WO2025257927A1 - 印刷機 - Google Patents

Abstract

印刷機は、開口部が形成されたスクリーンマスクを用いて印刷対象物に粘性流体を印刷する印刷機構と、スクリーンマスクを撮像してマスク画像を取得するとともに、粘性流体が印刷された印刷対象物を撮像して対象物画像を取得する検査カメラと、対象物画像に基づいて、印刷対象物における粘性流体の印刷状態を検査する検査部と、検査部により印刷状態が良好でない印刷不良と判定された場合、または印刷不良が予想される場合に、マスク画像に基づいて不良要因を推定する不良要因推定部と、を備える。

Description

印刷機

　本明細書は、スクリーンマスクを用いた印刷を行う印刷機に関する。

　回路パターンが形成された基板に対基板作業を実施して基板製品を量産する技術が普及している。さらに、対基板作業を実施するはんだ印刷機、印刷検査機、部品装着機、基板検査機、およびリフロー機などを並べて配置し、基板製品の生産ラインを構成することが一般的となっている。ここで、はんだ印刷機に検査機能をもたせて、別体の印刷検査機を省略する技術が実用化されている。検査機能を有する印刷機に関する技術例が特許文献１、２に開示されている。

　特許文献１には、パターン孔（開口部）が設けられたマスクプレート（スクリーンマスク）を用いて基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、ペーストの印刷状態の検査を行って判定結果を出力する印刷検査部と、判定結果に基づきパターン孔の状態を検査してクリーニングが必要とされる要クリーニング部位を特定するマスク検査部と、を備える構成が開示されている。さらに、印刷不良が連続して同一部位に発生している場合には、マスク認識カメラを当該部位に移動させてマスクプレートの下面を撮像し、当該部位が要クリーニング部位であるか否かを確認することが実施形態に記載されている。これによれば、要クリーニング部位を特定することにより、局所的に連続して発生する印刷不良を有効に防止することができる、とされている。

　また、特許文献２には、スクリーンマスクの表面を撮像して画像を取得する撮像部と、撮像部からスクリーンマスクまでの距離を測定する測定部と、測定された距離に基づいて画像を実寸法に換算する換算係数を調整する制御部と、を備えるマスク計測装置が記載されている。これによれば、スクリーンマスクが有する開口部の寸法を正確に計測して、半田印刷後の検査を行うことができる、とされている。

特開２００８－２９４０３５号公報 特開２０１２－１１２７７９号公報

　ところで、特許文献１に限定されず検査機能を有する印刷機では、印刷を行うだけでなく印刷状態の検査を行って、別体の印刷検査機を省略できる点で好ましい。しかしながら、従来技術の印刷機は、印刷状態の良否を判定することができても、印刷不良の原因となった不良要因やその対策を示唆するものではなかった。また、特許文献１の構成は、スクリーンマスクのクリーニングによって解決される一部の印刷不良のみを対象とする限定的な技術である。このため、様々な不良要因で発生し得る印刷不良の要因の究明や対策の検討には、多大な手間と時間が必要になっていた。

　また、検査機能を有する一般的な印刷機では、検査カメラをスクリーンマスクと基板の間の高さに配置して、下方の基板を撮像させていた。このため、検査カメラは、高さ方向のサイズが限定され、高性能カメラや広角レンズなどの使用が制約されていた。さらに、検査カメラは、基板との離間距離が小さく制限されるため、撮像視野を大きく取ることができない。したがって、基板上の検査対象領域を分割して複数回の撮像を行う必要があり、特に大型基板では分割数が多数となって検査に長時間を要していた。一方、特許文献２では、スクリーンマスクの上方に撮像部を配置しているが、この撮像部で基板を撮像することはできない。

　それゆえ、本明細書では、印刷不良が判定された場合などにその不良要因を推定して、要因究明や対策の検討に寄与することができる印刷機を提供することを解決すべき課題とする。

　本明細書は、開口部が形成されたスクリーンマスクを用いて印刷対象物に粘性流体を印刷する印刷機構と、前記スクリーンマスクを撮像してマスク画像を取得するとともに、前記粘性流体が印刷された前記印刷対象物を撮像して対象物画像を取得する検査カメラと、前記対象物画像に基づいて、前記印刷対象物における前記粘性流体の印刷状態を検査する検査部と、前記検査部により前記印刷状態が良好でない印刷不良と判定された場合、または前記印刷不良が予想される場合に、前記マスク画像に基づいて不良要因を推定する不良要因推定部と、を備える印刷機を開示する。

　なお、本明細書では、出願当初の請求項７において「請求項１に記載の印刷機」を「請求項１－６のいずれか一項に記載の印刷機」に変更した技術的思想、および出願当初の請求項１４において「請求項１０－１２のいずれか一項に記載の印刷機」を「請求項１０－１３のいずれか一項に記載の印刷機」に変更した技術的思想を開示している。

　開示した印刷機では、検査部により対象物画像に基づいて印刷不良と判定された場合または印刷不良が予想される場合に、不良要因推定部がマスク画像に基づいて不良要因を推定するので、印刷不良が判定された場合などにその不良要因を推定して、オペレータ等による要因の究明や対策の検討に寄与することができる。

実施形態のはんだ印刷機を模式的に示す斜視図である。 はんだ印刷機を模式的に示す右側面断面図である。 はんだ印刷機がスクリーンマスクの製作不良の判定を行う場合の動作フローの図である。 スキージ駆動機構がスクリーンマスクを印刷位置に移動させた状況を模式的に示す右側面断面図である。 はんだ印刷機が印刷および検査を実施する場合の動作フローの図である。 印刷機構が印刷を実施している状況を模式的に示す右側面断面図である。 スキージ駆動機構がスクリーンマスクを退避位置に移動させた状況を模式的に示す右側面断面図である。 検査カメラが印刷後の基板を撮像する状況を模式的に示す右側面断面図である。 図５中の不良要因推定の詳細動作を説明するサブ動作フローの図である。

　１．はんだ印刷機１の構成
　実施形態の印刷機の一例であるはんだ印刷機１の構成について、図１および図２を参考にして説明する。はんだ印刷機１は、印刷対象物として薄板形状の基板Ｋを用い、印刷する粘性流体としてペーストはんだを用い、基板Ｋにペーストはんだを印刷する。はんだ印刷機１は、基板製品の生産ラインに設けられる。はんだ印刷機１の上流側には、基板Ｋを挿入する基板挿入機が配置される。はんだ印刷機１の下流側には、印刷されたペーストはんだの上に部品を装着する部品装着機が配置される。

　図１の左上の矢印に示されるように、はんだ印刷機１の左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、および上下方向（Ｚ軸方向）を定める。左右方向は、基板Ｋの搬送方向となる。前後方向は、後述するスキージ７およびスクリーンマスクＭの移動方向となる。はんだ印刷機１は、基板搬送機構２、左右一対のラック昇降機構３１、収容ラック３５、印刷機構４、検査カメラ８、および制御装置９などが筐体１０の内部に組み付けられて構成される。図１では、印刷機構４を見易くするために検査カメラ８が図示省略されている。なお、他形態の印刷機において、印刷対象物として立体形状の部材を用い、印刷する粘性流体として導電性塗料や接着剤などを用いることができる。

　スクリーンマスクＭは、例えば長方形の薄膜形状の部材に印刷用の開口部が設けられて形成される。一般的に、開口部は、基板Ｋに設けられた複数のランド（電極）の位置、大きさ、および形状に対応して複数設けられる。スクリーンマスクＭは、マスク保持枠４１に保持された状態で印刷に用いられる。マスク保持枠４１は、スクリーンマスクＭよりも大型の額縁形状に形成されている。マスク保持枠４１は、スクリーンマスクＭの周縁を弛みが生じないように保持している。なお、マスク保持枠４１は、スクリーンマスクＭの周りに付加された薄膜形状の補助部材を保持してもよい。

　筐体１０は、概ね直方体形状の堅牢な部材であり、その上部には開閉可能な保護カバーが設けられる。基板搬送機構２は、図２に示されるように筐体１０内の下部寄りに配置される。基板搬送機構２は、例えば、一対のガイドレールおよび一対の搬送ベルトなどで構成される。一対のガイドレールは、互いに離隔しつつ平行して、左右方向に延在するように配置される。一対の搬送ベルトは、長方形の基板Ｋの平行する二辺が戴置された状態でガイドレールに沿って輪転することにより、基板Ｋを搬入、搬送、および搬出する。基板搬送機構２は、三次元座標で示される所定の印刷位置の真下に基板Ｋを位置決めする。

　左右一対のラック昇降機構３１および収容ラック３５は、複数のスクリーンマスクＭを収容するとともに、使用するスクリーンマスクＭを自動交換するための装置である。左右一対のラック昇降機構３１は、筐体１０の前面に接しつつ左右に離隔して配置される。左右一対のラック昇降機構３１の各々は、縦長の直方体形状に形成され、向かい合う内側に突出する昇降板３２を有する。左右一対の昇降板３２は、図略の駆動部に駆動され、同期して昇降する。

　収容ラック３５は、複数のスクリーンマスクＭを出し入れ可能に収容する。詳述すると、収容ラック３５は、後面が開口する直方体形状に形成されており、上下方向に並ぶ複数の収容棚３６を有する。複数の収容棚３６の各々に、スクリーンマスクＭを保持したマスク保持枠４１が収容される。図２の例では、五つの収容棚３６のうちの最下段の収容棚３６が空で、残りの四つの収容棚３６にマスク保持枠４１が収容されている。収容棚３６の後部寄りの部分は、スクリーンマスクＭの退避位置（後述）に利用される。収容ラック３５は、後面の開口からマスク保持枠４１を出し入れする図略の交換機構を有する。なお、交換機構は、後述する印刷ステージ４２に設けられてもよい。

　収容ラック３５は、左右一対のラック昇降機構３１の昇降板３２に載置されて使用される。収容ラック３５が昇降板３２とともに昇降することにより、後方の印刷ステージ４２に向けて引き出されるマスク保持枠４１が選択される。また、収容ラック３５が昇降することにより、印刷ステージ４２から戻されるマスク保持枠４１を収容する収容棚３６が選択される。参考までに、本願出願人は、ラック昇降機構３１および収容ラック３５の詳細な構成例を国際公開第２０２２／２４４０４２号に開示している。

　印刷機構４は、スクリーンマスクＭを用いて基板Ｋにクリームはんだを印刷する。印刷機構４は、前記したマスク保持枠４１および印刷ステージ４２の他に、密着支持機構５、スキージ駆動機構６、前後一対のスキージ７、供給部４５、清掃部４６、および図略のマークカメラなどで構成される。印刷ステージ４２は、筐体１０の概ね中央に配置される。印刷ステージ４２は、印刷に使用するスクリーンマスクＭのマスク保持枠４１を着脱可能に固定する枠固定部（図示省略）を有する。したがって、印刷ステージ４２の中央位置は、三次元座標で示される所定の印刷位置となる。

　密着支持機構５は、印刷ステージ４２の下側に配置される。密着支持機構５は、基板ＫをスクリーンマスクＭに向けて相対的に上昇させてその下面に密着させる。密着支持機構５は、図２に示される基板昇降部５１、支持部材５２、および支持部材昇降部５３などで構成される。基板昇降部５１は、基板搬送機構２、支持部材５２、および支持部材昇降部５３を一括して昇降駆動する。基板搬送機構２が上昇位置に到達したときに、位置決めされた基板Ｋが印刷位置まで上昇してスクリーンマスクＭの下面に接する。

　支持部材５２は、位置決めされた基板Ｋの下側に昇降可能に配置される。支持部材５２は、基板Ｋより僅かに小さめの平らな上面をもつ。支持部材昇降部５３は、基板ＫがスクリーンマスクＭの下面に接した状態において、支持部材５２を上方に駆動する。これにより、支持部材５２は、その上面が基板Ｋに押し当てられ、基板Ｋに上向きの圧力を作用させてスクリーンマスクＭに密着させる。なお、前記の説明と相違して、基板Ｋが搬入された当初から印刷位置に位置決めされ、スクリーンマスクＭが基板Ｋに向けて下降する構成の密着支持機構が用いられてもよい。

　スキージ駆動機構６は、前後一対のスキージ７を前後方向に駆動する。スキージ駆動機構６は、ヘッド駆動部６１、印刷ヘッド６２、およびマスク連結部６３などで構成される。ヘッド駆動部６１は、例えば左右一対のＹ軸レールおよび駆動源を有する。左右一対のＹ軸レールは、互いに離隔しつつ平行して前後方向に延在するように配置される。印刷ヘッド６２は、左右一対のＹ軸レールに架け渡される。印刷ヘッド６２は、ヘッド駆動部６１の駆動源に駆動され、Ｙ軸レールに沿って前後方向に移動する。ヘッド駆動部６１の駆動源として、ボールねじ送り機構やリニアモータ機構などを例示することができる。印刷ヘッド６２は、印刷位置の上方を前後方向に通過可能とされる。印刷ヘッド６２は、印刷位置よりも前方の退避位置（図２に示された印刷ヘッド６２の位置）で停止可能とされる。印刷ヘッド６２の下側に、前後一対のスキージ７が設けられる。

　前後一対のスキージ７は、スクリーンマスクＭの上面に供給されたクリームはんだを移動させて印刷を行う。前後一対のスキージ７の各々は、図略の昇降機構に駆動されて個別に昇降する。前後一対のスキージ７は、下部の傾斜方向が相違しており、印刷を分担して行う。詳述すると、印刷ヘッド６２が前から後に移動するとき、後側のスキージ７は下降せず、前側のスキージ７が下降して印刷を行う。次に、印刷ヘッド６２が後から前に移動するとき、前側のスキージ７が上昇し、後側のスキージ７が下降して印刷を行う。

　スキージ７の印刷実施条件は、調整可能に設定される。例えば、スキージ７の移動速度に相当する印刷ヘッド６２の移動速度は、ヘッド駆動部６１の駆動源により調整可能とされる。また、スキージ７がスクリーンマスクＭに及ぼす印刷圧力や、スキージ７の下部の傾斜角度も調整可能とされる。さらに、一枚の基板Ｋに対して印刷ヘッド６２が移動する往復回数も可変に設定される。これらの印刷実施条件は、スクリーンマスクＭの種類などに応じて適正に設定される必要があり、適正でない場合には印刷不良のおそれが生じる。また、スキージ駆動機構６およびスキージ７のメンテナンスが適正に行われていない場合には、印刷実施条件が適正でない場合と同様、印刷不良のおそれが生じる。

　マスク連結部６３は、印刷ヘッド６２の前面から下向きに配置される。マスク連結部６３は、図２に実線で示される横向きの休止姿勢、および破線で示される縦向きの動作姿勢の間を揺動する。休止姿勢のマスク連結部６３は、機能を発揮しない。動作姿勢のマスク連結部６３は、マスク保持枠４１の後縁を着脱可能に連結する。マスク連結部６３は、印刷ヘッド６２が退避位置に位置するときに、収容ラック３５から引き出されたマスク保持枠４１を連結することができる。さらに、マスク連結部６３は、印刷ヘッド６２と一緒に後進することにより、マスク保持枠４１を印刷位置に移動させて分離することができる。また、マスク連結部６３は、前進することにより、印刷位置のマスク保持枠４１を収容ラック３５に向けて移動させることができる。

　マスク保持枠４１は、前側の一部分が収容ラック３５に入り込んだ待機位置に停止することができる。待機位置とは、後述する検査カメラ８の撮像を阻害しない位置、換言すると検査カメラ８の撮像視野から外れた位置を意味する。印刷ヘッド６２は、マスク保持枠４１を待機位置に移動させた時点で、自身もまた待機位置に位置する。したがって、スキージ駆動機構６は、マスク連結部６３に連結したスクリーンマスクＭを印刷位置と退避位置の間で移動させるマスク移動機構を兼ねている。これによれば、スキージ駆動機構６と別体のマスク移動機構を備える形態と対比して、はんだ印刷機１の製造コストを低廉化することができる。

　供給部４５は、印刷ヘッド６２の前面の左寄りに配置される。供給部４５は、スクリーンマスクＭの上面にクリームはんだを供給する。供給部４５によるクリームはんだの供給方法（供給量、供給時期など）は、可変に設定可能であり、各種の供給方法が適用される。例えば、所定数量の基板Ｋへの印刷が終了するたびに一定量のクリームはんだを供給する方法や、スクリーンマスクＭ上に存在するクリームはんだの量を検出して、所定量以下となったときに不足分のクリームはんだを供給する方法などが適用される。クリームはんだの供給方法が適正に設定されない場合や、供給部４５のメンテナンスが適正に行われていない場合には、印刷不良のおそれが生じる。

　清掃部４６は、印刷ステージ４２の下側に移動可能に配置される。清掃部４６は、符号略の清掃部材を用いてスクリーンマスクＭの下面および開口部を清掃する。清掃部４６は、通常時には密着支持機構５の動作に干渉しない待機位置に待機する。清掃部４６は、密着支持機構５が基板搬送機構２を下降させている時間帯を利用して、必要に応じて清掃を行う。

　図略のマークカメラは、印刷ステージ４２の下側に配置される。マークカメラは、付属された屈折プリズムなどを利用して、印刷位置のスクリーンマスクＭの下面に付された位置マーク、および基板搬送機構２によって位置決めされた基板Ｋの上面に付された位置マークを撮像する。これにより、マークカメラは、スクリーンマスクＭと基板Ｋの水平方向の位置関係を確認する。なお、位置関係の確認機能は、マークカメラから画像データを受け取る制御装置９に設けられてもよい。

　検査カメラ８は、印刷位置のスクリーンマスクＭの上方位置に配置され、下向きで撮像を行う。検査カメラ８は、デジタル方式のカメラが用いられる。検査カメラ８は、印刷位置のスクリーンマスクＭを撮像してマスク画像を取得する。補足すると、検査カメラ８は、クリームはんだを印刷する前、および印刷した後のどちらの条件でもスクリーンマスクＭを撮像することができる。さらに、検査カメラ８は、スクリーンマスクＭ（マスク保持枠４１）および印刷ヘッド６２が退避位置に移動した状態で、クリームはんだが印刷された基板Ｋを撮像して基板画像（対象物画像）を取得する。

　本実施形態において、検査カメラ８は、密着支持機構５の動作と連携して、印刷位置の高さに位置する基板Ｋを撮像して基板画像を取得する（詳細後述）。これにより、検査カメラ８は、同じ位置のスクリーンマスクＭおよび基板Ｋを撮像することができるので、焦点距離を始めとする撮像条件の変更が不要となる。加えて、スクリーンマスクＭおよび基板Ｋを別の位置または別のカメラで撮像する従来技術と対比して、後述する検査部９１の検査精度を高めることができる。なお、検査カメラ８は、印刷位置から下降した基板Ｋを撮像してもよい。この変形形態では、検査カメラ８の撮像条件の変更が必要となるが、密着支持機構５の動作を簡略化することができる。

　検査カメラ８は、Ｘ－Ｙ駆動機構８１が付属されている。図２に示されるように、Ｘ－Ｙ駆動機構８１は、左右一対のＹ軸レール８２、Ｙ軸移動体８３、およびＸ軸移動体８４などで構成される。左右一対のＹ軸レール８２は、互いに離隔しつつ平行して、前後方向に延在するように配置される。Ｙ軸移動体８３は、左右一対のＹ軸レール８２に架け渡され、図略のＹ軸駆動機構に駆動されて前後方向に移動する。Ｘ軸移動体８４は、Ｙ軸移動体８３に装架され、図略のＸ軸駆動機構に駆動されて左右方向に移動する。Ｘ軸移動体８４の下側に、検査カメラ８が取り付けられている。

　Ｙ軸駆動機構およびＸ軸駆動機構として、ボールねじ送り機構やリニアモータ機構などを例示することができる。前記したＸ－Ｙ駆動機構８１の構成により、検査カメラ８は、水平二方向への移動が可能となる。これにより、検査カメラ８は、被写体となるスクリーンマスクＭおよび基板Ｋの撮像対象領域を分割して、分割数に相当する複数回の撮像でその全領域を撮像することが可能となる。

　スクリーンマスクＭの上方に配置された検査カメラ８は、スクリーンマスクＭの下側に配置された従来技術の検査カメラと対比して、基板Ｋとの離間距離を大きく取ることができる。さらに、検査カメラ８は、従来技術と対比して取り付けスペースの制約が緩いので、高性能カメラや広角レンズの適用が容易である。したがって、検査カメラ８は、従来技術と対比して分割数を桁違いの少数とすることができ、結果として検査の所要時間を大幅に短縮することができる。

　なお、別法で検査カメラ８をさらに上方に配置し、Ｘ－Ｙ駆動機構８１を省略して、撮像対象領域を一回で撮像することは可能である。ただし、撮像視野が拡がる分だけ解像度を高めた高性能カメラを用いる必要が生じる。また、固定タイプの検査カメラ８を複数設けて撮像対象領域の全領域を撮像させ、Ｘ－Ｙ駆動機構８１を省略することが可能である。これらの別法は、コストパフォーマンスを考慮して取捨選択することができ、将来のカメラの技術向上や低価格化の動向によっては有力となり得る。

　制御装置９は、筐体１０内に組み付けられており、その位置は特に限定されない。制御装置９は、コンピュータ装置を用いて構成される。制御装置９は、基板搬送機構２、ラック昇降機構３１、収容ラック３５、印刷機構４、および検査カメラ８を制御して、印刷および検査を進める。

　２．検査部９１および不良要因推定部９２
　制御装置９は、検査に関する二つの機能部、すなわち検査部９１および不良要因推定部９２を備える。検査部９１は、検査カメラ８が取得した基板画像に基づいて、基板Ｋにおけるクリームはんだの印刷状態を検査する。不良要因推定部９２は、検査部９１により印刷状態が良好でない印刷不良と判定された場合に、検査カメラ８が取得したマスク画像に基づいて不良要因を推定する。不良要因推定部９２は、印刷不良が判定された場合に動作するだけでなく、印刷不良が予想される場合にも動作する。

　印刷不良は、スクリーンマスクＭの複数の開口部の各々を通って基板Ｋに印刷されたクリームはんだの各々を単位として判定される。印刷不良は、次の（１）－（３）の三種類に大別される。一枚の基板Ｋにおいて、（１）－（３）のうちの複数の印刷不良が発生する可能性が皆無でない。
（１）印刷されたクリームはんだの量の不足（かすれや印刷欠けとして検出される）。
（２）印刷されたクリームはんだの量の過剰（滲みやランド間橋絡として検出される）。
（３）印刷されたクリームはんだのランドに対する位置ずれ。

　まず、印刷不良が判定された場合の不良要因推定部９２の動作について説明する。この場合、検査部９１は、一の基板Ｋの基板画像を取得して印刷状態を検査する。検査部９１が印刷不良と判定したときに、不良要因推定部９２は、一の基板Ｋにクリームはんだを印刷した後のスクリーンマスクＭのマスク画像を取得する。そして、不良要因推定部９２は、基板画像とマスク画像とを照合して不良要因を推定する。詳細には、不良要因推定部９２は、基板画像から検出される良好でない印刷状態と、マスク画像から検出されるスクリーンマスクＭにおけるクリームはんだの残存状態とを照合して不良要因を推定する。

　例えば、不良要因推定部９２は、基板画像から前記（１）が検出されたときに、当該の開口部におけるクリームはんだの残存状況に応じた推定を行う。すなわち、不良要因推定部９２は、当該の開口部にクリームはんだが残存している場合には、クリームはんだの「抜け不良」が不良要因であると推定する。また、不良要因推定部９２は、当該の開口部にクリームはんだが残存していない場合には、クリームはんだの「供給量不足」が不良要因であると推定する。補足すると、開口部が小さくて、オペレータの目視でクリームはんだが残存しているか否かを確認することが難しい場合でも、検査カメラ８の基板画像によれば明瞭な確認が可能である。

　不良要因推定部９２は、さらに「抜け不良」および「供給量不足」の下位要因を推定し、不良要因に併せて下位要因をオペレータに通知する。通知方法として、例えば制御装置９に接続された表示装置を用いる表示が行われる。

　不良要因推定部９２は、「抜け不良」の下位要因がマスク保持枠４１の動作不全、密着支持機構５の動作不全、およびクリームはんだの状態不全のいずれかであると推定する。つまり、マスク保持枠４１に動作不全が発生している場合に、スクリーンマスクＭの撓みや弛みなどが原因となって、クリームはんだが抜けにくくなっていた可能性がある。また、密着支持機構５に動作不全が発生している場合に、スクリーンマスクＭと基板Ｋの密着性の低下や、印刷後の基板Ｋの下降速度の異常などが原因となって、クリームはんだが抜けにくくなっていた可能性がある。さらに、クリームはんだの状態不全の例で、クリームはんだの使用開始前の練り合わせ（均質化処理）が不十分であったり、保管期間が長期化したりして粘度が大きくなっていることなどに起因して、クリームはんだが抜けにくくなっていた可能性がある。

　また、不良要因推定部９２は、「供給量不足」の下位要因が供給部４５の動作不全、またはスキージの動作不全であると推定する。「供給量不足」は、スクリーンマスクＭ上に供給されているクリームはんだの総供給量が不足する場合と、特定の開口部だけ供給量が不足する場合とを含んでいる。供給部４５に動作不全が発生している場合に、クリームはんだの総供給量が不足していた可能性がある。また、スキージ７に動作不全が発生している場合に、特定の開口部にクリームはんだが入りにくくなって供給量が不足していた可能性がある。

　不良要因推定部９２は、前記（２）や（３）が検出されたときには（１）が検出されたときと同様、基板画像とマスク画像とを照合して不良要因および下位要因を推定し、オペレータに通知することができる。下位要因の推定は、仮に万全でなくとも、想定される多数の下位要因を含むことが重要である。例えば、前記した以外の下位要因として、開口部に異物（クリーニングペーパーの破片など）が詰まっていたり、開口部の周縁に摩耗や荒れ、変形が生じたりしている可能性が皆無でない。それでも、不良要因推定部９２が不良要因に併せて下位要因を通知することにより、オペレータ等は要因究明や対策の検討を効率的に行うことができる。特に、オペレータ等の熟練度が高くない場合に、この効果が顕著となる。

　次に、印刷不良が予想される場合の不良要因推定部９２の動作について説明する。この場合、不良要因推定部９２は、印刷する前のスクリーンマスクＭを撮像してマスク画像を取得する。さらに、不良要因推定部９２は、取得したマスク画像と、スクリーンマスクＭを製作したときの製作データ（ガーバーデータと呼称されることもある）とを照合して不良要因を推定する。

　詳細には、不良要因推定部９２は、スクリーンマスクＭを初めて使用する際に取得したマスク画像および製作データの対応する開口部同士を照合する。開口部の形状、大きさ、および配置の少なくとも一項目の誤差が所定の許容範囲から外れている場合に、印刷不良が予想される。このとき、不良要因推定部９２は、開口部の製作不良が不良要因であると推定する。換言すると、不良要因推定部９２は、スクリーンマスクＭの初期不良を判定することができる。

　また、不良要因推定部９２は、今回取得したマスク画像と、前回取得したマスク画像とを照合して不良要因を推定する。詳細には、不良要因推定部９２は、前回の使用後に保管されていたスクリーンマスクＭを再度使用する際に今回のマスク画像を取得して、前回のマスク画像と照合する。そして、開口部の形状、大きさ、および配置の少なくとも一項目の変化量が所定の許容範囲から外れている場合に、印刷不良が予想される。このとき、不良要因推定部９２は、スクリーンマスクＭの保管時の変形や変質、ないしは取り扱いの不備が不良要因であると推定する。換言すると、不良要因推定部９２は、スクリーンマスクＭの経年劣化不良ないしは取り扱い不良を判定することができる。

　検査部９１は、初めて使用するスクリーンマスクＭが初期不良でないことを要件として、印刷前に取得したマスク画像に基づいて、検査に用いる検査データを生成することができる。検査データは、複数の開口部の実際の形状、大きさ、および配置のデータを含み、さらに良否を判定する判定時許容誤差を含んでいる。したがって、検査部９１は、スクリーンマスクＭの実寸法と製作データとの間の製作誤差を含まない正確な検査データを生成することができる。これによれば、検査部９１は、スクリーンマスクＭの製作データに基づいて検査を行う従来技術と対比して、製作誤差の影響を受けない分だけ高精度な検査を行うことができる。

　また、検査部９１は、再使用するスクリーンマスクＭが経年劣化不良でも取り扱い不良でもないことを要件として、印刷前に取得したマスク画像に基づいて、検査データを生成してもよい。換言すると、検査部９１は、スクリーンマスクＭに若干の経年変化などが生じても、現時点の実寸法を反映した正確な検査データを生成することができる。したがって、検査部９１は、スクリーンマスクＭの製作から年月が経過しても、高精度な検査を維持することができる。なお、検査部９１は、検査データの生成に代えてマスク画像を検査の判定基準に登録し、検査対象の基板Ｋの基板画像を登録したマスク画像に重ね合わせて相違部分を検出する検査を行ってもよい。

　収容ラック３５の複数の収容棚３６に収納された複数のスクリーンマスクＭは、パターン孔の大きさおよび配置が共通である同種のスクリーンマスクＭが２枚以上含まれていてもよい。不良要因推定部９２が、スクリーンマスクＭの初期不良を判定した場合、またはスクリーンマスクＭの経年劣化不良ないしは取り扱い不良を判定した場合、制御装置９は、不良と判定されたスクリーンマスクＭを収容ラック３５の空の収容棚３６へ収容させてもよい。具体的には、制御装置９は、昇降板３２を制御して、空の収容棚３６を印刷ステージ４２の高さへ昇降させ、動作姿勢のマスク連結部６３を用いて、不良と判定されたスクリーンマスクＭを印刷位置から空の収容棚３６へ収容させてもよい。

　さらに、制御装置９は、昇降板３２を制御して、不良と判定されたスクリーンマスクＭと同種のスクリーンマスクＭが収容された収容棚３６を印刷ステージ４２の高さへ昇降させ、動作姿勢のマスク連結部６３を用いて、同種のスクリーンマスクＭを印刷位置へ移動させてもよい。これにより、スクリーンマスクＭの不良が判定された場合であっても、はんだ印刷機１は印刷および検査を継続することができる。なお、制御装置９は、収容ラック３５の複数の収容棚３６の各々について、収容物の有無、および収容物が存在する場合には何が収容されているのかについて、あらかじめ記憶している。

　３．スクリーンマスクＭの製作不良の判定動作
　次に、はんだ印刷機１によるスクリーンマスクＭの製作不良の判定動作について、図３および図４を参考にして説明する。図３に示される動作フローは、制御装置９からの制御によって進められ、一部はオペレータが関与する。図３のステップＳ１で、不良要因推定部９２は、初めて使用するスクリーンマスクＭの製作データを取得する。製作データの取得は、公知のデータ転送技術や携帯型メモリなどを用いて行われる。

　次のステップＳ２で、スクリーンマスクＭを撮像する準備が整えられる。詳述すると、オペレータは、判定対象のスクリーンマスクＭをマスク保持枠４１にセットし、このマスク保持枠４１を収容ラック３５の収容棚３６に挿入する。さらに、オペレータは、収容ラック３５をラック昇降機構３１まで搬送して、昇降板３２の上側に載置する。次に、制御装置９は、ラック昇降機構３１および収容ラック３５を制御して、当該のマスク保持枠４１を後方に引き出させる。次に、制御装置９は、スキージ駆動機構６を制御し、動作姿勢のマスク連結部６３を用いて図４の矢印Ａ１に示されるようにマスク保持枠４１を印刷位置に移動させる。

　なお、マスク保持枠４１を移動させている間、左右一対のスキージ７は、両方とも上昇位置に維持される。図４には、最上段の収容棚３６から印刷位置に移動したマスク保持枠４１およびスクリーンマスクＭが示されている。この後、印刷ヘッド６２は、マスク保持枠４１を印刷位置に分離し、動作姿勢のマスク連結部６３を休止姿勢に揺動させる。さらに、印刷ヘッド６２は、図２に示される退避位置まで移動する。これにより、スクリーンマスクＭの撮像準備が整う。

　次のステップＳ３で、不良要因推定部９２は、検査カメラ８を制御してスクリーンマスクＭを撮像させ、マスク画像を取得させる。次のステップＳ４で、不良要因推定部９２は、マスク画像と製作データとを照合して、開口部の形状、大きさ、および配置の各誤差を求める。次のステップＳ５で、不良要因推定部９２は、求めた誤差が所定の許容範囲内に収まっているか否を判定して、動作フローを分岐させる。

　誤差が許容範囲内に収まっているときのステップＳ６で、検査部９１は、製作不良が発生していないと判定する。さらに、検査部９１は、ステップＳ３で取得したマスク画像に基づいて、検査データを生成する。これで、動作フローが終了して、基板Ｋの検査を行う準備が整う。また、誤差が許容範囲内に収まっていないときのステップＳ７で、不良要因推定部９２は、製作不良が発生しており、開口部の製作不良が不良要因であると推定する。つまり、不良要因推定部９２は、スクリーンマスクＭの初期不良を判定する。この後、オペレータへの通知が行われる。

　４．はんだ印刷機１による印刷および検査の動作
　次に、はんだ印刷機１が印刷および検査を実施する場合の動作について、図５－図９を参考にして説明する。図５に示される動作フローは、主に制御装置９からの制御によって進められる。動作フローの開始前に、検査データは既に生成されており、スクリーンマスクＭは印刷位置に移動しているものとする。

　図５のステップＳ１１で、制御装置９は、印刷準備を行う。具体的には、制御装置９は、供給部４５を制御して、スクリーンマスクＭの上面に適量のクリームはんだを供給させる。次に、制御装置９は、スキージ駆動機構６を制御して、スクリーンマスクＭ上でスキージ７を適当な回数だけ往復移動させる。このとき、オペレータは、基板Ｋに代わる治具をスクリーンマスクＭの下面に圧接させた状態とする。これにより、クリームはんだは、スクリーンマスクＭ上を移動して練り合わせられ、均質化処理が行われた状態に整えられる。

　次のステップＳ１２で、制御装置９は、基板搬送機構２を制御して基板Ｋを搬入および搬送させ、印刷位置の真下に位置決めさせる。制御装置９は、次に密着支持機構５の基板昇降部５１を制御して、図６の矢印Ａ２に示されるように基板Ｋを印刷位置まで上昇させる。制御装置９は、その次に支持部材昇降部５３を制御して、矢印Ａ３に示されるように支持部材５２を上昇させて基板Ｋを支持させ、基板ＫをスクリーンマスクＭの下面に密着させる。

　次のステップＳ１３で、制御装置９は、矢印Ａ４に示されるように前後一対のスキージ７を昇降させるとともに、スキージ駆動機構６を制御して、矢印Ａ５に示されるように前後一対のスキージ７を前後方向に往復移動させる。これにより、スキージ７は、予め設定された印刷実施条件にしたがって印刷を実施する。印刷終了時に、クリームはんだは、スクリーンマスクＭの開口部が無い周縁領域、または補助部材の領域に移動して、はんだロールの形態となっている。したがって、スクリーンマスクＭの開口部が有る印刷対象領域に、クリームはんだは残されていない。

　次のステップＳ１４で、制御装置９は、密着支持機構５を制御して、図７の矢印Ａ６に示されるように支持部材５２下降させ、さらに基板Ｋを下降させてスクリーンマスクＭから離隔させる。次のステップＳ１５で、制御装置９は、スキージ駆動機構６を制御し、動作姿勢のマスク連結部６３を用いて矢印Ａ７に示されるように印刷位置のスクリーンマスクＭ（マスク保持枠４１）を退避位置に移動させる。スクリーンマスクＭの退避位置は、印刷ステージ４２の前部から収容ラック３５の収容棚３６の後部にまで延在している。このとき、印刷ヘッド６２は、スクリーンマスクＭと同様、退避位置に移動している。

　次のステップＳ１６で、制御装置９は、密着支持機構５を制御して、図８の矢印Ａ８に示されるように、基板Ｋを再び印刷位置まで上昇させる。これにより、クリームはんだが印刷された基板Ｋの撮像準備が整う。次のステップＳ１７で、検査部９１は、検査カメラ８を制御して基板Ｋを撮像させ、基板画像（対象物画像）を取得させる。次のステップＳ１８で、検査部９１は、基板画像および検査データに基づいて、基板Ｋにおけるクリームはんだの印刷状態の検査を実施する。

　次のステップＳ１９で、検査部９１は、印刷状態が良好であるか否かを判定した検査結果に応じて動作フローを分岐させる。印刷状態が良好である場合のステップＳ２０で、制御装置９は、密着支持機構５を制御して基板Ｋを下降させる。さらに、制御装置９は、基板搬送機構２を制御して、基板Ｋを搬送および搬出させる。次のステップＳ２１で、制御装置９は、スキージ駆動機構６を制御し、退避位置のスクリーンマスクＭを印刷位置に移動させる。これで、一枚の基板Ｋに対する印刷および検査が終了する。この後、動作フローがステップＳ１２に戻されて、次の基板Ｋに対する動作が繰り返される。

　ステップＳ１９で印刷状態が良好でない場合、動作フローがステップＳ２２に分岐される。ステップＳ２２で、制御装置９は、印刷状態が良好でない旨をオペレータに通知する。次のステップＳ２３で、不良要因推定部９２が主体となって不良要因を推定する。ステップＳ２３の詳細は、図９のサブ動作フローに示されている。なお、図９のサブ動作フローは、前記した（１）印刷されたクリームはんだの量の不足の場合を例示している。前記した（２）印刷されたクリームはんだの量の過剰の場合、および（３）印刷されたクリームはんだの位置ずれの場合には、サブ動作フローが適宜変形される。

　図９のステップＳ３１で、制御装置９は、密着支持機構５を制御して基板Ｋを下降させる。次のステップＳ３２で、制御装置９は、スキージ駆動機構６を制御し、退避位置のスクリーンマスクＭを印刷位置に移動させる。次のステップＳ３３で、不良要因推定部９２は、検査カメラ８を制御して印刷後のスクリーンマスクＭを撮像させ、マスク画像を取得させる。このときのマスク画像は、すべての開口部を撮像したものでなく、印刷状態が良好でないと判定された開口部だけを撮像したものでよい。

　次のステップＳ３４で、不良要因推定部９２は、開口部にクリームはんだ（粘性流体）が残存しているか否かに応じて、サブ動作フローを分岐させる。クリームはんだが残存している場合のステップＳ３５で、不良要因推定部９２は、クリームはんだの「抜け不良」が不良要因であると推定する。また、クリームはんだが残存していない場合のステップＳ３６で、不良要因推定部９２は、クリームはんだの「供給量不足」が不良要因であると推定する。

　ステップＳ３５またはステップＳ３６の実行後、サブ動作フローは、ステップＳ３７に合流される。ステップＳ３７で、不良要因推定部９２は、「抜け不良」または「供給量不足」の不良要因に併せて、その下位要因をオペレータに通知する。この後、はんだ印刷機１は、一時的に停止して、オペレータによる対処を待つ。

　実施形態のはんだ印刷機１では、検査部９１により基板画像に基づいて印刷不良と判定された場合に、不良要因推定部９２がマスク画像に基づいて不良要因を推定する。したがって、はんだ印刷機１は、印刷不良が判定された場合にその不良要因を推定して、オペレータ等による要因の究明や対策の検討に寄与することができる。

　５．実施形態の応用および変形
　なお、不良要因推定部９２は、印刷不良と判定された場合および印刷不良が予想される場合の一方のみで動作し、他方の動作機能が省略されてもよい。また、ラック昇降機構３１および収容ラック３５は必須の構成要件ではない。つまり、実施形態のはんだ印刷機１を変形して、スクリーンマスクＭの退避位置を確保しつつ、手動でスクリーンマスクＭを交換するように構成することができる。実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

　１：はんだ印刷機　　２：基板搬送機構　　３１：ラック昇降機構　　３５：収容ラック　　４：印刷機構　　４１：マスク保持枠　　４２：印刷ステージ　　４５：供給部　　５：密着支持機構　　５１：基板昇降部　　５２：支持部材　　５３：支持部材昇降部　　６：スキージ駆動機構　　６１：ヘッド駆動部　　６２：印刷ヘッド　　６３：マスク連結部　　７：スキージ　　８：検査カメラ　　８１：Ｘ－Ｙ駆動機構　　９：制御装置　　９１：検査部　　９２：不良要因推定部　　Ｍ：スクリーンマスク　　Ｋ：基板
 

Claims (14)

1. 　開口部が形成されたスクリーンマスクを用いて印刷対象物に粘性流体を印刷する印刷機構と、
   　前記スクリーンマスクを撮像してマスク画像を取得するとともに、前記粘性流体が印刷された前記印刷対象物を撮像して対象物画像を取得する検査カメラと、
   　前記対象物画像に基づいて、前記印刷対象物における前記粘性流体の印刷状態を検査する検査部と、
   　前記検査部により前記印刷状態が良好でない印刷不良と判定された場合、または前記印刷不良が予想される場合に、前記マスク画像に基づいて不良要因を推定する不良要因推定部と、
   　を備える印刷機。
2. 　前記検査カメラは、前記粘性流体を印刷した後の前記スクリーンマスクを撮像して前記マスク画像を取得し、
   　前記不良要因推定部は、前記印刷不良と判定された一の前記印刷対象物の前記対象物画像と、一の前記印刷対象物に前記粘性流体を印刷した後の前記スクリーンマスクの前記マスク画像とを照合して前記不良要因を推定する、
   　請求項１に記載の印刷機。
3. 　前記不良要因推定部は、前記対象物画像から検出される良好でない前記印刷状態と、前記マスク画像から検出される前記スクリーンマスクにおける前記粘性流体の残存状態とを照合して前記不良要因を推定する、
   　請求項２に記載の印刷機。
4. 　前記不良要因推定部は、
   　前記開口部を通って前記印刷対象物に印刷された前記粘性流体の量が不足する前記印刷状態が検出されたときに、
   　当該の前記開口部に前記粘性流体が残存している場合には、前記粘性流体の抜け不良が前記不良要因であると推定し、
   　当該の前記開口部に前記粘性流体が残存していない場合には、前記粘性流体の供給量不足が前記不良要因であると推定する、
   　請求項３に記載の印刷機。
5. 　前記印刷機構は、前記スクリーンマスクを保持するマスク保持枠と、前記印刷対象物を前記スクリーンマスクに向けて相対的に上昇させてその下面に密着させる密着支持機構と、前記スクリーンマスクの上面に前記粘性流体を供給する供給部と、前記スクリーンマスクの上面の前記粘性流体を移動させるスキージ、とを有し、
   　前記不良要因推定部は、前記粘性流体の抜け不良の下位要因が前記マスク保持枠の動作不全、前記密着支持機構の動作不全、および前記粘性流体の状態不全のいずれかであると推定する、
   　請求項４に記載の印刷機。
6. 　前記印刷機構は、前記スクリーンマスクを保持するマスク保持枠と、前記印刷対象物を前記スクリーンマスクに向けて相対的に上昇させてその下面に密着させる密着支持機構と、前記スクリーンマスクの上面に前記粘性流体を供給する供給部と、前記スクリーンマスクの上面の前記粘性流体を移動させるスキージ、とを有し、
   　前記不良要因推定部は、前記粘性流体の供給量不足の下位要因が前記供給部の動作不全、または前記スキージの動作不全であると推定する、
   　請求項４に記載の印刷機。
7. 　前記検査カメラは、前記粘性流体を印刷する前の前記スクリーンマスクを撮像して前記マスク画像を取得し、
   　前記不良要因推定部は、今回取得した前記マスク画像と、前記スクリーンマスクを製作したときの製作データまたは前回取得した前記マスク画像とを照合して前記不良要因を推定する、
   　請求項１に記載の印刷機。
8. 　前記不良要因推定部は、前記スクリーンマスクを初めて使用する際に取得した前記マスク画像および前記製作データの対応する前記開口部同士を照合して、前記開口部の形状、大きさ、および配置の少なくとも一項目の誤差が所定の許容範囲から外れている場合に、前記開口部の製作不良が前記不良要因であると推定する、請求項７に記載の印刷機。
9. 　前記検査部は、前記マスク画像に基づいて検査に用いる検査データを生成し、または、前記マスク画像を検査の判定基準に用いる、請求項７または８に記載の印刷機。
10. 　開口部が形成されたスクリーンマスクを印刷位置と退避位置の間で移動させるマスク移動機構と、
    　前記印刷位置の前記スクリーンマスクを用いて印刷対象物に粘性流体を印刷する印刷機構と、
    　前記印刷位置の前記スクリーンマスクの上方に配置され、前記スクリーンマスクが前記退避位置に移動した状態で、前記粘性流体が印刷された前記印刷対象物を撮像して対象物画像を取得する検査カメラと、
    　前記対象物画像に基づいて、前記印刷対象物における前記粘性流体の印刷状態を検査する検査部と、
    　を備える印刷機。
11. 　前記検査カメラは、前記印刷位置の高さに位置する前記印刷対象物を撮像して前記対象物画像を取得する、請求項１０に記載の印刷機。
12. 　前記印刷機構は、
    　印刷前の前記印刷対象物を前記印刷位置の前記スクリーンマスクに向けて相対的に上昇させてその下面に密着させ、印刷後の前記印刷対象物を下降させるとともに、前記スクリーンマスクが前記印刷位置から前記退避位置に移動した後に前記印刷対象物を前記印刷位置の高さまで上昇させる密着支持機構を有する、
    　請求項１１に記載の印刷機。
13. 　前記印刷機構は、
    　前記印刷位置の前記スクリーンマスクの上面を移動して前記粘性流体を移動させるスキージと、
    　前記スクリーンマスクを着脱可能に連結するマスク連結部をもち、前記スクリーンマスクを連結した状態で前記マスク移動機構を兼ね、前記スクリーンマスクを前記印刷位置に分離した状態で前記スキージを駆動するスキージ駆動機構と、を有する
    　請求項１０－１２のいずれか一項に記載の印刷機。
14. 　前記検査カメラは、前記印刷位置の前記スクリーンマスクを撮像してマスク画像を取得し、
    　前記印刷機は、前記検査部により前記印刷状態が良好でない印刷不良と判定された場合に、前記マスク画像に基づいて不良要因を推定する不良要因推定部を備える、
    　請求項１０－１２のいずれか一項に記載の印刷機。