(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に半田パターン等の導体パターンをスクリーン印刷するための印刷用開口部が形成されたスクリーンマスクを備え、前記スクリーンマスク上に供給した半田ペースト等の導体ペーストをスキージで押し広げて前記スクリーンマスクの下側に重ね合わされた回路基板に導体パターンをスクリーン印刷す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うちの前記スキージが移動するスキージングエリアの所定位置に、前記スクリーンマスク上の導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が形成され、
前記スクリーンマスクの前記導体ペースト残量測定用の透明窓を下方から撮像するカメラと、
前記カメラで前記導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像して画像認識し、その認識結果に基づいて前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定する導体ペースト残量測定手段と
を備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーン印刷装置において、
前記カメラは、前記スクリーンマスクの下面に設けられた基準位置マークを撮像するマーク撮像用のカメラを使用することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定手段は、前記スキージを前記スクリーンマスクに沿って移動させて前記導体ペースト残量測定用の透明窓の直前で停止させた状態で、前記カメラで前記導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像して画像認識し、その認識結果に基づいて前記導体ペースト残量測定用の透明窓に対する該透明窓内の導体ペースト存在領域の面積比率又はスキージ移動方向の幅の比率又はこれらと相関関係のある情報を測定して、その測定値から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項４】
回路基板に半田パターン等の導体パターンをスクリーン印刷するための印刷用開口部が形成されたスクリーンマスクを備え、前記スクリーンマスク上に供給した半田ペースト等の導体ペーストをスキージで押し広げて前記スクリーンマスクの下側に重ね合わされた回路基板に導体パターンをスクリーン印刷す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うちの前記スキージが移動するスキージングエリアの所定位置に、前記スクリーンマスク上の導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が形成され、
前記スクリーンマスクの前記導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサと、
前記スキージを前記スクリーンマスクに沿って移動させて前記導体ペースト残量測定用の透明窓の直前で停止させた状態で、前記光センサで測定した光量から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定する導体ペースト残量測定手段と
を備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項５】
回路基板に半田パターン等の導体パターンをスクリーン印刷するための印刷用開口部が形成されたスクリーンマスクを備え、前記スクリーンマスク上に供給した半田ペースト等の導体ペーストをスキージで押し広げて前記スクリーンマスクの下側に重ね合わされた回路基板に導体パターンをスクリーン印刷す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うちの前記スキージが移動するスキージングエリアの所定位置に、前記スクリーンマスク上の導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が形成され、
前記スクリーンマスクの前記導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサと、
前記スキージを前記スクリーンマスクに沿って一定速度で移動させて前記スクリーンマスク上の導体ペーストと前記スキージが前記導体ペースト残量測定用の透明窓を通過する通過時間を前記光センサの出力信号の変化に基づいて測定し、前記通過時間から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定する導体ペースト残量測定手段と
を備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定用の透明窓として、複数の小さい透明窓が所定の配列パターンで配列されるように形成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定用の透明窓は、前記スクリーンマスクに形成された貫通孔に透明樹脂を充填硬化させて形成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定用の透明窓は、前記スクリーンマスクのスキージングエリアのうち、スキージ移動方向に延びる直線上に位置する前記印刷用開口部の合計開口面積の多い位置に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定用の透明窓は、前記スキージの移動方向と直角方向に沿って複数箇所に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項１０】
回路基板に半田パターン等の導体パターンをスクリーン印刷するための印刷用開口部が形成されたスクリーンマスクを備え、前記スクリーンマスク上に供給した半田ペースト等の導体ペーストをスキージで押し広げて前記スクリーンマスクの下側に重ね合わされた回路基板に導体パターンをスクリーン印刷す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うちの前記スキージが移動するスキージングエリアの所定位置に、前記スクリーンマスク上の導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が前記スキージの移動方向と直角方向に沿って複数箇所に形成され、
前記スクリーンマスクの複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓を下方から撮像するカメラ、又は、前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサと、
前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓を前記カメラで撮像して画像認識した結果又は前記光センサの検出結果に基づいて前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓上の導体ペーストの残量を測定して前記スキージの移動方向と直角方向の導体ペーストの残量のばらつき又は導体ペーストの広がり幅を測定する導体ペースト残量測定手段と  を備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定手段は、前記スクリーンマスク上に導体ペーストを供給した後の最初のスキージング動作終了時又は次回のスキージング動作開始時に前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のスクリーン印刷装置において、
前記導体ペースト残量測定手段は、測定した導体ペーストの残量に基づいて次回の導体ペースト供給時期及び／又は次回の導体ペースト残量測定時期を決めることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンマスクの下方から半田ペースト等の導体ペーストの残量を測定できるスクリーン印刷装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特公昭６２−５１４８７号公報）に記載されたスクリーン印刷装置は、スクリーンマスク上の電極ペースト（導体ペースト）の残量を測定することを目的として、スクリーンマスクの上面の所定位置に光反射層を設けると共に、スクリーンマスクの上方に、投光部及び受光部を備えた光検出素子を配置し、スクリーンマスク上に供給した電極ペーストをスキージで押し広げて光反射層を電極ペーストで覆った状態になると、光検出素子の投光部から照射した光が電極ペーストで遮られて反射しないため、光検出素子の受光部で光反射層からの反射光が検出されないことで、電極ペーストの残量が不足していないことが検出され、一方、スクリーンマスク上の電極ペーストの残量が不足して、光反射層が露出した状態になると、光検出素子の投光部から照射した光が光反射層で反射されて光検出素子の受光部で検出されることで、電極ペーストの残量が不足していることが検出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６２−５１４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成では、スクリーンマスクの上方に、投光部及び受光部を備えた光検出素子を配置するスペースを確保する必要があるが、スクリーンマスクの上方には、スキージを移動させるスペースを確保しなければならないため、スクリーンマスクの上方に、光検出素子を自由に配置することは困難である。そこで、上記特許文献１では、光検出素子をスキージに取り付けるようにしているが、スキージは一方向にしか移動できないため、光検出素子を一方向（スキージ移動方向）にしか移動できない。しかも、光検出素子はスキージと一体的にしか移動できないため、電極ペーストの残量検出動作をスキージジング動作から独立して自由に行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のスクリーン印刷装置で使用するスクリーンマスクは、スクリーンマスクのうちのスキージが移動するスキージングエリアの所定位置に、前記スクリーンマスク上の半田ペースト等の導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が形成されていることを共通の特徴とするものである。このスクリーンマスクは、導体ペーストを下方から透視可能な導体ペースト残量測定用の透明窓が形成されているため、スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を透明窓を通して検出するためのカメラや光センサをスクリーンマスクの下方に配置することが可能となり、構成の自由度を拡大できると共に、カメラや光センサの移動をスキージジング動作から独立して自由に行うことができ、導体ペーストの残量検出動作の自由度も拡大できる。
【０００６】
この場合、請求項６のように、導体ペースト残量測定用の透明窓は、複数の小さい透明窓を所定の配列パターンで配列して構成しても良い。スクリーンマスクに大きな透明窓を形成すると、スクリーンマスクの強度が低下して、段取替え時等にスクリーンマスクが変形しやすくなり、印刷精度が低下する可能性があるため、複数の小さい透明窓に分けて形成することで、スクリーンマスクの強度を確保してスクリーンマスクの変形を防止し、印刷精度を確保するものである。
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置で使用するスクリーンマスクは、導体ペースト残量測定用の透明窓を、スクリーンマスクに形成された貫通孔に透明樹脂板やガラス板を嵌合固定して形成しても良いし、請求項７のように、導体ペースト残量測定用の透明窓を、スクリーンマスクに形成された貫通孔に透明樹脂を充填硬化させて形成しても良い。
【０００８】
また、請求項８のように、導体ペースト残量測定用の透明窓は、スクリーンマスクのスキージングエリアのうち、スキージ移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部の合計開口面積の多い位置に形成するようにしても良い。導体ペーストの残量は、スクリーンマスクの全領域で均一ではなく、導体ペーストの消費量が多い領域で導体ペーストの残量が少なくなる。導体ペーストの消費量は、スキージ移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部の合計開口面積に比例するため、スキージ移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部の合計開口面積の多い位置は、導体ペーストの残量が少なくなる。従って、スキージ移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部の合計開口面積の多い位置に導体ペースト残量測定用の透明窓を形成すれば、導体ペーストの消費量が多い位置で導体ペーストの残量不足を検出することができ、導体ペーストの残量不足を早期に検出することができる。
【０００９】
また、請求項９のように、導体ペースト残量測定用の透明窓は、スキージ移動方向と直角方向に沿って複数箇所に形成するようにしても良い。このようにすれば、スキージ移動方向と直角方向の複数箇所で導体ペーストの残量を測定することが可能となる。
【００１０】
以上説明したスクリーンマスクを備えたスクリーン印刷装置においては、請求項１のように、スクリーンマスクの導体ペースト残量測定用の透明窓を下方から撮像するカメラと、前記カメラで前記導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像して画像認識し、その認識結果に基づいて前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定する導体ペースト残量測定手段とを備えた構成とすると良い。このように構成すれば、スクリーンマスクの下方から画像処理によりスクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定することができる。
【００１１】
この場合、請求項２のように、導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像するカメラは、スクリーンマスクの下面に設けられた基準位置マークを撮像するマーク撮像用のカメラを使用するようにすれば良い。このようにすれば、既存のスクリーン印刷装置に本発明を適用する場合でも、導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像するための新たなカメラを追加する必要はなく、低コストで本発明を実施できる。
【００１２】
具体的には、請求項３のように、スキージをスクリーンマスクに沿って移動させて導体ペースト残量測定用の透明窓の直前で停止させた状態で、カメラで前記導体ペースト残量測定用の透明窓を撮像して画像認識し、その認識結果に基づいて導体ペースト残量測定用の透明窓に対する該透明窓内の導体ペースト存在領域の面積比率又はスキージ移動方向の幅の比率又はこれらと相関関係のある情報を測定して、その測定値から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定するようにしても良い。この場合、導体ペースト残量測定用の透明窓に対する該透明窓内の導体ペースト存在領域の面積比率又はスキージ移動方向の幅の比率が小さいほど、スクリーンマスク上の導体ペーストの残量が少ないことを意味する。
【００１３】
或は、請求項４のように、スクリーンマスクの導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサを備え、スキージを前記スクリーンマスクに沿って移動させて前記導体ペースト残量測定用の透明窓の直前で停止させた状態で、前記光センサで測定した光量から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定するようにしても良い。尚、透過型の光センサを使用する場合は、スクリーンマスクの導体ペースト残量測定用の透明窓の上方に光源を配置すれば良い。
【００１４】
また、請求項５のように、スクリーンマスクの導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサを備え、前記スキージを前記スクリーンマスクに沿って一定速度で移動させて前記スクリーンマスク上の導体ペーストと前記スキージが前記導体ペースト残量測定用の透明窓を通過する通過時間を前記光センサの出力信号の変化に基づいて測定し、前記通過時間から前記スクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定するようにしても良い。この場合、スクリーンマスク上の導体ペーストの残量が多くなるほど、スキージ移動方向の導体ペーストの広がり幅が大きくなって、導体ペーストとスキージが導体ペースト残量測定用の透明窓を通過する通過時間が長くなるため、その通過時間からスクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定することができる。
【００１５】
また、請求項１０のように、スクリーンマスクの複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓を下方から撮像するカメラ、又は、前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓のうちの導体ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサを備え、前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓を前記カメラで撮像して画像認識した結果又は前記光センサの検出結果に基づいて前記複数箇所の導体ペースト残量測定用の透明窓上の導体ペーストの残量を測定してスキージ移動方向と直角方向の導体ペーストの残量のばらつき又は導体ペーストの広がり幅を測定するようにしても良い。
【００１６】
また、請求項１１のように、スクリーンマスク上に導体ペーストを供給した後の最初のスキージング動作終了時又は次回のスキージング動作開始時にスクリーンマスク上の導体ペーストの残量を測定するようにしても良い。このようにすれば、導体ペースト供給後にその導体ペースト供給量が適切であったか否かを確認することができる。
【００１７】
また、請求項１２のように、測定した導体ペーストの残量に基づいて次回の導体ペースト供給時期及び／又は次回の導体ペースト残量測定時期を決めるようにしても良い。このようにすれば、スクリーンマスク上の導体ペーストの残量が多いほど、次回の導体ペースト供給時期や次回の導体ペースト残量測定時期を遅らせることができ、適正な間隔で導体ペースト供給動作や導体ペースト残量測定動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例１のスクリーン印刷装置の構成を説明する図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）はスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である。
【図３】図３はスクリーンマスクの下面のマスクマークを撮像する動作を説明する縦断面図である。
【図４】図４は半田ペースト残量測定動作を説明する縦断面図である。
【図５】図５は半田ペースト残量測定動作を説明する主要部の平面図である。
【図６】図６はスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は半田ペースト残量測定用の透明窓を撮像した画像を示す図である。
【図８】図８は本発明の実施例２の半田ペースト残量測定用の透明窓の構成を示す縦断面図である。
【図９】図９は実施例２の半田ペースト残量測定用の透明窓の構成を示す分解図である。
【図１０】図１０は実施例２の半田ペースト残量測定用の透明窓の構成を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は半田ペースト残量測定用の透明窓を構成する複数の小窓の形状と配列パターンの変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例３の半田ペースト残量測定用の透明窓の製造方法を説明する縦断面図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例４の半田ペースト残量測定動作を説明する縦断面図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例５の半田ペースト残量測定時のスキージの移動速度と光センサの出力信号の変化との関係を示すタイムチャートである。
【図１５】図１５は本発明の実施例６の半田ペースト残量測定用の透明窓の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてスクリーン印刷装置の構成を説明する。
スクリーン印刷装置の基台となる昇降台１１は、Ｚ１軸モータ１２によってＺ１軸送りねじ機構１３を駆動することで昇降ガイド１４に沿って上下方向（Ｚ方向）にスライド移動されるように構成されている。この昇降台１１上には、ベース部１５がＸ，Ｙ方向とθ方向に位置調整可能に設けられ、このベース部１５にＺ２軸モータ１６とＺ３軸モータ１７が固定されている。Ｚ２軸モータ１６は、Ｚ２軸送りねじ機構１８を駆動することで、回路基板１９を下方から受け支えるためのバックアップピン２０を昇降させる。
【００２１】
一方、Ｚ３軸モータ１７は、Ｚ３軸送りねじ機構（図示せず）を駆動することで、回路基板１９の両側縁を挟み付けるようにクランプするサイドクランパ２１を昇降させる。両側のサイドクランパ２１の間隔は、クランプする回路基板１９の幅に合わせて送りねじ機構２２によって調整されるようになっている。サイドクランパ２１の内側には、回路基板１９を搬入・搬出するためのコンベア２３が設けられ、このコンベア２３上で回路基板１９の両側縁がサイドクランパ２１でクランプされるようになっている。
【００２２】
各サイドクランパ２１に隣接してマスク支持プレート２４がベース部１５に固定され、両側のマスク支持プレート２４の間隔が送りねじ機構２５によって調整されるようになっている。これらマスク支持プレート２４やサイドクランパ２１の上方には、スクリーンマスク２６（メタルマスク）が水平に設置され、このスクリーンマスク２６の上方にスキージ２７が配置されている。このスキージ２７は、スキージヘッド２８に支持アーム２９を介して支持され、スキージ移動機構３０（図６参照）によってスキージヘッド２８をスキージ移動方向であるＹ方向に移動させることで、スキージ２７がスクリーンマスク２６の上面に沿ってＹ方向に移動されるようになっている。尚、スキージ２７は、ダブルスキージを用いても良い。
【００２３】
スクリーンマスク２６には、回路基板１９に半田パターン等の印刷パターンを印刷する印刷用開口部３１が形成され、更に、スクリーンマスク２６の下面の複数箇所（例えば対角方向の２箇所又は４方向の４箇所）に、Ｘ，Ｙ，θ方向の基準位置を位置決めするためのマスクマーク３２（図３参照）が形成されている。
【００２４】
更に、図３及び図４に示すように、スクリーンマスク２６の所定位置には、スクリーンマスク２６上の半田ペースト（導体ペースト）を下方から透視可能な半田ペースト残量測定用の透明窓４１が形成されている。半田ペースト残量測定用の透明窓４１の位置は、スキージ２７が移動するスキージングエリアのうちのマスク支持プレート２４よりも外側の位置であって、スクリーン印刷時にカメラ３４で撮像可能な位置である。半田ペースト残量測定用の透明窓４１は、スクリーンマスク２６に形成された貫通孔４２に透明板（透明樹脂板やガラス板）を嵌め込んで接着等により固定したものであり、該透明窓４１よりも大きい固定用透明板４３を該透明窓４１の下面に重ね合わせて、スクリーンマスク２６の下面に接着等により固定している。尚、スクリーンマスク２６の貫通孔４２の内周縁と透明窓４１（透明板）との接着等の取付強度と透明窓４１自体の強度がスキージング動作に耐え得る強度になっている場合は、固定用透明板４３は省略しても良い。また、透明窓４１の形状は、長方形や正方形に限定されず、円形等、他の形状であっても良い。
【００２５】
本実施例１では、半田ペースト残量測定用の透明窓４１は、スクリーンマスク２６のスキージングエリアのうち、スキージ２７の移動方向（Ｙ方向）に延びる直線上に位置する印刷用開口部３１の合計開口面積の多い位置に形成されている。半田ペーストの残量は、スクリーンマスク２６の全領域で均一ではなく、半田ペーストの消費量が多い領域で半田ペーストの残量が少なくなる。半田ペーストの消費量は、スキージ２７の移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部３１の合計開口面積に比例するため、スキージ２７の移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部３１の合計開口面積の多い位置は、半田ペーストの残量が少なくなる。従って、スキージ２７の移動方向に延びる直線上に位置する印刷用開口部３１の合計開口面積の多い位置に半田ペースト残量測定用の透明窓４１を形成すれば、半田ペーストの消費量が多い位置で半田ペーストの残量不足を検出することができ、半田ペーストの残量不足を早期に検出することができる。
スキージヘッド２８の下面側には、半田ペースト残量測定用の透明窓４１を上方から照明するための光源４４が設けられている。
【００２６】
一方、回路基板１９の上面には、半田パターン等の印刷パターンを印刷するランド等が形成され、更に、回路基板１９の上面の複数箇所（例えば対角方向の２箇所又は４方向の４箇所）に、Ｘ，Ｙ，θ方向の基準位置を位置決めするための基板マーク３３（図３参照）が形成されている。
【００２７】
図２（ｂ）及び図３に示すように、スクリーン印刷装置には、回路基板１９の基板マーク３３とスクリーンマスク２６のマスクマーク３２等の撮像対象部位を撮像するマーク撮像用のカメラ３４が設けられている。このカメラ３４は、移動機構３６（図６参照）によってスクリーンマスク２６の下面に沿ってＸ，Ｙ方向に移動されると共に、該カメラ３４のレンズ側には、回路基板１９側と、スクリーンマスク２６側の両方を撮像するためのプリズム３５が装着されている。スクリーン印刷装置の稼働中は、スクリーン印刷前に回路基板１９とスクリーンマスク２６との間隔をあけた状態で、カメラ３４を回路基板１９とスクリーンマスク２６との間に移動させて回路基板１９の基板マーク３３とスクリーンマスク２６のマスクマーク３２等を順番に撮像した後、カメラ３４を回路基板１９の外側へ退避させて、回路基板１９上にスクリーンマスク２６を重ね合わせた状態にしてスクリーン印刷を行う。
【００２８】
以上のように構成されたスクリーン印刷装置の動作を制御する制御装置５１（図６参照）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置５２と、ハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置５３（記憶手段）と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置５４等が接続されている。スクリーン印刷装置の制御装置５１は、スクリーンマスク２６の下方に搬入した回路基板１９に半田パターン等の印刷パターンを次のようにしてスクリーン印刷する動作を制御する。
【００２９】
予め、図２（ａ）に示すように、両側のマスク支持プレート２４の間隔を狭めて、各マスク支持プレート２４の先端部分がサイドクランパ２１よりも内側に突出した状態にしておく。この状態で、コンベア２３により回路基板１９が所定の印刷位置まで搬入された時点で、コンベア２３を停止して回路基板１９をバックアップピン２０の真上の位置で停止させる。この後、Ｚ２軸モータ１６によってバックアップピン２０を上昇させて回路基板１９を下方からバックアップピン２０で突き上げて、該回路基板１９の両端部分を各マスク支持プレート２４の下面に当接させた状態にする。この状態で、両側のサイドクランパ２１の間隔を狭めて回路基板１９の両側縁をクランプする。
【００３０】
この後、図２（ｂ）に示すように、両側のマスク支持プレート２４の間隔を広げて両側のサイドクランパ２１をＺ３軸モータ１７によって少しだけ上昇させ、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９の各々の上面の高さを揃えた状態にする。この状態で、カメラ３４を回路基板１９とスクリーンマスク２６との間のマーク撮像位置へ移動させて、該カメラ３４によって回路基板１９の上面の基板マーク３３とスクリーンマスク２６のマスクマーク３２を順番に撮像して基板マーク３３の位置とマスクマーク３２の位置を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて回路基板１９とスクリーンマスク２６との間のＸ，Ｙ，θ方向の位置ずれ量を算出してＸ，Ｙ，θ方向のずれ補正値を求め、このずれ補正値分だけベース部１５（回路基板１９）の位置をＸ，Ｙ，θ方向に調整して、回路基板１９とスクリーンマスク２６との間のＸ，Ｙ，θ方向の位置ずれ（印刷ずれ）を補正する。
【００３１】
この状態で、Ｚ１軸モータ１２によってＺ１軸送りねじ機構１３を駆動することで、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９とを一体的に上昇させて、これら三者を、図２（ｃ）に示すようにスクリーンマスク２６の下面に軽く接触させた位置で停止させる。この基板上昇動作と並行して又は相前後してスキージ２７を下降させてスキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に接触させた状態にする。
【００３２】
この後、スキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に沿って移動させることで、回路基板１９の上面に印刷パターンをスクリーン印刷する。
スクリーン印刷終了後は、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９とを一体的に元の高さ位置まで下降させて、サイドクランパ２１によるクランプを解除してスクリーン印刷済みの回路基板１９をコンベア２３によりスクリーン印刷装置から搬出する。
【００３３】
更に、スクリーン印刷装置の制御装置５１は、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定する半田ペースト残量測定手段としても機能し、図４及び図５に示すように、スキージ２７をスクリーンマスク２６に沿ってＹ方向に移動させて半田ペースト残量測定用の透明窓４１の直前で停止させた状態で、該透明窓４１を下方からマーク撮像用のカメラ３４で撮像して図７の画像を取得し、その画像を処理して透明窓４１と該透明窓４１内の半田ペースト存在領域を認識し、その認識結果に基づいて、半田ペースト残量測定用の透明窓４１に対する該透明窓４１内の半田ペースト存在領域の面積比率又はスキージ移動方向の幅の比率を測定して、その測定値からスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定する。尚、撮像時のカメラ３４の位置が透明窓４１に対して常に一定の場合には、撮像画像に写る透明窓４１の面積や幅は常に一定であるため、面積比率や幅の比率と相関関係のある情報として、透明窓４１内の半田ペースト存在領域の幅又は半田ペーストで遮光されない部分の幅を測定して、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定するようにしても良い。この場合、透明窓４１に対する該透明窓４１内の半田ペースト存在領域の面積比率又はスキージ移動方向の幅の比率が小さいほど、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量が少ないことを意味する。
【００３４】
半田ペーストの残量測定は、必ずしもスクリーン印刷毎に毎回行う必要はなく、適宜の間隔で行えば良い。例えば、スクリーンマスク２６上に半田ペーストを供給した後の最初のスキージング動作終了時又は次回のスキージング動作開始時にスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定するようにしても良い。このようにすれば、半田ペースト供給後にその半田ペースト供給量が適切であったか否かを確認することができる。
【００３５】
更に、スクリーン印刷装置の制御装置５１は、測定した半田ペーストの残量に基づいて次回の半田ペースト供給時期や次回の半田ペースト残量測定時期を決めるようにしても良い。このようにすれば、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量が多いほど、次回の半田ペースト供給時期や次回の半田ペースト残量測定時期を遅らせることができ、適正な間隔で半田ペースト供給動作や半田ペースト残量測定動作を行うことができる。
【００３６】
以上説明した本実施例１によれば、スクリーンマスク２６に、半田ペーストを下方から透視可能な半田ペースト残量測定用の透明窓４１が形成されているため、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を透明窓４１を通してスクリーンマスク２６の下方からカメラ３４で撮像して測定することが可能となり、構成の自由度を拡大できると共に、カメラ３４の移動をスキージング動作から独立して自由に行うことができ、半田ペースト残量検出動作の自由度も拡大できる。
【００３７】
尚、本実施例１では、半田ペースト残量測定用の透明窓４１を撮像するカメラとして、マーク撮像用のカメラ３４を使用するようにしたので、既存のスクリーン印刷装置を使用する場合でも、半田ペースト残量測定用の透明窓４１を撮像するための新たなカメラを追加する必要はなく、低コストで本発明を実施できる。但し、本発明は、半田ペースト残量測定用の透明窓４１を撮像するための新たなカメラを追加した構成としても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を達成できる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図８乃至図１１を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分は説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
スクリーンマスク２６は、非常に高精度な金属加工品である。スクリーンマスク２６に大きな透明窓４１を形成すると、スクリーンマスク２６の強度が低下して段取替え時等にスクリーンマスク２６が変形しやすくなり、印刷精度が低下する可能性がある。
【００３９】
そこで、本実施例２では、半田ペースト残量測定用の透明窓６１は、複数の小さい透明窓である小窓６２を所定の配列パターンで配列して構成している。具体的には、スクリーンマスク２６に所定の配列パターンで形成された複数の貫通孔６３に複数の小窓６２（透明樹脂板やガラス板）を嵌め込んで接着等により固定し、複数の小窓６２を下方から支持する大きい固定用透明板６４を複数の小窓６２の下面に重ね合わせて、スクリーンマスク２６の下面に接着等により固定している。
【００４０】
この場合、小窓６２の形状と配列パターンは、種々変更しても良い。本実施例２では、小窓６２の形状は、長方形又は正方形であるが、図１１（ｂ）に示すように、円形等、他の形状であっても良い。本実施例２では、小窓６２の配列パターンは、図１０に示すように、複数の小窓６２をスキージ移動方向に沿って２列に配列しているが、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の小窓６２をスキージ移動方向に沿って１列に配列しても良く、勿論、３列以上に配列しても良い。また、各列の小窓６２の個数も、図１０、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、２個、３個、４個のいずれであっても良く、勿論、５個以上であっても良い。
【００４１】
本実施例２では、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定する場合に、複数の小窓６２をカメラ３４で撮像して画像認識し、その認識結果に基づいて、半田ペーストで遮光された小窓６２の数、又は、半田ペーストで遮光されていない小窓６２の数をカウントして、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定する。例えば、半田ペーストで遮光された小窓６２の数が多いほど、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量が多いことを意味し、半田ペーストで遮光されていない小窓６２の数が多いほど、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量が少ないことを意味する。
【００４２】
以上説明した本実施例２でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４３】
次に、図１２を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１，２と実質的に同じ部分は説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例２では、クリーンマスク２６の貫通孔６３に小窓６２（透明樹脂板やガラス板）を嵌め込んで接着等により固定し、複数の小窓６２を下方から支持する固定用透明板６４をスクリーンマスク２６の下面に接着等により固定するようにしたが、本実施例３では、スクリーンマスク２６に所定の配列パターンで形成された複数の貫通孔６６に透明樹脂６７’を充填硬化させて複数の小窓６７を形成することで、複数の小窓６７をスクリーンマスク２６に一体化している。
【００４４】
図１２（ｂ）に示すように、スクリーンマスク２６の貫通孔６６に透明樹脂６７’を充填する際に、スクリーンマスク２６の下面に、樹脂成形型材料で形成した底板６８を重ね合わせて各貫通孔６６の下面を塞いだ状態で透明樹脂６７’を各貫通孔６６に充填し、各貫通孔６６内の透明樹脂６７’が硬化した後に、図１２（ｃ）に示すように、スクリーンマスク２６の下面から底板６８を剥離すると共に、各貫通孔６６内の透明樹脂６７’の盛り上がった上面部分を削って平坦にして、各小窓６７の上面をスクリーンマスク２６の上面と同じ高さの平面として、スキージング動作時にスキージ２７が各小窓６７の周縁に引っ掛からないようにする。
【００４５】
本実施例３のように、スクリーンマスク２６の貫通孔６６に透明樹脂６７’を充填硬化させて小窓６７を形成する方法は、貫通孔６６のサイズが小さい場合に適している。
【実施例４】
【００４６】
次に、図１３を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分は説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例１では、スクリーンマスク２６の透明窓４１を下方からカメラ３４で撮像して画像認識して、その認識結果に基づいてスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定するようにしたが、本実施例４では、スクリーンマスク２６の透明窓４１の下方に該透明窓４１のうちの半田ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサ７１を配置し、スクリーン印刷装置の制御装置５１は、スキージ２７をスクリーンマスク２６に沿って移動させて透明窓４１の直前で停止させた状態で、光センサ７１で測定した光量からスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定するようにしている。光センサ７１が透過型の光センサの場合は、スクリーンマスク２６の透明窓４１の上方に光源４４を配置すれば良い。
【００４７】
ここで、光センサ７１が反射型の光センサの場合は、光センサ７１で測定した光量が多いほど、透明窓４１のうちの半田ペーストで覆われた部分の面積が大きいこと（半田ペーストの残量が多いこと）を意味し、また、光センサ７１が透過型の光センサの場合は、光センサ７１で測定した光量が多いほど、透明窓４１のうちの半田ペーストで覆われていない部分の面積が大きいこと（半田ペーストの残量が少ないこと）を意味するため、反射型又は透過型の光センサ７１で測定した光量から半田ペーストの残量を測定することができる。
【００４８】
以上説明した本実施例４でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００４９】
次に、図１４を用いて本発明の実施例５を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分は説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
本実施例５では、前記実施例４と同様に、スクリーンマスク２６の透明窓４１の下方に該透明窓４１のうちの半田ペーストで覆われた部分又は覆われていない部分を検出する反射型又は透過型の光センサ７１を配置し、スクリーン印刷装置の制御装置５１は、図１４に示すように、スキージ２７をスクリーンマスク２６に沿って一定速度で移動させてスクリーンマスク２６上の半田ペーストとスキージ２６が透明窓４１を通過する通過時間を光センサ７１の出力信号の変化（オン／オフの切り替わりタイミング）に基づいて測定し、前記通過時間からスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定するようにしている。この場合、スクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量が多くなるほど、スキージ移動方向の半田ペーストの広がり幅が大きくなって、半田ペーストとスキージ２７が透明窓４１を通過する通過時間が長くなるため、その通過時間からスクリーンマスク２６上の半田ペーストの残量を測定することができる。
【００５０】
以上説明した本実施例５でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例６】
【００５１】
次に、図１５を用いて本発明の実施例６を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分は説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
本実施例５では、図１５に示すように、スクリーンマスク２６に形成する半田ペースト残量測定用の透明窓７２を、スキージ移動方向と直角方向に沿って複数箇所に形成して、スキージ移動方向と直角方向の複数箇所で半田ペーストの残量を測定することができるようになっている。透明窓７２の構成は、前記実施例１又は実施例２のいずれの構成であっても良い。半田ペーストの残量の測定は、カメラ３４又は光センサ７１を用いて、複数箇所の透明窓７２をカメラ３４で撮像して画像認識した結果又は光センサ７１の検出結果に基づいて複数箇所の透明窓７２上の半田ペーストの残量を測定してスキージ移動方向と直角方向の半田ペーストの残量のばらつき又は半田ペーストの広がり幅を測定するようにしている。
【００５２】
尚、光センサ７１を用いる場合は、複数箇所の透明窓７２の下方に複数の光センサ７１を設置して、透明窓７２毎に別の光センサ７１で検出するようにしても良い。或は、１つの光センサ７１を複数箇所の透明窓７２の列に沿って移動させる移動機構（図示せず）を設けて、光センサ７１を各透明窓７２の真下に順番に移動させて各透明窓７２の光を順番に検出するようにしても良い。
【００５３】
以上説明した本実施例６では、半田ペースト残量測定用の透明窓７２をスキージ移動方向と直角方向に沿って複数箇所に形成しているため、スキージ移動方向と直角方向の半田ペーストの残量のばらつき又は半田ペーストの広がり幅を測定することができる。
【００５４】
尚、スクリーンマスク２６を使用してスクリーン印刷する印刷材料は、半田ペーストに限定されず、Ａｇペースト、Ａｕペースト等の導体ペーストであっても良い。
その他、本発明は、図１及び図２に示す構成のスクリーン印刷装置に限定されず、スクリーン印刷機の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１１…昇降台、１２…Ｚ１軸モータ、１３…Ｚ１軸送りねじ機構、１４…昇降ガイド、１５…ベース部、１６…Ｚ２軸モータ、１７…Ｚ３軸モータ、１８…Ｚ２軸送りねじ機構、１９…回路基板、２０…バックアップピン、２１…サイドクランパ、２２…送りねじ機構、２３…コンベア、２４…マスク支持プレート、２５…送りねじ機構、２６…スクリーンマスク、２７…スキージ、３１…印刷用開口部、３２…マスクマーク、３３…基板マーク、３４…カメラ、３５…プリズム、４１…透明窓、４２…貫通孔、４３…固定用透明板、５１…制御装置（導体ペースト残量測定手段）、６１…透明窓、６２…小窓（小さい透明窓）、６３…貫通孔、６４…固定用透明板、６６…貫通孔、６７…小窓（小さい透明窓）、６７’…透明樹脂、６８…底板、７１…光センサ、７２…透明窓
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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