JP3689706B2 - スクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置 - Google Patents

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Description

本発明は主として、クリーム半田および厚膜回路形成用ペーストなどの印刷用ペーストを、プリント基板などの電子回路形成用基板に印刷するスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置に関するものである。
近年、スクリーン印刷装置は、電子部品の回路実装工程におけるクリーム半田印刷工程などに使用されているが、電子機器の小型化に伴って電子回路形成用基板の微細化が進み、それに応じてクリーム半田などの高精度印刷も要求されている。
図１６は従来のスクリーン印刷装置を示している。
被印刷物１は、位置決めステージ昇降駆動手段３により昇降可能な位置決めステージ２に位置決め固定されている。印刷時の位置決めステージ２は被印刷物１の上面がスクリーン版４の下面に当接する付近まで位置決めステージ昇降駆動手段３により持ち上げられる。
左スキージ昇降駆動手段６ａ、右スキージ昇降駆動手段６ｂは両ロッドのエアーシリンダが一般的で、先端にはスキージ５ａ，５ｂが取り付けられている。スキージ５ａ、５ｂの下限位置、すなわちスクリーン版４への押し込みストロークはストッパー７ａ，７ｂの位置調整で決める。水平往復移動駆動手段８の駆動源はＡＣサーボモータが一般的で、左スキージ５ａ，右スキージ５ｂが下降してスクリーン版４の上面に当接した状態で水平移動（Ｘ方向）させて、左スキージ５ａ，右スキージ５ｂでクリーム半田などの印刷ペースト９をスクリーン版４の上面で移動させる。
印刷の工程は図１７に示すように実施されている。
第１工程で被印刷物１を位置決めステージ２に位置決め固定し、第２工程で被印刷物１がスクリーン版４の下面付近まで上昇する。第３工程で左スキージ５ａを下降させ、第４工程で左スキージ５ａをＸ方向右側に移動させて印刷を行なう。
その後、第５工程で被印刷物１をスクリーン版４から低速（２０ｍｍ／秒）で引き離した後、第６工程で左スキージ５ａを上昇させ、第７工程で被印刷物１を取り除く。
次に右スキージ５ｂ側での印刷動作も上記同様に行ない、以降その動作を交互に繰り返す。
位置決めステージ昇降駆動手段３の駆動源としてはエアーシリンダ、パルスモータ、ＡＣサーボモータなどか一般的であるが、低速下降させると、にじみ、かすれの少ない精度良い印刷状態が容易に得られるので、特にＡＣサーボモータが適している。左スキージ５ａ，右スキージ５ｂは主に弾性体で、ウレタンゴム（硬度はＨｓ６０〜９０°）が一般的である。
このようにして、にじみ、かすれのない良好な印刷が連続して得られるが、図１８Ａ〜１８Ｃに示すような問題がある。
図１８Ａは、第４工程の終了状態、図１８Ｂは第５工程の初期状態、図１８Ｃは第５工程の末期状態をそれぞれ示す。図１８Ａに示す第４工程の終了状態では、比較的精度良く印刷パターン１１ａが形成されている。この時、左スキージ５ａがスクリーン版４への押し込みストローク分のみ湾曲している。
図１８Ｂは、押し込みストローク分のみ左スキージ５ａがスクリーン版４を押し下げることでスクリーン版４が傾き、この影響で印刷形状が印刷パターン１１ｂのように徐々に崩れ始め、図１８Ｃに示すように印刷パターン１１ｃのコーナー部分に印刷ペースト９が持ち上げられたような角（ツノ）１０が形成されてしまう。
この印刷ペースト９の角１０は徐々にだれてきて、被印刷物１の上に落下し、印刷不良を引き起こすという問題点を有していた。
一例として、クリーム半田印刷を代表とする電子部品実装工程においては、その後の工程の半田付けリフロー後、だれて落下したクリーム半田が半田ボール、半田ブリッジなどの半田付け不良を引き起こしている。
近年、スクリーン印刷方法とその装置の分野では、スクリーンメタルマスク（スクリーン版）の大開口領域に対応する領域と微小開口領域に対応する領域とが回路において混在する基板にスクリーン印刷する場合が増加している。ここで、「微小開口領域」とは、スキージ移動方向沿いのマスクの開口の各開口寸法の値が所定の閾値より小さい領域を意味する。「大開口領域」とは、上記スキージ移動方向沿いのマスクの開口の各開口寸法の値が所定の閾値以上の領域を意味する。
上記マスクの大開口領域に対応する領域と微小開口領域に対応する領域とが回路において混在する基板に従来例のスクリーン印刷方法とその装置によりスクリーン印刷する場合を図１９〜図２２に基づいて説明する。
スクリーン印刷装置の斜視図である図１９において、１０１はスクリーンメタルマスク、１０２は基板、８０３は印刷ヘッド、１０４は印刷ヘッド８０３を駆動する印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ、１０５は印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ１０４の駆動力を伝える印刷ヘッド用ボールネジ、１０６は印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ１０４を駆動する印刷ヘッド用ＡＣサーボドライバー部、１０７はスクリーンメタルマスク１０１と基板１０２の認識マークを認識する視覚認識カメラ、１０８は視覚認識カメラ１０７を駆動する認識カメラ用ＡＣサーボモータ、１０９は認識カメラ用ＡＣサーボモータ１０８の駆動力を伝える認識カメラ用ボールネジ、１１０は認識カメラ用ＡＣサーボモータ１０８を駆動する認識カメラ用ＡＣサーボドライバー部、８１１は各サーボモータドライバー部に対して指令を出す制御部、１１２は制御部８１１にデータを入力する操作部、１１３は基板１０２を規制するステージ、１１４はステージ１１３を駆動するステージ用ＡＣサーボモータ、１１５はステージ用ＡＣサーボモータ１１４の駆動力を伝えるステージ用ボールネジ、１１６はステージ用ＡＣサーボモータ１１４を駆動するステージ用ＡＣサーボドライバー部、１１７は印刷前の基板１０２を搬入するローダ部、１１８は印刷後の基板１０２を搬出するアンローダ部、１１９は本体部である。
スクリーンメタルマスク１０１の平面図である図２０において、１２０は、基板上の例えばチップ部品領域に対応する、マスク１０１の大きい開口内の半田ペーストが基板１０２上に印刷される大開口領域、１２１は、基板上の例えば狭ピッチＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）領域に対応する、マスク１０１の微小開口内の半田ペーストが基板１０２上に印刷される微小開口領域である。
従来例のスクリーン印刷方法を使用するスクリーン印刷装置の動作を図１９〜図２２に基づいて説明する。
従来例のフローチャートを示す図２２のステップ＃９０１において、作業者は操作部１１２を使用し、スクリーンメタルマスク１０１に合わせて印刷ヘッド８０３のスキージ１２３の下降・上昇位置、即ち、印刷開始位置と印刷終了位置とを入力し、且つ、基板１０２の回路を安定して適正印刷できる印刷速度Ｖを入力する。この場合、上記の安定して適正印刷できる印刷速度Ｖとは、マスクの最も微小な開口領域に対応する領域であって上記基板１０２を構成する回路の中の領域を安定して適正印刷できる低い印刷速度になる。
ステップ＃９０２において、ローダ部１１７が基板１０２をステージ部１１３に搬入する。
ステップ＃９０３において、視覚認識カメラ１０７が、基板１０２の認識マークの位置を認識し、スクリーンメタルマスク１０１の認識マーク位置に基づいて位置補正量の計算を行い、上記基板１０２の位置決めの補正を行う。
ステップ＃９０４において、印刷ヘッド８０３のスキージ１２３が、印刷開始位置に移動・下降し、ステップ＃９０１において入力された上記印刷速度Ｖで、印刷開始位置から印刷終了位置まで等速度印刷して上昇する。
ステップ＃９０５において、上記基板１０２を載置したステージ１１３が下降して上記基板１０２をアンローダ部１１８に移し、アンローダ部１１８が上記基板１０２を本体部１１９から搬出する。
しかし、上記の従来例の構成では、スキージ１２３の速度が一定であるので、基板１０２の回路全体を安定して適正印刷できる印刷速度として、マスクの最も微小な開口領域に対応する領域であって上記基板１０２を構成する回路の中の領域を安定して適正印刷できる低い印刷速度を使用している。
その理由は、スキージ１２３を使用する印刷では、図２０に示すスクリーンメタルマスク１０１の微小開口領域１２１を、スクリーンメタルマスク１０１の大開口領域１２０に適した高速印刷速度で印刷すると、図２１Ａに示すように、スキージ１２３の速度Ｖが速すぎて、クリーム半田１２２が、基板１０２の電極１２５上に位置決めされたスクリーンメタルマスク１０１の印刷穴１２４の中を充填することができず、上記スクリーンメタルマスク１０１を取り外した後に、図２１Ｂに示すように、基板１０２の電極１２５上に印刷されるクリーム半田１２２の量が不足するからである。
従って、従来の印刷装置では、大開口領域１２０と微小開口領域１２１とが混在する場合、高速印刷速度で印刷できる大開口領域１２０についても、微小開口領域１２１用の低速印刷速度を使用して印刷しており印刷タクトが遅いという問題点がある。
また、スクリーン印刷装置を示す図１２〜図１４及び図２３と、従来の印刷方法のフロチャートを示す図２４とに基づいて従来例を説明する。
ステージ２は、前工程から搬入されたプリント基板１のような被印刷物を載置して位置規制し、上記スクリーン版４の下面まで上昇する。そして、印刷終了後は、下降し、プリント基板１を後工程へ搬出させる。上記左方向印刷用スキージ５ａと上記右方向印刷用スキージ５ｂはスキージ用昇降駆動手段により上下に移動すると共に、水平往復移動駆動手段８のモータ８ａの回転に伴いネジ軸８ｂの回転により該ネジ軸８ｂに螺合したナットを有する水平移動部８ｃにより、上記スキージ５ａ，５ｂは左右方向に移動し、上記スクリーン版４に載置された印刷ペーストの一例であるクリーム半田９を、上記スクリーン版４を通してプリント基板１に印刷する。図１２、図１３は右方向の印刷中を示し、図１４は左方向への印刷待機中を示す。図２３の８１２は上記モータ８ａを駆動するための指令を出すＮＣ部、８１１は印刷装置全体を制御する制御部である。
次に、従来例の動作を、図２４のフローチャートと、図１２〜１４及び図２３とに基づいて説明する。
先ず、制御部８１１から、予め設定してある印刷速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を、スキージの移動速度として、ＮＣ部８１２に入力しておく。これによって、上記ＮＣ部８１２は、入力された上記印刷速度Ｖで左右のスキージ５ａ，５ｂが移動するようにモータ８ａを制御するようになる。
図２４のステップ＃１０１のプリント基板搬入工程において、前工程から搬入されたプリント基板１が、ステージ２に載置されて位置規制され、この状態でステージ２が上昇して、載置したプリント基板１の上面を、スクリーン版４の下面に接触させる。
ステップ＃１０２の印刷工程において、前述のようにして、ＮＣ部８１２の制御でモータ８ａが回転し、左スキージ５ａ又は右スキージ５ｂが、上記印刷速度Ｖで移動して、上記スクリーン版４に載置されたクリーム半田９を、上記スクリーン版４を通過させてプリント基板１に印刷する。この場合、印刷中の上記クリーム半田９が、スキージ５ａに押されスクリーン版４上を回転して移動する状態、即ち、ローリング状態にあるのが最適状態であり、印刷後の形状、スクリーン抜け性が良い。
ステップ＃１０３のプリント基板搬出工程において、印刷終了後は、モータ８ａが停止し、スキージ５ａが上昇し、ステージ２が下降して、プリント基板１が後工程に搬出される。
ステップ＃１０４の判断工程において、作業予定数の終了を判断し、否であればステップ＃１０１に戻り、終了であれば終了する。
しかし、上記の従来例の構成では、プリント基板１を搬入し搬出する前後工程の都合、休憩時間等により、印刷待機時間が発生し、印刷待機時間が長くなると、クリーム半田９のチキソ比が低下し、また、スクリーン版４に載置されたクリーム半田９が乾燥して粘度が高くなる。このクリーム半田９の状態で印刷待機が解除され、プリント基板１が搬入され位置決めされて印刷が始まると、スキージ５ａは予めＮＣ部８１２に入力されている印刷速度Ｖで移動する。この状態では、チキソ比が低下し、また粘度も高くなっているクリーム半田９は、適正なローリングをしない状態で印刷され、クリーム半田欠け、半田不足、かすれ等の不良が発生し、不良基板を生産するという問題点がある。
本発明の目的は、良好な品質の印刷を行うことができるスクリーン印刷方法及び印刷装置を提供することにある。
より詳しくは、本発明の目的は、コーナー部分の印刷ペーストに角が発生しない良好な印刷状態が得られるスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置を提供することにある。また、本発明の目的は、スクリーンメタルマスク（スクリーン版（ｓｔｅｎｃｉｌ））の大開口領域と微小開口領域にそれぞれ対応する領域が混在する基板を品質良くかつ能率良くクリーム半田印刷できるスクリーン印刷方法及びその装置を提供することにある。本発明の目的は、印刷待機が解除され印刷を再開する際に、クリーム半田欠け、半田不足、かすれ等の不良が発生しない印刷方法及び印刷装置を提供することにある。
本発明の１つの態様によれば、クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、
上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、所定時間以上の印刷待機の有無を判定し、上記所定時間以上の印刷待機が無ければ上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行い、上記所定時間以上の印刷待機が有れば、上記印刷待機時間に応じて、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行い、所定時間後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにしたスクリーン印刷方法を提供する。
また、本発明の別の態様によれば、クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、
上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、所定時間以上の印刷待機の有無を判定し、上記所定時間以上の印刷待機が無ければ上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行い、上記所定時間以上の印刷待機が有れば、上記印刷待機時間に応じて、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行い、所定枚数の基板をスクリーン印刷した後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにしたスクリーン印刷方法を提供する。
その他の態様は以下のとおりである。
本発明の第１態様によれば、昇降可能な位置決めステージに載置された被印刷物に、回路パターンが形成されているスクリーン版の上面を印刷用スキージが押し込みながら水平移動して印刷ペーストを上記スクリーン版を介して上記被印刷物に印刷塗布して、上記スクリーン版の回路パターンに相当する回路パターンを上記被印刷物に印刷するに際し、
上記スキージを、少なくとも、上記スクリーン版上を上記印刷用スキージが押し込んでいる押し込みストローク分上昇させる工程と、
その後、上記位置決めステージが下方に移動して上記被印刷物を上記スクリーン版の下面から引き離す工程とを備えるようにしたスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２態様によれば、上記印刷用スキージの押し込み前の上記スクリーン版上方での上昇待機位置、上記スキージの上記スクリーン版に対する押し込み位置、上記スキージが上記スクリーン版の上面に接触する瞬間の位置をそれぞれスクリーン印刷装置の制御部に数値入力し、上記制御部により数値入力された各位置において下記の所定の動作を行わせるものであって、上記上昇工程と上記引き離し工程の前に、
スクリーン印刷開始前に上記上昇待機位置で上記スキージを待機させ、
上記上昇待機位置から上記押し込み位置まで上記スキージを下降させて上記押し込み動作を行わせて上記印刷動作を行わせるようにし、
上記引き離し工程では、上記印刷動作終了後、上記スキージが上記押し込み位置から上記スキージが上記スクリーン版の上面に接触する瞬間の上記位置まで上昇させるようにした第１態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第３態様によれば、上記スキージを上記スクリーン版に対してデジタル制御により上下動させるようにした第１又は２態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第４態様によれば、上記被印刷物引き離し工程において、上記上昇工程において上記スキージの押し込みストローク分だけ上昇する上記スキージの上昇速度よりも遅い速度で上記位置決めステージが下方に移動して、上記被印刷物を上記スクリーン版の下面から引き離した後、上記スキージを待機のため上昇させるようにした第１〜３態様のいずれかに記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第５態様によれば、昇降可能な位置決めステージに載置された被印刷物に、回路パターンが形成されているスクリーン版の上面を印刷用スキージが押し込みながら水平移動して印刷ペーストを上記スクリーン版を介して上記被印刷物に印刷塗布して、上記スクリーン版の回路パターンに相当する回路パターンを上記被印刷物に印刷するスクリーン印刷装置において、
上記印刷用スキージを、少なくとも、上記スクリーン版上を上記印刷用スキージが押し込んでいる押し込みストローク分上昇させたのち、上記位置決めステージを下方に移動して上記被印刷物を上記スクリーン版の下面から引き離すように印刷用スキージ用昇降駆動装置と位置決めステージ昇降駆動装置とを制御する制御部を備えたスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第６態様によれば、上記印刷用スキージの押し込み前の上記スクリーン版上方での上昇待機位置、上記スキージの上記スクリーン版に対する押し込み位置、上記スキージが上記スクリーン版の上面に接触する瞬間の位置をそれぞれ入力手段から上記制御部に数値入力し、上記制御部により、上記数値入力された各位置において下記の所定の動作を行わせるものであって、
スクリーン印刷開始前に上記印刷用スキージ用昇降駆動装置により上記上昇待機位置で上記スキージを待機させ、
上記印刷用スキージ用昇降駆動装置により、上記上昇待機位置から上記押し込み位置まで上記スキージを下降させて上記押し込み動作を行わせて上記印刷動作を行わせ、
上記印刷動作終了後、上記スキージを押し込みストローク分上昇させるとき、上記印刷用スキージ用昇降駆動装置により、上記スキージが上記押し込み位置から上記スキージが上記スクリーン版の上面に接触する瞬間の上記位置まで上昇させ、
上記位置決めステージ昇降駆動装置により上記ステージが下降されて上記被印刷物の上記スクリーン版の下面からの引き離し工程を行うようにした第５態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第７態様によれば、上記印刷用スキージ用昇降駆動装置は、モータと、該モータの回転軸に連結されたネジ軸と、該ネジ軸に螺合して上下方向沿いに上記スキージを移動させる移動体とより構成され、上記モータの回転制御により上記スキージの上下動を制御するようにした第５又は６態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第８態様によれば、上記スキージを上記スクリーン版に対して上記制御部でデジタル制御により上下動させるようにした第５〜７態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第９態様によれば、上記印刷用スキージ用昇降駆動装置により、上記スクリーン版上を上記スキージが押し込んでいる押し込みストローク分だけ少なくとも上記スキージを上昇させたのち、上記位置決めステージ昇降駆動装置により、上記スキージの上昇速度よりも遅い速度で上記位置決めステージが下方に移動して上記被印刷物を上記スクリーン版の下面から引き離したのち、上記印刷用スキージ用昇降駆動装置により、上記スキージを待機位置まで上昇させるようにした第５〜８態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第１０態様によれば、スクリーン印刷装置を使用して、クリーム半田を印刷すべき基板上にスクリーンマスクを位置決めし、上記スクリーンマスクに当接しながら上記スクリーンマスクに対して平行移動する印刷ヘッドのスキージにより、上記スクリーンマスク上に供給した上記クリーム半田を上記スクリーンマスクに刷り込んで上記基板の電極上に印刷するスクリーン印刷方法において、
上記基板は、上記スキージの移動方向沿いに、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が所定の閾値より小さい第１領域と、上記開口寸法の値が上記閾値以上の第２領域とに区分けされ、上記第１領域での上記スキージの速度を上記第２領域での上記スキージの速度より遅くするようにしたスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第１１態様によれば、上記第１領域と第２領域のデータと、上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度のデータとが、作業者により又は上記スクリーン印刷装置を制御する上位コンピュータから上記スクリーン印刷装置に入力され、
入力された上記第１領域と第２領域のデータと、上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度のデータとを基にして、上記第１領域と上記第２領域との間で上記スキージの速度の切替えが行われる第１０態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第１２態様によれば、視覚認識カメラにより上記マスクの開口寸法を認識して上記第１領域及び第２領域のデータを上記スクリーン印刷装置に入力するとともに、作業者又は上記スクリーン印刷装置を制御する上位コンピュータにより上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度のデータを入力し、
上記視覚認識カメラの認識による上記第１領域及び第２領域の入力データと、上記作業者又は上記上位コンピュータによる上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度の入力データとを基にして上記第１領域と上記第２領域との間で上記スキージの速度の切り替えが行われるようにした第１０態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第１３態様によれば、上記スキージの移動方向とは交差する方向において、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が所定の閾値より小さい開口と、スキージの移動方向沿いのマスクの開口寸法の値が所定の閾値以上の開口とが混在するとき、上記小さい開口に基づき上記第１領域として該第１領域に対応する速度で上記スキージを移動させるようにした第１０〜１２態様のいずれかに記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第１４態様によれば、上記印刷により形成されるクリーム半田上に上記基板に実装される部品の外部端子が配置されるとき、上記閾値は、上記外部端子間のピッチであるようにした第１０〜１３態様のいずれかに記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第１５態様によれば、クリーム半田を印刷すべき基板上にスクリーンマスクを位置決めし、上記スクリーンマスクに当接しながら上記スクリーンマスクに対して平行移動する印刷ヘッドのスキージにより、上記スクリーンマスク上に供給した上記クリーム半田を上記スクリーンマスクに刷り込んで上記基板の電極上に印刷するスクリーン印刷装置において、
上記基板は、上記スキージの移動方向沿いに、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が所定の閾値より小さい第１領域と、上記開口寸法の値が上記閾値以上の第２領域とに区分けされ、上記第１領域での上記スキージの速度を上記第２領域での上記スキージの速度より遅くするように制御する制御部を備えるようにしたスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第１６態様によれば、作業者又は上記制御部を制御する上位コンピュータにより、上記第１領域と第２領域のデータと、上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度のデータとが上記制御部に入力され、これらの入力されたデータを基に上記制御部により上記スキージの速度の切り替えが上記第１領域と上記第２領域との間で行われるようにした第１５態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第１７態様によれば、上記マスクの開口の状態を認識する視覚認識カメラを備え、該視覚認識カメラの上記マスク開口状態の認識により上記第１領域及び第２領域のデータが上記制御部に入力され、作業者又は上記制御部を制御する上位コンピュータにより上記制御部に上記第１領域及び第２領域に対応する上記スキージの速度のデータが入力され、これらの入力されたデータを基に上記制御部により上記スキージの速度の切り替えが上記第１領域と上記第２領域との間で行われるようにした第１５態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第１８態様によれば、上記スキージの移動方向とは交差する方向において、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が上記所定の閾値より小さい開口と、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が上記所定の閾値以上の開口とが混在するとき、上記制御部は、上記小さい開口に基づき上記第１領域として該第１領域に対応する速度で上記スキージを移動させるようにした第１５〜１７態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第１９態様によれば、上記印刷により形成されるクリーム半田上に上記基板に実装される部品の外部端子が配置されるとき、上記閾値は、上記外部端子間のピッチであるようにした第１５〜１８態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第２０態様によれば、クリーム半田を印刷すべき基板を搬入するローダ部と、
上記ローダ部により搬入された上記基板をスクリーン印刷を行うために保持するステージと、
上記クリーム半田を印刷した上記基板を上記ステージから搬出するアンローダ部とをさらに備え、
上記制御部は、
上記基板を、上記スキージの移動方向沿いに、上記スキージの移動方向沿いの上記マスクの開口寸法の値が所定の閾値より小さい第１領域と、上記開口寸法の値が上記閾値以上の第２領域とに区分けするデータと、上記第１領域での上記スキージの速度のデータと、上記第１領域での上記スキージの速度より遅い上記第２領域での上記スキージの速度のデータとを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段で記憶されたデータに基づいて上記印刷ヘッドのスキージ速度を途中で切り替えるプログラムを作成するプログラム作成手段とを備え、
また、上記印刷ヘッドは、上記プログラムを基に上記制御部の制御により上記スキージの速度を途中で切り替えるスキージ速度途中切替え手段を備えるようにした第１５〜１９態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第２１態様によれば、クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、
上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、上記印刷待機時間と印刷再開後の調整印刷速度による印刷時間との関係に基づき、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行うようにしたスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２２態様によれば、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を行う時間は、上記クリーム半田の補充量に応じて設定するようにした第２１態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２３態様によれば、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定時間後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにした第２１又は２２態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２４態様によれば、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定枚数の基板をスクリーン印刷した後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにした第２１又は２２態様に記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２５態様によれば、上記基準印刷速度に戻るまでの上記調整印刷速度を複数段階に設定するようにした第２１〜２４態様のいずれかに記載のスクリーン印刷方法を提供する。
本発明の第２６態様によれば、クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷装置において、
印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、かつ、上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、上記印刷待機時間と印刷再開後の調整印刷速度による印刷時間との関係に基づき、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、上記スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行う制御部を備えるようにしたスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第２７態様によれば、上記制御部により、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を行う時間は、上記クリーム半田の補充量に応じて設定するようにした第２６態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第２８態様によれば、上記制御部により、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定時間後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにした第２６又は２７態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第２９態様によれば、上記制御部により、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定枚数の基板をスクリーン印刷した後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにした第２６又は２７態様に記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明の第３０態様によれば、上記制御部により、上記基準印刷速度に戻るまでの上記調整印刷速度を複数段階に設定するようにした第２６〜２９態様のいずれかに記載のスクリーン印刷装置を提供する。
本発明のスクリーン印刷方法によれば、被印刷物をスクリーン版の下面から位置決めステージで下方へ引き離す前に、スクリーン版上を印刷用スキージが押し込んでいる押し込みストローク分のみ印刷用スキージを上昇させたのち、被印刷物をスクリーン版の下面から位置決めステージで下方へ引き離し、その後に印刷用スキージを上昇させることができるので、その結果、スクリーン版が傾かない水平状態を保ちながら、被印刷物をスクリーン版から引き離すことができ、スクリーン版に設けた回路パターン形状にほぼ等しく、従来のようにコーナー部分に角（ツノ）がない、良好な印刷パターンを得ることができる。
本発明のスクリーン印刷装置によれば、位置決めステージが下方へ移動して被印刷物を上記スクリーン版の下面から引き離す前に、印刷用スキージを上昇させてから、位置決めステージを下方に移動して被印刷物をスクリーン版の下面から引き離すように印刷用スキージ用昇降駆動装置と位置決めステージ昇降駆動装置を運転する制御部を備えることにより、上記本発明のスクリーン印刷方法を実現でき、同様な効果を奏することができる。
本発明のスクリーン印刷方法と、本発明のスクリーン印刷装置とは、制御部に、基板の大開口領域と微小開口領域との設定に関するデータと、上記大開口領域に対する高スキージ速度の設定及び上記微小開口領域に対する低スキージ速度の設定に関するデータとを入力され記憶する記憶手段と、上記の入力されたデータに基づいて印刷ヘッドのスキージ速度を途中で切り替えるプログラムを作成するプログラム作成手段とを付加するとともに、上記印刷ヘッドに、スキージ速度を途中で切り替えるスキージ速度途中切替え手段を付加することにより、作業者又は上記スクリーン印刷装置を制御する上位（ホスト）コンピュータによって、大開口領域及び微小開口領域の入力と、高スキージ速度及び低スキージ速度の入力とを行うこと、又は、視覚認識カメラの認識による大開口領域及び微小開口領域の入力と、作業者又は上位（ホスト）コンピュータによる高スキージ速度及び低スキージ速度の入力とを行うことによって、印刷ペーストを印刷すべき基板にマスクの大開口領域に対応する領域のみがある領域を高スキージ速度で印刷し、印刷ペースト印刷すべき基板にマスクの微小開口領域に対応する領域がある領域を低スキージ速度で印刷することにより、上記大開口領域と上記微小開口領域とが混在する場合に、高い印刷品質の保持と高い生産性の確保とが可能になる。
本発明のスクリーン印刷方法によると、印刷を再開する際に、スクリーン版に待機時間中載置されていた印刷ペーストを適正にローリングしながら印刷できるように、上記の測定した印刷待機時間に基づいて判断される印刷ペーストの特性の変化に合わせて、上記基準印刷速度より低下させた調整印刷速度を設定するので、印刷ペーストが、印刷待機時間中に乾燥したりしてその特性が変化していても、調整印刷速度で印刷すれば、適正にローリングしながら印刷され、印刷ペースト欠け、印刷ペースト不足、かすれ等の不良が発生することが無くなる。
又、上記調整印刷速度で印刷する調整印刷数を新しい印刷ペーストの補充量に応じて設定し、上記調整印刷速度で上記調整印刷数を印刷した後に、上記基準印刷速度に戻るので、印刷ペースト欠け、印刷ペースト不足、かすれ等の不良を発生することなく、基準印刷速度に戻ることができる。
本発明の印刷方法によると、印刷待機時間が短い場合には、１段階の調整印刷速度を採用すれば良く、印刷待機時間が長くなるに従って、調整印刷速度の段階数を多くすれば良いので、短い印刷待機時間から長い印刷待機時間まで幅広く対応できる。
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下、本発明の第１実施形態にかかるスクリーン印刷方法を図１〜図３Ｃに基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかるスクリーン印刷方法の実施に使用するスクリーン印刷装置を示す。
被印刷物１は、位置決めステージ昇降駆動装置３により昇降可能な位置決めステージ２に位置決め固定されている。印刷時の位置決めステージ２は、図１に点線で示すように、被印刷物１の上面がスクリーン版４の下面に当接する付近まで位置決めステージ昇降駆動装置３により持ち上げられる。
図１２に示すようにＡＣサーボモータ８ａとそのモータ８ａの回転軸に連結されたネジ軸８ｂとネジ軸８ｂに螺合した移動体８ｃなどから構成される水平往復移動駆動装置８は、左スキージ５ａ，右スキージ５ｂが下降してスクリーン版４の上面に当接した状態で、左スキージ５ａ及び右スキージ５ｂを図１において水平移動（Ｘ方向）させて、左スキージ５ａ，右スキージ５ｂでクリーム半田などの印刷ペースト９をスクリーン版４の上面で移動させる。
１２ａは左スキージ５ａを昇降させる駆動用の左スキージ昇降用パルスモータ、１２ｂは右スキージ５ｂを昇降させる駆動用の右スキージ昇降用パルスモータ、１３ａは左スキージ昇降用パルスモータ１２ａにより正逆回転駆動される左ボールネジ、１３ｂは右スキージ昇降用パルスモータ１２ｂにより正逆回転駆動される右ボールネジ、１４ａは左ボールネジ１３ａに螺合されて該左ボールネジ１３ａの正逆回転により上下動する左ボールネジナット、１４ｂは右ボールネジ１３ｂに螺合されて該右ボールネジ１３ｂの正逆回転により上下動する右ボールネジナットであり、以上の主要構成部品により、印刷用スキージ用昇降駆動装置７００が構成されている。
１５は位置決め制御装置で、上記印刷用スキージ用昇降駆動装置７００によりゴム又は金属などより構成される左スキージ５ａ及び右スキージ５ｂの押し込み前のスクリーン版上方での上昇待機位置、スキージ押し込みストロークの位置、左右のスキージ５ａ，５ｂがスクリーン版４の上面に接触する瞬間の位置をテンキーなどの入出力装置１００から入力された数値データ、または位置決め制御装置１５の内部に備えた記憶部に記憶されたプログラムデータから呼び出されたデータに基づき、それぞれの所定位置に、位置決めができる。
図２は上記第１実施形態にかかるスクリーン印刷方法のスクリーン印刷工程を示し、従来の印刷方法との主な相違点は、第５工程が、従来の技術の説明における図２の第４工程と第５工程の間に付加されたことである。
本発明の第１実施形態にかかるスクリーン印刷方法では、第１工程で、被印刷体１を位置決めステージ２の所定位置に位置決め固定し、第２工程で、ステージ昇降駆動装置３により位置決めステージ２を上昇させてステージ２上の被印刷体１をスクリーン版４の下面付近まで上昇させる。第３工程で、左スキージ昇降用パルスモータ１２ａの駆動により左スキージ５ａをスキージ押し込みストロークの位置まで下降させ、第４工程で、水平往復移動駆動装置８により左スキージ５ａを図１のＸ方向右側に移動させて印刷を行なう。その状態を図３Ａに示す。その後、第５工程で、スクリーン版４の上を印刷用左スキージ５ａが押し込んでいる押し込みストローク分のみ左スキージ５ａを、スクリーン版４の上面に接触する瞬間の位置まで左スキージ昇降用パルスモータ１２ａにより上昇させる。その状態を図３Ｂに示す。第６工程で、基板印刷位置から所定寸法の間、ステージ昇降駆動装置３により位置決めステージ２を超微速（０．１ｍｍ／秒）で図３ＣのＹ方向に下降させて、被印刷物１を図３Ｃに示すようにスクリーン版４から引き離した後、第７工程で、左スキージ５ａを上昇待機位置まで左スキージ昇降用パルスモータ１２ａにより上昇させる。所定寸法だけ移動したのち、位置決めステージ２は超微速より速い速度で下降する。次に、右スキージ５ｂ側での印刷動作も上記左スキージ５ａと同様に行ない、以降その動作を交互に繰り返す。
以上のように、左スキージ昇降用パルスモータ１２ａ、右スキージ昇降用パルスモータ１２ｂの主要構成部品より構成される上記印刷用スキージ用昇降駆動装置７００と、上記位置決め制御装置１５とを設けることにより、左スキージ５ａ及び右スキージ５ｂが、スクリーン版４の上面に接触する瞬間の位置について任意に入出力装置１００を介して入力設定ができ、かつ、被印刷物１をスクリーン版４から引き離す前に、左スキージ５ａ及び右スキージ５ｂをスクリーン版４の上面に接触する瞬間の位置まで上昇させることができるので、スクリーン版４が傾くことがない水平状態を保ちながら、被印刷物１をスクリーン版４から引き離すことができ、スクリーン版４に設けた回路パターン形状にほぼ等しく、従来例において示されたようなコーナー部分に角１０がない、良好な印刷パターン１６を得ることができる。
また、上記印刷用スキージ５ａ，５ｂの上昇待機位置、上記スキージ５ａ，５ｂの上記スクリーン版４に対する押し込み位置、上記スキージ５ａ，５ｂが上記スクリーン版４の上面に接触する瞬間の位置をそれぞれ上記入出力装置１００から上記位置決め制御装置１５に数値入力して記憶部に記憶させて、上記制御装置１５は上記記憶部で記憶された数値に基づき上記各位置をデジタル制御するようにしたので、各印刷毎に上記各位置を再現性良く制御することができて、スクリーン印刷の精度を向上させることができる。
また、上記スクリーン版４上を上記スキージ５ａ，５ｂが押し込んでいる押し込みストローク分だけ少なくとも上記スキージ５ａ，５ｂを上昇させたのち、基板印刷位置から所定寸法の間、上記スキージ５ａ，５ｂの上昇速度よりも遅い速度で上記位置決めステージ２が下方に移動して上記被印刷物１を上記スクリーン版４の下面から引き離したのち、上記スキージ５ａ，５ｂを待機位置まで上昇させるようにしたので、スクリーン版４が傾くことがない水平状態をより確実に保ちながら、被印刷物１をスクリーン版４から引き離すことができ、スクリーン版４に設けた回路パターン形状にほぼ等しく、従来例において示されたようなコーナー部分に角１０がない、良好な印刷パターン１６を得ることができる。
本発明の第２実施形態にかかるスクリーン印刷方法を使用するスクリーン印刷装置を図４Ａ〜図７Ｂに基づいて説明する。以下の説明において、「微小開口領域」とは、スキージ移動方向沿いのマスクの開口の各開口寸法の値が所定の閾値より小さい領域を意味する。「大開口領域」とは、上記スキージ移動方向沿いのマスクの開口の各開口寸法の値が所定の閾値以上の領域を意味する。
上記スクリーン印刷装置の斜視図である図４Ａにおいて、１０１はスクリーンメタルマスク、１０２は基板、１０３は印刷ヘッド、１０４は印刷ヘッド１０３を駆動する印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ、１０５は印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ１０４の駆動力を伝える印刷ヘッド用ボールネジ、１０６は印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ１０４を駆動する印刷ヘッド用ＡＣサーボドライバー部、１０７はスクリーンメタルマスク１０１と基板１０２の認識マークを認識する視覚認識カメラ、１０８は視覚認識カメラ１０７を駆動する認識カメラ用ＡＣサーボモータ、１０９は認識カメラ用ＡＣサーボモータ１０８の駆動力を伝える認識カメラ用ボールネジ、１１０は認識カメラ用ＡＣサーボモータ１０８を駆動する認識カメラ用ＡＣサーボドライバー部、１１１は各サーボモータドライバー部１０６，１１０に対して指令を出す制御部、１１２は制御部１１１にデータを入力する操作部、１１３は基板１０２を規制するステージ、１１４はステージ１１３を駆動するステージ用ＡＣサーボモータ、１１５はステージ用ＡＣサーボモータ１１４の駆動力を伝えるステージ用ボールネジ、１１６はステージ用ＡＣサーボモータ１１４を駆動するステージ用ＡＣサーボドライバー部、１１７は印刷前の基板１０２を搬入するローダ部、１１８は印刷後の基板１０２を搬出するアンローダ部、１１９は装置本体部である。よって、上記制御部１１１には、図４Ｂに示すように、印刷ヘッド１０３、印刷ヘッド用ＡＣサーボドライバー部１０６、視覚認識カメラ１０７、認識カメラ用ＡＣサーボドライバー部１１０、操作部１１２、ステージ１１３、ステージ用ＡＣサーボドライバー部１１６、ローダ部１１７、アンローダ部１１８が接続されている。
なお、第２実施形態において、基板１０２、ステージ１１３、ステージ用ＡＣサーボモータ１１４、スクリーンメタルマスク１０１、印刷ヘッド１０３、スキージ１２３、印刷ペーストの一例としてのクリーム半田１２２、制御部１１１、操作盤１１２は、それぞれ、第１実施形態の基板１、ステージ２、位置決めステージ昇降駆動装置３、スクリーン版４、スキージ５ａ，５ｂなどを有して印刷ヘッドとして機能する移動体８ｃ、スキージ５ａ，５ｂ、印刷ペーストの一例としてのクリーム半田９、制御部１５、入出力装置１００に相当するものである。
本第２実施形態の装置が従来の装置と大きく異なるのは、上記制御部１１１が、制御部本体部１１１ａに加えて、基板１０２の大開口領域と微小開口領域との設定に関するデータと上記大開口領域に対する高スキージ速度の設定及び上記微小開口領域に対する低スキージ速度の設定に関するデータとが入力されて記憶される記憶手段１１１ｂと、上記入力されたデータに基づいて印刷ヘッド１０３のスキージ速度を途中で切り替えるプログラムを作成するプログラム作成手段１１１ｃとを付加する一方、上記印刷ヘッド１０３に、スキージ速度を途中で切り替えるスキージ速度途中切替え手段１０３ａが付加されていることである。
この第２実施形態では、スキージ１２３は、基板１０２のスキージ移動方向とは直交する方向の全領域を一回のスキージ移動により印刷することができる程度の幅寸法を有するものであり、以下により述べる印刷速度によりスキージ１２３を移動させることにより、スキージ移動方向と直交する方向では基板１０２のすべての領域が印刷されるものとする。
本第２実施形態のフローチャートを示す図５のステップ＃１１−１において、作業者は、機種変換時にスクリーンメタルマスク１０１を設置後、操作部１１２を使用して、図６に示すスクリーンメタルマスク１０１の大きい開口内の半田ペーストを基板に印刷する領域である大開口領域１２０（基板のチップ部品領域に対応する領域）と微小な開口内の半田ペーストを基板に印刷する領域である微小開口領域１２１（基板の狭ピッチＱＦＰ「Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ」領域に対応する領域）との位置及びサイズに基づき、上記大開口領域１２０を高速印刷領域として入力手段としての操作部１１２のテンキーにより制御部１１１に入力して記憶手段１１１ｂに記憶させ、上記微小開口領域１２１を低速印刷領域として操作部１１２により制御部１１１に入力して記憶手段１１１ｂに記憶させると共に、上記高速印刷領域の印刷に使用する高スキージ速度Ｖ１と上記低速印刷領域の印刷に使用する低スキージ速度Ｖ２とを操作部１１２により制御部１１１に入力して記憶手段１１１ｂに記憶させる。
図５のステップ＃１１−２において、制御部１１１は、これらの入力され記憶されたデータを使用して、大開口領域である大開口領域１２０を高スキージ速度Ｖ１で印刷し、微小開口領域である微小開口領域１２１を低スキージ速度Ｖ２で印刷する印刷ヘッド１０３の動作プログラムをプログラム作成手段１１１ｃで作り、記憶手段１１１ｂに記憶する。このプログラムはステップ＃１４で使用される。
ステップ＃２において、制御部１１１の制御により、ローダ部１１７が基板１０２をステージ１１３に搬入する。
ステップ＃３において、制御部１１１の制御により、視覚認識カメラ１０７が、基板１０２の認識マークの位置を認識し、スクリーン版であるスクリーンメタルマスク１０１の認識マーク位置に基づいて基板１０２の位置補正量の計算を制御部１１１で行い、計算された位置補正量に基づき制御部１１１により上記基板１０２の位置決めの補正を行う。
ステップ＃１４において、制御部１１１の制御により、上記第１実施形態の左スキージ５ａ又は右スキージ５ｂと同様な機構を有する印刷ヘッド１０３のスキージ１２３が、ステップ＃１１−２において作成及び記憶された動作プログラムに基づいて、上記高速印刷領域の印刷開始位置に移動及び下降し、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、上記低速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記低スキージ速度Ｖ２で、上記低速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、第２の上記高速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記第２の高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷して上昇する。
その結果、図７Ａ，７Ｂに示すように、スキージ１２３の速度Ｖ１、Ｖ２がそれぞれ高速印刷領域である大開口領域１２０と低速印刷領域である微小開口領域１２１とに適しており、微小開口領域である微小開口領域１２１に対しても、クリーム半田１２２が、基板１０２の電極１２５上に位置決めされたスクリーンメタルマスク１０１の開口である印刷穴１２４の中を完全に充填することができ、上記スクリーンメタルマスク１０１を取り外した後に、図７Ｂに示すように、基板１０２の電極１２５の各々の上に印刷されるクリーム半田１２２の量が適正量になる。
ステップ＃５において、制御部１１１の制御により、上記基板１０２を載置したステージ１１３が下降して上記基板１０２をアンローダ部１１８に移し、アンローダ部１１８が上記基板１０２を上記印刷装置の本体部１１９から搬出する。
本第２実施形態によると、上記のようにして、マスク１０１のスキージ移動方向沿いの開口寸法が異なる領域に対応する領域が基板１０２に混在する場合に、操作部１１２から手入力により入力されたデータに基づき、上記基板１０２の各領域の開口寸法に合わせた複数の適正速度で印刷できるようになる。
本発明の第３実施形態にかかるスクリーン印刷方法を使用するスクリーン印刷装置を、図４Ａ，４Ｂ及び図６〜８に基づいて説明する。
本第３実施形態の装置の大略構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する。第２実施形態では高速印刷領域と低速印刷領域とを手入力で制御部１１１に入力していたが、この第３実施形態では、視覚認識カメラ１０７を使用して高速印刷領域と低速印刷領域とを自動的に入力できることを特徴とするものである。具体的には、マスクの開口の開口寸法を視覚認識カメラ１０７の認識により制御部１１１に入力し、制御部１１１で所定の閾値と比較して、上記開口寸法が上記閾値より小さい領域を低速印刷領域とし、上記閾値以上の領域を高速印刷領域と上記制御部１１１で判断し記憶手段１１１ｂに記憶するものである。
本第３実施形態のフローチャートを示す図８のステップ＃２１−１において、作業者は、機種変換時にスクリーンメタルマスク１０１を設置後、操作部１１２を使用して、視覚認識カメラ１０７に上記スクリーンメタルマスク１０１を認識させ、上記スクリーンメタルマスク１０１の大開口領域１２０と微小開口領域１２１との位置及びサイズに関するデータを、制御部１１１に送る。
図８のステップ＃２１−２において、作業者は操作部１１２を使用して、上記高速印刷領域の印刷に使用する高スキージ速度Ｖ１と上記低速印刷領域の印刷に使用する低スキージ速度Ｖ２とを制御部１１１に入力する。
図８のステップ＃２１−３において、制御部１１１は、これらの入力されたデータを使用して、大開口領域１２０を高スキージ速度Ｖ１で印刷し、微小開口領域１２１を低スキージ速度Ｖ２で印刷する印刷ヘッド１０３の動作プログラムをプログラム作成手段１１１ｃで作り、制御部１１１の記憶手段１１１ｂに記憶する。このプログラムは図８のステップ＃２４で使用される。
図８のステップ＃２において、制御部１１１の制御により、ローダ部１１７が基板１０２をステージ部１１３に搬入する。
図８のステップ＃３において、制御部１１１の制御により、視覚認識カメラ１０７が、上記基板１０２の認識マークの位置を認識し、スクリーンメタルマスク１０１の認識マーク位置に基づいて基板１０２の位置補正量の計算を制御部１１１で行い、計算結果に基づき制御部１１１により上記基板１０２の位置決めの補正を行う。
図８のステップ＃２４において、上記のプログラムに基づいて制御部１１１の制御により印刷ヘッド１０３が動作し、印刷ヘッド１０３のスキージ１２３が、上記高速印刷領域の印刷開始位置に移動及び下降し、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、上記低速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記低スキージ速度Ｖ２で、上記低速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、第２の上記高速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記第２の高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷して上昇する。
図８のステップ＃５において、制御部１１１の制御により、上記基板１０２を載置したステージ１１３が下降して上記基板１０２をアンローダ部１１８に移し、アンローダ部１１８が上記基板１０２を上記本体部１１９から搬出する。
本第３実施形態によると、上記のようにして、マスクの開口寸法が異なる領域に対応する領域が基板１０２に混在する場合に、半自動的に、上記基板１０２の上記各領域の開口寸法に合わせた複数の適正速度で印刷できる。
本発明の第４実施形態にかかるスクリーン印刷方法を使用するスクリーン印刷装置を図４Ａ，４Ｂ，６，７Ａ，７Ｂ，９に基づいて説明する。
本第４実施形態の装置の大略構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する。第２実施形態では、高速印刷領域と低速印刷領域とを視覚認識カメラ７により認識して制御部１１１により識別するようにしていたが、この第４実施形態では、この印刷装置の制御部１１１はより上位（ホスト）コンピュータ例えばこの印刷装置を備えた実装装置の制御部から上記高速印刷領域と低速印刷領域のデータ及び高スキージ速度Ｖ１と低スキージ速度Ｖ２のデータを上記印刷装置の制御部１１１に入力するものである。
本第４実施形態のフローチャートを示す図９のステップ＃３１−１において、機種変換時にスクリーンメタルマスク１０１を設置後、上記上位コンピュータから、上記スクリーンメタルマスク１０１の大開口領域１２０と微小開口領域１２１との位置及びサイズに関するデータと、上記大開口領域１２０の印刷に使用する高スキージ速度Ｖ１と上記微小開口領域１２１の印刷に使用する低スキージ速度Ｖ２のデータとを制御部１１１に送る。
図９のステップ＃３１−２において、制御部１１１は、これらの入力されたデータを使用して、大開口領域１２０を高スキージ速度Ｖ１で印刷し、微小開口領域１２１を低スキージ速度Ｖ２で印刷する印刷ヘッド１０３の動作プログラムをプログラム作成手段１１１ｃで作り、記憶手段１１１ｂに記憶する。このプログラムは図９のステップ＃３４で使用される。
図９のステップ＃２において、制御部１１１の制御により、ローダ部１１７が基板１０２をステージ１１３に搬入する。
図９のステップ＃３において、制御部１１１の制御により、視覚認識カメラ１０７が、基板１０２の認識マークの位置を認識し、スクリーンメタルマスク１０１の認識マーク位置に基づいて基板１０２の位置補正量の計算を制御部１１１により行い、計算結果に基づいて制御部１１１により上記基板１０２の位置決めの補正を行う。
図９のステップ＃３４において、制御部１１１の制御により、上記のプログラムに基づいて印刷ヘッド１０３が動作し、印刷ヘッド１０３のスキージ１２３が、上記高速印刷領域の印刷開始位置に移動及び下降し、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、上記低速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記低スキージ速度Ｖ２で、上記低速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷する。次いで、第２の上記高速印刷領域の印刷開始位置にかかると、上記高スキージ速度Ｖ１で、上記第２の高速印刷領域の印刷開始位置から印刷終了位置まで印刷して上昇する。
図９のステップ＃５において、制御部１１１の制御により、上記基板１０２を載置したステージ１１３が下降して上記基板１０２をアンローダ部１１８に移し、アンローダ部１１８が上記基板１０２を本体部１１９から搬出する。
本第４実施形態によると、上記のようにして、マスクの開口寸法が異なる領域に対応する領域が基板１０２に混在する場合に、自動的に、上記基板１０２の各領域に合わせた複数の適正速度で印刷できる。
図１０は、上記第４実施形態の変形例を示している。第４実施形態においては、スキージ移動方向と直交する方向沿いには、大略同一の外部端子ピッチを有する部品の実装が行われる領域が存在することを前提として、上記高速印刷領域と低速印刷領域とに区分けしている。しかしながら、図１０に示すように、このように実装すべき部品の外部端子のピッチがスキージ移動方向と直交する方向沿いに大きく異なるものが配置されている場合も存在する。すなわち、図１０のスクリーンメタルマスク１０１の左端及び右端領域Ａ１，Ａ３では図６のスクリーンメタルマスク１０１と同様に大開口領域１２０であるが、中央の領域Ａ２では図１０の上部が微小開口領域１２１であり、下部が大開口領域１２０となっている。このようにスキージ移動方向に直交する方向沿いにおいて微小開口領域１２１と大開口領域１２０とが混在する領域では、印刷速度の遅い方の速度を優先させて、マスクのより微小な開口領域に対応する回路の印刷が適正に行われるようにする。従って、図１０のスクリーンメタルマスク１０１の印刷速度は、図６のスクリーンメタルマスク１０１の印刷速度と同様にＶ１，Ｖ２，Ｖ１の順に行うことになる。
なお、上記大開口領域と微小開口領域とを区分けするためのマスク１０１の開口１２４の寸法の値の所定の閾値の例としては、最も多く基板に実装される電子部品の外部端子間の狭ピッチが０．５ｍｍであり、端子の幅が０．１８±０．０２ｍｍであり、マスクの厚さが０．１５ｍｍであるとき、０．５ｍｍの半分の０．２５ｍｍとすることができる。よって、０．２５ｍｍより小さい外部端子間ピッチを有する電子部品が実装される予定の領域は微小開口領域として遅い印刷速度で印刷を行う一方、０．２５ｍｍ以上の外部端子間ピッチを有する電子部品が実装される予定の領域は大開口領域として速い印刷速度で印刷を行う。上記閾値は、外部端子間のピッチ、端子幅、マスクの厚さなどによって変わるものである。
本発明の第５実施形態にかかるスクリーン印刷方法及び印刷装置を図１１〜図１５に基づいて説明する。
この第５実施形態では、印刷ペーストをスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、上記印刷待機時間と印刷再開後の調整印刷速度による印刷時間との関係に基づき、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、上記スクリーンマスクに待機時間中に載置されていた印刷ペーストでスクリーン印刷を行うようにするものである。
この印刷装置の構成は上記した実施形態と大略同様な構成を有するものである。上記ステージ２は、前工程から搬入されたプリント基板１を載置して位置規制し、上記スクリーン版４の下面まで上昇する。そして、印刷終了後は、下降し、プリント基板１を後工程へ搬出させる。上記左方向印刷用スキージ５ａと上記右方向印刷用スキージ５ｂは上記スキージ用昇降駆動装置７００により上下に移動すると共に、上記水平往復移動駆動装置８のモータ８ａの回転に伴うネジ軸８ｂの回転により該ネジ軸８ｂに螺合した水平移動部８ｃにより、上記スキージ５ａ，５ｂは左右方向に移動し、上記スクリーン版４に載置された印刷ペーストの一例であるクリーム半田９を、上記スクリーン版４を通してプリント基板１に印刷する。図１２、図１３は右方向の印刷中を示し、図１４は左方向への印刷待機中を示す。図１５の７１１は上記モータ８ａを駆動するための指令を出すＮＣ部、１１１は印刷装置全体を制御する上記制御部である。
本第５実施形態では以下の動作を上記制御部１１１の制御の下で行うようにしている。
図１１のステップ＃５１の印刷待機の有無判定工程において、前工程の都合による所定時間以上の印刷待機の有無を判定し、待機が無ければ、通常工程であるステップ＃５２〜ステップ＃５６に進み、待機があれば待機工程であるステップ＃５７〜ステップ＃６３に進む。
通常工程では、ステップ＃５２の基板搬入工程（図５，８，９のステップ＃２に相当）、ステップ＃５３の印刷工程（図５，８，９のステップ＃１４，＃２４，＃３４に相当）、ステップ＃５４の基板搬出工程（図５，８，９のステップ＃５に相当）を経て、ステップ＃５５の印刷待機の有無判定工程で、後工程の都合による所定時間以上の印刷待機の有無を判定する。もし、待機が無ければ、ステップ＃５６に進み、待機があれば、待機工程であるステップ＃５７〜ステップ＃６３に進む。ステップ＃５６の終了判定工程の判定で、終了でなければステップ＃５１に戻り、ステップ＃５６で終了であれば終了する。
待機工程では、ステップ＃５７で待機時間を測定しながら、ステップ＃５８の判断工程で待機解除の有無を判定し、待機解除があればステップ＃５９に進む。待機解除がなければ、待機解除があるまでステップ＃５７及びステップ＃５８を繰り返す。
ステップ＃５９の印刷速度設定工程において、上記ステップ＃５７で測定した待機時間に合わせて、調整印刷速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）を設定して制御部１１１の記憶手段１１１ｂに記憶させる。
この場合、通常のクリーム半田の場合には、待機後の印刷時に適正なローリング性を維持できる調整印刷速度Ｖｉは待機時間に比例して低下するので、予め種々の長さの待機時間に対して適正なローリング性を維持できる調整印刷速度Ｖｉを簡単に求めることができる。又、待機後の印刷時にローリング性を維持できる調整印刷速度Ｖｉが待機時間に比例して低下しない場合でも、夫々のクリーム半田に特有の傾向があるので、予め種々の長さの待機時間に対してローリング性を維持できる調整印刷速度Ｖｉを実験的に求めることが可能である。
本第５実施形態の一例として、通常時の基準印刷速度Ｖ＝４０ｍｍ／ｓｅｃのクリーム半田について、印刷待機時間と待機後の印刷時に適正なローリング性を維持できる調整印刷速度Ｖｉとの関係を実験的に求めた結果、例えば、１時間程度の待機時間で、第１調整印刷速度Ｖ１＝１０ｍｍ／ｓｅｃでスタートし、Ｖ１の速度でＮ１枚の基板を印刷した後、第２調整印刷速度Ｖ２＝２０ｍｍ／ｓｅｃに変更してＮ２枚の基板を印刷し、さらにその後、第３調整印刷速度Ｖ３＝３０ｍｍ／ｓｅｃに変更してＮ３枚の基板を印刷した後、通常時の基準印刷速度Ｖ＝４０ｍｍ／ｓｅｃに戻れば良いという基準が得られた。なお、ここで各調整印刷速度で印刷する基板枚数Ｎ１〜Ｎ３の値は、ある所定のクリーム半田量を補充した場合に実験的に求められる値であり、補充される新しいクリーム半田は、スクリーン版上に残存するクリーム半田よりも、通常粘性が高いので、その補充量に応じて適切なローリング性を得るための上記Ｎ１〜Ｎ３の各値は増減されることとなる。
上記に準じて、各種の待機時間に対する調整印刷速度Ｖｉと、新しいクリーム半田の補充量に応じた基板枚数Ｎｉを予め求めておけば、待機時間中に変化したクリーム半田の特性に合わせて、上記の各調整印刷速度Ｖｉと印刷基板枚数Ｎｉとを設定できる。
ステップ＃６０〜ステップ＃６３において、調整印刷速度Ｖｉによる所定枚数Ｎｉの基板の印刷を終了して、ステップ＃５１に戻る。すなわち、ステップ＃６０，＃６１，＃６２はそれぞれステップ＃５２，＃５３，＃５４にほぼ相当する。異なるのは、ステップ＃６１で印刷を行うとき、ステップ＃５４では基準印刷速度で印刷を行うのに対して、調整印刷速度ＶｉでＮｉ枚の基板に対する印刷を行う点である。ステップ＃６３では調整印刷速度Ｖｉで所定枚数であるＮｉ枚の基板の印刷が行われたか否かを判断し、所定枚数Ｎｉの基板の印刷が終了していない場合にはステップ＃６０に戻り、さらに印刷を行う。ステップ＃６３で所定枚数Ｎｉの基板の印刷が終了したと判断された場合にはステップ＃５１に戻る。
上記のようにすると、印刷待機中にクリーム半田の粘度等の特性が変化しても、調整印刷速度で印刷することによりクリーム半田印刷の重要な要素であるクリーム半田のローリング性を維持できるので、半田欠け、半田不足、かすれ等の不良発生を防止し、安定した印刷品質を確保できる。
又、上記調整印刷速度で印刷する調整印刷数を新しい印刷ペーストの補充量に応じて設定し、上記調整印刷速度で上記調整印刷数を印刷した後に、上記基準印刷速度に戻るので、印刷ペースト欠け、印刷ペースト不足、かすれ等の不良を発生することなく、基準印刷速度に戻ることができるという効果が得られる。
上記第５実施形態では、上記制御部１５により上記調整印刷速度でスクリーン印刷を行う時間は、上記印刷ペーストの補充量に応じて設定するようにしたが、これに限られるものではない。
例えば、上記制御部１５により、印刷ペーストの補充量とは無関係に、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定時間後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにしてもよい。また、上記制御部１５により、印刷ペーストの補充量とは無関係に、上記調整印刷速度でスクリーン印刷を開始したのち、所定枚数の基板をスクリーン印刷した後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにすることもできる。また、上記制御部１５により、印刷ペーストの補充量とは無関係に、上記基準印刷速度に戻るまでの上記調整印刷速度を複数段階に設定することもできる。この印刷方法によると、本発明の印刷方法の上記効果に加えて、印刷待機時間が短い場合には、１段階の調整印刷速度を採用すれば良く、印刷待機時間が長くなるに従って、調整印刷速度の段階数を多くすれば良いので、短い印刷待機時間から長い印刷待機時間まで幅広く対応できるという効果が得られる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明の第１実施形態にかかるスクリーン印刷方法を実施するスクリーン印刷装置の構成図である。 上記第１実施形態にかかる印刷方法のフローチャート図であり、 上記第１実施形態にかかる印刷方法の印刷過程の説明図である。 上記第１実施形態にかかる印刷方法の印刷過程の説明図である。 上記第１実施形態にかかる印刷方法の印刷過程の説明図である。 本発明の第２実施形態にかかるスクリーン印刷装置の斜視図及びその制御部と各装置との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるスクリーン印刷装置の斜視図及びその制御部と各装置との関係を示す図である。 上記第２実施形態にかかるスクリーン印刷方法の動作を示すフローチャートである。 上記第２実施形態にかかる印刷方法において使用するスクリーンメタルマスクの平面図である。 上記第２実施形態において印刷方法の動作を示す図である。 上記第２実施形態において印刷方法の動作を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかるスクリーン印刷方法の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態にかかるスクリーン印刷方法の動作を示すフローチャートである。 上記第２実施形態の変形例にかかるスクリーン印刷方法において使用するスクリーンメタルマスクの平面図である。 本発明の第５実施形態にかかるスクリーン印刷方法の動作を示すフローチャートである。 スクリーン印刷装置の構成と動作を示す図である。 図１２のスクリーン印刷装置においてスキージの動作を示す図である。 図１２のスクリーン印刷装置においてスキージの動作を示す図である。 第５実施形態のスクリーン印刷装置の制御機構と駆動機構のブロック図である。 従来のスクリーン印刷装置の構成図である。 従来のスクリーン印刷方法のフローチャート図であり、 従来のスクリーン印刷方法の印刷過程の説明図である。 従来のスクリーン印刷方法の印刷過程の説明図である。 従来のスクリーン印刷方法の印刷過程の説明図である。 従来のスクリーン印刷装置の斜視図である。 従来のスクリーンメタルマスクの平面図である。 従来例の動作を示す図である。 従来例の動作を示す図である。 従来例の動作を示すフローチャートである。 従来の印刷装置の制御機構と駆動機構のブロック図である。 従来のスクリーン印刷方法の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１ 被印刷物
２ 位置決めステージ
３ 位置決めステージ昇降駆動装置
４ スクリーン版
５ａ 左スキージ
５ｂ 右スキージ
８ 水平往復移動駆動装置
８ａ ＡＣサーボモータ
８ｂ ネジ軸
８ｃ 移動体
９ 印刷ペースト
１０ 角
１２ａ 左スキージ昇降用パルスモータ
１２ｂ 右スキージ昇降用パルスモータ
１５ 位置決め制御装置
１６ 印刷パターン
１００ 入出力装置
１０１ スクリーンメタルマスク
１０２ 基板
１０３ 印刷ヘッド
１０３ａ スキージ速度途中切替え手段
１０４ 印刷ヘッド用ＡＣサーボモータ
１０５ 印刷ヘッド用ボールネジ
１０６ 印刷ヘッド用ＡＣサーボドライバー部
１０７ 視覚認識カメラ
１０８ 認識カメラ用ＡＣサーボモータ
１０９ 認識カメラ用ボールネジ
１１０ 認識カメラ用ＡＣサーボドライバー部
１１１ 制御部
１１１ａ 制御部本体部
１１１ｂ 記憶手段
１１１ｃ プログラム作成手段
１１２ 操作部
１１３ ステージ
１１４ ステージ用ＡＣサーボモータ
１１５ ステージ用ボールネジ
１１６ ステージ用ＡＣサーボドライバー部
１１７ ローダ部
１１８ アンローダ部
１１９ 装置本体部
１２０ 大開口領域
１２１ 微小開口領域
１２２ クリーム半田
１２３ スキージ
１２４ 印刷穴
１２５ 電極
７００ 印刷用スキージ用昇降駆動装置
７１１ ＮＣ部

Claims (2)

  1. クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
    印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、
    上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、所定時間以上の印刷待機の有無を判定し、上記所定時間以上の印刷待機が無ければ上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行い、上記所定時間以上の印刷待機が有れば、上記印刷待機時間に応じて、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行い、所定時間後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにしたスクリーン印刷方法。
  2. クリーム半田をスキージを使用して基準印刷速度でスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
    印刷作業中に印刷待機時間が発生した場合に、上記印刷待機時間を測定し、
    上記印刷待機が解除されて印刷を再開するとき、所定時間以上の印刷待機の有無を判定し、上記所定時間以上の印刷待機が無ければ上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行い、上記所定時間以上の印刷待機が有れば、上記印刷待機時間に応じて、上記基準印刷速度より小さい上記調整印刷速度により上記スキージを移動させて、スクリーンマスクに待機時間中に載置されていたクリーム半田でスクリーン印刷を行い、所定枚数の基板をスクリーン印刷した後に上記基準印刷速度でスクリーン印刷を行うようにしたスクリーン印刷方法。
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