(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレット上に並べて搭載した複数の基板の上方に１枚のスクリーンマスクを位置させて前記複数の基板に一括して所定のパターンをスクリーン印刷する方法において、
前記スクリーンマスクの各基板に対応する印刷用開口部の位置又はその位置を特定する位置情報（以下これらを「マスク位置情報」という）を実測又は入力するマスク位置情報取得工程と、
前記マスク位置情報に基づいて前記パレットに対応する各基板の搭載位置を位置決めして各基板を前記パレットに粘着させる基板粘着工程と、
前記パレットに粘着した前記複数の基板の上方に前記スクリーンマスクを位置させて両者を位置合わせした状態で前記複数の基板に所定のパターンをスクリーン印刷する印刷工程と
を含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項２】
前記マスク位置情報取得工程では、前記印刷工程で使用するスクリーン印刷機に装備されたカメラで前記スクリーンマスクを撮像してその撮像画像を画像処理して前記マスク位置情報を実測し、
前記基板粘着工程では、部品実装機の吸着ノズルで前記基板を吸着して前記パレットに粘着させる作業を行うことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項３】
パレット上に並べて搭載した複数の基板の上方に１枚のスクリーンマスクを位置させて前記複数の基板に一括して所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷システムにおいて、
前記スクリーンマスクの各基板に対応する印刷用開口部の位置又はその基準位置となる情報（以下これらを「マスク位置情報」という）を実測又は入力するマスク位置情報取得手段と、
前記マスク位置情報に基づいて前記パレットに対応する各基板の搭載位置を位置決めして各基板を前記パレットに粘着させる基板粘着手段とを
備えていることを特徴とするスクリーン印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パレット上に並べて搭載した複数の基板の上方に１枚のスクリーンマスクを位置させて前記複数の基板に一括して所定のパターンをスクリーン印刷するスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷システムに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板に能率良くスクリーン印刷するために、例えば特許文献１（特開２００５−１４３２５号公報）に記載されているように、１枚のパレット（トレイ）上に複数の基板を並べて搭載し、このパレットをスクリーン印刷機に搬入して、パレット上の複数の基板の上方に１枚のスクリーンマスクを位置させて複数の基板に一括して所定のパターンをスクリーン印刷するようにしたものがある。更に、特許文献１には、パレット上に複数の基板を保持させる方法として、薄くて変形可能なフレキシブル基板の場合は、作業者が目視によってフレキシブル基板をパレットに位置決めして貼り付けることが記載され、また、通常のプリント基板等の場合は、その基板に形成した位置決め穴を、パレットに固定した位置決めピンに嵌合して位置決め保持することが記載されている。
【０００３】
しかし、基板の位置決め穴をパレットの位置決めピンに嵌合して位置決め保持する場合でも、位置決め穴や位置決めピンの製造ばらつきや両者の嵌合のためのクリアランスによって各基板の搭載位置に位置ずれが生じることは避けられない。また、作業者が目視によって基板をパレットに位置決めして貼り付ける場合は、位置決めピンによって機械的に位置決めする場合よりも、各基板の位置ずれが更に大きくなることは避けられない。このため、１枚のスクリーンマスクによって複数の基板に一括してスクリーン印刷する際に、パレット上の各基板の位置ずれによって、各基板のパターン印刷位置に位置ずれが生じて、印刷不良の基板を生産してしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１のスクリーン印刷機では、パレットと各基板にそれぞれ位置認識マークを形成し、パレットに搭載した各基板の位置認識マークとパレットの位置認識マークをそれぞれカメラで撮像して、その撮像画像を画像処理してパレット上の各基板の位置ずれ量を測定し、予め設定された許容値を越える位置ずれ量の基板を除外し、残りの基板の位置ずれ量の平均値を演算して、その位置ずれ量の平均値を用いてスクリーンマスクに対してパレットの位置を補正して、パレット上の複数の基板に一括してスクリーン印刷するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１４３２５号公報（第２頁〜第５頁、図１、図２等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のスクリーン印刷機では、パレット上に位置ずれ量が許容値を越える基板が存在する場合に、位置ずれ量が許容値を越える基板も他の基板と一緒にスクリーン印刷されるため、位置ずれ量が許容値を越える基板がそのまま印刷不良基板になってしまい、印刷不良基板の生産を未然に防止できない。しかも、スクリーンマスクの製造ばらつきによるスクリーンマスクの印刷用開口部の位置ずれに起因する印刷位置のずれに対しては全く対応できない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、パレット上の基板の位置ずれやスクリーンマスクの印刷用開口部の位置ずれに起因する印刷不良基板の生産を未然に防止できるスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、パレット上に並べて搭載した複数の基板の上方に１枚のスクリーンマスクを位置させて前記複数の基板に一括して所定のパターンをスクリーン印刷する技術において、前記スクリーンマスクの各基板に対応する印刷用開口部の位置又はその位置を特定する位置情報（以下これらを「マスク位置情報」という）を実測又は入力するマスク位置情報取得工程（マスク位置情報取得手段）と、前記マスク位置情報に基づいて前記パレットに対する各基板の搭載位置を位置決めして各基板を前記パレットに粘着させる基板粘着工程（基板粘着手段）と、前記パレットに粘着した前記複数の基板の上方に前記スクリーンマスクを位置させて両者を位置合わせした状態で前記複数の基板に所定のパターンをスクリーン印刷する印刷工程とを実行するようにしたものである。      
【０００８】
要するに、本発明では、スクリーンマスクの各基板に対応する印刷用開口部の位置に関するマスク位置情報を実測又は入力した後に、そのマスク位置情報に基づいてパレットに対する各基板の搭載位置を位置決めして各基板をパレットに粘着させるため、スクリーンマスクの製造ばらつきによるスクリーンマスクの印刷用開口部の位置ずれがあったとしても、実際に使用するスクリーンマスクの印刷用開口部の位置に合わせてパレットに対する各基板の搭載位置を位置決めして各基板をパレットに粘着させることができ、パレット上の各基板の位置とスクリーンマスクの印刷用開口部の位置との位置合わせ精度を高めることができる。これにより、パレット上の基板の位置ずれやスクリーンマスクの印刷用開口部の位置ずれに起因する印刷不良基板の生産を未然に防止することができる。
【０００９】
この場合、マスク位置情報は、予め、作業者がスクリーンマスクの印刷用開口部の位置を実測して制御装置に入力するようにしても良いが、スクリーン印刷機に装備されたカメラでスクリーンマスクを撮像してその撮像画像を画像処理してマスク位置情報を実測するようにしても良い。このようにすれば、実際に使用するスクリーンマスクの撮像画像に基づいて精度の高いマスク位置情報を自動的に取得することができる。
【００１０】
また、基板粘着工程で、部品実装機の吸着ノズルで基板を吸着してパレットに粘着させる作業を行うようにすると良い。このようにすれば、部品実装機に装備された吸着ノズルの位置決め機能を使用して基板をパレットの目標とする搭載位置に正確に粘着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
本実施例１のスクリーン印刷・実装システムは、図１に示すように、パレット１１を搬送する搬送経路１２に沿って、第１の部品実装機１３、スクリーン印刷機１４、第２の部品実装機１５、第３の部品実装機１６等を順番に配置し、これら各装置１３〜１６の制御部（図示せず）と生産管理コンピュータ１７との間で各種の制御信号やデータ信号を送受信することで、各装置１３〜１６の動作を制御するようにしている。
【００１３】
第１の部品実装機１３は、吸着ノズル２１（図２参照）をＸ−Ｙ−Ｚ方向及びθ方向（水平回転方向）に駆動する機能を備え、吸着ノズル２１で基板２２を吸着して、後述するマスク位置情報に基づいてパレット１１に対して該基板２２を位置決めして粘着させる作業を繰り返して、パレット１１上に複数の基板２２を粘着させる。
【００１４】
この場合、基板２２は、プリント基板、セラミック基板、フレキシブル基板等、どのような材質の基板であっても良い。パレット１１の上面には、基板２２を着脱可能に粘着保持するための粘着層が形成されている。
【００１５】
また、基板２２には、複数（例えば２個）の位置認識マーク２３が形成され、第１の部品実装機１３に装備されたカメラ（図示せず）で、吸着ノズル２１に吸着した基板２２の位置認識マーク２３を撮像してその撮像画像を画像処理することで、吸着ノズル２１に対する基板２２の吸着位置のＸ−Ｙ方向及びθ方向のずれ量を認識して、吸着ノズル２１に吸着した基板２２をパレット１１に粘着する際に、吸着ノズル２１のＸ−Ｙ方向及びθ方向の動作量を基板２２の吸着位置のずれ量に応じて補正するようにしている。
【００１６】
尚、吸着ノズル２１に基板２２を吸着する前に、カメラで基板２２の位置認識マーク２３を撮像して基板２２の位置を認識して、常に基板２２の決められた一定の吸着位置（例えば中心位置）を正確に吸着ノズル２１で吸着できるように、吸着動作時に吸着ノズル２１のＸ−Ｙ方向及びθ方向の動作量を基板２２の位置認識結果に応じて補正するようにしても良い。
【００１７】
スクリーン印刷機１４は、パレット１１上に粘着した複数の基板２２の上方にスクリーンマスク２４（図３参照）を位置させて両者を位置合わせした状態で複数の基板２２にクリーム半田、導体ペースト等で所定のパターンをスクリーン印刷する。図３に示すように、スクリーンマスク２４には、複数の基板２２に所定のパターンをスクリーン印刷するための複数組の印刷用開口部２５が形成され、更に、このスクリーンマスク２４には、各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）に対応してそれぞれ複数（例えば２個）の位置認識マーク２６が形成され、各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）に対応する位置認識マーク２６をカメラ２７で撮像してその撮像画像を画像処理することで、各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）を認識してそれらの位置情報であるマスク位置情報を取得するようにしている。尚、各組の印刷用開口部２５をカメラ２７で撮像して各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）を画像認識するようにしても良い。
【００１８】
第２の部品実装機１５と第３の部品実装機１６は、吸着ノズル（図示せず）で電子・電気部品を吸着して、スクリーン印刷後の各基板２２の所定位置に該電子・電気部品を実装する。
【００１９】
以上のように構成したスクリーン印刷・実装システムでは、スクリーン印刷機１４のスクリーンマスク２４が取り替えられる毎に、そのスクリーンマスク２４の各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）に対応する位置認識マーク２６をカメラ２７で撮像してその撮像画像を画像処理することで、各組の印刷用開口部２５の位置（各基板２２の印刷位置）を認識して、それらの位置情報であるマスク位置情報を取得する（マスク位置情報取得工程／マスク位置情報取得手段）。
【００２０】
このマスク位置情報は、スクリーン印刷機１４の制御部から生産管理コンピュータ１７に送信され、更に、この生産管理コンピュータ１７から第１の部品実装機１３の制御部に送信される。尚、スクリーン印刷機１４の制御部からマスク位置情報を第１の部品実装機１３の制御部に直接送信するようにしても良い。
【００２１】
その後、第１の部品実装機１３に空のパレット１１を搬入して所定位置で停止させる。この後、第１の部品実装機１３の吸着ノズル２１に基板２２を吸着し、その基板２２の位置認識マーク２３をカメラで撮像してその撮像画像を画像処理することで、吸着ノズル２１に対する基板２２の吸着位置のＸ−Ｙ方向及びθ方向のずれ量を認識して、吸着ノズル２１に吸着した基板２２をパレット１１に粘着する際に、吸着ノズル２１のＸ−Ｙ方向及びθ方向の動作量を基板２２の吸着位置のずれ量に応じて補正した上で、該基板２２をパレット１１に粘着する。以上のような動作を繰り返して、マスク位置情報に基づいてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置を位置決めして複数の基板２２をパレット１１に粘着させる（基板粘着工程／基板粘着手段）。
【００２２】
この際、パレット１１に基準位置認識マークを形成して、この基準位置認識マークの位置を画像認識して、この基準位置認識マークの位置を基準にしてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置を位置決めするようにしても良い。パレット１１に基準位置認識マークが形成されていない場合は、最初にパレット１１に粘着した基板２２の位置認識マーク２３の位置を基準にして、２枚目以降の基板２２の搭載位置を位置決めするようにすれば良い。
【００２３】
この後、基板２２が粘着されたパレット１１を、第１の部品実装機１３からスクリーン印刷機１４へ搬送して、該パレット１１をスクリーン印刷機１４内の印刷テーブル（図示せず）に保持させると共に、該パレット１１上の複数の基板２２の上方にスクリーンマスク２４を位置させた状態にする。この際、スクリーン印刷機１４のカメラ２７で、パレット１１上の各基板２２の位置認識マーク２３の中から例えば２つの位置認識マーク２３を撮像してスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５に対するパレット１１上の基板２２の位置ずれ量を認識し、その位置ずれ量に応じて、該パレット１１を保持する印刷テーブルの位置をＸ−Ｙ方向及びθ方向に補正することで、スクリーンマスク２４の印刷用開口部２５に対してパレット１１上の基板２２を位置合わせした状態にする。
【００２４】
尚、パレット１１の基準位置認識マークの位置を基準にしてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置が位置決めされている場合は、パレット１１の基準位置認識マークの位置を画像認識して、スクリーンマスク２４の印刷用開口部２５に対するパレット１１上の基板２２の位置ずれ量を認識するようにしても良い。
【００２５】
このようにして、スクリーンマスク２４の印刷用開口部２５に対してパレット１１上の基板２２を位置合わせした状態で、スクリーンマスク２４上でスキージ（図示せず）を移動させてパレット１１上の複数の基板２２に一括して所定のパターンをスクリーン印刷する。
【００２６】
スクリーン印刷後、スクリーン印刷機１４から、パレット１１を第２の部品実装機１５、第３の部品実装機１６へ順次搬送し、各部品実装機１５，１６の吸着ノズルで電子・電気部品を吸着して、パレット１１上のスクリーン印刷後の各基板２２の所定位置に電子・電気部品を順次実装する。
【００２７】
以上説明した本実施例１によれば、スクリーンマスク２４の各基板２２に対応する印刷用開口部２５の位置に関するマスク位置情報を画像認識により取得した後に、そのマスク位置情報に基づいてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置を位置決めして各基板２２をパレット１１に粘着させるため、スクリーンマスク２４の製造ばらつきによるスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５の位置ずれがあったとしても、実際に使用するスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５の位置に合わせてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置を位置決めして各基板２２をパレット１１に粘着させることができ、パレット１１上の各基板２２の位置とスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５の位置との位置合わせ精度を高めることができる。これにより、パレット１１上の基板２２の位置ずれやスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５の位置ずれに起因する印刷不良基板の生産を未然に防止することができる。
【００２８】
この場合、マスク位置情報は、予め、作業者がスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５の位置を実測して生産管理コンピュータ１７（又は第１の部品実装機１３の制御部）に入力するようにしても良いが、本実施例１のように、スクリーン印刷機１４に装備されたカメラ２７でスクリーンマスク２４を撮像してその撮像画像を画像処理してマスク位置情報を実測するようにすれば、実際に使用するスクリーンマスク２４の撮像画像に基づいて精度の高いマスク位置情報を自動的に取得することができる。
【００２９】
また、本実施例１では、基板粘着工程で、第１の部品実装機１３の吸着ノズル２１で基板２２を吸着してパレット１１に粘着させる作業を行うようにしているので、第１の部品実装機１３に装備された吸着ノズル２１の位置決め機能を使用して基板２２をパレット１１の目標とする搭載位置に正確に粘着させることができる。
【実施例２】
【００３０】
図４に示す本発明の実施例２では、パレット１１を搬送する搬送経路３２に沿って、スクリーン印刷機３３、第１の部品実装機３４、第２の部品実装機３５等を順番に配置し、これら各装置３３〜３５の制御部（図示せず）と生産管理コンピュータ３６との間で各種の制御信号・データ信号を送受信することで、各装置３３〜３５の動作を制御するようにしている。以下の説明では、前記実施例１と実質的に同一の部分には同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００３１】
本実施例２では、空のパレット１１をスクリーン印刷機３３を通過させて第１の部品実装機３４まで搬送し、この第１の部品実装機３４で、前記実施例１と同様の方法で、マスク位置情報に基づいてパレット１１に対する各基板２２の搭載位置を位置決めして複数の基板２２をパレット１１に粘着させる。
【００３２】
この後、基板２２が粘着されたパレット１１を、第１の部品実装機３４から逆方向（上流方向）に搬送してスクリーン印刷機３３に搬入し、前記実施例１と同様の方法で、パレット１１上の複数の基板２２の上方にスクリーンマスク２４を位置させてスクリーンマスク２４の印刷用開口部２５に対してパレット１１上の基板２２を位置合わせした状態で、スクリーンマスク２４上でスキージを動作させてパレット１１上の複数の基板２２に一括して所定のパターンをスクリーン印刷する。
【００３３】
スクリーン印刷後、スクリーン印刷機３３から、パレット１１を第１の部品実装機３４を通過させて第２の部品実装機３５まで搬送し、この第２の部品実装機３５の吸着ノズルで電子・電気部品を吸着して、パレット１１上のスクリーン印刷後の各基板２２に電子・電気部品を実装する。尚、パレット１１に基板２２を粘着させる第１の部品実装機３４においても、パレット１１上のスクリーン印刷後の各基板２２に電子・電気部品を実装するようにしても良い。
【００３４】
以上説明した本実施例２では、スクリーン印刷機３３の上流側に部品実装機が配置されていない従来の部品実装ラインと同じ装置の配列順序でも、本発明を適用して実施でき、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
その他、本発明は、スクリーン印刷・実装システムを構成する各装置の台数や配列順序を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１のスクリーン印刷・実装システムの構成例を概略的に示す図である。
【図２】スクリーン印刷機に装備されるスクリーンマスクとカメラを説明する図である。
【図３】第１の部品実装機の吸着ノズルで吸着した基板をパレットに粘着させる方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２のスクリーン印刷・実装システムの構成例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１…パレット、１２…搬送経路、１３…第１の部品実装機、１４…スクリーン印刷機、１５…第２の部品実装機、１６…第３の部品実装機、１７…生産管理コンピュータ、２１…吸着ノズル、２２…基板、２３…位置認識マーク、２４…スクリーンマスク、２５…印刷用開口部、２６…位置認識マーク、２７…カメラ、３２…搬送経路、３３…スクリーン印刷機、３４…第１の部品実装機、３５…第２の部品実装機、３６…生産管理コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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