(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクホルダに保持されるスクリーンマスクと、前記スクリーンマスク上に配置されたスキージと、基板を保持するテーブルと、前記テーブルを駆動するＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部の動作を制御する制御部とを備えているスクリーン印刷装置において、
前記スクリーンマスクの表面を走査し該スクリーンマスクの平面画像を読み込むマスク認識カメラと、
前記基板の表面を走査し前記基板の平面画像を読み込む基板認識カメラと、
前記マスク認識カメラで撮影して得られた前記スクリーンマスクの平面画像の基準となるデータと前記基板認識カメラで撮影して得られた前記基板の平面画像の基準となるデータとを予め各々格納しておく記憶手段とを有しているとともに、
前記制御部は、前記マスク認識カメラで読み取られた前記平面画像と前記基板認識カメラで読み取られた前記平面画像とを前記記憶手段内の前記基準データと各々比較し、そのズレに応じて、前記Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部を介して前記テーブルを移動させて前記スクリーンと前記基板との相対的位置を調整することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記マスク認識カメラと前記基板認識カメラを、それぞれ対応している前記スクリーンマスクと前記基板に対して平行に移動させながら前記平面画像を読み取るようにした請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記マスク認識カメラ及び前記基板認識カメラとして、前記スクリーンマスクと前記マスク認識カメラの間と、前記基板と前記基板認識カメラの間にそれぞれミラーを介在配置してなるラインセンサー形のカメラを用いた請求項２に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
スクリーンマスクとスキージを備えて基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法において、
請求項１の印刷装置を使用して、前記スクリーンマスクの平面画像と前記基板の平面画像との基準となるデータを予め記憶手段に格納しておき、
前記マスク認識カメラにより前記スクリーンマスクの表面を走査して読み込まれた平面画像と基板認識カメラにより前記基板の表面を走査して読み込まれた平面画像とを前記記憶手段内の対応する基準データと各々比較して位置ズレを認識し、この位置ズレがなくなるように前記スクリーンと前記基板との位置を調整した後、印刷するようにしたことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンマスクとスキージを備えたクリーム半田のスクリーン印刷装置及び印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を半田付けするのに使用されるスクリーン印刷装置は、パターン孔が開口されたスクリーンマスクとスキージを備えている。そして、印刷をする場合は、まず基板の電極とスクリーンマスクのパターン孔の位置を合わせて、基板の上面にスクリーンマスクを重ね合わせ、その状態でスクリーンマスクの上面をスキージをスライドさせてパターン孔にクリーム半田を充填した後、スクリーンマスクと基板を上下方向に分離し、パターン孔からクリーム半田を版抜けさせることにより、電極にクリーム半田を印刷するようになっている。
【０００３】
また、近年、基板は小型で高集積化して来ており、これに伴いスクリーンマスクのパターン孔の開口面積も小さくなって来ている。このため、基板上に印刷されるクリーム半田の位置がずれると半田付けにも大きく影響し、電子部品の半田付け状態も不良となる虞がある。
そのため、従来より印刷後の基板の良否を検査する機能を備えたスクリーン印刷装置も提案されている（例えば、特開平８−１９０７号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置では、スクリーン印刷された後の基板を検査するようにしているので、検査データが複雑となり、このデータを作成するのに多くの時間を必要としていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はスクリーンマスクと基板との位置ズレを無くして精度の良いクリーム半田印刷が可能なスクリーン印刷装置及び方法を提供することにある。
さらに、他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、スクリーン印刷装置としては次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、 マスクホルダに保持されるスクリーンマスクと、前記スクリーンマスク上に配置されたスキージと、基板を保持するテーブルと、前記テーブルを駆動するＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部の動作を制御する制御部とを備えているスクリーン印刷装置において、前記スクリーンマスクの表面を走査し該スクリーンマスクの平面画像を読み込むマスク認識カメラと、前記基板の表面を走査し前記基板の平面画像を読み込む基板認識カメラと、前記マスク認識カメラで撮影して得られた前記スクリーンマスクの平面画像の基準となるデータと前記基板認識カメラで撮影して得られた前記基板の平面画像の基準となるデータとを予め各々格納しておく記憶手段とを有しており、前記制御部は、前記マスク認識カメラで読み取られた前記平面画像と前記基板認識カメラで読み取られた前記平面画像とを前記記憶手段内の前記基準データと各々比較し、そのズレに応じて、前記Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部を介して前記テーブルを移動させて前記スクリーンと前記基板との相対的位置を調整することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は上記目的を達成するために、スクリーン印刷方法としては次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、スクリーンマスクとスキージを備えて基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法において、請求項１の印刷装置を使用して、前記スクリーンマスクの平面画像と前記基板の平面画像との基準となるデータを予め記憶手段に格納しておき、前記マスク認識カメラにより前記スクリーンマスクの表面を走査して読み込まれた平面画像と基板認識カメラにより前記基板の表面を走査して読み込まれた平面画像とを前記記憶手段内の対応する基準データと各々比較して位置ズレを認識し、この位置ズレがなくなるように前記スクリーンと前記基板との位置を調整した後、印刷するようにしたものである。
【０００８】
これによれば、スクリーンマスクの平面画像と基板の平面画像とを各々独立して読み取り、これを基準データと比較してスクリーンマスクと基板の位置の良否を判定し、調整した後に印刷を行うので精度の良いスクリーン印刷が可能になる。また、スクリーンマスクの平面画像と基板の平面画像とを各々独立して読み取って検査用の基準データを作成するので、検査用データが簡素化され、検査用データが簡単に作成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態例として示すスクリーン印刷装置の概略構成図である。図１において、このスクリーン印刷装置は、大きくは基板１３を保持してＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動するテーブル１と、このテーブル１の上方に配置されたスクリーンマスク２及び基板認識カメラ３と、テーブル１上に取り付けたマスク認識カメラ４と、第１の画像処理部５、第２の画像処理部６、制御部７等で構成されている。
【００１０】
さらに詳述すると、テーブル１は、基板１３を保持してＺ方向（上下方向）に移動可能なＺテーブル部８と、このＺテーブル部８を基板１３と共にＸ−Ｙ方向（水平方向）に移動可能なＸ−Ｙテーブル部９とで構成されており、これらはＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１により駆動される。なお、このＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１は制御部７に接続されており、この制御部７のコントロールにより動作される。
マスク認識カメラ４は、ブラケット１４を介してＺテーブル部８に固定して取り付けられおり、このマスク認識カメラ４で認識された画像は第１の画像処理部５を介して制御部７に入力される。一方、基板１３の上方に設けられた基板認識カメラ３で認識された画像は第２の画像処理部６を介して制御部７に入力される。
【００１１】
スクリーンマスク２はマスクホルダ１５により保持されており、またスクリーンマスク２上には印刷ヘッド１６が設けられている。印刷ヘッド１６は２枚のスキージ１７を備え、この２枚のスキージ１７の間にクリーム半田１８が貯えられている。
【００１２】
制御部７は、装置全体の動作をコントロールするものであり、マイクロコンピュータを主体として構成されており、また記憶手段としてのメモリ１９を備えている。
【００１３】
また、このスクリーン印刷装置では、スクリーンマスク２と基板１３との位置合わせが正しく行われているか否かの検査を行う機能を持たせてあり、この検査では基準データを基にして位置ズレの判定を行い、そのズレ量に応じてＸ−Ｙテーブル部９を制御し、基板１３の電極（不図示）をスクリーンマスク２のパターン孔（不図示）に合わせる。その基準データ（以下、この基準データを「検査データ」と言う）を得る手順を次に説明する。
【００１４】
まず、Ｚテーブル部８上に基板１３を搬送し、この基板１３をＺテーブル部８上に図示せぬ手段により保持して位置決めする。
次いで、マスク認識カメラ４をスクリーンマスク２の下方へ移動させる。次に、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１を駆動させ、Ｚテーブル部８を図１中の矢印１０で示す一方向に定速で移動させる。また、こうして移動するときにマスク認識カメラ４がスクリーンマスク２の表面を撮影し、ここで撮影された平面画像が第１の画像処理部５を介して制御部７に入力されるとともに、基板認識カメラ３が基板１３の表面を撮影し、ここで撮影された平面画像が第２の画像処理部６を介して制御部７に各々入力される。そして、制御部７では、第１の画像処理部５からの画像データと第２の画像処理部６からの画像データをそれぞれ基準データとしてメモリ１９に別々に記憶する。したがって、この基準データの作成では、第１の画像処理部５からの画像データと第２の画像処理部６からの画像データを別々に処理してメモリ１９に記憶するので、処理が簡単に行える。
【００１５】
ここで、マスク認識カメラ４及び基板認識カメラ３が一度に読み取ることができない場合は、図２に示す手順によって基準データを取得する。すなわち、まずＺテーブル部８上に基板１３を搬送し位置決め保持する（ステップＳ１）。
次いで、基板１３の検査時に必要とされる部位が基板認識カメラ３の視野に入るように、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１を介してＸ−Ｙテーブル部９を介してＺテーブル部８を基板１３と共に移動する。また、このときの座標を制御部７に教示する（ステップＳ２）。そして、この検査部位における基板１３の平面画像が第２の画像処理部６を介して制御部７に入力される。次いで、検査されずに未だ残っている部位が視野に入る位置に基板認識カメラ３を移動させ、同じ動作を繰り返す（ステップＳ３）。
【００１６】
次に、基板認識カメラ３で検査された各部位に相当するスクリーンマスク２上の部位をマスク認識カメラ４で撮影できる座標位置に、Ｘ−Ｙテーブル部９を介してＺテーブル部８を移動し、その位置におけるスクリーンマスク２の平面画像を第１の画像処理部５を介して制御部７に入力する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ４で得られた画像から自動的にスクリーン２の開口部を抽出し、検査用のウインドウを自動的に作成する（ステップＳ５）。また、検査すべき座標が複数ある場合は、ステップＳ４及びステップＳ５を必要回数繰り返し（ステップＳ６）、その後、終了する。
【００１７】
次に、このように構成したスクリーン印刷装置の動作状態を説明する。まず、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１を介してＸ−Ｙテーブル部９を、図１に矢印１０で示す方向に定速移動させる。すると、このとき基板認識カメラ３が基板１３の表面のパターンの平面画像を取り込むとともに、マスク認識カメラ４がスクリーンマスク２の表面のパターンの平面画像を取り込み、この取り込んだ画像を第１の画像処理部５及び第２の画像処理部６をそれぞれ介して制御部７に入力する。そして、制御部７では、ここで取り込まれた基板認識カメラ３の平面画像とマスク認識カメラ４の平面画像を、上述したようにしてメモリ１９にそれぞれ記憶されている基準データと各々比較する。また、そのズレに応じて、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１を介してＸ−Ｙテーブル部９を移動させ、スクリーンマスク２に対する基板１３の位置を合わせる。そして、位置合わせを行った後は、Ｚテーブル部８がＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１を介して駆動され、基板１３がＺテーブル部８と共に上昇されてスクリーンマスク２に近づけられる。その後、印刷ヘッド１６によりクリーム半田印刷が行われる。クリーム半田が印刷された後は、Ｚテーブル部８が駆動されて基板１３が下降され、基板１３が排出される。また、その後に新たな基板が搬送されて来て、以後、同じ動作が繰り返される。なお、このスクリーンマスク２に対する基板１３の位置合わせ調整は各基板１３毎に行われる。
【００１８】
したがって、この形態例の構造では、スクリーンマスク２の平面画像と基板１３の平面画像をマスク認識カメラ４及び基板認識カメラ３で各々独立して読み取り、これを制御部７において、メモリ１９内に予め記憶している基準データと各々比較し、スクリーンマスク２と基板１３との位置ズレを知り、そのズレに応じてＸ−Ｙテーブル部９を移動させ、スクリーンマスク２の孔に対して基板１３の電極の位置を調整してスクリーンマスク２に合わせた状態で印刷を行うので、精度の良いスクリーン印刷が可能になる。
また、スクリーンマスク２の平面画像と基板１３の平面画像を各々独立して読み取って検査用の基準データを作成するので、検査用データが簡素化され、検査用データが簡単に作成できる。
【００１９】
図３は基板１３上の平面画像とスクリーンマスク２上の平面画像を読み取る構造の一変形例を示すものである。図３において図１及び図２と同一符号を付したものは図１及び図２と同一のものを示している。
図３に示す変形例では、スクリーンマスク２と基板１３との間に、このスクリーンマスク２のスクリーン面と基板１３の基板面に沿って平行にカメラユニット２０が移動できる構造にしたものである。
【００２０】
カメラユニット２０は、図４にその光学系の配置構造を示すように、基板認識カメラ３とマスク認識カメラ４を互いに光軸２３，２４が平行で、かつ同じ方向を向いた状態にして配置している。また、各カメラ３，４の前面には反射板（ミラー）２１，２２が配置されていて、基板認識カメラ３の光軸２３は反射板２１によって基板１３に向かうように直角に反射され、マスク認識カメラ４の光軸２４は反射板２２によってスクリーンマスク２に向かうように直角に反射される構造になっている。
そして、このカメラユニット２０では、図示せぬ手段により、図３及び図４中に示す矢印２７の方向に往復移動され、この移動時に基板認識カメラ３及びマスク認識カメラ４は、反射板２１，２２上の符号２６Ａ，２６Ｂで示す範囲内に写し込まれるスクリーンマスク２及び基板１３をそれぞれ走査し、スクリーンマスク２及び基板１３の画像を得ることができる。
【００２１】
図５乃至図７は、図３及び図４に変形例として示したスクリーン印刷装置の動作状態を示す図である。図５乃至図７を用いてその動作を説明すると、まずＺテーブル部８は下がっていて、基板１３とスクリーンマスク２との間が大きく離れ、この間にカメラユニット２０が配置されている。そして、基板１３がＺテーブル部８上に搬送され、位置決め保持される。
次いで、カメラユニット２０が図６に示すように、矢印２５で示す方向に定速移動し、このとき基板認識カメラ３とマスク認識カメラ４がスクリーンマスク２の表面のパターン及び基板１３の表面のパターンの平面画像をそれぞれ取り込む。また、ここで取り込まれた基板認識カメラ３の平面画像とマスク認識カメラ４の平面画像を、メモリ１９にそれぞれ記憶されている基準データと各々比較し、そのズレに応じてＸ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１によりＸ−Ｙテーブル部９を移動させ、スクリーンマスク２の孔に対する基板１３の電極の位置を合わせる。合わせた後は、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル駆動部１１によりＺテーブル部８が駆動され、基板１３がテーブル部８と共に上昇されてスクリーンマスク２に近づけられ、その後、印刷ヘッド１６によりクリーム半田印刷が行われる。
【００２２】
したがって、この変形例の場合でも、スクリーンマスク２の平面画像と基板１３の平面画像をマスク認識カメラ４及び基板認識カメラ３で各々独立して読み取り、これを制御部７において、メモリ１９内に予め記憶している基準データと各々別々に比較してスクリーンマスク２と基板１３の位置ズレを検出し、このズレ量に応じてＸ−Ｙテーブル部９を駆動してスクリーンマスク２に対する基板１３の位置を合わせ、この位置合わせを行った後に印刷を行うので精度の良いスクリーン印刷が可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、スクリーンマスクの平面画像と基板の平面画像を各々独立して読み取り、これを基準データと比較してスクリーンマスクと基板の位置の良否を判定し、調整した後に印刷を行うので精度の良いスクリーン印刷が可能になる。また、スクリーンマスクの平面画像と基板の平面画像を各々独立して読み取って検査用の基準データを作成するので検査用データが簡素化され、検査用データが簡単に作成できる等の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態例として示すスクリーン印刷装置の概略構成図である。
【図２】本発明装置において検査用の基準データを作成する一手順を示す流れ図である。
【図３】本発明装置の一変形例を示す要部構造図である。
【図４】本発明装置の変形例で使用しているカメラユニット内部の要部構造を示す斜視図である。
【図５】本発明装置の一変形例における動作説明図である。
【図６】本発明装置の一変形例における動作説明図である。
【図７】本発明装置の一変形例における動作説明図である。
【符号の説明】
２  スクリーンマスク
３  基板認識カメラ
４  マスク認識カメラ
７  制御部
８  Ｚテーブル部
１７  スキージ
１８  クリーム半田
２０  カメラユニット
【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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