スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
【課題】パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止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。
【解決手段】印刷実行工程にて密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へ移動させてパターン孔１２ａへペーストＰを充填する往路動作および復路動作において、進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させて、メッシュマスク１２の上面に密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰを成膜部材２９ｂによって延展して所定厚みのペースト膜Ｐ＊を形成する。これにより、パターン孔１２ａをペースト膜Ｐ＊で覆うことができ、パターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【解決手段】印刷実行工程にて密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へ移動させてパターン孔１２ａへペーストＰを充填する往路動作および復路動作において、進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させて、メッシュマスク１２の上面に密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰを成膜部材２９ｂによって延展して所定厚みのペースト膜Ｐ＊を形成する。これにより、パターン孔１２ａをペースト膜Ｐ＊で覆うことができ、パターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品接合用や回路形成用などに用いられる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】
部品接合用や回路形成用などに用いられるペーストを基板に供給する方法として、スクリーン印刷が知られている。この方法では、スクリーンマスクに設けられたパターン孔を介してペーストが基板の電極面に印刷され、スクリーンマスクの下面に基板を当接させた状態でスクリーンマスクの上面でスキージユニット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】
この特許文献に示す例では、スキージユニットとして、ペーストを貯留するカートリッジが内部に装着され、カートリッジ内のペーストを加圧してパターン孔内に加圧力により充填する構成の密閉型スキージ機構を用いた例を示している。この密閉型スキージ機構は、通常の開放型スキージのようにスキージの移動によってペーストをパターン孔内に押し込む単純なスキージング動作と比較して、充填性に優れるという特徴を備えている。このため、印刷に用いられるスクリーンマスクが金属製のメッシュ素材を樹脂で封止した形式のメッシュマスクなどであって、通常のスキージでは良好な充填性が得られにくいような用途に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７２５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述のメッシュマスクを対象としたスクリーン印刷においては、メッシュマスクの特性に起因して以下のような不都合が生じている。すなわち密閉型スキージ機構を用いたスクリーン印刷装置では、スキージング動作においてメッシュマスクの上面のペーストは後側の摺接部材によって掻き取られ、スキージングが終了した後にはメッシュマスクのパターン孔内に充填されたペーストは完全に露呈される。このため、メッシュ内のペーストは大気露呈により急速に乾燥し、目詰まり状態となりやすい。このような状態でスクリーン印刷作業を継続実行すると、パターン孔からペーストを離脱させる版離れや次回印刷時のペーストの充填性が阻害され、印刷不良を生じる結果となる。このように、メッシュマスクを対象とした従来のスクリーン印刷においては、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止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】
【０００７】
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メッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔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、前記スキージユニットを昇降させるとともに前記スキージング方向に往復移動させるスキージ移動機構と、前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に往復して摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成する。
【０００８】
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メッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、さらに前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、基板下受部に下受け保持された前記基板を前記メッシュマスクに対して位置決めする基板位置決め工程と、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部にペーストを供給するペースト供給工程と、前記スキージユニットを前記メッシュマスクの上面で往復動させる印刷実行工程とを含み、前記印刷実行工程にて前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、印刷実行工程にてスキージユニットをスキージング方向へ往復移動させてパターン孔へペーストを充填する往路動作および復路動作において、進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させて、メッシュマスクの上面に密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することにより、パターン孔をペースト膜で覆うことができ、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】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】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分側断面図
【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スキージング動作の動作説明図
【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スキージング動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスキージング動作におけるペースト充填の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスキージング動作におけるペースト膜形成の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照してスクリーン印刷装置１の構造を説明する。このスクリーン印刷装置１は、パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に摺動させるスキージング動作を行うことにより、パターン孔を介して基板に半田接合用や回路形成用のペーストを印刷する機能を有するものである。
【００１２】
図１、図２において、スクリーン印刷装置１の基板位置決め部２の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。基板位置決め部２は、Ｙ軸テーブル３およびＸ軸テーブル４よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル５を段積みし、その上に第１Ｚ軸テーブル６Ａ、第２Ｚ軸テーブル６Ｂを配設し、さらに第２Ｚ軸テーブル６Ｂ上に基板下受部７を配設して構成されている。第１Ｚ軸テーブル６Ａはθ軸テーブル５の上面に固定されており、第１Ｚ軸テーブル６Ａを駆動することにより固定ベース６ａに対して昇降ベース６ｂが昇降する。
【００１３】
また第２Ｚ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、昇降ベース６ｂに対して下受けベース７ａとともに基板下受部７が昇降する。基板下受部７は基板搬送機構（図示省略）によって上流側装置からＸ方向に搬入された印刷対象の基板８を下受けして保持する。昇降ベース６ｂには、１対のクランプ部材９がブラケット６ｃを介して保持されている。クランプ部材９は開閉駆動機構（図示省略）によってＹ方向に開閉し、閉状態において基板下受部７に下受けされた基板８を両側から挟み込んでクランプ固定する。
【００１４】
基板位置決め部２の上方に配設されたスクリーン印刷部１０は、スクリーンマスクとして金属の細線を織り合わせたメッシュ部１２ｂを有するメッシュマスク１２をホルダ１１に装着して構成されており、メッシュマスク１２には印刷対象の基板８の印刷部位に対応したパターン孔１２ａ（図３参照）が開孔されている。スクリーン印刷部１０の上方には、メッシュマスク１２上でスキージング動作を行うスキージユニットおよび２つのペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂが、スキージ移動機構２０によって一体的に移動自在に配設されている。ここではスキージユニットとして密閉型スキージ機構１３が用いられている。
【００１５】
密閉型スキージ機構１３は、結合部材１５によって保持された印刷部１４を備えており、印刷部１４の内部に貯留されたペーストＰをシリンダ１６によって加圧してパターン孔１２ａ（図３）に充填する構成となっている。ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂは、メッシュマスク１２の上面に覆うペーストＰの塗膜を形成する機能を有しており、密閉型スキージ機構１３のスキージング方向における往路側および復路側（ここではＹ方向右側およびＹ方向左側）に密閉型スキージ機構１３に関して対称配置され、それぞれ密閉型スキージ機構１３と同期して往復移動可能であって且つメッシュマスク１２に対して昇降する成膜部材２９ｂを有する構成となっている。メッシュマスク１２の上面にペーストＰを供給し、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して所定の隙間を保った状態でペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂを水平移動させることにより、メッシュマスク１２の上面には所定厚みのペースト膜Ｐ＊が形成される（図６参照）。
【００１６】
次に図３を参照して、スキージ移動機構２０、密閉型スキージ機構１３およびペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの構成を説明する。スキージ移動機構２０は、移動プレート２２をＹ方向に移動させるＹ軸移動機構２１および移動プレート２２の上面に設けられたスキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂおよびペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂを個別に昇降させる膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂを備えている。スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂ、膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ昇降アクチュエータを備えている。スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂおよび膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂからは、それぞれ下方に昇降軸２３ａ、昇降軸２４ａが延出しており、昇降軸２３ａ、昇降軸２４ａはガイド軸２３ｂ、ガイド軸２４ｂによってガイドされて昇降する。二つの昇降軸２３ａの下端部には、昇降ブロック２３ｃおよび結合部材１５を介して密閉型スキージ機構１３が結合されており、それぞれの昇降軸２４ａの下端部には、ホルダ２９ａに保持されたスキージ形状の成膜部材２９ｂが結合されている。
【００１７】
スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂを駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はメッシュマスク１２に対して昇降する。したがって、スキージ昇降機構２３Ａ，２３ＢおよびＹ軸移動機構２１は、密閉型スキージ機構１３を昇降させるとともにスキージング方向に移動させるスキージ移動機構となっている。また膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂを駆動することにより、それぞれの成膜部材２９ｂはメッシュマスク１２に対して昇降する。
【００１８】
ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの機能を説明する。メッシュマスク１２の上面にペーストＰを供給した状態で、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して所定の成膜隙間を保つ位置まで接近させ、ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂをそれぞれ往路方向、復路方向へ移動させることにより、メッシュマスク１２の上面にはペーストＰが成膜部材２９ｂによって延展された所定厚みのペースト膜Ｐ＊（図７参照）が形成される。このペースト膜Ｐ＊は、スキージング動作においてペーストＰが充填されたパターン孔１２ａの上面側を覆うことによってパターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥の進行を防止する作用を有している。これにより、パターン孔１２ａ内におけるペーストＰによる目詰まりを防止することができる。
【００１９】
ここで、本実施の形態において用いられるメッシュマスク１２について説明する。図３の拡大図に示すように、メッシュマスク１２は金属の細線を織り合わせたメッシュ部１２ｂにおいて、パターン孔１２ａ以外の範囲を封止樹脂１２ｃによって封止して構成されている。このようなメッシュマスクは、回路形成用印刷など印刷パターンが連続した線状のパターン孔によって構成されて通常の金属板を用いたメタルマスクではスクリーンマスクを形成することができないような用途に用いられる。
【００２０】
メッシュマスクを用いたスクリーン印刷においては、パターン孔１２ａ内にもメッシュ部１２ｂが存在することから、パターン孔１２ａ内にペーストＰを完全に押し込むことが難しいという充填性の問題がある。またメタルマスクと比較して面内方向の伸縮性が大きくかつ曲げ剛性が小さいという強度特性を有していることから、密閉型スキージ機構１３をスキージング方向に移動させるスキージング動作においてメッシュマスク１２全体を基板８の上面に密着させずに、密閉型スキージ機構１３によって押し付けられる部位のみを基板８に当接させるオフコンタクト印刷に適している。
【００２１】
Ｙ軸移動機構２１の構成を説明する。移動プレート２２の下面にはナット部材２６が結合されており、ナット部材２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって回転駆動される。モータ２８を駆動することにより、移動プレート２２は水平移動し、したがってスキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂに結合された密閉型スキージ機構１３、膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂに結合されたペースト膜形成機構２９Ａ、２９Ｂもそれぞれ水平移動する。密閉型スキージ機構１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はメッシュマスク１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りねじ２７およびナット部材２６は、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２上で水平移動させるＹ軸移動機構２１を構成する。
【００２２】
密閉型スキージ機構１３の下部には、メッシュマスク１２の表面に当接してペーストＰをパターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられている。印刷部１４を構成する本体部３０は、メッシュマスク１２の幅方向に細長形状のブロック状部材であり、本体部３０の長さ寸法は印刷対象の基板８の幅寸法をカバーするように設定される。本体部３０には、ペーストＰが貯溜されたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。
【００２３】
カートリッジ３１には予め所定量のペーストＰが貯溜されており、印刷時に本体部３０に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内部のペーストＰを加圧する加圧板３２が嵌入している。加圧板３２は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動することにより、加圧板３２はカートリッジ３１内で上下動する。シリンダ１６を所定の圧力で駆動することにより、カートリッジ３１内のペーストＰを加圧板３２によって所定の圧力で押し下げる。
【００２４】
カートリッジ３１の底面はペーストＰの押出し板３１ａとなっており、押出し板３１ａには多数の開口３１ｂが設けられている。押出し板３１ａの下方には、本体部３０の底部に装着された絞り板３３が配置されており、絞り板３３にはカートリッジ３１の押出し板３１ａと同様に多数の開口３３ａが設けられている。ペーストＰを貯留する本体部３０の下面側からは、内側斜め方向に下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材３４Ａ、３４Ｂが、対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出して設けられている。２枚の摺接部材３４Ａ、３４Ｂと本体部３０の下面とによって囲まれた空間はペーストＰを収容する印刷空間３５を構成し、２枚の摺接部材３４Ａ、３４Ｂの間は、加圧されたペーストＰをメッシュマスク１２のパターン孔１２ａに充填して印刷する印刷開口３５ａを形成する。
【００２５】
シリンダ１６で下方に押圧することにより、カートリッジ３１内のペーストＰは加圧され、押出し板３１ａの開口３１ｂおよび絞り板３３の開口３３ａを通過して絞られながら下方に押し出される。このようにペーストＰが絞られることにより、ペーストＰの粘度が低下しスクリーン印刷に適した性状に改質される。そして押し出されたペーストＰは、相対向した１対の摺接部材３４Ａ、３４Ｂと本体部３０の下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２６】
摺接部材３４Ａ、３４Ｂは可撓性を有する板状部材であって、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成し、密閉型スキージ機構１３を下降させた状態では、摺接部材３４Ａ、３４Ｂの下端部がメッシュマスク１２の上面に当接する。印刷動作時には、本体部３０内のカートリッジ３１に貯留されたペーストＰを加圧しながらメッシュマスク１２の上面に摺接部材３４Ａ、３４Ｂを当接させてスキージング方向に摺動することにより、ペーストＰを摺接部材３４Ａ、３４Ｂの間に形成された印刷開口３５ａを介してパターン孔１２ａ内に充填する。
【００２７】
そして密閉型スキージ機構１３を移動させることにより、各パターン孔１２ａ内に順次ペーストＰが充填される。全てのパターン孔１２ａ内にペーストＰが充填されたならば、第１Ｚ軸テーブル６Ａを駆動して基板下受部７によって保持された基板８を下降させる。これにより、基板８へのペーストＰのスクリーン印刷が完了する。このスクリーン印刷において、スクリーンマスクとして充填性に難があるメッシュマスク１２を用いる場合にあっても、ペーストＰを加圧してパターン孔１２ａ内に押し込むことにより、良好な充填性を確保することができる。
【００２８】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次にこのスクリーン印刷装置によって実行されるスクリーン印刷方法について、図４，図５，図６、図７を参照して説明する。ここでは図において左側から右側に向かう方向がスキージング方向の往路方向として規定されている。すなわち左右１対のクランプ部材９をそれぞれクランプ部材９Ａ、９Ｂと記載して区別し、クランプ部材９Ａからクランプ部材９Ｂに向かう方向が往路方向となる。
【００２９】
まず印刷対象の基板８を基板位置決め部２に搬入して、第２Ｚ軸テーブル６Ｂを駆動して基板下受部７によって下受けして保持し、クランプ部材９Ａ、クランプ部材９Ｂによって両側からクランプする。次いで基板下受部７に下受け保持された基板８を、メッシュマスク１２に対して位置決めする（基板位置決め工程）。すなわち第１Ｚ軸テーブル６Ａを上昇させて、図４（ａ）に示すように、メッシュマスク１２の下面から所定のギャップＧだけ隔てた高さ位置に基板８を保持するとともに、基板位置決め部２によってメッシュマスク１２に対して基板８の水平方向の位置を合わせる。
【００３０】
次にメッシュマスク１２の上面において、密閉型スキージ機構１３の外部にペーストＰを供給する（ペースト供給工程）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、スキージングの起点であるクランプ部材９Ａ側において、密閉型スキージ機構１３の前方および後方にペーストＰを供給する。そしてこの後、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２の上面で往復移動させる往路動作および復路動作によってペーストＰをパターン孔１２ａに充填して基板８に印刷する（印刷実行工程）。まず往路動作の開始に際しては、スキージ昇降機構２３Ａ、２３Ｂを駆動して、図４（ｃ）に示すように、密閉型スキージ機構１３を下降させ（矢印ａ）、摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂ（図３）をメッシュマスク１２の上面に押し付けてメッシュマスク１２の下面をスキージング起点であるクランプ部材９Ａに当接させる。
【００３１】
そしてこれとともに、往路動作においてペーストＰの充填が行われた直後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作の準備を行う。すなわち、膜形成昇降機構２４Ａ（図３）を駆動して、図４（ｄ）に示すように、ペースト膜形成機構２９Ａの成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させる（矢印ｄ）。このとき、メッシュマスク１２上に供給されたペーストＰは、密閉型スキージ機構１３の前方および後方に位置している
【００３２】
そしてこの状態で、Ｙ軸移動機構２１を駆動して密閉型スキージ機構１３を往路方向（矢印ｂ方向）に移動させて、摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂをメッシュマスク１２の上面で摺動させる。このとき、シリンダ１６によって加圧板３２を押し下げ（矢印ｃ）、密閉型スキージ機構１３内のペーストＰを加圧することにより、ペーストＰがメッシュマスク１２のパターン孔１２ａ内に充填される。このペーストＰの充填と並行して、ペースト膜形成機構２９Ａが密閉型スキージ機構１３と同期して移動することにより、往路動作においてペーストＰの充填が行われたパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作が行われる。
【００３３】
この往路動作におけるペーストＰの充填動作について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂをメッシュマスク１２に摺接させた印刷部１４が往路方向に進行する過程におけるパターン孔１２ａへのペーストＰの充填状態を示している。このスキージング工程においては、印刷部１４の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂの間の印刷開口３５ａを介してのパターン孔１２ａへのペーストＰの充填に先立って、１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂのうち往路動作における進行方向の前方側に位置する摺接部材３４Ｂがスキージング方向へ移動することにより、密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをパターン孔１２ａ内に充填する。
【００３４】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、密閉型スキージ機構１３の移動に伴って摺接部材３４Ｂは密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをメッシュマスク１２の上面に沿って進行方向（矢印ｈ方向）に掻き寄せる。そしてこの摺接部材３４Ｂの移動によりペーストＰにはローリング方向（矢印ｉ方向）の流動が生じ、この結果メッシュマスク１２上のペーストＰはパターン孔１２ａ内に押し込まれる。このとき、パターン孔１２ａ内にはメッシュ部１２ｂが存在してペーストＰの流動を阻害するため、この時点ではパターン孔１２ａ内にペーストＰが完全に充填された状態には至らない。
【００３５】
次いで、密閉型スキージ機構１３がさらにスキージング方向に移動することにより、摺接部材３４Ａと摺接部材３４Ｂとの間の印刷開口３５ａの下方にパターン孔１２ａが位置する。この状態では、印刷空間３５内のペーストＰが加圧板３２によって加圧された圧力（矢印ｊ）によってパターン孔１２ａ内に押し込まれる。これにより、摺接部材３４Ｂによるスキージングでは充填不足の状態であったパターン孔１２ａ内にさらにペーストＰが押し込まれ、パターン孔１２ａ内にメッシュ部１２ｂが存在するメッシュマスク１２を対象とする場合にあっても、良好な充填状態を実現することが可能となっている。
【００３６】
次に上述のスキージング動作における成膜動作について、図７を参照して説明する。図７（ａ）において、メッシュマスク１２上にはペーストＰが供給されており、ペースト膜形成機構２９Ａの成膜部材２９ｂはメッシュマスク１２から離隔した位置にある。成膜動作に移ると、まず図７（ｂ）に示すように、成膜部材２９ｂが下降し（矢印ｋ）、成膜部材２９ｂの下端部とメッシュマスク１２の上面との間に規定のペースト膜厚みｔに相当する成膜隙間が保たれる位置に成膜部材２９ｂの高さを保持する。そしてこの状態で、ペースト膜形成機構２９Ａを往路方向（矢印ｌ方向）へ移動させる。これにより、メッシュマスク１２上のペーストＰは成膜部材２９ｂによって延展され、図７（ｃ）に示すように、メッシュマスク１２の上面には所定厚みｔのペースト膜Ｐ＊が形成される。このペースト膜Ｐ＊はメッシュマスク１２のパターン孔１２ａの上面を覆うことから、パターン孔１２ａ内のペーストＰが直接大気に曝露されて乾燥固化することに起因するパターン孔１２ａの目詰まりを有効に防止することができる。
【００３７】
図５（ａ）は、この往路動作によって全てのパターン孔１２ａを対象とした密閉型スキージ機構１３によるペーストＰの充填およびこれら充填後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊の形成が完了した状態を示しており、この状態では密閉型スキージ機構１３はクランプ部材９Ｂ上に位置している。そして密閉型スキージ機構１３のスキージング方向の前方および後方には、スキージング動作に先立って供給されたペーストＰが残留した状態で存在している。
【００３８】
この後、密閉型スキージ機構１３をクランプ部材９Ｂからクランプ部材９Ａへ向かって移動させる復路動作が実行される。この復路動作では、新たな基板８を対象として、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２の上面で摺動させてパターン孔１２ａにペーストＰを充填する充填動作と並行して、ペーストＰの充填が行われたパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作が実行される。ここではまず図５（ｂ）に示すように、ペースト膜形成機構２９Ａを上昇させる（矢印ｅ）とともに、ペースト膜形成機構２９Ｂを下降させて、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させる（矢印ｆ）。
【００３９】
そしてこの状態で、図５（ｃ）に示すように、密閉型スキージ機構１３をペースト膜形成機構２９Ｂとともに一体的に復路方向、すなわちクランプ部材９Ｂからクランプ部材９Ａに向かう方向（矢印ｇ）へ移動させる。この復路動作においても、往路動作と同様に、印刷開口３５ａを介しての加圧によるペーストＰの充填に先立って、進行方向の前方側に位置する摺接部材３４Ａがスキージング方向へ移動することにより、メッシュマスク１２上に残留するペーストＰおよび往路動作によって形成されたペースト膜Ｐ＊を掻き取ったペーストＰを、パターン孔内１２ａに充填する。これとともに、ペースト膜形成機構２９Ｂが復路方向へ移動することにより、メッシュマスク１２上のペーストＰは成膜部材２９ｂによって延展され、メッシュマスク１２の上面には所定厚みｔのペースト膜Ｐ＊が形成される。図５（ｄ）は、この復路動作によって全てのパターン孔１２ａを対象とした密閉型スキージ機構１３によるペーストＰの充填およびこれら充填後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊の形成が完了した状態を示しており、この状態では密閉型スキージ機構１３はクランプ部材９Ａ上に位置している。そしてこれ以降、同様の動作が基板８の搬入・搬出動作と併せて反復実行される。
【００４０】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂのいずれかのうち、密閉型スキージ機構１３の進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構の成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させることにより、メッシュマスク１２の上面に密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰを成膜部材２９ｂによって延展して所定厚みのペースト膜Ｐ＊を形成するようにしている。これにより、パターン孔１２ａへのペーストＰの充填の直後にメッシュマスク１２の上面をペースト膜Ｐ＊で覆うことができ、パターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【００４１】
さらに本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、印刷実行工程にて密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作に際し、内部で加圧されたペーストを１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂの間の印刷開口３５ａから充填する構成の密閉型スキージ機構１３によるスキージング動作において、印刷開口３５ａを介してのパターン孔１２ａへのペーストＰの充填に先立って、１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂのうちスキージング方向の前方側に位置する摺接部材３４Ｂがスキージング方向へ移動することにより、メッシュマスク１２の上面において密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをパターン孔１２ａ内に充填するようにしている。
【００４２】
これにより、印刷開口３５ａを介してのペーストＰの充填と相俟ってさらに充填性を向上させることができ、印刷難度が高いメッシュマスク１２を対象として、良好な充填性を確保することができる。なお本実施の形態においては、メッシュマスク１２を対象としてオフコンタクト印刷によって印刷を行う例を示したが、メッシュマスク１２の全面を基板８に当接させてスキージングを行うオンコンタクト印刷を行う場合にあっても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することができるという効果を有し、印刷難度が高いメッシュマスクを用いた半田印刷において有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ スクリーン印刷装置
２ 基板位置決め部
７ 基板下受部
８ 基板
１０ スクリーン印刷部
１２ メッシュマスク
１２ａ パターン孔
１２ｂ メッシュ部
１３ 密閉型スキージ機構
１４ 印刷部
２０ スキージ移動機構
２１ Ｙ軸移動機構
２９Ａ，２９Ｂ ペースト膜形成機構
２９ｂ 成膜部材
３０ 本体部
３４Ａ，３４Ｂ 摺接部材
３５ 印刷空間
３５ａ 印刷開口
Ｐ ペースト
Ｐ＊ ペースト膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品接合用や回路形成用などに用いられる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】
部品接合用や回路形成用などに用いられるペーストを基板に供給する方法として、スクリーン印刷が知られている。この方法では、スクリーンマスクに設けられたパターン孔を介してペーストが基板の電極面に印刷され、スクリーンマスクの下面に基板を当接させた状態でスクリーンマスクの上面でスキージユニット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】
この特許文献に示す例では、スキージユニットとして、ペーストを貯留するカートリッジが内部に装着され、カートリッジ内のペーストを加圧してパターン孔内に加圧力により充填する構成の密閉型スキージ機構を用いた例を示している。この密閉型スキージ機構は、通常の開放型スキージのようにスキージの移動によってペーストをパターン孔内に押し込む単純なスキージング動作と比較して、充填性に優れるという特徴を備えている。このため、印刷に用いられるスクリーンマスクが金属製のメッシュ素材を樹脂で封止した形式のメッシュマスクなどであって、通常のスキージでは良好な充填性が得られにくいような用途に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７２５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述のメッシュマスクを対象としたスクリーン印刷においては、メッシュマスクの特性に起因して以下のような不都合が生じている。すなわち密閉型スキージ機構を用いたスクリーン印刷装置では、スキージング動作においてメッシュマスクの上面のペーストは後側の摺接部材によって掻き取られ、スキージングが終了した後にはメッシュマスクのパターン孔内に充填されたペーストは完全に露呈される。このため、メッシュ内のペーストは大気露呈により急速に乾燥し、目詰まり状態となりやすい。このような状態でスクリーン印刷作業を継続実行すると、パターン孔からペーストを離脱させる版離れや次回印刷時のペーストの充填性が阻害され、印刷不良を生じる結果となる。このように、メッシュマスクを対象とした従来のスクリーン印刷においては、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止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】
【０００７】
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メッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔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、前記スキージユニットを昇降させるとともに前記スキージング方向に往復移動させるスキージ移動機構と、前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に往復して摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成する。
【０００８】
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メッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、さらに前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、基板下受部に下受け保持された前記基板を前記メッシュマスクに対して位置決めする基板位置決め工程と、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部にペーストを供給するペースト供給工程と、前記スキージユニットを前記メッシュマスクの上面で往復動させる印刷実行工程とを含み、前記印刷実行工程にて前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、印刷実行工程にてスキージユニットをスキージング方向へ往復移動させてパターン孔へペーストを充填する往路動作および復路動作において、進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させて、メッシュマスクの上面に密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することにより、パターン孔をペースト膜で覆うことができ、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】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】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分側断面図
【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スキージング動作の動作説明図
【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スキージング動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスキージング動作におけるペースト充填の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスキージング動作におけるペースト膜形成の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照してスクリーン印刷装置１の構造を説明する。このスクリーン印刷装置１は、パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に摺動させるスキージング動作を行うことにより、パターン孔を介して基板に半田接合用や回路形成用のペーストを印刷する機能を有するものである。
【００１２】
図１、図２において、スクリーン印刷装置１の基板位置決め部２の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。基板位置決め部２は、Ｙ軸テーブル３およびＸ軸テーブル４よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル５を段積みし、その上に第１Ｚ軸テーブル６Ａ、第２Ｚ軸テーブル６Ｂを配設し、さらに第２Ｚ軸テーブル６Ｂ上に基板下受部７を配設して構成されている。第１Ｚ軸テーブル６Ａはθ軸テーブル５の上面に固定されており、第１Ｚ軸テーブル６Ａを駆動することにより固定ベース６ａに対して昇降ベース６ｂが昇降する。
【００１３】
また第２Ｚ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、昇降ベース６ｂに対して下受けベース７ａとともに基板下受部７が昇降する。基板下受部７は基板搬送機構（図示省略）によって上流側装置からＸ方向に搬入された印刷対象の基板８を下受けして保持する。昇降ベース６ｂには、１対のクランプ部材９がブラケット６ｃを介して保持されている。クランプ部材９は開閉駆動機構（図示省略）によってＹ方向に開閉し、閉状態において基板下受部７に下受けされた基板８を両側から挟み込んでクランプ固定する。
【００１４】
基板位置決め部２の上方に配設されたスクリーン印刷部１０は、スクリーンマスクとして金属の細線を織り合わせたメッシュ部１２ｂを有するメッシュマスク１２をホルダ１１に装着して構成されており、メッシュマスク１２には印刷対象の基板８の印刷部位に対応したパターン孔１２ａ（図３参照）が開孔されている。スクリーン印刷部１０の上方には、メッシュマスク１２上でスキージング動作を行うスキージユニットおよび２つのペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂが、スキージ移動機構２０によって一体的に移動自在に配設されている。ここではスキージユニットとして密閉型スキージ機構１３が用いられている。
【００１５】
密閉型スキージ機構１３は、結合部材１５によって保持された印刷部１４を備えており、印刷部１４の内部に貯留されたペーストＰをシリンダ１６によって加圧してパターン孔１２ａ（図３）に充填する構成となっている。ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂは、メッシュマスク１２の上面に覆うペーストＰの塗膜を形成する機能を有しており、密閉型スキージ機構１３のスキージング方向における往路側および復路側（ここではＹ方向右側およびＹ方向左側）に密閉型スキージ機構１３に関して対称配置され、それぞれ密閉型スキージ機構１３と同期して往復移動可能であって且つメッシュマスク１２に対して昇降する成膜部材２９ｂを有する構成となっている。メッシュマスク１２の上面にペーストＰを供給し、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して所定の隙間を保った状態でペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂを水平移動させることにより、メッシュマスク１２の上面には所定厚みのペースト膜Ｐ＊が形成される（図６参照）。
【００１６】
次に図３を参照して、スキージ移動機構２０、密閉型スキージ機構１３およびペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの構成を説明する。スキージ移動機構２０は、移動プレート２２をＹ方向に移動させるＹ軸移動機構２１および移動プレート２２の上面に設けられたスキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂおよびペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂを個別に昇降させる膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂを備えている。スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂ、膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂはそれぞれ昇降アクチュエータを備えている。スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂおよび膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂからは、それぞれ下方に昇降軸２３ａ、昇降軸２４ａが延出しており、昇降軸２３ａ、昇降軸２４ａはガイド軸２３ｂ、ガイド軸２４ｂによってガイドされて昇降する。二つの昇降軸２３ａの下端部には、昇降ブロック２３ｃおよび結合部材１５を介して密閉型スキージ機構１３が結合されており、それぞれの昇降軸２４ａの下端部には、ホルダ２９ａに保持されたスキージ形状の成膜部材２９ｂが結合されている。
【００１７】
スキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂを駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はメッシュマスク１２に対して昇降する。したがって、スキージ昇降機構２３Ａ，２３ＢおよびＹ軸移動機構２１は、密閉型スキージ機構１３を昇降させるとともにスキージング方向に移動させるスキージ移動機構となっている。また膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂを駆動することにより、それぞれの成膜部材２９ｂはメッシュマスク１２に対して昇降する。
【００１８】
ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂの機能を説明する。メッシュマスク１２の上面にペーストＰを供給した状態で、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して所定の成膜隙間を保つ位置まで接近させ、ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂをそれぞれ往路方向、復路方向へ移動させることにより、メッシュマスク１２の上面にはペーストＰが成膜部材２９ｂによって延展された所定厚みのペースト膜Ｐ＊（図７参照）が形成される。このペースト膜Ｐ＊は、スキージング動作においてペーストＰが充填されたパターン孔１２ａの上面側を覆うことによってパターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥の進行を防止する作用を有している。これにより、パターン孔１２ａ内におけるペーストＰによる目詰まりを防止することができる。
【００１９】
ここで、本実施の形態において用いられるメッシュマスク１２について説明する。図３の拡大図に示すように、メッシュマスク１２は金属の細線を織り合わせたメッシュ部１２ｂにおいて、パターン孔１２ａ以外の範囲を封止樹脂１２ｃによって封止して構成されている。このようなメッシュマスクは、回路形成用印刷など印刷パターンが連続した線状のパターン孔によって構成されて通常の金属板を用いたメタルマスクではスクリーンマスクを形成することができないような用途に用いられる。
【００２０】
メッシュマスクを用いたスクリーン印刷においては、パターン孔１２ａ内にもメッシュ部１２ｂが存在することから、パターン孔１２ａ内にペーストＰを完全に押し込むことが難しいという充填性の問題がある。またメタルマスクと比較して面内方向の伸縮性が大きくかつ曲げ剛性が小さいという強度特性を有していることから、密閉型スキージ機構１３をスキージング方向に移動させるスキージング動作においてメッシュマスク１２全体を基板８の上面に密着させずに、密閉型スキージ機構１３によって押し付けられる部位のみを基板８に当接させるオフコンタクト印刷に適している。
【００２１】
Ｙ軸移動機構２１の構成を説明する。移動プレート２２の下面にはナット部材２６が結合されており、ナット部材２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって回転駆動される。モータ２８を駆動することにより、移動プレート２２は水平移動し、したがってスキージ昇降機構２３Ａ，２３Ｂに結合された密閉型スキージ機構１３、膜形成昇降機構２４Ａ，２４Ｂに結合されたペースト膜形成機構２９Ａ、２９Ｂもそれぞれ水平移動する。密閉型スキージ機構１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動することにより、密閉型スキージ機構１３はメッシュマスク１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りねじ２７およびナット部材２６は、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２上で水平移動させるＹ軸移動機構２１を構成する。
【００２２】
密閉型スキージ機構１３の下部には、メッシュマスク１２の表面に当接してペーストＰをパターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられている。印刷部１４を構成する本体部３０は、メッシュマスク１２の幅方向に細長形状のブロック状部材であり、本体部３０の長さ寸法は印刷対象の基板８の幅寸法をカバーするように設定される。本体部３０には、ペーストＰが貯溜されたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。
【００２３】
カートリッジ３１には予め所定量のペーストＰが貯溜されており、印刷時に本体部３０に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内部のペーストＰを加圧する加圧板３２が嵌入している。加圧板３２は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動することにより、加圧板３２はカートリッジ３１内で上下動する。シリンダ１６を所定の圧力で駆動することにより、カートリッジ３１内のペーストＰを加圧板３２によって所定の圧力で押し下げる。
【００２４】
カートリッジ３１の底面はペーストＰの押出し板３１ａとなっており、押出し板３１ａには多数の開口３１ｂが設けられている。押出し板３１ａの下方には、本体部３０の底部に装着された絞り板３３が配置されており、絞り板３３にはカートリッジ３１の押出し板３１ａと同様に多数の開口３３ａが設けられている。ペーストＰを貯留する本体部３０の下面側からは、内側斜め方向に下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材３４Ａ、３４Ｂが、対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出して設けられている。２枚の摺接部材３４Ａ、３４Ｂと本体部３０の下面とによって囲まれた空間はペーストＰを収容する印刷空間３５を構成し、２枚の摺接部材３４Ａ、３４Ｂの間は、加圧されたペーストＰをメッシュマスク１２のパターン孔１２ａに充填して印刷する印刷開口３５ａを形成する。
【００２５】
シリンダ１６で下方に押圧することにより、カートリッジ３１内のペーストＰは加圧され、押出し板３１ａの開口３１ｂおよび絞り板３３の開口３３ａを通過して絞られながら下方に押し出される。このようにペーストＰが絞られることにより、ペーストＰの粘度が低下しスクリーン印刷に適した性状に改質される。そして押し出されたペーストＰは、相対向した１対の摺接部材３４Ａ、３４Ｂと本体部３０の下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２６】
摺接部材３４Ａ、３４Ｂは可撓性を有する板状部材であって、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成し、密閉型スキージ機構１３を下降させた状態では、摺接部材３４Ａ、３４Ｂの下端部がメッシュマスク１２の上面に当接する。印刷動作時には、本体部３０内のカートリッジ３１に貯留されたペーストＰを加圧しながらメッシュマスク１２の上面に摺接部材３４Ａ、３４Ｂを当接させてスキージング方向に摺動することにより、ペーストＰを摺接部材３４Ａ、３４Ｂの間に形成された印刷開口３５ａを介してパターン孔１２ａ内に充填する。
【００２７】
そして密閉型スキージ機構１３を移動させることにより、各パターン孔１２ａ内に順次ペーストＰが充填される。全てのパターン孔１２ａ内にペーストＰが充填されたならば、第１Ｚ軸テーブル６Ａを駆動して基板下受部７によって保持された基板８を下降させる。これにより、基板８へのペーストＰのスクリーン印刷が完了する。このスクリーン印刷において、スクリーンマスクとして充填性に難があるメッシュマスク１２を用いる場合にあっても、ペーストＰを加圧してパターン孔１２ａ内に押し込むことにより、良好な充填性を確保することができる。
【００２８】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次にこのスクリーン印刷装置によって実行されるスクリーン印刷方法について、図４，図５，図６、図７を参照して説明する。ここでは図において左側から右側に向かう方向がスキージング方向の往路方向として規定されている。すなわち左右１対のクランプ部材９をそれぞれクランプ部材９Ａ、９Ｂと記載して区別し、クランプ部材９Ａからクランプ部材９Ｂに向かう方向が往路方向となる。
【００２９】
まず印刷対象の基板８を基板位置決め部２に搬入して、第２Ｚ軸テーブル６Ｂを駆動して基板下受部７によって下受けして保持し、クランプ部材９Ａ、クランプ部材９Ｂによって両側からクランプする。次いで基板下受部７に下受け保持された基板８を、メッシュマスク１２に対して位置決めする（基板位置決め工程）。すなわち第１Ｚ軸テーブル６Ａを上昇させて、図４（ａ）に示すように、メッシュマスク１２の下面から所定のギャップＧだけ隔てた高さ位置に基板８を保持するとともに、基板位置決め部２によってメッシュマスク１２に対して基板８の水平方向の位置を合わせる。
【００３０】
次にメッシュマスク１２の上面において、密閉型スキージ機構１３の外部にペーストＰを供給する（ペースト供給工程）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、スキージングの起点であるクランプ部材９Ａ側において、密閉型スキージ機構１３の前方および後方にペーストＰを供給する。そしてこの後、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２の上面で往復移動させる往路動作および復路動作によってペーストＰをパターン孔１２ａに充填して基板８に印刷する（印刷実行工程）。まず往路動作の開始に際しては、スキージ昇降機構２３Ａ、２３Ｂを駆動して、図４（ｃ）に示すように、密閉型スキージ機構１３を下降させ（矢印ａ）、摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂ（図３）をメッシュマスク１２の上面に押し付けてメッシュマスク１２の下面をスキージング起点であるクランプ部材９Ａに当接させる。
【００３１】
そしてこれとともに、往路動作においてペーストＰの充填が行われた直後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作の準備を行う。すなわち、膜形成昇降機構２４Ａ（図３）を駆動して、図４（ｄ）に示すように、ペースト膜形成機構２９Ａの成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させる（矢印ｄ）。このとき、メッシュマスク１２上に供給されたペーストＰは、密閉型スキージ機構１３の前方および後方に位置している
【００３２】
そしてこの状態で、Ｙ軸移動機構２１を駆動して密閉型スキージ機構１３を往路方向（矢印ｂ方向）に移動させて、摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂをメッシュマスク１２の上面で摺動させる。このとき、シリンダ１６によって加圧板３２を押し下げ（矢印ｃ）、密閉型スキージ機構１３内のペーストＰを加圧することにより、ペーストＰがメッシュマスク１２のパターン孔１２ａ内に充填される。このペーストＰの充填と並行して、ペースト膜形成機構２９Ａが密閉型スキージ機構１３と同期して移動することにより、往路動作においてペーストＰの充填が行われたパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作が行われる。
【００３３】
この往路動作におけるペーストＰの充填動作について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂをメッシュマスク１２に摺接させた印刷部１４が往路方向に進行する過程におけるパターン孔１２ａへのペーストＰの充填状態を示している。このスキージング工程においては、印刷部１４の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂの間の印刷開口３５ａを介してのパターン孔１２ａへのペーストＰの充填に先立って、１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂのうち往路動作における進行方向の前方側に位置する摺接部材３４Ｂがスキージング方向へ移動することにより、密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをパターン孔１２ａ内に充填する。
【００３４】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、密閉型スキージ機構１３の移動に伴って摺接部材３４Ｂは密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをメッシュマスク１２の上面に沿って進行方向（矢印ｈ方向）に掻き寄せる。そしてこの摺接部材３４Ｂの移動によりペーストＰにはローリング方向（矢印ｉ方向）の流動が生じ、この結果メッシュマスク１２上のペーストＰはパターン孔１２ａ内に押し込まれる。このとき、パターン孔１２ａ内にはメッシュ部１２ｂが存在してペーストＰの流動を阻害するため、この時点ではパターン孔１２ａ内にペーストＰが完全に充填された状態には至らない。
【００３５】
次いで、密閉型スキージ機構１３がさらにスキージング方向に移動することにより、摺接部材３４Ａと摺接部材３４Ｂとの間の印刷開口３５ａの下方にパターン孔１２ａが位置する。この状態では、印刷空間３５内のペーストＰが加圧板３２によって加圧された圧力（矢印ｊ）によってパターン孔１２ａ内に押し込まれる。これにより、摺接部材３４Ｂによるスキージングでは充填不足の状態であったパターン孔１２ａ内にさらにペーストＰが押し込まれ、パターン孔１２ａ内にメッシュ部１２ｂが存在するメッシュマスク１２を対象とする場合にあっても、良好な充填状態を実現することが可能となっている。
【００３６】
次に上述のスキージング動作における成膜動作について、図７を参照して説明する。図７（ａ）において、メッシュマスク１２上にはペーストＰが供給されており、ペースト膜形成機構２９Ａの成膜部材２９ｂはメッシュマスク１２から離隔した位置にある。成膜動作に移ると、まず図７（ｂ）に示すように、成膜部材２９ｂが下降し（矢印ｋ）、成膜部材２９ｂの下端部とメッシュマスク１２の上面との間に規定のペースト膜厚みｔに相当する成膜隙間が保たれる位置に成膜部材２９ｂの高さを保持する。そしてこの状態で、ペースト膜形成機構２９Ａを往路方向（矢印ｌ方向）へ移動させる。これにより、メッシュマスク１２上のペーストＰは成膜部材２９ｂによって延展され、図７（ｃ）に示すように、メッシュマスク１２の上面には所定厚みｔのペースト膜Ｐ＊が形成される。このペースト膜Ｐ＊はメッシュマスク１２のパターン孔１２ａの上面を覆うことから、パターン孔１２ａ内のペーストＰが直接大気に曝露されて乾燥固化することに起因するパターン孔１２ａの目詰まりを有効に防止することができる。
【００３７】
図５（ａ）は、この往路動作によって全てのパターン孔１２ａを対象とした密閉型スキージ機構１３によるペーストＰの充填およびこれら充填後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊の形成が完了した状態を示しており、この状態では密閉型スキージ機構１３はクランプ部材９Ｂ上に位置している。そして密閉型スキージ機構１３のスキージング方向の前方および後方には、スキージング動作に先立って供給されたペーストＰが残留した状態で存在している。
【００３８】
この後、密閉型スキージ機構１３をクランプ部材９Ｂからクランプ部材９Ａへ向かって移動させる復路動作が実行される。この復路動作では、新たな基板８を対象として、密閉型スキージ機構１３をメッシュマスク１２の上面で摺動させてパターン孔１２ａにペーストＰを充填する充填動作と並行して、ペーストＰの充填が行われたパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊を形成するための成膜動作が実行される。ここではまず図５（ｂ）に示すように、ペースト膜形成機構２９Ａを上昇させる（矢印ｅ）とともに、ペースト膜形成機構２９Ｂを下降させて、成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させる（矢印ｆ）。
【００３９】
そしてこの状態で、図５（ｃ）に示すように、密閉型スキージ機構１３をペースト膜形成機構２９Ｂとともに一体的に復路方向、すなわちクランプ部材９Ｂからクランプ部材９Ａに向かう方向（矢印ｇ）へ移動させる。この復路動作においても、往路動作と同様に、印刷開口３５ａを介しての加圧によるペーストＰの充填に先立って、進行方向の前方側に位置する摺接部材３４Ａがスキージング方向へ移動することにより、メッシュマスク１２上に残留するペーストＰおよび往路動作によって形成されたペースト膜Ｐ＊を掻き取ったペーストＰを、パターン孔内１２ａに充填する。これとともに、ペースト膜形成機構２９Ｂが復路方向へ移動することにより、メッシュマスク１２上のペーストＰは成膜部材２９ｂによって延展され、メッシュマスク１２の上面には所定厚みｔのペースト膜Ｐ＊が形成される。図５（ｄ）は、この復路動作によって全てのパターン孔１２ａを対象とした密閉型スキージ機構１３によるペーストＰの充填およびこれら充填後のパターン孔１２ａを覆うペースト膜Ｐ＊の形成が完了した状態を示しており、この状態では密閉型スキージ機構１３はクランプ部材９Ａ上に位置している。そしてこれ以降、同様の動作が基板８の搬入・搬出動作と併せて反復実行される。
【００４０】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、ペースト膜形成機構２９Ａ，２９Ｂのいずれかのうち、密閉型スキージ機構１３の進行方向の後方に位置するペースト膜形成機構の成膜部材２９ｂをメッシュマスク１２の上面に対して接近させた状態で進行方向へ移動させることにより、メッシュマスク１２の上面に密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰを成膜部材２９ｂによって延展して所定厚みのペースト膜Ｐ＊を形成するようにしている。これにより、パターン孔１２ａへのペーストＰの充填の直後にメッシュマスク１２の上面をペースト膜Ｐ＊で覆うことができ、パターン孔１２ａ内のペーストＰの乾燥に起因する印刷不良を防止することができる。
【００４１】
さらに本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、印刷実行工程にて密閉型スキージ機構１３をスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作に際し、内部で加圧されたペーストを１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂの間の印刷開口３５ａから充填する構成の密閉型スキージ機構１３によるスキージング動作において、印刷開口３５ａを介してのパターン孔１２ａへのペーストＰの充填に先立って、１対の摺接部材３４Ａ、摺接部材３４Ｂのうちスキージング方向の前方側に位置する摺接部材３４Ｂがスキージング方向へ移動することにより、メッシュマスク１２の上面において密閉型スキージ機構１３の外部に供給されたペーストＰをパターン孔１２ａ内に充填するようにしている。
【００４２】
これにより、印刷開口３５ａを介してのペーストＰの充填と相俟ってさらに充填性を向上させることができ、印刷難度が高いメッシュマスク１２を対象として、良好な充填性を確保することができる。なお本実施の形態においては、メッシュマスク１２を対象としてオフコンタクト印刷によって印刷を行う例を示したが、メッシュマスク１２の全面を基板８に当接させてスキージングを行うオンコンタクト印刷を行う場合にあっても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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、パターン孔内のペーストの乾燥に起因する印刷不良を防止することができるという効果を有し、印刷難度が高いメッシュマスクを用いた半田印刷において有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ スクリーン印刷装置
２ 基板位置決め部
７ 基板下受部
８ 基板
１０ スクリーン印刷部
１２ メッシュマスク
１２ａ パターン孔
１２ｂ メッシュ部
１３ 密閉型スキージ機構
１４ 印刷部
２０ スキージ移動機構
２１ Ｙ軸移動機構
２９Ａ，２９Ｂ ペースト膜形成機構
２９ｂ 成膜部材
３０ 本体部
３４Ａ，３４Ｂ 摺接部材
３５ 印刷空間
３５ａ 印刷開口
Ｐ ペースト
Ｐ＊ ペースト膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔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、前記スキージユニットを昇降させるとともに前記スキージング方向に往復移動させるスキージ移動機構と、
前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、
前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に往復して摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、
前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記往路動作および復路動作において、前記印刷開口を介しての前記パターン孔へのペーストの充填に先立って、前記１対の摺接部材のうち往路または復路における進行方向の前方に位置する摺接部材がスキージング方向へ移動することにより、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記パターン孔内に充填することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、
さらに前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、
基板下受部に下受け保持された前記基板を前記メッシュマスクに対して位置決めする基板位置決め工程と、
前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部にペーストを供給するペースト供給工程と、
前記スキージユニットを前記メッシュマスクの上面で往復動させる印刷実行工程とを含み、
前記印刷実行工程にて前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項４】
前記往路動作および復路動作において、前記印刷開口を介しての前記パターン孔へのペーストの充填に先立って、前記１対の摺接部材のうち往路または復路における進行方向の前方に位置する摺接部材がスキージング方向へ移動することにより、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記パターン孔内に充填することを特徴とする請求項３に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１】
パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔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、前記スキージユニットを昇降させるとともに前記スキージング方向に往復移動させるスキージ移動機構と、
前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、
前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に往復して摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、
前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記往路動作および復路動作において、前記印刷開口を介しての前記パターン孔へのペーストの充填に先立って、前記１対の摺接部材のうち往路または復路における進行方向の前方に位置する摺接部材がスキージング方向へ移動することにより、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記パターン孔内に充填することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
パターン孔が形成されたメッシュマスクの上面にスキージユニットを当接させてスキージング方向に往復して摺動させる往復スキージング動作を行うことにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記スキージユニットは、前記ペーストを貯留する本体部の下面側から下窄まり状態で相対向した１対の摺接部材を対向方向をスキージング方向に合わせて下方に延出させて構成され、前記本体部に貯留された前記ペーストを加圧しながら前記メッシュマスクの上面に前記摺接部材を当接させてスキージング方向に摺動することにより、前記ペーストを前記摺接部材の間に設けられた印刷開口を介して前記前記パターン孔内に充填する密閉型スキージ機構であり、
さらに前記スキージユニットの前記スキージング方向における往路側および復路側にスキージユニットに関して対称配置され、それぞれが前記スキージユニットと同期して往復移動可能であって且つメッシュマスクに対して昇降する成膜部材を有する２つのペースト膜形成機構とを備え、
基板下受部に下受け保持された前記基板を前記メッシュマスクに対して位置決めする基板位置決め工程と、
前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部にペーストを供給するペースト供給工程と、
前記スキージユニットを前記メッシュマスクの上面で往復動させる印刷実行工程とを含み、
前記印刷実行工程にて前記スキージユニットをスキージング方向へそれぞれ往復移動させる往路動作および復路動作において、前記進行方向の後方に位置する前記ペースト膜形成機構の成膜部材をメッシュマスクの上面に対して接近させた状態で前記進行方向へ移動させることにより、メッシュマスクの上面に前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記成膜部材によって延展して所定厚みのペースト膜を形成することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項４】
前記往路動作および復路動作において、前記印刷開口を介しての前記パターン孔へのペーストの充填に先立って、前記１対の摺接部材のうち往路または復路における進行方向の前方に位置する摺接部材がスキージング方向へ移動することにより、前記メッシュマスクの上面において前記密閉型スキージ機構の外部に供給されたペーストを前記パターン孔内に充填することを特徴とする請求項３に記載のスクリーン印刷方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８７７４１（Ｐ２０１２−１８７７４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１２０７（Ｐ２０１１−５１２０７）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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