JP2008173839A - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータの熟練度や個人差に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現するスクリーン印刷装置を提供する。
【解決手段】印刷条件画面上で基板の種類に関する第１の印刷条件と、基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する第２の印刷条件を複数の選択肢の中から任意に選択するだけで印刷動作に関する定量的な条件設定を自動的に設定できるようにした。第１の印刷条件は基板の種類に関するものであるので一義的に設定することができ、また第２の印刷条件も半田量および印刷スピードという定性的な感覚的に理解し易い物理量が複数の選択肢で提示されるので未熟なオペレータであっても容易に選択することができる。従って、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷条件を設定することが可能になるので、略均一な印刷品質を確保することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、クリーム半田等のペーストを基板にパターン印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。

スクリーン印刷においては、多種多様な基板が印刷対象となり、それぞれの種類に適したマスクや半田が用いられている。そのため、印刷対象となる基板の種類に応じて印刷条件を選択し、均一な印刷品質を確保することが重要な課題となっている。

印刷条件には、マスクの表面をスキージが摺動する速度や印圧の他、基板をマスクから版離れさせる際の版離れ速度および版離れストローク、また、印刷後のマスクのクリーニングに関する条件など様々な項目がある。これらの多岐にわたる印刷条件を迅速かつ的確に選択するためには熟練したオペレータの存在が必要となるが、全ての生産現場に熟練したオペレータを配置できるとは限らず、また、熟練したオペレータ間でも個人差があり、印刷品質の平準化、均質化を達成するのは困難であった。

このような事情を鑑み、従来、半田の種類から最適な印刷条件を選択できる機能を有するスクリーン印刷装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−１４６９５３号公報

しかしながら、スクリーン印刷装置で用いられる半田は多種多様であり、その全てについて最適な印刷条件を関連付けられるものではなく、選択肢に挙がっていない半田を用いる場合には、オペレータが印刷条件の各項目をマニュアル操作で選択する必要があった。

生産現場においては、印刷対象となる基板の種類に対応して使用されるマスクや半田の種類が限定されることが多く、過去の生産例から基板の種類毎に目安となる標準的な印刷条件が経験値として把握されている場合がある。また、標準的な印刷条件を外れるものについては、関連の深い項目毎の駆動量を組み合わせて段階的に設定し、定性的な選択肢として提示することで感覚的に理解しやすくなり、熟練度によらず迅速な対応が可能となる。

そこで本発明は、オペレータの熟練度や個人差に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現するスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記スキージの摺動速度を調整するスキージ速度調整手段と、前記パターン孔へのペースト充填量を調整する印圧調整手段と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記スキージ速度調整手段と前記印圧調整手段を制御する制御手段を備えた。

請求項２記載のスクリーン印刷装置は請求項１に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。

請求項３記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、基板を前記マスクの裏面から版離れさせる版離れ手段と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件と版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えた。

請求項４記載のスクリーン印刷装置は請求項３に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。

請求項５記載のスクリーン印刷装置は、ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記マスクの裏面に沿って移動し、前記マスクに付着したペーストを除去するクリーニング装置と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とクリーニング速度およびクリーニング方式に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えた。

請求項６記載のスクリーン印刷装置は請求項５に記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた。

本発明によれば、複数の選択肢の中から印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件を選択するだけで印刷動作やクリーニング動作に関する制御パラメータが自動的に設定されるので、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系のブロック図、図４は本発明の実施の形態の印刷条件設定画面の表示例を示す説明図、図５は複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データのイメージ図、図６は本発明の実施の形態の設定パラメータ表示画面の表示例を示す説明図である。

最初に、本実施の形態のスクリーン印刷装置の全体構成および印刷動作について説明する。図１において、スクリーン印刷装置１は、基板３の印刷面３ａをマスク２でマスキングし、マスク２に形成されたパターン孔２ａにクリーム半田等のペーストを充填することで印刷面３ａにペーストをパターン印刷する装置である。スクリーン印刷装置１は、マスク２と、基板３をマスク２の下方で保持する基板保持手段４と、基板保持手段４により保
持された基板３を昇降させることで印刷面３ａをマスク２の裏面に接離させる基板昇降手段５と、基板３を裏面から支持する基板支持手段６と、基板保持手段４により保持された基板３をマスク２に対して移動させることでマスク２との位置合わせを行う基板移動手段７と、基板３とマスク２のそれぞれに設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する撮像手段８と、マスク２のパターン孔２ａにペーストを充填するスキージユニット９と、マスク２に付着した残留ペーストを除去するマスククリーナ１０とで構成されている。

基板保持手段４は、一対の搬送レール１１ａ、１１ｂに沿って搬送される基板３を両側方から挟持するクランプ機構で構成されており、一対のクランプ板４ａ、４ｂを近接または離反させることで基板３を保持または解放する。基板昇降手段５は、基板保持手段４を構成するクランプ機構を昇降させる送りねじ機構で構成されており、モータ５ａの駆動により送りねじ５ｂを正逆何れかの方向に回転させることでクランプ機構に保持された基板３の印刷面３ａをマスク２の裏面に接離させる。基板支持手段６は、印刷時に基板３の裏面に面接触する支持ブロック６ａを昇降させる送りねじ機構で構成されており、モータ６ａの駆動により送りねじ６ｂを正逆何れかの方向に回転させることで支持ブロック６ａを基板３の裏面に接離させる。基板移動手段７は、Ｙテーブル７ａとＸテーブル７ｂとθテーブル７ｃを積層して構成されており、クランプ機構により保持された基板３を水平面内で移動させ、マスク２との位置合わせを行う。

撮像手段８は、印刷開始前にマスク２と基板３の間に移動し、それぞれ上下方向に向けて配置された２台のＣＣＤカメラによりマスク２と基板３にそれぞれ設けられた位置認識マーク（図示せず）を撮像する。撮像された画像のデータ処理によりマスク２と基板３の相対位置関係を認識し、両者の間に位置ずれがある場合は基板３を水平移動させて位置補正を行う。スキージユニット９は、一対のスキージ９ａ、９ｂと、各スキージ９ａ、９ｂを独立して昇降させる昇降機構９ｃ、９ｄと、各スキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に沿って摺動させるスキージ摺動機構とで構成されている。スキージ摺動機構は、水平方向を送り方向とする送りねじ９ｅと、送りねじ９ｅを回転させるスキージモータ９ｆとで構成され、送りねじ９ｅを正逆交互に回転させることで各スキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に沿って交互に摺動させる。

このように構成されるスクリーン印刷装置１では次のようにスクリーン印刷が行われる。図２において、印刷面３ａがクランプ板４ａ、４ｂの表面と同レベルになる高さまでリフトアップされた基板３は、クランプ板４ａ、４ｂにより両側方から挟持された状態でマスク２の裏面に当接し、マスク２の表面を摺動するスキージ９ａがペーストＰをパターン孔２ａに充填する。全てのパターン孔２ａにペーストＰが充填されると、スキージ９ａの摺動を停止するとともに基板３を下降させる。これによりマスク２の裏面と基板３の印刷面３ａが版離れし、パターン孔に充填されたペーストＰが印刷面３ａに印刷される。

印刷後の基板３はスクリーン印刷装置１から搬出され、代わりに新たな基板３が搬入される。この新たな基板３にも同様のスクリーン印刷が施されるが、スキージ９ａによりペーストＰがマスク２の一方に移動させられているので、スキージ９ａに変えてスキージ９ｂがマスク２の表面を摺動し、スキージ９ａにより一方に移動させられたペーストＰをマスク２の表面に沿って逆方向に移動させながらパターン孔２ａに充填する。このように、新たな基板３が搬入される度にスキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面で交互に摺動させることで複数の基板３にスクリーン印刷を施すことができる。

スクリーン印刷においてはスキージ速度と印圧と版離れが印刷品質に関わるものとして重要な要素である。このうちスキージ速度は、マスク２の表面を摺動するスキージ９ａ、９ｂの速度をスキージ速度調整手段として機能するスキージモータ９ｆの駆動量を調整することで任意に調整することができる。また印圧は、スキージ速度とともにペースト充填
量を決定する要因でもあり、各スキージ９ａ、９ｂを独立して昇降させるスキージ昇降機構９ｃ、９ｄが印圧調整手段として機能し、各スキージ９ａ、９ｂをマスク２の表面に当接させた後さらに下降させることで任意の印圧に調整することができる。また版離れに関しては、版離れ速度および版離れストロークが印刷品質に影響を与える要因であり、版離れ手段として機能するモータ５ａの駆動量を調整することで基板３をマスク２の裏面から離反させるときの速度およびストロークを任意に調整することができる。

図１において、マスククリーナ１０は、印刷後のマスク２の裏面にクリーニングペーパー１０ａを当接させた状態で水平移動し、マスク２の裏面に付着したペーストを拭き取る。パターン孔２ａ内に残留したペーストはクリーニングペーパー１０ａを摺動させるだけでは除去できないので、クリーニングペーパー１０ａの裏側から吸引口１０ｂで吸引しクリーニングペーパー１０ａに付着させてから除去する。また、クリーニングペーパー１０ａによる拭き取り効果を向上させるため、クリーニングペーパー１０ａにクリーニング液を含浸させる機能も備えている。

マスククリーナ１０によるクリーニング性能は、クリーニング速度およびクリーニング方式によって決定される。このうちクリーニング速度は、マスククリーナ１０がマスクの裏面に沿って移動する速度、すなわちクリーニングペーパー１０ａをマスク２の裏面に摺動させる速度を調整することで任意に調整することができる。またクリーニング方式は、ペースト吸引の有無やクリーニング液使用の有無を選択的に組み合わせることで任意に選択することができる。

次に、スクリーン印刷装置の制御系について説明する。図３において、制御部２０は、モータ５ａ、スキージ昇降機構９ｃ、９ｄ、スキージモータ９ｆ、スキージ昇降機構９ｃ、９ｄ、マスククリーナ１０の動作制御を行う制御手段である。印刷条件選択部２１は、スクリーン印刷装置１における印刷条件を複数の選択肢の中から任意に選択する印刷条件選択手段として機能する。ここで選択する印刷条件は、印刷対象となる基板の種類に関する第１の印刷条件と、基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する第２の印刷条件である。これら２つの印刷条件は、印刷条件表示手段として機能する印刷条件表示部２２に可視表示される。印刷条件表示部２２には感圧式タッチパネルを備えた液晶画面やＣＲＴを採用し、画面表示された印刷条件メニューから任意のメニューを選択して画面上で選択できるようになっている。

図４は印刷条件設定画面の表示例を示している。画面左側には基板の種類に関する選択メニューが表示されている。基板には多種多様のものがあるが、最終的に搭載される生産品目により概ねの区分けをすることが可能であるので、ここでは主要な５つの生産品目が表示されている。これらの生産品目は、第１区分「携帯電話／デジタルカメラ」、第２区分「パソコン／周辺機器」、第３区分「家電機器」、第４区分「車載関連機器」、そしてこれらの機器類に該当しない第５区分「その他の機器」に区分けされている。従って、オペレータは該当する生産品目を画面上で触れることで所望の印刷条件を設定することができる。

一方、画面右側には半田量と印刷スピードに関する選択メニューが表示されている。ここでは３行３列の９段階の入力エリアが設けられ、推奨される標準的な半田量と印刷スピードが中央の入力エリアに設定され、右へ行くに従って印刷スピードが増大し、上へ行くに従って半田量が増大するように設定されている。半田量と印刷スピードという本来は数値で表される物理量が感覚的に理解しやすい図形的に表示されているので、オペレータは中央の入力エリアを基準として半田量の多寡および印刷スピードの緩急を上下左右および斜め方向に配置された各入力エリアから選択し、画面上で触れることで所望の印刷条件を設定することができる。

記憶部２３には、複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。第１の印刷条件は５区分あり、第２の印刷条件は９段階あるので、これらの組み合わせに対して４５通りの制御パラメータがデータベース化されている（図５参照）。制御部２０は、印刷条件選択部２１により選択された第１の印刷条件と第２の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部２３から読み出し、スキージ速度に関する制御パラメータに基づいてスキージモータ９ｆの駆動を制御し、印圧に関する制御パラメータに基づいてスキージ昇降機構９ｃ、９ｄの駆動を制御する。

また記憶部２３には、複数の印刷条件と版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。制御部２０は、印刷条件選択部２１により選択された第１の印刷条件と第２の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部２３から読み出し、版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータに基づいてモータ５ａの駆動を制御する。さらに記憶部２３には、複数の印刷条件とクリーニング速度およびクリーニング方式に関する制御パラメータとの相関データが記憶されている。制御部２０は、印刷条件選択部２１により選択された第１の印刷条件と第２の印刷条件の組み合わせに該当する制御パラメータを記憶部２３から読み出し、読み出した制御パラメータに基づいてマスククリーナ１０の駆動を制御する。

このように、本実施の形態のスクリーン印刷装置１によれば、印刷動作およびクリーニング動作に関する定量的な条件設定が、基板の種類に関する第１の印刷条件と、基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する第２の印刷条件を複数の選択肢の中から任意に選択するだけで自動的に設定される。第１の印刷条件は基板の種類に関するものであるので一義的に設定することができ、また第２の印刷条件も半田量および印刷スピードという定性的な感覚的に理解し易い物理量が複数の選択肢で提示されるので未熟なオペレータであっても容易に選択することができる。従って、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷条件を設定することが可能になるので、略均一な印刷品質を確保することができる。

なお、第１の印刷条件と第２の印刷条件が設定されると、該当する各制御パラメータが制御部２０に読み出されるとともに印刷条件表示部２２の画面に表示することもできる（図６参照）。これにより、画面表示された各制御パラメータをオペレータが確認し、不適当な制御パラメータがあれば印刷条件入力画面に戻し、再度第１の印刷条件と第２の印刷条件の入力をやり直し、所望の印刷品質を確保することができる。また、各制御パラメータを表示した画面上で任意の制御パラメータを変更することも可能である。特に熟練したオペレータであれば不適当な制御パラメータを適正なものに修正することは容易であり、また、適正な制御パラメータであっても若干の変更を行うことでより良好な印刷品質を実現できる場合もある。

本発明によれば、複数の選択肢の中から印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件を選択するだけで印刷動作やクリーニング動作に関する制御パラメータが自動的に設定されるので、オペレータの熟練度や個人差等に影響されることなく印刷品質の平準化、均質化を実現することができるという利点を有し、多種多様な基板を印刷対象とするスクリーン印刷分野において特に有用である。

本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系のブロック図 本発明の実施の形態の印刷条件設定画面の表示例を示す説明図 複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データのイメージ図 本発明の実施の形態の設定パラメータ表示画面の表示例を示す説明図

符号の説明

２ マスク
２ａ パターン孔
３ 基板
５ａ モータ
９ｃ、９ｄ スキージ昇降機構
９ｆ スキージモータ
１０ マスククリーナ
２０ 制御部
２１ 印刷条件選択部
２２ 印刷条件表示部
２３ 記憶部
Ｐ ペースト

Claims (6)

1. ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記スキージの摺動速度を調整するスキージ速度調整手段と、前記パターン孔へのペースト充填量を調整する印圧調整手段と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とスキージ速度および印圧に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記スキージ速度調整手段と前記印圧調整手段を制御する制御手段を備えたスクリーン印刷装置。
2. 前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、基板を前記マスクの裏面から版離れさせる版離れ手段と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件と版離れ速度および版離れストロークに関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えたスクリーン印刷装置。
4. 前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた請求項３に記載のスクリーン印刷装置。
5. ペーストが充填されるパターン孔が形成されたマスクと、前記マスクの表面を摺動するスキージと、前記マスクの裏面に沿って移動し、前記マスクに付着したペーストを除去するクリーニング装置と、印刷対象となる基板の種類と基板に印刷する半田量および印刷スピードに関する印刷条件をそれぞれ複数の選択肢で表示する印刷条件表示手段と、前記複数の選択肢の中から任意の印刷条件を選択する印刷条件選択手段と、前記複数の印刷条件とクリーニング速度およびクリーニング方式に関する制御パラメータとの相関データを記憶する記憶手段と、前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して前記版離れ手段を制御する制御手段を備えたスクリーン印刷装置。
6. 前記印刷条件選択手段により選択された印刷条件と相関する前記制御パラメータを前記記憶手段から読み出して表示する表示手段をさらに備えた請求項５に記載のスクリーン印刷装置。

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