JP2005335402A - ペーストのスクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬入・搬出時のタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができるペーストのスクリーン印刷装置を提供すること。
【解決手段】マスクプレート１２を基板６に当接させ、マスクプレート１２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、パターン孔１ａを介して基板６にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置において、搬入コンベア１４から受け渡された基板６を保持して位置決めする基板位置決め部１に、基板６の搬送方向の位置を規制すストッパユニット３０を基板位置決め部１の内部に収蔵させ、更に基板搬送方向に移動可能に設け、ストッパユニット３０の移動をカメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１によって行う。これにより、基板６の搬送方法の位置規制を基板位置決め部１内で行うことができ、基板搬入・搬出時のタクトタイムを短縮することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷装置に関するものである。

電子部品実装工程において、基板上にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が設けられたマスクプレートを基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。

ペーストのスクリーン印刷においては、同一の印刷装置によって種々の異るサイズの基板に対する印刷が行われる。このときの基板のマスクプレートに対するセット位置は、基板のサイズに拘らずマスクプレートの中央部である場合が多い。印刷時には基板とマスクプレートを均一に密着させる必要があるが、基板をマスクプレートの任意の位置に装着するとマスクプレートのたわみにより均一な当接状態が得られないからである。

基板を印刷ステージまで搬送する搬送系には一般にコンベアが用いられ、コンベアによって搬送された基板を印刷ステージの所定位置で停止させて位置規制するためには、通常基板の先端部を当接させることにより基板を停止させるストッパが使用される。上述のようにサイズの異る基板を常にマスクプレートの中央部に相当する位置に停止させるために、従来はこのストッパは基板を保持して位置決めする基板位置決め部とは別個に設けられていた。すなわち、基板の位置決め部に保持された基板を印刷ステージから離れた位置にあるストッパに当接させて基板の搬送方向の位置規制を行った後に、基板位置決め部が印刷ステージに移動するという機構を採用していた。

そして印刷ステージにて印刷が完了した基板は、基板位置決め部から搬出コンベアに移され、この搬出動作と連動して搬入コンベアから新たな基板が搬入されていた。この連動は、従来搬出コンベアに設置されたセンサが基板の排出を検知した後に搬入コンベアを駆動することにより行われていた。

しかしながら、上記のように基板の位置規制を行うストッパを基板位置決め部とは別個に設けると、基板の搬入、位置決めに時間を要し、タクトタイムの短縮を阻害する一因となっていた。また印刷後の基板の搬出動作において、基板のサイズが小さい場合には実際上の基板の搬出は終っているにも拘らず、センサが検知するまでは新たな基板の搬入動作が開始されないため、無駄時間を生じることとなっていた。このように従来のスクリーン印刷装置では、基板の搬入時の位置規制や搬出動作などのタクトタイムを短縮することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、基板搬入・搬出時のタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができるペーストのスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のペースト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を基板に当接させ、マスクプレート上にペースト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ペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷装置であって、前記基板を搬入する搬入コンベアと、搬入コンベアから受け渡された基板を保持して位置決めする基板位置決め部と、この基板位置決め部から基板を搬出する搬出コンベアと、前記基板位置決め部に設けられ基板の搬送方向の位置を規制する位置規制部とを備え、前記位置規制部に前記基板の前端部に当接して停止させる当接体と、この当接体を搬送方向に直交する方向に進退させる進退手段と、当接体を起倒させる起倒手段とを設けた。

本発明によれば、印刷対象の基板を保持して位置決めする基板位置決め部に、基板の搬送方向の位置規制を行う位置規制部を設け、この位置規制部に、基板の前端部に当接して停止させる当接体と、この当接体を搬送方向に直交する方向に進退させる進退手段と、当接体を起倒させる起倒手段とを設けたことにより、別個の位置規制手段を必要とせず基板位置決め部にて基板の搬送方向の位置規制を行うことができる。

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ペーストのスクリーン印刷装置の側面図、図２は同ペーストのスクリーン印刷装置の平面図、図３は同ペーストのスクリーン印刷装置の基板保持部の部分斜視図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は同ペーストのスクリーン印刷装置の位置規制部の動作説明図、図５は同ペースト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６は同ペーストのスクリーン印刷装置の基板搬入・搬出動作のフロー図である。

まず図１、図２を参照してペーストのスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、基板位置決め手段である基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３および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いる。Ｚ軸テーブル５上には、基板６をクランパ８によって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２に示す搬入コンベア１４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の位置を調整することができる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。

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によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。スクリーンマスク１０上には、スキージユニット１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にペーストであるクリーム半田１６を供給し、スキージユニット１３のスキージ１３ａをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の表面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１２ａ（図２参照）を介してクリーム半田１６が印刷される。

スクリーンマスク１０の上方には、カメラ２０が設けられている。図２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。本発明では、搬入コンベア１４、搬出コンベア１５による基板６の搬送方向をＸ方向、これに直交する方向をＹ方向とする。カメラ２０は基板６、クランパ８およびマスクプレート１２に設けられた各認識マークを撮像する。そして撮像により得られた画像データに基づいて各認識マークの位置が求められる。

図２に示すように、基板位置決め部１のクランパ８には、位置規制部であるストッパユニット３０が設けられている。またカメラ２０に隣接してストッパユニット連結用のシリンダ２３が設けられており、ストッパユニット連結用のシリンダ２３はカメラ２０と一体
的に水平移動する。以下ストッパユニット３０およびストッパユニット連結用のシリンダ２３について図３を参照して説明する。

図３において、基板６をクランプするクランパ８には、ストッパユニット３０が、クランパ８に対して図示しないスライド手段により、矢印ａ方向（Ｘ方向）にスライド自在に装着されている。ストッパユニット３０のプレート３１には、連結部材３２が固着されており、連結部材３２の上面には連結孔３２ａおよび連結位置マーク３２ｂが設けられている。図３に示すように、Ｘ軸テーブル２１の移動プレート２１ａには、カメラ２０およびシリンダ２３が一体的に装着されており、カメラ２０を連結位置マーク３２ｂ上に位置させて、連結位置マーク３２ｂを認識して位置合わせすることにより、シリンダ２３のロッド端に装着された連結ピン２４は連結孔３２ａ上に位置する。この状態でシリンダ２３を駆動することにより、連結ピン２４は連結孔３２ａ内に嵌入する。したがってこの状態でＸ軸テーブル２１を駆動することにより、ストッパユニット３０を矢印ａ方向の任意位置に移動させることができる。すなわち、カメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１は、ストッパユニット３０を基板の搬送方向へ移動させる移動手段を兼ねたものとなっている。

プレート３１上面には、ストッパユニットロック用のシリンダ３３がロッドを上向きにして配設されており、ロッド端には当接ブロック３３ａが装着されている。シリンダ３３を駆動することにより、当接ブロック３３ａは突出してクランパ８の下面に押し当てられる。これにより、ストッパユニット３０の水平方向の位置がロックされる。

プレート３１の端部には、スライドユニット３７が矢印ｂ方向にスライド自在に配設されており、スライドユニット３７上にはブラケット３６が固着されている。ブラケット３６には、シャフト３５が回転自在に挿通しており、シャフト３５の端部には当接体であるストッパブロック３４が装着されている。シャフト３５の反対側の端部はブラケット３６上に配設されたロータリアクチュエータ３８と結合されている。

ロータリアクチュエータ３８を駆動することにより、ストッパブロック３４はシャフト３５の廻りに回転し、起倒動作を行う。したがってロータリアクチュエータ３８は、当接体であるストッパブロック３４を起倒させる起倒手段となっている。また、ブラケット３６はシリンダ３９のロッドと結合されており、シリンダ３９を駆動することによりブラケット３６が前後進し、同時にストッパブロック３４は矢印ｂ方向に進退する。したがってシリンダ３９は、ストッパブロック３４を基板の搬送方向と直交する方向に進退させる進退手段となっている。

ストッパブロック３４を進出させ、図４（ａ）に示すように起立位置に保持することにより、搬送方向（矢印ｃ方向）に移動する基板６の先端部はストッパブロック３４に当接して停止し、搬送方向の位置が規制される。ストッパブロック３４が倒伏姿勢にあり後退位置にある状態では、図４（ｂ）に示すようにストッパブロック３４は基板保持部７の下方に収納された状態となり、基板６の下方の空間には突出しない。したがって基板６を下方から吸着して保持する吸着機構など基板保持部７の内部に収蔵される機構部との干渉が生じない。

また前述のようにストッパユニット３０は、カメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１によって基板搬送方向に移動可能となっており、図４（ｃ）に示すように、ストッパユニット３０をクランパ８に沿ってストロークＳの範囲で移動させることにより、最小サイズの基板６Ａから最大サイズの基板６Ｂまで、異るサイズの基板に対応することができ、基板のサイズに拘わらず常に基板６をマスクプレート１２の中央部に相当する位置に位置規制することができる。

次に図５を参照してペーストの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５において、ＣＰＵ４０は全体制御部であり、以下に説明する各部を制御する。プログラム記憶部４１はスクリーン印刷動作や基板搬入・搬出動作など各種動作に必要なプログラムを記憶する。基板サイズデータ記憶部４２は、印刷対象の基板のサイズデータを記憶する。搬出時間計算部４３は、基板のサイズデータに基づいて基板が基板位置決め部から搬出コンベア上に完全に搬出されるのに必要な搬出時間を計算する。タイマ計測部４４は、基板搬出動作時の計時を行う。

基板搬送コンベア駆動部４５は、搬入コンベア１４、基板保持部７に設けられたコンベア７ａ、搬出コンベア１５を駆動する。シリンダ駆動部４６は、ストッパ進退シリンダ３９、ストッパ起倒用のロータリアクチュエータ３８、ストッパユニットロック用のシリンダ３３およびストッパユニット連結用のシリンダ２３を駆動する。基板テーブル駆動部４７は、基板を位置決めするＸ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３、Ｚ軸テーブル５およびθ軸テーブル４を駆動する。カメラ移動テーブル駆動部４８は、カメラ２０を水平移動させるＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２を駆動する。認識部４９は、カメラ２０によって撮像された画像データを認識処理し、認識マークなどの位置を検出する。

このペーストのスクリーン印刷装置は、上記のように構成されており、以下動作について説明する。まず、印刷対象の基板種類が指示されると、ストッパブロック３４の位置調整を行う。この位置調整に際しては、カメラ２０をストッパユニット３０上に移動させ、カメラ２０によって連結位置マーク３２ｂを認識して位置合わせを行った後、シリンダ２３を駆動して連結ピン２４を連結孔３２ａに嵌入させる。次いでＸ軸テーブル２１を駆動してストッパユニット３０を移動させ、対象の基板に応じてストッパブロック３４の位置を調整する。これにより、スクリーン印刷の開始が可能となり、基板が順次搬入されて印刷が行われる。印刷後の基板は搬出コンベア１５により搬出される。

この基板搬入・搬出動作について、図６のフローに沿って説明する。ここでは、先に搬入された基板が基板位置決め部１に渡されてここで印刷が行われ、次いで基板位置決め部６から搬出される過程以降に行われる処理について述べている。まず対象基板の基板サイズデータに基づいて、搬出に要する時間ｔｂを搬出時間計算部によって計算する（ＳＴ１）。次いで搬出コンベア１５の駆動がＯＮとなり（ＳＴ２）、これにより基板６の搬出が開始されるとともに、タイマによる搬出時間ｔｂの計測が開始される（ＳＴ３）。そしてタイムアップして計測が完了し（ＳＴ４）、これにより搬出動作が完了する（ＳＴ５）。

この搬出完了を承けて新たな基板の搬入動作が開始される（ＳＴ６）。まず基板保持部のストッパブロック３４を対象基板の基板停止位置にＯＮさせ（ＳＴ７）、搬入コンベア１４の駆動をＯＮさせる（ＳＴ８）。これにより、搬入コンベア１４上に待機していた新たな基板６は基板位置決め部１上に移動し、ストッパブロック３４に当接することによりストッパ位置で停止する（ＳＴ９）。このように、基板サイズに基づいて搬出時間を予め計算によって求め、この搬出時間に基づいて搬入コンベアから基板保持部への基板の搬入タイミングを制御することにより、従来のセンサによる搬出確認に基づいて搬入・搬出動作を制御する方法では不可避であった小サイズ基板を対象とする場合の無駄時間を省き、生産性を向上させることができる。

上記説明したように、本発明はサイズが異る多種類の基板を対象とするスクリーン印刷装置において、基板位置決め部に基板搬送方向の位置規制部を内蔵することにより、別個に設けられた位置規制部にて位置規制を行った後に基板を印刷ステージまで移動させる従来の方法と比較して、無駄な動作時間を排除してタクトタイムの短縮を図れるという効果を得るものである。

更に、この位置規制部の位置を移動させることにより、基板のサイズに拘わらず常に基板の停止位置をスクリーンマスクの中央部に設定することができる。また好ましくは位置規制部を移動させて停止位置調整を行うに際し、専用の調整駆動機構を設けることなく既存のカメラ移動用の駆動手段によって停止位置調整を行うことにより、駆動機構を省略して機構の簡素化、低コスト化が実現される。なお本実施の形態では、カメラを移動させる駆動機構を位置規制部としてのストッパユニット３０の移動に利用する例を示しているが、これに限定されず例えば基板位置決め部１の駆動手段であるＸ軸テーブル２の駆動を利用して上記停止位置調整を行うようにしてもよい。すなわち、ストッパユニット３０を固定部分に当接させた状態で、Ｘ軸テーブル２を駆動することにより、ストッパユニット３０をクランパ８に対して相対的に移動させることができる。

また本実施の形態では、ストッパブロック３４を駆動する方法として、ストッパ退避シリンダ３９とストッパ起倒アクチュエータ３８の２つを用いる例を示しているが、ストッパブロック３４の退避動作と起倒動作を、カム等の動作変換手段を用いて１つのアクチュエータを用いて行うようにしてもよい。

本発明によれば、印刷対象の基板を保持して位置決めする基板位置決め部に、基板の搬送方向の位置規制を行う位置規制部を設け、この位置規制部に、基板の前端部に当接して停止させる当接体と、この当接体を搬送方向に直交する方向に進退させる進退手段と、当接体を起倒させる起倒手段とを設けたので、別個の位置規制ステージを必要とせず印刷ステージにて基板の位置規制を行うことができ、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷装置として有用である。

本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の基板保持部の部分斜視図 （ａ）本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の位置規制部の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の位置規制部の動作説明図（ｃ）本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の位置規制部の動作説明図 本発明の一実施の形態のペースト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 本発明の一実施の形態のペーストのスクリーン印刷装置の基板搬入・搬出動作のフロー図

符号の説明

１ 基板位置決め部
２ Ｘ軸テーブル
６ 基板
７ 基板保持部
８ クランパ
１２ マスクプレート
１２ａ パターン孔
１３ａ スキージ
１４ 搬入コンベア
１５ 搬出コンベア
１６ クリーム半田
２０ カメラ
２１ Ｘ軸テーブル
３０ ストッパユニット
３４ ストッパブロック
４２ 基板サイズデータ記憶部
４３ 搬出時間計算部

Claims (1)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートを基板に当接させ、マスクプレート上にペースト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ペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷装置であって、前記基板を搬入する搬入コンベアと、搬入コンベアから受け渡された基板を保持して位置決めする基板位置決め部と、この基板位置決め部から基板を搬出する搬出コンベアと、前記基板位置決め部に設けられ基板の搬送方向の位置を規制する位置規制部とを備え、前記位置規制部に、前記基板の前端部に当接して停止させる当接体と、この当接体を搬送方向に直交する方向に進退させる進退手段と、当接体を起倒させる起倒手段とを設けたことを特徴とするペーストのスクリーン印刷装置。
   

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