JPWO2018122938A1 - スクリーン印刷機 - Google Patents

Abstract

スクリーン印刷機は、スクリーンマスクを用いて回路基板の表面にはんだを印刷する。スクリーン印刷機は、回路基板の表面側に配置されるスクリーンマスクと、回路基板の裏面側に配置され、回路基板によって閉じられる空間を有する箱状部材と、箱状部材の空間に接続され、空間内を負圧とする負圧発生装置と、空間内の圧力を検出するセンサと、センサで検出された圧力に基づいて、負圧発生装置を制御する制御装置と、を備える。

Description

本明細書に開示する技術は、スクリーンマスクを用いて回路基板の表面にはんだを印刷するスクリーン印刷機に関する。

スクリーン印刷機は、回路基板の表面のうち電子部品を実装する部位等にはんだを印刷する。スクリーン印刷機によって回路基板へはんだを印刷する際には、回路基板をスクリーンマスクに密着させる。スクリーンマスクには、回路基板に実装される電子部品の配置と対応した位置に孔が設けられている。スクリーンマスクの表面（すなわち、回路基板が配置されていない側の面）から、この孔にはんだを充填して回路基板にはんだを転写する。このため、回路基板とスクリーンマスクが完全に密着していないと、回路基板上の正確な位置にはんだを印刷することができない。回路基板とスクリーンマスクが完全に密着していない状態は、例えば、回路基板やスクリーンマスクに歪みがあるときに生じる。例えば、特開２０１５−２１４０８８号公報に開示されるスクリーン印刷機は、スクリーンマスクと回路基板を密着させるための負圧発生装置を備えている。負圧発生装置によって負圧を発生させることによって、回路基板又はスクリーンマスクに生じる歪みが矯正され、スクリーンマスクと回路基板を密着させている。負圧発生装置によって発生させる負圧の大きさは、作業者によって設定される。

近年、スクリーン印刷の対象となる回路基板が小型化し、また、回路基板に実装される電子部品も小型化すると共に、回路基板上に実装される電子部品間の距離も短くなっている。このため、スクリーンマスクに設けられる孔の大きさも小さくなると共に、隣接する孔の距離も短くなっている。特開２０１５−２１４０８８号公報のスクリーン印刷機は、負圧発生装置によって回路基板とスクリーンマスクを密着させると同時に、その負圧によって、スクリーンマスクに設けられた孔にはんだが充填されやすくなる。その結果、発生させる負圧が大き過ぎると、回路基板上に印刷されたはんだがにじみ、印刷品質が低下する。一方、発生させる負圧が小さいと、回路基板上に十分な量のはんだが印刷できない。従来の装置では、負圧発生器で発生させる負圧（すなわち、負圧発生器の運転条件）を作業者の経験と勘によって調整するため、適切な負圧量に調整するまでに多くの作業を要するという問題があった。本明細書は、作業者による負圧調整作業を不要にしながら、回路基板にはんだを安定して転写する技術を開示する。

本明細書に開示するスクリーン印刷機は、スクリーンマスクを用いて回路基板の表面にはんだを印刷する。スクリーン印刷機は、回路基板の表面側に配置されるスクリーンマスクと、回路基板の裏面側に配置され、回路基板によって閉じられる空間を有する箱状部材と、箱状部材の空間に接続され、空間内を負圧とする負圧発生装置と、空間内の圧力を検出するセンサと、センサで検出された圧力に基づいて、負圧発生装置を制御する制御装置と、を備える。

上記のスクリーン印刷機は、回路基板の裏面側の空間の圧力値を検出するセンサを備えることによって、回路基板の裏面に作用する負圧を検出することができる。また、センサで検出された圧力値に基づいて当該空間内の負圧を制御することによって、当該空間内の負圧を安定して制御することができる。したがって、スクリーンマスクのはんだ印刷パターンに応じた負圧値を設定することで、回路基板にはんだを安定して印刷することができる。また、負圧値を設定するだけでよいため、作業者による負圧発生装置の運転条件の調整作業を不要とすることができる。

実施例に係るスクリーン印刷機の概略構成を示す図。 負圧発生機構の概略構成を示す断面図。 制御装置の機能を示すブロック部。 実施例に係るスクリーン印刷機が印刷処理を実行する処理の一例を示すフローチャート。 負圧発生機構を用いた負圧調整処理の一例を示すフローチャート。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、箱状部材の空間と負圧発生装置とを接続する空気流路と、空気流路内に配置され、空気流路の開口面積を調整する調整弁をさらに備えていてもよい。制御装置は、センサで検出された圧力に基づいて調整弁を制御してもよい。このような構成によると、調整弁によって箱状部材の空間から排気される空気量が調整され、当該空間内の圧力を調整することができる。

（特徴２）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、設定圧力値を入力する入力部をさらに備えていてもよい。制御装置は、センサで検出された圧力の圧力値が設定圧力値となるように、負圧発生装置を制御してもよい。このような構成によると、設定圧力値を入力すると、当該空間内の圧力が設定圧力値となるように負圧発生装置が制御される。このため、当該空間内の圧力を設定圧力値に好適に保持することができる。

（特徴３）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、箱状部材の上面に載置された回路基板を箱状部材に対して移動不能となるようにクランプするクランプ装置と、箱状部材の上面に載置された回路基板をスクリーンマスクに対して昇降させる昇降装置と、昇降装置によって回路基板の表面にスクリーンマスクが配置された状態で、スクリーンマスクを介して回路基板の表面にはんだを印刷する印刷装置と、をさらに備えていてもよい。設定圧力値は、クランプ装置によって回路基板をクランプするときの空間内の圧力値を設定する第１設定値と、印刷装置によって回路基板にはんだを印刷するときの空間内の圧力値を設定する第２設定値と、昇降装置によって回路基板をスクリーンマスクから離間させるときの空間内の圧力値を設定する第３設定値とに区分可能であってもよい。入力部は、第１設定値と、第２設定値と、第３設定値とを入力可能であってもよい。制御装置は、クランプ装置によって回路基板をクランプするときに空間内の圧力値が第１設定値となるように空間内の負圧を制御し、印刷装置によって回路基板にはんだを印刷するときに空間内の圧力値が第２設定値となるように空間内の負圧を制御し、昇降装置によって回路基板を離間させるときに空間内の圧力値を第３設定値となるように空間内の負圧を制御してもよい。このような構成によると、クランプ時と印刷時と離間時のそれぞれにおいて、当該空間内の圧力を適切な圧力値に制御することができる。

（特徴４）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、センサによって検出された圧力値と設定圧力値とに基づいて異常を判定する異常判定部をさらに備えていてもよい。このような構成によると、センサによって検出された圧力値と設定圧力値を比較することで異常を判定することができる。

（特徴５）本明細書に開示するスクリーン印刷機では、異常判定部は、センサによって検出された圧力値と設定圧力値との差が予め設定した範囲を超えるときに異常と判定してもよい。このような構成によると、センサによって当該空間内の圧力値を監視し、設定圧力値との差が大きいときに異常を検出することができる。

（特徴６）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、回路基板にはんだを印刷する毎に、当該印刷処理時にセンサによって検出された圧力値を記憶する記憶部をさらに備えていてもよい。このような構成によると、回路基板毎にセンサで検出した値を記憶することによって、回路基板毎にはんだの印刷品質を管理することができる。

（特徴７）本明細書に開示するスクリーン印刷機は、回路基板に印刷されるはんだの量に関する情報を取得するはんだ量取得部をさらに備えていてもよい。制御装置は、はんだ量取得部が取得した情報にさらに基づいて負圧発生装置を制御してもよい。このような構成によると、センサで検出された圧力値と印刷に用いられたはんだの量（すなわち、回路基板に印刷されたはんだ量）にさらに基づいて供給する負圧を制御する。このため、スクリーンマスクの状態が経時変化しても、安定してはんだを印刷することができる。

以下、実施例に係るスクリーン印刷機１０について説明する。図１に示すように、スクリーン印刷機１０は、回路基板位置決め装置２４と、負圧発生機構５４と、スクリーンマスク２８と、スキージ装置３０と、制御装置２０と、インターフェース装置２２を備えている。スクリーン印刷機１０は、実装ラインの上流側から回路基板Ｃを受け入れ、回路基板Ｃに所望のはんだをスクリーン印刷した後、回路基板Ｃを実装ラインの下流側に送り出す。なお、以下の説明では、スクリーン印刷機１０において、回路基板Ｃの搬送方向をＸ方向とし、水平面内でＸ方向に直行する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直行する方向をＺ方向とする。また、回路基板Ｃにおいて、回路基板Ｃが搬送される際に上面となり、スクリーン印刷される面（＋Ｚ側の面）を表面と称し、その反対側の面（−Ｚ側の面）を裏面と称することがある。

回路基板位置決め装置２４は、Ｙ方向移動機構４０と、Ｘ方向移動機構４２と、回転機構４４と、昇降機構４６と、Ｘ方向搬送機構４８と、クランプ機構５０を備えている。

Ｙ方向移動機構４０は、スクリーン印刷機１０の基台に支持されている。Ｙ方向移動機構４０は、アクチュエータ（図示省略）の駆動によって、スクリーン印刷機１０の基台に対してＹ方向に相対移動が可能となっている。

Ｘ方向移動機構４２は、Ｙ方向移動機構４０に支持されている。Ｘ方向移動機構４２は、アクチュエータ（図示省略）の駆動によって、Ｙ方向移動機構４０に対してＸ方向に相対移動が可能となっている。

回転機構４４は、Ｘ方向移動機構４２に支持されている。回転機構４４は、モータ（図示省略）の駆動によって、Ｘ方向移動機構４２に対してＺ軸周りに相対回転が可能となっている。

昇降機構４６は、回転機構４４に支持されている。昇降機構４６は、アクチュエータ（図示省略）の駆動によって、回転機構４４に対してＺ方向に相対移動が可能となっている。なお、昇降機構４６は、「昇降装置」の一例である。

Ｘ方向搬送機構４８と、クランプ機構５０は、昇降機構４６に支持されている。Ｘ方向搬送機構４８は、Ｘ方向に沿って配置されている一対のコンベアベルト５２と、それぞれのコンベアベルト５２を駆動するサーボモータ（図示省略）を備えている。回路基板ＣのＹ方向の両端を一対のコンベアベルト５２の上に載置し、サーボモータを駆動することで、回路基板ＣはＸ方向に搬送される。回路基板Ｃのサイズに応じて、一対のコンベアベルト５２の間隔は調整可能となっている。クランプ機構５０は、回路基板ＣをＹ方向の両端から挟持して、所望の幅で回路基板Ｃを保持することができる。なお、クランプ機構５０は、「クランプ装置」の一例である。

図２を参照して、負圧発生機構５４について説明する。図２は、負圧発生機構５４が回路基板Ｃの裏面側に固定されると共に、回路基板Ｃの表面がスクリーンマスク２８に当接する状態を示している。なお、図２では、昇降機構４６及びコンベアベルト５２の図示は省略している。図２に示すように、負圧発生機構５４は、箱状部材５６と、複数のサポートピン５８と、負圧発生装置６０と、空気流路６２と、センサ６４と、調整弁６６を備えている。

箱状部材５６は、底壁５６ａと側壁５６ｂを備えている。底壁５６ａは昇降機構４６に支持されている（図１参照）。底壁５６ａは、アクチュエータ（図示省略）の駆動によって、昇降機構４６に対してＺ方向に相対移動が可能となっている。側壁５６ｂは、底壁５６ａに下端面が固定されており、底壁５６ａから垂直上方（すなわち、＋Ｚ方向）に延びている。側壁５６ｂのＺ方向の寸法は一定となっている。底壁５６ａを上方に移動させ、側壁５６ｂの上端面を回路基板Ｃに当接させると、底壁５６ａ、側壁５６ｂ及び回路基板Ｃに囲まれた空間６８が形成される。

サポートピン５８は、底壁５６ａに支持されている。複数のサポートピン５８は、底壁５６ａ上に間隔を空けて配置されている。複数のサポートピン５８の配置位置は、対象となる回路基板Ｃの回路パターンに応じて変更可能となっている。各サポートピン５８のＺ方向の寸法は、側壁５６ｂのＺ方向の寸法と略一致している。サポートピン５８は、クランプ機構５０によって保持された回路基板Ｃの裏面に当接し、回路基板Ｃを裏面側から支持する。

負圧発生装置６０は、空気流路６２を介して空間６８と接続している。負圧発生装置６０は、例えば、真空ポンプであり、空間６８内の空気を吸引することによって空間６８内を負圧にする。負圧発生装置６０のオンオフは制御装置２０によって制御されており、負圧発生装置６０をオンすると、負圧発生装置６０は一定の速度で作動する。なお、負圧発生装置６０は、空間６８内を負圧にできる装置であればよく、例えば、リングブロー等であってもよい。

センサ６４と調整弁６６は、空気流路６２内に配置されている。センサ６４は、調整弁６６より空間６８側に配置された圧力センサであり、空間６８内の圧力を検出する。すなわち、センサ６４は、負圧発生装置６０によって負圧にされる空間６８内の圧力を検出する。

調整弁６６は、空気流路６２の流路断面積を調整する。調整弁６６としては、例えば、開度を調整可能な電空弁やレギュレータ等を用いることができる。調整弁６６は制御装置２０によって制御されており、調整弁６６を調整することによって、負圧発生装置６０が空間６８内から吸引する空気流量を調整する。なお、本実施例では、調整弁６６によって負圧発生装置６０が空間６８内の空気を吸引する流量を調整しているが、このような構成に限定されない。例えば、制御装置２０は、負圧発生装置６０の出力を調整することによって空間６８内の空気を吸引する流量を調整してもよい。

スクリーンマスク２８は、矩形状に形成された金属製の板状部材であって、スクリーン印刷機１０の基台に対して位置を固定されたマスク支持枠２７（図１参照）によって４辺を支持されている。スクリーンマスク２８の中央部には、回路基板Ｃに印刷するはんだのパターンに対応して開口部２９（図２参照）が形成されている。以下では、スクリーンマスク２８に形成された開口を印刷パターンともいう。

図１に示すように、スキージ装置３０は、Ｙ方向移動機構７０と、スキージヘッド７４ａ、７４ｂと、スキージ７６ａ、７６ｂを備えている。なお、スキージ装置３０は、「印刷装置」の一例である。

Ｙ方向移動機構７０は、スクリーン印刷機１０の基台に支持されている。Ｙ方向移動機構７０は、アクチュエータ（図示省略）の駆動によって、基台に対してＹ方向に相対移動が可能となっている。

スキージヘッド７４ａ、７４ｂは、Ｙ方向移動機構７０に支持されている。スキージヘッド７４ａ、７４ｂは、それぞれアクチュエータ（図示省略）の駆動によって、Ｙ方向移動機構７０に対してＺ方向に相対移動が可能となっている。

スキージ７６ａは、スキージヘッド７４ａによって支持されている。スキージ７６ａは、サーボモータ（図示省略）の駆動によって、スキージヘッド７４ａに対して傾動可能となっている。スキージ７６ｂは、スキージヘッド７４ｂによって支持されている。スキージ７６ｂは、サーボモータ（図示省略）の駆動によって、スキージヘッド７４ｂに対して傾動可能となっている。スキージ７６ａ、７６ｂは、はんだ供給装置（図示省略）からスクリーンマスク２８の上面に供給されるはんだを印刷パターン上でスキージングする。

図３に示すように、制御装置２０は、メモリ８０とＣＰＵ９０を含むコンピュータを用いて構成されている。また、制御装置２０は、実装ラインの全体の動作を管理する生産管理コンピュータ（図示せず）と通信する通信装置を備えている。制御装置２０は、生産管理コンピュータからの指示に従って、スクリーン印刷機１０の各構成要素の動作を制御する。また、制御装置２０は、スクリーン印刷機１０におけるはんだ印刷作業の状態を示すデータを生産管理コンピュータへ送信する。

メモリ８０には、設定値記憶部８２と、検出値記憶部８４と、はんだ量記憶部８６が設けられている。設定値記憶部８２は、スクリーン印刷機１０における印刷処理の各工程における空間６８内の圧力の設定値（以下、設定圧力値ともいう）と、各工程において負圧発生装置６０がオンされてから空間６８内の圧力が設定圧力値となるまでの負圧発生装置６０の作動基準時間（以下、設定時間ともいう）を記憶している。設定圧力値及び設定時間は、作業者がインターフェース装置２２に入力することによって設定値記憶部８２に記憶される。また、設定圧力値及び設定時間は、検出値記憶部８４に記憶された情報とはんだ量記憶部８６に記憶される情報（後に詳述）に基づいて制御装置２０が算出してもよい。設定値記憶部８２には、クランプ機構５０によって回路基板Ｃがクランプされている状態（以下、「クランプ時」ともいう）の空間６８内の圧力の設定値（以下、第１設定値ともいう）及びその設定時間と、スクリーンマスク２８上にはんだが印刷される際（以下、「印刷時」ともいう）の空間６８内の圧力の設定値（以下、第２設定値ともいう）及びその設定時間と、回路基板Ｃがスクリーンマスク２８から離間する際（以下、「離間時」ともいう）の空間６８内の圧力の設定値（以下、第３設定値ともいう）及びその設定時間が記憶される。

第１設定値は、クランプ機構５０によって回路基板Ｃがクランプされている状態において、回路基板Ｃに生じた歪みを矯正する圧力値である。回路基板Ｃが歪んでいると、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８に当接した際に、回路基板Ｃとスクリーンマスク２８の間に隙間が生じることがある。回路基板Ｃとスクリーンマスク２８の間に隙間が生じると、回路基板Ｃの適切な位置にはんだが印刷されない。クランプ機構５０によって回路基板Ｃをクランプすると共に、サポートピン５８によって回路基板Ｃを裏面側から支持した状態で、空間６８内に負圧を発生させると、回路基板Ｃの歪みを矯正することができる。ただし、回路基板Ｃには、複数の孔１２が設けられているため（図２参照）、負圧発生装置６０をオンすると、複数の孔１２から空間６８内に空気が流入する。しかしながら、負圧発生装置６０によって空間６８内から吸引する空気の流量が複数の孔１２から流入する空気の量より大きくなるように負圧発生装置６０を調整することによって、空間６８内を負圧にすることができる。空間６８内の圧力を第１設定値にすることによって、空間６８内に適切な負圧が発生し、回路基板Ｃに生じる歪みを矯正することができる。

第２設定値は、スクリーンマスク２８の開口部２９に適切な量のはんだを充填する圧力値である。例えば、スクリーンマスク２８の開口部２９が小さいと、スクリーンマスク２８の上面にはんだをスキージしただけでは開口部２９にはんだが充填されないことがある。空間６８内に負圧を発生させると、スクリーンマスク２８の上面にスキージされたはんだを開口部２９に充填することができる。空間６８内の圧力を第２設定値にすることによって、開口部２９に適切な量のはんだを充填することができる。

第３設定値は、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８から離間する際に、回路基板Ｃに適切な量のはんだを転写する圧力値である。例えば、スクリーンマスク２８の開口部２９が小さいと、開口部２９に充填されたはんだを回路基板Ｃに転写し難くなる。回路基板Ｃをスクリーンマスク２８から離間する際に空間６８内に負圧を発生させると、開口部２９に充填されたはんだを回路基板Ｃに容易に転写することができる。空間６８内の圧力を第３設定値にすることによって、適切な量のはんだを回路基板Ｃに転写することができる。

検出値記憶部８４は、回路基板Ｃにはんだを印刷する毎にセンサ６４が検出した空間６８内の圧力値を記憶している。また、検出値記憶部８４には、印刷処理の各工程において検出された圧力値がそれぞれ記憶されている。すなわち、検出値記憶部８４には、クランプ時においてセンサ６４によって検出された圧力値と、印刷時にセンサ６４によって検出された圧力値と、離間時にセンサ６４によって検出された圧力値が記憶される。検出値記憶部８４が回路基板Ｃにはんだを印刷する毎に空間６８内の圧力値を記憶することによって、同じ種類の基板を印刷する際に同量のはんだを回路基板Ｃに印刷することができ、同じ種類の基板について印刷品質を安定させることができる。また、同じ種類の複数の回路基板Ｃについて、上記の各工程（クランプ時、印刷時及び離間時）における空間６８内の圧力値を記憶することによって、各回路基板Ｃの印刷品質を管理することができる。

はんだ量記憶部８６は、スクリーン印刷機１０によって回路基板Ｃに印刷されたはんだの量に関する情報を記憶している。回路基板Ｃに印刷されたはんだの量に関する情報は、例えば、スクリーン印刷機１０が１回の印刷処理によって回路基板Ｃに印刷するはんだの量である。１回の印刷によって印刷されるはんだ量は、例えば、はんだ貯留容器の重量を計測することによって算出することができる。すなわち、印刷前のはんだ貯留容器の重量から、印刷後のはんだ貯留容器の重量を減算することで算出することができる。なお、はんだ貯留容器の重量は、例えば、ロードセル等を用いて測定することができる。回路基板Ｃに印刷されたはんだの量に関する情報は、図示しないはんだ供給装置又は生産管理コンピュータから取得することによってはんだ量記憶部８６に記憶される。なお、制御装置２０は、当該情報に基づいて、空間６８内の設定圧力値を算出してもよい。例えば、制御装置２０は、はんだ量記憶部８６に記憶されるはんだ量に関する情報と、検出値記憶部８４に記憶される検出値に関する情報に基づいて、各工程（クランプ時、印刷時及び離間時）の空間６８内の圧力の設定値を算出することができる。すなわち、制御装置２０は、同じ種類の回路基板Ｃにおいて、はんだ量記憶部８６に記憶されたはんだ量と同量のはんだが印刷されるように、検出値記憶部８４に記憶される検出値に基づいて負圧発生装置６０及び調整弁６６を制御する。はんだ量記憶部８６に記憶された情報に基づいて設定圧力値を算出することによって、例えば、スクリーン印刷機１０の各部の経時変化によって負圧発生装置６０の最適な運転条件が変化する場合でも、経時変化に応じて負圧発生装置６０の運転条件が変更される。その結果、同じ種類の回路基板Ｃを印刷する際に同量のはんだを回路基板Ｃに長期間安定して印刷することができる。このため、回路基板Ｃの印刷品質を安定させることができる。

メモリ８０には演算プログラムが記憶されており、ＣＰＵ９０が当該演算プログラムを実行することで、ＣＰＵ９０は判定部９２として機能する。判定部９２は、設定値記憶部８２に記憶された設定圧力値及び設定時間と、センサ６４が検出した空間６８内の圧力値と、負圧発生装置６０をオンしてから経過した時間に基づいて、空間６８内の圧力が設定圧力値となったか否かを判定すると共に、空間６８内の圧力の異常を判定する。なお、判定部９２は、「異常判定部」の一例である。

インターフェース装置２２は、モニタ等を介して作業者に対してスクリーン印刷機１０の設定状態や作業状態を表示すると共に、スイッチ等を介して作業者からの各種の入力を受け付ける。例えば、インターフェース装置２２は、制御装置２０による空間６８内の圧力の異常に関する判定結果を、作業者に対して表示することができる。また、インターフェース装置２２は、作業者による設定値（例えば、第１設定値及びその設定時間と、第２設定値及びその設定時間と、第３設定値及びその設定時間）の入力を受け付けることができる。なお、インターフェース装置２２は、「入力部」の一例である。

スクリーン印刷機１０はさらに、図示しない受け入れ搬送装置と送り出し搬送装置を備えている。受け入れ搬送装置は、スクリーン印刷機１０の上流側の基板搬送装置から送られてくる回路基板Ｃを受け取り、受け取った回路基板Ｃを回路基板位置決め装置２４のＸ方向搬送機構４８に送り出す。送り出し搬送装置は、回路基板位置決め装置２４のＸ方向搬送機構４８から送り出される回路基板Ｃを受け取り、スクリーン印刷機１０の下流側の基板搬送装置に送り出す。

図４及び図５を参照して、空間６８内の圧力を調整しながら、スクリーン印刷機１０が印刷処理を実行する処理について説明する。

図４に示すように、まず、制御装置２０は、回路基板Ｃをスクリーン印刷機１０内に搬送し、クランプ機構５０によってクランプする（Ｓ１０）。回路基板Ｃをクランプ機構５０によってクランプする処理は、以下の手順で行う。上流側の基板搬送装置から回路基板Ｃが送られてくると、制御装置２０は、受け入れ搬送装置を駆動して回路基板Ｃを受け取る。そして、Ｘ方向搬送機構４８が受け入れ搬送装置から回路基板Ｃを受け取ることが可能な位置となるように、制御装置２０は、Ｙ方向移動機構４０、Ｘ方向移動機構４２、回転機構４４、昇降機構４６を駆動する。そして、制御装置２０は、受け入れ搬送装置とＸ方向搬送機構４８を駆動して、受け入れ搬送装置からＸ方向搬送機構４８へ回路基板Ｃを受け渡す。回路基板ＣがＸ方向搬送機構４８に受け渡されると、制御装置２０は、Ｘ方向搬送機構４８を駆動して、スクリーンマスク２８の印刷パターンに対応するＸ方向位置まで回路基板Ｃを搬送する。次いで、制御装置２０は、クランプ機構５０を駆動して、回路基板Ｃを保持する。そして、制御装置２０は、昇降機構４６によって箱状部材５６の底壁５６ａを駆動して、サポートピン５８によって回路基板Ｃを裏面から支持する。

回路基板Ｃがクランプされると、制御装置２０は、空間６８内の圧力が第１設定値となるように圧力を調整する（Ｓ１２）。ここで、ステップＳ１２の空間６８内の圧力を調整する処理については、図５を参照して説明する。図５に示すように、まず、制御装置２０は、負圧発生装置６０をオンする（Ｓ３０）。負圧発生装置６０をオンすることによって、空間６８内の空気が吸引・排気され、空間６８内が負圧となる。

負圧発生装置６０がオンされると、制御装置２０は、センサ６４が検出した空間６８内の圧力値を取得する（Ｓ３２）。そして、制御装置２０は、ステップＳ３２で取得した空間６８内の圧力値に基づいて、負圧発生装置６０の流量を調整する（Ｓ３４）。すなわち、制御装置２０は、調整弁６６を調整して、空間６８内から吸引する空気の流量を調整する。上述したように、回路基板Ｃには複数の孔１２が設けられているため、負圧発生装置６０をオンすると、孔１２から空間６８内に空気が流入する。制御装置２０は、孔１２から流入する空気の量より空間６８から吸引する空気の量が多くなるように調整弁６６を調整して、空間６８内の圧力が第１設定値とする。

次に、制御装置２０の判定部９２は、ステップＳ３２で取得した空間６８内の圧力値と、設定値記憶部８２に記憶される第１設定値が一致するか否かを判定する（Ｓ３６）。すなわち、制御装置２０は、空間６８内の圧力が第１設定値となっているか否かを判定する。センサ６４によって検出された圧力値と第１設定値が一致する場合（ステップＳ３６でＹＥＳの場合）、制御装置２０は空間６８内の圧力値が第１設定値であると判定し、負圧発生装置６０を定常運転に切替える（Ｓ４２）。すなわち、空間６８内の圧力が第１設定値で維持されるように、負圧発生装置６０の出力を一定に維持する。また、検出された空間６８内の圧力値（すなわち、第１設定値と一致する圧力値）は、検出値記憶部８４に記憶される。その後、ステップＳ１４に進む。

一方、センサ６４によって検出された圧力値と第１設定値が一致しない場合（ステップＳ３６でＮＯの場合）には、判定部９２は、ステップＳ３０において負圧発生装置６０をオンしてから経過した時間ｔ（以下、経過時間ｔともいう）が第１設定値に対応する設定時間以下であるか否かを判定する（Ｓ３８）。

経過時間ｔが設定時間以下である場合（ステップＳ３８でＹＥＳの場合）、判定部９２は負圧発生機構５４が異常ではないと判定し、ステップＳ３２戻る。経過時間ｔが設定時間に達していない場合には、判定部９２は、負圧発生装置６０によって空間６８内の空気が十分に吸引されていないと判定する。すなわち、ステップＳ３６で空間６８内の圧力値が第１設定値になっていないのは、負圧発生装置６０によって空間６８内の空気が十分に吸引されていないためであると判定される。このため、ステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２〜ステップＳ３６を繰り返す。

一方、経過時間ｔが設定時間を超えている場合（ステップＳ３８でＮＯの場合）、判定部９２は負圧発生機構５４が異常であると判定し、スクリーン印刷機１０を停止する（Ｓ４０）。すなわち、ステップＳ３６で空間６８内の圧力値が第１設定値になっておらず、かつ、ステップＳ３８で経過時間ｔが設定時間を超えている場合には、判定部９２は負圧発生機構５４に何らかの異常が発生していると判定する。負圧発生機構５４の異常としては、例えば、負圧発生装置６０又は調整弁６６に不具合が生じた場合や、空気流路６２又は箱状部材５６の破損等によって空間６８外の空気が空間６８内に流入している場合等を挙げることができる。また、制御装置２０は、異常に関する判定結果をインターフェース装置２２に表示すると共に、生産管理コンピュータに送信する。そして、制御装置２０は、図４に示す処理に戻ることなく印刷処理を終了する。

ステップＳ１２において空間６８内の圧力が第１設定値に調整されると、回路基板Ｃに生じる歪みが適切に矯正される。回路基板Ｃがクランプ機構５０によってクランプされている状態において空間６８内の圧力が第１設定値より小さいと、回路基板Ｃに生じる歪みを十分に矯正することができない。回路基板Ｃが歪んでいると、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８に当接させた際に、回路基板Ｃとスクリーンマスク２８を適切に密着させることができず、回路基板Ｃとスクリーンマスク２８の間に隙間が生じることがある。また、空間６８内の圧力が第１設定値より大きいと、回路基板Ｃの裏面が過剰に加圧され、回路基板Ｃが破損する虞がある。本実施例では、ステップＳ１２において空間６８内の圧力を第１設定値に調整することによって、回路基板Ｃに生じる歪みを適切に矯正することができる。

ステップＳ１２において空間６８内の圧力が第１設定値に調整されると、制御装置２０は、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８に当接する（Ｓ１４）。回路基板Ｃをスクリーンマスク２８に当接する処理は、以下の手順で行う。まず、制御装置２０は、撮像装置（図示省略）を用いて、回路基板Ｃの上面の撮像と、スクリーンマスク２８の下面の撮像を行う。制御装置２０は、撮像装置によって撮像した画像データを処理して、回路基板Ｃとスクリーンマスク２８の間の位置ずれを検出する。位置ずれが検出されると、制御装置２０は、Ｙ方向移動機構４０、Ｘ方向移動機構４２、回転機構４４を駆動して、回路基板Ｃの位置の微調整を行う。そして、制御装置２０は、昇降機構４６を駆動して回路基板Ｃを上昇させて、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８の下面に当接させる。

回路基板Ｃがスクリーンマスク２８に当接すると、制御装置２０は、空間６８内の圧力が第２設定値となるように圧力を調整する（Ｓ１６）。なお、ステップＳ１６は、ステップＳ１２と同様の手順であるため、詳細な説明は省略する。すなわち、ステップＳ１６では、図５に示すステップＳ３０〜ステップＳ４２の処理を実行する。ただし、ステップＳ１６では、ステップＳ３６において検出した圧力値が第２設定値と一致するか否かを判定し、ステップＳ３８において経過時間ｔが第２設定値と対応した設定時間以下であるか否かを判定する。ステップＳ４２において負圧発生装置６０を定常運転に切替えると、検出された空間６８内の圧力値（すなわち、第２設定値と一致する圧力値）は、検出値記憶部８４に記憶され、その後、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１６において空間６８内の圧力が第２設定値に調整されると、制御装置２０は、スクリーンマスク２８の上面にはんだをスキージする（Ｓ１８）。詳細には、制御装置２０は、はんだ供給装置によりはんだをスクリーンマスク２８の上面に供給する。スクリーンマスク２８の上面へはんだが供給されると、制御装置２０は、一方のスキージヘッド（例えばスキージヘッド７４ａ）を駆動して、一方のスキージ（例えばスキージ７６ａ）をスクリーンマスク２８の上面に当接させた後、Ｙ方向移動機構７０を駆動して、スクリーンマスク２８の印刷パターンに対するスキージングを行う。スキージングが完了すると、制御装置２０は、スキージヘッド７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向移動機構７０を駆動して、スキージ装置３０をスキージ装置待機位置へ復帰させる。

スクリーンマスク２８の上面にはんだをスキージすると、スクリーンマスク２８に設けられた開口部２９にはんだが充填される。このとき、ステップＳ１６によって空間６８内の圧力が第２設定値となっているため、開口部２９に適切な量のはんだを充填することができる。回路基板Ｃはスクリーンマスク２８の下面に当接して保持されている。このため、回路基板Ｃ上には、スクリーンマスク２８の印刷パターンに対応するパターンで、はんだが印刷される。

スクリーンマスク２８の上面にはんだをスキージする際に空間６８内の圧力が第２設定値より小さくなっていると、空間６８内に十分な負圧を発生させることができず、スクリーンマスク２８に設けられた開口部２９に十分な量のはんだを充填（吸引）することができないことがある。開口部２９に充填されるはんだの量が適正量より少ないと、回路基板Ｃに印刷されるはんだの量が所定量より少なくなる。また、空間６８内の圧力が第２設定値より大きくなっていると、開口部２９に充填されるはんだの量が適切な量より多くなることがある。開口部２９に充填されるはんだの量が適正量より多いと、回路基板Ｃに印刷されるはんだの量が所定量より多くなり、回路基板Ｃ上にはんだがにじむ原因となる。本実施例では、ステップＳ１４において空間６８内の圧力を第２設定値に調整し、ステップＳ１６のスキージ処理を行っている。このため、開口部２９に適切な量のはんだを充填することができる。

ステップＳ１８においてスクリーンマスク２８の開口部２９にはんだが充填されると、制御装置２０は、空間６８内の圧力が第３設定値となるように圧力を調整する（Ｓ２０）。なお、ステップＳ１８は、ステップＳ１２及びステップＳ１４と同様の手順であるため、詳細な説明は省略する。すなわち、ステップＳ１６では、図５に示すステップＳ３０〜ステップＳ４２の処理を実行する。ただし、ステップＳ２０では、ステップＳ３６において検出した圧力値が第３設定値と一致するか否かを判定し、ステップＳ３８において経過時間ｔが第３設定値と対応した設定時間以下であるか否かを判定する。ステップＳ４２において負圧発生装置６０を定常運転に切替えると、検出された空間６８内の圧力値（すなわち、第３設定値と一致する圧力値）は、検出値記憶部８４に記憶され、その後、ステップＳ２２に進む。

次に、制御装置２０は、回路基板Ｃをスクリーンマスク２８から離間する（Ｓ２２）。詳細には、制御装置２０は、昇降機構４６を駆動して回路基板位置決め装置２４を下方に移動させる。昇降機構４６の下降に伴い、回路基板Ｃはスクリーンマスク２８から離間する。スクリーンマスク２８の開口部２９内にははんだが充填されているため、回路基板Ｃの表面には、スクリーンマスク２８に設けられた印刷パターンに対応したパターンではんだが転写される。回路基板Ｃをスクリーンマスク２８から離間する際には、ステップＳ２０によって空間６８内の圧力が第３設定値となっているため、開口部２９に充填されたはんだを適切な量で回路基板Ｃに転写することができる。

回路基板Ｃをスクリーンマスク２８から離間する際に空間６８内の圧力が第３設定値より小さくなっていると、空間６８内に十分な負圧を発生させることができず、スクリーンマスク２８の開口部２９内に充填されるはんだを十分に吸引できない。このため、スクリーンマスク２８の開口部２９内にはんだが残り、回路基板Ｃに十分な量のはんだを転写することができないことがある。また、空間６８内の圧力が第３設定値より大きくなっていると、回路基板Ｃに適切な量より多くのはんだが転写されることがある。回路基板Ｃに転写されるはんだの量が適正量より多いと、回路基板Ｃ上のはんだがにじむ原因となる。本実施例では、ステップＳ１８によって空間６８内の圧力を第３設定値に調整し、ステップＳ２０の回路基板Ｃの離間処理を行っている。このため、回路基板Ｃに適切な量のはんだを転写することができる。

回路基板Ｃにはんだが転写されると、制御装置２０は、クランプ機構５０、箱状部材５６の底壁５６ａを駆動して、回路基板Ｃを再びＸ方向搬送機構４８に受け渡す。さらに、制御装置２０は、Ｘ方向搬送機構４８が送り出し搬送装置へ回路基板Ｃを受け渡すことが可能な位置となるように、Ｙ方向移動機構４０、Ｘ方向移動機構４２、回転機構４４を駆動する。次いで、制御装置２０は、Ｘ方向搬送機構４８と送り出し搬送装置を駆動して、Ｘ方向搬送機構４８から送り出し搬送装置へ回路基板Ｃを受け渡す。その後、制御装置２０は、送り出し搬送装置を駆動して、下流側の基板搬送装置へ回路基板Ｃを送り出す。そして、制御装置２０は印刷処理を終了する。

本実施例のスクリーン印刷機１０は、箱状部材５６と回路基板Ｃによって囲まれた空間６８内の圧力を検出するセンサ６４を備えることによって、負圧発生装置６０によって回路基板Ｃの裏面に作用する負圧を検出する。また、センサ６４によって検出された圧力値に基づいて空間６８内の圧力を制御することによって、空間６８内の圧力を安定して制御することができる。空間６８内の圧力をスクリーン印刷機１０が監視し、制御することによって、作業者による負圧の調整作業（すなわち、運転条件の調整作業）が不要となる。例えば、スクリーン印刷機の個体差によって、適切な負圧を発生させるための運転条件はスクリーン印刷機毎に異なることがある。したがって、作業者によって運転条件を調整することにすると、適切な運転条件を決定するまでに時間を要することとなる。本実施例のスクリーン印刷機１０では、作業者はスクリーンマスク２８の開口部２９の大きさ等によって決まる圧力値を設定するだけでよく、負圧発生装置６０の運転条件は制御装置２０が行う。このため、作業者の調整作業を不要としながら、安定してはんだを回路基板Ｃに転写することができる。

なお、本実施例では、空間６８は１つの空間となっているが、このような構成に限定されない。例えば、空間６８内にＺ方向の寸法が側壁５６ｂ及びサポートピン５８と略一致する仕切り板を配置して、空間６８内を複数に分割してもよい。例えば、同一の回路基板Ｃ上に、異なる大きさの電子部品が実装されることがある。このような場合には、１つの印刷パターンの中でスクリーンマスク２８の開口部２９の大きさが異なる。開口部２９の大きさが異なると、回路基板Ｃに適量のはんだを印刷するために適した負圧が異なることとなる。仕切り板を用いて空間６８内を分割すると、分割された空間毎に異なる大きさの負圧を発生させることができる。このため、１つの回路基板Ｃの裏面に、印刷パターンに合わせて異なる大きさの圧力をかけることができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (8)

1. スクリーンマスクを用いて回路基板の表面にはんだを印刷するスクリーン印刷機であって、
   前記回路基板の表面側に配置されるスクリーンマスクと、
   前記回路基板の裏面側に配置され、前記回路基板によって閉じられる空間を有する箱状部材と、
   前記箱状部材の前記空間に接続され、前記空間内を負圧とする負圧発生装置と、
   前記空間内の圧力を検出するセンサと、
   前記センサで検出された圧力に基づいて、前記負圧発生装置を制御する制御装置と、を備える、スクリーン印刷機。
2. 前記箱状部材の前記空間と前記負圧発生装置とを接続する空気流路と、
   前記空気流路内に配置され、前記空気流路の開口面積を調整する調整弁をさらに備えており、
   前記制御装置は、前記センサで検出された圧力に基づいて前記調整弁を制御する、請求項１に記載のスクリーン印刷機。
3. 設定圧力値を入力する入力部をさらに備えており、
   前記制御装置は、前記センサで検出された圧力の圧力値が前記設定圧力値となるように、前記負圧発生装置を制御する、請求項１又は２に記載のスクリーン印刷機。
4. 前記箱状部材の上面に載置された前記回路基板を前記箱状部材に対して移動不能となるようにクランプするクランプ装置と、
   前記箱状部材の上面に載置された前記回路基板を前記スクリーンマスクに対して昇降させる昇降装置と、
   前記昇降装置によって前記回路基板の表面に前記スクリーンマスクが配置された状態で、前記スクリーンマスクを介して前記回路基板の表面にはんだを印刷する印刷装置と、をさらに備えており、
   前記設定圧力値は、前記クランプ装置によって前記回路基板をクランプするときの前記空間内の圧力値を設定する第１設定値と、前記印刷装置によって前記回路基板にはんだを印刷するときの前記空間内の圧力値を設定する第２設定値と、前記昇降装置によって前記回路基板を前記スクリーンマスクから離間させるときの前記空間内の圧力値を設定する第３設定値とに区分可能であり、
   前記入力部は、前記第１設定値と、前記第２設定値と、前記第３設定値とを入力可能であり、
   前記制御装置は、前記クランプ装置によって前記回路基板をクランプするときに前記空間内の圧力値が第１設定値となるように前記空間内の負圧を制御し、前記印刷装置によって前記回路基板にはんだを印刷するときに前記空間内の圧力値が第２設定値となるように前記空間内の負圧を制御し、前記昇降装置によって前記回路基板を離間させるときに前記空間内の圧力値を第３設定値となるように前記空間内の負圧を制御する、請求項３に記載のスクリーン印刷機。
5. 前記センサによって検出された圧力値と前記設定圧力値とに基づいて異常を判定する異常判定部をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。
6. 前記異常判定部は、前記センサによって検出された圧力値と前記設定圧力値との差が予め設定した範囲を超えるときに異常と判定する、請求項５に記載のスクリーン印刷機。
7. 前記回路基板にはんだを印刷する毎に、当該印刷処理時に前記センサによって検出された圧力値を記憶する記憶部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。
8. 前記回路基板に印刷されるはんだの量に関する情報を取得するはんだ量取得部をさらに備えており、
   前記制御装置は、前記はんだ量取得部が取得した前記情報にさらに基づいて前記負圧発生装置を制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。

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