(57)【要約】【課題】従来のスクリーン印刷機では、段取り時の治具設置の誤りや基板厚みの設定誤り、印刷機に投入された基板の誤り等を測定する場合、別にセンサやそのセンサの移動機構を設けるため、装置が複雑になる等の問題があった。【解決手段】本発明のスクリーン印刷機では、基板の移動方向の位置決めする位置決め機構の伸長部材の伸長量から印刷テーブル上に載置された物体の高さを測定すると共に、この位置決め機構の移動は、基板と、マスクの位置合わせマーク撮像用カメラの移動機構を兼用する構成とした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターンを開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられた位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘッド、これらの機構を制御する制御装置を備えたスクリーン印刷機において、
基板の移動方向の位置決めする位置決め機構の伸長部材の伸長量から印刷テーブル上に載置された物体の高さを測定することを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
印刷テーブル上に載置された位置決め機構が位置決めマークを撮像するカメラと同一の移動手段によって移動可能としたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路基板にクリームはんだ等の電子材料ペーストを供給するために用いるスクリーン印刷機に係り、特に、段取り時の治具設置や、印刷機に投入された基板の厚み設定等の誤りを簡単な機構で測定可能とし、印刷歩留まりの向上を図ったスクリーン印刷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリーン印刷機は、特許文献１に記載のように、ステージ部上にプリント基板を位置決め固定し、スクリーン版の下方にステージ部を位置決めし、スクリーン版上に供給したクリーム半田をスキージにてプリント基板上に印刷する場合に、ステージ部の基準面に対するプリント基板上面位置を測定し、測定結果に基づいてスクリーン版とプリント基板上面との隙間が所定値となるようにステージ部を位置決めし、スキージにてクリーム半田を印刷することが記載されている。なお、ステージの基準面と基板上面の位置の測定は、マーク検出用のカメラか、または距離センサを用いることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７６４５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーン印刷機においては印刷テーブル上に基板を吸着固定することや、基板裏面の特定の部位を支持すること等を目的として種々の治具が用いられること多く、これらの治具は印刷のための段取り時に人によって交換、設置される。このとき、人為的なミスによって誤った治具が設置されると良好な印刷ができないばかりでなく、最悪の場合、基板の破損や印刷機の故障を引き起こす原因となる。また、印刷時には人為的なミスによって基板の厚みが誤って設定されると基板とマスク間の位置関係が適正な値とならないために、良好な印刷結果が得られず、製品の歩留まりが悪化する。さらに、人為的なミスによって印刷すべき基板と異なる基板が印刷機に投入された場合にも製品不良を引き起こし、製品の歩留まりが悪化する。
【０００５】
上記の特許文献１のようにセンサを用いて基板面及びステージ面を測定することで上記の問題を解決できるが、カメラやセンサを単独で設けると、それらの移動機構等も必要となり、装置が大型になり、かつ構成が複雑になる。
【０００６】
本発明の目的は、装置の大型化を防止すると共に、駆動系をできるだけ少ない構成として、段取り時の治具設置の誤りや基板厚みの設定誤り、印刷機に投入された基板の誤り等を測定可能とした、印刷歩留まりの向上に好適なスクリーン印刷機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスクリーン印刷機では、基板の移動方向の位置決めする位置決め機構の伸長部材の伸長量から印刷テーブル上に載置された物体の高さを測定する構成とすることで、部品点数の増加を抑制した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図５を用いて詳しく説明する。
【０００９】
図１は本発明のスクリーン印刷機の構成を示す概略図である。図１において、スクリーン印刷機の本体フレーム１の上部には１対のガイドレール２によって案内され、図上前後方向に移動可能なスキージヘッド３が設けてある。スキージヘッド３は、ヘッド駆動機構であるボールスクリュー４ににより図の前後方向に移動する。
【００１０】
スキージヘッド３にはスキージ５が搭載されている。スキージ５はスキージ駆動機構であるスキージ昇降シリンダ６によって上下方向に移動できる。本体フレーム１には版枠受け７が設けられており、版枠受け７には印刷パターンを開口部として持つスクリーン（マスク）８を張った版枠９がセットされるように構成されている。本体フレーム１に固定されて載置台上にＸ、Ｙ、θ、方向の駆動機構を兼ねたＸＹθテーブル１１が設けてあり、さらにその上に基板等を搭載するための印刷テーブル１０が設けてある。さらに、印刷テーブル１０を上下に移動するためのテーブル昇降機構（特に図示せず）を備えている。
【００１１】
印刷テーブル１０の上面には基板受け取りコンベア１２が設けてある。基板受け取りコンベア１２は、基板搬入コンベア１３によって搬入された基板１５を受け取り、その状態で印刷テーブル１０を上昇させることで印刷テーブル１０に基板１５を受け渡す。印刷が終了すると、印刷テーブル１０を降下させることで基板受け取りコンベア１２上に基板１５を受け取り、基板搬出コンベア１４に基板１５を排出する。
【００１２】
全自動スクリーン印刷機においてはマスク８と基板１５の位置合わせを自動的に行なう機能を備えている。すなわち、ＣＣＤカメラ１６によって、マスク８と基板１５のそれぞれに設けられた位置合わせ用マークを撮像する。撮像した画像データは図示していない制御装置に送られ、そこでマーク位置のずれ等が求められる。
【００１３】
本発明は、前述のＣＣＤカメラ１６や高さ測定手段を、移動させることが必要な基板の移動方向の位置決めを行う位置決め機構である基板ストッパ１７に設けたものである。これによって、図示していない１つの駆動機構でそれぞれＣＣＤカメラ１６や高さ測定センサ及び基板ストッパ１７を印刷テーブル面に沿って必要な位置に移動させることができる。
【００１４】
図２は本発明の一実施例である高さ測定手段を備えた基板ストッパ１７の構成を説明するための図である。
【００１５】
図２において基板ストッパ１７は基台２０に設けてある。なお、基台２０はカメラ移動手段（図示せず）によって、印刷テーブル１０とマスク８の間において、２次元的に移動できるように構成されている。基板ストッパシリンダ２１は、基板ストッパ１７を構成するダブルロッドのシリンダである。基板ストッパシリンダ２１の上部ロッド２１ａにはブラケット２２を介して反射板２３が接続されている。すなわち、反射板２３は基板ストッパシリンダ２１のロッドの動きに連動して距離が変化するようにしてある。また、基台２０にはレーザ測長器２４が固定されている。レーザ測長器２４は、レーザ光投射器２４ａからレーザ光を投射し、そのレーザ光は図上矢印で記したように反射板２３で反射し、その光をラインセンサ２４ｂが受光する構成となっている。レーザ測長器２４は、受光したラインセンサ２４ｂの素子の位置Ａが反射板２３の高さＨによって変化することを利用して、基板ストッパシリンダ２１の伸長量すなわち、下部ロッド２１ｂの先端位置を測定するものである。
【００１６】
なお、ＣＣＤカメラ１６はマーク位置を撮像するために基台２０に設けてある。さらに、印刷テーブル１０上には治具２５が載置されている。なお、本実施例では、基版厚さ等の測定に、基板ストッパシリンダ２１のピストンロッドの伸長を光センサを用いて測定する構成としたが、基板ストッパシリンダ２１のピストンロッドの伸長をリニアセンサ等を用いて計るようにしても良い。また、ダブルロッドのシンリンダに代えて電磁式の可動ロッドを用いて、ロッドの伸長量を印加電圧で制御することで伸び量を計測する方式のものを用いても良い。
【００１７】
以下、図３乃至図５を用いて本発明のスクリーン印刷機の動作を説明する。図３は印刷テーブル１０上に設置された治具２５の高さを測定している状況を示す図である。
【００１８】
本発明のスクリーン印刷機では段取り運転モードにおいて、「治具高さ測定」を指示すると、基板ストッパ１７は予め設定された治具高さ測定位置にカメラ移動手段によって移動する。治具高さ測定位置に到着すると、基板ストッパシリンダ２１が動作して、下部ロッド２１ｂをテーブル側に伸長させる。そして、下部ロッド２１ｂの先端が治具２５の上面に接触すると、基板ストッパシリンダ２１の伸長が停止する。この状態でレーザ測長器２４を動作させて、反射板２３の距離Ｈを測定する。この測定した距離Ｈと予め記憶してある治具面高さの距離と比較して、治具２５が正しく設置されているか否かを判断する。誤っていた場合には運転者に警告を発する。正常な場合はそれで治具設定が完了となる。なお、治具高さ測定位置は一箇所に限らず複数の位置を設定することが可能であり、それによって治具の設置誤りをより正確に判定することができる。
【００１９】
治具２５の設定が正常な場合には基板１５の搬入作業に移る。図４に基板ストッパの働きを示す図である。治具設定が完了すると基板ストッパ１７は、基板１５のサイズに応じた基板停止位置に移動する。次に、図４に示すように、基板受け取りコンベア１２上に載せられて搬送されてきた基板１５の端面を下部ロッド２１ｂの側面に当接させ、基板１５の移動及び基板受け取りコンベア１２を停止させる。これによって、基板移動方向の基板位置が印刷テーブル上における正規の位置に位置決めされる。位置決めが完了すると、印刷テーブル１０を上昇させ基板受け取りコンベア１２から治具２５上に基板を受取る。このとき、基板ストッパ１７を動作させ下部ロッド２１ｂをテーブル面側から離れる方向に移動（縮める）させる。なお、下部ロッド２１ｂを縮める代わりに、基台２０を印刷テーブルの上昇に合わせて上昇するように構成しても良い。次に、基板面の測定に移る。
【００２０】
図５は基板厚さを測定している状態を示す図である。まず、基板ストッパシリンダ２１の下部ロッド２４ｂの先端部が基板面より高い位置にあるように縮めておく。次に、カメラ移動手段によって基板ストッパ１７を予め設定した基板厚さ測定位置に移動させる。基板ストッパ１７が測定位置に到着すると基板ストッパシリンダ２１を動作させて、下部ロッド２１ｂを伸長させる。そして、下部ロッド２１ｂの先端が基板１５の上面に接触すると、下部ロッド２１ｂの伸長は停止する。この状態における反射板２３とレーザ投射器２４ａとの距離Ｈをレーザ測長器２４にて測定する。この測定された値と、先に求めた治具面高さを用いて、基板厚みを求めて、予め記憶してある厚みと比較する。これによって基板１５が正しく投入されたか否かを判断する。誤っていた場合には運転を停止すると共に、運転者に警告を発する。
【００２１】
基板１５が正しく投入された場合は、基板ストッパシリンダ２１を動作させて、下部ロッド２１ｂを基板１５面から離して基板厚さ測定を終了する。次に、カメラ移動手段を動作させてＣＣＤカメラ１６を基板１５とマスク８に設けてある位置合わせマーク測定位置に移動させる。そこで、各マークを撮像する。基板及びマスクには位置合わせマークが複数箇所設けてあり、夫々の位置にカメラを移動してマークの撮像を行う。撮像された、画像データは記載していない制御装置に送られ、そこで画像処理され、マークの位置ずれ量が求められる。制御装置は、位置ずれ量に合わせてＸＹθテーブル１１を駆動して、基板のマーク位置がマスクのマーク位置に合わせる。
【００２２】
基板１５とマスク８の位置合わせが終了すると、印刷テーブル１０を上昇させマスク８に接触させる。次に、スキージヘッド３を降下させてマスク面にスキージを接触させる。そして、マスク上にペーストを供給する。次にスキージをマスク面に沿って移動させることで、マスクに設けた開口部から基板にペーストを供給する。所定の距離、スキージを移動させた後のスキージヘッドを停止させる。その後、印刷テーブルを降下させて、基板面からマスクを離す。これにより、印刷が完了する。
【００２３】
ところで、基板厚さの測定は自動運転開始時（１枚目の基板の印刷前）に行えば、その後の基板印刷中は行わなくてよい。また、、何枚に１回測定するか、そのインターバルを予め設定することによって任意に実行するようにしてもよい。また、測定した基板厚さのデータを制御装置に記憶させることによって、ロット内の基板厚さのばらつきを監視し、生産技術情報として活用することも可能となる。
【００２４】
以上のように、本発明ではテーブル上の治具及び基板の厚みの測定を、基板位置決め用の基板ストッパシリンダ部のロッドの伸び量から求めるようにし、かつ基板、マスクの位置合わせマーク撮像装置と同一の駆動系で移動可能可能としたため、装置の小型化を図れる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のスクリーン印刷機を用いることによって、段取り時の治具設置の誤りや基板厚みの設定誤り、印刷機に投入された基板の誤り等を測定可能とした、印刷歩留まりの向上に好適なスクリーン印刷機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーン印刷機の概略図である。
【図２】基板ストッパ部の構成を説明するための図である。
【図３】治具高さを測定している状態を示す図である。
【図４】基板の搬送方向の位置決めをしている状態を示す図である。
【図５】基板厚さを測定している状態を示す図である。
【符号の説明】
１…本体フレーム、３…スキージヘッド、５…スキージ、６…スキージ昇降シリンダ、８…マスク、９…版枠、１０…印刷テーブル、１５…基板、１７…基板ストッパ、２１…基板ストッパシリンダ、２４…レーザ測長器、２５…治具。
【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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