説明

スクリーン印刷方法及び装置

【課題】手動で行う煩雑なクランプ力調整作業や基板毎のクランプ力のデータを予め制御プログラムに組み込む作業を省略することができ、自動的に最適なクランプ力でプリント基板を保持し、スクリーン印刷を行うことができるスクリーン印刷方法及び装置を提供する。
【解決手段】
プリント基板24を面方向から押圧して押圧に対する反力を検知する基板反力計測装置30を設け、該基板反力計測装置30により、前記プリント基板24の反力を計測する基板反力計測工程と、計測された反力の値に基づいたクランプ力でプリント基板24を前記サイドクランプ装置80によりクランプするクランプ工程と、クランプされた前記プリント基板24に前記スクリーンマスク8を重ねて印刷剤を前記スキージ10で印刷する印刷工程と、を備えたこと。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品を装着するプリント基板を印刷する際に、サイドクランプでプリント基板を保持する前に、印刷されるプリント基板の反力を計測することにより、サイドクランプで保持する圧力を決定し、決定されたクランプ力でサイドクランプして印刷するスクリーン印刷方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プリント基板に電子部品を装着するため半田をスクリーン印刷する際には、印刷位置においてプリント基板を固定保持し、貫通孔が形成されたスクリーンマスクをプリント基板上に載置させ、半田をスクリーンマスク上にセッティングしてスキージ機構でスクリーンマスク上を平行移動させることで、プリント基板に半田を転写させている。このような印刷作業では、実装作業でプリント基板を上下方向から保持するトップクランク等のようにプリント基板の表面に凸部を生じる保持手段は、スキージ機構による操作に支障を生じるため、行うことができない。そのため特許文献1のように、プリント基板を保持する手段として、押圧手段を備えた一対のクランプ片で、プリント基板を両側から挟んで保持し(サイドクランプ)、プリント基板上に配置させたステンシル(スクリーンマスク)上にスキージでペースト(半田)を塗布するようにしている。
【特許文献1】2006−281729号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、印刷に使用されるプリント基板には多種多様な基板があり、中には非常に厚みが薄いものや、脆い材質で形成されているものがある。そのため、前記一対のクランプ片に負荷されるクランプ力によって、プリント基板が屈曲したり、割れたりするという問題があった。このため、従来は、個々のプリント基板に可能なクランプ力を手動で測定し、測定されたクランプ力にレギュレータを調節するか、或いは予めプリント基板毎のクランプ力のデータを制御プログラムに組み込んでクランプ力を制御する必要があり煩雑な作業となっていた。
【0004】
本発明の目的は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、手動で行う煩雑なクランプ力調整作業や基板毎のクランプ力のデータを予め制御プログラムに組み込む作業を省略することができ、自動的に最適なクランプ力でプリント基板を保持し、スクリーン印刷を効率よく行うことができるスクリーン印刷方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬入・搬出する基板搬送装置と、搬入されたプリント基板を側面からクランプするサイドクランプ装置とを備え、クランプされたプリント基板に重ねられたスクリーンマスク上でスキージを摺動することにより、前記スクリーンマスクに形成された貫通孔を介して印刷剤をプリント基板に印刷するスクリーン印刷装置において、プリント基板を面方向から押圧して押圧に対する反力を検知する基板反力計測装置を設け、該基板反力計測装置により、前記プリント基板の反力を計測する基板反力計測工程と、計測された反力の値に基づいたクランプ力でプリント基板を前記サイドクランプ装置によりクランプするクランプ工程と、クランプされた前記プリント基板に前記スクリーンマスクを重ねて印刷剤を前記スキージで印刷する印刷工程と、を備えたことである。
【0006】
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬入・搬出する基板搬送装置と、搬入されたプリント基板を側面からクランプするサイドクランプ装置とを備え、クランプされたプリント基板に重ねられたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成された貫通孔を介して印刷剤をプリント基板に印刷するスクリーン印刷装置において、プリント基板を面方向から押圧してプリント基板の反力を計測する基板反力計測装置と、計測された反力の値からサイドクランプに使用するクランプ力を演算するクランプ力演算装置と、演算されたクランプ力に基づいて、前記サイドクランプ装置のクランプ力を制御してプリント基板をクランプさせるクランプ力制御装置と、を備えたことである。
【0007】
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、前記基板搬送装置は、プリント基板の反力を計測する反力計測位置を有するインコンベヤと、該インコンベヤから搬送されたプリント基板をクランプするクランプ位置を有するメインコンベヤとを備え、前記インコンベヤ上で前記基板反力計測装置によりプリント基板の反力を計測し、前記メインコンベヤに搬入された前記プリント基板を前記クランプ力制御装置によりクランプ力を制御してクランプすることである。
【発明の効果】
【0008】
請求項1に係る発明によると、サイドクランプする前工程で、プリント基板の面に垂直な方向から、押圧した際の反力を検知し、検知された反力からプリント基板の最適なクランプの圧力を演算する。このように、基板の面に垂直な方向から押圧することで、小さな押圧力でプリント基板を効果的に撓ませて測定できるので、測定した反力の解析から容易にクランプ力を求めることができる。そして、クランプの直前の工程で、プリント基板の反力を自動的に計測して最適なクランプ力を設定することができるので、基板毎の多量のクランプ力のデータを予め制御プログラムに組み込む作業や煩雑なクランプ力調整作業を省いて、迅速にスクリーン印刷を行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【0009】
請求項2に係る発明によると、クランプの直前に、基板の面に垂直な方向から押圧することで効果的に撓ませて反力を計測する基板反力計測装置によりプリント基板の反力を自動的に計測し、クランプ力演算装置により最適なクランプ力を演算し、クランプ力制御装置によりサイドクランプ装置のクランプ力を制御してプリント基板をクランプさせることができるので、基板毎の多量のクランプ力のデータを予め制御プログラムに組み込む作業や煩雑なクランプ力調整作業を省いて、迅速にスクリーン印刷を行うことが可能なスクリーン印刷装置を提供することができる。
【0010】
請求項3に係る発明によると、基板反力計測装置がスクリーン印刷装置のインコンベヤ上で使用できるように組み込まれているので、インコンベヤ上でプリント基板を停止させて反力を迅速に計測し、インコンベヤよりプリント基板が搬入されるメインコンベヤにおいて、計測された反力に基づいて演算されたクランプ力で前記クランプ力制御装置により制御してクランプすることができる。このように、1つのスクリーン印刷装置の中で、作業時間が異なる基板反力の計測作業とクランプしてスクリーン印刷する作業とを独立させた基板搬送が可能となるので、搬送するタイミングを調整することにより、プリント基板毎のクランプ力を設定してスクリーン印刷する一連の作業を極めて効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明のスクリーン印刷装置の実施形態を以下に説明する。図1は、スクリーン印刷装置の概要を示す平面図、図2は、インコンベヤの基板反力計測装置の概要を示す斜視図である。スクリーン印刷装置2は、図1に示すように、基板搬送装置4、基板保持装置6(図3参照)、スクリーンマスク保持装置8、スキージ装置10及び制御装置12を備えている。
【0012】
基板搬送装置4は、プリント基板24が搬送される上流側(図1において左側)より連設されたインコンベヤ16、メインコンベヤ18及びアウトコンベヤ20で構成されている。これらのコンベヤ16,18,20は夫々1対の無端のコンベヤベルト22を備え、各対のコンベヤベルト22がサーボモータ(図略)により夫々周回させられることで、プリント基板24が水平な方向(X方向)に搬送されるようになっている。このサーボモータはエンコーダを備え、回転角度をエンコーダにより検出して、プリント基板24の搬送速度、搬送方向及び搬送位置が制御できるようになっている。
【0013】
インコンベヤ16には、図2に示すように、基板反力計測装置30が設けられている。基板反力計測装置30は、インコンベヤ16の上方に配設されたXYロボット32に設けられている。XYロボット32はY軸方向(X方向に直角な水平方向)に細長い本体フレーム34を備えており、本体フレーム34にはY軸方向に延在するY軸方向レール46とY軸方向レール46に平行に設けられたY軸送り螺子48とが設けられている。Y軸送り螺子48は、サーボモータ49により軸回りに回転可能に設けられている。Y軸方向レール46に摺動可能に係合する摺動係合部50と、Y軸送り螺子48に螺合するねじ係合部52とを備えたY軸スライダ54が設けられ、Y軸スライダ54には前記基板反力計測装置30が設けられている。前記基板反力計測装置30は、Y軸スライダ54に組みつけられた昇降シリンダ58と昇降シリンダ58に対して出入り可能に下方へ突出する接触子56とが設けられ、接触子56の下端部はプリント基板24の表面に接触するようになっている。接触子56には接触子56に加わった力を検出するロードセル57が設けられ、ロードセル57で検出した信号が図略のアンプ装置により増幅して制御装置12に伝達されて、クランプ力が演算される。この制御装置12はクランプ力演算装置を構成する。
【0014】
インコンベヤ16の両外側にはX軸方向に延在する一対のX軸方向レール60が設けられ、X軸方向レール60には本体フレーム34の各端部に組付けられた第1スライダ62及び第2スライダ64が摺動可能に設けられている。第1スライダ62側の端縁には、ねじ係合部66が設けられ、ねじ係合部66はX軸方向レール60に並設のX軸台68に組付けられた図略のサーボモータで回転するX軸送り螺子70に螺合されている。これらのX軸方向レール60、第1スライダ62、第2スライダ64、前記本体フレーム34及び前記サーボモータ49等によりXYロボット32を構成している。
【0015】
前記メインコンベヤ18には、図3に示すように、基板保持装置6が設けられている。基板保持装置6は、サイドクランプ装置としての基板クランプ装置80及び基板支持装置82から構成される。基板クランプ装置80は、基台1上に立設された第1支持フレーム84及び第2支持フレーム86とから成り、第1支持フレーム84及び第2支持フレーム86は上端に対向する基板押え部88を有している。第2支持フレーム86は基台1に固定立設され、第1支持フレーム84は下部の固定支持部89と上部の可動支持部90とから構成される。固定支持部89は基台1に第2支持フレーム86に対向して固定立設され、可動支持部90の下部は、固定支持部89と第2支持フレーム86との間に水平に架設されたY軸方向レール92に摺動可能に係合されている。Y軸方向レール92に平行するY軸方向送り螺子94が設けられ、Y軸方向送り螺子94はサーボモータ97によって軸回りに回転駆動するようになっている。Y軸方向送り螺子94にはボールネジ部材96が螺合され、ボールネジ部材96はY軸方向レール92に摺動係合するスライダ95に組付けられている。ボールネジ部材96は、シリンダ98を介して可動支持部90に係合し、シリンダ98の駆動及びY軸方向送り螺子94の回転によって可動支持部90がY軸方向レール92に沿って摺動するようになっている。シリンダ98には、図略のエアポンプに連通する図略のエアホースが設けられ、エアポンプとシリンダ98の間には電気信号により無段階で圧力制御が可能な図略の電空比例弁が設けられている。この電空比例弁の開閉及びサーボモータ97の駆動は制御装置12によって制御される。電空比例弁及び制御装置12は、前記ロードセル57で検出した信号より演算されたクランプ力に基づいて、基板クランプ装置80のクランプ力を制御するクランプ力制御装置を構成する。
【0016】
前記基板支持装置82は、図3に示すように、第1支持フレーム84と第2支持フレーム86の間に設けられ、詳細な図示は省略するが、複数の支持ピン及び支持ピンが着脱可能に取り付けられる支持ピン台100を有している。支持ピン台100は、昇降台102が設けられた昇降装置104に固定され、昇降装置104は、図略の昇降用モータにより昇降台102を昇降させるようになっている。
【0017】
前記メインコンベヤ18の上方には、矩形枠状に形成されたスクリーンマスク保持装置8が設けられ、矩形枠の開口に着脱可能に図略のスクリーンマスクが取り付けられている。スクリーンマスクにはペースト状の半田が通り抜ける複数のパターン孔(図略)が設けられている。スクリーンマスク保持装置8の上方には、スキージ装置10が設けられ、スキージ装置10は1対のスキージヘッド(図略)とスキージヘッドを昇降させるスキージヘッド昇降装置(図略)とスキージヘッドをスクリーンマスクに平行に摺動させるスキージヘッド移動装置(図略)とを含んでいる。また、スクリーンマスク保持装置8の上方傍には、図略の半田供給装置が設けられ、前記スクリーンマスク上にペースト状半田を適宜供給するようになっている。
【0018】
上記構成のスクリーン印刷装置2を使用してプリント基板24にスクリーン印刷する場合について、図面に基づいて以下に説明する。先ず、プリント基板24がインコンベヤ16に搬入されると、サーボモータが駆動してコンベヤベルト22を動かしてエンコーダによりプリント基板24が、インコンベヤ16の略中央に位置したところ(反力計測位置)を検知して、コンベヤベルト22を停止させる。次に、XYロボット32を駆動させ、基板反力計測装置30を停止したプリント基板24の中央上方に移動させる。次に、昇降シリンダ58を駆動させて、接触子56を降下させてプリント基板24の上面に接触させる。そして、接触点からさらに例えば2mmだけ接触子56を降下させ、プリント基板24の面に垂直な方向の反力をロードセル57で検出する。検出されたプリント基板24の反力は、電気信号としてアンプ装置(図略)によって増幅されて、制御装置12に送られる。制御装置12では、伝達された反力に基づき最適なクランプ力を求める関係式等により基板クランプ装置80のクランプ力が演算される。
【0019】
次に、反力が測定されたプリント基板24は、インコンベヤ16からメインコンベヤ18に送られる。メインコンベヤ18ではプリント基板24の搬入前には、図3に示すように、支持ピン台100及び昇降台102が下降されて下方の退避位置に位置決めされている。そして、プリント基板24は、コンベヤベルト22により搬送されて印刷作業の行われる印刷位置(クランプ位置)の下方にある停止位置に停止される。
【0020】
次に、昇降用モータの駆動により昇降装置104を上昇させて支持ピン台100をプリント基板24の裏面に当接させる。プリント基板24に形成されている複数の各孔の一部に、支持ピン台100の支持ピンの先端が嵌合支持した状態で、プリント基板24は印刷位置(クランプ位置)まで上昇させられる。
【0021】
次に、第1支持フレーム84の可動支持部90を第2支持フレーム86方向に移動させ、プリント基板24のクランプする寸法に近づける。そして、シリンダ98の圧力を調節して、両側の基板押さえ部88でプリント基板24をクランプする。この際、クランプ力は、制御装置12により制御された電空比例弁によって、最適のクランプ力でクランプされる。
【0022】
次に、スクリーンマスク保持装置8を下降させ、スクリーンマスク保持装置8に張架されたスクリーンマスク(図略)をプリント基板24の表面に接着する。図略の半田供給装置よりペースト状の半田をスクリーンマスク上に供給し、スキージ装置10を摺動させることにより、供給された半田をスクリーンマスク(図略)の表面に塗布する。この塗布された半田はスクリーンマスクに形成されたパターン孔(貫通孔)を介してプリント基板24の表面に印刷される。
【0023】
次に、スクリーンマスク保持装置8を上昇させ、プリント基板24の表面からスクリーンマスクを剥離させる。そして、サーボモータ97を逆回転させて第1支持フレーム84の可動支持部90を第2支持フレーム86から離間させる方向に移動させ、プリント基板24をアンクランプさせる。昇降装置104を駆動させて昇降台102を下降させることにより支持ピン台100を下降させる。そして、プリント基板24の両端部をコンベヤベルト22上に載置させることにより、支持ピン台100からコンベヤベルト22にプリント基板24を乗り換えさせる。メインコンベヤ18のコンベヤベルト22に載置されたプリント基板24は、アウトコンベヤ20に搬送され、次工程の実装装置に搬出される。
【0024】
上記スクリーン印刷装置2によると、プリント基板24をサイドクランプする前工程にあるインコンベヤ16で、基板反力計測装置30によりプリント基板24の面に垂直な方向から、押圧した際の反力を検知し、検知された反力からプリント基板24の最適なクランプの圧力を制御装置12において演算する。このように、基板24の面に垂直な方向から押圧することで、小さな押圧力でプリント基板24を効果的に撓ませて測定できるので、測定した反力の値の解析からクランプ力を容易に求めることができる。また、クランプの直前に、基板反力計測装置30によりプリント基板24の反力を自動的に計測し、制御装置(クランプ力演算装置)12により最適なクランプ力を演算し、制御装置12及び電空比例弁(クランプ力制御装置)により基板クランプ装置(サイドクランプ装置)のクランプ力を制御してプリント基板24をクランプさせることができるので、基板毎の多量のクランプ力のデータを予め制御プログラムに組み込む作業やマニュアルで行う煩雑なクランプ力調整作業を省いて、迅速にスクリーン印刷を行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【0025】
基板反力計測装置30がスクリーン印刷装置2のインコンベヤ16上で使用できるように組み込まれているので、インコンベヤ16上でプリント基板24を停止させて反力を迅速に計測し、インコンベヤ16よりプリント基板24が搬入されるメインコンベヤ18において、計測された反力に基づいて演算されたクランプ力で制御装置12及び電空比例弁(クランプ力制御装置)により制御してクランプすることができる。このように、1つのスクリーン印刷装置2の中で、作業時間が異なる基板反力の計測作業とクランプしてスクリーン印刷する作業とを独立させた基板搬送が可能となるので、搬送するタイミングを調整することにより、プリント基板毎に最適のクランプ力を設定してスクリーン印刷する一連の作業を極めて効率よく行うことができる。
【0026】
なお、上記実施形態において、スクリーン印刷装置2に、基板搬送装置4のインコンベヤ16が含まれるものとしたが、これに限定されず、例えばスクリーン印刷装置とは別機のインコンベヤでもよい。
【0027】
また、基板反力計測装置の検出装置としてロードセルを使用したが、これに限定されず、例えば、公知の各種力覚センサを使用することができる。
【0028】
また、プリント基板のクランプについて、エアによる力を電空比例弁を使用してクランプ力を制御するものとしたが、これに限定されず、例えば、サーボモータのトルクを制御してクランプするものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】実施形態におけるスクリーン印刷機概要を示す平面図。
【図2】同インコンベヤの概要を示す斜視図。
【図3】同メインコンベヤの概要を示す一部に断面を有する正面からの図。
【符号の説明】
【0030】
2…スクリーン印刷装置、4…基板搬送装置、8…スクリーンマスク(スクリーンマスク保持装置)、10…スキージ(スキージ装置)、30…基板反力計測装置、12…クランプ力演算装置・クランプ力制御装置(制御装置)、80…サイドクランプ装置(基板クランプ装置)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント基板を搬入・搬出する基板搬送装置と、搬入されたプリント基板を側面からクランプするサイドクランプ装置とを備え、クランプされたプリント基板に重ねられたスクリーンマスク上でスキージを摺動することにより、前記スクリーンマスクに形成された貫通孔を介して印刷剤をプリント基板に印刷するスクリーン印刷装置において、
プリント基板を面方向から押圧して押圧に対する反力を検知する基板反力計測装置を設け、該基板反力計測装置により、前記プリント基板の反力を計測する基板反力計測工程と、
計測された反力の値に基づいたクランプ力でプリント基板を前記サイドクランプ装置によりクランプするクランプ工程と、
クランプされた前記プリント基板に前記スクリーンマスクを重ねて印刷剤を前記スキージで印刷する印刷工程と、
を備えたことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項2】
プリント基板を搬入・搬出する基板搬送装置と、搬入されたプリント基板を側面からクランプするサイドクランプ装置とを備え、クランプされたプリント基板に重ねられたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成された貫通孔を介して印刷剤をプリント基板に印刷するスクリーン印刷装置において、
プリント基板を面方向から押圧してプリント基板の反力を計測する基板反力計測装置と、
計測された反力の値からサイドクランプに使用するクランプ力を演算するクランプ力演算装置と、
演算されたクランプ力に基づいて、前記サイドクランプ装置のクランプ力を制御してプリント基板をクランプさせるクランプ力制御装置と、
を備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項3】
請求項2において、前記基板搬送装置は、プリント基板の反力を計測する反力計測位置を有するインコンベヤと、該インコンベヤから搬送されたプリント基板をクランプするクランプ位置を有するメインコンベヤとを備え、
前記インコンベヤ上で前記基板反力計測装置によりプリント基板の反力を計測し、前記メインコンベヤに搬入された前記プリント基板を前記クランプ力制御装置によりクランプ力を制御してクランプすることを特徴とするスクリーン印刷装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−166302(P2009−166302A)
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−5284(P2008−5284)
【出願日】平成20年1月15日(2008.1.15)
【出願人】(000237271)富士機械製造株式会社 (775)
【Fターム(参考)】