JP2003062969A - クリーム半田印刷機の位置補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板とマスクの位置補正を簡単にしかも自動
的に行うこと 【解決手段】 クリーム半田印刷機に、クリーム半田の
印刷範囲内に複数の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂを夫々
設けた基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂを所定位置に
セットし、この基準基板６２Ａ及び基準マスク６２Ｂ夫
々の実際のマーク位置と、カメラ１０で観測した当該基
準基板６２Ａ及び基準マスク６２Ｂの夫々のマーク位置
との差を予め求め、この求めた結果を各マーク位置毎の
機械誤差のデータとして登録する。そして、実際の基板
５の印刷時に、カメラ１０で観測した当該基板５の位置
合わせマーク２１，２２の位置データに、この位置合わ
せマーク２１，２２の位置に最も近い位置の前記登録し
た機械誤差のデータを加えて位置補正量のデータとし、
この位置補正量のデータを用いて基板５とマスク７の位
置補正を行っている

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、回路パターンを有
する基板に、その回路パターンに対応した孔（スリッ
ト）を有するマスクを重ねてクリーム半田を印刷するク
リーム半田印刷機における基板とマスクの位置補正方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】基板にクリーム半田を印刷する際には、
先ず基板とマスクの回路パターンが夫々一致するように
基板とマスクの位置合わせを行う。従来、かかる位置合
わせには、基板とマスクを重ね合わせたときに夫々の回
路パターンが一致するよう、基板及びマスクに夫々設け
た位置合わせマークを用いていた。このような位置合わ
せ方法としては、例えば特開昭６１−２８７２９４号公
報に開示されたものがある。 【０００３】ここで、上記の如き位置合わせ方法を用い
たクリーム半田印刷機で基板にクリーム半田を印刷する
ときは、先ず実際の印刷を行う前に、基板のサイズ，そ
の厚さや基板及びマスクに設けた位置合わせマークの位
置（以下「マーク位置」という）等も情報を入力して、
試し刷りを行なっていた。また、基板のパターン巾が大
きいときは、カメラで基板及びマスクのマーク位置を認
識し、基板を保持するテーブルを微少量移動して位置合
わせすることで、基板の所望の回路パターンの位置にズ
レが問題にならない程度にクリーム半田を印刷してい
た。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ここで、近年の基板の
パターンの狭小化により、そのパターン巾が０．３ｍｍ
程度まで狭くなってくると、従来は問題にならなかった
僅かのズレも見逃せなくなってきた。これが為、装置の
オペレータが、その目で試し刷り等の印刷結果をチェッ
クして、基板の所望の回路パターンに対する印刷のズレ
を判断し、テーブル移動時の位置補正データ（基板の面
に対する横（Ｘ），縦（Ｙ），回転（θ）方向の印刷ズ
レ量）を入力してズレの解消を図っていた。しかしなが
ら、その位置補正データをどの程度の値とするかは、オ
ペレータの力量によるところが大きい。これが為、例え
ば経験の浅いオペレータにとっては、最適の位置補正デ
ータを得るのに補正データの入力と試刷りを繰り返し行
うことが多々あり、補正の為に多くの時間を費やしてい
た。このように、従来は、基板とマスクの位置合わせが
非効率的である、という不都合があった。 【０００５】本発明は、かかる従来例の有する不都合を
改善し、基板とマスクの位置補正を簡単にしかも自動的
に行うことのできるクリームハンダ印刷機の位置補正方
法を提供することを、その目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
本発明では、先ず、クリーム半田印刷機に、クリーム半
田の印刷範囲内に複数の計測用マークを夫々設けた基準
基板と基準マスクを所定位置にセットし、この基準基板
及び基準マスク夫々の実際のマーク位置と、カメラで観
測した当該基準基板及び基準マスクの夫々のマーク位置
との差を予め求め、この求めた結果を各マーク位置毎の
機械誤差のデータとして登録する。そして、実際の基板
の印刷時に、カメラで観測した当該基板に設けた位置合
わせマークの位置データに、この位置合わせマークの位
置に最も近い位置の前記登録した機械誤差のデータを加
えて位置補正量のデータとし、この位置補正量のデータ
を用いて基板とマスクの位置補正を行っている。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明に係るクリーム半田印刷機
の一実施形態について図１から図６に基づいて説明す
る。 【０００８】先ず、本実施形態のクリーム半田印刷機の
構成を図１に示す概略図に基づいて説明する。このクリ
ーム半田印刷機は、図１に示すが如く、前工程の装置に
て処理を終了した基板５を搬入する搬入コンベア１Ａを
有する基板搬入部１と、この基板搬入部１から搬送され
てきた基板５にクリーム半田を印刷する印刷部２と、こ
の印刷部２から搬送されてきたクリーム半田印刷終了後
の基板５を次工程に搬出する搬出コンベア８Ａを有する
基板搬出部８と、本印刷機の動作を制御する図示しない
制御部とを備えている。 【０００９】上記印刷部２は、図１に示すが如く、基板
５を保持し且つ水平方向（図１に示すＸ，Ｙ，θ方向）
に移動可能な印刷テーブル６と、この印刷テーブル６を
上下方向（図１に示すＺ方向）に例えばモータ等の駆動
力で移動させる版離れ用の駆動機構（以下「版離れ機
構」という）１２と、その印刷テーブル６の上方に配設
され且つ基板５のパターンに対応した孔（スリット）を
有するマスク７と、このマスク７の上方に配設され且つ
クリーム半田をそのマスク７の孔（スリット）を介して
基板５に印刷する図示しないスキージ（機械へら）と、
基板５やマスク７に夫々設けた位置合わせマークを検出
するカメラ１０を備えたマーク認識機構と、基板搬入部
１から搬送されてきた基板５を印刷テーブル６上まで搬
入し且つクリーム半田印刷終了後の基板５を基板搬出部
８に搬出する搬送コンベア３とを有する。 【００１０】ここで、マーク認識機構は、基板５やマス
ク７の位置合わせマークを検出する上記カメラ１０と、
このカメラ１０を印刷テーブル６とマスク７との間で水
平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）に移動させる図示しないカメ
ラ移動手段とを有する。ここで、その位置合わせマーク
を検出したカメラ１０の位置に係る座標（Ｘ，Ｙ，θ）
のデータは、前述した制御部に送られて記憶部に記録さ
れる。 【００１１】次に、クリーム半田を印刷する基板５に設
けた位置合わせマークの一例を図２を用いて説明する。
基板５には一般的に図２に示すが如く二つの位置合わせ
マーク２１，２２が設定されている（通常は基板５の対
角線上の二点）。これは、基板５とマスク７の各位置合
わせマークを重ねる際に、一点のみの位置合わせマーク
ではその点を中心に一方が回転すると正しく合わせるこ
とができないからであり、そのことから位置決めには一
般的に二つの位置合わせマークを用いて行う。尚、実際
の基板５では複雑な回路パターンがその基板５上に形成
されているが、この図２においては煩雑さを避ける為に
位置合わせマーク２１，２２とクリーム半田を塗るパタ
ーン（以下「塗布パターン」という）２３のみを現し
た。 【００１２】また、クリーム半田を塗るときに基板５に
重ねるマスク７には、基板５の位置合わせマーク２１，
２２に対応する位置に二つの位置合わせマーク（図示
略）が設定されている。 【００１３】次に、本実施形態のクリーム半田印刷機の
動作を図３から図５を用いて説明する。本実施形態にあ
っては、基板５にクリーム半田を印刷する前に、先ずそ
の印刷範囲各点における本印刷機の機械誤差（ズレ量）
の測定を行う。尚、そのズレ量の測定は、本印刷機にお
いては１回行えばよく、あえて印刷毎に行う必要はな
い。 【００１４】ここで、本印刷機の機械誤差によるズレに
ついて説明する。前述した従来例にて何故印刷されたク
リーム半田と所望するパターンにズレが生じるのかを検
討すると、基板５やマスク７のマーク位置を認識する為
にカメラ１０で位置合わせマークを検知するが、その際
に、印刷機の制御プログラムが認識しているマーク位置
と実際にカメラ１０が見ているマーク位置とに差があ
り、その要因としてカメラ１０の軸のぶれや印刷機の機
械精度の誤差（組み付け誤差や個々の部品の誤差）が挙
げられることが判明した。そして、このような誤差によ
り印刷されたクリーム半田と所望するパターンにズレが
生じ、試し刷りの後に補正データの入力が必要となって
いた。また、その誤差は、上記印刷機の機械精度の誤差
がある為、印刷機毎に異なっていることも判った。そし
て、このような印刷機固有の誤差があるので、補正値は
個々の印刷機で異なり適宜印刷機毎の対応を要してい
た。 【００１５】上記の誤差について図６を用いて詳述す
る。この図６に示す実線の円は実際のマーク位置であ
り、点線の円はカメラ１０で捕らえた位置合わせマーク
の画像である。このように、カメラ１０の軸のぶれ等の
機械固有誤差により実線と点線の円が僅かに異なった位
置になる。この差は個々の印刷機の機械精度の特性によ
り印刷機毎に印刷範囲の各点で僅かに異なる各印刷機固
有の値である。ここで、前述した従来例にて試し刷り後
にオペレータが入力する水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）の
補正値は、印刷機の制御プログラムが認識しているマー
ク位置と実際にカメラ１０が観測しているマーク位置と
のズレ量であることが判った。これが為、以下の如く予
め印刷範囲の各点における印刷機のズレ量を計測してお
き、マーク位置に該当する位置のズレ量を補正値として
使用することで、試刷り〜人の目で印刷結果判断〜補正
値入力の従来例の如き工程を不要とした。 【００１６】以下に、クリーム半田印刷の具体的な動作
を図３のフローチャートを用いて説明する。 【００１７】先ず、本印刷機を最初（初回）に起動した
場合、制御部は、この印刷機の最大印刷範囲の各点にお
ける機械誤差（ズレ量）を測定して記憶部に記録する
（ステップＳ１）。 【００１８】ここで、その機械誤差の測定方法について
詳述する。本実施形態にあっては印刷機が取扱い可能な
最大の基板のサイズにおける印刷範囲の各点のズレを計
測し、その各点における水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）の
補正値を予め自動採取する為、上記最大取扱可能サイズ
の図４に示すズレ量計測用の基板（基準基板）６２Ａと
マスク（基準マスク）６２Ｂを用いる。例えば、その基
準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂは、図４に例示するも
のでは３３０ｍｍ×２５０ｍｍのものである。また、そ
のズレ量の計測箇所は多い程精度が上がるが、基板５の
各点におけるズレの変化を考慮すると縦（Ｙ方向），横
（Ｘ方向）夫々１０ｍｍ間隔程度で十分である。これが
為、本実施形態の基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂに
は、図４に示すが如く、縦（Ｙ方向），横（Ｘ方向）夫
々の方向に約１０ｍｍ間隔で計測用マーク（この場合は
丸印）６１Ａ，６１Ｂを設けた。更に、本実施形態にお
ける基準基板６２Ａ及び基準マスク６２Ｂの計測用マー
ク６１Ａ，６１Ｂの位置精度は、２μｍ以内の誤差とな
るように製作してある。尚、計測用マーク６１Ａ，６１
Ｂは、必ずしも約１０ｍｍ間隔で設ける必要はない。 【００１９】このように形成された基準基板６２Ａや基
準マスク６２Ｂを配設した印刷機における機械誤差の測
定は、先ず基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂの位置合
わせを行う。この位置合わせは、例えば基準基板６２Ａ
の中央の一点（計測用マーク６１Ａ）を基準点とし、こ
の基準点を基準マスク６２Ｂの中央の一点（計測用マー
ク６１Ｂ）に合わせる。そして、その基準点からみた基
準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂ夫々の他の計測用マー
ク６１Ａ，６１Ｂの位置を合わせる。ここで、その位置
合わせの際には、最初に人手で基準基板６２Ａと基準マ
スク６２Ｂ夫々の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置を
合わせる。しかる後、その計測用マーク６１Ａ，６１Ｂ
をカメラ１０で観測し、その観測結果に基づいて制御部
が印刷テーブル６を水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）に駆動
させて基準基板６２Ａを基準マスク６２Ｂに合わせる。 【００２０】次に、その位置合わせされた基準基板６２
Ａと基準マスク６２Ｂを固定し、制御部がカメラ１０を
基準基板６２Ａの計測用マーク６１Ａや基準マスク６２
Ｂの計測用マーク６１Ｂの位置に移動させて、その位置
における計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）を計測する。そ
の際、前述したが如く基準基板６２Ａや基準マスク６２
Ｂの計測用マーク６１Ａ，６１Ｂは、２μｍ以内の誤差
で製作されているので、印刷機の機構に狂いがなければ
各計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）のズレ（誤差）はその
範囲内にある。しかしながら、実際の印刷機では、計測
する点によりカメラ１０の軸のぶれ等があるのでそれ以
上のズレが発生している。これが為、制御部は、カメラ
１０で観測した計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）の位置の
水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）のズレ量を計測し、そのズ
レ量を計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）の位置におけるカ
メラ１０（印刷機）の機械固有誤差として記憶部に記録
する。 【００２１】ここで、そのズレ量の計測について図５を
用いて詳述する。この図５においては、実線の交点を基
準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１
Ａ，６１Ｂの位置とし、破線の交点をカメラ１０で見た
基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１
Ａ，６１Ｂの位置として示す。この図６に示すように、
実際の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置（例えば図中
のＡ点，Ｂ点）に対して、カメラ１０で見た計測用マー
ク６１Ａ，６１Ｂの位置（例えば図中のＡ’点，Ｂ’
点）はズレた状態で観測される。制御部は、そのズレ量
（例えば図中のＡ点とＡ’点，Ｂ点とＢ’点のズレ量）
７１の計測を基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂの全て
の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂに対して行い、その計測
結果を各計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置における機
械固有誤差として記憶部に記録する。 【００２２】このようにして印刷機における機械誤差の
測定（ステップＳ１）が行われた後、実際の基板５の印
刷を行う。先ず、図３に示すが如く、基板５のサイズ，
マーク位置，印刷圧力，印刷速度等の印刷条件を設定す
る（ステップＳ２）。そして、基板５のサイズに対応さ
せて図示しないガイドを設定すると共に、マスク７を所
定位置に固定して印刷の準備をする（ステップＳ３）。
ここで、そのガイドとは、基板５とマスク７のマーク位
置が略一致するように印刷テーブル６上で搬送されてき
た基板５を停止させるものである。続いて、実際の基板
５及びマスク７のマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）を、後述す
るマーク位置の認識に用いる為に記憶部に登録する（ス
テップＳ４）。 【００２３】次に、搬入コンベア１から印刷テーブル６
に基板５が搬送される。そして、この基板５が上記ガイ
ドに係止された後、印刷テーブル６に載置されると、制
御部は、カメラ１０に基板５及びマスク７のマーク位置
（Ｘ，Ｙ，θ）を観測させる。続いて、制御部は、ステ
ップＳ４にて登録されたマーク位置が、ステップＳ１で
求めた各位置の機械誤差の内の何れに最も近いかを判定
し、該当する機械誤差（Ｘ，Ｙ，θ）のデータを記憶部
から読み込む。そして、制御部は、登録されたマーク位
置，カメラ１０に観測されたマーク位置，及び読み込ま
れた機械誤差のデータを用いて印刷テーブル６を基板５
と共に水平方向に移動させ、基板５とマスク７の位置を
補正する（ステップＳ５）。例えば、登録された実際の
マーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）が（１０，５０，０），カメ
ラ１０で見たマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）が（１１，４
９，−１），機械誤差（Ｘ，Ｙ，θ）が（−１，１，−
１．５）の場合、印刷テーブル６を移動させる前のマー
ク位置（Ｘ，Ｙ，θ）は、カメラ１０で見たマーク位置
及び機械誤差から（１２，４８，０．５）である。そし
て、この補正データと実際のマーク位置とから、印刷テ
ーブル６の移動量が（−２，＋２，−０．５）であると
制御部が演算し、位置合わせを行う。 【００２４】このことにより、カメラ１０で捕らえたマ
ークと実際にマークのある位置のズレを自動的に補正で
きるようになり、試し刷りして人の目で印刷結果を判断
して補正値を入力し、再度試し刷りして人の目で印刷結
果を判断する従来例の工程を不要とした。 【００２５】このようにして基板５とマスク７の位置合
わせが終了すると、カメラ１０を印刷テーブル６又はマ
スク７位置から退避させ、印刷テーブル６を上昇させて
マスク７と基板５を密着させる。そして、クリーム半田
をスキージ（機械へら）でマスク７の上から塗って基板
５のパターンにクリーム半田を転写する（ステップＳ
６）。その後、版離れ機構１２により基板５に転写され
た半田の形状を崩さないように、マスク７と基板５を２
〜３ｍｍ程度離し、更に印刷テーブル６を下降させる。
その後、基板５を搬出コンベア８に搬送して一枚の基板
について印刷を終了する（ステップＳ７）。尚、開始時
に機械誤差が予め登録されていれば、即ち通常は、図３
に示すが如く機械誤差の測定と登録を行わずステップＳ
２の印刷条件の設定に移る。 【００２６】以上示したが如く、本実施形態の位置補正
方法を用いることによって、即ち印刷範囲内に複数（数
十点以上）のマークを設けた基準基板６２Ａ及び基準マ
スク６２Ｂを用いて、夫々の点における機械的誤差を測
定して記憶しておき、実際に印刷する基板５に設けた位
置合わせマーク２１，２２の補正時に、予め求めておい
た機械誤差を加味して補正値とすることで、機械の調整
の手間を無くし、自動的に精度の良い位置合わせを行う
ことができ、高精度の印刷が可能となった。 【００２７】 【発明の効果】本発明に係るクリーム半田印刷機の位置
補正方法によれば、予め機械の固有誤差を計測しておく
ことにより、試し刷りして人の目で印刷結果を判断して
補正値を入力し、再度試し刷りする従来例の如き工程を
不要とした。このことにより、経験の浅いオペレータで
も容易に正確な印刷結果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のクリーム半田印刷機の一実施形態の概
略構成図である。 【図２】基板に設けた位置合わせマークの一例を示す図
である。 【図３】自動補正を行う印刷機の動作を示すフローチャ
ートである。 【図４】基準基板や基準マスクに設けた計測用マークの
一例を示す図である。 【図５】基準基板のマーク位置とそれをカメラで捕らえ
たマーク位置のズレの一例を示す図である。 【図６】実際のマーク位置とそれをカメラで捕らえたマ
ーク位置のズレを説明する説明図である。 【符号の説明】 １Ａ 搬入コンベア ３ 搬送コンベア ５ 基板 ６ 印刷テーブル ７ マスク ８Ａ 搬出コンベア １０ カメラ １２ 版離れ機構 ２１，２２ 位置合わせマーク ６１Ａ，６１Ｂ 計測用マーク ６２Ａ 基準基板 ６２Ｂ 基準マスク ７１ ズレ量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 真 茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番 日立テ クノエンジニアリング株式会社竜ケ崎工場 内 (72)発明者 矢作 睦行 茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番 日立テ クノエンジニアリング株式会社竜ケ崎工場 内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FA22 FB26 2C250 EA37 EB25 EB26 EB29 5E319 AA03 AA07 AC01 BB05 CD04 CD29 GG09 GG15 5E338 DD11 EE32 EE43 EE51

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 基板とマスク夫々に設けた位置合わせマ
   ークの位置をカメラで観測し、該観測結果に基づいて前
   記基板とマスクの位置合わせを行った後、該基板にクリ
   ーム半田を印刷するクリーム半田印刷機の位置補正方法
   であって、 前記クリーム半田印刷機に、前記クリーム半田の印刷範
   囲内に複数の計測用マークを夫々設けた基準基板と基準
   マスクを所定位置にセットし、該基準基板及び基準マス
   ク夫々の実際のマーク位置と、前記カメラで観測した当
   該基準基板及び基準マスクの夫々のマーク位置との差を
   予め求め、該求めた結果を各マーク位置毎の機械誤差の
   データとして登録し、 実際の前記基板の印刷時に、前記カメラで観測した当該
   基板の位置合わせマークの位置データに、該位置合わせ
   マークの位置に最も近い位置の前記登録した機械誤差の
   データを加えて位置補正量のデータとし、該位置補正量
   のデータを用いて前記基板とマスクの位置補正を行うこ
   とを特徴としたクリーム半田印刷機の位置補正方法。