(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は、ペーストを貯溜する交換式のペースト貯溜部と、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、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する２つの掻き取り部とを備え、前記ペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部は前記印刷空間を含む下部から分離可能であり、前記上部と下部はヒンジ結合され上部を下部によって軸支した状態で上部の開閉が可能であり、また前記ペースト貯溜部の底面には開口部を有する押し出し板が設けられ、且つ前記下部には前記押し出し板に当接する付着防止板が設けられており、前記上部を前記下部から反転分離した状態で、前記上部の底面の前記押し出し板が上向きの姿勢に保持されることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
マスクプレート上で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請求項１記載のスクリーン印刷装置を用いるスクリーン印刷方法であって、前記スキージヘッド内でペーストを貯溜するペースト貯溜部内のペーストを加圧してこのペーストを下方の印刷空間内に収容しマスクプレートの表面に接触させることによりペーストを印刷する過程において、前記ペースト貯溜部内のペーストが品切れになったならば、前記印刷空間を含むスキージヘッドの下部に軸支されペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部を、スキージヘッドがマスクプレートに当接した状態で前記下部から作業者側方向へ反転して開放することにより前記ペースト貯溜部を交換する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】
【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、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。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられたペースト接触面をマスクプレートに当接させた状態で、スキージヘッド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ペースト接触面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】
【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。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カートリッジなどに収納された状態で供給される。このため、印刷作業を継続する過程においてペーストが消費されると、カートリッジを交換することによりペーストを新たに補給する作業が必要となる。しかしながら、従来の密閉型スキージヘッドではこのカートリッジの交換作業に際し、粘着性の高いペーストによって固着状態にあるカートリッジを人手によって取り外す作業を行う必要があって交換作業の作業性は必ずしも良好ではなく、交換の都度手間と時間を要していた。
【０００５】
そこで本発明は、ペースト補給時の作業を容易に効率よく行う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。
【０００６】
【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は、ペーストを貯溜する交換式のペースト貯溜部と、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、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する２つの掻き取り部とを備え、前記ペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部は前記印刷空間を含む下部から分離可能であり、前記上部と下部はヒンジ結合され上部を下部によって軸支した状態で上部の開閉が可能であり、また前記ペースト貯溜部の底面には開口部を有する押し出し板が設けられ、且つ前記下部には前記押し出し板に当接する付着防止板が設けられており、前記上部を前記下部から反転分離した状態で、前記上部の底面の前記押し出し板が上向きの姿勢に保持される。
【０００７】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、マスクプレート上で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請求項１記載のスクリーン印刷装置を用いるスクリーン印刷方法であって、前記スキージヘッド内でペーストを貯溜するペースト貯溜部内のペーストを加圧してこのペーストを下方の印刷空間内に収容しマスクプレートの表面に接触させることによりペーストを印刷する過程において、前記ペースト貯溜部内のペーストが品切れになったならば、前記印刷空間を含むスキージヘッドの下部に軸支されペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部を、スキージヘッドがマスクプレートに当接した状態で前記下部から作業者側方向へ反転して開放することにより前記ペースト貯溜部を交換するようにした。
【０００８】
本発明によれば、内部にペーストを貯溜する密閉型のスキージヘッドにおいて、ペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部を、印刷空間を含む下部によって軸支した状態で開閉可能に結合することにより、ペースト補給時の作業を容易に効率よく行うことができる。
【０００９】
【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の側面図、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の部分斜視図である。
【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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
スキージヘッド１３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は図１に示すように、上部１４Ａと下部１４Ｂとに分割されており、上部１４Ａと下部１４Ｂは図３に示すように、それぞれマスクプレート１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂを備えている。本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂ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ており、本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂは、ヒンジ部１７によって開閉自在に結合されている。
【００１６】
本体上部３０Ａ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。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、印刷時に本体上部３０Ａ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。
【００１７】
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には多数の開口部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の開口部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。
【００１８】
本体下部３０Ｂには、カートリッジ３１の内部と連通する全体開口部３０ｂが設けられており、全体開口部３０ｂの上部にはカートリッジ３１の底面の押し出し板３１ａに当接して付着防止板３３が設けられている。付着防止板３３には、押し出し板３１ａの開口部３１ｂに対応する位置に円形の開口部３３ａが設けられている（図５も参照）。付着防止板３３は、カートリッジ３１から下方に押し出されたクリーム半田５が、カートリッジ３１の底面、すなわち押し出し板３１ａ下面の開口部３１ｂ以外の部位に付着するのを防止する。
【００１９】
本体下部３０Ｂの全体開口部３０ｂ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部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および付着防止板３３の開口部３１ｂ，３３ａと絞り板３４の開口部３４ａを３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、本体下部３０Ｂの下方に形成された空間、すなわち本体下部３０Ｂの下面に内側斜め方向に配設された２枚の掻き取り部３６Ａ，３６Ｂと本体下部３０Ｂの下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２０】
掻き取り部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３６Ａ，３６Ｂの間の印刷面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。
【００２１】
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、付着防止板３３、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、多数の小さい開口部３１ｂ，３３ａ，３４ａによって断面積が絞られており、これらの開口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。
【００２２】
ここで図４、図５を参照して印刷部１４の上部１４Ａ、下部１４Ｂの結合・分離および開閉操作について説明する。前述のように、スキージヘッド１３はカートリッジ３１を含む上部１４Ａと、印刷空間３５を含む下部１４Ｂに分割された構成となっており、上部１４Ａ、下部１４Ｂはヒンジ部１７によって分離自在かつ開閉自在にヒンジ結合されている。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、上部１４Ａの側面にはピン１７ｂが設けられたヒンジプレート１７ａが、また下部１４Ｂの側面にはピン溝１７ｄが設けられたヒンジプレート１７ｃが固着されている。ヒンジプレート１７ｃは部分的に切り欠かれており、ピン溝１７ｄの上部は一部が開放されている。下部１４Ｂ上に上部１４Ａを装着する場合には、図４（ｂ）に示すように、ヒンジプレート１７ｃの切り欠きからピン１７ｂをピン溝１７ｄに嵌合させる。これにより、上部１４Ａは下部１４Ｂの上面に正しい位置で装着される。
【００２４】
この状態で、ピン１７ｂを支点として上部１４Ａを反転させることにより、図４（ｃ）に示すように、上部１４Ａは下部１４Ｂから反転分離した状態となる。すなわち、上部１４Ａを下部１４Ｂによって軸支した状態で上部１４Ａの開閉が可能となっている。これにより、図５に示すように上部１４Ａは、底面の押し出し板３１ａを上向きにした姿勢に保持され、凹部３０ａ内のカートリッジ３１の脱着が可能な姿勢となる。
【００２５】
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内のペーストは掻き取り部３６Ａ，３６Ｂの間の印刷面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。
【００２６】
そしてスキージヘッド１３を更に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。
【００２７】
スクリーン印刷を継続して行う過程において、カートリッジ３１内のクリーム半田５が消費され規定残量になると、カートリッジ３１の交換が行われる。この交換作業は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２から離隔させることなく、掻き取り部３６Ａ，３６Ｂがマスクプレート１２に当接した状態で行われる。すなわち、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で作業者側に移動させ、シリンダ１６によって加圧板３２を上昇させた状態で、上部１４Ａを作業者側に反転させて開放する（図４（ｃ）参照）。
【００２８】
このとき、図５に示すように下部１４Ｂ内部のクリーム半田５は開口部３３ａを除いて付着防止板３３によって覆われているので、カートリッジ３１の底面へのクリーム半田５の付着が少ない。これにより、カートリッジ交換後のクリーム半田５のふき取り作業の手間を省くことができると共に、印刷されずに無駄に消費されるクリーム半田５の量を削減することができる。
【００２９】
また、スキージヘッド１３は、内部に付着・固化したクリーム半田５をそのまま放置すると使用不能となるため、頻繁に内部の清掃を行わなければならない。この清掃作業時には、スキージヘッド１３の印刷部１４は、図４（ａ）に示すように上部１４Ａと下部１４Ｂとに容易に分離できることから、内部の清掃を作業性よく行える。また印刷部１４を超音波洗浄などの方法により機械洗浄する場合においても、上部１４Ａと下部１４Ｂとに分離することができるため、洗浄装置内へ容易に収容できる。
【００３０】
このように、密閉型のスキージヘッドにおいて、クリーム半田５のカートリッジ３１を含むスキージヘッド１３の上部１４Ａを印刷空間３５を含む下部１４Ｂと分離可能な構造とし、上部１４Ａを下部１４Ｂによって軸支した状態で開閉可能に結合することにより、カートリッジ交換時の作業を容易に効率よく行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、内部にペーストを貯溜する密閉型のスキージヘッドにおいて、ペースト貯溜部を含むスキージヘッドの上部を、印刷空間を含む下部によって軸支した状態で開閉可能に結合したので、ペースト補給時にはスキージヘッドを作業者側に移動させた状態で上部を反転開放することができ、ペースト貯溜部の交換作業を容易に効率よく行うことができる。
【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の側面図
【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の部分斜視図
【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
１４Ａ  上部
１４Ｂ  下部
１６  シリンダ
２０  ヘッド昇降部
２２  シリンダ
３１  カートリッジ
３２  加圧板
３３  付着防止板
３５  印刷空間
３６Ａ，３６Ｂ  掻き取り部
【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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