(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を提供することを目的とする。【解決手段】マスクプレートの下面に基板を当接させ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基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、基板６をＹ方向から挟み込むクランプ部材８の前後位置において搬送レール７にマスク撓み防止部材１７を装着し、印刷動作後の版離れ時には、クランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７によってマスクプレート１２の下面を支持した状態で基板６を下降させる。これにより、マスクプレート１２を基板の４辺において下面側から支持してマスクプレート１２の下方への撓みを抑制した状態で版離れを行うことができ、基板６の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。【選択図】図２
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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に基板を当接させ、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基板保持部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板保持部に基板を搬入し印刷後の基板を基板保持部から搬出する基板搬送部と、前記基板保持部に保持されマスクプレートの下面に当接した基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ手段と、前記基板保持部に保持された基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込むとともに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時に前記基板の第２方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するクランプ部材と、前記基板搬送部において前記基板の搬送を妨げない位置に配設され、前記版離れ時に前記基板の第１方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するマスク撓み防止部材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】
前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材は前記基板搬送部に第１方向に配設された２本の搬送レールに結合されており、前記搬送レールが上昇することによって前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材が前記マスクプレートの下面に当接す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】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、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、印刷対象の基板を基板搬送部により第１方向に搬送して基板保持部に搬入する基板搬入工程と、クランプ部材によって前記基板を第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板、クランプ部材および基板の第１方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、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、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で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む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】
【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ている。この方法では、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。このスクリーン印刷動作においては、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】特開平７−２１４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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厚の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。
【０００４】
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くず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。
【０００５】
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】
【０００６】
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に基板を当接させ、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基板保持部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板保持部に基板を搬入し印刷後の基板を基板保持部から搬出する基板搬送部と、前記基板保持部に保持されマスクプレートの下面に当接した基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ手段と、前記基板保持部に保持された基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込むとともに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時に前記基板の第２方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面
を支持するクランプ部材と、前記基板搬送部において前記基板の搬送を妨げない位置に配設され、前記版離れ時に前記基板の第１方向側の外方位置において前記マスクプレートの下面を支持するマスク撓み防止部材とを備えた。
【０００７】
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に基板を当接させ、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、印刷対象の基板を基板搬送部により第１方向に搬送して基板保持部に搬入する基板搬入工程と、クランプ部材によって前記基板を第１方向と直交する第２方向から挟み込んでクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板、クランプ部材および基板の第１方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、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、前記クランプ部材およびマスク撓み防止部材によって前記マスクプレートの下面を支持した状態で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む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板搬送方向側の外方位置においてマスクプレートの下面に当接するマスク撓み防止部材を備えることにより、基板を搬送直交方向から挟み込むクランプ部材とともに、マスクプレートを基板の４辺において下面側から支持してマスクプレートの下方への撓みを抑制した状態で版離れを行うことができ、基板の全面にわたって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】
【０００９】
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平面図、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におけるマスクプレートの支持状態の説明図、図５、図６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。
【００１０】
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、基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３およびＺ軸テーブル４よりなる移動テーブル上に、基板保持部５を段積みして構成されている。基板保持部５の上面には、基板６を吸着して保持する基板保持面が設けられており、基板保持部５は基板６を下受けして後述するスクリーン印刷部のマスクプレート下面側の印刷位置に保持する。
【００１１】
Ｙ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３の駆動を制御することにより、基板保持部５に保持された基板６をＸ方向およびＹ方向に移動させてスクリーン印刷時の基板６の位置を調整することができる。またＺ軸テーブル４の駆動を制御することにより、基板保持部５に保持された基板６を任意の高さ位置まで昇降させることができる。
【００１２】
基板位置決め部１の上方には、１対の搬送レール７が水平に配設されており、搬送レール７は上流側から受け取った基板６を基板位置決め部１までＸ方向（第１方向）に搬送する。そして基板位置決め部１にて後述するスクリーン印刷部１０によって印刷が行われた後の基板６は、同様に搬送レール７によって下流側に搬出される。すなわち搬送レール７は、基板６をＸ方向に搬送することにより、基板保持部５に基板６を搬入し、印刷後の基板６を基板保持部５から搬出する基板搬送部となっている。
【００１３】
対をなす搬送レール７はそれぞれクランプ部材８を備えており、一方側のクランプ部材８はクランプ駆動機構９の移動ロッド９ａと結合されて水平方向に可動となっている。移
動ロッド９ａが突出した状態では、クランプ部材８は基板６の側端部から離れた位置にあり、クランプ解除状態にある。また移動ロッド９ａが戻り動作をすることにより可動側のクランプ部材８は矢印ａに示すようにＹ方向（第２方向）に移動し、基板保持部５に保持された基板６の側端部の端面を両側から挟み込んでクランプする。搬送レール７は搬送部昇降機構（図示省略）によって昇降可能となっており、印刷動作時にクランプ部材８によってクランプした基板６をマスクプレート１２の下面に当接させることができる。
【００１４】
基板位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。スクリーン印刷部１０は、矩形のホルダ１１に展張され複数のパターン孔１２ａが設けられたマスクプレート１２の上方に、スキージユニット１３を配置した構成となっている。スキージユニット１３は、水平なベース１４に垂直に配設された２つのスキージ昇降機構１５によってスキージ１６を昇降自在に配置した構成となっており、図示しないスキージ移動機構によって、Ｙ方向に往復移動する。
【００１５】
基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ、マスクプレート１２の下面に当接する。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にペーストであるクリーム半田を供給し、スキージ１６をマスクプレート１２の上面に当接させて摺動させることにより、基板６の表面にはパターン孔１２ａを介してクリーム半田が印刷される。このスクリーン印刷動作においては、基板６はクランプ部材８によって両側からクランプされて、水平方向の位置が保持される。
【００１６】
図２に示すように、搬送レール７には、クランプ部材８のＸ方向の前後端部にそれぞれ位置して、２つの長尺板状のマスク撓み防止部材１７が、上面の高さレベルをクランプ部材８の上面に合わせて装着されている。マスク撓み防止部材１７は搬送レール７の上面に位置しており、搬送レール７による基板６の搬送動作を妨げないようになっている。すなわち、クランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７は、基板搬送部５に第Ｘ方向に配設された２本の搬送レール７に結合された形態となっている。
【００１７】
マスク撓み防止部材１７には上下方向に貫通した長溝１７ａが全長の略過半範囲に設けられており、可動側（図１において右側）の搬送レール７の幅方向位置を変更できるようになっている。図３（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ断面を示しており、マスク撓み防止部材１７は、固定側（図１において左側）の搬送レール７にボルト１８により固定締結されており、可動側の搬送レール７にはボルト１８を長溝１７ａに貫通させて搬送レール１７の上下方向だけを規制した状態で保持されている。可動側の搬送レール７を基板６の幅寸法に応じてＹ方向に移動させる時には、ボルト１８を長溝１７ａ内でスライドさせる。
【００１８】
図３（ｂ）は、スクリーン印刷部１０によって基板保持部５に保持された基板６に対して印刷動作を実行する時のクランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７の高さ方向位置を示している。この印刷動作においては、Ｚ軸テーブル４によって基板６を保持した基板保持部５が上昇するとともに、搬送部昇降機構によって搬送レール７が上昇することにより、クランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７がマスクプレート１２の下面に当接する。
【００１９】
これにより図４に示すように、マスクプレート１２は下面に当接した基板６の周囲において、Ｘ方向の２辺についてはクランプ部材８によって、またＹ方向の２辺についてはマスク撓み防止部材１７によって、それぞれの方向の外方位置を下面から支持される。そしてスクリーン印刷部１０による印刷動作はこの支持状態で行われる。また印刷動作後に基板６をマスクプレート１２の下面から離隔させる版離れ動作は、図４に示すマスクプレート１２の支持状態で、Ｚ軸テーブル４によって基板保持部５を下降させることによって行われる。
【００２０】
すなわち上記構成において、Ｚ軸テーブル４は、基板保持部５に保持されマスクプレート１２の下面に当接した基板６を、マスクプレート１２の下面から離隔させる版離れ手段となっている。そしてクランプ部材８は、基板保持部５に保持された基板６をＸ方向と直交するＹ方向から挟み込むとともに、基板６をマスクプレート１２の下面から離隔させる版離れ時に、基板６のＹ方向側の外方位置においてマスクプレート１２の下面を支持する。またマスク撓み防止部材１７は、基板搬送部５において基板６の搬送を妨げない位置に配設され、版離れ時に基板６のＸ方向側の外方位置においてマスクプレート１２の下面を支持する。
【００２１】
なお図４において、対象とする基板６のＸ方向のサイズがクランプ部材８の長さサイズよりも小さい場合には、マスク撓み防止部材１７と基板６との間にはマスクプレート１２が下方から支持されない不支持エリア（鎖線で示すエリアＣ）が発生する。この場合、マスク撓み防止部材１７の平面形状をエリアＣをカバーするような形状（例えば基板側に向けて張り出しを設けた形状）で基板６のサイズに応じて製作し、基板６に応じて交換するようにすれば、不支持エリアを極力なくすことができる。
【００２２】
次に図５，図６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。なお図５，図６においては、中心線から左側には図２のＢ−Ｂ断面における各部の状態を、また左側には図２のＡ−Ａ断面における各部の状態を示す。まず図５（ａ）に示すように、印刷対象の基板６を搬送レール７によって第１方向に搬送して、基板位置決め部１の基板保持部５に搬入し（基板搬入工程）、次いでＺ軸テーブル４によって基板保持部５が上昇して基板６の下面に当接して基板６を下受けする。
【００２３】
この後図５（ｂ）に示すように、Ｚ軸テーブル４によって基板保持部５をさらに上昇させて、基板６の上面をクランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７の上面と面一に合わせ、基板６の両端面をクランプ部材８によってＹ方向から挟み込んでクランプする（クランプ工程）。次いで図５（ｃ）に示すように、搬送部昇降機構によって搬送レール７を上昇させて、マスクプレート１２の下面を、基板６、クランプ部材８および基板６のＸ方向側の外方位置に配設されたマスク撓み防止部材１７に対して相対的に当接させる（マスク装着工程）。これにより、マスクプレート１２は、平面視して図４に示す支持配置で下面側から支持された状態となる。
【００２４】
そしてこの状態で、図６（ａ）に示すように、マスクプレート１２上面でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ａを介して基板６にクリーム半田１９を印刷する（スキージング工程）。次いで版離れが行われる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、クランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７によってマスクプレート１２の下面を支持した状態で、Ｚ軸テーブル４によって基板保持部５を下降させ、基板保持部５の上面に吸着保持された基板６をマスクプレート１２の下面から離隔させ（版離れ工程）、基板６を搬送レール７に載置する。
【００２５】
そしてこの後、図６（ｃ）に示すように、搬送レール７を下降させることにより、クランプ部材８およびマスク撓み防止部材１７をマスクプレート１２の下面から引き離し、次いで印刷後の基板６を搬送レール７によって下流側に搬出して、１枚の基板６を対象とした一連のスクリーン印刷動作を終了する。
【００２６】
上述のスクリーン印刷動作においては、マスクプレート１２が図４に示すような支持状態で版離れが行われることから、マスクプレート１２の下面に当接した状態から基板６が下降して基板６の上面とマスクプレート１２の下面が離隔する際に生じやすい、「マスク張り付き」による不具合を防止することができる。
【００２７】
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張り付いた状態にあり、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張り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。
【００２８】
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などの印刷不良を生じやすい。このため、版離れ時のマスクプレートの撓みを極力抑制することを目的として、基板６の外縁に極力近い位置でマスクプレート１２の下面を支持することが望ましい。
【００２９】
本実施の形態においては、前述のように基板６の４辺方向の外側位置において、すなわちＸ方向の２辺についてはクランプ部材８によって、またＹ方向の２辺についてはマスク撓み防止部材１７によって、マスクプレート１２の下面を支持していることから、版離れ時におけるマスクプレート１２の撓みを極力抑制することが可能となっている。これにより、ファインピッチ電極が高密度で形成された基板を対象とする場合にあっても、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】
【００３０】
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】
【００３１】
【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平面図
【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におけるマスクプレートの支持状態の説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【符号の説明】
【００３２】
１  基板位置決め部
５  基板保持部
６  基板
７  搬送レール
８  クランプ部材
１０  スクリーン印刷部
１２  マスクプレート
１２ａ  パターン孔
１３  スキージユニット
１６  スキージ
１７  マスク撓み防止部材
【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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