JP2006231744A - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マスクプレートと基板を当接させてスキージングにより半田を印刷するスクリーン印刷装置において、搬送レール８ａから誤動作によって落下した基板を検出する基板検出部１１を、搬送レール８ａの下方に検査光軸ａを基板搬送方向に沿わせて配置された光学センサと、薄板で製作した検出部材１３とで構成する。基板下受部を上昇させる際に基板下受部上に落下した基板が存在する場合には、基板が検出部材１３に設けられた第１の検出面Ａ、第２の検出面Ｂに当接して検出部材１３が撓み変形することにより、検査光軸ａが遮光部１３ｆによって遮光され、これにより落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することができる。
【選択図】図４

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スクリーン印刷においては、基板がマスクプレートに対して密着させるとともに、水平方向の位置ずれを生じないように位置を正しく保持する必要がある。このため、基板を位置決めして保持する基板位置決め部には、基板の下面に当接して支持する基板下受部とともに、基板の側端部を両側から挟み込んで位置を保持するクランプ機構が設けられている。そして印刷動作や印刷動作後にマスクプレートを基板から分離する版離れ動作は、基板がクランプされた状態で行われる。

上記クランプは、基板の側端面をクランプ面によって挟み込むことによって行われるため、基板がクランプ状態から外れる誤動作が生じやすく、クランプ状態から外れた基板が下方に落下して不正常な状態で基板下受部上に留まったままとなる場合がある。スクリーン印刷装置においては、基板下受部の上方にはマスクプレートが位置しているため、誤動作によって基板下受部上に落下した基板は、外部から容易に視認することができず、このような不正常な基板が見逃されたまま次動作に移行すると基板噛み込みなどの種々のマシントラブルを招く。

このようなマシントラブルを防止することを目的として、落下した基板などの異物が基板下受部上に滞留した状態にあることを検出するためのセンサを備えたスクリーン印刷装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例においては、基板を搬送する搬送レールの下面側に光学センサを配設し、搬送レールから基板下受部上に落下した基板が光学センサの検査光軸を遮光することによって、不正常状態で存在する基板を検出するようにしている。
特開２００４−３４６３９号公報

しかしながら上述の特許文献例に示すスクリーン印刷装置においては、落下した不正常状態の基板を検出する上で、以下のような不都合があった。すなわち、上述例においては、落下状態の基板を正しく検出するためには、基板が光学センサの検査光軸を遮光する必要があるが、近年スクリーン印刷対象となる基板には、厚みが薄い薄型基板が多用される傾向にあり、このような薄型基板の場合には基板が落下した状態にあっても検査光軸は完全には遮光されず、確実に基板を検出することができなかった。

また基板が落下する場合には、片側のみが落下して斜めに傾いた姿勢となる場合があるが、このような場合には基板は光学センサによる検出位置として想定した位置から外れてしまうため、このような状態の基板は検出対象とすることができなかった。このように、従来のスクリーン印刷装置においては、落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することが困難であった。

そこで本発明は、落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

本発明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と基板を当接させ、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スクリーン印刷装置であって、平行に配設された２条の搬送レールによって前記基板を搬送する基板搬送手段と、印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部と、この基板下受部を前記搬送レールに対して相対的に昇降させる昇降手段と、前記基板下受部を上昇させる下受け上昇動作において基板下受部の上面に不正常状態で存在する物体を検出する検出手段とを備え、前記検出手段は、前記搬送レールと一体移動可能に配設され検査光軸の高さ位置が下降位置における前記基板下受部の上面よりも高く且つ前記検査光軸が搬送レールの配設方向に略平行になるように配置された遮光型の光学センサと、前記搬送レールの下方に設けられ前記物体が検出面に当接することにより変位して前記検査光軸を遮光する検出部材とを備えた。

本発明によれば、基板下受部の上面に不正常状態で存在する物体を検出する検出手段を、検査光軸を所定位置に設定して搬送レールと一体に配設された光学センサと、検出対象の物体が検出面に当接することにより変位して検査光軸を遮光する検出部材とで構成することにより、薄型基板や不規則な姿勢で落下した基板を対象とする場合にあっても、落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することができる。

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スクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に設けられた検出手段の斜視図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に設けられた検出手段の動作説明図、図５，図６，図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における不正常状態検出例の説明図である。

まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レール８ａを備えており、これらの搬送レール８ａによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、搬送レール８ａによって保持された状態の基板１０を、搬送レール８ａとともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。

図２に示すように、搬送レール８ａの上流側（図２において左側）および下流側には、
それぞれ基板搬入レール８ｂ、基板搬出レール８ｃが連結されている。上流側から基板搬入レール８ｂを介して搬入された基板１０は、搬送レール８ａに乗り移って基板位置決め部１によって位置決めされ、後述するスクリーン印刷機構によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬出レール８ｃによって下流側に搬出される。基板搬送機構８は、平行に配設された２条の搬送レールによって基板１０を搬送する基板搬送手段となっている。

第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、複数の下受けピン７ａ（図６参照）を備えた基板下受部７が配設されている。

第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受部７は搬送レール８ａに保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして複数の下受けピン７ａが基板１０の下面に当接することにより、基板下受部７は基板１０を下面側から支持する。すなわち、基板下受部７は、後述するスクリーン印刷機構による印刷位置に搬送された基板１０を下方から下受けして保持する。そして第２のＺ軸テーブル６は、基板下受部７を搬送レール８ａに対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。

搬送レール８ａの上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。搬送レール８ａの下方には、基板検出部１１が搬送レール８ａと一体に配設されている。図２に示すように、基板検出部１１は投光部１２ａ、受光部１２ｂよりなる光学センサと、検出部材１３（図３参照）を組み合わせた構成となっており、検出部材１３は搬送レール８ａを保持するフレーム８ｄ（図４参照）の下面側に装着されている。基板検出部１１の詳細構造および機能は後述する。

次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１４にはマスクプレート１５が展張されており、マスクプレート１５には印刷対象に応じたパターン孔１５ａが設けられている。マスクプレート１５上にはスキージヘッド１６が配設されている。スキージヘッド１６は、水平なプレート１７にスキージ１９を昇降させるスキージ昇降機構１８を配設した構成となっており、図２に示すように、プレート１７の両端は縦フレーム２１上に配列されたガイド機構によって、Ｙ方向にスライド自在に支持されている。プレート１７は、ナット２０ｃ、送りねじ２０ｂおよび回転駆動モータ２０ａより成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。またスキージ昇降機構１８を駆動することによりスキージ１９は昇降して、マスクプレート１５の上面に当接する。

次に図３，図４を参照して、基板検出部１１の構成および機能を説明する。基板検出部１１は後述するように、基板下受け部７上に不正常状態で存在する基板１０，すなわち印刷動作途中においてクランプ機構９によるクランプ状態から基板下受部７上に落下した基板１０を検出するために設けられたものである。図３に示すように、基板検出部１１は投光部１２ａから投射された光が受光部１２ｂに至る検査光軸ａの遮光の有無によって物体を検出する遮光型の光学センサを用いている。ここでは、光学センサは検査光軸ａをＸ方向に配列して配置されている。

この基板検出において、従来装置においては基板の厚みによって検査光軸を遮光することにより基板の有無を検出する方式が採用されていたため、検出対象が薄型基板である場合には検査光軸が完全に遮光されず、検出ミスを生じていた。また検査光軸は位置が固定
されていることから、落下した不正常状態にある基板１０が検査光軸を遮光せずに基板を安定して検出できない事態が生じていた。

このような遮光不安定を防ぐため、本実施の形態においては、基板の厚み自体によって検出光軸ａを直接遮光する替わりに、基板検出対象範囲となる範囲、すなわち搬送レール８ａから基板１０が落下する可能性がある範囲に、以下に説明する形状の検出部材１３を検出光軸ａに近接させて配置するようにしている。そして、基板下受部７上に基板１０が存在する場合には基板下受部７の上昇時に基板１０が検出部材１３に当接して変位させ、これにより検出部材１３が検査光軸ａを遮光し、基板１０の存否が検出される。

検出部材１３は、薄板を曲げ加工や接合によって図３（ａ）、図４（ａ）に示すような断面形状に成形して製作され、上述の基板検出対象範囲に応じた長さで製作されている。すなわち検出部材１３は、基板搬送機構８への取付状態において下面側となる水平部１３ａから、外側（図３（ａ）において右側）斜め上方に傾斜した斜面部１３ｂを延出させ、さらに斜面部１３ｂから外側に向けて水平に取付面１３ｃを延出させた断面形状となっており、取付面１３ｃをフレーム８ｄの下面に沿わせた姿勢で搬送レール８ａの下方に取り付けられる。

水平部１３ａの内側（図３（ａ）において左側）の端部には、Ｘ方向の検査光軸ａを遮光するためのＹＺ平面を形成する遮光部１３ｆが設けられている。遮光部１３ｆの端部には水平部１３ａに直角に立設された立面部１３ｄが連結されており、立面部１３ｄの上部からは、上面部１３ｅが水平部１３ａと平行に内側に延出している。水平部１３ａおよび上面部１３ｅは、後述する基板検出動作において検出対象の基板１０が当接する検出面となっている。

なお、図３（ａ）に示す検出部材１３に替えて、図３（ｂ）に示す検出部材１３Ａを用いてもよい。検出部材１３Ａは、検出部材１３においては上面部１３ｅの直下まで延出して設けられていた水平部１３ａを、立面部１３ｄの下端部と曲げ線によって連結された構成の水平部１３ａ’に変更したものである。この断面形状では検出部Ａが小さくなるものの、直上に検出部Ｂが存在するため検出範囲が狭くなることはなく、検出機能は損なわれない。またこのような断面形状を採用することにより、薄板で検出部材を製作する過程において、全て曲げ加工のみで簡便に製作することができるという利点がある。

図４（ａ）は基板検出部１１を基板搬送機構８に装着した状態を示している。この状態では、投光部１２ａ、受光部１２ｂは、検査光軸ａを搬送レール８ａの直下であって、下降状態における基板下受部７の上面の高さよりも上方に位置させて配置される。そして検出部材１３を取り付けるに際しては、上面部１３ｅが搬送レール８ａの直下に位置するように位置を調整して、検出部材１３の取付面１３ｃをフレーム８ｄの下面に固着する。

このとき、通常状態において検査光軸ａが上面部１３ｅと遮光部１３ｆの上端部との間の空間に位置するように、検査光軸ａと検出部材１３の相対位置を調整する。また検出部材１３と搬送レール８ａの相対位置については、上面部１３ｅの先端部が搬送レール８ａの先端部と同じ内外方向位置、あるいは上面部１３ｅの方が幾分内側方向に突出した位置になるように調整する。基板品種切り替え時に搬送幅を変更する際には、基板検出部１１は搬送レール８ａとともに一体に幅方向に移動する。

後述するように、スクリーン印刷動作過程で基板下受部７を上昇させる際に、基板下受部７の上面に搬送レール８ａから落下した基板１０またはその他の異物などの物体が基板下受部７とともに上昇すると、検出対象の物体の端面が水平部１３ａの下面、または上面部１３ｅの下面に当接する。そしてこの状態で基板下受部７の上昇が継続すると、検出部
材１３が物体の当接による外力の作用で変位する。

すなわち図４（ｂ）に示すように、検出部材１３は斜面部１３ｂ、下面水平部１３ａが上方に撓む形で変形し、これにより、遮光部１３ｆが上方に変位して検査光軸ａを遮光するに至る。そしてこの遮光状態を受光部１２ｂが検出することにより、基板１０などの物体が検出部材１３に当接したことが検出される。検出部材１３の下面側は、基板１０などの物体が当接する検出面となっている。ここでは、水平部１３ａの下面Ａは第１の検出面Ａとなっており、上面部１３ｅの下面Ｂは第２の検出面Ｂとなっている。

すなわち上記構成において、基板検出部１１は、基板下受部７を上昇させる下受け上昇動作において、基板下受部７の上面に不正常状態で存在する基板１０などの物体を検出する検出手段となっている。そして基板検出部１１は、投光部１２ａ、受光部１２ｂよりなる遮光型の光学センサと、搬送レール８ａの下方に一体移動可能に設けられ、検出対象の物体が検出面に当接することにより変位して検査光軸ａを遮光する検出部材１３とを備えた構成となっている。さらに光学センサは、水平方向の検査光軸ａを有し搬送レール８ａと一体移動可能に配設されており、検査光軸ａの高さ位置が、下降位置における基板下受部７の上面よりも高く、且つ検査光軸ａが搬送レール８ａの配設方向に略平行になるように配置されている。

そして検出部材１３は、搬送レール８ａの下方の空間において基板下受部７の略全長をカバーする検出面を有し、本実施の形態においては、検出部材１３は搬送レール８ａの下方の空間において上下方向に配置された複数の検出面（第１の検出面Ａ、第２の検出面Ｂ）を有する構成を採用している。このように複数の検出面を設けることにより、基板下受部７を上昇させる過程において、検出対象の物体が検出部材１３に当接して検出される確率を高めて、検出精度を向上させることができる。

スクリーン印刷動作について説明する。まず搬送レール８ａに基板１０が搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をマスクプレート１５に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を搬送レール８ａとともに上昇させ、マスクプレート１５の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージユニット１６によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたマスクプレート１５上でスキージ１９を摺動させることにより、パターン孔１５ａを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。

次に、図５，図６，図７を参照して、上述のスクリーン印刷動作過程における基板下受部７上の基板検出動作例について説明する。図５（ａ）は、印刷後の基板１０をマスクプレート１５の下面から離す版離れ時に、基板１０が誤動作によりクランプ状態から外れて、基板下受部７上に水平姿勢のまま落下した状態を示している。このとき、スクリーン印刷装置においては基板下受部７の上方側はマスクプレート１５によって覆われた状態にあり、不正常状態をオペレータが視認することができない。このためそのまま生産が継続されて次動作に移行すると、基板下受部７とともに上昇した基板１０が搬送レール８ａに噛み込むなどのマシントラブルを招く。

このような不正常状態が発生した場合にあっても、第２のＺ軸テーブル６を駆動してベースプレート６ａを上昇させる下受け上昇動作において、以下に説明するように落下した基板１０が検出される。すなわち、基板１０が上昇すると図５（ｂ）に示すように、基板１０の端部が水平部１３ａの下面（第１の検出面Ａ）に当接し、図４（ｂ）に示すように、検査光軸ａが遮光されて不正常状態が検出される。

図６は、図５と同様に基板１０が搬送レール８ａから落下した場合において、基板１０が基板下受部７とともに上昇する過程で、基板１０の端面と検出部材１３との相対位置関係によって水平部１３ａの下面と基板１０とが当接しなかった場合を示している。このような場合においても、上面部１３ｅの先端部は搬送レール８ａの先端部と同じ内外方向位置、あるいは上面部１３ｅの方が幾分内側方向に突出した位置にあるため、図６（ｂ）に示すように、上面部１３ｅの下面に基板１０の端部が当接することにより、同様に、不正常状態が検出される。

図７（ａ）は、基板１０がクランプ状態から外れた場合において、前２例とは異なり、基板１０が傾いた状態となった例を示している。すなわち一方側の端部１０ａは搬送レール８ａに保持されたままであり、他方側の端部１０ｂが基板下受部７上に落下している。このような場合にあっても、第２のＺ軸テーブル６によって基板下受部７を上昇させる過程においては、図７（ｂ）に示すように、基板１０の端部１０ｂが上面部１３ｅに当接することにより、同様に不正常状態が検出される。

このように、上述構成の基板検出部１１を設けることにより、薄型で遮光型の光学センサでは安定した遮光状態が得られ難いような基板品種を対象とする場合や、落下した基板が傾斜状態など不規則な状態で存在する場合にあっても、誤動作によって落下した基板を確実に検出することが可能となる。

なお基板検出部１１の検出対象は落下した基板には限定されず、基板下受部７に誤って正規以外の下受ピンをセットしたような場合や、作業ツールなどの異物が基板下受部７上に誤って放置されたままになっているような場合にも、同様に不正常状態で存在する物体として基板検出部１１によって検出される。

本発明のスクリーン印刷装置は、落下した基板などの物体が基板下受部上に不正常に存在する状態を確実に検出することができるという効果を有し、薄型の基板を対象として半田を印刷する用途に特に有用である。

本発明の一実施の形態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スクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に設けられた検出手段の斜視図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に設けられた検出手段の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における不正常状態検出例の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における不正常状態検出例の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における不正常状態検出例の説明図

符号の説明

１ 基板位置決め部
５ 第１のＺ軸テーブル
６ 第２のＺ軸テーブル
７ 基板下受部
８ 基板搬送機構
８ａ 搬送レール
９ クランプ機構
１０ 基板
１１ 基板検出部
１２ａ 投光部
１２ｂ 受光部
１３ 検出部材

Claims (3)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートと基板を当接させ、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スクリーン印刷装置であって、
   平行に配設された２条の搬送レールによって前記基板を搬送する基板搬送手段と、印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部と、この基板下受部を前記搬送レールに対して相対的に昇降させる昇降手段と、前記基板下受部を上昇させる下受け上昇動作において基板下受部の上面に不正常状態で存在する物体を検出する検出手段とを備え、
   前記検出手段は、前記搬送レールと一体移動可能に配設され検査光軸の高さ位置が下降位置における前記基板下受部の上面よりも高く且つ前記検査光軸が搬送レールの配設方向に略平行になるように配置された遮光型の光学センサと、前記搬送レールの下方に設けられ前記物体が検出面に当接することにより変位して前記検査光軸を遮光する検出部材とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 前記検出部材は、前記搬送レールの下方の空間において前記基板下受部の略全長をカバーする検出面を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
3. 前記検出部材は、前記搬送レールの下方の空間において上下方向に配置された複数の検出面を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
   

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