JP5816817B2 - スクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板と接触させたマスク上でスキージを摺動させて基板に半田等のペーストを印刷するスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法に関するものである。

スクリーン印刷機は、基板保持部により保持した基板上の電極に半田等のペーストを印刷する装置であり、基板の電極に対応するパターン孔が形成されたマスクを電極とパターン孔が上下に合致するように位置合わせをしたうえで基板保持部を上昇させて基板をマスクの下面に接触させ、ペーストが供給されたマスク上でスキージを摺動させることによってマスクのパターン孔を介して基板の電極にペーストを転写させるようになっている。

このようなスクリーン印刷機において、マスクに基板を接触させる前のマスクと基板との上下の位置合わせを行うときには、撮像視野を下方に向けた下方撮像部と撮像視野を上方に向けた上方撮像部を備えたカメラユニットが用いられ、カメラユニットの下方撮像部によって基板に設けられた基板側マークを撮像して算出される基板側マークの位置とカメラユニットの上方撮像部によってマスクに設けられたマスク側マークを撮像して算出されるマスク側マークの位置とに基づいて、基板側マークとマスク側マークが上下に合致するようにマスクに対する基板の位置合わせを行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、下方撮像部の光軸と上方撮像部の光軸がそれぞれ対応する設計データ上の光軸からずれたり傾いたりしていない場合には、下方撮像部を通して見る基板側マークと上方撮像部を通して見るマスク側マークとの位置関係は実際の位置関係に等しく、これら両マークが上下に合致した状態になるように基板を位置合わせしたうえで基板を上昇させてマスクに接触させれば、基板の電極とマスクのパターン孔とは位置ずれなく一致することになるが、下方撮像部の光軸と上方撮像部の光軸の少なくとも一方が設計データ上の光軸からずれたり傾いたりしていた場合には、下方撮像部を通して見る基板側マークと上方撮像部を通して見るマスク側マークとの位置関係は実際の位置関係とは等しくなく、これら両マークが上下に合致した状態になるように基板を位置合わせしたうえで基板を上昇させてマスクに接触させても基板の電極とマスクのパターン孔とは一致せず、位置ずれが生じてしまうことになる。また、位置合わせした基板をマスクに対して上昇させる際の基板の移動方向が垂直方向から傾いているときにも、同様の位置ずれは生じ得る。

このため従来、スクリーン印刷を実行する前には、下方撮像部を通して見る基板側マークと上方撮像部を通して見るマスク側マークとが上下に合致した状態になるように基板を位置合わせしたうえで基板の上昇及びマスクへの接触を行って実際にスクリーン印刷の試し刷りを行い、その結果生じる基板の電極とマスクのパターン孔との間に位置ずれが生じた場合には、その位置ずれ量を位置ずれ校正値として求め、この位置ずれ校正値を用いてマスクと基板の上下方向の位置合わせをするようにしていた。

特開２００８−３６９１８号公報

しかしながら、上記従来の位置ずれ校正値を求める手法では、試し刷りを実際に行わなければならないために作業の手間がかかるうえ、試し刷りされるペーストが基板上でにじんで広がっていたりすると正確な位置ずれ校正値を算出しにくくいという問題点があった。また、スクリーン印刷作業そのものを一旦中断する必要があるために基板生産性が低下してしまうという問題点もあった。

そこで本発明は、簡単かつ正確に、しかもスクリーン印刷作業を中断することなく任意のときに位置ずれ校正値を求めることができるスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のスクリーン印刷機は、上面に電極を有した基板を保持する基板保持部と、前記基板の電極に対応するパターン孔が設けられたマスクと、撮像視野を下方に向けた下方撮像部と、撮像視野を上方に向けた上方撮像部と、前記下方撮像部により前記基板に設けられた基板側マークを撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と前記上方撮像部により前記マスクに設けられたマスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とに基づいて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行ったうえで前記基板保持部を上昇させて前記基板を前記マスクの下面に接触させる基板保持部移動制御部と、前記基板と接触された前記マスク上を摺動し、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷するスキージとを備えたスクリーン印刷機であって、前記下方撮像部による上方からの撮像及び前記上方撮像部による下方からの撮像が可能な校正用マークが、前記基板保持部により保持された前記基板の上面の高さに位置するように前記基板保持部に取り付けられた治具部材と、前記校正用マークが前記マスクの下面の高さである第１の高さより低い第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記校正用マークが前記下方撮像部により上方から撮像されて算出される前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標と前記校正用マークが前記第１の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記校正用マークが前記上方撮像部により下方から撮像されて算出される前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値として算出する位置ずれ校正値算出部とを備え、前記基板保持部移動制御部は、前記位置ずれ校正値算出部により算出された前記位置ずれ校正値と、前記第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記基板側マークを前記下方撮像部により上方から撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と、前記上方撮像部により撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とを用いて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行い、そのうえで前記基板保持部を前記マスクに対して上昇させて前記マスクの下面に前記基板を接触させる。

請求項２に記載のスクリーン印刷方法は、上面に電極を有した基板を保持する基板保持部と、前記基板の電極に対応するパターン孔が設けられたマスクと、撮像視野を下方に向けた下方撮像部と、撮像視野を上方に向けた上方撮像部と、前記下方撮像部により前記基板に設けられた基板側マークを撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と前記上方撮像部により前記マスクに設けられたマスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とに基づいて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行ったうえで前記基板保持部を上昇させて前記基板を前記マスクの下面に接触させる基板保持部移動制御部と、前記基板と接触された前記マスク上を摺動し、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷するスキージと、前記下方撮像部による上方からの撮像及び前記上方撮像部による下方からの撮像が可能な校正用マークが、前記基板保持部により保持された前記基板の上面の高さに位置するように前記基板保持部に取り付けられた治具部材とを備えたスクリーン印刷機によるスクリーン印刷方法であって、前記校正用マークが前記マスクの下面の高さである第１の高さより低い第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記校正用マークを前記下方撮像部により上方から撮像して前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標を算出する工程と、前記校正用マークが前記第１の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記校正用マークを前記上方撮像部により下方から撮像して前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標を算出する工程と、算出した前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標と前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値として算出する工程と、前記第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記基板側マークを前記下方撮像部により上方から撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標を算出する工程と、前記上方撮像部により前記マスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標を算出する工程と、算出した前記位置ずれ校正値と、前記基板側マークの位置の座標と、前記マスク側マークの位置の座標とを用いて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行い、そのうえで前記基板保持部を前記マスクに対して上昇させて前記マスクの下面に前記基板を接触させる工程と、前記基板と接触させた前記マスク上で前記スキージを摺動させ、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷する工程とを含む。

本発明では、基板保持部により基板を保持したときの基板の上面の高さに位置して下方撮像部による上方からの撮像と上方撮像部による下方からの撮像が可能な校正用マークが基板保持部とともに昇降する構成とし、マスクの下面の高さである第１の高さより低い第２の高さに位置した校正用マークを下方撮像部により上方から撮像して算出される校正用マークの第２の高さでの位置の座標と、マスクの下面の高さである第１の高さに位置した校正用マークを上方撮像部により下方から撮像して算出される校正用マークの第１の高さでの位置の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値として算出するようになっているので、簡単かつ正確に、しかもスクリーン印刷作業を中断することなく任意のときに位置ずれ校正値を求めることができる。

本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の側面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の部分平面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機による位置ずれ校正値の算出作業の実行手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の要部の斜視図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の要部の斜視図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の位置ずれ校正値を求める手順を説明する図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の位置ずれ校正値を求める手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機の位置ずれ校正値を求める手順を説明する図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機によるスクリーン印刷作業の実行手順を示すフローチャート （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機によりスクリーン印刷を行う手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機が備える治具部材の他の形態を示す一部断面側面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２において、スクリーン印刷機１は、上面に多数の電極２ａを有した基板２を搬入及び位置決めし、その基板２の電極２ａのそれぞれに半田等のペーストＰｔをスクリーン印刷するスクリーン印刷作業を実行する装置であり、基台１０に設けられた基板保持ユニット移動機構１１、基板保持ユニット移動機構１１によって移動される基板保持ユニット１２、基板保持ユニット１２の上方に設けられたマスク１３、マスク１３の下方を移動自在に設けられたカメラユニット１４、マスク１３の上方を移動自在に設けられたスキージユニット１５及びスクリーン印刷機１の各部の作動制御を行う制御装置１６を備えている。

このスクリーン印刷機１において、マスク１３は矩形のマスク枠１３ｗによって四辺が支持された金属板から成り、その中央部には基板２の電極２ａに対応する多数のパターン孔１３ｈが設けられている。マスク１３は基板保持ユニット１２の上方に設置された図示しないマスクホルダによってマスク枠１３ｗが下方から支持されて水平姿勢に保持されており、その下面は基台１０からの高さが第１の高さＨ１の水平面Ｗ１（図１）内に位置している。

図１において、基板保持ユニット１２は、基板２を保持する基板保持部として機能するものであり、基台１０に対して昇降自在に設けられたベース部１２ａ、ベース部１２ａに取り付けられて水平面内の一の方向であるＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向、図２では紙面の左右方向）に基板２を搬送するコンベア１２ｂ、コンベア１２ｂによって所定の作業位置に搬送された基板２の下面を下方から支持する下受け部材１２ｃ、下受け部材１２ｃを昇降させる基板昇降シリンダ１２ｄ及び基板昇降シリンダ１２ｄによって押し上げられた基板２を基板２の搬送方向（Ｘ軸方向）と直交する水平面内方向（Ｙ軸方向とする）からクランプして保持する一対のクランプ部材１２ｅを有して成る。コンベア１２ｂによる基板２の搬送動作、基板昇降シリンダ１２ｄによる基板２の昇降動作及び一対のクランプ部材１２ｅによる基板２のクランプ動作は制御装置１６によって制御される。なお、クランプ部材１２ｅによってクランプされた状態の基板２はコンベア１２ｂの上面から離間し、上面はクランプ部材１２ｅの上面と同じ高さとなる（図１参照）。

基板保持ユニット移動機構１１はＸＹＺロボットから成り、制御装置１６によって作動制御されて基板保持ユニット１２を水平面内で移動（回転も含む）させるとともに、基板保持ユニット１２を、クランプ部材１２ｅの上面が高さＨ１（マスク１３の下面の高さ）の水平面Ｗ１内に位置する「上方位置」と、高さＨ１よりも低い第２の高さＨ２の水平面Ｗ２（図１）内に位置する「下方位置」との間で上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。

図１及び図２において、カメラユニット１４は撮像視野を下方に向けた下方撮像部としての下方撮像カメラ１４ａと、撮像視野を上方に向けた上方撮像部としての上方撮像カメラ１４ｂを備えて成る。基台１０には、図２に示すように、Ｙ軸方向に延びて設けられたＹ軸ビーム２１ａ、Ｘ軸方向に延びてＹ軸ビーム２１ａ上をＹ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ビーム２１ｂ、Ｘ軸ビーム２１ｂ上をＸ軸方向に移動自在に設けられた移動ステージ２１ｃから成るカメラユニット移動テーブル２１が設けられており、カメラユニット１４はカメラユニット移動テーブル２１の移動ステージ２１ｃに取り付けられている。

制御装置１６によって作動制御がなされるカメラユニット移動機構２２（図１）は、Ｙ軸ビーム２１ａに対するＸ軸ビーム２１ｂのＹ軸方向への移動とＸ軸ビーム２１ｂに対する移動ステージ２１ｃのＸ軸方向への移動とを組み合わせることによって、第１の高さＨ１と第２の高さＨ２の間の第３の高さＨ３の水平面Ｗ３（図１）内でカメラユニット１４を移動させる。

下方撮像カメラ１４ａの撮像動作及び上方撮像カメラ１４ｂの撮像動作は制御装置１６によって制御され、下方撮像カメラ１４ａの撮像動作によって得られた画像データ及び上方撮像カメラ１４ｂの撮像動作によって得られた画像データは制御装置１６に送られて制御装置１６の画像認識部１６ａ（図１）において画像認識される。

図１において、スキージユニット１５は、図示しない直交テーブル機構及びそのアクチュエータから成るスキージユニット移動機構１５Ｍの作動によってマスク１３の上方を水平面内方向（図１の紙面の左右方向）に移動自在なベース部１５ａの下方に、ベース部１５ａの移動方向に対向して設けられた２つのスキージ１５ｂを備えた構成を有しており、各スキージ１５ｂは、ベース部１５ａに取り付けられた空圧シリンダ１５ｃによってそれぞれ独立してベース部１５ａの下方を昇降されるようになっている。スキージユニット移動機構１５Ｍの作動制御及び各空圧シリンダ１５ｃの作動によるスキージ１５ｂの昇降制御は制御装置１６によってなされる。

図１及び図２に示すように、基板保持ユニット１２を構成する一方のクランプ部材１２ｅには、そのクランプ部材１２ｅの外側（基板２をクランプする側とは反対の側）に水平方向に延び、下面に校正用マークＱを備えた透明材料（例えばガラス材料）から成る治具部材３０が取り付けられている。治具部材３０の下面はクランプ部材１２ｅの上面と同じ高さであるため、クランプ部材１２ｅによって基板２が保持された状態では、クランプ部材１２ｅの上面、基板２の上面及び校正用マークＱは同じ高さに位置しており、基板保持ユニット移動機構１１によって基板保持ユニット１２がカメラユニット１４の移動高さである第３の高さＨ３の水平面Ｗ３を超えて昇降されると、これに伴って校正用マークＱも第３の高さＨ３を超えて昇降することになる。したがって校正用マークＱは、治具部材３０が透明材料からなることも相俟って、下方撮像カメラ１４ａによる上方からの撮像及び上方撮像カメラ１４ｂによる下方からの撮像が可能である。

すなわち本実施の形態において、治具部材３０は、基板保持ユニット１２に取り付けられ、基板保持ユニット１２により保持された基板２の上面の高さに下方撮像カメラ１４ａによる上方からの撮像及び上方撮像カメラ１４ｂによる下方からの撮像が可能な校正用マークＱを位置させたものとなっている。

このような構成のスクリーン印刷機１では、基板２にペーストＰｔをスクリーン印刷するスクリーン印刷作業を行う前に、図３のフローチャートに示す手順により位置ずれ校正値の算出を行う。ここで算出する位置ずれ校正値は、後述するスクリーン印刷作業において、マスク１３に対して基板２を上下に位置合わせする際に用いるものであり、下方撮像カメラ１４ａの光軸Ｊ１と上方撮像カメラ１４ｂの光軸Ｊ２の少なくとも一方が設計データ上の光軸Ｊ１，Ｊ２からずれたり傾いたりしている場合や、基板保持ユニット１２の昇降時の移動軌道が垂直方向から傾いているとき（すなわち、基板２をマスク１３に対して上昇させる際の基板２の移動軌道が垂直方向から傾いているとき）であっても、基板２の電極２ａとマスク１３のパターン孔１３ｈとを位置ずれなく一致させることができるようにするものである。

制御装置１６は、図４に示す、第３の高さＨ３の水平面Ｗ３内に定めた校正値算出時カメラ位置Ｃｓの座標（Ｘｃｓ，Ｙｃｓ，Ｈ３）と、この校正値算出時カメラ位置Ｃｓの直下の高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置する下方基準位置ＳＬの座標（Ｘｃｓ，Ｙｃｓ，Ｈ２）を記憶部１６ｂ（図１）に記憶している。また、制御装置１６は、図５に示す、第１のマスク側マークＭａの直下の高さＨ３の水平面Ｗ３内に位置する第１の位置合わせ時カメラ位置Ｃａの座標（Ｘｃａ，Ｙｃａ，Ｈ３）及び第２のマスク側マークＭｂの直下の高さＨ３の水平面Ｗ３内に位置する第２の位置合わせ時カメラ位置Ｃｂの座標（Ｘｃｂ，Ｙｃｂ，Ｈ３）を記憶部１６ｂに記憶している。

制御装置１６は、位置ずれ校正値を求めるときには、先ず、図６（ａ）に示すように、基板保持ユニット移動機構１１の作動制御を行って、治具部材３０に設けられた校正用マークＱが上記下方基準位置ＳＬに位置するように基板保持ユニット１２の位置調整を行う（図３に示すステップＳＴ１の基板保持ユニット位置調整工程）。次いで、カメラユニット移動機構２２の作動制御を行って、下方撮像カメラ１４ａを下方基準位置ＳＬの上方位置である校正値算出時カメラ位置Ｃｓに進出させたうえで（図３に示すステップＳＴ２の下方撮像カメラ進出工程）、下方撮像カメラ１４ａにより下方基準位置ＳＬに位置した校正用マークＱを上方から撮像して画像認識を行い（図３に示すステップＳＴ３の上方からの撮像・画像認識工程）、校正用マークＱの第２の高さＨ２（下方位置）での位置ＰＱ２のＸＹ座標を「校正用マーク下方位置座標（Ｘ２，Ｙ２）」として算出する（図７参照。図３に示すステップＳＴ４の校正用マーク下方位置座標算出工程）。

なお、下方撮像カメラ１４ａによる校正用マークＱの撮像時及び上方撮像カメラ１４ｂによる校正用マークＱの撮像時には、その焦点は常に治具部材３０の下面の高さ（すなわち校正用マークＱが設けられている高さ）に合うようにする。

制御装置１６は、校正用マーク下方位置座標（Ｘ２，Ｙ２）を算出したら、図６（ｂ）に示すように、カメラユニット移動機構２２の作動制御を行って、下方撮像カメラ１４ａを校正値算出時カメラ位置Ｃｓから退避させたうえで（図３に示すステップＳＴ５の下方撮像カメラ退避工程）、基板保持ユニット移動機構１１の作動制御を行って基板保持ユニット１２を上昇させ、校正用マークＱが高さＨ１の水平面Ｗ１内に位置するように基板保持ユニット１２の上下方向の位置調整を行う（図３に示すステップＳＴ６の基板保持ユニット上昇工程）。ここで、仮に、基板保持ユニット１２の昇降時の移動軌道が垂直方向から傾いていないときには、高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置していた校正用マークＱは、下方基準位置ＳＬ（Ｘｃｓ，Ｙｃｓ，Ｈ２）の直上の位置ＳＨ（Ｘｃｓ，Ｙｃｓ，Ｈ１）に位置することとなる（図４及び図６（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）

制御装置１６は、基板保持ユニット１２を上昇させて、校正用マークＱが高さＨ１の水平面Ｗ１内に位置するようにしたら、上方撮像カメラ１４ｂを校正値算出時カメラ位置Ｃｓ（Ｘｃｓ，Ｙｃｓ，Ｈ３）に進出させる（図３に示すステップＳＴ７の上方撮像カメラ進出工程）。そして、上方撮像カメラ１４ｂにより高さＨ１の水平面Ｗ１内に位置した校正用マークＱを下方から撮像して画像認識を行い（図３に示すステップＳＴ８の下方からの撮像・画像認識工程）、校正用マークＱの第１の高さＨ１（上方位置）での位置ＰＱ１のＸＹ座標を「校正用マーク上方位置座標（Ｘ１，Ｙ１）」として算出する（図６（ｃ）及び図７参照。図３に示すステップＳＴ９の校正用マーク上方位置座標算出工程）。

校正用マーク下方位置座標（Ｘ２，Ｙ２）は下方撮像カメラ１４ａを通した画像に基づいて算出されたものであり、校正用マーク上方位置座標（Ｘ１，Ｙ１）は上方撮像カメラ１４ｂを通した画像に基づいて算出されるものであるから、下方撮像カメラ１４ａの光軸Ｊ１が設計データ上の光軸Ｊ１からずれたり傾いたりしている場合、上方撮像カメラ１４ｂの光軸Ｊ２が設計データ上の光軸Ｊ２からずれたり傾いたりしている場合、或いは基板保持ユニット１２の昇降時の移動軌道が垂直方向から傾いている場合には、両座標（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ１，Ｙ１）は図７に示すように一致しないことになる。

制御装置１６は、上記のようにして校正用マーク下方位置座標（Ｘ２，Ｙ２）と校正用マーク上方位置座標（Ｘ１，Ｙ１）を算出したら、カメラユニット移動機構２２の作動制御を行って、上方撮像カメラ１４ｂを校正値算出時カメラ位置Ｃｓから退避させる（図３に示すステップＳＴ１０の上方撮像カメラ退避工程）。そして、位置ずれ校正値算出部１６ｃ（図１）において、算出した校正用マーク下方位置座標（Ｘ２，Ｙ２）と校正用マーク上方位置座標（Ｘ１，Ｙ１）との間の差分（Ｘ２−Ｘ１，Ｙ２−Ｙ１）を位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）として算出し（図７参照、その算出した位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）を記憶部１６ｂに記憶する（図３に示すステップＳＴ１１の位置ずれ校正値算出・記憶工程）。これにより制御装置１６による位置ずれ校正値算出作業は終了する。

次に、上記位置ずれ校正値算出作業が終了したスクリーン印刷機１が基板２にペーストＰｔをスクリーン印刷するスクリーン印刷作業を行う場合の手順について説明する。

オペレータからの作業開始操作入力を受けた制御装置１６は、先ず、スクリーン印刷機１の外部から供給された基板２を基板保持ユニット１２のコンベア１２ｂによって搬入し、クランプ部材１２ｅによって基板２をクランプして保持する（図９に示すステップＳＴ２１の基板搬入保持工程）。

制御装置１６は基板２を保持したら、マスク１３に対する基板２の位置合わせのためのマスク側マークＭａ，Ｍｂの位置座標を求める必要があるかどうかの判断を行う（図９に示すステップＳＴ２２の判断工程。）ここで、制御装置１６は、これから行うスクリーン印刷がマスク１３の交換後の第１回目のスクリーン印刷である場合、スクリーン印刷機１のオペレータによって設定された条件を満たす場合（例えば、スクリーン印刷を実行した基板２の枚数が所定枚数に達した場合、スクリーン印刷の実働時間が所定の時間に達した場合、１日のスクリーン印刷作業の開始時である場合等）には、マスク側マークＭａ，Ｍｂの位置座標を求める必要があると判断する。

制御装置１６は、上記ステップＳＴ２２で、マスク側マークＭａ，Ｍｂの位置座標を求める必要があると判断した場合には、上方撮像カメラ１４ｂを第１の位置合わせ時カメラ位置Ｃａに位置させたうえで、上方撮像カメラ１４ｂにより第１のマスク側マークＭａを下方から撮像して画像認識を行うことにより、第１のマスク側マークＭａの（高さＨ１での）位置ＰＭａのＸＹ座標を「第１のマスク側マーク位置座標（ＸＭａ，ＹＭａ）」（図８（ｂ））として算出するとともに、上方撮像カメラ１４ｂを第２の位置合わせ時カメラ位置Ｃｂに位置させたうえで、上方撮像カメラ１４ｂにより第２のマスク側マークＭｂを下方から撮像して画像認識を行うことにより、第２のマスク側マークＭｂの（高さＨ１での）位置ＰＭｂのＸＹ座標を「第２のマスク側マーク位置座標（ＸＭｂ，ＹＭｂ）」（図８（ｂ））として算出する（図９に示すステップＳＴ２３のマスク側マーク位置座標算出工程）。そして、その算出した第１のマスク側マーク位置座標（ＸＭａ，ＹＭａ）と第２のマスク側マーク位置座標（ＸＭｂ，ＹＭｂ）を記憶部１６ｂに記憶する（図９に示すステップＳＴ２４のマスク側マーク位置座標記憶工程）。

制御装置１６は、第１のマスク側マーク位置座標（ＸＭａ，ＹＭａ）と第２のマスク側マーク位置座標（ＸＭｂ，ＹＭｂ）を算出して記憶したら（或いは、ステップＳＴ２２でマスク側マークＭａ，Ｍｂの位置座標を求める必要がないと判断したら）、基板保持ユニット移動機構１１の作動制御を行って、図５に示すように、基板保持ユニット１２により保持した基板２に設けられた第１の基板側マークｍａが第１の位置合わせ時カメラ位置Ｃａのほぼ直下の高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置し、かつ第２の基板側マークｍｂが第２の位置合わせ時カメラ位置Ｃｂのほぼ直下の高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置するようにする。

制御装置１６は、上記のようにして第１の基板側マークｍａが第１の位置合わせ時カメラ位置Ｃａのほぼ直下の高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置し、第２の基板側マークｍｂが第２の位置合わせ時カメラ位置Ｃｂのほぼ直下の高さＨ２の水平面Ｗ２内に位置するようにしたら、カメラユニット移動機構２２の作動制御を行って第１の位置合わせ時カメラ位置Ｃａに下方撮像カメラ１４ａを位置させ、下方撮像カメラ１４ａにより第１の基板側マークｍａを上方から撮像して画像認識を行うことにより、第１の基板側マークｍａの第２の高さＨ２での位置ＰｍａのＸＹ座標を「第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）」（図８（ａ））として算出するとともに、第２の位置合わせ時カメラ位置Ｃｂに下方撮像カメラ１４ａを位置させ、下方撮像カメラ１４ａにより第２の基板側マークｍｂを上方から撮像して画像認識を行うことにより、第２の基板側マークｍｂの第２の高さＨ２での位置ＰｍｂのＸＹ座標を「第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）」（図８（ａ））として算出する（図９に示すステップＳＴ２５の基板側マーク位置座標算出工程）。

制御装置１６は、第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）と第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）を算出したら、第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）と第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）を記憶部１６ｂに記憶した位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）を用いて校正する（図９に示すステップＳＴ２６の校正工程）。

上記校正は、具体的には、第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）のＸ座標から位置ずれ校正値のδｘを差し引くとともに、第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）のＹ座標から位置ずれ校正値のδｙを差し引くことによって第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）を（Ｘｍａ−δｘ，Ｙｍａ−δｙ）と校正し、第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）のＸ座標から位置ずれ校正値のδｘを差し引くとともに、第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）のＹ座標から位置ずれ校正値のδｙを差し引くことによって第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ）を（Ｘｍｂ−δｘ，Ｙｍｂ−δｙ）と校正する（図８（ａ））。

制御装置１６は、校正後の第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ−δｘ，Ｙｍａ−δｙ）と校正後の第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ−δｘ，Ｙｍｂ−δｙ）を求めたら、これら校正後の第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ−δｘ，Ｙｍａ−δｙ）及び校正後の第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ−δｘ，Ｙｍｂ−δｙ）と、ステップＳＴ２３で求めた（或いは記憶部１６ｂに記憶させた）第１のマスク側マーク位置座標（ＸＭａ，ＹＭａ）及び第２のマスク側マーク位置座標（ＸＭｂ，ＹＭｂ）から、第１の基板側マークｍａが第１のマスク側マークＭａの直下に位置し、かつ第２の基板側マークｍｂが第２のマスク側マークＭｂの直下に位置するようにするために必要な基板保持ユニット移動機構１１の移動量（Ｘ軸方向への移動量、Ｙ軸方向への移動量及びＺ軸回りの回転量）を算出する。そして、その算出した移動量で基板保持ユニット１２が移動するように基板保持ユニット移動機構１１を作動させて、マスク１３と基板２の上下の位置合わせを行う（図９に示すステップＳＴ２７の位置合わせ工程）。

制御装置１６は、上記のようにしてマスク１３に対する基板２の位置合わせを行ったら、基板保持ユニット移動機構１１の作動制御を行い、基板２を保持した状態の基板保持ユニット１２をマスク１３に対して上昇させることによって、マスク１３の下面に基板２を接触させる（図９に示すステップＳＴ２８の接触工程）。これにより基板２の電極２ａとマスク１３のパターン孔１３ｈとは一致した状態となる。

このように本実施の形態において、制御装置１６は、下方撮像カメラ１４ａにより基板２に設けられた両基板側マークｍａ，ｍｂを撮像して算出される両基板側マークｍａ，ｍｂの位置（第１の基板側マーク位置座標（Ｘｍａ，Ｙｍａ）及び第２の基板側マーク位置座標（Ｘｍｂ，Ｙｍｂ））と、上方撮像カメラ１４ｂによりマスク１３に設けられた両マスク側マークＭａ，Ｍｂを撮像して算出される両マスク側マークＭａ，Ｍｂの位置（第１のマスク側マーク位置座標（ＸＭａ，ＹＭａ）及び第２のマスク側マーク位置座標（ＸＭｂ，ＹＭｂ））に基づいて（詳細には、位置ずれ校正値（δｘ、δｙ）による校正を加えて）マスク１３と基板２とを上下に位置合わせさせたうえで基板保持ユニット１２を上昇させて基板２をマスク１３の下面に接触させる基板保持部移動制御部として機能する。

制御装置１６は、基板２をマスク１３に接触させたら、スキージ１５ｂによるスキージングを行って、予めマスク１３上に供給されたペーストＰｔを基板２の電極２ａに転写させる（図９に示すステップＳＴ２９のスキージング工程。図１０（ａ））。

このスキージングは、具体的には、スキージユニット１５が備える２つのスキージ１５ｂのうちの一方を下降させ、マスク１３の上面に当接させた状態を維持したままベース部１５ａを水平方向（図１０（ａ）中に示す矢印Ａ）に移動させることによって行う。これによりマスク１３上でスキージ１５ｂが摺動し、マスク１３上のペーストＰｔはスキージ１５ｂによって掻き寄せられてマスク１３のパターン孔１３ｈ内に押し込まれ、各基板２の電極２ａ上に転写される。

このように、本実施の形態において、スキージ１５ｂは、基板２と接触されたマスク１３上を摺動し、マスクのパターン孔を介して基板の電極上にペーストを印刷するものとなっている。

制御装置１６は、スキージングを行って基板２の電極２ａにペーストＰｔを転写させたら、基板保持ユニット移動機構１１を作動させて基板保持ユニット１２を下降させ、マスク１３から基板２を離間させて（図１０（ｂ）中に示す矢印Ｂ）、版離れを行う（図９に示すステップＳＴ３０の版離れ工程）。これにより基板２の電極２ａ上にペーストＰｔが残留し、基板２にペーストＰｔが印刷された状態となる（図１０（ｂ））。

制御装置１６は版離れを行ったら、一対のクランプ部材１２ｅによる基板２の保持を解除したうえで（図９に示すステップＳＴ３１の基板保持解除工程）、基板昇降シリンダ１２ｄにより基板２を下降させてコンベア１２ｂ上に下ろし、コンベア１２ｂによって基板２をスクリーン印刷機１の外部に搬出して基板２の１枚当たりのスクリーン印刷作業を終了する（図９に示すステップＳＴ３２の基板搬出工程）。

以上説明したように、本実施の形態におけるスクリーン印刷機１は、基板保持ユニット１２に取り付けられ、基板保持ユニット１２により保持された基板２の上面の高さに下方撮像カメラ１４ａによる上方からの撮像及び上方撮像カメラ１４ｂによる下方からの撮像が可能な校正用マークＱを位置させた治具部材３０と、校正用マークＱがマスク１３の下面の高さである第１の高さＨ１より低い第２の高さＨ２に位置するように基板保持ユニット１２の上下方向の位置調節が行われた状態で校正用マークＱが下方撮像カメラ１４ａにより上方から撮像されて算出される校正用マークＱの第２の高さＨ２での位置ＰＱ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）と校正用マークＱが第１の高さＨ１に位置するように基板保持ユニット１２の上下方向の位置調節が行われた状態で校正用マークＱが上方撮像カメラ１４ｂにより下方から撮像されて算出される校正用マークの第１の高さＨ１での位置ＰＱ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）との間の差分（水平面内方向の差分）を位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）として算出する制御装置１６の位置ずれ校正値算出部１６ｃを備えており、基板保持部移動制御部としての制御装置１６は、位置ずれ校正値算出部１６ｃにより算出された位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）を用いてマスク１３と基板２との上下の位置合わせを行い、そのうえで基板保持ユニット１２をマスク１３に対して上昇させてマスク１３の下面に基板２を接触させるようになっている。

また、本実施の形態におけるスクリーン印刷機１によるスクリーン印刷方法は、上記スクリーン印刷機１によるスクリーン印刷方法であって、校正用マークＱがマスク１３の下面の高さである第１の高さＨ１より低い第２の高さＨ２に位置するように基板保持ユニット１２の上下方向の位置調節を行った状態で校正用マークＱを下方撮像カメラ１４ａにより上方から撮像して校正用マークＱの第２の高さＨ２での位置ＰＱ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）を算出する工程（ステップＳＴ４の校正用マーク下方位置座標算出工程）、校正用マークＱが第１の高さＨ１に位置するように基板保持ユニット１２の上下方向の位置調節を行った状態で校正用マークＱを上方撮像カメラ１４ｂにより下方から撮像して校正用マークＱの第１の高さＨ１での位置ＰＱ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）を算出する工程（ステップＳＴ９の校正用マーク上方位置座標算出工程）、算出した校正用マークＱの第２の高さＨ２での位置ＰＱ２の座標と校正用マークＱの第１の高さＨ１での位置ＰＱ１の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）として算出する工程（ステップＳＴ１１の位置ずれ校正値算出・記憶工程）、算出した位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）を用いてマスク１３と基板２の上下の位置合わせを行い、そのうえで基板保持ユニット１２をマスク１３に対して上昇させてマスク１３の下面に基板２を接触させる工程（ステップＳＴ２８の接触工程）及び基板２と接触させたマスク１３上でスキージ１５ｂを摺動させ、マスク１３のパターン孔１３ｈを介して基板２の電極２ａ上にペーストＰｔを印刷する工程（スキージング工程）を含むものとなっている。

本実施の形態におけるスクリーン印刷機１及びスクリーン印刷方法では、基板保持ユニット１２により基板２を保持したときの基板２の上面の高さに位置して下方撮像カメラ１４ａによる上方からの撮像と上方撮像カメラ１４ｂによる下方からの撮像が可能な校正用マークＱが基板保持ユニット１２とともに昇降する構成とし、マスク１３の下面の高さである第１の高さＨ１より低い第２の高さＨ２に位置した校正用マークＱを下方撮像カメラ１４ａにより上方から撮像して算出される校正用マークＱの第２の高さＨ２での位置ＰＱ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）と、マスク１３の下面の高さである第１の高さＨ１に位置した校正用マークＱを上方撮像カメラ１４ｂにより下方から撮像して算出される校正用マークＱの第１の高さＨ１での位置ＰＱ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値（δｘ，δｙ）として算出するようになっているので、簡単かつ正確に、しかもスクリーン印刷作業を中断することなく任意のときに位置ずれ校正値を求めることができる。

なお、上述の実施の形態では、治具部材３０はクランプ部材１２ｅの上面に取り付けられて下面に校正用マークＱを備えた透明材料から成るものであったが、治具部材３０は、基板保持ユニット１２により基板２を保持したときの基板２の上面の高さに位置して下方撮像カメラ１４ａによる上方からの撮像及び上方撮像カメラ１４ｂによる下方からの撮像が可能な校正用マークを備えていればよい。このため治具部材３０は、透明材料からなることを前提に、上面がクランプ部材１２ｅの上面と同じ高さとなるようにクランプ部材１２ｅに取り付けられてその上面に校正用マークＱを備えた構成のものであってもよい。

或いは、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、治具部材３０を厚さ方向に貫通したテーパ穴４０を有したもの（材料は透明でない方が好ましい）とし、そのテーパ穴４０の上下の開口縁（治具部材３０の上面と下面のそれぞれに形成される開口縁。円形が好ましいが円形に限られない）のうち相対的に寸法が小さい側の開口縁４０ａが形成されている面が基板保持ユニット１２により基板２を保持したときの基板２の上面の高さ（クランプ部材１２ｅの上面）に位置するようにクランプ部材１２ｅに取り付けられているのであってもよい。この場合、寸法の小さい側の開口縁４０ａが校正用マークＱに相当し、下方撮像カメラ１４ａによる校正用マークＱの撮像時及び上方撮像カメラ１４ｂによる校正用マークＱの撮像時には、その焦点が寸法の小さい側の開口縁４０ａが形成された治具部材３０面の高さ（図１１（ａ）では治具部材３０の下面３０ａ、図１１（ｂ）では治具部材３０の上面３０ｂ）に合うようにする。

簡単かつ正確に、しかもスクリーン印刷作業を中断することなく任意のときに位置ずれ校正値を求めることができるスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法を提供する。

１ スクリーン印刷機
２ 基板
２ａ 電極
１２ 基板保持ユニット（基板保持部）
１３ マスク
１３ｈ パターン孔
１４ａ 下方撮像カメラ（下方撮像部）
１４ｂ 上方撮像カメラ（上方撮像部）
１５ｂ スキージ
１６ 制御装置（基板保持部移動制御部）
１６ｃ 位置ずれ校正値算出部
３０ 治具部材
Ｑ 校正用マーク
Ｍａ 第１のマスク側マーク（マスク側マーク）
Ｍｂ 第２のマスク側マーク（マスク側マーク）
Ｈ１ 第１の高さ
Ｈ２ 第２の高さ
δｘ，δｙ 位置ずれ校正値
ｍａ 第１の基板側マーク（基板側マーク）
ｍｂ 第２の基板側マーク（基板側マーク）
Ｐｔ ペースト

Claims (2)

1. 上面に電極を有した基板を保持する基板保持部と、前記基板の電極に対応するパターン孔が設けられたマスクと、撮像視野を下方に向けた下方撮像部と、撮像視野を上方に向けた上方撮像部と、前記下方撮像部により前記基板に設けられた基板側マークを撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と前記上方撮像部により前記マスクに設けられたマスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とに基づいて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行ったうえで前記基板保持部を上昇させて前記基板を前記マスクの下面に接触させる基板保持部移動制御部と、前記基板と接触された前記マスク上を摺動し、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷するスキージとを備えたスクリーン印刷機であって、
   前記下方撮像部による上方からの撮像及び前記上方撮像部による下方からの撮像が可能な校正用マークが、前記基板保持部により保持された前記基板の上面の高さに位置するように前記基板保持部に取り付けられた治具部材と、
   前記校正用マークが前記マスクの下面の高さである第１の高さより低い第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記校正用マークが前記下方撮像部により上方から撮像されて算出される前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標と前記校正用マークが前記第１の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記校正用マークが前記上方撮像部により下方から撮像されて算出される前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値として算出する位置ずれ校正値算出部とを備え、
   前記基板保持部移動制御部は、前記位置ずれ校正値算出部により算出された前記位置ずれ校正値と、前記第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節が行われた状態で前記基板側マークを前記下方撮像部により上方から撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と、前記上方撮像部により撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とを用いて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行い、そのうえで前記基板保持部を前記マスクに対して上昇させて前記マスクの下面に前記基板を接触させることを特徴とするスクリーン印刷機。
2. 上面に電極を有した基板を保持する基板保持部と、前記基板の電極に対応するパターン孔が設けられたマスクと、撮像視野を下方に向けた下方撮像部と、撮像視野を上方に向けた上方撮像部と、前記下方撮像部により前記基板に設けられた基板側マークを撮像して算出される前記基板側マークの位置の座標と前記上方撮像部により前記マスクに設けられたマスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標とに基づいて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行ったうえで前記基板保持部を上昇させて前記基板を前記マスクの下面に接触させる基板保持部移動制御部と、前記基板と接触された前記マスク上を摺動し、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷するスキージと、前記下方撮像部による上方からの撮像及び前記上方撮像部による下方からの撮像が可能な校正用マークが、前記基板保持部により保持された前記基板の上面の高さに位置するように前記基板保持部に取り付けられた治具部材とを備えたスクリーン印刷機によるスクリーン印刷方法であって、
   前記校正用マークが前記マスクの下面の高さである第１の高さより低い第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記校正用マークを前記下方撮像部により上方から撮像して前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標を算出する工程と、
   前記校正用マークが前記第１の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記校正用マークを前記上方撮像部により下方から撮像して前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標を算出する工程と、
   算出した前記校正用マークの前記第２の高さでの位置の座標と前記校正用マークの前記第１の高さでの位置の座標との間の水平面内方向の差分を位置ずれ校正値として算出する工程と、
   前記第２の高さに位置するように前記基板保持部の上下方向の位置調節を行った状態で前記基板側マークを前記下方撮像部により上方から撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標を算出する工程と、
   前記上方撮像部により前記マスク側マークを撮像して算出される前記マスク側マークの位置の座標を算出する工程と、
   算出した前記位置ずれ校正値と、前記基板側マークの位置の座標と、前記マスク側マークの位置の座標とを用いて前記マスクと前記基板との上下の位置合わせを行い、そのうえで前記基板保持部を前記マスクに対して上昇させて前記マスクの下面に前記基板を接触させる工程と、
   前記基板と接触させた前記マスク上で前記スキージを摺動させ、前記マスクのパターン孔を介して前記基板の電極上にペーストを印刷する工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。

Images