JP4962015B2 - Screen printing device - Google Patents
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本発明は、クリーム半田等のペーストを基板にパターン印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。 The present invention relates to a screen printing apparatus for pattern-printing a paste such as cream solder on a substrate.
スクリーン印刷においては、多種多様な基板が印刷対象となり、それぞれの種類に適したマスクや半田が用いられている。そのため、印刷対象となる基板の種類に応じて印刷条件を選択し、均一な印刷品質を確保することが重要な課題となっている。 In screen printing, a wide variety of substrates are to be printed, and masks and solder suitable for each type are used. For this reason, it is important to select printing conditions according to the type of substrate to be printed and to ensure uniform print quality.
印刷条件には、マスクの表面をスキージが摺動する速度や印圧の他、基板をマスクから版離れさせる際の版離れ速度および版離れストローク、また、印刷後のマスクのクリーニングに関する条件など様々な項目がある。これらの多岐にわたる印刷条件を迅速かつ的確に選択するためには熟練したオペレータの存在が必要となるが、全ての生産現場に熟練したオペレータを配置できるとは限らず、また、熟練したオペレータ間でも個人差があり、印刷品質の平準化、均質化を達成するのは困難であった。 There are various printing conditions, such as the speed at which the squeegee slides on the surface of the mask and the printing pressure, as well as the speed at which the substrate is released from the mask and the release stroke, and conditions for cleaning the mask after printing. There are some items. In order to select these various printing conditions quickly and accurately, it is necessary to have skilled operators, but not all skilled operators can arrange skilled operators, and even between skilled operators. There were individual differences, and it was difficult to achieve leveling and homogenization of print quality.
このような事情を鑑み、従来、半田の種類から最適な印刷条件を選択できる機能を有するスクリーン印刷装置が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、スクリーン印刷装置で用いられる半田は多種多様であり、その全てについて最適な印刷条件を関連付けられるものではなく、選択肢に挙がっていない半田を用いる場合には、オペレータが印刷条件の各項目をマニュアル操作で選択する必要があった。 However, there are a wide variety of solders used in screen printing equipment, and not all of them can be associated with optimal printing conditions. When using solder that is not listed as an option, the operator manually sets each item of the printing conditions. It was necessary to select by operation.
生産現場においては、印刷対象となる基板の種類に対応して使用されるマスクや半田の種類が限定されることが多く、過去の生産例から基板の種類毎に目安となる標準的な印刷条件が経験値として把握されている場合がある。また、標準的な印刷条件を外れるものについては、関連の深い項目毎の駆動量を組み合わせて段階的に設定し、定性的な選択肢として提示することで感覚的に理解しやすくなり、熟練度によらず迅速な対応が可能となる。 In production sites, the types of masks and solders used are often limited according to the type of board to be printed, and standard printing conditions that are standard for each type of board from past production examples. May be grasped as an experience value. For items that deviate from standard printing conditions, the driving amount for each closely related item is set in stages and presented as a qualitative option, which makes it easier to understand sensuously and increases skill level. A quick response is possible.
そこで本発明は、オペレータの熟練度や個人差に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現するスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a screen printing apparatus that achieves leveling and homogenization of print quality without being affected by operator skill or individual differences.
請求項1記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記スキージの摺動速度を調整するスキージ速度調整手段と、前記パターン孔へのペースト充填量を調整する印圧調整手段と、印刷対象となる基板の種類を示す基板が搭載される生産品目と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記スキージ速度調整手段と前記印圧調整手段を制御する制御手段を備えた。
The screen printing apparatus according to
請求項2記載のスクリーン印刷装置は請求項1に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。
A screen printing apparatus according to
請求項3記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、基板を前記マスクの裏面から版離れさせる版離れ手段と、印刷対象となる基板の種類を示す基板が搭載される生産品目と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件と版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えた。
The screen printing apparatus according to
請求項4記載のスクリーン印刷装置は請求項3に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。
The screen printing apparatus according to
請求項5記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記マスクの裏面に沿って移動し、前記マスクに付着したペーストを除去するクリーニング装置と、印刷対象となる基板の種類を示す基板が搭載される生産品目と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とクリーニング速度およびクリーニング方式に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えた。
6. The screen printing apparatus according to
請求項6記載のスクリーン印刷装置は請求項5に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。
6. The screen printing apparatus according to
本発明によれば、複数の選択肢の中から印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件を選択するだけで印刷動作やクリーニング動作に関する制御パラメータが自動的に設定されるので、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現することができる。 According to the present invention, the control parameters for the printing operation and the cleaning operation are automatically set by simply selecting the type of substrate to be printed, the amount of solder to be printed on the substrate, and the printing conditions for the printing speed from among a plurality of options. Therefore, leveling and homogenization of the print quality can be realized without being affected by the skill level of the operator or individual differences.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図2は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図3は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系のブロック図、図4は本発明の実施の形態の印刷条件設定画面の表示例を示す説明図、図5は複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データのイメージ図、図6は本発明の実施の形態の設定パラメータ表示画面の表示例を示す説明図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a control system of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a display example of a printing condition setting screen according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is an image diagram of correlation data between a plurality of printing conditions and control parameters related to squeegee speed and printing pressure. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a display example of the setting parameter display screen according to the embodiment of this invention.
最初に、本実施の形態のスクリーン印刷装置の全体構成および印刷動作について説明する。図1において、スクリーン印刷装置1は、基板3の印刷面3aをマスク2でマスキングし、マスク2に形成されたパターン孔2aにクリーム半田等のペーストを充填することで印刷面3aにペーストをパターン印刷する装置である。スクリーン印刷装置1は、マスク2と、基板3をマスク2の下方で保持する基板保持手段4と、基板保持手段4により保
持された基板3を昇降させることで印刷面3aをマスク2の裏面に接離させる基板昇降手段5と、基板3を裏面から支持する基板支持手段6と、基板保持手段4により保持された基板3をマスク2に対して移動させることでマスク2との位置合わせを行う基板移動手段7と、基板3とマスク2のそれぞれに設けられた位置認識マーク(図示せず)を撮像する撮像手段8と、マスク2のパターン孔2aにペーストを充填するスキージユニット9と、マスク2に付着した残留ペーストを除去するマスククリーナ10とで構成されている。
First, the overall configuration and printing operation of the screen printing apparatus according to the present embodiment will be described. In FIG. 1, the
基板保持手段4は、一対の搬送レール11a、11bに沿って搬送される基板3を両側方から挟持するクランプ機構で構成されており、一対のクランプ板4a、4bを近接または離反させることで基板3を保持または解放する。基板昇降手段5は、基板保持手段4を構成するクランプ機構を昇降させる送りねじ機構で構成されており、モータ5aの駆動により送りねじ5bを正逆何れかの方向に回転させることでクランプ機構に保持された基板3の印刷面3aをマスク2の裏面に接離させる。基板支持手段6は、印刷時に基板3の裏面に面接触する支持ブロック6aを昇降させる送りねじ機構で構成されており、モータ6aの駆動により送りねじ6bを正逆何れかの方向に回転させることで支持ブロック6aを基板3の裏面に接離させる。基板移動手段7は、Yテーブル7aとXテーブル7bとθテーブル7cを積層して構成されており、クランプ機構により保持された基板3を水平面内で移動させ、マスク2との位置合わせを行う。
The
撮像手段8は、印刷開始前にマスク2と基板3の間に移動し、それぞれ上下方向に向けて配置された2台のCCDカメラによりマスク2と基板3にそれぞれ設けられた位置認識マーク(図示せず)を撮像する。撮像された画像のデータ処理によりマスク2と基板3の相対位置関係を認識し、両者の間に位置ずれがある場合は基板3を水平移動させて位置補正を行う。スキージユニット9は、一対のスキージ9a、9bと、各スキージ9a、9bを独立して昇降させる昇降機構9c、9dと、各スキージ9a、9bをマスク2の表面に沿って摺動させるスキージ摺動機構とで構成されている。スキージ摺動機構は、水平方向を送り方向とする送りねじ9eと、送りねじ9eを回転させるスキージモータ9fとで構成され、送りねじ9eを正逆交互に回転させることで各スキージ9a、9bをマスク2の表面に沿って交互に摺動させる。
The image pickup means 8 moves between the
このように構成されるスクリーン印刷装置1では次のようにスクリーン印刷が行われる。図2において、印刷面3aがクランプ板4a、4bの表面と同レベルになる高さまでリフトアップされた基板3は、クランプ板4a、4bにより両側方から挟持された状態でマスク2の裏面に当接し、マスク2の表面を摺動するスキージ9aがペーストPをパターン孔2aに充填する。全てのパターン孔2aにペーストPが充填されると、スキージ9aの摺動を停止するとともに基板3を下降させる。これによりマスク2の裏面と基板3の印刷面3aが版離れし、パターン孔に充填されたペーストPが印刷面3aに印刷される。
The
印刷後の基板3はスクリーン印刷装置1から搬出され、代わりに新たな基板3が搬入される。この新たな基板3にも同様のスクリーン印刷が施されるが、スキージ9aによりペーストPがマスク2の一方に移動させられているので、スキージ9aに変えてスキージ9bがマスク2の表面を摺動し、スキージ9aにより一方に移動させられたペーストPをマスク2の表面に沿って逆方向に移動させながらパターン孔2aに充填する。このように、新たな基板3が搬入される度にスキージ9a、9bをマスク2の表面で交互に摺動させることで複数の基板3にスクリーン印刷を施すことができる。
The printed
スクリーン印刷においてはスキージ速度と印圧と版離れが印刷品質に関わるものとして重要な要素である。このうちスキージ速度は、マスク2の表面を摺動するスキージ9a、9bの速度をスキージ速度調整手段として機能するスキージモータ9fの駆動量を調整することで任意に調整することができる。また印圧は、スキージ速度とともにペースト充填
量を決定する要因でもあり、各スキージ9a、9bを独立して昇降させるスキージ昇降機構9c、9dが印圧調整手段として機能し、各スキージ9a、9bをマスク2の表面に当接させた後さらに下降させることで任意の印圧に調整することができる。また版離れに関しては、版離れ速度および版離れストロークが印刷品質に影響を与える要因であり、版離れ手段として機能するモータ5aの駆動量を調整することで基板3をマスク2の裏面から離反させるときの速度およびストロークを任意に調整することができる。
In screen printing, squeegee speed, printing pressure, and plate separation are important factors in relation to print quality. Of these, the squeegee speed can be arbitrarily adjusted by adjusting the driving amount of the squeegee motor 9f that functions as the squeegee speed adjusting means, and the speed of the squeegees 9a and 9b sliding on the surface of the
図1において、マスククリーナ10は、印刷後のマスク2の裏面にクリーニングペーパー10aを当接させた状態で水平移動し、マスク2の裏面に付着したペーストを拭き取る。パターン孔2a内に残留したペーストはクリーニングペーパー10aを摺動させるだけでは除去できないので、クリーニングペーパー10aの裏側から吸引口10bで吸引しクリーニングペーパー10aに付着させてから除去する。また、クリーニングペーパー10aによる拭き取り効果を向上させるため、クリーニングペーパー10aにクリーニング液を含浸させる機能も備えている。
In FIG. 1, the
マスククリーナ10によるクリーニング性能は、クリーニング速度およびクリーニング方式によって決定される。このうちクリーニング速度は、マスククリーナ10がマスクの裏面に沿って移動する速度、すなわちクリーニングペーパー10aをマスク2の裏面に摺動させる速度を調整することで任意に調整することができる。またクリーニング方式は、ペースト吸引の有無やクリーニング液使用の有無を選択的に組み合わせることで任意に選択することができる。
The cleaning performance by the
次に、スクリーン印刷装置の制御系について説明する。図3において、制御部20は、モータ5a、スキージ昇降機構9c、9d、スキージモータ9f、マスククリーナ10の動作制御を行う制御手段である。印刷条件選択部21は、スクリーン印刷装置1における印刷条件を複数の選択肢の中から任意に選択する印刷条件選択手段として機能する。ここで選択する印刷条件は、印刷対象となる基板の種類に関する第1の印刷条件と、基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する第2の印刷条件である。これら2つの印刷条件は、印刷条件表示手段として機能する印刷条件表示部22に可視表示される。印刷条件表示部22には感圧式タッチパネルを備えた液晶画面やCRTを採用し、画面表示された印刷条件メニューから任意のメニューを選択して画面上で選択できるようになっている。
Next, the control system of the screen printing apparatus will be described. 3, the
図4は印刷条件設定画面の表示例を示している。画面左側には基板の種類に関する選択メニューが表示されている。基板には多種多様のものがあるが、最終的に搭載される生産品目により概ねの区分けをすることが可能であるので、ここでは主要な5つの生産品目が表示されている。これらの生産品目は、第1区分「携帯電話/デジタルカメラ」、第2区分「パソコン/周辺機器」、第3区分「家電機器」、第4区分「車載関連機器」、そしてこれらの機器類に該当しない第5区分「その他の機器」に区分けされている。従って、オペレータは該当する生産品目を画面上で触れることで所望の印刷条件を設定することができる。 FIG. 4 shows a display example of the print condition setting screen. On the left side of the screen, a selection menu regarding the type of substrate is displayed. Although there are a wide variety of substrates, it is possible to roughly classify them according to the finally mounted production items, and therefore, five main production items are displayed here. These production items are classified into 1st category "mobile phone / digital camera", 2nd category "PC / peripheral device", 3rd category "home appliance", 4th category "in-vehicle related device", and these devices. It is classified as “Other equipment”, which is not applicable. Therefore, the operator can set desired printing conditions by touching the corresponding production item on the screen.
一方、画面右側には半田量と印刷スピードに関する選択メニューが表示されている。ここでは3行3列の9段階の入力エリアが設けられ、推奨される標準的な半田量と印刷スピードが中央の入力エリアに設定され、右へ行くに従って印刷スピードが増大し、上へ行くに従って半田量が増大するように設定されている。半田量と印刷スピードという本来は数値で表される物理量が感覚的に理解しやすい図形的に表示されているので、オペレータは中央の入力エリアを基準として半田量の多寡および印刷スピードの緩急を上下左右および斜め方向に配置された各入力エリアから選択し、画面上で触れることで所望の印刷条件を設定することができる。 On the other hand, on the right side of the screen, a selection menu regarding the amount of solder and the printing speed is displayed. Here, there are nine input areas with 3 rows and 3 columns, and the recommended standard solder amount and printing speed are set in the center input area. The printing speed increases as you go to the right and as you go up. The amount of solder is set to increase. Since the physical quantities, which are originally expressed as numerical values, such as the amount of solder and printing speed, are displayed graphically so that they can be intuitively understood, the operator can increase or decrease the amount of solder and the speed of printing based on the central input area. Desired printing conditions can be set by selecting from the input areas arranged in the left and right and diagonal directions and touching them on the screen.
記憶部23には、複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。第1の印刷条件は5区分あり、第2の印刷条件は9段階あるので、これらの組み合わせに対して45通りの制御パラメータがデータベース化されている(図5参照)。制御部20は、印刷条件選択部21により選択された第1の印刷条件と第2の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部23から読み出し、スキージ速度に関する制御パラメータに基づいてスキージモータ9fの駆動を制御し、印圧に関する制御パラメータに基づいてスキージ昇降機構9c、9dの駆動を制御する。
The
また記憶部23には、複数の印刷条件と版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。制御部20は、印刷条件選択部21により選択された第1の印刷条件と第2の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部23から読み出し、版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータに基づいてモータ5aの駆動を制御する。さらに記憶部23には、複数の印刷条件とクリーニング速度およびクリーニング方式に関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。制御部20は、印刷条件選択部21により選択された第1の印刷条件と第2の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部23から読み出し、読み出した制御パラメータに基づいてマスククリーナ10の駆動を制御する。
The
このように、本実施の形態のスクリーン印刷装置1によれば、印刷動作およびクリーニング動作に関する定量的な条件設定が、基板の種類に関する第1の印刷条件と、基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する第2の印刷条件を複数の選択肢の中から任意に選択するだけで自動的に設定される。第1の印刷条件は基板の種類に関するものであるので一義的に設定することができ、また第2の印刷条件も半田量および印刷スピードという定性的な感覚的に理解し易い物理量が複数の選択肢で提示されるので未熟なオペレータであっても容易に選択することができる。従って、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷条件を設定することが可能になるので、略均一な印刷品質を確保することができる。
As described above, according to the
なお、第1の印刷条件と第2の印刷条件が設定されると、該当する各制御パラメータが制御部20に読み出されるとともに印刷条件表示部22の画面に表示することもできる(図6参照)。これにより、画面表示された各制御パラメータをオペレータが確認し、不適当な制御パラメータがあれば印刷条件入力画面に戻し、再度第1の印刷条件と第2の印刷条件の入力をやり直し、所望の印刷品質を確保することができる。また、各制御パラメータを表示した画面上で任意の制御パラメータを変更することも可能である。特に熟練したオペレータであれば不適当な制御パラメータを適正なものに修正することは容易であり、また、適正な制御パラメータであっても若干の変更を行うことでより良好な印刷品質を実現できる場合もある。
When the first printing condition and the second printing condition are set, the corresponding control parameters can be read by the
本発明によれば、複数の選択肢の中から印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件を選択するだけで印刷動作やクリーニング動作に関する制御パラメータが自動的に設定されるので、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現することができるという利点を有し、多種多様な基板を印刷対象とするスクリーン印刷分野において特に有用である。 According to the present invention, the control parameters for the printing operation and the cleaning operation are automatically set by simply selecting the type of substrate to be printed, the amount of solder to be printed on the substrate, and the printing conditions for the printing speed from among a plurality of options. Therefore, the screen printing field has the advantage that leveling and homogenization of printing quality can be realized without being affected by the skill level of the operator or individual differences, and is intended for printing on a wide variety of substrates. In particular.
2 マスク
2a パターン孔
3 基板
5a モータ
9c、9d スキージ昇降機構
9f スキージモータ
10 マスククリーナ
20 制御部
21 印刷条件選択部
22 印刷条件表示部
23 記憶部
P ペースト
2 Mask
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