CN111448073B

CN111448073B - 丝网印刷机

Info

Publication number: CN111448073B
Application number: CN201780097572.8A
Authority: CN
Inventors: 鸟居敦志; 林幸辉
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: EP3725521A1; WO2019116545A1; EP3725521A4; CN111448073A; JPWO2019116545A1; US11511535B2; US20200369022A1; JP6934955B2; EP3725521B1

Abstract

本发明是在机内能够进行掩模的张力测定的丝网印刷机具有：掩模保持装置，对掩模进行保持；基板装置，相对于所述掩模保持装置所保持的掩模从下方对基板进行定位；刮板装置，在所述掩模的上表面涂展焊膏；掩模按压装置，通过在相对于所述掩模的上侧行走装置或下侧行走装置上搭载的推进器来以设定压力对所述掩模进行按压；掩模测定装置，搭载于与所述推进器相反的所述上侧行走装置或下侧行走装置，对所述掩模的高度进行测定；以及张力测定装置，基于所述掩模测定装置的测定值来计算所述掩模的张力。

Description

丝网印刷机

技术领域

本发明涉及在机内能够进行掩模的张力测定的丝网印刷机。

背景技术

在丝网印刷机中，在形成了印刷图案孔的掩模之下配置基板，在该掩模上表面涂展焊膏。并且，使焊膏通过印刷图案孔并涂敷于基板，由此对于基板进行按照印刷图案的印刷。当时，若印刷后的版分离不恰当，则发生印刷图案模糊等印刷不良。作为其原因，存在反复使用的掩模的张力松弛、掩模与基板之间的紧贴度产生偏差的情况。关于这点，下述专利文献1中有与掩模的张力测定有关的记载。具体而言，使用打印头中具备的张力计测用杆，以预定的推力对掩模的测定部位进行加压，由此通过测力传感器来测定此时产生的反力。并且，在该文献中还有通过基于识别相机的监视单元来对张力实际反力进行计测的记载。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-96153号公报

专利文献2：日本特开2001-62996号公报

发明内容

发明要解决的课题

在所述专利文献1的现有例中，作为用于对掩模张力进行判定的手段，进行用杆按压掩模时的反力测定。但是，由于基板的版分离起因于掩模的挠曲量，所以基于反力测定的值无法适当地控制印刷后的版分离。在这方面，上述专利文献2中公开了作为丝网印刷机的外部装置对掩模的位移量进行测定的掩模的张力测定装置。该张力测定装置载入用于对左右两端被支承的掩模施加固定载荷的砝码，通过间隙传感器将那时的位移量作为掩模的张力来测定。但是，如该现有例那样作为丝网印刷机的外部装置而构成的装置存在不仅需要成本而且使基板制造线大型化等缺点。并且，使用了砝码的对于掩模的载荷施加方法的处理、载荷调整是不方便的。

因此，为了解决所述课题，本发明的目的在于提供一种在机内能够进行掩模的张力测定的丝网印刷机。

用于解决课题的手段

本发明的一方案中的丝网印刷机具有：掩模保持装置，对掩模进行保持；基板装置，相对于所述掩模保持装置所保持的掩模从下方对基板进行定位；刮板装置，在所述掩模的上表面涂展焊膏；掩模按压装置，通过在相对于所述掩模的上侧行走装置或下侧行走装置上搭载的推进器来以设定压力对所述掩模进行按压；掩模测定装置，搭载于与所述推进器相反的所述上侧行走装置或下侧行走装置，对所述掩模的高度进行测定；以及张力测定装置，基于所述掩模测定装置的测定值来计算所述掩模的张力。

发明效果

根据所述结构，在丝网印刷机的机内，从掩模的上侧或下侧通过掩模按压装置的推进器来以设定压力对该掩模进行按压，从与该推进器相反的一侧通过掩模测定装置来对挠曲的掩模的高度进行测定，基于该掩模测定装置的测定值而通过张力测定装置来计算与掩模的张力有关的值。

附图说明

图1是简易地表示丝网印刷机的内部构造的图。

图2是简易地表示丝网印刷机的控制系统的框图。

图3是表示掩模张力测定装置的主要的结构的图。

图4是表示掩模的张力预测线的图。

图5是表示违反张力预测线而掩模的挠曲急剧上升的情况下的张力线的图。

具体实施方式

接着，以下参照附图并说明本发明的丝网印刷机的一实施方式。图1是简易地表示丝网印刷机的内部构造的图，是从基板的搬运方向即机身宽度方向表示的图。并且，图2是简易地表示丝网印刷机的控制系统的框图。丝网印刷机1对于基板印刷焊膏，与例如对印刷状态进行检查的焊锡检查机、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。在电路基板生产线中，相对于各机器按顺序搬运基板，在该丝网印刷机1中，沿穿透图纸的机身宽度方向将基板10搬入以及搬出。需要说明的是，在本实施方式中，将丝网印刷机1的机身前后方向设为Y轴方向，将机身宽度方向设为X轴方向，并且将机身高度方向设为Z轴方向来进行说明。

丝网印刷机1将基板10搬运到在机内设置的掩模20之下，焊膏从掩模20的上表面侧通过印刷图案孔，涂敷于下侧的基板10并形成印刷图案。因此，在丝网印刷机1的机内上部侧，掩模20经由框体44保持于沿机身宽度方向配置的一对掩模支架3。在掩模支架3的上方侧设置刮板装置4，以能够沿机身前后方向移动的状态安装。另一方面，在掩模支架3的下方侧，将基板搬运装置5、夹紧装置6和支撑装置7等组装于升降装置8，该基板搬运装置5将基板10沿机身宽度方向搬入以及搬出，该夹紧装置6用于在机身前后方向上夹紧基板10，该支撑装置7使基板10向夹紧位置上下移动。

升降装置8具备沿着垂直的导轨11滑动的升降台12，该升降台12经由滚珠丝杠机构13与升降用电动机14连结。在升降台12之上经由支承台15而搭载基板搬运装置5、夹紧装置6等。在支承台15上沿机身前后方向(Y轴方向)设置一对掩模支撑件21，分别在上表面固定有与掩模20接触的掩模支承板211。在图纸右侧的掩模支撑件21中形成滚珠丝杠机构22，能够通过掩模支撑件用电动机24来进行与图纸左侧的掩模支撑件21之间的距离的调整。

夹紧装置6在与基板10的搬运方向正交的机身前后方向上存在一对侧框架25，组装于支承台23上。在图纸右侧的侧框架25中形成滚珠丝杠机构26，能够通过基板夹紧用电动机29来进行与图纸左侧的侧框架25之间的距离的调整。在一对侧框架25的上端部形成夹紧部27，通过夹紧部27彼此的距离缩短而能够把持基板10。并且，在侧框架25的内侧组装有由传送带28构成的基板搬运装置5。

在一对侧框架25之间设有对基板10进行支承的支撑装置7。支撑装置7构成为经由滚珠丝杠机构来支承具备多个支撑销32的支撑台31，通过支撑用电动机34来进行升降。支承台23构成为由滚珠丝杠机构支承，通过升降用电动机33来进行升降。夹紧装置6、支撑装置7的支承台15成为能够相对于升降台12沿X-Y平面上的X方向以及Y方向和θ方向进行位置调整的结构。

刮板装置4经由气缸等升降装置将一对刮板搭载于行走台35。该行走台35以能够滑动的方式组装于沿机身前后方向延伸的导杆36，通过由与导杆36平行的丝杠轴37构成的滚珠丝杠机构来安装。因此，刮板装置4通过与丝杠轴连结的刮板用电动机38的驱动而能够进行机身前后方向的直线移动。

另一方面，在掩模20的下方，在该掩模20与夹紧装置6之间设有用于对基板标记、掩模标记等进行摄像的相机41。相机41固定于在Y轴轨道42上滑动的Y轴滑动件43，能够沿机身前后方向移动。并且，Y轴轨道42在两端部固定有X轴滑动件45，经由该X轴滑动件45而架设于沿机身宽度方向配置的两根X轴轨道46。Y轴滑动件43通过用Y轴电动机47驱动未图示的滚珠丝杠机构而移动，X轴滑动件45通过线性电动机48而移动。因此，相机41能够进行XY平面上的移动。

在丝网印刷机1中，如此在掩模20的上下设有用于使刮板装置4、相机41移动的移动机构。因此，本实施方式的丝网印刷机1利用这样的掩模上下的移动机构来构成用于计算掩模20的张力的掩模张力测定装置。图3是表示丝网印刷机1的内部构造中的掩模张力测定装置的主要的结构的图。具体而言为将掩模20朝向下方按压的作为推进器的气缸51和对掩模20的下表面高度进行测定的作为掩模测定装置的激光位移计52。并且，气缸51搭载于掩模上的行走台35，激光位移计52搭载于掩模下的Y轴滑动件43。

气缸51在活塞杆511的前端具有由树脂构成的按压部件，该活塞杆511安装成朝下并沿铅垂方向进行伸缩工作。气缸51是通过弹簧对活塞向进行收缩工作的方向施力并通过从头侧向该活塞施加的空气压力而进行伸长工作的单动气缸。为此，在气缸51上以向头侧供给来自未图示的压缩机的空气的方式连接空气管53，在该空气管53上设有调节器55、三通电磁阀56。

在调节器55、三通电磁阀56上连接控制装置9，以进行各自的驱动控制的方式构成。因此，在掩模张力测定装置中，通过调节器55的控制而对于气缸51供给设定压力的空气，通过三通电磁阀56的控制而切换相对于气缸51的空气的送入和气缸51内的空气的大气释放。另一方面，激光位移计52也与控制装置9连接，将掩模20的高度的测定数据向控制装置9发送。

丝网印刷机1搭载对整体的驱动进行控制的控制装置9。控制装置9经由总线而连接微处理器(CPU)61、ROM62、RAM63、非易失性存储器64。CPU61对控制装置整体进行统一控制，在ROM62中储存CPU61执行的系统程序、控制参数等，在RAM63中储存临时的计算数据、显示数据等。

在丝网印刷机1的机身前表面部安装有触摸面板型的操作显示装置67，能够进行基于工作人员的数据输入、作业内容以及数值的显示等。在控制装置9上经由I/O(输入输出)端口65而连接该操作显示装置67。在I/O端口65还经由驱动器而连接各种电动机。图示的各种电动机使用伺服电动机，能够从组装于内部的编码器将与本身的旋转量有关的信息(信号)向控制装置9发送。

而且，在I/O端口65连接激光位移计52、调节器55以及三通电磁阀56，构成丝网印刷机1内的掩模张力测定装置。在控制装置9的非易失性存储器64中，存储CPU61进行的处理所需的信息，储存接下来说明的丝网印刷机1的印刷控制程序，通过该执行来进行对于基板10的印刷处理。并且，在本实施方式中，还储存了用于对掩模张力测定装置进行控制的张力测定程序、计算掩模20的适当的使用预测次数的使用预测计算程序等。

接着，对丝网印刷机1的作用进行说明。在丝网印刷机1中，将基板10搬运到侧框架25之间，在通过支撑销32而抬起之后，夹入于一对夹紧部27并保持。通过夹紧装置6的上升而使基板10和掩模支承板211的上表面对齐，通过相机41对附于基板10的标记进行摄像。计算基板10和掩模20的X、Y、θ方向的相对位置的错位量，进行相对于支承台15的错位校正。并且，在升降台12上升而基板10相对于掩模20进行了定位之后，在掩模20上进行刮板装置4对焊膏的涂展。那时掩模20挠曲并按压于基板10，将轧制的焊膏向掩模20的印刷图案孔压入。

然后，进行以预定速度使基板10下降的版分离，根据印刷图案将焊膏涂敷于基板10，印刷完成。但是，在这种印刷中有时品质下降，作为主要原因之一，有掩模张力的松弛。这是因为由于掩模20的张力松弛而掩模20与基板10之间的紧贴度不再适合版分离控制。因此，在本实施方式的丝网印刷机1中，在由于换产调整而安装掩模20时，在将机身盖关闭等印刷准备完成的时刻，自动地进行基于张力测定程序的张力判定。

首先，根据进行制造的电路基板来准备多个不同的印刷图案的掩模20，因此从中将符合的掩模20向丝网印刷机1安装。并且，通过相机41对附于掩模20的标识符进行摄像，根据该摄像数据来确定掩模20。另一方面，在控制装置9的RAM63中，针对保管于储料机的多个掩模20，形成用于对各个掩模20的信息进行管理的信息管理部。例如，在该管理信息部中除了储存掩模20的印刷图案以外，还储存使用信息(向基板10的印刷次数)以及使用日期、掩模20的张力测定信息以及测定日期等，因此通过掩模20的确定来提取那样的信息。

接着，进行通过推进器即气缸51来按压掩模20的张力测定。那时按照前述的掩模20的确定来决定相对于掩模20的测定位置。每个掩模20的印刷图案不同，因此设为从掩模20的图案孔偏离的位置等分别设定适当的位置。因此，通过刮板用电动机38的驱动控制而行走台35移动，向符合的掩模20的测定位置配置气缸51。另一方面，在掩模20的下方也进行与Y轴滑动件43的移动相对的驱动控制，激光位移计52以位于气缸51的正下方的方式移动并配置。

配置于测定位置的气缸51通过供给的空气而活塞杆511进行伸长工作，如图3所示的那样通过前端的按压部件将掩模20的测定部位往下压。此时向气缸51供给的空气通过调节器55来调整压力，因此气缸51能够始终以固定的按压力来按压掩模20。不过，通过操作显示装置67的输入操作对调节器55进行调整，由此气缸51的按压力能够任意变更。

另外，掩模20相对于铝合金制的四边形的框体44使聚酯制的网49以向框内突出的方式伸展，使用粘接剂将下表面外周部粘贴于该网49。因此，掩模20以由网49向外侧拉拽的方式保持于框体44的内侧，但是该网49、粘接剂极薄，由于掩模20的洗涤、老化等而拉拽的力下降。于是，如前述那样，掩模20与基板10之间的紧贴度不再适合版分离控制，引起印刷不良。因此，如图3所示的那样在网49的附近即掩模20的端部附近进行测定。需要说明的是，本实施方式中掩模20的张力是指支承于包括网49在内的框体44的部分整体的张力。

另一方面，激光位移计52对掩模20的下表面高度的测定在被气缸51按压并挠曲之前和之后进行。张力的测定中使用挠曲的状态的掩模20的下表面高度的值，在本实施方式中通过掩模20的挠曲量D来进行张力判定。该挠曲量D在掩模20的张力充分的情况下值较小，但是在松弛的情况下值变大。因此，将保持于掩模支架3的框体44的下表面设为基准高度Z0，将与在被气缸51按压的位置测定的掩模20的下表面高度Z1之间的差作为挠曲量D来计算，将该值显示于机身前表面部的操作显示装置67。

张力测定的结果是在掩模20的挠曲量D达到阈值的情况下进行向工作人员的通知。在本实施方式中，能够从操作显示装置67进行相对于挠曲量D的阈值的设定输入。关于阈值，能够设定输入用于促进向新的掩模20的更换准备的更换前阈值、作为引起印刷不良的掩模20而需要更换的更换需要阈值等，根据目的来设定输入多个阈值。更换前阈值是即使掩模20松弛掩模20的张力也能够进行适当的印刷的容许范围内的值，更换需要阈值是超过了该容许值的值。

向工作人员的通知在操作显示装置67作为警报单元进行警告显示、声音引导或者存在信号塔等警报单元的情况下，通过那样的警报单元的工作来进行。并且，在张力测定程序中，在挠曲量D超过更换需要阈值而需要进行掩模20的更换的情况下，即使在该事实的通知的同时工作人员按压了印刷开始按钮，也取消该信号。即，限制丝网印刷机1的驱动，避免使用张力松弛的不适当的掩模20的印刷。另一方面，在挠曲量D超过更换前阈值的那种情况下，在操作显示装置67中进行“掩模更换准备”等的显示。

而且，在本实施方式中，将换产调整的掩模20的寿命预测显示于操作显示装置67。如前述那样，在控制装置9的信息管理部中统计并存储对于基板10的印刷次数即刮板使掩模20挠曲的次数。在此，图4是将与某掩模20有关的使用次数和挠曲量D之间的关系绘成图表(张力预测线L)的图。在控制装置9中，通过使用预测计算程序来制作张力预测线。

在将图示的张力预测线L的掩模20安装于丝网印刷机1时，如前述那样进行张力测定并求出挠曲量Dx，进行该值是否达到更换前阈值D1或更换需要阈值D2的判定。在没有达到任何阈值的情况下，根据张力预测线L来算出到需要更换的更换需要阈值D2为止的印刷次数并显示于操作显示装置67。不过，有时此时相对于挠曲量Dx的使用次数Tx和掩模20的实际的使用次数Tn不一致而产生误差。

在那种情况下，进行使张力预测线L如用双点划线表示的那样向修改预测线Ls滑动的校正处理，算出到达到更换需要阈值D2为止的使用次数。并且，求出需要更换的使用次数T2与实际的使用次数Tn之间的差，将该值作为该掩模20的到需要更换为止的剩余的使用次数来显示。工作人员可以根据使用计划和该显示的剩余的使用次数来决定订购新的掩模20的时机等。需要说明的是，也可以将比较对象设为与需要更换准备的更换前阈值D1对应的使用次数T1，求出该更换前阈值D1与实际的使用次数Tn之间的差并显示。

因此，根据本实施方式，在丝网印刷机1中组装了由气缸51、激光位移计52等构成的掩模张力测定装置，因此在机内能够进行掩模20的张力测定。不需要用于对掩模张力进行测定的专用装置，因此能够使基板制造线小型化。并且，将气缸51、激光位移计52组装于行走台35、Y轴滑动件43，因此可以照原样使用现有的丝网印刷机。推进器使用气缸51，可以通过调节器55的压力调整来设定向掩模20的按压力。尤其，可以通过操作显示装置67的输入操作而容易地进行调节器55的压力调整、相对于掩模20的测定位置的设定。

而且，丝网印刷机1在机内进行张力的测定，因此即使工作人员错误安装了不良的掩模20，也不驱动丝网印刷机1，能够避免对于基板10的印刷。另外，在机内进行的张力的测定不仅可以在安装掩模20的换产调整时进行，也可以每隔预定的印刷次数进行。例如，在网49存在损伤的那种情况下，有时如图5所示的那样挠曲量D急剧地上升即张力突然下降。在那种情况下，若每隔预定的印刷次数进行测定，则在使用次数T3、T4处的挠曲量的值的差ΔD超过了预定值的情况下，能够判断为掩模20发生异常并向工作人员通知。

并且，通过每隔预定的印刷次数进行测定并将测定的挠曲量D与利用该状态的掩模20印刷的基板10建立关联，能够进行每个生产基板的可追溯性管理。在丝网印刷机1中，利用相机41对附于基板10的标识符进行摄像，由此能够根据该摄像数据来确定基板10，能够与对于该基板10的印刷时的掩模20的挠曲量D建立关联。并且，这样的信息对于印刷佳品的原因追求、使更换前阈值D1、更换需要阈值D2为适当的值也有用。此外，印刷次数和挠曲量D的数据也能够利用于图4所示的张力预测线L的制作，能够通过增加测定次数来获得更准确的信息。

以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明并不限定于此，在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种各样的变更。

例如，在所述实施方式中推进器使用了气缸51，但是也可以使用电动缸等，通过伺服电动机的转矩控制来调整对于掩模20的按压力。

并且，在所述实施方式中，从上方对掩模20进行按压，但是也可以使气缸51和激光位移计52相对于行走台35和Y轴滑动件43的组装反过来并从下方进行按压。

并且，掩模测定装置也可以不是所述实施方式中举出的激光位移计52，而是相机41，通过相机41的摄像数据的图像解析来求出掩模20的高度。

并且，在所述实施方式中，在控制装置9中通过使用预测计算程序来制作张力预测线，但是也可以是能够与控制装置9进行通信且在丝网印刷机1的外部设置的计算机制作张力预测线。在该情况下，设于外部的计算机只要与控制装置9通信并接受与使用次数和挠曲量D有关的数据，使用自己储存的使用预测计算程序来制作张力预测线即可。

附图标记说明

1…丝网印刷机 4…刮板装置 5…基板搬运装置 6…夹紧装置 8…升降装置 9…控制装置 10…基板 20…掩模 35…行走台 43…Y轴滑动件 51…气缸 52…激光位移计55…调节器 56…三通电磁阀 67…操作显示装置。

Claims

1.一种丝网印刷机，具有：

掩模保持装置，对掩模进行保持；

基板装置，相对于所述掩模保持装置所保持的掩模从下方对基板进行定位；

刮板装置，在所述掩模的上表面涂展焊膏；

掩模按压装置，通过在相对于所述掩模的上侧行走装置或下侧行走装置上搭载的推进器来以设定压力对所述掩模进行按压；

掩模测定装置，搭载于与所述推进器相反的所述上侧行走装置或下侧行走装置，对所述掩模的高度进行测定；以及

张力测定装置，基于所述掩模测定装置的测定值来计算所述掩模的张力，

所述张力测定装置基于对于所述掩模的印刷次数与所述掩模测定装置的测定值之间的关系，算出所述测定值相对于所述印刷次数的关系的预测，当所述掩模测定装置测定出测定值时，在与由所述掩模测定装置测定出的测定值对应的所述预测中的所述印刷次数与实际的印刷次数不同的情况下，对所述预测进行校正。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷机，其中，

所述上侧行走装置是使所述刮板装置移动的刮板用移动台，

所述下侧行走装置是搭载了掩模用摄像装置的摄像用移动台，所述掩模用摄像装置对附于所述掩模的掩模标记进行摄像。

3.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述掩模按压装置的所述推进器是单动型的气缸，所述掩模按压装置在从空气供给源向所述气缸供给压缩空气的流路上连接有压力调整阀。

4.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述掩模测定装置是位移传感器或对附于所述掩模的掩模标记进行摄像的掩模用摄像装置。

5.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述张力测定装置是通过印刷程序对各所述装置进行驱动控制的控制装置，通过该控制装置来进行所述推进器的向所述掩模的预定位置的定位和所述掩模测定装置的与所述推进器对应的定位。

6.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述张力测定装置在所述掩模测定装置的测定值是超过了预先设定的阈值的值的情况下判定为所述掩模的张力不合适，并且使发送张力不良信息的警报装置工作。

7.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述丝网印刷机具备对附于基板的标识符进行摄像的基板用摄像装置，

所述张力测定装置具有信息管理部，所述信息管理部将通过所述标识符确定的基板与所述掩模测定装置的测定值建立关联并存储。

8.根据权利要求1或2所述的丝网印刷机，其中，

所述张力测定装置基于对于所述掩模的印刷次数以及所述掩模测定装置的测定值的信息，来计算达到针对所述掩模的张力设定的阈值的预测印刷次数。