JPWO2018070016A1 - スクリーン印刷機 - Google Patents

Abstract

マスク(９)に対してクリームはんだを上から塗り延ばすスキージ装置(４)と、中央の開口部分に基板保持部を備えた板状の基板搬送部材(３８)によって前記マスクの下に搬送された基板(１０)を、基板搬送部材(３８)を介して把持するクランプ装置(５)と、そのクランプ装置内で基板を下方から支持して上下方向に移動させる基板支持装置(７)と、クランプ装置(５)内に保持された基板を上下方向に移動させて印刷位置に位置決めする昇降装置(８)とを有し、クランプ装置(５)は、基板搬送部材(３８)を幅方向から挟み込む一対のクランプ部材(３３)の上端部(３５)に着脱可能な基板印刷ガイド部材(３７)を備え、その基板印刷ガイド部材は、中央に開口部分が形成され、基板支持装置(７)によって基板搬送部材(３８)から持ち上げられ前記開口部内に配置された基板(１０)と上面を揃えるようにしたものである。

Description

本発明は、基板搬送部材に保持されて他の作業機との間で搬送が行われる基板について、その基板搬送部材の交換を不要とするためのスクリーン印刷機に関する。

スクリーン印刷機では、印刷パターン（印刷用の貫通孔）を有するマスクが取り付けられ、その下に配置された基板に対してクリームはんだによるスクリーン印刷が行われる。そのスクリーン印刷機には、基板の搬送を行う基板搬送装置、搬送された基板を把持するためのクランプ装置、基板を下方から支持する基板支持装置、マスクを位置決めして保持するためのマスク保持装置、更にはスクリーンマスクに対して上面からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置などが設けられている。

そして、基板への印刷時には、ペースト状のクリームはんだがスキージによってマスク上でローリングされながら印刷パターンに押し込まれ、その下に位置する基板に対してクリームはんだが塗布（印刷）される。こうしたスクリーン印刷機による印刷工程は、実装機などの他の作業機とともに並べられた製造ライン上の一工程として実行されるものである。そのため、作業対象となる基板は、各作業機の中を搬送装置によって順番に搬送されることとなる。その際、基板が幅方向のクランプによって撓んでしまうような極薄のものである場合には、基板の平面状態を保つため、基板搬送部材であるパレットが使用される。ここで使用されるパレットは、基板を載せて搬送するための板状の枠部材である。

特開２０１１―０３１５８８号公報 特開２００５−１５８８３１号公報

しかしながら、製造ラインを構成する実装機やスクリーン印刷機など、様々な作業機に対して順番に送られる基板は、一つのパレットによって全ての工程に対応することができないという問題があった。例えば、基板搬送用のパレットには、取り扱いが容易であり、且つ安価なものとして、基板の周りを突起で位置決めするものがある。そうしたパレットを使用した場合、実装機では、作業が吸着ヘッドによる上からの部品装着であるため、位置決め突起が実装作業に影響することはない。しかし、スクリーン印刷機では、印刷の際にマスクの下に基板を重ねて配置する必要があるため、位置決め突起を備えたパレットと一体の基板に対してクリームはんだの印刷は行なえない。そのため、印刷工程では位置決め突起とは異なる固定手段のパレットを使用する必要があり、これまで製造ラインでは、スクリーン印刷機と実装機とで基板を搬送するためのパレットを交換しなければならなかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、基板搬送部材の交換を不要とするためのスクリーン印刷機を提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるスクリーン印刷機は、印刷パターンが形成されたマスクに対してクリームはんだを上から塗り延ばすスキージ装置と、中央の開口部分に基板保持部を備えた板状の基板搬送部材によって前記マスクの下に搬送された基板を、当該基板搬送部材を介して把持するクランプ装置と、前記クランプ装置内で基板を下方から支持して上下方向に移動させる基板支持装置と、前記クランプ装置内に保持された基板を上下方向に移動させて印刷位置に位置決めする昇降装置とを有し、前記クランプ装置は、前記基板搬送部材を幅方向から挟み込む一対のクランプ部材の上端部に着脱可能な基板印刷ガイド部材を備え、その基板印刷ガイド部材は、中央に開口部分が形成され、前記基板支持装置によって前記基板搬送部材から持ち上げられ前記開口部内に配置された基板と上面を揃えるようにしたものである。
なお、「中央」とは、開口部分の中心点が基板搬送部材や基板印刷ガイド部材の中心点と一致するような厳密さを求めるものではない。

本発明によれば、一対のクランプ部材の上端部に着脱可能な基板印刷ガイド部材が取り付けられ、基板印刷ガイド部材の開口部分に昇降装置によって基板搬送部材から持ち上げた基板が配置されて、基板印刷ガイド部材と基板の上面が揃えられるようにしたので、例えば基板の搬送に位置決め突起を備えるような基板搬送部材が使用されたとしても、その基板搬送部材から基板を外してマスク下の印刷位置に基板印刷ガイド部材とともに配置させることにより、スクリーン印刷機において基板に対する印刷を行うことができる。

スクリーン印刷機の実施形態について内部構成を簡易的に示した図である。 クランプ装置周辺の拡大図である。 クランプ装置周辺の拡大図であり、クランプ状態を示した図である。 クランプ装置周辺の拡大図であり、基板を印刷位置へ移動させた状態を示した図である。 クランプ装置に取り付けられたテンプレートを示した平面図である。 パレットに搭載された基板を示した平面図である。 クランプ装置の変更例を示した図である。

次に、本発明に係るスクリーン印刷機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のスクリーン印刷機の内部構成を簡易的に示した図である。スクリーン印刷機１は、基板に対して電子部品を実装する部品実装機の前工程を行うものとして構成されている。そのスクリーン印刷機１には、基板搬送装置３やスキージ装置４、基板を把持するクランプ装置５、基板を下方から支持する基板支持装置７および、基板を上下方向に移動させて位置決めする昇降装置８などが設けられている。そして、スクリーン印刷機全体を制御する制御装置が搭載され、各装置の駆動部に対する所定の制御が行われるようになっている。

スクリーン印刷機１は、基板搬送装置３によって基板１０の搬入および搬出が行われるが、その基板搬送装置３は、基板１０の両サイドを支持する一対のコンベアベルト１１によって構成され、図１の図面を貫く方向（機体幅方向）に基板１０が送られるようになっている。そして、基板搬送装置３やクランプ装置５および基板支持装置７が昇降装置８に対して組み付けられている。よって、スクリーン印刷機１に搬入されて把持された基板１０は、昇降装置８の駆動によってマスク９の直下にまで上昇し、その印刷位置に位置決めされることとなる。

マスク９の上には機体幅方向に線状のクリームはんだが供給される。クリームはんだは、スキージ装置４によってマスク９上をローリングしながら印刷パターンに押し込まれて、マスク９の下に位置する基板１０に対して印刷が行われる。スキージ装置４は、スキージを備えた一対のスキージヘッド４０１，４０２が、シリンダにより昇降可能な状態で走行台１２に搭載されている。走行台１２は、図面横方向（機体前後方向）に架設されたガイドロッド１３に対して摺動可能に組み付けられ、水平方向に直線移動が可能なものである。また、スクリーン印刷機１には、ガイドロッド１３と平行なネジ軸１５が回転自在な状態で架設され、駆動モータによって回転が与えられるようになっている。そして、走行台１２内部の固定ナットとネジ軸１５とによってボールネジ機構が構成されている。

一方、マスク９の下側には、前述したように昇降装置８に搭載されたクランプ装置５などが構成されている。そこで先ず、昇降装置８は、垂直なガイドレール２１に沿って摺動するように昇降台２２が組み付けられ、その昇降台２２は、ボールネジ機構２４を介して昇降用モータ２３に連結されている。そして、昇降台２２の上には、支持台２５を介して基板搬送装置３やクランプ装置５、基板支持装置７などが搭載されている。なお、詳しい説明は省略するが、支持台２５は、昇降台２２に対してＸ−Ｙ平面上のＸ方向及びＹ方向とθ方向に位置調整が可能な構成となっている。

支持台２５の上には、機体前後方向に一対のマスクサポート２６が立設され、その間にクランプ装置５が配置されている。前後に位置する一対のマスクサポート２６は、それぞれ機体幅方向に門型の脚体２６１が設けられ、その上面にはマスク９と接触するマスク支持プレート２６２が固定されている。一方のマスクサポート２６には、脚体２６１内部の固定ナットと１本のネジ軸２７とが螺合したボールネジ機構が構成されている。従って、ネジ軸２７を回転させる駆動モータの制御によって、一対のマスクサポート２６の距離の調整が可能になっている。

次に、クランプ装置５は、支持台３１の前後に一対のサイドフレーム３３が立設され、一方のサイドフレーム３３には、内部の固定ナットにネジ軸３６が螺合してボールネジ機構が構成され、ネジ軸３６に対するクランプ用モータの回転によって、一対のサイドフレーム３３の距離の調整が可能になっている。そして、サイドフレーム３３の上端部にはクランプ部３５が形成され、互いの距離の調整によって基板１０を幅方向から把持できるようになっている。ただ本実施形態では、そのクランプ部３５に対して、基板印刷ガイド部材であるテンプレート３７が着脱可能に取り付けられている。ここで、図２は、クランプ装置５周辺の拡大図であり、図５は、そのクランプ装置５に取り付けられたテンプレート３７を示した平面図である。

テンプレート３７は、中央に矩形形状の開口部３７１が形成された板材からなる枠部材である。その開口部３７１は、基板１０の形に合わせた形状であり、基板１０とは僅かな隙間が生じる程度の大きさで形成されている。また、テンプレート３７は、幅方向の両側面に取付用突起３７２が形成されている。そして、この取付用突起３７２に対応して、クランプ部３５には取付孔３５１が形成されている。スクリーン印刷機１では、一対のサイドフレーム３３の距離の調整により、取付孔３５１の中に水平方向から取付用突起３７２が挿入され、テンプレート３７が一対のクランプ部３５の間に架設された状態で取り付けられるようになっている。

印刷時の基板１０は、取り付けられたテンプレート３７の開口部３７１内に入れられ、テンプレート３７の上面と高さが揃うようにして配置される（図４参照）。本実施形態では、クランプ部３５によって幅方向から把持されると撓んでしまうような極薄の基板１０が対象となっているからである。そのため、基板１０は、スクリーン印刷機１を含む製造ライン上を、基板搬送部材であるパレット３８に保持された状態で搬送される。ここで、図６は、パレット３８に搭載された基板１０を示した平面図である。

パレット３８は、中央に矩形形状の開口部３８１が形成された板材からなる枠部材である。その開口部３８１は、基板１０の形に合わせた形状であり、基板１０よりも小さい寸法で形成されている。そして、開口部３８１の周りには、基板１０の外形寸法に合わせて複数の位置決め突起３８２が立設されている。よって、基板１０は、こうしたパレット３８に対して、複数の位置決め突起３８２に囲まれるようにしてその内部に配置され、外周端部が開口部３８１の外縁部分に掛けられるようにして搭載される。

次に、スクリーン印刷機１の基板搬送装置３は、一対のサイドフレーム３３にコンベアベルト１１が組み付けられ、クランプ部３５の下側、つまりテンプレート３７の下を基板１０が移動するように構成されている。そして、本実施形態では、基板１０が直接コンベアベルト１１によって搬送されることはなく、パレット３８に保持された状態で搬送されるようになっている。

一対のサイドフレーム３３の間には、基板搬送装置３の下に基板支持装置７が設けられている。基板支持装置７は、基板１０を下から支持するための２つのバックアップブロック４２がバックアップテーブル４１に固定され、昇降手段によってクランプ装置５の内部を上下方向に移動できるよう構成されている。クランプ装置５の支持台３１は、昇降用モータ４３の回転出力を昇降運動に変換するボールネジ機構を介して支持されている。そして、支持台３１には駆動モータ４４が固定され、バックアップテーブル４１が昇降用モータ４４の回転出力を昇降運動に変換するボールネジ機構を介して支持されている。

ところで、本実施形態の基板支持装置７は、基板１０をパレット３８からテンプレート３７へと移動させて、所定位置に配置させるためのものである。すなわち、上昇したバックアップブロック４２がパレット３８の開口部３８１を突き抜けることにより、バックアップブロック４２の上面に載った基板１０がテンプレート３７の開口部３７１内に配置される。そのバックアップブロック４２には、基板１０が接触する上面に開口した複数の吸引孔４２１が形成され、その吸引孔４２１には真空装置が接続されている。よって、基板１０は、バックアップブロック４２の上面に吸着保持され、その状態で昇降および印刷時の支持が行われるようになっている。

続いて、スクリーン印刷機１の作用について説明する。ここで、図３及び図４は、図２と同じくクランプ装置５周辺の拡大図であり、図２から図４にかけて段階的な変化が示されている。スクリーン印刷機１は、パレット３８に搭載された基板１０がコンベアベルト１１によって搬入され、図２に示すようにテンプレート３７の下に配置される。そしてネジ軸３６に回転が与えられ、図３に示すように、一方のサイドフレーム３３が距離を縮める方向に移動して、両方のサイドフレーム３３によってパレット３８が挟み込まれる。また、テンプレート３７は、取付孔３５１に取付用突起３７２が挿入されただけの引掛け状態から、距離を縮めた一対のクランプ部３５によって挟み込まれて位置決めされる。

その後、昇降用モータ４４が駆動し、図４に示すように、上昇したバックアップブロック４２がパレット３８の開口部３８１を突き抜け、基板１０が持ち上げられるようにしてテンプレート３７の開口部３７１内まで移動して配置される。その際、バックアップブロック４２の上面が基板１０の下面に接する高さで、吸引孔４２１を通した真空装置による真空引きが行われ、バックアップブロック４２の上面に基板１０が吸着保持される。よって、安定した状態で基板１０の昇降が行われる。上昇した基板１０は、テンプレート３７の開口部３７１内に入れられて、テンプレート３７の上面と高さが揃うようにした配置で位置決めされる。

そして、昇降用モータ４３が駆動し、テンプレート３７と基板１０が高さを揃えた状態でクランプ装置５が上昇し、マスク支持プレート２６２の高さにテンプレート３７と基板１０の上面がほぼ揃えられた状態で位置決めされる。更に、昇降用モータ２３が駆動して昇降台２２が上昇することにより、基板１０、テンプレート３７およびマスク支持プレート２６２が一体となって移動し、マスク９直下の印刷位置で停止して位置決めされる。そして、マスク９の上面にはクリームはんだが供給され、そのクリームはんだがスキージ装置４によって印刷パターンへ押し込まれる。これにより、印刷パターンの貫通孔を通してマスク９の下に位置する基板１０にクリームはんだが印刷される。

印刷後は、昇降用モータ４４が駆動し、逆回転の出力によりバックアップブロック４２がマスク９から離される。同じように昇降用モータ２３，４４も駆動し、逆回転の出力によりクランプ装置５や基板支持装置７などが下降して基準位置へと戻されることとなる。その際、バックアップブロック４２が下降してパレット３８の開口部３８１を上端部が通過するが、途中で真空引きが止められるため、印刷済みの基板１０は再びパレット３８に移し替えられる。そして、一対のサイドフレーム３３の距離が離され、コンベアベルト１１上のパレット３８が基板１０を載せて次の作業機へと搬送が行われる。

よって、本実施形態のスクリーン印刷機１によれば、基板１０を外してマスク９下の印刷位置に配置させるようにしたため、基板１０の搬送に、複数の位置決め突起３８２を備えたパレット３８を使用することが可能になり、他の作業機との間でパレットの交換を不要にすることができる。また、印刷時の基板１０は、周りが同じ高さのテンプレート３７によって囲まれているため、基板１０から外れた位置を移動するスキージからの印圧をテンプレート３７によって受けることができ、安定した印刷処理が可能になる。

また、テンプレート３７は、クランプ部３５の取付孔３５１に対して取付用突起３７２を挿入するだけの簡単な構成で着脱が可能になっている。そのため、作業者による取り付け作業も、工具を使用することなく簡単に行うことができる。そして、テンプレート３７を取り外すことにより、パレットを必要としない基板について一対のクランプ部３５により直接クランプすることができる。更に、バックアップブロック４２には吸引孔４２１が形成され、真空引きによって基板１０を吸着保持するようにしたため、テンプレート３７の開口部３７１内に配置された印刷位置で、その基板１０をクランプしなくとも印刷時にずれないように安定させることができる。

ところでクランプ装置５は、そのクランプ部３５の構造が、基板を直接把持するクランプレールが着脱可能な構造となっている。従って、クランプ装置５に関しては、テンプレート３７のほかに、クランプレールについて取付孔３５１を備えたものと通常のものを用意すればよい。また、基板支持装置７に関しては、交換可能な通常のバックアップピンとバックアップブロック４２とを用意すればよい。そのため、本実施形態のスクリーン印刷機１は、従来のものから大幅な設計変更をすることなく上記効果を達成することができる。なお、バックアップブロック４２は、吸引孔を備えた複数のバックアップピンであってもよい。そして、基板１０を吸引するための真空装置は、従来のスクリーン印刷機にはマスクを吸引保持するための機構が設けられているため、その真空装置を使用することが可能である。

続いて、スクリーン印刷機１の一部について変更した他の実施形態を説明する。図７は、変更箇所であるクランプ装置と基板支持装置を拡大して示した図であり、前記実施形態と同じ構成については同じ符号が付されている。また、図７で示す各装置の動作状態は図４に対応している。先ず、クランプ装置５０は、一対のサイドフレーム３３が立設され、上端部のクランプ部５３にテンプレート５１が着脱可能に取り付けられている。特に、本実施形態のテンプレート５１は、幅方向の一端部がクランプ部５３に対しボルト５２によって固定され、他端部は自由な状態でクランプ部５３の上に配置されている。

また、テンプレート５１は、前記実施形態と同じく中央に矩形形状の開口部５１１が形成された板材からなる枠部材であるが、その開口部５１１にはツバ部５１２が形成されている。ツバ部５１２は、開口部５１１を構成するテンプレート５１の内周側面から上面に沿って内側に突き出して形成されている。このツバ部５１２には上昇した基板１０の周縁端部が下から押し当てられ、その基板１０を基板支持装置５５が下から支えることにより、基板１０が上下方向から押えられて位置決めされるようになっている。これは、本実施形態の基板支持装置５５が、基板１０を吸引保持するための構造を省略したからである。

よって、本実施形態では、上昇するバックアップブロック５６がパレット３８の開口部３８１を突き抜け、基板１０が持ち上げられるようにしてテンプレート５１の開口部５１１内まで移動して配置される。そのとき、基板１０は、周縁端部がツバ部５１２に当たり、上下から押え込まれるようにしてテンプレート５１の開口部５１１内に位置決めされる。その後、昇降装置８の駆動により、上昇したテンプレート５１と基板１０とがマスク９直下の印刷位置に配置され、上方に重ねられたマスク９を通して基板１０に対する印刷が行われる。なお、印刷時にはテンプレート５１と基板１０の上面と高さが揃っていることが求められるが、この点、ツバ部５１２の厚さが極めて薄いため印刷には影響なく、テンプレート３７と基板１０の上面の高さは、印刷時の要求に応える程度に揃っている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記第２実施形態でもバックアップブロックを示して説明したが、複数のバックアップピンであってもよい。
また、前記実施形態では、一次面の印刷を想定してバックアップブロックを説明したが、基板の二次面を印刷する場合には下面側に電子部品が装着されているため、バックアップブロックの上面に、電子部品の位置に合わせた凹部や基板吸着用の貫通孔を形成したゴム板を貼り合わせて対応することができる。

１…スクリーン印刷機 ３…基板搬送装置 ４…スキージ装置 ５…クランプ装置 ７…基板支持装置 ８…昇降装置 ９…マスク １０…基板 １１…コンベアベルト ３５…クランプ部 ３７…テンプレート ３８…パレット ４２…バックアップブロック

Claims (4)

1. 印刷パターンが形成されたマスクに対してクリームはんだを上から塗り延ばすスキージ装置と、
   中央の開口部分に基板保持部を備えた板状の基板搬送部材によって前記マスクの下に搬送された基板を、当該基板搬送部材を介して把持するクランプ装置と、
   前記クランプ装置内で基板を下方から支持して上下方向に移動させる基板支持装置と、
   前記クランプ装置内に保持された基板を上下方向に移動させて印刷位置に位置決めする昇降装置とを有するスクリーン印刷機において、
   前記クランプ装置は、前記基板搬送部材を幅方向から挟み込む一対のクランプ部材の上端部に着脱可能な基板印刷ガイド部材を備え、その基板印刷ガイド部材は、中央に開口部分が形成され、前記基板支持装置によって前記基板搬送部材から持ち上げられ前記開口部内に配置された基板と上面を揃えるようにしたものであることを特徴とするスクリーン印刷機。
2. 前記基板印刷ガイド部材は、中央に基板の大きさに合わせた開口部分が形成された板部材であり、その幅方向の両側面に取付用突起が複数形成され、
   前記クランプ部材の上端部に形成された取付孔に前記取付用突起が挿入されて取り付けられるようにしたもの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機。
3. 前記基板印刷ガイド部材は、その開口部分を構成する内周側面から上面に沿って内側に突き出したツバ部が形成され、前記基板支持装置によって持ち上げられた基板の端部が前記ツバ部に当てられるようにしたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
4. 前記基板支持装置は、基板を下方から支持するバックアップ部材を有し、そのバックアップ部材には上面に開口した吸引孔が形成され、その吸引孔を通して行う吸引によって基板を保持するようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
   
   
   
   

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