(57)【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水平方向に移動させる水平移動手段と、前記スキージヘッドをマスクプレートに対して昇降させる昇降手段と、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、前記スキージヘッドに設けられペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間へペーストを充填するためにペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し印刷空間と外部とを仕切る仕切部と、前記仕切部を兼ね、前記開口部の前後縁を形成しスキージングにおいてペーストをパターン孔内に充填する充填部とを備え、前記充填部は、前記仕切部の下端面であり前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有し、前記印刷空間内のペーストの加圧を解除した状態で前記スキージヘッドを移動することにより前記充填面によってペーストをローリングさせペーストを前記パターン孔内に充填することを特徴とする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、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるものである。この密閉型のスキージヘッドでは、従来よりスキージヘッド内部のペーストをピストンなどの加圧手段によって加圧し、パターン孔内へのペーストの充填は主にこの圧力によって行うようにしていた。
【０００４】
【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では、ペーストはスキージングにおいて常に加圧された状態にあることから、ペーストの漏れに起因する不具合が発生しやすい。例えば、マスクプレートの上面とスキージヘッドの下面に設けられたブレードとの当接部分では、ブレードが適切な面圧でマスクプレートに押圧されることによってペーストのはみ出しを防止するようにしているが、この面圧値は必ずしも常に一定ではなく、またペーストの加圧状態やペーストの粘度なども時間的に変動するため、安定してペーストの漏れを防止することが難しい。
【０００５】
また、印刷対象の基板によっては、レジスト層などによって印刷面に高さの差が存在し、このような基板にマスクプレートを装着すると、マスクプレートと基板との間に隙間が生じやすい。そしてこのような状態のマスクプレートに対して上記密閉型のスキージヘッドを用いると、加圧されたペーストがパターン孔を介して上記隙間内にはみ出す不具合が発生する。このように、従来の密閉型のスキージヘッドには、内部のペーストを加圧することに起因して、ペーストが漏れ出す不具合が発生するという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、ペーストの漏れに起因する不具合を排除し、良好な印刷を実現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水平方向に移動させる水平移動手段と、前記スキージヘッドをマスクプレートに対して昇降させる昇降手段と、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、前記スキージヘッドに設けられペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間へペーストを充填するためにペーストを加圧するペースト加圧手段と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し印刷空間と外部とを仕切る仕切部と、前記仕切部を兼ね、前記開口部の前後縁を形成しスキージングにおいてペーストをパターン孔内に充填する充填部とを備え、前記充填部は、前記仕切部の下端面であり前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有し、前記印刷空間内のペーストの加圧を解除した状態で前記スキージヘッドを移動することにより前記充填面によってペーストをローリングさせペーストを前記パターン孔内に充填するようにした。
【００１０】
本発明によれば、ペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し印刷空間と外部とを仕切る仕切部と、この仕切部によって保持されスキージングにおいてペーストをパターン孔内に充填する充填部とを備え、前記充填部は前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有し、前記充填面を前記仕切部の下端面としたことにより、ペーストを加圧することなくパターン孔に充填することができ、ペーストの漏れに起因する不具合を排除して良好な印刷を実現することができる。
【００１１】
【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は本発明のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明のスクリーン印刷装置の側面図、図３、図４は本発明のスクリーン印刷装置のスキージヘッドにかかる部分断面図、図５、図６は本発明のスクリーン印刷装置の動作説明図、図７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、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、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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を備えている。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。
【００１５】
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をマスクプレート１２に対して押圧する。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。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。
【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水平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３３が嵌入している。加圧板３３は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合された押し下げ部材３２と当接しており、シリンダ１６を駆動することにより、押し下げ部材３２によって加圧板３３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３３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３３はペーストであるクリーム半田５を加圧するペースト加圧手段となっている。
【００２１】
次にスキージング部３６および印刷空間３５について説明する。スキージング部３６は、本体部３０の下方において周囲を閉囲する４方向の壁面より構成され、これらの壁面の内側に印刷空間３５が形成される。スキージング部３６のスキージング方向（矢印ａ方向）の両端には、印刷空間３５の前後壁面を形成する相対向した２つの摺接部３７Ａ，３７Ｂが配設されている。印刷動作時には、印刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、印刷空間３５の下面、すなわち２つの摺接部３７Ａ，３７Ｂの間の開口部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。
【００２２】
図４に示すように、摺接部３７Ａ，３７Ｂは、本体部３０の下面から下方に向かって突設され、印刷空間３５の内側に向かって下窄まり方向に傾斜した仕切り板３９と、仕切り板３９の下端部の上面に保持され印刷空間３５下面の開口部の前後縁を形成する充填ブロック３８より構成される。スキージヘッド１３がマスクプレート１２の上面に下降した状態では、仕切り板３９（仕切部）の下端部はマスクプレート１２の上面に当接し、印刷空間３５と外部とを仕切る。充填ブロック３８（充填部）は、マスクプレート１２の表面に対して鋭角αをなす充填面３８ａを有しており、スキージング動作においては、この充填面３８ａによって印刷空間３５内のクリーム半田５をローリングさせる。
【００２３】
次に、スクリーン印刷装置の動作を図５、図６を参照して説明する。図５（ａ）は、内部にクリーム半田５を貯溜したスキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して下降させ、印刷準備動作を行うためにクランパ４上に位置させた状態を示している。この印刷準備動作では、シリンダ１６を駆動して加圧板３３を下降させ、内部のクリーム半田５を加圧する。この加圧によってクリーム半田５は押し出し板３１ａの開口３１ｂから下方へ下降する。これにより、印刷空間３５はクリーム半田５によって完全に充填される。
【００２４】
そしてこの後、図５（ｂ）に示すようにシリンダ１６によって加圧板３３を上昇させ（またはシリンダ１６による加圧を停止して）、クリーム半田５への加圧を停止する。これにより、印刷空間３５内のクリーム半田５は加圧状態を解除され、スキージヘッド１３によるスキージングが可能な状態となる。この後、シリンダ２２によってスキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して所定の押圧荷重で押圧して印圧を付与した状態で、スキージヘッド１３を矢印ｂ方向に移動させ、パターン孔１２ａを介して基板３にクリーム半田５を印刷する。
【００２５】
このスキージング動作におけるクリーム半田５の流動状態を、図６を参照して説明する。スキージヘッド１３を矢印ｂ方向に移動させることにより、印刷空間３５内においては、クリーム半田５は、摺接部３７Ａ（スキージング方向について後ろ側の摺接部）に対して矢印ｃ方向に相対移動する。この相対移動により、マスクプレート１２表面近傍のクリーム半田５には、充填ブロック３８の充填面３８ａによって、矢印ｄ、ｅに示すようなローリング流動が与えられる。そして充填ブロック３８がパターン孔１２ａの上方を通過する際には、このローリング流動によってクリーム半田５はパターン孔１２ａに進入し、パターン孔１２ａ内部を充填する。
【００２６】
この密閉型のスキージヘッド１３による印刷動作において、パターン孔１２ａ内へのクリーム半田５の充填は、充填ブロック３８の充填面３８ａによって発生するローリング流動を利用して行われており、印刷空間３５内のクリーム半田５への加圧は必要とされない。
【００２７】
したがって、印刷空間３５内の内圧はきわめて低い状態で安定しており、シリンダ２２による印圧値を適切に設定することによって、仕切り板３９の下端部とマスクプレート１２上面との摺接部からのクリーム半田５の漏れを有効に防止することができる。また、基板３の上面に僅かな段差がありマスクプレート１２の下面と基板３の上面との間に隙間が存在するような場合にあっても、印刷空間３５内のクリーム半田５は加圧状態にないため、加圧されたクリーム半田５がパターン孔１２ａを介して隙間内にはみ出す不具合が発生しない。
【００２８】
すなわち、内部のクリーム半田５を加圧することによってパターン孔１２ａ内へのクリーム半田５の充填を行う従来の密閉型のスキージヘッドにさけられなかった、クリーム半田５のはみ出し・漏れに起因する不具合を防止することが可能となっている。
【００２９】
上記説明においては、充填ブロック３８を仕切り板３９によって保持させた構成となっているが、図７に示すように、摺接部３７Ａ，３７Ｂを、厚板状の単一の仕切ブロック４０（仕切部）で構成し、仕切ブロック４０の下端面４０ａ（図４に示す充填面３８ａと同様の形状）を充填面として用いるようにする。すなわち図７では、仕切ブロック４０が仕切部と充填部を兼ねた形態となっている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し印刷空間と外部とを仕切る仕切部と、この仕切部によって保持されスキージングにおいてペーストをパターン孔内に充填する充填部とを備え、前記充填部は前記マスクプレートの表面に対して鋭角をなす充填面を有し、前記充填面を前記仕切部の下端面としたので、ペーストを加圧することなくパターン孔に充填することができ、ペーストの漏れに起因する不具合を排除して良好な印刷を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】  本発明のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】    本発明のスクリーン印刷装置のスキージヘッドにかかる部分断面図
【図４】  本発明のスクリーン印刷装置のスキージヘッドにかかる部分断面図
【図５】  本発明のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図６】  本発明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スキージヘッドの部分断面図
【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
２０  ヘッド昇降部
３５  印刷空間
３６  スキージング部
３７Ａ，３７Ｂ  摺接部
３８  充填ブロック
３８ａ  充填面
３９  仕切り板
【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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