特許 6823429 スクリーン印刷機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6823429

(24)【登録日】2021年1月13日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】スクリーン印刷機

(51)【国際特許分類】

   B41F 15/26 20060101AFI20210121BHJP

   B41F 15/08 20060101ALI20210121BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   B41F15/26 A

   B41F15/08 303E

   H05K3/34 505D

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-222933(P2016-222933)

(22)【出願日】2016年11月16日

(65)【公開番号】特開2018-79613(P2018-79613A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年11月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100125737

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 昭博

(72)【発明者】

【氏名】蛭川 立雄

【審査官】 上田 正樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９６９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１８５５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８４８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１１８４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００８７１７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｆ １５／２６

Ｂ４１Ｆ １５／０８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

印刷パターンが形成されたマスクにクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、
前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、
前記マスクに対して前記基板を上下方向に位置決めする昇降装置と、
搬送された基板を一対のクランプ部によって幅方向から挟み込むものであり、前記クランプ部の各々に複数の凹部が形成され、前記各凹部内に一つの回転軸に固定されて回転支持されたクランプ片が配置されたクランプ装置と、
前記回転軸に対して回転を与えることにより、複数の前記クランプ片全てを前記クランプ部内に格納した格納状態と前記クランプ部から先端部分を突き出させたクランプ状態とに同時に切り替える回転駆動機構とを有するスクリーン印刷機。

【請求項2】

前記回転軸は、前記複数の凹部を貫いて前記クランプ部内に組み込まれ、前記クランプ片は、Ｌ字形ブロックであり、クランプ状態の際にＬ字の長辺側が前記クランプ部の上面に出るように、Ｌ字の短辺側が前記回転軸に固定された請求項１に記載のスクリーン印刷機。

【請求項3】

前記クランプ部の上面には、前記凹部以外の範囲に吸引孔の開口部が形成されたものである請求項２に記載のスクリーン印刷機。

【請求項4】

前記回転駆動機構は、前記回転軸に対してロータリーアクチュエータの出力をギヤを介して与えるようにしたものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスクリーン印刷機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板にクリームはんだを印刷するスクリーン印刷機に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリーン印刷機は、機体内部に印刷パターン（印刷用の貫通孔）を有するマスクが取り付けられており、その下に基板搬送装置によって搬送された基板が配置される。そして、搬送された基板には、クリームはんだによるスクリーン印刷が行われる。そのようなスクリーン印刷機には、基板搬送装置の他にも、搬送された基板を保持して印刷箇所に位置決めするための基板保持装置などが設けられている。基板保持装置は、マスク下の印刷位置にて水平な姿勢の基板が横方向から挟み込まれるが、安定した状態で基板のクランプが行われるように、その基板端部を上から支持するエッジクランプが用いられている。下記特許文献１には、そのエッジクランプを備えたスクリーン印刷機が開示されている。

【0003】

同文献に記載のスクリーン印刷機では、搬送された基板が一対のクランプユニットによって幅方向から挟み込まれて水平な状態で保持されるが、その際、基板はバックアップユニットによって下方から持ち上げられ、その幅方向端部が上に配置されたエッジクランプである位置決め板に当たって支持される。その位置決め板は、上下方向と水平方向との移動を可能にする駆動機構に組み付けられており、クランプ時にはクランプユニット外側の退避位置とクランプユニット上部のクランプ位置との間を移動することとなる。基板がクランプされた後は、印刷のために基板上面がマスクの下面に接するように重ねられるので、位置決め板が印刷の妨げにならないようにするためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２９６９４８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、こうした位置決め板の移動は、上下方向と水平方向との２段階で行われるので、クランプユニットにより基板をクランプするための時間が長くなってしまい、サイクルタイムが伸びてしまう。また、移動方向を２段階で切り替える位置決め板の駆動機構について、部品点数が多くなって構造が複雑および大型化するほか、コストアップの要因となるなどの問題がある。

【0006】

ところで、同じ特許文献１には、位置決め板が断面Ｌ字形の長尺な板材であって、それがモータによって揺動するようなエッジクランプについての示唆がある。このようなエッジクランプであれば、位置決め板の可動範囲が狭くなるなどの効果を有し、前記課題の解決につながるものと考えられる。しかし、同示唆に基づく位置決め板は、基板の幅方向端面の長さとほぼ同じ長さのものであり、それがクランプユニットのクランプ部に回転可能に組み込まれていると考えられる。そして、そのような位置決め板を単にクランプ部に組み込んだだけの構成では、クランプ部の形状が変わるなどして、クランプ部本来の機能を損なってしまう別の課題が生じることとなる。

【0007】

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、回転駆動式のエッジクランプを備えたスクリーン印刷機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】

本発明に係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クリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、前記マスクに対して前記基板を上下方向に位置決めする昇降装置と、搬送された基板を一対のクランプ部によって幅方向から挟み込むものであり、前記クランプ部の各々に複数の凹部が形成され、前記各凹部内に一つの回転軸に固定されて回転支持されたクランプ片が配置されたクランプ装置と、前記回転軸に対して回転を与えることにより、複数の前記クランプ片全てを前記クランプ部内に格納した格納状態と前記クランプ部から先端部分を突き出させたクランプ状態とに同時に切り替える回転駆動機構とを有する。

【発明の効果】

【0009】

前記開示の構成によれば、搬送された基板を幅方向から一対のクランプ部によって挟む際、そのクランプ部に形成された複数の凹部内のクランプ片は、回転駆動機構によって揺動して格納状態から先端部分をクランプ部から突き出したクランプ状態に切り替えられ、基板の端部を上から支持するようになっている。よって、揺動するクランプ片は、格納状態とクランプ状態とが短時間に切り替えられる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】スクリーン印刷機の一実施形態の内部構成を簡易的に示した図である。

【図2】クランプ部を示した斜視図である。

【図3】クランプ部を示した平面図である。

【図4】クランプ部について図３のＡ−Ａ矢視で示したクランプ片が格納状態の断面図である。

【図5】クランプ部について図３のＡ−Ａ矢視で示したクランプ片がクランプ状態の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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行機の前工程として構成されている。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および、基板を上下方向に位置決めする昇降装置６などが備えられている。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。

【0012】

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、その基板搬送装置３や基板１０を保持するクランプ装置５が昇降装置６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に搬入された基板１０はクランプ装置５によって保持され、上昇することによりマスク８の直下の印刷位置に位置決めされることとなる。なお、マスク８は、矩形の枠部材に嵌め込まれ、水平な状態で固定されている。

【0013】

セットされたマスク８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８上でローリングしながら印刷パターンに押し込まれ、マスク８の下に位置する基板１０に塗布される。そうしたスキージ装置４は、スキージを備えた一対のスキージヘッド４０１，４０２がシリンダによって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。

【0014】

次に、セットされたマスク８の下方側には、基板１０を把持して位置決めするための基板搬送装置３、クランプ装置５および昇降装置６などが構成されている。その昇降装置６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。

【0015】

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が配置され、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が配置され、その上面にはマスク８が接触するマスク支持プレート２６２が固定されている。図面右側に位置する可動側のマスクサポート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固定側のマスクサポート２６との距離の調整が可能になる。

【0016】

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３３，３４が配置され、可動側のサイドフレーム３４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、固定側のサイドフレーム３３との距離が調整可能になっている。そして、サイドフレーム３３，３４の上端部にクランプ部３５が形成され、互いの距離によって基板１０が把持できるようになる。そうしたサイドフレーム３３，３４には、クランプ部３５の下側にコンベアベルト１１組み付けられ、サイドフレーム３３，３４の間に基板１０を搬送する基板搬送装置３が構成されている。

【0017】

サイドフレーム３３，３４の間には、バックアップ機構も設けられている。そのバックアップ機構は、バックアップテーブル３７に対して基板１０に実装される電子部品を避けるように配置された複数のバックアップピン３８が取り付けられている。また、クランプ装置５の支持台３１は、昇降用モータ４１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。更に、支持台３１に対して駆動モータ４２が固定され、バックアップテーブル３７が、昇降用モータ４２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。

【0018】

そして、本実施形態のクランプ装置５は、クランプ部３５に回転駆動式のエッジクランプが構成されている。ここで図２乃至図５は、クランプ部３５を示した図であるが、特に、図２は斜視図であり、図３は平面図である。また、図４及び図５は、図３に示したＡ−Ａ矢視の断面図である。クランプ部３５は、サイドフレーム３３，３４の上にベースブロック５１が固定され、そのベースブロック５１に対して複数のクランプ片５２が回転可能な状態で組み付けられている。そのクランプ片５２は、短い幅のＬ字形ブロックであり、ベースブロック５１に形成された格納凹部５３内に回転可能な状態で挿入されている。

【0019】

ベースブロック５１は、基板１０の大きさに対応して形成された帯状の長尺なブロックであり、その基板１０を幅方向から挟み込むクランプ面５４が設けられている。そして、そのベースブロック５１は、長手方向に所定の間隔で複数の格納凹部５３が形成されている。また、ベースブロック５１には、上面に開口した複数の吸引孔５５が形成され、その吸引孔５５には不図示の真空装置が接続されている。すなわち、印刷時にマスク８の下面に接触したベースブロック５１に対して、そのマスク８が吸引保持できるようになっている。よって、ベースブロック５１の上面には、複数の格納凹部５３による切欠き部分と、その格納凹部５３を避けるようにした複数の吸引孔５５の開口部とが配置されている。

【0020】

格納凹部５３は、クランプ面５４とは反対側に開放されるような直方体形状の窪みが形成され、その各々に１個ずつのクランプ片５２が入れられている。ベースブロック５１の内部には、全ての格納凹部５３を横切るようにして回転軸５６が長手方向に沿って挿入されている。そして、その回転軸５６には、格納凹部５３に入れられたクランプ片５２が一体に形成されている。従って、回転軸５６に回転が与えられることにより、全てのクランプ片５２が同時に揺動し、図４に示す格納状態と、図５に示すクランプ状態とに切り替えられるようになっている。図３には、格納状態のクランプ片５２が実線で示され、クランプ状態のクランプ片５２が一点鎖線で示されている。

【0021】

回転軸５６は、ベースブロック５１内において回転可能に支持されており、一端部側がそのベースブロック５１の外側にまで延びている。そして、その回転軸５６の端部にはギヤ６１が固定され、そのギヤ６１にロータリーアクチュエータ６３の出力軸に固定されたギヤ６２が噛合している。こうしたギヤ６１，６２およびロータリーアクチュエータ６３からなる回転駆動機構は、サイドフレーム３３，３４に対して組み付けられている。従って、ロータリーアクチュエータ６３の回転出力により、ギヤ６１，６２を介して回転軸５６に回転が与えられ、揺動したクランプ片５２の状態が切り替えられるようになっている。

【0022】

以上のような構成のスクリーン印刷機１では、サイドフレーム３３，３４の間にコンベアベルト１１によって基板１０が搬入される。そして、昇降用モータ４２の駆動によりバックアップテーブル３７が上昇し、バックアップピン３８に突き上げられるようにして基板１０がコンベアベルト１１から持ち上げられる。また、ネジ軸３６に回転が与えられることによりサイドフレーム３４が移動し、サイドフレーム３３，３４のクランプ部３５によって基板１０が挟み込まれる。その際、クランプ部３５では、ロータリーアクチュエータ６３の駆動により、回転軸５６が回転してクランプ片５２が図４に示す格納状態から図５に示すクランプ状態へと切り替えられる。

【0023】

ベースブロック５１では、その上面からクランプ片５２の先端部分が突き出しているため、持ち上げられた基板１０は、その幅方向端部にクランプ片５２の先端部分が当たる。よって、基板１０は、その幅方向端部がクランプ片５２によって上方から支持された状態で、下方かはらバックアップピン３８によって押し上げられ、平面状態が保たれるようにして一対のクランプ部３５で挟み込まれる。こうして基板１０がクランプされた後は、再びロータリーアクチュエータ６３が駆動し、回転軸５６が逆回転して、クランプ片５２が図５に示すクランプ状態から図４に示す格納状態へと戻される。

【0024】

続いて、昇降用モータ４１の駆動により、基板１０を保持した状態のクランプ装置５全体が上昇し、マスク支持プレート２６２の高さにクランプ部３５と基板１０が合わせられ、上面の高さが揃えられる。そして、昇降用モータ２３の駆動により昇降台２２が上昇し、マスク支持プレート２６２、クランプ部３５及び基板１０の上面がマスク８の下面に軽く接触した印刷位置に停止する。

【0025】

その後、クランプ部３５では、ベースブロック５１に形成された吸引孔５５を介してマスク８の真空引きが行われる。また、マスク支持プレート２６２にも同様の吸引孔が形成され、同じようにマスク８に対する真空引きが行われることにより、クランプされた基板１０とマスク８とが安定した状態で位置決めされる。そして、マスク８の上面側ではクリームはんだが供給され、スキージ装置４によってローリングしながら印刷パターンへの押し込みが行われる。これにより、印刷パターンの貫通孔を通ってマスク８の下に位置する基板１０に対してクリームはんだが印刷される。

【0026】

よって、本実施形態では、基板１０をクランプ部３５によってクランプする際、クランプ片５２は揺動によって格納状態とクランプ状態との切り替えが行われるが、その可動範囲は狭く、短時間に状態が切り替えられる。そのため、基板１０をクランプするのに要する時間を短縮することができ、サイクルタイムを短くすることができる。また、クランプ片５２は、クランプ部３５のベースブロック５１内に組み込まれ、駆動手段もギヤ６１，６２やロータリーアクチュエータ６３によって構成されている。そのため、スクリーン印刷機１の本体内においてエッジクランプの構成はコンパクトであり、部品点数が少ないためコストを抑えることもできる。

【0027】

また、本実施形態では、複数のクランプ片５２によって基板１０のエッジクランプが構成されている。つまり、マスク８と接触するベースブロック５１の上面に対し、クランプ片５２を配置させる格納凹部５３の占める面積が小さくなるように構成されている。これに対し、複数のクランプ片５２に替えて前記特許文献１から読み取れる長尺な位置決め板を使用したような場合には、重い位置決め板を揺動させるためにモータが大型化してしまう。その点、クランプ片５２は複数あっても軽いため、ロータリーアクチュエータ６３も小型にできる。

【0028】

また、長尺な位置決め板の場合には、ベースブロック５１の長手方向全体に格納凹部を形成する必要があり、格納凹部がベースブロック５１上面の半分以上の面積を占めてしまうことになる。そのため、クランプ部（ベースブロック５１）の形状が変わってしまい、そのクランプ部本来の機能が損なわれてしまう。すなわち、クランプ部３５における吸引孔５５の数が減ってしまい、印刷時にマスク８を吸引保持する力が弱くなってしまう。更に、格納凹部の面積が広くなってしまうと、ベースブロック５１の上面においてマスク８を支えられない部分ができてしまい、スキージから受ける印圧によりマスク８が撓んで、そこにクリームはんだが残ってしまうことになる。

【0029】

マスク上８に残ってしまったクリームはんだは劣化するため、その後に繰り返し行われる印刷の際、劣化したものが正常なクリームはんだに混入してしまい、品質を低下させてしまうことになる。この点、本実施形態では、ベースブロック５１の上面において格納凹部５３の占める面積が小さいため、吸引孔５５の減少を抑えてマスク８を安定した状態で吸引保持することができる。また、一つの格納凹部５３についてベースブロック５１上面での面積は小さく、隣の格納凹部５３同士に距離があるため、マスク８は格納凹部５３が並んだ範囲でもベースブロック５１によって支えられ、クリームはんだが残ってしまうような撓みは生じない。

【0030】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、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、前記実施形態では、回転駆動機構としてギヤ６１，６２およびロータリーアクチュエータ６３からなるものを示したが、回転軸５６に固定したピニオンにシリンダで直線往復運動するラックを噛合させるようにしたものであってもよい。

【符号の説明】

【0031】

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 ６…昇降装置 ８…マスク １０…基板 ３５…クランプ部 ５１…ベースブロック ５２…クランプ片 ５３…格納凹部 ５４…クランプ面 ５５…吸引孔 ６１，６２…ギヤ ６３…ロータリーアクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】