CN111093996B

CN111093996B - 丝网印刷机

Info

Publication number: CN111093996B
Application number: CN201780094411.3A
Authority: CN
Inventors: 加藤光昭
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: EP3680105B1; JP6892512B2; EP3680105A4; JPWO2019049278A1; US20200207072A1; EP3680105A1; CN111093996A; WO2019049278A1; US11198287B2

Abstract

用于使掩模与基板的紧贴度最优化的丝网印刷机具有：掩模保持装置，保持掩模；基板定位装置，将所保持的基板相对于由所述掩模保持装置保持的掩模从下方进行定位；刮板装置，对所述掩模刮涂膏剂焊料；高度计测装置，计测所述掩模、所述基板的高度；控制装置，进行所述各装置的驱动控制，并基于从所述高度计测装置得到的计测值来算出与所述掩模一体形成的掩模下侧层的厚度；及操作显示装置，能够进行输入操作、由所述控制装置算出的计算值的显示。

Description

丝网印刷机

技术领域

本发明涉及用于使掩模与基板的紧贴度最优化的丝网印刷机。

背景技术

在丝网印刷机中，在形成有印刷图案孔的掩模的下方配置基板，在该掩模上刮涂膏剂焊料。膏剂焊料通过印刷图案孔向基板涂布，由此对该基板进行按照印刷图案的印刷。此时，如果印刷时的掩模与基板的紧贴度产生混乱，则引起在印刷图案产生浸渗等印刷不良。这是因为，在向印刷图案孔填充了膏剂焊料之后，进行使基板从掩模以预定速度下降的离板控制，但该离板不适合于掩模与基板的紧贴度。

关于这一点，下述专利文献1公开了应对掩模与基板的紧贴度不充分引起的印刷不良的丝网印刷机。在该丝网印刷机设置有具备从伸缩臂向下方延伸的工作缸的4台掩模按压单元，该丝网印刷机相对于掩模的四个角设置于掩模支架。并且，在该掩模按压单元中，如果基板从下方接近掩模，则各工作缸向预定位置移动，通过该伸长工作而进行掩模相对于下方的基板的压紧。此时，工作缸的冲程量即掩模的按压量预先存储于控制装置的存储器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-082100号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，由于在掩模、基板的厚度产生制造误差，因此无法始终以恒定的数据来应对，另一方面，也难以取得与各种掩模、基板的尺寸相关的数据。而且，掩模定期地进行清洗作业，但是由此支撑掩模的网、粘结剂的厚度变薄。这样的网、粘结剂的厚度的变化不恒定，因此还是难以预先数据化地存储。

因此，到目前为止通过作业者进行关于紧贴度的印刷条件的决定。即，在重叠的掩模与基板之间产生由网等引起的间隙，作业者通过用手触摸掩模或进行目视而感觉性地计测该间隙，决定基板相对于掩模的移动高度、即基板的推顶量。然而，推顶量的调整极小，因此由于作业者的不同而产生个人差等，难以得到掩模与基板的适当的紧贴度来始终得到恒定的结果。

因此，本发明为了解决上述课题，目的在于提供一种用于使掩模与基板的紧贴度最优化的丝网印刷机。

用于解决课题的方案

本发明的一方案的丝网印刷机具有：掩模保持装置，保持掩模；基板定位装置，将所保持的基板相对于由所述掩模保持装置保持的掩模从下方进行定位；刮板装置，对所述掩模刮涂膏剂焊料；高度计测装置，计测所述掩模、所述基板的高度；控制装置，进行所述各装置的驱动控制，并基于从所述高度计测装置得到的计测值来算出与所述掩模一体形成的掩模下侧层的厚度；及操作显示装置，能够进行输入操作、由所述控制装置算出的计算值的显示。

发明效果

根据所述结构，基于从所述高度计测装置得到的计测值来算出掩模下侧层的厚度，并将其值显示于操作显示装置，因此作业者能够根据数值来决定印刷时的基板的基板移动高度，即使网、粘结剂的厚度发生变化，也能够使印刷时的掩模与基板的紧贴度最优化。

附图说明

图1是简易地表示丝网印刷机的一实施方式的内部结构的图。

图2是简易地表示丝网印刷机的控制系统的框图。

图3是用于算出掩模下侧层的厚度的影像图。

图4是表示执行基板的制造误差计算处理时的夹紧装置的图。

图5是表示执行基板的制造误差计算处理时的夹紧装置的图。

具体实施方式

接下来，关于本发明的丝网印刷机的一实施方式，参照附图以下进行说明。图1是简易地表示丝网印刷机的内部结构的图，是从基板的传送方向即机身宽度方向表示的图。该丝网印刷机1是对基板印刷膏剂焊料的结构，例如是与检查印刷状态的焊料检查机、向基板进行电子元件的装配的元件装配机等一起构成电路基板生产线的结构。因此，对于构成电路基板生产线的各机械依次1传送基板，在该丝网印刷机1中，沿贯穿附图的机身宽度方向传送基板10。

丝网印刷机1的图示的内部结构整体由机身罩覆盖。在该机身罩的机身宽度方向的两侧面形成有传送口，进行基板的送入及送出。需要说明的是，在本实施方式中，以丝网印刷机1的机身前后方向为Y轴方向、以机身宽度方向为X轴方向、并以机身高度方向为Z轴方向进行说明。

丝网印刷机1向设置于机内的掩模20的下方传送基板10，膏剂焊料从掩模20的上表面侧通过印刷图案孔，涂布于下侧的基板10而形成印刷图案。因此，在丝网印刷机1的机内上部侧，在沿机身宽度方向配置的一对掩模支架3经由框体来保持掩模20。在掩模支架3的上方侧设置刮板装置4，安装成能够沿机身前后方向移动的状态。另一方面，在掩模支架3的下方侧，将基板10沿机身宽度方向送入及送出的基板传送装置5、用于将基板10沿机身前后方向夹紧的夹紧装置6以及使基板10向夹紧位置上下的支撑装置7等组装于升降装置8。

该升降装置8具备沿垂直的导轨11滑动的升降台12，该升降台12经由滚珠丝杆机构13连结于升降用电动机14。在升降台12的上方经由支撑台15搭载有基板传送装置5、夹紧装置6等。在支撑台15沿机身前后方向(Y轴方向)设有一对掩模支撑件21，分别在腿体上表面固定有与掩模20接触的掩模支撑板211。在附图右侧的掩模支撑件21构成有滚珠丝杆机构22，通过掩模支撑件用电动机24(参照图2)能够调整与附图左侧的掩模支撑件21之间的距离。

接下来，夹紧装置6沿着与基板10的传送方向正交的机身前后方向存在一对侧框架25，组装在支撑台23上。在附图右侧的侧框架25构成有滚珠丝杆机构26，通过基板夹紧用电动机29(参照图2)能够调整与附图左侧的侧框架25之间的距离。在一对侧框架25的上端部形成有夹紧部27，通过夹紧部27彼此的距离的缩小而能够把持基板10。并且，在侧框架25的内侧组装由输送带28构成的基板传送装置5。

在一对侧框架25之间设有支撑基板10的支撑装置7。支撑装置7经由滚珠丝杆机构支撑具备多个支撑销32的支撑台31，通过支撑用电动机34进行升降。夹紧装置6的支撑台23经由滚珠丝杆机构被支撑，通过升降用电动机33进行升降。对夹紧装置6、支撑装置7进行支撑的支撑台15成为相对于升降台12能够沿X-Y平面上的X方向及Y方向和θ方向进行位置调整的结构。即，构成对于传送到作业位置而被保持的基板10进行与掩模20之间的位置调整的校正装置。

刮板装置4以一对刮板能够升降的状态搭载于移动台41。移动台41能够滑动地组装于引导棒42，经由由与引导棒42平行的丝杠轴43构成的滚珠丝杆机构，通过刮板用电动机44(参照图2)的驱动能够进行机身前后方向的直线移动。在本实施方式中，对于该移动台41搭载有3台激光位移计45。刮板装置4对应于掩模20的宽度而在机身宽度方向(贯穿附图的方向)上长，因此3台激光位移计45沿移动台41的宽度方向空出间隔地安装。该激光位移计45是如后所述用于计测基板10、掩模20等的上表面高度的结构。

在丝网印刷机1搭载有控制整体的驱动的控制装置9，对于各装置的驱动部进行驱动控制。图2是简易地表示丝网印刷机1的控制系统的框图。控制装置9将微处理器(CPU)51、ROM52、RAM53、非易失性存储器54经由总线连接。CPU51是对控制装置整体进行总括控制的结构，在ROM52保存有CPU51执行的系统程序、控制参数等，在RAM53保存有暂时性的计算数据、显示数据等。

在丝网印刷机1的机身前表面部安装触摸面板型的操作显示装置58，能够进行基于作业者的数据输入、作业内容及数值的显示等。在控制装置9经由I/O端口55连接该操作显示装置58。在I/O端口55，除此之外还经由驱动器连接各种电动机。图示的各种电动机使用伺服电动机，从装入于内部的编码器能够将与自身的旋转量相关的信息(信号)向控制装置9发送。此外，在I/O端口55连接激光位移计45，其计测信息向控制装置9发送。

并且，在控制装置9的非易失性存储器54存储有CPU51进行的处理所需的信息，保存有如下说明的丝网印刷机1的印刷控制程序，通过其执行而进行对于基板10的印刷处理。而且，在本实施方式中，算出用于决定对于掩模20的印刷时的基板10的推顶量的参考值的计测程序、用于准确地算出该参考值的误差算出程序等也保存于非易失性存储器54。

接下来，说明丝网印刷机1的作用。在丝网印刷机1中，通过输送带28向侧框架25之间传送基板10。然后，通过支撑用电动机34的驱动而支撑台31上升，通过支撑销32将基板10从输送带28抬起。此外，该基板10通过基板夹紧用电动机29的驱动而使侧框架25移动，由一对夹紧部27夹入并保持。

接下来，通过升降用电动机33的驱动，保持有基板10的夹紧装置6上升，使夹紧部27和基板10对合于掩模支撑板211的高度，将各自的上表面对齐。在掩模支架3与夹紧装置6之间设有能够在XY平面上移动的相机46。因此，通过相机46拍摄基板10上附有的标记，关于基板10和掩模20算出X、Y、θ方向的相对位置的位置偏离量，通过构成于支撑台15的校正装置进行位置偏离校正。

接下来，通过升降用电动机14的驱动而升降台12上升，将基板10推顶至基板移动高度，相对于掩模20将基板10定位。然后，通过刮板装置4将掩模20向基板10压紧，将被轧制的膏剂焊料向掩模20的印刷图案孔压入。然后，进行通过升降用电动机33的驱动使基板10以预定速度下降的离板，按照印刷图案将膏剂焊料向基板10印刷。

在丝网印刷机1中，通过以上那样的各装置的驱动，对基板10进行印刷。作为使其印刷品质下降的原因之一，存在基板10与掩模20的紧贴度不适合于离板控制的情况。并且，作为使该紧贴度失常的原因，存在与掩模20一体的网、粘结剂所构成的掩模下侧层的厚度的变化。这是因为，掩模下侧层在印刷时成为掩模20与基板10的间隙，该间隙量成为参考值来决定图3所示的基板移动高度M即基板的推顶量。因此，在本实施方式中，通过控制装置9所存储的计测程序的执行来算出掩模下侧层的厚度，通过其参考值能够进行基板的推顶量的再设定，图3是用于算出掩模下侧层的厚度的影像图。

掩模20对于铝合金制的方形框体47，向框内突出地张设聚酯制的网48，将下表面外周部使用粘结剂粘贴于该网48。因此，掩模20由于施加了张力的网48而向外侧被拉拽地保持于框体47的内侧，在下表面侧形成有基于网48、粘结剂的极薄的掩模下侧层。在计测程序中，算出由该网48等构成的掩模下侧层的厚度。

掩模下侧层的厚度的算出通过操作显示装置58的启动按钮的接通操作来执行。因此，首先，如图3所示，通过升降用电动机14、33、支撑用电动机34的驱动将基板10定位于从掩模20向下方分离的位置、且能够由激光位移计45计测的计测高度H1。在基板10与掩模20的下层部分相接的印刷高度(理论上的掩模20下表面高度)设为印刷基准高度H0的情况下，计测高度H1是使基板10从该印刷基准高度H0下降了任意的分离距离A的高度。并且，在基板10的定位后，通过激光位移计45进行对于基板10及掩模20的高度计测。

在该高度计测中，通过刮板装置4的移动台41进行驱动而3台激光位移计45沿Y轴方向(参照图1)移动，在掩模20的上方朝向箭头所示的方向连续地照射激光束。并且，通过了印刷图案孔201的至基板10上表面为止的基板上表面距离L1和至其最近的掩模20上表面为止的掩模上表面距离L2作为一组的计测数据，分别在多个部位取得。在本实施方式中，取得在3台激光位移计45的各自的扫描线65上的3个部位计测到的合计9个部位的计测数据。

接下来，根据作为计测值的计测距离L1、L2、作为设定值的分离距离A以及从操作显示装置58输入的掩模20的厚度C(设计值)，算出由网48等构成的掩模下侧层的厚度X。即，通过基板上表面距离L1算出基板10的上表面高度，通过掩模上表面距离L2算出掩模20的上表面高度。根据至该基板10的上表面为止的计测距离L1与至掩模20的上表面为止的计测距离L2的值之差来算出上表面间隔B。然后，根据计算式(上表面间隔B-分离距离A-掩模厚度C)来求出掩模下侧层的厚度X。

各自的具体的数值为例如上表面间隔B(210μm)-分离距离A(100μm)-掩模厚度C(μm)＝掩模下侧层的厚度X(10μm)。并且，求出的掩模下侧层的厚度X的值作为参考值而显示于操作显示装置58。该掩模下侧层的厚度X为印刷时的掩模20与基板10的间隙量。因此，作业者基于该参考值，以使印刷时的掩模20与基板10的紧贴度最优化的方式决定基板10的推顶量、即使基板10上升的升降用电动机14的驱动控制值(基板移动高度M)，执行再设定处理。

然而，掩模20由施加了张力的网48拉拽，因此如果由于掩模清洗而网48减薄，则掩模20产生挠曲。而且，关于基板10，也是在双面安装基板的情况下由于回流焊而产生翘曲。因此，在多个部位得到的计测值产生不均。因此，在本实施方式的计测程序中，在掩模20的挠曲等产生的过程中，作业者为了进行对于最优的紧贴度的决定而算出多个参考值。即，多个参考值作为多个图案的掩模下侧层的厚度X而显示于操作显示装置58。

因此，如前所述，掩模20和基板10通过激光位移计45在多个部位计测基板上表面距离L1和掩模上表面距离L2，求出各个部位的上表面高度。根据这多个计测值，关于基板上表面距离L1及掩模上表面距离L2，求出各自的最大值(L1max,L2max)、最小值(L1min,L2min)及平均值(L1ave,L2ave)这些计测值。并且，通过各种计测值的组合，根据前述计算式来算出掩模下侧层的厚度X。

例如，除了如基板上表面距离L1及掩模上表面距离L2的最大值彼此、最小值彼此或平均值彼此那样以同种的计测值算出之外，也进行基板上表面距离L1的最大值(L1max)和掩模上表面距离L2的平均值(L2ave)等基于不同的计测值的组合的掩模下侧层厚度X的算出。并且，将算出的各掩模下侧层的厚度X显示于操作显示装置58。由此，通过输入操作重新再设定印刷高度的值，但是此时，作业者能够根据从各图案的掩模下侧层的厚度X选择的值来决定最优的印刷高度。

接下来，为了通过掩模下侧层的厚度的计算处理得到正确的值，必须使图3所示的计测时的基板10的上表面高度与计测高度H1一致。然而，由于基板10的制造误差而存在基板10的上表面高度与H1偏离的情况。因此，需要将该制造误差吸收的高度调整处理，在本实施方式中，通过控制装置9所存储的误差算出程序的执行来算出基板10的制造误差，基于该值进行控制值的再设定。图4及图5是表示执行基板的制造误差计算处理时的夹紧装置6的图。

在从丝网印刷机1拆卸了掩模20之后，通过操作显示装置58的启动按钮的接通操作来执行基板的制造误差计算处理。首先，通过升降用电动机14、33、支撑用电动机34的驱动，进行夹紧装置6利用激光位移计45而上升至能够进行上表面的计测的高度的定位。此时，如图4所示，支撑用电动机34进行使支撑销32的前端面与夹紧部27的上表面一致的驱动控制。在控制装置9的存储器存储有用于执行同条件的基准移动高度N的数据。

因此，通过激光位移计45计测至夹紧部27上表面为止的夹紧部上表面距离L11和至支撑销32前端面为止的销前端面距离L12，求出其上表面高度和前端面高度。并且，通过从夹紧部上表面距离L11减去销前端面距离L12而得到的值来算出误差，进行支撑销32的上升位置的调整。即，以使支撑销32前端面相对于夹紧部27上表面的高低差成为0的方式进行10的基准移动高度N的自动校正，进行从支撑用电动机34输出的旋转角的调整。

接下来，通过基板传送装置5向夹紧装置6传送基板10，如图5所示，由支撑销32抬起的基板10被夹紧部27夹紧。基板10的厚度设计值K从操作显示装置58输入，因此进行对于支撑销32的上升驱动控制直至从基准移动高度N减去基板10的厚度设计值K而得到的基板保持移动高度S为止。需要说明的是，基板10在批次单位中的厚度设计值恒定，因此例如基板的制造误差计算处理在基板10的批次变更时进行。

接下来，通过激光位移计45计测至夹紧部27的上表面为止的夹紧部上表面距离L11和至夹紧部27夹紧的基板10的上表面为止的基板上表面距离L13，求出各自的上表面高度。并且，通过从夹紧部上表面距离L11减去基板上表面距离L13而得到的值来算出基板10制造误差，将该误差的值(或实际的基板厚度)作为基板10的数值显示于操作显示装置58。因此，以使夹紧部27上表面与基板10上表面的高低差成为0的方式通过操作显示装置58再输入基板10厚度设计值K。由此，校正基板保持移动高度S，进行从保持基板10时的支撑用电动机34输出的旋转角的调整，在前述的掩模下侧层的厚度的计算处理中，使基板10的上表面高度与计测高度H1一致而得到正确的值。

由此，根据本实施方式，算出掩模下侧层的厚度X，将其值显示于操作显示装置58，因此作业者能够根据数值来决定印刷时的基板10的基板移动高度M，即使网48的厚度变化，也能够使印刷时的掩模20与基板10的紧贴度最优化。特别是通过使用了激光位移计45的计测来算出掩模下侧层的厚度X，因此能够每次准确地掌握网48的厚度的变化。并且，能够与作业者的经验等无关地得到适当的掩模20与基板10的紧贴度。而且，由于求出基板10的制造误差而能够进行准确的计测，因此基于作业者的印刷时的基板10的基板移动高度M的决定相对于掩模20与基板10的紧贴度而可靠度更高。

以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明没有限定于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，可以根据多个部位的计测距离L1、L2来显示掩模20的挠曲、基板10的翘曲10的状况。

另外，在前述实施方式中，说明了将掩模下侧层的厚度X显示于操作显示装置58，由此，以其为参考值而作业者设定印刷时的基板10的基板移动高度M的情况，但是例如也可以基于参考值而自动校正基板移动高度M。

另外，在前述实施方式中，从3台激光位移计45取得合计9个部位的计测数据，但是例如也可以将计测部位设为4个部位而成为合计12个计测数据或其以上。

附图标记说明

1…丝网印刷机4…刮板装置5…基板传送装置6…夹紧装置7…支撑装置8…升降装置9…控制装置10…基板14…升降用电动机20…掩模27…夹紧部32…支撑销33…升降用电动机34…支撑用电动机45…激光位移计47…框体48…网58…操作显示装置

Claims

1.一种丝网印刷机，具有：

掩模保持装置，保持掩模；

基板定位装置，将所保持的基板相对于由所述掩模保持装置保持的掩模从下方进行定位；

刮板装置，对所述掩模刮涂膏剂焊料；

高度计测装置，计测所述掩模、所述基板的高度；

控制装置，进行所述各装置的驱动控制，并基于从所述高度计测装置得到的计测值来算出与所述掩模一体形成的掩模下侧层的厚度；及

操作显示装置，能够进行输入操作、由所述控制装置算出的计算值的显示，

所述高度计测装置计测由所述掩模保持装置保持的掩模的掩模上表面高度和通过所述基板定位装置的驱动而移动到计测高度位置的所述基板的基板上表面高度，

所述控制装置基于所述掩模上表面高度、所述基板上表面高度、所述掩模的厚度及从所述计测高度的基板上表面至掩模下的基准高度为止的分离距离的各个值来算出所述掩模下侧层的厚度。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷机，其中，

所述高度计测装置在多个部位计测所述掩模上表面高度和所述基板上表面高度，

所述控制装置基于与所述掩模上表面高度及所述基板上表面高度相关的最大值、最小值、平均值的各组合来算出所述掩模下侧层的厚度，

所述操作显示装置显示根据各组合而算出的多个所述掩模下侧层的厚度。

3.根据权利要求1所述的丝网印刷机，其中，

所述高度计测装置基于基板的厚度设计值来计测由所述基板定位装置保持的所述基板上表面高度和所述基板定位装置的基准上表面高度，

所述控制装置基于从所述高度计测装置得到的计测值来算出与所述基板的厚度设计值之间的误差，

所述操作显示装置显示基于所述误差而得出的基板的数值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的丝网印刷机，其中，

所述高度计测装置是使用激光的计测装置。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的丝网印刷机，其中，

所述高度计测装置安装于所述刮板装置的移动部。

6.根据权利要求4所述的丝网印刷机，其中，

所述高度计测装置安装于所述刮板装置的移动部。