(57)【要約】【課題】基板とクランプ部材との相対高さ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方法およびスクリーン印刷装置を提供する。【解決手段】クランプ部材１２によって基板１１の位置を規制した状態でクランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１１ａとの高低差を計測した計測結果に基づいて、基板１１のクランプにおいてこの基板１１が位置すべきクランプ部材１２との相対高さ位置を示すクランプポジションを設定するクランプポジション設定処理または設定されたクランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行う。これにより、クランプ部材１２と基板１１とを適正な相対位置とすることができ、基板１１とクランプ部材１２との相対高さ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。【選択図】図６
2014083788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたスクリーンマスクを基板の上面に重ね、前記パターン孔を介して粘性体を前記基板の上面に印刷するスクリーン印刷装置であって、
基板の下面を下受けする下受け部材と、
前記下受け部材で下受けされた前記基板の対向する２辺の側面に少なくとも一組のクランプ部材を当接させて前記下受け部材上の基板をクランプする基板クランプ手段と、
前記基板のクランプにおいてこの基板が位置すべき前記クランプ部材との相対高さ位置を示すクランプポジションに基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる第１の昇降手段と、
前記下受け部材で下受けされた前記基板と前記スクリーンマスクとの水平方向の位置合わせを行なう位置合わせ手段と、
前記位置合わせが行なわれた基板の上面に前記スクリーンマスクを重ねるために、またはスクリーン印刷が可能な距離まで接近させるために基板とスクリーンマスクとを相対的に接近させ、スクリーン印刷後は基板の上面からスクリーンマスクを版離れさせるために基板とスクリーンマスクとを相対的に上下方向に離隔させる第２の昇降手段と、
前記スクリーンマスクの上面に沿って移動することにより前記パターン孔を介して粘性体を前記基板の上面に印刷する印刷ヘッドと、
前記スクリーン印刷装置の動作を制御する制御部と、
前記クランプ手段によって前記基板の位置を規制した状態で前記クランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の基板の上面との高低差を計測する高低差計測手段とを備え、
前記制御部は、前記高低差計測手段の計測結果に基づいて、前記クランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行うことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記高低差計測手段は前記基板の上面および前記クランプ部材の上面までの高さ距離を計測する距離測定器であり、
さらに前記距離測定器は、前記下受け部材で下受けされた基板の上方を中間ユニット駆動機構によって水平移動する中間ユニットに、前記基板の認識マークを撮像する基板認識カメラおよびスクリーンマスクの認識マークを撮像するマスク認識カメラとともに装着されてい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】
請求項１または２記載のスクリーン印刷装置において前記クランプポジションを設定するスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法であって、
前記基板の下面を下受けする基板下受け工程と、
暫定的に設定された仮のクランプポジションに前記基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる下受け部材移動工程と、
前記高低差計測手段によって前記クランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の前記基板の上面の高低差を計測する高低差計測工程と、
前記仮のクランプポジションを徐々に更新しながら前記下受け部材移動工程および前記高低差計測工程を順次行う試行処理を複数回反復して実行する過程において、前記高低差計測手段の計測結果である高低差が所定の範囲に含まれることが確認された試行処理における仮のクランプポジションを最終のクランプポジションとして設定するクランプポジション設定工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法。
【請求項４】
前記高低差計測工程は、前記クランプ部材の上面と基板の上面の複数個所の高低差を計測するものであり、前記クランプポジション設定工程は前記複数個所における前記高低差が所定の範囲に含まれることが確認された試行処理における仮のクランプポジションを最終のクランプポジションとして設定することを特徴とする請求項３記載のスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法。
【請求項５】
請求項１または２記載のスクリーン印刷装置において前記クランプポジションを設定するスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法であって、
前記基板の下面を下受けする基板下受け工程と、
前記クランプポジションに基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる下受け部材移動工程と、
前記クランプポジションに位置する前記基板の対向する２辺の側面にクランプ部材を当接させて前記下受け部材上の基板をクランプする基板クランプ工程と、
前記高低差計測手段によって前記基板をクランプした状態のクランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の前記基板の上面の高低差を計測する高低差計測工程と、
前記高低差計測手段の計測結果に基づいて前記クランプポジションを補正するクランプポジション補正工程を含むことを特徴とするスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法。
【請求項６】
前記高低差計測工程は、前記クランプ部材の上面と基板の上面の複数個所の高低差を計測するものであり、前記クランプポジション補正工程は前記複数個所における基板の上面が前記クランプ部材の上面以上の高さとなるように前記クランプポジションを補正することを特徴とする請求項５記載のスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法。
【請求項７】
前記クランプポジション補正工程の後、補正されたクランプポジションに基づいて前記下受け部材移動工程を行い、その後前記高低差計測工程と前記クランプポジション補正工程を行うことを特徴とする請求項５または６記載のスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法。
【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粘性体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装置における基板のクランプポジションの設定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粘性体が供給される。この粘性体の供給方法として、スクリーンマスクに設けられたパターン孔を介して粘性体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。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、スクリーンマスクの下面に当接させる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２２４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スクリーン印刷において高品質の印刷結果を得るためには、スクリーンマスク上でスキージを摺動させるスキージングにおいて、基板の印刷面をスクリーンマスクに高精度で密着させる必要がある。この高精度の密着性を確保するためには、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の高さ方向の相対位置関係を示すクランプポジションを適正に設定することが求められる。しかしながら上述の特許文献例を含め、従来技術においては印刷品質を確保するためのクランプ部材と基板との適正な相対位置関係が必ずしも明確にされていなかった。また印刷対象の基板にも厚みのばらつきや撓みなどの変形が存在するため、下受け部材によって下面から正しく支持した状態にあっても、基板上面は必ずしも適正な高さ位置に保持されているとは限らず、印刷品質を良好に確保する上での課題となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、基板とクランプ部材との相対高さ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装置におけるクランプポジションの設定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】
【０００６】
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スクリーンマスクを基板の上面に重ね、前記パターン孔を介して粘性体を前記基板の上面に印刷するスクリーン印刷装置であって、基板の下面を下受けする下受け部材と、前記下受け部材で下受けされた前記基板の対向する２辺の側面に少なくとも一組のクランプ部材を当接させて前記下受け部材上の基板をクランプする基板クランプ手段と、前記基板のクランプにおいてこの基板が位置すべき前記クランプ部材との相対高さ位置を示すクランプポジションに基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる第１の昇降手段と、前記下受け部材で下受けされた前記基板と前記スクリーンマスクとの水平方向の位置合わせを行なう位置合わせ手段と、前記位置合わせが行なわれた基板の上面に前記スクリーンマスクを重ねるために、またはスクリーン印刷が可能な距離まで接近させるために基板とスクリーンマスクとを相対的に接近させ、スクリーン印刷後は基板の上面からスクリーンマスクを版離れさせるために基板とスクリーンマスクとを相対的に上下方向に離隔させる第２の昇降手段と、前記スクリーンマスクの上面に沿って移動することにより前記パターン孔を介して粘性体を前記基板の上面に印刷する印刷ヘッドと、前記スクリーン印刷装置の動作を制御する制御部と、前記クランプ手段によって前記基板の位置を規制した状態で前記クランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の基板の上面との高低差を計測する高低差計測手段とを備え、前記制御部は、前記高低差計測手段の計測結果に基づいて、前記クランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行う。
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法は、請求項１または２記載のスクリーン印刷装置において前記クランプポジションを設定するスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法であって、前記基板の下面を下受けする基板下受け工程と、暫定的に設定された仮のクランプポジションに前記基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる下受け部材移動工程と、前記高低差計測手段によって前記クランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の前記基板の上面の高低差を計測する高低差計測工程と、前記仮のクランプポジションを徐々に更新しながら前記下受け部材移動工程および前記高低差計測工程を順次行う試行処理を複数回反復して実行する過程において、前記高低差計測手段の計測結果である高低差が所定の範囲に含まれることが確認された試行処理における仮のクランプポジションを最終のクランプポジションとして設定するクランプポジション設定工程とを含む。
【０００８】
また本発明のスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法は、請求項１または２記載のスクリーン印刷装置において前記クランプポジションを設定するスクリーン印刷装置における基板のクランプポジションの設定方法であって、前記基板の下面を下受けする基板下受け工程と、前記クランプポジションに基板を位置させるために前記下受け部材を前記クランプ部材に対して相対的に昇降させる下受け部材移動工程と、前記クランプポジションに位置する前記基板の対向する２辺の側面にクランプ部材を当接させて前記下受け部材上の基板をクランプする基板クランプ工程と、前記高低差計測手段によって前記基板をクランプした状態のクランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の前記基板の上面の高低差を計測する高低差計測工程と、前記高低差計測手段の計測結果に基づいて前記クランプポジションを補正するクランプポジション補正工程を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クランプ手段によって基板の位置を規制した状態でクランプ部材の上面と当該クランプ部材の近傍の基板の上面との高低差を計測した計測結果に基づいて、基板のクランプにおいてこの基板が位置すべきクランプ部材との相対高さ位置を示すクランプポジションを設定するクランプポジション設定処理または設定されたクランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行うことにより、クランプ部材と基板とを適正な相対位置とすることができ、基板とクランプ部材との相対高さ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側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
【図３】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４】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５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージング動作の説明図
【図６】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およびクランプ部材の高低差計測の説明図
【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基板とクランプの高低差計測の計測結果の説明図
【図８】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９】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるクランプポジション設定処理を示すフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるクランプポジション補正処理を示すフロー図
【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２を参照して、スクリーン印刷装置１の全体構造を説明する。スクリーン印刷装置１は、パターン孔が形成されたスクリーンマスクを基板の上面に重ね、半田ペーストなどの粘性体が供給されたスクリーンマスク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粘性体を基板の上面に印刷する機能を有するものである。
【００１２】
図１において、スクリーン印刷装置１は基板位置決め部２の上方に、スクリーンマスク１４および印刷ヘッド１７より成るスクリーン印刷機構を配設した構成となっている。基板位置決め部２は、Ｙ軸テーブル３Ｙ、Ｘ軸テーブル３Ｘ，Θ軸テーブル３Θを積層した構成の位置合わせ機構３の上部に、印刷対象の基板１１をクランプして保持する基板保持部４を設けて構成されている。Θ軸テーブル３Θの上面には移動プレート３ａが結合されており、移動プレート３ａには、基板昇降機構５が配設されている。
【００１３】
基板昇降機構５は、複数のガイド軸７によって移動プレート３ａに対して垂直方向にスライド自在に保持された第２の昇降プレート５ａを、第２モータ５ｂ、ナット５ｃ、送りねじ５ｄよりなる直動機構によって昇降させる構成となっている。さらに第２の昇降プレート５ａには、基板下受昇降機構６が配設されている。基板下受昇降機構６は、複数のガイド軸８によって第２の昇降プレート５ａに対して垂直方向にスライド自在に保持された第１の昇降プレート６ａを、第１モータ６ｂ、ナット６ｃ、送りねじ６ｄよりなる直動機構によって昇降させる構成となっている。
【００１４】
第２の昇降プレート５ａには２つの縦フレーム９がＸ方向に立設されており、それぞれの縦フレーム９の上端部には搬送レール１０がＸ方向（基板搬送方向）に並設されている。それぞれの搬送レール１０の内側には、図２に示すように、ベルトコンベア１０ａ（図５も参照）が設けられている。これら１対のベルトコンベア１０ａによって基板１１の対向する２辺（Ｙ方向における両端部）を支持した状態で、ベルトコンベア１０ａを搬送駆動機構（図示省略）によって水平駆動することにより、基板１１は所定の位置に搬送される。
【００１５】
第１の昇降プレート６ａの上面にはブロック形状の下受け部材１３が配設されており、所定の位置に搬送された基板１１の下面１１ｂは、第１の昇降プレート６ａとともに上昇する下受け部材１３によって下受けされる（図３参照）。搬送レール１０、ベルトコンベア１０ａおよび搬送駆動機構は、基板１１の対向する２辺の下面を一対のベルトコンベア１０ａによって支持して、スクリーン印刷のための所定の位置へ搬送する基板搬送手段を構成している。
【００１６】
それぞれの搬送レール１０の上面には、細長形状のクランプ部材１２がＸ方向に配設されており、これら１組のクランプ部材１２のうち一方側のクランプ部材１２は、クランプ部材駆動機構１２ｂによってＹ方向に幅寄せ自在となっている。図２に示すように、下受け部材１３で下受けされた基板１１の対向する２辺の側面に、それぞれクランプ部材１２を当接させてクランプ部材駆動機構１２ｂを駆動することにより、基板１１はクランプ部材１２によって挟み込まれて下受け部材１３上における基板１１の水平位置が規制される。
【００１７】
なおここでは一組のクランプ部材１２によって基板１１挟み込む例を示しているが、Ｘ方向における複数位置にて複数組のクランプ部材１２によって基板１１を挟み込むようにしてもよい。クランプ部材１２およびクランプ部材駆動機構１２ｂは、少なくとも一組のクランプ部材１２を当接させて、下受け部材１３上における基板１１の水平方向の位置を規制するクランプ動作を行うクランプ手段となっている。
【００１８】
上記構成において、基板下受昇降機構６を駆動することにより、下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させることができる。これにより、基板１１のクランプにおいて基板１１が位置すべきクランプ部材１２との相対高さ位置を示すクランプポジションに、基板１１を位置させることが可能となっている。したがって基板下受昇降機構６は、クランプポジションに基板１１を位置させるために、下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させる第１の昇降手段となっている。
【００１９】
そして前述のクランプ手段は、この第１の昇降手段によってベルトコンベア１０ａから持ち上げられた基板１１の対向する２辺の側面に少なくとも一組のクランプ部材１２を当接させて前述のクランプ動作を行う。さらに、上述の第１の昇降手段は、下受け部材１３をベルトコンベア１０ａに対して相対的に昇降させることにより、ベルトコンベア１０ａ上から基板１１を持ち上げるようになっている。
【００２０】
スクリーンマスク１４は、マスクホルダ１５にマスクプレート１６を展張して構成されており、マスクプレート１６には基板１１における印刷対象となる電極配置に対応して、複数のパターン孔１６ａが形成されている。スクリーンマスク１４の上方に配設された印刷ヘッド１７は、印刷ヘッド駆動機構１７ａによってＹ方向（スキージング方向）に水平移動自在（矢印ａ）となっており、それぞれスキージ昇降機構１８によって昇降する１対のスキージ１９を備えている。スクリーン印刷動作では、印刷ヘッド１７の進行方向に応じていずれかのスキージ１９を下降させてマスクプレート１６の上面に当接させ、この状態で印刷ヘッド１７を印刷ヘッド駆動機構１７ａによってマスクプレート１６の上面に沿って水平移動させることにより、パターン孔１６ａを介して半田ペースト２１が基板１１の上面に印刷される。
【００２１】
スクリーンマスク１４の下方には、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂ、距離測定器２０ｃが一体となった中間ユニット２０が、基板保持部４とスクリーンマスク１４との間の空間で、中間ユニット駆動機構２２（図７参照）によって水平移動可能に配設されている。中間ユニット２０をマスクプレート１６と基板１１との間に位置させることにより、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂはそれぞれ基板１１の上面、マスクプレート１６の下面を撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、基板１１およびマスクプレート１６の位置が検出される。また距離測定器２０ｃはレーザ変位計など下方に位置する対象物の高さ位置を非接触で計測する機能を有しており、計測面を下向きにして配設されている。
【００２２】
本実施の形態においては基板１１の上面１１ａおよびクランプ部材１２の上面１２ａが計測対象であり、これらの高さ計測の結果に基づいて下受け部材１３によって基板１１を下受けする際の基板１１とクランプ部材１２との高低差を計測する。すなわち距離測定器２０ｃは、前述のクランプ手段によって基板１１の位置を規制した状態で、基板１１の上面１１ａおよびクランプ部材１２の上面１２ａまでの高さ距離を計測し、クランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１１ａとの高低差を計測する高低差計測手段として機能する。
【００２３】
そして本実施の形態においては、距離測定器２０ｃは下受け部材１３で下受けされた基板１１の上方を中間ユニット駆動機構２２（図７）によって水平移動する中間ユニット２０に、基板１１の基板認識マーク１１ｃ（図６参照）を撮像する基板認識カメラ２０ａおよびスクリーンマスク１４の認識マーク（図示省略）を撮像するマスク認識カメラ２０ｂとともに装着された形態となっている。
【００２４】
このようにして下受け部材１３によって下受けされ、クランプ部材１２によってクランプされた基板１１は、マスクプレート１６に対して水平方向に位置合わせされる。この位置合わせは、基板１１およびマスクプレート１６の位置検出結果に基づき、位置合わせ機構３を駆動することにより行われる。したがって位置合わせ機構３は、下受け部材１３で下受けされた基板１１とスクリーンマスク１４との水平方向の位置合わせを行なう位置合わせ手段となっている。
【００２５】
そしてスクリーン印刷に際しては、位置合わせが行われた基板１１の上面にマスクプレート１６重ねるために、または印刷形態が基板１１の上面とマスクプレート１６とを接触させないオフコンタクト印刷の場合には、スクリーン印刷が可能な距離まで接近させるために、基板１１とクランプ部材１２とを相対的に接近させる。そしてスクリーン印刷後は、基板１１の上面からスクリーンマスク１４を版離れさせるために基板１１とスクリーンマスク１４とを相対的に上下方向に離隔させる。これらの昇降動作は、基板昇降機構５を駆動して第２の昇降プレート５ａ、縦フレーム９とともに搬送レール１０を昇降させることによって行われる。
【００２６】
したがって、基板昇降機構５は、位置合わせが行なわれた基板１１の上面にスクリーンマスク１４を重ねるために、またはスクリーン印刷が可能な距離まで接近させるために基板１１とスクリーンマスク１４とを相対的に接近させ、スクリーン印刷後は基板１１の上面からスクリーンマスク１４を版離れさせるために基板１１とスクリーンマスク１４とを相対的に上下方向に離隔させる第２の昇降手段となっている。
【００２７】
次に図３，図４を参照して、スクリーン印刷装置１によるスクリーン印刷方法における作業動作工程を説明する。まず搬送レール１０のベルトコンベア１０ａによって、図３（ａ）に示すように、基板１１を下受け部材１３の上方の所定の位置へ搬送する（基板搬送工程）。この搬送動作は、基板１１の対向する２辺の下面をベルトコンベア１０ａによって支持することにより行われる（図２参照）。
【００２８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、基板１１の下面１１ｂを下受け部材１３で支持して、ベルトコンベア１０ａから基板１１を持ち上げるとともに、基板１１の対向する２辺の側面に一組のクランプ部材１２を当接させて、下受け部材１３上における基板１１の水平方向の位置を規制する（基板クランプ工程）。すなわち基板下受昇降機構６を駆動して（矢印ｂ）、第１の昇降プレート６ａ上の下受け部材１３を所定のクランプポジションまで上昇させ、下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させる。これにより、基板１１の下面１１ｂに当接させて基板１１を持ち上げ、次いでクランプ部材駆動機構１２ｂを駆動してクランプ部材１２を幅寄せし、基板１１を挟み込んでクランプする。
【００２９】
このとき、基板１１の上面１１ａをクランプ部材１２の上面１２ａよりも突出量（高低差Ｄｈ）だけ上方に突出させるように、クランプポジションが予め設定されている。これにより、図５（ａ）に示すように、基板１１は下受け部材１３によってベルトコンベア１０ａから持ち上げられて、上面１１ａが上面１２ａから高低差Ｄｈだけ上方に突出した状態でクランプされる。
【００３０】
この後、図４（ａ）に示すように、中間ユニット２０を基板保持部４とスクリーンマスク１４との間の空間に進出させ（矢印ｃ）、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂによってそれぞれ基板１１、マスクプレート１６を認識して位置を検出する（基板認識工程およびマスク認識工程）とともに、基板１１とクランプ部材１２との高低差を距離測定器２０ｃによって計測する（高低差計測工程）。そして基板１１、マスクプレート１６の位置検出結果に基づき位置合わせ機構３を駆動することにより、基板保持部４に保持した基板１１をマスクプレート１６に対して水平方向に位置合わせする。
【００３１】
ここで図６を参照して、距離測定器２０ｃによる高低差検出について説明する。図６（ａ）は、検出対象となるクランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１１ａとの高低差を計測するための計測点の設定例を示している。１対のクランプ部材１２の上面１２ａにおいて基板１１との当接線の近傍には、計測点Ｃ１〜Ｃ５、および計測点Ｃ６〜Ｃ１０がそれぞれ定ピッチで列状に設定されている。また基板１１の上面１１ａにおいてクランプ部材１２との当接線の近傍には、計測点Ｃ１〜Ｃ５、および計測点Ｃ６〜Ｃ１０に対応して、それぞれ計測点Ｐ１〜Ｐ５、および計測点Ｐ６〜Ｐ１０が設定されている。
【００３２】
高低差計測工程では、図６（ｂ）に示すように、まずクランプ部材１２上へ距離測定器２０ｃを移動させ、計測点Ｃｉの高さ計測を行う。すなわち、距離測定器２０ｃから計測光Ｌ１を計測点Ｃｉに対して照射し、その反射光Ｌ２を受光することにより、距離測定器２０ｃの基準位置から計測点Ｃｉまでの高さ寸法ＨＣｉが計測される。次いで距離測定器２０ｃをクランプ部材１２において計測点Ｃｉに対応する計測点Ｐｉ上へ距離測定器２０ｃを移動させ、同様に計測点Ｐｉの高さ計測を行い、距離測定器２０ｃの基準位置から計測点Ｐｉまでの高さ寸法ＨＰｉを計測する。そして高さ寸法ＨＣｉと高さ寸法ＨＰｉとの差を演算することにより、高低差Ｄｉｈが求められる。
【００３３】
図７は、上述の高低差計測の計測結果の例を示している。図７において、横軸に示す高低差Ｄｉｈ（ｉ＝１〜１０）は、計測点Ｃｉと対応する計測点Ｐｉとの組み合わせを示しており、縦軸は高低差Ｄｈ、すなわち基板１１の上面１１ａのクランプ部材１２の上面１２ａからの突出量を示している。本実施の形態では、これら複数の高低差Ｄｈの値のうち、最も小さい値を示す高低差Ｄｍｈが、予め規定された範囲（０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ）となるよう、クランプポジションが設定される。
【００３４】
次いで、基板１１とパターン孔１６ａが形成されたマスクプレート１６とを位置合わせした後、図４（ｂ）に示すように、基板１１の上面にマスクプレート１６を重ねる（基板マスク位置合わせ工程）。すなわち、ここでは基板昇降機構５を駆動して第２の昇降プレート５ａを上昇させることにより（矢印ｄ）、基板１１を保持した基板保持部４全体を上昇させる。なおオフコンタクト印刷の場合には、基板１１の上面にマスクプレート１６を重ねる代わりに、所定距離まで基板１１とマスクプレート１６とを接近させる。
【００３５】
この後、印刷ヘッド１７においてスキージ昇降機構１８を駆動してスキージ１９を下降させ（矢印ｅ）、マスクプレート１６の上面に当接させる。そして予め半田ペースト２１が供給されたマスクプレート１６の上面で印刷ヘッド１７をスキージング方向へ移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、スキージ１９が半田ペースト２１を掻き寄せながらマスクプレート１６の上面で摺動し（矢印ｆ）、基板１１の上面にはパターン孔１６ａを介して半田ペースト２１が印刷される（印刷工程）。
【００３６】
この印刷工程は、上面１１ａの上面をクランプ部材１２の上面１２ａよりも前述の突出量（高低差Ｄｈ）だけ上方に突出させた状態で行われる。なお、基板１１の上面１１ａのクランプ部材１２の上面１２ａからの突出量は、当該基板１１の厚さｔの半分以下に設定される。そして具体的な数値範囲としては、突出量（高低差Ｄｈ）は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定される。
【００３７】
次に図８を参照して、制御系の構成を説明する。制御部２５はＣＰＵ機能を有しており、記憶部２９に記憶された各種の動作・処理プログラム，各種データに基づいて、以下に説明する各部を統括して制御することにより、スクリーン印刷装置１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２９には上述の各種の動作・処理プログラム、各種データのほか、クランプ部材１２によって基板１１をクランプする際のクランプ部材１２に対する基板１１の突出量の上限および下限を示す突出量上限値２９ａ、突出量下限値２９ｂ、対象となる基板１１の厚さを示す基板厚さデータ２９ｃが記憶されている。
【００３８】
制御部２５は、クランプ部材駆動機構１２ｂ、基板下受昇降機構６、基板昇降機構５、位置合わせ機構３、印刷ヘッド駆動機構１７ａ、距離測定器２０ｃ，基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂ、中間ユニット駆動機構２２、表示部２３、操作・入力部２４と接続されている。制御部２５がクランプ部材駆動機構１２ｂ、基板下受昇降機構６、基板昇降機構５、位置合わせ機構３、印刷ヘッド駆動機構１７ａを制御することにより、スクリーン印刷作業動作が実行される。
【００３９】
また制御部２５は画像認識機能を備えており、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂによる撮像結果を認識処理することにより、基板１１の基板認識マーク１１ｃ（図６参照）やマスクプレート１６のマスク認識マークの位置認識が行われる。また制御部２５が中間ユニット駆動機構２２を制御することにより、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂによる撮像時および距離測定器２０ｃによる高低差計測における中間ユニット２０の位置制御が行われる。
【００４０】
スクリーン印刷作業動作において制御部２５は、記憶部２９に記憶された突出量上限値２９ａ、突出量下限値２９ｂ、基板厚さデータ２９ｃに基づいて、基板１１の上面１１ａをクランプ部材１２の上面１２ａよりも上方に突出させるように、第１の昇降手段である基板下受昇降機構６を制御する。すなわち制御部２５は、基板１１の厚さとクランプ部材１２の上面１２ａからの当該基板１１の突出量を記憶する記憶部２９を備え、基板１１の厚さと突出量上限値２９ａ、突出量下限値２９ｂに基づいて第１の昇降手段を制御する。
【００４１】
表示部２３は、液晶パネルなどの表示装置であり、操作・入力部２４による操作・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。操作・入力部２４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１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。
【００４２】
また制御部２５は、内部処理機能として高低差計測処理部２６、クランプポジション設定処理部２７、クランプポジション補正処理部２８を有している。高低差計測処理部２６は、距離測定器２０ｃによる高さ計測結果に基づいて、基板１１の上面１１ａとクランプ部材１２の上面１２ａとの高低差を求める処理を行う。クランプポジション設定処理部２７は、クランプポジション，すなわち基板１１のクランプにおいて基板１１が位置すべきクランプ部材１２との相対高さ位置を設定する処理を行う。この処理は、スクリーン印刷装置１による印刷対象となる基板品種の切り替えの都度、生産開始前に実行される。またクランプポジション補正処理部２８は、生産途中において必要が生じた場合にクランプポジションを補正する処理を行う。すなわち制御部２５は、高低差計測手段である距離測定器２０ｃの計測結果に基づいて、クランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行う。
【００４３】
次に、クランプポジション設定処理部２７によって実行されるクランプポジション設定処理について、図９のフローに則して各図を参照しながら説明する。前述のように、クランプポジションとは基板１１がクランプ部材１２によってクランプ固定された状態における基板１１とクランプ部材１２との高さ方向の相対位置関係を規定するものであることから、本実施の形態のように、昇降する下受け部材１３によって基板１１を下受けして高さ位置を保持する構成においては、下受け部材１３の高さ位置がクランプポジションを規定する。なお、クランプ部材１２が昇降して基板１１とクランプ部材１２との高さ方向の相対位置関係を規定する構成であれば、クランプ部材１２の高さ位置がクランプポジションを規定する。
【００４４】
図９において、まずクランプポジションＡの初期値を設定する（ＳＴ１）。ここでは、暫定値としてのＡ０を初期値として入力する。この後図３（ａ）に示すように、スクリーン印刷装置１に基板１１が搬入され（ＳＴ２）、下受け部材１３の上方の所定の位置まで搬送される。次いで下受け部材１３を上昇させ、基板１１の下面１１ｂを下受けする（ＳＴ３）（基板下受け工程）。
【００４５】
すなわち、図３（ｂ）に示すように、下受け部材１３をクランプポジションＡまで、すなわち初期値として暫定的に設定された仮のクランプポジションＡ０に基板１１を位置させるために、基板下受昇降機構６を駆動して基板１１を下受けした下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させる（下受け部材移動工程）。次いでクランプが実行され（ＳＴ４）、クランプ部材駆動機構１２ｂを駆動してクランプポジションに位置する基板１１の対向する２辺の側面にクランプ部材１２を当接させて、下受け部材１３上の基板１１をクランプする（基板クランプ工程）。
【００４６】
そしてこの状態で、高低差計測処理が実行される（ＳＴ５）（高低差計測工程）。すなわち図４（ａ）に示すように、中間ユニット２０を基板保持部４の上方へ移動させ、図６にて説明したように、基板１１をクランプした状態のクランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１１ａの高低差を複数箇所にて計測する。
【００４７】
次いで、高低差計測によって取得された計測結果により示される高低差寸法、すなわち基板１１の上面１１ａがクランプ部材１２の上面１２ａから突出する突出量が、突出量上限値２９ａ、突出量下限値２９ｂにて規定された範囲内であるか否かを判断する（ＳＴ６）。ここで取得された突出量が規定された範囲内であれば、この段階におけるクランプポジションＡを、最終的なクランプポジションＡｆとして設定する（クランプポジション設定工程）。
【００４８】
これに対し（ＳＴ６）にて突出量が規定された範囲外である場合には、仮のクランプポジションＡを徐々に更新しながら、（ＳＴ３）に示す下受け部材移動工程および（ＳＴ５）に示す高低差計測工程を順次行う試行処理を複数回反復して実行する。すなわちまず当該段階におけるクランプポジションＡに予め設定された増分ｂを加えたＡ＋ｂを以て新たなクランプポジションＡとする（ＳＴ７）。次いでクランプ部材１２によるクランプを解除した後（ＳＴ８）、（ＳＴ３）に戻って（ＳＴ６）までの処理を実行する。
【００４９】
これらの処理は、（ＳＴ６）にて取得された突出量が規定された範囲内と判断されるまで反復実行され、その時点におけるクランプポジションＡが、最終的なクランプポジションＡｆとして設定される。すなわち前述の試行処理を反復実行する過程において、高低差計測手段の計測結果である複数箇所の高低差（図６参照）が所定の範囲に含まれることが確認された試行処理における仮のクランプポジションを、最終のクランプポジションとして設定し（クランプポジション設定工程）、これによりクランプポジション設定処理が終了する。
【００５０】
次に印刷処理実行途中において、クランプポジション補正処理部２８によって実行されるクランプポジション補正処理について、図１０のフローに則して各図を参照しながら説明する。図１０において、まず図３（ａ）に示すように、スクリーン印刷装置１に基板１１が搬入され（ＳＴ１１）、下受け部材１３の上方の所定の位置まで搬送される。次いで下受け部材１３を上昇させ、基板１１の下面１１ｂを下受けする（ＳＴ１２）（基板下受け工程）。すなわち、図３（ｂ）に示すように、クランプポジションＡに基板１１を位置させるために、基板下受昇降機構６を駆動して基板１１を下受けした下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させる（下受け部材移動工程）。次いでクランプが実行され（ＳＴ１３）、クランプ部材駆動機構１２ｂを駆動してクランプポジションに位置する基板１１の対向する２辺の側面にクランプ部材１２を当接させて、下受け部材１３上の基板１１をクランプする（基板クランプ工程）。
【００５１】
そしてこの段階で、クランプポジションの補正処理を実行する必要の有無を判断する（ＳＴ１４）。すなわち印刷処理実行の過程において特定の条件、例えば対象基板のロット変更がなされたとき、累積印刷回数が規定数に到達したとき、連続稼働継続時間が規定時間に到達したとき、など予め設定された条件となった場合には、クランプポジションの補正処理の実行が必要と判断され、破線枠で囲まれた（ＳＴ１５）〜（ＳＴ２０）が実行される。
【００５２】
この補正処理では、まず図９に示す（ＳＴ５）と同様に、距離測定器２０ｃによって基板１１をクランプした状態のクランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１１ａの高低差を複数箇所にて計測する（高低差計測工程）（ＳＴ１５）。次いで図９に示す（ＳＴ６）と同様に、高低差計測によって取得された計測結果により示される突出量が、突出量上限値２９ａ、突出量下限値２９ｂにて規定された範囲内であるか否かを判断する（ＳＴ１６）。ここで取得された突出量が規定された範囲外である場合には、クランプポジションの補正を行う（ＳＴ１７）（クランプポジション補正工程）。このクランプポジション補正工程においては、（ＳＴ１５）にて高低差計測の対象となった複数個所における基板１１の上面１１ａがクランプ部材１２の上面１２ａ以上の高さとなるように、クランプポジションを補正する処理が行われる。
【００５３】
そしてこのクランプポジション補正工程の後には、補正されたクランプポジションに基づいて下受け部材移動工程を行い、その後高低差計測工程とクランプポジション補正工程が再度実行される。すなわち、まず基板１１のクランプを解除し（ＳＴ１８）、補正されたクランプポジションに基づいて下受け部材１３を昇降させる下受け部材高さ調整が実行され（ＳＴ１９）、この状態で基板１１を再度クランプする（ＳＴ２０）。この後、（ＳＴ１５）に戻って同様の処理が反復実行され、（ＳＴ１６）にて取得された計測結果により示される突出量が規定された範囲内であると判断されたならば、クランプポジションの補正処理を完了して、通常の印刷処理工程に戻る。
【００５４】
すなわち、図４（ｂ）にて説明したように、基板認識カメラ２０ａ、マスク認識カメラ２０ｂにより基板１１、マスクプレート１６を認識した結果に基づいて基板１１の上面にマスクプレート１６を重ねる基板マスク位置合わせ工程が実行され（ＳＴ２１）、次いで、図５（ｂ）にて説明したように、スキージ１９が半田ペースト２１を掻き寄せながらマスクプレート１６の上面で摺動し、基板１１の上面にパターン孔１６ａを介して半田ペースト２１を印刷する印刷工程が実行される（ＳＴ２２）。
【００５５】
この後、第２の昇降手段である基板昇降機構５を駆動して基板保持部４を下降させることにより、基板１１をマスクプレート１６の下面から離隔させる版離れ工程が行われる（ＳＴ２３）。次いで基板１１のクランプ部材１２によるクランプを解除した後、下受け部材１３を下降させて、基板１１の下受け状態を解除する（ＳＴ２４）。これにより印刷処理が終了し、印刷済みの基板１１は搬送レール１０によって下流側へ搬出される。
【００５６】
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、下受け部材１３で下受けされた基板１１の対向する２辺の側面に少なくとも一組のクランプ部材１２を当接させて下受け部材１３上における基板１１の水平方向の位置を規制するに際し、下受け部材１３をクランプ部材１２に対して相対的に昇降させる第１の昇降手段を、基板１１の上面１１ａをクランプ部材１２の上面１２ａよりも上方に突出させるように制御する。
【００５７】
またクランプ手段によって基板１１の位置を規制した状態でクランプ部材１２の上面１２ａと当該クランプ部材１２の近傍の基板１１の上面１２ａとの高低差を計測した計測結果に基づいて、基板１１のクランプにおいて基板１１が位置すべきクランプ部材１２との相対高さ位置を示すクランプポジションを設定するクランプポジション設定処理または設定されたクランプポジションを補正するクランプポジション補正処理を行うようにしている。
【００５８】
これにより、下受け部材１３の寸法精度や基板１１の厚みのばらつき、撓み変形などが存在する場合にあっても、基板１１の上面１１ａをクランプ部材１２に対して常に適正な高さ位置に保持することが可能となり、基板１１とクランプ部材１２との相対高さ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】
【００５９】
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、基板とクランプ部材との相対高さ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】
【００６０】
１  スクリーン印刷装置
２  基板位置決め部
３  位置合わせ機構
４  基板保持部
１０  搬送レール
１１  基板
１１ａ  上面
１２  クランプ部材
１２ａ  上面
１３  下受け部材
１４  スクリーンマスク
１６  マスクプレート
１７  印刷ヘッド
１９  スキージ
２０  中間ユニット
２０ａ  基板認識カメラ
２０ｂ  マスク認識カメラ
２０ｃ  距離測定器
Ｃｉ、Ｐｉ  計測点
Ｄｈ、Ｄｉｈ  高低差
【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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