JP2001315310A - スクリーン印刷装置 - Google Patents
スクリーン印刷装置Info
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Abstract
ータ取得が可能で印刷不良を防止することができるスク
リーン印刷装置を提供すること。 【解決手段】 スクリーンマスクを基板に当接させて基
板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置におい
て、印刷位置におけるスクリーンマスクの上面および基
板測定位置における基板の上面を3次元的に測定するレ
ーザ計測装置20によって基板やスクリーンマスクの形
状を検出し、基板やスクリーンマスクの良否を検査する
と共に、印刷後の印刷検査において基板およびスクリー
ンマスクの形状を検出する。これにより印刷結果の検査
のみならず印刷不良発生の原因を特定するデータを合わ
せて得ることができる。
Description
田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリー
ン印刷装置に関するものである。
リーム半田などのペーストを印刷する方法としてスクリ
ーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位
に応じてパターン孔が設けられたスクリーンマスクを基
板に当接させ、スクリーンマスク上にクリーム半田を供
給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を
介して基板上にクリーム半田を印刷するものである。
を検査する印刷検査が行われる。この印刷検査を同一装
置内で行えるよう、スクリーン印刷装置に印刷検査機能
を備えたものが知られている。このような検査機能付き
のスクリーン印刷装置は、従来は基板認識用に備えられ
たカメラによって印刷後の基板を撮像し、撮像結果を画
像処理して印刷部位に正しくクリーム半田が印刷されて
いるか否かを判定することにより印刷検査を行うように
していた。
来のスクリーン印刷装置には、以下に述べるような問題
点があった。まず印刷検査ではカメラによって撮像した
2次元画像データに基づいて判定を行う方法が採用され
ていたため、印刷位置や印刷部の平面形状など2次元デ
ータのみで判定可能な項目については良好な検査結果が
得られるが、印刷量など良否判定に印刷高さなどの3次
元データを伴う項目については精度のよい検査を行うこ
とは困難であった。また従来の印刷検査では、印刷後の
基板のみを対象としてカメラによる認識を行っていたた
め印刷結果自体の良否は検出できるものの、その不良が
如何なる原因で発生したかという不良原因の特定を行う
ための必要なデータが必ずしも十分には得られず、印刷
不良への適切な対応が困難であるという問題点があっ
た。
え、しかも不良原因の特定のためのデータ取得が可能で
印刷不良を防止することができるスクリーン印刷装置を
提供することを目的とする。
ン印刷装置は、パターン孔が設けられたスクリーンマス
クを基板に当接させ、このスクリーンマスク上でスキー
ジヘッドを摺動させることにより、前記パターン孔を介
して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であ
って、前記基板をスクリーンマスクに対して相対的に位
置決めする基板位置決め手段と、印刷位置におけるスク
リーンマスクの上面および基板測定位置における基板の
上面を3次元的に測定する3次元測定手段と、この3次
元測定手段を移動させる移動手段と、3次元測定手段の
測定結果から基板およびまたはスクリーンマスクの検査
を行う検査手段とを備えた。
求項1記載のスクリーン印刷装置であって、前記検査は
前工程から供給されたスクリーンマスクおよびまたは基
板の良否を判定する検査であり、前記検査手段は前記測
定結果に基づいてスクリーンマスクおよびまたは基板の
良否判定を行う供給材判定部を備えた。
求項2記載のスクリーン印刷装置であって、前記検査は
ペースト印刷後の基板の印刷検査であり、前記検査手段
は前記測定結果に基づいて印刷結果の良否判定を行う印
刷判定部を備えた。
求項3記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷判
定部によって不良と判定された基板について、印刷不良
部位の補修を行う補修手段を備えた。
求項4記載のスクリーン印刷装置であって、前記補修手
段は、不良と判定された基板について再印刷を行うこと
の適否を判定する補修判定部を有する。
求項4記載のスクリーン印刷装置であって、前記補修手
段は、印刷不良部位に対してペーストを吐出させて追加
供給するペースト吐出手段を有する。
位置におけるスクリーンマスクの上面および基板測定位
置における基板の上面を3次元的に測定する3次元測定
手段と、この3次元測定手段を移動させる測定移動手段
と、3次元測定手段の測定結果から基板およびまたはス
クリーンマスクの検査を行う検査手段とを備えることに
より、印刷前の基板やスクリーンマスクの検査ととも
に、印刷後の基板とスクリーンマスクの双方を検査する
ことができ不良発生時の原因特定を容易に行うことがで
きる。
ば、印刷不良の補修を同一装置内で行うことができ、後
工程での補修作業を不要にすることができる。
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のスク
リーン印刷装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態
のスクリーン印刷装置の側面図、図3は本発明の一実施
の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図4は本発明の
一実施の形態のスクリーン印刷装置のレーザ計測装置の
斜視図、図5は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷
装置の制御系の構成を示すブロック図、図6は本発明の
一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板とスクリーン
マスクの部分斜視図、図7は本発明の一実施の形態のス
クリーン印刷装置による補修印刷の説明図である。
リーン印刷装置の構造を説明する。図1、図2におい
て、基板位置決め手段である基板位置決め部1は、X軸
テーブル2およびY軸テーブル3よりなる移動テーブル
上にθ軸テーブル4を段積みし、さらにその上にZ軸テ
ーブル5を配設して構成されており、Z軸テーブル5上
にはクランパ8によって挟み込まれた基板6を下方から
保持する基板保持部7が設けられている。印刷対象の基
板6は、図1、図3に示す搬入コンベア14によって基
板位置決め部1に搬入される。基板位置決め部1を駆動
することにより、基板6の位置を調整することができ
る。印刷後の基板6は、搬出コンベア15によって搬出
される。
マスク10が配設されており、スクリーンマスク10は
ホルダ11にマスクプレート12を装着して構成されて
いる。基板6は基板位置決め部1によってマスクプレー
ト12に対して位置合わせされ下方から当接する。スク
リーンマスク10上には、スキージヘッド13が水平方
向に往復動自在に配設されている。基板6がマスクプレ
ート12の下面に当接した状態で、マスクプレート12
上にペーストであるクリーム半田9を供給し、スキージ
ヘッド13のスキージ13aをマスクプレート12の表
面に当接させて摺動させることにより、基板6の表面に
形成された電極6a(図3参照)上にはマスクプレート
12に設けられたパターン孔12a(図3参照)を介し
てクリーム半田9が印刷される。
測定手段であるレーザ計測装置20が設けられている。
図3に示すように、レーザ計測装置20はX軸テーブル
21およびY軸テーブル22によってXY方向に水平移
動し、昇降手段23(図1、図2)によって昇降自在と
なっている。昇降手段23を駆動することにより、レー
ザ計測装置20は計測高さ位置まで下降する。X軸テー
ブル21およびY軸テーブル22および昇降手段23
は、レーザ計測装置20を移動させる移動手段となって
いる。
ことにより垂直方向の変位を測定する機能とレーザ照射
位置をXY方向に走査させる走査機構とを備えており、
図4に示すように照射点Pを計測範囲R内で走査させる
ことにより計測範囲R内の計測対象物表面の垂直方向位
置を連続的に検出し、計測対象物の3次元形状を検出で
きるようになっている。
て基板6、マスクプレート12に対して移動させること
により、基板6、マスクプレート12の任意の範囲を対
象として3次元形状測定を行うことができる。そして得
られた検出データを処理することにより、基板6の特徴
部である電極6aの配置パターンおよびスクリーンマス
ク10の特徴部であるパターン孔12aの配置パターン
を検出することができるとともに、スクリーン印刷後の
基板6を計測対象として3次元測定を行うことにより、
基板6上に印刷されたクリーム半田9の形状を3次元的
に検出することができる。
ブル21およびY軸テーブル22には、ディスペンサ2
4(ペースト吐出手段)が装着されている。ディスペン
サ24はクリーム半田9を吐出する吐出ノズル25を備
えており、上下機構26によって上下動可能となってい
る。ディスペンサ24をX軸テーブル21およびY軸テ
ーブル22によって移動させ、補修対象部位に対して吐
出ノズル25を下降させて下端部を位置あわせした状態
でクリーム半田9を吐出させることにより(図6(a)
参照)、印刷不良部位に補修用のクリーム半田9を供給
することができる。すなわち、ディスペンサ24は印刷
不良部位の補修を行う補修手段を構成する。
の制御系の構成について説明する。図5において、CP
U30は全体制御部であり以下に説明する各部の全体制
御を行う。プログラム記憶部31は、スクリーン印刷の
動作プログラムや、レーザ計測装置20の検出信号から
基板6やマスクプレート12の形状検出を行うための処
理プログラム、以下に説明する各種判定処理のプログラ
ムを記憶する。データ記憶部32はスクリーン印刷条件
のデータや、判定処理の基準値データなどの各種データ
を記憶する。
入コンベア14、搬出コンベア15、X軸テーブル2
1、Y軸テーブル22などの各機構部の動作を制御す
る。形状検出部34は、レーザ計測装置20を走査させ
て得られた検出信号を処理することにより、基板6に設
けられた電極6aの平面配置を示す電極配置パターンお
よびマスクプレート12に設けられたパターン孔12a
の配置を示す開口パターン、印刷後の基板6上のクリー
ム半田9の形状を検出する。
て作成された電極配置パターンと開口パターンとをデー
タ記憶部32に記憶された設計データ上の基準パターン
と比較することにより、スクリーン印刷装置に供給され
た基板6やマスクプレート12の良否を判定する。すな
わち、基板・マスク判定部35は供給材判定部となって
いる。
板6をレーザ計測装置20によって測定して得られたク
リーム半田9の形状データを予め記憶された基準データ
と比較することにより、印刷状態の良否を判定する。補
修判定部37は、上記印刷判定部によって印刷状態不良
と判定された基板について、当該印刷措置による補修の
可否判定および補修方法の選択を行う。
れたクリーム半田9の形状データをデータ記憶部32の
補修適用例ライブラリに記憶されたデータと比較するこ
とにより、当該印刷装置に備えられた補修機能によって
補修することが可能であるか否かをまず判断する。そし
て補修可能と判断された基板について、次の2通りの補
修方法のどちらを適用するかの選択を行う。
部分的である場合には、ディスペンサ24による補修塗
布が行われる。また、補修対象部位の数が多数である場
合や、印刷不良の程度が甚だしく、ディスペンサ24に
よる追加塗布では補修に時間を要するような場合には、
再印刷すなわち当該基板6を再びマスクプレート12に
当接させて印刷を行う補修方法が選択される。この場合
には、スクリーン印刷装置の印刷機能そのものが印刷不
良部位の補修を行う補修手段となっている。このよう
に、印刷不良の状態に応じて適切な補修方法を選択する
ことにより、効率的な補修印刷を行うことができる。
5、印刷判定部36は、レーザ計測装置20の測定結果
から基板6およびまたはスクリーンマスク10の検査を
行う検査手段となっており、補修判定部37は印刷不良
部位の補修を行う補修手段を構成するものとなってい
る。
成されており、以下スクリーン印刷方法およびスクリー
ン印刷後に印刷不良と判定された基板に対して行われる
補修印刷について説明する。まず、新たな印刷対象品種
への品種切り替えが行われ、当該品種に対応してスクリ
ーンマスク10が装着されると、スクリーンマスク検査
が行われる。この検査は、スクリーンマスク10が装着
された状態で、レーザ計測装置20をX軸テーブル21
およびY軸テーブル22によってスクリーンマスク10
上で移動させながらスクリーンマスク10の上面を3次
元測定することにより行われる。この検査により、装着
されたスクリーンマスク10の良否が判定される。
ンベア14より印刷対象の基板6が基板位置決め部1上
に搬入されたならば、基板位置決め部1をスクリーンマ
スク10の下方からY方向に移動させて基板測定位置へ
移動させる(図2にて破線で示す基板位置決め部1およ
び基板6参照)。そしてレーザ計測装置20によって同
様に基板6の上面の3次元測定を行う。これにより、基
板6の良否が判定される。この基板検査は新品種のみを
対象として行っても、あるいは抜き取りでサンプリング
して実施してもよい。
異常のないことが確認されたならば、スクリーン印刷を
行う。まずスクリーンマスク10上にクリーム半田9が
供給され、スキージ13aを往復動させてクリーム半田
9を練る予備スキージングを行った後に、基板位置決め
部1のZテーブル5を上昇させて基板6をマスクプレー
ト12の下面に当接させる。次いでスキージヘッド13
を移動させて、クリーム半田9をパターン孔12aを介
して基板6の電極6a上に印刷する。この後、Z軸テー
ブル5を下降させて版離れを行うことにより、基板6の
電極6a上にはクリーム半田9が印刷される。
検査は、基板位置決め部1を再びスクリーンマスク10
の下方から基板計測位置へ移動させ、レーザ計測装置2
0によって印刷後の基板6の上面を3次元測定すること
によって行われる。そしてこの検査により印刷状態が良
好であると判定されたならば、基板位置決め部1はスク
リーンマスク下面の印刷位置に戻り、ここで搬出コンベ
ア15に印刷後の基板6を渡し、クリーム半田の印刷作
業を完了する。
基板6については、当該スクリーン印刷装置での補修の
可否が判定され、ここで補修不可であると判定されたな
らば、当該基板6は不良品であるとの報知を行った後に
良品基板と同様にして搬出され、後工程にて必要な補修
等の処置を行う。そしてこの後スクリーンマスク10の
検査を行う。すなわち、不良であると判定された基板6
に対してスクリーン印刷を行った後のスクリーンマスク
10のパターン孔12a内の状態をレーザ計測装置20
によって検査する。
1例について示すものである。図6に示すように、印刷
後の基板6の3次元測定により、電極6a上の印刷部の
形状が3次元的に求められ、これにより部分的にクリー
ム半田9が存在しない「欠け」(矢印a)などの形状不
良が検出される。そしてマスクプレート12を対象とす
る3次元測定により、当該形状不良の電極6aに応当す
るパターン孔12a内の状態が検出される。
と、パターン孔12aの内部状態の検出結果とを対比す
ることにより、当該不良が発生した原因を特定するデー
タを得ることができる。すなわち、「欠け」が検出され
た電極6aに応当するパターン孔12a内に、この「欠
け」の形状に相当するクリーム半田9の残量が検出され
た場合には、「欠け」はパターン孔12a内へのクリー
ム半田充填後の版離れ工程において発生したものである
と推察できる。これに対し、「欠け」に応当するパター
ン孔12a内にクリーム半田9の残留が検出されない場
合には、この「欠け」は版離れ時点で発生したものでは
なく、パターン孔12a内への充填不良によって発生し
たものであると推定できる。
り補修可能であると判定された場合の処理について図7
を参照して説明する。まず不良の範囲が部分的であり、
クリーム半田9の局部的な追加供給によって補修が可能
であると判定されたらならば、ディスペンサ24による
補修を行う。すなわち、X軸テーブル21およびY軸テ
ーブル22を駆動してディスペンサ24を補修対象部位
に移動させ、吐出ノズル25を当該部位に対して下降さ
せ、必要な微動を行わせながら吐出ノズル25からクリ
ーム半田9を吐出させる。
よって再び補修部位の計測を行い、補修結果の良否を判
定する。この結果、良好であると判定されたならば、補
修後の基板6は良品基板と同様に搬出される。またこの
良否判定によりなお不良と判定された場合には、必要な
再補修を反復して行う。
に上り、追加供給による補修では時間がかかる場合に
は、再塗布が行われる。すなわち基板位置決め部1を再
びスクリーンマスク10の下方の印刷位置に移動させ、
図7(b)に示すように再びZ軸テーブル5を上昇させ
てマスクプレート12に当接させる。これにより、基板
6上の既印刷部位はマスクプレート12のパターン孔1
2a内に再び押し込まれる。そしてこの状態でスキージ
を移動させてスクリーン印刷が行われる。
正常印刷部位はそのままの状態を保ち、印刷不良が生じ
ていた部位に相当するパターン孔、すなわちクリーム半
田9の未充填が生じていたパターン孔12aの不足部分
にはクリーム半田9が新たに充填される。そしてこの後
基板6をマスクプレート12から離す版離れを行うこと
により、印刷不良部位にクリーム半田9が追加されて補
修印刷が終了する。
検査する印刷後検査において、印刷後の基板のみならず
スクリーンマスクをも計測対象とし、この印刷後検査を
レーザ計測装置20を用いて行うことにより、基板6上
のクリーム半田9の印刷部の形状を3次元的に詳細に求
めることができるとともに、スクリーンマスク10のパ
ターン孔12a内におけるクリーム半田9の残留状態を
も併せて検出することができる。これにより、印刷不良
部位について印刷部とこの印刷部に応当するパターン孔
の内部状態を対比することができることから、不良発生
原因の特定に有用なデータが得られる。
た基板に対しての補修印刷の可否を判定する補修判定部
を備え、補修可と判定された基板については同一装置内
で補修を行うことにより、後工程における補修作業を不
要にして繁雑な不良品管理を容易にすることができる。
さらに補修印刷の方法を不良状態に応じて適切に選択す
ることにより、補修作業を効率よく行うことができる。
の種類として板状のスキージ13aを備えた開放型のス
キージヘッドの例を示しているが、これに限定されず、
内部にクリーム半田を貯溜してこのクリーム半田を加圧
しながらマスクプレート上で摺動してパターン孔内にク
リーム半田を充填する密閉型のスキージヘッドを用いて
もよい。
リーンマスクの上面および基板測定位置における基板の
上面を3次元的に測定する3次元測定手段と、この3次
元測定手段を移動させる測定移動手段と、3次元測定手
段の測定結果から基板およびまたはスクリーンマスクの
検査を行う検査手段とを備えたので、印刷前の基板やス
クリーンマスクの検査とともに、印刷後の基板とスクリ
ーンマスクの双方を検査することができ不良発生時の原
因特定を容易に行うことができる。さらに印刷検査の結
果を受けて不良部位を補修する補修手段を備えるように
すれば、印刷不良を同一装置内で補修することができ、
後工程での補修作業を不要にすることができる。
正面図
側面図
平面図
レーザ計測装置の斜視図
制御系の構成を示すブロック図
基板とスクリーンマスクの部分斜視図
よる補修印刷の説明図
Claims (6)
- 【請求項1】パターン孔が設けられたスクリーンマスク
を基板に当接させ、このスクリーンマスク上でスキージ
ヘッドを摺動させることにより、前記パターン孔を介し
て基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であっ
て、前記基板をスクリーンマスクに対して相対的に位置
決めする基板位置決め手段と、印刷位置におけるスクリ
ーンマスクの上面および基板測定位置における基板の上
面を3次元的に測定する3次元測定手段と、この3次元
測定手段を移動させる移動手段と、3次元測定手段の測
定結果から基板およびまたはスクリーンマスクの検査を
行う検査手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印
刷装置。 - 【請求項2】前記検査は前工程から供給されたスクリー
ンマスクおよびまたは基板の良否を判定する検査であ
り、前記検査手段は前記測定結果に基づいてスクリーン
マスクおよびまたは基板の良否判定を行う供給材判定部
を備えたことを特徴とする請求項1記載のスクリーン印
刷装置。 - 【請求項3】前記検査はペースト印刷後の基板の印刷検
査であり、前記検査手段は前記測定結果に基づいて印刷
結果の良否判定を行う印刷判定部を備えたことを特徴と
する請求項2記載のスクリーン印刷装置。 - 【請求項4】前記印刷判定部によって不良と判定された
基板について、印刷不良部位の補修を行う補修手段を備
えたことを特徴とする請求項3記載のスクリーン印刷装
置。 - 【請求項5】前記補修手段は、不良と判定された基板に
ついて再印刷を行うことの適否を判定する補修判定部を
有することを特徴とする請求項4記載のスクリーン印刷
装置。 - 【請求項6】前記補修手段は、印刷不良部位に対してペ
ーストを吐出させて追加供給するペースト吐出手段を有
することを特徴とする請求項4記載のスクリーン印刷装
置。
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