JP2015093465A

JP2015093465A - スクリーン印刷装置及び電子部品実装システム並びにスクリーン印刷方法

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Publication number: JP2015093465A
Application number: JP2013235671A
Authority: JP
Inventors: 聖弥黒田; Seiya Kuroda; 哲矢田中; Tetsuya Tanaka; 友松　道範; Michinori Tomomatsu; 道範友松
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-18
Also published as: US9796035B2; US20150129641A1; CN104626732A

Abstract

【課題】基板に対するペーストの印刷ムラをなくして印刷品質の低下を防止することができるスクリーン印刷装置等を提供する。
【解決手段】スキージユニットは充填用スキージ４３を備える。印刷時においては、充填用スキージ４３をマスクプレート１５上で撓らせた状態でスキージング動作を開始する。充填用スキージ４３が進行するにつれて、充填用スキージ４３はペーストＰを介してさらに上方へ撓り、やがて下端部４３ａが所定の高さまで押し上げられる。これにより、充填用スキージ４３の下端部４３ａとマスクプレート１５との間にはペーストＰを介してクリアランスΔｈが生じるとともに、充填用スキージ４３の撓り開始位置ｔ１から下端部４３ａまでの範囲Ｌ１にわたっては充填圧力が生じた押し込み区間が形成される。充填用スキージ４３は、ペーストＰを介して受ける反力の大きさに応じてクリアランスΔｈを変位させながら進行する。
【選択図】図８

Description

本発明は、クリーム半田等のペーストを印刷するスクリーン印刷装置及びこのスクリーン印刷装置を含む電子部品実装システム並びにスクリーン印刷方法に関するものである。

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等のペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が知られている。この方法は、印刷対象部位に応じて設けられた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り、へら状のスキージ部材の下端部をマスクプレートに押圧した状態で当該スキージ部材を水平方向に移動させるスキージング動作によって、パターン孔内にペーストを充填させ、マスクプレートの下面にセットされた基板に印刷する。

近年では、生産性向上の要請に加え、基板の印刷部位のファインピッチ化による印刷難易度の高度化が進行していることに伴って、スキージング動作を高速化した場合であっても印刷部位に十分な量のペーストを印刷することが重要な課題となっている。これを実現するための手段として、充填用スキージと掻き取り用スキージから成る２種類のスキージ部材を用いる方法が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に示す例では、上下駆動装置の駆動軸を介して昇降する掻き取り用スキージが２つ設けられているとともに、同じく上下駆動装置の駆動軸を介して昇降する充填用スキージが２つの掻き取り用スキージの間に設けられている。この充填用スキージの充填面は、マスクプレートに対して所定角度だけ傾斜した状態で形成されている。

特許文献１に示すスクリーン印刷装置を用いたスクリーン印刷動作では、充填用スキージの下端部とマスクプレートとの間に所定のクリアランスを設けた状態で、当該充填用スキージをマスクプレートの上方において移動させる。これにより、充填用スキージの充填面を介してペーストをパターン孔に充填させる際に発生する充填圧力を高くして、基板の印刷部位に十分な量のペーストを印刷することができる。充填用スキージが通過した後にマスクプレート上に残留するペーストは、掻き取り用スキージによって掻き取られる。

特開平１１−４２７６３号公報

しかしながら上記従来技術では、マスクプレートの上面と充填用スキージの充填面とのなす角が常に一定であり、印刷中にクリアランスを制御しないため、印刷中に充填スキージが捉えているペースト量が減少するにつれて充填圧力は徐々に低下し得る。これに起因して、スクリーン印刷動作を開始した直後から印刷動作終了までの間では基板に印刷されるペーストの量にムラが生じ、印刷品質が低下するという問題があった。

そこで本発明は、基板に対するペーストの印刷ムラをなくして印刷品質の低下を防止することができるスクリーン印刷装置及び電子部品実装システム並びにスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させた状態で、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記基板に印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートに対して印刷方向に相対移動させるスキージング動作を実行することにより、ペーストを前記パターン孔内に充填する充填用スキージと、前記充填用スキージと前記印刷方向において所定の間隔を維持した状態で保持され、前記充填用スキージと一体となって前記印刷方向に移動させることにより、前記充填用スキージが通過した後の前記マスクプレート上に残留するペーストを掻き取る掻き取り用スキージを備え、前記充填用スキージは可撓性を有しており、前記スキージング動作において、ペーストを介して前記充填用スキージが押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージの下端部と前記マスクプレートとの間にペーストを介して所定のクリアランスを生じさせることにより、所定の充填圧を発生させた状態で前記パターン孔に前記ペーストを印刷する。

本発明の電子部品実装システムは、本発明のスクリーン印刷装置と、前記スクリーン印刷装置においてペーストが印刷された基板に電子部品を実装する電子部品実装装置を備えた。

本発明のスクリーン印刷方法は、マスクプレートに対して印刷方向に相対移動させるスキージング動作を実行することにより、ペーストをパターン孔内に充填する充填用スキージと、前記充填用スキージと前記印刷方向において所定の間隔を維持した状態で保持され、前記充填用スキージと一体となって前記印刷方向に移動させることにより、前記充填用スキージが通過した後の前記マスクプレート上に残留するペーストを掻き取る掻き取り用スキージを備えたスクリーン印刷装置を用いて、前記マスクプレートに基板を当接させた状態で、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、前記充填用スキージは可撓性を有しており、前記スキージング動作において、ペーストを介して前記充填用スキージが押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージの下端部と前記マスクプレートとの間にペーストを介して所定のクリアランスを生じさせることにより、所定の充填圧を発生させた状態で前記パターン孔に前記ペーストを印刷する。

本発明によれば、基板に対するペーストの印刷ムラをなくして印刷品質の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態における電子部品実装システムの全体構成図本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の側面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の部分平面図（ａ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備えるスキージユニットの分解斜視図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備えるスキージユニットの斜視図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備えるスキージヘッドユニットの構造説明図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における印刷動作の説明図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における印刷動作の説明図本発明の一実施の形態における印刷動作の説明図（ａ）本発明のその他の実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備える第２スキージユニットの分解図（ｂ）本発明のその他の実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備える第２スキージユニットの構造説明図（ｃ）本発明のその他の実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備える充填用スキージの構造説明図（ａ）（ｂ）本発明のその他の実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備えるスキージユニットの構造説明図

まず図１を参照して、本発明の実施の形態における電子部品実装システムの全体構成を説明する。電子部品実装システム１は、基板にクリーム半田などのペーストを介して電子部品を実装する機能を有しており、スクリーン印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、電子部品実装装置Ｍ３，Ｍ４、リフロー装置Ｍ５を含む複数の部品実装用装置を連結するとともに、これらを通信ネットワーク２によって接続してその全体をホストコンピュータ３によって制御する構成となっている。

スクリーン印刷装置Ｍ１は、基板に形成された電子部品接合用の電極に対してペーストをスクリーン印刷する。印刷検査装置Ｍ２は、基板に印刷されたペーストの印刷状態の良否判断や、電極に対するペーストの印刷ズレの検出を含む印刷検査を行う。電子部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、スクリーン印刷装置Ｍ１においてペーストが印刷された基板に電子部品を実装する。リフロー装置Ｍ５は、電子部品搭載後の基板を所定の温度プロファイルに従って加熱することにより、半田粒子を溶融させて電子部品と基板を半田接合させる。

次に図２、図３及び図４を参照して、スクリーン印刷装置Ｍ１の全体構造を説明する。図２において、スクリーン印刷装置Ｍ１は基板位置決め部４の上方にスクリーン印刷機構５を配設して構成されている。基板位置決め部４は、Ｙ軸テーブル６、Ｘ軸テーブル７およびθ軸テーブル８を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル９、第２のＺ軸テーブル１０を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル９の構成を説明する。θ軸テーブル８の上面に設けられた水平なベースプレート８ａの上面側には、同様に水平なベースプレート９ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート９ａは、複数の送りねじ９ｃをモータ９ｂによってベルト９ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

ベースプレート９ａには垂直フレーム９ｅが立設されており、垂直フレーム９ｅの上端部には基板搬送機構１１が保持されている。基板搬送機構１１は基板搬送方向（図１において紙面垂直方向であるＸ方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって基板１２の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル９を駆動することにより、基板搬送機構１１によって保持された状態の基板１２を、基板搬送機構１１とともにスクリーン印刷機構５に対して昇降させることができる。図３及び図４に示すように、基板搬送機構１１は上流側（図３及び図４に示す左側）及び下流側に延出し、上流側から搬入された基板１２は基板搬送機構１１によって搬送され、さらに基板位置決め部４によって位置決めされる。そしてスクリーン印刷機構５によって印刷が行われた後の基板１２は、基板搬送機構１１によって下流側に搬出される。

第２のＺ軸テーブル１０の構成を説明する。基板搬送機構１１とベースプレート９ａの中間には、水平なベースプレート１０ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート１０ａは、複数の送りねじ１０ｃをモータ１０ｂによってベルト１０ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート１０ａの上面には、上面に基板１２を保持する下受け面が設けられた基板下受部１３が配設されている。

第２のＺ軸テーブル１０を駆動することにより、基板下受部１３は基板搬送機構１１に保持された状態の基板１２に対して昇降する。そして基板下受部１３の下受け面が基板１２の下面に当接することにより、基板下受部１３は基板１２を下面側から支持する。基板搬送機構１１の上面にはクランプ機構１４が配設されている。クランプ機構１４は、左右対向して配置された２つのクランプ部材１４ａを備えており、一方側のクランプ部材１４ａを駆動機構１４ｂによって進退させることにより、基板１２を両側からクランプして固定する。

次に基板位置決め部４の上方に配設されたスクリーン印刷機構５について説明する。図２及び図３において、スクリーン印刷機構５はマスク枠１６に展張されたマスクプレート１５を備えている。マスクプレート１５には、基板１２において印刷対象となる電極１２ａの形状・位置（図４参照）に対応して、パターン孔１５ａが設けられている。マスクプレート１５上にはスキージヘッド１７が配設されており、スキージヘッド１７は、スキージユニット１８を昇降させるスキージ昇降機構１９を、水平なプレート２０に配設した構成となっている。

図２において、プレート２０の上面に配設された２つのスキージ昇降機構１９は下方に延出する昇降軸１９ａをそれぞれ有しており、昇降軸１９ａの下端部にはブロック状の装着部３０が結合されている。装着部３０にはブラケット３１を介してスキージユニット１８が装着される。スキージユニット１８の詳細は後述する。

図３に示すように、縦フレーム２１上にはガイドレール２２がＹ方向に配設されており、ガイドレール２２にスライド自在に嵌合したスライダ２３は、ブロック２４を介してプレート２０の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１７はＹ方向にスライド自在となっている。プレート２０は、ナット２６、送りねじ２５および送りねじ２５を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージヘッド移動手段によりＹ方向に水平移動する。

図４において、マスクプレート１５の下面側にはヘッドＸ軸移動機構２７及びヘッドＹ軸移動機構２８が設けられており、ヘッドＸ軸移動機構２７にはカメラユニット及びクリーニングユニット（図示省略）が装着されている。カメラユニットはマスクプレート１５の下面を撮像するマスク認識用カメラと基板１２を撮像する基板認識用カメラとを備えており、ヘッドＸ軸移動機構２７及びヘッドＹ軸移動機構２８によって水平移動する。クリーニングユニットは同様にヘッドＸ軸移動機構２７及びヘッドＹ軸移動機構２８によって水平移動し、マスクプレート１５の下面をクリーニングペーパによってクリーニングする。

次に図５及び図６を参照して、スキージヘッド１７に装着されるスキージユニット１８の構造を説明する。スキージユニット１８は、掻き取り用スキージ３３を備える第１スキージユニット３２と、充填用スキージ４３を備える第２スキージユニット４２を含んで構成されており、第２スキージユニット４２は第１スキージユニット３２に対して以下に説明する構造により着脱自在となっている。充填用スキージ４３と掻き取り用スキージ３３は、スキージヘッド移動手段を介して一体となって印刷方向へ移動する。また、スキージ昇降機構１９を駆動させることによって、掻き取り用スキージ３３及び充填用スキージ４３はマスクプレート１５に対して昇降する。スキージ昇降機構１９は、掻き取り用スキージ３３と充填用スキージ４３を昇降させる昇降手段となっている。

第１スキージユニット３２は、マスクプレート１５上で掻き取り用スキージ３３を移動させてスキージング動作を行う際の掻き取り用スキージ３３の進行方向（印刷方向と同義。図５（ａ）に示す矢印ａ）にオーバーハング状態で傾斜した第１部材３４と第２部材３５を備えている。第１部材３４及び第２部材３５は、スキージング動作方向（すなわち掻き取り用スキージ３３の進行方向）と直交するＸ方向に延びた矩形状の部材である。第１部材３４は第２部材３５よりも掻き取り用スキージ３３の進行方向側に配設されており、第２部材３５には連結部材３６を介してブラケット３１が結合している。連結部材３６とブラケット３１はボルト３７によって締結されている。

図６において、第１部材３４はＸ方向に延びた矩形状の本体部３４ａと、本体部３４ａにおいてスキージング動作方向側の側面３４ｂの上方から突出したブロック状の突出部３４ｃを含んで構成される。この突出部３４ｃの下方にはテーパ状に切り欠かれた切り欠き部３４ｄが形成されている。また図５（ａ）に示すように、第１部材３４の側面３４ｂの所定の位置には磁性部材としての複数（本実施の形態では６個）のマグネット３８が埋め込まれているとともに、後述するボルト４６の逃がし用のボルト穴３９（本実施の形態では４個）が形成されている。突出部３４ｃ、マグネット３８、ボルト穴３９は、第２スキージユニット４２を装着する際に用いられる。さらに、第１部材３４の幅方向側の側面３４ｅには後述する堰き止め部材５０を固定するためのマグネット４０が埋め込まれている。

掻き取り用スキージ３３はＸ方向に延びた矩形状の部材であり、可撓性を有するウレタンゴム等の素材から成る。掻き取り用スキージ３３の上部を第１部材３４と第２部材３５によって挟み込み、第１部材３４と第２部材３５をボルト４１によって締結することにより、図６（ａ），（ｂ）に示すように、掻き取り用スキージ３３はスキージング動作方向にオーバーハング状態で傾斜して第１部材３４及び第２部材３５に保持される。掻き取り用スキージ３３は、その下端部３３ｃをマスクプレート１５の上面に接触させた状態で摺動させることによって、マスクプレート１５上のペーストを掻き取る。

第１部材３４及び第２部材３５は、掻き取り用スキージ３３を保持してスキージ昇降機構１９に装着部３０及びブラケット３１を介して結合する掻き取り用スキージホルダとして機能する。また第２部材３５は、掻き取り用スキージ３３のスキージング動作方向についての背面３３ｂ側から掻き取り用スキージ３３に当接し、スキージング動作時に掻き取り用スキージ３３を背面３３ｂから支持するバックアップ部として機能する。本実施の形態では、スキージング動作を行う際の掻き取り用スキージ３３の進行方向側を前面３３ａとし、その反対方向側を背面３３ｂと定義している。

図５及び図６において、第２スキージユニット４２はスキージング動作方向と直交するＸ方向に延びた矩形板状の第３部材４４及び第４部材４５を備えている。充填用スキージ４３の上部を第３部材４４と第２部材４５で挟み込み、第３部材４４と第４部材４５を複数（本実施の形態では４個）のボルト４６によって締結することにより、充填用スキージ４３は第３部材４４及び第４部材４５に保持される。第３部材４４及び第４部材４５は、充填用スキージ４３を保持する充填用スキージホルダとして機能する。なお、ボルト４６は第１部材３４に形成されたボルト穴３９に対応する位置で第３部材４４と第４部材４５を締結する。

充填用スキージ４３はＸ方向に延びた薄い矩形板状の部材であり、金属やウレタンゴム等の素材から成る。本実施の形態における充填用スキージ４３はステンレスである。この充填用スキージ４３は可撓性を有しており、充填用スキージホルダに対して撓りが許容された状態で保持される。この充填用スキージ４３の幅方向の厚みは約０．１ｍｍである。充填用スキージ４３は、マスクプレート１５に対して印刷方向に相対移動させるスキージング動作を実行することにより、ペーストＰをパターン孔１５ａ内に充填する機能を有している。

第４部材４５の上端部には、第１部材３４に設けられた切り欠き部３４ｄの形状に応じたテーパ状の突出部４５ａが形成されている。また、第４部材４５のスキージング動作方向と反対側の側面４５ｂであって、第１部材３４に設けられたマグネット３８と対応する位置にはマグネット４７（図５（ａ））が埋め込まれている。

第２スキージユニット４２を第１スキージユニット３２に装着する際には、第４部材４５の突出部４５ａを第１部材３４の切り欠き部３４ｄに挿入させるとともに、第１部材３４に埋め込まれたマグネット３８と第４部材４５に埋め込まれたマグネット４７を接触させて両者を磁力によって結合させる。さらに、ボルト４６のヘッド部４６ａ（図６（ａ））をボルト穴３９に入れる。これにより、第１部材３４の側面３４ｂと第４部材４５の側面４５ｂとを密着させた状態で、第２スキージユニット４２を第１スキージユニット３２に対して装着することができる（図５（ｂ）、図６（ｂ））。

図６（ｂ）に示すように、第２スキージユニット４２を第１スキージユニット３２に装着した状態では、充填用スキージ４３はスキージング動作方向にオーバーハング状態で傾斜して充填用スキージホルダに保持されるとともに、その下端部４３ａが掻き取り用スキージ３３の下端部３３ｃよりも長さｓ１だけ下方に位置した状態となる。また、掻き取り用スキージ３３と充填用スキージ４３は、スキージング動作方向において所定の距離を隔てた状態でそれぞれ掻き取り用スキージホルダと充填用スキージホルダで保持され、さらに充填用スキージ４３が掻き取り用スキージ３３よりもスキージング動作方向側に位置した状態となる。

図５において、堰き止め部材５０は磁性を有する板状部材を主体とし、この堰き止め部材５０の一側の下方にはスキージング動作方向に延出した延出部５０ａが形成されている。堰止め部材５０は、スキージング動作時にペーストが充填用スキージ４３の側方からマスクプレート１５の外へ流出する事態を防止する堰き止め手段として機能する。また、堰き止め部材５０の略中央の位置には、当該堰き止め部材５０の一部を幅方向に折り曲げた折り曲げ部５０ｂが形成されている。

堰き止め部材５０を第１スキージユニット３２に装着する際には、折り曲げ部５０ｂの上面を第１部材３４（本体部３４ａ）の下面に接触させるとともに、第１部材３４の側面３４ｅに設けられたマグネット４０に堰き止め部材５０の一の面を接触させる。これにより、堰き止め部材５０を第１スキージユニット３２に対して磁力を介して固定することができる。堰き止め部材５０を第１スキージユニット３２に固定した状態では、堰き止め部材５０の下辺５０ｃの高さと掻き取り用スキージ３３の下端部３３ｃの高さは略一致する（図７も併せて参照）。

本実施の形態におけるスクリーン印刷装置Ｍ１は以上のような構成から成り、次に図７、図８及び図９を参照して印刷動作について説明する。便宜上、図８及び図９では堰き止め部材５０の図示を省略している。以下に説明する印刷動作は、スクリーン印刷装置Ｍ１が備える制御部（図示省略）が各駆動機構を制御することによってなされる。まず、基板搬送機構１１によって基板１２が所定の印刷位置に搬入されると、図７（ａ）に示すように、制御部は第２のＺ軸テーブル１０を駆動して基板下受部１３を上昇させ、基板１２の下面を下受けする。そしてこの状態で、制御部は基板１２をクランプ部材１４ａによって挟み込んで固定し、基板位置決め部４を駆動して基板１２をマスクプレート１５に対して位置合わせする。

次いで図７（ｂ）に示すように、制御部は第１のＺ軸テーブル９を駆動して基板１２を基板下受部１３とともに上昇させてマスクプレート１５の下面に当接させる。そしてこの状態で、制御部は一のスキージユニット１８（図面左側）を一方側のクランプ部材１４ａ（図面左側）の上方から下降させ、掻き取り用スキージ３３の下端部３３ｃがマスクプレート１５の上面に接触した位置で下降を停止させる。このとき図８（ａ）に示すように、充填用スキージ４３は下端部４３ａがマスクプレート１５に接触してもなお押し下げられることによってその一部がマスクプレート１５上で撓り、下端部４３ａを含む一部の領域Ｅ１がマスクプレート１５に対して面接触した状態となる。

スキージユニット１８を下降させた後、制御部はペースト供給用のシリンジ（図示省略）によってマスクプレート１５上にペーストＰを供給する。次いで、制御部はペーストＰが供給されたマスクプレート１５上で充填用スキージ４３及び掻き取り用スキージ３３を矢印ａで示す印刷方向に摺動させるスキージング動作を行うことによって、パターン孔１５ａを介して基板１２の電極１２ａにペーストＰを印刷する。

ここで図８（ｂ）を参照して、スキージング動作時における充填用スキージ４３の挙動について説明する。充填用スキージ４３が進行するにつれて、充填用スキージ４３とマスクプレート１５との間にはペーストＰが徐々に入りこんで充填用スキージ４３が押し上げられ、これにより充填用スキージ４３はスキージング動作開始直前の状態（図８（ａ））からさらに上方へ撓った状態となる。そして、充填用スキージ４３がさらに進行することによって下端部４３ａがペーストＰを介して所定の高さまで押し上げられ、マスクプレート１５に接触する充填用スキージ４３の領域が消滅する。

これにより、充填用スキージ４３の下端部４３ａとマスクプレート１５との間には、ペーストＰを介して所定のクリアランスΔｈが生じる。これに加え、充填用スキージ４３の撓り開始位置ｔ１から下端部４３ａまでの範囲Ｌ１にわたっては、充填用スキージ４３の反発力Ｆ１によってペーストＰを下方へ押し込む力（充填圧力）が生じた押し込み区間が形成される。このように充填用スキージ４３としては、スキージング動作時にペーストＰを介して上方へ撓るとともに、下端部４３ａがマスクプレート１５の上面から押し上げられる剛性を有するものを用いる。

スキージング動作時には、ペーストＰは充填用スキージ４３の進行によって回転方向（矢印ｂ）の流動性が付与されるローリング作用を受けながらパターン孔１５ａへと押し込められる。このように本実施の形態では、充填用スキージ４３の下端部４３ａとマスクプレート１５との間にペーストＰを介して所定のクリアランスΔｈを生じさせ、且つ充填用スキージ４３をマスクプレート１５の上方でペーストＰを介して撓らせて所定の長さの押し込み区間を形成するようにしている。これにより、図８（ａ）に示すように、マスクプレート１５と充填用スキージ４３とのなすアタック角αを一定に保った状態でスキージング動作を行う場合に比べて、ペーストＰの充填時間を長くしてパターン孔１５ａへのペーストＰの充填力を高めることができる。また、高速印刷を実施しても基板１２に十分な量のペーストＰを印刷することができる。

また、充填用スキージ４３がペーストＰを介して受ける反力は、ペースト量、粘度、印刷速度の他、マスクプレート１５の撓み量等によって不規則に変化する。充填用スキージ４３は、この反力の大きさに応じて充填用スキージ４３の下端部４３ａとマスクプレート１５との間のクリアランスΔｈを変位させながら進行する。これにより、充填用スキージ４３が捉えているペーストＰの量が印刷中に次第に少なくなっても、押し込み区間内での充填圧力を所定値以上に維持し、印刷動作を開始した直後から印刷動作終了までの間のペーストＰの印刷量のムラを無くすことができる。さらに、ペーストＰの流路面積を徐々に狭めることによって高い充填圧力を発生させることができる。

このように本実施の形態では、スキージング動作において、ペーストＰを介して充填用スキージ４３が押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージ４３の下端部４３ａとマスクプレート１５との間にペーストＰを介して所定のクリアランスΔｈを生じさせることにより、所定の充填圧力を発生させた状態でパターン孔１５ａにペーストＰを印刷するようにしている。

またスキージング動作時においては、充填用スキージ４３によってパターン孔１５ａに充填しきれなかった一部のペーストＰａがクリアランスΔｈから流出するが、この流出したペーストＰａは掻き取り用スキージ３３によって掻き取られる。このように掻き取り用スキージ３３は、充填用スキージ４３と印刷方向において所定の間隔を維持した状態で保持され、充填用スキージ４３と一体となって印刷方向（矢印ａ）に移動させることにより、充填用スキージ４３が通過した後のマスクプレート１５上に残留するペーストＰａを掻き取る。

スキージユニット１８を他方のクランプ部材１４ａ（図７（ａ）に示す紙面右側のクランプ部材１４ａ）の上方まで移動させたならば、図９に示すように、制御部はスキージユニット１８を上昇させる（矢印ｃ）。このとき、充填用スキージ４３及び掻き取り用スキージ３３に付着する一部のペーストＰも追随して上昇する。

ここで、充填用スキージ４３は上昇途中に撓った状態から通常の伸びた状態（図９）に戻る。これにより、ペーストＰを振り落として充填用スキージ４３に付着するペーストＰの量を低減させることができ、その結果として充填用スキージ４３に付着したペーストＰが硬化して次回以降の印刷動作において悪影響を及ぼすといった事態を抑制することができる。さらに、マスクプレート１５へのペーストＰの供給量を少なくしてより経済的な印刷動作を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態におけるスクリーン印刷装置Ｍ１は、パターン孔１５ａが設けられたマスクプレート１５に基板１２を当接させた状態で、マスクプレート１５上に供給されたペーストＰを基板１２に印刷する。また、このスクリーン印刷装置Ｍ１では、スキージング動作において、ペーストＰを介して充填用スキージ４３が押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージ４３の下端部とマスクプレート１５との間にペーストＰを介して所定のクリアランスΔｈを生じさせることにより、所定の充填圧を発生させた状態でパターン孔１５ａにペーストＰを印刷することで、パターン孔１５ａへのペーストＰの充填力を高め、高速印刷を行う場合であってもペーストＰの印刷ムラをなくして印刷品質の低下を防止することができる。

次に図１０を参照して、第２スキージユニットの変形例について説明する。図１０に示す第２スキージユニット４２Ａは、充填用スキージの装着態様及び具体的な形状を変形したものである。図１０（ａ）において、第２スキージユニット４２Ａが備える第４部材４５Ａには、充填用スキージ４３Ａの進行方向にオーバーハングした状態の締結面４５Ａａと、締結面４５Ａａよりも下方の位置に保持面４５Ａｂが設けられている。締結面４５Ａａに第１部材４４Ａの締結面４４Ａａを接触させた状態では、保持面４５Ａｂと締結面４４Ａａとの間に所定の隙間ｕ（図１０（ｂ））が形成される。

充填用スキージ４３Ａは可撓性を有する板状部材であり、隙間ｕよりも薄い厚みｕ１を有している。この充填用スキージ４３Ａを第３部材４４Ａと第４部材４５Ａによって保持させる際には、隙間ｕに充填用スキージ４３Ａを挟み込んだ状態で、ｕ１＋ｕ２＝ｕとなるような厚みｕ２のバックアップ部材６０を充填用スキージ４３Ａの背面４３Ａａに当接させる。そして、ボルト４６Ａによって第１部材４４Ａと第２部材４５Ａを締結させる（図１０（ｂ））。

この例では、バックアップ部材６０から充填用スキージ４３Ａがバックアップされずに延出する長さＬ２を適切に設定することにより、第３部材４４Ａ及び第４部材４５Ａからなる充填用スキージホルダに保持された状態における充填用スキージ４３Ａの剛性を印刷条件に適した状態に設定することができる。

また図１０（ｃ）に示すように、異なる厚み幅を有する充填用スキージ４３Ｂを用いてもよい。すなわち充填用スキージ４３Ｂは、前述した充填用スキージ４３Ａの厚みｕ１とバックアップ部材６０の厚みｕ２を足した厚みｕ３（＝ｕ）と、厚みｕ３より小さい厚みｕ４を有している。そして、厚みｕ３の部分を第３部材４４Ａ及び第４部材４５Ａによって挟み込むことにより、充填用スキージ４３Ｂは充填用スキージホルダによって保持される。この例では、厚みｕ３の長さＬ３を適切に設定することにより、充填用スキージ４３Ａの剛性を印刷条件に適した状態に設定することができる。

次に図１１を参照して、第１スキージユニットと第２スキージユニットの装着態様を変形させた変形例について説明する。図１１に示すスキージユニット１８Ａは、第１スキージユニット３２Ａと第２スキージユニット４２Ｂとをヒンジ結合させたものである。すなわち、第１スキージユニット３２Ａが備える第１部材３４Ａは、本実施の形態で説明した本体部３４ａに相当する部材を主体として構成されており、突出部３４ｃに相当するものを有しない。また、第１部材３４Ａの一の側面３４Ａａにはマグネット３８Ａが埋め込まれている。第２スキージユニット４２Ｂが備える第４部材４５Ｂの第１部材３４Ａと対向する側面４５Ｂａには、マグネット３８Ａと対応する位置にマグネット４７Ａが埋め込まれている。なお、第４部材４５Ｂは本実施の形態で説明した突出部４５ａに相当するものを有しない。

第１部材３４Ａと第４部材４５Ｂはヒンジ機構６１によって結合しており、ヒンジ機構６１は第１部材３４Ａ及び第４部材４５Ｂの長手方向（紙面直交方向）を軸心として回転する回転軸（図示省略）を有している。図１１（ｂ）に示すように、第２スキージユニット４２Ｂは第１スキージユニット３２Ａに対してヒンジ機構６１が有する回転軸を中心に回転（矢印ｄ）する。そして、前述したマグネット３８Ａ，４７Ａの磁力を介して第１部材３４Ａの側面３４Ａａと第４部材４５Ｂの側面４５Ｂａとが密着し（図１１（ａ））、これにより第２スキージユニット４２Ｂは第１スキージユニット３２Ａに固定される。

スキージング動作は、第２スキージユニット４２Ｂを第１スキージユニット３２Ａに固定させた状態で行う（図１１（ａ））。また、充填用スキージ４３の交換等で第２スキージユニット４２Ｂのメンテナンスを行う際には、ヒンジ機構６１を介して第２スキージユニット４２Ｂを回転させ（矢印ｄ）、第１スキージユニット３２Ａに対する固定を解除する。このように、本発明は、第１スキージユニット３２Ａと第２スキージユニット４２Ｂとをヒンジ機構６１によって結合させたものであってもよい。

本発明はこれまで説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で設計変更することができる。例えば、充填用スキージは上述した剛性を有するものであればどのような材質を用いてもよく、掻き取り用スキージの材質も問わない。また、第２スキージユニットを第１スキージユニットに装着（固定）させるための構成は本実施の形態で説明したものに限られず、種々のものを用いてよい。さらに、本実施の形態におけるスクリーン印刷装置は２個のスキージユニットを備えているが、何れか一方のスキージユニットにのみ本発明を適用してもよい。

本発明によれば、基板に対するペーストの印刷ムラをなくして印刷品質の低下を防止することができ、電子部品実装分野において特に有用である。

１電子部品実装システム
１２基板
１５マスクプレート
１５ａパターン孔
３３掻き取り用スキージ
４３，４３Ａ，４３Ｂ充填用スキージ
Ｍ１スクリーン印刷装置
Ｍ３，Ｍ４電子部品実装装置
Ｐ，Ｐａペースト
Δｈクリアランス

Claims

パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させた状態で、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記基板に印刷するスクリーン印刷装置であって、
前記マスクプレートに対して印刷方向に相対移動させるスキージング動作を実行することにより、ペーストを前記パターン孔内に充填する充填用スキージと、
前記充填用スキージと前記印刷方向において所定の間隔を維持した状態で保持され、前記充填用スキージと一体となって前記印刷方向に移動させることにより、前記充填用スキージが通過した後の前記マスクプレート上に残留するペーストを掻き取る掻き取り用スキージを備え、
前記充填用スキージは可撓性を有しており、
前記スキージング動作において、ペーストを介して前記充填用スキージが押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージの下端部と前記マスクプレートとの間にペーストを介して所定のクリアランスを生じさせることにより、所定の充填圧を発生させた状態で前記パターン孔に前記ペーストを印刷することを特徴とするスクリーン印刷装置。
前記充填用スキージはステンレスであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
請求項１に記載されたスクリーン印刷装置と、前記スクリーン印刷装置においてペーストが印刷された基板に電子部品を実装する電子部品実装装置を備えたこと特徴とする電子部品実装システム。
マスクプレートに対して印刷方向に相対移動させるスキージング動作を実行することにより、ペーストをパターン孔内に充填する充填用スキージと、
前記充填用スキージと前記印刷方向において所定の間隔を維持した状態で保持され、前記充填用スキージと一体となって前記印刷方向に移動させることにより、前記充填用スキージが通過した後の前記マスクプレート上に残留するペーストを掻き取る掻き取り用スキージを備えたスクリーン印刷装置を用いて、前記マスクプレートに基板を当接させた状態で、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記充填用スキージは可撓性を有しており、
前記スキージング動作において、ペーストを介して前記充填用スキージが押し上げられて撓ませられ、当該充填用スキージの下端部と前記マスクプレートとの間にペーストを介して所定のクリアランスを生じさせることにより、所定の充填圧を発生させた状態で前記パターン孔に前記ペーストを印刷することを特徴とするスクリーン印刷方法。