(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装置であって、前記スキージヘッドは、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯留部の底面に設けられ開孔部を有する押し出し板と、この押し出し板に当接して前記押し出し板の開孔部に対応する位置に設けられた開孔部を有する付着防止板と、前記ペースト貯溜部内のペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記加圧手段により加圧されたペーストを前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して収容し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を形成する傾斜面を有し下端部が前記マスクプレートの表面に当接して前記開口部の縁部を形成する２つの掻き取り部と、前記印刷空間内に配置され前記開口部の直上の特定領域への前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して押し出されたペーストの流入を阻止することにより加圧されたペーストを前記開口部に対して斜め方向から流入させるペースト流れ調整手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
マスクプレート上でスキージヘッドを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装置であって、前記スキージヘッドは、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯留部の底面に設けられ開孔部を有する押し出し板と、この押し出し板に当接して前記押し出し板の開孔部に対応する位置に設けられた開孔部を有する付着防止板と、前記ペースト貯溜部内のペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記加圧手段により加圧されたペーストを前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して収容し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を形成し下端部が前記マスクプレートの表面に当接して前記開口部の縁部を形成する２つの掻き取り部と、前記印刷空間内に配置され前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して押し出されたペーストとの上下方向の接触面を有しペーストがこの接触面に沿って流下することによりペーストをせん断するペーストせん断手段とを備えた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装置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装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを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装置であって、前記スキージヘッドは、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯留部の底面に設けられ開孔部を有する押し出し板と、この押し出し板に当接して前記押し出し板の開孔部に対応する位置に設けられた開孔部を有する付着防止板と、前記ペースト貯溜部内のペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記加圧手段により加圧されたペーストを前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して収容し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を形成する傾斜面を有し下端部が前記マスクプレートの表面に当接して前記開口部の縁部を形成する２つの掻き取り部と、前記印刷空間内に配置され前記開口部の直上の特定領域への前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して押し出されたペーストの流入を阻止することにより加圧されたペーストを前記開口部に対して斜め方向から流入させるペースト流れ調整手段とを備えた。
【０００８】
請求項２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装置であって、前記スキージヘッドは、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯留部の底面に設けられ開孔部を有する押し出し板と、この押し出し板に当接して前記押し出し板の開孔部に対応する位置に設けられた開孔部を有する付着防止板と、前記ペースト貯溜部内のペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記加圧手段により加圧されたペーストを前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して収容し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を形成し下端部が前記マスクプレートの表面に当接して前記開口部の縁部を形成する２つの掻き取り部と、前記印刷空間内に配置され前記押し出し板の開孔部と前記付着防止板の開孔部を介して押し出されたペーストとの上下方向の接触面を有しペーストがこの接触面に沿って流下することによりペーストをせん断するペーストせん断手段とを備えた。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、加圧されたペーストを収容する印刷空間内に配置され、マスクプレートと接触する開口部の直上の特定領域へのペーストの流入を阻止することによって加圧されたペーストを開口部に対して斜め方向から流入させるペースト流れ調整手段を備えることにより、開口部の直上での加圧されたペーストの硬化を防止することができる。
【００１０】
また請求項２記載の発明によれば、加圧されたペーストを収容する印刷空間内に配置され加圧されたペーストとの上下方向の接触面を有しペーストがこの接触面に沿って流下することによってペーストをせん断するペーストせん断手段を備えることにより、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、図４、図５、図６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を備えており、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。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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
スキージヘッド１３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。印刷部１４は図１に示すように、上部１４Ａと下部１４Ｂとに分割されており、上部１４Ａと下部１４Ｂは図３に示すように、それぞれマスクプレート１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂを備えている。本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂ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ており、本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂは、ヒンジ部１７によって開閉自在に結合されている。
【００１８】
本体上部３０Ａ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。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、印刷時に本体上部３０Ａ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。
【００１９】
また、カートリッジ３１の底面はクリーム半田の押し出し板３１ａとなっており、押し出し板３１ａには多数の開孔部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の開孔部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５を加圧する加圧手段となっている。
【００２０】
本体下部３０Ｂには、カートリッジ３１の内部と連通する全体開口部３０ｂが設けられており、全体開口部３０ｂの上部にはカートリッジ３１の底面の押し出し板３１ａに当接して付着防止板３３が設けられている。付着防止板３３には、押し出し板３１ａの開孔部３１ｂに対応する位置に円形の開孔部３３ａが設けられている。付着防止板３３は、カートリッジ３１から下方に押し出されたクリーム半田５が、カートリッジ３１の底面、すなわち押し出し板３１ａ下面の開孔部３１ｂ以外の部位に付着するのを防止する。
【００２１】
そして押し出されたクリーム半田５は、本体下部３０Ｂの下方に形成された空間、すなわち本体下部３０Ｂの下面に内側斜め方向に配設された２枚の掻き取り部３６Ａ，３６Ｂと本体下部３０Ｂの下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。印刷空間３５の下面は、掻き取り部３６Ａ，３６Ｂを縁部とする開口部３７（図４参照）となっている。また印刷空間３５内には、開口部３７の直上に円柱状の整流部材３４が水平方向に配設されている。整流部材３４は後述するように印刷空間３５内のクリーム半田５の流れを調整する機能を有している。
【００２２】
掻き取り部３６Ａ，３６Ｂは、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成する傾斜面３６ａ，３６ｂを有し、スキージヘッド１３を下降させた状態では掻き取り部３６Ａ，３６Ｂの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３６Ａ，３６Ｂの間の開口部３７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。
【００２３】
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、付着防止板３３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の移動経路の途中は、多数の小さい開孔部３１ｂ，３３ａによって断面積が絞られており、これらの開孔部３１ｂ，３３ａ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。
【００２４】
以下、図４を参照して印刷空間３５内におけるクリーム半田５の移動について説明する。図４に示すように、印刷空間３５内をクリーム半田５が下方に移動する際には、整流部材３４のため開口部３７の直上の特定領域へのクリーム半田５の流入が阻止される。これにより、印刷空間３５内を移動するクリーム半田５は、強制的に整流部材３４の周囲を迂回し、傾斜面３６ａ，３６ｂによって流れ方向を規制されて開口部３７に対して斜め方向（矢印ａ参照）から流入する。すなわち、開口部３７にクリーム半田５が流入する方向は、図４に示すように前後の斜め方向に限定され、開口部３７に対して直上からクリーム半田５が流入する状態が発生しない。
【００２５】
このように開口部３７に対するクリーム半田５の流入方向が限定されることの意義を図５を参照して説明する。図５（ａ）は印刷空間３５内に整流部材を有しない従来の密閉型スキージヘッドを示している。このスキージヘッドにおいて、加圧されたクリーム半田５が印刷空間３５内を下方に移動する際には、開口部３７の直上の特定領域Ａに位置するクリーム半田５に対しては、上方から加圧されて圧力を伝達しながら下方へ移動するクリーム半田５と、スキージヘッドがマスクプレート１２に対して押圧されることにより押圧反力（矢印ｂ参照）で上方へ押し戻されるクリーム半田５とによる上下方向の圧縮力が作用する。
【００２６】
そしてこの圧縮力は印刷動作継続中は連続して作用するため、時間の経過と共に印刷空間３５内においては、開口部３７の直上の特定領域に周囲よりも硬化した状態のクリーム半田５が存在するようになる。そしてこのような硬化領域Ａは、開口部３７への周囲からのクリーム半田５の流入を妨げることから、かすれなどの印刷不良を発生させる原因となっていた。
【００２７】
これに対し、本実施の形態に示すスキージヘッド１３では、前述のように開口部３７の直上の特定領域Ａに相当する位置に整流部材３４が配置されていることから、この領域の周囲に存在するクリーム半田５が硬化する状態が発生しない。また、整流部材３４の周囲を迂回して移動するクリーム半田５は、開口部３７に対して斜め方向から流入する。
【００２８】
図５（ｂ）に示すように、この開口部３７の上方の領域は、スキージヘッド１３がマスクプレート１２に対して相対的に移動するスキージング動作によりクリーム半田５の回転方向の流動（矢印ｃ参照）が発生するローリング領域であるため、斜め方向から流入するクリーム半田５は容易にこのローリング領域に巻き込まれて回転方向に流動する。すなわち、整流部材３４は、開口部３７の直上の特定領域Ａへのクリーム半田５の流入を阻止することにより加圧されたクリーム半田５を開口部３７に対して斜め方向から流入させるペースト流れ調整手段となっている。
【００２９】
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３６Ａ，３６Ｂの間の開口部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。このスキージングにおいて、印刷空間３５内には整流部材３４が配置されていることから印刷空間３５内において硬化状態のクリーム半田５が印刷空間３５の下部に停留する状態が発生せず、クリーム半田５の硬化に起因する印刷不良を防止することができる。
【００３０】
そしてスキージヘッド１３を更に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。
【００３１】
なお上記実施の形態では、印刷空間３５内に配置される整流部材３４として、円柱断面の部材を用いる例を示したが、図６（ａ）に示すような変形菱形断面の整流部材３４Ａを用いるようにしてもよい。整流部材３４Ａは、菱形の上頂部３４ａの頂角が鋭角、下頂部３４ｂの頂角が鈍角となっており、上頂部の形状をより鋭利にすることにより上方からのクリーム半田５の流れを極力妨げないようにすると共に、下方の開口部３７上方のクリーム半田５からの押圧反力を受けやすいような形状としたものである。
【００３２】
また、図６（ｂ）に示す例では、整流部材３４Ｂとして下方に頂部を向けた３角柱状の部材を用い、整流部材３４Ｂを付着防止板３３の下面に接触させた状態で配置したものである。そして、整流部材３４Ｂの断面に示すように、内部に斜め下方に向けて半田流路３４ｃを形成し、開孔部３３ａから流出したクリーム半田５が印刷空間３５の下部へ移動しやすいような構成としている。このような構成によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図７（ａ）は本発明の実施の形態２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７（ｂ）は本発明の実施の形態２のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図である。本実施の形態２は、実施の形態１に示す構成と同様の密閉型のスキージヘッド１３において、印刷空間３５に実施の形態１と異なる構成要素を付加したものである。
【００３４】
図７（ａ）において、印刷空間３５内には仕切部材４４が配置されている。図７（ｂ）に示すように仕切部材４４は、複数の上下方向の仕切り板４４ａを平面視して格子状に組み合わせたものであり、印刷空間３５内をクリーム半田５が下方に移動する際には、クリーム半田５は仕切り板４４ａの間の空間を移動する。このとき全体のクリーム半田体積のうち相当量のクリーム半田５は、仕切り板４４ａの表面近傍に沿って下方に移動する。
【００３５】
これにより、仕切り板４４ａの表面に接触した状態にあるクリーム半田５と、この表面近傍の境界層に相当する範囲のクリーム半田５には、クリーム半田５が流下することによるせん断力が作用する。従って、この範囲のクリーム半田５はせん断によって粘度が低下し、印刷空間３５内のクリーム半田５の平均的な粘度を引き下げる作用を有する。仕切部材４４は多数の仕切り板４４ａを組み合わせた形状で表面積が大きいことから、印刷空間３５内でクリーム半田５が加圧されることによる硬化を有効に防止することができる。
【００３６】
すなわち、仕切部材４４は、印刷空間３５内に配置され加圧されたクリーム半田５との上下方向の接触面を有し、クリーム半田５がこの接触面に沿って流下することによりペーストとしてのクリーム半田５をせん断するペーストせん断手段となっている。これにより、クリーム半田５の硬化に起因する印刷不良を防止することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、格子状の仕切部材４４を用いているが、クリーム半田５が下方へ移動する際にせん断状態が発生するような形状であれば、格子状に限定されずこれ以外の形状であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧されたペーストを収容する印刷空間内に配置され、マスクプレートと接触する開口部の直上の特定領域へのペーストの流入を阻止することによって加圧されたペーストを開口部に対して斜め方向から流入させるペースト流れ調整手段を備えたので、開口部の直上でのペーストの硬化を防止することができる。
【００３９】
また、加圧されたペーストを収容する印刷空間内に配置され加圧されたペーストとの上下方向の接触面を有しペーストがこの接触面に沿って流下することによってペーストをせん断するペーストせん断手段を備えたので、印刷空間内での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のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図５】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６】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７】（ａ）本発明の実施の形態２のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の実施の形態２のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図
【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
３２  加圧板
３４，３４Ａ，３４Ｂ  整流部材
３５  印刷空間
３６Ａ，３６Ｂ  掻き取り部
４４  仕切部材
【図１】
0003685053.tif 000002
【図２】
0003685053.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003685053.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003685053.tif 000007
【図７】
0003685053.tif 000008