(57)【要約】【課題】安価な構成で印圧を検出し、印刷品質を維持しつつ、スクリーン印刷装置の製造コストの低廉化を図ることができるスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。【解決手段】保持部昇降モータ２１が発生するトルクが伝達されて昇降する保持部昇降軸２２により基板ＰＢを保持した基板保持部１１を持ち上げ支持して基板ＰＢをマスク１３に接触させた後、マスク１３の上面にエアシリンダ３３により当接させたスキージ３２をマスク１３上で摺動させることにより基板ＰＢにペーストＰｓｔを塗布する。この間、スキージ３２がマスク１３を押圧する印圧を保持部昇降モータ２１が発生するトルクに基づいて検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
前記基板の上面が接触されるマスクと、
モータが発生するトルクが伝達されて昇降する保持部昇降軸により前記基板を保持した前記基板保持部を持ち上げ支持して前記基板を前記マスクに接触させる基板保持部支持機構と、
前記基板が接触された前記マスクの上面にアクチュエータにより当接させたスキージを前記マスク上で摺動させることにより前記基板にペーストを塗布するスキージヘッドと、
前記スキージが前記マスクを押圧する印圧を前記モータが発生するトルクに基づいて検出する印圧検出部とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記印圧検出部は、前記マスクに前記スキージが当接する前後において前記モータが発生するトルクの差分に基づいて前記印圧を検出することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記印圧検出部は、予め取得した前記モータが発生するトルクと前記印圧との対応関係を記録したデータに基づいて前記モータが発生するトルクに対応する前記印圧を求めることで前記印圧を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
前記マスク上で前記スキージが摺動している間、前記印圧検出部が検出する前記印圧が一定となるように前記アクチュエータの出力を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項５】
前記印圧検出部は、前記モータが発生するトルクを、前記モータに供給される電流から求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項６】
モータが発生するトルクが伝達されて昇降する保持部昇降軸により基板を保持した基板保持部を持ち上げ支持して前記基板をマスクに接触させる接触工程と、
前記接触工程で前記基板を接触させた前記マスクの上面にアクチュエータにより当接させたスキージを前記マスク上で摺動させることにより前記基板にペーストを塗布する塗布工程とを含み、
前記塗布工程において、前記スキージが前記マスクを押圧する印圧を前記モータが発生するトルクに基づいて検出する印圧検出工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項７】
前記マスクに前記スキージが当接する前後において前記モータが発生するトルクの差分に基づいて前記印圧を検出することを特徴とする請求項６に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項８】
予め取得した前記モータが発生するトルクと前記印圧との対応関係を記録したデータに基づいて、前記モータが発生するトルクに対応する前記印圧を求めることで、前記印圧を検出することを特徴とする請求項６又は７に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項９】
前記塗布工程において、前記マスク上で前記スキージを摺動させている間、前記モータが発生するトルクに基づいて検出する前記印圧が一定となるように前記アクチュエータの出力を制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１０】
前記モータが発生するトルクを、前記モータに供給される電流から求めることを特徴とする請求項６〜９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、基板に接触させたマスク上でスキージを摺動させて基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の表面に設けられた電極パターンに半田等のペーストを印刷するスクリーン印刷装置が知られている。スクリーン印刷装置は、電極パターンに応じて形成されたパターン開口を有したマスクをマスクに接触させ、マスク上でスキージを摺動させてペーストを掻き寄せることにより、パターン開口を介して電極パターンにペーストを塗布する。
【０００３】
このような構成のスクリーン印刷装置では、スキージがマスクを押圧する圧力（印圧）は印刷精度に大きく影響する重要なパラメータである。従ってスクリーン印刷装置では、スキージをマスクに当接させたときのみならず、マスク上でスキージを摺動させている間も適切な値に維持される必要がある。このため従来、マスクに対してスキージを昇降させるスキージ昇降軸にロードセルを設けておき、ロードセルの出力に基づいて印圧をモニターできるようにしたスクリーン印刷装置が知られている（例えば、下記の特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スキージ昇降軸にロードセルを設けたスクリーン印刷装置は、ロードセルが高価であるために製造コストが高額になるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、安価な構成で印圧を検出し、印刷品質を維持しつつ、スクリーン印刷装置の製造コストの低廉化を図ることができるスクリーン印刷装置及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、基板を保持する基板保持部と、前記基板の上面が接触されるマスクと、モータが発生するトルクが伝達されて昇降する保持部昇降軸により前記基板を保持した前記基板保持部を持ち上げ支持して前記基板を前記マスクに接触させる基板保持部支持機構と、前記基板が接触された前記マスクの上面にアクチュエータにより当接させたスキージを前記マスク上で摺動させることにより前記基板にペーストを塗布するスキージヘッドと、前記スキージが前記マスクを押圧する印圧を前記モータが発生するトルクに基づいて検出する印圧検出部とを備えた。
【０００８】
本発明のスクリーン印刷方法は、モータが発生するトルクが伝達されて昇降する保持部昇降軸により基板を保持した基板保持部を持ち上げ支持して前記基板をマスクに接触させる接触工程と、前記接触工程で前記基板を接触させた前記マスクの上面にアクチュエータにより当接させたスキージを前記マスク上で摺動させることにより前記基板にペーストを塗布する塗布工程とを含み、前記塗布工程において、前記スキージが前記マスクを押圧する印圧を前記モータが発生するトルクに基づいて検出する印圧検出工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安価な構成で印圧を検出し、印刷品質を維持しつつ、スクリーン印刷装置の製造コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の構成図
【図２】本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置が用いるトルク−印圧対応データの一例を示すグラフ
【図３】本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置に印圧計測治具を取り付けた状態の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置１の構成を示している。スクリーン印刷装置１は、基板ＰＢの表面に設けられた電極パターン（図示せず）に半田等のペーストＰｓｔを印刷する装置であり、基板保持部１１、基板保持部支持機構１２、マスク１３、スキージヘッド１４、ヘッド移動機構１５及び制御装置１６を備えている。
【００１２】
基板保持部１１は基板ＰＢを保持する機構を有している。基板保持部支持機構１２は、保持部昇降モータ２１と、保持部昇降軸２２と、動力伝達機構２３を備えている。保持部昇降軸２２は、上下軸回りに回転することで基板保持部１１を上下方向に移動させる。動力伝達機構２３は、保持部昇降モータ２１の駆動軸２１Ｊと保持部昇降軸２２とを連結し、保持部昇降モータ２１が発生するトルクを保持部昇降軸２２に伝達する。保持部昇降モータ２１の駆動軸２１Ｊが回転すると、その回転力が動力伝達機構２３を介して保持部昇降軸２２に伝達され、駆動軸２１Ｊの回転に応じた量及び方向に保持部昇降軸２２が（従って基板保持部１１が）持ち上げ支持されて、上下方向に移動し、基板ＰＢの高さを調整することができる。
【００１３】
図１において、マスク１３は基板保持部１１に上方に水平姿勢で設置されている。マスク１３には、基板ＰＢの電極パターンに対応するパターン開口が形成されている。マスク１３には、基板ＰＢの電極パターンがマスク１３のパターン開口に合致するように、基板ＰＢの上面が接触される。
【００１４】
スキージヘッド１４は下方に延びて設けられたスキージ昇降軸３１の下端にスキージ３２を有している。スキージ３２はスキージヘッド１４に対して上下軸回りに回転自在に設けられている。スキージ昇降軸３１にはアクチュエータとしてのエアシリンダ３３が介装されている。エアシリンダには、空圧バルブ３３Ｖによって圧力が制御された空圧が供給される。
【００１５】
図１において、スキージヘッド１４は、スキージ昇降モータ３４と、動力伝達部３５を備えている。動力伝達部３５は、スキージ昇降モータ３４の駆動軸とスキージ昇降軸３１とを連結し、スキージ昇降モータ３４が発生するトルクをスキージ昇降軸３１に伝達する。
【００１６】
スキージ昇降モータ３４の駆動軸が回転すると、その回転力が動力伝達部３５を介してスキージ昇降軸３１に伝達され、スキージ昇降モータ３４の駆動軸の回転に応じた量及び方向にスキージ昇降軸３１が（従ってスキージ３２が）上下方向に移動する。これによりスキージ３２は、基板ＰＢが接触されたマスク１３の上面に当接される。スキージ昇降モータ３４は、スキージ昇降軸３１の上下方向への移動制御により、スキージ３２の高さを調節する。
【００１７】
スキージヘッド１４はヘッド移動機構１５によって水平方向に移動される。スキージ３２をマスク１３に当接させた状態でヘッド移動機構によってスキージヘッド１４が水平方向に移動されることで、スキージ３２はマスク１３上を摺動する。
【００１８】
図１において、制御装置１６は保持部昇降モータ２１及びスキージ昇降モータ３４の各作動制御を行う。また、制御装置１６は、空圧バルブ３３Ｖの制御と、ヘッド移動機構１５の作動制御を行う。保持部昇降モータ２１によって昇降される基板保持部１１の高さは、保持部昇降モータ２１が備えるエンコーダ（図示せず）によって検出され、その検出情報は制御装置１６に入力される。
【００１９】
図１において、制御装置１６に繋がる記憶部１６Ｍには、スキージ３２がマスク１３を押圧する圧力（印圧）の目標値である目標印圧のデータ（目標印圧データＤＴ１）が記憶されている（図１）。目標印圧は、スクリーン印刷装置１によるスクリーン印刷で良好な印刷精度が得られる印圧として予め設定されている。
【００２０】
記憶部１６Ｍには、上記目標印圧データＤＴ１のほか、電流−トルク対応データＤＴ２と、トルク−印圧対応データＤＴ３が記憶されている（図１）。電流−トルク対応データＤＴ２は、保持部昇降モータ２１に供給される電流（モータ駆動電流と称する）とそのモータ駆動電流が供給された保持部昇降モータ２１が発生すトルクとの対応関係を記録したデータであり、例えば、モータのメーカ等から供給される。
【００２１】
トルク−印圧対応データＤＴ３は、保持部昇降モータ２１が発生するトルクと印圧との対応関係を記録したデータである（図２）。トルク−印圧対応データＤＴ３は、スクリーン印刷装置１における特性データとして、後述する印圧計測治具ＪＧを用いて予め（スクリーン印刷作業の事前に）取得される。
【００２２】
スクリーン印刷装置１がスクリーン印刷作業を行う場合には、制御装置１６は先ず、基板保持部１１に基板ＰＢを保持させた状態で保持部昇降モータ２１を作動させ、保持部昇降モータ２１にトルクを発生させる。そして、この保持部昇降モータ２１が発生するトルクによって基板保持部１１を持ち上げ支持した状態で保持部昇降軸２２を上昇させ、基板ＰＢの上面をマスク１３の下面に接触させる（接触工程）。
【００２３】
上記接触工程において、制御装置１６は、保持部昇降モータ２１を制御することによって、基板保持部１１の高さを目標高さに一致させる。ここで、目標高さは、基板ＰＢの上面がマスク１３の理想平面と一致する高さに設定される。実際のマスク１３の底面は撓んでいる可能性があり、底面が平面（理想平面）になるように基板ＰＢを持ち上げる。
【００２４】
基板ＰＢがマスク１３に接触したら、制御装置１６はスキージ昇降モータ３４を作動させ、スキージ昇降軸３１を下降させて、スキージ３２の下端をマスク１３の上面に当接させる。そして、ヘッド移動機構１５によりスキージヘッド１４を水平方向に移動させて、マスク１３の上面に当接させたスキージ３２をマスク１３上で摺動させる。これにより予めマスク１３上に供給されていたペーストＰｓｔがスキージ３２によってマスク１３上で掻き寄せられ、マスク１３のパターン開口にペーストＰｓｔが充填されて、基板ＰＢにペーストＰｓｔが塗布される（塗布工程）。
【００２５】
ここで、制御装置１６は、スキージ３２がマスク１３に当接した後も、基板保持部１１の高さが常に目標高さに一致するように、保持部昇降モータ２１の制御を行う。これにより、スキージ３２がマスク１３上で摺動している間も基板ＰＢの高さは変動せず、基板ＰＢはマスク１３と正常に接触した状態が維持される。
【００２６】
マスク１３のパターン開口にペーストＰｓｔが塗布されたら、制御装置１６は保持部昇降モータ２１を作動させて基板保持部１１を下降させる。これにより基板ＰＢはマスク１３から離間し、パターン開口に充填されたペーストＰｓｔが版抜けして基板ＰＢにペーストＰｓｔが印刷された状態となる。
【００２７】
図１において、制御装置１６は印圧検出部１６ａを備えている。印圧検出部１６ａは、上記塗布工程において、スキージ３２がマスク１３に当接した後（スキージ３２がマスク上を摺動している間を含めて）、保持部昇降モータ２１が発生するトルクに基づいて、スキージ３２がマスク１３を押圧する圧力（印圧）を検出する。この印圧の検出では、印圧検出部１６ａは、先ず、制御装置１６から保持部昇降モータ２１に供給されるモータ駆動電流を検知し、その検知したモータ駆動電流と記憶部１６Ｍに記憶された電流−トルク対応データＤＴ２とを用いて、保持部昇降モータ２１が発生するトルクを求める。そして、その求めたトルクに対応する印圧を、トルク−印圧対応データＤＴ３を用いて求める。すなわち、印圧検出部１６ａは、保持部昇降モータ２１が発生するトルクを、制御装置１６を通じて保持部昇降モータ２１に供給される電流から求めるようになっている。
【００２８】
制御装置１６の印圧検出部１６ａはスキージ３２がマスク１３に当接した後（スキージ３２がマスク上を摺動している間を含めて）、上記のようにして求めた印圧が目標印圧と一致しているか否かを判断する。そして、求めた印圧が目標印圧からずれている（或いはずれた）と判断した場合には、スキージ３２の印圧が目標印圧と一致するように、空圧バルブ３３Ｖを制御することによって、エアシリンダ３３の出力を調整し、印刷を調整する。
【００２９】
また、制御装置１６は、求めたスキージ３２の印圧が目標印圧からずれている（或いはずれた）ことを検知した場合には、その旨を制御装置１６に繋がるディスプレイ装置４１等を通じて作業者に報知する（図１）。これにより作業者は、マスク１３の表面に異物が付着しているなどの非正常な状態が発生している場合でもこれを迅速に発見でき、適切な処置をとることができる。
【００３０】
このように本実施の形態では、スキージ３２がマスク１３を押圧する印圧を保持部昇降モータ２１が発生するトルクに基づいて検出する印圧検出部１６ａを備えており、制御手段としての制御装置１６が、塗布工程において、マスク１３上でスキージ３２が摺動している間、印圧検出部１６ａが検出する印圧が一定となるようにアクチュエータ（ここではエアシリンダ３３）の出力を制御するようになっている。このためマスク１３の表面に凹凸がある場合であっても印圧は変動せず、印刷品質は良好に保たれる。
【００３１】
次に、スクリーン印刷装置１を用いてトルク−印圧対応データＤＴ３を取得する手順を示す。トルク−印圧対応データＤＴ３を取得する場合には、図３に示すように、スクリーン印刷装置１からマスク１３を取り外すとともに、基板保持部１１に印圧計測治具ＪＧを保持させる。この印圧計測治具ＪＧは基板ＰＢと同じ高さを有しており、上面の一部に露出して設けられたロードセルＬＳを備えている。印圧計測治具ＪＧは、基板ＰＢの代わりに基板保持部１１に保持させる。
【００３２】
印圧計測治具ＪＧを基板保持部１１に保持させたら、制御装置１６は保持部昇降モータ２１を制御して、基板保持部１１の高さを目標高さに一致させる。そして、スキージ昇降モータ３４を制御してスキージ３２を下降させ、ロードセルＬＳの上面に当接させる。
【００３３】
制御装置１６は、スキージ３２がロードセルＬＳに当接した後も、更にスキージ３２を下降させる。そして、基板保持部１１の高さが目標高さに維持されるように保持部昇降モータ２１を制御しつつ、ロードセルＬＳによって検出される押圧荷重から算出される印圧と、保持部昇降モータ２１が発生するトルクとの間の対応関係を記録する。なお、上記印圧に対応するトルクは、保持部昇降モータ２１に供給されるモータ駆動電流と、記憶部１６Ｍに記憶された電流−トルク対応データＤＴ２とに基づいて求められる。
【００３４】
図２に示すトルク−印圧対応データＤＴ３のグラフは、保持部昇降モータ２１が発生するトルクがＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４であったときの印圧がそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４であった場合に、これらの４つのサンプル点から得られる結果を補間して作成されたものである。このようにしてトルク−印圧対応データＤＴ３のグラフが得られれば、以後、保持部昇降モータ２１に供給される電流（モータ駆動電流）と電流−トルク対応データＤＴ２とから保持部昇降モータ２１が発生しているトルクを求めることができ、その求めたトルクとトルク−印圧対応データＤＴ３とから、印圧を求めることが可能となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態におけるスクリーン印刷装置１（スクリーン印刷方法）では、基板ＰＢを保持した基板保持部１１を持ち上げ支持して基板ＰＢをマスク１３に接触させる保持部昇降モータ２１が発生するトルクに基づいて、スキージ３２がマスク１３を押圧する圧力（印圧）を検出するようになっている。このため、高価なロードセルＬＳを必要とすることなく、安価な構成で印刷の検出を行うことができ、スクリーン印刷装置１の製造コストの低廉化を図ることができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態において、トルク−印圧対応データＤＴ３を取得する際にロードセルＬＳを備えた印圧計測治具ＪＧを用いているが、この印圧計測治具ＪＧは複数のスクリーン印刷装置１について共通して使用できるものである。すなわち、ロードセルＬＳは例えば工場内に少なくとも１つあればよく、各スクリーン印刷装置１については、ロードセルＬＳは必ずしも必要ではない。
【００３７】
上述の実施の形態において、印圧検出部１６ａは、保持部昇降モータ２１が発生するトルクに対応する印圧を、そのトルクに対応する印圧の値としてトルク−印圧対応データＤＴ３から直接読み取って求めるようになっているが、マスク１３にスキージ３２が当接する前後において保持部昇降モータ２１が発生するトルクの差分に基づいて印圧を求めることもできる。後者の場合には、スキージ３２をマスク１３に対して下降させていったときに印圧が生じ始めるときのトルク（図２中に示すトルクの値Ｌ０）からのトルクの増分に対する印圧の増分をマスク１３がスキージ３２から受ける印圧とすることになるので、印圧をより精度よく求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
安価な構成で印圧を検出し、印刷品質を維持しつつ、スクリーン印刷装置の製造コストの低廉化を図ることができるスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供する。
【符号の説明】
【００３９】
１  スクリーン印刷装置
１１  基板保持部
１２  基板保持部支持機構
１３  マスク
１４  スキージヘッド
１６  制御装置（制御手段）
１６ａ  印圧検出部
２１  保持部昇降モータ（モータ）
２２  保持部昇降軸
３２  スキージ
３３  エアシリンダ（アクチュエータ）
ＰＢ  基板
Ｐｓｔ  ペースト
【図１】
2018153924.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018153924.tif 000005