JP2025166375A - 印刷品質管理システムおよび印刷品質管理方法 - Google Patents

印刷品質管理システムおよび印刷品質管理方法

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JP2025166375A JP2024070359A JP2024070359A JP2025166375A JP 2025166375 A JP2025166375 A JP 2025166375A JP 2024070359 A JP2024070359 A JP 2024070359A JP 2024070359 A JP2024070359 A JP 2024070359A JP 2025166375 A JP2025166375 A JP 2025166375A
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Abstract

【課題】基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差が、はんだの位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスクおよび基板の相対位置を印刷方向ごとに補正可能な印刷品質管理システムを開示する。【解決手段】印刷品質管理システムは、取得部と、補正部とを備える。取得部は、スキージがマスクの上を摺動してマスクの開口部を介して基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差を印刷方向ごとに取得する。補正部は、取得部によって取得された偏差がはんだの位置ずれを判断する際の第一閾値よりも小さく設定される第二閾値を超えた場合に、偏差を低減するようにマスクおよび基板の相対位置を印刷方向ごとに補正する。【選択図】図3

Description

本明細書は、印刷品質管理システムおよび印刷品質管理方法に関する技術を開示する。
特許文献1に記載の事前処理部は、印刷検査機によって測定された印刷状態の測定結果が、印刷検査機が印刷状態の不良を判断する際の検査閾値よりも厳しく設定される予備閾値を超えたときに、印刷状態の不良が生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させる。また、印刷状態の測定結果には、基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差が含まれる。これにより、特許文献1に記載の印刷品質管理システムは、事前の対処処理を行わない場合と比べて、印刷検査機によって印刷状態の不良(はんだの位置ずれ)が判断される不良発生件数を低減しようとしている。
また、特許文献2に記載の印刷装置の印刷制御部は、検査結果のデータのフィードバックを受けて、検査結果のデータに基づいて、基板とスクリーンマスクとの相対的な位置を変更可能な基板保持テーブル移動機構または印刷ヘッドなどを移動するように、印刷パラメータ(印刷条件)を変更することができる。これにより、特許文献2に記載の印刷装置は、はんだの位置ずれを抑制しようとしている。
国際公開第2022/024326号 特開2023-173291号公報
例えば、マスクは、枠部材に掛けられた紗(ポリエステルメッシュなど)に設けられており、マスクの使用に伴ってマスクの張力が変動する可能性がある。マスクの張力が変動すると、マスクおよび基板の相対位置が変動し、はんだの位置ずれが生じて印刷品質を低下させる可能性がある。また、マスクの張力の変動による影響は、印刷方向によって異なる場合がある。
このような事情に鑑みて、本明細書は、基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差が、はんだの位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスクおよび基板の相対位置を印刷方向ごとに補正可能な印刷品質管理システムおよび印刷品質管理方法を開示する。
本明細書は、取得部と、補正部とを備える印刷品質管理システムを開示する。前記取得部は、スキージがマスクの上を摺動して前記マスクの開口部を介して基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差を印刷方向ごとに取得する。前記補正部は、前記取得部によって取得された前記偏差が前記はんだの位置ずれを判断する際の第一閾値よりも小さく設定される第二閾値を超えた場合に、前記偏差を低減するように前記マスクおよび前記基板の相対位置を前記印刷方向ごとに補正する。
また、本明細書は、取得工程と、補正工程とを備える印刷品質管理方法を開示する。前記取得工程は、スキージがマスクの上を摺動して前記マスクの開口部を介して基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差を印刷方向ごとに取得する。前記補正工程は、前記取得工程によって取得された前記偏差が前記はんだの位置ずれを判断する際の第一閾値よりも小さく設定される第二閾値を超えた場合に、前記偏差を低減するように前記マスクおよび前記基板の相対位置を前記印刷方向ごとに補正する。
なお、本明細書には、願書に最初に添付した特許請求の範囲(以下、当初特許請求の範囲という。)に記載の請求項4において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。また、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項5において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。さらに、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項6において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。
また、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項7において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。さらに、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項8において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。
また、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項10において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。さらに、本明細書には、当初特許請求の範囲に記載の請求項12において、「請求項1に記載の印刷品質管理システム」を「請求項1~請求項11のいずれか一項に記載の印刷品質管理システム」に変更した技術的思想が開示されている。
上記の印刷品質管理システムによれば、基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差が、はんだの位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスクおよび基板の相対位置を印刷方向ごとに補正することができる。印刷品質管理システムについて上述されていることは、印刷品質管理方法についても同様に言える。
対基板作業ラインの構成例を示す構成図である。 印刷機の構成例を示す一部断面図である。 印刷品質管理システムの制御ブロックの一例を示すブロック図である。 印刷品質管理システムによる制御手順の一例を示すフローチャートである。 第一方向、第二方向および回転方向の偏差の一例を示す模式図である。 設定画面の一例を示す模式図である。 設定画面の他の一例を示す模式図である。 設定画面の他の一例を示す模式図である。 設定画面の他の一例を示す模式図である。
1.実施形態
1-1.対基板作業ラインWL0の構成例
対基板作業ラインWL0では、対基板作業機WM0が基板90に所定の対基板作業を行う。実施形態の対基板作業ラインWL0は、印刷機WM1および印刷検査機WM2を備えていれば良く、対基板作業ラインWL0を構成する対基板作業機WM0の種類および数は、限定されない。図1に示すように、実施形態の対基板作業ラインWL0は、印刷機WM1、印刷検査機WM2、部品装着機WM3、リフロー炉WM4および外観検査機WM5の複数(5つ)の対基板作業機WM0を備えており、基板90は、基板搬送装置によって、この順に搬送される。
印刷機WM1は、基板90の複数の部品の装着位置に、はんだ80を印刷する。印刷検査機WM2は、印刷機WM1によって印刷されたはんだ80の印刷状態を検査する。部品装着機WM3は、印刷機WM1によってはんだ80が印刷された基板90に複数の部品を装着する。部品装着機WM3は、一つであっても良く、複数であっても良い。部品装着機WM3が複数設けられる場合は、複数の部品装着機WM3が分担して、複数の部品を装着することができる。
リフロー炉WM4は、部品装着機WM3によって複数の部品が装着された基板90を加熱し、はんだ80を溶融させて、はんだ付けを行う。外観検査機WM5は、部品装着機WM3によって装着された複数の部品の装着状態などを検査する。このように、対基板作業ラインWL0は、複数(5つ)の対基板作業機WM0を用いて、基板90を順に搬送し、検査処理を含む生産処理を実行して製品基板900を生産することができる。なお、対基板作業ラインWL0は、例えば、機能検査機、バッファ装置、基板供給装置、基板反転装置、シールド装着装置、接着剤塗布装置、紫外線照射装置などの対基板作業機WM0を必要に応じて備えることもできる。
対基板作業ラインWL0を構成する複数(5つ)の対基板作業機WM0および管理装置WC0は、通信部LC0によって通信可能に接続されている。通信部LC0は、有線によって通信を行っても良く、無線によって通信を行っても良い。また、通信方法は、種々の方法をとり得る。実施形態では、複数(5つ)の対基板作業機WM0および管理装置WC0によって、構内情報通信網(LAN:Local Area Network)が構成されている。これにより、複数(5つ)の対基板作業機WM0は、通信部LC0を介して、互いに通信することができる。また、複数(5つ)の対基板作業機WM0は、通信部LC0を介して、管理装置WC0と通信することができる。
管理装置WC0は、対基板作業ラインWL0を構成する複数(5つ)の対基板作業機WM0の制御を行い、対基板作業ラインWL0の動作状況を監視する。管理装置WC0には、複数(5つ)の対基板作業機WM0を制御する種々の制御データが記憶されている。管理装置WC0は、複数(5つ)の対基板作業機WM0の各々に制御データを送信する。また、複数(5つ)の対基板作業機WM0の各々は、管理装置WC0に動作状況および生産状況を送信する。
管理装置WC0には、データサーバDS0を設けることができる。データサーバDS0は、例えば、対基板作業機WM0が対基板作業に関して取得した取得データを保存することができる。例えば、対基板作業機WM0によって撮像された種々の画像データなどは、取得データに含まれる。対基板作業機WM0によって取得された稼働状況の記録(ログデータ)などは、取得データに含まれる。
また、データサーバDS0は、上記の画像データおよび稼働状況の記録(ログデータ)以外にも、製品基板900の生産に関する種々の生産情報を保存することができる。例えば、部品の種類ごとの形状に関する情報、電気的特性に関する情報、部品の取り扱い方法に関する情報などの部品データは、生産情報に含まれる。また、印刷検査機WM2、外観検査機WM5などの検査機による検査結果は、生産情報に含まれる。
1-2.印刷機WM1の構成例
実施形態の印刷機WM1は、スキージ34がマスク70の上を摺動してマスク70の開口部71を介して基板90にはんだ80を印刷する。図2に示すように、印刷機WM1は、基板搬送装置10と、マスク支持装置20と、スキージ移動装置30と、制御装置40と、表示装置41とを備えている。なお、本明細書では、基板90の搬送方向(図2の紙面に垂直な方向)をX方向とする。また、水平面においてX方向に直交する印刷機WM1の前後方向(図2の左右方向)をY方向とする。Y方向は、印刷方向に相当する。さらに、X方向およびY方向に直交する鉛直方向(図2の上下方向)をZ方向とする。
基板搬送装置10は、印刷対象の基板90を搬送する。基板90は、回路基板であり、電子回路、電気回路、磁気回路などの種々の回路が形成される。基板搬送装置10は、印刷機WM1の基台BS0に設けられている。基板搬送装置10は、例えば、基板90の搬送方向(X方向)に延びるベルトコンベアによって、基板90を搬送する。
基板搬送装置10は、印刷機WM1に搬入された基板90を保持する基板保持部11を備えている。基板保持部11は、マスク70の下方に設けられており、例えば、送りねじ機構などの直動機構によって鉛直方向(Z方向)に昇降可能に構成されている。具体的には、基板保持部11は、基板90の搬送時に下降しており、基板90が所定位置に搬送されると、基板90と共に上昇して、マスク70の下面に基板90の上面を密着させた状態で、基板90を保持する。
マスク支持装置20は、基板搬送装置10の上方に設けられている。マスク支持装置20は、一対の支持台によってマスク70を支持する。一対の支持台は、正面方向視の印刷機WM1の左側(図2の紙面奥側であり図示されている。)および右側(図2の紙面手前側であり同図において図示されいない。)に配置され、印刷方向(Y方向)に沿って延びるように形成されている。
なお、図2は、印刷機WM1を印刷方向(Y方向)に沿って切断した一部断面図であり、側面方向視の印刷機WM1の内部と、マスク70および基板90の断面とが模式的に示されている。マスク70には、基板90の配線パターン上の所定位置において貫通する開口部71が形成されている。マスク70は、例えば、外周縁に設けられる枠部材を介して、マスク支持装置20に支持される。
スキージ移動装置30は、スキージ34をマスク70に垂直な鉛直方向(Z方向)に昇降させるとともに、スキージ34をマスク70の上面において印刷方向(Y方向)に移動させる。スキージ移動装置30は、ヘッド駆動装置31と、スキージヘッド32と、一対の昇降装置33,33と、一対のスキージ34,34とを備えている。ヘッド駆動装置31は、印刷機WM1の上部側に配置されている。ヘッド駆動装置31は、例えば、送りねじ機構などの直動機構によって、スキージヘッド32を印刷方向(Y方向)に移動させることができる。
スキージヘッド32は、ヘッド駆動装置31の直動機構を構成する移動体にクランプして固定される。スキージヘッド32は、一対の昇降装置33,33を保持する。一対の昇降装置33,33の各々は、スキージ34を保持し、互いに独立して駆動することができる。一対の昇降装置33,33の各々は、例えば、エアーシリンダなどのアクチュエータを駆動させて、保持するスキージ34を昇降させる。
スキージ34は、マスク70の上面を摺動して、マスク70の上面に供給されたはんだ80をマスク70に沿って移動させる。はんだ80は、クリームはんだ(はんだペースト)を用いることができる。はんだ80がマスク70の開口部71から基板90に刷り込まれて、マスク70の下面側に配置された基板90に、はんだ80が印刷される。実施形態では、一対のスキージ34,34の各々は、印刷方向(Y方向)に直交する基板90の搬送方向(X方向)に沿って延びるように形成されている板状部材である。
一対のスキージ34,34のうちの前側(図2の紙面左側)のスキージ34は、前側から後側(図2の紙面右側)に向かってはんだ80を移動させる印刷処理に用いられ、印刷機WM1の前側から後側に向かう方向を進行方向とする。一対のスキージ34,34のうちの後側のスキージ34は、後側から前側に向かってはんだ80を移動させる印刷処理に用いられ、印刷機WM1の後側から前側に向かう方向を進行方向とする。また、いずれのスキージ34においても、進行方向と反対の方向を後退方向とする。
一対のスキージ34,34の各々は、進行方向側に位置する前面部が下方を向くように傾斜して昇降装置33に保持されている。換言すれば、一対のスキージ34,34の各々は、後退方向側に位置する背面部が上方を向くように傾斜して昇降装置33に保持されている。一対のスキージ34,34の各々の傾斜角度は、例えば、昇降装置33の下部に設けられている調整機構によって調整することができる。
制御装置40は、公知の演算装置および記憶装置を備えており、制御回路が構成されている。制御装置40は、図1に示す通信部LC0を介して、管理装置WC0と通信可能に接続されており、各種データを送受信することができる。制御装置40は、生産プログラム、各種センサの検出結果などに基づいて、基板搬送装置10、マスク支持装置20、スキージ移動装置30および表示装置41を駆動制御することができる。
制御装置40には、記憶装置が設けられている。記憶装置は、例えば、ハードディスク装置などの磁気記憶装置、フラッシュメモリなどの半導体素子を使用した記憶装置などを用いることができる。記憶装置には、印刷機WM1を駆動させる生産プログラムなどが記憶される。制御装置40は、記憶装置に記憶されている各種情報および印刷機WM1に設けられている各種センサの検出結果を取得する。
制御装置40は、例えば、スキージ移動装置30を駆動制御する。制御装置40は、上記の各種情報および検出結果などに基づいて、スキージ移動装置30に制御信号を送出する。これにより、スキージヘッド32に保持されている一対のスキージ34,34の印刷方向(Y方向)の位置および鉛直方向(Z方向)の位置(高さ)、並びに、移動速度および傾斜角度が制御される。そして、既述されているように一対のスキージ34,34が駆動制御されて、マスク70の下面側に配置された基板90に、はんだ80が印刷される。
図2に示すように、制御装置40には、表示装置41が設けられている。表示装置41は、印刷機WM1の作業状況を表示することができる。また、表示装置41は、タッチパネルにより構成されており、作業者による種々の操作を受け付ける入力装置としても機能する。作業者は、表示装置41を介して、印刷機WM1の作業状況を知得することができる。また、作業者は、表示装置41を介して、印刷機WM1の設定、印刷機WM1に対する指示などを行うことができる。
1-3.印刷品質管理システム50の構成例
基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0が、はんだ80の位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスク70および基板90の相対位置を補正して、印刷検査機WM2によって印刷状態の不良(はんだ80の位置ずれ)が判断される不良発生件数を低減させたいという要請がある。
また、例えば、マスク70は、枠部材に掛けられた紗(ポリエステルメッシュなど)に設けられており、マスク70の使用に伴ってマスク70の張力が変動する可能性がある。マスク70の張力が変動すると、マスク70および基板90の相対位置が変動し、はんだ80の位置ずれが生じて印刷品質を低下させる可能性がある。マスク70の張力の変動による影響は、印刷方向によって異なる場合がある。
そこで、実施形態の対基板作業ラインWL0には、印刷品質管理システム50が設けられている。印刷品質管理システム50によれば、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0が、はんだ80の位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスク70および基板90の相対位置を印刷方向(Y方向)ごとに補正することができる。印刷品質管理システム50は、制御ブロックとして捉えると、取得部51と、補正部52とを備えている。印刷品質管理システム50は、事前処理部53を備えることもできる。印刷品質管理システム50は、設定部54を備えることもできる。
図3に示すように、実施形態の印刷品質管理システム50は、取得部51と、補正部52と、事前処理部53と、設定部54とを備えている。取得部51、補正部52、事前処理部53および設定部54は、対基板作業機WM0、管理装置WC0などの種々の制御装置、管理装置などに設けることができる。また、取得部51、補正部52、事前処理部53および設定部54は、クラウド上に形成することもできる。
さらに、取得部51、補正部52、事前処理部53および設定部54は、種々の制御装置、管理装置、クラウド上などに分散配置することもできる。例えば、取得部51を印刷検査機WM2に配置し、補正部52および事前処理部53を印刷機WM1に配置し、設定部54を印刷機WM1および印刷検査機WM2の両方に配置することもできる。図3に示すように、実施形態では、取得部51、補正部52、事前処理部53および設定部54は、管理装置WC0に設けられている。
また、印刷品質管理システム50は、図4に示すフローチャートに従って、制御を実行する。取得部51は、ステップS11~ステップS14に示す処理および判断を行う。補正部52は、ステップS15およびステップS16に示す処理および判断を行う。事前処理部53は、ステップS17~ステップS20に示す処理および判断を行う。なお、設定部54は、図4に示す制御を実行する前に、印刷機WM1の使用者に後述される閾値を設定させる。また、本明細書において記載されている事項は、適宜、取捨選択して適用することができる。また、本明細書において記載されている事項は、適宜、組み合わせることができる。
1-3-1.取得部51
取得部51は、スキージ34がマスク70の上を摺動してマスク70の開口部71を介して基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0を印刷方向(Y方向)ごとに取得する(図4に示すステップS11~ステップS14)。取得部51は、印刷方向(Y方向)ごとに、上記の偏差PD0を取得することができれば良く、種々の形態をとり得る。
例えば、既述されている印刷機WM1は、スキージ34がマスク70の上を摺動してマスク70の開口部71を介して基板90にはんだ80を印刷する。そして、印刷検査機WM2は、各パッドについて、印刷機WM1によって基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0を検査することができる。よって、取得部51は、印刷検査機WM2の検査結果を取得して、各パッドについて、上記の偏差PD0を取得することができる。
図5は、基板90に印刷されたはんだ80の偏差PD0の一例を示している。同図は、基板90を鉛直方向(Z方向)から視た場合のはんだ80を模式的に示している。目標印刷位置PG0は、はんだ80の位置ずれが生じることなく、はんだ80がパッドなどの目標領域80gに理想的に印刷された場合の目標領域80gの中心位置を示している。例えば、同図の目標領域80gは、矩形状であり、矩形の中心位置は、目標印刷位置PG0に相当する。
既述されているように、マスク70の張力が変動する可能性がある。その結果、マスク70および基板90の相対位置が変動して、はんだ80の位置ずれが生じる可能性がある。同図の印刷実位置PR0は、実際に基板90に印刷されたはんだ80の領域の中心位置を示している。同図のはんだ80の領域は、矩形状であり、矩形の中心位置は、印刷実位置PR0に相当する。
同図に示すように、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0は、第一方向(α方向)および第二方向(β方向)によって形成される水平面において、目標印刷位置PG0から印刷実位置PR0に向かうベクトルによって表すことができる。また、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0は、マスク70および基板90の一方に対する他方の回転方向の成分を含むことができる。
つまり、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0は、第一方向(α方向)の偏差PD0、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0のうちの少なくとも一つを含む可能性がある。第一方向(α方向)の偏差PD0は、偏差PD0のうち、印刷方向(Y方向)に沿った方向の成分をいう。第二方向(β方向)の偏差PD0は、偏差PD0のうち、水平面において第一方向(α方向)に直交する方向の成分をいう。
既述されているように、実施形態では、第二方向(β方向)は、基板90の搬送方向(X方向)に相当する。回転方向(θ方向)の偏差PD0は、偏差PD0のうち、マスク70および基板90の一方に対する他方の回転方向の成分をいう。図5に示す偏差PD0は、第一方向(α方向)の偏差PD0、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0の全てを含んでいる。
通常、一枚の基板90において、複数のパッドが形成されており、複数のパッドの各々に、はんだ80が印刷される。取得部51は、一枚の基板90の複数のパッドの各々に印刷されたはんだ80について、上記の成分ごとに偏差PD0を取得する。そして、取得部51は、例えば、成分ごとに偏差PD0の平均値を算出して、算出した偏差PD0の平均値を、一枚の基板90における成分ごとの偏差PD0とすることができる。
また、取得部51は、複数のパッドのうちの少なくとも一つの特定のパッドについて、例えば、成分ごとに偏差PD0の平均値を算出して、算出した偏差PD0の平均値を、一枚の基板90における成分ごとの偏差PD0とすることができる。特定のパッドは、任意に設定することができる。例えば、特定のパッドは、集積回路などの電極のピッチが比較的短く、比較的厳しい印刷品質が要求される部品が装着されるパッドなどを含むことができる。
また、取得部51が一枚の基板90から偏差PD0を取得する場合、取得した偏差PD0の安定度が低下し易い。そこで、取得部51は、印刷方向(Y方向)ごとに所定枚数の基板90について偏差PD0を取得し、取得した偏差PD0の平均値を印刷方向(Y方向)ごとの偏差PD0とすると良い(図4に示すステップS11~ステップS13)。この場合も、取得部51は、一枚の基板90から偏差PD0を取得する場合と同様にして、偏差PD0を取得することができる。
なお、所定枚数は、後述されるサンプリング枚数KN0に相当し、任意に設定することができる。所定枚数が多くなるほど、サンプリング数が増加して、取得した偏差PD0が安定し易いが、偏差PD0の取得に要する所要時間が長時間化し易い。そこで、所定枚数は、必要な偏差PD0の安定度と、許容可能な所要時間とに基づいて、設定することができる。例えば、所定枚数は、数枚(例えば、三枚など)に設定することができる。また、後述されるように、所定枚数(サンプリング枚数KN0)は、印刷機WM1の使用者が設定することもできる。
印刷方向(Y方向)が異なると、マスク70の状態が変動する可能性がある。例えば、図2および図5に示すように、印刷方向(Y方向)は、往路方向(Y1方向)と、復路方向(Y2方向)とを備えることができる。往路方向(Y1方向)は、スキージ34がマスク70の上を一の方向に摺動する場合の印刷方向をいう。復路方向(Y2方向)は、スキージ34がマスク70の上を往路方向(Y1方向)と反対方向に摺動する場合の印刷方向をいう。
既述されているように、例えば、図2に示す印刷機WM1では、印刷方向(Y方向)が往路方向(Y1方向)の場合、前側(図2の紙面左側)のスキージ34が、前側から後側(図2の紙面右側)に向かってはんだ80を移動させて、基板90にはんだ80を印刷する。この場合、マスク70は、後側がよれ易くなり、後側と比べて前側の張力が高くなり易い。逆に、印刷方向(Y方向)が復路方向(Y2方向)の場合、後側(図2の紙面右側)のスキージ34が、後側から前側に向かってはんだ80を移動させて、基板90にはんだ80を印刷する。この場合、マスク70は、前側がよれ易くなり、前側と比べて後側の張力が高くなり易い。
このように、印刷方向(Y方向)が異なると、マスク70の状態が変動する可能性がある。そのため、取得部51は、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0を印刷方向(Y方向)ごとに取得する(図4に示すステップS11~ステップS14)。つまり、取得部51は、印刷方向(Y方向)が往路方向(Y1方向)の場合に、上記の偏差PD0を取得する。また、取得部51は、印刷方向(Y方向)が復路方向(Y2方向)の場合に、上記の偏差PD0を取得する。
上述されていることは、取得部51が所定枚数の基板90について偏差PD0を取得する場合についても、同様に言える。つまり、取得部51は、印刷方向(Y方向)が往路方向(Y1方向)の場合に、所定枚数の基板90について上記の偏差PD0を取得し、取得した偏差PD0の平均値を、往路方向(Y1方向)の偏差PD0とすることができる。また、取得部51は、印刷方向(Y方向)が復路方向(Y2方向)の場合に、所定枚数の基板90について上記の偏差PD0を取得し、取得した偏差PD0の平均値を、復路方向(Y2方向)の偏差PD0とすることができる。
なお、マスク70は、枠部材に掛けられた紗(ポリエステルメッシュなど)が部分的に劣化して、部分的に張力が低下する可能性もある。そのため、偏差PD0は、印刷方向(Y方向)に沿った方向である第一方向(α方向)の偏差PD0以外にも、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0のうちの少なくとも一つの偏差PD0を含む可能性がある。
1-3-2.補正部52
補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0がはんだ80の位置ずれを判断する際の第一閾値TH1よりも小さく設定される第二閾値TH2を超えた場合に、偏差PD0を低減するようにマスク70および基板90の相対位置を印刷方向(Y方向)ごとに補正する(図4に示すステップS16)。これにより、上記の偏差PD0が、はんだ80の位置ずれを判断する際の閾値(第一閾値TH1)に達する前に、補正部52は、マスク70および基板90の相対位置を補正することができる。
補正部52は、上記のようにマスク70および基板90の相対位置を印刷方向(Y方向)ごとに補正することができれば良く、種々の形態をとり得る。既述されているように、例えば、上記の偏差PD0は、第一方向(α方向)の偏差PD0、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0のうちの少なくとも一つを含む可能性がある。よって、補正部52は、第一方向(α方向)の偏差PD0、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0のうちの少なくとも一つを補正する。
例えば、図5に示す例では、第一方向(α方向)には、正の偏差PD0が生じている。第一方向(α方向)は、印刷方向(Y方向)に沿った方向であり、例えば、正の方向である往路方向(Y1方向)と、負の方向である復路方向(Y2方向)とを備える。よって、この場合、補正部52は、第一方向(α方向)の正の偏差PD0を低減するように、第一方向(α方向)の負の方向である復路方向(Y2方向)に、マスク70および基板90のうちの一方を他方に対して移動させる。
具体的には、図2に示す印刷機WM1の基板保持部11は、基板90の搬送時に下降しており、基板90が所定位置に搬送されると、基板90と共に上昇して、マスク70の下面に基板90の上面を密着させた状態で、基板90を保持する。つまり、実施形態の印刷機WM1は、固定されているマスク70に対して、基板90を移動させることができる。また、基板保持部11は、基板90の搬送方向(X方向)、印刷方向(Y方向)および鉛直方向(Z方向)に移動することができ、回転することもできる。
よって、上記の例では、補正部52は、基板90と共に基板保持部11を復路方向(Y2方向)に補正量分、移動させた後に、基板90と共に基板保持部11を上昇させる。そして、補正部52は、マスク70の下面に基板90の上面を密着させた状態で、基板保持部11に基板90を保持させる。これにより、第一方向(α方向)の正の偏差PD0が低減される。補正部52は、同様にして、第一方向(α方向)の負の偏差PD0を低減することもできる。また、補正部52は、同様にして、第二方向(β方向)の偏差PD0を低減することもできる。さらに、補正部52は、同様にして、回転方向(θ方向)の偏差PD0を低減することもできる。
なお、印刷機WM1に基板90が搬入される場合に、基板90の停止位置が目標の停止位置から、ずれていると、既述されている偏差PD0が生じる。よって、図2に示すように、実施形態の印刷機WM1には、撮像装置FC0が設けられている。撮像装置FC0は、例えば、XYテーブルによって、基板90の搬送方向(X方向)および印刷方向(Y方向)に移動することができ、マスク70および基板90の各々に設けられる位置決め基準部を撮像することができる。
具体的には、基板保持部11が下降した状態のときに基板90が搬送されると、撮像装置FC0は、基板90に設けられる位置決め基準部に移動して、位置決め基準部を含む基板90の所定領域を撮像する。同様にして、撮像装置FC0は、マスク70の位置決め基準部を含む所定領域を撮像する。制御装置40は、撮像された画像を画像処理して、基板90の位置決め基準部と、マスク70の位置決め基準部を認識する。制御装置40は、両者の位置ずれを補正するように、マスク70および基板90のうちの少なくとも一方の位置を調整する。これにより、基板90の目標の停止位置と実際の停止位置との偏差が補正される。
また、取得部51によって取得された偏差PD0を一度に解消しようとすると、補正量が大きくなり易い。補正量が大きくなるほど、マスク70および基板90の一方に対する他方の移動量が必要以上に大きくなるオーバーシュートが生じ易くなり、制御が不安定になる可能性がある。そこで、補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0よりも少ない補正量で、マスク70および基板90の相対位置を徐々に補正すると良い。
例えば、補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0に対して、所定の反映率RP0を乗じた乗算値を補正量とすることができる。反映率RP0は、100%よりも小さい任意の割合に設定することができる。後述されるように、反映率RP0は、印刷機WM1の使用者が設定することもできる。反映率RP0が100%よりも小さく設定されることにより、上記の乗算値(補正量)は、取得部51によって取得された偏差PD0よりも小さくなる。図4に示すステップS11~ステップS16に示す処理および判断が繰り返されることにより、補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0よりも少ない補正量で、マスク70および基板90の相対位置を徐々に補正することができる。
また、はんだ80の位置ずれを判断する際の第一閾値TH1、および、第一閾値TH1よりも小さく設定される第二閾値TH2は、任意に設定することができる。後述されるように、例えば、第一閾値TH1および第二閾値TH2のうちの少なくとも一方は、印刷機WM1の使用者が設定することができる。さらに、印刷機WM1には、マスク70および基板90の相対位置を補正可能な最小補正量MC0が存在し、補正部52は、最小補正量MC0よりも小さい補正量で、マスク70および基板90の相対位置を補正することは、困難である。
そこで、補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0が、マスク70および基板90の相対位置を補正可能な最小補正量MC0よりも大きい場合に、マスク70および基板90の相対位置を補正すると良い。換言すれば、補正部52は、取得部51によって取得された偏差PD0が、マスク70および基板90の相対位置を補正可能な最小補正量MC0よりも小さい場合に、マスク70および基板90の相対位置を補正しない。このように、補正部52は、第二閾値TH2として、最小補正量MC0を使用することができる。
既述されているように、補正部52は、第一方向(α方向)の偏差PD0、第二方向(β方向)の偏差PD0、および、回転方向(θ方向)の偏差PD0のうちの少なくとも一つを補正することができる。よって、最小補正量MC0は、第一方向(α方向)の最小補正量MC1、第二方向(β方向)の最小補正量MC2、および、回転方向(θ方向)の最小補正量MC3のうちの少なくとも一つを含むことができる。なお、後述されるように、最小補正量MC0は、印刷機WM1の使用者が設定することもできる。また、補正部52は、第二閾値TH2として、最小補正量MC0と第一閾値TH1との間の任意の閾値を使用することもできる。
また、はんだ80の面積SH0が極端に小さい場合、または、はんだ80の面積SH0が極端に大きい場合には、はんだ80の位置ずれが生じていないにも関わらず、はんだ80の位置ずれが生じていると誤認識される可能性がある。例えば、図5に示す目標領域80gの紙面右側の半分の領域に、はんだ80が印刷されている場合を想定する。この場合、目標領域80g内にはんだ80が印刷されており、はんだ80の位置ずれは、生じていない。
しかしながら、図5に示す目標領域80gの紙面右側の半分の領域の中心位置は、目標印刷位置PG0に対して、紙面右側に移動している。そのため、印刷実位置PR0は、目標印刷位置PG0に対して、紙面右側に移動し、はんだ80の位置ずれが生じていないにも関わらず、はんだ80の位置ずれが生じていると誤認識される可能性がある。はんだ80の面積SH0が極端に小さい場合について上述されていることは、はんだ80の面積SH0が極端に大きい場合についても、同様に言える。
そこで、取得部51は、基板90に印刷されたはんだ80の面積SH0を取得すると良い。そして、補正部52は、取得部51によって取得されたはんだ80の面積SH0が、目標面積SG0を基準に設定される許容範囲SR0に含まれる場合に、マスク70および基板90の相対位置を補正すると良い(図4に示すステップS15およびステップS16)。印刷検査機WM2は、各パッドについて、印刷機WM1によって基板90に印刷されたはんだ80の面積SH0を検査することができる。よって、取得部51は、印刷検査機WM2の検査結果を取得して、各パッドについて、はんだ80の面積SH0を取得することができる。
また、目標面積SG0は、図5に示す目標領域80gの面積に相当する。さらに、許容範囲SR0は、上記の誤認識が生じない範囲であれば良く、許容範囲SR0の下限値SR1および上限値SR2は、任意に設定することができる。例えば、下限値SR1および上限値SR2は、目標面積SG0を中心にして均等に設定することができる。具体的には、下限値SR1は、例えば、目標面積SG0の90%に設定することができ、上限値SR2は、例えば、目標面積SG0の110%に設定することができる。また、後述されるように、例えば、下限値SR1および上限値SR2のうちの少なくとも一つは、印刷機WM1の使用者が設定することができる。
1-3-3.事前処理部53
既述されているように、取得部51は、基板90に印刷されたはんだ80の面積SH0を取得することができる。取得部51によって取得されたはんだ80の面積SH0が目標面積SG0を基準に設定される許容範囲SR0に含まれず、且つ、面積SH0がはんだ80のかすれを判断する際の閾値TH3よりも大きく設定される予備閾値TH4よりも小さい条件を、所定条件とする。
事前処理部53は、上記の所定条件を充足する場合に、はんだ80のかすれが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させる(図4に示すステップS17およびステップS18)。これにより、事前処理部53は、取得部51によって取得されたはんだ80の面積SH0が、はんだ80のかすれを判断する際の閾値TH3に達する前に、はんだ80のかすれが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させることができる。
閾値TH3および予備閾値TH4は、第一閾値TH1および第二閾値TH2と同様に、任意に設定することができる。後述されるように、閾値TH3および予備閾値TH4のうちの少なくとも一つは、印刷機WM1の使用者が設定することもできる。閾値TH3は、例えば、目標面積SG0の50%に設定することができ、予備閾値TH4は、例えば、目標面積SG0の60%に設定することができる。また、事前処理部53は、種々の対処処理を実行させることができる。はんだ80のかすれの原因として、例えば、マスク70の開口部71の目詰まりが予想される。
そのため、事前処理部53は、対処処理として、マスク70のウエットクリーニングを実行すると良い。ウエットクリーニングは、例えば、アルコールなどをマスク70に塗布して清掃する湿式のクリーニング方法をいう。事前処理部53は、必要に応じて、ウエットクリーニングと、ドライクリーニング(乾式のクリーニング方法)を併用することもできる。また、事前処理部53は、必要に応じて、バキューム(吸引式のクリーニング方法であり、開口部71に残留する残留物を吸引して清掃するクリーニング方法)を併用することもできる。
また、取得部51によって取得されたはんだ80の面積SH0が目標面積SG0を基準に設定される許容範囲SR0に含まれず、且つ、面積SH0がはんだ80の滲みまたはブリッジを判断する際の閾値TH5よりも小さく設定される予備閾値TH6よりも大きい条件を、規定条件とする。事前処理部53は、上記の規定条件を充足する場合に、はんだ80の滲みまたはブリッジが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させる(図4に示すステップS19およびステップS20)。これにより、事前処理部53は、取得部51によって取得されたはんだ80の面積SH0が、はんだ80の滲みまたはブリッジを判断する際の閾値TH5に達する前に、はんだ80の滲みまたはブリッジが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させることができる。
閾値TH5および予備閾値TH6は、第一閾値TH1および第二閾値TH2と同様に、任意に設定することができる。後述されるように、閾値TH5および予備閾値TH6のうちの少なくとも一つは、印刷機WM1の使用者が設定することもできる。閾値TH5は、例えば、目標面積SG0の150%に設定することができ、予備閾値TH6は、例えば、目標面積SG0の140%に設定することができる。また、事前処理部53は、種々の対処処理を実行させることができる。
はんだ80の滲みまたはブリッジの原因として、例えば、マスク70の汚れが予想される。そのため、事前処理部53は、対処処理として、マスク70のドライクリーニングを実行すると良い。事前処理部53は、必要に応じて、ウエットクリーニングと、ドライクリーニングを併用することもできる。また、事前処理部53は、必要に応じて、バキュームを併用することもできる。
1-3-4.設定部54
設定部54は、基板90にはんだ80を印刷する印刷機WM1の使用者に、第一閾値TH1および第二閾値TH2のうちの少なくとも一方を含む所定の閾値を設定させる。設定部54は、印刷機WM1の使用者に所定の閾値を設定させることができれば良く、種々の形態をとり得る。
例えば、設定部54は、印刷機WM1の表示装置41を用いて、印刷機WM1の使用者に所定の閾値を設定させることができる。設定部54は、印刷検査機WM2の表示装置を用いて、印刷機WM1の使用者に所定の閾値を設定させることもできる。設定部54は、管理装置WC0の表示装置を用いて、印刷機WM1の使用者に所定の閾値を設定させることもできる。既述されているように、例えば、印刷機WM1の表示装置41は、タッチパネルにより構成されている。例えば、使用者は、図6~図8の破線BL1で囲まれる操作部BP11~操作部BP41を操作することにより、表示装置41に作業フェーズを表示させることができる。
使用者が操作部BP11を操作すると、表示装置41は、生産プログラムの作成段階における作業を表示する。使用者が操作部BP21を操作すると、表示装置41は、生産段階における作業を表示する。使用者が操作部BP31を操作すると、表示装置41は、片付け段階における作業を表示する。使用者が操作部BP41を操作すると、表示装置41は、エラー発生段階における作業を表示する。
また、使用者は、例えば、破線BL2で囲まれる操作部BP22~操作部BP24を操作することにより、各作業フェーズにおける作業状況、設定画面などを表示させることもできる。印刷機WM1の表示装置41について上述されていることは、印刷検査機WM2などの他の表示装置についても、同様に言える。
図6は、設定画面の一例を示している。使用者は、操作領域BP51を操作することにより、はんだ80の面積SH0の許容範囲SR0、マスク70および基板90の相対位置の補正の有無などを設定することができる。具体的には、使用者は、はんだ80の面積SH0の許容範囲SR0において、許容範囲SR0の下限値SR1および上限値SR2を百分率で入力する。また、使用者は、マスク70および基板90の相対位置の補正の有無において、有りまたは無しを選択する。
図7は、設定画面の他の一例を示している。使用者は、操作領域BP51を操作することにより、次回以降の生産における補正の有無、基板90のサンプリング枚数KN0、補正量の反映率RP0、最小補正量MC0などを設定することができる。具体的には、使用者は、次回以降の生産における補正の有無において、有りまたは無しを選択する。また、使用者は、基板90のサンプリング枚数KN0において、取得部51が偏差PD0を取得する場合の基板90の所定枚数を入力する。
さらに、使用者は、補正量の反映率RP0において、取得部51によって取得された偏差PD0に対して乗じる反映率RP0を百分率で入力する。また、使用者は、最小補正量MC0において、第一方向(α方向)の最小補正量MC1、第二方向(β方向)の最小補正量MC2、および、回転方向(θ方向)の最小補正量MC3を入力する。
図8は、設定画面の他の一例を示している。使用者は、操作領域BP51を操作することにより、予備閾値TH4、予備閾値TH6、パッド数、基板数および対処処理を設定することができる。例えば、図8の最上段の設定は、基板90に印刷されたはんだ80の面積が目標面積SG0に対して割合S1(%)以上になった状態が、パッド数PD1および基板数BD1、連続して生じたときに、処理1で示す対処処理を実行することを示している。割合S1は、予備閾値TH6に相当し、この場合、割合S1は、基板90に印刷されたはんだ80の面積の検査閾値の上限値(割合)よりも小さく設定される。
上から二段目の設定は、基板90に印刷されたはんだ80の面積が目標面積SG0に対して割合S2(%)以下になった状態が、パッド数PD2および基板数BD2、連続して生じたときに、処理2で示す対処処理を実行することを示している。割合S2は、予備閾値TH4に相当し、この場合、割合S2は、基板90に印刷されたはんだ80の面積の検査閾値の下限値(割合)よりも大きく設定される。
上から三段目の設定および四段目の設定は、基板90に印刷されたはんだ80の体積についての条件および処理の設定であり、基板90に印刷されたはんだ80の面積と同様にして、設定されている。なお、使用者は、任意のパッド数および基板数を入力することができる。また、処理1~処理4で入力可能な処理(対処処理)には、例えば、マスク70のクリーニングの種類、印刷機WM1の異常停止、はんだ80の補給などが含まれる。
図9は、設定画面の他の一例を示している。同図は、印刷検査機WM2の表示装置における設定画面の一例を示している。使用者は、操作領域BP51を操作することにより、はんだ80の位置ずれを判断する際の第一閾値TH1、はんだ80のかすれを判断する際の閾値TH3、はんだ80の滲みまたはブリッジを判断する際の閾値TH5などを設定することができる。
2.印刷品質管理方法
印刷品質管理システム50について既述されていることは、印刷品質管理方法についても同様に言える。具体的には、印刷品質管理方法は、取得工程と、補正工程とを備える。取得工程は、取得部51が行う制御に相当する。補正工程は、補正部52が行う制御に相当する。印刷品質管理方法は、事前処理工程を備えることもできる。事前処理工程は、事前処理部53が行う制御に相当する。印刷品質管理方法は、設定工程を備えることもできる。設定工程は、設定部54が行う制御に相当する。
3.実施形態の効果の一例
印刷品質管理システム50によれば、基板90に印刷されたはんだ80の目標印刷位置PG0に対する偏差PD0が、はんだ80の位置ずれを判断する際の閾値に達する前に、マスク70および基板90の相対位置を印刷方向(Y方向)ごとに補正することができる。印刷品質管理システム50について上述されていることは、印刷品質管理方法についても同様に言える。
34:スキージ、50:印刷品質管理システム、51:取得部、
52:補正部、53:事前処理部、54:設定部、70:マスク、
71:開口部、90:基板、PG0:目標印刷位置、PD0:偏差、
TH1:第一閾値、TH2:第二閾値、MC0:最小補正量、
SG0:目標面積、SH0:面積、SR0:許容範囲、
TH3:閾値、TH4:予備閾値、TH5:閾値、TH6:予備閾値、
WM1:印刷機、Y方向:印刷方向、Y1方向:往路方向、
Y2方向:復路方向、α方向:第一方向、β方向:第二方向、
θ方向:回転方向。

Claims (13)

  1. スキージがマスクの上を摺動して前記マスクの開口部を介して基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差を印刷方向ごとに取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記偏差が前記はんだの位置ずれを判断する際の第一閾値よりも小さく設定される第二閾値を超えた場合に、前記偏差を低減するように前記マスクおよび前記基板の相対位置を前記印刷方向ごとに補正する補正部と、
    を備える印刷品質管理システム。
  2. 前記取得部は、前記印刷方向ごとに所定枚数の前記基板について前記偏差を取得し、取得した前記偏差の平均値を前記印刷方向ごとの前記偏差とする請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  3. 前記印刷方向は、前記スキージが前記マスクの上を一の方向に摺動する往路方向と、前記スキージが前記マスクの上を前記往路方向と反対方向に摺動する復路方向とを備える請求項1または請求項2に記載の印刷品質管理システム。
  4. 前記補正部は、前記印刷方向に沿った方向である第一方向の前記偏差、水平面において前記第一方向に直交する方向である第二方向の前記偏差、および、前記マスクおよび前記基板の一方に対する他方の回転方向の前記偏差のうちの少なくとも一つを補正する請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  5. 前記補正部は、前記取得部によって取得された前記偏差よりも少ない補正量で、前記マスクおよび前記基板の前記相対位置を徐々に補正する請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  6. 前記補正部は、前記取得部によって取得された前記偏差が、前記マスクおよび前記基板の前記相対位置を補正可能な最小補正量よりも大きい場合に、前記マスクおよび前記基板の前記相対位置を補正する請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  7. 前記取得部は、前記基板に印刷された前記はんだの面積を取得し、
    前記補正部は、前記取得部によって取得された前記はんだの前記面積が目標面積を基準に設定される許容範囲に含まれる場合に、前記マスクおよび前記基板の前記相対位置を補正する請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  8. 前記取得部は、前記基板に印刷された前記はんだの面積を取得し、
    前記印刷品質管理システムは、前記取得部によって取得された前記はんだの前記面積が目標面積を基準に設定される許容範囲に含まれず、且つ、前記面積が前記はんだのかすれを判断する際の閾値よりも大きく設定される予備閾値よりも小さい場合に、前記はんだの前記かすれが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させる事前処理部を備える請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  9. 前記事前処理部は、前記対処処理として、前記マスクのウエットクリーニングを実行する請求項8に記載の印刷品質管理システム。
  10. 前記取得部は、前記基板に印刷された前記はんだの面積を取得し、
    前記印刷品質管理システムは、前記取得部によって取得された前記はんだの前記面積が目標面積を基準に設定される許容範囲に含まれず、且つ、前記面積が前記はんだの滲みまたはブリッジを判断する際の閾値よりも小さく設定される予備閾値よりも大きい場合に、前記はんだの前記滲みまたは前記ブリッジが生じたときに実行すべき対処処理を事前に実行させる事前処理部を備える請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  11. 前記事前処理部は、前記対処処理として、前記マスクのドライクリーニングを実行する請求項10に記載の印刷品質管理システム。
  12. 前記基板に前記はんだを印刷する印刷機の使用者に前記第一閾値および前記第二閾値のうちの少なくとも一方を含む所定の閾値を設定させる設定部を備える請求項1に記載の印刷品質管理システム。
  13. スキージがマスクの上を摺動して前記マスクの開口部を介して基板に印刷されたはんだの目標印刷位置に対する偏差を印刷方向ごとに取得する取得工程と、
    前記取得工程によって取得された前記偏差が前記はんだの位置ずれを判断する際の第一閾値よりも小さく設定される第二閾値を超えた場合に、前記偏差を低減するように前記マスクおよび前記基板の相対位置を前記印刷方向ごとに補正する補正工程と、
    を備える印刷品質管理方法。
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