(57)【要約】【課題】最適な印刷パラメータを維持して、印刷品質を安定させ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方法を提供すること。【解決手段】マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させて基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷において、所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行した後、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い、マスクプレート上のクリーム半田の温度を調整する温度調整手段を印刷検査の検査結果に基づいて制御することにより、クリーム半田の粘度を、良好な印刷状態を実現するための所望粘度に調整する。これにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置であって、マスクプレート上に供給されたクリーム半田の温度を調整する温度調整手段と、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段と、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段と、前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段と、前記印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査手段と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段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】
パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段および前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を印刷制御手段によって制御することにより所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷実行工程と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査工程と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する粘度調整工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装においては、基板への電子部品の搭載に先立って基板の表面にクリーム半田が塗布され、クリーム半田塗布の方法としてはスクリーン印刷による方法が広く用いられている。基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、各種の印刷条件を定める印刷パラメータを印刷対象に応じて適切に設定する必要がある。例えばスクリーンマスク上でスキージを摺動させるスキージ移動速度や、スキージをスクリーンマスクに対して押圧する印刷圧力など、各種のパラメータを印刷対象のクリーム半田の粘度に応じて設定しなければならない。
【０００３】
印刷対象のクリーム半田は半田粒子をフラックス成分を含んだペーストに混合したものであり、温度によって粘度が変動する性質を有しているため、一般にスクリーン印刷装置にはクリーム半田を所定温度範囲に保つ温度調整機能を有している（特許文献１参照）。そして印刷実行時にはこの所定温度に保持されたクリーム半田を対象として上述の印刷パラメータを用いて印刷動作が実行される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０４−２３６４９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらクリーム半田の粘度特性は単純に温度のみに依存するものではなく、温度以外の種々の要因によってばらつく。例えば製品規格上では同一成分組成のものであっても、製造ロットによっては必ずしも成分組成は厳密に同一ではなく、成分の微妙な相違によって粘度はばらつく。また全く同一組成のクリーム半田であっても、開缶後の経時変化によって粘度が変動することが避けられない。
【０００６】
そして生産途中においてクリーム半田の粘度が変動すると、従来は前述の印刷パラメータ、例えば印刷圧力やスキージ移動速度などをその都度微調整することによって粘度の変動に対応していた。このため、当初パラメータ値を幾通りも組み合わせて印刷の試行を行って適切な印刷パラメータ設定を行っても、クリーム半田の粘度変動により、本来最適であるはずの印刷パラメータが維持できず、印刷品質の不安定化を招くこととなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、最適な印刷パラメータを維持して、印刷品質を安定させ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方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置であって、マスクプレート上に供給されたクリーム半田の温度を調整する温度調整手段と、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段と、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段と、前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段と、前記印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査手段と、前記検査結果に基づいて前記温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段とを備えた。
【０００９】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、前記スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段および前記マスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を印刷制御手段によって制御することにより所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷実行工程と、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する印刷検査工程と、マスクプレート上のクリーム半田の温度を調整する温度調整手段を前記検査結果に基づいて制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する粘度調整工程とを含む。
【００１０】
本発明によれば、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態の検査結果
検査結果に基づいて温度調整手段を制御してクリーム半田の粘度を所望粘度に調整することにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は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３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は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５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図である。
【００１２】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４を段積みし、さらにその上にＺ軸テーブル５を配設して構成されており、Ｚ軸テーブル５上にはクランパ８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６は、図１，図３に示す搬入コンベア１６によって基板位置決め部１に搬入される。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６はＸＹ方向に移動し、後述する印刷位置、基板認識位置に位置決めされる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１７によって搬出される。
【００１３】
基板位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されており、スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されている。基板６は基板位置決め部１のＸ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３、θ軸テーブル４によってマスクプレート１２に対してＸＹ方向に位置合わせされ、Ｚ軸テーブル５によってマスクプレート１２の下面に当接・離隔する。Ｚ軸テーブル５は、マスクプレート１２の下面から基板６を引き離す版離れ手段となっている。
【００１４】
スクリーンマスク１０上には、スキージング部１３が配設されている。スキージング部１３は、スキージ１３ａをマスクプレート１２に対して押圧する押圧機構１４およびスキージ１３ａをマスクプレート１２上面で移動させるスキージ移動テーブル１５より構成されている。押圧機構１４を駆動することにより、スキージ１３ａはマスクプレート１２に対して押圧される。スキージ移動テーブル１５を駆動することにより、スキージ１３ａはマスクプレート１２上で移動する。押圧機構１４はスキージ１３ａをマスクプレート１２に対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段となっており、移動テーブル１５はスキージ１３ａを水平方向に移動させるスキージ移動手段となっている。
【００１５】
マスクプレート１２を基板６上に重ねた状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージ１３ａでマスクプレート１２に一定の印刷圧力を印加しながらマスクプレート１２の上面でスキージ１３ａを摺動させるスキージング動作を行うことにより、基板６の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１２ａを介してクリーム半田９が転写により印刷される。
【００１６】
図１に示すように、基板位置決め部１、スクリーンマスク１０、スキージング部１３などのスクリーン印刷機構は、箱状のカバー部１８内に配設されており、搬入コンベア１６による基板搬入口、搬出コンベア１７による基板搬出口以外はカバー部材によって閉囲されている。カバー部１８には温調器１９が設けられており、温調器１９は温度制御部（図４参照）によって制御される。
【００１７】
温度制御部によって温調器１９を制御することにより、スクリーンマスク１０上でクリーム半田９をスキージングすることによって実行されるスクリーン印刷作業において、クリーム半田９の温度を所定温度に保つことができる。温調器１９の調整目標温度は、後述する温度設定部によって行われる。したがって、温度制御部および温調器１９は、マスクプレート１２上に供給されたクリーム半田９の温度を調整する温度調整手段となっている。なお、図２，図３においては、カバー部１８の図示を省略している。
【００１８】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段であるカメラ２０が設けられている。図３に示すように、カメラ２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。スキージング動作後にマスクプレート１２から基板６を引き離した後、基板６をカメラ２０の撮像範囲内に移動させて（図２において破線で示す基板６参照）、基板６上面の撮像を行うことにより、基板６上に印刷されたクリーム半田９の印刷状態を検査することができる。このクリーム半田の印刷状態の検査には、基板６の印刷対象部位である電極の印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」、電極における印刷量が過小の「かすれ」が検査項目に含まれている。
【００１９】
次に、図４を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図４において、制御部３０は全体制御装置であり、以下に説明する各部による動作や演算処理全体を制御する。印刷条件記憶部３１は、スクリーン印刷作業を実行する際の印刷条件、すなわちスキージ１３ａをマスクプレート１２上で移動させてパターン孔１２ａ内にクリーム半田を充填する際の印刷圧力、スキージ移動速度およびスキージング動作後に基板６をマスクプレート１２から引き離す際の版離れ速度などのパラメータを記憶する。
【００２０】
温度設定部３２は温調器１９の目標温度の設定を行う。温度設定部３２による温度設定は、後述するように印刷検査結果に基づいて行われる。機構駆動部３３は、制御部３０によって制御され、印刷条件記憶部３１に記憶された印刷条件囲基づいて、基板位置決め部１，押圧機構１４，スキージ移動テーブル１５を駆動する。したがって制御部３０は、印圧印加手段、スキージ移動手段および版離れ手段を制御して所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる印刷制御手段となっている。
【００２１】
温度制御部３４は、温調器１９による温度調整動作を制御する。印刷検査部３５はカメラ２０により印刷後の基板６を撮像した撮像データを認識処理することにより、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い、これらの検査項目について検査結果を出力する。したがってカメラ２０および印刷検査部４１は、印刷検査手段となっている。
【００２２】
次に上述構成のスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷方法について、図５のフローに即して説明する。スクリーン印刷作業の開始に際しては、前述の印刷条件、すなわち印刷圧力、スキージ移動速度および版離れ速度が予め印刷条件記憶部から読み出される。そしてこれらの印刷条件に基づいて、印刷が実行される（ＳＴ１）。すなわちスキージをマスクプレートに対して押圧して印刷圧力を印加する印圧印加手段、スキージを水平方向に移動させるスキージ移動手段およびマスクプレートの下面から基板を引き離す版離れ手段を制御部３０によって制御することにより、所定の印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度で印刷動作を実行させる（印刷実行工程）。
【００２３】
次に、印刷状態の検査が行われる（ＳＴ２）。すなわち、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、印刷範囲からクリーム半田がはみ出した「にじみ」および印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い前記検査項目について検査結果を出力する（印刷検査工程）。
【００２４】
そしてこの印刷検査結果に基づいて温度調整手段を制御することにより、クリーム半田の粘度を所望粘度に調整する（粘度調整工程）。すなわち、印刷検査結果が、「にじみ」有りか否かを判断し（ＳＴ３）、次いで「かすれ」有りか否かを判断し（ＳＴ４）、「にじみ」も「かすれ」も検出されない場合には、既設定の印刷条件に対するクリーム半田９の粘度の組み合わせは適切であると判断し、そのまま印刷を継続する（ＳＴ７）。
【００２５】
そして、（ＳＴ３）において「にじみ」有りならば、温度設定部３２によって温調器１９の設定温度を下降させるように設定し（ＳＴ４）、（ＳＴ１）に戻って再度印刷を実行する。これにより、マスクプレート１２上のクリーム半田９の温度が低下して粘度が上昇し、「にじみ」が発生しにくい印刷状態で印刷が実行される。また「かすれ」有りならば（ＳＴ５）、温度設定部３２によって温調器１９の設定温度を上昇させるように温度上昇設定（ＳＴ６）し、（ＳＴ１）に戻って再度印刷を実行する。これにより、マスクプレート１２上のクリーム半田９の温度が上昇して粘度が低下し、「かすれ」が発生しにくい印刷状態で印刷が実行される。
【００２６】
上述の（ＳＴ４）、（ＳＴ６）における温度設定は、印刷検査部３５から出力される検査結果に基づいて、制御部３０が温度設定部３２を制御して温度制御部３４に調整目標温度を指令することにより行われる。したがって制御部３０および温度設定部３２は、印刷検査の検査結果に基づいて温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を所望粘度に調整する制御手段となっている。
【００２７】
ここで、粘度調整のための調整目標温度の設定に際しては、予め定められた温度補正幅刻みで温度を上昇または下降させて試行を反復するようにしてもよく、また印刷検査部３５において「かすれ」や「にじみ」を定量化した結果を出力し、「かすれ」や「にじみ」の程度に応じた温度補正幅に基づいて調整目標温度を設定するようにしてもよい。この粘度調整により、印刷圧力、スキージ移動速度、版離れ速度などの印刷条件を変更することなく、印刷機構の雰囲気温度を調整することのみによって、印刷状態を「にじみ」勝手の状態や、「かすれ」勝手の状態から正常な状態に復帰させることができる。
【００２８】
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、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、「にじみ」、「かすれ」を含む検査項目について検査を行い、この検査結果に基づいて温度調整手段を制御することによりクリーム半田の粘度を、良好な印刷状態を実現するための所望粘度に調整するものである。
【００２９】
これにより、使用されるクリーム半田に、製造ロットによる成分組成のばらつきや開缶後の経時変化によって粘度の変動が生じるような場合においても、クリーム半田の粘度を装置内の雰囲気温度によって調整することができ、印刷条件を構成する各種のマシンパラメータをその都度調整することなく、最適な印刷パラメータを維持して、印刷品質を安定させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態の検査結果
検査結果に基づいて温度調整手段を制御してクリーム半田の粘度を所望粘度に調整することにより、印刷パラメータを変更することなく印刷品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】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５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図
【符号の説明】
１  基板位置決め部
６  基板
９  クリーム半田
１２  マスクプレート
１２ａ  パターン孔
１３  スキージング部
１３ａ  スキージ
１４  押圧機構
１５  スキージ移動テーブル
１８  カバー部
１９  温調器
２０  カメラ
【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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