JPH1016183A - ペースト状インク印刷機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷パターンの方向とは無関係にクリーム半
田を回路基板に印刷でき、しかも印刷むらの発生を抑制
可能なペースト状インク印刷機を提供する。 【解決手段】 印刷パターンが穿孔されたマスク20の上
面に供給したペースト状インクを、マスク上面に当接し
たスキージ２によりスキージングすることにより、マス
ク下面に設置した被印刷物上に印刷するペースト状イン
ク印刷機１。スキージ長手方向に直交する方向にスキー
ジを往復移動させる第一の往復移動機構８と、スキージ
長手方向と平行する方向にスキージを往復移動させる第
二の往復移動機構10とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーム半田や導
電性ペースト、絶縁ペーストなどのペースト状インク
を、印刷パターンが穿孔されたマスク上に供給し、これ
にスキージによるスキージングを加えることにより、マ
スク下面に配置した被印刷物上に印刷するペースト状イ
ンク印刷機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のペースト状インク印刷機の代表例
であるクリーム半田印刷機は、所定の印刷パターンをス
テンレス板等に穿孔した印刷マスクとクリーム半田を印
刷する回路基板とを所定距離オフセットさせ、スキージ
で印刷マスク上のクリーム半田をスキージングする。こ
れによって、クリーム半田をローリングさせながら印刷
マスクの孔を通過させ、回路基板上にクリーム半田から
なる所望の印刷パターンを転写するもので、簡便で優れ
た印刷機であることから広く使用されている。

【０００３】このとき、周知のことであるが、スキージ
は、図７に示すようにスキージ２の長手方向に平行する
矢印ＡL方向に対し、直交する矢印ＡV方向（図７参照）
に移動することによりスキージングが行われる。印刷が
終わるとスキージは、スキージングと同じ軌跡を逆にた
どって元の位置に戻り、この往復移動により印刷作業が
行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記クリー
ム半田印刷機においては、印刷パターンが微細なファイ
ンピッチになる程、印刷パターンを穿孔した印刷マスク
の孔にクリーム半田が入り難くなり、回路基板上におけ
る印刷パターンに印刷むらが発生するという問題があっ
た。

【０００５】特に、半導体ＩＣでは、リードの狭ピッチ
化をはじめとするパッケージ形状の大幅な見直しによっ
て、表面実装タイプではＱＦＰ(Quadrant Flat Packag
e) と呼ばれる多ピンの超小型パッケージが実現されて
いる。このＱＦＰは、多数のリードが直交する方向に配
置されることから、印刷マスクには印刷パターンとなる
孔が９０度異なる方向に多数形成されている。このた
め、スキージによるクリーム半田のスキージング方向が
一方向であると、クリーム半田がローリングしても、孔
の方向によってはクリーム半田が孔に入り難く、印刷む
らが生じて狭ピッチのリードに対応できなくなる。

【０００６】印刷パターンの孔にクリーム半田が入り難
いという上記問題を解決するため、平行に配置した２枚
のスキージブレード内にクリーム半田に押込力を付与す
るローラやピストンを対向配置し、クリーム半田のロー
リングに頼ることなく、スキージングの際にローラやピ
ストンによってクリーム半田を強制的に印刷マスクの孔
に押し込む方法が採用されている。

【０００７】しかし、このような方法では、スキージ、
従ってクリーム半田印刷機の構造が複雑になるうえ、異
なる種類のクリーム半田への交換が非常に面倒になる。
更に、印刷マスクと接触するスキージブレードが２枚あ
ることから、ブレード相互を機械的に平行に保持するこ
とが難しく、平行度が出ないとスキージ外にクリーム半
田が漏れ出してしまう。また、スキージブレードは、上
記構造にする関係から基本的には金属素材を使用する必
要があった。このため、スキージブレードを使用した場
合には、印刷マスクの微妙な凹凸に追従できず、クリー
ム半田のかき取り不良が発生し、印刷マスクの孔から回
路基板側へのクリーム半田の抜け性が悪化し、回路基板
上に転写される印刷パターンに印刷むらが発生してしま
う。

【０００８】一方、ＱＦＰにおける上記問題を解決する
手段として、印刷パターンとなる孔を印刷マスクに対し
て４５度回転させて形成したり、印刷マスクのＸ軸及び
Ｙ軸に対してスキージを４５度傾けて配置し、Ｘ，Ｙ軸
に対して同一速度でスキージングさせたりすることで、
スキージの印刷パターンに対する方向性を無くしてい
る。

【０００９】しかし、印刷パターンを印刷マスクに４５
度回転させて形成する場合には、印刷マスクを新たに作
り直さなければならず、非常に大きな出費となる。ま
た、スキージを印刷マスクのＸ，Ｙ軸に４５度傾けて配
置する場合には、従来の印刷マスクをそのまま使用する
ことができる。しかし、スキージが印刷マスクのフレー
ムと干渉するため、スキージを小型にしなければなら
ず、クリーム半田を印刷できる回路基板上の領域が狭く
なってしまうという問題がある。

【００１０】以上、クリーム半田印刷機を例に従来技術
の問題点を説明したが、他のペースト状インクを印刷す
る印刷機の場合も同様の問題がある。本発明は上記の点
に鑑みてなされたもので、印刷パターンの方向とは無関
係にペースト状インクを印刷でき、しかも印刷むらの発
生を抑制可能なペースト状インク印刷機を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
を達成するため、印刷パターンが穿孔されたマスクの上
面に供給したペースト状インクを、前記マスク上面に当
接したスキージによりスキージングすることにより、前
記マスク下面に設置した被印刷物上に印刷するペースト
状インク印刷機において、スキージ長手方向に直交する
方向に前記スキージを往復移動させる第一の往復移動機
構と、スキージ長手方向と平行する方向に前記スキージ
を往復移動させる第二の往復移動機構とを有する構成と
したのである。

【００１２】好ましくは、スキージ長手方向と平行する
方向に前記スキージを往復移動させる前記第二の往復移
動機構は、ラック、ピニオン及び該ピニオンを回転駆動
するモータを備えている構成とする。また好ましくは、
前記スキージは、前記ペースト状インクを前記マスク側
へ押圧するインク押えが設けられている構成とする。

【００１３】さらに好ましくは、前記インク押えの前記
マスクに対向する面には、側壁がスキージ長手方向に直
交し、かつ、鉛直方向から傾斜した溝が複数形成されて
いる構成とする。

【００１４】

【作用】請求項１または２の発明によれば、スキージが
いわばジグザグに移動しつつ印刷を行うため、印刷パタ
ーンに対する方向性を無くすことができ、前述したＱＦ
Ｐのように様々な方向に設けられた多数のリードパター
ンが穿孔されているような印刷マスクでも良好な印刷が
可能となる。

【００１５】また、請求項３の発明によれば、インク押
えの作用によりペースト状インクが印刷マスクに穿孔し
たパターン中に押し入れられることにより、印刷性の向
上が図られる。更に、請求項４の発明によれば、スキー
ジの長手方向に平行する往復運動によるペースト状イン
クのローリング動作に対して、インク押えに設けた溝の
側壁がぶつかって、インクを印刷マスクに穿孔したパタ
ーン中に押し入れる作用がより高まるので、より優れた
印刷性を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のペースト状インク
印刷機（以下、「印刷機」という）に係る一実施形態を
図１乃至図６に基づいて詳細に説明する。なお、説明は
代表的な印刷機であるクリーム半田印刷機を例にとって
説明する。ここで、印刷機１は、スキージを、スキージ
の移動面内においてスキージの移動方向に対して直交す
る方向に往復移動させる往復移動機構１０を備えている
ことを除き、従来の印刷機と構成が同一である。従っ
て、図１及び図２に示すように、往復移動機構１０と印
刷マスク２０のみを図示し、被印刷物である印刷基板を
保持する基板クランプ、印刷テーブル、印刷テーブルを
昇降させるテーブル昇降装置、印刷マスク２０を吸着す
る吸着装置が使用されている場合には吸着装置等、本発
明の特徴に係る往復移動機構１０と直接関係のない他の
構成部分については図示を省略する。

【００１７】印刷機１は、スキージ２、２本のガイドレ
ール３、移動テーブル４、取付板５、エアシリンダ６、
２つの昇降ガイド７、スキージング機構８、往復移動機
構１０及び印刷マスク２０を備えている。スキージ２
は、スキージング機構８によって図１において矢印Ｘ方
向に移動され、クリーム半田をスキージングする。スキ
ージ２は、図３，４に示すように、クリーム半田Ｓを印
刷マスク側へ押圧するはんだ押え２ａが設けられてい
る。はんだ押え２ａは、印刷マスク２０に対向する面
に、側壁がスキージ長手方向に直交し、かつ、鉛直方向
から傾斜した溝２ｂが複数形成されている。

【００１８】ガイドレール３は、印刷マスク２０の両側
にそれぞれ配置され、移動テーブル４の矢印Ｘ方向（図
１参照）への移動を案内する移動テーブル４は、両端が
ガイドレール３にそれぞれスライド自在に支持され、ス
キージング機構８によって矢印Ｘ方向に移動される。取
付板５は、２つの昇降ガイド７の下部に支持され、下面
にはスライドガイド５ａ（図２参照）を介してスキージ
２が取り付けられている。

【００１９】エアシリンダ６は、移動テーブル４に支持
され、下方に突出したロッド（図示せず）の先端が取付
板５に連結されている。これにより、エアシリンダ６
は、前記ロッドの出し入れによって取付板５従ってスキ
ージ２が昇降し、スキージ２の印刷マスク２０に対する
上下方向のオフセット位置を適宜変更できる。昇降ガイ
ド７は、エアシリンダ６による取付板５の昇降作動を案
内するもので、移動テーブル４のエアシリンダ６を挟む
両側に配置されている。

【００２０】スキージング機構８は、ボールねじ８ａと
スキージモータ８ｂとを有し、ボールねじ８ａは移動テ
ーブル４の下面に取り付けたナット４ａと螺合してい
る。これにより、ボールねじ８ａが回転すると、ナット
４ａがボールねじ８ａに沿って移動する結果、移動テー
ブル４が図１において矢印Ｘ方向に移動する。往復移動
機構１０は、スキージ２によるクリーム半田のスキージ
ングに際し、スキージ２をスキージ２の移動面内におい
て移動方向（矢印Ｘ方向）と直交する矢印Ｙ方向に往復
移動させるもので、ラック１１、ピニオン１２及びモー
タ１３を備えている。

【００２１】ラック１１は、図１及び図２に示すよう
に、スキージ２の側面に長手方向に取り付けられてい
る。ピニオン１２は、モータ１３の回転軸１３ａに取り
付けられている。モータ１３は、取付板５に支持され、
ピニオン１２を回転させる。これにより、モータ１３が
回転すると、スキージ２はスライドガイド５ａに案内さ
れながら図２において左方あるいは右方へ移動する。こ
こで、取付板５には、スキージ２の左右端を検出するリ
ミットスイッチ（図示せず）がそれぞれ設けられてい
る。これにより、いずれか一方のリミットスイッチのオ
ンによりモータ１３を逆転させてスキージ２の移動方向
を逆方向に変え、これによりスキージ２の往復移動を実
現している。このとき、スキージ２の移動方向が変わる
と、オンとなっていたリミットスイッチはオフとなる。

【００２２】印刷マスク２０は、マスクフレーム２１に
支持されて移動テーブル４の下部に配置されている。本
発明の印刷機１は、上記のようにスキージ２の長手方向
に直交する方向への往復移動を実現するスキージング機
構８に加え、スキージ２の長手方向と平行する方向にス
キージ２を往復移動させる往復移動機構１０を設けたこ
とに特徴がある。

【００２３】即ち、印刷機１は、クリーム半田を回路基
板に印刷するときには、前記印刷基板を印刷テーブルの
基板クランプに保持し、テーブル昇降装置によって印刷
テーブルを所定高さまで上昇させ、回路基板と印刷マス
ク２０との上下方向の位置決めを行う。次に、エアシリ
ンダ６により、スキージ２の印刷マスク２０に対する加
圧力を適宜変更し、スキージ２による印刷マスク２０上
のクリーム半田のスキージングを開始する。

【００２４】このとき、印刷機１は、スキージング機構
８と往復移動機構１０とが並行して作動しながら以下の
ようにしてクリーム半田をスキージングする。即ち、ス
キージング機構８は、スキージモータ８ｂによってボー
ルねじ８ａを回転させ、移動テーブル４を図１に示す矢
印Ｘ方向へ移動させる。これにより、スキージ２の下端
を印刷マスク２０の上面に当接させながら矢印Ｘ方向へ
移動させ、クリーム半田を印刷マスク２０の上面に沿っ
てスキージングさせる。

【００２５】これと並行して、往復移動機構１０が作動
し、モータ１３の回転によりスキージ２が図１に示す矢
印Ｙ方向へ往復移動される。これにより、スキージ２
は、印刷マスク２０の上面を図５に示すように、ジグザ
グに移動しながらクリーム半田をスキージングする。こ
こで、スキージ２が描くジズザグの軌跡におけるスキー
ジ角度θは、スキージ２の矢印Ｘ方向のスキージング速
度と矢印Ｙ方向への往復移動における移動速度によって
任意に決めることができる。

【００２６】このとき、スキージ２は、クリーム半田を
印刷マスク２０側へ押圧するはんだ押え２ａが設けら
れ、はんだ押え２ａには三角形状の溝２ｂが複数形成さ
れている。従って、印刷機１においては、クリーム半田
が、スキージングに際してスキージ２の移動面内におい
てスキージ２の移動方向（図１の矢印Ｘ方向）及び移動
方向に直交する方向（図１の矢印Ｙ方向）にローリング
する。このため、印刷機１は、印刷マスク２０に穿孔さ
れた印刷パターンとなる孔がいずれの方向に形成されて
いても、クリーム半田が孔に入り易く、回路基板に印刷
された印刷パターンにおける印刷むらの発生が抑制され
る。

【００２７】このことを検証するため、図６に示すよう
に、厚さ２ｍｍの印刷マスク２０に印刷パターンとなる
幅Ｗ＝0.５ｍｍの孔２０ａを多数形成し、本発明の印刷
機１とスキージ２の往復移動機構１０を備えていない従
来の印刷機とを使用し、ＱＦＰに印刷する印刷パターン
となる印刷マスク２０の孔２０ａがスキージング方向に
長い場合（Ａパターン）とスキージング方向に直交する
方向に長い場合（Ｂパターン）とについて、クリーム半
田Ｓの押込み深さｄ（ｍｍ）を孔２０ａの１００個あた
りについて測定し、その平均値を求めた。その結果を表
１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示す結果から明らかなように、本発
明の印刷機１においては、印刷パターンの印刷において
方向性がなく、クリーム半田の押込み深さが従来の印刷
機よりも深く、印刷パターンの印刷むらの発生が抑制さ
れていた。

【００３０】従って、印刷機１においては、往復移動機
構１０によるスキージ２の往復移動速度を調節すること
により、図５に示すスキージ角度θを適宜変更すれば、
印刷マスク２０の孔２０ａに対するクリーム半田の押込
み深さ（ｍｍ）を調節することも可能である。以上の説
明では、クリーム半田印刷機を例として説明したが、こ
れは単なる例として説明したもので、印刷するペースト
状インクは特にクリーム半田でなくても本発明が同様に
適用できることは明らかであり、他のペースト状インク
を印刷する印刷機であっても同様に本発明にの範囲に含
まれる。

【００３１】また、スキージ長手方向に平行する方向に
スキージを往復移動させる最も簡易、かつ、好適な手段
としてラックとピニオンによる機構を例示したが、ボー
ルねじによる駆動機構や一般的なベルトやチェーンを用
いて同様の機構を構成できることは当然であり、本発明
の請求項１，３，４は、これらも包含するものである。

【００３２】更に、ペースト状インク押え形態の一例と
して、三角形状の溝を設けた場合を示したが、インク押
えのマスクに対向する面に、側壁がスキージ長手方向に
直交し、かつ、鉛直方向から傾斜した溝が複数設けられ
ていれば、本発明の目的を達成するのであり、その形状
は三角形状の他、半円状、波型であってもかまわない。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
ペースト状インク印刷機によれば、印刷パターンの方向
とは無関係にペースト状インクを回路基板に印刷でき、
しかも印刷むらの発生を抑制することができる。このと
き、第二の往復移動機構は、ラック、ピニオン及び該ピ
ニオンを回転駆動するモータを備えているので、スキー
ジを円滑に往復移動させることができる。しかも、往復
移動機構は、構造が簡単なので、既存のペースト状イン
ク印刷機に簡単に組み込むことができるうえ、既存の印
刷マスクも使用できるという利点がある。

【００３４】また、スキージは、前記ペースト状インク
を前記マスク側へ押圧するインク押えが設けられ、前記
インク押えの前記マスクに対向する面には、スキージ長
手方向に直交する側壁を有し、かつ、その側壁が鉛直方
向から傾斜して設けられている溝が複数形成されている
ので、ペースト状インクがスキージング方向のみなら
ず、スキージの往復移動方向のみローリングし、印刷マ
スクに穿孔された印刷パターンとなる孔への押込力が増
加し、印刷むらの発生が一層抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のペースト状インク印刷機の主要部分を
示す平面図である。

【図２】図１の印刷機の正面図である。

【図３】図１の印刷機で使用するスキージを側面側から
見た断面図である。

【図４】図３のスキージの正面図である。

【図５】図１の印刷機におけるスキージの移動軌跡を示
すモデル図である。

【図６】本発明の印刷機において、印刷マスクの印刷パ
ターンとなる孔へのスキージによるクリーム半田の押し
込み深さをモデル的に説明する説明図である。

【図７】従来のペースト状インク印刷機におけるスキー
ジの長手方向に平行する方向と直交する方向を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ ペースト状インク印刷機 ２ スキージ ２ａ はんだ押え ２ｂ 溝 ３ ガイドレール ４ 移動テーブル ４ａ ナット ５ 取付板 ６ エアシリンダ ７ 昇降ガイド ８ スキージング機構（第一の往復移動機構） ８ａ ボールねじ ８ｂ スキージモータ １０ 往復移動機構（第二の往復移動機構） １１ ラック １２ ピニオン １３ モータ ２０ 印刷マスク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷パターンが穿孔されたマスクの上面
   に供給したペースト状インクを、前記マスク上面に当接
   したスキージによりスキージングすることにより、前記
   マスク下面に設置した被印刷物上に印刷するペースト状
   インク印刷機において、 スキージ長手方向に直交する方向に前記スキージを往復
   移動させる第一の往復移動機構と、 スキージ長手方向と平行する方向に前記スキージを往復
   移動させる第二の往復移動機構とを有することを特徴と
   するペースト状インク印刷機。
2. 【請求項２】 スキージ長手方向と平行する方向に前記
   スキージを往復移動させる前記第二の往復移動機構が、
   ラック、ピニオン及び該ピニオンを回転駆動するモータ
   を備えている、請求項１のペースト状インク印刷機。
3. 【請求項３】 前記スキージは、前記ペースト状インク
   を前記マスク側へ押圧するインク押えが設けられてい
   る、請求項１又は２のペースト状インク印刷機。
4. 【請求項４】 前記インク押えの前記マスクに対向する
   面には、側壁がスキージ長手方向に直交し、かつ、鉛直
   方向から傾斜した溝が複数形成されている、請求項３の
   ペースト状インク印刷機。