JP2008162130A - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペーストの充填状態の調整を容易にした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。
【解決手段】少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージ９ａをマスク２の表面に押圧する空気圧を調整することで、スキージ９ａはマスク２の表面の凹凸に略リアルタイムで追従した上下動を行い、摺動時におけるアタック角θは略一定に維持される。これにより、マスク２の表面の凹凸に影響されることなくペーストの充填状態を安定させることが可能となり、印刷品質の向上が期待できる。また、空気圧を調整するだけでスキージ９ａに撓みが生じるので、ペーストの品種や性状、マスク厚等の印刷条件の変更に対応したアタック角θに容易に変更できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、クリーム半田等のペーストを基板にパターン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。

スクリーン印刷においては、クリーム半田等のペーストをマスクに形成されたパターン孔に充填して基板の表面にパターン印刷する手法を採用しているため、ペーストの充填状態を一定に保つことが印刷品質管理上の重要な課題である。ペーストの充填状態は、アタック角と呼ばれるマスク表面に対するスキージの仰角に主として依存するため、従来、アタック角を一定に保つ技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術では、一方の面をホルダで支持して撓みを制限したスキージをマスクの表面に対して空圧力で押圧することにより、一定のアタック角を保持した状態のスキージをマスクの表面の凹凸に追従するようにしている。
特開平８−３１８６１３号公報

しかしながら、ペーストの品種や性状、マスク厚等の条件が変更された場合には、ペーストの充填状態についても条件の変更に対応して調整する必要が生じるが、従来技術では、アタック角を調整するためにホルダの取付け角そのものを変更しなければならなかった。そのため、変更作業や変更後の初期設定に手間や時間を要していた。

そこで本発明は、ペーストの充填状態の調整を容易にした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。

請求項１記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動し、少なくとも一部に形成された可撓領域に撓みが生じることで前記マスクの表面に対するアタック角を調整可能にしたスキージと、前記スキージを前記マスクの表面に空気圧により押圧する押圧手段とを備え、前記空気圧を調整することで前記スキージの前記マスクの表面に対するアタック角を調整する。

請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請求項１に記載のスクリーン印刷装置であって、前記スキージを前記マスクの表面に押圧する押圧力を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された押圧力に基づいて前記空気圧を調整する空気圧調整手段とをさらに備え、前記空気圧調整手段が、前記スキージが前記マスクの表面を摺動するときに前記検出手段により検出された押圧力に基づいて前記空気圧を調整することで、前記スキージの摺動中における前記アタック角を一定に維持する。

請求項３記載のスクリーン印刷方法は、少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージをパターン孔が形成されたマスクの表面に押圧しながら摺動させ、前記スキージの前記マスクの表面に対するアタック角を一定に維持した状態で前記パターン孔にペーストを充填する。

本発明によれば、少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージをマスクの表面に押圧する空気圧を調整することで、スキージはマスクの表面の凹凸に略リアルタイムで追従
した上下動を行い、摺動時におけるアタック角は略一定に維持される。これにより、マスクの表面の凹凸に影響されることなくペーストの充填状態を安定させることが可能となり、印刷品質の向上が期待できる。また、空気圧を調整するだけでスキージに撓みが生じるので、ペーストの品種や性状、マスク厚等の印刷条件の変更に対応したアタック角に容易に変更できる。

本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置ついて図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の実施の形態のスキージユニットの正面図、図４は本発明の実施の形態のスキージの動作を示す説明図である。

最初にスクリーン印刷装置について説明する。図１において、スクリーン印刷装置１は、所定のパターン孔２ａが形成されたマスク２に位置合わせされた被印刷体３の表面にペーストをパターン印刷する装置である。スクリーン印刷装置１は、被印刷体３を所定の位置で保持する保持手段４と、保持手段４により保持された被印刷体３を昇降させ、被印刷体３の表面をマスク２の裏面に接離させる昇降手段５と、被印刷体３を裏面から支持する支持手段６と、保持手段４により保持された被印刷体３を水平移動させ、被印刷体３とマスク２の位置合わせを行う水平移動手段７と、被印刷体３とマスク２にそれぞれ設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する撮像手段８と、マスク２のパターン孔２ａにペーストを充填するスキージユニット９とで構成されている。

保持手段４は、被印刷体３を両側方から挟持するクランプ機構で構成されており、一対のクランプ板４ａ、４ｂを近接または離反させることで基板３を保持または解放する。

昇降手段５は、保持手段４を構成するクランプ機構を昇降させる送りねじ機構で構成されており、送りねじ５ａの回転を正逆方向に切り替えることでクランプ機構により保持された被印刷体３の表面をマスク２の裏面に接離させる。

支持手段６は、被印刷体３の裏面に面接触する支持ブロック６ａを昇降させる送りねじ機構で構成されており、送りねじ６ｂの回転を正逆方向に切り替えることで支持ブロック６ａの表面を被印刷体３の裏面に接離させる。

水平移動手段７は、Ｘテーブル７ａとＹテーブル７ｂとθテーブル７ｃを積層して構成されており、クランプ機構により保持された被印刷体３を水平面内において移動および回転させ、固定されたマスク２に対して被印刷体を位置決めし、両者の位置合わせを行う。

撮像手段８は、マスク２と被印刷体３の間に移動し、それぞれ上下方向に向けて配置された２台のＣＣＤカメラ８ａ、８ｂによりマスク２と被印刷体３に設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する。撮像された画像のデータ処理によりマスク２と被印刷体３の相対位置が認識され、両者の間の位置ずれが認識されると、水平移動手段７により被印刷体３の水平位置を補正する。

スキージユニット９は、一対のスキージ９ａ、９ｂと、スキージ９ａ、９ｂを昇降させる昇降機構９ｃと、スキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に沿って水平移動させる水平移動機構９ｄとで構成されている。

このように構成されるスクリーン印刷装置１では次のようにスクリーン印刷が行われる。図２において、印刷面３ａがクランプ板４ａ、４ｂの表面と同レベルになる高さまでリフトアップされた基板３は、クランプ板４ａ、４ｂにより両側方から挟持された状態でマ
スク２の裏面に当接し、マスク２の表面を摺動するスキージ９ａがペーストＰをパターン孔２ａに充填する。全てのパターン孔２ａにペーストＰが充填されると、スキージ９ａの摺動を停止するとともに基板３を下降させる。これによりマスク２の裏面と基板３の印刷面３ａが版離れし、パターン孔に充填されたペーストＰが印刷面３ａに印刷される。

印刷後の基板３はスクリーン印刷装置１から搬出され、代わりに新たな基板３が搬入される。この新たな基板３にも同様のスクリーン印刷が施されるが、スキージ９ａによりペーストＰがマスク２の一方に移動させられているので、スキージ９ａに変えてスキージ９ｂがマスク２の表面を摺動し、スキージ９ａにより一方に移動させられたペーストＰをマスク２の表面に沿って逆方向に移動させながらパターン孔２ａに充填する。このように、新たな基板３が搬入される度にスキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面で交互に摺動させることで複数の基板３にスクリーン印刷を施すことができる。

次に昇降機構について説明する。図３において、昇降機構９ｃは、シリンダ１０、１１と、シリンダ１０、１１に圧縮空気を供給する空気圧縮装置１２と、圧縮空気の供給先をシリンダ１０、１１の何れかに切り換える切換弁１３と、シリンダ１０、１１内の空気圧に応じてストローク量を変更するピストンロッド１４、１５とで構成されている。ピストンロッド１４、１５の先端には、一対のスキージ９ａ、９ｂをそれぞれ対向する方向に傾斜させて保持するスキージホルダ１６、１７が取付けられている。シリンダ１０の空気圧が大気圧より高くなると、ピストンロッド１４が下方にストロークし、スキージ９ａの先端がマスク２の表面に当接する。スキージ９ａの先端がマスク２の表面に当接した後もシリンダ１０に圧縮空気を供給し続けるとシリンダ１０の空気圧が上昇し、スキージ９ａがマスク２の表面に押圧される。このように、昇降機構９ｃは、スキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に空気圧により押圧する押圧手段として機能する。

スキージ９ａ、９ｂは、硬質ゴムを板状に形成したものが使用され、可撓性を備えているので、マスク２の表面に押圧されるスキージ９ａ、９ｂには、押圧力に応じた撓みが発生する。スキージ９ａのマスク２の表面に対するアタック角θはスキージ９ａの撓み量と相関しているため、シリンダ１０内の空気圧を上げ下げし、スキージ９ａのマスク２の表面に対する押圧力Ｆを変化させることでアタック角θを調整することができる。

ピストンロッド１４、１５の先端とスキージホルダ１６、１７の間にはロードセル１８、１９が設けられている。ロードセル１８、１９は、スキージ９ａのマスク２の表面に対する押圧力Ｆにより鉛直方向に生じた歪みを電圧に置換し制御装置２０に送信する。制御装置２０は、ロードセル１８、１９から送信される電圧に基づいてスキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に押圧する押圧力Ｆを検出する検出手段として機能する。また、制御装置２０は空気圧縮装置１２と切換弁１３の駆動制御を行うことで、任意のスキージ９ａ、９ｂのマスク２の表面に対する押圧力Ｆを増減することができ、これにより任意のスキージ９ａ、９ｂのマスク２の表面に対するアタック角θを自在に調整することができる。

また制御装置２０は、検出された押圧力Ｆに基づいて空気圧を調整する空気圧調整手段として機能し、マスク２の表面をスキージ９ａ摺動する際、マスク２の表面の凹凸による押圧力Ｆの変動を検知し、シリンダ１０内の空気圧を上げ下げすることで押圧力Ｆの変動を抑制するフィードバック制御を行う。図４において、スキージ９ａがマスク２の表面に対して押圧力Ｆ１で押圧された状態で摺動する際にマスク２の表面に凸状の反りがある場合、マスク２からスキージ９ａに対する反力が増し、結果として押圧力ＦがＦ１からＦ２に増加する。制御装置２０は、この押圧力Ｆ２を当初の押圧力Ｆ１に維持するためにシリンダ１０内の空気圧を下げる制御を行うので、スキージ９ａはマスク２の表面の凸状の反りに追従して上昇する。

これとは逆に、マスク２の表面に凹状の反りがある場合、マスク２からスキージ９ａに対する反力が減り、結果として押圧力ＦがＦ１からＦ３に減少する。制御装置２０は、この押圧力Ｆ３を当初の押圧力Ｆ１に維持するためにシリンダ１０内の空気圧を下げる制御を行うので、スキージ９ａはマスク２の表面の凹状の反りに追従して下降する。このように、スキージ９ａはマスク２の表面の凹凸に略リアルタイムで追従した上下動を行うので（矢印ａ参照）、摺動時におけるスキージ９ａのアタック角θは略一定に維持される。スキージ９ｂについても同様に摺動時におけるアタック角θは略一定に維持される。

なお、スキージ９ａ、９ｂはその全体が硬質ゴムで形成されていなければならないことはなく、上下に分割されたメタルスキージの間に硬質ゴムを配したものであってもよい。また、可撓性を有するメタルスキージでもよい。すなわち、スキージ９ａ、９ｂのマスク２の表面に対する押圧力Ｆの変化に対応し、少なくとも一部に形成された可撓領域に撓みが生じることでアタック角θを調整することができる形態のものであればよい。

このように、少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージ９ａをマスク２の表面に押圧する空気圧を調整することで、スキージ９ａはマスク２の表面の凹凸に略リアルタイムで追従した上下動を行い、摺動時におけるアタック角θは略一定に維持される。これにより、マスク２の表面の凹凸に影響されることなくペーストの充填状態を安定させることが可能となり、印刷品質の向上が期待できる。また、空気圧を調整するだけでスキージ９ａに撓みが生じるので、ペーストの品種や性状、マスク厚等の印刷条件の変更に対応したアタック角θに容易に変更できる。

本発明によれば、少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージをマスクの表面に押圧する空気圧を調整することで、スキージはマスクの表面の凹凸に略リアルタイムで追従した上下動を行い、摺動時におけるアタック角は略一定に維持される。これにより、マスクの表面の凹凸に影響されることなくペーストの充填状態を安定させることが可能となり、印刷品質の向上が期待できる。また、空気圧を調整するだけでスキージに撓みが生じるので、ペーストの品種や性状、マスク厚等の印刷条件の変更に対応したアタック角に容易に変更できるという利点を有し、スクリーン印刷分野における印刷品質の向上に有用である。

本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図 本発明の実施の形態のスキージユニットの正面図 本発明の実施の形態のスキージの動作を示す説明図

符号の説明

２ マスク
２ａ パターン孔
９ａ、９ｂ スキージ
９ｃ 昇降機構
１８、１９ ロードセル
２０ 制御装置
Ｐ ペースト
θ アタック角

Claims (3)

1. ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動し、少なくとも一部に形成された可撓領域に撓みが生じることで前記マスクの表面に対するアタック角を調整可能にしたスキージと、前記スキージを前記マスクの表面に空気圧により押圧する押圧手段とを備え、
   前記空気圧を調整することで前記スキージの前記マスクの表面に対するアタック角を調整するスクリーン印刷装置。
2. 前記スキージを前記マスクの表面に押圧する押圧力を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された押圧力に基づいて前記空気圧を調整する空気圧調整手段とをさらに備え、
   前記空気圧調整手段が、前記スキージが前記マスクの表面を摺動するときに前記検出手段により検出された押圧力に基づいて前記空気圧を調整することで、前記スキージの摺動中における前記アタック角を一定に維持する請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. 少なくとも一部に可撓領域が形成されたスキージをパターン孔が形成されたマスクの表面に押圧しながら摺動させ、前記スキージの前記マスクの表面に対するアタック角を一定に維持した状態で前記パターン孔にペーストを充填するスクリーン印刷方法。

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