JPH04158039A - 印刷用スクリーンと基板の位置合わせ方法及び装置 - 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） 本発明は、クリームはんだ等のペーストを基板に印刷す
るためのスクリーン印刷装置における印刷用スクリーン
と基板との位置合わせ方法及び装置に関する。

（発明の概要） 本発明は、クリームはんだ等のペーストを基板に印刷す
るためのスクリーン印刷装置における印刷用スクリーン
と基板との位置合わせ方法及び装置において、複数箇所
のスクリーン側位置合わせ部の構造を工夫することによ
って基板１枚毎に基板側の対応する位置合わせ用マーク
を透視可能とするとともに、１個の撮像手段をＸ−Ｙテ
ーブルに取り付けて複数箇所のスクリーン側位置合わせ
部を撮像可能としかつ前記印刷用スクリーン上のスキー
ジのペースト塗布動作の妨げとならないように退避可能
とすることにより、前記スクリーンと基板との位置合わ
せを実印刷位置にて実行可能としだものである。

（従来の技術） 第７図乃至第９図で第１従来例について説明する。これ
らの図において、印刷用スクリーン１はステンレス等の
シートであり、印刷パターン（抜穴により形成されたス
クリーン印刷のためのパターン）と共にハーフエツチン
グ部２を有し、該Ａ−フエツチング部２に色付き樹脂３
（例えば黒色樹脂等）を第９図のように埋設してスクリ
ーン側マーク４を構成したものである。なお、印刷パタ
ーンとハーフエツチング部２の位置関係は正確に規定さ
れている。前記印刷用スクリーン１はスクリーン枠５に
張られて固定され、該スクリーン枠５はスクリーンスラ
イド用レール６で平行移動自在に支持されている。一方
、テーブル上に配置された基板１０上には位置合わせ用
マーク（フィデューシャルマーク）１１か銀箔等で形成
されている。

ここで、前記スクリーン側マーク４はスクリーンｌの２
つの隅部分に位置し、同様に基板側の位置合わせ用マー
ク１１も基板１０の２つの隅部分に位置しており、マー
ク４の相互間隔と、マーク１１の相互間隔とは等しく設
定されているものとする。なお、各マーク４．１１を２
箇所に設けたのはスクリーン１と基板１０間の回転方向
のずれをも検出して補正できるようにするためである。

この第１従来例の場合、まず実印刷位置にてスクリーン
１上にあるマーク４を撮像手段としての１つのＴＶ右カ
メラ具備する画像処理装置で認識する。すなわち、スク
リーン１の２つの隅部分にそれぞれ位置するマーク４を
ＴＶ右カメラ移動して撮像し、撮像により得られた画像
信号を画像処理装置で処理して前記マーク４の位置を認
識する。

基板上の位置合わせ用マーク１１はこのままでは認識で
きないため、スクリーン１をスクリーンスライド用レー
ル６で移動させて基板面を露出させて基板１０上の位置
合わせ用マーク１１を検出し、前記スクリーン側マーク
４と基板側位置合わせ用マーク１１との相対位置を画像
処理装置側にて確認する。そして、相対位置にずれがあ
る場合には基板１０又はスクリーン１を動かして補正し
スクリーン１と基板１０との相対位置関係を正しくする
。

上記第１従来例による位置合わせ法の場合には以下の如
き問題が発生する。

（１）　　ＴＶ右カメラスクリーン側マーク４と基板側
位置合わせ用マーク１１の２つを撮像するために、２度
移動を行ってそれぞれの位置把握を行わねばならず、Ｔ
Ｖ右カメラ位置決めのずれ分だけスクリーン１と基板１
０の位置がずれる。

（２）　スクリーン側マーク４の撮像後、スクリーン枠
５は基板上の位置合わせ用マーク１１を検出のために一
度退避し、印刷時に再度実印刷位置に前進する動作を行
うので、スクリーン１の位置決めのずれが基板側の位置
合わせ用マーク１１との間の相対ずれを発生させる。

これらの（１＞、（２＞の問題点の存在により、実際補
正作業を行っても、スクリーン側マーク４と基板内位置
合わせ用マーク１１との実像での位置合わせがなされて
いないことから、機械精度のばらつきによる位置ずれが
直接印刷精度に影響を与える。さらに、スクリーン枠５
の大きな移動があるため、スクリーン及び基板側マーク
の認識、位置補正にかかる時間が大きく、装置のタクト
タイムが長くなる問題もある。

第１０図及び第１１図で第２従来例について説明する。

これらの図において、印刷用スクリーン１には印刷用パ
ターンと同時に位置合わせ用穴部１５が形成されており
、基板１０側の位置合わせ用マーク（フィデューシャル
マーク）１１を前記位置合わせ用穴部１５を介して検出
可能なように当該穴部１５の径は位置合わせ用マーク１
１よりも大きくなっている。ここでも、前記スクリーン
側穴部１５はスクリーン１の２つの隅部分に位置し、同
様に基板側の位置合わせ用マーク１１も基板１０の２つ
の隅部分に位置しており、穴部１５の相互間隔と、マー
ク１１の相互間隔とは等しく設定されているものとする
。

この第２従来例の場合、まず印刷動作を繰り返す工程の
前段階において実印刷位置にてスクリーン１と基板１０
とを重ね、２台のＴＶ右カメラ６を具備する画像処理装
置でスクリーン側の位置合わせ用穴部１５を通して基板
側位置合わせ用マーク１１の位置を認識し、位置合わせ
用マーク１１の照準点（マーク中心点）と位置合わせ用
穴部１５の基準点（穴部中心点）間のずれを基板１０が
位置決め載置されたＸ−Ｙ−θテーブル（Ｘ、Ｙ方向に
加えて水平面内の回転方向にも移動可能なテーブル）１
７を作動させて前記照準点と基準点とか一致するように
補正する。これによりＸ−Ｙ−θテーブル１７の基準位
置が定められる。

以後、ＴＶ右カメラ６は第１１図仮想線で示す基板認識
位置に平行移動し、スクリーン１に位置合わせ状態で重
なっている第１１図左側の基板ｌＯに対してスキージで
ペーストを塗り広げてスクリーン印刷動作が実施される
ことになる。第１１図仮想線の基板認識位置ＲのＴＶ右
カメラ６は、当該ＴＶカメラと同じ距離だけ平行移動し
たＸ−￥−〇テーブル１７上の次の基板１０の位置合わ
せ用マーク１１を撮像し、画像処理装置にて１番初めの
基板１０の位置合わせ用マーク１１の位置と比較し、両
者のずれが無くなるようにＸ−Ｙ−θテーブル１７を作
動させて位置合わせ動作を行う。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記第２従来例の場合、スクリーン側の位置
合わせ用穴部１５を通して基板側の位置合わせ用マーク
１１を検出するのはスクリーン印刷工程前にＸ　−Ｙ−
θテーブル１７上に受は入れられた１番目の基板につい
てのみであり、２番の基板以降は実印刷位置とは異なる
基板認識位置Ｒにおいて位置合わせ用マーク１１のみを
認識するだけである。このため、スクリーン印刷動作を
繰り返しているうちにスクリーン１側に何らかの原因で
位置ずれが発生した場合には、その位置すれがそのまま
基板面に対する印刷位置のずれとなる。

なお、基板１枚毎にスクリーン側の位置合わせ用穴部１
５を通して基板側の位置合わせ用マーク１１を検出する
ことは、−旦スクリーン印刷動作を行うとスクリーン側
の位置合わせ用穴部１５にペーストが付着してしまうの
で実施不能である。

上記第２従来例と類似の技術が特開昭６２−１９６７７
６号に開示されている。この特開昭６２−１９６７７６
号もマスクの穴を通して認識マークを見るものであり、
スクリーン印刷装置に適用した場合、−旦スクリーン印
刷動作を行うとマスクの穴にやはりペーストが付着して
しまう問題点がある。

本発明は、上記の点に鑑み、印刷用スクリーンの位置合
わせ部の構造を工夫しかつ該位置合わせ部を撮像する撮
像手段をＸ−Ｙテーブルに設けることにより、スクリー
ンと各基板についての位置合わせを実印刷位置にて正確
に実行可能とし、かつ前記撮像手段をスクリーン印刷動
作の妨げとならないように退避させることによって、そ
のまま印刷動作を実行可能にした印刷用スクリーンと基
板の位置合わせ方法及び装置を提供することを目的とす
る。

く課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の印刷用スクリーン
と基板の位置合わせ方法は、印刷用スクリーンのペース
ト供給側の面にハーフエツチング部を設けかつ該ハーフ
エツチング部の中央部分に透孔部を設けるとともに前記
ハーフエツチング部及び透孔部に透明部材を配してスク
リーン側位置合わせ部を複数箇所に構成し、該複数箇所
の位置合わせ部の透孔部に対応した位置合わせ用マーク
を基板側に設け、Ｘ−Ｙテーブルに設けられた１個の撮
像手段によって前記基板上に前記印刷用スクリーンを重
ねた状態で各透孔部及び当該透孔部を通して各位置合わ
せ用マークをそれぞれ撮像し、前記撮像手段の画像信号
から前記透孔部の基準点と前記位置合わせ用マークの照
準点との間のずれを検出することを特徴としている。

また、本発明の印刷用スクリーンと基板の位置合わせ装
置は、印刷用スクリーンの印刷用ペースト供給側の面に
ハーフエツチング部を設けかつ該ハーフエツチング部の
中央部分に透孔部を設けるとともに前記ハーフエツチン
グ部及び透孔部に透明部材を配してスクリーン側位置合
わせ部を複数箇所に構成し、該複数箇所の位置合わせ部
に対応する位置合わせマークを基板側に設けるとともに
、前記複数箇所の位置合わせ部を移動範囲に含みかつ前
記印刷用スクリーン上以外の退避位置をも移動範囲とす
るＸ−Ｙテーブルに１個の撮像手段を設けた構成として
いる。

（作用） 本発明においては、印刷用スクリーンのペースト供給側
の面にハーフエツチング部を設けかつ該ハーフエツチン
グ部の中央部分に透孔部を設けるとともに前記ハーフエ
ツチング部及び透孔部に透明部材を配して複数箇所のス
クリーン側位置合わせ部を構成しているので、スクリー
ン印刷動作により仮に透明部材の境界（ハーフエツチン
グ部の外縁）にペーストが付着もしくは侵入したりして
も透孔部の輪郭は影響を受けない。このため、各基板に
ついて複数箇所のスクリーン側位置合わせ部の透孔部を
通して基板側位置合わせ用マークを撮像手段としての１
台のＴＶ右カメラ撮像し、この撮像による画像信号から
各スクリーン側透孔部と基板側位置合わせ用マークとの
ずれを画像処理装置でそれぞれ認識し、位置ずれを補正
することができる。

また、１台のＴＶ右カメラＸ−Ｙテーブルに設けたこと
により、複数箇所のスクリーン側位置合わせ部及び基板
側位置合わせ用マークの画像取り込みが可能であり、か
つまた印刷用スクリーン上をペースト塗布用のスキージ
が移動する際には前記ＴＶ右カメラ退避位置とすること
が可能である。

このため、印刷用スクリーンと基板とを位置合わせした
後、そのままスクリーン印刷動作を続行できる。

（実施例） 以下、本発明に係る印刷用スクリーンと基板の位置合わ
せ方法及び装置の実施例を図面に従って説明する。

第１図乃至第６図で本発明の詳細な説明する。

これらの図において、スクリーン印刷装置の基台４０上
にはＸ−Ｙ−θテーブル３５が設置され、該Ｘ−Ｙ−θ
テーブル３５上に昇降部４１を介して基板支持プレート
４２が昇降自在に取り付けられている。そして、基板支
持プレート４２上に基板１０が位置決め載置されるよう
になっている。

ステンレス等の印刷用スクリーン１を支持するスクリー
ン枠５は前記基台４０上に立設された装置フレーム４３
側にて保持されている。該スクリーン枠５は第２図実線
で示す位置が実印刷位置であり、右側の仮想線位置が待
機（交換）位置である。印刷用スクリーン１上方にはク
リームはんだ等のペーストを塗布するためのスキージ４
４が昇降自在かつＸ方向に移動自在に支持されている。

但し、第１図及び第２図共に基板１０及びスキージ４４
は印刷前の下降及び上昇位置（待機位置）となっている
。

前記装置フレーム４３で上方に支持されたＸ−Ｙテーブ
ル４５には撮像手段としての１台のＴＶカメラ２５が取
り付けられている。該ＴＶ右カメラ５は第３図の如く印
刷用スクリーン１の２つの隔部分に設けられた位置合わ
せ部２０を撮像するためのものである。

それぞれのスクリーン側位置合わせ部２０の構造は第４
図及び第５図に示される。すなわち、印刷用スクリーン
１のペースト供給側の面には円形のハーフエツチング部
２１が形成され、さらに該ハーフエツチング部２１より
も小径の円形透孔部２２がハーフエツチング部２１の中
央部分に同心に形成されている。そして、ハーフエツチ
ング部２１及び透孔部２２に樹脂、ガラス等の透明部材
２３が固定一体化されてスクリーン側位置合わせ部２０
が精成されている。こ二で、透明部材２３を設けるのは
、透明部材が無いとスクリーン印刷動作によりハーフエ
ツチング部２１及び透孔部２２がペーストで埋まってし
まい、以後の位置合わせ動作が不可能となるからであり
、ハーフエツチング部２１を透孔部２２の周囲に設けた
のはスクリーン印刷時にペーストが透明部材２３とスク
リーン上面の境界に付着もしくは侵入したりしてもペー
スト位置が透孔部２２の円形輪郭にはかからないように
して、スクリーン印刷を繰り返しても常時正確な透孔部
２２の輪郭が維持されるようにするためである。勿論、
スクリーン１に形成された印刷パターンと透孔部２２の
位置関係は正確に規定されている。

基板１０の上面には各スクリーン側位置合わせ部２０に
対応した円形位置合わせ用マーク（フィデューシャルマ
ーク）１１が銅箔等で形成されている。

前述したように、スクリーン１の上方にはＸ−Ｙテーブ
ル４５でＸ方向及びＹ方向に移動自在に支持されたＴＶ
左カメラ５が配置され、該ＴＶ左カメラ５は第６図に精
成を示す画像処理装置３０における画像入力のための撮
像手段として働くものである。そして、ＴＶカメラ２５
側には、スクリーン１や基板側位置合わせ用マーク１１
を照らすためにリング照明器２６が設けられている。こ
のリング照明器２６の照射範囲Ｗはスクリーン側位置合
わせ部２０よりも充分大きな領域となるように定められ
ている。

なお、第３図に示したようにスクリーン側位置合わせ部
２０はスクリーン１の２つの隅部分に位置するが、同様
に基板側の位置合わせ用マーク１１も基板１０の２つの
隅部分に位置しており、各位置合わせ部２０の円形透孔
部２２の相互間隔と、円形マーク１１の相互間隔とは等
しく設定されているものとする。

第６図に示すように、画像処理装置３０は、Ｘ−）′方
向に移動することによって２箇所のスクリーン側位置合
わせ部２０及び基板側位置合わせ用マーク１１を含む視
野内をそれぞれ撮像する１台のＴＶ左カメラ５と、該Ｔ
Ｖ左カメラりの画像信号（明暗を表す輝度信号）を２値
化処理する画像信号処理部３１と、２値化処理後の画像
情報を記憶する画像メモリ３２と、画像メモリ３２の画
像情報から２箇所に設けられた円形透孔部２２の基準点
（例えば中心点）と円形位置合わせ用マーク１１の照準
点く例えば中心点〉間のずれを認識して基板１０が位置
決め載置されたＸ−Ｙ−θテーブル３５の補正量（ΔＸ
、ΔＹ、Δθ）を演算してｘ−ｙ−θテーブルを補正駆
動する演算制御部３３とを備えている。

次にこの実施例の場合の位置合わせ動作について説明す
る。但し、印刷用スクリーン１は固定で、基板１０の方
がＸ−Ｙ−θテーブル３５に載置さていて位置修正自在
であるとする。

まず、昇降部４１を介して基板１ｏを上昇させてスクリ
ーン１に重ね、予め基板側位置合わせ用マーク１１が基
板上に重なっているスクリーン側の位置合わせ部２０の
円形透孔部２２から光学的に透視可能な状態に設定する
。そして、円形透孔部２２及び円形位置合わせ用マーク
１１の両者をＴＶ左カメラ５で撮像して画像取り込みを
行う。

この画像取り込みはＸ−Ｙテーブル４５を介してＴＶ左
カメラ５を移動させることにより、２箇所の位置合わせ
部２０について実行される。なお、２箇所の位置合わせ
部２０の相互の位置関係は既知であり、Ｘ−Ｙテーブル
４５の移動量も既知量である。

スクリーン側位置合わせ部２０の上方より見た画像は第
５図のように銀箔等の円形位置合わせ用マーク１１が明
部ａ、円形透孔部２２を通して見える基板面が暗部ｂ、
その外側はステンレス等のスクリーン１で明部Ｃとなっ
ている。したがって、ＴＶ左カメラ５により円形位置合
わせ用マーク１１の円形輪郭と円形透孔部２２の円形輪
郭とを取り込むことができ、円形透孔部２２の中心点と
円形位置合わせ用マーク１１の中心点とのずれを画像処
理装置３０側で認識でき、認識結果に基づいたＸ−Ｙ−
θテーブルの補正量（△Ｘ２△Ｙ、△θ）を用いてＸ−
Ｙ−θテーブル３５を作動させて円形透孔部２２の中心
点と位置合わせ用マーク１１の中心点とを一致させる。

前記ＴＶ右カメラ５は２箇所の位置合わせ部２０の画像
取り込み後、Ｘ−Ｙテーブル４５の働きで第２図のよう
にスクリーン１の上方位置から外れた退避位置しに移動
しており、前述のようにスクリーン側の円形透孔部２２
の中心点と、基板側の位置合わせ用マーク１１の中心点
とを一致させて基板１０とスクリーンｌとの位置合わせ
状態を保ったままで、スキージ４４がスクリーン１上に
下降し、これに圧接してＸ方向に移動し、所要のペース
トを塗り広げるスクリーン印刷動作を行う。

なお、ＴＶカメラ２５の下端とスクリーン上面間の距Ｍ
Ｐは例えば８０ｍｍ程度であるのに対し、透孔部２２が
形成されたハーフエツチング部２１と基板上面との距１
ｉＱは０．４ｍｍ以下であり、ＴＶ右カメラ学系の被写
界深度よりみて距離Ｑは微小であり、ＴＶカメラ側の焦
点距離を変えずに透孔部２２と位置合わせ用マーク１１
の画像取り込みが可能なことは明らかである。

上記位置合わせ動作は順次基板がＸ−￥−θテーブル上
に載置されるたびに繰り返して実行され、常に位置合わ
せ状態にてスクリーン印刷動作が実行されることになる
。

なお、スクリーン側透孔部及び基板側マークは円形以外
の形状、例えば方形等としてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、次の如き効果を
得ることができる。

（１）　１台の撮像手段をＸ−Ｙテーブルに取り付けて
複数箇所の印刷用スクリーン側の位置合わせ部及びこれ
より透視できる基板側位置合わせ用マークを検出するこ
とにより、基板と印刷用スクリーンとを正確に位置合わ
せ可能であり、その際、Ｘ−）′テーブルの精度は位置
合わせ精度に関係しない。しかも撮像手段はスクリーン
上方から外れた退避位置に移動することによりスクリー
ン印刷のためのスキージ動作の妨げにならないようにす
ることができ、位置合わせ後、基板とスクリーンとを全
く動かすことなくスクリーン印刷動作を続行でき、印刷
位置ずれを極力小さくすることかできる。

（２〉　前述の第１従来例の如く基板側マーク位置の認
識のためにスクリーンの移動を伴うものと比較してスク
リーン印刷装置のタクトタイムを短縮できる。

（３）　新規のスクリーンによる印刷開始時だけでなく
、各基板毎にスクリーン側位置合わせ部と基板側位置合
わせ用マークとを画像認識して正確に位置合わせが可能
になり、印刷動作の繰り返しによりスクリーン側に位置
ずれが生じた場合でもこの位置ずれを修正できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る印刷用スクリーンと基板の位置合
わせ方法及び装置の実施例を示す正面図、第２図は同側
面図、第３図は実施例における印刷用スクリーン上の位
置合わせ部の配置を示す平面図、第４図は実施例におけ
る要部正断面図、第５図は実施例においてＴＶカメラ側
よりスクリーン側位置合わせ部を見た透視図、第６図は
実施例で用いる画像処理装置の１例を示すブロック図、
第７図は第１従来例を示す平面図、第８図は同正面図、
第９図（Ａ）は第１従来例で用いたスクリーン側マーク
を示す平面図、同図（Ｂ）は同断面図、第１０図は第２
従来例を示す断面図、第１１図は第２従来例の動作説明
図である。 １・・・印刷用スクリーン、１０・・・基板、１１・・
位置合わせ用マーク、２０・・・位置合わせ部、２１・
・。 ハーフエツチング部、２２・・・透孔部、２３・−透明
部材、２５・・・ＴＶ右カメラ２６・・・照明器、３０
・・・画像処理装置、３５・・Ｘ−Ｙ−θテーブル、４
４・・・スキージ、４５・・・Ｘ−Ｙテーブル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）印刷用スクリーンのペースト供給側の面にハーフ
   エッチング部を設けかつ該ハーフエッチング部の中央部
   分に透孔部を設けるとともに前記ハーフエッチング部及
   び透孔部に透明部材を配してスクリーン側位置合わせ部
   を複数箇所に構成し、該複数箇所の位置合わせ部の透孔
   部に対応した位置合わせ用マークを基板側に設け、Ｘ−
   Ｙテーブルに設けられた１個の撮像手段によって前記基
   板上に前記印刷用スクリーンを重ねた状態で各透孔部及
   び当該透孔部を通して各位置合わせ用マークをそれぞれ
   撮像し、前記撮像手段の画像信号から前記透孔部の基準
   点と前記位置合わせ用マークの照準点との間のずれを検
   出することを特徴とする印刷用スクリーンと基板の位置
   合わせ方法。
2. （２）前記印刷用スクリーン上をペースト塗布用のスキ
   ージが移動する期間中は前記撮像手段が前記印刷用スク
   リーン上から退避する請求項１記載の印刷用スクリーン
   と基板の位置合わせ方法。
3. （３）印刷用スクリーンの印刷用ペースト供給側の面に
   ハーフエッチング部を設けかつ該ハーフエッチング部の
   中央部分に透孔部を設けるとともに前記ハーフエッチン
   グ部及び透孔部に透明部材を配してスクリーン側位置合
   わせ部を複数箇所に構成し、該複数箇所の位置合わせ部
   に対応する位置合わせマークを基板側に設けるとともに
   、前記複数箇所の位置合わせ部を移動範囲に含みかつ前
   記印刷用スクリーン上以外の退避位置をも移動範囲とす
   るＸ−Ｙテーブルに１個の撮像手段を設けたことを特徴
   とする印刷用スクリーンと基板の位置合わせ装置。