(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とマスク夫々に設けた位置合わせマークの位置をカメラで観測し、該観測結果に基づいて前記基板とマスクの位置合わせを行った後、該基板にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷機の位置補正方法であって、
前記クリーム半田印刷機に、前記クリーム半田の印刷範囲内に複数の計測用マークを夫々設けた基準基板と基準マスクを所定位置にセットし、該基準基板及び基準マスク夫々の実際のマーク位置と、前記カメラで観測した当該基準基板及び基準マスクの夫々のマーク位置との差を予め求め、該求めた結果を各マーク位置毎の機械誤差のデータとして登録し、
実際の前記基板の印刷時に、前記カメラで観測した当該基板の位置合わせマークの位置データに、該位置合わせマークの位置に最も近い位置の前記登録した機械誤差のデータを加えて位置補正量のデータとし、該位置補正量のデータを用いて前記基板とマスクの位置補正を行うことを特徴としたクリーム半田印刷機の位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路パターンを有する基板に、その回路パターンに対応した孔（スリット）を有するマスクを重ねてクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷機における基板とマスクの位置補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板にクリーム半田を印刷する際には、先ず基板とマスクの回路パターンが夫々一致するように基板とマスクの位置合わせを行う。従来、かかる位置合わせには、基板とマスクを重ね合わせたときに夫々の回路パターンが一致するよう、基板及びマスクに夫々設けた位置合わせマークを用いていた。このような位置合わせ方法としては、例えば特開昭６１−２８７２９４号公報に開示されたものがある。
【０００３】
ここで、上記の如き位置合わせ方法を用いたクリーム半田印刷機で基板にクリーム半田を印刷するときは、先ず実際の印刷を行う前に、基板のサイズ，その厚さや基板及びマスクに設けた位置合わせマークの位置（以下「マーク位置」という）等も情報を入力して、試し刷りを行なっていた。また、基板のパターン巾が大きいときは、カメラで基板及びマスクのマーク位置を認識し、基板を保持するテーブルを微少量移動して位置合わせすることで、基板の所望の回路パターンの位置にズレが問題にならない程度にクリーム半田を印刷していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、近年の基板のパターンの狭小化により、そのパターン巾が０．３ｍｍ程度まで狭くなってくると、従来は問題にならなかった僅かのズレも見逃せなくなってきた。これが為、装置のオペレータが、その目で試し刷り等の印刷結果をチェックして、基板の所望の回路パターンに対する印刷のズレを判断し、テーブル移動時の位置補正データ（基板の面に対する横（Ｘ），縦（Ｙ），回転（θ）方向の印刷ズレ量）を入力してズレの解消を図っていた。しかしながら、その位置補正データをどの程度の値とするかは、オペレータの力量によるところが大きい。これが為、例えば経験の浅いオペレータにとっては、最適の位置補正データを得るのに補正データの入力と試刷りを繰り返し行うことが多々あり、補正の為に多くの時間を費やしていた。このように、従来は、基板とマスクの位置合わせが非効率的である、という不都合があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、基板とマスクの位置補正を簡単にしかも自動的に行うことのできるクリームハンダ印刷機の位置補正方法を提供することを、その目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明では、先ず、クリーム半田印刷機に、クリーム半田の印刷範囲内に複数の計測用マークを夫々設けた基準基板と基準マスクを所定位置にセットし、この基準基板及び基準マスク夫々の実際のマーク位置と、カメラで観測した当該基準基板及び基準マスクの夫々のマーク位置との差を予め求め、この求めた結果を各マーク位置毎の機械誤差のデータとして登録する。そして、実際の基板の印刷時に、カメラで観測した当該基板に設けた位置合わせマークの位置データに、この位置合わせマークの位置に最も近い位置の前記登録した機械誤差のデータを加えて位置補正量のデータとし、この位置補正量のデータを用いて基板とマスクの位置補正を行っている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクリーム半田印刷機の一実施形態について図１から図６に基づいて説明する。
【０００８】
先ず、本実施形態のクリーム半田印刷機の構成を図１に示す概略図に基づいて説明する。このクリーム半田印刷機は、図１に示すが如く、前工程の装置にて処理を終了した基板５を搬入する搬入コンベア１Ａを有する基板搬入部１と、この基板搬入部１から搬送されてきた基板５にクリーム半田を印刷する印刷部２と、この印刷部２から搬送されてきたクリーム半田印刷終了後の基板５を次工程に搬出する搬出コンベア８Ａを有する基板搬出部８と、本印刷機の動作を制御する図示しない制御部とを備えている。
【０００９】
上記印刷部２は、図１に示すが如く、基板５を保持し且つ水平方向（図１に示すＸ，Ｙ，θ方向）に移動可能な印刷テーブル６と、この印刷テーブル６を上下方向（図１に示すＺ方向）に例えばモータ等の駆動力で移動させる版離れ用の駆動機構（以下「版離れ機構」という）１２と、その印刷テーブル６の上方に配設され且つ基板５のパターンに対応した孔（スリット）を有するマスク７と、このマスク７の上方に配設され且つクリーム半田をそのマスク７の孔（スリット）を介して基板５に印刷する図示しないスキージ（機械へら）と、基板５やマスク７に夫々設けた位置合わせマークを検出するカメラ１０を備えたマーク認識機構と、基板搬入部１から搬送されてきた基板５を印刷テーブル６上まで搬入し且つクリーム半田印刷終了後の基板５を基板搬出部８に搬出する搬送コンベア３とを有する。
【００１０】
ここで、マーク認識機構は、基板５やマスク７の位置合わせマークを検出する上記カメラ１０と、このカメラ１０を印刷テーブル６とマスク７との間で水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）に移動させる図示しないカメラ移動手段とを有する。ここで、その位置合わせマークを検出したカメラ１０の位置に係る座標（Ｘ，Ｙ，θ）のデータは、前述した制御部に送られて記憶部に記録される。
【００１１】
次に、クリーム半田を印刷する基板５に設けた位置合わせマークの一例を図２を用いて説明する。基板５には一般的に図２に示すが如く二つの位置合わせマーク２１，２２が設定されている（通常は基板５の対角線上の二点）。これは、基板５とマスク７の各位置合わせマークを重ねる際に、一点のみの位置合わせマークではその点を中心に一方が回転すると正しく合わせることができないからであり、そのことから位置決めには一般的に二つの位置合わせマークを用いて行う。尚、実際の基板５では複雑な回路パターンがその基板５上に形成されているが、この図２においては煩雑さを避ける為に位置合わせマーク２１，２２とクリーム半田を塗るパターン（以下「塗布パターン」という）２３のみを現した。
【００１２】
また、クリーム半田を塗るときに基板５に重ねるマスク７には、基板５の位置合わせマーク２１，２２に対応する位置に二つの位置合わせマーク（図示略）が設定されている。
【００１３】
次に、本実施形態のクリーム半田印刷機の動作を図３から図５を用いて説明する。本実施形態にあっては、基板５にクリーム半田を印刷する前に、先ずその印刷範囲各点における本印刷機の機械誤差（ズレ量）の測定を行う。尚、そのズレ量の測定は、本印刷機においては１回行えばよく、あえて印刷毎に行う必要はない。
【００１４】
ここで、本印刷機の機械誤差によるズレについて説明する。前述した従来例にて何故印刷されたクリーム半田と所望するパターンにズレが生じるのかを検討すると、基板５やマスク７のマーク位置を認識する為にカメラ１０で位置合わせマークを検知するが、その際に、印刷機の制御プログラムが認識しているマーク位置と実際にカメラ１０が見ているマーク位置とに差があり、その要因としてカメラ１０の軸のぶれや印刷機の機械精度の誤差（組み付け誤差や個々の部品の誤差）が挙げられることが判明した。そして、このような誤差により印刷されたクリーム半田と所望するパターンにズレが生じ、試し刷りの後に補正データの入力が必要となっていた。また、その誤差は、上記印刷機の機械精度の誤差がある為、印刷機毎に異なっていることも判った。そして、このような印刷機固有の誤差があるので、補正値は個々の印刷機で異なり適宜印刷機毎の対応を要していた。
【００１５】
上記の誤差について図６を用いて詳述する。この図６に示す実線の円は実際のマーク位置であり、点線の円はカメラ１０で捕らえた位置合わせマークの画像である。このように、カメラ１０の軸のぶれ等の機械固有誤差により実線と点線の円が僅かに異なった位置になる。この差は個々の印刷機の機械精度の特性により印刷機毎に印刷範囲の各点で僅かに異なる各印刷機固有の値である。ここで、前述した従来例にて試し刷り後にオペレータが入力する水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）の補正値は、印刷機の制御プログラムが認識しているマーク位置と実際にカメラ１０が観測しているマーク位置とのズレ量であることが判った。これが為、以下の如く予め印刷範囲の各点における印刷機のズレ量を計測しておき、マーク位置に該当する位置のズレ量を補正値として使用することで、試刷り〜人の目で印刷結果判断〜補正値入力の従来例の如き工程を不要とした。
【００１６】
以下に、クリーム半田印刷の具体的な動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
先ず、本印刷機を最初（初回）に起動した場合、制御部は、この印刷機の最大印刷範囲の各点における機械誤差（ズレ量）を測定して記憶部に記録する（ステップＳ１）。
【００１８】
ここで、その機械誤差の測定方法について詳述する。本実施形態にあっては印刷機が取扱い可能な最大の基板のサイズにおける印刷範囲の各点のズレを計測し、その各点における水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）の補正値を予め自動採取する為、上記最大取扱可能サイズの図４に示すズレ量計測用の基板（基準基板）６２Ａとマスク（基準マスク）６２Ｂを用いる。例えば、その基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂは、図４に例示するものでは３３０ｍｍ×２５０ｍｍのものである。また、そのズレ量の計測箇所は多い程精度が上がるが、基板５の各点におけるズレの変化を考慮すると縦（Ｙ方向），横（Ｘ方向）夫々１０ｍｍ間隔程度で十分である。これが為、本実施形態の基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂには、図４に示すが如く、縦（Ｙ方向），横（Ｘ方向）夫々の方向に約１０ｍｍ間隔で計測用マーク（この場合は丸印）６１Ａ，６１Ｂを設けた。更に、本実施形態における基準基板６２Ａ及び基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置精度は、２μｍ以内の誤差となるように製作してある。尚、計測用マーク６１Ａ，６１Ｂは、必ずしも約１０ｍｍ間隔で設ける必要はない。
【００１９】
このように形成された基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂを配設した印刷機における機械誤差の測定は、先ず基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂの位置合わせを行う。この位置合わせは、例えば基準基板６２Ａの中央の一点（計測用マーク６１Ａ）を基準点とし、この基準点を基準マスク６２Ｂの中央の一点（計測用マーク６１Ｂ）に合わせる。そして、その基準点からみた基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂ夫々の他の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置を合わせる。ここで、その位置合わせの際には、最初に人手で基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂ夫々の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置を合わせる。しかる後、その計測用マーク６１Ａ，６１Ｂをカメラ１０で観測し、その観測結果に基づいて制御部が印刷テーブル６を水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）に駆動させて基準基板６２Ａを基準マスク６２Ｂに合わせる。
【００２０】
次に、その位置合わせされた基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂを固定し、制御部がカメラ１０を基準基板６２Ａの計測用マーク６１Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１Ｂの位置に移動させて、その位置における計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）を計測する。その際、前述したが如く基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１Ａ，６１Ｂは、２μｍ以内の誤差で製作されているので、印刷機の機構に狂いがなければ各計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）のズレ（誤差）はその範囲内にある。しかしながら、実際の印刷機では、計測する点によりカメラ１０の軸のぶれ等があるのでそれ以上のズレが発生している。これが為、制御部は、カメラ１０で観測した計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）の位置の水平方向（Ｘ，Ｙ，θ方向）のズレ量を計測し、そのズレ量を計測用マーク６１Ａ（６１Ｂ）の位置におけるカメラ１０（印刷機）の機械固有誤差として記憶部に記録する。
【００２１】
ここで、そのズレ量の計測について図５を用いて詳述する。この図５においては、実線の交点を基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置とし、破線の交点をカメラ１０で見た基準基板６２Ａや基準マスク６２Ｂの計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置として示す。この図６に示すように、実際の計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置（例えば図中のＡ点，Ｂ点）に対して、カメラ１０で見た計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置（例えば図中のＡ’点，Ｂ’点）はズレた状態で観測される。制御部は、そのズレ量（例えば図中のＡ点とＡ’点，Ｂ点とＢ’点のズレ量）７１の計測を基準基板６２Ａと基準マスク６２Ｂの全ての計測用マーク６１Ａ，６１Ｂに対して行い、その計測結果を各計測用マーク６１Ａ，６１Ｂの位置における機械固有誤差として記憶部に記録する。
【００２２】
このようにして印刷機における機械誤差の測定（ステップＳ１）が行われた後、実際の基板５の印刷を行う。先ず、図３に示すが如く、基板５のサイズ，マーク位置，印刷圧力，印刷速度等の印刷条件を設定する（ステップＳ２）。そして、基板５のサイズに対応させて図示しないガイドを設定すると共に、マスク７を所定位置に固定して印刷の準備をする（ステップＳ３）。ここで、そのガイドとは、基板５とマスク７のマーク位置が略一致するように印刷テーブル６上で搬送されてきた基板５を停止させるものである。続いて、実際の基板５及びマスク７のマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）を、後述するマーク位置の認識に用いる為に記憶部に登録する（ステップＳ４）。
【００２３】
次に、搬入コンベア１から印刷テーブル６に基板５が搬送される。そして、この基板５が上記ガイドに係止された後、印刷テーブル６に載置されると、制御部は、カメラ１０に基板５及びマスク７のマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）を観測させる。続いて、制御部は、ステップＳ４にて登録されたマーク位置が、ステップＳ１で求めた各位置の機械誤差の内の何れに最も近いかを判定し、該当する機械誤差（Ｘ，Ｙ，θ）のデータを記憶部から読み込む。そして、制御部は、登録されたマーク位置，カメラ１０に観測されたマーク位置，及び読み込まれた機械誤差のデータを用いて印刷テーブル６を基板５と共に水平方向に移動させ、基板５とマスク７の位置を補正する（ステップＳ５）。例えば、登録された実際のマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）が（１０，５０，０），カメラ１０で見たマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）が（１１，４９，−１），機械誤差（Ｘ，Ｙ，θ）が（−１，１，−１．５）の場合、印刷テーブル６を移動させる前のマーク位置（Ｘ，Ｙ，θ）は、カメラ１０で見たマーク位置及び機械誤差から（１２，４８，０．５）である。そして、この補正データと実際のマーク位置とから、印刷テーブル６の移動量が（−２，＋２，−０．５）であると制御部が演算し、位置合わせを行う。
【００２４】
このことにより、カメラ１０で捕らえたマークと実際にマークのある位置のズレを自動的に補正できるようになり、試し刷りして人の目で印刷結果を判断して補正値を入力し、再度試し刷りして人の目で印刷結果を判断する従来例の工程を不要とした。
【００２５】
このようにして基板５とマスク７の位置合わせが終了すると、カメラ１０を印刷テーブル６又はマスク７位置から退避させ、印刷テーブル６を上昇させてマスク７と基板５を密着させる。そして、クリーム半田をスキージ（機械へら）でマスク７の上から塗って基板５のパターンにクリーム半田を転写する（ステップＳ６）。その後、版離れ機構１２により基板５に転写された半田の形状を崩さないように、マスク７と基板５を２〜３ｍｍ程度離し、更に印刷テーブル６を下降させる。その後、基板５を搬出コンベア８に搬送して一枚の基板について印刷を終了する（ステップＳ７）。尚、開始時に機械誤差が予め登録されていれば、即ち通常は、図３に示すが如く機械誤差の測定と登録を行わずステップＳ２の印刷条件の設定に移る。
【００２６】
以上示したが如く、本実施形態の位置補正方法を用いることによって、即ち印刷範囲内に複数（数十点以上）のマークを設けた基準基板６２Ａ及び基準マスク６２Ｂを用いて、夫々の点における機械的誤差を測定して記憶しておき、実際に印刷する基板５に設けた位置合わせマーク２１，２２の補正時に、予め求めておいた機械誤差を加味して補正値とすることで、機械の調整の手間を無くし、自動的に精度の良い位置合わせを行うことができ、高精度の印刷が可能となった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係るクリーム半田印刷機の位置補正方法によれば、予め機械の固有誤差を計測しておくことにより、試し刷りして人の目で印刷結果を判断して補正値を入力し、再度試し刷りする従来例の如き工程を不要とした。このことにより、経験の浅いオペレータでも容易に正確な印刷結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーム半田印刷機の一実施形態の概略構成図である。
【図２】基板に設けた位置合わせマークの一例を示す図である。
【図３】自動補正を行う印刷機の動作を示すフローチャートである。
【図４】基準基板や基準マスクに設けた計測用マークの一例を示す図である。
【図５】基準基板のマーク位置とそれをカメラで捕らえたマーク位置のズレの一例を示す図である。
【図６】実際のマーク位置とそれをカメラで捕らえたマーク位置のズレを説明する説明図である。
【符号の説明】
１Ａ  搬入コンベア
３  搬送コンベア
５  基板
６  印刷テーブル
７  マスク
８Ａ  搬出コンベア
１０  カメラ
１２  版離れ機構
２１，２２  位置合わせマーク
６１Ａ，６１Ｂ  計測用マーク
６２Ａ  基準基板
６２Ｂ  基準マスク
７１  ズレ量
【図１】
0004341199.tif 000002
【図２】
0004341199.tif 000003
【図３】
0004341199.tif 000004
【図４】
0004341199.tif 000005
【図５】
0004341199.tif 000006
【図６】
0004341199.tif 000007