JP3646603B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

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Description

【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、下面が開口されたペースト貯溜容器を備えたスキージヘッド用い、下面の開口をマスクプレートに押し当て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、開口を介してマスクプレートのパターン孔にペーストを押し込んで充填するものである。そして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、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。ペーストをパターン孔内に良好な状態で充填させるには、貯溜状態のペーストに対して適正な圧力で加圧する必要がある。すなわち、圧力が小さいとパターン孔内への充填量が確保されず、また加圧力が過大であればマスクプレート上面でのペーストのはみ出しが生じるため、この加圧の圧力はマスクプレートの種類やペーストの特性など種々の条件に適応したものでなければならない。しかしながら、多種多様な印刷対象について常に加圧力やその他の印刷条件を適切に設定し維持することは容易ではなく、安定した印刷品質を確保することは実用上非常に困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、安定した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、前記ペースト貯溜部から印刷空間へのペーストの移動経路に設けられこの移動経路の断面積を絞る絞り部と、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内側斜め方向に設けられた２つの掻き取り部材とを備え、前記印刷空間の上面にスキージング動作時に印刷空間内においてペーストのローリングを促進する略Ｒ形状のローリングガイド面が設けられており、スキージヘッドの水平方向への移動に対して後側の掻き取り部材の下端部によりペーストをすくい上げてこの掻き取り部材の上面に沿った斜め上方への運動成分を与え、更にローリングガイド面によりガイドし、前側の掻き取り部材の上面に沿って下降させることにより、ペーストをスキージヘッドの移動方向に対して後方斜め下方向へ下降させてパターン孔内に進入させる。
【０００７】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、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、ペースト貯溜部に貯溜されたペーストを加圧する工程と、加圧されたペーストを絞り部を介して印刷空間に圧送する工程と、スキージング動作時にこの印刷空間内においてペーストのローリングをローリングガイド面で促進させる工程と、ペーストを前側の掻き取り部材の上面に沿って下降させることにより、ペーストをスキージヘッドの移動方向に対して後方斜め下方向へ下降させてパターン孔内に充填する工程とを含む。
【０００８】
本発明によれば、ペースト貯溜部内のペーストを加圧してマスクプレート状面に開口した印刷空間内に導き、スキージング動作時にこの印刷空間内においてペーストのローリング動作をローリングガイド面で促進させてペーストのローリング性を向上させることにより、小さな加圧力でペーストを良好にパターン孔内に充填することができる。
【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側面図、図２は同スクリーン印刷用スキージヘッドの側断面図、図３（ａ），（ｂ）は同スクリーン印刷用スキージヘッドの側断面図である。
【００１０】
まず図１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６の位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みして水平方向の移動テーブルを構成し、その上にＺ軸テーブル５を配設して構成されている。Ｚ軸テーブル５上には基板６をクランパ８によって保持する基板保持部７が設けられている。
【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６の印刷部位に対応したパターン孔（図示せず）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が配設されている。スキージヘッド１３は図示しない移動手段によってマスクプレート１２上で水平方向に往復動する。スキージヘッド１３の下部には、マスクプレート１２の表面に当接してクリーム半田をパターン孔に充填する印刷部１４が設けられている。
【００１３】
次に図２を参照して印刷部１４の構造を説明する。図２において、２０は本体部であり、マスクプレート１２の幅方向（紙面に垂直方向）に細長形状のブロック状部材である。本体部２０の長さ寸法は印刷対象の基板６の幅寸法をカバーするように設定される。本体部２０の上面には凹部２０ａが形成されており、凹部２０ａ内にはクリーム半田２２が貯溜されたカートリッジ２１が着脱自在に装着されている。
【００１４】
カートリッジ２１は予め所定量のクリーム半田２２が貯溜されたクリーム半田２２の貯溜部（ペースト貯溜部）となっており、印刷時に本体部２０に装着される。カートリッジ２１の上面の開口には、内部のクリーム半田２２を加圧する加圧板２３が嵌入している。加圧板２３をシリンダ２４で下方に押圧することにより、カートリッジ２１内のクリーム半田２２は加圧され、下面に設けられた流出用の開口部２１ａより下方に流出する。シリンダ２４および加圧板２３はペーストを加圧する加圧手段となっている。
【００１５】
凹部２０ａの底面には、カートリッジ２１の開口部位置に対応してクリーム半田２２の流路２５が設けられている。流路２５は本体部２０の下部に形成された空間、すなわち本体部２０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２７Ａ，２７Ｂと本体部２０の下面とによって囲まれた印刷空間２６と連通する。掻き取り部材２７Ａ，２７Ｂは、印刷空間２６のスキージング方向の前後壁を形成し下端部がマスクプレート１２の表面に当接して設けられている。印刷動作時には、この印刷空間２６は加圧されたクリーム半田２２を収容し、掻き取り部材２７Ａ，２７Ｂの間の開口を介してクリーム半田２２をマスクプレート１２の表面に接触させる。
【００１６】
加圧板２３を押し下げてカートリッジ２１内のクリーム半田２２を加圧することにより、クリーム半田２２は流路２５内を下降して印刷空間２６内に移動する。このクリーム半田２２の移動経路の途中は、流路２５により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２２が通過することにより、クリーム半田２２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。なお、流路２５はこの実施の形態では中央に１つのみ設けられているが、小径の開口を蜂の巣状に複数配置するようにしてもよい。
【００１７】
また印刷空間２６の上面、すなわち本体部２０の下面２６Ａ，２６Ｂは断面形状が略Ｒ形状となっている。印刷空間２６内にクリーム半田２２が充満した状態で、掻き取り部材２７Ａ，２７Ｂの下端部をスクリーンマスク１０の上面に当接させて印刷部１４を水平移動させることにより、印刷空間２６内のクリーム半田２２はローリング動作を行う。このとき、印刷空間２６のローリングガイド面２６Ａ，２６Ｂが略Ｒ形状となっていることにより、クリーム半田２２のローリングが促進される。すなわちこれらの面は、ローリングガイド面２６Ａ，２６Ｂとなっている。なお、ローリングガイド面２６Ａ，２６Ｂの断面形状としては、Ｒ形状以外にも、複数の直線部を折れ線状に連続させた形状など、全体として表面が徐々に屈曲する形状を用いることができる。
【００１８】
次に、図３を参照して上記構造の印刷部１４を備えたスキージヘッド１３によるクリーム半田印刷について説明する。図３（ａ）は、カートリッジ２１内のクリーム半田２２を加圧板２３によって加圧しながら、スキージヘッド１３をスクリーンマスク１２上で水平移動させた状態を示している。この移動過程においてクリーム半田２２を加圧することにより、クリーム半田２２は開口部２１ａから流路２５を介して印刷空間２６内へ移動する。
【００１９】
この移動の過程で、流路２５によって移動経路の断面積が絞られることにより、クリーム半田２２が練られて粘度が低下する。そしてスキージヘッド１３の水平方向への移動により、印刷空間２６内のクリーム半田２２は、後側の掻き取り部材２７Ａの下端部によってすくわれ、掻き取り部材２７Ａの上面に沿った斜め上方への運動成分が与えられる。
【００２０】
そして印刷空間２６内で斜め上方に移動したクリーム半田２２はローリングガイド面２６Ａ，２６Ｂ（図２参照）によってガイドされ、矢印ｂに示すようにローリング運動を行う。すなわち、クリーム半田２２は印刷空間２６内で回転してスキージング方向の前側の掻き取り部材２７Ｂの上面に沿って下降し、さらに矢印ｃに示すスキージヘッド１３の移動方向に対して後方斜め下方向に下降させてパターン孔１２ａ内に進入する。
【００２１】
このようにしてクリーム半田２２が矢印ｃ方向の運動成分を得ることにより、パターン孔１２ａ内で特に未充填の隙間が生じ易いパターン孔１２ａの左端部（スキージヘッド１３の進行方向に対して後側）にも充分な充填を行うことができる。すなわち、印刷空間２６を上記の形状としローリングガイド面２６Ａ，２６Ｂを設けてローリング性を向上させることにより、クリーム半田２２のパターン孔１２ａへの充填特性を大幅に改善することができる。
【００２２】
図３（ｂ）は、印刷時におけるクリーム半田２２への加圧力の伝達状態を示すものである。加圧板２３を加圧力Ｆで押し下げると、この加圧によってクリーム半田２２に伝達された圧力は、流路２５直下に位置しているパターン孔１２ａに対して重点的に作用する（矢印ｄ参照）。これにより、加圧板２３の加圧力Ｆの値を小さく設定しても良好なクリーム半田２２の充填を行うことができる。
【００２３】
また、掻き取り部材２７Ａ，２７Ｂに対しては、流路２５の直下から外れた前後部に位置していることから、加圧力Ｆによってこの部分に伝達される圧力は小さい（矢印ｅ参照）。したがって、掻き取り部材２７Ａ，２７Ｂとスクリーンマスク１２の表面との隙間からクリーム半田２２が押し出されるいわゆる「半田もれ」の発生を防止することができる。
【００２４】
このように、スキージヘッド１３を上記構成とすることにより、クリーム半田２２のローリング性を向上させてパターン孔１２ａへの充填特性を改善効果が得られ、これによりクリーム半田２２への加圧力を小さく設定することが可能となる。したがって、過大な加圧力に起因して生じていた「半田もれ」の発生がなく、これにより従来はこの対策のために基板の外周部に配置されていたマスクプレート１２の下受け治具などの付随機構を廃止して、簡略なスクリーン印刷装置が実現される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ペースト貯溜部内のペーストを加圧してマスクプレート状面に開口した印刷空間内に導き、スキージング動作時にこの印刷空間内においてペーストのローリング動作をローリングガイド面で促進させてペーストのローリング性を向上させるようにしたので、小さな加圧力でペーストを良好にパターン孔内に充填することができる。特に、パターン孔内で特に未充填の隙間が生じ易いパターン孔の端部（スキージヘッドの進行方向に対して後側）にも充分な充填を行うことができる。
【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側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷用スキージヘッドの側断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷用スキージヘッドの側断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷用スキージヘッドの側断面図
【符号の説明】
６ 基板
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
２１ カートリッジ
２２ クリーム半田
２３ 加圧板
２４ シリンダ
２５ 流路
２６ 印刷空間
２６Ａ，２６Ｂ ローリングガイド面
２７Ａ，２７Ｂ 掻き取り部材

Claims (2)

  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、前記ペースト貯溜部から印刷空間へのペーストの移動経路に設けられこの移動経路の断面積を絞る絞り部と、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内側斜め方向に設けられた２つの掻き取り部材とを備え、前記印刷空間の上面にスキージング動作時に印刷空間内においてペーストのローリングを促進する略Ｒ形状のローリングガイド面が設けられており、スキージヘッドの水平方向への移動に対して後側の掻き取り部材の下端部によりペーストをすくい上げてこの掻き取り部材の上面に沿った斜め上方への運動成分を与え、更にローリングガイド面によってガイドし、前側の掻き取り部材の上面に沿って下降させることにより、ペーストをスキージヘッドの移動方向に対して後方斜め下方向へ下降させてパターン孔内に進入させることを特徴とするスクリーン印刷装置。
  2. 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、ペースト貯溜部に貯溜されたペーストを加圧する工程と、加圧されたペーストを絞り部を介して印刷空間に圧送する工程と、スキージング動作時にこの印刷空間内においてペーストのローリングをローリングガイド面で促進させる工程と、ペーストを前側の掻き取り部材の上面に沿って下降させることにより、ペーストをスキージヘッドの移動方向に対して後方斜め下方向へ下降させてパターン孔内に充填する工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
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