JP2011189671A - スクリーン印刷機及びスクリーン印刷機における異物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の異物の検査に要する作業時間を短縮して生産性の低下を防止でき、更には「基板２枚流し」に起因する印刷不良の発生を防止することができるスクリーン印刷機及びスクリーン印刷機における異物検出方法を提供すること目的とする。
【解決手段】スキージ１４をマスク１３に当接させた状態でスキージ昇降軸６１をマスク１３に対して水平面内に相対移動させることによりスキージ１４をマスク１３上で摺動させてマスク１３上のペーストＰｓｔを基板２に転写させつつスキージ昇降軸６１の軸方向荷重を測定し、その測定したスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて基板２上の異物Ｑの検出を行う。
【選択図】図１６

Description

本発明は、マスクを介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機及びス
クリーン印刷機における異物検出方法に関するものである。

基板に半田ペースト等のペーストの印刷を行うスクリーン印刷機は、基板の電極に応じたパターン孔が形成されたマスクを電極とパターン孔が上下に一致するよう基板に接触させた後、ペーストが供給されたマスク上でスキージを摺動させてペーストを掻き寄せることにより、マスクのパターン孔を介して電極にペーストを転写させるようになっている（例えば、特許文献１）。

このようなスクリーン印刷機では、スキージは、マスクの上方をマスクに対して水平面内方向に相対移動するスキージベースに取り付けられてマスクに対して昇降するスキージ昇降軸の下端に取り付けられており、スクリーン印刷の実行中、基板の上面に異物があったときにはその異物によってスキージが押し上げられることから、スキージ昇降軸の軸方向荷重（圧縮荷重）が増大して基板に大きな押し付け力が作用し、基板が破損に至るおそれがある。このため従来、基板にマスクを接触させる前に、基板の表面をカメラで撮像して、基板上に異物があるかどうかの検査を行うようにしていた。

特開２０００−２６３７５４号公報

しかしながら、カメラを用いた異物検査はスクリーン印刷作業とは別個の作業であるうえ、これを基板ごとに行う必要があることから、基板の一枚当たりに要する作業時間が増大して生産性が低下するおそれがあるという問題点があった。また、基板に対する印刷不良が発生する原因の一つとして、複数枚（通常は２枚）の基板が重ねられた状態で搬送されてくるいわゆる「基板２枚流し」があるが、カメラを用いた異物検査では「基板２枚流し」を検出することができず、これに起因した印刷不良基板を防止できないという問題点もあった。

そこで本発明は、基板上の異物の検査に要する作業時間を短縮して生産性の低下を防止でき、更には「基板２枚流し」に起因する印刷不良の発生を防止することができるスクリーン印刷機及びスクリーン印刷機における異物検出方法を提供すること目的とする。

請求項１に記載のスクリーン印刷機は、基板の上面に接触されるマスクと、マスクに対して昇降されるスキージ昇降軸と、スキージ昇降軸の下端に取り付けられ、マスクに上方から当接した状態でスキージ昇降軸がマスクに対して水平面内方向に相対移動されることによりマスク上で摺動し、マスク上に供給されたペーストを基板に転写させるスキージと、スキージ昇降軸の軸方向荷重の測定を行う荷重測定手段と、スキージがマスク上で摺動されているとき、荷重測定手段により測定されるスキージ昇降軸の軸方向荷重に基づいて基板上の異物の検出を行う異物検出部とを備えた。

請求項２に記載のスクリーン印刷機は、請求項１に記載のスクリーン印刷機であって、前記荷重測定手段は、スキージ昇降軸とスキージの間に介装された弾性体に取り付けられたロードセルから成る。

請求項３に記載のスクリーン印刷機は、請求項１又は２に記載のスクリーン印刷機であって、スキージはマスク上の基板の端部を跨ぐ領域で摺動し、異物検出部は、基板の端部において異物を検出した場合に、基板が複数枚重ねられた状態であると判断する。

請求項４に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法は、基板の上面にマスクを接触させる工程と、マスクに対して昇降されるスキージ昇降軸の下端に取り付けられたスキージをマスクに上方から当接させる工程と、スキージをマスクに当接させた状態でスキージ昇降軸をマスクに対して水平面内方向に相対移動させることによりスキージをマスク上で摺動させてマスク上のペーストを基板に転写させつつスキージ昇降軸の軸方向荷重を測定し、その測定したスキージ昇降軸の軸方向荷重に基づいて基板上の異物の検出を行う工程とを含む。

請求項５に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法は、請求項４に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法であって、スキージ昇降軸の軸方向荷重を、スキージ昇降軸とスキージの間に介装された弾性体に取り付けられたロードセルにより測定する。

請求項６に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法は、請求項４又は５に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法であって、スキージをマスク上の基板の端部を跨ぐ領域で摺動させ、基板の端部において異物を検出した場合に、基板が複数枚重ねられた状態であると判断する。

本発明では、スキージをマスク上で摺動させているときに測定されるスキージ昇降軸の軸方向荷重（圧縮荷重）に基づいて基板上の異物の検出を行うようになっているので、異物検査をスクリーン印刷作業の実行中に行うことができ、基板上の異物の検査に要する作業時間を短縮して生産性の低下を防止することができる。また、スキージをマスク上の基板の端部を跨ぐ領域で摺動させるようにすれば、基板の端部において異物を検出したことをもって基板が複数枚重ねられた状態を発見することができ、「基板２枚流し」に起因する印刷不良の発生を防止することができる。

本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の平面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の正面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の側面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備えるマスクホルダ及びマスクホルダに設置されたマスクの平面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備えるスキージの近傍部分の斜視図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備えるスキージの近傍部分の正面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が実行するスクリーン印刷作業の手順を示すメインルーチンのフローチャート 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が実行するスクリーン印刷作業の手順を示すサブルーチンのフローチャート 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が実行するスクリーン印刷作業の手順を示すサブルーチンのフローチャート （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機におけるマスクのテンションの計測手順の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える基板保持移動ユニットの正面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える基板保持移動ユニットの側面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える基板保持移動ユニットの側面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える基板保持移動ユニットの側面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機における異物検出の手順の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機における異物検出の手順の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機におけるスキージの付着ペーストの計測方法の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える基板保持移動ユニットの側面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１、図２及び図３に示すスクリーン印刷機１は、実装基板生産用の電子部品実装ラインを構成する電子部品実装用装置の一種であり、基板２を搬入してその基板２の表面に設けられた電極３上に半田ペーストや導電性ペースト等のペーストＰｓｔ（図３参照）を転写するスクリーン印刷を行った後、その基板２を下流側の電子部品実装機（図示せず）等に搬出する動作を連続実行するものである。以下、説明の便宜上、このスクリーン印刷機１における基板２の搬送方向をＸ軸方向（図１の紙面左右方向）、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向（図１の紙面上下方向）とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向をスクリーン印刷機１の前後方向、Ｘ軸方向をスクリーン印刷機１の横（左右）方向とする。更に、前後方向のうち、スクリーン印刷機１のオペレータＯＰ（図１）がスクリーン印刷機１に対して作業を行う側（図１の紙面下方）をスクリーン印刷機１の前方、その反対側（図１の紙面上方）をスクリーン印刷機１の後方とする。

図１、図２及び図３において、本実施の形態におけるスクリーン印刷機１は、基台１１上に設けられた基板保持移動ユニット１２、基板保持移動ユニット１２の上方に設けられた金属製の薄板材料から成るプレート状のマスク１３、前後一対のスキージ１４及びカメラユニット１５を備えている。

図２及び図３において、基板保持移動ユニット１２は、水平移動部２１、昇降部２２、コンベア部２３及び基板保持部２４から成る。

図２及び図３において、水平移動部２１は、Ｙテーブル駆動モータＭｙの作動によって基台１１に対してＹ軸方向に移動するＹテーブル２１ａ、Ｘテーブル駆動モータＭｘの作動によってＹテーブル２１ａに対してＸ軸方向に移動するＸテーブル２１ｂ、Ｘテーブル２１ｂに対してＺ軸回りに回転するθテーブル２１ｃ、θテーブル２１ｃの上面に固定されたベーステーブル２１ｄ及びベーステーブル２１ｄの上面から上方に延びて設けられた複数の昇降テーブルガイド２１ｅから成る。

図２及び図３において、昇降部２２は、水平移動部２１の複数の昇降テーブルガイド２１ｅにガイドされてベーステーブル２１ｄに対して昇降する昇降テーブル２２ａ及び昇降テーブル２２ａの上面から上方に延びて設けられた複数の下受けユニット昇降ガイド２２ｂから成る。

図３において、コンベア部２３は下受けユニット昇降ガイド２２ｂの上端に取り付けられて昇降テーブル２２ａとともにベーステーブル２１ｄに対して昇降する前後一対のベルトコンベア支持部材２３ａと、各ベルトコンベア支持部材２３ａに支持されてＸ軸方向に進退動作する前後一対のベルトコンベア２３ｂから成っており、これら前後のベルトコンベア２３ｂが同期して作動することにより、基板２のＸ軸方向への搬送がなされる。

図２及び図３において、基板保持部２４は、コンベア部２３が備える前後のベルトコンベア支持部材２３ａそれぞれの上部にＹ軸方向に移動自在に設けられた前後一対のクランプ部材２４ａ（図１も参照）、コンベア部２３の下方において、下受けユニット昇降ガイド２２ｂにガイドされて昇降する下受けユニット支持テーブル２４ｂ及び下受けユニット支持テーブル２４ｂの上面に設けられた下受けユニット２４ｃから成る。下受けユニット２４ｃは、下受けユニット支持テーブル２４ｂとともに昇降テーブル２２ａに対して昇降することにより、コンベア部２３上の基板２を下方から支持する。前後のクランプ部材２４ａは、前後のベルトコンベア２３ｂによって両端部が支持され、下受けユニット２４ｃによって下面が支持された基板２のＹ軸方向の両側部を基板２の外方から挟んでクランプする。

図１及び図２において、基板保持移動ユニット１２を構成するコンベア部２３のＸ軸方向の両側（基板２の搬送方向の上流側と下流側）の位置には、スクリーン印刷機１の外部（図１及び図２の紙面左側）から投入された基板２を搬送（搬入）してコンベア部２３に受け渡す基板搬入コンベア２５と、コンベア部２３から受け渡された基板２をスクリーン印刷機１の外部（図１及び図２の紙面右側）に搬送（搬出）する基板搬出コンベア２６が備えられている。

図１及び図２において、基台１１上には基板搬入コンベア２５及び基板搬出コンベア２６をそれぞれＹ軸方向に跨ぐ一対の門型フレーム２８が設けられており、これら一対の門型フレーム２８によってマスクホルダ３０が支持されている。マスクホルダ３０は、門型フレーム２８に両端が取り付けられて基板保持移動ユニット１２が備える基板保持部２４の上方をＸ軸方向に延びて配置された前後一対のガイド部材３１と、一対のガイド部材３１上をＹ軸方向に延びて設けられた左右一対のマスク支持レール３２とから成る。マスク１３はこのマスクホルダ３０が備える左右のマスク支持レール３２によって左右両端が支持されて基板保持移動ユニット１２の上方に水平姿勢に保持されている（図４も参照）。

図１及び図４において、マスク１３は平面視において矩形の枠状部材から成るマスク枠１３ｗによって四辺が支持されており、マスク枠１３ｗによって囲まれた矩形の領域には、基板２上の複数の電極３に対応した多数のパターン孔１３ａが設けられている。すなわちマスク１３は、基板２の電極３の配置に応じて形成された多数のパターン孔１３ａを有したものとなっている。

図１において、基板２の対角位置には２つ一組の基板側位置決め用マークｍｋが設けられている。一方、図４において、マスク１３には、基板側位置決め用マークｍｋに対応して配置された２つ一組のマスク側位置決め用マークＭＫが設けられている。これら基板側位置決め用マークｍｋとマスク側位置決め用マークＭＫが上下に合致する状態で基板２をマスク１３に接触させると、基板２の電極３とマスク１３のパターン孔１３ａは上下に合致した状態となる。

図１及び図２において、一対の門型フレーム２８には、Ｘ軸方向に延びたＸ軸ステージ５１の両端部がＹ軸方向にスライド自在に支持されている。Ｘ軸ステージ５１上にはカメラ支持ステージ５２がＸ軸方向に移動自在に設けられており、カメラ支持ステージ５２には前述のカメラユニット１５が取り付けられている。カメラユニット１５は、撮像視野を下方に向けた第１カメラ１５ａと撮像視野を上方に向けた第２カメラ１５ｂを備えている（図３）。

また、図１及び図２において、一対の門型フレーム２８にはＸ軸方向に延びたスキージベース６０の両端が支持されており、スキージベース６０は門型フレーム２８に沿ってＹ軸方向に往復移動自在となっている。このスキージベース６０には前述の前後一対のスキージ１４がＹ軸方向に対向して設けられている。

図５及び図６において、スキージベース６０の上面の中央部のＹ軸方向に対向する位置には２つのボール螺子から成るスキージ昇降軸６１が上下方向に延びて設けられている。これら２つのスキージ昇降軸６１はそれぞれ、スキージベース６０、スキージベース６０の上面に設けられた筒状のスキージ昇降軸保持部６２及びこのスキージ昇降軸保持部６２内でベアリング６２ａ（図６中に示す拡大図参照）によって上下軸回りに回転自在に保持された筒状のナット部材６３を上下方向に貫通して延びている。

スキージ昇降軸６１とナット部材６３は螺合しており、スキージ昇降軸６１はナット部材６３の上部に固定されたリング状の従動プーリ６４を上下方向に貫通して（遊嵌されて）して延びている。

各スキージ昇降軸６１の下端は、スキージベース６０の下方をＸ軸方向に延びて設けられたスキージホルダ取り付け部材６５の上面に結合されており、スキージホルダ取り付け部材６５の下面側には前述のスキージ１４が取り付けられている。

スキージホルダ取り付け部材６５の上面のスキージ昇降軸６１を挟む位置には、一対のガイドロッド６６が上下方向に延びて設けられている。これら一対のガイドロッド６６はそれぞれスキージベース６０及びスキージベース６０の上面に設けられた筒状のロッド案内部６７を上下方向に貫通して延びている。

各スキージ１４はスキージホルダ取り付け部材６５の下方をスキージホルダ取り付け部材６５と平行に（すなわちＸ軸方向に）延びて設けられたスキージホルダ７０と、スキージホルダ７０に上端部が取り付けられてＸ軸方向に延びた「へら」状のスキージ本体７１から成る。

図５及び図６において、スキージベース６０の上面には、２つのスキージ昇降軸駆動モータ７２が２つのスキージ昇降軸保持部６２をＸ軸方向に挟む位置に設けられている。これら２つのスキージ昇降軸駆動モータ７２は駆動軸７２ａを上方に向けており、各駆動軸７２ａには駆動プーリ７３が取り付けられている。２つの駆動プーリ７３のうちの一方と２つの従動プーリ６４のうちの一方との間及び２つの駆動プーリ７３のうちの他方と２つの従動プーリ６４のうちの他方との間にはそれぞれ伝動ベルト７４が掛け渡されている。

スキージ昇降軸駆動モータ７２の駆動軸７２ａの回転駆動により駆動プーリ７３が回転すると、伝動ベルト７４を介して従動プーリ６４がその上下軸（この軸はスキージ昇降軸６１の上下軸と一致する）回りに回転してナット部材６３が従動プーリ６４と一体となって回転するので、スキージ昇降軸６１がナット部材６３に対して（すなわちスキージベース６０）に対して昇降する。これにより、スキージ昇降軸６１の下端に取り付けられたスキージホルダ取り付け部材６５が、一対のガイドロッド６６にガイドされてＸ軸方向に延びた姿勢のまま昇降し、これに伴ってスキージホルダ取り付け部材６５に取り付けられたスキージ１４も、Ｘ軸方向に延びた姿勢を保持したまま、スキージベース６０に対して昇降する。なお、マスク１３とスキージベース６０の上下方向の相対位置は変化しないので、スキージ昇降軸６１はマスク１３に対して昇降することになる。

上述のように、スキージ昇降軸６１の下端はスキージホルダ取り付け部材６５の上面に取り付けられているが、スキージ昇降軸６１とスキージホルダ取り付け部材６５との間には起歪体としての弾性体７５が介装されており、この弾性体７５には歪みゲージ式のロードセル７６が取り付けられている。このためスキージ１４を介してスキージ昇降軸６１に軸方向荷重（圧縮荷重又は引っ張り荷重）が作用すると、その荷重を受けて弾性変形する弾性体７５の歪みがロードセル７６によって検出され、スキージ昇降軸６１の軸方向荷重として測定される。

本実施の形態におけるスクリーン印刷機１において、基板２の搬送を行う基板搬送路としての基板搬入コンベア２５、基板保持移動ユニット１２のコンベア部２３及び基板搬出コンベア２６の各動作は、制御装置８０（図７）が図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送路作動機構８１（図７）の作動制御を行うことによってなされ、クランプ部材２４ａによる基板２のクランプ動作は、制御装置８０が図示しないアクチュエータ等から成るクランプ部材作動機構８２（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

基台１１に対するＹテーブル２１ａのＹ軸方向への移動、Ｙテーブル２１ａに対するＸテーブル２１ｂのＸ軸方向への移動、Ｘテーブル２１ｂに対するθテーブル２１ｃの（すなわちベーステーブル２１ｄの）Ｚ軸回りの回転、ベーステーブル２１ｄに対する昇降テーブル２２ａの昇降、昇降テーブル２２ａに対する下受けユニット支持テーブル２４ｂの（すなわち下受けユニット２４ｃの）昇降の各動作は、制御装置８０が前述のＹテーブル駆動モータＭｙやＸテーブル駆動モータＭｘを含むアクチュエータ等から成る基板保持移動ユニット作動機構８３（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

カメラユニット１５の水平面内での移動動作、すなわち一対の門型フレーム２８に対するＸ軸ステージ５１のＹ軸方向への移動動作及びＸ軸ステージ５１に対するカメラ支持ステージ５２のＸ軸方向への移動動作の各制御は、制御装置８０が図示しないアクチュエータから成るカメラユニット移動機構８４（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

前後のスキージ１４をＹ軸方向に往復移動させるスキージベース６０の作動制御は、制御装置８０が図示しないアクチュエータ等から成るスキージベース移動機構８５（図７）の制御を行うことによってなされる。また、各スキージ１４のスキージベース６０に対する昇降動作は、制御装置８０がスキージベース６０の上部に取り付けられた前述の２つのスキージ昇降軸駆動モータ７２の作動制御を行うことによってなされる。

カメラユニット１５を構成する第１カメラ１５ａは、制御装置８０に制御されて、基板保持移動ユニット１２が備える基板保持部２４によって保持された基板２の基板側位置決め用マークｍｋの撮像を行い、第２カメラ１５ｂは、制御装置８０に制御されて、マスク１３に設けられたマスク側位置決め用マークＭＫの撮像を行う。第１カメラ１５ａの撮像によって得られた画像データと第２カメラ１５ｂの撮像によって得られた画像データはともに制御装置８０に入力される（図７）。また、各スキージ１４に対応して設けられた２つのロードセル７６によって測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重の値も制御装置８０に入力される（図７）。

次に、図８〜図１０のフローチャート及び図１１〜図１９の説明図を加えてスクリーン印刷機１の動作手順を説明する。ここで、図８はスクリーン印刷機１の動作のメインルーチンのフローチャート、図９及び図１０はそのメインルーチンにおけるサブルーチンのフローチャートである。

本実施の形態におけるスクリーン印刷機１では、基板２に対するスクリーン印刷作業を実行する前に、マスクホルダ３０に設置したマスク１３のテンションの計測を行う（図８のステップＳＴ１に示すマスクテンション計測工程）。マスク１３のテンションの計測では、制御装置８０は、スキージベース移動機構８５の作動制御を行って、マスクホルダ３０に設置されているマスク１３のほぼ中央部の上方に２つのスキージ１４の一方を位置決めした後（図１１（ａ）。図９のステップＳＴ２１に示すスキージ位置決め工程）、そのスキージ１４に対応するスキージ昇降軸駆動モータ７２を作動させてマスク１３に対してスキージ昇降軸６１を下降させ（図１１（ａ）中に示す矢印Ａ１）、スキージ１４の下縁を、基板２に接触させる前のマスク１３の中央部に接触させる（図１１（ｂ）。図９のステップＳＴ２２に示すスキージ接触工程）。

制御装置８０は、上記のようにしてスキージ１４を基板２に接触させる前のマスク１３の中央部に接触させたら、そのマスク１３の中央部にスキージ１４を接触させたスキージ昇降軸６１を下降させて（図１１（ｃ）中に示す矢印Ａ２）、マスク１３の中央部を押し下げる（図１１（ｃ）。図９のステップＳＴ２３に示すマスク押し下げ工程）。

このマスク押し下げ工程におけるマスク１３の中央部の押し下げ量δ（図１１（ｃ））は、マスク１３が弾性領域内で若干量下方に撓む程度の大きさとする。このマスク１３の中央部の押し下げにより、スキージ昇降軸６１にはスキージ１４及び弾性体７５を介してマスク１３からの反力を受け、スキージ昇降軸６１に軸方向荷重としての圧縮荷重Ｆ（図１１（ｃ））が作用する。

制御装置８０は、上記のようにしてマスク１３の中央部を押し下げたら、そのマスク１３を押し下げた状態で、スキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）Ｆの測定を行い（図９のステップＳＴ２４に示す荷重測定工程）、その測定したスキージ昇降軸６１の軸方向荷重Ｆとマスク１３の中央部の押し下げ量δとの関係に基づいて、マスク１３のテンションの算出を行う（図９のステップＳＴ２５に示すテンション算出工程）。このとき制御装置８０は、基板２に接触させる前のマスク１３の中央部にスキージ１４を接触させたスキージ昇降軸６１を下降させてマスク１３を押し下げた状態で、荷重測定手段としてのロードセル７６により測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重Ｆとマスク１３の中央部の押し下げ量δとの関係に基づいてマスク１３のテンションの算出を行うテンション算出部として機能する。

制御装置８０の記憶部８０ａには、マスク１３が正常なテンションを有している場合に、そのマスク１３の中央部を規定の押し下げ量δ０だけ押し下げたときに測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重Ｆの基準値Ｆ０が記憶されており、制御装置８０は、実際にマスク１３を規定の押し下げ量δ０だけ押し下げたときに測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重の値Ｆが基準値Ｆ０以上であればマスク１３のテンションは正常であり、基準値Ｆ０を下回っていればマスク１３のテンションは非正常であると判断する。

制御装置８０は、上記のステップＳＴ２５でマスク１３のテンションの算出を行ったら、ステップＳＴ２３で下降させたスキージ１４を元の位置まで上昇させる（図９のステップＳＴ２６に示すスキージ上昇工程）。そして、上記の要領で、ステップＳＴ２５で算出したマスク１３のテンションが正常であるか否かの判断を行う（図９のステップＳＴ２７に示す判断工程）。

制御装置８０は、ステップＳＴ２７において、算出したマスク１３のテンションが正常でない（非正常である）と判断した場合には、スクリーン印刷機１の動作を一時中断したうえで、基台１１に設けられたディスプレイ装置８６（図７）を介した画像表示により、マスク１３のテンションが非正常である旨の報知を行う（図９のステップＳＴ２８に示す報知工程）。この報知を受けたオペレータＯＰは、マスク１３の交換を行って基台１１に設けられた動作再開ボタン８７（図７）の操作を行うが、制御装置８０は、動作再開ボタン８７の操作信号の出力に基づいて行う、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたか否かの判断において（図９のステップＳＴ２９に示す判断工程）、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたと判断したときには、ステップＳＴ２２に戻ってマスク１３のテンションの計測を再実行する。

一方、制御装置８０は、ステップＳＴ２７において、算出したマスク１３のテンションが正常であると判断したときには、ディスプレイ装置８６を介した画像表示により、マスク１３のテンションが正常である旨の報知を行ったうえで（図９のステップＳＴ３０に示す報知工程）、メインルーチンに戻る。

これにより、マスク１３のテンションが非正常な状態のまま（下方撓みが大きいまま）、スクリーン印刷が実行されて不良基板が生産されることが防止される。

制御装置８０は、上記の手順によりステップＳＴ１のマスクテンション計測工程が終了したら、図示しない検知手段によって、スクリーン印刷機１の上流側に設置された他の装置等（図示せず）から基板搬入コンベア２５に基板２が投入されたことを検知したら、基板搬入コンベア２５とコンベア部２３を連動作動させてスクリーン印刷機１内に基板２を搬入し（図１２（ａ）中に示す矢印Ｂ）、更に、図示しない検知手段により、コンベア部２３が搬入する基板２が所定の搬送停止位置に到達したことを検知したところでコンベア部２３の作動を停止させて、基板２を静止させる（図１２（ｂ）。図８のステップＳＴ２に示す基板搬入工程）。

制御装置８０は、基板２の搬入が終わったら、昇降テーブル２２ａをベーステーブル２１ｄに対する下降位置に位置させたまま、下受けユニット２４ｃを（下受けユニット支持テーブル２４ｂを）昇降テーブル２２ａに対して上昇させ（図１３（ａ）中に示す矢印Ｃ１）、下受けユニット２４ｃの上端が基板２の下面に下方から当接したところで下受けユニット２４ｃの上昇を停止させて（図１３（ａ））、コンベア部２３上の基板２の両側部を前後のクランプ部材２４ａによりクランプする（図１３（ｂ）。図中に示す矢印Ｄ１）。そして、昇降テーブル２２ａをベーステーブル２１ｄに対する下降位置に位置させたまま、下受けユニット２４ｃを更に昇降テーブル２２ａに対して上昇させて、下受けユニット２４ｃで基板２を押し上げる（図１４（ａ）。図中に示す矢印Ｃ２）。これにより基板２はＹ軸方向の両端をクランプ部材２４ａに対して摺動させながら上昇し（基板２はコンベア部２３の両ベルトコンベア２３ｂから上方に離間する）、下受けユニット２４ｃが昇降テーブル２２ａに対する上昇位置に位置して基板２の上面が両クランプ部材２４ａの上面とほぼ同じ高さになったところで、制御装置８０は、下受けユニット２４ｃの押し上げを停止させる。これにより基板保持部２４によって基板２が保持された状態となる（図１４（ａ）。図８のステップＳＴ３に示す基板保持工程）。

制御装置８０は、上記のようにして基板保持部２４による基板２の保持を行ったら、カメラユニット移動機構８４の作動制御を行い（Ｘ軸ステージ５１をＹ軸方向に移動させるとともに、カメラ支持ステージ５２をＸ軸方向に移動させ）、第１カメラ１５ａを基板２に設けられた基板側位置決め用マークｍｋの直上に位置させて、第１カメラ１５ａに基板側位置決め用マークｍｋの撮像を行わせる一方、第２カメラ１５ｂをマスク１３に設けられたマスク側位置決め用マークＭＫの直下に位置させて、第２カメラ１５ｂにマスク側位置決め用マークＭＫの撮像を行わせる。そして、制御装置８０は、得られた基板側位置決め用マークｍｋの画像データから基板２の位置を把握するとともに、得られたマスク側位置決め用マークＭＫの画像データからマスク１３の位置を把握し、基板保持移動ユニット１２が備える水平移動部２１の作動制御を行って基板保持部２４を（したがって基板２を）水平面内方向に移動させ、基板側位置決め用マークｍｋとマスク側位置決め用マークＭＫとが上下に対向するようにして、マスク１３に対する基板２の水平面内方向の位置決めを行う（図８のステップＳＴ４に示す位置決め工程）。

制御装置８０は、上記基板２とマスク１３の水平面内方向の位置決めが終わったら、昇降テーブル２２ａをベーステーブル２１ｄに対して上昇させ（図１４（ｂ）中に示す矢印Ｅ１）、基板２の被印刷面である上面にマスク１３を相対的に接触させる（図１４（ｂ）。図８のステップＳＴ５に示す基板・マスク接触工程）。これによりマスク１３のパターン孔１３ａと基板２上の電極３とが上下方向に合致した状態となる。

制御装置８０は、基板２をマスク１３に接触させたら、スクリーン印刷機１の動作を一時中断したうえで、ディスプレイ装置８６を介した画像表示により、オペレータＯＰにペーストの供給を促す。オペレータＯＰは、現在マスク１３上に残っているペーストを目視し、そのペーストの量に基づいてペーストの供給（補充）を行うべきかどうかの判断を行い、ペーストの供給を行うべきと判断したときには、別途用意したペースト供給シリンジ９０（図１５（ａ））により、マスク１３上にペーストＰｓｔの供給を行う。そして、ペーストＰｓｔの供給が終わったら、前述の動作再開ボタン８７の操作を行う。オペレータＯＰは、ペーストＰｓｔの供給が不要と判断した場合においても、動作再開ボタン８７の操作を行う。

制御装置８０はステップＳＴ５の後、前述の動作再開ボタン８７の操作信号の出力に基づいて行う、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたか否かの判断において（図８のステップＳＴ６に示す判断工程）、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたと判断したときには、スクリーン印刷機１の動作中断を解除し、２つのスキージ１４のうちの一方のスキージ１４を下降させて、そのスキージ１４の下端を基板２に接触されているマスク１３に上方から当接させる（図８のステップＳＴ７に示すスキージ当接工程）。なお、このときマスク１３に当接させるスキージ１４は、スキージベース６０が前方のクランプ部材２４ａの上方に位置しているときには前方のスキージ１４（図１５における紙面左側のスキージ１４）であり、スキージベース６０が後方のクランプ部材２４ａの上方に位置しているときには後方のスキージ１４（図１５における紙面右側のスキージ１４）である。

制御装置８０は、スキージ１４を下降させてマスク１３に当接させたら、スキージベース移動機構８５の作動制御を行い、スキージ１４をマスク１３に上方から当接させた状態で、スキージベース６０を（すなわちスキージ昇降軸６１を）マスク１３に対してＹ軸方向（すなわち水平面内方向）に相対移動させることによりスキージ１４をマスク１３上で摺動させ、そのスキージ１４でマスク１３のパターン孔１３ａ内にペーストＰｓｔを充填させることによって、ペーストＰｓｔを基板２の電極３上に転写させる。

制御装置８０は、スキージ１４を移動させている間、ロードセル７６によってスキージ昇降軸６１の軸方向荷重を測定し、その測定したスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて基板２上の異物の検出を行う。すなわち制御装置８０は、スキージ１４をマスク１３に当接させた状態でスキージ昇降軸６１をマスク１３に対してＹ軸方向（水平面内方向）に相対移動させることによりスキージ１４をマスク１３上で摺動させてマスク１３上のペーストＰｓｔを基板２に転写させつつスキージ昇降軸６１の軸方向荷重を測定し、その測定したスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて基板２上の異物の検出を行う（図８に示すステップＳＴ８〜ステップＳＴ１０に示す転写・異物検出工程）。

この工程において、制御装置８０は、スキージ１４がマスク１３上で摺動されているとき、荷重測定手段としてのロードセル７６により測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて基板２上の異物の検出を行う異物検出部として機能する。

本実施の形態におけるスクリーン印刷機１では、図１４（ｂ）に示すように、マスク１３の基板２との接触領域Ｒ１と、その接触領域Ｒ１のスキージ１３の移動方向（Ｙ軸方向）の両端部に位置するマスク１３の基板２との非接触領域Ｒ２（クランプ部材２４ａの上面の領域）を含んだ領域をマスク１３上のスキージ移動領域Ｒ０としており、制御装置８０は、このスキージ移動領域Ｒ０上をスキージ１４がＹ軸方向に摺動するようにスキージベース６０を移動させる。このためスキージ１４は、一方の非接触領域Ｒ２から接触領域Ｒ１を経て他方の非接触領域Ｒ２に至る経路で移動する。

制御装置８０は、転写・異物検出工程では、前方のスキージ１４については、前方のスキージ１４を前方のクランプ部材２４ａの上面領域に当接させた状態でスキージベース６０を後方に移動させ、スキージ１４がマスク１３上を後方に摺動することによってペーストＰｓｔが接触領域Ｒ１上でマスク１３の後方に掻き寄せられるようにする（図１５（ｂ）中に示す矢印Ｆ１）。一方、制御装置８０は、後方のスキージ１４については、後方のスキージ１４を後方のクランプ部材２４ａの上面領域に当接させた状態でスキージベース６０を前方に移動させ、スキージ１４がマスク１３上を前方に摺動することによってペーストＰｓｔが接触領域Ｒ１上でマスク１３の前方に掻き寄せられるようにする（図１５（ｃ）中に示す矢印Ｆ２）。これによりマスク１３のパターン孔１３ａを介して基板２の電極３上にペーストＰｓｔが転写される。

制御装置８０は、上記のようにスキージ１４をマスク１３上で摺動させている間、ロードセル７６によって測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）が、記憶部８０ａに記憶された閾値を上回ったか否かの判断を行う（図８のステップＳＴ９に示す判断工程）。そして、測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重が閾値を上回った場合には、基板２上にごみ等の異物（後述するように、基板２枚流しの場合の上側の基板２も含む）があるものとして、スクリーン印刷機１及び基板２の保護のため、スクリーン印刷機１によるスクリーン印刷動作を停止させる（図８のステップＳＴ１１に示すスクリーン印刷動作停止工程）。

具体的には、制御装置８０は、図１６に示すように、マスク１３の基板２との接触領域Ｒ１上でスキージ１４を摺動（図１６（ａ），（ｂ）中に示す矢印Ｇ１）させていたときのスキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）の測定値が閾値以下のＰであったところ（図１６（ａ））、スキージ昇降軸６１の軸方向荷重の測定値がＰ＋ΔＰに上昇し（図１６（ｂ））、その値Ｐ＋ΔＰが閾値を上回った場合に基板２上に異物Ｑがあると判断する。これによりスキージ１４が異物Ｑを乗り越えてマスク１３上を進行することがなく、異物Ｑによってスキージ１４が上方に押し上げられ、過大な押し付け力が基板２に作用して基板２が破損に至る事態が防止される。また、基板２上に異物Ｑがあった状態のままスクリーン印刷が継続されることがないので、印刷不良の基板２が生産されてしまう不都合も防止される。

また、制御装置８０は、図１７に示すように、マスク１３の基板２との非接触領域Ｒ２から基板２との接触領域Ｒ１に向かう領域で（すなわち基板２の端部を跨ぐ領域で）スキージ１４を摺動（図１７（ａ），（ｂ）中に示す矢印Ｇ２）させていたときのスキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）の測定値が閾値以下のＰであったところ（図１７（ａ））、スキージ１４がマスク１３の基板２との接触領域Ｒ１に入ろうとするときに閾値を上回るＰ＋ΔＰに変化したことを検知し（図１７（ｂ））、これにより基板２の端部において異物を検出したような場合には、基板２が複数枚重ねられた状態（基板２枚流しの状態）であると判断し、ステップＳＴ１１においてスクリーン印刷動作を停止させるとともに、ディスプレイ装置８６を介した画像表示により、基板２枚流しの状態が発生した旨をオペレータＯＰに報知する。このため、基板２枚流しの状態のままスクリーン印刷が実行されて基板２そのものを無駄にしてしまう事態が防止される。

制御装置８０は、スキージ１４が一方のクランプ部材２４ａの上面領域から他方のクランプ部材２４ａの上面領域に達してペーストＰｓｔの転写が終了したことを検知したら、スキージ１４の（スキージベース６０の）移動を停止させ（図８のステップＳＴ１２に示すスキージ移動停止工程）、スキージ昇降軸６１をスキージベース６０に対して上昇させてスキージ１４をマスク１３から離間させる（図８のステップＳＴ１３に示すスキージ離間工程）。そして、このスキージ１４をマスク１３から離間させた状態で、ロードセル７６によって測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて、スキージ１４に付着したペーストＰｓｔの量（付着ペースト量）の計測を行う（図８のステップＳＴ１４に示す付着ペースト量計測工程）。

このステップＳＴ１４における付着ペースト量計測工程では、制御装置８０は、先ず、マスク１３に対して上昇された２つのスキージ１４それぞれに対応する各ロードセル７６により２つのスキージ昇降軸６１それぞれの軸方向荷重（引っ張り荷重）を測定する（図１０のステップＳＴ３１に示す荷重測定工程）。そして、測定した各スキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいて、スキージ１４に付着したペースト量を算出する（図１０のステップＳＴ３２に示すペースト量算出工程）。このとき制御装置８０は、ペーストＰｓｔを基板２に転写させた後、スキージ昇降軸６１をマスク１３に対して上昇させてスキージ１４がマスク１３から離間した状態で荷重測定手段としてのロードセル７６により測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重に基づいてスキージ１４に付着したペースト量を算出する付着ペースト量算出手段として機能する。

制御装置８０は、上記のようにしてスキージ１４に付着したペースト量の算出を行ったら、その算出した付着ペースト量（２つのスキージ１４への付着ペースト量の総量）が、記憶部８０ａに記憶された閾値以下であるか否かの判断を行う（図１０のステップＳＴ３３に示す判断工程）。制御装置８０は、付着ペースト量が閾値以下でない（閾値を上回っている）と判断した場合には、スクリーン印刷機１の動作を一時中断したうえで、ディスプレイ装置８６を介した画像表示により、スキージ１４に付着したペーストＰｓｔの剥がし落としが必要である旨の報知を行う（図１０のステップＳＴ３４に示す報知工程）。

例えば、スキージ１４をマスク１３から離間させているときのスキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）の測定値が、スキージ１４にペーストＰｓｔが付着していない状態にはＷである場合において（図１８（ａ））、スキージ１４にペーストＰｓｔが付着しているとスキージ昇降軸６１の軸方向荷重の測定値はペーストＰｓｔの重さΔＷの分だけ上昇してＷ＋ΔＷとなるが（図１８（ｂ））、その値Ｗ＋ΔＷが閾値を上回っている場合には、制御装置８０はスキージ１４に付着したペーストＰｓｔの剥がし落としが必要であると判断する。

オペレータＯＰは、ディスプレイ装置８６に付着したペーストＰｓｔの剥がし落としが必要である旨の報知がなされたときには、スキージ１４に付着したペーストＰｓｔを剥がし落とす作業を行って動作再開ボタン８７の操作を行うが、制御装置８０は、動作再開ボタン８７の操作信号の出力に基づいて行う、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたか否かの判断において（図１０のステップＳＴ３５に示す判断工程）、オペレータＯＰによって動作再開ボタン８７が操作されたと判断したときには、ステップＳＴ３１に戻って付着ペースト量の計測を再実行する。これにより、オペレータＯＰは、マスク１３上の残存ペースト量の判断を正確に行うことができ、次にスクリーン印刷を行う基板２についてのステップＳＴ５の後のペースト供給時において、ペーストＰｓｔを追加供給すべきかどうかの適切な判断を行うことができるようになる。

一方、制御装置８０は、ステップＳＴ３３において、計測した付着ペースト量が閾値以下であると判断した場合には、ディスプレイ装置８６を介した画像表示により、スキージ１４に付着したペーストの剥がし落としは不要である旨の報知を行ったうえで（図１０のステップＳＴ３６に示す報知工程）、メインルーチンに戻る。

制御装置８０は、上記の手順により付着ペースト量の計測を行ったら、昇降テーブル２２ａをベーステーブル２１ｄに対して下降させ（図１９（ａ）中に示す矢印Ｅ２）、マスク１３から基板２を離間させる（図１９（ａ））。これにより版離れが行われ、ペーストＰｓｔが基板２の電極３上に印刷された状態となる（図８のステップＳＴ１５に示す版離れ工程）。

制御装置８０は、基板２へのペーストＰｓｔの印刷が終了したら、クランプ部材２４ａを作動させて基板２のクランプを解除したうえで（図１９（ｂ）中に示す矢印Ｄ２）、下受けユニット２４ｃを（下受けユニット支持テーブル２４ｂを）昇降テーブル２２ａに対して下降させ（図１９（ｃ）中に示す矢印Ｃ３）、基板２をコンベア部２３上に降ろす（図１９（ｃ））。これにより基板保持部２４による基板２の保持が解除される（図８のステップＳＴ１６に示す基板保持解除工程）。

制御装置８０は、基板２の保持を解除したら、基板保持移動ユニット１２が備える水平移動部２１を作動させ、基板搬出コンベア２６に対するコンベア部２３の位置調整を行ったうえで、コンベア部２３と基板搬出コンベア２６を連動作動させ、コンベア部２３上の基板２を基板搬出コンベア２６に受け渡してそのまま基板２をスクリーン印刷機１の外部に搬出する（図８のステップＳＴ１７に示す基板搬出工程）。

制御装置８０は、基板２を搬出したら、他にスクリーン印刷を施す基板２があるかどうかの判断を行う（図８のステップＳＴ１８に示す判断工程）。その結果、他にスクリーン印刷を施す基板２があった場合にはステップＳＴ２に戻って新たな基板２の搬入を行い、他にスクリーン印刷を施す基板２がなかった場合には一連のスクリーン印刷作業を終了する。

以上説明したように、本実施の形態におけるスクリーン印刷機１（及びこのスクリーン印刷機１における異物検出方法）では、スキージ１４をマスク１３上で摺動させているときに測定されるスキージ昇降軸６１の軸方向荷重（圧縮荷重）に基づいて基板２上の異物Ｑの検出を行うようになっているので、異物検査をスクリーン印刷作業の実行中に行うことができ、基板２上の異物の検査に要する作業時間を短縮して生産性の低下を防止することができる。また、スキージ１４をマスク１３上の基板２の端部を跨ぐ領域で摺動させるようにしているので、基板２の端部において基板２上の異物を検出したことをもって基板２が複数枚重ねられた状態を発見することができ、「基板２枚流し」に起因する印刷不良の発生を防止することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、スキージ昇降軸６１は、スキージベース６０に対して昇降するボール螺子から成るものであったが、スキージベース６０に取り付けられたエアシリンダの下方に突没自在なピストンロッドから成るものであってもよい。また、上述の実施の形態では、スキージ１４は二つ備えられていたが、必ずしも二つ備えられていなくてもよく、ひとつのみ備えられているのであってもよい。

また、上述の実施の形態では、スキージ昇降軸６１の軸方向荷重の測定を行う荷重測定手段として、スキージ昇降軸６１とスキージ１４の間に介装された弾性体７５に取り付けられた歪みゲージ式のロードセル７６から成るものとしていたが、荷重測定手段の構成は特に限定されない。しかし、荷重測定手段がスキージ昇降軸６１とスキージ１４の間に介装された弾性体７５に取り付けられたロードセル７６から成るものである場合、スキージ昇降軸６１の軸方向荷重を非常に安価な構成で計測することができるようになり、コストの低減に大きく資することができるという利点がある。

基板上の異物の検査に要する作業時間を短縮して生産性の低下を防止でき、更には「基板２枚流し」に起因する印刷不良の発生を防止することができるスクリーン印刷機及びスクリーン印刷機における異物検出方法を提供する。

１ スクリーン印刷機
２ 基板
１３ マスク
１４ スキージ
６１ スキージ昇降軸
７５ 弾性体
７６ ロードセル（荷重測定手段）
８０ 制御装置（異物検出部）
Ｐｓｔ ペースト
Ｑ 異物

Claims (6)

1. 基板の上面に接触されるマスクと、
   マスクに対して昇降されるスキージ昇降軸と、
   スキージ昇降軸の下端に取り付けられ、マスクに上方から当接した状態でスキージ昇降軸がマスクに対して水平面内方向に相対移動されることによりマスク上で摺動し、マスク上に供給されたペーストを基板に転写させるスキージと、
   スキージ昇降軸の軸方向荷重の測定を行う荷重測定手段と、
   スキージがマスク上で摺動されているとき、荷重測定手段により測定されるスキージ昇降軸の軸方向荷重に基づいて基板上の異物の検出を行う異物検出部とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷機。
2. 前記荷重測定手段は、スキージ昇降軸とスキージの間に介装された弾性体に取り付けられたロードセルから成ることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
3. スキージはマスク上の基板の端部を跨ぐ領域で摺動し、異物検出部は、基板の端部において異物を検出した場合に、基板が複数枚重ねられた状態であると判断することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン印刷機。
4. 基板の上面にマスクを接触させる工程と、
   マスクに対して昇降されるスキージ昇降軸の下端に取り付けられたスキージをマスクに上方から当接させる工程と、
   スキージをマスクに当接させた状態でスキージ昇降軸をマスクに対して水平面内方向に相対移動させることによりスキージをマスク上で摺動させてマスク上のペーストを基板に転写させつつスキージ昇降軸の軸方向荷重を測定し、その測定したスキージ昇降軸の軸方向荷重に基づいて基板上の異物の検出を行う工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷機における異物検出方法。
5. スキージ昇降軸の軸方向荷重を、スキージ昇降軸とスキージの間に介装された弾性体に取り付けられたロードセルにより測定することを特徴とする請求項４に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法。
6. スキージをマスク上の基板の端部を跨ぐ領域で摺動させ、基板の端部において異物を検出した場合に、基板が複数枚重ねられた状態であると判断することを特徴とする請求項４又は５に記載のスクリーン印刷機における異物検出方法。

Images