JP4696450B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

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。

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設けられたマスクプレートを基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、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。

スクリーン印刷においては、基板をマスクプレートに対して密着させるとともに、水平方向の位置ずれを生じないように位置を正しく保持する必要がある。このため、基板を保持する基板保持部には、基板の下面に当接して支持する下受け部とともに、基板の側端部を両側から挟み込んで位置を保持するクランプ機構が設けられている。

ところで搬入された基板は一般に厚み方向に撓んだ反り変形を生じている場合が多い。このため、基板保持部においてクランプする際に基板の反りを矯正することを目的として、基板保持部に保持された基板を上側から押さえ付けて撓みを矯正する機構を印刷位置以外の場所に設けたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−３８８７６号公報

しかしながら上記従来のスクリーン印刷装置においては、撓み矯正のための機構を別途設けることによる設備専有面積や設備コストの増大とともに、以下に説明するようなクランプ外れの不具合が生じやすかった。すなわち上述のスクリーン印刷装置においては、基板をクランプした後に基板保持部が印刷位置まで移動する必要があるが、反り傾向が強い種類の基板の場合にはこの移動中にクランプ状態から外れる不具合が発生していた。このように、従来のスクリーン印刷装置には、簡便・安価な機構で基板の反り変形を矯正して確実にクランプ状態を保持することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、簡便・安価な機構で基板の反り変形を矯正して確実にクランプ状態を保持することが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。

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を基板位置決め部に位置決めされた基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記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、前記基板位置決め部において基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の側端部の端面をクランプ部材のクランプ面によって両側から挟み込んで保持するクランプ手段と、前記クランプ部材に設けられ前記基板がクランプ部材によって挟み込まれた状態において基板の側端部の上面側に反り矯正部材を当接させて押さえ付けることによりこの基板の反り変形を矯正する反り矯正部と、前記基板保持部を昇降させて保持された基板の上面の高さ位置を前記反り矯正部材の下面に対して合わせる位置合わせ昇降手段とを備え、前記反り矯正部材は、一端側が前記クランプ部材の上面に設けられた凹部内にボルトにより固定され他端側の下面が前記クランプ部材の上面高さと同じ高さでクランプ面から基板側に延出した可撓性の板状部材であり、前記他端側に上向きの力が作用すると、前記板状部材は前記一端側を支点として上方に撓み、前記反り矯正部材の前記一端側を前記凹部内に前記ボルトにより固定した状態においては、前記ボルトは前記凹部内に収容される。

本発明によれば、基板がクランプ部材によって挟み込まれた状態において基板の側端部の上面側に反り矯正部材を当接させてこの基板の反り変形を矯正する反り矯正部をクランプ部材に設け、基板保持部を昇降させて保持された基板の上面の高さ位置を反り矯正部材の下面に対して位置合わせし、この反り矯正部材は、一端側がクランプ部材の上面に設けられた凹部内にボルトにより固定され他端側の下面がクランプ部材の上面高さと同じ高さでクランプ面から基板側に延出した可撓性の板状部材であり、他端側に上向きの力が作用すると、板状部材は一端側を支点として上方に撓み、反り矯正部材の一端側を凹部内にボルトにより固定した状態においては、ボルトは凹部内に収容される構成を採用することにより、簡便・安価な機構で基板の反り変形を矯正して確実にクランプ状態を保持することができる。

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は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図３、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部材の装着説明図、図５、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部の機能説明図である。

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において、基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にＺ軸テーブル４を段積みして構成されている。Ｚ軸テーブル４の上面には、基板６を吸着して保持する基板保持面が設けられている。したがってＺ軸テーブル４は、基板位置決め部１において基板６を下受けして保持する基板保持部となっている。Ｙ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３の駆動を制御することにより、基板保持部に保持された基板６をＸ方向およびＹ方向に移動させてスクリーン印刷時の基板６の位置を調整することができる。またＺ軸テーブル４の駆動を制御することにより、保持した基板６の高さを任意の高さに設定することができる。

基板位置決め部１の上方には、１対の搬送レール５が水平に配設されており、搬送レール５は上流側の搬入レール９（図２）から受け取った基板６を基板位置決め部１までＸ方向に搬送する。そして基板位置決め部１にて後述するスクリーン印刷部１１によって印刷が行われた後の基板６は、搬出レール１０によって下流側に搬出される。搬送レール５は基板位置決め部１まで基板を搬送する基板搬送手段となっている。

対をなす搬送レール５はそれぞれクランパ７（クランプ部材）を備えており、一方側のクランパ７はクランプ駆動機構８の移動ロッド８ａと結合されて水平方向に可動となっている。移動ロッド８ａが突出した状態では、クランパ７は基板６の側端部から離れた位置にあり、クランプ解除状態にある。また移動ロッド８ａが戻り動作をすることにより可動側のクランパ７は矢印ａ方向に移動し、基板保持部に保持された基板６の側端部の端面を２つのクランプ面７ａにより挟み込んでクランプする。すなわちクランパ７およびクランプ駆動機構８は、基板保持部に保持された基板６の側端部の端面をクランプ部材のクランプ面によって両側から挟み込んで保持するクランプ手段となっている。

基板位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１１が配設されている。スクリーン印刷部１１は、パターン孔１２ａが多数設けられたマスクプレート１２上にスキージユニット１３を配置した構成となっている。基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ、マスクプレート１２の下方から当接する。スキージユニット１３は、水平なベース１４に垂直に配設された２つのスキージ昇降機構１５によってスキージ１６を昇降自在に配置した構成となっており、図示しないスキージ移動機構によって、Ｙ方向に往復移動する。

基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にペーストであるクリーム半田を供給し、スキージ１６をマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の表面にはパターン孔１２ａを介してクリーム半田が印刷
される。このスクリーン印刷動作においては、基板６はクランパ７によって両側からクランプされて、水平方向の位置が保持される。

図２に示すように、クランパ７のクランプ面７ａ側には、複数の反り矯正部１７が設けられている。図３，図４を参照して、反り矯正部１７の構造を説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。クランパ７にはクランプ面７ａ側の上端部を方形状に切り込んだ凹部７ｂが複数カ所に設けられており、凹部７ｂ内には反り矯正部材２０が装着ブロック２１によって装着されている。

図３（ｂ）に示すように、反り矯正部材２０は厚さが０．１ｍｍ程度の弾性金属（例えばばね鋼やステンレス鋼）の板状部材を、固定端部２０ａと自由端部２０ｂとの２つの水平部を有するカギ状断面に曲げ加工して製作されている。なお反り矯正部材２０の厚さは、対象とする基板６の剛性や反り変形程度に応じて適宜設定する。図４に示すように、固定端部２０ａには取付孔２０ｃ、２０ｄが設けられており、装着ブロック２１には上面側に座繰り部を有する取付孔２１ａおよびねじ孔２１ｂが設けられている。

反り矯正部材２０を凹部７ｂ内に装着する際には、まずボルト２２を固定端部２０ａの下面側から取付孔２０ｄを挿通させてねじ孔２１ｂに螺合締結することにより、反り矯正部材２０と装着ブロック２１とを固着する。そして、固定端部２０ａを凹部７ｂの底面に沿わせた状態で、取付孔２１ａ、２０ｃを介してボルト２３を凹部７ｂ内に設けられた孔部７ｃに螺合締結する。これにより、反り矯正部材２０は固定端部２０ａが装着ブロック２１と凹部７ｂの底面との間に挟み込まれた状態で装着される。

この装着状態において、図３に示すように、自由端部２０ｂの下面がクランパ７の上面の高さに一致するように、また自由端部２０ｂの先端部がクランプ面７ａから後述する反り矯正時の押さえ代として必要とされる張り出し代ｄだけはみ出した状態となるように、反り矯正部材２０および凹部７ｂの形状・寸法が決定されている。すなわち、反り矯正部材２０は、一端側である固定端部２０ａがクランパ７の上面に設けられた凹部７ｂ内に固定され、他端側である自由端部２０ｂがクランパ７の上面高さと同じ高さでクランプ面７ａから基板６側に延出している。

ボルト２２、２３によって反り矯正部材２０を凹部７ｂ内に装着した状態では、ボルト２２の頭部は凹部７ｂ内に設けられた孔部７ｄ内に、またボルト２３の頭部は取付孔２１ａの座繰り孔内に収容される。そして反り矯正部材２０の装着状態においてクランパ７の上面においては、ごく薄い反り矯正部材２０が厚み分だけ突出しているのみであり、印刷動作時を妨げないようになっている。

図５は、基板６をクランパ７によってクランプした状態における反り矯正部１７の機能を示している。基板位置決め部１に搬入された基板６は一般に、図５（ａ）に示すように側端部６ａが上方に撓んだ反り変形を生じている場合が多い。このため、クランパ７によって基板６を両側から挟み込んでクランプする際に、基板６の端面を正常に挟み込むことができないクランプミスや、一旦クランプした後に基板位置決め部１が移動する際の衝撃などによって基板６がクランプ状態から外れるなどの不具合が生じやすい。

このような場合にあっても、上述のような形状の反り矯正部材２０をそなえた反り矯正部１７をクランパ７に設けることにより、図５（ｂ）に示すように、Ｚ軸テーブル４上の基板保持部に保持された基板６がクランプされた状態において、基板６の側端部６ａに反り矯正部材２０の自由端部２０ｂの先端が当接する。これにより、側端部６ａは反り矯正部材２０の弾性力によって下方に押しつけられ、上方へ撓む反り変形が矯正される。

すなわち、クランパ７に設けられた反り矯正部１７は、基板６がクランパ７によって挟み込まれた状態において、基板６の側端部６ａの上面側に反り矯正部材２０の自由端部２０ｂを当接させて下方に押さえ付けることにより、基板６の反り変形を矯正する。そして、基板６がクランパ７によってクランプされた状態において、側端部６ａはクランプ面７ａから張り出し代ｄ（図３参照）だけ張り出した自由端部２０ｂの先端部によって確実に係止され、基板６がクランプ状態から外れる不具合が発生しない。

図６（ａ）は、クランプ状態における基板６の高さ方向の位置を示している。印刷対象の基板６は厚みが種々異なるため、スクリーン印刷作業開始前には当該基板６の厚みｔ１を予め入力する。そしてスクリーン印刷動作において基板６をクランプする際には、基板６の上面がクランパ７の上面の高さ、したがって自由端部２０ｂの下面の高さと一致するように、制御部２４によってＺ軸テーブル４を制御する。すなわち、Ｚ軸テーブル４は、上面の基板保持部を昇降させて保持された基板６の上面の高さ位置を反り矯正部材２０の下面に対して合わせる位置合わせ昇降手段として機能する。

図６（ｂ）は、上述のように厚みｔ１が入力された状態において、厚みｔ２（＞ｔ１）の基板６Ａが誤って搬入された場合の反り矯正部材２０の挙動を示している。前述のように、反り矯正部材２０は厚みが０．１ｍｍ程度の薄板より成る板状部材であるため可撓性に富んでおり、自由端部２０ｂの先端部に上向きの力が作用したときには、図６（ｂ）に示すように、反り矯正部材２０は装着ブロック２１によって挟み込まれた固定端部２０ａ側を支点として上方に撓む。これにより、基板データ入力のミスが生じた場合にあったも、基板の変形や反り矯正部材２０自体の破損を招くことがない。

このように上記構成の反り矯正部１７をクランパ７に備えることにより、従来のスクリーン印刷装置において必要とされた撓み矯正のための専用機構を別途設けることなく、基板６を正常にクランプすることができる。また、クランプ状態においては、基板６の側端部６ａは常に反り矯正部材２０によって係止されているため、反り傾向が強い種類の基板を対象とする場合においても、基板位置決め部の移動中にクランプ状態から外れる不具合が生じることがなく、簡便・安価な機構で基板の反り変形を矯正して確実にクランプ状態を保持することができる。

本発明のスクリーン印刷装置は、簡便・安価な機構で基板の反り変形を矯正して確実にクランプ状態を保持することができるという効果を有し、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分野に対して有用である。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部材の装着説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部材の装着説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部の機能説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における反り矯正部の機能説明図

符号の説明

１ 基板位置決め部
５ 搬送レール
６ 基板
７ クランパ
７ａ クランプ面
７ｂ 凹部
８ クランプ駆動機構
１７ 反り矯正部
２０ 反り矯正部材

Claims (1)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートを基板位置決め部に位置決めされた基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記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、前記基板位置決め部において基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の側端部の端面をクランプ部材のクランプ面によって両側から挟み込んで保持するクランプ手段と、前記クランプ部材に設けられ前記基板がクランプ部材によって挟み込まれた状態において基板の側端部の上面側に反り矯正部材を当接させてこの基板の反り変形を矯正する反り矯正部と、前記基板保持部を昇降させて保持された基板の上面の高さ位置を前記反り矯正部材の下面に対して合わせる位置合わせ昇降手段とを備え、前記反り矯正部材は、一端側が前記クランプ部材の上面に設けられた凹部内にボルトにより固定され他端側の下面が前記クランプ部材の上面高さと同じ高さでクランプ面から基板側に延出した可撓性の板状部材であり、前記他端側に上向きの力が作用すると、前記板状部材は前記一端側を支点として上方に撓み、
   前記反り矯正部材の前記一端側を前記凹部内に前記ボルトにより固定した状態においては、前記ボルトは前記凹部内に収容されることを特徴とするスクリーン印刷装置。

Images