(57)【要約】【課題】多品目製造の要求に1台だけで対応することができる印刷機および印刷方法を提供する。【解決手段】スクリーン印刷機は、印刷チャンバと、印刷チャンバの中でそれぞれのPCB202、204を個々に支持するための、単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置された昇降ブロックの形態の複数の支持部材とを備える。スクリーン印刷機は、複数の印刷パターン124、126を有するステンシル120をさらに含み、各印刷パターン124、126が、昇降ブロックの位置に対応するように別の印刷パターンに隣接して配置されており、各印刷パターン124、126が、PCB上に印刷すべき所望のペーストパターンに対応する。スクリーン印刷機には、印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するように配置されたペースト印刷機も含まれる。【選択図】図３
2018086854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷チャンバと、
前記印刷チャンバの中で1つまたは複数の基板を支持するための複数の支持部材であって、前記1つまたは複数の基板を運搬するための単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置され、各支持部材が、印刷位置においてそれぞれの基板を個々に支持することができる複数の支持部材と、
複数の印刷パターンを有するステンシルであって、各印刷パターンが、前記支持部材の位置に対応するように別の印刷パターンと隣接して配置されており、各印刷パターンが、前記印刷位置で前記支持部材のうちの1つによって支持された少なくとも1つの基板上に印刷すべき所望のペーストパターンに対応しているステンシルと、
前記印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、前記少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するように配置されたペースト印刷機とを備える、スクリーン印刷機。
【請求項２】
前記印刷チャンバの中に任意の1回で受け入れられる基板の数に応じて、それぞれの基板を支持するための前記支持部材のうち1つまたは複数を選択するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記ペースト印刷機が、前記プロセッサによる選択に応じて、前記印刷パターンのうち1つまたは複数を用いて、前記1つまたは複数の基板に前記ペースト材料を選択的に塗布するように構成されている、請求項2に記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記印刷チャンバが、第1の基板および第2の基板を受け入れるように構成されており、前記複数の支持部材には、前記第1の基板および前記第2の基板をそれぞれ支持するように配置された第1の支持部材および第2の支持部材が含まれる、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
前記第1の基板を前記印刷チャンバに対して出し入れする移送位置、前記第1の基板の基準点認識のための視覚位置、および前記印刷位置の間で前記第1の基板を移動させるために、前記第1の支持部材と前記ステンシルが、各々の相対距離を調整するように、互いに対して移動可能である、請求項4に記載のスクリーン印刷機。
【請求項６】
前記第2の基板を前記印刷チャンバに対して出し入れする前記移送位置、前記第2の基板の基準点認識のための前記視覚位置、および前記印刷位置の間で前記第2の基板を移動させるために、前記第2の支持部材と前記ステンシルが、各々の相対距離を調整するように、互いに対して移動可能である、請求項5に記載のスクリーン印刷機。
【請求項７】
前記第1の基板および前記第2の基板のそれぞれの所望のペーストパターンとともに前記印刷パターンのうち第1の印刷パターンと第2の印刷パターンを順次に登録するために、前記第1の支持部材と前記第2の支持部材が、前記ステンシルに対して別個に位置合わせされ得るように構成されており、前記ペースト印刷機が、前記第1の支持部材および前記第2の支持部材上に位置する前記基板上にペースト材料を順次に印刷するように構成されている、請求項4に記載のスクリーン印刷機。
【請求項８】
前記ペースト印刷機が、前記第1の基板上に前記ペースト材料を印刷するための第1の位置と前記第2の基板上に前記ペースト材料を印刷するための第2の位置の間を、第1の軸に沿って前記ステンシルに対して直線的に移動するように構成されている単一の印刷ヘッドを含む、請求項7に記載のスクリーン印刷機。
【請求項９】
前記ペースト印刷機が、前記ペースト材料を前記第1の基板と前記第2の基板にそれぞれ印刷するように構成された2つの印刷ヘッドを含む、請求項7に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１０】
複数の基板ストッパであって、2つ以上の基板を前記印刷チャンバの中へ運搬するとき、それぞれの基板を所定の位置で停止させるようにそれぞれが配置されている複数の基板ストッパを備える、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１１】
前記複数の印刷パターンが2つの印刷パターンを含み、前記複数の支持部材が2つの支持部材を含む、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１２】
一方の印刷パターンが他方の印刷パターンとは異なる、請求項11に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１３】
前記2つの印刷パターンが同一である、請求項11に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１４】
前記ステンシルの厚さは可変である、請求項13に記載のスクリーン印刷機。
【請求項１５】
印刷チャンバを用意するステップと、
1つまたは複数の基板を支持するための複数の支持部材を前記印刷チャンバの中に配置するステップであって、前記複数の支持部材が、前記1つまたは複数の基板を運搬するための単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置され、各支持部材が、印刷位置において基板を個々に支持することができるステップと、
複数の印刷パターンを有するステンシルを用意するステップであって、各印刷パターンが、前記支持部材の前記隣接した配置に対応するように別の印刷パターンと隣接して配置されるステップと、
所望のペーストパターンを含む少なくとも1つの基板を、前記支持部材のうちの1つを用いて前記印刷位置で支持するステップと、
前記所望のペーストパターンに対応する、前記印刷パターンのうちの少なくとも1つの印刷パターンを用いて、前記少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するステップとを含む、スクリーン印刷方法。
【請求項１６】
前記印刷チャンバの中に任意の1回で受け入れられる基板の数に応じて、それぞれの基板を支持するための前記支持部材のうち1つまたは複数を選択するステップをさらに含む、請求項15に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１７】
前記選択に応じて、前記印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、前記1つまたは複数の基板に前記ペースト材料を選択的に塗布するステップをさらに含む、請求項16に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１８】
第1の基板および第2の基板を前記印刷チャンバに受け入れるステップと、前記第1の基板および前記第2の基板を、それぞれ第1の支持部材および第2の支持部材を使用して支持するステップとをさらに含む、請求項15に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１９】
前記第1の基板および前記第2の基板を、前記印刷チャンバに対して前記第1の基板および前記第2の基板を出し入れする移送位置から、前記第1の基板および前記第2の基板の基準点認識のための視覚認識位置へ、次いで前記印刷位置へと移動させるために、各々の相対距離を調整するように、前記第1の支持部材、前記第2の支持部材および前記ステンシルを互いに対して移動させるステップをさらに含む、請求項18に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２０】
前記第2の基板に第2の印刷パターンを登録するために、前記視覚認識位置において、前記ステンシルを前記第2の支持部材と位置合わせするステップと、前記印刷位置において、前記第2の印刷パターンを用いて、前記第2の基板上に前記ペースト材料を印刷するステップとをさらに含む、請求項19に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２１】
前記第1の支持部材と前記ステンシルの間の相対距離および前記第2の支持部材と前記ステンシルの間の相対距離を互いから離して調整して、前記第1の基板および前記印刷された第2の基板を前記支持部材から離隔するステップと、
前記ステンシルを前記第1の支持部材に位置合わせして、前記第1の基板に対して前記印刷パターンのうちの第1の印刷パターンを登録するステップと、
前記第1の支持部材を前記印刷位置へ移動するステップと、
前記第1の印刷パターンを用いて、前記第1の基板上に前記ペースト材料を印刷するステップとをさらに含む、請求項20に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２２】
前記第1の支持部材と前記ステンシルの間の相対位置および前記第2の支持部材と前記ステンシルの間の相対位置を変化させて、前記第1の基板および前記第2の基板を移送位置へ移動するステップと、前記第1の基板および前記第2の基板を前記印刷チャンバから移送するステップとをさらに含む請求項21に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２３】
前記ペースト材料を印刷するための単一の印刷ヘッドを用意するステップをさらに含み、前記単一の印刷ヘッドを、前記第1の基板上に前記ペースト材料を印刷するための第1の位置と前記第2の基板上に前記ペースト材料を印刷するための第2の位置の間で、第1の軸に沿って前記ステンシルに対して直線的に移動するステップを含む、請求項18に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２４】
前記ペースト材料を印刷するための2つの印刷ヘッドを用意するステップをさらに含み、前記それぞれの印刷ヘッドを使用して、前記ペースト材料を前記第1の基板と前記第2の基板上に印刷するステップを含む、請求項18に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項２５】
2つ以上の基板を前記印刷チャンバの中へ運搬するステップと、各基板を、それぞれの基板ストッパを使用して所定の位置で停止させるステップをさらに含む、請求項18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】
本発明はスクリーン印刷機に関し、より詳細にはペースト材料の印刷に関するが、他を除外するものではない。本発明は、スクリーン印刷方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面実装技術(「SMT」)の生産ラインには、通常、1台のスクリーン印刷機が存在する。しかしながら、特に携帯電話、自動車部品など向けのプリント回路基板(「PCB」)などの大量消費製品を印刷するとき、より高いスループットを達成するために2台以上のスクリーン印刷機が使用されることがある。バッチサイズがより小さく、ライン切換えの回数がより多い多品目環境では、2台以上のスクリーン印刷機があると、1台の印刷機が再構成されているとき、他の印刷機が動作を継続してライン休止時間が短縮されるので便利である。しかしながら、小休止期間があるとき、2台の印刷機の最大能力が利用されないので、ライン全体のコストと比べてスクリーン印刷の価額が上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０３７８４６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７２９６４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４３６４０号公報
【特許文献４】特開２０１０−４６８４３号公報
【特許文献５】特開平２−１２３７８８号公報
【特許文献６】特開２００６−１８７９１２号公報
【特許文献７】特開２０１０−２０８３１７号公報
【特許文献８】特開平１０−１３８４５２号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第1の態様では、印刷チャンバと、印刷チャンバの中で1つまたは複数の基板を支持するための複数の支持部材であって、1つまたは複数の基板を運搬するための単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置されており、それぞれが、それぞれの基板を印刷位置で個々に支持することができる複数の支持部材と、複数の印刷パターンを有するステンシルであって、各印刷パターンが、支持部材の位置に対応するように、別の印刷パターンに隣接して配置されており、各印刷パターンが、印刷位置で支持部材のうちの1つによって支持された少なくとも1つの基板上に印刷すべき所望のペーストパターンに対応しているステンシルと、印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するように配置されたペースト印刷機とを備えるスクリーン印刷機が提供される。
本出願の中で用いられる「ペースト材料」への言及は、基板上に印刷すべきものに応じて、半田ペースト、接着剤、エポキシ材料などを含む。
【０００５】
本出願の中で用いられる「スクリーン印刷機」および「スクリーン印刷」への言及は、ペースト材料を印刷するための装置またはプロセスのあらゆる種類を含む。
【０００６】
説明された実施形態の利点は、印刷機の単一レーンのコンベヤの軸に沿って複数の支持部材が互いに隣接して配置されることにより、スクリーン印刷機が連続した動作/印刷を遂行するように構成されているので、より大きな融通性および選択肢が可能になることである。たとえば、スクリーン印刷機は、支持部材をしかるべく構成することにより、一度に1つの基板を処理するように構成され得て、これは、基板の片面だけが処理のための準備ができているとき、ラインをランプアップしたりランプダウンしたりするのに役立つ可能性がある。スクリーン印刷機は、複数の印刷パターンを用いて、同一の基板上に様々なペースト高さを印刷するようにも構成され得る(この場合、印刷パターンは同一であるが、ステンシル(またはスクリーン)のフォイルがそれに応じて調整される)。また、スクリーン印刷機は、互いに隣接して配置された2つの基板を支持するように構成された支持部材を有することによって、印刷チャンバの中で2つの基板を順次に印刷するようにも構成され得る。理解され得るように、スクリーン印刷機は、次いで、様々な動作向けにカスタマイズされてもよい。
【０００７】
好ましくは、スクリーン印刷機は、印刷チャンバの中に任意の1回で受け入れられる基板の数に応じてそれぞれの基板を支持するための支持部材のうち1つまたは複数を選択するように構成されたプロセッサをさらに備える。これによって、印刷機を様々な動作向けに構成するためのより大きな融通性がもたらされる。この構成では、スクリーン印刷機は、プロセッサによる適切な選択に応じて、印刷パターンのうち1つまたは複数を用いて、1つまたは複数の基板にペースト材料を選択的に塗布するように構成されてよい。
【０００８】
印刷チャンバは、第1の基板および第2の基板を受け入れるように構成されてよく、複数の支持部材には、それぞれ第1の基板および第2の基板を支持するように配置された第1の支持部材および第2の支持部材が含まれる。言い換えれば、スクリーン印刷機は一度に2つの基板を処理するように構成されている。第1の基板を印刷チャンバに対して出し入れする移送位置、第1の基板の基準点認識のための視覚位置(vision position)、および印刷位置の間で第1の基板を移動させるために、第1の支持部材とステンシルは、各々の相対距離を調整するように、互いに対して移動可能でよい。
【０００９】
第2の基板を印刷チャンバに対して出し入れする移送位置、第2の基板の基準点認識のための視覚位置、および印刷位置の間で第2の基板を移動させるために、第2の支持部材とステンシルも、各々の相対距離を調整するように、互いに対して移動可能でよい。
【００１０】
好ましくは、第1の基板および第2の基板のそれぞれの所望のペーストパターンとともに第1の印刷パターンと第2の印刷パターンを順次に登録するために、第1の支持部材と第2の支持部材は、ステンシルに対して別個に位置合わせされ得るように構成されてよく、ペースト印刷機は、第1の支持部材および第2の支持部材の上にペースト材料を順次に印刷するように構成されてよい。
【００１１】
ペースト印刷機は単一の印刷ヘッドを含むことができ、単一の印刷ヘッドは、第1の基板上にペースト材料を印刷するための第1の位置と第2の基板上にペースト材料を印刷するための第2の位置の間を、第1の軸に沿ってステンシルに対して直線的に移動するように構成されている。単一の印刷ヘッドは、1つのスキージブレードまたは1組の複数のスキージブレードを含んでよい。
【００１２】
代替形態では、ペースト印刷機が、ペースト材料を第1の基板と第2の基板にそれぞれ印刷するように構成された2つの印刷ヘッドを含み得ることが意図されている。この場合、各印刷ヘッドが1つまたは複数のスキージブレードを含んでよい。
【００１３】
スクリーン印刷機は複数の基板ストッパを含んでよく、各基板ストッパは、2つ以上の基板を印刷チャンバの中へ運搬するとき、それぞれの基板を所定の位置で停止させるように配置されている。好ましくは、複数の印刷パターンは2つの印刷パターンを含んでよく、複数の支持部材は2つの支持部材を含んでよい。一方の印刷パターンが他方の印刷パターンと異なってよく、または2つの印刷パターンが同一でもよいことが意図されている。
【００１４】
好ましくは、ステンシルの厚さは可変でよい。このようにして、深さが変化するペースト材料が基板上に堆積されてよい。
【００１５】
本発明の第2の態様では、印刷チャンバを用意するステップと、1つまたは複数の基板を支持するための複数の支持部材を印刷チャンバの中に配置するステップであって、複数の支持部材が、1つまたは複数の基板を運搬するための単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置され、各支持部材が、印刷位置において基板を個々に支持することができるステップと、複数の印刷パターンを有するステンシルを用意するステップであって、各印刷パターンが、支持部材の隣接した配置に対応するように互いに隣接して配置されるステップと、所望のペーストパターンを含む少なくとも1つの基板を、支持部材のうちの1つを用いて印刷位置で支持するステップと、所望のペーストパターンに対応する、印刷パターンのうちの少なくとも1つの印刷パターンを用いて、少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するステップとを含むスクリーン印刷方法が提供される。
【００１６】
この方法は、印刷チャンバの中に任意の1回で受け入れられる基板の数に応じてそれぞれの基板を支持するための支持部材のうち1つまたは複数を選択するステップをさらに含んでよい。したがって、この方法は、この選択に応じて、印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、1つまたは複数の基板にペースト材料を選択的に塗布するステップをさらに含んでよい。
【００１７】
この方法は、第1の基板および第2の基板を印刷チャンバに受け入れるステップと、第1の基板および第2の基板をそれぞれ第1の支持部材および第2の支持部材で支持するステップとをさらに含んでもよい。好ましくは、この方法は、第1の基板および第2の基板を、印刷チャンバに対して第1の基板および第2の基板を出し入れする移送位置から、第1の基板および第2の基板の基準点認識のための視覚認識位置へ、次いで印刷位置へと移動させるために、各々の相対距離を調整するように、第1の支持部材、第2の支持部材およびステンシルを互いに対して移動させるステップをさらに含んでよい。
【００１８】
この方法は、第2の基板に対して第2の印刷パターンを登録するために、視覚認識位置において、ステンシルを第2の支持部材に位置合わせするステップと、印刷位置において、第2の印刷パターンを用いて、第2の基板上にペースト材料を印刷するステップとをさらに含んでよい。この印刷方法は、第1の支持部材とステンシルの間の相対距離および第2の支持部材とステンシルの間の相対距離を互いから離して調整して、第1の基板および印刷された第2の基板を支持部材から分離するステップと、ステンシルを第1の支持部材に位置合わせして、第1の基板に対して第1の印刷パターンを登録するステップと、第1の支持部材を印刷位置へ移動するステップと、第1の印刷パターンを用いて、第1の基板上にペースト材料を印刷するステップとをさらに含んでよい。このようにして、上記の作業順序により、2つの印刷領域に対して位置合わせメカニズムを複製する必要性なしで、各基板をステンシルに対して個々に位置合わせすることが可能になる。
【００１９】
この方法は、第1の支持部材とステンシルの間の相対位置および第2の支持部材とステンシルの間の相対位置を変化させて、第1の基板および第2の基板を移送位置へ移動するステップと、第1の基板および第2の基板を印刷チャンバから移送するステップとをさらに含んでよい。
【００２０】
印刷機が単一の印刷ヘッドを有する場合、この方法は、単一の印刷ヘッドを、第1の基板上にペースト材料を印刷するための第1の位置と第2の基板上にペースト材料を印刷するための第2の位置の間を、第1の軸に沿ってステンシルに対して直線的に移動させるステップを含んでよい。代替形態では、印刷機は、ペースト材料を印刷するための2つの印刷ヘッドを有してよく、この方法は、それぞれの印刷ヘッドを使用してペースト材料を第1の基板および第2の基板上に印刷するステップを含む。
【００２１】
この方法は、2つ以上の基板を印刷チャンバの中へ運搬するステップと、各基板を、それぞれの基板ストッパを使用して所定の位置で停止させるステップとを含んでもよい。
【００２２】
一態様に関連する特徴は、他の態様にも適用されてよいことを理解されたい。
【００２３】
次に、本発明の一例が添付図面を参照しながら説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】印刷チャンバの中に配置されてペーストを印刷するのに使用されるステンシルを示すようにカバーが持ち上げられている、本発明の好ましい一実施形態によるスクリーン印刷機の斜視図である。
【図２】図1のスクリーン印刷機の制御ブロック図である。
【図３】印刷チャンバの中の図1のステンシルの拡大上面図であり(印刷機の他の構成要素が省略されており)、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中へ移送されている様子を示す図である。
【図４】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図５】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図６】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図７】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図８】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図９】図3に示される方向Aから見た図3の簡易端面図であり、第1のPCBおよび第2のPCBが印刷チャンバの中でステンシルの下にある状態で、第1のPCBおよび第2のPCBのペースト印刷を遂行する1つのステップを示す図である。
【図１０】第1のPCB 202および第2のPCB 204の上面図であり、図4から図9のペースト印刷を完了した後のPCBを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図1は、プリント回路基板(PCB)200などの基板を、スクリーン印刷機100の印刷チャンバ104の中へ、印刷チャンバの端から端までエンドツーエンドの関係で運搬するための単一レーンのコンベヤシステム102を備えるスクリーン印刷機100の斜視図である。スクリーン印刷機100は、印刷チャンバ104へのアクセスを可能にするための、図1では開位置で示されている1対の枢転可能なカバー106を含んでおり、枢転可能な対のカバー106は、スクリーン印刷機100の動作中は、通常閉じられている。スクリーン印刷機100は、複数の保護パネル108をさらに含む。
【００２６】
図2は、図1のスクリーン印刷機100の制御ブロック図であり、2つのPCBストッパ112を制御するためのプロセッサ110と、第1の昇降ブロック114および第2の昇降ブロック116の形態の可動支持部材と、基準カメラ118の形態の画像取得デバイスと、ステンシル120と、PCB 200上にペースト材料を印刷するためのペースト印刷機122とを含む。
【００２７】
印刷機100の制御ブロック図の動作が、図2および図3から図10に関連して説明されることになり、スクリーン印刷機100は、この実施形態では、2つのPCB 200を実質的に同時に処理するように構成されている。図3は、図1および図2のステンシル120の拡大上面図であり(図1のスクリーン印刷機100の他の構成要素は省略されており)、第1のPCB 202および第2のPCB 204が、印刷チャンバ104の中へ、ステンシル120の下に移送されている。図4から図9は、図3の方向Aの簡易端面図であり、第1のPCB 202および第2のPCB 204がステンシル120の下に移送されて、第1のPCB 202および第2のPCB 204のペースト印刷が遂行される様々なステップを説明している。図10は、第1のPCB 202および第2のPCB 204の上面図であり、図4から図9のペースト印刷を完了した後のPCB 202、204を示す。
【００２８】
この実施形態では、コンベヤシステム102は、エンドツーエンドの関係でPCB 200を移送するように構成されており、これは、図3に示されるように、第1のPCB 202および第2のPCB 204を印刷チャンバ104の中へ方向Bで一緒に(すなわち対で)入れるステップを含む。PCB 202、204は、印刷チャンバ104に入るのに先立って通常のやり方で処理され、これには、識別するためにそれらのバーコードを読み取るステップが含まれ得る。ステンシル120は、通常のやり方で印刷チャンバ104に装着されるが、この実施形態では、ステンシル120は、ステンシル120のX軸に沿ってエンドツーエンドに配置された第1の印刷パターン124および第2の印刷パターン126を含んでおり、各印刷パターン124、126が複数の開口128、130を有し、これらを通して第1のPCB 202および第2のPCB 204のそれぞれの半田パッド上にペースト材料が堆積される。言い換えれば、各印刷パターン124、126は、PCB 202、204のそれぞれのパッドレイアウト(または所望のペーストパターン)に対応するように配置される。図示の実施形態では、第1の印刷パターン124が第1のPCB 202のパッドレイアウトに対応し、第2の印刷パターン126が第2のPCB 204のパッドレイアウトに対応する。第1の印刷パターンと第2の印刷パターンがX軸に沿ってエンドツーエンドで配置されており、これは、第1のPCBと第2のPCBもX軸に沿って(すなわちステンシル120のY軸に対して実質的に直交して)エンドツーエンドで印刷チャンバ104に入れられることを意味する。
【００２９】
印刷チャンバ104内の指定された結像位置において、プロセッサ110が、PCBストッパ112を突出させるかまたは伸ばし、それぞれの専用のPCBストッパ112により、第1のPCB 202および第2のPCB 204のそれぞれが、コンベヤシステム102に沿って、移送位置(すなわちコンベヤシステム102がPCB 202、204を移送するレベルの位置)で停止する。次に、プロセッサ110は、第1の昇降ブロック114および第2の昇降ブロック116を作動させ、各昇降ブロック114、116は、図4に示されるように、(単一レーンのコンベヤシステム102によって画定された)単一の運搬経路に沿って、それぞれの第1のPCB 202および第2のPCB 204の下に互いに隣接して配置される。各昇降ブロック114、116が、それぞれのPCB 202、204を個々に支持することができる。この実施形態では、昇降ブロック114、116は、昇降テーブル117によってさらに支持される。次に、2つのPCBストッパ112が後退し、昇降テーブル117が上昇することによって第1の昇降ブロック114と第2の昇降ブロック116が総体として上昇し、昇降ブロック114、116は、それぞれの第1のPCB 202および第2のPCB 204を支持するとともに、PCB 202、204を、図5に示されるように(Z軸に沿って)視覚位置へ移動させることができる。視覚位置では、プロセッサ110は、第1のPCB 202とステンシル120の間、および第2のPCB 204とステンシル120の間の正確な相対位置を求めるかまたは測定するために、まず、第1のPCB 202およびステンシル120の上の複数の基準マーカの基準点認識を遂行し、次に、第2のPCB 204およびステンシル120の上の各基準マーカの基準点認識を遂行するように、基準カメラ118を作動させる。
【００３０】
プロセッサ110は、第1のPCB 202とステンシル120の間および第2のPCB 204とステンシル120の間で測定された相対位置に基づいて、ステンシル120(具体的には第1の印刷パターン124および第2の印刷パターン126)を、第1のPCB 202および第2のPCB 204のそれぞれのパッドレイアウトに対して位置合わせするのに必要になり得るあらゆる調整量を計算する。次に、プロセッサ110は、計算された調整量に基づいて、ステンシル120の下面132をPCB 202、204のうちの1つに位置合わせするように調整し、この場合、第1の位置合わせは、ステンシル120の第2の印刷パターン126が第2のPCB 204のパッドレイアウトとともに登録されることを可能にするためのものである。
【００３１】
図6に示されるように、昇降テーブル117は、Z軸において第1の昇降ブロック114と第2の昇降ブロック116の両方を上昇させて、第1のPCB 202および第2のPCB 204のそれぞれを、ステンシル高さすなわち印刷位置へと上昇させ、すなわち持ち上げ、ステンシル120が第2のPCB 204に対して位置合わせされ、プロセッサ110は、ペースト印刷機122を、第2の印刷パターン126へ移動するように作動させる。この実施形態では、ペースト印刷機122は、第2の印刷パターン126に関してステンシル120の上面134に一定量の(an amount of)半田ペーストを分配するためのペーストディスペンサ136と、半田ペーストを、複数の開口130を通して、第2のPCB 204の対応する半田パッド上に堆積するために、分配された半田ペーストをステンシル120の第2の印刷パターン126にわたって伸ばすための1組のスキージブレード138を含む印刷ヘッドとを含む。スキージブレード138の組は、第2の印刷パターン126にわたって半田ペーストを伸ばすとき、Y軸に沿って移動するように構成されている(図3を参照されたい)ことを理解されたい。
【００３２】
第2のPCB 204を印刷した後、昇降テーブル117を低下させることにより、PCB 202と204の両方が数ミリメートルだけ低下される。さらに、第2のPCB 204は、第2の昇降ブロック116を対応する量だけ低下させることによって、マイクロZ軸に沿って垂直方向にさらに低下され、第1のPCB 202/第1の昇降ブロック114、第2のPCB 204/第2の昇降ブロック116と、ステンシル118との間の相対位置は図7に示されている。各昇降ブロック114、116の基板支持面113、115を、マイクロZ軸に沿って独立して数ミリメートル(たとえば3mmと5mmの間)だけ移動させるための、各昇降ブロック114、116が個々に制御可能なメカニズム(たとえば電動機または液圧応用機械)を含むことに言及しておくべきであろう。PCB 202と204の両方が低下すると、プロセッサ110は、第1の印刷パターン124が、第1のPCB 202の対応するパッドレイアウトとともに登録されるように、前述の基準点測定に基づいてステンシル120を再び位置合わせする。
【００３３】
ステンシル120が再び位置合わせされると、プロセッサ110は、第1の昇降ブロック114と第2の昇降ブロック116の両方を持ち上げるように昇降テーブル117を作動させ、したがって、第1のPCB 202が上昇してステンシル120の下面132と係合し、一方、第2のPCB 204は(以前に説明したように)より低い位置に保たれる。したがって、第2のPCB 204(既に半田ペーストを印刷されている)は、ステンシル120から離隔されている。この配置は図8に示されている。次に、プロセッサ110は、ペースト印刷機122を作動させて、第2の印刷パターン126の位置(ペースト印刷機122は図8に破線で示されている)から、第1の印刷パターン124の位置へ(すなわち、図8に示されるように第1のPCB 202の上へ)、X軸に沿って直線的に移動させる(矢印C)。
【００３４】
次に、ペーストディスペンサ136が、第1の印刷パターン124に関連して、ステンシル120の上面134に、さらなる所定量の半田ペーストを放出し、次に、スキージブレード138の組が、第1の印刷パターン124の上に半田ペーストを伸ばすためにY軸において移動するように制御され、その結果、半田ペーストが第1の印刷パターン124によって第1のPCB 202上に堆積される。
【００３５】
第1のPCB 202も印刷された後、PCB 202と204の両方が、昇降テーブル117を低下させることによって図9に示されるように移送レベルまで低下され、印刷されたPCB 202、204が、コンベヤシステム102により、印刷チャンバ104を出て印刷機100から移送される。図10は、ステンシル120および印刷された2つのPCB 202、204の上面図であり、2つのPCB 202、204は、ステンシル120の印刷パターン124、126に基づいて半田ペーストを用いて印刷されていることを理解されたい。
【００３６】
そのような機構を用いると、多品目製造の要求に対応するのに必要とされる印刷機100は1台だけ(したがってステンシル120も1つだけ)になり、任意選択で、202、204の2つのPCBを順次にペースト印刷するための単一の印刷ヘッドを(スキージブレード138の組の形態で)有する。この一連の動作により、位置合わせアルゴリズムおよび2つの印刷パターンを同時に位置合わせするための個別の機械的位置合わせメカニズムを開発する必要なく、個々のPCB 202、204をステンシル120に位置合わせすることができる。1台の印刷機が別々の印刷パターン(または画像)を印刷することができるので、これによって別の印刷機を有する必要性が回避され、したがってコストおよび経費が節約される。2つの昇降ブロック114、116を追加することにより、具体的には2つの昇降ブロック114、116を昇降テーブル117で支持したとき、新規の機能が可能になる。説明された実施形態から理解され得るように、昇降テーブル117は、昇降ブロック上のPCB 202、204を移送レベルと視覚レベルの間で上げ下げするために昇降ブロック114、116を上げ下げする働きをする。また、昇降テーブルにより、昇降ブロック114、116が、したがってPCB 202、204も、視覚レベルと印刷レベルの間で移動するが、この場合、昇降ブロック114、116を追加すると、この動作中にさらなるZ軸移動がもたらされ、これによって、各昇降ブロックは、昇降テーブルの主要なZ移動に、昇降ブロック114、116によって可能になった「マイクロZ」軸の移動を加えるかまたは減じたものを用いて、ステンシル120に対してPCB 202、204の一方または他方を選択的に提出することが可能になる。
【００３７】
1台の印刷機を使用して、2つのPCB 202、204のペースト印刷を順次に遂行することができるので、印刷パターン124、126に対する適切な変更を用いて、別々のPCB 202、204に対して別々の印刷パターンを印刷することが可能になる。2つの連続したPCB 202、204に対して印刷すべき印刷パターン124、126は同一でもよく、これによって、印刷チャンバ104の中へ次々に入れるのではなく、印刷チャンバ104内で2つのPCBを一緒に処理することが可能になることも意図されている。
【００３８】
別の可能性には、たとえば高さ0.03mmの低レベルのペーストを有する小さなフィーチャを印刷するのに、提案された機構および方法を使用することがある。これは、ステンシル120の第1の印刷領域を用い、次いでステンシル120の第2の印刷領域で行なわれてよく、第2の印刷領域を用いて同一のPCB上により大きなペースト体積を印刷することを可能にするために、たとえば0.15mmといったより厚いフォイルを使用してよい。ステンシル120の第2の印刷領域では、0.15mmのペーストを堆積するとき、第1の印刷領域から堆積する0.03mmのペーストと接触しないように、ステンシル120の下側に空洞を設けてよい。言い換えれば、それぞれが別々のフォイル/ステンシルの厚さを有する2つの印刷領域(または印刷パターン)を有するステンシル120を用意することにより、1台の印刷機を使用してそのようなペーストの印刷を完成することができる。
【００３９】
実際、スクリーン印刷機100は、プロセッサ110をしかるべくプログラムすることにより、一度に1つのPCBを処理するように構成されてよい。このようにして、プロセッサ110は、昇降ブロック114、116のうち1つまたは2つ(またはより多く)を使用すべく選択するように構成されてよい。たとえば、PCBを1つだけ処理する場合、PCBを個々に支持するために昇降ブロック114、116のうちの1つだけを作動させる。これは、PCBの片面しか処理のための準備ができていない可能性があるとき、ラインをランプアップしたりランプダウンしたりするのに特に役立つ。したがって、ペースト印刷機は、印刷チャンバ104内の処理すべき基板の枚数に応じて、1つまたは2つの(またはより多くの)基板に対してペースト材料を選択的に塗布するように、プロセッサによって構成されてよい。
【００４０】
1つのPCB 204が印刷済であって他のPCB 202を印刷する場合、印刷済のPCB 204を移送レベルまで下げて次の処理ステーションへ運搬する一方で、印刷チャンバの第1の印刷領域に新規のPCBを入れることも可能である。
【００４１】
説明された実施形態は、限定的に解釈されるべきではない。たとえば、説明された実施形態は、スクリーン印刷機だけでなくステンシル印刷機向けに適合されてよい。また、この印刷は、PCBばかりでなく他のタイプの基板(セラミック基板など)に対して遂行されてもよい。同様に、半田ペーストばかりでなく、エポキシ材料などの他のタイプのペースト材料が用いられてもよい。さらに、ステンシル120の印刷パターン124、126は同一の画像でも別々の画像でもよく、同様に、印刷機100は、粒度の異なるペースト材料を同一のPCB上に印刷するように構成されてもよい。
【００４２】
説明された実施形態では、第2のPCB 204を印刷するために、ステンシル120の第2の印刷パターン126が、第2のPCB 204に対して最初に位置合わせされる/登録されるが、ステンシル120の第1の印刷パターン124に対して第1のPCB 202が最初に登録され(したがって最初に印刷され)、第2のPCB 204がこれに続いてもよいことは明らかであろう。
【００４３】
印刷ヘッド/スキージブレード138の組(print head/set)は、1つだけではなくてもよい。1つではなく、複数の印刷ヘッドを使用してよい。同様に、ペーストディスペンサ136の数も複数でよい。ステンシル120と基板202、204との間の各相対距離を調整するために、支持部材は、昇降ブロック114、116を使用する代わりに、それぞれの基板を個々にクランプして支持するためのクランプ機構の形態であってよい。実際、ステンシル120とPCB 202、204との間の各相対距離は、必ずしもPCB 202、204を上げ下げするのではなく、(2つのPCB 202、204の位置を維持したまま)ステンシル120を移動することによって調整してもよい。さらに、説明された実施形態では、昇降テーブル117は、いくつかのステップで、2つの昇降ブロック114、116を総体として上げ下げするように使用されているが、2つの昇降ブロック114と116が、別々に、同期して移動されてもよいので、総体として上げ下げしなくてもよい。
【００４４】
また、説明された実施形態は対のPCBストッパを使用することを説明しているが、ストッパの数は、用途に応じて変化してよい(実際、昇降ブロック114、116などの使用される支持部材の数は2つより多くてもよい)。さらに、PCBを停止させる他のやり方(たとえば赤外光センサ)が意図され得る。
【００４５】
ここに、本発明が十分に説明されているが、特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく多くの修正形態が製作され得ることが、当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【００４６】
100  スクリーン印刷機
102  コンベヤシステム
104  印刷チャンバ
106  枢転可能な対のカバー
108  保護パネル
110  プロセッサ
112  2つのPCBストッパ
113  基板支持面
114  第1の昇降ブロック
115  基板支持面
116  第2の昇降ブロック
117  昇降テーブル
118  基準カメラ
120  ステンシル
122  ペースト印刷機
124  第1の印刷パターン
126  第2の印刷パターン
128  開口
130  開口
132  ステンシル120の下面
134  ステンシル120の上面
136  ペーストディスペンサ
138  スキージブレード
200  プリント回路基板(PCB)
202  第1のPCB
204  第2のPCB
【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】
2018086854.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018086854.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月6日(2018.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷チャンバと、
前記印刷チャンバの中で1つまたは複数の基板を支持するための複数の支持部材であって、前記1つまたは複数の基板を運搬するための単一の運搬経路に沿って互いに隣接して配置され、各支持部材が、印刷位置においてそれぞれの基板を個々に支持することができる複数の支持部材と、
複数の印刷パターンを有するステンシルであって、各印刷パターンが、前記支持部材の位置に対応するように別の印刷パターンと隣接して配置されており、各印刷パターンが、前記印刷位置で前記支持部材のうちの1つによって支持された少なくとも1つの基板上に印刷すべき所望のペーストパターンに対応しているステンシルと、
前記印刷パターンのうちの少なくとも1つを用いて、前記少なくとも1つの基板上にペースト材料を印刷するように配置されたペースト印刷機とを備える、スクリーン印刷機。
【外国語明細書】
2018086854000001.pdf