CN100542813C - 焊膏印刷系统 - Google Patents

Abstract

提供一种丝网印刷装置和具备该装置的印刷系统。在装配有丝网印刷装置的焊膏印刷系统中，在谋求提高丝网印刷装置的印刷精度的同时，需要即使在丝网印刷机中发生印刷不良，也能对于在系统内可能修补的不良在系统内进行修补，提高产品的生产率。为此，把在丝网印刷装置的印刷中使用的涂刷器做成使用具有两级弹力的金属涂刷器的结构，同时做成配置在印刷结束后检查印刷状态的检查单元、和根据检查结果进行印刷基板的不良修复用的分配器单元的结构，同时采用向丝网印刷装置发送检查结果，能够在下一基板的印刷中反映的系统。

Description

焊膏印刷系统

技术领域

本发明涉及丝网印刷装置，特别涉及印刷焊膏的印刷装置和使用它的印刷系统。

背景技术

作为现有技术的丝网印刷机，有在特开平5-200975号公报中表示的设备。该丝网印刷机具有：具有基板搬入传送器、基板搬出传送器、升降机构的载物台部；作为开口部具有转印图形的掩模；具有涂刷器、涂刷器升降机构以及水平方向移动机构的涂刷器头；控制这些机构的控制装置。在将搬入到装置的基板放置在载物台上后，升高载物台部使基板接近掩模，通过涂刷器边使掩模接触基板，边在掩模的开口部中填充乳状焊料等膏状物，进而通过使载物台部下降，使基板和掩模分离，在基板上转印焊膏，其后，通过从装置中搬出基板，完成印刷。

另外，如在特开2000-62140号公报中记载的那样，有使用具有弹性的涂刷器·橡胶、将焊膏通过丝网转印在基板等上的设备。

再有，如特开平10-086327号公报记载的那样，公开了把涂刷器主体形成为把金属板贴合在橡胶上、使橡胶部分与掩模接触的结构，或者如实开平07-011338号公报记载的那样，公开了反过来使金属板部接触掩模的结构。

另外，在特开2004-338248号公报中提出了为测定基板的厚度使伸长部件抵接印刷台上的印刷物、根据伸长部件的伸长量测定厚度的方法。

再有，正在使用的浓淡模板(template)匹配方法，该方法用摄像机识别基板和掩模的标记，对于双方的偏离量进行位置修正，为使基板和掩模位置吻合，要求高速而且高精度地进行定位，进行根据标准化相互相关系数的定位。作为模板匹配的一例，有特公平02-642号公报或者特开昭61-74028号公报公开了的方法。

在上述特开平5-200975号公报或特开2004-338248号公报中，作为通过焊膏量的管理、能够正确地印刷印刷结果的设备进行处理。但是，现有技术中，使用丝网印刷法的软焊料涂布工序，因为由于使用的涂刷器·金属掩模的使用次数所引起的损耗程度、供给的焊膏的状态·粘度·供给量·供给位置的变化、金属掩模的清扫状况的变化、印刷时的温度·湿度的变化、由于印刷基板和金属掩模的制作精度差引起的位置偏离、印刷基板的翘曲·扭曲等，有时出现印刷不良的情况。

因此，在印刷焊膏后，出于观察进行了软焊料印刷的外观、排除不合格产品的目的，要使用检查印刷后的软焊料外观的装置的需求升高。特别近年来，多采用称为CSP或BGA的电子部件，这些电子部件因为在装载部件后端子部位于部件内部，不能用软钎焊外观检查装置检查，所以有必要在印刷焊膏后立即检查软焊料印刷后的外观。

另外，在印刷焊膏后，即使观察软焊料印刷的外观是OK，然而因为在装载电子部件时，存在着由于软焊料量和装载压力的失配、或软焊料印刷位置和装载位置的精度差引起的电子部件的浮起不良、产生软焊料孔等的情况，所以在进行软钎焊后也有必要进行外观检查，其结果是，追溯到前工序，需要变更印刷的条件或者去除不良的焊膏，该安排需要时间，同时存在着生产效率或生产率差的状况长期继续的问题。

再有，特开2000-62140号公报或特开平10-086327号公报的橡胶制的涂刷器在边缘部易磨耗，1000次左右的印刷次数需要更换涂刷器。另外，对于较大口径的图形开口，由于前端边缘部的柔软性而涂刷器陷入掩模开口部内，把印刷膏掏出来，因此印刷膜厚度变薄，成为称为红眼的印刷不良的主要原因。

再有，如实开平07-011338号公报所述那样，通过采用金属制的薄的平板的金属涂刷器，不使其边缘部局部变形，从而可以减少在上述橡胶制的情况下产生的由于掏出引起的印刷不良的情况，但是板厚、距涂刷器保持架的颈下长度、腰部的强弱等的设定困难。

再有，关于基板和掩模的定位，在特公平02-642号公报所示的方法中，必须由用户判断把哪个部分作为模板好，需要熟练程度，同时也不方便。另一方面，根据特开昭61-74028号公报的方法，能够自动登记最适合的模板，但是用户必须预先决定模板的大小，再有，是不是标记真正的大小这一点不明确，这成为识别错误或者位置精度降低的主要原因。

作为现有的用于模板匹配的辞典，对于在基板中使用的标记的形状，由用户预先指定圆形或正方形等的形状。另外，为决定模板的大小需要输入标记尺寸，在以±0.01mm以内的精度进行位置运算的情况下，要求输入到0.001mm的尺寸，实际上正确输入十分困难。

发明内容

因此，本发明，在为了使用0.4mm螺距CSP、0603芯片部件、0402芯片部件那样的设备的超精细图形印刷中，向用户提供能够简单地操作而且能够得到高的定位精度的丝网印刷装置以及图像识别定位用基准图形登记方法或者图像识别定位方法，同时对于基板凹凸、掩模平坦度、涂刷器平行度等微小变形的主要原因、获得稳定的涂刷器性能。进而实现为确保低印刷压力下的超精细节距印刷中的转印量的、软焊料填充力提高和减轻对于掩模的负荷的、用户能够简单地使用、能够得到稳定的印刷性的丝网印刷装置用涂刷器以及具备所述涂刷器的丝网印刷装置。

再有，提供一种焊膏印刷系统，其对于由于焊膏印刷工序引起的不良情况，在印刷焊膏前，对于焊膏印刷工序引起的生产率恶化的主要原因进行状态监视，预测、检测由于不良情况出现等的影响的生产质量，发出质量预报、警报，同时通过早期去除、处理不良情况产生的主要原因，谋求提高生产效率和提高生产率。

为实现上述目的，本发明的特征在于，在通过掩模在基板面上涂布焊膏的印刷单元中，具有：作为新知识而存储、积存、保存引起不良情况的产生的要素和对各要素的处理方法的积存设备；在实施焊膏印刷前掌握、检查引起不良情况的产生的要素的状态的监视设备；判断、预测各要素是否有使不良情况产生的可能的分析设备；根据分析结果向操作员发出预报、警报，消除产生不良情况的主要原因的处理设备。

进一步，为了能够提供这样的印刷，即，通过在所述焊膏印刷系统中具备印刷软焊料的外观检查设备、或软钎焊外观检查设备，把检查的信息向印刷单元反馈、作为新知识而保存、使用，从而能够提供对应于新产品、构件的最佳的焊膏印刷，其特征在于具有：向印刷装置通信由检查设备检查的结果的信息的通信设备；和分析由检查设备检查的结果的信息、把新的不良事例作为新知识而在积存设备中进行随时整理、追加存储的再分析设备。进一步的特征在于，在所述焊膏印刷系统中，采用在所述印刷装置的下游侧配置部分地涂布焊膏的多个分配器(dispenser)单元、和修正软钎焊不良部分的多个再加工单元的构成，使得根据所述检查结果可自动修复不合格部位。

再有，在上述印刷系统中使用的丝网印刷机中，涂刷器的中间部分采用聚氨酯、接触丝网的部位采用金属、使金属前端部具备阶梯形状。作为其他的方法的特征在于，具有使涂刷器中间部分具有蛇管形状、在前端部使其具有阶梯状带梯形状的金属制的一体型涂刷器。

另外，具有在印刷时即使在任意图形的周围存在类似图形，也能自动选择正确的基准图形的设备。

另外，用于模板匹配的辞典区域具有不用用户设定标记形状或标记尺寸、自动作为基准图形登记的设备。

通过采用以上的结构，对于基板和掩模的定位中使用的各种图形，能够不需要熟练度而简单地应对，进而谋求提高印刷定位精度，即使在印刷过程中产生干扰，也能利用稳定的涂刷器性能而谋求提高印刷生产率，有助于印刷质量的稳定化和减少出现不良情况。再有，即使在以低印刷压力印刷时也能使印刷膜厚度稳定，确保印刷厚度。另外，有助于降低掩模的失真变形进行高精度印刷。有助于防止超薄形掩模的变形和长寿命化。

另外，在实施印刷前，监视成为印刷不良的主要原因，发出不良预报，同时排除不良情况的主要原因，从而谋求提高印刷生产率。另外，通过积存、分析印刷后的检查信息，积存新的不良信息数据，能够提高不良预报的精度以及扩大检测不良模式的范围，同时在能够修正不良的情况下，通过自动进行不良修正，谋求提高印刷生产率。

附图说明

图1是表示各单元的组合例的图。

图2是表示丝网印刷的一例的图。

图3是用于说明丝网印刷装置的动作的图。

图4是表示人工模型的一例的图。

图5是表示相关映射的一例的图。

图6是表示检索基板的任意图形的结果的一例的图。

图7是表示相关值计算部～位置坐标运算部中的处理的流程的一例的图。

图8是表示关于标记尺寸测量后的检查、尺寸修正的一例的图。

图9是表示关于标记尺寸测量后的检查、尺寸修正的一例的图。

图10是表示尺寸计算部以及尺寸修正部中的处理流程的一例的图。

图11是表示复合式金属涂刷器的一例的图。

图12是表示使用复合式金属涂刷器的进行印刷的一例的图。

图13是表示复合式金属涂刷器的等价弹簧系统的图。

图14是表示用钢弹簧形成涂刷器的例子的图。

图15是检查单元的截面图。

图16是分配器单元的斜视图。

具体实施方式

图1表示本发明的焊膏印刷系统的各装置的配置。

作为本发明的印刷系统的代表例，除了丝网印刷单元200之外，其构成还具有检查在丝网印刷单元(以下称印刷单元)200上印刷的结果的检查单元300，以及根据情况、在检查单元300检测到印刷不良、但可修复的印刷状态的情况下，用于修复它的多个分配器单元400。

历来，在进行焊膏的涂布的情况下，在印刷单元200中向掩模面上供给要涂布的焊膏、准备完毕的基础上，在指点识别标记位置后，开始自动运行，在印刷焊膏后，向下游装置传送基板。对此，如本发明，通过具有把引起不良情况的产生的要素和对于各要素的处理方法作为新知识存储、积存、保存的积存设备；在实施焊膏印刷前把握、检查引起不良情况的产生的要素的状态的监视设备；判断、预测各要素是否有产生不良情况的可能的分析设备；根据分析的结果向操作员发出质量预报、警报，消除产生不良情况的主要原因的处理设备，从而在印刷前，通过自动地预测、修复生产质量，能够实现维持生产质量，不使不良流到下游的目的。进而，通过组合印刷单元200和检查单元300，能够实现积存新的不良信息数据的目的。

作为引起印刷不良的产生的要素有下面代表的项目。(1)涂刷器、掩模的磨损状况，(2)掩模的损伤、张力不足、开口部的网眼堵塞，(3)软焊料的状态(供给量、供给高度、供给位置、供给宽度、有无混入空气)，(4)软焊料的状态(粘度、黏稠性、温度、干燥程度)，(5)印刷单元内的环境温度、湿度，(6)生产用基板的尺寸偏差、翘曲、扭曲。

作为对于各要素的处理方法，分别有下面的代表的方法。(1)把涂刷器、掩模更换为新品，(2)更换新的掩模或者清扫网眼堵塞的部分，(3)以及(4)回收旧软焊料后供给新软焊料或者进行滚动操作，(5)进行温度、湿度控制，(6)筛选、排出不良基板。

关于(1)的涂刷器、掩模的磨损状况，历来是依赖熟练者对于实物用眼观察进行确认，或者在单元200中供给焊膏后进行几次试印，在通过用眼观察确认或者别的检查方法确认印刷结果有无问题的基础上，开始生产。

本发明的方法，对于在该生产中使用的涂刷器、掩模以及基板品种，通过使用印刷张数计数器等的监视设备，对实际使用次数进行使用次数计数，作为过去的不良发生率统计信息，把不良发生时刻的使用次数信息输入、积存到积存设备，以积存的信息为基础，通过分析设备比较分析过去的不良发生次数和现时刻的使用次数，把推测发生不良率信息作为质量预报，通过在印刷单元的监视器上显示，使得操作员能够容易地判断是否可以无问题地开始生产。

作为适用的涂刷器以及掩模的材质等的品种管理一例，通过利用设置在印刷单元上的信息读入器自动读取或者手工输入标记于该涂刷器、该掩模以及相关生产用基板上的识别信息(3维条形码等)，可以简单地管理。

关于涂刷器以及掩模的使用限度，历来根据生产的印刷开印次数或者使用的期间进行管理，但是作为一例对于开印次数或者使用期间信息，通过上述的识别信息，把涂刷器材质、硬度、掩模的材质、板厚以及生产适用基板的窄邻接安装状况等的安装密度信息等作为关联系数，使用印刷单元内的分析设备制作不良发生率预测曲线图，与现在的实际使用次数比较，作为现时刻的质量预报，能够显示推测不良率信息。

另外，对于所述不良发生率预测曲线图，比较预先通过管理者功能中设定、输入的与相关生产基板品种相对的目标不良率和现时刻状况，在判断为使用次数限度的情况下，通过在印刷单元的监视器上作为质量预报而显示涂刷器更换推荐标记，使得操作员不用试印刷或者进行生产确认，把适用的涂刷器或者掩模更换为新品后能够开始生产。

接着，对于(2)的掩模的损伤、开口部的网眼堵塞，使用印刷单元中具备的识别摄像机，实施各印刷图形部分的形状识别，能够判定OK/NG。另外，以规定推力把印刷头上所具备的张力测量用杆在掩模的规定位置上加压，通过用测力传感器测定此时的反作用力，能够判定OK/NG。本说明书中考虑的方法，哪个都不只是简单的OK/NG判定，而是通过使用所述识别摄像机的监视设备，测量开口部的实际面积或张力的实际反作用力，通过积存设备的积存信息，通过核对积存的统计数据和SMT生产线的实际生产信息，使用印刷单元的分析设备制作产生不良预测曲线图，显示质量预报。通过均在生产开始前实施测定，推测现时刻的印刷不良的发生，通过在印刷单元的监视器上显示质量预报，能够有助于预防不良的发生。在检查到掩模开口的网眼堵塞的情况下，利用作为处理设备的版下清扫装置，能够对于掩模上的任意的网眼堵塞部位自动进行清扫。

另外在(3)中，历来由操作员定期通过用眼观察来监视供给的焊膏是否是可无问题进行涂布的量、供给的焊膏的位置是否没有问题等。另一方面，根据在专利文献1中记载的方法，提出了不需要焊膏量的监视作业而发出警报、能够补充焊膏的印刷机。但是如果不确认在供给的焊膏中是否未混入空气、则在现实中预防印刷不良是困难的。

因此，在掩模的印刷行程末端附近配置大的开口部，在该部位不落下焊膏、而且使用粘贴有透明材料的掩模，使得从下部能够监视焊膏的状态，使用印刷单元200所具有的识别用摄像机，通过透明材料从下部监视焊膏向掩模上的供给状态，由此能够在生产开始前监视、确认软焊料的状态(供给量、供给位置、供给宽度、有无空气混入)。不用说即使在自动运行中，按预先以印刷条件而设定的时间间隔、也同样能够自动地监视、确认。

通过使用所述识别用摄像机的监视设备确认焊膏的状态。其后，通过分析设备根据积存设备的数据库信息和确认数据分析由于焊膏的状态(供给量、供给位置、供给宽度)引起的不良的发生的主要原因。另外，在分析设备中，核对涂刷器信息、生产基板的品种信息和焊膏的状态，确认一致性。例如，对于涂刷器尺寸以及基板尺寸，如果软焊料供给宽度不一致，则显示质量预报。再有，通过在印刷单元中设置焊膏供给用注射器，处理设备能够对焊膏不足的部位补充适当量的焊膏。

再有，在通过所述监视设备检测到在焊膏内部有气泡的情况下，显示质量预报，作为处理措施，通过使用假基板自动执行涂刷器往复动作，可通过焊膏的滚动消去气泡。

再有，在(4)中，即使是熟练的操作员也很难发现所供给的焊膏的粘度是否没有问题、所供给的焊膏的黏稠性是否未降低这样的问题。对于所供给的焊膏的温度是否没有问题，采用从冰箱取出的焊膏的放置时间来管理，这是通常的方法。粘度以及黏稠性不能用非接触性方式直接测定，但是粘度、黏稠性与温度、干燥程度有相关关系，通过在积存设备中积存相关值信息，作为检测、监视焊膏的状态即温度、干燥程度的监视设备而在印刷单元内配置、使用红外线温度记录器，从而测定所供给的焊膏的表面状态的温度偏差，以非接触方式经常监视有没有片段地干燥且成为印刷不良的主要原因的部位。

通过使用红外线温度记录器的所述监视设备，检测焊膏的劣化状态之后，通过由分析设备显示质量预报，在发生印刷不良前更换劣化的焊膏，由此能够谋求生产率的改善。

再有，关于(5)由于印刷单元内的环境温度、湿度变化引起的不良的主要原因，通过使用在印刷单元内部配置的、一个以上的温度、湿度传感器的监视设备，经常监视有没有急剧的温度、湿度变化；印刷单元内部温度分布是否均匀，在以积存设备积存的信息为基础，由分析设备判断为异常的情况下显示质量预报。另外，作为处理设备、通过在印刷单元内具备温度、湿度控制装置使得自动实施温度、湿度控制，能够自动调整温度、湿度。作为监视设备的另一例，也可以通过红外线温度记录器对金属掩模全部表面区域一起进行温度分布测量，在积存设备中保存、使用实际数据。

再有，关于(6)由于生产用基板的尺寸偏差、翘曲、扭曲引起的不良主要原因，通过对于在识别了识别标记时对于基准尺寸、标记间距离的偏离大于等于规定值的情况下判定为NG，可以判定基板不良品。另外，关于翘曲、扭曲，使用在特开2004-338248号公报中提出的方法，通过测定和比较基板边缘部等大于等于两个的部位可以检测到。

在通过所述监视设备检测到异常的情况下，由分析设备显示质量预报，同时作为处理设备设置不良基板储料器，通过从印刷单元排出不良基板进行选择管理，能够不使不良品流入生产线。

这样，使用能够检测对于(1)～(6)的代表性的印刷不良的要素的传感器的监视设备来经常进行监视、检测，在通过分析设备对与(1)～(6)的代表性的不良要素和对策有关的数据库的存储设备和信息进行核对、分析的基础上，发出质量预报、警报，在判断为不良的情况下，通过由处理设备进行应对处理，能够把印刷不足等的不良防止在未发生时，提高生产率。

再有，在印刷单元200中印刷后，在检查单元300中检查印刷状态，检查有无不良部位，如有不良部位，则通过未图示的通信设备，向印刷单元发送不良信息，同时也向修复用分配器单元400发送，通过修复不良部位，能够谋求提高印刷系统的生产率。亦即，作为修复用分配器之一，存在这样的结构：在印刷单元中，在多台设置的分配器单元内的至少一个单元内设置吸引多余地涂布了焊膏的部分的焊膏的吸引用分配器，通过在那里吸取多余的焊膏进行修复。另外，在印刷单元中，存在这样的结构，至少一个分配器单元具有供给和在印刷中使用的焊膏同种的焊膏的分配器，其仅在供给焊膏不充分而导致印刷不全的部位向欠缺部分追加涂布焊膏。

作为上述各单元的组合，如图1(a)所示，通过使印刷单元200和检查单元300一体化，在印刷开始前，在测定基板制作尺寸精度后，如果没有问题则开始印刷，在预测到不良的情况下，立即发出警报，排除不良品，能够向未图示的不良品检查储料器排出。再有，因为能够用检查单元立即观察、检查印刷后当时的状态，所以通过温度、风等，能够在焊膏的表面状态不变化的阶段内进行更高精度的检查。

如图1(b)所示，通过使印刷单元200和检查单元300一体化、采用在检查单元300的下游侧连接一台或者多台分配器单元400的结构，在也能够应对欠印刷等情况的同时，也能够进行使用不同种类的焊膏的涂布，能够降低印刷成本。另外，通过设置多台分配器单元，通过同时用不同的分配器单元进行仅在该分配器单元接受的涂布范围内的涂布，能够缩短间隔时间。再有，历来仅在基板面上可能的印刷，也能进行向基板凹部的内侧面、底面的涂布。另外，通过采用本结构，把多台设置的分配器单元400中的至少一台设置为具有涂布粘接剂的分配器的结构，在大型部件和芯片部件混存的印刷基板的制造中能够提高设计的自由度。亦即，把与历来把部件装载面集中设计在单侧面上等对应的制品，在印刷单元200上印刷焊膏后，在分配器单元400中，涂布粘接剂之后后加芯片部件。亦即使用分配器即使在狭小区域也能够涂布导电性粘接剂等异种材料。因此，历来也有时不得不根据芯片部件和大型部件表面和生产工序而区分安装区域，对于电路设计存在制约。但是，像本系统这样，通过组合印刷单元200和分配器单元400，采用利用一台分配器单元涂布粘接剂的结构，能够提高设计的自由度，更高密度安装。另外，虽然未图示，不过也可以不设置印刷单元200而并联多台分配器单元400，在其下游侧配置检查单元300。但是，在该结构中与使用印刷单元200的结构相比，印刷时间需要的多，不过通过多台设置且进行工序分割可以解决问题。再有，在上述各结构中，通过代替把多台设置的分配器单元400内的至少一台作为涂布用的分配器，设置吸引除去在基板上涂布的多余的焊膏的吸引用分配器，通过在现场修复印刷不良的基板，可以大幅度提高印刷生产率。

再有，通过如图1(c)所示采用印刷单元200、其下游侧的检查单元300和一台或者多台分配器单元400、再下游侧的装载机500以及回流软钎焊装置600的下游侧的软钎焊后的检查单元300和重加工单元700的结构，能够对于表面安装工序的全工序结束的制品，收集引起印刷不良的主要原因信息。另外，在根据检查软钎接外观的检查单元300的信息可重加工的情况下，通过重加工单元700能够对于软钎接不良部位实施点焊。

下面说明各个单元的结构和动作。

用图2和图3说明由本发明中的丝网印刷装置组成的印刷单元的结构。图2(a)表示从丝网印刷装置的正面看的结构和系统结构图，再有图2(b)表示从侧面看丝网印刷装置的结构和印刷机控制部的框线图。另外，图3(a)表示从侧面看丝网印刷装置的结构中搬入基板进行定位的状态，图3(b)表示印刷中的状态。

在主体框架上设置版框支撑器，在版框支撑器上设置把具有印刷图形作为开口部的丝网21展开的掩模20。在掩模20的上方配置涂刷器头2，在涂刷器头2上安装涂刷器3。涂刷器头2通过涂刷器移动机构6可在水平方向移动，涂刷器3通过涂刷器升降机构4可在上下方向移动。在掩模20的下方设置有印刷台10，其用于载放并保持作为印刷对象的基板5，使其正对掩模20。该印刷台10具有XYθ台11和台升降机构12，前者在水平方向移动基板5并进行和掩模20的定位，后者用于从接受传送器26接受基板5、并且使基板5接近或者接触丝网21表面。在印刷台10的上面设置基板接受传送器26，把由基板搬入传送器25搬入的基板5接收到印刷台10上，当印刷结束后把基板5排出到基板搬出传送器27上。

在全自动丝网印刷装置中具有自动进行掩模20和基板5的定位的功能。亦即通过CCD摄像机15，拍摄分别在掩模20和基板5上设置的定位用标记，进行图像处理并求出位置偏离量，驱动XYθ台11使修正该偏离量，进行定位。

此外，具有处理来自各部分驱动用的印刷控制部36或者CCD摄像机15的图像信号的图像输入部37等的印刷机控制部30，设置在印刷机主体框架的内部，用于进行控制用数据的改写或印刷条件的变更等的数据输入部45、或用于监视印刷状况等或取入的识别标记的显示部40，配置在印刷机的外侧。

下面说明本发明的印刷装置的动作。

印刷乳状焊料的基板5，通过基板搬入传送器25供给基板接受传送器26，被固定在印刷台10上的规定的位置。基板固定后，把CCD摄像机15移动到预先登记设定的基板标记位置。接着，CCD摄像机15拍摄在基板5以及掩模20上设置的位置识别用标记(未图示)，向印刷机控制部30传送。输入控制部内的图像输入部37的图像信号，使用在相关值运算部31、形状推测部32中预先登记的辞典部38的数据等识别标记，用位置坐标演算部33和尺寸计算部34求出掩模20和基板5的位置偏离量，根据其结果、XYθ台控制部35使XYθ台11动作，修正、吻合基板5对于掩模20的位置。定位动作完成后，CCD摄像机15进行规定量退避动作直至不干涉印刷台10的位置。在CCD摄像机15退避结束后，印刷台10上升，使基板5和在掩模20上展开的丝网21接触。其后，通过涂刷器升降圆筒4、涂刷器3下降到丝网面上，通过涂刷器头2的移动，把供给在丝网21上的焊膏50向丝网21的开口部填充，转印在基板5上。涂刷器3在水平方向行程一定距离后上升。然后，印刷台10下降，丝网21和基板5分离，填充在丝网21的开口部的焊膏50被转印到基板5上。然后，印刷有焊膏的基板5通过基板搬出传送器27送到下一工序。

此外，在基板5和掩模20上在相对的同一部位设置两个以上的识别定位用的标记，对于双方的各个标记，通过有上下方向两视野的特殊的CCD摄像机15，从下识别掩模20的标记，从上识别基板5的标记，读取规定的部位的标记全部的位置坐标，位置运算和修正基板5对于掩模20的偏离量，使基板5对于掩模20进行定位。

在图2(b)所示的印刷机控制部30中，通过图像输入部37取入由CCD摄像机15拍摄的任意图形，即使在任意图形的周围存在类似的图形，也用相关值计算部31运算在辞典38中预先准备的模型和通过CCD摄像机15拍摄的任意图形的相关值。根据用相关值计算部31求得的相关值、由形状推测部32进行模型的形状推测。把推测的形状作为多个假基准图形而存储设定。然后，由图形位置坐标运算部33和目标基准图形间距离比较、而且用尺寸计算部34求形状尺寸，具有把差最小的组合的标记作为基准图形登记在辞典38中的设备。

图4表示预先准备的辞典模型的一例。这里，取圆形、正方形、正三角形的辞典模型，但是也可以采用菱形、长方形、三斗模样等多种形状。

历来，实际用户通过从称为人工模型的辞典模型中选择使用适合生产基板的图形形状，实施模型登记。另外，通过吻合图形外形尺寸并输入，确保模板匹配的精度。

图5表示在任意图形的周围存在类似图形的情况下进行模板匹配的、相关映射的一例。图中表示相关值的最大峰值的部位成为检索用的第一候补。第二峰值成为第二候补，同样第三峰值成为第三候补。这里以一维相关映射为例，但是使用2维相关其他公知的技术也可以得到同样的结果。在该例中求到第三候补为止，但是候补数的指定可以是任意的。

根据图5的检索结果，即使存在类似图形，也能够选定在任意窗口内的三个候补。但是，因为在人工模型中不指定对于生产基板适用的标记形状的辞典，所以仅用它当然很难判定在三个候补中哪个是正确的标记。

图6表示关于在基板21内的两个部位配置识别用图形的情况、根据图5的检索结果在各窗口中选定候补标记的状态。因为识别用标记是两处，所以窗口区域也成为两处。标记检索窗口1(W1)内的结果，选定了3个候补M11、M12、M13，标记检索窗口2(W2)内的结果，选定了3个候补M21、M22、M23。

但是，在图6中，表示了在基板5中的标记检索结果，但是在未图示的掩模20侧，配置有与基板5的两个部位的识别用图形对应的标记。

掩模20侧的识别用图形，通常使用贯通孔或者半腐蚀或者在识别贯通孔或者半腐蚀部上为赋予对比度而埋入树脂的フイデユ-シヤル标记(独立的基准标记)，在掩模侧的识别用图形的周围不存在类似图形的事例很多。因此，即使不熟练的用户也能很容易判断有无误识别的主要原因。

因此，在掩模20中，在识别用图形的周围不存在类似图形的事例中，使用在图5中说明的方法，进而通过具有匹配率(对于相关值预先决定的得分)大于等于规定值的条件，能够把匹配率具有大于等于规定值、相关值最高的图形判断为掩模的识别用图形。

在该场合，由于窗口1(W1)以及窗口2(W2)的中心坐标关系，因为作为已知的数据预先设定和输入印刷装置，所以通过使用位置坐标运算部33计算根据相关检索结果求得的各窗口中的识别用图形的中心坐标，在位置坐标运算部33中，能够运算、算出掩模的识别用图形M1和M2的距离ML。

图6记载的L尺寸，是M11和M21的标记间的距离，但是因为L的设计值和上述的ML相同，所以能够把ML作为选定基准值使用。

图7表示相关值计算部～位置坐标运算部中的处理流程。在本处理中，是设定为窗口是两处、标记是设置3个的情况。根据图7，在窗口1(W1)以及窗口2(W2)的标记候补的组合中，能够通过位置坐标运算部求出L尺寸与ML最接近的标记，作为基准图形登记。在图7中，在开始时从No.1窗口中检索。亦即，首先设定是第几个窗口W(步骤110)。接着，检索第N号候补(步骤111)。当结束第N号的检索时决定下一候补(N上加1，使其成为第N+1号的候补：步骤112)。检查N是否超过最大的候补数(步骤113)。如果没有超过，则返回到步骤111，检索第N+1号的候补。在超过的情况下，检查是否结束全部的窗口(步骤114)。如果全部窗口未结束，则把窗口设定为下一窗口(W+1)(步骤117)，返回到设定窗口No.的步骤110。当全部窗口的检索结束时，求窗口W的标记的第N号的候补、和到下一窗口W+1的标记的第N号～第N+3号的全部的候补的组合的情况下各自的距离Lnn(步骤115)。如步骤118那样记录其结果。运算已知的L和求得的Lnn的差，选择登记最小的候补。

此外，在掩模侧的识别用图形中不使用フイデ_ユ-シヤル标记的情况下，因为在识别用图形的周围存在类似图形，所以不能把所述ML作为选定基准值使用。在这样的情况下，代替上述ML，也可以根据预先输入印刷装置的标记坐标和基板尺寸运算求出选定基准值L而使用。

下面使用图8～10，说明丝网印刷装置，所述丝网印刷装置的特征在于，具有计算在预先准备的辞典38中记录的辞典模型和任意图形的相关值的相关值计算部31、根据由相关值计算部31求得的相关值进行模型的形状推测的形状推测部32、和图像测量计算任意图形的尺寸的尺寸计算部34。

图8示出了关于标记尺寸测量后的检查、尺寸修正、Lx＝Lx1的情况。如本图那样在标记的尺寸运算处理后，作为一例，对于X方向向印刷台给予移动指令、使标记移动标记外形尺寸量的距离。接着读取标记边缘坐标，根据移动前预先存储的移动前的标记边缘坐标和移动后的标记边缘坐标计算标记移动量。在尺寸测量的标记X方向外形尺寸(Lx)等于标记边缘坐标量(Lx1)的情况下，判断尺寸测量的标记尺寸正确。

图9示出了关于标记尺寸测量后的检查、尺寸修正、Lx<Lx1的情况。如本图那样，在尺寸测量的标记X方向外形尺寸(Lx)小于标记边缘移动量(Lx1)的情况下，判断尺寸测量的标记尺寸不正确。

图10表示尺寸计算部以及尺寸修正部中的处理流程。图10是X方向的尺寸修正的具体的处理流程，但是对于Y方向也可以进行同样的处理。亦即，在对于X方向实施运算处理后，对于Y方向也执行同样的运算处理。

在该处理中，首先，测量第N候补的标记的外形尺寸(步骤210)。在该情况下，把a设定为X方向(步骤211)。在a方向上移动载物台，求移动量(步骤212)。从标记的一个端侧开始移动，测定到达另一端的边缘部的距离La1(步骤213)。判别移动距离是否等于规定值La(步骤214)。在不相等的情况下求修正值(La/La1)(步骤216)。当求X方向的修正值时，接着把a置换为y(步骤215，217)，进行同样的处理。

但是，印刷装置的摄像机坐标系，使用在半导体制造中使用的基于超高精细、直接描绘的玻璃干板(光掩模)，修正机械驱动系统的绝对精度。因此，可以充分信赖通过指令值移动摄像机到任意位置的时的精度。另外，即使使用利用直线电动机等的全闭合伺服系统等的技术，摄像机移动的距离也成为可充分信赖的精度。

因此，通过使用上述技术等，能够判断用摄像机读取的图像的尺寸是否正确。再有，在摄像机的分辨率的校正以及自故障诊断中也可以应用。

另外，当使用根据本发明的定位方法时，在检查判定生产运行中定位前读取的标记尺寸、和定位移动印刷标记后的标记位置是否正确，同时，因为测定标记尺寸，所以能够经常根据印刷装置的摄像机的故障诊断进行自动校正。

因此，通过使用根据本发明的定位方法，不仅能够在生产中不中断装置经常自故障诊断有无精度失常，而且能够自动校正。

如上所述，在本发明中，对于任意的图形，即使不指定标记形状或标记尺寸，也能够把标记作为基准图形进行登记。

另外，在熟练操作者正减少的期间，即使是不熟练的用户也能够简单而且容易地确保基准标记登记时间的缩短和正确度，能够有助于高密度安装生产的效率化、省力化。

进一步可以明白，本发明即使在不使用掩模的装载机等中的基板的定位中也可以使用。

进而，通过使用本发明，能够统一、共同作为SMT生产线中的各装置间分散的基准标记登记方法，也能够谋求各装置的操作方法的简易化、共同化。

在印刷机控制部中，具有控制未图示的印刷压力的印刷压力控制部，能够通过生产的基板的安装密度或开口径的不同以及使用的涂刷器的弹簧常数而简单地选择设定适当的印刷压力。另外，进行反馈控制，使通过掩模按压基板的涂刷器前端的压力不变。

下面使用图11、图12说明在本发明的丝网印刷装置中使用的涂刷器以及装备该涂刷器的丝网印刷装置。

图11表示复合式金属涂刷器的一例。

涂刷器保持架分割为固定涂刷器3的第二涂刷器保持架52和在驱动部侧设置的第一涂刷器保持架51两个，其间配置弹性构件53。

接触丝网21的涂刷器3部用金属构成。第一涂刷器保持架和第二涂刷器保持架的中间部的弹性构件53用硬度80度的聚氨酯橡胶形成。进而，涂刷器3采用阶梯的金属涂刷器，把涂刷器保持架侧的厚度作为0.25mm的金属板，具有耐久性，取前端部的厚度为0.05mm。另外，通过用添加法制作金属涂刷器，可以把前端边缘部的棱线粗细高精度地制作为小于等于0.5μm。

如图12所示的丝网印刷的实例，通常，在基板5表面上涂敷的电路绝缘用的图形保护膜55厚度为20μm左右，有时在被印刷的基板的电极垫56部周围覆盖，结果在丝网21和电极垫56间产生间隙。进而在保护膜55上面也施行用于表记设备号码、或基板名称等的丝绸印刷57。因为丝绸印刷57的厚度为30～40μm厚，所以当合计保护膜55的厚度量时产生50～60μm厚的间隙。对于从丝网21表面到电极垫56表面的深度20～60μm的间隙、印刷焊膏50时，当没有填充焊膏50的力时，焊膏达不到电极垫56表面，产生未转印的部分。

根据本发明，利用对于构成弹性构件53的聚氨酯橡胶部的弯曲应力的反作用力，能够产生填充焊膏50的力。对于图12(b)的印刷压力P，因为F1以及F2分别是，F1＝P.COSΘ，F2＝P.COSΘ，聚氨酯橡胶53部由于弯曲Θ变小，所以F1<F2，对于涂刷器3在直角方向作用的力变大。由此，印刷时焊膏的滚动力(向箭头方向的移动力)也变大，向丝网开口部的填充力上升，也能向距丝网21的间隙大的电极垫56上填充焊膏。

另外，通过聚氨酯橡胶部柔软变形，不仅局部的凹凸，即使基板整体成为凸起状态或者凹下的状态，也能够容易地跟随。通过采用本结构，解决了对于现有的金属涂刷器以及附有背板的金属涂刷器中的基板的凹凸的跟随性的问题。进一步可提供在掩模和涂刷器滑动时吸收所产生的微振动、没有印刷振动的良好的印刷精加工表面。

再有，在金属前端的阶梯状阶梯部金属涂刷器，不落入开口部孔内，但是对于由于丝绸印刷部的厚度等的微小的凹凸或阶差部的变形，在印刷时灵敏度良好地跟随。这里所说的印刷时灵敏度的良好度是涂刷器的弹簧常数大小的差。因为弹簧振子的周期T用下式T＝2π(W/gk)^1/2求出，所以随弹簧常数k增大周期缩短，亦即振动频率升高灵敏度提高，能够所谓灵敏地反应。反过来随弹簧常数k减小，振动周期变长，振动频率降低，作为涂刷器的反应变得迟钝。

图13表示复合式金属涂刷器的等价弹簧系统实例。

设由在涂刷器中间部设置的聚氨酯橡胶部引起的弯曲为δ1，金属涂刷器前端的阶梯部的弯曲为δ2，当仅着眼于在前端上施加的负荷重W时，可以视为串联如图13所示的弹簧常数k1和弹簧常数k2的两个弹簧。弯曲的理论值根据δ1＝WI³/3EI，如果知道在涂刷器中使用的材质以及截面尺寸形状，则可以计算δ1以及δ2的值。另外，根据虎克定律，因为k＝W/δ所以能够计算求弹簧常数。这里设合成弹簧常数为K，通过(1/K)＝(1/k1)+(1/k2)，能够求图13所示的合成弹簧常数。

图14(a)表示原理说明图，(b)表示具有不同弹簧常数的涂刷器的弹簧部的实施例，(c)表示整体结构。本图是对于图11所示的发明进一步通过别的方法在涂刷器高度方向上具有两种以上的弹簧常数的实施例。构成为在涂刷器保持架和涂刷器的中间部具有弹簧形状的弹性体(弹簧)，进而在前端部作为具有不同曲折次数和不同曲折长度的弹簧形状、或者阶梯状的带梯形状的金属制的一体型涂刷器。通过采用本结构，如图14(a)所示，能够在垂直方向柔软地变形且能够柔软地追随凹凸的构件。

通过使用根据本图的实施例的具有弹簧状部的一体型涂刷器，能够实现和图11所示的复合式涂刷器同等的性能。另外，能够比复合式涂刷器大幅度地减少使用的构件数，同时，为一体型的制作方法，可以考虑添加法或成形挤压法等多样的方法，能够降低成本。再有能够降低涂刷器质量，用较低印刷压力产生有效的填充力，能够得到良好的印刷效果。

下面关于印刷结束后在下一工序侧设置检查单元的情况进行说明。

图15表示检查单元的结构。

检查单元300由具有在台架61上对于基板输送方向在直角方向可移动的直线电动机驱动方式的驱动机构62(或者由伺服电动机和球螺丝组成的驱动机构)的门型框、在该框上配置的、设置有由经过框上部在基板输送方向上可移动的直线电动机65(或者伺服电动机和球螺丝)组成的驱动机构的移动台67、和在其上安装的摄像用摄像机66组成。摄像机66面对基板5离开规定的间隔而配置，使得能够拍摄基板面。

但是在图2或者图3中说明的、用印刷单元200印刷的制品中，作为印刷不良，代表性地产生下面3种状态。(1)在电极部分未正常印刷焊膏、存在一部分欠缺的部分。(2)焊膏附着到相邻的电极侧、或者焊膏涂布到电极之外的所谓的下陷、跨接或渗入这样的状态。(3)对于电极整体偏离地印刷的状态。

在本检查单元300中，检测这些状态，判别是哪种不良，通过通信设备向印刷单元反馈信息，此时通过印刷单元的再分析设备对于各种不良模式、作为一例实施ABC评价，通过加工大分类的信息，能够提高核对判定印刷单元的存储设备的数据库信息的处理效率，也能够大幅度缩短处理时间。作为ABC评价以外的方法也可以采用其他的统计方法。进而从3维检查单元等中的庞大的检查信息对于操作员能够容易地完成能够判断的必要充分的质量预报信息。再有，根据不良的状态，通过由下一分配器单元400进行修复，极力抑制不良品的产生。

首先，在印刷单元200中被印刷的基板5被转送到连接于印刷单元200的基板排出传送器27上的检查单元300的基板接受传送器63。基板接受传送器63上的基板在规定位置停止，转送给基板台68上。在基板台68上设置基板保持机构69(例如吸引吸附机构或者机械卡盘)保持基板5使其不能移动。在检查单元300中，设置检查单元300的驱动部以及用于根据用摄像机拍摄的图像数据进行图像处理、判定印刷的好坏的控制部60C，检查单元300即使单独也能动作。但是，在单独动作的情况下，为预先存储印刷的多个图形数据等而在控制部60C中需要大的存储器。如果在与印刷单元200或者分配器单元400联动的情况下，因为可以从印刷单元200或者分配器单元400侧的控制部接受印刷位置数据等而使用，所以不需要大的存储器。

另外，虽然未图示，但是通过不设置基板台68，从基板接受传送器63突出设置阻止基板5的移动的止动器，通过止动器停止基板后使接受传送器63停止，也能够把基板5定位在规定位置。

接着通过摄像机66观察基板定位标记，从其位置求出用印刷单元涂布的焊膏的涂布(印刷)位置，移动摄像机到软焊料涂布位置，拍摄涂布的状态。拍摄的图像由在控制部60C中设置的图像处理部进行图像处理，判定在正规的印刷位置是否正常地印刷了焊膏。通过移动摄像机66，执行印刷整个区域的检查。如果判定结果正常，则印刷处理在此结束。但是，如果在检查单元300的下游侧设置分配器单元400，则分配器单元400仅使输送功能动作，把检查结束的基板5输送到分配器单元出口。

如果，在检查单元300判断为不良的情况下，则向印刷单元200的控制部发送先前叙述的(1)～(3)中哪个状态在何处发生这样的数据，同时在印刷单元200内设置的显示装置上显示该检查结果。此外，虽然在检查单元300中未进行图示，但是也可以设置用于进行检查条件的变更的输入设备或者用于监视检查状况等的显示装置。另外，也向在分配器单元400中设置的控制部70C发送相同的数据。

在分配器单元400中，当缺陷是上述(1)欠印刷的情况时，仅对该印刷欠缺部分通过分配器供给焊膏而修复欠缺。另外，如果是像(2)那样下堆、跨接或者渗入的缺陷，则把相应基板输送到设置有吸引用分配器的分配器单元上，通过吸引和去除有缺陷的部分(电极以外的)的焊膏而修复该部分。进而，在缺陷是(3)的偏离引起的情况下，判断能否修复，在可能修复的情况下和(2)的情况相同，把相应基板输送到设置有吸引用分配器的分配器单元，在那里通过吸引去除需要修复的部位的焊膏，其后，向设置有向电极部分喷出用分配器的分配器单元输送，在那里向相应部分的电极追加涂布焊膏。再有，在(3)的偏离的情况下，向印刷单元200侧发送其偏离量，由管理者判断是掩模缺陷、或是印刷上的错误，如是掩模的缺陷，则更换为正常的掩模。另外，如是印刷上的问题(定位不良等)，则修正印刷条件。

分配器单元，为进行上述动作，成为图16所示的结构。

和先前的检查单元相同，构成为在作为基板输送路径的基板接受传送器72上直角设置门型的框架84部分，为吸引焊膏并从印刷面去除，设置吸引用的分配器、或者用于涂布焊膏的焊膏喷出用分配器83中的任何一种或两种。另外设置用于从基板接受传送器接受基板5、搭载基板5的基板台78和在基板台78上保持基板的基板保持机构79。在图16中采用设置喷出用分配器的结构。此外，构成为能够安装、拆除吸引用的分配器和涂布用的分配器。在分配器单元400的主体侧支持框架84，设置有在基板输送方向上可移动框架84的伺服电动机75上设置圆头螺钉(未图示)的驱动机构。此外，该驱动机构也可以采用直线电动机方式。在框架84上，设置由保持分配器83使其相对基板输送方向在直角方向上移动的移动台87、和用于使移动台87移动的伺服电动机85和球螺丝86组成的驱动机构。该驱动机构也可以采用直线电动机。另外，在移动台87上设置用于上下移动安装了分配器83的台80的Z轴驱动机构88。此外，未图示的有在台80上设置的为观察基板的定位标记的摄像机、或测量基板5和分配器83的间隔的距离传感器。另外，在本单元的下部，设置有用于控制单元内的各装置的控制部70C，该控制部70C构成为能够和印刷单元200或检查单元300的控制部进行信号交换。

如上所述，在本发明中，通常在印刷单元中在基板上印刷前，通过印刷单元具有的质量预报系统预测质量，如果没有问题则实施印刷。由此，能够高效率地进行高生产率的印刷。再有，由检查单元检查印刷后的基板，如果在印刷部位有不良，是可修复的不良，则可以使用分配器单元进行修正，能够减低印刷不良。

另外，因为在单元单位内构成各部分，所以能够简单地变更模板。

再有，即使由于组合印刷单元和分配器单元而有必要使用不同焊膏或者粘接材料等进行印刷的情况下，也不需要准备多张不同的掩模进行印刷，不需要变更掩模等的作业时间，通过谋求缩短印刷时间或者提高设计自由度以及处理的自由度，能够有助于高密度安装。

进一步，因为历来印刷机和分配器装置和检查装置分别独立，需要分别设置数据输入装置、或显示装置、数据存储装置等，但是通过采用本系统结构，可以使这些成为公共的，能够谋求装置的小型化。

Claims (11)

1.一种焊膏印刷系统，具有通过掩模在基板面上涂布焊膏的印刷单元，其特征在于，具有：

作为知识而存储、积存、保存引起不良情况的产生的要素和对各要素的处理方法的积存设备；

利用所述印刷单元实施焊膏印刷之前，掌握、检查引起不良情况的产生的要素状态的监视设备；

判断、预测各要素是否有产生不良情况的可能性，能够根据分析结果向操作员发出质量预报、警报的分析设备；以及

消除不良情况产生的主要原因的处理设备。

2.根据权利要求1所述的焊膏印刷系统，其特征在于，具有：

利用所述印刷单元实施焊膏印刷之后检查印刷结果的检查单元；

向所述印刷单元通信通过所述检查单元检查的结果的信息的通信设备；以及

分析由所述检查单元检查的结果的信息，把新的不良事例作为新知识而在积存设备中进行随时整理、追加存储的再分析设备。

3.根据权利要求1所述的焊膏印刷系统，其特征在于，具有：

利用所述印刷单元实施焊膏印刷之后，在把焊膏加热～冷却而软钎焊之后，检查软钎焊外观的检查单元；

向所述印刷单元通信通过所述检查单元检查的结果的信息的通信设备；以及

分析由所述检查单元检查的结果的信息，把新的不良事例作为新知识而在积存设备中进行随时整理、追加存储的再分析设备。

4.根据权利要求2或3中所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

构成为在所述印刷单元的下游侧配置：部分地涂布焊膏的多个分配器单元。

5.根据权利要求4所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

当所述检查单元检测到欠印刷的印刷缺陷时，为了修复所述欠印刷部分，用所述分配器单元向该部位涂布焊膏。

6.根据权利要求4所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

当所述检查单元检测到焊膏的下堆、跨接或者渗入的印刷缺陷时，把该基板输送到所述多个分配器单元内的具有吸引用分配器的分配器单元上，在那里吸引多余的焊膏。

7.根据权利要求4所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

构成为当所述检查单元检测到印刷偏离时，从所述检查单元向所述印刷单元或者所述分配器单元发送偏离的位置信息以及偏离量。

8.根据权利要求4所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

构成为所述多个分配器单元中的至少一个单元的分配器供给导电性粘接剂。

9.根据权利要求1所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

构成为所述印刷单元包含从构成印刷焊膏的印刷单元的丝网印刷装置的掩模开口部向基板面压入焊膏的涂刷器，所述涂刷器在包含所述涂刷器的前端部以及涂刷器的中间部在内的大于等于两处的部位，具备具有不同的弹簧常数的两种以上的弹簧。

10.根据权利要求2或3中所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

构成为在所述印刷单元的下游侧配置：修正多个软钎焊不良部分的多个再加工单元。

11.根据权利要求10所述的焊膏印刷系统，其特征在于，

当所述检查单元检测到软钎焊不良时，为了修复软钎焊不良部分，用所述再加工单元进行点焊。

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