行われる。
【００２２】
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の下部に内側斜め方向に配設された２枚の掻き取り部材３６Ａ，３６Ｂ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。
【００２３】
掻き取り部材３６Ａ，３６Ｂは、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成し、スキージヘッド１３を下降させた状態では掻き取り部材３６Ａ，３６Ｂ下端部がマスクプレート１２の表面に当接する。印刷動作時には、この印刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、掻き取り部材３６Ａ，３６Ｂの間の開口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。
【００２４】
加圧板３２を押し下げてカートリッジ３１内のクリーム半田５を加圧することにより、クリーム半田５は押し出し板３１ａと絞り板３４を通過して印刷空間３５内まで移動する。このクリーム半田５の移動経路中の流路には、多数の小さい開口３１ｂ，３４ａによって断面積が絞られた絞り部が設けられており、この絞り部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。
【００２５】
スクリーン印刷においては、加圧板３２により内部のクリーム半田５が加圧され、上述のように適正粘度に改質されたクリーム半田５が印刷空間３５内に満たされた状態のスキージヘッド１３を、マスクプレート１２上で摺動させる。これにより、印刷空間３５内のペーストは掻き取り部材３６Ａ，３６Ｂの間の開口を介してマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に充填される。
【００２６】
そしてスキージヘッド１３を移動させることにより各パターン孔１２ａ内に順次クリーム半田５が充填される。全てのパターン孔１２ａ内にクリーム半田５が充填されたならば、基板保持部２を下降させて、版離れを行わせる。すなわち、パターン孔１２ａ内のクリーム半田５は基板３とともに下降してパターン孔１２ａから分離し、これにより、基板３へのクリーム半田５のスクリーン印刷が完了する。
【００２７】
このクリーム半田５の印刷過程においては、クリーム半田５の粘度を適正値に保持するために硬化防止動作が行われる。以下、硬化防止動作について図４を参照して説明する。密閉型スキージヘッドを用いたスクリーン印刷においては、クリーム半田５はスキージヘッド１３内で常に上方から所定圧力で加圧された状態にあるため、時間の経過に伴って粘度が増加する傾向にある。クリーム半田５の粘度が増加すると流動性が低下し、スクリーン印刷時のパターン孔内への充填不良が生じやすく印刷不良の原因となるため、クリーム半田５の粘度を適正に保つことが求められる。この硬化防止動作は、このような目的で行われるものである。
【００２８】
この硬化防止動作は、クリーム半田５が内部に貯溜されたスキージヘッド１３をマスクプレート１２に当接させた状態で、内部のクリーム半田５に対する加圧力を変動させることにより行われる。図４（ａ）において、スキージヘッド１３が基板３上の印刷位置に移動したタイミングにおいて、レギュレータＲ２を制御してシリンダ１６に加圧されるエア圧力を通常の設定圧よりも高い上限圧力に上昇させる。これにより、加圧板３２はスキージヘッド１３内のクリーム半田５を上限加圧力ＦＵで加圧する。
【００２９】
次いで図４（ｂ）に示すように、スキージヘッド１３が所定距離移動したタイミングにおいてエア圧力を設定圧よりも低い下限圧力に低下させる。これにより、加圧板３２によるクリーム半田５への加圧力はＦＬに低下する。そしてこれ以降、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、上限加圧力ＦＵ〜下限加圧力ＦＵの間で同様の昇圧・降圧が反復される。
【００３０】
すなわち、図４（ｅ）のグラフに示すように、クリーム半田５の印刷中において、加圧力を設定圧Ｆ０に対し所定変動パターンで変動させる。印刷中のスキージング動作時には、印刷部１４内のクリーム半田５はローリングによる回転運動を行っており、この回転運動と同時にクリーム半田５への加圧力が変動することにより、クリーム半田５の流動がさらに促進される。これによりクリーム半田５内の半田粒子相互が引き離されて粘度が低下し、クリーム半田５の硬化の進行を抑制することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のスクリーン印刷方法の動作説明図である。図５（ａ）は、スキージヘッド１３が印刷対象の基板３上に移動する前の印刷準備工程を示しており、スキージヘッド１３がマスクプレート１２上の基板３の範囲外に位置した状態で、シリンダ１６によって加圧板３２を介して内部のクリーム半田５を、図５（ｃ）に示すように第１の加圧力Ｆ１で押圧している。これにより、スキージヘッド１３内ではクリーム半田５が印刷空間３５内に押し込まれ、印刷が可能な状態となる。
【００３２】
この後印刷動作工程が開始され、図５（ｂ）に示すようにスキージヘッド１３はマスクプレート１２上の基板３の範囲内に移動する。このとき、シリンダ１６によるクリーム半田５の加圧力を、図５（ｃ）に示すように第１の加圧力Ｆ１よりも小さい第２の加圧力Ｆ２に低下させる。この第２の加圧力Ｆ２は、スキージヘッド１３がマスクプレート１２上で摺動するスキージング動作において、パターン孔１２ａ（図１参照）内へのクリーム半田５の充填が良好に行える範囲内でできるだけ低い圧力に設定される。これにより、印刷動作においてスキージヘッド１３内のクリーム半田５を過度に加圧することなく、パターン孔へのクリーム半田５の充填を行うことができる。
【００３３】
上記説明したように、本実施の形態２においては、印刷空間３５内へ十分な量のクリーム半田５を押し込むための印刷準備動作時においてのみ高い加圧力を作用させ、スキージング動作が開始されてクリーム半田５にローリング運動が付与されている印刷動作時には、クリーム半田５への加圧力を低下させるようにしたものである。これにより、クリーム半田５の加圧による硬化を極力抑制することができ、クリーム半田５の硬化に起因する印刷不良を減少させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、スキージヘッドをマスクプレート上で摺動させる印刷動作において、ペーストの印刷中においてペースト加圧手段によるペーストの加圧力を設定圧よりも高い上限加圧力と設定圧よりも低い下限加圧力の間で昇圧・降圧を反復させることにより、スキージヘッド内でペーストを流動させてペーストの硬化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の実施の形態１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】本発明の実施の形態１のスクリーン印刷におけるクリーム半田の硬化防止動作の説明図
【図５】本発明の実施の形態２のスクリーン印刷方法の動作説明図
【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
１４  印刷部
１６  シリンダ
１９  制御部
２２  シリンダ
３１  カートリッジ
３２  加圧板
３５  印刷空間
【図１】
0003685054.tif 000002
【図２】
0003685054.tif 000003
【図３】
0003685054.tif 000004
【図４】
0003685054.tif 000005
【図５】
0003685054.tif 000006