JP2001068843A - 半田ペースト印刷方法，半田ペースト印刷装置及び半田ペースト印刷用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の導体部の隣接間隔を微小化した場合で
もこれら導体部への半田ペースト印刷を高精度下で行う
ことができる半田ペースト印刷方法を提供する。 【解決手段】 基板１０の被印刷面をマスク４０の下面
に接触させた状態で、マスク４０のマーク露出部４１ｂ
とマーク露出部４１ｂから露出する基板１０の位置決め
マーク１２との位置関係を検出し、この検出結果に基づ
いて基板１０の位置修正を行うので、従来のように位置
修正後に基板１０を移動させることによる不具合、即
ち、基板移動過程の動作精度や振動等を原因として基板
１０に位置ずれを生じることを確実に防止することがで
きる。また、基板１０の導体部１１に半田ペーストＳＰ
を印刷する状態において位置検出と位置修正を行うの
で、基板１０とマスク４０との位置合わせを正確に行っ
て印刷精度を格段高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に設けられた
ランド等の導体部に半田ペーストを印刷する際に有用な
半田ペースト印刷方法と半田ペースト印刷装置と半田ペ
ースト印刷用マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１〜図１４を参照してこの種従来の
半田ペースト印刷方法について説明する。図中の符号１
１０は基板、１２０は基板１１０を間欠移動させる搬送
レール、１３０は基板１１０を保持可能な可動テーブ
ル、１４０は搬送レール１２０の脇に固定配置されたマ
スク、１５０は搬送レール１２０間に位置する可動テー
ブル１３０の上方に固定配置されたカメラ、１６０は半
田ペーストを基板１１０に印刷するためのスキージ、Ｓ
Ｐは半田ペーストである。

【０００３】基板１１０にはランド等の導体部１１１が
所定パターンで形成されており、対角線方向で対向する
２隅には点形状の位置決めマーク１１２が形成されてい
る。この基板１１０は搬送レール１２０によって間欠搬
送され、搬送レール１２０間に位置する可動テーブル１
３０上に送り込まれ、吸引等の方法によって可動テーブ
ル１３０に保持される。ちなみに可動テーブル１３０は
周知のＸＹθテーブルである。

【０００４】基板１１０の導体部１１１に半田ペースト
を印刷するときは、まず、図１２に示すように、可動テ
ーブル１３０上の基板１１０の位置決めマーク１１２を
２台のＣＣＤカメラ１５０によってそれぞれ撮像する。

【０００５】撮像後はカメラ１５０からの画像データを
利用して画像処理装置（図示省略）によって基板位置を
割り出す。割り出された基板位置が予め設定した基準位
置と異なるときには基板位置が基準位置と合致するよう
に可動テーブル１３０をＸ・Ｙ・θ方向に適宜動かして
位置修正を行う。

【０００６】基板１１０の位置を修正した後は、図１３
に示すように、可動テーブル１３０を動かして基板１１
０をマスク１４０の下側に移動させ、さらに、可動テー
ブルを１３０を図示省略の昇降機構によって上昇させて
基板１１０の被印刷面をマスク１４０の下面に接触させ
る。このマスク１４０は、基板１１０の導体部１１１に
整合した配列の開口部１４１ａを有するマスクプレート
１４１と、マスクプレート１４１の周囲を保持する枠体
１４２とから成る。

【０００７】基板１１０の被印刷面をマスク１４０の下
面に接触させた後は、スキージ１６０を図示省略の駆動
機構によって図１３のように動かして半田ペーストＳＰ
をマスク１４０の開口部１４１ａに押し込み、これを基
板１１０の導体部１１１に印刷する。

【０００８】基板１１０の導体部１１１に半田ペースト
ＳＰを印刷した後は、図１４に示すように、可動テーブ
ル１３０を前記の昇降機構によって下降させ、可動テー
ブル１３０を動かして印刷後の基板１１０を初期位置に
復帰させる。

【０００９】この後は、後続の基板１１０が可動テーブ
ル１３０上に送り込まれて前記と同様の手順で半田ペー
ストの印刷が実施され、印刷済みの基板１１０は搬送レ
ール１２０によって別位置に搬送される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来方法では、
基板１１０が可動テーブル１３０上に送り込まれた時点
でこの基板１１０の位置修正を行い、位置修正後に基板
１１０をマスク１４０の下側に移動させてその被印刷面
をマスク１４０の下面に接触させて印刷を行うようにし
ているため、前記の位置修正が正確に行えたとしても、
位置修正後の基板１１０をマスク１４０の下側に移動さ
せてその被印刷面をマスク１４０の下面に接触させるま
での過程で動作精度や振動等を原因として基板１１０に
多少なりの位置ずれが生じてしまう。

【００１１】基板１１０の導体部１１１の隣接間隔が大
きい場合、例えば、隣接間隔が０．５ｍｍ以上である場
合には前記のような位置ずれを生じてもペースト印刷自
体に特段の不具合を生じることはない。しかし、最近の
高密度実装の要求に応じるために導体部１１１の隣接間
隔を０．２ｍｍや０．１ｍｍやそれ以下にすると、隣接
する導体部１１１に印刷された半田ペーストが接触して
電気的な短絡を生じる恐れが高くなる。

【００１２】本発明は前記事情に鑑みて創作されたもの
で、その目的とするところは、基板の導体部の隣接間隔
を微小化した場合でもこれら導体部への半田ペースト印
刷を高精度下で行うことができる半田ペースト印刷方法
と半田ペースト印刷装置と半田ペースト印刷用マスクを
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半田ペースト印刷方法は、位置決めマ
ークが形成された基板と、基板の位置決めマークに対応
する位置にこの位置決めマークを露出するためのマーク
露出部を有するマスクを用意し、基板の被印刷面をマス
クの下面に接触させた状態で、マスクのマーク露出部と
マーク露出部から露出する基板の位置決めマークとの位
置関係を検出し、マスクのマーク露出部と基板の位置決
めマークとの位置関係にずれがあるときには、基板とマ
スクとの相対位置を変化させて基板の位置修正を行う、
ことをその特徴としている。

【００１４】この半田ペースト印刷方法によれば、基板
の被印刷面をマスクの下面に接触させた状態で、マスク
のマーク露出部とマーク露出部から露出する基板の位置
決めマークとの位置関係を検出し、この検出結果に基づ
いて基板の位置修正を行うので、従来のように位置修正
後に基板を移動させることによる不具合、即ち、基板移
動過程の動作精度や振動等を原因として基板に位置ずれ
を生じることを確実に防止することができる。また、基
板の導体部に半田ペーストを印刷する状態において位置
検出と位置修正を行うので、基板とマスクとの位置合わ
せを正確に行って印刷精度を格段高めることができる。
これにより、基板の導体部の隣接間隔が微小化した場合
でもこれら導体部への半田ペースト印刷を高精度下で極
めて良好に行うことができる。

【００１５】また、本発明に係る半田ペースト印刷装置
は、基板の位置決めマークに対応する位置にこの位置決
めマークを露出するためのマーク露出部を有するマスク
と、基板の被印刷面をマスクの下面に接触させた状態
で、マスクのマーク露出部とマーク露出部から露出する
基板の位置決めマークとの位置関係を検出する位置検出
手段と、マスクのマーク露出部と基板の位置決めマーク
との位置関係にずれがあるときに、基板とマスクとの相
対位置を変化させて基板の位置修正を行う位置修正手段
と、位置修正後にマスクを介して基板の導体部に半田ペ
ーストを印刷する刷り込み手段とを備える、ことをその
特徴としている。

【００１６】この半田ペースト印刷装置によれば、前記
の半田ペースト印刷方法を的確且つ安定に実施すること
ができる。

【００１７】さらに、本発明に係るペースト印刷用マス
クは、基板の位置決めマークに対応する位置にこの位置
決めマークを露出するためのマーク露出部を有する、こ
とをその特徴としている。

【００１８】この半田ペースト印刷用マスクによれば、
前記の半田ペースト印刷方法における位置検出、即ち、
マスクのマーク露出部とマーク露出部から露出する基板
の位置決めマークとの位置関係を検出することを的確に
実施することができる。

【００１９】本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構
成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって
明らかとなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図６は本発明の一実施形態
を示すもので、図中の符号１０は基板、２０は基板１０
を間欠移動させる搬送レール、３０は基板１０を保持可
能な可動テーブル、４０は搬送レール２０の脇に固定配
置されたマスク、５０はマスク４０の上方に配置された
移動可能なカメラ、６０は半田ペーストを基板１０に印
刷するためのスキージ、ＳＰは半田ペーストである。

【００２１】基板１０にはランド等の導体部１１が所定
パターンで形成されており、対角線方向で対向する２隅
には点形状の位置決めマーク１２が形成されている。位
置決めマーク１２は導体部１１を形成するときに導体部
１１と同一材料によって形成してもよく、導体部１１を
形成する前後で導体部１１と別材料によって形成しても
よい。この基板１０は搬送レール２０によって間欠搬送
され、搬送レール２０間に位置する可動テーブル３０上
に送り込まれ、吸引等の方法によって可動テーブル３０
に保持される。ちなみに可動テーブル３０は周知のＸＹ
θテーブルである。

【００２２】基板１０の導体部１１に半田ペーストを印
刷するときには、図２に示すように、可動テーブル３０
を動かして基板１０をマスク４０の下側に移動させ、さ
らに、可動テーブルを３０を図示省略の昇降機構によっ
て上昇させて基板１０の被印刷面をマスク４０の下面に
接触させる。ここでの接触及び特許請求の範囲に記載の
「接触」の文言には接触に近い状態で近接するもの、具
体的には、後述のマーク露出部４１ｂ及び位置決めマー
ク１２の検出に支障のない範囲で基板１０の被印刷面と
マスク４０の下面とが離れている状態も含まれる。この
マスク４０は、基板１０の導体部１１に整合した配列の
開口部４１ａを有するマスクプレート４１と、マスクプ
レート４１の周囲を直接或いは布材等を介して保持する
枠体４２とから成り、マスクプレート４１には、基板１
０の２つの位置決めマーク１２に対応する位置に位置決
めマーク１２を個々に露出するための丸穴状の２つのマ
ーク露出部４１ｂが形成されている。マスクプレート４
１はステンレス等の金属から成り、その厚みは０．０５
〜０．２ｍｍ程度である。

【００２３】丸穴から成るマーク露出部４１ｂの直径を
大きめに、例えば１０ｍｍ前後に設定しておけば、可動
テーブル３０に保持されている基板１０に多少の位置ず
れがあるような場合でも、基板１０の被印刷面をマスク
４０の下面に接触させた状態で、図３に示すように、基
板１０に設けられた２つの位置決めマーク１２をマスク
プレート４１の２つのマーク露出部４１ｂそれぞれから
露出させることができる。

【００２４】基板１０の被印刷面をマスク４０の下面に
接触させた後は、図２に示すように、マスク４０のマー
ク露出部４１ｂとマーク露出部４１ｂから露出する基板
１０の位置決めマーク１２とを２台のＣＣＤカメラ５０
によってそれぞれ撮像する。２台のカメラ５０は、図示
省略のスライド機構、例えば、モータ駆動のボールネジ
を利用した直線移動機構やシリンダを利用した直線移動
機構によって図に示す撮像位置と撮像位置から側方に離
れた待避位置とを一体的に或いは別々に往復移動できる
ように構成されている。２台のカメラ５０をブラケット
等によって連結して一体的に往復移動させる場合には、
基板１０及びマスク４０の仕様変更に応じてカメラ位置
を修正するための調整機構を設けておくとよい。

【００２５】撮像後はカメラ５０からの画像データを利
用して画像処理装置（図示省略）によってマーク露出部
４１ｂとマーク露出部４１ｂから露出する位置決めマー
ク１２との位置関係を検出する。マーク露出部４１ｂと
位置決めマーク１２との位置関係にずれがあるときに
は、可動テーブル３０をＸ・Ｙ・θ方向に適宜動かして
位置修正を行う。

【００２６】具体的には、図４に示すように、まず、画
像データを利用して各マーク露出部４１ｂの中心ＨＳの
平面座標とマーク露出部４１ｂから露出している各位置
決めマーク１２の平面座標をそれぞれ求める。位置決め
マーク１２が面積を有するものである場合にはその中心
座標を位置決めマーク１２の平面座標とする。マーク露
出部４１ｂの中心ＨＳの平面座標と位置決めマーク１２
の平面座標とにずれがあるときには、２つのマーク露出
部４１ｂの中心ＨＳを相互に結ぶ線分ＬＳ１と２つの位
置決めマーク１２を相互に結ぶ線分ＬＳ２を描き、２つ
の線分ＬＳ１，ＬＳ２の角度差からθ方向の補正値を算
出する。また、２つの線分ＬＳ１，ＬＳ２を一致させた
状態におけるマーク露出部４１ｂの中心ＨＳの平面座標
と位置決めマーク１２の平面座標との差からＸ方向とＹ
方向の補正値を算出する。そして、算出されたθ方向の
補正値とＸ・Ｙ方向の補正値を利用して、基板１０の被
印刷面をマスク４０の下面に接触させた状態のまま、可
動テーブル３０をＸ・Ｙ・θ方向に適宜動かし、基板１
２の位置決めマーク１２をマーク露出部４１ｂの中心Ｈ
Ｓに一致させる。

【００２７】基板１２の位置を修正した後は、図５に示
すように、前記のスライド機構を作動させてマスク４０
の上方からカメラ５０を待避させ、刷り込み装置をマス
ク４０上に移動させる。この刷り込み装置は、スキージ
６０とペースト供給用シリンジ（図示省略）とスキージ
駆動機構（図示省略）とを備えており、図示省略のスラ
イド機構、例えば、モータ駆動のボールネジを利用した
直線移動機構やシリンダを利用した直線移動機構によっ
て図に示す刷り込み位置と刷り込み位置から上方に離れ
た待避位置とを往復移動できる。そして、刷り込み装置
のスキージ６０を前記スライド機構と同様の構成から成
るスキージ駆動機構によって図５のように動かして半田
ペーストＳＰをマスク４０の開口部４１ａに押し込み、
これを基板１０の導体部１１に印刷する。この印刷時に
マーク露出部４１ｂに半田ペーストＳＰが侵入すること
を防止するため、スキージ６０の移動範囲をマーク露出
部４１ｂと干渉しないように設定しておくことが望まし
い。

【００２８】基板１０の導体部１１に半田ペーストＳＰ
を印刷した後は、図６に示すように、前記のスライド機
構を作動させて刷り込み装置をマスク４０上から待避さ
せ、前記のスライド機構を作動させてマスク４０の上方
にカメラ５０を移動させると共に、可動テーブル３０を
前記の昇降機構によって下降させ、可動テーブル３０を
動かして印刷後の基板１０を初期位置に復帰させる。

【００２９】この後は、後続の基板１０が可動テーブル
３０上に送り込まれて前記と同様の手順で半田ペースト
の印刷が実施され、印刷済みの基板１０は搬送レール２
０によって別位置に搬送される。

【００３０】このように、前述の実施形態によれば、基
板１０の被印刷面をマスク４０の下面に接触させた状態
で、マスク４０のマーク露出部４１ｂとマーク露出部４
１ｂから露出する基板１０の位置決めマーク１２との位
置関係を検出し、この検出結果に基づいて基板１０の位
置修正を行うので、従来のように位置修正後に基板１０
を移動させることによる不具合、即ち、基板移動過程の
動作精度や振動等を原因として基板１０に位置ずれを生
じることを確実に防止することができる。また、基板１
０の導体部１１に半田ペーストＳＰを印刷する状態にお
いて位置検出と位置修正を行うので、基板１０とマスク
４０との位置合わせを正確に行って印刷精度を格段高め
ることができる。これにより、基板１０の導体部１１の
隣接間隔を０．２ｍｍや０．１ｍｍやそれ以下に微小化
した場合でもこれら導体部１１への半田ペースト印刷を
高精度下で良好に行うことができる。

【００３１】尚、前述の実施形態では、基板１０の位置
決めマーク１２として点形状のものを例示したが、図７
（Ａ）に示すような直線状のもの（符号１２ａ）や、図
７（Ｂ）に示すような×形状のもの（符号１２ｂ）或い
は＋形状ののものや、図７（Ｃ）に示すような貫通孔
（符号１２ｃ）或いは非貫通孔を位置決めマークとして
用いてもよい。

【００３２】また、前述の実施形態では、マスク４０の
マーク露出部４１ｂとして丸穴状のものを例示したが、
図７（Ａ）に示すような四角穴状のもの（符号４１ｂ
１）或いはこれ以外の多角穴状のものや、図７（Ｂ）に
示すような楕円穴状のもの（符号４１ｂ２）をマーク露
出部として用いてもよい。

【００３３】さらに、前述の実施形態では、位置決めマ
ーク１２をマーク露出部４１ｂから直接露出させたもの
を例示したが、図７（Ｄ）に示すように、各穴を透明材
４１ｃ、例えば、ガラスや透明樹脂によって塞いだもの
をマーク露出部４１ｂ３とし、この透明なマーク露出部
４１ｂ３を通じて位置決めマーク１２を露出させるよう
にしてもよい。このようにすれば、印刷時に半田ペース
トＳＰがマーク露出部４１ｂ３に付着しても拭き掃除等
によってこれを簡単に除去することができる。

【００３４】さらにまた、前述の実施形態では、カメラ
５０を撮像位置と撮像位置から側方に離れた待避位置と
に往復移動できるように構成したものを例示したが、図
８に示すように、マスク４０の上方のマーク露出部４１
ｂに対応する位置にミラー５１を固定配置して、カメラ
５０によるマーク露出部４１ｂ及び位置決めマーク１２
の撮像をこのミラー５１を介して行うようにすれば、マ
スク４０上に障害物が無くなるので、スキージ６０等を
備える刷り込み装置をマスク４０上に固定配置しておく
ことも可能となる。

【００３５】さらに、前述の実施形態では、基板１０の
対角線方向で対向する２隅に位置決めマーク１２を設
け、マスク４０のマスクシート４１にこの位置決めマー
ク１２に対応するマーク露出部４１ｂを２つ設けたもの
を例示したが、図９に示すように、基板１０の４隅に位
置決めマーク１２を設け、マスク４０のマスクシート４
１にこの位置決めマーク１２に対応するマーク露出部４
１ｂを４つ設けるようにしたり、或いは、基板１０の３
隅に位置決めマーク１２を設け、マスク４０のマスクシ
ート４１にこの位置決めマーク１２に対応するマーク露
出部４１ｂを３つ設けるようにしてもよい。４つ或いは
３つの位置決めマーク１２及びマーク露出部４１ｂを検
出して位置修正を行うようにすれば、２つの位置決めマ
ーク１２及びマーク露出部４１ｂを検出して位置修正を
行う場合に比べて、画像処理装置における位置検出及び
補正値算出の処理が複雑になる反面、位置修正をより高
精度に実施できる。

【００３６】さらにまた、前述の実施形態では、基板１
０の対角線方向で対向する２隅に位置決めマーク１２を
設け、マスク４０のマスクシート４１にこの位置決めマ
ーク１２に対応するマーク露出部４１ｂを２つ設けたも
のを例示したが、図１０に示すように、基板１０の中央
に位置決めマーク１２を設け、マスク４０のマスクシー
ト４１の中央にこの位置決めマーク１２に対応するマー
ク露出部４１ｂを設けるようにしてもよい。このように
すれば、基板中央の位置決めマーク１２をマスクシート
中央のマーク露出部４１ｂの中心と一致させることによ
り、両者の中心合わせを簡単に行うことができる。中心
合わせを行った後に、他の位置決めマーク１２及びマー
ク露出部４１ｂのずれからθ方向の補正値を算出し、こ
れを利用して基板１０の位置修正を行えば、基板１０と
マスク４０との位置合わせを正確に行うことができる。

【００３７】さらにまた、前述の実施形態では、位置決
めマーク１２及びマーク露出部４１ｂの検出のためにＣ
ＣＤカメラ及び画像処理装置を利用したものを例示した
が、位置検出装置としてはレーザ変位計等の他の検出装
置が利用できることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
基板の導体部の隣接間隔が微小化した場合でもこれら導
体部への半田ペースト印刷を高精度下で極めて良好に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る基板と搬送レールと
マスクの上面図

【図２】本発明の一実施形態に係る半田ペーストの印刷
手順を示す図

【図３】本発明の一実施形態に係る半田ペーストの印刷
手順を示す図

【図４】本発明の一実施形態に係る半田ペーストの印刷
手順を示す図

【図５】本発明の一実施形態に係る半田ペーストの印刷
手順を示す図

【図６】本発明の一実施形態に係る半田ペーストの印刷
手順を示す図

【図７】位置決めマークの変形例とマーク露出部の変形
例を示す図

【図８】カメラによるマーク露出部及び位置決めマーク
の撮像をミラーを介して行う方法を示す図

【図９】基板の４隅に位置決めマークを設け、マスクの
マスクシートにこの位置決めマークに対応するマーク露
出部を４つ設けた例を示す図

【図１０】基板の中央に位置決めマークを設け、マスク
のマスクシートの中央にこの位置決めマークに対応する
マーク露出部を設けた例を示す図

【図１１】従来例に係る基板と搬送レールとマスクの上
面図

【図１２】従来例に係る半田ペーストの印刷手順を示す
図

【図１３】従来例に係る半田ペーストの印刷手順を示す
図

【図１４】従来例に係る半田ペーストの印刷手順を示す
図

【符号の説明】

１０…基板、１１…導体部、１２…位置決めマーク、３
０…可動テーブル、４０…マスク、４１…マスクシー
ト、４１ａ…開口部、４１ｂ…マーク露出部、５０…カ
メラ、６０…スキージ、ＳＰ…半田ペースト、１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ…位置決めマーク、４１ｂ１，４１ｂ
２，４１ｂ３…マーク露出部、４１ｃ…透明材、５２…
ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 寛和 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FB24 FB27 FB33 FB42 FC07 FD05 FD07 FD15 FD17 FF22 FF26 5E319 AC01 BB05 CD29

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを用いて基板の導体部に半田ペー
   ストを印刷する半田ペースト印刷方法であって、 位置決めマークが形成された基板と、基板の位置決めマ
   ークに対応する位置にこの位置決めマークを露出するた
   めのマーク露出部を有するマスクを用意し、 基板の被印刷面をマスクの下面に接触させた状態で、マ
   スクのマーク露出部とマーク露出部から露出する基板の
   位置決めマークとの位置関係を検出し、 マスクのマーク露出部と基板の位置決めマークとの位置
   関係にずれがあるときには、基板とマスクとの相対位置
   を変化させて基板の位置修正を行う、 ことを特徴とする半田ペースト印刷方法。
2. 【請求項２】 マスクを用いて基板の導体部に半田ペー
   ストを印刷する半田ペースト印刷装置であって、 基板の位置決めマークに対応する位置にこの位置決めマ
   ークを露出するためのマーク露出部を有するマスクと、 基板の被印刷面をマスクの下面に接触させた状態で、マ
   スクのマーク露出部とマーク露出部から露出する基板の
   位置決めマークとの位置関係を検出する位置検出手段
   と、 マスクのマーク露出部と基板の位置決めマークとの位置
   関係にずれがあるときに、基板とマスクとの相対位置を
   変化させて基板の位置修正を行う位置修正手段と、 位置修正後にマスクを介して基板の導体部に半田ペース
   トを印刷する刷り込み手段とを備える、 ことを特徴とする半田ペースト印刷装置。
3. 【請求項３】 基板の導体部に半田ペーストを印刷する
   ときに用いられる半田ペースト印刷用マスクであって、 基板の位置決めマークに対応する位置にこの位置決めマ
   ークを露出するためのマーク露出部を有する、 ことを特徴とする半田ペースト印刷用マスク。