JP2005022093A - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させて基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷において、所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行した後、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い、マスクプレート上のクリーム半田の温度を調整する温度調整手段を印刷検査の検査結果に基づいて制御することにより、クリーム半田の粘度を、良好な印刷状態を実現するための所望粘度に調整する。これにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の実装においては、基板への電子部品の搭載に先立って基板の表面にクリーム半田が塗布され、クリーム半田塗布の方法としてはスクリーン印刷による方法が広く用いられている。基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、各種の印刷条件を定める印刷パラメータを印刷対象に応じて適切に設定する必要がある。例えばスクリーンマスク上でスキージを摺動させるスキージ移動速度や、スキージをスクリーンマスクに対して押圧する印刷圧力など、各種のパラメータを印刷対象のクリーム半田の粘度に応じて設定しなければならない。
【0003】
印刷対象のクリーム半田は半田粒子をフラックス成分を含んだペーストに混合したものであり、温度によって粘度が変動する性質を有しているため、一般にスクリーン印刷装置にはクリーム半田を所定温度範囲に保つ温度調整機能を有している(特許文献1参照)。そして印刷実行時にはこの所定温度に保持されたクリーム半田を対象として上述の印刷パラメータを用いて印刷動作が実行される。
【0004】
【特許文献1】
特開平04−236494号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらクリーム半田の粘度特性は単純に温度のみに依存するものではなく、温度以外の種々の要因によってばらつく。例えば製品規格上では同一成分組成のものであっても、製造ロットによっては必ずしも成分組成は厳密に同一ではなく、成分の微妙な相違によって粘度はばらつく。また全く同一組成のクリーム半田であっても、開缶後の経時変化によって粘度が変動することが避けられない。
【0006】
そして生産途中においてクリーム半田の粘度が変動すると、従来は前述の印刷パラメータ、例えば印刷圧力やスキージ移動速度などをその都度微調整することによって粘度の変動に対応していた。このため、当初パラメータ値を幾通りも組み合わせて印刷の試行を行って適切な印刷パラメータ設定を行っても、クリーム半田の粘度変動により、本来最適であるはずの印刷パラメータが維持できず、印刷品質の不安定化を招くこととなっていた。
【0007】
そこで本発明は、最適な印刷パラメータを維持して、印刷品質を安定させることができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置であって、マスクプレート上に供給されたクリーム半田の温度を調整する温度調整手段と、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段と、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段と、前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段と、前記印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査手段と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段とを備えた。
【0009】
請求項2記載のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段および前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を印刷制御手段によって制御することにより所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷実行工程と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査工程と、マスクプレート上のクリーム半田の温度を調整する温度調整手段を前記検査結果に基づいて制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する粘度調整工程とを含む。
【0010】
本発明によれば、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態の検査結果
検査結果に基づいて温度調整手段を制御してクリーム半田の粘度を所望粘度に調整することにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。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制御系の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図である。
【0012】
図1、図2において、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16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はXY方向に移動し、後述する印刷位置、基板認識位置に位置決めされる。印刷後の基板6は、搬出コンベア17によって搬出される。
【0013】
基板位置決め部1の上方には、スクリーンマスク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のX軸テーブル2、Y軸テーブル3、θ軸テーブル4によってマスクプレート12に対してXY方向に位置合わせされ、Z軸テーブル5によってマスクプレート12の下面に当接・離隔する。Z軸テーブル5は、マスクプレート12の下面から基板6を引き離す版離れ手段となっている。
【0014】
スクリーンマスク10上には、スキージング部13が配設されている。スキージング部13は、スキージ13aをマスクプレート12に対して押圧する押圧機構14およびスキージ13aをマスクプレート12上面で移動させるスキージ移動テーブル15より構成されている。押圧機構14を駆動することにより、スキージ13aはマスクプレート12に対して押圧される。スキージ移動テーブル15を駆動することにより、スキージ13aはマスクプレート12上で移動する。押圧機構14はスキージ13aをマスクプレート12に対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段となっており、移動テーブル15はスキージ13aを水平方向に移動させるスキージ移動手段となっている。
【0015】
マスクプレート12を基板6上に重ねた状態で、マスクプレート12上にクリーム半田9を供給し、スキージ13aでマスクプレート12に一定の印刷圧力を印加しながらマスクプレート12の上面でスキージ13aを摺動させるスキージング動作を行うことにより、基板6の印刷面にはマスクプレート12に設けられたパターン孔12aを介してクリーム半田9が転写により印刷される。
【0016】
図1に示すように、基板位置決め部1、スクリーンマスク10、スキージング部13などのスクリーン印刷機構は、箱状のカバー部18内に配設されており、搬入コンベア16による基板搬入口、搬出コンベア17による基板搬出口以外はカバー部材によって閉囲されている。カバー部18には温調器19が設けられており、温調器19は温度制御部(図4参照)によって制御される。
【0017】
温度制御部によって温調器19を制御することにより、スクリーンマスク10上でクリーム半田9をスキージングすることによって実行されるスクリーン印刷作業において、クリーム半田9の温度を所定温度に保つことができる。温調器19の調整目標温度は、後述する温度設定部によって行われる。したがって、温度制御部および温調器19は、マスクプレート12上に供給されたクリーム半田9の温度を調整する温度調整手段となっている。なお、図2,図3においては、カバー部18の図示を省略している。
【0018】
スクリーンマスク10の上方には、撮像手段であるカメラ20が設けられている。図3に示すように、カメラ20はX軸テーブル21およびY軸テーブル22によってXY方向に水平移動する。スキージング動作後にマスクプレート12から基板6を引き離した後、基板6をカメラ20の撮像範囲内に移動させて(図2において破線で示す基板6参照)、基板6上面の撮像を行うことにより、基板6上に印刷されたクリーム半田9の印刷状態を検査することができる。このクリーム半田の印刷状態の検査には、基板6の印刷対象部位である電極の印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」、電極における印刷量が過小の「かすれ」が検査項目に含まれている。
【0019】
次に、図4を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図4において、制御部30は全体制御装置であり、以下に説明する各部による動作や演算処理全体を制御する。印刷条件記憶部31は、スクリーン印刷作業を実行する際の印刷条件、すなわちスキージ13aをマスクプレート12上で移動させてパターン孔12a内にクリーム半田を充填する際の印刷圧力、スキージ移動速度およびスキージング動作後に基板6をマスクプレート12から引き離す際の版離れ速度などのパラメータを記憶する。
【0020】
温度設定部32は温調器19の目標温度の設定を行う。温度設定部32による温度設定は、後述するように印刷検査結果に基づいて行われる。機構駆動部33は、制御部30によって制御され、印刷条件記憶部31に記憶された印刷条件囲基づいて、基板位置決め部1,押圧機構14,スキージ移動テーブル15を駆動する。したがって制御部30は、印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段となっている。
【0021】
温度制御部34は、温調器19による温度調整動作を制御する。印刷検査部35はカメラ20により印刷後の基板6を撮像した撮像データを認識処理することにより、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い、これらの検査項目について検査結果を出力する。したがってカメラ20および印刷検査部41は、印刷検査手段となっている。
【0022】
次に上述構成のスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷方法について、図5のフローに即して説明する。スクリーン印刷作業の開始に際しては、前述の印刷条件、すなわち印刷圧力、スキージ移動速度および版離れ速度が予め印刷条件記憶部から読み出される。そしてこれらの印刷条件に基づいて、印刷が実行される(ST1)。すなわちスキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段およびマスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を制御部30によって制御することにより、所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる(印刷実行工程)。
【0023】
次に、印刷状態の検査が行われる(ST2)。すなわち、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する(印刷検査工程)。
【0024】
そしてこの印刷検査結果に基づいて温度調整手段を制御することにより、クリーム半田の粘度を所望粘度に調整する(粘度調整工程)。すなわち、印刷検査結果が、「にじみ」有りか否かを判断し(ST3)、次いで「かすれ」有りか否かを判断し(ST4)、「にじみ」も「かすれ」も検出されない場合には、既設定の印刷条件に対するクリーム半田9の粘度の組み合わせは適切であると判断し、そのまま印刷を継続する(ST7)。
【0025】
そして、(ST3)において「にじみ」有りならば、温度設定部32によって温調器19の設定温度を下降させるように設定し(ST4)、(ST1)に戻って再度印刷を実行する。これにより、マスクプレート12上のクリーム半田9の温度が低下して粘度が上昇し、「にじみ」が発生しにくい印刷状態で印刷が実行される。また「かすれ」有りならば(ST5)、温度設定部32によって温調器19の設定温度を上昇させるように温度上昇設定(ST6)し、(ST1)に戻って再度印刷を実行する。これにより、マスクプレート12上のクリーム半田9の温度が上昇して粘度が低下し、「かすれ」が発生しにくい印刷状態で印刷が実行される。
【0026】
上述の(ST4)、(ST6)における温度設定は、印刷検査部35から出力される検査結果に基づいて、制御部30が温度設定部32を制御して温度制御部34に調整目標温度を指令することにより行われる。したがって制御部30および温度設定部32は、印刷検査の検査結果に基づいて温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段となっている。
【0027】
ここで、粘度調整のための調整目標温度の設定に際しては、予め定められた温度補正幅刻みで温度を上昇または下降させて試行を反復するようにしてもよく、また印刷検査部35において「かすれ」や「にじみ」を定量化した結果を出力し、「かすれ」や「にじみ」の程度に応じた温度補正幅に基づいて調整目標温度を設定するようにしてもよい。この粘度調整により、印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度などの印刷条件を変更することなく、印刷機構の雰囲気温度を調整することのみによって、印刷状態を「にじみ」勝手の状態や、「かすれ」勝手の状態から正常な状態に復帰させることができる。
【0028】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、「にじみ」、「かすれ」を含む検査項目について検査を行い、この検査結果に基づいて温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を、良好な印刷状態を実現するための所望粘度に調整するものである。
【0029】
これにより、使用されるクリーム半田に、製造ロットによる成分組成のばらつきや開缶後の経時変化によって粘度の変動が生じるような場合においても、クリーム半田の粘度を装置内の雰囲気温度によって調整することができ、印刷条件を構成する各種のマシンパラメータをその都度調整することなく、最適な印刷パラメータを維持して、印刷品質を安定させることができる。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態の検査結果
検査結果に基づいて温度調整手段を制御してクリーム半田の粘度を所望粘度に調整することにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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】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】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】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5】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図
【符号の説明】
1 基板位置決め部
6 基板
9 クリーム半田
12 マスクプレート
12a パターン孔
13 スキージング部
13a スキージ
14 押圧機構
15 スキージ移動テーブル
18 カバー部
19 温調器
20 カメラ
Claims (2)
- パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置であって、マスクプレート上に供給されたクリーム半田の温度を調整する温度調整手段と、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段と、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段と、前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段と、前記印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査手段と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
- パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段および前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を印刷制御手段によって制御することにより所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷実行工程と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査工程と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する粘度調整工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
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RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091118 |