(57)【要約】【課題】基板の状態に対応したスクリーン印刷機を提供すること。【解決手段】印刷パターンが形成されたマスク９が保持され、マスク９の下に位置する基板１０に対してクリームはんだを印刷するものであり、マスク９に対して上からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置４と、マスク９の下に基板１０を搬送する搬送装置３と、搬送方向と直行する方向から基板１０を保持する基板保持装置５と、先端の高さが異なる複数のバックアップピン３８を備えて基板１０を下から支える基板支持装置７と、基板支持装置７を昇降させる昇降装置８とを有するスクリーン印刷機１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷パターンが形成されたマスクが保持され、当該マスクの下に位置する基板に対してクリームはんだを印刷するスクリーン印刷機において、
マスクに対して上からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、
前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、
搬送方向と直行する方向から基板を保持する基板保持装置と、
先端の高さが異なる複数のバックアップピンを備えて基板を下から支える基板支持装置と、
前記基板支持装置を昇降させる昇降装置と
を有することを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
前記基板支持装置は、前記複数のバックアップピンの先端の高さが、前記スキージの移動方向に見て、マスクの中央部分に位置するものが最も高く、その中央部分から遠くなるものに従い低くなるようにしたものであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記基板保持装置は、基板を幅方向に挟み込んで保持するクランプ部材に対してマスクが接触する上面に開口した複数の吸引孔が形成され、その吸引孔を介してマスクを吸引保持する吸引保持手段を備えたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記基板支持装置は、複数ある前記バックアップピンには先端の高さの高い可変ピンと先端の高さの低い固定ピンとがあり、前記可変ピンは、前記基板からの反力によって下降した位置で位置決め可能な可変機構を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
前記基板支持装置  複数の前記可変ピンと前記固定ピンは、テーブル上にほぼ均等な状態で配置されたものであることを特徴とする請求項４に記載のスクリーン印刷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の状態に対応したスクリーン印刷機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷機では、印刷パターン（印刷用の貫通孔）を有するマスクが保持され、その下に配置された基板に対してクリームはんだによるスクリーン印刷が行われる。そのスクリーン印刷機には、基板の搬送を行う基板搬送装置、搬送された基板を保持して印刷箇所に位置決めするための基板保持装置、マスクを位置決めして保持するためのマスク保持装置、更にスクリーンマスクに対して上面からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置などが設けられている。そして、ペースト状のクリームはんだが、スキージによってマスク上でローリングしながら印刷パターンに押し込まれ、下に位置する基板に対して塗布（印刷）が行われる。
【０００３】
その際、マスク直下の印刷位置に基板が位置決めされる。つまり、基板は搬送装置によって機内に搬送された後、基板支持装置によって持ち上げられ、さらに基板保持装置によってクランプされる。その基板支持装置は、下記特許文献１に開示されているように、基板に対して実装される電子部品を避ける位置に、複数のバックアップピンがテーブルに立設され、そのテーブルが上昇することによって基板を下から支えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０４３５０２号公報
【特許文献２】特開２００５−０９３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バックアップピンによって支持される基板は、全てが平面状態を保って搬送されてくるわけではなく、上方に湾曲した上反り状態や下方に湾曲した下反り状態、或いは捻じれ状態のものなどがある。こうした状態は、例えば、基板が一次印刷、部品実装、そしてリフローの工程などを経て送られるため、はんだ溶融の際のリフロー熱によって生じ得る。そこで、基板の二次面を印刷する場合に、その基板が上反りの状態であると、高さが一定のバックアップピンは、高さが足りずに浮いた状態になってしまう。そして、その状態で基板に対し印圧を加えながらスキージが移動すると、支えの無い浮いた部分を通過する際に基板とマスクを変形させてしまい、印刷位置にズレを生じさせてしまうことなどがある。さらに、スキージが通過して基板とマスクの変形が戻ることにより、印刷形状が崩れてしまうという問題も生じ得る。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、基板の状態に対応したスクリーン印刷機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】
本発明に係るスクリーン印刷機は、印刷パターンが形成されたマスクが保持され、当該マスクの下に位置する基板に対してクリームはんだを印刷するものであり、マスクに対して上からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、搬送方向と直行する方向から基板を保持する基板保持装置と、先端の高さが異なる複数のバックアップピンを備えて基板を下から支える基板支持装置と、前記基板支持装置を昇降させる昇降装置とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、先端の高さが異なる複数のバックアップピンにより基板を下から支えるようにしたので、例えばその複数のバックアップピンからなるバックアップ部分が山形であれば、上反りした基板であっても、その基板の状態に対応してバックアップピンによって支持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スクリーン印刷機の一実施形態について内部構成を簡易的に示した図である。
【図２】基板支持装置の一部を簡易的に示した図である。
【図３】第２実施形態の基板支持装置について、バックアップテーブル上のバックアップピンの配置について示した平面図である。
【図４】可変ピンの組み付け構造を示した断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係るスクリーン印刷機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のスクリーン印刷機の内部構成を簡易的に示した図である。スクリーン印刷機１は、基板に対して電子部品を実装する部品装着機の前工程を行うものとして構成されている。そのスクリーン印刷機１には、基板搬送装置３やスキージ装置４、基板を把持するクランプ装置５、基板を下方から支持する基板支持装置７および、基板を上下方向に移動させて位置決めする昇降装置８などが設けられている。そして、スクリーン印刷機全体を制御する制御装置が搭載され、各装置の駆動部に対する所定の制御が行われるようになっている。
【００１１】
スクリーン印刷機１は、基板搬送装置３によって基板１０の搬入および搬出が行われるが、その基板搬送装置３は、基板１０の両サイドを支持する一対のコンベアベルト１１によって構成され、図１の図面を貫く方向（機体幅方向）に基板１０が送られるようになっている。そして、その基板搬送装置３と、基板１０を保持するクランプ装置５が、昇降装置８に対して組み付けられている。よって、スクリーン印刷機１に搬入された基板１０はクランプ装置５によって保持され、上昇することによりマスク９直下の印刷位置に位置決めされることとなる。なお、マスク９は、矩形の枠部材１８に嵌め込まれ、水平な状態で取り付けられている。
【００１２】
セットされたマスク９の上には、機体幅方向に線状のクリームはんだが供給される。クリームはんだは、スキージ装置４によってマスク９上でローリングしながら印刷パターンに押し込まれ、マスク９の下に位置する基板１０に塗布される。そうしたスキージ装置４は、スキージを備えた一対のスキージヘッド４０１，４０２が、シリンダにより昇降可能な状態で走行台１２に搭載されている。走行台１２は、図面横方向（機体前後方向）に架設されたガイドロッド１３に対して摺動可能に組み付けられ、水平方向に直線移動が可能なものである。また、スクリーン印刷機１には、ガイドロッド１３と平行なネジ軸１５が回転自在な状態で架設され、駆動モータによって回転が与えられるようになっている。そして、走行台１２内部の固定ナットとネジ軸１５とによってボールネジ機構が構成されている。
【００１３】
次に、セットされたマスク９の下方側には、基板１０を把持して位置決めするためのクランプ装置５および昇降装置８などが構成されている。先ず、昇降装置８は、垂直なガイドレール２１に沿って摺動するように昇降台２２が組み付けられ、その昇降台２２は、ボールネジ機構２４を介して昇降用モータ２３に連結されている。そして、昇降台２２の上には支持台２５を介して基板搬送装置３やクランプ装置５などが搭載されている。なお、詳しい説明は省略するが、支持台２５は、昇降台２２に対してＸ−Ｙ平面上のＸ方向及びＹ方向とθ方向に位置調整が可能な構成となっている。
【００１４】
支持台２５の上には、機体前後方向に一対のマスクサポート２６が立設され、その間にクランプ装置５が配置されている。前後に位置する一対のマスクサポート２６は、それぞれ機体幅方向に門型の脚体２６１が設けられ、その上面にはマスク９が接触するマスク支持プレート２６２が固定されている。一方のマスクサポート２６には、脚体２６１内部の固定ナットと１本のネジ軸２７とが螺合したボールネジ機構が構成されている。従って、ネジ軸２７を回転させる駆動モータの制御によって他方のマスクサポート２６との距離の調整が可能になる。
【００１５】
クランプ装置５は、支持台３１の前後に一対のサイドフレーム３３が立設され、一方のサイドフレーム３３には、内部の固定ナットにネジ軸３６が螺合してボールネジ機構が構成され、ネジ軸３６に対するクランプ用モータの回転によって他方のサイドフレーム３３との距離が調整可能になっている。そして、サイドフレーム３３の上端部にはクランプ部３５が形成され、互いの距離の調整によって基板１０を幅方向から把持できるようになっている。そうしたサイドフレーム３３には、クランプ部３５の下側にコンベアベルト１１組み付けられ、一対のサイドフレーム３３の間に基板１０を搬送する基板搬送装置３が構成されている。
【００１６】
また、一対のサイドフレーム３３の間には基板支持装置７が設けられている。その基板支持装置７は、バックアップテーブル３７に対して基板１０に実装される電子部品を避けるように、複数のバックアップピン３８が取り付けられている。そして、クランプ装置５の支持台３１は、昇降用モータ４１の回転出力を昇降運動に変換するボールネジ機構を介して支持されている。更に、支持台３１に対して駆動モータ４２が固定され、バックアップテーブル３７が、昇降用モータ４２の回転出力を昇降運動に変換するボールネジ機構を介して支持されている。
【００１７】
ところで、本実施形態の基板支持装置７は、複数のバックアップピン３８が従来のように高さ一定ではなく、異なる高さのものによって構成されている。特に、本実施形態では、図２に示すように、図面の左右横方向（スキージの移動方向）に見て中央部分のバックアップピン３８１が最も背が高く、その左右に位置するバックアップピン３８２，３８３が中央部分から遠ざかるに従って背が低くなっている。図２は、基板支持装置７の一部を簡易的に示した図であるため、３段階に変化させたバックアップピン３８（３８１，３８２，３８２）が描かれているが、更に多くのバックアップピンによって多段階に高さが変化するものであってもよい。
【００１８】
バックアップピン３８の構成は、上反りの基板に対応するようにしたものである。つまり、複数のバックアップピン３８からなるバックアップ部分全体が上反りの基板に合わせた山形になっているので、基板１０に浮いた箇所が生じないように全体をバックアップピン３８によって支えられるようになっている。ただし、バックアップ部分を山形にすることにより、スクリーン印刷機１に搬送されてきた基板が平面状態や下反り状態のものであっても、印刷時の基板１０の状態が全て山形に変形することになる。
【００１９】
印刷時の基板１０は、バックアップピン３８によって下から押し上げられ、その幅方向端部が一対のクランプ部３５の間に配置される。このとき、平面状態や下反り状態の基板１０を上反り状態にするため、上昇する基板１０の端部はクランプ部３５に対して摺動し、その摺動抵抗によって端部の進みが中央部分よりも遅くなり、基板１０がバックアップピン３８の山形に倣うようになっている。また、クランプ部３５には、つば部３５１が形成されたトップ型のクランプレール３５０が取り付けられ、そのクランプレール３５０が基板１０の幅方向側面に横方向から押し当てられるとともに、基板１０の幅方向端部につば部３５１が上方から当てられ、当該幅方向端部の跳ね上がりが押え込まれるようになっている。
【００２０】
一方、基板１０の上に重ねられるマスク９は、枠部材１８によって平面状態が保たれた状態で取り付けられている。そのため、印刷時の基板１０が山形であると、マスク９と基板１０との距離にバラツキが生じてしまう。例えば、最も背の高いバックアップピン３８１と最も背の低いバックアップピン３８３とは１〜２ｍｍ程度の差が設けられている。そのため、マスク９と基板１０との距離の差が大きいと、スキージヘッド４０１，４０２から受ける印圧によってマスク９の撓む量が場所によって異なり、印刷品質に影響を及ぼすことになる。この点について、印刷時のマスク９が基板１０の山形に倣うようにするための構成が採られている。すなわち、マスク９が接触するマスク支持プレート２６２に、上面に開口した複数の吸引孔２６３が形成され、その吸引孔２６３には不図示の真空装置が接続されている。
【００２１】
そこで、以上のような構成のスクリーン印刷機１では、先ず、一対のサイドフレーム３３の間にコンベアベルト１１によって基板１０が搬入される。そして、昇降用モータ４２の駆動によりバックアップテーブル３７が上昇し、バックアップピン３８に突き上げられるようにして基板１０がコンベアベルト１１から持ち上げられ、図２に示すように山形の状態で支持される。また、ネジ軸３６に回転が与えられることにより一方のサイドフレーム３３が移動し、両方のサイドフレーム３３のクランプ部３５によって基板１０が挟み込まれる。
【００２２】
次に、昇降用モータ４１の駆動により、基板１０を保持した状態のクランプ装置５全体が上昇し、マスク支持プレート２６２の高さにクランプ部３５と基板１０の上面がほぼ揃えられた状態になる。その後、昇降用モータ２３の駆動により昇降台２２が上昇し、山形状態の基板１０がマスク９の下面に軽く接触した印刷位置に停止し、同じく上昇したマスク支持プレート２６２もマスク９の直下に位置することになる。そこで、真空装置が駆動して吸引孔２６３を介して真空引きが行われることにより、マスク支持プレート２６２の上面にマスク９が吸着され、図２に示すように山形の基板１０に倣うように撓んだマスク９の状態が維持される。
【００２３】
そして、マスク９の上面側では、供給されたクリームはんだがスキージ装置４によってマスク９上でローリングしながら印刷パターンへの押し込みが行われる。これにより、印刷パターンの貫通孔を通ってマスク９の下に位置する基板１０にクリームはんだが印刷される。このときスキージヘッド４０１，４０２は、マスク９上面の高さに応じて、移動しながらシリンダによる高さ調整が行われ、一定の印圧でクリームはんだのローリングが行われる。スキージヘッド４０１，４０２の高さ調整は、ロードセルなどを使用してマスク９の上面高さの変化を測定しながら行われる。或いは、複数あるバックアップピン３８の高低差からマスク９表面の山形形状が把握できているため、予め入力した数値に基づいてスキージヘッド４０１，４０２の高さ調整を行うようにしてもよい。
【００２４】
よって、本実施形態のスクリーン印刷機１によれば、複数のバックアップピン３８（３８１，３８２，３８２）からなるバックアップ部分を山形し、印刷時の基板１０の状態を全て山形に変形させるようにしたため、搬送されてきた基板１０が上反りの状態であっても、バックアップピン３８によって基板１０の全体が支持されるので、印刷の位置ズレなど品質低下を防止することができる。
【００２５】
続いて、スクリーン印刷機の基板支持装置７について他の実施形態を説明する。前記実施形態では、バックアップピン３８の高さに従って基板１０の状態が変化するように構成されていたが、基板１０の状態に合わせてバックアップピンの高さが変化するようにしてもよい。図３は、第２実施形態の基板支持装置について、バックアップテーブル上のバックアップピンの配置について示した平面図である。バックアップテーブル５３には複数のバックアップピンが縦横に規則正しく並べられている。そして、複数あるバックアップピンのうち、ハッチングを付して示したものが高さを上下に変化させることが可能な可変ピン５１であり、それ以外のものが高さ一定の固定ピン５２である。
【００２６】
可変ピン５１と固定ピン５２はほぼ半数ずつであり、バックアップテーブル５３上に交互に配置されている。固定ピン５２は、バックアップテーブル５３に対して直立に固定されているが、可変ピン５１は、図４に示すように直立姿勢のまま上下方向に変位可能な状態で組み付けられている。図４は、可変ピン５１の組み付け構造を示した断面斜視図である。バックアップテーブル５３は、図４に示すように上下２層のブロックに分けられ、更に平面視では図３に示すように、長手方向（図面横方向）に並べられた複数ピンの２列分あるいは１列分の横方向ブロック５３１，５３２，５３３に分けられている。
【００２７】
バックアップテーブル５３は、下層のベースブロック５５と上層のシリンダブロック５６とが重ねられている。ベースブロック５５には、上方に開口したピン穴５５１が鉛直方向に形成され、そこに可動ピン５１が挿入されている。可動ピン５１は、下端にピストン５１１が形成され、ピン穴５５１の底面との間にスプリング５７が装填されている。一方、シリンダブロック５６には、開口した横穴であるシリンダ穴６１が形成され、底側端部がエア流路６２に連通している。そして、シリンダ穴６１には、その中の気密性を維持して摺動できるように、Ｏリングを備えたロック用ピストン５８が挿入されている。
【００２８】
可変ピン５１は、シリンダ穴６１を横切るようにしてシリンダブロック５６を貫通している。従って、シリンダブロック５６には、シリンダ穴６１の位置で貫通したピン貫通孔６３が上下に形成されている。シリンダ穴６１内に挿入されているロック用ピストン５８は、そのシリンダ穴６１を貫通した可変ピン５１よりも奥のエア流路６２側に配置されている。すなわち、シリンダ穴６１は、ロック用ピストン５８によって閉じられた空間が作動室６１１になっており、エア圧によってシリンダ穴６１内をロック用ピストン５８が移動可能な構成になっている。シリンダ穴６１の作動室６１１との反対側は、大気解放するように開口し、そのため横方向ブロック５３１，５３２，５３３の間には隙間が設けられている。
【００２９】
エア流路６２は、図３において破線で示すように形成されており、エアホースを介して不図示のエア圧調整装置に接続されている。そのため、エア圧調整装置によって作動室６１１内の状態を正圧または負圧にコントロールすることができ、正圧の場合にはロック用ピストン５８が可変ピン５１側に移動し、負圧の場合にはロック用ピストン５８が可変ピン５１から離れる方向に移動するようになっている。そして、正圧によって作動するロック用ピストン５８は、ゴム材で形成された先端部分が可変ピン５１に押し当てられ、その摩擦抵抗によって可変ピン５１の上下方向の移動を拘束するようになっている。つまり、スプリング５７を押し縮めた可変ピン５１が一時的に所定の高さで維持されることになる。一方、負圧によってロック用ピストン５８が離れた可変ピン５１は、スプリング５７によって元の高さに戻される。また、このとき負圧ではなく、作動室６１１内を大気解放させるようにしてもよい。ロック用ピストン５８との摩擦抵抗が小さくなった可変ピン５１は、スプリング５７により元の高さに戻されるからである。
【００３０】
そこで、こうした基板支持装置を備えたスクリーン印刷機１では、前述したように基板１０が搬入されると、昇降用モータ４２の駆動によってバックアップテーブル５３が上昇し、バックアップピン５１，５２に突き上げられるようにして基板１０がコンベアベルト１１から持ち上げられる。このとき、基板１０が平面状態の場合には、その基板１０からの反力によってスプリング５７が押し縮められ、可変ピン５１が下降することになる。固定ピン５２の高さが平面状態の基板１０に対応しているため、可変ピン５１の高さがほぼ固定ピン５２の高さに揃うことになる。また、基板１０が下反り状態の場合にも、下方に撓んだ部分が押し上げられて基板１０が平面状態になるため、可変ピン５１の高さはほぼ固定ピン５２の高さに揃うことになる。
【００３１】
一方で、基板１０が上反り状態の場合には、上方に反っている部分で可変ピン５１が押し下げられても、固定ピン５２の高さまで下がることなく途中で止まることになる。従って、上反り状態の場合には、基板１０の反力によって複数ある可変ピン５１が下降するが、各々が異なる高さで止まることになる。この点は、基板１０が捻じれた状態であっても、基板の各個所の高さに応じて可変ピン５１が変位し、基板１０の全体を可変ピン５１と固定ピン５２とで支えることになる。ただし、複数ある固定ピン５２のうち、場所によっては基板１０に高さが届かないものもあるが、そうした固定ピン５２の周りでは可変ピン５１が基板１０を支えている。
【００３２】
そして、このように基板支持装置の上昇によって可変ピン５１が変位した後は、エア圧調整装置から作動エアによるエア圧よって作動室６１１内が正圧になり、ロック用ピストン５８が可変ピン５１側に押し当てられる。そのため、基板１０の反力によって押し下げられた可変ピン５１は、ロック用ピストン５８との摩擦抵抗により上端を基板１０に当てた状態でその高さが維持される。その後、基板１０を保持したクランプ装置５全体が上昇し、マスク支持プレート２６２の高さにクランプ部３５と基板１０の上面がほぼ揃えられた状態になる。
【００３３】
更に、昇降台２２が上昇することにより、基板１０がマスク９の下面に軽く接触した印刷位置に停止し、同じく上昇したマスク支持プレート２６２もマスク９の直下に位置することになる。そして、真空装置が駆動して吸引孔２６３を介して真空引きが行われる。マスク９の上面側では、供給されたクリームはんだがスキージ装置４によってマスク９上でローリングしながら印刷パターンへの押し込みが行われる。これにより、印刷パターンの貫通孔を通ってマスク９の下に位置する基板１０にクリームはんだが印刷される。このときスキージヘッド４０１，４０２は、マスク９上面の高さに応じた調整をしながら移動し、一定の印圧でクリームはんだのローリングが行われる。
【００３４】
よって、本実施形態のスクリーン印刷機１によれば、バックアップピンを複数の可変ピン５１と固定ピン５２によって構成したため、基板１０が上反り状態や捻じれ状態などであって、基板１０に届かない固定ピン５２があったとしても、可変ピン５１が基板１０を支持することにより印刷の位置ズレなどの品質低下を防止することができる。特に、その可変ピン５１と固定ピン５２はほぼ半数ずつであり、バックアップテーブル５３上に交互に配置されているため、高さが足りない固定ピン５２の周りを可変ピン５１によって支えることができる。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記第２実施形態の可変ピン５１の組み付け構造は、米国特許公報ＵＳ７９４２３９４に開示されたピン構造を改良したものであるが、そのほかの構造であってもよい。
また、第２実施形態では、分かり易くするため複数のバックアップピンを縦横に規則正しく並べたものを示したが、電子部品を避ける場合には、その個所のバックアップピンを除くようにすれば良い。更に、複数のバックアップピンは、不規則に配置したものであってもよい。
【００３６】
また、前記第２実施形態の可変ピン５１は、基板１０からの反力によってスプリング５７が押し縮められ、その先端の高さが基板１０の状態に倣うように構成されている。このほかにも例えば、図４に示すピン穴５５１内であってピストン５１１の下方側へ連通するエア流路を形成し、エア圧によって上昇させた可動ピン５１の先端を基板１０の状態に倣うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…スクリーン印刷機  ３…基板搬送装置  ４…スキージ装置  ５…クランプ装置  ７…基板支持装置  ８…昇降装置  ９…マスク  １０…基板  １１…コンベアベルト  ３５…クランプ部  ３８…バックアップピン
【図１】
2018069467.tif 000003
【図２】
2018069467.tif 000004
【図３】
2018069467.tif 000005
【図４】
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