JP2005014325A - スクリーン印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基板をトレイ上に載置して印刷する場合に、載置された基板の一部が許容値以上に位置ずれしていても、その状態で残りの基板に対して適正な印刷を実行することで印刷時間の短縮と、印刷歩留まりの向上を図る必要が有る。
【解決手段】そこで、本発明のスクリーン印刷機では、搬送用トレイに載置された個々の基板の位置ずれ量を認識し、予め設定された許容値を越えた位置ずれ量をもって載置された基板があった場合にはその基板のずれ量を除外し、残りの基板のずれ量のみを用いて印刷テーブルの位置補正量とする機能を設けた。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路基板にクリームはんだ等の電子材料ペーストを供給するために用いるスクリーン印刷機に係り、特に、複数の基板をトレイ上に載置した状態で印刷を行なうの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、特開平５−２０８４８５号公報に記載のように、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電子材料ペーストを充填し、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】
また、基板とマスクの位置合せを高精度に行うために、多点の位置認識用のマークを基板及びマスクに設けて位置合せ認識手法に関しては特開２００３−９４６１３号公報に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２０８４８５号公報
【特許文献２】
特開２００３−９４６１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーン印刷機においては印刷効率を向上させる目的で、互いに分離された複数の基板に対して同時に印刷する場合がある。この場合には印刷すべき複数の基板を搬送用トレイに載置して印刷機に供給することが多い。
【０００６】
基板がある程度厚い場合には、基板に開けられた位置決め用の穴に、トレイに設けられた位置決め用ピンを挿入することによって、基板とトレイとの相対位置を精度よく位置決めして供給することができる。しかし、フレキシブル基板のように基板が極めて薄い場合には、ピンと穴で位置合わせすることができない。このため、目視によってトレイと基板とを位置合わせし、耐熱テープ等を用いてトレイに基板を貼り合せて供給することが多い。このときには、それぞれの基板は正規の位置から多少なりともずれた状態で貼り合せられる。そして、搬送用トレイに対する基板の貼り付けは人手によって行われるため、一方向にずれて貼り付けられることが多い。
【０００７】
ところで、搬送用トレイに設けられた基板位置合わせ用マーク（代表マーク）をマーク認識用カメラで撮像し、画像処理を用いて印刷テーブルとトレイとの位置ずれを認識し、そのずれ量分印刷テーブルを動かして、トレイとマスクとの位置を補正してから印刷する。このとき、トレイに対する基板の貼り付けがずれていると、そのまま印刷ずれとなり、良好な印刷結果が得られないことがある。
【０００８】
すなわち、特定の基板のみが大きく位置ずれして貼り付けられていた場合には、残りの基板の貼り付けずれ量がわずかな場合でも必要以上に大きな量の位置補正が行われるため、全ての基板が印刷不良となってしまう。
【０００９】
また、高精度に位置合せするために多点計測を用いても、トレイに対する基板の位置ずれを補正しない限り、トレイのみを動かして位置ずれ補正することは難しい。このため、１枚でもずれの大きな基板を載置したトレイが発生すると、装置からトレイを取り除き、位置合せをし直して再度装置にセットして印刷を行うことになり、印刷処理時間が大幅に増加するという問題が発生する。
【００１０】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、搬送トレイに載置されて供給される複数の基板において、その一部が許容値以上に位置ずれして貼り付けられていた場合でも残りの基板に対して適正な印刷を実行することが可能し、印刷処理時間の短縮を図り、印刷歩留まりの向上に好適なスクリーン印刷機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスクリーン印刷機では、複数の基板を載置したトレイにマスクとの位置合せを行うためのトレイ位置合せ用マークを設けると共に、各基板とトレイの載置位置ずれを求めるための基板位置合せマークを基板及びトレイに設け、載置された個々の基板の位置ずれ量を認識し、予め設定された許容値を越えた位置ずれ量の基板を除外し、残りの基板のずれ量のみを用いて印刷テーブルの位置補正する機能を設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図４を用いて詳しく説明する。
図１は本発明のスクリーン印刷機の構成を示す概略図である。
【００１３】
図１において、スクリーン印刷機の本体フレーム１の上部には１対のガイドレール２によって案内され、図上前後方向に移動可能にスキージヘッド３が設けられている。このスキージヘッド３は、ボールスクリュー４で駆動される。また、スキージヘッド３にはスキージ５が搭載されている。スキージ５はスキージ昇降シリンダ６によって上下方向に移動できる。また、本体フレーム１には版枠受け７が設けられており、版枠受け７には印刷パターンを開口部として持つスクリーン（マスク）８を張った版枠９がセットされるように構成されている。
【００１４】
本体フレームの途中には架台が設けてあり、その架台上にＸＹθテーブル１１が設けてある。ＸＹθテーブル１１上には印刷テーブルが設けてある。また、印刷テーブル１０には、図示していないテーブル昇降機構を備えている。印刷テーブル１０の上面には基板受け取りコンベア１２が設けられている。この基板受け取りコンベア１２は、基板搬入コンベア１３によって搬入されてきた基板１５を受け取り、印刷テーブル１０上に受け渡す。また、印刷が終了すると、基板受け取りコンベア１２は、印刷テーブル１０から基板１５を受け取り、基板搬出コンベア１４に基板１５を排出する。
【００１５】
さらに、全自動スクリーン印刷機においてはマスク８と基板１５の位置合せを自動的に行なう機能を備えている。すなわちＣＣＤカメラ１６が、マスク８と基板１５のそれぞれに設けられた位置合わせ用マークを撮像し、制御部にある画像処理部でその画像を処理して、マーク位置の認識を行う。また、基板ストッパ１７は、カメラ移動手段（図示せず）によってカメラ１６と一体となって印刷テーブル１０とマスク８の間を移動することが可能に構成してある。
【００１６】
本発明においては、基板１５は図１に示したように１枚ずつ搬入されるのではなく、複数の基板を搬送・印刷用トレイに載置されて搬入されるものである。その一例を図２に示す。
【００１７】
図２の実施形態では、搬送用トレイ２０には４枚の基板２１、２２、２３、２４が載置されている。本実施例では搬送用トレイ２０にはトレイ用位置認識マーク２０１、２０２が２つ設けてある。このトレイ用位置認識マークとマスク８に設けた位置合せマークとを用いて位置合わせを行う。ここでは、その中心座標（位置認識マーク２０１と２０２を結ぶ線分の中点座標）が（Ｘ_００，Ｙ_００，θ_００）であるとする。トレイ２０に載置された４枚の基板２１，２２，２３，２４にもそれぞれ一組の位置認識マーク（２１１、２１２）、（２２１，２２２）、（２３１，２３２）、（２４１，２４２）が設けてある。ここではそれらの中心座標は、（Ｘ_１，Ｙ_１，θ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２，θ_２）、（Ｘ_３，Ｙ_３，θ_３）、（Ｘ_４，Ｙ_４，θ_４）であるとする。
【００１８】
また、各基板がトレイ２０上に載置されるべき正規の中心座標をそれぞれ（Ｘ_１０，Ｙ_１０，θ_１０）、（Ｘ_２０，Ｙ_２０，θ_２０）、（Ｘ_３０，ｙ_３０，θ_３０）、（Ｘ_４０，Ｙ_４０，θ_４０）とする。さらに、各基板の中心座標（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，θ_ｎ）（ｎ＝１〜４）とトレイ２０上に載置されるべき正規の中心座標（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０，θ_ｎ０）（ｎ＝１〜４）との差、すなわち基板の貼り付け位置ずれ量を（ΔＸ_ｎ，ΔＹ_ｎ，Δθ_ｎ）（ｎ＝１〜４）とする。
【００１９】
すなわち、
（ΔＸ_ｎ，ΔＹ_ｎ，Δθ_ｎ）＝（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，θ_ｎ）−（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０，θ_ｎ０）（ｎ＝１〜４）
以上のように各座標を定め、以下、本発明の印刷機の機能について説明する。
【００２０】
本発明のスクリーン印刷機においては、複数の基板を載置した搬送・印刷用トレイ２０上を用いて印刷する場合には「複数基板印刷モード」を選択する。以下、複数基板印刷モードにおける本発明の印刷機の動作手順について図３及び図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
まず、複数枚の基板が載置されたトレイ２０が印刷機に搬入され、印刷テーブル１０に対してクランプされる（３００）。次にマスク８に対する基板位置決め処理（３０１）が行われた後に、印刷位置まで印刷テーブル１０が上昇し（３０２）、スキージ５を動作させることによってペーストが印刷される（３０３）。その後印刷テーブル１０が下降して版離れが行われ（３０４）、トレイ２０のクランプが解除されて、トレイは印刷機から搬出される（３０５）。
【００２２】
以上の一連の印刷動作のうち、本発明に係る「基板位置決め処理」（３０１）について、図４のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００２３】
トレイ２０のクランプが終了するとマーク認識用カメラ１６がトレイ２０に認識用マーク２０１及び２０２の近傍に移動してマークを撮像し、制御装置の画像処理装置に情報を送る。画像処理装置では二つのマーク２０１と２０２を結ぶ線分を決定し、その中点の位置座標（Ｘ_００，Ｙ_００，θ_００）を演算する（３１１。
【００２４】
次にマーク認識用カメラ１６はトレイ２０に載置された基板の認識用マーク（２１１〜２４２）近傍に移動してマークを撮像し、制御装置の画像処理装置に情報を送る。画像処理装置では二つのマーク２０１と２０２を結ぶ線分を決定し、その中点の位置座標（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，θ_ｎ）を演算する（３１２）。
さらに、各基板の中心座標（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，θ_ｎ）（ｎ＝１〜４）とトレイ２０上に載置されるべき正規の中心座標（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０，θ_ｎ０）（ｎ＝１〜４）との差、すなわち基板の貼り付け位置ずれ量を（ΔＸ_ｎ，ΔＹ_ｎ，Δθ_ｎ）（ｎ＝１〜４）を演算する（３１３）。
【００２５】
その後、各基板の貼り付け誤差（ΔＸ_ｎ，ΔＹ_ｎ，Δθ_ｎ）（ｎ＝１〜４）が予め設定された許容値以内に入っているかを判定し（３１４）、全ての貼り付け基板の貼り付け誤差が許容値以内に入っているときには全ての基板のずれ量の平均値を演算して（３１５）、その値をトレイ２０の位置座標（Ｘ_００，Ｙ_００，θ_００）に加えた値として印刷位置補正量を演算し（３１７）、印刷テーブル１０のＸＹθテーブル１１を動作させてマスク８に対する印刷位置の補正動作を実行する（３１８）。もし、貼り付け誤差（ΔＸ_ｎ，ΔＹ_ｎ，Δθ_ｎ）の一部が許容値を越えていた場合には、該当する基板の誤差データを除外し、残りの基板の誤差データから基板のずれ量の平均値を演算し（３１６）、その値をトレイ２０の位置座標（Ｘ_００，Ｙ_００，θ_００）に加えた値として印刷位置補正量を演算し（３１７）、印刷テーブル１０のＸＹθテーブル１１を動作させてマスク８に対する印刷位置の補正動作を実行する（３１８）。以上のように印刷位置の補正を行うことによって、トレイ２０上に載置された一部の基板が許容値を越えるずれ量を持っていても、残りの基板に対して適正な位置補正が実行される。このため、全ての基板が印刷不良となることを防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のスクリーン印刷機を用いることによって、搬送トレイに載置されて供給される複数の基板の内の一部が許容値以上に位置ずれを起こして載置されている場合でも、誤差の少ない残りの基板に対して適正な印刷をそのまま実行することが可能となる。このため、基板のセットし直し等のために、時間を費やすことがなく、かつ印刷歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーン印刷機の構成と動作を説明するための概略図である。
【図２】搬送トレイに載置された複数の基板の状態を説明するための図である。
【図３】本発明のスクリーン印刷機の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の基板位置決め処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１…本体フレーム、３…スキージヘッド、５…スキージ、６…スキージ昇降シリンダ、８…マスク、９…版枠、１０…印刷テーブル、１１…ＸＹθテーブル、１６…ＣＣＤカメラ、２０…搬送用トレイ、２１、２２、２３、２４…基板。

Claims (1)

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たスクリーン印刷機において、
   複数の基板を載置したトレイと、前記トレイにはマスクとの位置合わせを行うための複数のトレイ用位置認識マークと、基板との位置合せ用マークが各基板の載置部に複数設け、前記トレイを印刷テーブル上の所定位置に載置し、前記トレイ上の個々の基板の位置ずれ量を認識し、予め設定された許容値を越える位置ずれ量の基板を除外し、残りの基板のずれ量のみを用いてトレイとマスクの位置合せを行う機能を備えたことを特徴とするスクリーン印刷機。

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