(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク上にペースト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ペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記基板を水平面内で位置決めする基板位置決め手段の座標系と、前記スクリーンマスクおよび基板を撮像する単一の撮像手段を水平面内で移動させる移動手段の座標系の２つの座標系があり、前記基板位置決め手段に設けられた２つの特徴点を前記単一の撮像手段により認識して、前記２つの特徴点それぞれのＸ方向とＹ方向の位置ずれ量と前記２つの特徴点を結ぶ直線のずれ角度を求めることにより、前記２つの特徴点のうち１つにおける位置ずれ量と前記ずれ角度を前記２つの座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量として求め、前記位置補正量に基づいて前記基板位置決め手段の位置補正を行う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や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程において、基板上にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、スクリーンマスク上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。
【０００３】
このスクリーン印刷においては、スクリーンマスクを基板に対して正確に位置合わせする必要がある。このため、スクリーン印刷装置の立ち上げ時における機械誤差の較正、品種切り替え時のスクリーンマスクの位置ずれ検出および生産時における基板の位置ずれ検出など、基板とスクリーンマスクの位置合わせ誤差を数値データとして定量的に把握し、これらの誤差を補正することが行われている。そしてこれらの誤差検出方法として従来より画像認識による方法が用いられている。このような目的のため、従来スクリーン印刷装置には、基板を認識するためのカメラと、スクリーンマスクを認識するためのカメラが別個に設けられ、それぞれのカメラによって得られた認識結果に基づいて前記誤差を検出することが行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスクリーン印刷装置には、以下に述べるような問題点があった。まずスクリーンマスクおよび基板を認識するカメラを個別に設けていたため、２つのカメラの光学系上の座標系の相対的位置関係を合わせることが必要であり、この位置合わせに煩雑な作業を要していた。またスクリーンマスクを認識するカメラは構造配置上上向きに設けられていたため、ゴミや異物がカメラ上に付着し誤認識を生じやすいという不具合があった。また装置立ち上げ時においては、基板を認識するカメラと基板を位置決めする位置決めテーブルとの相対的位置を較正する位置合わせ作業も、従来は位置合わせ治具を用いて作業者が手作業的に行っていた。このため、各作業者の熟練度によって位置合わせ精度がばらつき、結果として印刷品質の安定が確保され難いという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、位置精度を向上させ印刷品質を安定して確保できるスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク上にペースト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ペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記基板を水平面内で位置決めする基板位置決め手段の座標系と、前記スクリーンマスクおよび基板を撮像する単一の撮像手段を水平面内で移動させる移動手段の座標系の２つの座標系があり、前記基板位置決め手段に設けられた２つの特徴点を前記単一の撮像手段により認識して、前記２つの特徴点それぞれのＸ方向とＹ方向の位置ずれ量と前記２つの特徴点を結ぶ直線のずれ角度を求めることにより、前記２つの特徴点のうち１つにおける位置ずれ量と前記ずれ角度を前記２つの座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量として求め、前記位置補正量に基づいて前記基板位置決め手段の位置補正を行う。
【００１２】
本発明によれば、基板位置決め手段の座標系と、撮像手段を移動させる移動手段の座標系との位置ずれ量を撮像手段で取得した画像データに基づいて求めることにより、高精度の位置合わせを行うことができる。
【００１４】
【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側面図、図２は同スクリーン印刷装置の平面図、図３（ａ），（ｂ）、図４（ａ），（ｂ）は同スクリーン印刷装置の部分平面図、図５は同スクリーン印刷方法におけるカメラと基板位置決め部との位置合わせのフロー図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は同認識マークの画像図である。
【００１５】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、基板位置決め手段である基板位置決め部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上には基板６をクランパ８によって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２に示す搬入コンベア１４によって基板位置決め部１に搬入され、水平面内で位置決めされる。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６の位置を調整することができる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００１６】
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によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。スクリーンマスク１０上には、スキージユニット１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にペーストであるクリーム半田を供給し、スキージユニット１３のスキージをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の表面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１２ａ（図２参照）を介してクリーム半田が印刷される。
【００１７】
スクリーンマスク１０の上方には、単一の撮像手段であるカメラ２０が設けられている。図２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。すなわちＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２は、カメラ２０を水平面内で移動させる移動手段となっている。カメラ２０は基板６、クランパ８およびマスクプレート１２に設けられた特徴点としての各認識マークを撮像する。そして撮像により得られた画像データに基づいて各認識マークの位置が求められる。
【００１８】
図２に示すように、基板６には対角位置に特徴点である認識マーク６ａ，６ｂが設けられており、基板６を保持するクランパ８には、特徴点である認識マーク８ａ，８ｂが設けられている。さらにマスクプレート１２には、基板６に設けられた認識マーク６ａ，６ｂに対応した位置に開口１２Ａ（マスクプレート１２の破断範囲内に位置しているため鎖線で示している），１２Ｂが設けられており、マスクプレート１０に対して基板６が正しい位置関係にある状態では、開口１２Ａ，１２Ｂを介して上方から認識マーク６ａ，６ｂを目視により視認またはカメラ２０により撮像可能となっている。
【００１９】
次に図３、図４を参照してカメラ２０による上記各認識マークの撮像動作について説明する。これらの認識マークの撮像は、スクリーン印刷装置の立ち上げ時やメンテ時などに基板位置決め部の座標系とカメラ２０を移動させる移動手段との位置合わせ、スクリーンマスク１２を装着した後に行われるスクリーンマスク１２の位置ずれ検出、また実際の印刷稼働時に搬入された基板６の位置を検出する際などに行われるものである。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ）はマスクプレート１２に設けられた開口１２Ａ，１２Ｂを撮像する際のカメラ２０の動作を示している。まず図３（ａ）に示すように、Ｘ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２を駆動してカメラ２０を開口１２Ａの上方に位置させ、開口１２Ａを撮像する。次いで再びＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２を駆動してカメラ２０を開口１２Ｂの上方に移動させ同様に開口１２Ｂを撮像する。
【００２１】
図４（ａ），（ｂ）は、基板６に設けられた認識マーク６ａ，６ｂを撮像する際のカメラ２０の動作を示している。図４（ａ）に示すように、Ｙ軸テーブル３（図１参照）を駆動することにより基板位置決め部１の基板６をスクリーンマスク１０の外に移動させ、この状態でＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２を駆動してカメラ２０を認識マーク６ａ上に位置させ、撮像する。次いで図４（ｂ）に示すように、カメラ２０を認識マーク６ｂ上に位置させて同様に認識マーク６ｂを撮像する。
【００２２】
このとき、カメラ２０を基板６に対して相対的に移動させる工程において、基板６の搬送方向の移動はカメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１によって行い、搬送方向と直交する方向の移動のみを基板位置決め部１のＹ軸テーブル３を駆動することにより行う。このような撮像動作を行わせることにより、基板６の認識のために基板位置決め部１をＸ方向（基板搬送方向）へ駆動する必要がなく、したがって位置決め部１のＸ軸テーブル２の所要ストロークを小さくすることができ、装置の搬送方向の長さを短縮してコンパクト化を図ることが可能となる。
【００２３】
次に、図４（ｂ）に示すクランパ８の認識マーク８ａ，８ｂを認識することによって行われる基板位置決め部の位置ずれ補正処理について、図５のフローを参照して説明する。この位置ずれ補正処理は、基板位置決め部１に固有の座標系と、カメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２の座標系との位置ずれ量を、カメラ２０により取得した画像データに基づいて求め、この位置ずれ量に基づいて基板位置決め部１の位置補正を行うものである。そして、ここでは画像データとして基板位置決め部１のクランパ８に設けられた特徴点である認識マーク８ａ，８ｂを撮像することによって得られたものを用いる例を示している。
【００２４】
以下、図５のフローに沿って説明する。まず図４（ｂ）に示すクランパ８の認識マーク８ａ上にカメラ２０を移動し（ＳＴ１）、認識マーク８ａを撮像して得られた画像データに基づき認識マーク８ａの位置を認識する（ＳＴ２）。そして図６（ａ）に示すように認識マーク８ａのＸ方向とＹ方向の位置ずれ量ｘａ，ｙａを計算する（ＳＴ３）。次いでカメラ２０をクランパ８の認識マーク８ｂ上に移動し（ＳＴ４）、認識マーク８ｂを撮像し同様に位置を認識する（ＳＴ５）。
【００２５】
これにより図６（ｂ）に示すように認識マーク８ｂのＸ方向とＹ方向の位置ずれ量ｘｂ，ｙｂが求められ、図６（ｃ）に示すようにこれらの認識マーク８ａ，８ｂを結ぶ直線を求め、この直線のずれ角度θを求める（ＳＴ６）。すなわち、これにより位置合わせ対象の平面上に設けられた２点のうちの１点における位置ずれ量と、２点を結ぶ直線のずれ角度が求められたことになり、２つの独立した直交座標系の相対的な位置関係を特定する位置補正量が求められる。
【００２６】
そして求められた位置ずれ量とずれ角度に基づいて位置補正量を算出し、基板位置決め部１の動作を制御するプログラム上のマシンパラメータを修正する（ＳＴ７）。これにより、基板位置決め部１とカメラ２０を移動させるＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２との動作上の相対関係が常に正しく保たれ、カメラ２０による基板６の認識時の誤差を減少させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、基板位置決め手段の座標系と、撮像手段を移動させる移動手段の座標系との位置ずれに起因する位置補正量を撮像手段で取得した画像データに基づいて求めるようにしたので、高精度の位置合わせを効率よく行うことができる。
【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側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分平面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるカメラと基板位置決め部との位置合わせのフロー図
【図６】（ａ）本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
（ｂ）本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
（ｃ）本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
【符号の説明】
１  基板位置決め部
２  Ｘ軸テーブル
３  Ｙ軸テーブル
６  基板
６ａ、６ｂ  認識マーク
８  クランパ
８ａ、８ｂ  認識マーク
１０  スクリーンマスク
１２  マスクプレート
１２ａ  パターン孔
１２Ａ、１２Ｂ  開口部
１３  スキージユニット
２０  カメラ
２１  Ｘ軸テーブル
２２  Ｙ軸テーブル
【図１】
0004364333.tif 000002
【図２】
0004364333.tif 000003
【図３】
0004364333.tif 000004
【図４】
0004364333.tif 000005
【図５】
0004364333.tif 000006
【図６】
0004364333.tif 000007