スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
【課題】良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保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。
【解決手段】半田ペーストを基板に印刷するスクリーン印刷において、半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて版離れ動作における初期停留時間Ｔ０を所定のタイマー値として予め設定しておき、スキージング動作後の版離れにおいて、初期停留時間Ｔ０が経過した後に半田ペーストの粘度が回復した状態で基板１０のマスクプレート１２からの離隔を開始させる。これにより、版離れにおける半田ペーストの型崩れを抑制して、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【解決手段】半田ペーストを基板に印刷するスクリーン印刷において、半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて版離れ動作における初期停留時間Ｔ０を所定のタイマー値として予め設定しておき、スキージング動作後の版離れにおいて、初期停留時間Ｔ０が経過した後に半田ペーストの粘度が回復した状態で基板１０のマスクプレート１２からの離隔を開始させる。これにより、版離れにおける半田ペーストの型崩れを抑制して、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペーストを基板に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。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に半田接合する際の半田供給方法として、スクリーン印刷による方法が知られている。この方法では、マスクプレートに設けられたパターン孔を介して半田粒子をフラックス成分に含有させた半田ペーストが基板の電極面に印刷され、マスクプレートの下面に基板を当接させた状態でマスクプレートの上面でスキージを摺動させるスクリーン印刷機構を備えたスクリーン印刷装置が用いられる（例えば特許文献１）。
【０００３】
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実に半田ペーストを充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートを基板の下面から離隔させる版離れの際に、半田ペーストをパターン孔から型くずれすることなく離脱させる版離れ性が良好であることが求められる。このため、スクリーン印刷動作においては、基板をマスクプレートから離隔させる際の動作速度や動作パターンを、使用される半田の性状に合わせて最適に設定する各種の試みがなされている。
【０００４】
例えば、上述の特許文献例においては、基板がマスクプレートから離れる際に、パターン孔内における半田ペーストの流動を促進させるような動きを付与することにより、半田ペーストの粘度を低下させて版離れ性を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平７−８００８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年電子部品の用途の多様化や環境保護の観点から、従来一般に用いられていた半田と異なる組成の半田が電子部品の半田接合用に用いられるようになっている。例えば、環境保護の要請からは有害な半田成分をほとんど含まない鉛フリー半田が広く用いられるようになっており、また車載用の電子機器にはアクリル系の樹脂をフラックス成分として用いた車載用半田が用いられる。
【０００６】
これらの半田ペーストは、従来のＰｂ−Ｓｎ共晶半田をロジン系など汎用のフラックス中に含有させた半田ペーストと比較して、性状や粘度特性が大きく異なっており、従来の版離れ動作パターンをそのまま適用することが難しくなってきている。すなわち、鉛フリー半田を構成する錫系合金はＰｂ−Ｓｎ共晶半田よりも比重が小さいことから、自重による版抜け作用が小さく、形状が崩れやすいという特徴がある。さらにフラックスとしてアクリル系の樹脂を用いたものでは、チキソ比が小さいことに起因して、版離れ時の型崩れを誘発しやすい。このように、鉛フリー半田を用いた半田ペーストの印刷においては、版離れ時の形状の保持が難しく、良好な印刷品質を確保することが困難であるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷装置であ
って、前記基板を下受けして保持する基板下受部と、前記基板下受部を昇降させることによりマスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ手段と、前記版離れ手段を制御する版離れ制御手段と、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記版離れ手段による版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定部とを備え、前記版離れ制御手段は、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板下受部の下降を開始させるように前記版離れ手段を制御する。
【０００９】
本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定工程と、前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させる充填工程と、前記マスクプレートの下面から基板を離隔させる版離れ工程とを含み、前記版離れ工程において、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板の前記マスクプレートからの離隔を開始させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定しておき、版離れ工程において、マスクプレートの下面に基板が当接した状態から初期停留時間の間基板を静止状態で保持し、初期停留時間が経過した後にペーストの粘度が回復した状態で基板のマスクプレートからの離隔を開始させることにより、版離れにおける半田ペーストの型崩れを抑制して、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作のフロー図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図である。
【００１２】
まず図１、図２を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。
【００１３】
第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａ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５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄ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。
【００１４】
ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの
搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、搬送レール８とともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。
【００１５】
第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａ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６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄ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６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた下受テーブル７が配設されている。
【００１６】
第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、下受テーブル７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして下受テーブル７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、下受テーブル７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、下受テーブル７によって支持された状態の基板１０を両側からクランプして保持する。下受テーブル７およびクランプ機構９は、基板１０を下受けして保持する基板下受部となっている。そして第１のＺ軸テーブル５は、この基板下受部を昇降させることにより、マスクプレート１２の下面から基板１０を離隔させる版離れ手段を構成する。
【００１７】
次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１１にはマスクプレート１２が展張されており、マスクプレート１２には、基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ａが設けられている。マスクプレート１２上にはスキージヘッド１３が配設されている。スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、マスクプレート１２の上面に当接する。そしてこの状態で水平移動機構（図示省略）によってプレート１４をＹ方向に移動させることにより、スキージ１６はマスクプレート１２の上面で摺動し、これによりパターン孔１２ａ内に半田ペースト（ペースト）が充填される。
【００１８】
次に、図３を参照して制御系の構成を説明する。ここでは、スクリーン印刷装置の機能のうち、スクリーン印刷後に基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ動作に関する機能のみについて示している。図３において制御部２０は制御装置のＣＰＵによる演算処理機能であり、以下に説明する各部の動作や処理を制御する機能を有している。
【００１９】
タイマー設定部２１は、使用される半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて、第１のＺ軸テーブル５による版離れ動作における初期停留時間Ｔ０（図６（ａ）参照）を所定のタイマー値として設定する。ここで粘度回復時間とは、撹拌によって流動性が増して粘度が低下した状態の半田ペーストが撹拌前の粘度状態に戻るのに必要とされる時間であり、この粘度回復時間は半田ペーストの組成に応じて異なったものとなる。例えばチキソ比の小さいアクリル系樹脂をフラックス成分とする半田ペーストは、撹拌動作によって粘度が低下した後に元の粘度まで回復するのに、ロジン系など汎用のフラックスを用いた一般の半田ペーストと比較して長い時間を必要とすることが知られている。
【００２０】
そしてこのような粘度回復時間が長い特性を有し、半田粒子の比重が従来型のＰｂ−Ｓｎ共晶半田よりも小さい鉛フリーの半田粒子を含有する半田ペーストを用いる場合には、スキージング後に基板をマスクプレートから離隔させる版離れ動作において半田ペースト
が型崩れしやすく、良好な印刷品質を確保することが難しいという問題が生じている。このような課題を解決するため、本実施の形態においては、スキージング後の版離れ動作開始に先立って、基板をタイマー値によって規定される所定時間だけ停止状態に置いて、パターン孔内に充填された半田ペーストの粘度を回復させ、その後に版離れ動作を開始するようにしている。
【００２１】
このタイマー値の設定は、作業者が操作パネルの入力装置からデータ入力することにより行われ、実際の設定例では、３〜１０ｓｅｃ．のオーダーの時間に設定される。版離れパターン記憶部２２は、印刷動作における版離れパターン、すなわち第１のＺ軸テーブル５による版離れ速度パターンや、上述の初期停留時間のタイマー値の組み合わせを各基板、半田ペーストの種類毎に記憶する。
【００２２】
駆動部２３は、版離れ手段としての第１のＺ軸テーブル５の駆動源であるＺ軸モータ５ｂを駆動する。版離れパターン記憶部２２に記憶された版離れパターンにしたがって制御部２０が駆動部２３を制御することにより、対象となる基板や半田ペーストの種類に応じて適正な版離れ条件で版離れ動作が実行される。したがって制御部２０は、版離れ手段である第１のＺ軸テーブル５を制御する版離れ制御手段となっている。そして後述するように、制御部２０は、マスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま初期停留時間の間基板１０を静止状態で保持し、初期停留時間が経過した後に、基板下受部の下降を開始させるように第１のＺ軸テーブル５を制御する。
【００２３】
次にスクリーン印刷動作について、図４のフローに沿って図５を参照しながら説明する。ここで行われるスクリーン印刷は、基板１０に半田バンプを形成するために半田ペーストを印刷するものである。マスクプレート１２としては、微小サイズ（例えば０．４ｍｍ×０．２ｍｍ程度）のパターン孔１２ａ（パターン孔）が高密度で形成された薄型のものが使用され、さらに使用する半田ペーストとしては、前述のような鉛を成分として含まない鉛フリー半田をフラックスに含有させた組成で、粘度回復時間が長い特性を有する種類のものを用いている。
【００２４】
このような印刷条件下で行われるスクリーン印刷は印刷難度が高く、特にスキージング後の版離れ動作において基板の全範囲にわたって均一で半田ペーストの型崩れのない良好な版離れを行うことが難しい。すなわち、パターン孔が高密度で存在するため版離れ時のタック力が大きい一方、マスクプレート自体は薄くて撓みやすいため、基板を下降させる版離れ動作時にはマスクプレートが下方に引っ張られ気味になりやすい。この結果、基板の外周部と中央部とで版離れのタイミングに差が生じ、均一な版離れを実現することが困難であった。
【００２５】
さらに、前述のような鉛フリー半田を成分とし、粘度回復時間が長い特性を有する種類のものを用いる場合には、パターン孔１２ａ内の半田ペーストの粘度が低下して流動性に富んだ状態で版離れが開始される結果、基板１０の表面に付着した半田ペーストが基板１０とともに下降する際に、パターン孔１２ａの内壁に付着した半田ペーストとの間で部分的に繋がった状態となるいわゆる糸引き現象が発生する。そしてこのような糸引き現象は、基板１０表面における半田ペーストの形状の型崩れの要因となり、特に微小サイズのパターン孔が対象である場合にはこの傾向が顕著となり、印刷不具合を招く結果となっていた。本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、このような難度が高い半田バンプ形成のためのスクリーン印刷を対象として、以下に示すような方法によって均一な版離れ性と印刷品質の確保を実現している。
【００２６】
まず印刷動作の開始に先立って、半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて、マスクプレート１２の下面から基板１０を離隔させる版離れ動作における初期停留時間
を所定のタイマー値として設定する（タイマー設定工程）。このタイマー設定処理は、タイマー設定部２１を操作することにより行われる。
【００２７】
印刷動作が開始されると、まず第１のＺ軸テーブル５を駆動して下受テーブル７を上昇させ、図５（ａ）に示すように、下受テーブル７によって基板１０を下受けする。次いで下受けテーブル７上の基板１０をクランパ９ａによって両側から挟み込んで保持させ、Ｚ軸テーブル５を駆動して基板下受部（下受けテーブル７、クランプ機構９）を基板１０とともにを上昇させる。これにより上昇した基板１０はマスクプレート１２の下面に当接する（マスク装着工程）。このとき、基板１０の上面をマスクプレート１２の下面の正規高さ位置から、所定の突き上げ代ｈだけ高い位置まで上昇させ、基板１０とマスクプレート１２との当接具合を突き上げ勝手に設定する。
【００２８】
次に図５（ｂ）に示すように、マスクプレート１２にスキージ１６を当接させ、マスクプレート１２上にクリーム状の半田ペースト１７が供給された状態で、スキージ１６を移動させる（ＳＴ１）。このスキージング動作により、図５（ｃ）に示すように、各パターン孔１２ａ内には半田ペースト１７が充填される（ＳＴ２）（充填工程）。この充填工程において、半田ペースト１７はスキージング動作時のスキージ１６による撹拌作用によって粘度が低下して流動性が増大するため、微小なパターン孔１２ａ内に半田ペースト１７を良好に充填することができる。
【００２９】
次いで版離れ動作が行われる。ここで、版離れ開始に際しては、タイマー値計測が行われる（ＳＴ３）。すなわちマスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま、予め設定された初期停留時間Ｔ０の間基板１０を静止状態で保持する。そしてタイマー値がタイムアップして初期停留時間Ｔ０が経過した後に、版離れを開始する（ＳＴ４）。
【００３０】
すなわち、Ｚ軸テーブル５を駆動して下受テーブル７およびクランプ機構９を基板１０とともに下降させ、パターン孔１２ａ内に充填された半田ペースト１７を基板１０上に付着させたまま、基板１０をマスクプレート１２の下面から離隔させる。このとき、図５（ｄ）に示すように、基板１０とマスクプレート１２の離隔は基板１０の外周部分から開始され、外周部の離隔が開始した状態においては、中央部はまだ密着状態にある。
【００３１】
この後、下受けテーブル７を更に下降させることにより、図５（ｅ）に示すように、基板１０の全範囲においてマスクプレート１２が基板１０の上面から離隔し、版離れが終了する（ＳＴ５）（版離れ工程）。これにより、パターン孔１２ａを介して基板１０の上面へ半田ペースト１７を印刷するスクリーン印刷動作が完了する。
【００３２】
次に図６を参照して、上述のスクリーン印刷動作における版離れ動作の動作パターンについて説明する。図６（ａ）は、この版離れ動作における第１のＺ軸テーブル５の下降速度パターンを示している。ここでは、基板１０を下降させる際の下降速度Ｖ（版離れ速度）の時間的変化を、基板１０の下降量を示す下降ストロークＳと関係付けながら図示している。速度パターンとして一般的な台形パターンを想定しており、速度パターンを示す台形（速度線と時間軸とで形成される）の面積が、当該下降動作における下降ストロークに相当する。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、版離れ動作の開始に際しては、まず前述のタイマー値に相当する初期停留時間Ｔ０が設定されており、この間は第１のＺ軸テーブル５は動作せず、基板１０は静止状態で保持される。前述のように初期停留時間Ｔ０は使用される半田ペースト１７の種類に固有の粘度回復時間に応じて設定されることから、基板１０が初期停留時間Ｔ０の間静止状態に保持されることにより、スキージング動作時の撹拌作用によって一旦低下した半田ペースト１７の粘度はスキージング前の状態の粘度に回復する。これによ
り、半田ペースト１７内の半田粒子は粘度が回復したフラックス成分によって凝集力が増大した状態となる。そして以下に示す版離れは、このようにしてパターン孔１２ａ内の半田ペースト１７の粘度が回復し、半田粒子の凝集力が増大した状態で開始される。
【００３４】
版離れ動作は、第１の下降時間Ｔ１，第２の下降時間Ｔ２の２段階に分けて行われる。ここで第１の下降時間Ｔ１、第２の下降時間Ｔ２の間に、基板１０はそれぞれ第１の下降ストロークＳ１、第２の下降ストロークＳ２だけ下降する。すなわち、この版離れ動作パターンに示すように、上述のスクリーン印刷方法における版離れ工程では、マスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま初期停留時間Ｔ０の間基板１０を静止状態で保持し、初期停留時間Ｔ０が経過した後に基板１０のマスクプレート１２からの離隔を開始させるようにしている。
【００３５】
そして、基板１０のマスクプレート１２からの離隔が開始した後から、下降ストロークが第１の下降ストロークＳ１に到達するまで間は、下降速度を低速（例えば０．１ｍｍ／ｓ程度）の第１の下降速度Ｖ１（第１の版離れ速度）に設定し、下受けテーブル７をゆっくり下降させるようにしている。そして下降ストロークが第１の下降ストロークＳ１に到達すると、一旦下降速度を零に戻した後再び下降速度を増速して第１の下降速度Ｖ１よりも高速（例えば５ｍｍ／ｓ程度）の第２の下降速度Ｖ２（第２の版離れ速度）で下受けテーブル７を下降させる。これにより下受けテーブル７は第２の下降ストロークＳ２だけ下降して下降位置にて停止する。
【００３６】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、半田ペースト１７はパターン孔１２ａ内に充填された状態から、図６（ｂ）に示すように、基板１０の上面がマスクプレート１２の下面から第１の下降ストロークＳ１だけ離隔するようになるまでの間、低速（第１の下降速度Ｖ１）で下降する。ここで、第１の下降ストロークＳ１は、マスクプレート１２の厚みｔに応じて設定される。本実施の形態においては、厚みｔの１／２倍〜２倍の範囲（望ましくは１／２倍〜９／１０倍、さらに望ましくは２／３倍〜３／４倍の範囲）に設定される。
【００３７】
この第１の下降ストロークＳ１だけ基板１０が下降する第１の下降時間Ｔ１の間は、基板１０の下降速度が０．１ｍｍ／ｓのオーダーの低速であることから、パターン孔１２ａ内の半田ペースト１７のうち、パターン孔１２ａの側壁面に接触する位置にある半田ペースト１７は、図６（ｃ）に示すように、基板１０の下降開始後も側壁面に付着した状態のままパターン孔１２ａ内に残留する傾向が強い。そして基板１０の上面に印刷されて基板１０とともに下降する半田ペースト１７とは、垂下状態で糸引き状に引き延ばされた半田ペースト１７によって連結された状態となる。このとき、基板１０上の半田ペースト１７は前述の初期停留時間Ｔ０の間の静止によって粘度が回復し、半田粒子がフラックス成分によって凝集した状態となっていることから、上述の糸引きよる半田ペースト１７の型崩れが極力抑制される。
【００３８】
図６（ｄ）は、基板１０が第２の下降ストロークＳ２だけ下降する第２の下降時間Ｔ２における半田ペースト１７の状態を示している。すなわち、図６（ｃ）のタイミングにおいて、下降速度は低速の第１の下降速度Ｖ１から第２の下降速度Ｖ２に急激に増速することから、図６（ｃ）においてパターン孔１２ａ内の側壁面に付着して一部が基板１０上の半田ペースト１７と連結状態にあった半田ペースト１７は、増速時の衝撃的な引張り力により引きちぎられる。これにより、図６（ｂ）においてパターン孔１２ａ内に充填されていた半田ペースト１７は、一部分をパターン孔１２ａの側壁面に残留させた状態で大部分が基板１０とともに下降し、版離れが行われる。このとき、半田ペースト１７は、前述のように粘度が回復して半田粒子の凝集力が増大した状態にあることから、基板１０上の半田ペースト１７の型崩れが抑制される。
【００３９】
すなわち、上述の版離れ動作パターンは、マスクプレート１２の下面に基板１０が当接した状態から、基板１０の上面がマスクプレート１２の下面からマスクプレート１２の厚みの１／２倍〜２倍の間に設定される所定隙間だけ離隔するまでの間、第１の版離れ速度Ｖ１で基板下受部を下降させ、次いで第１の版離れ速度Ｖ１よりも高速の第２の版離れ速度Ｖ２で基板下受部を下降させるように、版離れ手段を制御する形態となっている。
【００４０】
これにより、印刷に用いられる半田ペースト１７が経時変化によって粘度の変動が生じている場合においても、粘度状態によって版離れ性が大きく左右される度合いが少なく、いずれの場合においても許容範囲内の版離れ性を確保することができる。したがって、鉛フリー半田やアクリル系半田のように印刷難度が高い半田ペーストを使用した場合においても、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【００４１】
なお、第１の下降ストロークＳ１および初期下降時間Ｔ１は、タクトタイムの面からはできるだけ小さく設定する方が有利であるが、前述のように連結状態の半田ペースト１７を的確に引きちぎって印刷された半田ペースト１７の型崩れを極力防止するためには、基板１０がある程度以上マスクプレート１２の下面から離れている方が望ましい。このため実際の第１の下降ストロークＳ１の決定は、許容されるタクトタイムと必要とされる印刷品質とを比較衡量した上で行われる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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、性状や粘度特性が従来と異なる半田ペーストを使用した場合においても、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができるという効果を有し、特に鉛フリー半田を基板に印刷する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作のフロー図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図
【符号の説明】
【００４４】
１ 基板位置決め部
５ 第１のＺ軸テーブル（版離れ手段）
５ｂ Ｚ軸モータ
７ 下受けテーブル（基板下受部）
９ クランプ機構（基板下受部）
１０ 基板
１２ マスクプレート
１２ａ パターン孔
１３ スキージヘッド
１６ スキージ
１７ 半田ペースト（ぺースト）
２０ 制御部（版離れ制御手段）
Ｔ０ 初期停留時間
Ｔ１ 第１の下降時間
Ｔ２ 第２の下降時間
Ｖ１ 第１の下降速度
Ｖ２ 第２の下降速度
Ｓ１ 第１の下降ストローク
Ｓ２ 第２の下降ストローク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペーストを基板に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。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に半田接合する際の半田供給方法として、スクリーン印刷による方法が知られている。この方法では、マスクプレートに設けられたパターン孔を介して半田粒子をフラックス成分に含有させた半田ペーストが基板の電極面に印刷され、マスクプレートの下面に基板を当接させた状態でマスクプレートの上面でスキージを摺動させるスクリーン印刷機構を備えたスクリーン印刷装置が用いられる（例えば特許文献１）。
【０００３】
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実に半田ペーストを充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートを基板の下面から離隔させる版離れの際に、半田ペーストをパターン孔から型くずれすることなく離脱させる版離れ性が良好であることが求められる。このため、スクリーン印刷動作においては、基板をマスクプレートから離隔させる際の動作速度や動作パターンを、使用される半田の性状に合わせて最適に設定する各種の試みがなされている。
【０００４】
例えば、上述の特許文献例においては、基板がマスクプレートから離れる際に、パターン孔内における半田ペーストの流動を促進させるような動きを付与することにより、半田ペーストの粘度を低下させて版離れ性を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平７−８００８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年電子部品の用途の多様化や環境保護の観点から、従来一般に用いられていた半田と異なる組成の半田が電子部品の半田接合用に用いられるようになっている。例えば、環境保護の要請からは有害な半田成分をほとんど含まない鉛フリー半田が広く用いられるようになっており、また車載用の電子機器にはアクリル系の樹脂をフラックス成分として用いた車載用半田が用いられる。
【０００６】
これらの半田ペーストは、従来のＰｂ−Ｓｎ共晶半田をロジン系など汎用のフラックス中に含有させた半田ペーストと比較して、性状や粘度特性が大きく異なっており、従来の版離れ動作パターンをそのまま適用することが難しくなってきている。すなわち、鉛フリー半田を構成する錫系合金はＰｂ−Ｓｎ共晶半田よりも比重が小さいことから、自重による版抜け作用が小さく、形状が崩れやすいという特徴がある。さらにフラックスとしてアクリル系の樹脂を用いたものでは、チキソ比が小さいことに起因して、版離れ時の型崩れを誘発しやすい。このように、鉛フリー半田を用いた半田ペーストの印刷においては、版離れ時の形状の保持が難しく、良好な印刷品質を確保することが困難であるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷装置であ
って、前記基板を下受けして保持する基板下受部と、前記基板下受部を昇降させることによりマスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ手段と、前記版離れ手段を制御する版離れ制御手段と、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記版離れ手段による版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定部とを備え、前記版離れ制御手段は、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板下受部の下降を開始させるように前記版離れ手段を制御する。
【０００９】
本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定工程と、前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させる充填工程と、前記マスクプレートの下面から基板を離隔させる版離れ工程とを含み、前記版離れ工程において、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板の前記マスクプレートからの離隔を開始させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定しておき、版離れ工程において、マスクプレートの下面に基板が当接した状態から初期停留時間の間基板を静止状態で保持し、初期停留時間が経過した後にペーストの粘度が回復した状態で基板のマスクプレートからの離隔を開始させることにより、版離れにおける半田ペーストの型崩れを抑制して、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作のフロー図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図である。
【００１２】
まず図１、図２を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。
【００１３】
第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａ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５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄ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。
【００１４】
ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの
搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、搬送レール８とともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。
【００１５】
第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａ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６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄ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６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた下受テーブル７が配設されている。
【００１６】
第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、下受テーブル７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして下受テーブル７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、下受テーブル７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、下受テーブル７によって支持された状態の基板１０を両側からクランプして保持する。下受テーブル７およびクランプ機構９は、基板１０を下受けして保持する基板下受部となっている。そして第１のＺ軸テーブル５は、この基板下受部を昇降させることにより、マスクプレート１２の下面から基板１０を離隔させる版離れ手段を構成する。
【００１７】
次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１１にはマスクプレート１２が展張されており、マスクプレート１２には、基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ａが設けられている。マスクプレート１２上にはスキージヘッド１３が配設されている。スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、マスクプレート１２の上面に当接する。そしてこの状態で水平移動機構（図示省略）によってプレート１４をＹ方向に移動させることにより、スキージ１６はマスクプレート１２の上面で摺動し、これによりパターン孔１２ａ内に半田ペースト（ペースト）が充填される。
【００１８】
次に、図３を参照して制御系の構成を説明する。ここでは、スクリーン印刷装置の機能のうち、スクリーン印刷後に基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れ動作に関する機能のみについて示している。図３において制御部２０は制御装置のＣＰＵによる演算処理機能であり、以下に説明する各部の動作や処理を制御する機能を有している。
【００１９】
タイマー設定部２１は、使用される半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて、第１のＺ軸テーブル５による版離れ動作における初期停留時間Ｔ０（図６（ａ）参照）を所定のタイマー値として設定する。ここで粘度回復時間とは、撹拌によって流動性が増して粘度が低下した状態の半田ペーストが撹拌前の粘度状態に戻るのに必要とされる時間であり、この粘度回復時間は半田ペーストの組成に応じて異なったものとなる。例えばチキソ比の小さいアクリル系樹脂をフラックス成分とする半田ペーストは、撹拌動作によって粘度が低下した後に元の粘度まで回復するのに、ロジン系など汎用のフラックスを用いた一般の半田ペーストと比較して長い時間を必要とすることが知られている。
【００２０】
そしてこのような粘度回復時間が長い特性を有し、半田粒子の比重が従来型のＰｂ−Ｓｎ共晶半田よりも小さい鉛フリーの半田粒子を含有する半田ペーストを用いる場合には、スキージング後に基板をマスクプレートから離隔させる版離れ動作において半田ペースト
が型崩れしやすく、良好な印刷品質を確保することが難しいという問題が生じている。このような課題を解決するため、本実施の形態においては、スキージング後の版離れ動作開始に先立って、基板をタイマー値によって規定される所定時間だけ停止状態に置いて、パターン孔内に充填された半田ペーストの粘度を回復させ、その後に版離れ動作を開始するようにしている。
【００２１】
このタイマー値の設定は、作業者が操作パネルの入力装置からデータ入力することにより行われ、実際の設定例では、３〜１０ｓｅｃ．のオーダーの時間に設定される。版離れパターン記憶部２２は、印刷動作における版離れパターン、すなわち第１のＺ軸テーブル５による版離れ速度パターンや、上述の初期停留時間のタイマー値の組み合わせを各基板、半田ペーストの種類毎に記憶する。
【００２２】
駆動部２３は、版離れ手段としての第１のＺ軸テーブル５の駆動源であるＺ軸モータ５ｂを駆動する。版離れパターン記憶部２２に記憶された版離れパターンにしたがって制御部２０が駆動部２３を制御することにより、対象となる基板や半田ペーストの種類に応じて適正な版離れ条件で版離れ動作が実行される。したがって制御部２０は、版離れ手段である第１のＺ軸テーブル５を制御する版離れ制御手段となっている。そして後述するように、制御部２０は、マスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま初期停留時間の間基板１０を静止状態で保持し、初期停留時間が経過した後に、基板下受部の下降を開始させるように第１のＺ軸テーブル５を制御する。
【００２３】
次にスクリーン印刷動作について、図４のフローに沿って図５を参照しながら説明する。ここで行われるスクリーン印刷は、基板１０に半田バンプを形成するために半田ペーストを印刷するものである。マスクプレート１２としては、微小サイズ（例えば０．４ｍｍ×０．２ｍｍ程度）のパターン孔１２ａ（パターン孔）が高密度で形成された薄型のものが使用され、さらに使用する半田ペーストとしては、前述のような鉛を成分として含まない鉛フリー半田をフラックスに含有させた組成で、粘度回復時間が長い特性を有する種類のものを用いている。
【００２４】
このような印刷条件下で行われるスクリーン印刷は印刷難度が高く、特にスキージング後の版離れ動作において基板の全範囲にわたって均一で半田ペーストの型崩れのない良好な版離れを行うことが難しい。すなわち、パターン孔が高密度で存在するため版離れ時のタック力が大きい一方、マスクプレート自体は薄くて撓みやすいため、基板を下降させる版離れ動作時にはマスクプレートが下方に引っ張られ気味になりやすい。この結果、基板の外周部と中央部とで版離れのタイミングに差が生じ、均一な版離れを実現することが困難であった。
【００２５】
さらに、前述のような鉛フリー半田を成分とし、粘度回復時間が長い特性を有する種類のものを用いる場合には、パターン孔１２ａ内の半田ペーストの粘度が低下して流動性に富んだ状態で版離れが開始される結果、基板１０の表面に付着した半田ペーストが基板１０とともに下降する際に、パターン孔１２ａの内壁に付着した半田ペーストとの間で部分的に繋がった状態となるいわゆる糸引き現象が発生する。そしてこのような糸引き現象は、基板１０表面における半田ペーストの形状の型崩れの要因となり、特に微小サイズのパターン孔が対象である場合にはこの傾向が顕著となり、印刷不具合を招く結果となっていた。本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、このような難度が高い半田バンプ形成のためのスクリーン印刷を対象として、以下に示すような方法によって均一な版離れ性と印刷品質の確保を実現している。
【００２６】
まず印刷動作の開始に先立って、半田ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて、マスクプレート１２の下面から基板１０を離隔させる版離れ動作における初期停留時間
を所定のタイマー値として設定する（タイマー設定工程）。このタイマー設定処理は、タイマー設定部２１を操作することにより行われる。
【００２７】
印刷動作が開始されると、まず第１のＺ軸テーブル５を駆動して下受テーブル７を上昇させ、図５（ａ）に示すように、下受テーブル７によって基板１０を下受けする。次いで下受けテーブル７上の基板１０をクランパ９ａによって両側から挟み込んで保持させ、Ｚ軸テーブル５を駆動して基板下受部（下受けテーブル７、クランプ機構９）を基板１０とともにを上昇させる。これにより上昇した基板１０はマスクプレート１２の下面に当接する（マスク装着工程）。このとき、基板１０の上面をマスクプレート１２の下面の正規高さ位置から、所定の突き上げ代ｈだけ高い位置まで上昇させ、基板１０とマスクプレート１２との当接具合を突き上げ勝手に設定する。
【００２８】
次に図５（ｂ）に示すように、マスクプレート１２にスキージ１６を当接させ、マスクプレート１２上にクリーム状の半田ペースト１７が供給された状態で、スキージ１６を移動させる（ＳＴ１）。このスキージング動作により、図５（ｃ）に示すように、各パターン孔１２ａ内には半田ペースト１７が充填される（ＳＴ２）（充填工程）。この充填工程において、半田ペースト１７はスキージング動作時のスキージ１６による撹拌作用によって粘度が低下して流動性が増大するため、微小なパターン孔１２ａ内に半田ペースト１７を良好に充填することができる。
【００２９】
次いで版離れ動作が行われる。ここで、版離れ開始に際しては、タイマー値計測が行われる（ＳＴ３）。すなわちマスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま、予め設定された初期停留時間Ｔ０の間基板１０を静止状態で保持する。そしてタイマー値がタイムアップして初期停留時間Ｔ０が経過した後に、版離れを開始する（ＳＴ４）。
【００３０】
すなわち、Ｚ軸テーブル５を駆動して下受テーブル７およびクランプ機構９を基板１０とともに下降させ、パターン孔１２ａ内に充填された半田ペースト１７を基板１０上に付着させたまま、基板１０をマスクプレート１２の下面から離隔させる。このとき、図５（ｄ）に示すように、基板１０とマスクプレート１２の離隔は基板１０の外周部分から開始され、外周部の離隔が開始した状態においては、中央部はまだ密着状態にある。
【００３１】
この後、下受けテーブル７を更に下降させることにより、図５（ｅ）に示すように、基板１０の全範囲においてマスクプレート１２が基板１０の上面から離隔し、版離れが終了する（ＳＴ５）（版離れ工程）。これにより、パターン孔１２ａを介して基板１０の上面へ半田ペースト１７を印刷するスクリーン印刷動作が完了する。
【００３２】
次に図６を参照して、上述のスクリーン印刷動作における版離れ動作の動作パターンについて説明する。図６（ａ）は、この版離れ動作における第１のＺ軸テーブル５の下降速度パターンを示している。ここでは、基板１０を下降させる際の下降速度Ｖ（版離れ速度）の時間的変化を、基板１０の下降量を示す下降ストロークＳと関係付けながら図示している。速度パターンとして一般的な台形パターンを想定しており、速度パターンを示す台形（速度線と時間軸とで形成される）の面積が、当該下降動作における下降ストロークに相当する。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、版離れ動作の開始に際しては、まず前述のタイマー値に相当する初期停留時間Ｔ０が設定されており、この間は第１のＺ軸テーブル５は動作せず、基板１０は静止状態で保持される。前述のように初期停留時間Ｔ０は使用される半田ペースト１７の種類に固有の粘度回復時間に応じて設定されることから、基板１０が初期停留時間Ｔ０の間静止状態に保持されることにより、スキージング動作時の撹拌作用によって一旦低下した半田ペースト１７の粘度はスキージング前の状態の粘度に回復する。これによ
り、半田ペースト１７内の半田粒子は粘度が回復したフラックス成分によって凝集力が増大した状態となる。そして以下に示す版離れは、このようにしてパターン孔１２ａ内の半田ペースト１７の粘度が回復し、半田粒子の凝集力が増大した状態で開始される。
【００３４】
版離れ動作は、第１の下降時間Ｔ１，第２の下降時間Ｔ２の２段階に分けて行われる。ここで第１の下降時間Ｔ１、第２の下降時間Ｔ２の間に、基板１０はそれぞれ第１の下降ストロークＳ１、第２の下降ストロークＳ２だけ下降する。すなわち、この版離れ動作パターンに示すように、上述のスクリーン印刷方法における版離れ工程では、マスクプレート１２の下面に基板１０を当接させたまま初期停留時間Ｔ０の間基板１０を静止状態で保持し、初期停留時間Ｔ０が経過した後に基板１０のマスクプレート１２からの離隔を開始させるようにしている。
【００３５】
そして、基板１０のマスクプレート１２からの離隔が開始した後から、下降ストロークが第１の下降ストロークＳ１に到達するまで間は、下降速度を低速（例えば０．１ｍｍ／ｓ程度）の第１の下降速度Ｖ１（第１の版離れ速度）に設定し、下受けテーブル７をゆっくり下降させるようにしている。そして下降ストロークが第１の下降ストロークＳ１に到達すると、一旦下降速度を零に戻した後再び下降速度を増速して第１の下降速度Ｖ１よりも高速（例えば５ｍｍ／ｓ程度）の第２の下降速度Ｖ２（第２の版離れ速度）で下受けテーブル７を下降させる。これにより下受けテーブル７は第２の下降ストロークＳ２だけ下降して下降位置にて停止する。
【００３６】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、半田ペースト１７はパターン孔１２ａ内に充填された状態から、図６（ｂ）に示すように、基板１０の上面がマスクプレート１２の下面から第１の下降ストロークＳ１だけ離隔するようになるまでの間、低速（第１の下降速度Ｖ１）で下降する。ここで、第１の下降ストロークＳ１は、マスクプレート１２の厚みｔに応じて設定される。本実施の形態においては、厚みｔの１／２倍〜２倍の範囲（望ましくは１／２倍〜９／１０倍、さらに望ましくは２／３倍〜３／４倍の範囲）に設定される。
【００３７】
この第１の下降ストロークＳ１だけ基板１０が下降する第１の下降時間Ｔ１の間は、基板１０の下降速度が０．１ｍｍ／ｓのオーダーの低速であることから、パターン孔１２ａ内の半田ペースト１７のうち、パターン孔１２ａの側壁面に接触する位置にある半田ペースト１７は、図６（ｃ）に示すように、基板１０の下降開始後も側壁面に付着した状態のままパターン孔１２ａ内に残留する傾向が強い。そして基板１０の上面に印刷されて基板１０とともに下降する半田ペースト１７とは、垂下状態で糸引き状に引き延ばされた半田ペースト１７によって連結された状態となる。このとき、基板１０上の半田ペースト１７は前述の初期停留時間Ｔ０の間の静止によって粘度が回復し、半田粒子がフラックス成分によって凝集した状態となっていることから、上述の糸引きよる半田ペースト１７の型崩れが極力抑制される。
【００３８】
図６（ｄ）は、基板１０が第２の下降ストロークＳ２だけ下降する第２の下降時間Ｔ２における半田ペースト１７の状態を示している。すなわち、図６（ｃ）のタイミングにおいて、下降速度は低速の第１の下降速度Ｖ１から第２の下降速度Ｖ２に急激に増速することから、図６（ｃ）においてパターン孔１２ａ内の側壁面に付着して一部が基板１０上の半田ペースト１７と連結状態にあった半田ペースト１７は、増速時の衝撃的な引張り力により引きちぎられる。これにより、図６（ｂ）においてパターン孔１２ａ内に充填されていた半田ペースト１７は、一部分をパターン孔１２ａの側壁面に残留させた状態で大部分が基板１０とともに下降し、版離れが行われる。このとき、半田ペースト１７は、前述のように粘度が回復して半田粒子の凝集力が増大した状態にあることから、基板１０上の半田ペースト１７の型崩れが抑制される。
【００３９】
すなわち、上述の版離れ動作パターンは、マスクプレート１２の下面に基板１０が当接した状態から、基板１０の上面がマスクプレート１２の下面からマスクプレート１２の厚みの１／２倍〜２倍の間に設定される所定隙間だけ離隔するまでの間、第１の版離れ速度Ｖ１で基板下受部を下降させ、次いで第１の版離れ速度Ｖ１よりも高速の第２の版離れ速度Ｖ２で基板下受部を下降させるように、版離れ手段を制御する形態となっている。
【００４０】
これにより、印刷に用いられる半田ペースト１７が経時変化によって粘度の変動が生じている場合においても、粘度状態によって版離れ性が大きく左右される度合いが少なく、いずれの場合においても許容範囲内の版離れ性を確保することができる。したがって、鉛フリー半田やアクリル系半田のように印刷難度が高い半田ペーストを使用した場合においても、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができる。
【００４１】
なお、第１の下降ストロークＳ１および初期下降時間Ｔ１は、タクトタイムの面からはできるだけ小さく設定する方が有利であるが、前述のように連結状態の半田ペースト１７を的確に引きちぎって印刷された半田ペースト１７の型崩れを極力防止するためには、基板１０がある程度以上マスクプレート１２の下面から離れている方が望ましい。このため実際の第１の下降ストロークＳ１の決定は、許容されるタクトタイムと必要とされる印刷品質とを比較衡量した上で行われる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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、性状や粘度特性が従来と異なる半田ペーストを使用した場合においても、良好な版離れ性と安定した印刷品質を確保することができるという効果を有し、特に鉛フリー半田を基板に印刷する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作のフロー図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図
【符号の説明】
【００４４】
１ 基板位置決め部
５ 第１のＺ軸テーブル（版離れ手段）
５ｂ Ｚ軸モータ
７ 下受けテーブル（基板下受部）
９ クランプ機構（基板下受部）
１０ 基板
１２ マスクプレート
１２ａ パターン孔
１３ スキージヘッド
１６ スキージ
１７ 半田ペースト（ぺースト）
２０ 制御部（版離れ制御手段）
Ｔ０ 初期停留時間
Ｔ１ 第１の下降時間
Ｔ２ 第２の下降時間
Ｖ１ 第１の下降速度
Ｖ２ 第２の下降速度
Ｓ１ 第１の下降ストローク
Ｓ２ 第２の下降ストローク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷装置であって、
前記基板を下受けして保持する基板下受部と、前記基板下受部を昇降させることによりマスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ手段と、前記版離れ手段を制御する版離れ制御手段と、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記版離れ手段による版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定部とを備え、
前記版離れ制御手段は、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板下受部の下降を開始させるように前記版離れ手段を制御することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定工程と、前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させる充填工程と、前記マスクプレートの下面から基板を離隔させる版離れ工程とを含み、
前記版離れ工程において、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板の前記マスクプレートからの離隔を開始させることを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷装置であって、
前記基板を下受けして保持する基板下受部と、前記基板下受部を昇降させることによりマスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ手段と、前記版離れ手段を制御する版離れ制御手段と、前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記版離れ手段による版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定部とを備え、
前記版離れ制御手段は、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板下受部の下降を開始させるように前記版離れ手段を制御することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストを前記パターン孔を介して基板に印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記ペーストの種類に固有の粘度回復時間に基づいて前記マスクプレートの下面から前記基板を離隔させる版離れ動作における初期停留時間を所定のタイマー値として設定するタイマー設定工程と、前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させる充填工程と、前記マスクプレートの下面から基板を離隔させる版離れ工程とを含み、
前記版離れ工程において、前記マスクプレートの下面に基板を当接させたまま前記初期停留時間の間前記基板を静止状態で保持し、前記初期停留時間が経過した後に前記基板の前記マスクプレートからの離隔を開始させることを特徴とするスクリーン印刷方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３６９５８（Ｐ２００８−３６９５８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４１１９（Ｐ２００６−２１４１１９）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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