CN104669775A - 丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法。丝网印刷机包括：掩模；基板保持单元，在掩模的下方由夹紧构件夹紧并保持基板；基板保持单元移动机构，使基板保持单元移动以使基板与掩模的下表面接触；膏剂填充单元，使掩模的图案孔填充有膏剂；设置在夹紧构件中的掩模抽吸部，抽吸与基板接触的掩模。掩模抽吸部在基板保持单元移动机构使基板沿远离掩模的方向移动以执行板释放时保持抽吸掩模，并在基板的移动开始之后，在被吸到掩模抽吸部的掩模维持平行于基板的姿态的状态下释放对掩模的抽吸。

Description

丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法。

背景技术

元件安装线设置有将诸如焊料的膏剂印刷在基板上的丝网印刷机和将元件安装在其上由丝网印刷机印刷了膏剂的基板上的元件安装机。在这种元件安装线的丝网印刷机中，使由一对夹紧构件在两侧夹紧的基板与形成有图案孔的掩模的下表面接触，使刮板在与基板接触的掩模上滑动以使掩模的图案孔填充有膏剂，然后使基板沿远离掩模的方向移动以执行板释放(例如参见专利文献1)。

专利文献1是JP-A-2003-266629。

发明内容

然而，近年来，掩模的厚度已经因与细节距基板相关联的印刷图案的精细化而减小。因此，由于在填充膏剂时与基板紧密接触的掩模在随后的板释放中被拉向基板且掩模的中心部由此向下弯曲，因此在基板的端部部分图案孔相对于膏剂形成的方向不垂直于基板，由此膏剂可能失去形状，印刷精度可能降低。

本发明实施例的目的之一是提供通过防止膏剂在板释放时失去形状而确保良好印刷精度的丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法。

根据实施例的丝网印刷机包括：掩模，具有形成在其上的图案孔；基板保持单元，在掩模的下方由一对夹紧构件在两侧夹紧并保持基板；基板保持单元移动机构，使保持基板的基板保持单元移动以使基板与掩模的下表面接触；膏剂填充单元，使通过基板保持单元移动机构与基板接触的掩模的图案孔填充有膏剂；掩模抽吸部，设置在所述一对夹紧构件中，并抽吸与基板接触的掩模；和控制单元，控制掩模抽吸部，以在基板保持单元移动机构使基板沿远离掩模的方向移动以在掩模的图案孔填充有膏剂之后执行板释放时保持抽吸掩模，并在基板的移动开始之后，在被吸到掩模抽吸部的掩模维持平行于基板的姿态的状态下释放对掩模的抽吸。

根据实施例的元件安装线包括：根据实施例的丝网印刷机；和元件安装机，将元件安装在其上由丝网印刷机印刷了膏剂的基板上。

根据实施例的丝网印刷方法包括：在其上形成有图案孔的掩模的下方由一对夹紧构件在两侧夹紧并保持基板的基板保持步骤；使由夹紧构件夹紧并保持的基板与掩模的下表面接触的接触步骤；使与基板接触的掩模的图案孔填充有膏剂的膏剂填充步骤；和在掩模的图案孔填充有膏剂之后通过使基板沿远离掩模的方向移动而执行板释放的板释放步骤，其中，在板释放步骤中，当基板沿远离掩模的方向移动时，设置在所述一对夹紧构件中的掩模抽吸部保持抽吸掩模，并且，在基板的移动开始之后，在被吸到掩模抽吸部的掩模维持平行于基板的姿态的状态下，释放掩模到掩模抽吸部的抽吸。

根据本发明，可以通过防止膏剂在板释放时失去形状而确保良好的印刷精度。

附图说明

参照附图描述实现本发明的各种特征的总体构造。提供附图和相关的描述是用于说明本发明的实施例，而不是限制本发明的范围。

图1是本发明实施例的元件安装线的构造的示意图。

图2是构成本发明实施例的元件安装线的丝网印刷机的平面图。

图3是本发明实施例的丝网印刷机的正视图。

图4是本发明实施例的丝网印刷机的侧视图。

图5A、5B和5C是示出本发明实施例的丝网印刷机的操作的图。

图6是本发明实施例的丝网印刷机的基板保持单元的透视图。

图7是本发明实施例的基板保持单元的部分分解透视图。

图8A是横截面图，8B是分解横截面图，示出本发明实施例的与夹紧构件一起的掩模抽吸部。

图9是示出本发明实施例的丝网印刷机的控制系统的框图。

图10A和10B是示出本发明实施例的丝网印刷机的操作的图。

图11A、11B和11C是示出本发明实施例的丝网印刷机的操作的图。

具体实施方式

下面，参照附图描述本发明的实施例。图1所示的元件安装线1设置成用于通过将元件3安装在基板2上来制造元件安装基板，并构造成包括用诸如焊料的膏剂Pst在从基板供应部4供应来的基板2的电极2a上执行丝网印刷的丝网印刷机5、以及将元件3安装在其上由丝网印刷机5印刷了膏剂Pst的基板2上的元件安装机6。在该实施例中，基板2在元件安装线1中流动的方向是图1中从左侧向右侧的水平面内方向(操作者OP观察的纵向方向)，并且被称为X轴方向。与X轴方向垂直的水平面内方向(操作者OP观察的前后方向)被称为Y轴方向，垂直方向被称为Z轴方向。在该实施例中，图1平面的左侧对应于基板2流动的上游侧(上游处理侧)，图1平面的右侧对应于基板2流动的下游侧(下游处理侧)。

在图2、3和4中，丝网印刷机5设置有位于基台11上的基板保持-移动机构12，掩模13安装在基板保持-移动机构12的上方。作为基板送入部的将从位于上游处理侧的另一装置(这里是基板供应部4)送入的基板2送至基板保持-移动机构12的送入传送器14设置在基台11上的基板保持-移动机构12的基板2流动的上游侧(图2和3平面的左侧)，并且作为基板排出部的接收从基板保持-移动机构12送来的基板2并将基板2排出到位于下游处理侧的另一装置(这里是元件安装机6)的排出传送器15设置在基台11上的基板保持-移动机构12的基板2流动的下游侧(图2和3平面的右侧)。丝网印刷机5在掩模13的上方设置有印刷头16和膏剂供应注射器17，并在掩模13的下方设置有照相机单元18，印刷头16通过印刷头移动机构16M移动，膏剂供应注射器17与印刷头16一体地设置，照相机单元18作为成像装置，在照相机单元移动机构18M的作用下在水平面中移动。

在图3和4中，基板保持-移动机构12由保持基板2的基板保持单元21和使基板保持单元21在水平面内方向(在X-Y平面中)和垂直(Z轴)方向上移动的基板保持单元移动机构22形成。基板保持单元21设置有：升降板31，成为基部；一对前后传送器支撑构件32，从升降板31向上延伸；一对前后传送器33(还参见图2)，附接到传送器支撑构件32；下接收部35，在附接到升降板31的升降致动器34的作用下在升降板31的上方上下移动；以及一对前后夹紧构件37(还参见图2)，设置在传送器33的上方，并在夹紧构件驱动电机36的作用下沿Y轴方向打开或闭合。

在图3和4中，下接收部35由在升降致动器34的作用下上下移动的基部工作台35a和设置成从基部工作台35a的上表面向上延伸的多个下接收销35b形成。下接收部35的基部工作台35a，在基板保持单元移动机构22不上推基板保持单元21且升降致动器34也不上推下接收部35的第一位置到达H1的高度(图5A)，在基板保持单元移动机构22不上推基板保持单元21且升降致动器34上推下接收部35的第二位置到达H2的高度，并在基板保持单元移动机构22在升降致动器34上推下接收部35的状态下上推基板保持单元21的第三位置到达H3的高度(图5C)。图3和4示出基部工作台35a位于第一位置的状态。

在图2中，掩模13具有在X-Y平面中延伸的矩形的平板形状，其外周由框架构件13W支撑。掩模13具有图案孔13P，图案孔13P的布置形成为对应于基板2的电极2a的布置。一对基板侧标记2m设置在基板2的对角位置，一对掩模侧标记13m对应于基板侧标记2m设置在掩模13上。

在图6中，每个夹紧构件37设置有掩模抽吸部40。如图7、8A和8B所示，掩模抽吸部40具有块体41，该块体41由设置成沿X轴方向延伸的基座部41a和设置成从基座部41a向上延伸的矩形插入部41b形成。块体41附接到夹紧构件37，使得插入部41b从下侧插入到形成在夹紧构件37中的矩形的垂直通孔37a中，以使形成在基座部41a的上表面上的接触表面41c与夹紧构件37的下表面接触。块体41具有形成在其中的抽吸路径43，连接到抽吸路径43的多个抽吸开口42形成在插入部41b的上表面上。抽吸路径43连接到从块体41的外部延伸的抽吸管线44，并且，当通过抽吸管线44向抽吸路径43中供应真空压力时，在每个抽吸开口42中产生抽吸力。在块体41附接到夹紧构件37的状态下(在接触表面41c与夹紧构件37的下表面接触的状态下)，插入部41b的上表面位于与夹紧构件37的上表面相同的平面中。

在图5A中，在基部工作台35a位于上述第一位置(高度H1)的状态下，下接收部35的下接收销35b的上端定位成比传送器33运送的基板2的运送表面S低。在这种状态下，传送器33从送入传送器14接收基板2并沿X轴方向运送所接收的基板2以将基板2定位在预定的夹紧位置(图5A)。当传送器33将基板2定位在夹紧位置时，升降致动器34上推下接收部35(图5B中所示的箭头A)，并且下接收部35在支撑(从下方接收)基板2的状态下提升基板2以使基板2与传送器33分开。当升降致动器34将基部工作台35a上推至第二位置(高度H2)时(图5B)，夹紧构件37在两侧(Y轴方向)夹紧基板2(图5B中所示的箭头B)。在夹紧构件37对基板2的夹紧完成的状态下，基板2的上表面和夹紧构件37的上表面位于相同的高度。

在该实施例中，基板保持单元21在掩模13的下方通过一对夹紧构件37在两侧夹紧并保持基板2。

当夹紧构件37夹紧基板2时，基板保持单元移动机构22上推基板保持单元21(图5C中所示的箭头C1)。因此，当基部工作台35a位于第三位置(高度H3)时，基板2与掩模13接触(图5C)。在基板2与掩模13接触之后，基板保持单元移动机构22进一步使基板保持单元21向上移动以稍稍上推掩模13，然后使基板保持单元21向下移动以使基部工作台35a定位在高度H3。由此，基板2可靠地与掩模13紧密接触。

在图3和4中，印刷头16在设置成沿X轴方向延伸的移动基座51的下方设置有在Y轴方向上彼此相对的两个刮板52。印刷头移动机构16M具有两个印刷头移动滚珠丝杠16a和两个印刷头移动电机16b，所述两个印刷头移动滚珠丝杠16a沿Y轴方向延伸，并旋拧到移动基座51的左右端部中，所述两个印刷头移动电机16b旋转并驱动这两个印刷头移动滚珠丝杠16a。当这两个印刷头移动滚珠丝杠16a通过两个印刷头移动电机16b彼此同步旋转时，移动基座51在Y轴方向上移动。两个刮板52中的每一个通过设置在移动基座51中的刮板升降缸53而在移动基座51的下方单独地上下移动。

在图3和4中，照相机单元18具有成像视野朝上的上方成像照相机18a和成像视野朝下的下方成像照相机18b。照相机单元移动机构18M由XY工作台机构形成，附接有照相机单元18的移动板18p在水平面中移动。

膏剂供应注射器17中存储着膏剂Pst，并将膏剂排放并供应到下侧。在图2和4中，膏剂供应注射器17附接到沿着移动基座51在X轴方向上自由移动的注射器基座51a。膏剂供应注射器17通过移动基座51在Y轴方向上的移动而与刮板52一起沿Y轴方向移动，并通过注射器基座51a在X轴方向上的移动而沿X轴方向移动。因此，膏剂供应注射器17在X-Y平面中自由移动，由此可以将膏剂Pst供应到掩模13上的任意区域。

在图9中，丝网印刷机5的控制装置60控制：送入传送器14所执行的送入基板2的操作；传送器33所执行的使基板2移动到夹紧位置的操作；升降致动器34所执行的使下接收部35上下移动的操作；夹紧构件驱动电机36所执行的夹紧构件37的夹紧操作；基板保持单元移动机构22所执行的使基板保持单元21在水平面中移动以及使基板保持单元21上下移动的操作；和排出传送器15所执行的排出基板2的操作。控制装置60还控制：印刷头移动机构16M所执行的使印刷头16在Y轴方向上移动的操作；刮板升降缸53所执行的使每个刮板52上下移动的操作；膏剂供应注射器17所执行的排出膏剂Pst的操作；照相机单元移动机构18M所执行的使照相机单元18在水平面中移动的操作。此外，控制装置60操作抽吸控制器61，抽吸控制器61连接到上述的两个抽吸管线44以控制向掩模抽吸部40供应真空压力。

在图9中，上方成像照相机18a在控制装置60的控制下对设置在掩模13中的掩模侧标记13m进行成像。下方成像照相机18b在控制装置60的控制下对由基板保持单元21保持的基板2的基板侧标记2m进行成像。通过上方成像照相机18a的成像所获取的图像数据和通过下方成像照相机18b的成像所获取的图像数据都被输入到控制装置60并在控制装置60的图像处理器60a中进行图像处理。控制装置60基于得到的掩模侧标记13m的图像来计算每个掩模侧标记13m的位置，并基于得到的基板侧标记2m的图像来计算每个基板侧标记2m的位置。

接下来，利用图5A、5B、5C、10A、10B、11A、11B和11C来描述丝网印刷机5执行丝网印刷的过程(丝网印刷方法)。当控制装置60检测到基板2从基板供应部4送来时，送入传送器14接收基板2以将基板2定位在夹紧位置(图5A)，并且控制装置60操作升降致动器34以使下接收部35向上移动，使得下接收部35从下方支撑基板2，并且基部工作台35a位于第一位置。此外，控制装置60使夹紧构件驱动电机36操作以通过夹紧构件37在两侧夹紧并保持基板2(图5B；图5B中所示的箭头B；基板保持工序)。在通过夹紧构件37夹紧基板2之后，控制装置60通过照相机单元移动机构18M使照相机单元18移动，从而通过上方成像照相机18a对掩模13的掩模侧标记13m进行成像以识别掩模13的位置，并通过下方成像照相机18b对基板侧标记2m进行成像以识别基板2的位置。

在识别掩模侧标记13m和基板侧标记2m的位置之后，控制装置60基于识别结果使掩模侧标记13m和基板侧标记2m在从上方观察时匹配，并通过基板保持单元移动机构22使基板保持单元21向上移动(图5C中所示的箭头C1)以使基板保持单元21所保持的基板2与掩模13的下表面接触(图5C；接触工序)。由此，基板2的电极2a和形成在掩模13上的图案孔13P匹配。

在该实施例中，基板保持单元移动机构22使保持基板2的基板保持单元21移动以使基板2与掩模13的下表面接触。

在基板2与掩模13接触之后，控制装置60控制抽吸控制器61以向两个掩模抽吸部40的抽吸路径43中供应真空压力并在掩模抽吸部40的每个抽吸开口42中产生抽吸力，从而将掩模13的下表面吸到两个掩模抽吸部40。因此，掩模13与夹紧构件37紧密接触，并且掩模13的位置相对于由夹紧构件37夹紧的基板2被固定。

在如上所述将掩模13吸到两个掩模抽吸部40且使掩模13与夹紧构件37紧密接触之后，控制装置60执行检查以通过膏剂量确认装置(未示出)确认残留在掩模13上的膏剂Pst的量是否足够。当判断残留在掩模13上的膏剂Pst的量不足时，膏剂供应注射器17向掩模13供应膏剂Pst。

作为膏剂量的确认结果(当膏剂供应注射器17供应膏剂Pst时，随后执行膏剂量的确认)，当判断残留在掩模13上的膏剂Pst的量足够时，控制装置60使与基板2接触的掩模13的图案孔13P填充有膏剂Pst(膏剂填充工序)。具体地，控制装置60通过刮板升降缸53使一个刮板52向下移动(图10A中所示的箭头D1)以使该刮板52与掩模13接触，然后使移动基座51(即，印刷头16)在Y轴方向上移动(图10A所示的箭头E)以使刮板52在掩模13上移动(滑动)。通过挤压，膏剂Pst被擦在掩模13上并填充掩模13的图案孔13P。

在该实施例中，刮板52是通过在与通过基板保持单元移动机构22移动的基板2接触的掩模13上滑动而在掩模13上用膏剂Pst填充图案孔13P的膏剂填充单元。

在使印刷头16移动并用膏剂Pst填充掩模13的图案孔13P之后，控制装置60操作刮板升降缸53以刮板52向上移动(图10B中所示的箭头D2)。控制装置60操作基板保持单元移动机构22以使升降板31向下移动(图11B中所示的箭头C2)，由此使基板2沿远离掩模13的方向(这里是向下的方向)移动，从而执行板释放(图11A至图11B至图11C；板释放工序)。

在板释放中，控制装置60，从板释放开始时到基板保持单元21(即，基板2)向下移动一预定量时，通过抽吸控制器61持续向掩模抽吸部40供应真空压力，从而保持掩模抽吸部40对掩模13的抽吸状态(图11A至图11B)。当基板保持单元21向下移动预定量时，抽吸控制器61向掩模抽吸部40供应真空压力被阻止(抽吸路径43开放到大气)，从而掩模抽吸部40对掩模13的抽吸状态被释放。因此，由于掩模13在维持平行于基板2的姿态(水平姿态)的同时返回至其原始姿态(水平姿态)(图11C)，因此膏剂Pst在基板2的中心部以及在基板2的端部部分几乎不会失去形状(参见图11C的放大图)。这里，“预定量”是一个范围内的任意值，在该范围内，维持下述状态：在基板2的移动开始之后，被吸到掩模抽吸部40的掩模维持平行于基板2的姿态。

在该实施例中，在板释放工序中，当基板2沿远离掩模13的方向移动时，设置在一对夹紧构件37中的掩模抽吸部40保持抽吸掩模13，并且在基板2的移动开始之后，在被吸到掩模抽吸部40的掩模13维持平行于基板2的姿态的状态下，释放掩模13到掩模抽吸部40的抽吸。在该实施例中，控制装置60是控制掩模抽吸部40以在基板保持单元移动机构22使基板2在远离掩模13的方向上移动(使基板2向下移动)时保持抽吸掩模13、并在基板2的移动开始之后在吸到掩模抽吸部40的掩模13维持平行于基板2的姿态的状态下释放掩模13到掩模抽吸部40的抽吸的控制单元。

在每一个基板2的丝网印刷结束之后，控制装置60通过打开夹紧构件37而释放对基板2的夹紧，然后操作升降致动器34使下接收部35向下移动，由此将基板2放在传送器33上。此时，下接收部35向下移动直到基部工作台35a位于具有高度H1的第一位置。

当基板2如上所述被放在传送器33上之后，控制装置60使传送器33和排出传送器15彼此联合操作以将基板2从丝网印刷机5排出到位于下游处理侧的另一装置(元件安装机6)。在排出基板2之后，控制装置60判断是否存在要经受丝网印刷的另一基板2。结果，当存在要经受丝网印刷的另一基板2时，通过送入传送器14送入该基板2，当不存在要经受丝网印刷的基板2时，则一系列操作结束。

在图1中，元件安装机6设置有位于基台71上的基板运送通道72、作为元件供应部的多个部件馈送器73、以及通过由XY机器人形成的头移动机构74移动的两个安装头75。基板运送通道72从丝网印刷机5的排出传送器15接收并馈送由丝网印刷机5印刷了膏剂Pst的基板2，并将基板2定位在预定位置。两个安装头75中的每一个拾取从每个部件馈送器73供应的元件3并将元件3安装在由基板运送通道72定位的基板2上。当元件3在基板2上的安装结束时，基板运送通道72操作以将基板2排出到外部(下游处理侧)。

在该实施例的丝网印刷机5(丝网印刷方法)中，当基板2在与基板2接触的掩模13的图案孔13P填充有膏剂Pst之后沿远离掩模13的方向移动时，掩模13被吸到设置在夹紧构件37中的掩模抽吸部40，并且，在基板2的移动开始之后，掩模13到掩模抽吸部40的抽吸在被吸到掩模抽吸部40的掩模13维持平行于基板2的姿态的状态下释放。因此，由于掩模13是在维持平行姿态的状态下与基板2分离，因此可以防止膏剂Pst在板释放时失去形状，从而可以确保良好的印刷精度。

在上述实施例中，示出了在掩模13上刮擦膏剂Pst的一种类型的单元(刮板52)，作为使掩模13的图案孔13P填充有膏剂Pst的膏剂填充单元。然而，膏剂填充单元不限于在掩模13上刮擦膏剂Pst的单元的类型。可以使用将容纳在其中的膏剂Pst直接排出并供应到掩模13的图案孔13P的单元的类型。此外，在上述实施例中，掩模抽吸部40通过真空压力对掩模13进行真空抽吸。然而，可以使用被赋能并由控制装置60控制的电磁铁对由金属制成的掩模进行电磁吸引。

提供了通过防止膏剂在板释放时失去形状而确保良好印刷精度的丝网印刷机、元件安装线和丝网印刷方法。

Claims (4)

1.一种丝网印刷机，包括：

掩模，具有形成在其上的图案孔；

基板保持单元，在掩模的下方由一对夹紧构件在两侧夹紧并保持基板；

基板保持单元移动机构，使保持基板的基板保持单元移动以使基板与掩模的下表面接触；

膏剂填充单元，使通过基板保持单元移动机构与基板接触的掩模的图案孔填充有膏剂；

掩模抽吸部，设置在所述一对夹紧构件中，并抽吸与基板接触的掩模；和

控制单元，控制掩模抽吸部，以在基板保持单元移动机构使基板沿远离掩模的方向移动以在掩模的图案孔填充有膏剂之后执行板释放时保持抽吸掩模，并在基板的移动开始之后、在被吸到掩模抽吸部的掩模维持平行于基板的姿态的状态下释放对掩模的抽吸。

2.根据权利要求1的丝网印刷机，

其中，掩模抽吸部通过真空抽吸或电磁吸引来抽吸掩模。

3.一种元件安装线，包括：

根据权利要求1或2的丝网印刷机；和

元件安装机，将元件安装在其上由丝网印刷机印刷了膏剂的基板上。

4.一种丝网印刷方法，包括：

在其上形成有图案孔的掩模的下方由一对夹紧构件在两侧夹紧并保持基板的基板保持步骤；

使由夹紧构件夹紧并保持的基板与掩模的下表面接触的接触步骤；

使与基板接触的掩模的图案孔填充有膏剂的膏剂填充步骤；和

在掩模的图案孔填充有膏剂之后通过使基板沿远离掩模的方向移动而执行板释放的板释放步骤，

其中，在板释放步骤中，当基板沿远离掩模的方向移动时，设置在所述一对夹紧构件中的掩模抽吸部保持抽吸掩模，并且，在基板的移动开始之后，在被吸到掩模抽吸部的掩模维持平行于基板的姿态的状态下，释放掩模到掩模抽吸部的抽吸。