(57)【要約】【課題】スキージヘッド内部のペーストの粘度増加を防止して、印刷品質を確保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。【解決手段】マスクプレート１２上で密閉型のスキージヘッド１３移動させることにより基板３にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置において、スキージヘッド１３内に回転自在な撹拌部材３７を配置し、モータ４１を備えた撹拌回転駆動部４０によって撹拌部材３７を回転させ、撹拌パターン記憶部４５に記憶された撹拌回転パターンに従って回転させスキージヘッド１３内のクリーム半田を撹拌する。これにより、クリーム半田５の粘度増加を防止して印刷品質を確保することができる。【選択図】　図２
2004098546.tif 000002
【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を備え、前記スキージヘッドは、前記押圧手段に固定連結された連結部によって保持された印刷部と、この印刷部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を加圧するペースト加圧手段と、加圧されたペーストを収容しマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、この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設けられた２つの掻き取り部材と、前記スキージヘッド内で回転することによりペーストを撹拌する撹拌部材と、この撹拌部材を回転駆動する回転駆動手段と、この回転駆動手段を予め記憶された撹拌パターンに従って制御する制御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】
前記撹拌部材は前記印刷空間に設けられており、前記連結部に設けられた前記回転駆動手段と撹拌部材とを嵌脱自在に結合する結合手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の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、ペースト貯溜容器を備えたスキージヘッドを用いるものである。この方法では、ペースト貯溜容器の下面に設けられた開口をマスクプレートに当接させた状態で、ペースト貯溜容器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開口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（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４７６３５号公報
【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には、以下に述べるような問題点があった。前述のようにこの方法では、スキージヘッド内のペーストは常に上方から加圧された状態にある。このため、時間の経過と共にペーストは一方方向からの加圧によって粘度が増して流動性が低下する。そして流動性が低下したペーストは、スキージヘッドをマスクプレート上で摺動させてもペーストがパターン孔内へ良好に充填されない結果、印刷不良が生じやすいという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、スキージヘッド内部のペーストの粘度増加を防止して、印刷品質を確保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を備え、前記スキージヘッドは、前記押圧手段に固定連結された連結部によって保持された印刷部と、この印刷部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を加圧するペースト加圧手段と、加圧されたペーストを収容しマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、この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設けられた２つの掻き取り部材と、前記スキージヘッド内で回転することによりペーストを撹拌する撹拌部材と、この撹拌部材を回転駆動する回転駆動手段と、この回転駆動手段を予め記憶された撹拌パターンに従って制御する制御手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請求項１記載のスクリーン印刷装置であって、前記撹拌部材は前記印刷空間に設けられており、前記連結部に設けられた前記回転駆動手段と撹拌部材とを嵌脱自在に結合する結合手段を備えた。
【０００９】
本発明によれば、スキージヘッド内で撹拌部材を回転させてペーストを撹拌する回転撹拌動作を行うことにより、ペーストの粘度増加を防止してペーストの流動性を確保することができる。
【００１０】
【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に設けられた撹拌部材の斜視図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドに設けられた回転駆動手段の機構説明図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における回転撹拌動作の説明図である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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はベース部材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に対して昇降するとともに、スキージヘッド１３はマスクプレート１２に対して押圧される。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。
【００１４】
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の下面にはナット部材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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。印刷部１４は、シリンダ２２のロッド２２ａに固定連結された結合部材１５を介して保持されている。結合部材１５には以下に説明する撹拌回転駆動部４０を保持する水平な保持ブラケット１７が結合されており、保持ブラケット１７には撹拌回転駆動部４０とともにシリンダ１６が保持されている。結合部材１５および保持ブラケット１７は、シリンダ２２に固定連結された連結部となっている。
【００１７】
図２に示すように、印刷部１４には、後述する印刷空間内で回転してクリーム半田を撹拌する撹拌部材３７が水平に配設されており、撹拌部材３７はカップリング機構４２を介して撹拌回転駆動部４０によって水平軸廻りに回転駆動される。撹拌回転駆動部４０はモータ４１を備えており、モータ４１はモータ駆動部４３によって駆動される。モータ駆動部４３は、制御部４４によって制御され、このとき撹拌パターン記憶部４５に記憶された撹拌パターンに従ってモータ４１の回転方向や回転数が制御される。制御部４４は、回転駆動手段を予め記憶された撹拌パターンに従って制御する制御手段となっている。
【００１８】
次に図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が貯溜されたクリーム半田の貯溜部（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は保持ブラケット１７に保持されたシリンダ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】
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５を加圧するペースト加圧手段となっている。
【００２１】
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を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。印刷空間３５の両側面は、閉塞部材３８（図２参照）によって閉塞されている。
【００２２】
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。
【００２３】
次に図４を参照して撹拌部材３７について説明する。図４に示すように、撹拌部材３７は円筒状の撹拌部３７ｂの円周面に撹拌溝部３７ｃを形成した回転部材であり、印刷空間３５内に撹拌部３７ｂを位置させ、端部３７ａを閉塞部材３８に設けられた軸支孔から外側に突出させて配置される。撹拌溝部３７ｃは、撹拌部材３７の軸方向に対して傾斜した溝となっている。軸支孔にはシール部材４６が装着され、クリーム半田５の外部への漏出を防止している。端部３７ａにはカップリング４２ｂが結合されており、カップリング４２ｂが駆動側のカップリング４２ａと嵌合することによって撹拌部材３７へ回転トルクが伝達される。
【００２４】
次に図５を参照して、撹拌回転駆動部４０の構成について説明する。図５（ａ）において、垂直なプレート４０ａの右側面にはヒンジプレート４０ｂが設けられている。ヒンジプレート４０ｂはピン１７ａによって保持ブラケット１７の端部に軸支されており、プレート４０ａはピン１７ａ廻りの回動が許容される。プレート４０ａと保持ブラケット１７の間には、引っ張りバネ５０が展張されており、プレート４０ａは矢印方向に付勢されている。
【００２５】
プレート４０ａの上部にはモータ４１が水平姿勢で配設されており、モータ４１の回転軸にはプーリ４７が結合されている。またプレート４０ａの下端部には、カップリング機構４２を構成するカップリング部材４２ａに結合された回転軸４８ａが軸支されており、回転軸４８ａにはプーリ４８が結合されている。プーリ４７、４８の間にはベルト４９が調帯されており、モータ４１を回転駆動することにより、ベルト４９を介して回転軸４８ａに回転が伝達される。撹拌回転駆動部４０は、撹拌部材３７を回転駆動する回転駆動手段となっている。回転駆動手段の駆動源として、シリンダなど、モータ以外のアクチュエータを用いてもよい。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、プレート４０ａをピン１７ａを支点として引っ張りバネ５０の張力に抗して傾斜させると、カップリング部材４２ａがカップリング部材４２ｂとの嵌合状態から離脱し、撹拌部材３７への回転伝達が解除される。従って、カップリング機構４２は、撹拌回転駆動部４０と撹拌部材３７とを嵌脱自在に結合する結合手段となっている。これにより、印刷部１４を着脱する際に、簡単な操作のみで撹拌回転駆動部４０と撹拌部材３７との連結を行うことができる。
【００２７】
図６（ａ）に示すように、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、多数の小さい開口３１ｂによって断面積が絞られた絞り部となっており、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（矢印ａ）、クリーム半田５の流動性が向上する。また撹拌部材３７が回転することにより、矢印ｂ，ｃに示すようにクリーム半田５には回転方向の撹拌運動が与えられる。
【００２８】
このとき、撹拌部３７ｂの表面には、図５（ｂ）に示すように撹拌溝３７ｃ（図４参照）が設けられていることから、印刷空間３５内の撹拌部材３７表面近傍のクリーム半田５には、円周方向の回転成分のみならず軸方向の移動成分を含む撹拌運動が与えられる。この回転撹拌動作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。
【００２９】
ここで、撹拌部材３７を回転させて行う回転撹拌動作の動作パターンについて説明する。スクリーン印刷においては、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。この水平移動により、マスクプレート１２と接触したクリーム半田５には、矢印ｄ，ｅに示すようにローリングによる運動成分が与えられる。このローリングによるクリーム半田５の流動方向および流動状態は、印刷方向および印刷速度によって異なる。すなわちスキージヘッド１３の移動方向によって流動方向が逆転し、また印刷速度によって流動の程度が異なる。
【００３０】
このため、本実施の形態に示すスクリーン印刷方法においては、望ましい改質効果を目的とした最適な撹拌動作を行わせるために、撹拌部材３７の回転パターン（回転方向、回転速度、回転断続インターバルなど）を、印刷速度や印圧などの印刷条件に応じて予め設定し、撹拌パターン記憶部４５に記憶させるようにしている。これにより、印刷空間３５内のクリーム半田５の状態に応じた最適な撹拌動作パターンに従って撹拌部材３７が回転され、クリーム半田５は常に適正な粘度に保たれる。
【００３１】
このようにして適正粘度に保たれた印刷空間３５内のクリーム半田５は、掻き取り部材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。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。
【００３２】
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へのクリーム半田印刷が完了する。このスクリーン印刷において、クリーム半田５は回転撹拌動作によって適正粘度に保たれ、流動性が確保される。したがって、パターン孔１２ａ内への良好な充填が確保され印刷品質を保つことができる。
【００３３】
なお上記実施の形態では、撹拌部材３７を１本のみ配置する例を示したが、もちろん複数本配置するようにしてもよい。また撹拌部材３７の断面形状として、表面に撹拌溝を設けた円筒状のものを使用しているが、これ以外にも表面にフィン状の突起を設けたものなど、各種の形状のものを用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、スキージヘッド内で撹拌部材を回転させてペーストを撹拌する回転撹拌動作を行うようにしたので、ペーストの粘度増加を防止してペーストの流動性を確保することができる。
【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に設けられた撹拌部材の斜視図
【図５】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に設けられた回転駆動手段の機構説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における回転撹拌動作の説明図
【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
３１　カートリッジ
３２　加圧板
３５　印刷空間
３７　撹拌部材
４０　撹拌回転駆動部
４１　モータ
４４　制御部
４５　撹拌パターン記憶部
【図１】
2004098546.tif 000003
【図２】
2004098546.tif 000004
【図３】
2004098546.tif 000005
【図４】
2004098546.tif 000006
【図５】
2004098546.tif 000007
【図６】
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