WO2019049278A1 - スクリーン印刷機 - Google Patents

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加藤光昭
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株式会社Ｆｕｊｉ
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    • H05K3/1233—Methods or means for supplying the conductive material and for forcing it through the screen or stencil

Definitions

  • the present invention relates to a screen printer for optimizing the adhesion between a mask and a substrate.
  • a substrate is placed under a mask in which printing pattern holes are formed, and cream solder is spread on the mask.
  • the cream solder is applied to the substrate through the printed pattern holes so that the substrate is printed according to the printed pattern.
  • the degree of adhesion between the mask and the substrate at the time of printing is changed, printing defects such as bleeding of the print pattern are caused. This is because after the printing pattern holes are filled with cream solder, plate separation control is performed to lower the substrate at a predetermined speed from the mask, but the plate separation does not match the degree of adhesion between the mask and the substrate .
  • Patent Document 1 discloses a screen printing machine that copes with printing defects caused by insufficient adhesion between the mask and the substrate.
  • the screen printing machine is provided with four mask pressing means provided with a cylinder extending downward from the extendable arm, and is installed on the mask holder at four corners of the mask. Then, in the mask pressing means, when the substrate is brought close to the mask from below, each cylinder moves to a predetermined position, and the mask is pressed against the lower substrate by its extension operation. At that time, the stroke amount of the cylinder, that is, the pressing amount of the mask is stored in advance in the memory of the control device.
  • the operator has determined the printing conditions regarding the degree of adhesion. That is, although a gap due to a mesh or the like is generated between the overlapped mask and the substrate, when the operator touches or visually checks the mask, the gap is sensibly measured, and the movement height of the substrate relative to the mask is high. That is, the amount of pushing up of the substrate was determined. However, since the adjustment of the push-up amount is extremely small, it is difficult to obtain an adequate degree of adhesion between the mask and the substrate and to obtain a constant result at all times, such as individual differences among workers.
  • this invention aims at providing the screen printer for optimizing the adhesiveness of a mask and a board
  • a screen printing machine includes a mask holding device for holding a mask, a substrate positioning device for positioning the held substrate from below with respect to the mask held by the mask holding device, and the mask
  • the squeegee device for spreading the cream solder
  • the height measurement device for measuring the height of the mask and the substrate
  • the drive control of each device and the measurement value obtained from the height measurement device It has a control device which calculates the thickness of the mask lower layer formed integrally with the mask, and an operation display device capable of displaying an input operation and a calculated value by the control device.
  • the thickness of the lower mask layer is calculated based on the measurement value obtained from the height measurement device, and the value is displayed on the operation display device.
  • the moving height of the substrate can be determined from the numerical value, and even if the thickness of the mesh or the adhesive changes, the degree of adhesion between the mask and the substrate at the time of printing can be optimized.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control system of a screen printing machine. It is an image figure for calculating the thickness of a mask lower side layer. It is the figure which showed the clamp apparatus at the time of performing the manufacture error calculation process of a board
  • FIG. 1 is a view simply showing the internal structure of the screen printing machine, which is shown from the machine width direction which is the transport direction of the substrate.
  • the screen printing machine 1 prints cream solder on a substrate and, for example, constitutes a circuit board production line together with a solder inspection machine for inspecting a printing state, a component mounting machine for mounting an electronic component on a substrate, and the like. It is a thing. Therefore, the substrate is sequentially transported to each machine constituting the circuit board production line, and in this screen printing machine 1, the substrate 10 is sent in the machine width direction penetrating the drawing.
  • the screen printer 1 is covered with an airframe cover as a whole of the illustrated internal structure. Conveying ports are formed on both sides of the body cover in the machine width direction so that loading and unloading of the substrate can be performed.
  • the machine longitudinal direction of the screen printing machine 1 will be described as the Y-axis direction, the machine width direction as the X-axis direction, and the machine height direction as the Z-axis direction.
  • the substrate 10 is conveyed under the mask 20 installed in the machine, and the cream solder passes from the upper surface side of the mask 20 through the print pattern holes, and applied to the lower substrate 10 to form a print pattern. Be done. Therefore, the mask 20 is held by the pair of mask holders 3 arranged in the machine width direction on the inward upper side of the screen printing machine 1 through the frame.
  • a squeegee device 4 is installed on the upper side of the mask holder 3 and attached so as to be movable in the longitudinal direction of the machine body.
  • a backup device 7 or the like for moving up and down is assembled to the lifting device 8.
  • the lifting device 8 includes a lifting platform 12 that slides along a vertical guide rail 11, and the lifting platform 12 is connected to a lifting motor 14 via a ball screw mechanism 13.
  • the substrate transfer device 5 and the clamp device 6 are mounted on the elevating table 12 via the support table 15.
  • a pair of mask supports 21 are provided on the support table 15 in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the machine, and a mask support plate 211 in contact with the mask 20 is fixed on the upper surface of the leg.
  • a ball screw mechanism 22 is formed on the mask support 21 on the right side of the drawing, and the distance between the mask support 21 on the left side of the drawing can be adjusted by the mask support motor 24 (see FIG. 2).
  • the clamp device 6 has a pair of side frames 25 in the longitudinal direction of the machine orthogonal to the transfer direction of the substrate 10 and is assembled on the support 23.
  • the ball screw mechanism 26 is formed on the side frame 25 on the right side of the drawing, and the distance between the board clamp motor 29 (see FIG. 2) and the side frame 25 on the left side of the drawing can be adjusted.
  • a clamp portion 27 is formed at the upper end portion of the pair of side frames 25 so that the substrate 10 can be gripped by shortening the distance between the clamp portions 27.
  • a substrate transfer device 5 composed of a conveyor belt 28 is assembled.
  • a backup device 7 for supporting the substrate 10 is provided between the pair of side frames 25.
  • the backup device 7 is configured such that a backup table 31 provided with a plurality of backup pins 32 is supported via a ball screw mechanism and moved up and down by a backup motor 34.
  • the support 23 of the clamp device 6 is supported via a ball screw mechanism and configured to be lifted and lowered by a lifting motor 33.
  • the support table 15 for supporting the clamp device 6 and the backup device 7 is configured to be able to adjust the position in the X direction, the Y direction, and the ⁇ direction on the XY plane with respect to the elevation table 12. That is, the correction device is configured to adjust the position of the substrate 10 conveyed to the work position and held with respect to the mask 20.
  • the squeegee device 4 is mounted such that the pair of squeegees can move up and down with respect to the traveling platform 41.
  • the traveling table 41 is assembled slidably with respect to the guide rod 42, and is driven by the squeegee motor 44 (see FIG. 2) through a ball screw mechanism consisting of a screw shaft 43 parallel to the guide rod 42. Linear movement is possible.
  • three laser displacement gauges 45 are mounted on the traveling table 41. Since the squeegee device 4 is long in the machine body width direction (direction passing through the drawing) according to the width of the mask 20, the three laser displacement gauges 45 are attached at an interval in the width direction of the traveling platform 41.
  • the laser displacement gauge 45 is for measuring the height of the upper surface of the substrate 10, the mask 20 or the like as described later.
  • FIG. 2 is a block diagram simply showing a control system of the screen printing machine 1.
  • a microprocessor (CPU) 51 performs overall control of the entire control device
  • the ROM 52 stores system programs executed by the CPU 51, control parameters, and the like
  • the RAM 53 stores temporary calculation data, display data, and the like.
  • a touch panel type operation display device 58 is attached to a front surface portion of the screen printing machine 1 so that data input by an operator, display of work contents and numerical values can be performed.
  • the control display 9 is connected to the control unit 9 through the I / O port 55.
  • Various other motors are connected to the I / O port 55 via a driver.
  • Servomotors are used for the various motors illustrated, and information (signals) on the amount of rotation of the servomotor can be transmitted to the control device 9 from an encoder incorporated therein.
  • a laser displacement meter 45 is connected to the I / O port 55, and measurement information thereof is transmitted to the control device 9.
  • the non-volatile memory 54 of the control device 9 stores information necessary for the process performed by the CPU 51, and stores a print control program of the screen printing machine 1 described below. It is supposed to be done. Further, in the present embodiment, a measurement program for calculating a reference value for determining a push-up amount of the substrate 10 at the time of printing on the mask 20, an error calculation program for accurately calculating the reference value, etc. It is stored in the memory 54.
  • the operation of the screen printing machine 1 will be described.
  • the substrate 10 is transported between the side frames 25 by the conveyor belt 28.
  • the backup table 31 is raised by the drive of the backup motor 34, and the substrate 10 is lifted from the conveyor belt 28 by the backup pin 32.
  • the side frame 25 is moved by the drive of the substrate clamping motor 29, and the substrate 10 is held by being held between the pair of clamping portions 27.
  • the clamp device 6 holding the substrate 10 is lifted, the clamp portion 27 and the substrate 10 are aligned with the height of the mask support plate 211, and the upper surfaces of each are aligned.
  • a camera 46 movable on the XY plane is provided between the mask holder 3 and the clamp device 6, a camera 46 movable on the XY plane is provided. Therefore, the mark attached to the substrate 10 is imaged by the camera 46, the amount of positional deviation of the relative position between the substrate 10 and the mask 20 in the X, Y, and ⁇ directions is calculated, and the correction device configured on the support table 15 The positional deviation correction is performed by
  • the lift platform 12 is lifted by the drive of the lift motor 14, the substrate 10 is pushed up to the substrate movement height, and the substrate 10 is positioned with respect to the mask 20. Then, the mask 20 is pressed against the substrate 10 by the squeegee device 4, and the rolled cream solder is pushed into the print pattern holes of the mask 20. Thereafter, plate lifting is performed to lower the substrate 10 at a predetermined speed by driving the lifting motor 33, and cream solder is printed on the substrate 10 according to the printing pattern.
  • the screen printing machine 1 printing is performed on the substrate 10 by the drive of each device as described above.
  • One of the factors that degrade the print quality is that the degree of adhesion between the substrate 10 and the mask 20 may not be compatible with the plate separation control.
  • the degree of adhesion between the substrate 10 and the mask 20 may not be compatible with the plate separation control.
  • there is a change in thickness of the mask lower side layer made of a mesh integral with the mask 20 and an adhesive there is a change in thickness of the mask lower side layer made of a mesh integral with the mask 20 and an adhesive.
  • the lower layer of the mask becomes a gap between the mask 20 and the substrate 10 at the time of printing, and the gap amount is a reference value, and the substrate movement height M shown in FIG. 3, that is, the substrate lift amount is determined.
  • the thickness of the lower layer of the mask is calculated by the execution of the measurement program stored in the control device 9, and it is possible to reset the pushing amount of the substrate by the reference value.
  • a polyester mesh 48 is stretched against a rectangular frame 47 made of aluminum alloy so as to be extended in the frame, and the outer periphery of the lower surface is attached to the mesh 48 using an adhesive. ing. Therefore, the mask 20 is held on the inner side of the frame 47 so as to be pulled outward by the mesh 48 to which tension is applied, and the very thin mask lower layer formed of the mesh 48 or adhesive is formed on the lower surface side. It is done. In the measurement program, the thickness of the lower mask layer made of the mesh 48 and the like is calculated.
  • the calculation of the thickness of the mask lower layer is executed by the ON operation of the start button of the operation display device 58.
  • the elevation motors 14, 33 and backup motor 34 The substrate 10 is positioned by driving.
  • the measurement height H1 is an arbitrary distance from the printing reference height H0. It is the height of lowering the substrate 10 by the distance A.
  • height measurement with respect to the substrate 10 and the mask 20 is performed by the laser displacement meter 45.
  • the three laser displacement gauges 45 move in the Y-axis direction (see FIG. 1), and the laser on the mask 20 in the direction indicated by the arrow. Light is emitted continuously. Then, the substrate upper surface distance L1 to the upper surface of the substrate 10 passing through the print pattern hole 201 and the mask upper surface distance L2 to the upper surface of the mask 20 in the immediate vicinity thereof are acquired at a plurality of locations as one set of measurement data. In the present embodiment, measurement data of a total of nine locations measured at three locations on the scanning lines 65 of the three laser displacement gauges 45 are acquired.
  • the layer thickness X is calculated. That is, the upper surface height of the substrate 10 is calculated by the substrate upper surface distance L1, and the upper surface height of the mask 20 is calculated by the mask upper surface distance L2.
  • the upper surface interval B is calculated from the difference between the measured distance L1 to the upper surface of the substrate 10 and the measured distance L2 to the upper surface of the mask 20.
  • the thickness X of the mask lower side layer is obtained from the calculation formula (upper surface distance B ⁇ distance A ⁇ mask thickness C).
  • the thickness X of the lower mask layer is the gap amount between the mask 20 and the substrate 10 at the time of printing. Therefore, the operator drives the lifting motor 14 to raise the pushing amount of the substrate 10, that is, the substrate 10 so that the degree of adhesion between the mask 20 and the substrate 10 during printing is optimized based on the reference value.
  • the control value (substrate movement height M) is determined and reset processing is performed.
  • a plurality of reference values are calculated so that the operator can determine the optimal degree of adhesion while the mask 20 is bent or the like. That is, the plurality of reference values are displayed on the operation display device 58 as the thickness X of the mask lower layer of the plurality of patterns.
  • the laser displacement meter 45 measures the substrate upper surface distance L1 and the mask upper surface distance L2 at a plurality of locations, and the upper surface height of each location is determined. From the plurality of measurement values, various measurement values of the maximum value (L1max, L2max), the minimum value (L1min, L2min) and the average value (L1ave, L2ave) of the substrate upper surface distance L1 and the mask upper surface distance L2 are obtained. Be Then, the thickness X of the mask lower layer is calculated from the above-mentioned calculation formula by the combination of various measurement values.
  • the maximum value (L1max) of the substrate top surface distance L1 and the mask top surface distance are calculated, in addition to calculation with the same type of measurement value such as maximum values, minimum values or average values of the substrate top surface distance L1 and the mask top surface distance L2.
  • Calculation of the mask lower-side layer thickness X is performed by a combination of different measurement values such as the average value (L2 ave) of L2.
  • the calculated thickness X of each mask lower layer is displayed on the operation display device 58. Therefore, the value of print height is newly reset by the input operation. In this case, the operator selects the optimum print height according to the value selected from the thickness X of the mask lower layer of each pattern. It can be decided.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing the clamp device 6 when executing the manufacturing error calculation process of the substrate.
  • the manufacturing error calculation process of the substrate is executed by turning on the start button of the operation display device 58 after the mask 20 is removed from the screen printing machine 1.
  • positioning is performed by raising the clamping device 6 to a height at which the upper surface can be measured by the laser displacement gauge 45 by driving the lifting motors 14 and 33 and the backup motor 34.
  • the backup motor 34 is subjected to drive control to make the tip end surface of the backup pin 32 coincide with the upper surface of the clamp portion 27.
  • data of a reference movement height N for executing the same condition is stored in the memory.
  • the laser displacement gauge 45 measures the clamp portion upper surface distance L11 to the upper surface of the clamp portion 27 and the pin tip surface distance L12 to the tip end surface of the backup pin 32, and determines the top surface height and tip surface height. Then, an error is calculated based on a value obtained by subtracting the pin tip surface distance L12 from the clamp portion upper surface distance L11, and adjustment of the rising position of the backup pin 32 is performed. That is, the reference movement height N of 10 is automatically corrected so as to make the height difference of the front end surface of the backup pin 32 relative to the upper surface of the clamp 27 zero, and the rotation angle output from the backup motor 34 is adjusted. .
  • the substrate 10 is transferred to the clamp device 6 by the substrate transfer device 5, and as shown in FIG. 5, the substrate 10 lifted by the backup pin 32 is clamped by the clamp unit 27. Since the thickness design value K of the substrate 10 is input from the operation display device 58, the substrate moving movement height S is obtained by subtracting the thickness design value K of the substrate 10 from the reference movement height N, Drive control is performed. In addition, since the thickness design value of the substrate 10 becomes constant in lot units, for example, the manufacturing error calculation process of the substrate is performed when the lot of the substrate 10 is changed.
  • the laser displacement meter 45 measures the clamp portion upper surface distance L11 to the upper surface of the clamp portion 27 and the substrate upper surface distance L13 to the upper surface of the substrate 10 clamped by the clamp portion 27. Be Then, the substrate 10 manufacturing error is calculated from the value obtained by subtracting the substrate upper surface distance L13 from the clamp portion upper surface distance L11, and the value of the error (or the actual substrate thickness) is displayed as the numerical value of the substrate 10 on the operation display 58. Be done. Therefore, the substrate design thickness K is re-input by the operation display unit 58 so as to make the height difference between the upper surface of the clamp portion 27 and the upper surface of the substrate 10 zero.
  • the substrate holding movement height S is corrected, and the rotation angle output from the backup motor 34 when holding the substrate 10 is adjusted, and in the case of the processing for the thickness of the lower mask layer described above, the substrate The upper surface height of 10 corresponds to the measurement height H1, and a correct value is obtained.
  • the thickness X of the mask lower layer is calculated, and the value is displayed on the operation display device 58. Therefore, the worker numerically moves the substrate moving height M of the substrate 10 at the time of printing Even if the thickness of the mesh 48 changes, the degree of adhesion between the mask 20 and the substrate 10 at the time of printing can be optimized.
  • the thickness X of the mask lower layer is calculated by measurement using the laser displacement meter 45, it is possible to accurately grasp the change in thickness of the mesh 48 each time. Then, an appropriate degree of adhesion between the mask 20 and the substrate 10 can be obtained regardless of the experience of the worker. Further, since the manufacturing error of the substrate 10 is obtained and accurate measurement can be performed, the determination of the substrate moving height M of the substrate 10 at the time of printing by the operator is relative to the degree of adhesion between the mask 20 and the substrate 10 It will be more reliable.
  • the conditions of the deflection of the mask 20 and the warp 10 of the substrate 10 may be displayed from the measurement distances L1 and L2 at a plurality of places.
  • the operator sets the substrate movement height M of the substrate 10 at the time of printing as a reference value.
  • the substrate movement height M may be automatically corrected based on the reference value.
  • measurement data at a total of nine points are acquired from three laser displacement meters 45. For example, four measurement points are used to form twelve measurement data in total, or more. It is also good.

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Abstract

マスクと基板との密着度の最適化するためのスクリーン印刷機であり、マスクを保持するマスク保持装置と、保持した基板を前記マスク保持装置に保持されたマスクに対して下方から位置決めする基板位置決め装置と、前記マスクに対してクリームはんだを塗り延ばしするスキージ装置と、前記マスクや前記基板の高さを計測する高さ計測装置と、前記各装置の駆動制御および、前記高さ計測装置から得られた計測値に基づいて前記マスクと一体に形成されたマスク下側層の厚さを算出する制御装置と、入力操作や前記制御装置による算出値の表示が可能な操作表示装置とを有する。

Description

スクリーン印刷機
　本発明は、マスクと基板との密着度を最適化するためのスクリーン印刷機に関する。
　スクリーン印刷機では、印刷パターン孔が形成されたマスクの下に基板が配置され、そのマスク上にクリームはんだが塗り延ばしされる。クリームはんだが印刷パターン孔を通って基板に塗布されることにより、その基板には印刷パターンに従った印刷が行われる。その際、印刷時のマスクと基板との密着度に狂いが生じると、印刷パターンに滲みが生じるなどの印刷不良が引き起こされる。これは、印刷パターン孔にクリームはんだを充填させた後、マスクから基板を所定速度で下降させる版離れ制御が行われるが、その版離れがマスクと基板の密着度に適合していないためである。
　この点について、下記特許文献１には、マスクと基板と密着度が不十分であることによる印刷不良に対応したスクリーン印刷機が開示されている。そのスクリーン印刷機には、伸縮アームから下方に延びたシリンダを備えた４台のマスク押圧手段が設けられ、マスクの４角に対してマスクホルダに設置されている。そして、そのマスク押圧手段では、基板がマスクに対して下方から近づけられると、各シリンダが所定位置に移動し、その伸長作動により下方の基板に対するマスクの押し付けが行われる。その際、シリンダのストローク量つまりマスクの押圧量は、制御装置のメモリに予め記憶されている。
特開２０１３－０８２１００号公報
　しかしながら、マスクや基板の厚さには製造誤差が生じるため、常に一定のデータで対応することはできず、一方で様々なマスクや基板の寸法に関するデータを取得することも困難である。しかも、マスクは定期的に洗浄作業が行われるが、それによりマスクを支持するメッシュや接着剤の厚さが薄くなってしまう。そうしたメッシュや接着剤の厚さの変化は一定ではないので、やはり予めデータ化して記憶しておくことは困難である。
　そこで、これまでは作業者によって密着度に関する印刷条件の決定が行われていた。つまり、重ねられたマスクと基板との間にはメッシュなどによる隙間が生じるが、作業者がマスクに手で触れ或いは目視することにより、その隙間を感覚的に計測し、マスクに対する基板の移動高さ、つまり基板の突き上げ量が決定されていた。しかし、突き上げ量の調整は極めて小さいため、作業者によって個人差が生じるなど、マスクと基板との適切な密着度を得て常に一定の結果を得ることが困難である。
　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、マスクと基板との密着度の最適化するためのスクリーン印刷機を提供することを目的とする。
　本発明の一態様におけるスクリーン印刷機は、マスクを保持するマスク保持装置と、保持した基板を前記マスク保持装置に保持されたマスクに対して下方から位置決めする基板位置決め装置と、前記マスクに対してクリームはんだを塗り延ばしするスキージ装置と、前記マスクや前記基板の高さを計測する高さ計測装置と、前記各装置の駆動制御および、前記高さ計測装置から得られた計測値に基づいて前記マスクと一体に形成されたマスク下側層の厚さを算出する制御装置と、入力操作や前記制御装置による算出値の表示が可能な操作表示装置とを有する。
　前記構成によれば、前記高さ計測装置から得られた計測値に基づいてマスク下側層の厚さが算出され、その値が操作表示装置に表示されるため、作業者は印刷時の基板の基板移動高さを数値から決定することができ、メッシュや接着剤の厚さが変化したとしても、印刷時のマスクと基板との密着度を最適化することができる。
スクリーン印刷機の一実施形態の内部構造を簡易的に示した図である。 スクリーン印刷機の制御システムを簡易的に示したブロック図である。 マスク下側層の厚さを算出するためのイメージ図である。 基板の製造誤差算出処理を実行する際のクランプ装置を示した図である。 基板の製造誤差算出処理を実行する際のクランプ装置を示した図である。
　次に、本発明に係るスクリーン印刷機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、スクリーン印刷機の内部構造を簡易的に示した図であり、基板の搬送方向である機体幅方向から示したものである。このスクリーン印刷機１は、基板に対してクリームはんだを印刷するものであり、例えば印刷状態を検査するはんだ検査機や基板に電子部品の装着を行う部品装着機などと共に回路基板生産ラインを構成するものである。従って、回路基板生産ラインを構成する各機械に対して基板が順番に搬送され、このスクリーン印刷機１では図面を貫く機体幅方向に基板１０が送られる。
　スクリーン印刷機１は、図示する内部構造全体が機体カバーによって覆われている。その機体カバーには機体幅方向の両側面に搬送口が形成され、基板の搬入および搬出が行われるようになっている。なお、本実施形態では、スクリーン印刷機１の機体前後方向をＹ軸方向、機体幅方向をＸ軸方向、そして機体高さ方向をＺ軸方向として説明する。
　スクリーン印刷機１は、機内に設置されたマスク２０の下に基板１０が搬送され、マスク２０の上面側から印刷パターン孔をクリームはんだが通り、下側の基板１０に塗布されて印刷パターンが形成される。そこで、スクリーン印刷機１の機内上部側には、機体幅方向に配置された一対のマスクホルダ３に、枠体を介してマスク２０が保持される。マスクホルダ３の上方側にはスキージ装置４が設置され、機体前後方向に移動可能な状態で取り付けられている。一方、マスクホルダ３の下方側には、基板１０を機体幅方向に搬入及び搬出させる基板搬送装置５、基板１０を機体前後方向にクランプするためのクランプ装置６、そして基板１０をクランプ位置へと上下させるバックアップ装置７などが昇降装置８に組み付けられている。
　その昇降装置８は、垂直なガイドレール１１に沿って摺動する昇降台１２を備え、その昇降台１２がボールネジ機構１３を介して昇降用モータ１４に連結されている。昇降台１２の上には、支持台１５を介して基板搬送装置５やクランプ装置６などが搭載されている。支持台１５には機体前後方向（Ｙ軸方向）に一対のマスクサポート２１が設けられ、それぞれ脚体上面にマスク２０に接触するマスク支持プレート２１１が固定されている。図面右側のマスクサポート２１にはボールネジ機構２２が構成され、マスクサポート用モータ２４（図２参照）によって図面左側のマスクサポート２１との距離の調整が可能となっている。
　次に、クランプ装置６は、基板１０の搬送方向と直行する機体前後方向に一対のサイドフレーム２５があり、支持台２３上に組み付けられている。図面右側のサイドフレーム２５にボールネジ機構２６が構成され、基板クランプ用モータ２９（図２参照）によって図面左側のサイドフレーム２５との距離の調整が可能となっている。一対のサイドフレーム２５には、その上端部にクランプ部２７が形成され、クランプ部２７同士の距離が縮まることによって基板１０が把持できるようになっている。そして、サイドフレーム２５の内側には、コンベアベルト２８からなる基板搬送装置５が組み付けられている。
　一対のサイドフレーム２５の間には、基板１０を支持するバックアップ装置７が設けられている。バックアップ装置７は、複数のバックアップピン３２を備えたバックアップテーブル３１がボールネジ機構を介して支持され、バックアップ用モータ３４によって昇降するよう構成されている。クランプ装置６の支持台２３は、ボールネジ機構を介して支持され、昇降用モータ３３によって昇降するよう構成されている。クランプ装置６やバックアップ装置７を支持する支持台１５は、昇降台１２に対してＸ－Ｙ平面上のＸ方向及びＹ方向とθ方向に位置調整が可能な構成となっている。つまり、作業位置に搬送されて保持された基板１０に対してマスク２０との間の位置調整を行う補正装置が構成されている。
　スキージ装置４は、走行台４１に対して一対のスキージが昇降可能な状態で搭載されている。走行台４１は、ガイドロッド４２に対して摺動可能に組み付けられ、ガイドロッド４２と平行なネジ軸４３からなるボールネジ機構を介して、スキージ用モータ４４（図２参照）の駆動により機体前後方向の直線移動が可能となっている。本実施形態では、その走行台４１に対して３台のレーザ変位計４５が搭載されている。スキージ装置４は、マスク２０の幅に応じて機体幅方向（図面を貫く方向）に長いため、３台のレーザ変位計４５は、走行台４１の幅方向に間隔を空けて取り付けられている。このレーザ変位計４５は、後述するように基板１０やマスク２０などの上面高さを計測するためのものである。
　スクリーン印刷機１には、全体の駆動を制御する制御装置９が搭載され、各装置の駆動部に対して駆動制御が行われるようになっている。図２は、スクリーン印刷機１の制御システムを簡易的に示したブロック図である。制御装置９は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、不揮発性メモリ５４がバスラインを介して接続されている。ＣＰＵ５１は、制御装置全体を統括制御するものであり、ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５１が実行するシステムプログラムや制御パラメータ等が格納され、ＲＡＭ５３には、一時的な計算データや表示データ等が格納される。
　スクリーン印刷機１の機体前面部にはタッチパネル型の操作表示装置５８が取り付けられ、作業者によるデータ入力や作業内容および数値の表示などが可能になっている。制御装置９にはＩ／Ｏポート５５を介してその操作表示装置５８が接続されている。Ｉ／Ｏポート５５にはその他にも各種モータがドライバを介して接続されている。図示した各種モータにはサーボモータが使用され、内部に組み込まれたエンコーダから自身の回転量に関する情報（信号）が制御装置９に対して送信可能となっている。更に、Ｉ／Ｏポート５５にはレーザ変位計４５が接続され、その計測情報が制御装置９に送信されるようになっている。
　そして、制御装置９の不揮発性メモリ５４には、ＣＰＵ５１が行う処理に必要な情報が記憶され、次に説明するスクリーン印刷機１の印刷制御プログラムが格納され、その実行により基板１０に対する印刷処理が行われるようになっている。また、本実施形態には、マスク２０に対する印刷時の基板１０の突き上げ量を決定するための参考値を算出する計測プログラムや、その参考値を正確に算出するための誤差算出プログラムなども不揮発性メモリ５４に格納されている。
　続いて、スクリーン印刷機１の作用について説明する。スクリーン印刷機１では、コンベアベルト２８によってサイドフレーム２５の間に基板１０が搬送される。そして、バックアップ用モータ３４の駆動によりバックアップテーブル３１が上昇し、バックアップピン３２によって基板１０がコンベアベルト２８から持ち上げられる。更に、その基板１０は、基板クランプ用モータ２９の駆動によりサイドフレーム２５が移動し、一対のクランプ部２７によって挟み込まれて保持される。
　次に、昇降用モータ３３の駆動により、基板１０を保持したクランプ装置６が上昇し、マスク支持プレート２１１の高さにクランプ部２７と基板１０とが合わせられ、各々の上面が揃えられる。マスクホルダ３とクランプ装置６との間には、ＸＹ平面上を移動可能なカメラ４６が設けられている。そこで、カメラ４６によって基板１０に付されたマークが撮像され、基板１０とマスク２０に関してＸ，Ｙ，θ方向の相対的位置の位置ズレ量が算出され、支持台１５に構成されている補正装置によって位置ズレ補正が行われる。
　続いて、昇降用モータ１４の駆動により昇降台１２が上昇し、基板１０が基板移動高さにまで突き上げられ、マスク２０に対して基板１０が位置決めされる。そして、スキージ装置４によってマスク２０が基板１０に押し付けられ、ローリングされたクリームはんだがマスク２０の印刷パターン孔へと押し込まれる。その後、昇降用モータ３３の駆動により基板１０を所定速度で下降させる版離れが行われ、印刷パターンに従ってクリームはんだが基板１０に印刷される。
　スクリーン印刷機１では、以上のような各装置の駆動により、基板１０に対して印刷が行われる。その印刷品質を低下させる要因の一つして、基板１０とマスク２０との密着度が版離れ制御に適合しなくなることがある。そして、その密着度を狂わせる原因として、マスク２０と一体のメッシュや接着剤からなるマスク下側層の厚みの変化がある。マスク下側層は、印刷時にマスク２０と基板１０の隙間となり、その隙間量が参考値となり図３に示す基板移動高さＭつまり基板の突き上げ量が決定されているからである。そこで、本実施形態では、制御装置９に記憶された計測プログラムの実行によりマスク下側層の厚さが算出され、その参考値によって基板の突き上げ量の再設定が可能になっている、図３は、マスク下側層の厚さを算出するためのイメージ図である。
　マスク２０は、アルミニウム合金製の四角い枠体４７に対し、枠内に張り出すようにしてポリエステル製のメッシュ４８が張られ、そのメッシュ４８に対して下面外周部が接着剤を用いて貼り付けられている。従って、マスク２０は、テンションンのかかったメッシュ４８によって外側に引っ張られるようにして枠体４７の内側に保持されており、下面側にはメッシュ４８や接着剤による極めて薄いマスク下側層が形成されている。計測プログラムでは、このメッシュ４８などからなるマスク下側層の厚さが算出される。
　マスク下側層の厚さの算出は、操作表示装置５８のスタートボタンのＯＮ操作により実行される。そこでは先ず、図３に示すように、マスク２０から下に離れた位置であって、レーザ変位計４５によって計測が可能な計測高さＨ１に、昇降用モータ１４，３３やバックアップ用モータ３４の駆動によって基板１０が位置決めされる。基板１０がマスク２０の下層部分に接する印刷高さ（理論上のマスク２０下面高さ）を印刷基準高さＨ０とした場合に、計測高さＨ１は、その印刷基準高さＨ０から任意の離間距離Ａだけ基板１０を下降させた高さである。そして、基板１０の位置決め後は、レーザ変位計４５によって基板１０及びマスク２０に対する高さ計測が行われる。
　その高さ計測では、スキージ装置４の走行台４１が駆動することにより、３台のレーザ変位計４５がＹ軸方向（図１参照）に移動し、マスク２０の上を矢印で示す方向にレーザ光が連続して照射される。そして、印刷パターン孔２０１を通った基板１０上面までの基板上面距離Ｌ１と、その直近のマスク２０上面までのマスク上面距離Ｌ２とが一組の計測データとして、それぞれが複数個所で取得される。本実施形態では、３台のレーザ変位計４５のそれぞれの走査線６５上の３個所で計測された合計９個所の計測データが取得される。
　次に、計測値である計測距離Ｌ１，Ｌ２、設定値である離間距離Ａ、そして操作表示装置５８から入力されたマスク２０の厚さＣ（設計値）によって、メッシュ４８などからなるマスク下側層の層さＸが算出される。すなわち、基板上面距離Ｌ１により基板１０の上面高さが算出され、マスク上面距離Ｌ２によってマスク２０の上面高さが算出される。その基板１０の上面までの計測距離Ｌ１とマスク２０の上面までの計測距離Ｌ２の値の差から上面間隔Ｂが算出される。そして、計算式（上面間隔Ｂ－離間距離Ａ－マスク厚Ｃ）からマスク下側層の厚さＸが求められる。
　それぞれの具体的な数値は、例えば、上面間隔Ｂ（２１０μｍ）－離間距離Ａ（１００μｍ）－マスク厚Ｃ（μｍ）＝マスク下側層の厚さＸ（１０μｍ）である。そして、求められたマスク下側層の厚さＸの値は、参考値として操作表示装置５８に表示される。このマスク下側層の厚さＸは、印刷時のマスク２０と基板１０の隙間量である。そこで、作業者は、この参考値を基に、印刷時のマスク２０と基板１０との密着度が最適化するように、基板１０の突き上げ量、つまり基板１０を上昇させる昇降用モータ１４の駆動制御値（基板移動高さＭ）を決定し、再設定処理を実行する。
　ところで、マスク２０は、テンションンのかかったメッシュ４８によって引っ張られているため、マスク洗浄によりメッシュ４８が薄くなると、マスク２０に撓みが生じてしまう。また、基板１０に関しても、両面実装基板の場合にはリフローによって反りが生じてしまう。そのため、複数個所で得られる計測値にばらつきが生じる。そこで、本実施形態の計測プログラムでは、マスク２０の撓みなどが生じた中で、作業者が最適な密着度に対する決定が行えるように、複数の参考値が算出されるようになっている。すなわち、複数の参考値は、複数パターンのマスク下側層の厚さＸとして操作表示装置５８に表示されるようになっている。
　そのため、先ず前述したように、マスク２０と基板１０は、レーザ変位計４５によって基板上面距離Ｌ１とマスク上面距離Ｌ２が複数個所で計測され、各々の個所の上面高さが求められる。その複数の計測値からは、基板上面距離Ｌ１およびマスク上面距離Ｌ２について、それぞれの最大値（Ｌ１ｍａｘ，Ｌ２ｍａｘ）、最小値（Ｌ１ｍｉｎ，Ｌ２ｍｉｎ）および平均値（Ｌ１ａｖｅ，Ｌ２ａｖｅ）の各種計測値が求められる。そして、各種計測値の組み合わせによって、前記計算式からマスク下側層の厚さＸが算出される。
　例えば、基板上面距離Ｌ１およびマスク上面距離Ｌ２の最大値同士、最小値同士または平均値同士のように同種の計測値で算出されるほか、基板上面距離Ｌ１の最大値（Ｌ１ｍａｘ）とマスク上面距離Ｌ２の平均値（Ｌ２ａｖｅ）など、異なる計測値の組み合わせによるマスク下側層厚さＸの算出が行われる。そして、算出された各マスク下側層の厚さＸが操作表示装置５８に表示される。よって、入力操作により印刷高さの値が新たに再設定されるが、その際、作業者は、各パターンのマスク下側層の厚さＸから選択した値に応じて最適な印刷高さを決定することができる。
　続いて、マスク下側層の厚さの算出処理により正しい値を得るには、図３に示す計測時の基板１０の上面高さが計測高さＨ１に一致していなければならない。しかし、基板１０における製造誤差によって、基板１０の上面高さがＨ１とずれてしまうことがある。そのため、その製造誤差を吸収する高さ調整処理が必要であり、本実施形態では、制御装置９に記憶された誤差算出プログラムの実行により基板１０の製造誤差が算出され、その値に基づいて制御値の再設定が行われる。図４及び図５は、基板の製造誤差算出処理を実行する際のクランプ装置６を示した図である。
　基板の製造誤差算出処理は、スクリーン印刷機１からマスク２０が取り外された後、操作表示装置５８のスタートボタンのＯＮ操作により実行される。先ず、昇降用モータ１４，３３やバックアップ用モータ３４の駆動により、クランプ装置６がレーザ変位計４５によって上面の計測が可能な高さにまで上昇した位置決めが行われる。その際、バックアップ用モータ３４は、図４に示すように、バックアップピン３２の先端面をクランプ部２７の上面と一致させる駆動制御が行われる。制御装置９には、そのメモリに同条件を実行するための基準移動高さＮのデータが記憶されている。
　そこで、レーザ変位計４５によってクランプ部２７上面までのクランプ部上面距離Ｌ１１と、バックアップピン３２先端面までのピン先端面距離Ｌ１２とが計測され、その上面高さと先端面高さが求められる。そして、クランプ部上面距離Ｌ１１からピン先端面距離Ｌ１２を引いた値によって誤差が算出され、バックアップピン３２の上昇位置の調整が行われる。すなわち、クランプ部２７上面に対するバックアップピン３２先端面の高低差をゼロにするように１０の基準移動高さＮの自動補正が行われ、バックアップ用モータ３４から出力される回転角の調整が行われる。
　次に、基板搬送装置５によりクランプ装置６に基板１０が搬送され、図５に示すように、バックアップピン３２に持ち上げられた基板１０がクランプ部２７によってクランプされる。基板１０の厚さ設計値Ｋは操作表示装置５８から入力されているため、基準移動高さＮから基板１０の厚さ設計値Ｋを差し引いた基板保持移動高さＳまで、バックアップピン３２に対する上昇駆動制御が行われる。なお、基板１０はロット単位で厚さ設計値が一定となるため、例えば基板の製造誤差算出処理は基板１０のロット変更時に行われる。
　次に、レーザ変位計４５によってクランプ部２７の上面までのクランプ部上面距離Ｌ１１と、クランプ部２７にクランプされた基板１０の上面までの基板上面距離Ｌ１３が計測され、それぞれの上面高さが求められる。そして、クランプ部上面距離Ｌ１１から基板上面距離Ｌ１３を引いた値によって基板１０製造誤差が算出され、その誤差の値（或は実際の基板厚さ）が操作表示装置５８に基板１０の数値として表示される。そこで、クランプ部２７上面と基板１０上面との高低差をゼロにするように、基板１０厚さ設計値Ｋが操作表示装置５８で再入力される。これにより基板保持移動高さＳが補正され、基板１０を保持する際のバックアップ用モータ３４から出力される回転角の調整が行われ、前述したマスク下側層の厚さの出処理では、基板１０の上面高さが計測高さＨ１に一致して正しい値が得られることとなる。
　よって、本実施形態によれば、マスク下側層の厚さＸが算出され、その値が操作表示装置５８に表示されるため、作業者は印刷時の基板１０の基板移動高さＭを数値から決定することができ、メッシュ４８の厚さが変化したとしても、印刷時のマスク２０と基板１０との密着度を最適化することができる。特に、レーザ変位計４５を使用した計測によってマスク下側層の厚さＸが算出されるため、メッシュ４８の厚さの変化をその都度正確に把握することができる。そして、作業者の経験などに関係なく適切なマスク２０と基板１０との密着度を得ることができる。また、基板１０の製造誤差を求めて正確な計測ができるようにしたので、作業者による印刷時の基板１０の基板移動高さＭの決定が、マスク２０と基板１０との密着度に対してより信頼度の高いものになる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、複数個所の計測距離Ｌ１，Ｌ２からマスク２０の撓みや基板１０の反り１０の状況を表示するようにしてもよい。
　また、前記実施形態では、マスク下側層の厚さＸが操作表示装置５８に表示されることにより、それを参考値として作業者が印刷時の基板１０の基板移動高さＭが設定する場合を説明したが、例えば、参考値に基づきで基板移動高さＭが自動で補正されるようにしてもよい。
　また、前記実施形態では、３台のレーザ変位計４５から合計９個所の計測データが取得されるが、例えば計測箇所を４箇所にして合計１２個の計測データとしたり、あるいはそれ以上であってもよい。
１…スクリーン印刷機　４…スキージ装置　５…基板搬送装置　６…クランプ装置　７…バックアップ装置　８…昇降装置　９…制御装置　１０…基板　１４…昇降用モータ　２０…マスク　２７…クランプ部　３２…バックアップピン　３３…昇降用モータ　３４…バックアップ用モータ　４５…レーザ変位計　４７…枠体　４８…メッシュ　５８…操作表示装置
 
 

Claims (6)

  1. 　マスクを保持するマスク保持装置と、
    　保持した基板を前記マスク保持装置に保持されたマスクに対して下方から位置決めする基板位置決め装置と、
    　前記マスクに対してクリームはんだを塗り延ばしするスキージ装置と、
    　前記マスクや前記基板の高さを計測する高さ計測装置と、
    　前記各装置の駆動制御および、前記高さ計測装置から得られた計測値に基づいて前記マスクと一体に形成されたマスク下側層の厚さを算出する制御装置と、
    　入力操作や前記制御装置による算出値の表示が可能な操作表示装置とを有するスクリーン印刷機。
  2. 　前記高さ計測装置は、前記マスク保持装置に保持されたマスクのマスク上面高さと、前記基板位置決め装置の駆動により計測高さ位置に移動した前記基板の基板上面高さとを計測するものであり、
    　前記制御装置は、前記マスク上面高さ、前記基板上面高さ、前記マスクの厚さ及び、前記計測高さの基板上面からマスク下の基準高さまでの離間距離の各値をもとに、前記マスク下側層の厚さを算出するものである請求項１に記載のスクリーン印刷機。
  3. 　前記高さ計測装置は、前記マスク上面高さと前記基板上面高さを複数個所で計測するものであり、
    　前記制御装置は、前記マスク上面高さと前記基板上面高さに関する最大値、最小値、平均値の各組合せをもとに前記マスク下側層の厚さを算出し、
    　前記操作表示は、各組合せによって算出された複数の前記マスク下側層の厚さを表示するものである請求項２に記載のスクリーン印刷機。
  4. 　前記高さ計測装置は、基板の厚さ設計値に基づいて前記基板位置決め装置に保持された基板上面高さと、前記基板位置決め装置の基準上面高さを計測するものであり、
    　前記制御装置は、前記高さ計測装置から得られた計測値に基づき前記基板の厚さ設計値との誤差を算出し、
    　前記操作表示装置は、前記誤差に基づく基板の数値を表示する請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
  5. 　前記高さ計測装置は、レーザを使用した計測装置である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
  6. 　前記高さ計測装置は、前記スキージ装置の走行部に取り付けられた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
     
     
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