JP4515042B2 - スクリーン印刷装置のマスク重装方法およびスクリーン印刷装置 - Google Patents
スクリーン印刷装置のマスク重装方法およびスクリーン印刷装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンマスクを用いて基板上にクリーム半田等のペーストを塗布するスクリーン印刷装置のマスク重装方法およびスクリーン印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステージ上にセットした基板にスクリーンマスク（以下、マスクという）を重装し、マスク上に供給したクリーム半田、導電ペースト、あるいは抵抗ペーストなどのペーストをスキージで拡張させることにより、マスクに形成された開口部を介して基板上の所定位置にペーストを塗布（印刷）するようにしたスクリーン印刷装置は一般に知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種のスクリーン印刷装置では、マスクおよび基板にそれぞれ印されたフィデューシャルマーク（単にマークという）を画像認識し、その認識結果に基づいてマスクと基板を互いに位置決めした状態で重装させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３８８７５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、マスクおよび基板にそれぞれ印されたマークを基準として該マークの画像認識に基づいて両者を位置決めするが、これはマスクおよび基板に対してマークが正しく印されている場合を前提とするものである。つまり、マークと回路パターンとの位置関係にずれ（位置誤差）がある場合や、マスクの延び等の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係にずれ（位置誤差）が生じている場合には、マークを基準としてマスクと基板を互いに位置決めして両者を重装させても、対応する回路パターンと印刷用開口部とを正確に対応付けることは困難である。
【０００６】
従って、基板のマーク自体に印刷ずれ等が生じている場合であっても正確に回路パターンと印刷用開口部とを対応付けた状態でマスクと基板を重装させ得るようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、マスクと基板をより正確に位置決めした状態で重装させることにより印刷ずれを確実に防止することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るスクリーン印刷装置のマスク重装方法は、印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備え、前記駆動手段の作動により前記保持手段に保持される基板と前記マスクとを重装させて印刷を行うスクリーン印刷装置の前記マスクと基板との重装方法であって、前記マスクと基板との重装に先立ち、前記基板の回路パターンとこの回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部とを撮像し、前記画像データに基づいて回路パターンの画像とそのパターンに対応する印刷用開口部の画像を重ねた合成画像を生成するとともにその合成画像を画面表示させ、回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により与えることにより、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく回路パターン又は印刷用開口部の画像を表示画面上で移動させかつ該移動後の前記合成画像を表示画面上に表示させながら前記該画面上で回路パターンと印刷用開口部とを一致させる仮想修正処理を行い、この仮想修正処理における移動前後の画像位置の差に基づき回路パターンと印刷用開口部との位置誤差を求め、この誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御することにより前記マスクと基板とを重装させるようにしたものである。
【０００９】
この方法によると、回路パターンと印刷用開口部のずれ（位置誤差）に基づいて基板とマスクの相対的な位置関係を補正するので、回路パターンと印刷用開口部とを正確に位置決めした状態でマスクと基板を重装させることが可能となる。特に、画像に基づいて、隣接する印刷用開口部とのバランスをオペレータが目視で判断しながら印刷用開口部と回路パターンとを合わせ込むことが可能となるので、回路パターンと印刷用開口部とが不均一にずれている場合等、具体的なずれ具合に応じて基板とマスクを最適に位置決めすることが可能となる。
【００１０】
なお、基板とマスクの正確な位置誤差を求める上では基板等の広い領域を一度に撮像して互いに離間する複数箇所において上記の位置誤差を求めるのが有効であるが、実際には、スクリーン印刷装置の構成との関係上、撮像範囲が制限される場合が多い。従って、上記の方法においては、前記回路パターンとして基板上の複数領域の回路パターンを撮像するとともにこれら領域の回路パターンにそれぞれ対応する印刷用開口部を含む前記マスクの領域を撮像し、上記仮想修正処理により各領域の回路パターンとそれに対応する印刷用開口部との位置誤差をそれぞれ求め、これら領域毎の位置誤差に基づいて基板とマスクの最終的な位置誤差を求め、この最終的な位置誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御するのが好ましい。この方法によれば、狭い範囲の撮像で正確に位置誤差を求めることが可能となる。
【００１１】
一方、本発明に係るスクリーン印刷装置は、印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備えたスクリーン印刷装置において、前記保持手段に保持される基板の回路パターンを撮像可能な第１撮像手段と、この第１撮像手段により撮像される回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部を撮像可能な第２撮像手段と、前記第１撮像手段により撮像される回路パターンの画像データと第２撮像手段により撮像される印刷用開口部の画像データとを合成して前記回路パターンと印刷用開口部とを重ね合わせた状態の画像データを生成する合成画像生成手段と、この合成画像生成手段により生成された画像データに基づく画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示される画像のうち回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により入力することが可能な入力手段と、この入力手段による入力情報に従い、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく回路パターン又は印刷用開口部の画像位置を移動させてその移動後の該回路パターンと印刷用開口部との重ね合わせ状態の画像データを前記合成画像生成手段により生成させる画像位置変更手段と、前記合成画像生成手段により生成された画像データであって前記入力手段による情報入力前の初期の画像データに基づく回路パターン又は印刷用開口部の画像位置と前記入力手段による情報入力後の画像データに基づく前記画像位置との差に基づいて基板とマスクの位置誤差を求める誤差演算手段と、この誤差演算手段により求められた誤差に基づいて前記駆動手段を制御することにより前記マスクと基板とを重装させる制御手段とを備えているものである。
【００１２】
このスクリーン印刷装置によると、対応する回路パターンと印刷用開口部とを重ね合わせた状態の画像が表示手段により表示される。これに対してオペレータが回路パターンと印刷用開口部のずれを目視で確認し、回路パターンと印刷用開口部とにずれがある場合には、入力手段を操作して回路パターン又は印刷用開口部を画面上で移動させることにより（画像位置を変更することにより）、移動前後の画像位置の差が基板とマスクの位置誤差として求められる。そして、この誤差に基づき駆動手段が制御される結果、回路パターン又は印刷用開口部とのずれが解消された状態で基板とマスクとが重装されることとなる。従って、回路パターンと印刷用開口部とを正確に合わせ込んだ状態でマスクと基板を重装させることができるようになる。
【００１３】
なお、上記の各スクリーン装置においては、前記誤差演算手段において求められる誤差に関するデータを更新的に記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されている誤差データに基づいて前記駆動手段を制御するように構成されているのが、より好ましい。
【００１４】
すなわち、例えば基板毎に上記のような位置誤差を求めるようにしても構わないが、例えばマスクの変形等の場合等には、上記のような位置誤差は各基板について略共通の値となる。従って、このような場合には、特定の一の基板、例えば生産ロットの先頭の基板についてのみ位置誤差を求めてその値を記憶手段に記憶させておき、その後、その記憶された誤差データを使ってマスクと基板との位置決めを行わせることにより、印刷処理を効率的に進めながら印刷ずれを防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかるスクリーン印刷機の実施形態を示している。このスクリーン印刷機は、基台１を有する印刷機本体２と、基板Ｗをクランプした状態で支持する基板支持ユニット３と、この基板支持ユニット３に対して基板Ｗを搬送するコンベア（図示省略）を備えている。
【００１７】
前記基板支持ユニット３は、詳しく図示していないが、基板Ｗを昇降（Ｚ軸方向の移動）および回転（Ｚ軸回りの回転）可能に支持するＲ−Ｚステージ３Ａと、このＲ−Ｚステージ３Ａを基板の搬送方向（Ｘ軸方向；図１では紙面に直交する方向）およびこれに直交する方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持するＸ−Ｙステージ３Ｂとから構成されており、これらステージ３Ａ，３Ｂの相互動作により基板Ｗを移動させるように構成されている。すなわち、この実施形態では、この基板支持ユニット３により本発明の保持手段および駆動手段が構成されている。
【００１８】
Ｒ−Ｚステージ３Ａには、後記メタルマスク７をその下側から認識するためのマスク認識カメラ２４（第２撮像手段）とその照明装置（図示省略）が搭載されている。このマスク認識カメラ２４はＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子を備えており、メタルマスク７の下面に印されるフィデューシャルマーク（以下、単にマークという）と、このメタルマスク７に形成される印刷用開口部とを撮像可能に構成されている。
【００１９】
前記印刷機本体２には、前方側（図１では左側）が開放された平面視コ字型のフレーム２ｂが設けられ、このフレーム２ｂが基台１の四隅に立設された支柱２ａにより支持されている。そして、このフレーム２ｂに対して、印刷用開口部を備えたメタルマスク７（マスクシート；以下マスク７略す）が固定され、さらにこのマスク７の上方にスキージユニット５が配置されている。なお、マスク７は、その全周が枠部材８により保持されており、この枠部材８を介してフレーム２ｂに固定されている。
【００２０】
前記スキージユニット５は、左右両側（図１では紙面に直交する方向両側）のフレーム２ｂ上にそれぞれ固定されるＹ軸方向の一対のレール部材５ａと、これらレール部材５ａに跨った状態で装着され、図外の駆動手段の作動により前記レール部材５ａに沿って移動する桁部材５ｂと、前記マスク７上にクリーム半田を供給する半田供給装置（図示省略）と、マスク７上でクリーム半田を拡張させるための一対のスキージ２２，２２と、前記スキージ２２，２２をそれぞれ昇降駆動する昇降手段１０とを備えており、後述するように、印刷時にはスキージ２２，２２をＹ軸方向に往復移動させながらこれらスキージ２２，２２を交互にマスク７の表面に沿って摺動させることにより、半田クリームをマスク７上で拡張させるように構成されている。
【００２１】
また、印刷機本体２においてスキージユニット５の側方（図１では右方）には、基板支持ユニット３に支持される基板Ｗをその上側から認識するための基板認識カメラ２５（第１撮像手段）とその照明装置（図示省略）が設けられている。この基板認識カメラ２５はＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子を備えており、基板Ｗの上面に印されるフィデューシャルマーク（以下、単にマークという）、およびこの基板Ｗに形成される回路パターンを撮像し得るように構成されている。
【００２２】
なお、基板支持ユニット３の前記Ｒ−Ｚステージ３Ａは、Ｘ−Ｙステージ３Ｂの作動によってスキージユニット５に対応する位置（図１の実線位置；作業位置という）と、この作業位置からＸ軸方向に退避した位置（図１の一点鎖線位置；撮像位置）とに移動可能に構成されており、前記基板認識カメラ２５は、この撮像位置にＲ−Ｚステージ３Ａが配置されたときに該ステージ３Ａに支持された基板Ｗを認識し得るように配設されている。
【００２３】
図２は、スクリーン印刷装置の制御系を示すブロック図である。この図に示すようにスクリーン印刷装置は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置３０を有しており、前記スキージユニット５、基板支持ユニット３（Ｒ−Ｚステージ３Ａ，Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）の各コントローラ２６〜２７、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５等は全てこの制御装置３０に接続されている。
【００２４】
前記制御装置３０は、その機能構成として主制御手段３１、画像処理手段３２、誤差演算手段３３および誤差記憶手段３４等を含んでいる。
【００２５】
主制御手段３１は、スクリーン印刷装置の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従って所定の印刷動作を実行させるべく前記各コントローラ２６〜２８を介してスキージユニット５等を駆動制御するものである。特に、生産ロットの最初の基板Ｗに対して印刷処理を施す前には、基板Ｗとマスク７との位置決め用のデータを取得するための準備処理を実行させるべく基板支持ユニット３等を駆動制御する。
【００２６】
画像処理手段３２は、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５により撮像された画像データに所定の処理を施すもので、準備処理時には、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５により撮像される画像データに基づきマスク７（印刷用開口部）と基板Ｗ（回路パターン）との合成画像、すなわちマークを基準にしてマスク７と基板Ｗとを重ね合わせた仮想画像（初期画像データ）を作成するとともに、後記入力手段３６の操作により入力されるベクトル情報に応じて前記合成画像を変化させた画像（更新画像データ）を生成する。具体的には、ベクトル情報に基づいてマスク７の画像に対して基板Ｗの画像を移動させた状態（画像位置を変更した状態）の画像を生成する。なお、このような画像処理は、外部からの入力情報に応じて画像表示位置を変更する（切換える）従来周知の画像処理技術に基づいて行うことができ、当実施形態では、予め記憶されているプログラムに従って画像処理装置３２が主制御手段３１を制御することにより実行される。つまり、この実施形態においては、主制御手段３１および画像処理装置３２により本発明の合成画像生成手段および画像位置変更手段が構成されている。
【００２７】
誤差演算手段３３は、画像処理手段３２において生成される初期画像データと、マスク７の画像に対して基板Ｗの画像を移動させた最終的な更新画像データとに基づき、基板Ｗの画像の変位量を演算するものである。
【００２８】
誤差記憶手段３４は、前記誤差演算手段３３において演算された変位量をマスク７と基板Ｗとのずれ（位置誤差）として記憶するもので、誤差演算手段３３において演算される誤差を更新的に記憶する。
【００２９】
なお、前記制御装置３０には、さらにＣＲＴ等の表示手段３５、およびキーボード等の入力手段３６が接続されている。
【００３０】
表示手段３５は、印刷動作中の各種作動状況に関する情報等をオペレータに表示するもので、準備処理時には、画像処理手段３２で生成される画像データに基づきマスク７と基板Ｗの合成画像を表示する。
【００３１】
入力手段３６は、制御装置３０に対して各種情報を入力するもので、準備処理時には、表示手段３５に表示される基板Ｗの画像を移動させためのベクトル情報の入力がこの入力手段３６を介して行われる。
【００３２】
次に、上記制御装置３０の制御に基づく印刷動作の一例について図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
印刷動作が開始されると、まず、基板Ｗの受け入れが可能となる初期位置に基板支持ユニット３がセットされ、カウンタ値に初期値「１」がセットされた後、基板Ｗがコンベアから基板支持ユニット３上に搬入されてクランプされる（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００３４】
次いで、該基板支持ユニット３（Ｒ−Ｚステージ３Ａ，Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）の作動により基板Ｗが基板認識カメラ２５による撮像位置に配置され、基板認識カメラ２５により基板Ｗ上に印されたマークが撮像されることにより、当該マークに基づいて基板Ｗの認識（位置認識）が行われる（ステップＳ３）。
【００３５】
そして、カウンタ値が「１」か否か、すなわち基板Ｗが生産ロットの最初の基板Ｗか否かが判断される（ステップＳ４）。ここでカウンタ値が「１」であると判断された場合には、ステップＳ５に移行され、以降このステップＳ５〜Ｓ１２において位置決め用のデータを取得するための準備処理が実行される。
【００３６】
この準備処理では、まず、基板支持ユニット３が移動することによって、前記マークを基準として予め定められた基板Ｗ上の複数領域の回路パターンが前記基板認識カメラ２５に撮像される（ステップＳ５）。当実施形態では、基板Ｗ上の対角線方向に離間した２カ所の回路パターンが順次基板認識カメラ２５により撮像される。
【００３７】
基板認識カメラ２５による基板Ｗの撮像が終わると、基板支持ユニット３が作業位置に配置され、マスク７に印されるマークがマスク認識カメラ２４により撮像されることにより、当該マークに基づいてマスク７の認識（位置認識）が行われる（ステップＳ６）。
【００３８】
次いで、基板支持ユニット３が移動することによって、ステップＳ５で撮像された回路パターンに対応する印刷用開口部を含む２つの領域が順次マスク認識カメラ２４により撮像される（ステップＳ７）。この際、ステップＳ６において認識されたマスク７の位置に基づいて基板支持ユニット３（Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）が駆動制御される。
【００３９】
そして、ステップＳ５，Ｓ７で取得された基板Ｗおよびマスク７の画像データに基づいて、マスク７および基板Ｗの各マークを基準として重ね合わせた状態の仮想画像（合成画像）が画像処理手段３２において作成され、この仮想画像が表示手段３５により表示されるとともに、「補正処理」を要求する旨の表示が併せて行われる。例えば、当実施形態では、図４（上側の図）に示すように、上記２カ所の合成画像（画像４０Ａ，４０Ｂとする）がそれぞれ表示手段３５の画面上に表示される（ステップＳ８，Ｓ９）。なお、同図では「修正処理」を要求する旨の表示は省略している。
【００４０】
ここで「修正処理」とは、オペレータの操作により画面上でマスク７と基板Ｗとのずれを修正する処理をいう。すなわち、画面表示される合成画像は、上述の通りマスク７および基板Ｗの各マークを基準として印刷用開口部と回路パターンとを重ね合わせた画像であるため、基板Ｗ上のマークと回路パターンとの位置関係、およびマスク７のマークと印刷用開口部との位置関係が共に適正範囲内であれば、合成画像として、印刷用開口部と回路パターンとが完全に対応した（重なった）画像が表示されることとなる。ところが、例えばマークの印刷ミス等により基板Ｗのマークと回路パターンとの位置関係にずれがある場合には、図４に示すように合成画像上、印刷用開口部の画像７ａと回路パターンの画像Ｗａとがずれた状態で表示さることとなる。上記の「修正処理」では、このようなずれをオペレータが入力手段３６を操作して基板Ｗの画像を移動させることにより仮想修正する処理である。具体的には、画像４０Ａ，４０Ｂ毎にオペレータがベクトル情報、つまり基板Ｗを移動させる方向および量（大きさ）を入力し、その入力に応じて更新される画像（更新画像データに基づく再表示）を確認しながら印刷用開口部の画像７ａと回路パターンの画像Ｗａとを画面上で一致させることにより行う。この場合、必要に応じて上記入力操作および画像確認を繰り返し行う。
【００４１】
ステップＳ１０では、修正処理が終了したか否かが判断され、終了していると判断された場合には、誤差演算手段３３において基板Ｗとマスク７との誤差が演算され（ステップＳ１１）、その演算結果が誤差記憶手段３４に更新的に記憶される（ステップＳ１２）。例えば修正処理後、オペレータが入力手段３６を操作して修正処理作業が終了した旨の入力を行った場合にはステップＳ１０において「ＹＥＳ」と判断される。
【００４２】
なお、ステップＳ１１では、図４（下側の図）に示すように、画像４０ａにおける基板Ｗの画像中心のＸ-Ｙ方向変化量（Ｏ１→Ｏ１′）と画像４０ｂにおける基板Ｗの画像中心のＸ-Ｙ方向変化量（Ｏ２→Ｏ２′）との平均値が、基板Ｗとマスク７のＸ-Ｙ軸方向の誤差として求められ、また、各画像４０ａ，４０ｂにおける修正前の基板Ｗの画像中心とを結ぶ線分（Ｏ１→Ｏ２）と修正後の基板Ｗの画像中心とを結ぶ線分（Ｏ１′→Ｏ２′）とのなす角度θが、基板Ｗとマスク７のＲ軸方向の誤差として求められる。
【００４３】
こうしてステップＳ５〜Ｓ１２の準備処理が終了すると、基板支持ユニット３が作業位置に移動してマスク７に対する基板ＷのＸ、Ｙ、Ｒ軸方向の位置決めが行われた後、Ｒ-Ｚステージ３Ａの作動により基板Ｗが持ち上げられ、これによりマスク７に対して基板Ｗがその下側から重装される（ステップＳ１３）。基板Ｗの位置決めは、ステップＳ３，Ｓ６で取得されたマーク画像に基づいてマスク７に対する基板Ｗの基本的な位置決めが行われた後、誤差記憶手段３４に記憶されている誤差データに基づいて基板Ｗの位置が補正されることにより行われる。なお、基本的な位置決め動作とその位置補正とは同時に行うようにしてもよい。
【００４４】
マスク７に基板Ｗが重装された後、スキージユニット５が作動し、これにより印刷処理が開始される（ステップＳ１４）。具体的には、前記スキージ２２，２２が所定の作業開始位置に配置された後、昇降手段１０の作動によりスキージ２２，２２（一方側のスキージ２２）が所定の高さ位置、つまり先端（下端）がマスク７に当接する高さ位置にセットされる。そして、半田供給装置によりマスク７上にクリーム半田が供給された後、スキージ２２，２２がＹ軸方向に往復移動しながら交互にマスク７の表面に沿って摺動し、これによりクリーム半田がマスク７の印刷用開口部を介して基板Ｗに塗布されることとなる。
【００４５】
そいて、ステップＳ１５で印刷処理が終了したか否かが判断され、ここで終了したと判断されると、スキージ２２，２２が上昇端位置にリセットされるとともに、基板支持ユニット３が初期位置にリセットされ、その後、基板Ｗが搬出される（ステップＳ１６）。
【００４６】
基板Ｗが搬出されると、所定数Ｎの基板Ｗの処理が終了したか否かが判断され（ステップＳ１７）、ここで終了していないと判断された場合には、前記カウンタ値がインクリメントされた後（ステップＳ１８）、ステップＳ２に移行され、次の基板Ｗが基板支持ユニット３に搬入されることとなる。
【００４７】
なお、ステップＳ４において、カウンタ値が「１」でない、すなわち基板Ｗが生産ロットの最初の基板Ｗでないと判断された場合には、ステップＳ５〜Ｓ１２の処理はスキップされ、ステップＳ１９のマーク認識処理を経た後、ステップＳ１３に移行される。すなわち、ステップＳ４でＮＯと判断されると、基板支持ユニット３の作動により基板Ｗが作業位置にリセットされて基板支持ユニット３に搭載されたマスク認識カメラ２４によりマスク７に印されたマークが撮像される（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ３，Ｓ１９で取得されたマーク画像に基づいてマスク７に対する基板Ｗの基本的な位置決めが行われた後、誤差記憶手段３４に記憶されている誤差データに基づいて基板Ｗの位置が補正され、この状態でマスク７に対して基板Ｗが重装されることとなる。
【００４８】
このようにして最終的にステップＳ１７において所定数Ｎの基板Ｗの処理が終了したと判断されることにより、本フローチャートが終了する。
【００４９】
以上のように、このスクリーン印刷装置では、マークを基準に基板Ｗとマスク７を互いに位置決めしたときの回路パターンと印刷用開口部との具体的なずれ（位置誤差）を予め求めておき（準備処理；図３のステップＳ５〜Ｓ１２）、印刷処理時には、フィデューシャルマークを基準に基板Ｗとマスク７とを位置決めした上で、上記準備処理で求めた誤差に基づいて基板Ｗとマスク７の位置補正を行うようにしているので、例えばマークの印刷ミスにより該マークと回路パターンとの位置関係に誤差がある場合、あるいはマスク自体の延び等の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係に誤差が生じた場合等であっても、対応する回路パターンと印刷用開口部とを確実に対応させた状態で基板Ｗとマスク７とを重装させることができる。従って、マークの画像認識のみに基づいて基板とマスクを相互に位置決めする従来のスクリーン印刷装置に比べると、より正確に基板Ｗとマスク７とを重装させることが可能となり、その結果、印刷ずれの発生をより確実に防止することができるようになるという効果がある。
【００５０】
特に、上記の準備動作においては、マークを基準として回路パターンの画像と印刷用開口部の画像を重ねた仮想画像を画面表示させ、オペレータが画面を見ながら入力手段３６を操作して回路パターン画像Ｗａを画面上で動かすことにより、その変位量等から上記の誤差を求めるように構成されているので、誤差の値として、オペレータの目視判断に基づく信頼性の高い値を得ることができる。つまり、マスク７の変形により印刷用開口部に不均一な位置ずれが生じているような場合であっても、オペレータの目視判断によれば、隣接する印刷用開口部とのバランスを考慮しながら印刷用開口部と回路パターンとを合わせ込むことが可能となる。従って、基板Ｗをマスク７に重装する際の相互の位置補正を具体的なずれの状態に応じて正確に行うことができるという効果がある。
【００５１】
また、このスクリーン印刷装置では、生産ロットの最初の印刷処理に先立って準備処理を実行することにより誤差データを記憶し、共通の生産ロットに属する基板Ｗについてはその記憶された誤差データに基づいてマスク７と基板Ｗの位置補正を行うようにしているため、合理的に印刷処理を進めることができるという効果もある。すなわち、生産ロットの基板毎に準備処理を実行することも考えられるが、この場合には、基板一枚当たりの印刷処理に時間を要することとなる。一方、マスク７の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係に誤差が生じている場合には、上記のような誤差は各基板Ｗに共通の値となる。また、基板Ｗにおけるマークの印刷ミスは一般に生産ロット単位で発生する場合が多く、この場合には、共通の生産ロットでは、上記誤差が各基板Ｗで共通の値となる傾向が強い。従って、上記のように生産ロットの印刷処理前に一度だけ準備処理を実行して上記誤差を更新的に記憶するようにすれば、各基板Ｗの印刷ずれを防止することができる一方で、従来と変わらない時間で各基板に印刷処理を施すことができ、その結果、品質と生産性を両立させたることができる。
【００５２】
なお、以上説明したスクリーン印刷装置は、本発明に係るスクリーン印刷装置の一実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような態様を採ることもできる。
【００５３】
（１）他の方法により基板Ｗとマスク７との基本的な位置関係を把握できる場合には、図３におけるステップＳ３，Ｓ６の処理を省略することも可能である。
【００５４】
（２）実施形態では、基板Ｗ上の複数領域の回路パターンを基板認識カメラ２５により撮像し、その領域に対応するマスク７の複数領域をマスク認識カメラ２４によって撮像するようにしているが、勿論、撮像する領域は一つであってもよい。この場合には、図３のステップＳ１１の処理（誤差の演算処理）においては、基板Ｗの画像における複数の座標位置の変化量に基づいて基板Ｗとマスク７との誤差を求めるようにすればよい。
【００５５】
（３）実施形態では、オペレータが入力手段３６を操作して表示された基板Ｗの画像を表示画面上で移動させることにより誤差演算手段３３に位置誤差を演算させるように構成しているが、そのようなオペレータによる操作を行うことなく合成画像データから直接誤差を演算するように構成してもよい。
【００５６】
（４）実施形態では、生産ロットの最初の基板Ｗの印刷処理前に準備処理（図３のステップＳ５〜Ｓ１２の処理）を実行することにより生産ロットにつき一度だけ上記誤差データを取得するようにしているが、勿論、生産ロット中に複数回準備処理を実行し、誤差データを生産ロット中で一乃至複数回、更新するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の回路パターンとそのパターンに対応するマスクの印刷用開口部のずれ（位置誤差）を画像認識し、そのずれに基づいて基板とマスクの相対的な位置関係を補正した上で基板とマスクを重装させるので、対応する回路パターンと印刷用開口部とを正確に合わせ込んだ状態でマスクと基板を重装させることができる。従って、フィデューシャルマークの画像認識のみに基づいて基板とマスクを位置決めして重装させる従来の方法に比べると、より正確に基板とマスクとを重装させることが可能となり、その結果、印刷ずれの発生をより確実に防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスクリーン印刷装置を示す全体構成図である。
【図２】 スクリーン印刷装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】 上記制御系による制御に基づく印刷動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】 合成画像の表示状態と補正値の演算方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
３ 基板支持ユニット
３Ａ Ｒ−Ｚステージ
３Ｂ Ｘ−Ｙステージ
５ スキージユニット
７ メタルマスク
７ａ 印刷用開口部の画像
２２ スキージ
３０ 制御装置
３１ 主制御手段
３２ 画像処理手段
３３ 誤差演算手段
３４ 誤差記憶手段
Ｗ 基板
Ｗａ 回路パターンの画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンマスクを用いて基板上にクリーム半田等のペーストを塗布するスクリーン印刷装置のマスク重装方法およびスクリーン印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステージ上にセットした基板にスクリーンマスク（以下、マスクという）を重装し、マスク上に供給したクリーム半田、導電ペースト、あるいは抵抗ペーストなどのペーストをスキージで拡張させることにより、マスクに形成された開口部を介して基板上の所定位置にペーストを塗布（印刷）するようにしたスクリーン印刷装置は一般に知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種のスクリーン印刷装置では、マスクおよび基板にそれぞれ印されたフィデューシャルマーク（単にマークという）を画像認識し、その認識結果に基づいてマスクと基板を互いに位置決めした状態で重装させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３８８７５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、マスクおよび基板にそれぞれ印されたマークを基準として該マークの画像認識に基づいて両者を位置決めするが、これはマスクおよび基板に対してマークが正しく印されている場合を前提とするものである。つまり、マークと回路パターンとの位置関係にずれ（位置誤差）がある場合や、マスクの延び等の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係にずれ（位置誤差）が生じている場合には、マークを基準としてマスクと基板を互いに位置決めして両者を重装させても、対応する回路パターンと印刷用開口部とを正確に対応付けることは困難である。
【０００６】
従って、基板のマーク自体に印刷ずれ等が生じている場合であっても正確に回路パターンと印刷用開口部とを対応付けた状態でマスクと基板を重装させ得るようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、マスクと基板をより正確に位置決めした状態で重装させることにより印刷ずれを確実に防止することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るスクリーン印刷装置のマスク重装方法は、印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備え、前記駆動手段の作動により前記保持手段に保持される基板と前記マスクとを重装させて印刷を行うスクリーン印刷装置の前記マスクと基板との重装方法であって、前記マスクと基板との重装に先立ち、前記基板の回路パターンとこの回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部とを撮像し、前記画像データに基づいて回路パターンの画像とそのパターンに対応する印刷用開口部の画像を重ねた合成画像を生成するとともにその合成画像を画面表示させ、回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により与えることにより、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく回路パターン又は印刷用開口部の画像を表示画面上で移動させかつ該移動後の前記合成画像を表示画面上に表示させながら前記該画面上で回路パターンと印刷用開口部とを一致させる仮想修正処理を行い、この仮想修正処理における移動前後の画像位置の差に基づき回路パターンと印刷用開口部との位置誤差を求め、この誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御することにより前記マスクと基板とを重装させるようにしたものである。
【０００９】
この方法によると、回路パターンと印刷用開口部のずれ（位置誤差）に基づいて基板とマスクの相対的な位置関係を補正するので、回路パターンと印刷用開口部とを正確に位置決めした状態でマスクと基板を重装させることが可能となる。特に、画像に基づいて、隣接する印刷用開口部とのバランスをオペレータが目視で判断しながら印刷用開口部と回路パターンとを合わせ込むことが可能となるので、回路パターンと印刷用開口部とが不均一にずれている場合等、具体的なずれ具合に応じて基板とマスクを最適に位置決めすることが可能となる。
【００１０】
なお、基板とマスクの正確な位置誤差を求める上では基板等の広い領域を一度に撮像して互いに離間する複数箇所において上記の位置誤差を求めるのが有効であるが、実際には、スクリーン印刷装置の構成との関係上、撮像範囲が制限される場合が多い。従って、上記の方法においては、前記回路パターンとして基板上の複数領域の回路パターンを撮像するとともにこれら領域の回路パターンにそれぞれ対応する印刷用開口部を含む前記マスクの領域を撮像し、上記仮想修正処理により各領域の回路パターンとそれに対応する印刷用開口部との位置誤差をそれぞれ求め、これら領域毎の位置誤差に基づいて基板とマスクの最終的な位置誤差を求め、この最終的な位置誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御するのが好ましい。この方法によれば、狭い範囲の撮像で正確に位置誤差を求めることが可能となる。
【００１１】
一方、本発明に係るスクリーン印刷装置は、印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備えたスクリーン印刷装置において、前記保持手段に保持される基板の回路パターンを撮像可能な第１撮像手段と、この第１撮像手段により撮像される回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部を撮像可能な第２撮像手段と、前記第１撮像手段により撮像される回路パターンの画像データと第２撮像手段により撮像される印刷用開口部の画像データとを合成して前記回路パターンと印刷用開口部とを重ね合わせた状態の画像データを生成する合成画像生成手段と、この合成画像生成手段により生成された画像データに基づく画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示される画像のうち回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により入力することが可能な入力手段と、この入力手段による入力情報に従い、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく回路パターン又は印刷用開口部の画像位置を移動させてその移動後の該回路パターンと印刷用開口部との重ね合わせ状態の画像データを前記合成画像生成手段により生成させる画像位置変更手段と、前記合成画像生成手段により生成された画像データであって前記入力手段による情報入力前の初期の画像データに基づく回路パターン又は印刷用開口部の画像位置と前記入力手段による情報入力後の画像データに基づく前記画像位置との差に基づいて基板とマスクの位置誤差を求める誤差演算手段と、この誤差演算手段により求められた誤差に基づいて前記駆動手段を制御することにより前記マスクと基板とを重装させる制御手段とを備えているものである。
【００１２】
このスクリーン印刷装置によると、対応する回路パターンと印刷用開口部とを重ね合わせた状態の画像が表示手段により表示される。これに対してオペレータが回路パターンと印刷用開口部のずれを目視で確認し、回路パターンと印刷用開口部とにずれがある場合には、入力手段を操作して回路パターン又は印刷用開口部を画面上で移動させることにより（画像位置を変更することにより）、移動前後の画像位置の差が基板とマスクの位置誤差として求められる。そして、この誤差に基づき駆動手段が制御される結果、回路パターン又は印刷用開口部とのずれが解消された状態で基板とマスクとが重装されることとなる。従って、回路パターンと印刷用開口部とを正確に合わせ込んだ状態でマスクと基板を重装させることができるようになる。
【００１３】
なお、上記の各スクリーン装置においては、前記誤差演算手段において求められる誤差に関するデータを更新的に記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されている誤差データに基づいて前記駆動手段を制御するように構成されているのが、より好ましい。
【００１４】
すなわち、例えば基板毎に上記のような位置誤差を求めるようにしても構わないが、例えばマスクの変形等の場合等には、上記のような位置誤差は各基板について略共通の値となる。従って、このような場合には、特定の一の基板、例えば生産ロットの先頭の基板についてのみ位置誤差を求めてその値を記憶手段に記憶させておき、その後、その記憶された誤差データを使ってマスクと基板との位置決めを行わせることにより、印刷処理を効率的に進めながら印刷ずれを防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかるスクリーン印刷機の実施形態を示している。このスクリーン印刷機は、基台１を有する印刷機本体２と、基板Ｗをクランプした状態で支持する基板支持ユニット３と、この基板支持ユニット３に対して基板Ｗを搬送するコンベア（図示省略）を備えている。
【００１７】
前記基板支持ユニット３は、詳しく図示していないが、基板Ｗを昇降（Ｚ軸方向の移動）および回転（Ｚ軸回りの回転）可能に支持するＲ−Ｚステージ３Ａと、このＲ−Ｚステージ３Ａを基板の搬送方向（Ｘ軸方向；図１では紙面に直交する方向）およびこれに直交する方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持するＸ−Ｙステージ３Ｂとから構成されており、これらステージ３Ａ，３Ｂの相互動作により基板Ｗを移動させるように構成されている。すなわち、この実施形態では、この基板支持ユニット３により本発明の保持手段および駆動手段が構成されている。
【００１８】
Ｒ−Ｚステージ３Ａには、後記メタルマスク７をその下側から認識するためのマスク認識カメラ２４（第２撮像手段）とその照明装置（図示省略）が搭載されている。このマスク認識カメラ２４はＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子を備えており、メタルマスク７の下面に印されるフィデューシャルマーク（以下、単にマークという）と、このメタルマスク７に形成される印刷用開口部とを撮像可能に構成されている。
【００１９】
前記印刷機本体２には、前方側（図１では左側）が開放された平面視コ字型のフレーム２ｂが設けられ、このフレーム２ｂが基台１の四隅に立設された支柱２ａにより支持されている。そして、このフレーム２ｂに対して、印刷用開口部を備えたメタルマスク７（マスクシート；以下マスク７略す）が固定され、さらにこのマスク７の上方にスキージユニット５が配置されている。なお、マスク７は、その全周が枠部材８により保持されており、この枠部材８を介してフレーム２ｂに固定されている。
【００２０】
前記スキージユニット５は、左右両側（図１では紙面に直交する方向両側）のフレーム２ｂ上にそれぞれ固定されるＹ軸方向の一対のレール部材５ａと、これらレール部材５ａに跨った状態で装着され、図外の駆動手段の作動により前記レール部材５ａに沿って移動する桁部材５ｂと、前記マスク７上にクリーム半田を供給する半田供給装置（図示省略）と、マスク７上でクリーム半田を拡張させるための一対のスキージ２２，２２と、前記スキージ２２，２２をそれぞれ昇降駆動する昇降手段１０とを備えており、後述するように、印刷時にはスキージ２２，２２をＹ軸方向に往復移動させながらこれらスキージ２２，２２を交互にマスク７の表面に沿って摺動させることにより、半田クリームをマスク７上で拡張させるように構成されている。
【００２１】
また、印刷機本体２においてスキージユニット５の側方（図１では右方）には、基板支持ユニット３に支持される基板Ｗをその上側から認識するための基板認識カメラ２５（第１撮像手段）とその照明装置（図示省略）が設けられている。この基板認識カメラ２５はＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子を備えており、基板Ｗの上面に印されるフィデューシャルマーク（以下、単にマークという）、およびこの基板Ｗに形成される回路パターンを撮像し得るように構成されている。
【００２２】
なお、基板支持ユニット３の前記Ｒ−Ｚステージ３Ａは、Ｘ−Ｙステージ３Ｂの作動によってスキージユニット５に対応する位置（図１の実線位置；作業位置という）と、この作業位置からＸ軸方向に退避した位置（図１の一点鎖線位置；撮像位置）とに移動可能に構成されており、前記基板認識カメラ２５は、この撮像位置にＲ−Ｚステージ３Ａが配置されたときに該ステージ３Ａに支持された基板Ｗを認識し得るように配設されている。
【００２３】
図２は、スクリーン印刷装置の制御系を示すブロック図である。この図に示すようにスクリーン印刷装置は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置３０を有しており、前記スキージユニット５、基板支持ユニット３（Ｒ−Ｚステージ３Ａ，Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）の各コントローラ２６〜２７、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５等は全てこの制御装置３０に接続されている。
【００２４】
前記制御装置３０は、その機能構成として主制御手段３１、画像処理手段３２、誤差演算手段３３および誤差記憶手段３４等を含んでいる。
【００２５】
主制御手段３１は、スクリーン印刷装置の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従って所定の印刷動作を実行させるべく前記各コントローラ２６〜２８を介してスキージユニット５等を駆動制御するものである。特に、生産ロットの最初の基板Ｗに対して印刷処理を施す前には、基板Ｗとマスク７との位置決め用のデータを取得するための準備処理を実行させるべく基板支持ユニット３等を駆動制御する。
【００２６】
画像処理手段３２は、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５により撮像された画像データに所定の処理を施すもので、準備処理時には、マスク認識カメラ２４および基板認識カメラ２５により撮像される画像データに基づきマスク７（印刷用開口部）と基板Ｗ（回路パターン）との合成画像、すなわちマークを基準にしてマスク７と基板Ｗとを重ね合わせた仮想画像（初期画像データ）を作成するとともに、後記入力手段３６の操作により入力されるベクトル情報に応じて前記合成画像を変化させた画像（更新画像データ）を生成する。具体的には、ベクトル情報に基づいてマスク７の画像に対して基板Ｗの画像を移動させた状態（画像位置を変更した状態）の画像を生成する。なお、このような画像処理は、外部からの入力情報に応じて画像表示位置を変更する（切換える）従来周知の画像処理技術に基づいて行うことができ、当実施形態では、予め記憶されているプログラムに従って画像処理装置３２が主制御手段３１を制御することにより実行される。つまり、この実施形態においては、主制御手段３１および画像処理装置３２により本発明の合成画像生成手段および画像位置変更手段が構成されている。
【００２７】
誤差演算手段３３は、画像処理手段３２において生成される初期画像データと、マスク７の画像に対して基板Ｗの画像を移動させた最終的な更新画像データとに基づき、基板Ｗの画像の変位量を演算するものである。
【００２８】
誤差記憶手段３４は、前記誤差演算手段３３において演算された変位量をマスク７と基板Ｗとのずれ（位置誤差）として記憶するもので、誤差演算手段３３において演算される誤差を更新的に記憶する。
【００２９】
なお、前記制御装置３０には、さらにＣＲＴ等の表示手段３５、およびキーボード等の入力手段３６が接続されている。
【００３０】
表示手段３５は、印刷動作中の各種作動状況に関する情報等をオペレータに表示するもので、準備処理時には、画像処理手段３２で生成される画像データに基づきマスク７と基板Ｗの合成画像を表示する。
【００３１】
入力手段３６は、制御装置３０に対して各種情報を入力するもので、準備処理時には、表示手段３５に表示される基板Ｗの画像を移動させためのベクトル情報の入力がこの入力手段３６を介して行われる。
【００３２】
次に、上記制御装置３０の制御に基づく印刷動作の一例について図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
印刷動作が開始されると、まず、基板Ｗの受け入れが可能となる初期位置に基板支持ユニット３がセットされ、カウンタ値に初期値「１」がセットされた後、基板Ｗがコンベアから基板支持ユニット３上に搬入されてクランプされる（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００３４】
次いで、該基板支持ユニット３（Ｒ−Ｚステージ３Ａ，Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）の作動により基板Ｗが基板認識カメラ２５による撮像位置に配置され、基板認識カメラ２５により基板Ｗ上に印されたマークが撮像されることにより、当該マークに基づいて基板Ｗの認識（位置認識）が行われる（ステップＳ３）。
【００３５】
そして、カウンタ値が「１」か否か、すなわち基板Ｗが生産ロットの最初の基板Ｗか否かが判断される（ステップＳ４）。ここでカウンタ値が「１」であると判断された場合には、ステップＳ５に移行され、以降このステップＳ５〜Ｓ１２において位置決め用のデータを取得するための準備処理が実行される。
【００３６】
この準備処理では、まず、基板支持ユニット３が移動することによって、前記マークを基準として予め定められた基板Ｗ上の複数領域の回路パターンが前記基板認識カメラ２５に撮像される（ステップＳ５）。当実施形態では、基板Ｗ上の対角線方向に離間した２カ所の回路パターンが順次基板認識カメラ２５により撮像される。
【００３７】
基板認識カメラ２５による基板Ｗの撮像が終わると、基板支持ユニット３が作業位置に配置され、マスク７に印されるマークがマスク認識カメラ２４により撮像されることにより、当該マークに基づいてマスク７の認識（位置認識）が行われる（ステップＳ６）。
【００３８】
次いで、基板支持ユニット３が移動することによって、ステップＳ５で撮像された回路パターンに対応する印刷用開口部を含む２つの領域が順次マスク認識カメラ２４により撮像される（ステップＳ７）。この際、ステップＳ６において認識されたマスク７の位置に基づいて基板支持ユニット３（Ｘ−Ｙステージ３Ｂ）が駆動制御される。
【００３９】
そして、ステップＳ５，Ｓ７で取得された基板Ｗおよびマスク７の画像データに基づいて、マスク７および基板Ｗの各マークを基準として重ね合わせた状態の仮想画像（合成画像）が画像処理手段３２において作成され、この仮想画像が表示手段３５により表示されるとともに、「補正処理」を要求する旨の表示が併せて行われる。例えば、当実施形態では、図４（上側の図）に示すように、上記２カ所の合成画像（画像４０Ａ，４０Ｂとする）がそれぞれ表示手段３５の画面上に表示される（ステップＳ８，Ｓ９）。なお、同図では「修正処理」を要求する旨の表示は省略している。
【００４０】
ここで「修正処理」とは、オペレータの操作により画面上でマスク７と基板Ｗとのずれを修正する処理をいう。すなわち、画面表示される合成画像は、上述の通りマスク７および基板Ｗの各マークを基準として印刷用開口部と回路パターンとを重ね合わせた画像であるため、基板Ｗ上のマークと回路パターンとの位置関係、およびマスク７のマークと印刷用開口部との位置関係が共に適正範囲内であれば、合成画像として、印刷用開口部と回路パターンとが完全に対応した（重なった）画像が表示されることとなる。ところが、例えばマークの印刷ミス等により基板Ｗのマークと回路パターンとの位置関係にずれがある場合には、図４に示すように合成画像上、印刷用開口部の画像７ａと回路パターンの画像Ｗａとがずれた状態で表示さることとなる。上記の「修正処理」では、このようなずれをオペレータが入力手段３６を操作して基板Ｗの画像を移動させることにより仮想修正する処理である。具体的には、画像４０Ａ，４０Ｂ毎にオペレータがベクトル情報、つまり基板Ｗを移動させる方向および量（大きさ）を入力し、その入力に応じて更新される画像（更新画像データに基づく再表示）を確認しながら印刷用開口部の画像７ａと回路パターンの画像Ｗａとを画面上で一致させることにより行う。この場合、必要に応じて上記入力操作および画像確認を繰り返し行う。
【００４１】
ステップＳ１０では、修正処理が終了したか否かが判断され、終了していると判断された場合には、誤差演算手段３３において基板Ｗとマスク７との誤差が演算され（ステップＳ１１）、その演算結果が誤差記憶手段３４に更新的に記憶される（ステップＳ１２）。例えば修正処理後、オペレータが入力手段３６を操作して修正処理作業が終了した旨の入力を行った場合にはステップＳ１０において「ＹＥＳ」と判断される。
【００４２】
なお、ステップＳ１１では、図４（下側の図）に示すように、画像４０ａにおける基板Ｗの画像中心のＸ-Ｙ方向変化量（Ｏ１→Ｏ１′）と画像４０ｂにおける基板Ｗの画像中心のＸ-Ｙ方向変化量（Ｏ２→Ｏ２′）との平均値が、基板Ｗとマスク７のＸ-Ｙ軸方向の誤差として求められ、また、各画像４０ａ，４０ｂにおける修正前の基板Ｗの画像中心とを結ぶ線分（Ｏ１→Ｏ２）と修正後の基板Ｗの画像中心とを結ぶ線分（Ｏ１′→Ｏ２′）とのなす角度θが、基板Ｗとマスク７のＲ軸方向の誤差として求められる。
【００４３】
こうしてステップＳ５〜Ｓ１２の準備処理が終了すると、基板支持ユニット３が作業位置に移動してマスク７に対する基板ＷのＸ、Ｙ、Ｒ軸方向の位置決めが行われた後、Ｒ-Ｚステージ３Ａの作動により基板Ｗが持ち上げられ、これによりマスク７に対して基板Ｗがその下側から重装される（ステップＳ１３）。基板Ｗの位置決めは、ステップＳ３，Ｓ６で取得されたマーク画像に基づいてマスク７に対する基板Ｗの基本的な位置決めが行われた後、誤差記憶手段３４に記憶されている誤差データに基づいて基板Ｗの位置が補正されることにより行われる。なお、基本的な位置決め動作とその位置補正とは同時に行うようにしてもよい。
【００４４】
マスク７に基板Ｗが重装された後、スキージユニット５が作動し、これにより印刷処理が開始される（ステップＳ１４）。具体的には、前記スキージ２２，２２が所定の作業開始位置に配置された後、昇降手段１０の作動によりスキージ２２，２２（一方側のスキージ２２）が所定の高さ位置、つまり先端（下端）がマスク７に当接する高さ位置にセットされる。そして、半田供給装置によりマスク７上にクリーム半田が供給された後、スキージ２２，２２がＹ軸方向に往復移動しながら交互にマスク７の表面に沿って摺動し、これによりクリーム半田がマスク７の印刷用開口部を介して基板Ｗに塗布されることとなる。
【００４５】
そいて、ステップＳ１５で印刷処理が終了したか否かが判断され、ここで終了したと判断されると、スキージ２２，２２が上昇端位置にリセットされるとともに、基板支持ユニット３が初期位置にリセットされ、その後、基板Ｗが搬出される（ステップＳ１６）。
【００４６】
基板Ｗが搬出されると、所定数Ｎの基板Ｗの処理が終了したか否かが判断され（ステップＳ１７）、ここで終了していないと判断された場合には、前記カウンタ値がインクリメントされた後（ステップＳ１８）、ステップＳ２に移行され、次の基板Ｗが基板支持ユニット３に搬入されることとなる。
【００４７】
なお、ステップＳ４において、カウンタ値が「１」でない、すなわち基板Ｗが生産ロットの最初の基板Ｗでないと判断された場合には、ステップＳ５〜Ｓ１２の処理はスキップされ、ステップＳ１９のマーク認識処理を経た後、ステップＳ１３に移行される。すなわち、ステップＳ４でＮＯと判断されると、基板支持ユニット３の作動により基板Ｗが作業位置にリセットされて基板支持ユニット３に搭載されたマスク認識カメラ２４によりマスク７に印されたマークが撮像される（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ３，Ｓ１９で取得されたマーク画像に基づいてマスク７に対する基板Ｗの基本的な位置決めが行われた後、誤差記憶手段３４に記憶されている誤差データに基づいて基板Ｗの位置が補正され、この状態でマスク７に対して基板Ｗが重装されることとなる。
【００４８】
このようにして最終的にステップＳ１７において所定数Ｎの基板Ｗの処理が終了したと判断されることにより、本フローチャートが終了する。
【００４９】
以上のように、このスクリーン印刷装置では、マークを基準に基板Ｗとマスク７を互いに位置決めしたときの回路パターンと印刷用開口部との具体的なずれ（位置誤差）を予め求めておき（準備処理；図３のステップＳ５〜Ｓ１２）、印刷処理時には、フィデューシャルマークを基準に基板Ｗとマスク７とを位置決めした上で、上記準備処理で求めた誤差に基づいて基板Ｗとマスク７の位置補正を行うようにしているので、例えばマークの印刷ミスにより該マークと回路パターンとの位置関係に誤差がある場合、あるいはマスク自体の延び等の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係に誤差が生じた場合等であっても、対応する回路パターンと印刷用開口部とを確実に対応させた状態で基板Ｗとマスク７とを重装させることができる。従って、マークの画像認識のみに基づいて基板とマスクを相互に位置決めする従来のスクリーン印刷装置に比べると、より正確に基板Ｗとマスク７とを重装させることが可能となり、その結果、印刷ずれの発生をより確実に防止することができるようになるという効果がある。
【００５０】
特に、上記の準備動作においては、マークを基準として回路パターンの画像と印刷用開口部の画像を重ねた仮想画像を画面表示させ、オペレータが画面を見ながら入力手段３６を操作して回路パターン画像Ｗａを画面上で動かすことにより、その変位量等から上記の誤差を求めるように構成されているので、誤差の値として、オペレータの目視判断に基づく信頼性の高い値を得ることができる。つまり、マスク７の変形により印刷用開口部に不均一な位置ずれが生じているような場合であっても、オペレータの目視判断によれば、隣接する印刷用開口部とのバランスを考慮しながら印刷用開口部と回路パターンとを合わせ込むことが可能となる。従って、基板Ｗをマスク７に重装する際の相互の位置補正を具体的なずれの状態に応じて正確に行うことができるという効果がある。
【００５１】
また、このスクリーン印刷装置では、生産ロットの最初の印刷処理に先立って準備処理を実行することにより誤差データを記憶し、共通の生産ロットに属する基板Ｗについてはその記憶された誤差データに基づいてマスク７と基板Ｗの位置補正を行うようにしているため、合理的に印刷処理を進めることができるという効果もある。すなわち、生産ロットの基板毎に準備処理を実行することも考えられるが、この場合には、基板一枚当たりの印刷処理に時間を要することとなる。一方、マスク７の変形によりマークと印刷用開口部との位置関係に誤差が生じている場合には、上記のような誤差は各基板Ｗに共通の値となる。また、基板Ｗにおけるマークの印刷ミスは一般に生産ロット単位で発生する場合が多く、この場合には、共通の生産ロットでは、上記誤差が各基板Ｗで共通の値となる傾向が強い。従って、上記のように生産ロットの印刷処理前に一度だけ準備処理を実行して上記誤差を更新的に記憶するようにすれば、各基板Ｗの印刷ずれを防止することができる一方で、従来と変わらない時間で各基板に印刷処理を施すことができ、その結果、品質と生産性を両立させたることができる。
【００５２】
なお、以上説明したスクリーン印刷装置は、本発明に係るスクリーン印刷装置の一実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような態様を採ることもできる。
【００５３】
（１）他の方法により基板Ｗとマスク７との基本的な位置関係を把握できる場合には、図３におけるステップＳ３，Ｓ６の処理を省略することも可能である。
【００５４】
（２）実施形態では、基板Ｗ上の複数領域の回路パターンを基板認識カメラ２５により撮像し、その領域に対応するマスク７の複数領域をマスク認識カメラ２４によって撮像するようにしているが、勿論、撮像する領域は一つであってもよい。この場合には、図３のステップＳ１１の処理（誤差の演算処理）においては、基板Ｗの画像における複数の座標位置の変化量に基づいて基板Ｗとマスク７との誤差を求めるようにすればよい。
【００５５】
（３）実施形態では、オペレータが入力手段３６を操作して表示された基板Ｗの画像を表示画面上で移動させることにより誤差演算手段３３に位置誤差を演算させるように構成しているが、そのようなオペレータによる操作を行うことなく合成画像データから直接誤差を演算するように構成してもよい。
【００５６】
（４）実施形態では、生産ロットの最初の基板Ｗの印刷処理前に準備処理（図３のステップＳ５〜Ｓ１２の処理）を実行することにより生産ロットにつき一度だけ上記誤差データを取得するようにしているが、勿論、生産ロット中に複数回準備処理を実行し、誤差データを生産ロット中で一乃至複数回、更新するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の回路パターンとそのパターンに対応するマスクの印刷用開口部のずれ（位置誤差）を画像認識し、そのずれに基づいて基板とマスクの相対的な位置関係を補正した上で基板とマスクを重装させるので、対応する回路パターンと印刷用開口部とを正確に合わせ込んだ状態でマスクと基板を重装させることができる。従って、フィデューシャルマークの画像認識のみに基づいて基板とマスクを位置決めして重装させる従来の方法に比べると、より正確に基板とマスクとを重装させることが可能となり、その結果、印刷ずれの発生をより確実に防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスクリーン印刷装置を示す全体構成図である。
【図２】 スクリーン印刷装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】 上記制御系による制御に基づく印刷動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】 合成画像の表示状態と補正値の演算方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
３ 基板支持ユニット
３Ａ Ｒ−Ｚステージ
３Ｂ Ｘ−Ｙステージ
５ スキージユニット
７ メタルマスク
７ａ 印刷用開口部の画像
２２ スキージ
３０ 制御装置
３１ 主制御手段
３２ 画像処理手段
３３ 誤差演算手段
３４ 誤差記憶手段
Ｗ 基板
Ｗａ 回路パターンの画像
Claims (4)
- 印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備え、前記駆動手段の作動により前記保持手段に保持される基板と前記マスクとを重装させて印刷を行うスクリーン印刷装置の前記マスクと基板との重装方法であって、
前記マスクと基板との重装に先立ち、前記基板の回路パターンとこの回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部とを撮像し、
前記画像データに基づいて回路パターンの画像とそのパターンに対応する印刷用開口部の画像を重ねた合成画像を生成するとともにその合成画像を画面表示させ、
回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により与えることにより、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく回路パターン又は印刷用開口部の画像を表示画面上で移動させかつ該移動後の前記合成画像を表示画面上に表示させながら前記表示画面上で回路パターンと印刷用開口部とを一致させる仮想修正処理を行い、
この仮想修正処理における移動前後の画像位置の差に基づき回路パターンと印刷用開口部との位置誤差を求め、
この誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御することにより前記マスクと基板とを重装させる
ことを特徴とするスクリーン印刷装置のマスク重装方法。 - 請求項１に記載のスクリーン印刷装置のマスク重装方法において、
前記回路パターンとして基板上の複数領域の回路パターンを撮像するとともにこれら領域の回路パターンにそれぞれ対応する印刷用開口部を含む前記マスクの領域を撮像し、
上記仮想修正処理により各領域の回路パターンとそれに対応する印刷用開口部との位置誤差をそれぞれ求め、これら領域毎の位置誤差に基づいて基板とマスクの最終的な位置誤差を求め、この最終的な位置誤差に基づいて前記駆動手段を駆動制御する
ことを特徴とするスクリーン印刷装置のマスク重装方法。 - 印刷用開口部をもつマスクと、被印刷物である基板を保持する保持手段と、これらマスクと保持手段とを相対的に移動させる駆動手段とを備えたスクリーン印刷装置において、
前記保持手段に保持される基板の回路パターンを撮像可能な第１撮像手段と、
この第１撮像手段により撮像される回路パターンに対応する前記マスクの印刷用開口部を撮像可能な第２撮像手段と、
前記第１撮像手段により撮像される回路パターンの画像データと第２撮像手段により撮像される印刷用開口部の画像データとを合成して前記回路パターンと印刷用開口部とを重ね合わせた状態の画像データを生成する合成画像生成手段と、
この合成画像生成手段により生成された画像データに基づく画像を表示する表示手段と、
この表示手段に表示される画像のうち回路パターン又は印刷用開口部の画像を移動させるための情報を人為的操作により入力することが可能な入力手段と、
この入力手段による入力情報に従い、前記マスクおよび保持手段を相対移動させることなく前記回路パターン又は印刷用開口部の画像位置を移動させてその移動後の該回路パターンと印刷用開口部との重ね合わせ状態の前記画像データを前記合成画像生成手段により生成させる画像位置変更手段と、
前記合成画像生成手段により生成された画像データであって前記入力手段による情報入力前の初期の画像データに基づく回路パターン又は印刷用開口部の画像位置と前記入力手段による情報入力後の画像データに基づく前記画像位置との差に基づいて基板とマスクの位置誤差を求める誤差演算手段と、
この誤差演算手段により求められた誤差に基づいて前記駆動手段を駆動することにより前記マスクと基板とを重装させる制御手段とを備えている
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 - 請求項３に記載のスクリーン印刷装置において、
前記誤差演算手段において求められる誤差に関するデータを更新的に記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている誤差データに基づいて前記駆動手段を駆動制御する
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。
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