JP5126170B2 - 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

本発明は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象として電子部品接合用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。
基板に電子部品を実装した実装基板を製造する電子部品実装ラインは、基板に半導体装置などの電子部品を搭載する電子部品搭載装置の上流側に、基板に電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置を連結して構成される。従来より電子部品が実装される基板の形式として、基板の上面及び基板の上面に開口する凹部の底面の双方に電極パターンが形成された、いわゆるキャビティ基板が知られており、軽量高密度な基板として種々の機器において用いられている（特許文献１）。このようなキャビティ基板を対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷においては、基板の上面に接触する平板部と平板部から下方に突出して形成されて凹部に嵌合する嵌合部を有する立体的なスクリーンマスクが用いられる。このような立体的なスクリーンマスクを用いることにより、基板の上面と凹部の底面の双方に同時にペーストを印刷することができる。
特開２００８−２３５７６１号公報
しかしながら上述のキャビティ基板を対象とするスクリーン印刷においては、立体的なスクリーンマスクを用いることに起因して、種々の制約や課題が存在し、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することが困難であった。例えば、ペーストをにじみや欠けを生じることなく基板に良好に印刷するためには、スクリーンマスクに設けられたパターン孔にペーストを適正に充填する必要があるが、平板部に設けられたパターン孔と嵌合部に設けられたパターン孔ではペーストを充填するための条件が本質的に異なり、同一のスクリーン印刷機構では、平板部と嵌合部の双方を対象として良好な印刷品質を確保することが難しい。このため、従来よりキャビティ基板を対象として良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行する方策が望まれていた。
そこで本発明は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行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。
本発明のスクリーン印刷装置は、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記基板の搬送方向に沿って直列に配置され、前記基板を対象として前記ペーストを２段階で順次印刷する上流側印刷部および下流側印刷部と、前記上流側印刷部から前記下流側印刷部へ前記基板を受け渡す基板受渡し部とを有し、前記上流側印刷部は、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する底面印刷用マスクと、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接板を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給する第１の密閉型スキージ機構と、前記密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備え、前記下流側印刷部は、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する上面印刷用マスクと、前記第１の密閉型スキージ機構と同様に構成され、本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記上面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記パターン孔内に充填する第２の密閉型スキージ機構とを備え、前記第１の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、前記底面印刷エリアを印刷対象とするスキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、前記第２の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、前記上面印刷エリアを印刷対象とするスキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取る。
本発明のスクリーン印刷方法は、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として、前記基板の搬送方向に沿って直列に配置された上流側印刷部および下流側印刷部によって、前記基板を対象として電子部品接合用のペーストを２段階で順次印刷するスクリーン印刷方法であって、前記底面印刷エリアを対象とする前記上流側印刷部による底面印刷工程において、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する底面印刷用マスクに前記基板を位置合わせし、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接板を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成された第１の密閉型スキージ機構を前記底面印刷用マスクの上面に当接させ、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給し、前記上面印刷エリアを対象とする前記下流側印刷部による上面印刷工程において、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する上面印刷用マスクに前記基板を位置合わせし、前記第１の密閉型スキージ機構と同様に構成された第２の密閉型スキージ機構を前記上面印刷用マスクの上面に当接させ、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記パターン孔内に前記ペーストを充填し、前記底面印刷工程において、前記第１の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、スキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、前記上面印刷工程において、前記第２の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、スキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取る。
本発明によれば、基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを上流側印刷部および下流側印刷部によって２段階で順次印刷するスクリーン印刷装置において、上流側印刷部による底面印刷エリアを印刷対象とするスキージング動作において、密閉型スキージ機構の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板によって嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って凹入部から除去し、下流側印刷部による上面印刷エリアを印刷
対象とするスキージング動作において、密閉型スキージ機構の１対の摺接板のうち当該スキージング動作におけるスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板によって上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取ることにより、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができる。
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電子部品実装ラインの実装対象となる基板の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置が備えるスクリーンマスクの平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置が備えるスクリーンマスクの部分断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスクリーン印刷部の断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に用いられる密閉型スキージ機構の構成説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
まず図１を参照して、スクリーン印刷装置１の構成を説明する。スクリーン印刷装置１は基板５に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインにおいて、基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置の上流側に配置され、基板に電子部品接合用のペーストを印刷する機能を有するものである。なお本明細書の記述において、各装置に付した添字（１）、（２）・・は、それぞれ当該装置の電子部品実装ラインにおける上流側からの配列順序を示している。
スクリーン印刷装置１は、基板搬送方向（Ｘ方向）に沿って直列に配置された上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）より構成される。上流側印刷部２（１）の上流側および下流側には、それぞれ基板振分け装置４（１）、４（２）が付設されており、さらに下流側印刷部２（２）の下流側には、基板振分け装置４（３）が付設されている。上流側装置から搬送された基板５は、基板振分け装置４（１）を介して上流側印刷部２（１）に搬入され、スクリーンマスク３２（１）が装着された上流側印刷部２（１）によってスクリーン印刷が行われた後の基板５は、スクリーンマスク３２（２）が装着された下流側印刷部２（２）に基板振分け装置４（２）を介して渡される。さらに下流側印刷部２（２）によってスクリーン印刷が行われた後の基板５は、基板振分け装置４（３）を介して下流側に配置された搭載装置（図示省略）に渡される。
ここで本実施の形態において電子部品実装ライン１による実装作業の対象となる基板５および基板５を対象とするスクリーン印刷に用いられるスクリーンマスクについて、図２、図３および図４を参照して説明する。ここでは基板５は、高さが異なる２種類の印刷面を有する形態となっている。すなわち図２に示すように、基板５の中央部における上面５ａには、複数の上面電極６ａが形成された上面印刷エリア５ｄが複数（ここでは２箇所）設定されている。さらに基板５の各コーナ部の近傍には、上面５ａよりも高さ位置が低い底面５ｃを有する凹部５ｂが形成されており、底面５ｃに設定された底面印刷エリア５ｅには、複数の底面電極６ｂが形成されている。
上流側印刷部２（１）は、凹部５ｂ内の底面印刷エリア５ｅを対象として、また下流側印刷部２（２）は上面５ａに設定された上面印刷エリア５ｄを対象として、それぞれ電子部品接合用のペーストを印刷する。すなわち上流側印刷部２（１）に装着されたスクリー
ンマスク３２（１）は、底面印刷用マスクであり、下流側印刷部２（２）に装着されたスクリーンマスク３２（２）は、上面印刷用マスクである。
図３は、スクリーンマスク３２（１）、（２）にそれぞれ形成されるマスクパターンを示している。図３（ａ）に示すように、スクリーンマスク３２（１）には、底面印刷エリア５ｅに対応してマスクパターン３２ａが形成されている。図４（ａ）に示すように、マスクパターン３２ａには基板５における凹部５ｂの配列に対応して、凹部５ｂに嵌合する形状の嵌合部３２ｃがスクリーンマスク３２から下面側に突出して設けられており、嵌合部３２ｃの上面はスクリーンマスク３２から凹入した凹入部３２ｅとなっている。凹入部３２ｅの内部には凹部５ｂ内における底面電極６ｂの配列に対応してパターン孔３２ｄが形成されている。また図３（ｂ）に示すように、スクリーンマスク３２（２）には上面印刷エリア５ｄに対応したマスクパターン３２ｂが形成されている。図４（ｂ）に示すように、マスクパターン３２ｂには基板５の上面５ａにおける上面電極６ａの配列に対応して、パターン孔３２ｆが形成されている。
すなわち本実施の形態においては、上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）は電子部品実装ライン１における基板搬送方向（Ｘ方向）に沿って直列に配置されており、それぞれ基板５を対象としてクリーム半田を２段階で順次印刷する。そして上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）の間に配置された基板振分け装置４（２）は、上流側印刷部２（１）から下流側印刷部２（２）へ基板５を受け渡す基板受渡し部となっている。
上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）は、いずれも実装作業の対象となる基板５にペーストを印刷する機能を有する第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂを、共通の基台２ａ上に電子部品実装ライン１のライン中心線ＣＬに関して平面視して対称に配置して構成されている。第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂの中間には、基板５を基板搬送方向（Ｘ方向）に正逆自在に搬送する２条の基板搬送部８Ａ，８Ｂが配設されている。
図１に示すように、基台２ａの上面において、第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂの中間には、ライン中心線ＣＬに沿って基板搬送部８Ａ，８ＢがＸ方向に配設されている。基板搬送部８Ａ，８Ｂは基台２ａ上に基板搬送用のコンベア機構を備えた基板搬送機構９をＸ方向に配設して構成されており、基板搬送機構９によって基板５を正逆両方向に搬送することができる。すなわち、基板搬送機構９のコンベア機構を下流側方向へ駆動することにより、上流側装置から供給された基板５を当該印刷装置２の第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂをバイパスして下流側装置へ渡すことができ、この場合には、基板搬送部８Ａ，８Ｂは、下流側装置へ送られる基板５を通過させるためのバイパス用搬送路として機能する。また基板搬送機構９のコンベア機構を上流側方向へ駆動することにより、下流側装置から基板５を当該印刷装置２の上流側へ搬送することができる。この場合には、基板搬送部８Ａ，８Ｂは、一旦下流側装置へ送られた基板５を上流側へ戻す戻し用搬送路として機能する。
印刷装置２の上流側、下流側にそれぞれ付設された基板振分け装置４（１）は、それぞれ基板搬送用のコンベア機構を備えた振分けコンベア４１Ａ、４１Ｂを備えており、同様に基板振分け装置４（２）、４（３）は、振分けコンベア４２Ａ、４２Ｂ、振分けコンベア４３Ａ、４３Ｂを備えている。これらの振分けコンベア４１Ａ、４１Ｂ、振分けコンベア４２Ａ、４２Ｂ、振分けコンベア４３Ａ、４３Ｂは、それぞれ搬送レール移動機構（図示省略）によってＹ方向に個別に移動自在となっている（矢印ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１，ｃ２参照）。
これらの振分けコンベアのＹ方向への移動により、基板振分け装置４（１）において、
通常状態においてはそれぞれ上流側印刷部２（１）の第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂと連結された状態にある振分けコンベア４１Ａ、４１Ｂを、必要に応じて基板搬送部８Ａ、もしくは基板搬送部８Ｂの基板搬送機構９、さらには同一の印刷装置２において対をなす他のスクリーン印刷部の基板搬送機構２８と連結させることができる。さらに基板振分け装置４（２）において、通常状態にはそれぞれ下流側印刷部２（２）の第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂと連結された状態にある振分けコンベア４２Ａ、４２Ｂを、必要に応じて基板搬送部８Ａ、もしくは基板搬送部８Ｂの基板搬送機構９と連結させることができる。
これにより、上流側装置から基板振分け装置４（１）に搬入された基板５を上流側印刷部２（１）の第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂに搬入してスクリーン印刷の対象とすることができるとともに、基板５を第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂをバイパスさせる形で基板搬送部８Ａまたは基板搬送部８Ｂによって基板振分け装置４（２）に渡すことが可能となっている。同様に基板振分け装置４（２）に搬入された基板５を下流側印刷部２（２）の第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂに搬入してスクリーン印刷の対象とすることができるとともに、基板５を第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂをバイパスさせる形で基板搬送部８Ａまたは基板搬送部８Ｂによって基板振分け装置４（３）を介して下流側装置である搭載装置３（１）に受け渡すことが可能となっている。
図１に示すように、第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂには、ヘッドＹ軸テーブル４０ＹによってＹ方向に移動するヘッドＸ軸テーブル４０Ｘがそれぞれ配設されており、ヘッドＸ軸テーブル４０Ｘには、カメラヘッドユニット３８およびマスククリーニングユニット３９が装着されている。カメラヘッドユニット３８は、基板５を上方から撮像するための基板認識カメラ３８ａと、スクリーンマスク３２（１）、３２（２）を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ３８ｂとを備えており、マスククリーニングユニット３９はスクリーンマスク３２の下面をクリーニングするためのクリーニングヘッドを備えている。
ヘッドＸ軸テーブル４０Ｘ、ヘッドＹ軸テーブル４０Ｙを駆動してカメラヘッドユニット３８、マスククリーニングユニット３９を水平移動させることにより、基板５の認識とスクリーンマスク３２の認識とを同時に行うことができるとともに、必要に応じてスクリーンマスク３２の下面の清掃を行うことができる。これらの作業を行わないときは、カメラヘッドユニット３８、マスククリーニングユニット３９は基板位置決め部２１の上方から側方に退避した位置にある。
図５に示すように、上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）の基台２ａ上に対称配置された第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂには、それぞれ基板５を印刷位置に位置決めして保持するための基板位置決め部２１が設けられている。基板位置決め部２１の上方には、マスク枠３１に展張されたスクリーンマスク３２（１）、３２（２）と、ペーストが供給されたスクリーンマスク３２（１）、３２（２）上で第１の密閉型スキージ機構３６（１）および第２の密閉型スキージ機構３６（２）を摺動させるスキージ移動機構３７が配設されている。
図５において、基板位置決め部２１は、Ｙ軸テーブル２２、Ｘ軸テーブル２３およびθ軸テーブル２４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル２５、第２のＺ軸テーブル２６を組み合わせて構成されている。第１のＺ軸テーブル２５の構成を説明する。θ軸テーブル２４の上面に設けられた水平なベースプレート２４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート２５ａ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２５ａは、複数の送りねじ２５ｃを基板移動Ｚ軸モータ２５ｂによって
ベルト２５ｄ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２５ａには２つの垂直フレーム２５ｅが立設されており、垂直フレーム２５ｅの上端部には、基板搬送路を構成する１対の基板搬送機構２８が保持されている。
基板搬送機構２８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図５において紙面垂直方向）に平行に配設されており、これらの基板搬送機構２８に設けられたコンベア機構よって印刷対象の基板５の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル２５を駆動することにより、基板搬送機構２８によって保持された状態の基板５を、基板搬送機構２８とともに、スクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。
第２のＺ軸テーブル２６の構成を説明する。基板搬送機構２８とベースプレート２５ａの中間には、水平なベースプレート２６ａ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２６ａは、複数の送りねじ２６ｃを下受部昇降モータ２６ｂによってベルト２６ｄ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２６ａの上面には、基板下受部２７が着脱自在に装着される。基板下受部２７は、スクリーン印刷機構による印刷位置に搬送された基板５を下方から下受けして保持する。
第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂによる印刷動作において、基板搬送機構２８は上流側装置から供給される基板５を基板振分け装置４（１）の振分けコンベア４１Ａ、４１Ｂを介して受け取ってスクリーン印刷機構による印刷位置に搬入し位置決めする。そしてスクリーン印刷機構によって印刷が行われた後の基板５を基板搬送機構２８によって印刷位置から搬出し、基板振分け装置４（２）の振分けコンベア４２Ａ、４２Ｂに受渡す。
第２のＺ軸テーブル２６を駆動することにより、基板下受部２７は基板搬送機構２８に保持された状態の基板５に対して昇降する。そして基板下受部２７の下受面が基板５の下面に当接することにより、基板下受部２７は基板５を下面側から支持する。基板搬送機構２８の上面にはクランプ機構２９が配設されている。クランプ機構２９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材２９ａを備えており、一方側のクランプ部材２９ａを駆動機構２９ｂによって進退させることにより、基板５を両側からクランプして固定する。
次に図６を参照して、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）およびスキージ移動機構３３の構成を説明する。スキージ移動機構３３は、移動プレート４１をＹ方向（スキージング動作方向）に移動させるＹ軸移動機構３７および移動プレート４１の上面に設けられたスキージ昇降機構４２を備えている。スキージ昇降機構４２はエアシリンダを備えており、スキージ昇降機構４２から下方に延出した昇降軸４２ａの下端部には、結合部材４７を介して密閉型スキージ機構３６が結合されている。スキージ昇降機構４２を駆動することにより、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）はスクリーンマスク３２（１）、３２（２）に対して昇降するとともに、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）をスクリーンマスク３２（１）、３２（２）に対して規定の印圧によって押圧することが可能となっている。
Ｙ軸移動機構３７の構成を説明する。移動プレート４１の下面にはナット部材４４が結合されており、ナット部材４４に螺合した送りねじ４３は、モータ４５によって回転駆動される。モータ４５を駆動することにより、移動プレート４１は水平移動し、したがってスキージ昇降機構４２に結合された第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）も水平移動する。この状態でモータ４５を駆動することにより、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）はスクリー
ンマスク３２（１）、３２（２）上で水平移動する。すなわち、モータ４５、送りねじ４３およびナット部材４４は、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）をスクリーンマスク３２（１）、３２（２）上で水平移動させるＹ軸移動機構３７を構成する。
第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）の下部には、スクリーンマスク３２（１）、３２（２）の表面に当接してペーストＰをパターン孔に充填する印刷部４８が設けられている。印刷部４８を構成する本体部５０は、スクリーンマスク３２（１）、３２（２）の幅方向に細長形状のブロック状部材である。本体部５０の長さ寸法は印刷対象の基板５の幅寸法をカバーするように設定される。本体部５０には、ペーストＰが貯溜されたカートリッジ５１が着脱自在に装着される。
カートリッジ５１には予め所定量のペーストＰが貯溜されており、カートリッジ５１の上面の開口には、内部のペーストＰを加圧する加圧板５２が嵌入している。加圧板５２は上方に配置されたシリンダ４６のロッド４６ａと結合されており、シリンダ４６を駆動することにより、加圧板５２はカートリッジ５１内で上下動する。シリンダ４６を所定の圧力で駆動することにより、カートリッジ５１内のペーストＰを加圧板５２によって所定の圧力で押し下げる（矢印ｄ）。
カートリッジ５１の底面はペーストＰの押出し板５１ａとなっており、押出し板５１ａには多数の開口５１ｂが設けられている。加圧板５２をシリンダ４６で下方に押圧することにより、カートリッジ５１内のペーストＰは加圧され、押出し板５１ａの開口５１ｂを通過して絞られながら下方に押し出される。このようにペーストＰが絞られることにより、ペーストＰ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。
本体部５０の下面側からは、内側斜め方向に下窄まり形状で相対向した１対の摺接板（第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂ）が、対向方向をスキージング方向（Ｙ方向）に合わせて下方に延出している。第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂはいずれも板状部材であって、印刷空間５５のスキージング方向の前後壁を形成し、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）を下降させた状態では、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂの下端部が、スクリーンマスク３２（１）、３２（２）の表面に当接する。
スクリーン印刷においては、加圧板５２により内部のペーストＰが加圧され、そして押し出されたペーストＰは、本体部５０の下方に形成された空間、すなわち第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂと本体部５０の下面とによって囲まれた印刷空間５５に到達する。そしてペーストＰが印刷空間５５内に満たされた状態の密閉型スキージ機構３６を、スクリーンマスク３２（１）、３２（２）上で摺動させる。これにより、印刷空間５５内のペーストＰは第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂの間の開口を介してスクリーンマスク３２（１）、３２（２）の嵌合部３２ｃの凹入部３２ｅやパターン孔３２ｆ内に充填される。
そして第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）を移動させることにより各パターン孔内に順次ペーストＰが充填される。すなわち、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６は、本体部５０に貯留されたペーストＰを加圧しながらスクリーンマスク３２（１）（底面印刷用マスク）またはスクリーンマスク３２（２）（上面印刷用マスク）の上面のいずれかに第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂを当接させてスキージング方向に摺動することにより、ペーストＰを第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂの間に設けられた印刷開口を介してスクリーンマスク３２（１）の嵌合部３２ｃの凹入部３２ｅやスクリーンマスク３２（２）のパ
ターン孔３２ｆに充填する機能を有している。
ここで第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂは、本実施の形態においては対象とするマスクパターンにおけるスキージング方向との関係で必要とされる機能が異なっており、これらの機能の差異に応じて材質や厚みが異なっている。すなわち底面印刷用のマスクパターン３２ａを用いた底面印刷エリア５ｅを印刷対象とするスキージング動作において、スキージング方向の後方側に位置する摺接板は、このスキージング動作において嵌合部３２ｃの上面の凹入部３２ｅ内に残留する余分なペーストＰをすくい取って凹入部３２ｅから除去することを目的としている。
このため、スクリーンマスク３２（１）での摺動時に後方側に位置する摺接板が凹入部３２ｅを通過する際に、この摺接板の下端部が凹入部３２ｅ内に進入してペーストＰを掻き出す作用を果たすよう、可撓性に富んだ材質、例えばウレタン樹脂などの樹脂材質のものが選定される。そして材質の選定とともに、本体部４０をマスクプレート３２（１）に対して押しつける印圧によって所望の撓み形態で摺接板が変形するよう、厚み寸法を適切に設定する。このように可撓性に富む材質の選定および厚み寸法の適切な選定により、摺接板は斜め下方への延出方向のみならず、長手方向（Ｘ方向）にも変形が許容される。これにより、後方側に位置する摺接板が凹入部３２ｅを通過する際には、凹入部３２ｅのＸ方向の範囲に相当する幅範囲内において、この摺接板の下端部は凹入部３２ｅ内に進入する。
これに対し、上面印刷用のマスクパターン３２ｂを用いた上面印刷エリア５ｄを印刷対象とするスキージング動作において、スキージング方向の後方側に位置する摺動板は、このスキージング動作において、マスクパターン３２ｂの上面３２ｇに付着するペーストを確実に掻き取ることを目的としている。このため、スクリーンマスク３２（２）での摺動時にこの摺接板の下端部が上面３２ｇに押しつけられて密着するよう、剛性の大きい材質、例えばステンレスなどの金属材質のものが選定される。そして材質の選定とともに、本体部５０をマスクプレート３２（２）に対して押しつける印圧によって、所望の撓み形態で摺接板が変形して下端部がマスクプレート３２（２）に密着するよう、厚み寸法を適切に設定する。
スクリーン印刷装置１による基板５を対象としたスクリーン印刷においては、上流側印刷部２（１）のスクリーンマスク３２（１）（底面印刷用マスク）、下流側印刷部２（２）のスクリーンマスク３２（２）（上面印刷用マスク）に対して基板５を順次位置合わせして、第１の密閉式スキージ機構３６（１）、第２の密閉式スキージ機構３６（２）によってペーストＰを印刷する。これら上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）におけるスクリーン印刷について、図７，図８を参照して説明する。ここでは、上流側印刷部２（１）の第１の密閉式スキージ機構３６（１）、下流側印刷部２（２）の第２の密閉式スキージ機構３６（２）のいずれにおいても、第１の摺接板５４Ａとしてウレタン樹脂などの可撓性に富む材質で製作されたものを用い、第２の摺接板５４Ｂとして金属や硬質樹脂製の剛性の大きいものを用いた例を示している。
基板５はまず上流側印刷部２（１）に搬入され、基板位置決め部２１によって基板５はスクリーンマスク３２（１）に対して位置決めされ、スクリーンマスク３２（１）の下面側から当接する。これにより、図７（ａ）に示すように、スクリーンマスク３２（１）の嵌合部３２ｃが、基板５の凹部５ｂ内に嵌合する。そしてこの状態で、密閉式スキージ機構３６を下降させて（矢印ｅ）、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂをスクリーンマスク３２（１）に当接させる。次いで第１の密閉式スキージ機構３６（１）をスキージング方向（矢印ｆ）に移動させる。このとき、第１の摺接板５４Ａがスキージング方向の後方側となるように、第１の密閉式スキージ機構３６（１）の移動方向が設定される。
図７（ｂ）、（ｃ）は、第１の摺接板５４Ａが凹入部３２ｅを通過する際の挙動を示している。すなわち本体部５０が印圧Ｆによってスクリーンマスク３２（１）に対して押圧されることにより、第１の摺接板５４Ａは撓みを生じ（矢印ｇ）、印刷部４８はこの状態でスキージング動作を行う。そして印刷部４８が進行して第１の摺接板５４Ａが凹入部３２ｅ内に移動すると、第１の摺接板５４Ａは可撓性に富む材質で製作されていることから、図７（ｃ）に示すように、撓み変形の弾発力によって下端部５４ｅが凹入部３２ｅ内に進入する方向に、図７（ｂ）に示す状態から変形する（矢印ｈ）。これにより、凹入部３２ｅ内に残留した状態のペーストＰは第１の摺接板５４Ａによってすくい取られ除去される。すなわち本実施の形態においては、第１の密閉型スキージ機構３６（１）のスキージング方向における後方側の第１の摺接板５４Ａは、スキージング動作において第１の密閉型スキージ機構３６（１）を底面印刷用マスクであるスクリーンマスク３２（１）の上面に対して押圧する印圧により撓み変形し、この撓み変形の弾発力により下端部５４ｅが凹入部３２ｅに進入するように、厚みおよび材質が選定されている。
次に基板５は下流側印刷部２（２）に搬入され、基板位置決め部２１によって基板５はスクリーンマスク３２（２）に対して位置決めされ、スクリーンマスク３２（２）の下面側から当接する。これにより、図８（ａ）に示すように、スクリーンマスク３２（２）のパターン孔３２ｆが基板５の上面電極６ａに位置合わせされた状態となる。そしてこの状態で、第２の密閉式スキージ機構３６（２）を下降させて（矢印ｉ）、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂをスクリーンマスク３２に当接させる。次いで密閉式スキージ機構３６をスキージング方向（矢印ｊ）に移動させる。このとき、第２の摺接板５４Ｂがスキージング方向の後方側となるように、第２の密閉式スキージ機構３６（２）の移動方向が設定される。
図８（ｂ）は、第２の摺接板５４Ｂがスクリーンマスク３２の上面３２ｇを摺動する際の挙動を示している。すなわち本体部４０が印圧Ｆによってスクリーンマスク３２に対して押圧されることにより、第２の摺接板５４Ｂは撓みを生じ（矢印ｋ）、印刷部４８はこの状態でスキージング動作を行う。そして印刷部４８が進行してスキージングが継続されると、第２の摺接板５４Ｂは剛性を有する材質で製作されていることから、第２の摺接板５４Ｂの下端部５４ｅは、上面３２ｇに対して印圧Ｆに応じた撓み反力で押しつけられ、上面３２ｇに密着する。
これにより、上面３２ｇに付着したペーストＰは第２の摺接板５４Ｂによって上面３２ｇから剥離されて掻き取られる。すなわち本実施の形態においては、第２の密閉型スキージ機構３６（２）のスキージング方向における後方側の第２の摺接板５４Ｂは、スキージング動作において第２の密閉型スキージ機構３６（２）を、上面印刷用マスクであるマスクプレート３２（２）の上面３２ｇに対して押圧する印圧により下端部５４ｅが上面３２ｇに密着し、上面３２ｇに付着するペーストを上面３２ｇから剥離させて掻き取るように、厚みおよび材質が選定されている。
このように本実施の形態に示すスクリーン印刷装置１によって、基板５の上面５ａに設定され上面電極６ａが形成された上面印刷エリア５ｄおよび上面５ａに開口する凹部５ｂの底面に設定され底面電極６ｂが形成された底面印刷エリア５ｅを対象として、基板搬送方向に沿って直列に配置された上流側印刷部２（１）および下流側印刷部２（２）によって、基板５を対象として電子部品接合用のペーストを２段階で順次印刷するスクリーン印刷方法では、底面印刷エリア５ｅを対象とする上流側印刷部２（１）による底面印刷工程において、第１の密閉型スキージ機構３６（１）の１対の摺接板のうち、スキージング動作においてスキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板５４Ａは、嵌合部３２ｃの上面側の凹入部３２ｅに残留するペーストＰをすくい取って凹入部３２ｅから除去し、上
面印刷エリア５ｄを対象とする下流側印刷部２（２）による上面印刷工程において、第２の密閉型スキージ機構３６（２）の１対の摺接板のうち、スキージング動作においてスキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板５４Ｂは、上面印刷用マスクであるスクリーンマスク３２（２）の上面３２ｇに付着するペーストＰを掻き取るようにしている。
このようなスクリーン印刷方法を採用することにより、従来よりキャビティ基板を対象とするスクリーン印刷において存在していた種々の制約や課題を解消して、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができる。
なお、上流側印刷部２（１）、下流側印刷部２（２）において、第１の密閉型スキージ機構３６（１）、第２の密閉型スキージ機構３６（２）を往復動させて両方向にスキージング動作を行わせる場合には、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂは交互にスキージング方向における後方側に位置することから、これら２つの摺接板をいずれも上述のような材質、厚み寸法とする。すなわち、上流側印刷部２（１）の第１の密閉型スキージ機構３６（１）においては、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂのいずれについても、可撓性に富む材質のものを用い、下流側印刷部２（２）の第２の密閉型スキージ機構３６（２）においては、第１の摺接板５４Ａ、第２の摺接板５４Ｂのいずれについても、剛性が大きい材質のものを用いる。
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、基板の上面および上面に開口する凹部の底面を対象とするスクリーン印刷において、良好な印刷品質を確保しつつ効率よく印刷作業を実行することができるという効果を有し、キャビティ基板など高さの異なる印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷する分野において有用である。
１ スクリーン印刷装置
２（１） 上流側印刷部
２（２） 下流側印刷部
４（１）（２）（３） 基板振分け装置
５ 基板
５ａ 上面
５ｂ 凹部
５ｄ 上面印刷エリア
５ｅ 底面印刷エリア
６ａ 上面電極
６ｂ 底面電極
２１ 基板位置決め部
３２（１） スクリーンマスク（底面印刷用マスク）
３２（２） スクリーンマスク（上面印刷用マスク）
３２ａ、３２ｂ マスクパターン
３２ｃ 嵌合部
３２ｄ パターン孔
３２ｅ 凹入部
３３ スキージ移動機構
３６（１） 第１の密閉式スキージ機構
３６（２） 第２の密閉式スキージ機構
５０ 本体部
５４Ａ 第１の摺接板
５４Ｂ 第２の摺接板
Ｐ ペースト

Claims (3)

  1. 基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
    前記基板の搬送方向に沿って直列に配置され、前記基板を対象として前記ペーストを２段階で順次印刷する上流側印刷部および下流側印刷部と、前記上流側印刷部から前記下流側印刷部へ前記基板を受け渡す基板受渡し部とを有し、
    前記上流側印刷部は、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する底面印刷用マスクと、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接板を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給する第１の密閉型スキージ機構と、前記密閉型スキージ機構を前記スクリーンマスクに対して昇降させるとともに前記スクリーンマスクに対して規定の印圧によって押圧するスキージ昇降機構とを備え、
    前記下流側印刷部は、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する上面印刷用マスクと、前記第１の密閉型スキージ機構と同様に構成され、本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記上面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記パターン孔内に充填する第２の密閉型スキージ機構とを備え、
    前記第１の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、前記底面印刷エリアを印刷対象とするスキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、
    前記第２の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、前記上面印刷エリアを印刷対象とするスキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取ることを特徴とするスクリーン印刷装置。
  2. 前記第１の密閉型スキージ機構の前記一対の摺接板は、前記第１の摺接板と、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成された第３の摺接板とを有し、
    前記第２の密閉型スキージ機構の前記一対の摺接板は、前記第２の摺接板と、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成された第４の摺接板とを有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
  3. 基板の上面に設定され上面電極が形成された上面印刷エリアおよび前記上面に開口する凹部の底面に設定され底面電極が形成された底面印刷エリアを対象として、前記基板の搬送方向に沿って直列に配置された上流側印刷部および下流側印刷部によって、前記基板を対象として電子部品接合用のペーストを２段階で順次印刷するスクリーン印刷方法であって、
    前記底面印刷エリアを対象とする前記上流側印刷部による底面印刷工程において、前記底面印刷エリアに対応して設けられ前記凹部に嵌合する嵌合部およびこの嵌合部に前記底面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する底面印刷用マスクに前記基板を位置合わせし、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接板を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成された第１の密閉型スキージ機構を前記底面印刷用マスクの上面に当接させ、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記嵌合部内に供給し、
    前記上面印刷エリアを対象とする前記下流側印刷部による上面印刷工程において、前記上面印刷エリアに対応して設けられ前記上面電極に対応して形成されたマスクパターンを有する上面印刷用マスクに前記基板を位置合わせし、前記第１の密閉型スキージ機構と同様に構成された第２の密閉型スキージ機構を前記上面印刷用マスクの上面に当接させ、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記底面印刷用マスクの上面に前記摺接板を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接板の間に設けられた印刷開口を介して前記パターン孔内に前記ペーストを充填し、
    前記底面印刷工程において、前記第１の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、スキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第１の摺接板は、前記本体部が前記印圧によって前記スクリーンマスクに対して押圧されることにより撓みを生じ、撓み変形の弾発力によって下端部が前記嵌合部の上面側の凹入部内に進入する方向に変形する可撓性に富む材質で形成され、前記嵌合部の上面側の凹入部に残留するペーストをすくい取って前記凹入部から除去し、
    前記上面印刷工程において、前記第２の密閉型スキージ機構の前記１対の摺接板のうち、スキージング動作において前記スキージング方向の後方側に位置する第２の摺接板は、前記本体部の前記印圧によって下端部が変形して下端部がマスクプレートに密着する剛性の大きい材質で形成され、前記上面印刷用マスクの上面に付着するペーストを掻き取ることを特徴とするスクリーン印刷方法。
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