特許 7369908 スキージおよび印刷装置

(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】

(24)【登録日】2023-10-19

(45)【発行日】2023-10-27

(54)【発明の名称】スキージおよび印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41F 15/44 20060101AFI20231020BHJP

   B41F 15/08 20060101ALI20231020BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20231020BHJP

【ＦＩ】

B41F15/44 B

B41F15/08 303E

H05K3/34 505D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019184874

(22)【出願日】2019-10-08

(65)【公開番号】P2021059070

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】河内 満

(72)【発明者】

【氏名】田中 哲矢

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５０５２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－３１０３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１２９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－３１２０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｆ １５／４４

Ｂ４１Ｆ １５／０８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の開口が設けられたマスク上を摺動して、基板上にペーストを印刷するスキージであって、
前記ペーストを前記開口に充填する金属のブレードと、
前記ブレードを前記マスクに対して傾斜させて保持する保持部と、を備え、
前記ブレードの一部には、前記ブレードの幅方向に沿って線状の軟化部が設けられ、
前記ブレードが前記マスク上に接触してから、さらに前記ブレードを押し下げると、前記ブレードは前記軟化部を支点として屈曲し、前記ブレードの前記軟化部より下方が前記マスクとなす傾き角が、前記ブレードが前記保持部に保持された傾き角よりも小さくなる、スキージ。

【請求項2】

前記軟化部は、印刷の際、前記ペーストに接触する第１の主面と、
前記第１の主面と対向する第２の主面の少なくとも一方に設けられる、請求項１に記載のスキージ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のスキージを備え、前記基板上にペーストを印刷する印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスクを介して基板にペーストを印刷する印刷装置に用いられるスキージおよびこのスキージが用いられた印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

印刷装置は、マスク上に供給された半田ペーストを、マスク上を摺動するスキージによってマスクに設けられた開口に充填させて基板上に印刷している。スキージは、マスクに接触して半田ペーストをマスクの開口に充填させる板状のブレードと、ブレードをマスクに対して傾斜させて保持する保持部とを備えている。印刷時は、ブレードに対してマスクの方向に押し込む適度な押し込み圧力を加えながらマスク上を摺動させることで、半田ペーストを基板に適切に印刷することができる。

【0003】

このようなブレードの材料として、ウレタンや金属が知られている。ウレタン製のブレードは柔軟性があるため、ブレードをマスクに押し込む量を増減することでブレードの下端部のしなり量を変更してマスクに対するブレードの傾き（アタック角）を変更することが可能であり、押し込み圧力の調整が容易である。一方で、ウレタン製のブレードは、繰り返し使用できる寿命が短いという欠点がある。金属製のブレードは寿命が長いという特徴があるが、一方で柔軟性に欠けるためしなり量の変化は小さく、アタック角を小さくして充填力を増すことが困難という欠点がある。そこで、特許文献１では、金属製ブレードの欠点を補うために金属製ブレードの下端の一部に厚みを薄くした帯状の凹部を形成し、押し込み圧力により凹部を湾曲させることでブレードの下端部を印刷に適した角度に傾斜させることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－４５８３９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、特許文献１では、ブレードの寿命が凹部の厚さによって制限されてしまうため、凹部の湾曲を大きくするために凹部の厚さを薄くすると寿命が短くなってしまうという課題があった。

【0006】

そこで本発明は、繰り返し使用できる寿命が長くて基板に半田ペーストを適切に印刷することができるスキージおよび印刷装置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】

本発明のスキージは、所定の開口が設けられたマスク上を摺動して、基板上にペーストを印刷するスキージであって、前記ペーストを前記開口に充填する金属のブレードと、前記ブレードを前記マスクに対して傾斜させて保持する保持部と、を備え、前記ブレードの一部には、前記ブレードの幅方向に沿って線状の軟化部が設けられ、前記ブレードが前記マスク上に接触してから、さらに前記ブレードを押し下げると、前記ブレードは前記軟化部を支点として屈曲し、前記ブレードの前記軟化部より下方が前記マスクとなす傾き角が、前記ブレードが前記保持部に保持された傾き角よりも小さくなる。

【0008】

本発明の印刷装置は、請求項１または２に記載のスキージを備え、前記基板上にペーストを印刷する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、繰り返し使用できる寿命が長くて基板に半田ペーストを適切に印刷することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の印刷装置の構造説明図

【図2】本発明の一実施の形態の印刷装置の構造を示す正面図

【図3】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態のスキージの構造説明図

【図4】本発明の一実施の形態のスキージの構造を示す正面図

【図5】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の印刷装置による印刷工程の説明図

【図6】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の第２のスキージの構造と機能を説明する図

【図7】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の第３のスキージの構造と機能を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、印刷装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。以下、基板の搬送方向（図２における左右方向）をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向（図１における左右方向）をＹ方向、水平面に直交する方向（図１における上下方向）をＺ方向と定義する。

【0012】

まず図１、図２を参照して、印刷装置１の構造を説明する。印刷装置１の基台上には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。印刷装置１は、制御部Ｃを備えている。基板搬送機構２は制御部Ｃによって制御され、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、所定のクランプ位置で基板３を保持して昇降させる。また、基板搬送機構２は、印刷作業が完了した基板３を下流側に搬出する。基板３は、半田ペースト、フラックス、導電性接着剤、銀ペースト、インク等のペーストＰが転写される被印刷物である。

【0013】

クランプ位置に保持された基板３の上方には、基板３の上面に形成された電極３ａ（図５参照）に対応する位置に設けられた複数の開口４ａ（図５参照）を有するマスク４が設置されている。マスク４の上方には、印刷ヘッド移動機構５によってＹ方向に移動する印刷ヘッド６が備えられている。印刷ヘッド移動機構５は、Ｙ方向に延伸する送りねじ７と、送りねじ７を回転駆動するモータ８を備えている。印刷ヘッド６は、送りねじ７のネジ山と係合するネジ山を有して送りねじ７の回転によってＹ方向に移動する移動ベース９を備えている。モータ８は制御部Ｃによって制御され、送りねじ７を正方向または逆方向に回転駆動することにより、移動ベース９を備える印刷ヘッド６がＹ方向に往復移動する。

【0014】

図１、図２において、印刷ヘッド６は、移動ベース９の上部にＹ方向に並ぶ２つの昇降シリンダ１０を備えている。昇降シリンダ１０は、それぞれ移動ベース９を貫いて下方に延伸している昇降軸１１を昇降させる。昇降軸１１の下端には、それぞれ保持部１２が設けられている。保持部１２は、それぞれブレード１３をマスク４に対して傾斜させて保持している。各ブレード１３は、それぞれマスク上を摺動する方向に傾斜している。

【0015】

２つの昇降シリンダ１０は、制御部Ｃによって制御されている。ペーストＰを基板３に印刷する際は、制御部Ｃは昇降シリンダ１０をそれぞれ制御して、一方の保持部１２を下降させてブレード１３をマスク４上に当接させる（図１参照）。その後、制御部Ｃは印刷ヘッド移動機構５を制御して、印刷ヘッド６をマスク４に当接したブレード１３が傾斜する方向に移動させる。これにより、ブレード１３はマスク４上を摺動してペーストＰをマスク４の開口４ａに充填させる（図５（ａ）参照）。

【0016】

このように、保持部１２とブレード１３は、所定の開口４ａが設けられたマスク４上を摺動して、基板３上にペーストＰを印刷するスキージ１４を構成する。その後、基板３をマスク４から離反させることで基板３の電極３ａにペーストＰが転写（印刷）される（図５（ｃ）参照）。

【0017】

次に図３～５を参照して、スキージ１４の詳細な構造について説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）はスキージ１４の側面図であり、図３（ｂ）はスキージ１４の下端付近の拡大図である。図４は、後述するブレード１３の第２の主面１３ｂ側から見たスキージ１４の正面図である。図５（ａ）は、ブレード１３がマスク４の開口４ａにペーストＰを充填している様子を模式的に表している。

【0018】

図３、図４において、ブレード１３は金属材料（例えばステンレス）から構成された板材であり、マスク４に対して第１の傾き角θ１（θ１＜９０°）だけ傾けた状態で上端側を保持部１２に固定されている。印刷時には、スキージ１４はブレード１３が有する２つの面のうち、マスク４に向いた第１の主面１３ａの方向（印刷方向）に移動する（図５（ａ）の矢印ｂ）。すなわち、印刷の際、金属の板材であるブレード１３が有する２つの面のうち、マスク４に向いた第１の主面１３ａがペーストＰに接触して、ペーストＰを印刷方向に移動させる。

【0019】

ブレード１３が有する２つの面のうち第１の主面１３ａに対向する第２の主面１３ｂは、上方を向いておりペーストＰを移動させない。第２の主面１３ｂには、ブレード１３がマスク４に接触する接触端部１３ｃ（ブレード１３の下端）から保持部１２の間に、第２の主面１３ｂからブレード１３の内部の途中まで軟化部１３ｄが形成されている。すなわち、保持部１２に保持されずに露出しているブレード１３の第２の主面１３ｂの一部には、軟化部１３ｄが形成されている。

【0020】

図４において、軟化部１３ｄは、接触端部１３ｃと平行に、ブレード１３の左右の側面１３ｅまでブレード１３の幅方向（Ｘ方向）に沿って第２の主面１３ｂに形成されている。軟化部１３ｄは、ブレード１３の第２の主面１３ｂをレーザ光や電磁加熱装置によって線状に加熱することで形成される。金属であるブレード１３を加熱することで、軟化部１３ｄの性質が変化して硬度が加熱前より低くなっている。すなわち、軟化部１３ｄは、ブレード１３の剛性が他の部分より低くなった低剛性部である。このように、ブレード１３の一部には、ブレード１３の幅方向に沿って線状の軟化部１３ｄが設けられている。

【0021】

図５（ａ）に示すように、印刷時にスキージ１４を下降させてブレード１３の接触端部１３ｃがマスク４に接触してから、さらにスキージ１４を押し下げると（矢印ａ）、ブレード１３は低剛性部である軟化部１３ｄを支点として屈曲する。この時の、ブレード１３の軟化部１３ｄより下方の下端部１３ｆがマスク４と成す第２の傾き角θ２がアタック角であり、ブレード１３が保持部１２に保持された第１の傾き角θ１より小さい（θ２＜θ１）。そして、第１の傾き角θ１から第２の傾き角θ２を引いた残りの第３の傾き角θ３が、軟化部１３ｄを支点としてブレード１３が屈曲する角度である。

【0022】

次に図５（ａ）～図５（ｃ）を参照して、スキージ１４を使用して基板３上にペーストＰを印刷する工程について説明する。図５（ａ）において、スキージ１４は、ブレード１３が軟化部１３ｄを支点として屈折して所定の印圧がマスクに加わる状態まで押し下げられる（矢印ａ）。所定の印圧になると、スキージ１４は第１の主面１３ａの方向に移動する（矢印ｂ）。これにより、マスク４に当接したブレード１３はペーストＰを掻き寄せながらマスク４上を摺動する。この過程で屈曲したブレード１３の下端部１３ｆが開口４ａを通過するとき、その開口４ａにペーストＰが押し込まれて充填される。

【0023】

１枚の基板３に対するマスク４上の移動が終了すると、スキージ１４は元の高さまで上昇する。スキージ１４が上昇してブレード１３がマスク４から離れると、ブレード１３はブレード１３の有する復元力により図３（ａ）に示す屈曲していない状態に戻る。図５（ｂ）は、スキージ１４の摺動が終了し、マスク４の各開口４ａにペーストＰが充填されている状態を示している。図５（ｃ）において、次いで基板３を下降させてマスク４から離反させると（矢印ｃ）、基板３の電極３ａ上にペーストＰが転写（印刷）される。

【0024】

上記説明したように、スキージ１４は、ペーストＰを開口４ａに充填する金属のブレード１３と、ブレード１３をマスク４に対して傾斜させて保持する保持部１２と、を備えている。そして、ブレード１３の一部には、ブレード１３の幅方向に沿って線状の軟化部１３ｄが設けられている。これによって、基板３に半田ペースト（ペーストＰ）を適切に印刷することができ、スキージ１４を繰り返し使用できる寿命も長くすることができる。

【0025】

なお、ブレード１３の接触端部１３ｃから軟化部１３ｄまでの長さ（すなわち、ブレード１３の下端部１３ｆの長さ）、軟化部１３ｄの形状（大きさ、深さなど）は、印刷時の印圧、ペーストＰの粘度、マスク４の開口４ａの形状などを考慮して設計される。

【0026】

次に図６を参照して、印刷装置１に装着される第２のスキージ１５の構造について説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）は第２のスキージ１５の側面図であり、図６（ｂ）は第２のスキージ１５の下端付近の拡大図である。第２のスキージ１５は、図３～５に示すスキージ１４と保持部１２は同じで、ブレード１６の構造が異なっている。以下、同じ構造には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

【0027】

図６（ａ）、図６（ｂ）において、ブレード１６は、印刷の際にペーストＰに接触する第１の主面１６ａと、第１の主面１６ａと対向する第２の主面１６ｂを有している。第２のスキージ１５のブレード１６には、線状の軟化部１６ｃが第１の主面１６ａにブレード１６の幅方向に沿って形成されている。軟化部１６ｃは、第１の主面１６ａからブレード１６の内部の途中まで形成されている。これにより、ブレード１３と同様に、印刷時にブレード１６は低剛性部である軟化部１６ｃを支点として屈曲する。

【0028】

次に図７を参照して、印刷装置１に装着される第３のスキージ１７の構造について説明する。図７（ａ）、図７（ｂ）は第３のスキージ１７の側面図であり、図７（ｂ）は第３のスキージ１７の下端付近の拡大図である。第３のスキージ１７は、図３～５に示すスキージ１４と保持部１２は同じで、ブレード１８の構造が異なっている。

【0029】

図７（ａ）、図７（ｂ）において、ブレード１８は、印刷の際にペーストＰに接触する第１の主面１８ａと、第１の主面１８ａと対向する第２の主面１８ｂを有している。第３のスキージ１７のブレード１８は、線状の軟化部１８ｃがブレード１８の幅方向に沿って形成されている。軟化部１８ｃは、第１の主面１８ａから第２の主面１８ｂに至るまでのブレード１８の内部に形成されている。これにより、ブレード１３と同様に、印刷時にブレード１８は低剛性部である軟化部１８ｃを支点として屈曲する。

【0030】

このように、印刷装置１には、スキージ１４、第２のスキージ１５、第３のスキージ１７のいずれかが装着され、基板３上にペーストＰを印刷する。ブレード１３、１６、１８には、印刷の際、ペーストＰに接触する第１の主面１３ａ、１６ａ、１８ａと、第１の主面１３ａ、１６ａ、１８ａと対向する第２の主面１３ｂ、１６ｂ、１８ｂの少なくとも一方に、軟化部１３ｄ、１６ｃ、１８ｃが設けられている。これによって、基板３に半田ペースト（ペーストＰ）を適切に印刷することができ、スキージを繰り返し使用できる寿命も長くすることができる。

【0031】

なお、上記は印刷装置１がペーストＰを印刷する被印刷物として、部品が実装されるプリント基板などの基板３を例に説明したが、被印刷物は基板３に限定されることはない。例えば、被印刷物はインクなどのペーストＰが印刷されるＴシャツなどの衣類であっても、ガラス、陶磁器などであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明のスキージおよび印刷装置は、繰り返し使用できる寿命が長くて基板に半田ペーストを適切に印刷することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0033】

１ 印刷装置
３ 基板
４ マスク
４ａ 開口
１２ 保持部
１３、１６、１８ ブレード
１３ａ、１６ａ、１８ａ 第１の主面
１３ｂ、１６ｂ、１８ｂ 第２の主面
１３ｄ、１６ｃ、１８ｃ 軟化部
１４ スキージ
１５ 第２のスキージ（スキージ）
１７ 第３のスキージ（スキージ）
Ｐ ペースト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】