JP2005161783A - Screen printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーンマスク上に供給されたペーストをスキージにより一方向に移動させることによって被印刷物に印刷するようにしたスクリーン印刷装置に関する。 The present invention relates to a screen printing apparatus that prints on a substrate by moving a paste supplied on a screen mask in one direction with a squeegee.
例えば、電子部品の表面実装を行なう場合、ソルダペーストあるいは導電性接着剤がスクリーン印刷されたプリント基板を採用するのが一般的である。このプリント基板にソルダペーストを印刷するには、印刷開口を有するスクリーンマスクをプリント基板上に配置するとともに両者を位置決めし、スクリーンマスクの上面にソルダペーストを供給し、スキージを一方向に移動させることにより、上記ソルダペーストをスクリーンマスクの印刷開口を介してプリント基板に印刷するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 For example, when surface mounting electronic components, it is common to employ a printed circuit board on which a solder paste or a conductive adhesive is screen-printed. In order to print the solder paste on this printed circuit board, a screen mask having a printing opening is arranged on the printed circuit board, both are positioned, the solder paste is supplied to the upper surface of the screen mask, and the squeegee is moved in one direction. Thus, the solder paste is printed on the printed circuit board through the printing opening of the screen mask (for example, see Patent Document 1).
このようなスクリーン印刷装置では、スキージ速度やあるいはレーザセンサを用いてソルダペーストのローリング径を管理することによって、印刷物の安定化を図るようにしている。
しかしながら、上記従来のスキージ速度やローリング径を管理する方法では、印刷開口に充填されるペースト充填量にばらつきが生じ易く、印刷品質に対する信頼性が低いという問題があり、この点での改善が要請されている。 However, the conventional method for managing the squeegee speed and the rolling diameter has a problem that the paste filling amount filled in the printing opening tends to vary, and the reliability with respect to the printing quality is low, and improvement in this respect is requested. Has been.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、ペースト充填量の安定化を可能にして印刷品質に対する信頼性を向上できるスクリーン印刷装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus capable of stabilizing the paste filling amount and improving the reliability of print quality.
本件発明者らは、上述の要請に応えるために、印刷中におけるペーストの挙動について観察したところ、ペーストのローリング状態の如何によって印刷量にばらつきが生じることが判明した。この観察結果から、ペーストのローリング状態を直接管理することによって、ペースト充填量の安定化を図ることができることを見出し、本発明を成したものである。 In order to meet the above-mentioned demand, the present inventors have observed the behavior of the paste during printing. As a result, it has been found that the amount of printing varies depending on the rolling state of the paste. From this observation result, the present inventors have found that the paste filling amount can be stabilized by directly managing the rolling state of the paste.
そこで請求項1の発明は、印刷開口が形成されたスクリーンマスクを被印刷物の上面に配置し、該スクリーンマスク上に供給されたペーストをスキージにより一方向に移動させることにより該ペーストを上記スクリーンマスクの印刷開口に充填して上記被印刷物に印刷するようにしたスクリーン印刷装置において、上記スクリーンマスクの上方でかつ上記スキージの移動方向前側にて上記ペーストのローリング状態を撮像するローリング撮像カメラと、該撮像された画像を解析して上記ペーストのローリング速度を算出するローリング速度算出手段と、該算出されたローリング速度に基づいて上記スキージのスキージ速度を制御するスキージ速度制御手段とを備えたことを特徴としている。 Accordingly, the invention according to claim 1 arranges a screen mask having a printing opening formed on the upper surface of the substrate, and moves the paste supplied on the screen mask in one direction with a squeegee to remove the paste from the screen mask. In a screen printing apparatus that fills the printing openings and prints on the substrate, a rolling imaging camera that images the rolling state of the paste above the screen mask and on the front side in the moving direction of the squeegee, and A rolling speed calculation unit that analyzes a captured image to calculate a rolling speed of the paste, and a squeegee speed control unit that controls the squeegee speed of the squeegee based on the calculated rolling speed. It is said.
請求項2の発明は、請求項1において、上記スキージ速度制御手段は、上記算出されたローリング速度が所定値より高いときにはスキージ速度を下げるように構成されていることを特徴としている。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2において、上記スキージ速度制御手段は、上記算出されたローリング速度が所定値より低いときにはスキージ速度を上げるように構成されていることを特徴としている。
The invention of claim 3 is characterized in that, in
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れかにおいて、上記スキージ速度制御手段は、上記算出されたローリング速度が所定値より低いときには上記スクリーンマスクに所定量のペーストを補給するように構成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the squeegee speed control means is configured to supply a predetermined amount of paste to the screen mask when the calculated rolling speed is lower than a predetermined value. It is characterized by being.
請求項5の発明は、請求項1において、上記スキージ速度制御手段は、上記算出されたローリング速度が所定値より高いとき又は低いときには警報信号を出力するように構成されていることを特徴としている。
The invention of
請求項6の発明は、請求項1ないし5の何れかにおいて、上記被印刷物の下方には、上記スクリーンマスクの印刷開口に充填されるペーストの充填過程を上記被印刷物を透過して撮像する印刷過程撮像カメラが配設されていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, a printing process for imaging a filling process of a paste filled in a printing opening of the screen mask below the printed material through the printed material. A process imaging camera is provided.
請求項7の発明は、請求項1ないし6の何れかにおいて、上記スクリーンマスクの上方には、上記スクリーンマスクの版離れ状態を撮像する版離れ撮像カメラが配設されていることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, a plate separation imaging camera for imaging a plate separation state of the screen mask is disposed above the screen mask. .
請求項1の発明に係るスクリーン印刷装置によれば、ペーストのローリング状態をカメラで撮像し、この撮像された画像を解析することにより得られたペーストのローリング速度に基づいてスキージ速度を制御するようにしたので、例えば、請求項2,3の発明のように、ローリング速度が所定値より高いときにはスキージ速度を下げ、ローリング速度が所定値より低いときはスキージ速度を上げることによって、ペーストのローリング速度を一定に保持することができ、ペーストの充填量を安定化させることができる。その結果、印刷品質に対する信頼性を向上でき、上述の要請に応えられる。 According to the screen printing apparatus of the first aspect of the invention, the squeegee speed is controlled based on the rolling speed of the paste obtained by imaging the rolling state of the paste with a camera and analyzing the captured image. Therefore, for example, as in the second and third aspects of the invention, the rolling speed of the paste is reduced by decreasing the squeegee speed when the rolling speed is higher than a predetermined value and increasing the squeegee speed when the rolling speed is lower than the predetermined value. Can be kept constant, and the filling amount of the paste can be stabilized. As a result, the reliability with respect to the print quality can be improved and the above-mentioned request can be met.
請求項4の発明では、ローリング速度が所定値より低いときにはペーストを補充するようにしたので、即ち、スクリーンマスク上のペーストの残量状態をローリング速度から判断することが可能となり、ペーストの補充を自動的に行なうことによって連続運転が可能となる。 In the invention of claim 4, since the paste is replenished when the rolling speed is lower than the predetermined value, that is, it is possible to judge the remaining amount of paste on the screen mask from the rolling speed, and the replenishment of the paste is possible. Automatic operation enables continuous operation.
請求項5の発明では、ローリング速度が所定値外のときには警報を発するようにしたので、この警報によってオペレータがスキージ速度の設定、あるいはペースト残量の確認を行なうことができ、ペースト充填量のばらつきを事前に防止することができる。 According to the fifth aspect of the invention, an alarm is issued when the rolling speed is outside the predetermined value, so that the operator can set the squeegee speed or check the remaining amount of paste by this alarm, and the paste filling amount varies. Can be prevented in advance.
請求項6の発明では、スクリーンマスクの印刷開口に充填されるペーストの充填過程をカメラで撮像するようにしたので、印刷中におけるペーストの充填状態を直接監視することができ、品質管理を精度よく行なうことができる。 In the invention of claim 6, since the filling process of the paste filling the printing opening of the screen mask is imaged by the camera, the filling state of the paste during printing can be directly monitored, and the quality control is accurately performed. Can be done.
請求項7の発明では、スクリーンマスクの版離れ状態をカメラにより撮像するようにしたので、印刷終了時のスクリーンマスクの版離れ状態を直接監視することによってペーストの被印刷物への密着状態を管理することができ、品質管理を精度よく行なうことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the screen-release state of the screen mask is imaged by the camera, the adhesion state of the paste to the substrate is managed by directly monitoring the screen-mask release state at the end of printing. And quality control can be performed accurately.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態(第1実施形態)によるスクリーン印刷装置を説明するための全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a screen printing apparatus according to an embodiment (first embodiment) of the present invention.
本実施形態のスクリーン印刷装置1は、例えばプリント基板に電子部品を実装するためのはんだ等を印刷するためのものであり、上方に開口する箱状の印刷台2と、該印刷台2の底壁部2aに接続され、該印刷台2を昇降駆動するパルスモータ3aを備えた印刷台駆動部3と、上記印刷台2の開口部2bに配設されたスクリーン支持枠4と、該スクリーン支持枠4の上方に配設されたスキージヘッド5と、該スキージヘッド5を往復駆動するスキージ駆動部6とを備えている。上記印刷台2の昇降速度は0.01mm/s〜100mm/sの範囲で可変可能となっている。
The
上記スキージ駆動部6は、サーボモータ6aにより回転駆動されるボールねじ6bにナット6cを嵌装させたものである。上記ボールねじ6bの回転速度を制御することによりスキージ速度が制御され、またボールねじ6bの回転量,回転角度を制御することによりスキージ移動量が制御される。上記スキージ速度は1mm/s〜80mm/sの範囲で可変可能となっている。
The squeegee driving unit 6 is formed by fitting a
上記スキージヘッド5は、上記ナット6cに昇降可能に支持された空気圧シリンダ7の下端にスキージホルダ8を固定し、該スキージホルダ8によりスキージ9を角度調整可能に把持した構造となっている。上記空気圧シリンダ7によりスキージ9の後述するメタルマスク10へのスキージ圧が調整可能となっている。上記スキージ9は例えば硬度80のウレタンゴム等からなり、メタルマスク10に対して30〜90度の傾斜角度の範囲で可変可能となっている。なお、vはスキージ9の移動方向(印刷方向)を示している。
The
上記スクリーン支持枠4には透明なガラス基板(被印刷物)11が配置されており、該ガラス基板11は不図示の真空吸引機構により真空吸引することによりスクリーン支持枠4に位置決め固定されている。このガラス基板11は不図示の搬送装置により自動的に搬入,搬出されるようになっている。
A transparent glass substrate (substrate) 11 is disposed on the screen support frame 4, and the
また上記スクリーン支持枠4のガラス基板11の上面には上記メタルマスク10が配置され、該メタルマスク10には所定の大きさ,形状からなる印刷開口10aが形成されている。このメタルマスク10は不図示のクランパを介してスクリーン支持枠4に位置決め固定されており、もってガラス基板11との位置合わせが行なわれている。
The
上記スクリーン印刷装置1は、上記メタルマスク10上を移動するソルダペースト17のローリング状態を撮像する第1のカメラ15と、メタルマスク10の印刷開口10aへのソルダペースト17の充填過程を撮像する第2のカメラ14と、上記メタルマスク10の版離れ状態を撮像する第3のカメラ16とを備えている。
The
上記第1のカメラ15は、上記メタルマスク10の上方で、かつスキージ9の移動方向v前側に配置され、第1のモニタ19に接続されている。上記第2のカメラ14は、印刷台2内の底壁部2aのガラス基板11の下方に配置され、第2のモニタ18に接続されている。また上記第3のカメラ16は、上記メタルマスク10の上方で、かつスキージ9の後側に配置され、第3のモニタ20に接続されている。上記第1,第3のカメラ15,16はスキージヘッド5に取付けられた支持アーム21にスキージ9と共に移動するように取付けられている。上記第1のカメラ15はガラス基板11のペースト充填領域の全域,もしくは一部分を撮像するようになっており、第3のカメラ16はスキージ9が印刷終了位置に移動したときにメタルマスク10のペースト充填領域の全域を撮像するようになっている。上記各カメラ14〜16には、例えばソニー(株)製のXC−75,あるいはフォトロン(株)製FASTCAM−PCI等の市販のものが採用されている。ここで、上記第3のカメラはスキージヘッドに取りつけられた支持アームにスキージとともに移動するように取りつけられているが、第3のカメラは、版離れを確認するためのものであるので、スクリーンマスクの上方に配置されていればよい。つまり、スキージヘッドに取り付けなくてもよく、固定してもよい。
The
上記各モニター18〜20には各カメラ14〜16により撮像された画像を記録保存する記録保存手段22が接続されている。この記録保存手段22は一般的なビデオレコーダやパーソナルコンピュータが採用されている。例えば、上記FASTCAM−PCIカメラを用いた場合には、パソコンにより1ミリ秒未満のコマ速度で画像を取り込むことができる。
Each of the
上記メタルマスク10の上方には、該メタルマスク10にソルダペースト17を供給するディスペンサ23が配設されており、該ディスペンサ23のペースト供給口23aはスキージ9とメタルマスク10との間部分に位置している。このディスペンサ23はスキージ9と共に移動するようになっている。このディスペンサ23にはペースト供給駆動ユニット24が接続されており、該ペースト供給駆動ユニット24によりソルダペースト17が上記スキージ9の移動方向前側部分に供給される。
A
上記第1のカメラ15にはローリング速度算出手段としての画像解析装置25が接続されている。この画像解析装置25は、第1のカメラ15により撮像されたソルダペースト17のローリング状態を画像に基づいて解析してソルダペースト17のローリング速度を算出するように構成されている。
The
ここで、図2に示すように、ローリング速度とは、スキージ9の移動に伴って該移動方向にローリングするソルダペースト17の表面の移動速度qをいう。このローリング速度qはスキージ速度とローリング径に略比例し、かつローリング速度qの如何によってソルダペースト17の充填量が変化する。上記ローリング径とは、スキージ9とメタルマスク10との接点からソルダペースト17の外周表面までの距離rをいう。
Here, as shown in FIG. 2, the rolling speed refers to the moving speed q of the surface of the
上記スクリーン印刷装置1は、印刷台駆動部3,スキージ駆動部6及びペースト供給駆動ユニット24を駆動制御するスキージ速度制御手段としてのコントロールユニット12を備えている。このコントロールユニット12は、上記画像解析装置25によって算出されたローリング速度に基づいてスキージ速度を制御するように構成されており、具体的にはローリング速度が所定値としての18±2mm/sの範囲内となるようにスキージ速度を制御する。詳細には、ローリング速度が上記所定値より高いときにはスキージ速度を下げ、該所定値より低いときにはスキージ速度を上げることによって上記所定値を保持する。
The
またコントロールユニット12は、ローリング速度が所定値より低い場合で、かつスキージ速度の設定値を大きくしてもローリング速度が上昇しないときにはペースト供給駆動ユニット24を駆動してメタルマスク10に所定量のソルダペーストを補充するように構成されている。
Further, the
ここで、ローリング速度に基づいてスキージ速度を調整する領域は、スキージ9がメタルマスク10に当接する印刷開始位置からメタルマスク10の印刷開口10aが形成された印刷領域までの間に設定されている。このようにすることによってガラス基板の無駄をなくすことができる。
Here, the area where the squeegee speed is adjusted based on the rolling speed is set between the printing start position where the
次に上記スクリーン印刷装置1の動作を図3のフローチャートに沿って説明する。
Next, the operation of the
動作開始に伴って、ガラス基板11がスクリーン支持枠4に搬送され、該ガラス基板11とメタルマスク10との位置合わせが行なわれるとともに両者10,11を密着させる(ステップS1〜S3)。スキージ9が下降してメタルマスク10の印刷開始位置に所定のスキージ圧でもって当接し、所定量のソルダペースト17が供給される(ステップS4)。
As the operation starts, the
次いでスキージ9が移動し始め、これと同時に第1のカメラ15によりソルダペースト17のローリング状態を撮像しつつ、該ペースト17の画像を解析してローリング速度を算出し、このローリング速度が所定値範囲内か否かを判定する(ステップS5〜S8)。
Next, the
ローリング速度が所定値内であればそのままスキージ9を移動させて印刷を続行し、スキージ9が印刷終了位置に移動すると停止し、次いでメタルマスク10を版離れさせてガラス基板11と分離させる(ステップS9〜S11)。この後、スキージ9が上昇して元の印刷開始位置に戻るとともに、ガラス基板11が搬出される(ステップS12,S13)。このようしてガラス基板11に所定パターンの印刷が行なわれる。
If the rolling speed is within a predetermined value, the printing is continued by moving the
上記ステップS8において、ローリング速度が所定値より高いときにはスキージ速度を下げる(ステップS14)。この後ステップS5に戻る。 In step S8, when the rolling speed is higher than a predetermined value, the squeegee speed is lowered (step S14). Thereafter, the process returns to step S5.
一方、ステップ8において、ローリング速度が所定値より低いときにはスキージ速度を上げる。この場合、内蔵するライブラリからスキージ速度を選択するか、又は予め決められたステップで速度指令値を変更し、該速度指令値に基づいてスキージ速度を変更する(ステップS15〜S17)。続いてソルダペースト17のローリング状態を撮像しつつ、該ペースト17の画像を解析してローリング速度を算出し、このローリング速度が指令通りに上昇しているか否かを判定する(ステップS18〜S20)。ローリング速度が上昇しているときにはステップS5に戻る。
On the other hand, in step 8, when the rolling speed is lower than a predetermined value, the squeegee speed is increased. In this case, the squeegee speed is selected from the built-in library, or the speed command value is changed in a predetermined step, and the squeegee speed is changed based on the speed command value (steps S15 to S17). Subsequently, while imaging the rolling state of the
ローリング速度が上昇していないときには、ソルダペーストの残量が少なくなっていると判断してペースト供給駆動ユニット24を駆動して、所定量のソルダペーストを補充する(ステップS21〜S23)。この後ステップS5に戻る。
When the rolling speed is not increased, it is determined that the remaining amount of solder paste is low, and the paste
このように本実施形態によれば、ソルダペースト17のローリング状態を第1のカメラ15で撮像し、この撮像された画像を解析してソルダペースト17のローリング速度を算出し、該ローリング速度に基づいてスキージ9のスキージ速度を制御するようにしたので、この算出したローリング速度が所定値(18±2mm/s)より高いときにはスキージ速度を下げ、ローリング速度が所定値より低いときはスキージ速度を上げることによって、ソルダペースト17のローリング速度を一定に保持することができ、ペーストの充填量を安定化させることができる。その結果、印刷品質に対する信頼性を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the rolling state of the
また上記ローリング速度が所定値より低いときにはソルダペースト17を補充するようにしたので、メタルマスク10上のソルダペースト17の残量状態をローリング速度から判断することが可能となり、ソルダペースト17の補充を自動的に行なうことができ、連続運転が可能となる。
Further, since the
本実施形態では、上記メタルマスク10の印刷開口10aに充填されるソルダペースト17の充填過程を第2のカメラ14で撮像するようにしたので、印刷中におけるソルダペースト17のガラス基板11への充填状態を直接監視することができ、品質管理を精度よく行なうことができる。
In the present embodiment, since the filling process of the
本実施形態では、上記メタルマスク10の版離れ状態を第3のカメラ16により撮像するようにしたので、印刷終了時のメタルマスク10の版離れ状態を直接監視することによってソルダペースト17のガラス基板11への密着状態を管理することができ、品質管理を精度よく行なうことができる。
In the present embodiment, since the image separation state of the
図4は、請求項5の発明の一実施形態(第2実施形態)によるスクリーン印刷装置を説明するためのフローチャート図である。図中、ステップS1〜S13は図3のステップS1〜S13と同様の動作を示している。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a screen printing apparatus according to one embodiment (second embodiment) of
本実施形態では、ステップS8において、ソルダペーストのローリング速度が所定値範囲内か否かを判定し、ローリング速度が所定値より高いとき又は低いときには警報を発するとともに、印刷装置を停止する(ステップS24)。 In the present embodiment, in step S8, it is determined whether or not the solder paste rolling speed is within a predetermined value range. When the rolling speed is higher or lower than the predetermined value, an alarm is issued and the printing apparatus is stopped (step S24). ).
そしてオペレータがローリング速度を確認し、該ローリング速度が所定値より低いときにはソルダペーストのローリング径を測定し、このローリング径が設定値(例えば20mm)以下のときにはソルダペーストを補充する(ステップS25〜S27)。この後、スクリーン印刷装置の再スタートを行なう(ステップS28)。これによりステップS5に戻って自動運転が再開される。 Then, the operator confirms the rolling speed, and when the rolling speed is lower than a predetermined value, the rolling diameter of the solder paste is measured, and when the rolling diameter is not more than a set value (for example, 20 mm), the solder paste is replenished (steps S25 to S27). ). Thereafter, the screen printing apparatus is restarted (step S28). Thereby, it returns to step S5 and automatic driving | operation is restarted.
一方、ステップS25において、ローリング速度が所定値より高いときには、オペレータがスキージ速度の設定値を下げる(ステップS29)。この後、スクリーン印刷装置の再スタートを行い、ステップS5に戻って自動運転が再開される。 On the other hand, when the rolling speed is higher than the predetermined value in step S25, the operator decreases the set value of the squeegee speed (step S29). Thereafter, the screen printing apparatus is restarted, and the process returns to step S5 to resume the automatic operation.
上記実施形態では、ローリング速度が所定値以外のときには警報を発するとともに印刷装置を停止するようにしたので、この警報によってオペレータがスキージ速度の設定、あるいはペースト残量の確認を行なうことができ、ペースト充填量のばらつきを事前に防止することができる。 In the above embodiment, when the rolling speed is other than the predetermined value, an alarm is issued and the printing apparatus is stopped, so that the operator can set the squeegee speed or check the remaining amount of paste by this alarm. Variations in the filling amount can be prevented in advance.
次に、本実施形態の効果を確認するために行なった実験及び実験結果について説明する。 Next, experiments and experimental results conducted to confirm the effects of this embodiment will be described.
実施例1では、第2のカメラ14によりメタルマスク10の印刷開口10a内に充填されるソルダペースト17の充填過程を観察した。この実施例1では、□300μm及び500μmの印刷開口10aが形成されたメタルマスク10を用い、スキージ9には硬度80のウレタンゴムを用い、印刷条件をアタック角60度,スキージ圧0.1MPa,スキージ速度10mm/s,印刷ギャップ0mmとした。
In Example 1, the filling process of the
そしてソルダペースト17がメタルマスク10の各印刷開口10a内に充填されていく過程をガラス基板11を透して第2のカメラ14で撮像し、この画像を第1のモニタ18で直接観察するとともに記録保存した。
The process in which the
図5は観察結果を示す図である。図5(a)〜(d)は第2のカメラで撮像したペースト充填状態の画像を模式的に示す図であり、図5(a′)〜(d′)は側方から観察結果に基づいたペースト充填状態の模式図である。なお、vはスキージの移動方向(印刷方向)である。 FIG. 5 shows the observation results. FIGS. 5A to 5D are diagrams schematically showing paste-filled images captured by the second camera, and FIGS. 5A to 5D are based on observation results from the side. It is the schematic diagram of the paste filling state. Note that v is the moving direction (printing direction) of the squeegee.
この充填過程の観察によって明らかになった事象は、ソルダペースト先端部での充填初期(第1段階)、ソルダペーストのスリップ(第2段階)、スキージ近傍での充填(第3段階),スキージ先端での押し込み(第4段階)という4段階に分けられることが判明した。このような充填過程は、これまでに言われてきたものとは異なる新しい発見である。 The events revealed by the observation of the filling process are the initial stage of filling of the solder paste (first stage), the solder paste slip (second stage), the filling near the squeegee (third stage), and the squeegee tip. It was found that it can be divided into four stages of pushing in (fourth stage). Such a filling process is a new discovery different from what has been said so far.
充填過程を詳細に見ると、第1段階では、ソルダペースト17の先端部17aが印刷開口10a上を通過し始め、該印刷開口10aを一旦素通りした次の瞬間に、先端部17aが印刷開口10aの前内壁10bに押し付けられつつ進入している(図5(a),(a′)参照)。第2段階では、ソルダペースト17が印刷開口10a上をスリップしてそのまま移動している(図5(b),(b′)参照)。そして第3段階では、スキージ9が印刷開口10aの縁部まで移動すると、ソルダペースト17が一気に充填されている(図5(c),(c′)参照)。第4段階では、スキージ9が印刷開口10a上を通過しつつソルダペースト17を押し込んでいる(図5(d),(d′)参照)。
Looking at the filling process in detail, in the first stage, the
そして上述の第1段階で、先に進入したソルダペースト17の先端部17aが印刷開口10aの前内壁10bに押し付けられて強く密着しており、これに起因して後述する版離れが悪化し、安定した印刷厚さが得られないということが分かった。
In the first stage described above, the
この観察結果から、第1段階でのソルダペースト17の進入量をできるだけ小さくし、第3段階で主にソルダペースト17が充填されるように印刷条件を設定することにより版離れの悪化が防止できることを見出した。具体的にはスキージ速度を高めることにより、充填量の安定化を図ることが可能となる。
From this observation result, it is possible to prevent deterioration of plate separation by setting the printing conditions so that the amount of
実施例2では、第1のカメラ15によりソルダペースト17のローリング状態を観察した。具体的には、画像解析ソフトウエアを用い、ソルダペースト17のローリング径とスキージ速度とからソルダペースト17の表面の移動速度,つまりローリング速度を計測した。
In Example 2, the rolling state of the
ローリング状態の画像解析の結果、ローリング速度qはスキージ速度とローリング径rに略比例し、かつローリング速度qの如何によっては上述の第1段階でのソルダペースト17の充填量が変化することが判明した。これは第2のカメラ15をスキージ9と共に移動させたことによって、ソルダペースト17のローリング状態を安定してかつ精度よく観察できたからである。
As a result of image analysis in the rolling state, it is found that the rolling speed q is substantially proportional to the squeegee speed and the rolling diameter r, and the filling amount of the
図6(a)〜(d)は、ローリング径とスキージ速度を変化させた場合の第1段階でのソルダペースト充填状態を第1のカメラで撮像した画像を模式的に示す図である。なお、マスク開口深さは60μmとし、印刷開口は□500μmとした。 FIGS. 6A to 6D are diagrams schematically illustrating images obtained by capturing the solder paste filling state in the first stage with the first camera when the rolling diameter and the squeegee speed are changed. The mask opening depth was 60 μm, and the printing opening was □ 500 μm.
この観察結果によれば、ローリング径を15mm,20mmとし、スキージ速度を10mm/sと遅くした場合には、第1段階で200μm幅程度のペーストが充填されている(図6(a),(c)の矢印⇔参照)。一方、ローリング径を15mm,20mmとし、スキージ速度を75mm/sと高くした場合には、第1段階ではほとんどペーストが充填されていない(図6(b),(d)参照)。これはローリング径やスキージ速度の如何によっては第1段階でのソルダペーストの充填量が変動することを示している。 According to this observation result, when the rolling diameter is 15 mm and 20 mm and the squeegee speed is slowed down to 10 mm / s, a paste having a width of about 200 μm is filled in the first stage (FIGS. 6A and 6B). c) See arrow ⇔). On the other hand, when the rolling diameter is set to 15 mm and 20 mm and the squeegee speed is increased to 75 mm / s, the paste is hardly filled in the first stage (see FIGS. 6B and 6D). This indicates that the filling amount of the solder paste in the first stage varies depending on the rolling diameter and the squeegee speed.
このような充填量の変動はローリング速度が関与しているものと考えられる。即ち、図6(c)の画像を見ると、ローリング速度が高くなっていることから、単位時間当たりのソルダペースト表面の回転量が大きく、もって印刷開口にペーストがより多く供給されており、ペーストの充填量が上昇していることが分かる。また図6(b)の画像を見ると、ローリング速度は高くなっているものの、スキージ速度も高くなっていることから、印刷開口にペーストが入り込む前に通り過ぎてしまって充填されていないことが分かる。さらに図6(d)の画像を見ると、ローリング径を大きくするとともに、ローリング速度を高くした結果、図6(b)と同等のスキージ速度であってもペーストが少し充填されていることがわかる。 Such fluctuations in the filling amount are considered to be related to the rolling speed. That is, when the image of FIG. 6C is seen, the rolling speed is high, so that the amount of rotation of the solder paste surface per unit time is large, so that more paste is supplied to the printing openings. It can be seen that the filling amount of is increasing. 6B shows that although the rolling speed is high, the squeegee speed is also high, so that the paste passes before the printing opening enters and is not filled. . Further, when viewing the image in FIG. 6 (d), it can be seen that as a result of increasing the rolling diameter and increasing the rolling speed, the paste is slightly filled even at a squeegee speed equivalent to that in FIG. 6 (b). .
このことから、ペースト充填量の安定化を図るには、第1段階でのペースト充填量をコントロールすることが望ましい。具体的には、ローリング径とスキージ速度とによって決まるローリング速度を管理することが必要となり、このローリング速度を管理することによってスクリーン印刷の品質を高めることが可能となる。 Therefore, in order to stabilize the paste filling amount, it is desirable to control the paste filling amount in the first stage. Specifically, it is necessary to manage the rolling speed determined by the rolling diameter and the squeegee speed, and the quality of screen printing can be improved by managing the rolling speed.
実施例3では、第3のカメラ16によりメタルマスク10の版離れの状態を観察した。この実施例3では、印刷開口10aのアスペクト比をAモードでは0.27(開口径φ220μm×開口深さt60μm)とし、Bモードでは0.60(φ200μm×t120μm)とし、Cモードでは0.66(φ180μm×t120μm)とし、これによる版離れ時のソルダペーストの挙動を観察して行なった。
In Example 3, the state of separation of the
図7は、版離れ時のソルダペーストの挙動を示す模式図である。図7(a),(a′)はAモードによる版離れ状態を示し、図7(b),(b′)はBモードによる版離れ状態を示し、図7(c),(c′)はCモードによる版離れ状態を示している。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the behavior of the solder paste when the plate is released. 7 (a) and 7 (a ') show the plate separation state in the A mode, and FIGS. 7 (b) and 7 (b') show the plate separation state in the B mode. Indicates a plate separation state in the C mode.
上記観察結果から、ソルダペースト17がメタルマスク10から版離れするときには、ガラス基板11に密着したペースト17が引き伸ばされて変形し、さらに版離れがすすむとソルダペースト17が分断されるということが新たに判明した。
From the above observation results, it is new that when the
そしてアスペクト比を小さくしたAモードの場合には、ソルダペースト17のガラス基板11との密着性が強く、版離れが良好であることがわかる(図7(a),(a′)参照)。一方、Cモードの場合には、ソルダペースト17のガラス基板11との密着性よりもメタルマスク10の内側壁との密着性の方が強く、版離れが悪化していることが分かる。
In the case of the A mode with a reduced aspect ratio, it can be seen that the adhesiveness of the
1 スクリーン印刷装置
9 スキージ
10 メタルマスク(スクリーンマスク)
10a 印刷開口
11 ガラス基板(被印刷物)
12 コントロールユニット(スキージ速度制御手段)
17 ソルダペースト
14 第1のカメラ(印刷過程撮像カメラ)
15 第2のカメラ(ローリング撮像カメラ)
16 第3のカメラ(版離れ撮像カメラ)
23 ディスペンサ
24 ペースト供給駆動ユニット
25 画像解析装置(ローリング速度算出手段)
q ローリング速度
1
12 Control unit (squeegee speed control means)
17
15 Second camera (rolling imaging camera)
16 Third camera (separating camera)
23
q Rolling speed
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