JP2003311919A - スクリーン印刷機 - Google Patents

スクリーン印刷機

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JP2003311919A
JP2003311919A JP2002123338A JP2002123338A JP2003311919A JP 2003311919 A JP2003311919 A JP 2003311919A JP 2002123338 A JP2002123338 A JP 2002123338A JP 2002123338 A JP2002123338 A JP 2002123338A JP 2003311919 A JP2003311919 A JP 2003311919A
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JP
Japan
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mask
substrate
printing machine
pattern
squeegee
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JP2002123338A
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English (en)
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Isao Abe
猪佐雄 阿部
Hirokuni Kurihara
弘邦 栗原
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Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】異なる基板に、異なるパターンを印刷する際、
これまでそのつどマスクを交換していたため、印刷処理
に時間が掛かっていた。 【解決手段】X軸、Y軸及びθ軸の位置決め機構と昇降
機構を備えた印刷テーブルと、版枠に貼られ転写パター
ンを開口部として有するマスクと、基板とマスクに設け
られた位置決めマークを撮像するカメラと、スキージと
スキージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキ
ージヘッドと、これらの機構を制御する制御装置を備
え、マスクに複数のパターンと、パターン毎に位置合わ
せマークを形成すると共に、基板にも印刷パターンに応
じた形状の位置合わせマークを設けることで,パターン
マッチングにより位置合わせを行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクリームはんだ等の
電子材料ペーストをスクリーンマスク(以下マスクと称
することもある)を介して基板上に印刷するスクリーン
印刷機に係り、特に、生産する基板の種類変更に伴なう
段取り替えの簡素化に好適なスクリーン印刷機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のスクリーン印刷機は、種々の発明
及び文献等で開示されているように、基板搬入コンベ
ア、基板搬出コンベア、X軸、Y軸及びθ軸の位置決め
機構と昇降機構を備えた印刷テーブル、転写パターンを
開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられた
位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキージ
昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘッ
ド、これらの機構を制御する制御装置を備え、装置に搬
入され、印刷テーブルに載置された基板の位置とマスク
の位置を、カメラで撮像された画像に基づいて位置決め
し、その後、テーブルを上昇して基板をマスクに近接さ
せ、スキージによってマスクを基板に接触させながらマ
スク開口部にクリームはんだ等のペーストを充填し、さ
らにテーブルを下降して、基板とマスクを離すことによ
ってペーストを基板上に転写し、その後、基板を装置か
ら搬出することによって印刷がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マ
スクに設けられた印刷パターン(開口部パターン)は印
刷すべき基板と1対1に対応した1種類のパターンであ
る。従って、印刷すべき基板の種類を変更する場合には
その都度対応するマスクと交換する必要があった。
【0004】本発明の目的は、同一のマスクで2種類以
上の基板に印刷することができ、従って、印刷すべき基
板の変更に対してマスク段取り替えの回数を減らすこと
ができる、スクリーン印刷を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、基板搬入コンベア、基板搬出コンベ
ア、X軸、Y軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備
えた印刷テーブル、複数の転写パターンを開口部として
有するマスク、基板と転写パターン毎にマスクに設けら
れた位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキ
ージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージ
ヘッド、これらの機構を制御する制御機構を備え、マス
クにパターン毎に位置合わせマークを設け、印刷テーブ
ルに載置された基板の位置合わせマーク位置と、マスク
の印刷するパターンの位置合わせマーク位置とを、カメ
ラで認識して、その結果に基づいて位置決めし、その
後、テーブルを上昇して基板をマスクに近接させ、スキ
ージによってマスクを基板に接触させながらマスク開口
部にクリームはんだ等のペーストを充填し、さらにテー
ブルを下降して、基板とマスクを離すことによってペー
ストを基板上に転写し、その後、基板を装置から搬出す
ることによって印刷を行なう構成とした。さらに、制御
装置に入力する基板データとしてマスクパターンの位置
合わせマーク情報を加え、マスクを貼り付けた版枠を水
平方向に移動可能とした版枠移動機構を備えたことを特
徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1乃
至図3を用いて説明する。
【0007】図1及び図3は本発明によるスクリーン印
刷機の概略構成を示す平面図であり、図2は図1のA−
A矢視図である。
【0008】図2において、基板2は搬入コンベア1に
よって印刷機内に搬入される。また、基板2は搬出コン
ベア3によって印刷機外に搬出される。搬入コンベア1
によって搬入された基板2は、テーブルコンベア5によ
って受け取られテーブル4上に位置決めされる。印刷テ
ーブル4は、XYθ位置決め機構6によってXYの直交
2軸及びZ軸回りの回転θ軸方向に移動可能に構成とさ
れていると共に、印刷テーブル昇降機構7によりZ軸方
向に上下できるように構成されている。搬入コンベア1
と、搬出コンベア3と、XYθ位置決め機構6及び印刷
テーブル昇降機構7は印刷機フレーム8に接続されてい
る。
【0009】スキージヘッド9にはスキージ10がスキ
ージ昇降機構11を介して取付けられている。このスキ
ージヘッド9はリニアガイド12に沿って水平方向(Y
方向)に移動案内される。スキージヘッド9は、ボール
ネジ13にボールナット14によって螺合され、スキー
ジヘッド駆動モータ15によってボールネジを回転駆動
することでY方向に移動される。
【0010】印刷マスク17は版枠16に貼り付けら
れ、版枠16は版枠受け18に版枠クランプ19により
固定されている。なお、スクリーン印刷機では通常複数
個の版枠クランプ19を備える。また、版枠受け18
は、ボールネジ20にボールナット21により螺合され
ており、版枠受け駆動モータ22を回転駆動することで
Y方向に移動可能に構成してある。本実施形態では、版
枠受け18はスキージヘッド9と共通のリニアガイド1
2によって水平方向(Y方向)移動を案内されるように
構成したが、版枠受けを案内するリニアガイドはスキー
ジヘッド9とは別に独立して設けてもよいことは明白で
ある。
【0011】カメラ23は、図のようにマスク17と基
板2の間の空間を図示しないカメラ駆動機構によってX
Y方向に移動、位置決めされ、基板2とマスク17に設
けられた位置決めマークを撮像し、制御装置(図示せ
ず)の画像処理装置(図示せず)に画像信号を送る。
【0012】図1において、マスク17には印刷パター
ン17−1と17−2の二つの印刷パターンが設けられて
いる。図1の状態は、印刷パターン17−1を用いた印
刷状態を示す。版枠受け18は印刷パターン17−1が
基板2−1すなわち印刷テーブル4のほぼ真上に位置決
めされる位置にある。
【0013】図3は印刷パターン17−2を用いた印刷
状態を示す。版枠受け18は印刷パターン17−2が基
板2−2すなわち印刷テーブル4のほぼ真上に位置決め
される位置に移動している。
【0014】このようにマスク17上に2つ以上の印刷
パターンを設けて、マスク17を固定する版枠受け18
を移動可能に構成することで、印刷する基板に応じて、
マスクを交換することなく印刷を可能にしている。
【0015】ところで、スクリーン印刷装置において
は、基板2に設けた位置合わせマークと、印刷マスク1
7側に設けた位置合わせマークをカメラ23により撮像
して、基板2を移動してマーク位置を合わせて印刷を行
う。
【0016】さらに、本願発明では、1枚のマスク17
に複数のパターンを設けているために、印刷パターン毎
に位置合わせ用のマークを設けるようにしている。この
とき、印刷する基板2及びマスク17に設けた位置合わ
せマークの形状を、印刷するパターン毎に形状を変えて
設けている。そのため、カメラ23を用いて、基板2に
設けた位置合わせマークとマスク17に設けた位置合わ
せマークとが同じ形状のものを検出して、そのマーク位
置が同じになるように基板2又はマスク17を移動させ
ることで、異なる基板に異なるパターンを印刷すること
が出来る。
【0017】また、位置合わせマークのパターンマッチ
ングを行うことで、そのマスクを用いて印刷すべきでは
ない基板に印刷を行うことを防止出来る。この場合、印
刷機に設けてある制御用の表示パネル等を用いて操作者
に基板が誤っていることを報知できるようにしてある。
【0018】また、他の方法として、位置合わせマーク
の形状を同じとした場合その座標位置を又は位置合わせ
マークを設けない場合は制御装置にマスクに形成したパ
ターン位置を、印刷する基板毎に記憶しておく。そし
て、その記憶したマーク位置又はパターン位置に応じて
使用するマスクパターンを選択して、使用するマスクパ
ターン位置(重心位置)が印刷テーブル4の中央に位置す
るように印刷マスク17を移動する。その後、基板2を
印刷テーブル4上に載置し、カメラにて基板の位置合わ
せマークを観測して、マスクとのずれ量を求めて、その
ずれを印刷テーブルを移動して位置合わせを行う。
【0019】次に、本発明のスクリーン印刷機の動作に
ついて説明する。
【0020】まず基板2−1に印刷パターン17−1を
印刷する場合には、印刷パターン17−1と17−2が設
けられたマスク17が貼られた版枠16を版枠受け18
の所定の位置にセットし、版枠クランプ19によってク
ランプする。
【0021】次に制御装置(図示せず)の操作コンソー
ル(図示せず)を用いて、印刷すべき基板として基板2
−1を選択し、基板2−1が初めて印刷する基板の場合
には、基板2−1のデータを入力する。入力データは基
板属性(幅、長さ、厚み等)、マーク属性(位置、形
状、大きさ、色等)、印刷条件(印刷開始位置、印刷終
了位置、スキージ速度、印圧、版離れ速度パターン、各
種タイマ値等)が一般的であるが、本発明の場合には更
にマスクパターンの位置情報(版枠に対する印刷パター
ンの配置)を入力する。基板2−1のデータが既に登録
されている場合には基板名称のみ入力すればよい。
【0022】その後、バックアップピン(図示せず)の
配置、スキージの取付け等の印刷準備を行ない、「印刷
位置合わせ確認モード」にして、基板2−1を搬入コン
ベア1にセットすると、図1に示すように、版枠受け1
8は版枠受け駆動モータ22によって自動的に印刷パタ
ーン17−1が基板2−1すなわち印刷テーブル4のほ
ぼ真上に来るように移動し、印刷機はカメラ23が検知
した位置合わせマークの画像データに基づいて基板2−
1と印刷パターン17−1との位置合わせを行なう。こ
のとき、基板2−1と印刷パターン17−1との間に何
らかの理由によって位置ずれが認められた場合には、オ
フセット値を入力して、基板2−1と印刷パターン17
−1との位置合わせ状態を修正することができる。
【0023】次いで、マスク17の上にクリームはんだ
等の印刷ペーストを供給し、「自動運転」を開始する
と、基板搬入、基板固定、マーク認識、印刷テーブル位
置決め、印刷テーブル上昇、スキージ下降、スキージ水
平移動、スキージ上昇、印刷テーブル下降、基板開放、
基板搬出の一連の印刷動作を自動的に実行する。次に、
基板2−2に印刷パターン17−2を印刷する場合に
は、マスクの交換が不要であり、制御装置(図示せず)
の操作コンソール(図示せず)を用いて、印刷すべき基
板として基板2−2を選択し、基板2−1の場合と同様
の操作を行なう。そして「印刷位置合わせ確認モード」
にして、基板2−2を搬入コンベア1にセットすると、
図3に示すように、版枠受け駆動モータ22によって版
枠受け18は印刷パターン17−2が基板2−2すなわ
ち印刷テーブル4のほぼ真上に来るように自動的に移動
し、印刷機はカメラ23からの位置合わせマークの画像
データに基づいて基板2−2と印刷パターン17−2と
の位置合わせを行なう。その後の操作及び運転は基板2
−1の場合と同様に行なわれる。
【0024】以上、マスクに設けられた印刷パターンが
2種類の場合について説明したが、基板のサイズ2が小
さく、マスク17の中に印刷パターンが3種類以上設け
られる場合でも、入力データにマスクパターン位置情報
を登録してあればその通りに印刷を実行することができ
る。
【0025】さらに、マスク17の中に印刷パターンが
1種類しかない場合でも、従来技術同様に印刷が可能で
あることは言うまでもない。なお、本発明の一実施例と
して、版枠受け18を移動させることによって、マスク
交換なしで、マスクに設けられた複数の印刷パターンに
対応して印刷できる装置について説明したが、本発明と
同様の効果は、版枠受け18を移動させず、印刷テーブ
ル4のXYθ位置決め機構6のY軸ストロークをマスク
サイズ相当に長くして、マスクパターン位置情報に基き
印刷テーブルの印刷位置を変更することによっても実現
可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、マスクに複数の印刷パ
ターンを設けると共に、基板データにも印刷パターンに
応じた形状の位置合わせマーク情報を設け、版枠移動機
構もしくは印刷テーブルを動作させることによって、選
択されたマスクパターンが印刷テーブルの所定位置のほ
ぼ真上になるように版枠もしくは印刷テーブルを移動さ
せて印刷することが可能となる。従って、印刷すべき基
板の種類を変更する場合でも、マスクに印刷すべきパタ
ーンが設けられていた場合にはマスクの交換が不要とな
るため、マスク段取り替えの回数を減らすことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明によるクリームはんだ印刷機の概
略構成を示す平面図である。
【図2】図2は図1のA−A矢視図である
【図3】図3は本発明によるクリームはんだ印刷機の概
略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
4…印刷テーブル、6…XYθ位置決め機構、7…印刷
テーブル昇降機構、9…スキージヘッド、10…スキー
ジ、15…スキージ駆動モータ、18…版枠受け、22
…版枠受け駆動モータ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X軸、Y軸及びθ軸の位置決め機構と昇降
    機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターン
    を開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられ
    た位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキー
    ジ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘ
    ッド、これらの機構を制御する制御装置を備えたスクリ
    ーン印刷機において、 1枚のマスクに複数のパターンを形成すると共に、前記
    パターン毎に位置合わせマークを形成し、印刷する基板
    にも対応する形状の位置合わせマークを設けたことを特
    徴とするスクリーン印刷機。
  2. 【請求項2】請求項1記載のスクリーン印刷機におい
    て、 基板及びマスクの位置合わせマーク位置をカメラで画像
    認識し、認識結果を用いて位置合わせすることを特徴と
    するスクリーン印刷機。
  3. 【請求項3】請求項1又2に記載のスクリーン印刷機に
    おいて、前記位置合わせマークを形成したパターン毎に
    異なる形状に形成しておき、前記マスクの位置合わせマ
    ーク形状と基板の位置合わせマーク形状の一致するマス
    クパターンを用いて印刷することを特徴とするスクリー
    ン印刷機。
  4. 【請求項4】X軸、Y軸及びθ軸の位置決め機構と昇降
    機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターン
    を開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられ
    た位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキー
    ジ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘ
    ッド、これらの機構を制御する制御装置を備えたスクリ
    ーン印刷機において、 印刷機の制御装置に入力する基板データとしてマスクパ
    ターンの位置情報を付加したことを特徴とするスクリー
    ン印刷機。
  5. 【請求項5】請求項1又は4に記載のスクリーン印刷機
    において、 マスクを貼り付けた版枠を水平方向に移動可能とした版
    枠移動機構を備え、印刷機の制御装置に入力されたマス
    クパターンの位置情報に基づいて版枠位置を移動可能と
    したことを特徴とするスクリーン印刷機。
  6. 【請求項6】請求項1又は4記載のスクリーン印刷機に
    おいて、 印刷テーブルのXYθ位置決め機構のY軸ストロークを
    マスクサイズ相当に長くし、印刷機の制御装置に入力さ
    れたマスクパターンの位置情報に基づいて印刷テーブル
    の印刷位置を変更可能としたことを特徴とするスクリー
    ン印刷機。
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