JPH03231854A - スクリーン印刷方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スクリーン印刷方法および装置に関し、詳
しくは、配線回路板等の精密電子部品の製造工程におけ
るハンダペーストのパターン形成等に利用されるスクリ
ーン印刷方法、および、このスクリーン印刷方法に用い
る装置に関するものである。

〔従来の技術〕

配線回路板の製造工程において、ハンダペーストや導電
ペースト、レジスト材料等のパターン形成を能率的に行
う方法として、スクリーン印刷法が採用されている。具
体的には、例えば、スクリーン印刷法で配線回路基板に
ハンダペーストをパターン形成した後、ハンダペースト
の上に必要な電子部品を載せ、いわゆるリフローにより
溶融させたハンダペーストで電子部品を配線回路に接続
搭載することが行われている。

上記ハンダペースト等の機能性材料の印刷形成において
は、印刷パターンの積度が最終製品の品質や性能に大き
な影響かあるため、印刷品質の向上および安定化か特に
要求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

スクリーン印刷法では、導電ペースト、抵抗ベスト、ハ
ンダペースト等の印刷剤の性状や供給量の不適正、印刷
スクリーンの汚れなとを原因として印刷不良が発生する
。通常のスクリーン印刷法では、印刷スクリーンの傷み
や汚れを考慮して、約２０００回の印刷て版交換するよ
うＳこしているが、印刷条件が不適正であったり、突発
的な原因が発生すれば、版交換の前に印刷不良が発生す
ることも多い。印刷不良が発生すれば、その印刷不良が
発生した製品は使用できないとともに、印刷不良の原因
を取り除かなければ、それ以後に印刷する製品は全て不
良品となる。

ところが、従来技術では、スクリーン印刷法で印刷され
た配線回路基板等は、そのまま前記したＪフロー工程も
しくは電子部品の実装工程に供給されていた。そして、
電子部品を実装した配線回路基板に対して、導通試験等
の電気的な試験を行ったときに不良品が出ることによっ
て、初めてスクリーン印刷の印刷不良か発見されていた
。

このようにして印刷不良が発見された段階では、不良が
発見された配線回路基板を廃棄するだけでなく、不良が
発見された時点までに電子部品の実装工程等を終了して
いる配線回路基板も当然印刷不良がある可能性が高いの
で廃棄しなければならず、高価な電子部品を無駄にした
り、それまでの作業が無駄になるという問題があった。

また、電子部品の実装工程には入っていなくても、印刷
工程を終了した配線回路基板は全て廃棄しなければなら
ない。すなわち、印刷工程の終了後、次の工程がかなり
進行した段階まで印刷不良の発見が行われず、印刷工程
と印刷不良の発見が時間的に大幅にずれているので、こ
の時間のズレによる廃棄製品の無駄および作業時間の無
駄は極めて重大なものであった。

さらに、前記したような電気的な試験では発見できない
印刷不良があった場合には、配線回路板を最終的な機器
や製品に組み込んで、使用しているうちに、印刷不良に
よる故障や不都合か発生することもあり、最終製品の信
頼性や品質性能を低下させる原因にもなる。

そこで、この発明の課題は、印刷不良に伴う廃棄製品の
発生や無駄な作業を行うことがないようにして、スクリ
ーン印刷を含む各種製造工程の経済性を高め、最終的な
製品の品質および信頼性の向上を図ることのできるスク
リーン印刷方法および装置を提供することにある。

し課題を解決するための手段〕 上記課題を解決する、この発明のうち、請求項１記載の
スクリーン印刷方法は、被印刷体の上に近接して配置さ
れた印刷スクリーン上にペースト状印刷剤を供給し、印
刷スクリーンを通して被印刷体の表面に印刷剤を塗布し
て印刷パターンを形成する印刷工程を終了した直後に、
印刷スクリーンの版面を撮像手段で撮像し、撮像された
版面画像を解析して印刷スクリーンの検査を行う。

請求項２記載のスクリーン印刷装置は、被印刷体の上に
近接して配置される印刷スクリーンと、印刷スクリーン
上に供給されたペースト状印刷剤を印刷スクリーンを通
して被印刷体の表面に塗布し印刷パターンを形成する塗
布手段とを備えてなり、印刷スクリーンの検査を行う検
査手段として、印刷スクリーンの版面を撮像する撮像手
段と、撮像された版面画像を解析して前記版面パターン
の良否を判断する解析手段とを備えている。

〔作　　用〕

スクリーン印刷による印刷工程を終えた直後に、印刷に
使用された印刷スクリーンの良否を検査した後、被印刷
体を次の工程に供給するようにしておき、前記検査工程
で印刷スクリーンの不良が発見されると、直ちに、印刷
スクリーンの交換や清拭その他の印刷工程の修正を行う
ようにすれば、印刷スクリーンの不良に基づく印刷不良
品が、後工程に送られることがないとともに、印刷工程
を常に良好な状態で行うことができる。

印刷スクリーンの良否を検査する方法として、印刷スク
リーンの版面を撮像手段で撮像すれば、得られた版面画
像には、版面に詰まった印刷剤や表面に付着した汚れ、
版面の陽傷、変形等が捉えられている。この版面画（象
と、予め判っている適性な版面のパターンとを比較解析
すれば、印刷スクリーンの不良が検査できる。印刷スク
リーンに不良が発見されれば、当然、被印刷体の印刷パ
ターンにも不良が発生している。印刷不良の原因のうち
大部分は、印刷スクリーンの不良にもとづいて発生する
ので、印刷スクリーンの不良を検査することによって、
被印刷体の印刷パターンの良否が判断できる。すなわち
、印刷スクリーンの版面を検査することにより、間接的
に被印刷体の印刷パターンの良否が検査できるのである
。

スクリーン印刷装置に、印刷スクリーンの検査を行う検
査手段として、印刷スクリーンの版面を撮像する撮像手
段と、撮像された版面画像を解析して前記版面パターン
の良否を判断する解析手段とを備えておけば、前記した
スクリーン印刷工程後の印刷スクリーンの良否検査が能
率的に行える〔実　施　例〕 ついで、この発明の実施例を、図面を参照しながら以下
に説明する。

第２図はスクリーン印刷装置の概略構造を示しており、
配線回路基板等の被印刷体１０か送られてくる搬送路２
０の上方に、スクリーン枠４０に貼られた印刷スクリー
ン４２が設けられている。

印刷スクリーン４２は、ステンレスの薄板やメソシュ等
からなり、所望の印刷パターンを形成するための版面が
構成されている。

搬送路２０の途中で印刷スクリーン４２の下方には昇降
基台３０が設けられている。昇降基台３０は、駆動モー
タ３６の垂直なねし軸３４にねじ込み支持されており、
駆動モータ３６を回転駆動することによって、昇降基台
３０が上下に昇降するようになっている。昇降基台３０
の昇降機構は、上記した駆動モータ３６およびねじ軸３
４による機構以外にも、通常の機械装置で利用されてい
る各種の昇降機構に変更できる。昇降基台３０の昇降機
構をＮＣ制御等で精密に制御すれば、印刷品質の向Ｆを
図れる。昇降基台３０の上面には、被印刷体１０を載置
するための収容凹部３２か設けられている。収容凹部３
２の中央は、少し凹んでいて、その中に蛍光灯等の通常
の照明手段からなる照明源７２が設けられている。

印刷スクリーン４２の上方には、駆動モータ６４により
回転駆動される水平方向のねじ軸６２に、移動台６０が
ねし込み取り付けされている。したがって、駆動モータ
６４を回転駆動することによって、移動台６０が印刷ス
クリーン４２の上方を一方の側方から他方の側方まで移
動する。移動台６０の移動機構は、通常の機械装置で利
用されている各種の移動機構に変更できる。移動機構を
ＮＣ制御等で制御すれば、後述する撮像手段やスキージ
５０の移動を精密に制御することができ、検査精度ある
いは印刷品質の向上に有効である。

移動台６０の下方には、伸縮自在な支持軸５２を介して
、ゴム等からなるスキージ５０が取り付けられている。

支持軸５２の伸縮機構は、シリンダ等の通常の伸縮機構
が用いられる。スキージ５０は、通常のスクリーン印刷
で用いられているものと同様の材料および構造からなる
ものか使用できる。

移動台６０の下方には、スキージ５０とは別の位置に、
水平方向に伸びる支持腕６６を介して、撮像手段となる
ラインセンサ７０が取り付けられている。ラインセンサ
７０は、直線状に並んだ撮像素子で、線状範囲の画像情
報を同時に撮像できる装置であり、通常の工業検査等で
利用されているのと同様の構造のラインセンサが用いら
れる。

ラインセンサ７０は、下方に向けて取り付けてあり、印
刷スクリーン４２の版面を撮像できるようになっている
。ラインセンサ７０は、電気配線７６を介して、マイク
ロコンピュータ等からなる画像解析装置７４に接続され
ている。画像解析装置７４は、ラインセンサ７０で撮像
された画像情報を解析して、印刷スクリーン４２の版面
の良否を判断し、その検査結果を表示器に表示したり、
外部機器に出力したりする。撮像手段としては、ライン
センサ７０以外にも、面状範囲の画像を同時に撮像でき
る面センサやテレビカメラ等、通常のＴ業検査に利用さ
れている各種撮像手段が使用できる。

第１図および第３図は、上記のような構造のスクリーン
印刷装置を用いるスクリーン印刷方法を示しており、第
４図Ｓこは、具体的な工程の流れ図を示している。

まず、第３図に示すように、搬送路２０の上を運ばれて
きた被印刷体１０が、昇降基台３０の収容凹部３２に移
された後、昇降基台３０が上昇して、被印刷体１０が印
刷スクリーン４２の下面に配置される。移動台６０の支
持軸５２か伸びて、スキージ５０が下降し、印刷スクリ
ーン４２の上面に配Ｉされる。印刷スクリーン４２の上
面にハンダペースト等の印刷剤８０を供給し、移動台６
０を水平移動させると、スキージ５０が印刷剤８０を引
きのばしながら、印刷スクリーン４２の版面パターンに
したがって被印刷体１０の表面に印刷剤８０を塗布して
いく。

被印刷体１０に、印刷剤８０による印刷パターン８２か
形成されれば、スキージ５０を上昇させて元の位置に復
帰させ、昇降基台３０を下降させた後、収容凹部３２か
ら被印刷体１０を取り出して、搬送路２０へ送り出す。

つぎに、第１図に示すように、印刷スクＩＪ−ン４２の
下面から、昇降基台３０内の照明１涼７２で照明を行い
ながら、移動台６０のラインセンサ７０で、印刷スクリ
ーン４２の版面を撮像する。ラインセンサ７０は、移動
台６０の水平移動により、版面全体を往復走査させる。

印刷スクリーン４２に下面からの照明を当てることによ
り、透過光による鮮明かつ微細な版面画像が得られる。

但し、照明源７２をラインセンサ７０と同じ側に設けて
、印刷スクリーン４２を反射光で照明することもでき、
撮像手段の感度がよければ、照明がなくてもよい場合も
ある。撮像手段が、印刷スクリーン４２の版面全体を同
時に撮像できる面センサであれば、撮像手段の往復走査
は不要である。

ラインセンサ７０で撮像された画像情報は、画像解析装
置７４に入力され、予め入力されていた、適性な版面パ
ターンと比較される。印刷スクリーン４２の版面に、印
刷剤８０による汚れや印刷スクリーン４２の損傷などか
あれ；よ、その状態か検出される。検出された不良点の
情報を元にして、画像解析装置７４から表示手段や外部
機器への制御情報か出力される。

不良検出後の作業を詳しく説明すると、画像解析装置７
４で印刷スクリーン４２の不良が検出されれば、直前に
印刷された被印刷体１０は、不良マークを打刻するなど
して工程ラインから外し、不良品として排出されるとと
もに、不良の発生やその状態が表示手段に表示される。

また、不良状態に対応して、印刷スクリーン４２の清拭
作業や交換作業等の不良改善工程を自動的に制御するこ
ともできる。画像解析装置７４におけるデータ処理や信
号の入出力処理は、マイクロコンピュータの演算機能や
記憶機能を利用して適当な処理をプログラミングしてお
けばよい。

なお、印刷不良の原因としては、印刷剤８０の不足や印
刷スクリーン４２の目づまり、スキージ５０の動作不良
、印刷圧力の不適正、その他があり、それによる印刷不
良の現象としては、カスレやライン切れ、膜厚不良、パ
ターンズレ等が生しる。そして、上記のような印刷不良
を解消する対策としては、ペースト補給や版交換、印刷
スクリーン４２のクリーニング、スキージ押込量の調整
等が考えられる。これらの、印刷不良の現象のうち、印
刷スクリーン４２の版面状態の変化を生じるものについ
ては、その現象と原因および必要な対策の相関関係を予
め見出しておけば、前記した検査によって得られた版面
画像を画像解析装置７０で解析して、印刷不良の原因を
判断し、その原因に応じた対策をデイスプレィに表示さ
せたり、印刷スクリーンの清拭や版交換等の対策を自動
的に実行させるように制御することが可能である。

画像解析装置７４による解析検査で印刷スクリーン４２
に異常がなければ、前記した印刷工程を再び開始する。

図示した実施例では、前記したように、印刷スクリーン
４２に照明源７２による透過照明を当てて撮像している
。印刷スクリーン４２の版面は、貫通個所と非貫通個所
のパターンによって構成されているので、貫通個所と非
貫通個所では照明の透過および非透過の差が明確に生じ
、ライン七／す７０等の撮像手段て鮮明かつｊ故細な画
（象を撮像することができる。その結果、貫通個所にわ
ずかでも印刷剤が残存していたり、版面のＦｉ　（１，
があったりすれば、はっきりと検出することかでき、検
査精度を向上させることかできる好ましい方法である。

これは、例えば、印刷された被印刷体１０の印刷パター
ン８２を直接撮像するよりも、却って明確に不良個所を
検出できる場合もある。

以上に説明した、この発明にかかるスクリーン印刷方法
および装置は、前記した配線回路板の製造工程における
ハンダペーストの印刷形成だけでなく、各種電子部品や
精密部品の製造分野において、導電ペーストやレジスト
材料その他の機能性材料をパターン形成する場合にも適
用できる。

〔発明の効果〕

以上に述へた、この発明にかかるスクリーン印刷方法お
よび装置によれば、スクリーン印刷を終了した段階で、
次の工程に移る前に、印刷スクリーンの検査を行い、そ
の検査結果を直ちに印刷工程にフィードバックすること
ができるので、印刷不良、特に印刷スクリーンの不良に
伴う印刷不良の発生を最小限に抑えることができるとと
もに、印刷不良を知らずに後工程を行うような作業の無
駄がなくなる。その結果、印刷不良による後工程への影
響を無（し印刷不良に伴う製品不良や品質性能の低下を
無くすことができる。

印刷スクリーンの検査方法として、印刷スクリーンの版
面を撮像し、この版面画像を解析することにより印刷ス
クリーンの良否を判断しているので、印刷スクリーン等
に触れることなく、印刷工程を長時間中断させることも
なく、迅速かつ正確に印刷スクリーンの検査が行える。

しかも、印刷スクリーンの版面ば貫通個所と非貫通個所
の相違による明確な形状パターンを有しているので、被
印刷体に形成された印刷パターンを直接検査するよりも
、却って正確かつ容易に不良を検出できる場合もある。

さらに、印刷スクリーンに生した小さな不良点や欠陥か
、将来、被印刷体の印刷パターンに印刷不良として表れ
る場合もあり、このような場合りこは、印刷不良が発生
する前に、印刷スクリーンの交換や清拭作業を行うこと
もてきる。

スクリーン印刷装置としては、印刷スクリーンの版面を
撮像可能な位置に撮像手段を配置できるようになってい
るだけでよいので、基本的な印刷工程のための機構や構
造は、通常の印刷装置と同様のものがそのまま利用でき
、装置全体の構造は従来と変わらず、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる実施例の印刷スクリーン検査
工程を示す断面図、第２図はスクリーン印刷装置の全体
構造図、第３図は印刷工程を示す断面図、第４図は工程
全体の流れ図である。 １０・・・被印刷体　３０・・・昇降台　４２・・・印
刷スクリーン　５０・・・スキージ（塗布手段）　７０
・・・ラインセンサ（撮像手段）　　７４・・・画像解
析装置（解析手段）８２・・・印刷パターン 第 図 １０・・・被印刷体 ４２・・・印刷スクリーン ５０・・・スキージ（塗布手段） ７０・・・ラインセンサ（撮像手段） ７４・・・画像解析装置（解析手段） ８２・・・印刷パターン 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被印刷体の上に近接して配置された印刷スクリーン
   上にペースト状印刷剤を供給し、印刷スクリーンを通し
   て被印刷体の表面に印刷剤を塗布して印刷パターンを形
   成する印刷工程を終了した直後に、印刷スクリーンの版
   面を撮像手段で撮像し、撮像された版面画像を解析して
   印刷スクリーンの検査を行うことを特徴とするスクリー
   ン印刷方法。 ２　被印刷体の上に近接して配置される印刷スクリーン
   と、印刷スクリーン上に供給されたペースト状印刷剤を
   印刷スクリーンを通して被印刷体の表面に塗布し印刷パ
   ターンを形成する塗布手段とを備えてなり、印刷スクリ
   ーンの検査を行う検査手段として、印刷スクリーンの版
   面を撮像する撮像手段と、撮像された版面画像を解析し
   て前記版面パターンの良否を判断する解析手段とを備え
   ているスクリーン印刷装置。