(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
前記マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、
前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、
前記基板搬送部に備えられた１対のコンベアの間に前記基板搬送部に対して昇降自在に設けられ、前記基板下受け部によって押し上げられて前記搬入された基板の両端部を下方から支持する１対の支持部材と、
前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、
水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段と、
前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板をクランプ部材によって挟み込んだクランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御部とを備え、
さらに前記クランプ状態制御部は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面において前記支持部材の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行部と、
前記複数の第１の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点の高さ計測値をクランプ部材高さとして出力するとともに、前記複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点の高さ計測値を基板上面高さとして出力する高さ演算処理部と、
前記クランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記第１の代表点と第２の代表点との相対高さが一致するように調整する高さ調整部とを有することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記高さ演算処理部は、前記複数の第１の高さ計測点，第２の高さ計測点について、それぞれ最も高い高さ計測値を与える高さ計測点に替えて、それぞれ最も低い高さ計測値を与える高さ計測点をそれぞれ第１の代表点、第２の代表点とすることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記複数の第２の高さ計測点のうち、平面視して前記第１の代表点に最も近接した第２の高さ計測点の高さ計測値を前記第２の代表点に替えて基板上面高さとすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板搬送部に備えられた１対のコンベアの間に前記基板搬送部に対して昇降自在に設けられ、前記基板下受け部によって押し上げられて前記搬入された基板の両端部を下方から支持する１対の支持部材と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、
水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段とを備えたスクリーン印刷装置によって、パターン孔が形成された前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、基板クランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行し、
さらに前記クランプ状態制御工程は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面において前記支持部材の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップと、
前記複数の第１の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点の高さ計測値をクランプ部材高さとして出力するとともに、前記複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点の高さ計測値を基板上面高さとして出力する高さ演算処理ステップと、
前記クランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記第１の代表点と第２の代表点との相対高さが一致するように調整する高さ調整ステップとを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項５】
前記高さ演算処理ステップにおいて、前記複数の第１の高さ計測点，第２の高さ計測点について、それぞれ最も高い高さ計測値を与える高さ計測点に替えて、それぞれ最も低い高さ計測値を与える高さ計測点をそれぞれ第１の代表点、第２の代表点とすることを特徴とする請求項４記載のスクリーン印刷方法。
【請求項６】
前記複数の第２の高さ計測点のうち、平面視して前記第１の代表点に最も近接した第２の高さ計測点の高さ計測値を前記第２の代表点に替えて基板上面高さとすることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーム半田などのペーストを基板に印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装する際の接合方法として、半田接合が多用されている。この方法では半田接合に先立って基板の電極に、半田接合材料であるクリーム半田などのペーストが供給される。この半田供給方法として、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田を基板に印刷するスクリーン印刷が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。スクリーン印刷動作では、印刷対象の基板をクランプ部材によって水平方向の両側から挟み込んで位置を固定するとともに、基板を下受け部材によって下面側から支持した状態で、マスクプレートの下面に当接させる。
【０００３】
スクリーン印刷で高品質の印刷結果を得るためには、マスクプレート上でスキージを摺動させるスキージングにおいて、基板の印刷面をマスクプレートに高精度で密着させる必要がある。すなわち、基板の上面とこの基板を挟み込むクランプ部材の上面とが極力同一の平面内に位置するよう、基板とクランプ部材の高さ方向の相対位置を正しく設定する。このような目的のため、特許文献１に示す先行技術では、レーザセンサなどの距離センサによって基板の上面およびクランプ部材（ステージ部）の高さ位置を計測する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の基板の上面を対象とした高さ位置計測は、クランプ部材によって基板を両側から挟み込んだ状態で行われる。このため、高さ計測状態の基板には両側から挟み込まれることによる上凸形状の撓みが生じる。したがって、このような状態で高さ計測を行った計測結果は、実際に基板がマスクプレートの下面に押し付けられた状態における基板の上面を正しく表しておらず、この計測結果に基づいてクランプ部材と基板の上面との相対高さを調整すると、撓み変形分だけ誤差を生じ、基板の印刷面をマスクプレートに高精度で密着させることができない。このように、従来のスクリーン印刷装置には、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して、印刷品質不良を招くことが避けがたいという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板搬送部に備えられた１対のコンベアの間に前記基板搬送部に対して昇降自在に設けられ、前記基板下受け部によって押し上げられて前記搬入された基板の両端部を下方から支持する１対の支持部材と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段と、前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板をクランプ部材によって挟み込んだクランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御部とを備え、さらに前記クランプ状態制御部は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面において前記支持部材の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行部と、前記複数の第１の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点の高さ計測値をクランプ部材高さとして出力するとともに、前記複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点の高さ計測値を基板上面高さとして出力する高さ演算処理部と、前記クランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記第１の代表点と第２の代表点との相対高さが一致するように調整する高さ調整部とを有する。
【０００８】
本発明のスクリーン印刷方法は、マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板搬送部に備えられた１対のコンベアの間に前記基板搬送部に対して昇降自在に設けられ、前記基板下受け部によって押し上げられて前記搬入された基板の両端部を下方から支持する１対の支持部材と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段とを備えたスクリーン印刷装置によって、パターン孔が形成された前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、基板クランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行し、さらに前記クランプ状態制御工程は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面において前記支持部材の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップと、前記複数の第１の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点の高さ計測値をクランプ部材高さとして出力するとともに、前記複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点の高さ計測値を基板上面高さとして出力する高さ演算処理ステップと、前記クランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記第１の代表点と第２の代表点との相対高さが一致するように調整する高さ調整ステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１対のクランプ部材に設定された複数の第１の高さ計測点および基板の上面において下面側から基板を支持する支持部材の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行し、第１の高さ計測点、第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点、第２の代表点の高さ計測値をそれぞれクランプ部材高さ、基板上面高さとし、クランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて基板下受け部を制御することにより、第１の代表点と第２の代表点との相対高さが一致するように調整することにより、高さ調整に際して基板の撓みによる誤差を極力小さくすることができ、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板下受け部の構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるクランプ部材高さ計測の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板上面高さ計測の説明図
【図９】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるクランプ部材高さの第１代表点および基板上面高さの第２代表点の説明図
【図１０】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるクランプ状態制御処理を示すフロー図
【図１１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板の上面とクランプ部材の上面との相対高さ調整の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１〜図４を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。このスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給されたマスクプレート上面でスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する機能を有するものである。
【００１２】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４およびＺ軸テーブル５を段積みし、さらにＺ軸テーブル５に基板下受け部６を設けた構成となっている。基板位置決め部１の上方には、それぞれ１対の搬入コンベア７ａ、印刷コンベア７ｂ、搬出コンベア７ｃを直列に配列して成る基板搬送部７が水平に配設されている。図４に示すように、搬入コンベア７ａは上流側から受け取った基板９を基板位置決め部１までＸ方向（第１方向）に搬送し、印刷コンベア７ｂに受け渡す。
【００１３】
図３に示すように、基板下受け部６は平板状の昇降プレート６ａの上面にブロック形状の下受けブロック６ｂを結合し、さらに下受けブロック６ｂに複数の下受けピン６ｃを立設した構成となっている。基板下受け部６は下受け昇降機構（図示省略）によって昇降自在（矢印ｂ）となっており、上昇した状態においては印刷対象の基板９の下面に下受けピン６ｃが当接し、基板９を下受け保持する。基板搬送部７を構成する印刷コンベア７ｂは、Ｚ軸テーブル５に結合されている。
【００１４】
Ｚ軸テーブル５を駆動することにより、印刷コンベア７ｂと基板下受け部６とは一体的に昇降し（矢印ｃ）、これにより基板下受け部６によって下受けされた基板９は、以下に説明するマスクプレート１２に対して昇降する。すなわち基板下受け部６はマスクプレート１２に対して下方から昇降自在に配設され、基板９を下受けしてマスクプレート１２下面側の印刷位置に保持する機能を有している。またＹ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３、θ軸テーブル４を駆動することにより、基板下受け部６に保持された基板９を水平面内で移動させ、マスクプレート１２に対して水平方向に位置合わせすることができる。
【００１５】
印刷コンベア７ｂはベルト機構１８を備えており、受け渡された基板９をベルト機構１８によって以下に説明するスクリーン印刷部１０による印刷作業位置まで搬送する。そして基板位置決め部１にて後述するスクリーン印刷部１０によって印刷が行われた後の基板９は、同様に搬出コンベア７ｃによって下流側に搬出される。すなわち基板搬送部７は、基板９をＸ方向に搬送することにより、基板位置決め部１に基板９を搬入し、印刷後の基板９を基板位置決め部１から搬出する。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、それぞれの印刷コンベア７ｂから内側に延出し
た２つの固定ブラケット１９の先端部にはスライドブロック２０が結合されており、スライドブロック２０には昇降軸２１が上下にスライド自在に挿通している。図３（ｂ）に示すように、昇降軸２１の上端部には、印刷対象の基板９の長さ寸法に対応した長さの支持部材２２が，Ｘ方向に水平に配設されている。昇降軸２１は１対のベルト機構１８の間にあって昇降プレート６ａの上方に位置しており、基板下受け部６が下降した状態では昇降プレート６ａは、図３（ａ）に示すように昇降軸２１の下端部から離隔した状態にある。
【００１７】
下受け昇降機構を駆動して基板下受け部６を上昇させた状態では、図３（ｃ）に示すように、昇降プレート６ａが昇降軸２１の下端部に当接して押し上げ（矢印ｄ）、これにより支持部材２２が昇降軸２１とともに上昇して（矢印ｅ）、基板９のＹ方向の両端部を下面側から支持する。すなわち、基板搬送部７に備えられた１対のベルト機構１８の間には、基板搬送部７に対して昇降自在に設けられ、基板下受け部６によって押し上げられて搬入された基板９の両端部を下方から支持する１対の支持部材が設けられている。
【００１８】
印刷コンベア７ｂには、１対のクランプ部材８ａを開閉駆動機構（図示省略）によって開閉駆動する構成のクランプ機構８が設けられている。印刷作業位置に搬入された基板９は、１対のクランプ部材８ａによってＸ方向と直交するＹ方向（第２方向）から挟み込まれ、これにより印刷作業時の基板９の水平方向の位置が固定される。このように基板下受け部６によって下受けされ、支持部材２２によって両端部を支持され、さらクランプ部材８ａによってクランプされた基板９は、Ｚ軸テーブル５を駆動することによって印刷コンベア７ｂとともに昇降する。これにより、印刷作業において基板９をマスクプレート１２の下面に当接させ、またマスクプレート１２の下面から版離れさせることができる。
【００１９】
基板位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。スクリーン印刷部１０は、矩形のホルダ１１に展張され複数のパターン孔（図示省略）が設けられたマスクプレート１２の上方に、スキージユニット１３を配置した構成となっている。図２に示すように、スキージユニット１３は、水平なベース１４に垂直に配設された２つのスキージ昇降機構１５によってスキージ１６を昇降自在に配置した構成となっており、スキージ移動機構（図示省略）によって、Ｙ方向に往復移動する。
【００２０】
スクリーン印刷動作においては、まず基板９をマスクプレート１２の下面に当接させ、マスクプレート１２上にクリーム半田１７を供給する。そしてスキージユニット１３の２つのスキージ１６のいずれかをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板９の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔を介してクリーム半田１７が印刷される。
【００２１】
マスクプレート１２の上方には、３次元計測センサ２３が設けられている。図４に示すように、３次元計測センサ２３はＸ軸テーブル２４およびＹ軸テーブル２５によってＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル２４およびＹ軸テーブル２５は、３次元計測センサ２３を移動させるセンサ移動手段となっている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２によってマスクプレート１２の下方からＹ方向に移動して（図２に示す矢印ａ参照）、保持した基板９を３次元計測センサ２３による高さ計測位置まで移動させることができるようになっている（図６参照）。この状態で３次元計測センサ２３をクランプ部材８ａおよび基板９に設定された複数の計測対象位置の上方に順次移動させることにより、クランプ部材８ａの高さおよび基板９の高さを計測することができる。本実施の形態においては、これらの計測結果に基づいて、クランプ部材８ａの上面と基板９の上面との相対高さを調整するようにしている。
【００２２】
次に図５を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０はＣＰＵ機能を有しており、記憶部３１に記憶された各種の動作・処理プログラムを実行することにより、以下に説明する各部を統括して制御し、スクリーン印刷装置によるスクリーン印刷作業動作や各種の制御処理を実行させる。記憶部３１には上述の各種の動作・処理プログラムおよびこれらの処理に用いられる各種のデータのほか、基板下受け部６による基板９の下受け時に、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するために参照される下受け高さデータ３１ａを記憶する。ここでは、基板下受け部６によって下受けされた基板９を印刷作業位置においてマスクプレート１２に密着させるための基板下受け部６の適正高さが、下受け高さデータとして記憶される。
【００２３】
機構駆動部３２は、制御部３０によって制御されて、基板搬送部７、基板位置決め部１、クランプ機構８、スクリーン印刷部１０の各部を駆動する。これにより、基板９を対象とするスクリーン印刷作業が実行される。高さ計測処理部３３は、前述のセンサ移動手段および３次元計測センサ２３を制御することにより、３次元計測センサ２３によってクランプ部材８ａ、基板９を対象として高さ計測結果を実行させる。高さ計測処理部３３および３次元計測センサ２３は、水平面内で移動自在に配設され１対のクランプ部材８ａの上面および基板９の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段を構成する。
【００２４】
クランプ状態制御部３４は、高さ計測手段の３次元計測センサ２３を順次移動させて上述の高さ計測を実行させるともに、３次元計測センサ２３によって取得された高さ計測結果に基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板９をクランプ部材８ａによって挟み込んだクランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するための制御処理を行う。すなわち、クランプ状態制御部３４が基板位置決め部１に設けられた下受け昇降機構の駆動を制御することにより、基板下受け部６に保持された基板９のクランプ部材８ａに対する高さが調整される。
【００２５】
クランプ状態制御部３４の詳細機能について説明する。本実施の形態においてクランプ状態制御部３４は、計測実行部３４ａ、高さ演算処理部３４ｂ、高さ調整部３４ｃを含んだ構成となっている。計測実行部３４ａは、３次元計測センサ２３を移動させて高さ計測点の上方に位置させ、各高さ計測点を対象として高さ計測を実行する処理を行う。図６は、この高さ計測処理における基板位置決め部１および３次元計測センサ２３の移動動作を示している。図６（ａ）は、通常の印刷作業時における基板位置決め部１および３次元計測センサ２３の位置を示しており、基板位置決め部１はスクリーン印刷部１０のマスクプレート１２の下方に位置している。図６（ｂ）、（ｃ）は、クランプ部材８ａ、基板９をそれぞれ対象として高さ計測を実行する際の基板位置決め部１、３次元計測センサ２３の位置を示している。すなわち、基板位置決め部１をマスクプレート１２の下方から３次元計測センサ２３による撮像可能範囲に移動させ（矢印ｆ、ｈ）、３次元計測センサ２３をクランプ部材８ａの高さ計測点の上方、基板９の上面に設定された高さ計測点の上方にそれぞれ移動させる（矢印ｇ，ｉ）。
【００２６】
図７は、クランプ部材８ａを対象とするクランプ部材高さ計測動作を示している。図７（ａ）に示すように、１対のクランプ部材８ａにはそれぞれの両端部近傍および中間部に位置して、第１の高さ計測点であるクランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２，ＰＣ３およびクランプ部材計測点ＰＣ４、ＰＣ５，ＰＣ６が設定されている。なおここでは、１つのクランプ部材８ａについて少なくとも両端部２点を含む３点の高さ計測点を設定する例を示したが、もちろんクランプ部材８ａの変形度合いに応じて設定される高さ計測点の数を増減するようにしてもよい。
【００２７】
クランプ部材８ａを対象とした高さ計測では、図７（ｂ）に示すように、まず一方側のクランプ部材８ａ上に３次元計測センサ２３を移動させ、クランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２，ＰＣ３を対象として高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、クランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２，ＰＣ３のそれぞれの高さが、クランプ部材高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２，ＨＣ３として検出される。次いで３次元計測センサ２３をもう１つのクランプ部材８ａ上に移動させ（矢印ｊ）、同様にクランプ部材計測点ＰＣ４、ＰＣ５，ＰＣ６を対象として高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、クランプ部材計測点ＰＣ４、ＰＣ５，ＰＣ６のそれぞれの高さが、クランプ部材高さ計測値ＨＣ４，ＨＣ５，ＨＣ６として検出される。
【００２８】
また基板９を対象とする高さ計測では、図８（ａ）に示すように、基板９の上面において支持部材２２の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点である基板計測点を対象として高さ計測作業を実行させる。ここでは、１つの支持部材２２の直上にそれぞれ５つの基板計測点が設定された例を示しており、一方側にＰＢ１〜ＰＢ５が、他方側にＰＢ６〜ＰＢ１０がそれぞれ設定されている。基板９を対象とした高さ計測では、図８（ｂ）に示すように、まず一方側の支持部材２２上に３次元計測センサ２３を移動させ、基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ５を対象として高さ計測を実行する。
【００２９】
この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、これらの基板計測点のそれぞれの高さが、基板高さ計測値ＨＢ１〜ＨＢ５として検出される。次いで３次元計測センサ２３を他方側の支持部材２２の直上に移動させ（矢印ｋ）、同様に基板計測点ＰＢ６〜ＰＢ１０を対象として高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、これらの基板計測点のそれぞれの高さが、基板高さ計測値ＨＢ６〜ＨＢ１０として検出される。このように、基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０を支持部材２２の直上の位置に設定することにより、基板９の反り変形に起因する影響を排除して、適正な高さ計測結果を得ることが可能となる。
【００３０】
高さ演算処理部３４ｂは、上述の複数の高さ計測値に基づき、クランプ機構８の上面の高さを単一の代表値で示すクランプ部材高さＨＣＭ（図１１（ａ）参照）および基板９の上面の高さを単一の代表値で示す基板上面高さＨＢＭ（図１１（ａ）参照）を算出する高さ演算処理を行う。まずクランプ部材８ａについては、１対のクランプ部材８ａについて算出された６つのクランプ部材高さ計測値ＨＣ１〜ＨＣ６のうちの最も高い高さ計測値を抽出して、クランプ部材８ａの高さを示す代表値としてのクランプ部材高さＨＣＭとする。また基板９については、基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０のうちの最も高い高さ計測値を抽出して、基板９の高さを示す代表値としての基板上面高さＨＢＭとする。
【００３１】
すなわち高さ演算処理部３４ｂは、複数の第１の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点の高さ計測値をクランプ部材高さＨＣＭとして出力するとともに、複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点の高さ計測値を基板上面高さＨＢＭとして出力する。すなわち、図９（ａ）に示すように、クランプ部材８ａにおいて最も高い高さ計測値を与える高さ計測点を第１の代表点ＰＣ（Ｍ）として抽出し、基板９の上面において支持部材２２の直上に相当する位置で最も高い高さ計測値を与える高さ計測点を第２の代表点ＰＢ（Ｍ）として抽出する。
【００３２】
高さ調整部３４ｃは、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて、基板下受け部６の昇降動作を制御することにより、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する処理を行う。すなわち、高さ調整部３４ｃはクランプ部材高さＨＣＭ、基板上面高さＨＢＭの高さ差ΔＨ（図１１（ａ）参照）を求め、その高さ差ΔＨを補正するように下受け昇降機構を駆動することにより、基板９を補正分だけ昇降させて、基板９の上面をクランプ部材８ａの上面に合わせる高さ調整を行う。
【００３３】
そして当該基板品種について求められた高さ差Δを加味した下受け高さによって記憶部３１の下受け高さデータ３１ａが更新される。すなわち高さ調整部３４ｃは、クランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて基板下受け部６を制御することにより、図９（ａ）に示すように、第１の代表点ＰＣ（Ｍ）と第２の代表点ＰＢ（Ｍ）との相対高さが一致するように調整する
【００３４】
操作・入力部３５はキーボードやタッチパネルスイッチなどの入力手段であり、スクリーン印刷装置を稼働させるための操作指令や、各種のデータ入力が行われる。表示部３６は、液晶パネルなどの表示装置であり、操作・入力時の案内画面の表示や、各種の報知画面の表示を行う。
【００３５】
上述例では、クランプ部材８ａの高さを代表する第１の代表点、基板９の高さを代表する第２の代表点として最も高い高さ計測値を与える高さ計測点を用いるようにしているが、第１の代表点、第２の代表点として複数の第１の高さ計測点，第２の高さ計測点について、それぞれ最も高い高さ計測値を与える高さ計測点に替えて、それぞれ最も低い高さ計測値を与える高さ計測点をそれぞれ第１の代表点、第２の代表点とするようにしてもよい。すなわち、図９（ｂ）に示すように、クランプ部材８ａにおいて最も低い高さ計測値を与える高さ計測点を第１の代表点ＰＣ（ｍ）として抽出し、基板９の上面において支持部材２２の直上に相当する位置で最も低い高さ計測値を与える高さ計測点を第２の代表点ＰＢ（ｍ）として抽出する。そして高さ調整部３４ｃにより、第１の代表点ＰＣ（ｍ）と第２の代表点ＰＢ（ｍ）との相対高さが一致するように、基板下受け部６の下受け高さを調整する。
【００３６】
なおクランプ部材８ａの高さを代表する第１の代表点、基板９の高さを代表する第２の代表点として、最も高い高さ計測値を与える高さ計測点、最も低い高さ計測値を与える高さ計測点のいずれを選択するかは、クランプ部材８ａ、基板９の変形度合いを予め計測した結果に基づいて決定される。すなわち、図９（ａ）に示すように、上に凸の変形傾向にある場合には、最も高い高さ計測値を与える高さ計測点を代表点として用いることが望ましく、図９（ｂ）に示すように、下に凸の変形傾向にある場合には、最も低い高さ計測値を与える高さ計測点を代表点として用いることが望ましい。
【００３７】
さらに上述方法よりももっと簡便な方法で基板上面高さＨＢＭを推定したい場合には、図９（ｃ）に示すような方法を用いてもよい。すなわちここでは、まず複数のクランプ部材計測点ＰＣ１〜ＰＣ６のうち、最も高い高さ計測値を与える第１の代表点を求める。図９（ｃ）に示す例では、クランプ部材計測点ＰＣ１が第１の代表点に該当する例を示している。そして複数の基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０のうち、平面視して第１の代表点であるクランプ部材計測点ＰＣ１に最も近接した基板計測点ＰＢ１（破線枠Ａにてクランプ部材計測点ＰＣ１とともに囲まれている）の高さ計測値を、第２の代表点に替えて基板上面高さＨＢＭとするようにしてもよい。この簡便法は、変形量が小さい特性を有する基板９を対象とする場合に適している。
【００３８】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次にこのスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷作業におけるクランプ状態制御処理について、図１０のフローに則して、各図を参照して説明する。このクランプ状態制御処理は、反り変形を生じやすくマスクプレート１２との密着状態の不良を招きやすい基板９を対象とする場合にあっても、マスクプレート１２と基板９との良好な密着性を確保することを目的として実行される処理である。そしてこのクランプ状態制御処理は、新たな基板種との品種切替が行われる際に、下受け高さデータ３１ａを実際の基板に対応した適正データに更新するために行われるティーチング処理としての意味合いを持つものである。もちろん個別基板によって厚みや反り変形状態のばらつきが大きい場合には、必要に応じて実行回数を増やすようにしてもよい。
【００３９】
クランプ状態制御処理の開始に際しては、まず基板搬送部７によって基板９を搬入し（ＳＴ１）、搬入された基板９を基板下受け部６によって下受け保持する（ＳＴ２）。この下受け動作は、対象とする基板９の基板厚みデータから求められた下受け高さデータ３１ａに基づいて基板下受け部６を上昇させることによって行われる。このとき、基板９の厚み誤差や厚みデータ誤入力、反り変形、さらにはＺ軸テーブル５による基板下受け部６の昇降時の機構誤差など各種の要因によって、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面とは必ずしも同一高さとはならず、図１０（ａ）に示すように、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との間に高さ差ΔＨが生じる場合がある。このため、この高さ差ΔＨを補正するための処理が、クランプ状態制御部３４の処理機能によって以下のように実行される。
【００４０】
まずクランプ部材８ａを対象として第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１〜ＰＣ６）の高さ計測作業が実行される（ＳＴ３）。すなわち、図６（ａ）に示すように、基板位置決め部１においてＹ軸テーブル２を駆動して、基板下受け部６に保持された基板９をマスクプレート１２の下方から引き出す（矢印ｆ）。そして図７に示す方法により、クランプ部材計測点ＰＣ１〜ＰＣ６の高さを計測し、クランプ部材高さ計測値ＨＣ１〜ＨＣ６を検出する。次いで基板９の上面を対象として、第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０）の高さ計測作業を実行する（ＳＴ４）。すなわち図６（ｂ）に示すように、３次元計測センサ２３を基板９の上方に移動させて、図８（ａ）に示す基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０の高さを順次計測し、各計測点について基板高さ計測値ＨＢ１〜ＨＢ１０を検出する。
【００４１】
次に（ＳＴ３）の計測結果に基づき、クランプ部材高さを算出する（ＳＴ５）。すなわち、高さ演算処理部３４ｂが６つのクランプ部材高さ計測値ＨＣ１〜ＨＣ６のうち最も高い高さ計測値を与える第１の代表点ＰＣ（Ｍ）の高さ計測値をクランプ部材高さＨＣＭとして出力するとともに、前記複数の第２の高さ計測点のうち最も高い高さ計測値を与える第２の代表点ＰＢ（Ｍ）の高さ計測値を基板上面高さＨＢＭとして出力する。
【００４２】
次いで下受け高さデータを算出する（ＳＴ７）。すなわち算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて、当該基板９の上面をクランプ部材８ａの上面と同一高さとするための必要な補正値を求める。ここでは図１１（ａ）に示すように、クランプ部材高さＨＣＭと基板上面高さＨＢＭとの高さ差ΔＨを求める。そしてこの高さ差ΔＨを加味した新たな下受け高さデータ３１ａが算出され、記憶部３１に記憶された既存データが更新される。次いで、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する（ＳＴ８）。すなわち、図１１（ｂ）に示すように、クランプ機構８を作動させてクランプ部材８ａにより基板９のクランプ状態を一端解除した後、基板下受け部６を補正値である高さ差ΔＨだけ昇降させる（矢印ｌ）。そして図１１（ｃ）に示すように、クランプ部材８ａによって基板９を挟み込んでクランプする（ＳＴ９）。
【００４３】
これにより、クランプ部材高さＨＣＭと基板上面高さＨＢＭが高い精度でほぼ同一高さにセットされる。そしてこの状態でスクリーン印刷が実行される（ＳＴ１０）。すなわち、クランプ部材８ａによってクランプされた状態の基板９を上昇させて、マスクプレート１２の下面に当接させ、次いでマスクプレート１２の上面でスキージ１６を摺動させることにより、マスクプレート１２のパターン孔を介して基板９にクリーム半田１７を印刷する。そしてこれ以降に実行される同一基板種の基板９を対象とするスクリーン印刷においては、更新された下受け高さデータ３１ａに基づいて、基板下受け動作が実行される。このスクリーン印刷においては、クランプ部材高さＨＣＭと基板上面高さＨＢＭとが同一高さとなっていることから、マスクプレート１２と基板９との密着性が向上し、印刷品質が確保される。
【００４４】
すなわち上述のスクリーン印刷方法においては、３次元計測センサ２３を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、３次元計測センサ２３による高さ計測結果に基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板クランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行する形態となっている。そして上述フローにおける（ＳＴ３）、（ＳＴ４）は、１対のクランプ部材８ａのそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１〜ＰＣ６）および基板９の上面において支持部材２２の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０）を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップとなっている。
【００４５】
また上述フローにおける（ＳＴ５）、（ＳＴ６）は、複数の第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１〜ＰＣ６）を対象として得られたクランプ部材高さ計測値ＨＣ１〜ＨＣ６のうち最も高い高さ計測値を与える第１代表点の高さ計測値をクランプ部材高さＨＣＭとして出力するとともに、複数の第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ１〜ＰＢ１０）のうち、最も高い高さ計測値を与える第２代表点の高さ計測値を基板上面高さＨＢＭとして出力する高さ演算処理ステップとなっている。さらに上述フローにおける（ＳＴ７）、（ＳＴ８）は、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する高さ調整ステップとなっている。
【００４６】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、基板クランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程において、クランプ部材８ａに設定された複数の第１の高さ計測点および基板９の上面において支持部材２２の直上に位置して設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行してクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭを算出し、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて基板下受け部６の動作を制御して、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するようにしたものである。
【００４７】
これにより、対象とする基板９の厚みデータと実物厚みとに誤差がある場合や、基板９に反り変形が生じている場合など、基板９とマスクプレート１２との密着性の確保が困難な場合にあっても、高さ計測を実際に実行することによって、これらの誤差要因を排除して基板９とクランプ部材８ａの高さを同一にセットすることが可能となる。これにより、マスクプレート１２との密着性を向上させることができ、基板９とマスクプレート１２との間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができるという効果を有し、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板位置決め部
２  Ｙ軸テーブル
３  Ｘ軸テーブル
４  θ軸テーブル
５  Ｚ軸テーブル
６  基板下受け部
７  基板搬送部
８ａ  クランプ部材
９  基板
１０  スクリーン印刷部
１２  マスクプレート
１３  スキージユニット
１６  スキージ
１７  クリーム半田
２２  支持部材
２３  ３次元計測センサ
ＰＣ１〜ＰＣ６  クランプ部材計測点
ＨＣ１〜ＨＣ６  クランプ部材高さ計測値
ＰＢ１〜ＰＢ１０  基板計測点
ＨＢ１〜ＨＢ１０  基板高さ計測値
ＨＣＭ  クランプ部材高さ
ＨＢＭ  基板上面高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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