JP4696892B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

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装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。

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スクリーン印刷では、基板をマスクプレートに対して密着させるとともに、水平方向の位置ずれを生じないように基板を保持する必要がある。このため、基板を位置決めして保持する基板位置決め部には、基板の下面に当接して支持する基板下受部とともに、基板の側端部を両側から挟み込んで位置を保持するクランプ機構が設けられている。そして印刷動作や印刷動作後にマスクプレートを基板から分離する版離れ動作は、基板がクランプされた状態で行われる。

上記クランプは、基板の側端面をクランプ面によって挟み込むことによって行われるため、基板がクランプ状態から外れる誤動作が生じやすく、クランプ状態から外れた基板が下方に落下して不正常な状態で基板下受部上に留まったままとなる場合がある。スクリーン印刷装置においては、基板下受部の上方にはマスクプレートが位置しているため、誤動作によって基板下受部上に落下した基板は、外部から容易に視認することができず、このような不正常な基板が見逃されたまま下受け昇降動作に移行すると、基板が搬送コンベアに挟み込まれる基板挟み込みなどの種々のマシントラブルを招く。このようなマシントラブルを防止することを目的として、基板が正しいクランプ状態から外れたことを検出するためのセンサを備えたスクリーン印刷装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２２０６８４号公報

しかしながら上述の特許文献例に示すスクリーン印刷装置においては、搬入された基板をクランプする過程における不具合は検出することはできるものの、基板がクランプからはずれて落下した状態を作業者が確認しない状態のまま装置動作が継続された場合には、基板挟み込みなどを防止する方策はなく、マシントラブルによる装置破損を完全に防止するには至っていなかった。

そこで本発明は、下受け昇降動作における基板挟み込みなどによる装置破損を防止することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

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マスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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装置であって、搬送レールによって前記基板を上流側から印刷位置に搬入し前記印刷位置から下流側に搬出する基板搬送手段と、前記基板搬送手段における基板の存否を検出することにより基板搬送不具合を検出する基板搬送不具合検出手段と、前記印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部と、この基板下受部を前記搬送レールに対して相対的に昇降させる下受昇降手段と、前記下受昇降手段の上昇駆動力の上限を制限する駆動力制限手段と、前記基板搬送不具合検出手段によって基板搬送不具合が検出されたならば、前記駆動力制限
手段の前記上限を定める上限パラメータを予め不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行うパラメータ変更手段とを備えた。

本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、平行に配設された２条の搬送レールによって前記基板を上流側から印刷位置に搬入し前記印刷位置から下流側に搬出する基板搬送工程と、前記印刷位置における基板の存否を検出することにより基板搬送不具合を検出する基板搬送不具合検出工程と、前記印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部を下受昇降手段によって前記搬送レールに対して相対的に昇降させる下受昇降工程とを含み、前記基板搬送不具合検出工程において基板搬送不具合が検出されたならば、前記下受昇降手段の上昇駆動力の上限を定める上限パラメータを予め不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行う。

本発明によれば、基板搬送不具合検出手段によって基板搬送不具合が検出されたならば、下受昇降手段の上昇駆動力の上限を定める上限パラメータを予め設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行うことにより、下受け昇降動作における基板挟み込みなどによる装置破損を防止することができる。

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は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板搬送機構に設けられた基板検出センサの配置図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板搬送不具合発生時の処理を示すフロー図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板搬送不具合発生時の動作説明図である。

まず図１、図２、図３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、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷機構を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃを搬送レール昇降モータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成の搬送レール昇降テーブルよって昇降する。

ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レール８ａを備えており、これらの搬送レール８ａによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、搬送レール８ａによって保持された状態の基板１０を、搬送レール８ａとともに後述するスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。

搬送レール８ａの上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、スクリーン印刷時には一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。

図２に示すように、搬送レール８ａの上流側（図２において左側）および下流側には、それぞれ基板搬入レール８ｂ、基板搬出レール８ｃが連結されている。上流側から基板搬入レール８ｂを介して搬入された基板１０は、搬送レール８ａに乗り移って後述するスクリーン印刷機構による印刷位置に基板位置決め部１によって位置決めされ、印刷が行われた後の基板１０は、印刷位置から基板搬出レール８ｃによって下流側に搬出される。基板搬送機構８は、搬送レールによって基板１０を上流側から印刷位置に搬送し印刷位置から下流側に搬出する基板搬送手段となっており、第１のＺ軸テーブル５はスクリーン印刷機構の下方において搬送レール８ａを昇降させる搬送レール昇降手段となっている。

次に、第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃを下受部昇降モータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成の下受部昇降テーブルによって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、複数の下受けピン７ａ（図６参照）を備えた基板下受部７が配設されている。

第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受部７は搬送レール８ａに保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして複数の下受けピン７ａが基板１０の下面に当接することにより、基板下受部７は基板１０を下面側から支持する。すなわち、基板下受部７は、後述するスクリーン印刷機構による印刷位置に搬送された基板１０を下方から下受けして保持する。そして第２のＺ軸テーブル６は、基板下受部７を搬送レール８ａに対して相対的に昇降させる下受昇降手段となっている。

次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷機構について説明する。図１，図２において、マスク枠１４にはマスクプレート１５が展張されており、マスクプレート１５には印刷対象に応じたパターン孔１５ａが設けられている。マスクプレート１５上にはスキージヘッド１６が配設されている。スキージヘッド１６は、水平なプレート１７にスキージ１９を昇降させるスキージ昇降機構１８を配設した構成となっており、図２に示すように、プレート１７の両端は縦フレーム２１上に配列されたガイド機構によって、Ｙ方向にスライド自在に支持されている。プレート１７は、ナット２０ｃ、送りねじ２０ｂおよび回転駆動モータ２０ａより成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。またスキージ昇降機構１８を駆動することによりスキージ１９は昇降して、マスクプレート１５の上面に当接する。

スクリーン印刷動作について説明する。まず搬送レール８ａに基板１０が搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をマスクプレート１５に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を搬送レール８ａとともに上昇させ、マスクプレート１５の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージユニット１６によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたマスクプレート１５上でスキージ１９を摺動させることにより、パターン孔１５ａを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。

図３に示すように、基板搬入レール８ｂ、搬送レール８ａ、基板搬出レール８ｃには、
第１の基板検出センサ２４，第２の基板検出センサ２５，第３の基板検出センサ２６が配置されている。第１の基板検出センサ２４，第２の基板検出センサ２５，第３の基板検出センサ２６による基板検出結果を組み合わせることにより、印刷位置へ基板を搬入しまた印刷後の基板を印刷位置から搬出する基板搬送動作における基板搬送不具合を検出することができる。

すなわち、基板搬入レール８ｂから搬送レール８ａへ基板１０が乗り移ったことが第１の基板検出センサ２４によって確認された後に、第２の基板検出センサ２５によって基板１０が検出されない場合には、基板搬入において何らかの不具合が生じたと推測する。また第２の基板検出センサ２５によって基板１０が検出されていた状態から基板搬出動作が開始され、第２の基板検出センサ２５によって基板１０が検出されない状態になったにも拘わらず、第３の基板検出センサ２６が基板１０を検出しない場合には、基板搬出において何らかの不具合が生じたと推測する。

このような基板搬入・搬出の不具合発生時には、搬送レール８ａから基板１０が落下して、基板下受部７の周辺に不正常な状態で存在している確率が高い。この状態を放置したまま装置動作を継続して基板下受部７を上昇させると、落下状態の基板１０が基板下受部７とともに上昇して、搬送レール８ａとの間に挟み込まれる基板挟み込みなどのマシントラブルを生じるおそれがある。このため、本実施の形態においては、上述の基板搬送不具合が検出された場合には、以下に説明するように、基板下受部７の上昇駆動力の上限を制限し、基板挟み込みによる機器破損を防止するようにしている。

次に図４を参照して、制御系の構成について説明する。なお、図４においては、スクリーン印刷装置の全体制御系のうち、上述の基板搬送不具合検出およびこの基板搬送不具合検出を受けて行われる基板下受部７の上昇駆動力の制御についての機能のみを示している。制御部３０は、以下に説明する各部の動作処理を制御する。駆動部３１は、第２のＺ軸テーブル６の下受部昇降モータ６ｂを駆動するためのモータドライバであり、制御部３０からの制御指令に従って下受部昇降モータ６ｂに対して駆動電流を出力する。

駆動部３１は、トルクリミット機能を有しており、予め設定されたトルクリミット値に対応した上限電流値を超えて駆動電流を下受部昇降モータ６ｂに対して出力しないようになっており、これにより基板下受部７の上昇駆動力が制限される。したがって駆動部３１は、下受昇降手段の上昇駆動力の上限を制限する駆動力制限手段となっている。もちろん、駆動力制限手段として機械的にトルク伝達を制限するトルクリミッタを、下受部昇降モータ６ｂによる回転伝達機構に介在させてもよい。

トルクリミット値変更部３２は、駆動部３１において下受部昇降モータ６ｂのトルクの上限値、すなわちトルクリミット値を規定する上限パラメータを変更する処理を行う。トルクリミット値記憶部３３は、予め設定されたトルクリミット値を記憶する。ここでは、基板下受部７と搬送レール８ａとの間に基板１０を挟み込んだ場合においても、機器破損を生じないような不具合時停止用の低い駆動力に対応した不具合時上限パラメータが記憶されている。後述するように、トルクリミット値変更処理を実行する際には、トルクリミット値記憶部３３に記憶された不具合時上限パラメータが読み出される。

基板搬送不具合検出部３４は、第１の基板検出センサ２４、第２の基板検出センサ２５、第３の基板検出センサ２６の検出結果に基づいて、基板搬送不具合を検出する。すなわち、基板搬送不具合検出部３４および第１の基板検出センサ２４、第２の基板検出センサ２５、第３の基板検出センサ２６は、基板搬送機構８における基板１０の存否を検出することにより、基板搬送不具合を検出する基板搬送不具合検出手段となっている。

そしてトルクリミット値変更部３２は、基板搬送不具合検出手段によって基板搬送不具合が検出されたならば、駆動力制限手段である駆動部３１におけるトルクリミット値を規定する上限パラメータを、予め不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行うパラメータ変更手段となっている。報知部３５は、ディスプレイ装置であり、基板挟み込みなどの不具合発生時のエラー報知を行う。

次に図５，図６を参照して、上述の基板搬送不具合発生時の処理について説明する。図５において、基板搬送不具合が発生すると（ＳＴ１）、基板搬送不具合検出部３４によって基板搬送不具合発生が検出される。すなわち、図６（ａ）に示すように、搬送レール８ａから外れて基板１０が基板下受部７の下受けピン７ａ上に落下した状態となり、この状態は、搬送レール８ａに設けられた第２の基板検出センサ２５によって検出される。そしてこの検出を受けて、トルクリミット値変更部３２によって、下受部昇降モータ６ｂのトルクリミット値を変更する処理が実行される（ＳＴ２）。

次いでスクリーン印刷動作のシーケンスに従って基板下受部７が上昇する。このとき、基板下受部７が正常な動作ストロークの上限位置まで上昇が完了したか否かを判断する（ＳＴ４）。ここで、図６（ｂ）に示すように、基板下受部７上に落下した基板１０が存在するまま基板下受部７が上昇した場合には、上昇過程において基板１０が搬送レール８ａとの間に挟み込まれた状態となる。

このとき、駆動部３１においてはトルクリミット値を規定する上限パラメータは不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更されていることから、下受部昇降モータ６ｂは基板下受部７をさらに上昇させることなく停止する。すなわちこの場合には（ＳＴ４）において上昇完了が検知されず、基板搬送不具合の発生がマシン動作状態の異常として具体的に確認される。そしてこの異常確認を受けて基板下受部７を下降させ（ＳＴ５）、基板挟み込みエラーの報知を行う（ＳＴ６）。マシンオペレータはこの報知を受けて、基板下受部７上に落下した不正常状態の基板１０を取り出す処置を行う。

これに対し（ＳＴ４）において上昇完了が検知された場合には、基板搬送不具合の発生の可能性は存在するものの、マシン動作状態としては正常であることが具体的に確認される。この場合には、このままスクリーン印刷動作を継続可能であると判断し、一旦変更されていた下受部昇降モータ６ｂのモータトルクリミット値の上限パラメータを規定値に戻す処理を実行する（ＳＴ７）。そしてこの後、通常のスクリーン印刷動作シーケンスに復帰する。

上記説明したように本発明においては、基板搬送不具合検出手段によって基板搬送不具合が検出されたならば、下受昇降手段の上昇駆動力の上限を定める上限パラメータを予め不具合時停止用の低い駆動力に対応した不具合時上限パラメータに変更する処理を行うようにしている。これにより、印刷位置まで搬入された基板がクランプからはずれて落下した状態を作業者が確認しない状態のまま装置動作が継続されて基板挟み込みが発生した場合にあっても、基板下受部が基板を挟み込んだまま無理に上昇することがない。したがって、下受け昇降動作における基板挟み込みなどに起因する装置破損を防止することができる。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、下受け昇降動作における基板挟み込みなどによる装置破損を防止することができるという効果を有し、基板を対象として半田を印刷する用途に有用である。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板搬送機構に設けられた基板検出センサの配置図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板搬送不具合発生時の処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板搬送不具合発生時の動作説明図

符号の説明

１ 基板位置決め部
５ 第１のＺ軸テーブル
６ 第２のＺ軸テーブル
７ 基板下受部
８ 基板搬送機構
８ａ 搬送レール
９ クランプ機構
１０ 基板
３１ 駆動部（駆動力制限手段）
３２ トルクリミット値変更部（パラメータ変更手段）

Claims (2)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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装置であって、
   搬送レールによって前記基板を上流側から印刷位置に搬入し前記印刷位置から下流側に搬出する基板搬送手段と、前記基板搬送手段における基板の存否を検出することにより基板搬送不具合を検出する基板搬送不具合検出手段と、前記印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部と、この基板下受部を前記搬送レールに対して相対的に昇降させる下受昇降手段と、前記下受昇降手段の上昇駆動力の上限を制限する駆動力制限手段と、前記基板搬送不具合検出手段によって基板搬送不具合が検出されたならば、前記駆動力制限手段の前記上限を定める上限パラメータを予め不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行うパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート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、
   平行に配設された２条の搬送レールによって前記基板を上流側から印刷位置に搬入し前記印刷位置から下流側に搬出する基板搬送工程と、前記印刷位置における基板の存否を検出することにより基板搬送不具合を検出する基板搬送不具合検出工程と、前記印刷位置に搬送された基板を下方から下受けして保持する基板下受部を下受昇降手段によって前記搬送レールに対して相対的に昇降させる下受昇降工程とを含み、
   前記基板搬送不具合検出工程において基板搬送不具合が検出されたならば、前記下受昇降手段の上昇駆動力の上限を定める上限パラメータを予め不具合時停止用の低い駆動力に対応して設定された不具合時上限パラメータに変更する処理を行うことを特徴とするスクリーン印刷方法。

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