JP4364333B2 - スクリーン印刷方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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スクリーンマスクを基板に当接させ、スクリーンマスク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。
【0003】
このスクリーン印刷においては、スクリーンマスクを基板に対して正確に位置合わせする必要がある。このため、スクリーン印刷装置の立ち上げ時における機械誤差の較正、品種切り替え時のスクリーンマスクの位置ずれ検出および生産時における基板の位置ずれ検出など、基板とスクリーンマスクの位置合わせ誤差を数値データとして定量的に把握し、これらの誤差を補正することが行われている。そしてこれらの誤差検出方法として従来より画像認識による方法が用いられている。このような目的のため、従来スクリーン印刷装置には、基板を認識するためのカメラと、スクリーンマスクを認識するためのカメラが別個に設けられ、それぞれのカメラによって得られた認識結果に基づいて前記誤差を検出することが行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスクリーン印刷装置には、以下に述べるような問題点があった。まずスクリーンマスクおよび基板を認識するカメラを個別に設けていたため、2つのカメラの光学系上の座標系の相対的位置関係を合わせることが必要であり、この位置合わせに煩雑な作業を要していた。またスクリーンマスクを認識するカメラは構造配置上上向きに設けられていたため、ゴミや異物がカメラ上に付着し誤認識を生じやすいという不具合があった。また装置立ち上げ時においては、基板を認識するカメラと基板を位置決めする位置決めテーブルとの相対的位置を較正する位置合わせ作業も、従来は位置合わせ治具を用いて作業者が手作業的に行っていた。このため、各作業者の熟練度によって位置合わせ精度がばらつき、結果として印刷品質の安定が確保され難いという問題点があった。
【0005】
そこで本発明は、位置精度を向上させ印刷品質を安定して確保できるスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
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スクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク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方法であって、前記基板を水平面内で位置決めする基板位置決め手段の座標系と、前記スクリーンマスクおよび基板を撮像する単一の撮像手段を水平面内で移動させる移動手段の座標系の2つの座標系があり、前記基板位置決め手段に設けられた2つの特徴点を前記単一の撮像手段により認識して、前記2つの特徴点それぞれのX方向とY方向の位置ずれ量と前記2つの特徴点を結ぶ直線のずれ角度を求めることにより、前記2つの特徴点のうち1つにおける位置ずれ量と前記ずれ角度を前記2つの座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量として求め、前記位置補正量に基づいて前記基板位置決め手段の位置補正を行う。
【0012】
本発明によれば、基板位置決め手段の座標系と、撮像手段を移動させる移動手段の座標系との位置ずれ量を撮像手段で取得した画像データに基づいて求めることにより、高精度の位置合わせを行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
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は同スクリーン印刷装置の平面図、図3(a),(b)、図4(a),(b)は同スクリーン印刷装置の部分平面図、図5は同スクリーン印刷方法におけるカメラと基板位置決め部との位置合わせのフロー図、図6(a),(b),(c)は同認識マークの画像図である。
【0015】
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、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およびY軸テーブル3よりなる移動テーブル上に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おり、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、水平面内で位置決めされる。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。
【0016】
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を供給し、スキージユニット13のスキージをマスクプレート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が印刷される。
【0017】
スクリーンマスク10の上方には、単一の撮像手段であるカメラ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。すなわちX軸テーブル21およびY軸テーブル22は、カメラ20を水平面内で移動させる移動手段となっている。カメラ20は基板6、クランパ8およびマスクプレート12に設けられた特徴点としての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。
【0018】
図2に示すように、基板6には対角位置に特徴点である認識マーク6a,6bが設けられており、基板6を保持するクランパ8には、特徴点である認識マーク8a,8bが設けられている。さらにマスクプレート12には、基板6に設けられた認識マーク6a,6bに対応した位置に開口12A(マスクプレート12の破断範囲内に位置しているため鎖線で示している),12Bが設けられており、マスクプレート10に対して基板6が正しい位置関係にある状態では、開口12A,12Bを介して上方から認識マーク6a,6bを目視により視認またはカメラ20により撮像可能となっている。
【0019】
次に図3、図4を参照してカメラ20による上記各認識マークの撮像動作について説明する。これらの認識マークの撮像は、スクリーン印刷装置の立ち上げ時やメンテ時などに基板位置決め部の座標系とカメラ20を移動させる移動手段との位置合わせ、スクリーンマスク12を装着した後に行われるスクリーンマスク12の位置ずれ検出、また実際の印刷稼働時に搬入された基板6の位置を検出する際などに行われるものである。
【0020】
図3(a),(b)はマスクプレート12に設けられた開口12A,12Bを撮像する際のカメラ20の動作を示している。まず図3(a)に示すように、X軸テーブル21、Y軸テーブル22を駆動してカメラ20を開口12Aの上方に位置させ、開口12Aを撮像する。次いで再びX軸テーブル21、Y軸テーブル22を駆動してカメラ20を開口12Bの上方に移動させ同様に開口12Bを撮像する。
【0021】
図4(a),(b)は、基板6に設けられた認識マーク6a,6bを撮像する際のカメラ20の動作を示している。図4(a)に示すように、Y軸テーブル3(図1参照)を駆動することにより基板位置決め部1の基板6をスクリーンマスク10の外に移動させ、この状態でX軸テーブル21およびY軸テーブル22を駆動してカメラ20を認識マーク6a上に位置させ、撮像する。次いで図4(b)に示すように、カメラ20を認識マーク6b上に位置させて同様に認識マーク6bを撮像する。
【0022】
このとき、カメラ20を基板6に対して相対的に移動させる工程において、基板6の搬送方向の移動はカメラ20を移動させるX軸テーブル21によって行い、搬送方向と直交する方向の移動のみを基板位置決め部1のY軸テーブル3を駆動することにより行う。このような撮像動作を行わせることにより、基板6の認識のために基板位置決め部1をX方向(基板搬送方向)へ駆動する必要がなく、したがって位置決め部1のX軸テーブル2の所要ストロークを小さくすることができ、装置の搬送方向の長さを短縮してコンパクト化を図ることが可能となる。
【0023】
次に、図4(b)に示すクランパ8の認識マーク8a,8bを認識することによって行われる基板位置決め部の位置ずれ補正処理について、図5のフローを参照して説明する。この位置ずれ補正処理は、基板位置決め部1に固有の座標系と、カメラ20を移動させるX軸テーブル21、Y軸テーブル22の座標系との位置ずれ量を、カメラ20により取得した画像データに基づいて求め、この位置ずれ量に基づいて基板位置決め部1の位置補正を行うものである。そして、ここでは画像データとして基板位置決め部1のクランパ8に設けられた特徴点である認識マーク8a,8bを撮像することによって得られたものを用いる例を示している。
【0024】
以下、図5のフローに沿って説明する。まず図4(b)に示すクランパ8の認識マーク8a上にカメラ20を移動し(ST1)、認識マーク8aを撮像して得られた画像データに基づき認識マーク8aの位置を認識する(ST2)。そして図6(a)に示すように認識マーク8aのX方向とY方向の位置ずれ量xa,yaを計算する(ST3)。次いでカメラ20をクランパ8の認識マーク8b上に移動し(ST4)、認識マーク8bを撮像し同様に位置を認識する(ST5)。
【0025】
これにより図6(b)に示すように認識マーク8bのX方向とY方向の位置ずれ量xb,ybが求められ、図6(c)に示すようにこれらの認識マーク8a,8bを結ぶ直線を求め、この直線のずれ角度θを求める(ST6)。すなわち、これにより位置合わせ対象の平面上に設けられた2点のうちの1点における位置ずれ量と、2点を結ぶ直線のずれ角度が求められたことになり、2つの独立した直交座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量が求められる。
【0026】
そして求められた位置ずれ量とずれ角度に基づいて位置補正量を算出し、基板位置決め部1の動作を制御するプログラム上のマシンパラメータを修正する(ST7)。これにより、基板位置決め部1とカメラ20を移動させるX軸テーブル21、Y軸テーブル22との動作上の相対関係が常に正しく保たれ、カメラ20による基板6の認識時の誤差を減少させることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、基板位置決め手段の座標系と、撮像手段を移動させる移動手段の座標系との位置ずれに起因する位置補正量を撮像手段で取得した画像データに基づいて求めるようにしたので、高精度の位置合わせを効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図3】(a)本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
(b)本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
【図4】(a)本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
(b)本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
【図5】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるカメラと基板位置決め部との位置合わせのフロー図
【図6】(a)本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
(b)本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
(c)本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
【符号の説明】
1 基板位置決め部
2 X軸テーブル
3 Y軸テーブル
6 基板
6a、6b 認識マーク
8 クランパ
8a、8b 認識マーク
10 スクリーンマスク
12 マスクプレート
12a パターン孔
12A、12B 開口部
13 スキージユニット
20 カメラ
21 X軸テーブル
22 Y軸テーブル
Claims (1)
- パターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク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方法であって、前記基板を水平面内で位置決めする基板位置決め手段の座標系と、前記スクリーンマスクおよび基板を撮像する単一の撮像手段を水平面内で移動させる移動手段の座標系の2つの座標系があり、前記基板位置決め手段に設けられた2つの特徴点を前記単一の撮像手段により認識して、前記2つの特徴点それぞれのX方向とY方向の位置ずれ量と前記2つの特徴点を結ぶ直線のずれ角度を求めることにより、前記2つの特徴点のうち1つにおける位置ずれ量と前記ずれ角度を前記2つの座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量として求め、前記位置補正量に基づいて前記基板位置決め手段の位置補正を行うことを特徴とするスクリーン印刷方法。
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