(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、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを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前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備え、スキージヘッドをマスクプレート上で移動させるスキージング動作において、前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
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、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを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前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備えたスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷方法であって、前記加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させる押し込み工程と、加圧手段による加圧を解除した状態で、マスクプレート上で前記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印刷工程とを含み、印刷工程でのスキージング動作において前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形す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装置および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】
このスキージヘッドの構成として、従来はペーストを貯溜するペースト貯溜空間と、ペーストをマスクプレートに接触させる印刷空間とが分離された構成が一般であった。すなわち、予めペーストが充填された専用容器をスキージヘッドに装着し、この専用容器の下面に設けられた押し出し孔を介してペーストをペースト接触面が設けられた印刷空間に移動させるようにしたものが用いられていた。
【０００５】
【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では、ペースト貯溜空間と印刷空間とが押し出し面とを介して分離された構造に起因して、印刷空間内でのペーストのローリング流動が阻害されるという問題点があった。以下、従来のスキージヘッドの構造を図面を参照して説明する。
【０００６】
図６は、従来の密閉型スキージヘッドの部分断面図である。図６において、スキージヘッドＡには、ペーストであるクリーム半田Ｓが予め充填された半田カセットＢが装着されている。半田カセットＢ内のクリーム半田Ｓは、加圧板Ｃによって加圧されることにより、仕切板Ｄに設けられた押し出し孔Ｅを介して、スキージング方向の前後を摺動部材によって囲まれた印刷空間Ｆ内に移動する。そして、スキージヘッドＡをマスクプレートＧに対して矢印ａ方向に移動させるスキージング動作においては、クリーム半田Ｓは印刷空間Ｆ内で矢印ｂ，ｃ，ｄに示すようなローリング流動を行う。
【０００７】
このとき、流動経路は印刷空間Ｆの上面を仕切る仕切板Ｄの下面に沿った形状となることから、クリーム半田Ｓの流動はこの仕切板Ｄによって抵抗を受ける。このため、矢印ｄに示すようなクリーム半田Ｓの下降方向の流動が正常に行われず、マスクプレートＧ表面近傍においてはクリーム半田Ｓの不足が生じて、パターン孔内への充填不良などの印刷不具合が生じやすいという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は、ローリング流動を確保して、印刷不具合を防止することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することをを目的とする。
【０００９】
【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、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを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前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備え、スキージヘッドをマスクプレート上で移動させるスキージング動作において、前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形する。
【００１０】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、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、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストの上面と外部とを仕切る可撓性の膜部材と、前記膜部材を下方に押圧することによりペースト貯溜部内のペーストを加圧してペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを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前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備えたスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷方法であって、前記加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させる押し込み工程と、加圧手段による加圧を解除した状態で、マスクプレート上で前記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印刷工程とを含み、印刷工程でのスキージング動作において前記膜部材が前記印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形する。
【００１１】
本発明によれば、加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させた後に、加圧手段による加圧を解除した状態でマスクプレート上でスキージヘッドを移動させて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印刷工程でのスキージング動作において、膜部材が印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形することにより、良好なローリング流動が確保され不具合のない印刷を行うことができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
本体部３０には、内部にクリーム半田５を貯溜する貯溜部３１（ペースト貯溜部）が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。貯溜部３１は上下が開口した方形の枠形状となっており、貯溜部３１内のクリーム半田５と外部とを仕切る膜部材３３を備えている。膜部材３３は、エラストマなどの可撓性・伸縮性に富む膜状材を下面側が開口した袋状容器に成形したものであり、貯溜部３１の下端の内周に沿って設けられた固定部３１ａ（図４（ａ）参照）によって貯溜部３１と結合されている。膜部材３３は、内部に収容するクリーム半田５の体積に応じて貯溜部３１内で伸縮し、貯溜部３１内に収容されたクリーム半田５の上面と外部とを仕切る仕切面となっている。
【００２１】
貯溜部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は貯溜部３１内で上下動する。加圧板３２を下降させることにより、内部にクリーム半田５を収容した膜部材３３は上方から押圧され、クリーム半田５は加圧される。
【００２２】
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、貯溜部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。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を加圧する加圧手段となっている。シリンダ１６によって加圧されたクリーム半田５は、貯溜部３１内で下方に移動し下面の開口から下方に押し出される。そして押し出されたクリーム半田は、本体部３０の下面に配設されたスキージング部３６によって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２３】
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の下部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（ａ）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ｅ方向）の両端には、印刷空間３５の前後壁面を形成する２つの摺接部３７が設けられている。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３７の間に形成された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。摺接部３７は、板状の掻き取り部材３９と、ブロック形状の充填部材３８とを組み合わせて一体的に結合した構成となっている。掻き取り部材３９は、印刷空間３５内に位置するマスクプレート１２の上面に対して、鈍角αの接触角で摺接している。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、掻き取り部材３９は下端部３９ａがマスクプレート１２の上面に摺接する可撓性の板部材であり、スキージングにおいてマスクプレート１２上面のクリーム半田５を掻き取る。充填部材３８は、掻き取り部材３９が装着される装着面３８ａと、この装着面３８ａに対して所定の角度βをなし印刷空間３５内に位置するマスクプレート１２の上面に対して鋭角γをなす充填面３８ｂを有し、エラストマなどの可撓性の材質によって略方形断面のブロック形状に形成されている。充填部材３８は、スキージングにおいて充填面３８ｂによってクリーム半田５をローリング（矢印ｆ参照）させパターン孔１２ａ内に充填する。
【００２５】
次にスキージヘッド１３によるスクリーン印刷におけるクリーム半田５のローリング流動について図５を参照して説明する。図５（ａ）において、スキージヘッド１３は下降状態にありスキージング部３６はマスクプレート１２の上面に当接している。貯溜部３１の膜部材３３内にはクリーム半田５が収容されており、スキージング開始に際しては、クリーム半田５の押し込み動作を行う。すなわちシリンダ１６を駆動して、加圧板３２によって膜部材３３を介して内部のクリーム半田５を加圧する。これにより、貯溜部３１、印刷空間３５内のクリーム半田５は下方に移動し、印刷空間３５内はクリーム半田５で隙間なく充填される。（押し込み工程）。
【００２６】
次いで図５（ｂ）に示すように加圧板３２を上昇させ、貯溜部３１内のクリーム半田５の加圧を解除する。そしてこの状態でスキージングが開始される。図５（ｃ）に示すように、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で矢印ｇ方向に水平移動させることにより、印刷空間３５内のクリーム半田５にはローリング流動が付与される。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。
【００２７】
このローリング流動において、印刷空間３５内のクリーム半田５は、まずスキージング方向の後側の摺動部３７Ａによってすくわれて矢印ｈに示す方向に流動する。そして流動するクリーム半田５は、クリーム半田５と外部とを仕切る膜部材３３の下面を上向きに押し上げる。これにより、可撓性に富む膜部材３３は図５（ｃ）のようにローリング流動に応じた形状に撓み変形を生じ、クリーム半田５は撓み変形した膜部材３３の下面に沿った形で、矢印ｉ，ｊのように流動する。このとき、膜部材３３はクリーム半田５との接触面においてクリーム半田５の流動に対する抵抗が極小となるような形状に撓み変形する。
【００２８】
したがって、スキージングによって誘起された印刷空間３５内のクリーム半田５のローリング流動が阻害されることがなく、マスクプレート１２の表面に対する下向き方向の流動（矢印（ｊ））が良好に確保される。この結果、マスクプレート１２のパターン孔１２ａ内には、充填不足を生じることがなく十分な量のクリーム半田５が進入し、良好な印刷が行われる。
【００２９】
そしてスキージング方向が反転し、図５（ｄ）に示すようにスキージヘッド１３を矢印ｋ方向に水平移動させて印刷を行う場合にも同様に、摺動部３７Ｂによってすくわれたクリーム半田５は、印刷空間３５内において矢印ｌ，ｍ，ｎに示すようなローリング流動を行う。この場合においても、膜部材３３がこのローリング流動に応じた形状に撓み変形することにより、良好なローリング流動が確保される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧手段によってペースト貯溜部内のペーストを加圧して印刷空間内に移動させた後に、加圧手段による加圧を解除した状態でマスクプレート上で前記スキージヘッドを移動させて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印刷工程でのスキージング動作において、膜部材が印刷空間内でのペーストのローリング流動に応じて変形することにより、良好なローリング流動が確保され不具合のない印刷を行うことができる。
【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
【図６】従来の密閉型スキージヘッドの部分断面図
【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
１６  シリンダ
２０  ヘッド昇降部
３１  貯溜部
３２  加圧板
３３  膜部材
３５  印刷空間
３６  スキージング部
【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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【図６】
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