(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクプレート上で２つの掻き取り部材によって形成される印刷空間を有する密閉型のスキージヘッドを摺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板により押し下げて加圧するシリンダから成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前記印刷空間と、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前記２つの掻き取り部材と、前記シリンダを駆動するエアの圧力から前記加圧板に作用するペーストから受ける反力を検出することによりスキージヘッド内でのペーストの充填状態を検出する充填状態検出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】
２つの掻き取り部材によって形成される印刷空間を有する密閉型のスキージヘッドを用い、このスキージヘッドの内部に貯留したペーストをシリンダから成るペースト加圧手段によって加圧した状態でこの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、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におけるスキージヘッド内でのペーストの充填状態を検出するペースト充填状態の検出方法であって、
前記ペースト加圧手段に備えられ前記ペースト貯溜部内でペーストを加圧して押し下げる加圧板に作用するペーストから受ける反力を前記シリンダを駆動するエアの圧力から検出し、検出された反力に基づいてペーストの充填状態を検出することを特徴とするスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法。
【請求項３】
前記検出された反力の大きさおよび変動幅に基づいてペーストの充填状態を判定するものであって、反力があらかじめ設定された所定のレベルに達していない場合はスキージヘッドの内部に空所があって充填状態は不良と判定し、圧力検出結果の平均値は所定レベルに到達しているが大きな変動幅を有するときはスキージ内部の気泡が放出される過程であって充填状態は不良と判定することを特徴とする請求項２記載のスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法。
【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装置におけるペースト充填状態の検出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、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。
【０００４】
この密閉型のスキージヘッドでは、スクリーンマスク上に直接ペーストを供給する従来の印刷方法と異なり、ペーストはスキージヘッド内に供給される。ペースト供給は、ペーストを貯溜した交換式のカートリッジをスキージヘッドにセットすることにより行われる。
【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を加圧することによりスクリーンマスク内のパターン孔にペーストを充填することから、スキージヘッド内のペーストは大きな空所や気泡など不充填部のない良好な状態であることが求められる。しかしながら、ペースト補給の際に新たなカートリッジをセットした後ペーストの加圧を開始する際には、スキージヘッド内のペーストの充填状態を的確に確認することができなかった。このため、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装置では、充填不良のままスクリーン印刷が開始されて印刷不良やスキージなどの破損を生じる場合が発生する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充填状態を正確に検出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およびスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法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２つの掻き取り部材によって形成される印刷空間を有する密閉型のスキージヘッドを摺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板により押し下げて加圧するシリンダから成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前記印刷空間と、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前記２つの掻き取り部材と、前記シリンダを駆動するエアの圧力から前記加圧板に作用するペーストから受ける反力を検出することによりスキージヘッド内でのペーストの充填状態を検出する充填状態検出手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【０００９】
請求項２記載のスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法は、２つの掻き取り部材によって形成される印刷空間を有する密閉型のスキージヘッドを用い、このスキージヘッドの内部に貯留したペーストをシリンダから成るペースト加圧手段によって加圧した状態でこの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、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における前記スキージヘッド内でのペーストの充填状態を検出するペースト充填状態の検出方法であって、前記ペースト加圧手段に備えられ前記ペースト貯溜部内でペーストを加圧して押し下げる加圧板に作用するペーストから受ける反力を前記シリンダを駆動するエアの圧力から検出し、検出された反力に基づいてペーストの充填状態を検出するようにした。
【００１０】
請求項３記載のスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法は、請求項２記載のスクリーン印刷装置におけるペースト充填状態の検出方法であって、前記検出された反力の大きさおよび変動幅に基づいてペーストの充填状態を判定するものであって、反力があらかじめ設定された所定のレベルに達していない場合はスキージヘッドの内部に空所があって充填状態は不良と判定し、圧力検出結果の平均値は所定レベルに到達しているが大きな変動幅を有するときはスキージ内部の気泡が放出される過程であって充填状態は不良と判定するようにした。
【００１１】
本発明によれば、ペースト貯溜部内のペーストの充填状態を検出する充填状態検出手段を備えることにより、常に適正なペーストの加圧状態でスクリーン印刷を行って印刷品質不良を防止することができる。
【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におけるペースト充填状態検出方法の説明図である。
【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、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。
【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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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移動手段となっている。
【００１８】
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。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５が貯溜されたクリーム半田５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はカートリッジ３１内で上下動するようになっている。
【００２０】
シリンダ１６には、エア源１８からレギュレータ１７を介して駆動用のエアが供給される。レギュレータ１７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、カートリッジ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。また、レギュレータ１７は、シリンダ１６のエア圧を検出して、圧力検出信号を制御部１９に伝達できるようになっている。すなわち、レギュレータ１７は圧力検出手段となっている。
【００２１】
これにより、カートリッジ３１内のクリーム半田５を加圧する際に、加圧板３２がクリーム半田５から受ける反力を検出し、電気信号で出力できる。この電気信号は制御部１９によって処理され、制御部１９は検出された圧力値の大きさおよび圧力値の変動状態を求める処理を行う。そして後述するように圧力値の大きさや変動幅に基づいてクリーム半田５の充填状態の検出が行われる。したがって、レギュレータ１７、制御部１９はクリーム半田５充填状態検出手段となっている。
【００２２】
また、カートリッジ３１の底面はクリーム半田５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はクリーム半田５を加圧する加圧手段となっている。
【００２３】
本体部３０の底部には、カートリッジ３１の押し出し板３１ａと同様に多数の開口３４ａが設けられた絞り板３４が装着されている。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と絞り板３４の開口３４ａを２段階に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５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。
【００２４】
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。
【００２５】
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と絞り板３４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、３４ａ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、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。
【００２６】
スクリーン印刷においては、加圧板３２により内部のクリーム半田５が加圧され、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。これにより、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。
【００２７】
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５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。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５のスクリーン印刷が完了する。
【００２８】
次に、クリーム半田５の印刷において行われるクリーム半田５充填状態の検出について図４を参照して説明する。密閉型スキージヘッドを用いたスクリーン印刷においては、クリーム半田５はスキージヘッド１３内で所定圧力に加圧され、この圧力によってマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に圧入されるため、クリーム半田５の加圧の圧力を常に適正圧力に保つ必要がある。特に新たにカートリッジ３１を装着して印刷作業を開始する際には、クリーム半田５は空状態のスキージヘッド１３内に送り込まれるため、内部に空所が生じた状態や気泡を含んだ状態で送り込まれやすい。このようなスキージヘッド１３内部の状態は外部から視認できず、クリーム半田５が良好に充填されたか否かを確認することが困難である。
【００２９】
そこで、本実施の形態では以下の方法でクリーム半田５の充填状態を検出する。図３に示すように、加圧板３２を押し下げるシリンダ１６を駆動するエアの圧力は圧力検出手段であるレギュレータ１７によって検出される。新たにカートリッジ３１を交換した後に加圧板３２を押し下げてクリーム半田５の加圧を開始する際には、レギュレータ１７の検出データをモニタリングする。
【００３０】
図４は、このようにしてモニタリングされたレギュレータ１７の検出圧力を示している。図４（ａ）は、検出されたクリーム半田５の反力があらかじめ設定される所定レベルＬに到達していない例を示している。この場合には付図に示すようにスキージヘッド１３の内部には空所Ａが存在し、まだクリーム半田５の押し込みが不完全な状態にある。したがって、充填状態は不良と判定される。
【００３１】
また、図４（ｂ）に示す例では、圧力検出結果は全体の平均値からみれば所定レベルＬに到達しているものの、圧力状態は大きな変動幅Ｖを示している。すなわち、スキージヘッド１３内部に含まれた気泡Ｂが放出される過程であることを示している。従って、この場合も充填状態は不良と判定される。
【００３２】
これに対し、図４（ｃ）に示す例では、検出圧力値の平均は所定レベルＬを超えており、しかも圧力変動はわずかである。すなわち、内部のクリーム半田５は安定した状態で所定圧力で押し込まれた状態にあることを示しており、従ってこの場合には充填状態は良好であると判定される。
【００３３】
すなわち、上記例で示すように、加圧板３２に作用するクリーム半田５の反力を検出し、検出された反力に基づいてクリーム半田５の充填状態を検出する。このとき、検出された反力の大きさが所定レベル以上であるか否か、および検出された圧力の変動幅が許容範囲以内であるか否かによってクリーム半田５の充填状態を検出する。
【００３４】
これにより、スキージヘッド１３内のクリーム半田５の充填状態を常に検出して、正常な充填状態でスクリーン印刷を行うことができ、充填不良状態で印刷を行うことによる印刷品質不良を防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、スキージヘッド内でのペーストの充填状態を検出する充填状態検出手段を備えたので、常に適正なペーストの加圧状態でスクリーン印刷を行って印刷品質不良を防止することができる。
【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におけるペースト充填状態検出方法の説明図
【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
１７  レギュレータ
１９  制御部
２０  ヘッド昇降部
２２  シリンダ
３１  カートリッジ
３２  加圧板
３５  印刷空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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