JP7266160B2

JP7266160B2 - スキージブレードおよびスクリーン印刷装置

Info

Publication number: JP7266160B2
Application number: JP2018175516A
Authority: JP
Inventors: 満河内; 哲矢田中; 正幸萬谷; 俊行村上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP2020044744A; CN110920233A

Description

本発明は、マスクプレート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に用いられるスキージブレードおよびこのスキージブレードが用いられたスクリーン印刷装置に関する。

基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置は、パターン開口が形成されて基板の上面側に設置されるマスクプレートと、マスクプレートに対して移動されるスキージを備えている。スキージは板材から構成されたスキージブレードと、ブレードスキージの上縁側を保持するブレード保持部を備えている。スクリーン印刷装置は、スキージブレードの下縁をマスクプレートに当接させた状態でブレード保持部をマスクプレートに対して相対移動させ、スキージブレードの下縁をマスクプレート上で摺動させることで、マスクプレート上に供給したペーストをスキージブレードで掻き寄せて基板にペーストを印刷する構成となっている（例えば、下記の特許文献１）。

このようなスクリーン印刷装置では、スキージブレードはブレード保持部から斜め下方に延びており、マスクプレートに対して所定の傾き角を有している。スキージブレードがマスクプレート上を摺動するとき、その傾き角はマスクプレートに対するアタック角となり、パターン開口に対するペーストの充填性能等に大きな影響を与える。ここで、スキージブレードのマスクプレートに対する傾き角は、スキージブレードとマスクプレートとの間に形成される空間（ペースト保持空間）に必要量のペーストを保持できることと、マスクプレートに対するスキージの移動速度（スキージ速度）をできるだけ高速にして一定の作業効率を確保することとの兼ね合いから、経験上、５０～７０°の範囲内の角度が最適であるとされている。また、スキージブレードには、パターン開口に充填したペーストを削り取ってしまう「えぐり」が少ないという性能も要求される。このような要求が満足されるようにするため、近年では、パターン開口上での変形の小さい金属製のスキージブレードが多く用いられている。

スクリーン印刷装置には、更に、印刷後のペーストの形状（印刷形状）が安定していることも要求される。印刷後のペーストの印刷形状は、パターン開口にペーストを充填させるときのペーストの押し込み圧力が高いほど安定することが知られている。ペーストの押し込み圧力を高めるためには、スキージブレードのマスクプレートに対する傾き角を小さくしてアタック角を小さくすることが有効であると考えられる。

特開２００９－４５８３９号公報

しかしながら、スキージブレードのマスクプレートに対する傾き角を小さくするとペースト保持空間が小さくなり、掻き寄せることができるペーストの量が少なくなって充填量不足が生じるおそれがある。また、掻き寄せることができるペーストの量が少なくなることでパターン開口内にペーストを押し込む時間を長くとる必要が生じ、スキージ速度を遅くせざるを得なくなって作業効率を低下させてしまうおそれもある。

そこで本発明は、ペーストの充填量不足や作業効率の低下を生じることなく印刷後のペーストの形状安定性を向上させることができるスキージブレードおよびスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

本発明のスキージブレードは、ブレード保持部により上縁側が保持されて下縁がマスクプレートに当接され、前記ブレード保持部が前記マスクプレートに対して相対移動することで前記下縁が前記マスクプレート上を摺動して前記マスクプレート上に供給されたペーストを掻き寄せるスキージブレードであって、前記上縁を含み前記ブレード保持部に保持されて斜め下方に延びる主部と、前記下縁を含み前記主部の下側から斜め下方に延びる下縁近傍部とを有し、前記下縁が前記マスクプレートに当接していない状態において、前記下縁近傍部の前記マスクプレートに対する傾き角が前記主部のマスクプレートに対する傾き角よりも小さい。

本発明のスクリーン印刷装置は、基板の上面側に設置されるマスクプレートと、前記マスクプレートに対して相対移動されるブレード保持部と、前記ブレード保持部により保持された請求項１～６のいずれかに記載のスキージブレードとを備え、前記スキージブレードの下縁を前記マスクプレートに当接させた状態で前記ブレード保持部を前記マスクプレートに対して相対移動させることで前記スキージブレードの前記下縁を前記マスクプレート上で摺動させ、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記スキージブレードで掻き寄せて前記基板にペーストを印刷する。

本発明によれば、ペーストの充填量不足や作業効率の低下を生じることなく印刷後のペーストの形状安定性を向上させることができるスキージブレードおよびスクリーン印刷装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の斜視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要部側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が備える印刷ヘッドの斜視図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印刷ヘッドの側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が備えるスキージの側面図（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動作説明図（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において基板にマスクプレートが重ねられる前後を示す基板とマスクプレートの側断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によりマスクプレートのパターン開口にペーストを充填している様子を示すスキージの側面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１および図２は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置１を示している。スクリーン印刷装置１は上流工程側から供給された基板２を搬入し、その基板２の上面に設けられた電極２ｄに半田等のペーストＰｓｔを印刷して下流工程側に搬出する装置である。ここでは説明の便宜上、作業者ＯＰから見たスクリーン印刷装置１の左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向のうち作業者ＯＰから見た手前側を前側、奥側を後側とする。

図１および図２において、スクリーン印刷装置１は基台１１上に基板搬送部１２と基板移動部１３を備えている。基板搬送部１２はＸ軸方向に延びた一対のコンベアから構成されている。基板搬送部１２はスクリーン印刷装置１の外部から供給された基板２を基台１１の上方の所定の位置に搬送する。基板移動部１３は基板搬送部１２の下方に位置しており、下受け部１３ａ、一対のクランパ１３ｂおよび移動機構１３ｃを備えている（図２）。

図１および図２において、基板搬送部１２の上方にはＹ軸方向に延びて水平かつ平行に配置された２つ（左右）のマスクガイド１４が設けられている。これら左右のマスクガイド１４にはマスクプレート１５の左右両端が支持されて基板搬送部１２の上方に設置されている。マスクプレート１５は金属製の矩形の板状部材から構成されており、その中央部には、基板２の電極２ｄに対応して配置された多数のパターン開口１５Ｈが設けられている。

図１および図２において、マスクガイド１４の上方には印刷ヘッド１６が設けられている。図３および図４にも示すように、印刷ヘッド１６はＸ軸方向に延びた形状の移動ベース２１の上面に２つ（前後）の昇降シリンダ２２を備えている。２つの昇降シリンダ２２は移動ベース２１の上面側にＹ軸方向に並んで取り付けられている。各昇降シリンダ２２のピストンロッド２２Ｒは移動ベース２１を下方に貫いて延びており、下端を移動ベース２１の下方に位置させている。移動ベース２１の下方に突出した２つのピストンロッド２２Ｒそれぞれの下端にはスキージ２３が取り付けられている。

図１および図２において、印刷ヘッド１６は移動ベース２１の左右の両端部が基台１１に設けられたヘッド移動機構１６Ｋによって支持されている。ヘッド移動機構１６Ｋは移動ベース２１をＹ軸方向に移動させることにより、印刷ヘッド１６の全体をマスクプレート１５に対してＹ軸方向に往復移動させる。

図３および図４において、印刷ヘッド１６が有する２つの（前後）のスキージ２３はそれぞれ、ブレード保持部３１とスキージブレード３２を有している。ブレード保持部３１は昇降シリンダ２２のピストンロッド２２Ｒの下端に結合されている。

図３において、各スキージ２３のスキージブレード３２はＸ軸方向に延びた平板形状を有している。各スキージブレード３２は、図５に示すように、上縁３２ａを含みブレード保持部３１に保持されて斜め下方に延びる平板状の主部３２Ｍと、下縁３２ｂを含み主部３２Ｍの下側に位置する下縁近傍部３２Ｋとを有している（図３および図４も参照）。本実施の形態では、スキージブレード３２は金属材料（例えばステンレス）から構成されており、一様厚さの金属製の板材が曲げ加工されることによって、下縁近傍部３２Ｋが主部３２Ｍの下側の屈曲部３２Ｄ（図５）において屈曲した形状となっている。

図４において、前側のスキージブレード３２の主部３２Ｍはブレード保持部３１から前下方に延びており、後側のスキージブレード３２の主部３２Ｍはブレード保持部３１から後下方に延びている。前後のスキージブレード３２それぞれの互いに対向する側の面（前側のスキージブレード３２では後側の面、後側のスキージブレード３２では前側の面）は、そのスキージブレード３２によってマスクプレート１５上のペーストＰｓｔを掻き寄せるときにペーストＰｓｔを掻き寄せる面（ペースト掻寄せ面３２Ｓと称する）となる。

前後のスキージ２３はそれぞれ、昇降シリンダ２２によって、マスクプレート１５の上方領域で昇降される。各スキージ２３は、そのスキージ２３のスキージブレード３２の下縁３２ｂがマスクプレート１５から離間した待機位置（図４中に示す紙面右側のスキージ２３の位置）と、スキージブレード３２の下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接した当接位置（図４中に示す紙面左側のスキージ２３の位置）との間で昇降される。

図５に示すように、下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接していない状態において、スキージブレード３２のマスクプレート１５に対する傾き角は主部３２Ｍと下縁近傍部３２Ｋとで異なっており、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する傾き角（符号をθｋとする）は、主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角（符号をθｍとする）よりも小さくなっている。具体的には、下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接していない状態において、主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍは５０～７０°の範囲内の角度となっており、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する傾き角θｋは５～４５°の範囲内の角度（より好ましくは１０～２０°の範囲内の角度）となっている。また、下縁近傍部３２Ｋの領域の下縁３２ｂからの幅Ｗ（図３および図５）は、０．２～３ｍｍの範囲内の長さ（より好ましくは０．５～２．０ｍｍの範囲内の長さ）となっている。

スクリーン印刷装置１により基板２にスクリーン印刷を行うときは、先ず、基板搬送部１２が上流工程側より基板２を搬入して所定の位置に位置させる（図２）。基板２が所定の位置に位置したら基板移動部１３が作動し、基板２を下受け部１３ａによって下方から支持し、一対のクランパ１３ｂによってＹ軸方向にクランプする。そして、移動機構１３ｃによって下受け部１３ａおよび一対のクランパ１３ｂごと基板２を移動させ、基板２の電極２ｄをマスクプレート１５のパターン開口１５Ｈの下方に位置合わせする。基板移動部１３は、基板２の電極２ｄをマスクプレート１５のパターン開口１５Ｈの下方に位置合わせしたら下受け部１３ａおよび一対のクランパ１３ｂごと基板２を押し上げ（図６（ａ）中に示す矢印Ａ）、基板２の上面をマスクプレート１５の下面に接触させる（図６（ａ））。これにより基板２の電極２ｄとマスクプレート１５のパターン開口１５Ｈとが合致した状態となる（図７（ａ）→図７（ｂ））。

基板２をマスクプレート１５に接触させたら、昇降シリンダ２２を作動させて、スキージ２３を下降させる。スキージ２３は、通常は待機位置に位置されており、スキージブレード３２によってペーストＰｓｔを掻き寄せようとする側のスキージ２３を当接位置へ下降させる。詳細には、前側のスキージブレード３２によってペーストＰｓｔを掻き寄せようとするときには前側のスキージ２３を待機位置から当接位置へ下降させ、後側のスキージブレード３２によってペーストＰｓｔを掻き寄せようとするときには後側のスキージ２３を待機位置から当接位置へ下降させる。

スキージ２３を当接位置へ下降させることによって、そのスキージ２３のスキージブレード３２の下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接したら、ヘッド移動機構１６Ｋを作動させて、移動ベース２１をＹ軸方向に移動させる（図６（ｂ）および図８中に示す矢印Ｂ）。このとき、マスクプレート１５に当接させたスキージブレード３２が前側である場合には移動ベース２１をマスクプレート１５の前側の端から後側の端に向けて移動させ、マスクプレート１５に当接させたスキージブレード３２が後側である場合には移動ベース２１をマスクプレート１５の後側の端から前側の端に向けて移動させる。すなわち、マスクプレート１５に当接させたスキージブレード３２のペースト掻寄せ面３２Ｓが前進する方向に移動ベース２１を移動させる。

スキージ２３を当接位置に位置させた状態で移動ベース２１をＹ軸方向に移動させると、そのスキージ２３のスキージブレード３２の下縁３２ｂがマスクプレート１５上を摺動し、マスクプレート１５上に予め供給されたペーストＰｓｔがペースト掻寄せ面３２Ｓによって掻き寄せられる（図８）。そして、スキージブレード３２の下縁３２ｂがパターン開口１５Ｈを通過するとき、そのパターン開口１５ＨにペーストＰｓｔが押し込まれて充填される。

スキージブレード３２がパターン開口１５ＨにペーストＰｓｔを充填しているとき、ペーストＰｓｔは主として、スキージブレード３２の下縁近傍部３２Ｋによってパターン開口１５Ｈに押し込まれる。このときのスキージブレード３２の実質的なアタック角は、下縁近傍部３２Ｋの傾き角θｋに相当する角度となる。

ここで、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する傾き角θｋが主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍよりも小さいので、仮にスキージブレード３２の全体が一様に同じ傾き角（主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍ）を有してその傾き角がそのままアタック角となるもの（これは従来のスキージブレードに相当する）であった場合と比較し、パターン開口１５ＨへのペーストＰｓｔの押し付け圧力は高くなる。このためペーストＰｓｔは上記従来のスキージブレードを用いた場合よりも高い押し付け圧力でパターン開口１５Ｈへ押し込まれることとなり、ペーストＰｓｔの充填性能（特に印刷後のペーストＰｓｔの形状安定性）が向上する。

また、スキージブレード３２によりペーストＰｓｔを掻き寄せている状態ではスキージブレード３２の全体が下方に撓むので、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する実際のアタック角は、下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接していない状態での下縁近傍部３２Ｋの傾き角θｋ（前述したように、５～４５°の範囲内の角度）よりも更に小さい角度（例えば４°以下）となる。このため充填圧そのものも高くなり、より一層、印刷後のペーストの形状安定性が向上する。

また、前述したように、下縁近傍部３２Ｋの領域の下縁３２ｂからの幅Ｗは０．２～３ｍｍの範囲内の長さに設定されている。これは、パターン開口１５Ｈに押し込んだペーストＰｓｔからの反発力に抗することができる適切な長さであり、ペーストＰｓｔをパターン開口１５Ｈ内に確実に押し込むことができるので、充填量不足を防止しつつ、印刷後のペーストＰｓｔの形状をより安定させることができる。

また、主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍは、従来のスキージブレードのマスクプレートに対する傾き角と同じ程度の角度（５０～７０°の範囲内の角度）であるので、下縁３２ｂを当接させたマスクプレート１５との間に形成される空間（ペースト保持空間）に保持できるペーストＰｓｔの容量を従来通りに維持できる。また。スキージ２３のマスクプレート１５に対する移動速度（スキージ速度）も、各パターン開口１５Ｈへの充填量不足が生じず、かつ、一定の作業効率を確保できる適切な従来の速度に維持できる。

上記のようにしてマスクプレート１５のパターン開口１５ＨにペーストＰｓｔが充填されたら、基板移動部１３は基板２を下降させて、マスクプレート１５から基板２を離間（版離れ）させる。基板２がマスクプレート１５から離間したら、基板搬送部１２は基板２を下流工程側に搬出する。

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１では、下縁３２ｂがマスクプレート１５に当接していない状態で、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する傾き角θｋが主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍよりも小さくなっており、パターン開口１５ＨへのペーストＰｓｔの押し込み圧力を従来よりも高くすることができる。このためパターン開口１５ＨへのペーストＰｓｔの充填性能、特に、印刷後のペーストＰｓｔの形状安定性を向上させることができる。また、主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍは前述通りの角度でよいのでスキージ速度の高速性を維持でき、作業効率を低下させない。このように本実施の形態におけるスクリーン印刷装置１（スキージブレード３２）によれば、ペーストＰｓｔの充填量不足や作業効率の低下を生じることなく、印刷後のペーストＰｓｔの形状安定性を向上させることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態では、スキージブレード３２は金属材料から構成されるようになっていたが、その他の材料（ウレタンゴムやプラスチック等）から構成されていてもよい。金属材料のように曲げ加工できない材料を用いる場合には、材料を切削加工或いは抜き加工等することで、下縁近傍部３２Ｋのマスクプレート１５に対する傾き角が主部３２Ｍのマスクプレート１５に対する傾き角θｍよりも小さい本発明のスキージブレード３２を製造することができる。

ペーストの充填量不足や作業効率の低下を生じることなく印刷後のペーストの形状安定性を向上させることができるスキージブレードおよびスクリーン印刷装置を提供する。

１スクリーン印刷装置
２基板
１５マスクプレート
３１ブレード保持部
３２スキージブレード
３２Ｍ主部
３２Ｋ下縁近傍部
３２ａ上縁
３２ｂ下縁
θｍ主部のマスクプレートに対する傾き角
θｋ下縁近傍部のマスクプレートに対する傾き角
Ｗ幅
Ｐｓｔペースト

Claims

ブレード保持部により上縁側が保持されて下縁がマスクプレートに当接され、前記ブレード保持部が前記マスクプレートに対して相対移動することで前記下縁が前記マスクプレート上を摺動して前記マスクプレート上に供給されたペーストを掻き寄せるスキージブレードであって、
前記上縁を含み前記ブレード保持部に保持されて斜め下方に延びる主部と、
前記下縁を含み前記主部の下側から斜め下方に延びる下縁近傍部とを有し、
前記下縁が前記マスクプレートに当接していない状態において、前記下縁近傍部の前記マスクプレートに対する傾き角が前記主部のマスクプレートに対する傾き角よりも小さいスキージブレード。
前記下縁近傍部が前記主部に対して屈曲した形状を有する請求項１に記載のスキージブレード。
一様厚さの板材が曲げ加工されて前記下縁近傍部が前記主部に対して屈曲した請求項２に記載のスキージブレード。
前記下縁が前記マスクプレートに当接していない状態において、前記下縁近傍部の前記マスクプレートに対する傾き角は５～４５°の範囲内の角度である請求項１～３のいずれかに記載のスキージブレード。
前記下縁近傍部の領域の前記下縁からの幅は０．２～３ｍｍの範囲内の長さである請求項１～４のいずれかに記載のスキージブレード。
金属材料から構成された請求項１～５のいずれかに記載のスキージブレード。
基板の上面側に設置されるマスクプレートと、前記マスクプレートに対して相対移動されるブレード保持部と、前記ブレード保持部により保持された請求項１～６のいずれかに記載のスキージブレードとを備え、前記スキージブレードの下縁を前記マスクプレートに当接させた状態で前記ブレード保持部を前記マスクプレートに対して相対移動させることで前記スキージブレードの前記下縁を前記マスクプレート上で摺動させ、前記マスクプレート上に供給されたペーストを前記スキージブレードで掻き寄せて前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置。