(57)【要約】【課題】良好な版離れ性を確保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ならびにスクリーン印刷の対象となる基板を提供すること。【解決手段】マスクプレート１５上面でスキージを摺動させることによりパターン孔を介して基板１０にペーストを印刷するスクリーン印刷において、下受け部材１１に設けられた貫通孔１１ｂおよび基板１０に設けられた貫通孔１０ｃを下方から昇降自在に貫通するマスク下受けピン１２を配設し、印刷後の基板１０をマスクプレート１５の下面から離隔させる版離れ動作において、マスクプレート１５の下面にマスク下受けピン１２を当接させて支持する。これにより、高密度の電極パターンが設けられた薄型のマスクプレートを対象とする場合にあってもマスクプレート１５の下方への撓みを防止して良好な版離れ性を確保することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、
前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する下受け部材と、前記下受け部材を昇降させる下受け昇降手段と、前記基板に設けられた貫通孔を下方から昇降自在に貫通し、上昇位置において前記マスクプレートの下面に当接して支持するマスク支持部材と、前記マスク支持部材を昇降させる支持部材昇降手段とを備え、
前記下受け部材を下降させることにより前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作において、前記マスク支持部材をマスクプレートの下面に当接させて支持することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記マスクプレート下面側に前記基板を搬送する基板搬送機構およびこの基板搬送機構を前記マスクプレートに対して昇降させる搬送機構昇降手段を備え、前記下受け昇降手段および前記支持部材昇降手段は、前記搬送機構昇降手段によって昇降する昇降ベース部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記下受け部材は前記基板の下面に当接する下受け面を有し、前記マスク支持部材は前記下受け面を上下に貫通して設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、
前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、印刷後の前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ工程とを含み、
前記版離れ工程において、前記基板に設けられた貫通孔を下方から昇降自在に貫通したマスク支持部材によって前記マスクプレートを下面側から支持することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項５】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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によってペーストが印刷される基板であって、
前記マスクプレートの下面と当接した基板を前記ペーストが印刷された後にマスクプレートの下面から離隔させる版離れ動作において前記マスクプレートの下面に当接して支持するマスク支持部材が貫通するための貫通孔が設けられていることを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーム半田などのペーストを基板に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ならびにスクリーン印刷の対象となる基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を半田接合する方法として、半田バンプや半田プリコートによる方法が知られている。この方法では電子部品や基板などのワークの電極に、半田接合のために半田の突出電極である半田バンプや、または半田被膜である半田プリコートが形成される。これらの半田形成工程における半田供給方法として、スクリーン印刷が広く用いられ、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田がワーク上面に印刷される。
【０００３】
このスクリーン印刷動作では、スキージを移動させるスキージングの後に、基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れが行われる。この版離れ動作においては、印刷位置において基板を両側から挟み込むクランプ部材によって、マスクプレートの下面を支持した状態で基板を下降させることにより、基板をマスクプレートから離隔させる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６３７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年電子部品のファイン化が進み、ワークに形成される電極のピッチも微小化し、多数の電極が高密度で配置されるようになっている。そしてこれらの電極上にバンプを形成するために用いられるマスクプレートは、従来のプリント基板への半田印刷に用いられていたものと比較して、マスク厚さが大幅に減少している。ところがこのような高密度の電極が形成されたワークを対象として薄いマスクプレートを用いて行うスクリーン印刷に、従来より用いられているスクリーン印刷方法をそのまま適用すると、以下に説明するような課題が生じる。
【０００５】
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実にクリーム半田を充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートをワークから離隔させる版離れの際に、クリーム半田をパターン孔から型崩れすることなく離隔させる版離れ性が良好であることが求められる。しかしながら、電極の高密度化とマスクの薄膜化に伴って印刷難度は増加し、特にワークの全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することが非常に困難となっている。
【０００６】
そこで本発明は、良好な版離れ性を確保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ならびにスクリーン印刷の対象となる基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する下受け部材と、前記下受け部材を昇降させる下受け昇降手段と、前記基板に設けられた貫通孔を下方から昇降自在に貫通し、上昇位置において前記マスクプレートの下面に当接して支持するマスク支持部材と、前記マスク支持部材を昇降させる支持部材昇降手段とを備え、前記下受け部材を下降させることに
より前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作において、前記マスク支持部材をマスクプレートの下面に当接させて支持する。
【０００８】
本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、印刷後の前記基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ工程とを含み、前記版離れ工程において、前記基板に設けられた貫通孔を下方から昇降自在に貫通したマスク支持部材によって前記マスクプレートを下面側から支持する。
【０００９】
本発明の基板は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面と基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記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によってペーストが印刷される基板であって、前記マスクプレートの下面と当接した基板を前記ペーストが印刷された後にマスクプレートの下面から離隔させる版離れ動作において前記マスクプレートの下面に当接して支持するマスク支持部材が貫通するための貫通孔が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板に設けられた貫通孔を下方から昇降自在に貫通するマスク支持部材を配設し、基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ動作において、マスクプレートの下面にマスク支持部材を当接させて支持する構成を採用することにより、高密度の電極パターンが設けられた薄型のマスクプレートを対象とする場合にあっても、良好な版離れ性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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側面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の対象となる基板の説明図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の下受け部材の説明図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板下受け部の断面図、図６，図７、図８，図９は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図である。
【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において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。
【００１３】
第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平な第１の昇降ベース部５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。第１の昇降ベース部５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによって回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。
【００１４】
第１の昇降ベース部５ａには垂直フレーム５ｄが立設されており、垂直フレーム５ｄの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レール８ａを備えており、これらの搬送レール８ａによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、搬送レール８ａによって保持された状態の基板
１０を、搬送レール８ａとともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。
【００１５】
搬送レール８ａの上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして位置を固定する。
【００１６】
図２に示すように、搬送レール８ａの上流側（図２において左側）および下流側には、それぞれ基板搬入レール８ｂ、基板搬出レール８ｃが連結されている。上流側から基板搬入レール８ｂを介して搬入された基板１０は、搬送レール８ａに乗り移って基板位置決め部１によって位置決めされ、後述するスクリーン印刷機構によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬出レール８ｃによって下流側に搬出される。
【００１７】
搬送レール８ａは、後述するマスクプレート１５の下面側に基板１０を搬送する基板搬送機構となっている。そして第１のＺ軸テーブル５は、この基板搬送機構をマスクプレート１５に対して昇降させる搬送機構昇降手段となっている。
【００１８】
第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８と第１の昇降ベース部５ａの中間には、水平な第２の昇降ベース部６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。第２の昇降ベース部６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによって回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。第２の昇降ベース部６ａの上面には、後述する下受け部材１１によって基板１０を下受けする基板下受部７が配設されている。
【００１９】
第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受部７は搬送レール８ａに保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして下受け部材１１が基板１０の下面に当接することにより、基板下受部７は後述するスクリーン印刷機構による印刷位置に搬送された基板１０を下方から下受けして保持する。そして第２のＺ軸テーブル６は、基板下受部７の下受け部材１１を搬送レール８ａに対して昇降させる下受け昇降手段となっている。
【００２０】
次に、図３，図４を参照して、このスクリーン印刷装置によってペーストであるクリーム半田が印刷される基板１０および基板１０を対象とした印刷動作において用いられる下受け部材１１について説明する。図３に示すように、基板１０は個片基板１０ａが同一基板内に複数個形成された多面取り基板である。個片基板１０ａはＢＧＡなど多数の半田バンプが半田印刷により形成される電子部品用の基板として用いられ、各個片基板１０ａにはバンプ形成位置に対応して複数の電極１０ｂが高配列密度で形成されている。
【００２１】
基板１０において個片基板１０ａの範囲外の複数位置には、貫通孔１０ｃが格子配列で設けられている。貫通孔１０ｃは後述するようにクリーム半田が印刷された後に基板１０をマスクプレート１５の下面から離隔させる版離れ動作において、マスクプレート１５の下面に当接して支持するマスク下受けピン１２が貫通するために設けられている。
【００２２】
図４に示すように、下受け部材１１は矩形ブロック状であり、上面は基板１０に当接して下受けする下受け面１１ａとなっている。下受け面１１ａには基板１０における貫通孔１０ｃの位置に対応して、複数の貫通孔１１ｂが下受け部材１１を上下に貫通して設けられている。貫通孔１１ｂには、以下に説明するマスク下受けピン１２が下方から上方へ貫通する。
【００２３】
次に図５を参照して、基板下受部７の構造・機能を説明する。図５（ａ）において、マ
スクプレート１５の下面には前述の貫通孔１０ｃが設けられた基板１０が搬送レール８ａ（ここでは図示省略）によって搬入されて保持されている。第２の昇降ベース部６ａの上面には、下受け部材１１が貫通孔１１ｂの位置を貫通孔１０ｃに合致させて装着されており、第２の昇降ベース部６ａには貫通孔１１ｂに対応した位置に貫通孔６ｄが設けられている。貫通孔１１ｂ、貫通孔６ｄには、第１の昇降ベース部５ａに配設されたピン昇降機構１３によって昇降するマスク下受けピン１２が下方から挿通している。ピン昇降機構１３としては、エアシリンダやモータ駆動によって直線往復動を行う直動機構など、各種の機構を用いることができる。
【００２４】
基板１０が上述の印刷位置に保持された状態で、ピン昇降機構１３を駆動してマスク下受けピン１２を上昇させることにより、図５（ａ）に示すように、マスク下受けピン１２は下受け面１１ａから突出して貫通孔１０ｃを下方から貫通する。そしてマスク下受けピン１２の上端部は、マスクプレート１５の下面に当接する位置まで上昇し、マスクプレート１５を下面側から支持する。またこの状態からピン昇降機構１３を駆動してマスク下受けピン１２を下降させることにより、図５（ｂ）に示すように、マスク下受けピン１２の先端部は下受け面１１ａから貫通孔１１ｂ内に没入し、下受け面１１ａはフリーな状態となる。
【００２５】
上記構成において、マスク下受けピン１２は基板１０に設けられた貫通孔１０ａおよび下受け部材１１に設けられた貫通孔１１ｂを下方から昇降自在に貫通して設けられ、上昇位置においてマスクプレート１５の下面に当接して支持するマスク支持部材となっている。またピン昇降機構１３はマスク支持部材であるマスク下受けピン１２を昇降させる支持部材昇降手段となっている。そして下受け昇降手段（第２のＺ軸テーブル６）および支持部材昇降手段（ピン昇降機構１３）は、搬送機構昇降手段（第１のＺ軸テーブル５）によって昇降する昇降ベース部５ａに設けられている
【００２６】
次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１４にはマスクプレート１５が展張されており、マスクプレート１５には印刷対象に応じたパターン孔１５ａが設けられている。本実施の形態においてはマスクプレート１５は薄型マスクであり、マスクプレート１５には基板１０の電極１０ｂに対応してパターン孔１５ａが高密度で設けられている。
【００２７】
マスクプレート１５上にはスキージヘッド１６が配設されており、スキージヘッド１６は、水平なプレート１７にスキージ１９を昇降させるスキージ昇降機構１８を配設した構成となっている。図２に示すように、プレート１７の両端は縦フレーム２１上に配列されたガイド機構によって、Ｙ方向にスライド自在に支持されている。プレート１７は、ナット２０ｃ、送りねじ２０ｂおよび回転駆動モータ２０ａより成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。またスキージ昇降機構１８を駆動することによりスキージ１９は昇降して、マスクプレート１５の上面に当接する。
【００２８】
スクリーン印刷機構によるスキージング動作においては、クリーム半田が供給されたマスクプレート１５上でスキージ１９を摺動させることにより、パターン孔１５ａを介して基板１０にクリーム半田が印刷される。印刷後には、下受け部材１１を下降させることによりマスクプレート１５の下面から印刷後の基板１０を離隔させる版離れ動作が行われる。後述するように、この版離れ動作においては、マスク下受けピン１２をマスクプレート１５の下面に当接させて支持した状態で、基板１０をマスクプレート１５から離隔させる。
【００２９】
次に図６〜図９を参照して、上記スクリーン印刷装置によるスクリーン印刷動作について説明する。まず図６（ａ）に示すように、搬送レール８ａによって基板１０がマスクプ
レート１５の下面側に搬入される。次いで図６（ｂ）に示すように、基板位置決め部１によって印刷対象の基板１０を印刷位置に位置決めし、第２のＺ軸テーブル６によって第２の昇降ベース部６ａを上昇させる。これにより下受け部材１１を基板１０の下面に当接させて、基板１０を下受けするとともに、クランプ部材９ａによって両側から基板１０をクランプして印刷位置に保持する（基板下受け工程）。
【００３０】
この後図７（ａ）に示すように、第１のＺ軸テーブル５によって第１の昇降ベース部５ａを上昇させ、基板１０とクランプ部材９ａをマスクプレート１５の下面に当接させる。これにより、スキージング動作が可能な状態となり、マスクプレート１５上面でスキージ１９を摺動させて基板１０にパターン孔１５ａを介してクリーム半田を印刷する（スキージング工程）。
【００３１】
スキージング動作が完了したならば、版離れ動作が開始される。まず図７（ｂ）に示すように、ピン昇降機構１３を駆動してマスク下受けピン１２をマスク支持位置まで上昇させる。これにより、マスク下受けピン１２の上端部がマスクプレート１５の下面に当接する。次いで、図８（ａ）に示すように、第２のＺ軸テーブル６によって第２の昇降ベース部６ａを下受け部材１１とともに下降させることにより、基板１０をマスクプレート１５の下面から離隔させ、搬送レール８ａに保持させる（版離れ工程）。
【００３２】
この版離れ工程においては、クランプ部材９ａによってマスクプレート１５を下面側から支持するとともに、前述のように、基板１０に設けられた貫通孔１０ｃを下方から昇降自在に貫通したマスク下受けピン１２によって、マスクプレート１５を下面側から支持した状態で、基板１０をマスクプレート１５から離隔させる。すなわち、マスクプレート１５は２つのクランプ部材９ａによって下面側から列状に支持されるとともに、クランプ部材９ａの間においてはマスク下受けピン１２によって複数位置を点状に支持され、これにより、マスクプレート１５の下方への撓みが防止される。なお上述のスクリーン印刷動作において、マスク下受けピン１２は、スキージング工程の前に予めマスク支持位置まで上昇させておいてもよい。
【００３３】
次いで、図８（ｂ）に示すように、ピン昇降機構１３を駆動してマスク下受けピン１２を下降させ、マスク下受けピン１２を下受け部材１１内に没入させる。これにより、下受け部材１１の上方はフリーな空間となり、基板１０の搬送が可能な状態となる。次いで図９に示すように、第１のＺ軸テーブル５によって第１の昇降ベース部５ａを下降させ、クランプ部材９ａをマスクプレート１５から引き離した状態で、搬送レール８ａによって基板１０を下流側へ搬出する。
【００３４】
上述の版離れ動作においては、マスクプレート１５がマスク下受けピン１２によって支持された状態で版離れが行われることから、マスクプレート１５の下面に当接した状態から基板１０が下降して基板１０の上面とマスクプレート１５の下面が離隔する際に生じやすい、「マスク貼付き」による不具合を防止することができる。
【００３５】
すなわち、一般にスキージング後の状態においては、基板の上面とマスクプレートの下面とは、パターン孔内のクリーム半田のみならず基板の上面とマスクプレートの下面との間に滲み出たクリーム半田によって貼付いた状態にあり、版離れ動作開始時にはマスクプレートは基板に引っ張られて下方に撓む傾向がある。そしてマスクプレートの撓み量がある限度に達して、この撓みを元の状態に戻そうとする復元力がマスクプレートと基板との貼付け力を超えた時点で、基板の上面はマスクプレートの下面から離れる。
【００３６】
このとき撓み量が大きいと、パターン孔からクリーム半田が抜ける際の状態がマスクプレート全面にわたって均一とならず、パターン孔内に半田が残留したり不規則な形状で半
田が抜ける半田形崩れや印刷量のばらつきなどの印刷不良を生じやすい。そしてこのような版離れ性に起因する印刷不良は、パターン孔が高密度で配列された薄型のマスクプレートを対象とする場合に顕著に発生する。
【００３７】
このような場合にあっても、基板に設けられた貫通孔を下方から貫通して設けられたマスク下受けピンによってマスクプレートを支持する構成を採用することにより、マスクプレートの下方への撓みが確実に防止されることから、基板の全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、良好な版離れ性を確保することができるという効果を有し、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分野に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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２】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３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の対象となる基板の説明図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の下受け部材の説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板下受け部の断面図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【符号の説明】
【００４０】
１  基板位置決め部
５  第１のＺ軸テーブル
６  第２のＺ軸テーブル
７  基板下受部
８  基板搬送機構
１０  基板
１０ａ  個片基板
１１  下受け部材
１１ａ  下受け面
１２  マスク下受けピン
１３  ピン昇降機構
１５  マスクプレート
１５ａ  パターン孔
１６  スキージユニット
１９  スキージ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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