JP3758463B2

JP3758463B2 - Screen printing inspection method

Info

Publication number: JP3758463B2
Application number: JP2000135697A
Authority: JP
Inventors: 公幸山崎; 道範友松; 成孝阿部; 清一宮原; 裕治大武; 貴弘深川; 邦彦時田; 正幸萬谷; 稔村上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001315310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷装置におけるスクリーン印刷の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程において、基板上にクリーム半田などのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、スクリーンマスク上にクリーム半田を供給してスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板上にクリーム半田を印刷するものである。
【０００３】
印刷工程の後にはクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査が行われる。この印刷検査を同一装置内で行えるよう、スクリーン印刷装置に印刷検査機能を備えたものが知られている。このような検査機能付きのスクリーン印刷装置は、従来は基板認識用に備えられたカメラによって印刷後の基板を撮像し、撮像結果を画像処理して印刷部位に正しくクリーム半田が印刷されているか否かを判定することにより印刷検査を行うようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスクリーン印刷装置には、以下に述べるような問題点があった。まず印刷検査ではカメラによって撮像した２次元画像データに基づいて判定を行う方法が採用されていたため、印刷位置や印刷部の平面形状など２次元データのみで判定可能な項目については良好な検査結果が得られるが、印刷量など良否判定に印刷高さなどの３次元データを伴う項目については精度のよい検査を行うことは困難であった。また従来の印刷検査では、印刷後の基板のみを対象としてカメラによる認識を行っていたため印刷結果自体の良否は検出できるものの、その不良が如何なる原因で発生したかという不良原因の特定を行うための必要なデータが必ずしも十分には得られず、印刷不良への適切な対応が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、印刷検査を精度よく行え、しかも不良原因の特定のためのデータ取得が可能で印刷不良を防止することができるスクリーン印刷の検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスクリーン印刷の検査方法は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク上でスキージヘッドを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷し、次いで基板をスクリーンマスクから分離させて版離れを行った後に、３次元測定手段により基板の電極上に印刷された印刷部の形状とマスクプレートのパターン孔の内部状態を検出し、印刷部の形状検出結果とパターン孔の内部状態の検出結果とを対比することにより、印刷不良の発生原因を特定するスクリーン印刷の検査方法であって、前記印刷部に「欠け」が検出され、前記パターン孔内にこの「欠け」の形状に相当するペーストの残量が検出された場合には、この「欠け」は版離れ工程において発生したものと特定し、また前記印刷部に「欠け」が検出され、前記パターン孔内にこの「欠け」の形状に相当するペーストの残留が検出されない場合は、この「欠け」はパターン孔内へのペーストの充填不良によって発生したものと特定する。
【００１２】
本発明は、印刷が終了して基板をスクリーン印刷から版離れさせた後、基板の電極部の印刷部の形状とスクリーンマスクの内部状態の双方を３次元測定手段により検出し、その検出結果を対比することにより、印刷不良発生時の原因特定を容易に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のレーザ計測装置の斜視図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板とスクリーンマスクの部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による補修印刷の説明図である。
【００１５】
まず図１、図２および図３を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１、図２において、基板位置決め手段である基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４を段積みし、さらにその上にＺ軸テーブル５を配設して構成されており、Ｚ軸テーブル５上にはクランパ８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６は、図１、図３に示す搬入コンベア１４によって基板位置決め部１に搬入される。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６の位置を調整することができる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００１６】
基板位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されており、スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されている。基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。スクリーンマスク１０上には、スキージヘッド１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にペーストであるクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の表面に形成された電極６ａ（図３参照）上にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１２ａ（図３参照）を介してクリーム半田９が印刷される。
【００１７】
スクリーンマスク１０の上方には、３次元測定手段であるレーザ計測装置２０が設けられている。図３に示すように、レーザ計測装置２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動し、昇降手段２３（図１、図２）によって昇降自在となっている。昇降手段２３を駆動することにより、レーザ計測装置２０は計測高さ位置まで下降する。Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２および昇降手段２３は、レーザ計測装置２０を移動させる移動手段となっている。
【００１８】
レーザ計測装置２０はレーザ光を照射することにより垂直方向の変位を測定する機能とレーザ照射位置をＸＹ方向に走査させる走査機構とを備えており、図４に示すように照射点Ｐを計測範囲Ｒ内で走査させることにより計測範囲Ｒ内の計測対象物表面の垂直方向位置を連続的に検出し、計測対象物の３次元形状を検出できるようになっている。
【００１９】
レーザ計測装置２０を前記移動手段によって基板６、マスクプレート１２に対して移動させることにより、基板６、マスクプレート１２の任意の範囲を対象として３次元形状測定を行うことができる。そして得られた検出データを処理することにより、基板６の特徴部である電極６ａの配置パターンおよびスクリーンマスク１０の特徴部であるパターン孔１２ａの配置パターンを検出することができるとともに、スクリーン印刷後の基板６を計測対象として３次元測定を行うことにより、基板６上に印刷されたクリーム半田９の形状を３次元的に検出することができる。
【００２０】
レーザ計測装置２０を移動させるＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２には、ディスペンサ２４（ペースト吐出手段）が装着されている。ディスペンサ２４はクリーム半田９を吐出する吐出ノズル２５を備えており、上下機構２６によって上下動可能となっている。ディスペンサ２４をＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によって移動させ、補修対象部位に対して吐出ノズル２５を下降させて下端部を位置あわせした状態でクリーム半田９を吐出させることにより（図６（ａ）参照）、印刷不良部位に補修用のクリーム半田９を供給することができる。すなわち、ディスペンサ２４は印刷不良部位の補修を行う補修手段を構成する。
【００２１】
次に、図５を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図５において、ＣＰＵ３０は全体制御部であり以下に説明する各部の全体制御を行う。プログラム記憶部３１は、スクリーン印刷の動作プログラムや、レーザ計測装置２０の検出信号から基板６やマスクプレート１２の形状検出を行うための処理プログラム、以下に説明する各種判定処理のプログラムを記憶する。データ記憶部３２はスクリーン印刷条件のデータや、判定処理の基準値データなどの各種データを記憶する。
【００２２】
機構制御部３３は、基板位置決め部１や搬入コンベア１４、搬出コンベア１５、Ｘ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２などの各機構部の動作を制御する。形状検出部３４は、レーザ計測装置２０を走査させて得られた検出信号を処理することにより、基板６に設けられた電極６ａの平面配置を示す電極配置パターンおよびマスクプレート１２に設けられたパターン孔１２ａの配置を示す開口パターン、印刷後の基板６上のクリーム半田９の形状を検出する。
【００２３】
基板・マスク判定部３５は、このようにして作成された電極配置パターンと開口パターンとをデータ記憶部３２に記憶された設計データ上の基準パターンと比較することにより、スクリーン印刷装置に供給された基板６やマスクプレート１２の良否を判定する。すなわち、基板・マスク判定部３５は供給材判定部となっている。
【００２４】
印刷判定部３６は、スクリーン印刷後の基板６をレーザ計測装置２０によって測定して得られたクリーム半田９の形状データを予め記憶された基準データと比較することにより、印刷状態の良否を判定する。補修判定部３７は、上記印刷判定部によって印刷状態不良と判定された基板について、当該印刷措置による補修の可否判定および補修方法の選択を行う。
【００２５】
すなわち、３次元形状測定によって求められたクリーム半田９の形状データをデータ記憶部３２の補修適用例ライブラリに記憶されたデータと比較することにより、当該印刷装置に備えられた補修機能によって補修することが可能であるか否かをまず判断する。そして補修可能と判断された基板について、次の２通りの補修方法のどちらを適用するかの選択を行う。
【００２６】
まず、補修対象部位が基板６全体から見て部分的である場合には、ディスペンサ２４による補修塗布が行われる。また、補修対象部位の数が多数である場合や、印刷不良の程度が甚だしく、ディスペンサ２４による追加塗布では補修に時間を要するような場合には、再印刷すなわち当該基板６を再びマスクプレート１２に当接させて印刷を行う補修方法が選択される。この場合には、スクリーン印刷装置の印刷機能そのものが印刷不良部位の補修を行う補修手段となっている。このように、印刷不良の状態に応じて適切な補修方法を選択することにより、効率的な補修印刷を行うことができる。
【００２７】
上記構成において、基板・マスク判定部３５、印刷判定部３６は、レーザ計測装置２０の測定結果から基板６およびまたはスクリーンマスク１０の検査を行う検査手段となっており、補修判定部３７は印刷不良部位の補修を行う補修手段を構成するものとなっている。
【００２８】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、以下スクリーン印刷方法およびスクリーン印刷後に印刷不良と判定された基板に対して行われる補修印刷について説明する。まず、新たな印刷対象品種への品種切り替えが行われ、当該品種に対応してスクリーンマスク１０が装着されると、スクリーンマスク検査が行われる。この検査は、スクリーンマスク１０が装着された状態で、レーザ計測装置２０をＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってスクリーンマスク１０上で移動させながらスクリーンマスク１０の上面を３次元測定することにより行われる。この検査により、装着されたスクリーンマスク１０の良否が判定される。
【００２９】
次いで、基板６の検査が行われる。搬入コンベア１４より印刷対象の基板６が基板位置決め部１上に搬入されたならば、基板位置決め部１をスクリーンマスク１０の下方からＹ方向に移動させて基板測定位置へ移動させる（図２にて破線で示す基板位置決め部１および基板６参照）。そしてレーザ計測装置２０によって同様に基板６の上面の３次元測定を行う。これにより、基板６の良否が判定される。この基板検査は新品種のみを対象として行っても、あるいは抜き取りでサンプリングして実施してもよい。
【００３０】
スクリーンマスク１０、基板６の双方とも異常のないことが確認されたならば、スクリーン印刷を行う。まずスクリーンマスク１０上にクリーム半田９が供給され、スキージ１３ａを往復動させてクリーム半田９を練る予備スキージングを行った後に、基板位置決め部１のＺテーブル５を上昇させて基板６をマスクプレート１２の下面に当接させる。次いでスキージヘッド１３を移動させて、クリーム半田９をパターン孔１２ａを介して基板６の電極６ａ上に印刷する。この後、Ｚ軸テーブル５を下降させて基板６をスクリーンマスク１０から分離させる版離れを行うことにより、基板６の電極６ａ上にはクリーム半田９が印刷される。
【００３１】
この版離れを行った後、印刷状態の検査が行われる。この検査は、基板位置決め部１を再びスクリーンマスク１０の下方から基板計測位置へ移動させ、レーザ計測装置２０によって印刷後の基板６の上面を３次元測定することによって行われる。そしてこの検査により印刷状態が良好であると判定されたならば、基板位置決め部１はスクリーンマスク下面の印刷位置に戻り、ここで搬出コンベア１５に印刷後の基板６を渡し、クリーム半田の印刷作業を完了する。
【００３２】
また、検査により不良であると判定された基板６については、当該スクリーン印刷装置での補修の可否が判定され、ここで補修不可であると判定されたならば、当該基板６は不良品であるとの報知を行った後に良品基板と同様にして搬出され、後工程にて必要な補修等の処置を行う。そしてこの後スクリーンマスク１０の検査を行う。すなわち、不良であると判定された基板６に対してスクリーン印刷を行った後のスクリーンマスク１０のパターン孔１２ａ内の状態をレーザ計測装置２０によって検査する。
【００３３】
図６は、この検査において得られる情報の１例について示すものである。図６に示すように、印刷後の基板６の３次元測定により、電極６ａ上の印刷部の形状が３次元的に求められ、これにより部分的にクリーム半田９が存在しない「欠け」（矢印ａ）などの形状不良が検出される。そしてマスクプレート１２を対象とする３次元測定により、当該形状不良の電極６ａに応当するパターン孔１２ａ内の状態が検出される。
【００３４】
そして電極６ａ上の印刷部の形状検出結果と、パターン孔１２ａの内部状態の検出結果とを対比することにより、当該不良が発生した原因を特定するデータを得ることができる。すなわち、「欠け」が検出された電極６ａに応当するパターン孔１２ａ内に、この「欠け」の形状に相当するクリーム半田９の残量が検出された場合には、「欠け」はパターン孔１２ａ内へのクリーム半田充填後の版離れ工程において発生したものであると推察できる。これに対し、「欠け」に応当するパターン孔１２ａ内にクリーム半田９の残留が検出されない場合には、この「欠け」は版離れ時点で発生したものではなく、パターン孔１２ａ内への充填不良によって発生したものであると推定できる。
【００３５】
次に、前述の印刷後の３次元測定結果により補修可能であると判定された場合の処理について図７を参照して説明する。まず不良の範囲が部分的であり、クリーム半田９の局部的な追加供給によって補修が可能であると判定されたらならば、ディスペンサ２４による補修を行う。すなわち、Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２を駆動してディスペンサ２４を補修対象部位に移動させ、吐出ノズル２５を当該部位に対して下降させ、必要な微動を行わせながら吐出ノズル２５からクリーム半田９を吐出させる。
【００３６】
そして吐出後には、レーザ計測装置２０によって再び補修部位の計測を行い、補修結果の良否を判定する。この結果、良好であると判定されたならば、補修後の基板６は良品基板と同様に搬出される。またこの良否判定によりなお不良と判定された場合には、必要な再補修を反復して行う。
【００３７】
また、同一基板上での補修対象部位が多数に上り、追加供給による補修では時間がかかる場合には、再塗布が行われる。すなわち基板位置決め部１を再びスクリーンマスク１０の下方の印刷位置に移動させ、図７（ｂ）に示すように再びＺ軸テーブル５を上昇させてマスクプレート１２に当接させる。これにより、基板６上の既印刷部位はマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に再び押し込まれる。そしてこの状態でスキージを移動させてスクリーン印刷が行われる。
【００３８】
この結果、既に正常に印刷が行われていた正常印刷部位はそのままの状態を保ち、印刷不良が生じていた部位に相当するパターン孔、すなわちクリーム半田９の未充填が生じていたパターン孔１２ａの不足部分にはクリーム半田９が新たに充填される。そしてこの後基板６をマスクプレート１２から離す版離れを行うことにより、印刷不良部位にクリーム半田９が追加されて補修印刷が終了する。
【００３９】
このように、クリーム半田９の印刷状態を検査する印刷後検査において、印刷後の基板のみならずスクリーンマスクをも計測対象とし、この印刷後検査をレーザ計測装置２０を用いて行うことにより、基板６上のクリーム半田９の印刷部の形状を３次元的に詳細に求めることができるとともに、スクリーンマスク１０のパターン孔１２ａ内におけるクリーム半田９の残留状態をも併せて検出することができる。これにより、印刷不良部位について印刷部とこの印刷部に応当するパターン孔の内部状態を対比することができることから、不良発生原因の特定に有用なデータが得られる。
【００４０】
また、印刷後検査において不良と判定された基板に対しての補修印刷の可否を判定する補修判定部を備え、補修可と判定された基板については同一装置内で補修を行うことにより、後工程における補修作業を不要にして繁雑な不良品管理を容易にすることができる。さらに補修印刷の方法を不良状態に応じて適切に選択することにより、補修作業を効率よく行うことができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態ではスキージヘッドの種類として板状のスキージ１３ａを備えた開放型のスキージヘッドの例を示しているが、これに限定されず、内部にクリーム半田を貯溜してこのクリーム半田を加圧しながらマスクプレート上で摺動してパターン孔内にクリーム半田を充填する密閉型のスキージヘッドを用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、印刷が終了して基板をスクリーン印刷から版離れさせた後、基板の電極部の印刷部の形状とスクリーンマスクの内部状態の双方を３次元測定手段により検出し、その検出結果を対比することにより、印刷不良発生時の原因特定を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のレーザ計測装置の斜視図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板とスクリーンマスクの部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による補修印刷の説明図
【符号の説明】
１基板位置決め部
６基板
１０スクリーンマスク
１２マスクプレート
１２ａパターン孔
１３スキージヘッド
２０レーザ計測装置
２４ディスペンサ
３４形状検出部
３５基板・マスク判定部
３６印刷判定部
３７補修判定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screen printing inspection method in a screen printing apparatus that prints paste such as cream solder or conductive paste on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In an electronic component mounting process, screen printing is used as a method for printing paste such as cream solder on a substrate. In this method, a screen mask provided with a pattern hole according to a part to be printed is brought into contact with the substrate, cream solder is supplied onto the screen mask, and a squeegee is slid to pass through the pattern hole on the substrate. The cream solder is printed on.
[0003]
After the printing process, a printing inspection for inspecting the printing state of the cream solder is performed. A screen printing apparatus having a print inspection function is known so that the print inspection can be performed in the same apparatus. Such a screen printing apparatus with an inspection function has conventionally picked up an image of a printed board by a camera provided for substrate recognition, processed the imaged result, and whether or not the cream solder is correctly printed on the print site. The print inspection is performed by determining whether or not.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional screen printing apparatus has the following problems. First, since a method for determining based on two-dimensional image data captured by a camera has been adopted in the print inspection, satisfactory inspection results have been obtained for items that can be determined only by two-dimensional data, such as the print position and the planar shape of the printing portion. Although it can be obtained, it has been difficult to accurately inspect items that are accompanied by three-dimensional data such as the print height in the quality determination such as the print amount. In the conventional print inspection, since the camera recognizes only the printed circuit board, it is possible to detect the quality of the print result itself, but to identify the cause of the failure that caused the failure. Necessary data cannot always be obtained sufficiently, and there is a problem that it is difficult to appropriately cope with printing defects.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a screen printing inspection method that can perform printing inspection with high accuracy and that can acquire data for identifying the cause of failure and prevent printing failure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The screen printing inspection method according to claim 1, wherein a screen mask provided with a pattern hole is brought into contact with the substrate, and a squeegee head is slid on the screen mask, whereby the paste is applied to the substrate through the pattern hole. After separating the substrate from the screen mask and separating the plate, the shape of the printed portion printed on the electrode of the substrate and the internal state of the pattern hole of the mask plate are detected by the three-dimensional measuring means, By comparing the shape detection result of the printed portion and the detection result of the internal state of the pattern hole, it is a screen printing inspection method that identifies the cause of the occurrence of printing failure, in which “notch” is detected in the printed portion, When the remaining amount of paste corresponding to the shape of the “chip” is detected in the pattern hole, the “chip” is generated in the plate separation process. In the case where “a chip” is detected in the printed portion and no residual paste corresponding to the shape of the “chip” is detected in the pattern hole, the “chip” is a paste in the pattern hole. Identified as a result of poor filling .
[0012]
In the present invention , after printing is finished and the substrate is separated from the screen printing , both the shape of the printed portion of the electrode portion of the substrate and the internal state of the screen mask are detected by the three-dimensional measuring means, and the detection result is obtained. By comparison, it is possible to easily identify the cause when printing failure occurs.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of the laser measuring device of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control system of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a partial perspective view of a substrate and a screen mask of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of repair printing by the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0015]
First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 1 and 2, a substrate positioning unit 1 serving as a substrate positioning means stacks a θ-axis table 4 on a moving table composed of an X-axis table 2 and a Y-axis table 3, and further a Z-axis table 5 thereon. A substrate holding part 7 is provided on the Z-axis table 5 to hold the substrate 6 sandwiched by the clamper 8 from below. The substrate 6 to be printed is carried into the substrate positioning unit 1 by the carry-in conveyor 14 shown in FIGS. By driving the substrate positioning unit 1, the position of the substrate 6 can be adjusted. The printed circuit board 6 is unloaded by the unloading conveyor 15.
[0016]
A screen mask 10 is disposed above the substrate positioning unit 1, and the screen mask 10 is configured by attaching a mask plate 12 to a holder 11. The substrate 6 is aligned with the mask plate 12 by the substrate positioning unit 1 and abuts from below. On the screen mask 10, a squeegee head 13 is disposed so as to be able to reciprocate in the horizontal direction. In a state where the substrate 6 is in contact with the lower surface of the mask plate 12, the cream solder 9 as a paste is supplied onto the mask plate 12, and the squeegee 13 a of the squeegee head 13 is brought into contact with the surface of the mask plate 12 and is slid. Thus, the cream solder 9 is printed on the electrode 6a (see FIG. 3) formed on the surface of the substrate 6 through the pattern hole 12a (see FIG. 3) provided in the mask plate 12.
[0017]
Above the screen mask 10, a laser measuring device 20 as a three-dimensional measuring means is provided. As shown in FIG. 3, the laser measuring device 20 is horizontally moved in the XY directions by the X-axis table 21 and the Y-axis table 22, and can be moved up and down by the lifting means 23 (FIGS. 1 and 2). By driving the elevating means 23, the laser measuring device 20 is lowered to the measurement height position. The X-axis table 21, the Y-axis table 22, and the lifting / lowering means 23 are moving means for moving the laser measuring device 20.
[0018]
The laser measuring device 20 has a function of measuring the displacement in the vertical direction by irradiating a laser beam and a scanning mechanism for scanning the laser irradiation position in the XY directions. As shown in FIG. By scanning within R, the position in the vertical direction of the surface of the measurement object within the measurement range R can be continuously detected, and the three-dimensional shape of the measurement object can be detected.
[0019]
By moving the laser measuring device 20 with respect to the substrate 6 and the mask plate 12 by the moving means, it is possible to perform a three-dimensional shape measurement for an arbitrary range of the substrate 6 and the mask plate 12. Then, by processing the obtained detection data, it is possible to detect the arrangement pattern of the electrodes 6a, which is a characteristic part of the substrate 6, and the arrangement pattern of the pattern holes 12a, which is a characteristic part of the screen mask 10. The shape of the cream solder 9 printed on the substrate 6 can be detected three-dimensionally by performing three-dimensional measurement using the substrate 6 as a measurement target.
[0020]
A dispenser 24 (paste discharge means) is mounted on the X-axis table 21 and the Y-axis table 22 that move the laser measuring device 20. The dispenser 24 is provided with a discharge nozzle 25 for discharging the cream solder 9 and can be moved up and down by a vertical mechanism 26. The dispenser 24 is moved by the X-axis table 21 and the Y-axis table 22, and the discharge nozzle 25 is lowered with respect to the part to be repaired to discharge the cream solder 9 in a state where the lower end portion is aligned (FIG. 6A )), It is possible to supply the cream solder 9 for repair to the defective printing portion. That is, the dispenser 24 constitutes repair means for repairing a defective printing portion.
[0021]
Next, the configuration of the control system of the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a CPU 30 is an overall control unit, and performs overall control of each unit described below. The program storage unit 31 stores a screen printing operation program, a processing program for detecting the shape of the substrate 6 and the mask plate 12 from the detection signal of the laser measuring device 20, and various determination processing programs described below. The data storage unit 32 stores various data such as screen printing condition data and reference value data for determination processing.
[0022]
The mechanism control unit 33 controls the operation of each mechanism unit such as the substrate positioning unit 1, the carry-in conveyor 14, the carry-out conveyor 15, the X-axis table 21, and the Y-axis table 22. The shape detection unit 34 processes a detection signal obtained by scanning the laser measuring device 20, and thereby an electrode arrangement pattern indicating a planar arrangement of the electrodes 6 a provided on the substrate 6 and a pattern provided on the mask plate 12. An opening pattern indicating the arrangement of the holes 12a and the shape of the cream solder 9 on the printed circuit board 6 are detected.
[0023]
The substrate / mask determination unit 35 is supplied to the screen printing apparatus by comparing the electrode arrangement pattern and the opening pattern thus created with the reference pattern on the design data stored in the data storage unit 32. The quality of the substrate 6 and the mask plate 12 is determined. That is, the substrate / mask determination unit 35 is a supply material determination unit.
[0024]
The print determination unit 36 determines the quality of the printed state by comparing the shape data of the cream solder 9 obtained by measuring the substrate 6 after screen printing with the laser measuring device 20 with reference data stored in advance. . The repair determination unit 37 determines whether or not repair by the printing measure is possible and selects a repair method for the board determined to be defective by the print determination unit.
[0025]
That is, by repairing the shape data of the cream solder 9 determined by the three-dimensional shape measurement with the data stored in the repair application example library of the data storage unit 32, the repair is performed by the repair function provided in the printing apparatus. It is first determined whether or not it is possible. Then, it is selected which of the following two repair methods is applied to the board determined to be repairable.
[0026]
First, when the repair target part is partial when viewed from the entire substrate 6, repair application by the dispenser 24 is performed. Further, when the number of parts to be repaired is large, or the degree of printing failure is so great that additional application by the dispenser 24 requires time for repair, reprinting, that is, the substrate 6 is again applied to the mask plate 12. A repair method is selected in which printing is performed with contact. In this case, the printing function itself of the screen printing apparatus is a repair means for repairing a defective print portion. Thus, efficient repair printing can be performed by selecting an appropriate repair method according to the state of printing failure.
[0027]
In the above configuration, the substrate / mask determination unit 35 and the print determination unit 36 serve as inspection means for inspecting the substrate 6 and / or the screen mask 10 from the measurement result of the laser measuring device 20, and the repair determination unit 37 has a printing failure. It constitutes a repair means for repairing the part.
[0028]
The screen printing apparatus is configured as described above. Hereinafter, a screen printing method and repair printing performed on a substrate determined to be defective after screen printing will be described. First, the product type is switched to a new product type to be printed, and when the screen mask 10 is mounted corresponding to the product type, a screen mask inspection is performed. This inspection is performed by three-dimensionally measuring the upper surface of the screen mask 10 while moving the laser measuring device 20 on the screen mask 10 by the X-axis table 21 and the Y-axis table 22 with the screen mask 10 mounted. Is called. By this inspection, the quality of the mounted screen mask 10 is determined.
[0029]
Next, the substrate 6 is inspected. When the substrate 6 to be printed is loaded onto the substrate positioning unit 1 from the carry-in conveyor 14, the substrate positioning unit 1 is moved in the Y direction from below the screen mask 10 and moved to the substrate measurement position (in FIG. 2). (See the substrate positioning portion 1 and the substrate 6 indicated by broken lines). Then, three-dimensional measurement of the upper surface of the substrate 6 is similarly performed by the laser measuring device 20. Thereby, the quality of the board | substrate 6 is determined. This substrate inspection may be performed only for new varieties, or may be performed by sampling.
[0030]
If it is confirmed that both the screen mask 10 and the substrate 6 are normal, screen printing is performed. First, the cream solder 9 is supplied onto the screen mask 10, and after performing preliminary squeezing by reciprocating the squeegee 13 a to knead the cream solder 9, the Z table 5 of the substrate positioning unit 1 is lifted to bring the substrate 6 into the mask plate. 12 is brought into contact with the lower surface. Next, the squeegee head 13 is moved to print the cream solder 9 on the electrode 6a of the substrate 6 through the pattern hole 12a. Thereafter, the Z-axis table 5 is moved down to separate the plate 6 from the screen mask 10, whereby the cream solder 9 is printed on the electrodes 6 a of the substrate 6.
[0031]
After this separation , the printing state is inspected. This inspection is performed by moving the substrate positioning unit 1 again from the lower side of the screen mask 10 to the substrate measurement position and three-dimensionally measuring the upper surface of the printed substrate 6 by the laser measurement device 20. If it is determined by this inspection that the printing state is good, the board positioning unit 1 returns to the printing position on the lower surface of the screen mask, and passes the printed board 6 to the carry-out conveyor 15 to perform the cream solder printing operation. To complete.
[0032]
Further, for the substrate 6 determined to be defective by the inspection, it is determined whether or not the repair by the screen printing apparatus is possible. If it is determined that the repair is impossible, the substrate 6 is a defective product. After performing the notification, it is carried out in the same manner as the non-defective substrate, and necessary repairs and the like are performed in a later process. Thereafter, the screen mask 10 is inspected. That is, the laser measuring device 20 inspects the state in the pattern hole 12a of the screen mask 10 after performing screen printing on the substrate 6 determined to be defective.
[0033]
FIG. 6 shows an example of information obtained in this inspection. As shown in FIG. 6, the shape of the printed part on the electrode 6a is determined three-dimensionally by three-dimensional measurement of the substrate 6 after printing. Shape defects such as a) are detected. Then, the state in the pattern hole 12a corresponding to the defective electrode 6a is detected by three-dimensional measurement on the mask plate 12.
[0034]
By comparing the shape detection result of the printed part on the electrode 6a with the detection result of the internal state of the pattern hole 12a, data specifying the cause of the failure can be obtained. That is, when the remaining amount of the cream solder 9 corresponding to the shape of the “chip” is detected in the pattern hole 12a corresponding to the electrode 6a in which “chip” is detected, the “chip” is indicated by the pattern hole 12a. It can be inferred that this occurred in the plate separation process after the cream solder was filled inside. On the other hand, when the residue of the cream solder 9 is not detected in the pattern hole 12a corresponding to the “chip”, the “chip” does not occur at the time of separating the plate, and the filling into the pattern hole 12a is poor. It can be estimated that this occurred.
[0035]
Next, processing when it is determined that repair is possible based on the three-dimensional measurement result after printing will be described with reference to FIG. First, if it is determined that the defective range is partial and can be repaired by local additional supply of cream solder 9, repair by the dispenser 24 is performed. That is, the X-axis table 21 and the Y-axis table 22 are driven to move the dispenser 24 to the repair target site, the discharge nozzle 25 is lowered with respect to the site, and the solder solder is moved from the discharge nozzle 25 to the necessary fine movement. 9 is discharged.
[0036]
After the discharge, the repair site is measured again by the laser measuring device 20, and the quality of the repair result is determined. As a result, if it is determined that the substrate is good, the repaired substrate 6 is carried out in the same manner as the non-defective substrate. In addition, when it is determined that the quality is still bad by the quality determination, the necessary re-repair is repeated.
[0037]
In addition, when there are a large number of parts to be repaired on the same substrate and it takes time to repair by additional supply, re-coating is performed. That is, the substrate positioning unit 1 is moved again to the printing position below the screen mask 10, and the Z-axis table 5 is again raised and brought into contact with the mask plate 12 as shown in FIG. Thereby, the already printed part on the substrate 6 is pushed again into the pattern hole 12a of the mask plate 12. In this state, the squeegee is moved to perform screen printing.
[0038]
As a result, the normal printing portion that has already been printed normally remains as it is, and the pattern hole corresponding to the portion where the printing failure has occurred, that is, the pattern hole 12a in which the cream solder 9 has not been filled has occurred. Cream solder 9 is newly filled in the insufficient portion. Then, by removing the plate to release the substrate 6 from the mask plate 12, the cream solder 9 is added to the defective print portion and the repair printing is finished.
[0039]
As described above, in the post-printing inspection for inspecting the printing state of the cream solder 9, not only the printed substrate but also the screen mask is measured, and this post-printing inspection is performed using the laser measuring device 20. The shape of the printed portion of the cream solder 9 on 6 can be obtained in detail three-dimensionally, and the remaining state of the cream solder 9 in the pattern hole 12a of the screen mask 10 can also be detected. Thereby, since it is possible to compare the internal state of the pattern hole corresponding to the printing portion with respect to the printing failure portion, data useful for identifying the cause of occurrence of the failure can be obtained.
[0040]
In addition, a repair determination unit that determines whether or not repair printing can be performed on a substrate that is determined to be defective in the post-printing inspection is performed, and the substrate that is determined to be repairable is repaired in the same apparatus, thereby performing a post-process. This eliminates the need for repair work and makes it easy to manage complicated defective products. Furthermore, by appropriately selecting the repair printing method according to the defective state, the repair work can be performed efficiently.
[0041]
In the above embodiment, an example of an open-type squeegee head provided with a plate-like squeegee 13a is shown as a type of squeegee head. However, the present invention is not limited to this. A hermetic squeegee head that slides on the mask plate while pressurizing and filling cream solder into the pattern holes may be used.
[0042]
【The invention's effect】
In the present invention , after printing is finished and the substrate is separated from the screen printing , both the shape of the printed portion of the electrode portion of the substrate and the internal state of the screen mask are detected by the three-dimensional measuring means, and the detection result is obtained. By comparison, it is possible to easily identify the cause when printing failure occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a laser measuring device of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a control system of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. 6 is a partial perspective view of a substrate and a screen mask of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of repair printing by the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate positioning part 6 Board | substrate 10 Screen mask 12 Mask plate 12a Pattern hole 13 Squeegee head 20 Laser measuring device 24 Dispenser 34 Shape detection part 35 Substrate / mask judgment part 36 Print judgment part 37 Repair judgment part

Claims

パターン孔が設けられたスクリーンマスクを基板に当接させ、このスクリーンマスク上でスキージヘッドを摺動させることにより、前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷し、次いで基板をスクリーンマスクから分離させて版離れを行った後に、３次元測定手段により基板の電極上に印刷された印刷部の形状とマスクプレートのパターン孔の内部状態を検出し、印刷部の形状検出結果とパターン孔の内部状態の検出結果とを対比することにより、印刷不良の発生原因を特定するスクリーン印刷の検査方法であって、
前記印刷部に「欠け」が検出され、前記パターン孔内にこの「欠け」の形状に相当するペーストの残量が検出された場合には、この「欠け」は版離れ工程において発生したものと特定し、
また前記印刷部に「欠け」が検出され、前記パターン孔内にこの「欠け」の形状に相当するペーストの残留が検出されない場合は、この「欠け」はパターン孔内へのペーストの充填不良によって発生したものと特定することを特徴とするスクリーン印刷の検査方法。A screen mask provided with a pattern hole is brought into contact with the substrate, and a squeegee head is slid on the screen mask to print a paste on the substrate through the pattern hole, and then the substrate is separated from the screen mask. After separating the plate, the shape of the printed portion printed on the electrode of the substrate and the internal state of the pattern hole of the mask plate are detected by the three-dimensional measuring means, and the shape detection result of the printed portion and the internal state of the pattern hole are detected. A screen printing inspection method for identifying the cause of printing failure by comparing the detection results of
If “printing” is detected in the printed portion and the remaining amount of paste corresponding to the shape of this “chip” is detected in the pattern hole, this “chip” is generated in the plate separation process. Identify,
In addition, when “a chip” is detected in the printed portion and no residue of paste corresponding to the shape of this “chip” is detected in the pattern hole, the “chip” is caused by poor filling of the paste in the pattern hole. An inspection method for screen printing, characterized in that it is identified as occurring .