JP3670865B2 - スクリーン印刷機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等の被処理物に開口部を有するスクリーンを介してはんだペーストを印刷しパターン形成を行うスクリーン印刷機に関し、特に、画像認識装置を備え被処理物とスクリーンとの位置合わせ機能を有するスクリーン印刷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリーン印刷機におけるスクリーンと被処理物（以下、基板とする）との位置合わせについて、図１及び図６を用いて説明する。
【０００３】
図１は、スクリーン印刷機の構成を示す概略図であり、図６は従来のスクリーン印刷機における制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示したものである。
【０００４】
図１に示すように、印刷テーブル１は、Ｚ軸上下機構２、Ｘ軸移動機構３、Ｙ軸移動機構４、Θ軸回転機構５から成る駆動部６により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Θ軸方向に移動可能に支持されている。なお、各機構には図示を省略したが、それぞれ駆動手段が設けてあり、同じく図示を省略した制御手段が移動量を制御している。
【０００５】
駆動手段の駆動量、すなわち印刷テーブル１の移動量等のいわゆる機械的な位置情報は、装置情報部のデータを用いて演算部が演算する。
【０００６】
印刷テーブル１の上方には、基板７に該当するパターン開口部を有するスクリーン８が設けて有り、基板の種類に応じて取り替えられる。
【０００７】
印刷テーブル１の側方には実線で示すようにＣＣＤカメラ９ａ、９ｂから成る撮像部９（画像処理装置）が位置し、点線で示すように印刷テーブル１とスクリーン８との間を移動可能に設けてある。
【０００８】
図１においては、印刷する基板７に該当する開口部を有するスクリーン８を選択し所定位置に設定した状態を実線で示している。
【０００９】
スクリーン８には予め基準マーク８ａ，８ｂが設けてあり、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において点線で示す位置、すなわちスクリーン８と印刷テーブル１との間に移動して、基準マーク８ａ，８ｂを下方から認識する。ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが基準マーク８ａ，８ｂを認識すると、基準マーク位置座標値として図６に示す記憶部の装置情報部に格納する。
【００１０】
図６に示すように、制御手段の記憶部（ＲＡＭ）には、ＣＣＤカメラや印刷テーブルの移動距離、位置合わせ精度の許容範囲（許容値）などの装置固有のデータを記憶する装置情報部と、基板の大きさや厚さ等の基板種類により異なる情報を格納する基板印刷情報部、図示を省略したスクリーン情報部等が割り付けてある。
【００１１】
なお、図６においては、予め位置合わせ精度の許容範囲として許容値Ｍが格納されている。図７はスクリーン８と基板７との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係の一例を示したものである。図７において、点Ｍを高精度かつ短時間での位置合わせを最も満足する個所とすると、図６においては、装置情報部の位置合わせ許容範囲として、予め許容値Ｍが格納されている。
【００１２】
基板７を搬送機構（図示略）により搬入して、例えば真空吸着やクランプ等の保持手段により印刷テーブル１上に載置すると、基板７上に印刷されたフィデューシャルマーク（以下、ＦＭと略する）７ａ，７ｂの画像をＣＣＤカメラ９ａ，９ｂで基板７の上方から認識し、ＦＭ位置座標値として図６に示すように記憶部の基板印刷情報部に格納する。そして、装置情報部に格納した基準マーク位置座標値と比較を行い、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値の差を位置ずれ量として算出する。
【００１３】
制御手段の演算部にて基準マーク８ａ，８ｂにＦＭ位置座標値７ａ，７ｂを一致させる方向および距離を算出し、基板７を載置した印刷テーブル１を移動して位置合わせを行なう。
【００１４】
なお、基板個々の寸法は製造工程で誤差が生じ厳密に言えば均一ではない。また、基板上に設けたＦＭも例えばここでは２個所設けているが、ＦＭ個々の位置にも誤差が生じ、更には２個所間の距離も厳密には均一にならない。また、機械的移動を行なうため印刷テーブル１およびＣＣＤカメラ９ａ，９ｂの移動距離も誤差が含まれており、結果として撮像した画像データにも影響を与えるため、基準マーク８ａとＦＭ７ａ、基準マーク８ｂとＦＭ７ｂそれぞれの位置座標値を完全に一致させることは困難である。
【００１５】
従って、印刷テーブル１の移動後、再度ＣＣＤカメラ９ａ、９ｂでＦＭ７ａ，７ｂの画像を撮像してＦＭ位置座標値を再度算出し、基準マーク位置座標値に対する新たに得たＦＭ位置座標値のずれ量を算出する。基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値を一致させなくても、ずれ量が図６に示す装置情報部に格納した許容値Ｍ内となった時点、つまり基準マーク位置座標値から許容値Ｍで示される所定距離内にＦＭ位置座標値が移動した時点で、位置合わせ完了としている。
【００１６】
位置合わせが完了すると、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂは図１において実線で示す位置に移動して印刷テーブル１上方から退避する。Ｚ軸上下機構２により印刷テーブル１が上昇し、スクリーン８と基板７を密着あるいは所望の距離とし、スクリーン８上方に設けたスキージ（図示省略）が移動してスクリーン８上のはんだペースト（図示省略）を印刷テーブル１上の基板７に転写し、基板７上に所望のパターンを形成、いわゆる印刷を行なう。
【００１７】
印刷が終了すると、印刷テーブル１が下降し、基板７の固定が解除され、図示を省略した搬送機構により印刷後の基板７が後工程に搬出される。基板７の搬入から搬出までにかかる時間を、基板一枚の印刷タクトタイムと呼ぶ。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図７において、許容値Ｍの時の位置合わせ時間を時間ｍとすると、時間ｍよりも位置合わせ時間を短縮することはできず、時間ｍが位置合わせに要する最短時間となる。
【００１９】
しかし、実際に印刷する基板によっては、それほど印刷精度を必要としないものもあり、むしろ印刷タクトタイムの短縮が要求されるものもある。すなわち、印刷パターン密度のみによって印刷精度が決まるのではなく、印刷後の部品搭載やリフロー等によるはんだ付けなどの工程を経た最終製品として捉えた場合に、最終製品としてはどの程度まで歩留まりが要求されているかによって、基板に対して要求される印刷精度が決まる。従って、印刷パターン密度と印刷精度が単純な比例関係にあるとは言えず、印刷パターン密度が高いほど位置合わせ時間が長く必要になるとは、一概には言えない。
【００２０】
例えば、最終製品からみた場合に許容値Ｍより精度の低い許容値で充分な基板の場合でも、位置合わせ時間としては時間ｍがかかり、位置合わせ時間が余分にかかることになる。
【００２１】
すなわち、上記従来技術においては、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値が許容値Ｍ内に位置するまで印刷テーブルを移動し、再度ＦＭを撮像して移動後のＦＭ位置座標値を得ているため、印刷精度は向上するが、最終製品として見た場合には必要以上に位置合わせを繰り返すこともある。言い換えると、上記従来技術においては、印刷対象とする基板によっては、必要最低限の位置合わせ回数で収まらず、図７に示す時間ｍ以下に位置合わせ時間を短縮することができず、印刷タクトタイムの短縮ができないという問題が生じる。
【００２２】
本発明の目的は、上記課題を解決し、印刷対象の基板種別に応じて適切な位置合わせ時間を得ることができ、効率良い位置合わせを行うスクリーン印刷機を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明におけるスクリーン印刷機の特徴とするところは、パターン開口部を有するスクリーンの上面に供給したペーストを、スキージを摺動してスクリーンの下面に設けた被処理物に印刷し、該被処理物にパターンを形成するスクリーン印刷機であって、前記被処理物とスクリーンのそれぞれ対応する個所に設けたマークを撮影する撮像手段と、前記被処理物の位置を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段が、前記撮像手段により得られた画像を用いて両マークの位置を算出し被処理物とスクリーンとのずれ量を算出する演算部と、該演算部による算出結果として被処理物とスクリーンのそれぞれのマーク位置とずれ量及び位置合わせ結果の判定に用いる、複数の許容値を被処理物の種別に応じて設定格納する記憶部と、該ずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を判定する判別部とを備えていることにある。
【００２４】
また、本発明におけるスクリーン印刷機の他の特徴とするところは、パターン開口部を有するスクリーンの上面に供給したペーストを、スキージを摺動してスクリーンの下面に設けた被処理物に印刷し、該被処理物にパターンを形成するスクリーン印刷機であって、前記被処理物とスクリーンのそれぞれ対応する個所に設けたマークを撮影する撮像手段と、前記被処理物の位置を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段が、前記撮像手段により得られた画像を用いて両マークの位置を算出し被処理物とスクリーンとのずれ量を算出する演算部と、該演算部による算出結果として被処理物とスクリーンのそれぞれのマーク位置とずれ量及び位置合わせ結果の判定に用いる許容値を被処理物の種別に応じて設定格納する記憶部と、該ずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を判定する判別部とを備え、次に印刷する被処理物の種別が既に印刷した被処理物の種別と同じ場合には、予め既に印刷した被処理物とスクリーンとのずれ量に基づき位置合わせを行うことにある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。
【００２６】
なお、本実施形態において、スクリーン印刷機の構成は従来と同様なため、図１を用いて説明する。図２は本実施形態におけるスクリーン印刷機の制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示したものである。図４及び図５は、本実施形態において図１に示すスクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【００２７】
なお、図２はスクリーン印刷機における制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示す点では図６と同じであるが、図６と比べて位置合わせ精度の許容範囲を示す許容値の格納場所が異なっている。
【００２８】
以下、図１を参照しながら、図２乃至図５により本実施形態による印刷手順を説明する。
【００２９】
まず、図４のステップＳ１００で記憶部への情報を格納する。ここでは、印刷する基板種別に該当する開口部を有するスクリーン情報を記憶部の装置情報部に格納する。更に、基板種別に応じた基板情報を記憶部の該当する基板印刷情報部に格納する。例えば、印刷する基板種別としてパターン形状が異なる基板については基板種別番号を予め付与し、図２に示すように基板印刷情報部に基板種別番号に対応した基板情報を格納する。ここでは、基板種別番号を基板Ａ、基板Ｂとして表現している。
【００３０】
例えば、基板種別Ａを扱う場合には、作業者がどの程度の位置合わせ精度か判断し、例えば許容値として図３に示す点Ａに該当する位置合わせ精度の許容範囲（許容値Ａ）を図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する個所に設定格納する。次に印刷対象となる基板が基板種別Ｂだった場合には、例えば許容値として図３に示す点Ｂに該当する位置合わせ精度（許容値Ｂ）を図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する個所に設定格納する。
【００３１】
なお、既に述べたように、基板個々の寸法や基板に設けたＦＭの位置は製造工程により誤差を有しているが、この誤差の傾向は製造工程単位つまり製造ロットが同一であれば同様な傾向を示しているため、更に、作業者が基板種別番号ごとではなく基板の製造ロット番号ごとに位置合わせ精度を設定してもよい。
【００３２】
図２には図示していないが、例えば、基板Ａ及び基板Ｂについてそれぞれ２種類のロットがある場合、記憶部の基板印刷情報部には基板Ａ１、基板Ａ２、基板Ｂ１、基板Ｂ２として基板情報の格納場所を設け、それぞれに個々の基板情報を格納してもよい。
【００３３】
また、本実施形態における記憶部への情報の設定格納は、作業者がスクリーン印刷機の図示していないが例えばハウジングに設けたタッチパネル等の入力手段を用いて直接入力しても、フロッピーディスク等の記憶手段に予め格納しておいた情報を用いて格納してもよく、入力手段に限定されるものではない。
【００３４】
ステップＳ１００が終了すると、実際に印刷する基板種別に対応したスクリーン８を諸定位置に設定し、基板７を図示を省略した搬送手段により印刷テーブル１へ搬入し（ステップＳ１０１）、例えば真空吸着やクランプ等の保持手段により基板７を印刷テーブル１に固定する。
【００３５】
次いで撮像部であるＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において点線で示す位置、すなわちスクリーン８と印刷テーブル１との間に移動する（ステップＳ１０２）。なお、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂの移動方向は図１に示す移動方向に限定されるものではない。
【００３６】
その後、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂによりスクリーン８に予め設けている基準マーク８ａ，８ｂを下方から認識し、基準マーク位置座標値を算出して記憶部のスクリーン情報部に格納する（ステップＳ１０３）。
【００３７】
次いで、基板７上に印刷されたフィデューシャルマーク（ＦＭ）７ａ，７ｂの画像をＣＣＤカメラ９ａ，９ｂで基板７の上方から認識し、ＦＭ位置座標値として図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する基板種別個所に格納する（ステップＳ１０４）。そして、先ほど格納した基準マーク位置座標値と比較を行い、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値の差をずれ量として算出する（ステップＳ１０５）。
【００３８】
図２に示すように、記憶部には装置固有のデータを記憶する装置情報部と基板により異なるデータを記憶する基板印刷情報部が設けてある。
【００３９】
ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂや印刷テーブル１の移動距離などは装置情報部に格納されており、いわゆる機械的な位置情報は装置情報部のデータを用いて演算部が算出し管理し、基板の大きさや厚さ及び許容値等の基板ごとに異なる情報は基板印刷情報部に格納されている。
【００４０】
従って、図４に示すように、ステップＳ１０６では、基板種別に応じて基板印刷情報部に格納してある許容値を用いてステップＳ１０５で算出したずれ量が許容値内かどうか判別する。例えば基板種別として基板Ａを対象としている場合には、図２に示すように基板印刷情報部の基板Ａにおける許容値Ａを用い、基準マーク位置座標値から許容値Ａの領域内にＦＭ位置座標値が移動した時点で、位置合わせ完了となる。
【００４１】
なお、作業者による許容値の設定は、ステップＳ１０６以前であれば何時行ってもよい。また、印刷中に次の印刷対象基板種別に応じた許容値を設定してもよく、印刷開始前に予め印刷対象基板すべての基板種別に応じた許容値の設定を行ってもよい。本実施形態では、ステップＳ１００で予め基板種別に応じた許容値の設定を行っているものとする。
【００４２】
以上述べたように、ステップＳ１０５で算出したずれ量が許容値内かどうかステップＳ１０６で判別する。
【００４３】
判別の結果、ずれ量が許容値外の場合にはステップＳ１０７に進み、演算部にて基準マーク位置座標にＦＭ位置座標を一致させる方向及び距離を算出し、印刷テーブル１を移動して位置合わせを行う。
【００４４】
なお、ステップＳ１０８にて印刷テーブル１の移動量をテーブル累積移動量として格納するが、格納場所は図２に示すように基板印刷情報部に設けたテーブル累積移動量であり、ステップＳ１００において初期値０が格納されている。従って、一回目の印刷テーブル１の移動量に初期値０が加算されてテーブル累積移動量として格納されている。
【００４５】
その後、ステップＳ１０４に戻り、再度ＣＣＤカメラ９ａ、９ｂでＦＭの画像を撮像し、ＦＭ位置座標値を算出する。そして、ステップＳ１０５で基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値のずれ量を算出しステップＳ１０６に進む。
【００４６】
ステップＳ１０６にて許容値外であれば、再度印刷テーブル１を移動して位置合わせを行い（ステップＳ１０７）、二回目の印刷テーブル１の移動量に既に格納されているテーブル累積移動量を加算して、再度テーブル累積移動量として格納する。従って、ステップＳ１０６でずれ量が許容値内になるまで、位置合わせを行うとともに、ずれ量が許容値内になった時点での印刷テーブル１の総移動量をテーブル累積移動量として格納している。
【００４７】
ステップＳ１０６にて許容値内であれば、図５に示すステップＳ１０９に進む。すなわち、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において実線で示す位置に移動して退避し、印刷テーブル１が上昇する（ステップＳ１０９）。印刷テーブル１の上昇によりスクリーン８と基板７を密着あるいは所望の距離とした後、基板７に対して所定の高さに位置し、スキージ（図示省略）が移動してスクリーン８上のはんだペースト（図示省略）を印刷テーブル１上の基板７に転写し、基板７上に所望のパターンを形成、いわゆる印刷を行なう（ステップＳ１１０）。
【００４８】
印刷が終了すると、印刷テーブル１が下降し、基板７の固定が解除され、図示を省略した搬送機構により印刷後の基板７が後工程に搬出される（ステップＳ１１１）。ステップＳ１０１の基板搬入からステップＳ１１１の基板搬出までが、基板一枚の印刷タクトタイムとなる。
【００４９】
図５のステップＳ１１２では、次に印刷する基板の有無を判別し、基板が無い場合は印刷を終了し、基板がある場合はステップＳ１１３に進む。
【００５０】
ステップＳ１１３では、基板の種類つまり基板種別に変更があるか判別し、変更がある場合は更に新たに記憶部への情報格納が必要か判別して（ステップＳ１１４）、新たな情報格納が必要な場合は図４に示すステップＳ１００に戻り、不要な場合はステップＳ１０１に戻る。
【００５１】
ステップＳ１１３で基板種別に変更が無い場合は、ステップＳ１１５に進み、スクリーンは変更しないまま基板を搬入する。
【００５２】
基板の搬入後ステップＳ１０８で累積した図２に示すテーブル累積移動量の格納値、すなわち、次に印刷する基板の基板種別が同一の場合には、初回に搬入した基板における印刷テーブル１の総移動量を示すテーブル累積移動量を用いて印刷テーブル１を移動する（ステップＳ１１６）。
【００５３】
なお、ここでは、テーブル累積移動量の算出を初回に搬入した基板に対してだけ行っているが、印刷テーブル１の総移動量を搬入基板ごとに算出し、直前に搬入した基板におけるテーブル累積移動量をステップＳ１１６において用いて位置合わせを行ってもよい。
【００５４】
ステップＳ１１６で印刷テーブル１を移動すると、ステップＳ１１７で許容値の変更を行うか確認する。例えば、ステップＳ１１１で搬出された基板に対する印刷状態を作業者が検査し、あるいは、印刷タクトタイムから許容値の変更が必要と判断した場合には、ステップＳ１１８に進み許容値変更の指令を出し、図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する基板種別の個所に格納されている許容値を変更し、図４に示すステップＳ１０２に戻る。許容値の変更を行わない場合は、そのままステップＳ１０２に戻る。
【００５５】
なお、印刷状態の検査や許容値変更の指令は自動的に行ってもよく、また、許容値変更の指令が出ていた場合に、許容値自体を変更するのではなく新たな許容値を追加して格納し、ステップＳ１０６では追加した新たな許容値を指定して用いてもよい。
【００５６】
更に、ステップＳ１００で許容値を設定した際に、設定した許容値よりも高精度と低精度の複数の許容値を追加設定し、ステップＳ１１７にて現状との比較から印刷をより高精度に行うか否か、または位置合わせ時間を更に短縮するか否かを選択するものとし、選択結果に対応して許容値を指定するようにしてもよい。
【００５７】
このように、例えば、最終製品からみた場合に許容値Ａで充分な基板Ａの場合は、図３に示すように、位置合わせ時間としては時間ａがかかり、許容値Ｂでも充分と判断された更に精度が低くても十分な基板Ｂの場合には時間ｂの位置合わせ時間で足りる。これにより、位置合わせ時間を短縮し、印刷タクトタイムの短縮を図ることができる。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態において、作業者が位置合わせ精度の許容値を印刷対象とする基板の種別毎に設定し基板印刷情報部に格納するため、位置合わせ時には該当する基板印刷情報部の許容値と比較することにより、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板に応じて適切な時間にすることができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、次に印刷する基板の種別に変更が無い場合に、既に求めたずれ量に基づき位置合わせを行うため、撮像部の移動回数を減らすことができ、従って、位置合わせ時間を短縮することができる。
【００６０】
更に本実施形態においては、位置合わせ結果の判定に用いる基板種別毎の許容値を、基板に応じて指定することができるため、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板に応じて適切な時間にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、印刷対象とする基板の種別毎に位置合わせ精度の許容値を設定し基板印刷情報部に格納するため、位置合わせ時には該当する基板印刷情報部の許容値と比較することにより、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板の種類に応じた適切な時間にすることができる。
【００６２】
また、本発明によれば、次に印刷する基板の種別に変更が無い場合に、既に求めたずれ量に基づき位置合わせを行うため、撮像部の移動回数を減らすことができ、従って、位置合わせ時間を短縮することができ、基板種別に応じた適切な位置合わせ時間を得ることができ、印刷タクトタイムを基板の種類に応じた適切な時間にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるスクリーン印刷機の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における、制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示した図である。
【図３】本発明における、スクリーンと基板との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における、スクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における、スクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のスクリーン印刷機における、制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示した図である。
【図７】従来のスクリーン印刷機における、スクリーンと基板との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係を示す図である。
【符号の説明】
１…印刷テーブル ２…Ｚ軸上下機構 ３…Ｘ軸移動機構
４…Ｙ軸移動機構 ５…Θ軸回転機構 ６…駆動部
７…基板 ７ａ，７ｂ…フィデューシャルマーク （ＦＭ）
８…スクリーン ８ａ，８ｂ…基準マーク
９ａ，９ｂ…ＣＣＤカメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等の被処理物に開口部を有するスクリーンを介してはんだペーストを印刷しパターン形成を行うスクリーン印刷機に関し、特に、画像認識装置を備え被処理物とスクリーンとの位置合わせ機能を有するスクリーン印刷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリーン印刷機におけるスクリーンと被処理物（以下、基板とする）との位置合わせについて、図１及び図６を用いて説明する。
【０００３】
図１は、スクリーン印刷機の構成を示す概略図であり、図６は従来のスクリーン印刷機における制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示したものである。
【０００４】
図１に示すように、印刷テーブル１は、Ｚ軸上下機構２、Ｘ軸移動機構３、Ｙ軸移動機構４、Θ軸回転機構５から成る駆動部６により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Θ軸方向に移動可能に支持されている。なお、各機構には図示を省略したが、それぞれ駆動手段が設けてあり、同じく図示を省略した制御手段が移動量を制御している。
【０００５】
駆動手段の駆動量、すなわち印刷テーブル１の移動量等のいわゆる機械的な位置情報は、装置情報部のデータを用いて演算部が演算する。
【０００６】
印刷テーブル１の上方には、基板７に該当するパターン開口部を有するスクリーン８が設けて有り、基板の種類に応じて取り替えられる。
【０００７】
印刷テーブル１の側方には実線で示すようにＣＣＤカメラ９ａ、９ｂから成る撮像部９（画像処理装置）が位置し、点線で示すように印刷テーブル１とスクリーン８との間を移動可能に設けてある。
【０００８】
図１においては、印刷する基板７に該当する開口部を有するスクリーン８を選択し所定位置に設定した状態を実線で示している。
【０００９】
スクリーン８には予め基準マーク８ａ，８ｂが設けてあり、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において点線で示す位置、すなわちスクリーン８と印刷テーブル１との間に移動して、基準マーク８ａ，８ｂを下方から認識する。ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが基準マーク８ａ，８ｂを認識すると、基準マーク位置座標値として図６に示す記憶部の装置情報部に格納する。
【００１０】
図６に示すように、制御手段の記憶部（ＲＡＭ）には、ＣＣＤカメラや印刷テーブルの移動距離、位置合わせ精度の許容範囲（許容値）などの装置固有のデータを記憶する装置情報部と、基板の大きさや厚さ等の基板種類により異なる情報を格納する基板印刷情報部、図示を省略したスクリーン情報部等が割り付けてある。
【００１１】
なお、図６においては、予め位置合わせ精度の許容範囲として許容値Ｍが格納されている。図７はスクリーン８と基板７との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係の一例を示したものである。図７において、点Ｍを高精度かつ短時間での位置合わせを最も満足する個所とすると、図６においては、装置情報部の位置合わせ許容範囲として、予め許容値Ｍが格納されている。
【００１２】
基板７を搬送機構（図示略）により搬入して、例えば真空吸着やクランプ等の保持手段により印刷テーブル１上に載置すると、基板７上に印刷されたフィデューシャルマーク（以下、ＦＭと略する）７ａ，７ｂの画像をＣＣＤカメラ９ａ，９ｂで基板７の上方から認識し、ＦＭ位置座標値として図６に示すように記憶部の基板印刷情報部に格納する。そして、装置情報部に格納した基準マーク位置座標値と比較を行い、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値の差を位置ずれ量として算出する。
【００１３】
制御手段の演算部にて基準マーク８ａ，８ｂにＦＭ位置座標値７ａ，７ｂを一致させる方向および距離を算出し、基板７を載置した印刷テーブル１を移動して位置合わせを行なう。
【００１４】
なお、基板個々の寸法は製造工程で誤差が生じ厳密に言えば均一ではない。また、基板上に設けたＦＭも例えばここでは２個所設けているが、ＦＭ個々の位置にも誤差が生じ、更には２個所間の距離も厳密には均一にならない。また、機械的移動を行なうため印刷テーブル１およびＣＣＤカメラ９ａ，９ｂの移動距離も誤差が含まれており、結果として撮像した画像データにも影響を与えるため、基準マーク８ａとＦＭ７ａ、基準マーク８ｂとＦＭ７ｂそれぞれの位置座標値を完全に一致させることは困難である。
【００１５】
従って、印刷テーブル１の移動後、再度ＣＣＤカメラ９ａ、９ｂでＦＭ７ａ，７ｂの画像を撮像してＦＭ位置座標値を再度算出し、基準マーク位置座標値に対する新たに得たＦＭ位置座標値のずれ量を算出する。基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値を一致させなくても、ずれ量が図６に示す装置情報部に格納した許容値Ｍ内となった時点、つまり基準マーク位置座標値から許容値Ｍで示される所定距離内にＦＭ位置座標値が移動した時点で、位置合わせ完了としている。
【００１６】
位置合わせが完了すると、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂは図１において実線で示す位置に移動して印刷テーブル１上方から退避する。Ｚ軸上下機構２により印刷テーブル１が上昇し、スクリーン８と基板７を密着あるいは所望の距離とし、スクリーン８上方に設けたスキージ（図示省略）が移動してスクリーン８上のはんだペースト（図示省略）を印刷テーブル１上の基板７に転写し、基板７上に所望のパターンを形成、いわゆる印刷を行なう。
【００１７】
印刷が終了すると、印刷テーブル１が下降し、基板７の固定が解除され、図示を省略した搬送機構により印刷後の基板７が後工程に搬出される。基板７の搬入から搬出までにかかる時間を、基板一枚の印刷タクトタイムと呼ぶ。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図７において、許容値Ｍの時の位置合わせ時間を時間ｍとすると、時間ｍよりも位置合わせ時間を短縮することはできず、時間ｍが位置合わせに要する最短時間となる。
【００１９】
しかし、実際に印刷する基板によっては、それほど印刷精度を必要としないものもあり、むしろ印刷タクトタイムの短縮が要求されるものもある。すなわち、印刷パターン密度のみによって印刷精度が決まるのではなく、印刷後の部品搭載やリフロー等によるはんだ付けなどの工程を経た最終製品として捉えた場合に、最終製品としてはどの程度まで歩留まりが要求されているかによって、基板に対して要求される印刷精度が決まる。従って、印刷パターン密度と印刷精度が単純な比例関係にあるとは言えず、印刷パターン密度が高いほど位置合わせ時間が長く必要になるとは、一概には言えない。
【００２０】
例えば、最終製品からみた場合に許容値Ｍより精度の低い許容値で充分な基板の場合でも、位置合わせ時間としては時間ｍがかかり、位置合わせ時間が余分にかかることになる。
【００２１】
すなわち、上記従来技術においては、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値が許容値Ｍ内に位置するまで印刷テーブルを移動し、再度ＦＭを撮像して移動後のＦＭ位置座標値を得ているため、印刷精度は向上するが、最終製品として見た場合には必要以上に位置合わせを繰り返すこともある。言い換えると、上記従来技術においては、印刷対象とする基板によっては、必要最低限の位置合わせ回数で収まらず、図７に示す時間ｍ以下に位置合わせ時間を短縮することができず、印刷タクトタイムの短縮ができないという問題が生じる。
【００２２】
本発明の目的は、上記課題を解決し、印刷対象の基板種別に応じて適切な位置合わせ時間を得ることができ、効率良い位置合わせを行うスクリーン印刷機を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明におけるスクリーン印刷機の特徴とするところは、パターン開口部を有するスクリーンの上面に供給したペーストを、スキージを摺動してスクリーンの下面に設けた被処理物に印刷し、該被処理物にパターンを形成するスクリーン印刷機であって、前記被処理物とスクリーンのそれぞれ対応する個所に設けたマークを撮影する撮像手段と、前記被処理物の位置を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段が、前記撮像手段により得られた画像を用いて両マークの位置を算出し被処理物とスクリーンとのずれ量を算出する演算部と、該演算部による算出結果として被処理物とスクリーンのそれぞれのマーク位置とずれ量及び位置合わせ結果の判定に用いる、複数の許容値を被処理物の種別に応じて設定格納する記憶部と、該ずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を判定する判別部とを備えていることにある。
【００２４】
また、本発明におけるスクリーン印刷機の他の特徴とするところは、パターン開口部を有するスクリーンの上面に供給したペーストを、スキージを摺動してスクリーンの下面に設けた被処理物に印刷し、該被処理物にパターンを形成するスクリーン印刷機であって、前記被処理物とスクリーンのそれぞれ対応する個所に設けたマークを撮影する撮像手段と、前記被処理物の位置を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段が、前記撮像手段により得られた画像を用いて両マークの位置を算出し被処理物とスクリーンとのずれ量を算出する演算部と、該演算部による算出結果として被処理物とスクリーンのそれぞれのマーク位置とずれ量及び位置合わせ結果の判定に用いる許容値を被処理物の種別に応じて設定格納する記憶部と、該ずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を判定する判別部とを備え、次に印刷する被処理物の種別が既に印刷した被処理物の種別と同じ場合には、予め既に印刷した被処理物とスクリーンとのずれ量に基づき位置合わせを行うことにある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。
【００２６】
なお、本実施形態において、スクリーン印刷機の構成は従来と同様なため、図１を用いて説明する。図２は本実施形態におけるスクリーン印刷機の制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示したものである。図４及び図５は、本実施形態において図１に示すスクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【００２７】
なお、図２はスクリーン印刷機における制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示す点では図６と同じであるが、図６と比べて位置合わせ精度の許容範囲を示す許容値の格納場所が異なっている。
【００２８】
以下、図１を参照しながら、図２乃至図５により本実施形態による印刷手順を説明する。
【００２９】
まず、図４のステップＳ１００で記憶部への情報を格納する。ここでは、印刷する基板種別に該当する開口部を有するスクリーン情報を記憶部の装置情報部に格納する。更に、基板種別に応じた基板情報を記憶部の該当する基板印刷情報部に格納する。例えば、印刷する基板種別としてパターン形状が異なる基板については基板種別番号を予め付与し、図２に示すように基板印刷情報部に基板種別番号に対応した基板情報を格納する。ここでは、基板種別番号を基板Ａ、基板Ｂとして表現している。
【００３０】
例えば、基板種別Ａを扱う場合には、作業者がどの程度の位置合わせ精度か判断し、例えば許容値として図３に示す点Ａに該当する位置合わせ精度の許容範囲（許容値Ａ）を図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する個所に設定格納する。次に印刷対象となる基板が基板種別Ｂだった場合には、例えば許容値として図３に示す点Ｂに該当する位置合わせ精度（許容値Ｂ）を図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する個所に設定格納する。
【００３１】
なお、既に述べたように、基板個々の寸法や基板に設けたＦＭの位置は製造工程により誤差を有しているが、この誤差の傾向は製造工程単位つまり製造ロットが同一であれば同様な傾向を示しているため、更に、作業者が基板種別番号ごとではなく基板の製造ロット番号ごとに位置合わせ精度を設定してもよい。
【００３２】
図２には図示していないが、例えば、基板Ａ及び基板Ｂについてそれぞれ２種類のロットがある場合、記憶部の基板印刷情報部には基板Ａ１、基板Ａ２、基板Ｂ１、基板Ｂ２として基板情報の格納場所を設け、それぞれに個々の基板情報を格納してもよい。
【００３３】
また、本実施形態における記憶部への情報の設定格納は、作業者がスクリーン印刷機の図示していないが例えばハウジングに設けたタッチパネル等の入力手段を用いて直接入力しても、フロッピーディスク等の記憶手段に予め格納しておいた情報を用いて格納してもよく、入力手段に限定されるものではない。
【００３４】
ステップＳ１００が終了すると、実際に印刷する基板種別に対応したスクリーン８を諸定位置に設定し、基板７を図示を省略した搬送手段により印刷テーブル１へ搬入し（ステップＳ１０１）、例えば真空吸着やクランプ等の保持手段により基板７を印刷テーブル１に固定する。
【００３５】
次いで撮像部であるＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において点線で示す位置、すなわちスクリーン８と印刷テーブル１との間に移動する（ステップＳ１０２）。なお、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂの移動方向は図１に示す移動方向に限定されるものではない。
【００３６】
その後、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂによりスクリーン８に予め設けている基準マーク８ａ，８ｂを下方から認識し、基準マーク位置座標値を算出して記憶部のスクリーン情報部に格納する（ステップＳ１０３）。
【００３７】
次いで、基板７上に印刷されたフィデューシャルマーク（ＦＭ）７ａ，７ｂの画像をＣＣＤカメラ９ａ，９ｂで基板７の上方から認識し、ＦＭ位置座標値として図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する基板種別個所に格納する（ステップＳ１０４）。そして、先ほど格納した基準マーク位置座標値と比較を行い、基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値の差をずれ量として算出する（ステップＳ１０５）。
【００３８】
図２に示すように、記憶部には装置固有のデータを記憶する装置情報部と基板により異なるデータを記憶する基板印刷情報部が設けてある。
【００３９】
ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂや印刷テーブル１の移動距離などは装置情報部に格納されており、いわゆる機械的な位置情報は装置情報部のデータを用いて演算部が算出し管理し、基板の大きさや厚さ及び許容値等の基板ごとに異なる情報は基板印刷情報部に格納されている。
【００４０】
従って、図４に示すように、ステップＳ１０６では、基板種別に応じて基板印刷情報部に格納してある許容値を用いてステップＳ１０５で算出したずれ量が許容値内かどうか判別する。例えば基板種別として基板Ａを対象としている場合には、図２に示すように基板印刷情報部の基板Ａにおける許容値Ａを用い、基準マーク位置座標値から許容値Ａの領域内にＦＭ位置座標値が移動した時点で、位置合わせ完了となる。
【００４１】
なお、作業者による許容値の設定は、ステップＳ１０６以前であれば何時行ってもよい。また、印刷中に次の印刷対象基板種別に応じた許容値を設定してもよく、印刷開始前に予め印刷対象基板すべての基板種別に応じた許容値の設定を行ってもよい。本実施形態では、ステップＳ１００で予め基板種別に応じた許容値の設定を行っているものとする。
【００４２】
以上述べたように、ステップＳ１０５で算出したずれ量が許容値内かどうかステップＳ１０６で判別する。
【００４３】
判別の結果、ずれ量が許容値外の場合にはステップＳ１０７に進み、演算部にて基準マーク位置座標にＦＭ位置座標を一致させる方向及び距離を算出し、印刷テーブル１を移動して位置合わせを行う。
【００４４】
なお、ステップＳ１０８にて印刷テーブル１の移動量をテーブル累積移動量として格納するが、格納場所は図２に示すように基板印刷情報部に設けたテーブル累積移動量であり、ステップＳ１００において初期値０が格納されている。従って、一回目の印刷テーブル１の移動量に初期値０が加算されてテーブル累積移動量として格納されている。
【００４５】
その後、ステップＳ１０４に戻り、再度ＣＣＤカメラ９ａ、９ｂでＦＭの画像を撮像し、ＦＭ位置座標値を算出する。そして、ステップＳ１０５で基準マーク位置座標値に対するＦＭ位置座標値のずれ量を算出しステップＳ１０６に進む。
【００４６】
ステップＳ１０６にて許容値外であれば、再度印刷テーブル１を移動して位置合わせを行い（ステップＳ１０７）、二回目の印刷テーブル１の移動量に既に格納されているテーブル累積移動量を加算して、再度テーブル累積移動量として格納する。従って、ステップＳ１０６でずれ量が許容値内になるまで、位置合わせを行うとともに、ずれ量が許容値内になった時点での印刷テーブル１の総移動量をテーブル累積移動量として格納している。
【００４７】
ステップＳ１０６にて許容値内であれば、図５に示すステップＳ１０９に進む。すなわち、ＣＣＤカメラ９ａ，９ｂが図１において実線で示す位置に移動して退避し、印刷テーブル１が上昇する（ステップＳ１０９）。印刷テーブル１の上昇によりスクリーン８と基板７を密着あるいは所望の距離とした後、基板７に対して所定の高さに位置し、スキージ（図示省略）が移動してスクリーン８上のはんだペースト（図示省略）を印刷テーブル１上の基板７に転写し、基板７上に所望のパターンを形成、いわゆる印刷を行なう（ステップＳ１１０）。
【００４８】
印刷が終了すると、印刷テーブル１が下降し、基板７の固定が解除され、図示を省略した搬送機構により印刷後の基板７が後工程に搬出される（ステップＳ１１１）。ステップＳ１０１の基板搬入からステップＳ１１１の基板搬出までが、基板一枚の印刷タクトタイムとなる。
【００４９】
図５のステップＳ１１２では、次に印刷する基板の有無を判別し、基板が無い場合は印刷を終了し、基板がある場合はステップＳ１１３に進む。
【００５０】
ステップＳ１１３では、基板の種類つまり基板種別に変更があるか判別し、変更がある場合は更に新たに記憶部への情報格納が必要か判別して（ステップＳ１１４）、新たな情報格納が必要な場合は図４に示すステップＳ１００に戻り、不要な場合はステップＳ１０１に戻る。
【００５１】
ステップＳ１１３で基板種別に変更が無い場合は、ステップＳ１１５に進み、スクリーンは変更しないまま基板を搬入する。
【００５２】
基板の搬入後ステップＳ１０８で累積した図２に示すテーブル累積移動量の格納値、すなわち、次に印刷する基板の基板種別が同一の場合には、初回に搬入した基板における印刷テーブル１の総移動量を示すテーブル累積移動量を用いて印刷テーブル１を移動する（ステップＳ１１６）。
【００５３】
なお、ここでは、テーブル累積移動量の算出を初回に搬入した基板に対してだけ行っているが、印刷テーブル１の総移動量を搬入基板ごとに算出し、直前に搬入した基板におけるテーブル累積移動量をステップＳ１１６において用いて位置合わせを行ってもよい。
【００５４】
ステップＳ１１６で印刷テーブル１を移動すると、ステップＳ１１７で許容値の変更を行うか確認する。例えば、ステップＳ１１１で搬出された基板に対する印刷状態を作業者が検査し、あるいは、印刷タクトタイムから許容値の変更が必要と判断した場合には、ステップＳ１１８に進み許容値変更の指令を出し、図２に示す記憶部における基板印刷情報部の該当する基板種別の個所に格納されている許容値を変更し、図４に示すステップＳ１０２に戻る。許容値の変更を行わない場合は、そのままステップＳ１０２に戻る。
【００５５】
なお、印刷状態の検査や許容値変更の指令は自動的に行ってもよく、また、許容値変更の指令が出ていた場合に、許容値自体を変更するのではなく新たな許容値を追加して格納し、ステップＳ１０６では追加した新たな許容値を指定して用いてもよい。
【００５６】
更に、ステップＳ１００で許容値を設定した際に、設定した許容値よりも高精度と低精度の複数の許容値を追加設定し、ステップＳ１１７にて現状との比較から印刷をより高精度に行うか否か、または位置合わせ時間を更に短縮するか否かを選択するものとし、選択結果に対応して許容値を指定するようにしてもよい。
【００５７】
このように、例えば、最終製品からみた場合に許容値Ａで充分な基板Ａの場合は、図３に示すように、位置合わせ時間としては時間ａがかかり、許容値Ｂでも充分と判断された更に精度が低くても十分な基板Ｂの場合には時間ｂの位置合わせ時間で足りる。これにより、位置合わせ時間を短縮し、印刷タクトタイムの短縮を図ることができる。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態において、作業者が位置合わせ精度の許容値を印刷対象とする基板の種別毎に設定し基板印刷情報部に格納するため、位置合わせ時には該当する基板印刷情報部の許容値と比較することにより、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板に応じて適切な時間にすることができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、次に印刷する基板の種別に変更が無い場合に、既に求めたずれ量に基づき位置合わせを行うため、撮像部の移動回数を減らすことができ、従って、位置合わせ時間を短縮することができる。
【００６０】
更に本実施形態においては、位置合わせ結果の判定に用いる基板種別毎の許容値を、基板に応じて指定することができるため、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板に応じて適切な時間にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、印刷対象とする基板の種別毎に位置合わせ精度の許容値を設定し基板印刷情報部に格納するため、位置合わせ時には該当する基板印刷情報部の許容値と比較することにより、位置合わせ時間を基板に応じた最適な時間とすることができ、印刷タクトタイムを基板の種類に応じた適切な時間にすることができる。
【００６２】
また、本発明によれば、次に印刷する基板の種別に変更が無い場合に、既に求めたずれ量に基づき位置合わせを行うため、撮像部の移動回数を減らすことができ、従って、位置合わせ時間を短縮することができ、基板種別に応じた適切な位置合わせ時間を得ることができ、印刷タクトタイムを基板の種類に応じた適切な時間にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるスクリーン印刷機の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における、制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示した図である。
【図３】本発明における、スクリーンと基板との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における、スクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における、スクリーン印刷機を用いた場合の印刷手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のスクリーン印刷機における、制御手段の記憶部での各種情報管理状況を示した図である。
【図７】従来のスクリーン印刷機における、スクリーンと基板との位置合わせ精度と位置合わせ時間の相関関係を示す図である。
【符号の説明】
１…印刷テーブル ２…Ｚ軸上下機構 ３…Ｘ軸移動機構
４…Ｙ軸移動機構 ５…Θ軸回転機構 ６…駆動部
７…基板 ７ａ，７ｂ…フィデューシャルマーク （ＦＭ）
８…スクリーン ８ａ，８ｂ…基準マーク
９ａ，９ｂ…ＣＣＤカメラ
Claims (2)
- パターン開口部を有するスクリーンの上面に供給したペーストを、スキージを摺動してスクリーンの下面に設けた被処理物に印刷し、該被処理物にパターンを形成するスクリーン印刷機であって、前記被処理物とスクリーンのそれぞれ対応する個所に設けたマークを撮影する撮像手段と、前記被処理物の位置を制御する制御手段とを備えたものにおいて、
前記制御手段は、
前記撮像手段により得られた画像を用いて両マークの位置を算出し被処理物とスクリーンとのずれ量を算出する演算部と、
該演算部による算出結果として被処理物とスクリーンのそれぞれのマーク位置とずれ量及び位置合わせ結果の判定に用いる複数の許容値を被処理物の種別に応じて設定格納する記憶部と、
該ずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を判定する判別部とを備えてずれ量が許容値内になるまで繰り返し位置合わせを行い、位置合わせを行ったときの移動量に次の位置合わせを行ったときの移動量を加算してずれ量が許容値内になった時点での各移動量が加算された総移動量を累積移動量として記憶部に格納し、該累積移動量で同一の種別の被処理物であって次に印刷する被処理物の移動を行い、しかる後に次に印刷する被処理物のずれ量と許容値とを比較して位置合わせ結果を前記判別部によって判定する
ことを特徴とするスクリーン印刷機。 - 請求項１に記載のスクリーン印刷機において、
上記判別部が使用する許容値を被処理物に応じて指定する手段を備えたことを特徴とするスクリーン印刷機。
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