JP3922344B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に係り、とくにスクリーンの下面にワークを重合わせてペースト状物質をワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子回路装置を組立てる場合には、回路基板上に電子部品を実装することにより行なう。ここで回路基板として絶縁材料から成る基板が用いられる。基板の表面に銅箔が接合されるとともに、エッチングによって所定の配線パターンが形成される。そしてその上に電子部品を実装し、電子部品の電極や端子を回路基板の配線パターンの接続用ランドに半田付けする。
【0003】
上記のような電子部品の電極と回路基板の接続用ランドとの半田付けのために、クリーム半田が用いられる。すなわち配線を施した回路基板の表面の所定の位置に、スクリーン印刷の方法によってクリーム半田を印刷して付着させる。そしてその上に電子部品を位置決めした状態で実装する。そして電子部品が搭載された回路基板をリフロー炉内に静かに導入する。リフロー炉内の熱によってクリーム半田が溶融し、これによって電子部品の電極が回路基板の接続用ランドに半田付けされる。従って電子回路の製造の際に、回路基板上にスクリーン印刷の方法によってクリーム半田を塗布するためのスクリーン印刷装置が必要になる。
【0004】
一般にスクリーン印刷装置は、スクリーンに設けられた孔から成るパターンを通してクリーム半田を基板のランドに印刷する装置であって、次のようなユニットを必要とする。すなわちクリーム半田をスクリーンのパターンに押込むためのスキージユニット、スクリーンの裏側やパターンに残留したクリーム半田を清掃するクリーニングユニット、基板上に設けられたアライメントマークを検出して基板の位置を認識するカメラユニット、印刷がその表面に行なわれる基板を固定してX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、およびθ軸方向のそれぞれの位置決めをする位置決めテーブル等から構成される。本願はこのようなクリーム半田印刷機に好適に用いられる改良に関するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなスクリーン印刷装置において、スキージのストロークを、例えば特公平7−119109号公報に開示されているように、スキージの移動方向の回路基板のサイズデータを用いるようにし、このデータを用いてスキージのストロークの制御を行なうようにしている。このような制御方法によると、回路基板のサイズと実際の印刷範囲とが異なるケースにおいては、不要の長い印刷ストロークをスキージが摺動してしまい、スキージが不要な距離をスクリーン上で無駄に摺動することになる。また不要な動きを修正するにしても別データを制御手段にインプットしなければならないという問題がある。
【0006】
とくに特公平7−119109号公報の制御によるスクリーン印刷機によれば、回路基板のごく一部のみにしかクリーム半田を印刷しない場合には、スキージのストロークに大きな無駄を生ずることになる。また回路基板に耳がついていたり、捨て基板が連設されているときには、回路基板のサイズデータで制御を行なうとスキージをさらに余分なストローク移動させる不具合を生ずる。
【0007】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、スキージのストロークに不要な動きをなくすようにしたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【0009】
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、スキージをスクリーン上を摺動させながら前記スクリーン上に供給されたペースト状物質を前記スクリーンの開口を通して前記スクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷装置において、
前記スキージを摺動動作させる駆動手段と、
前記スキージの摺動ストロークを制御する制御手段と、
を具備し、前記制御手段は前記ワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いて前記ストロークを制御するようにしたスクリーン印刷装置であって、
前記スキージの摺動方向の前記ワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、前記スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御することを特徴とするスクリーン印刷装置に関するものである。
【0011】
【0013】
【0014】
スクリーン印刷方法に関する発明は、スキージをスクリーン上を摺動させながら前記スクリーン上に供給されたペースト状物質を前記スクリーンの開口を通して前記スクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷方法において、
駆動手段によって前記スキージを摺動動作させるとともに、制御手段によって前記スキージの摺動ストロークを制御し、
前記制御手段は前記ワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いて前記ストロークを制御するようにしたスクリーン印刷方法であって、
前記スキージの摺動方向の前記ワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、前記スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御することを特徴とするスクリーン印刷方法に関するものである。
【0015】
【0016】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、スキージがスクリーン上を摺動して該スクリーン上に供給されるクリーム半田をその開口部を通してスクリーンの裏面に密着する回路基板の所定の位置へクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷機に係り、スキージはその駆動装置によって駆動されるとともに、スクリーンの印刷方向におけるスクリーンの開口間のサイズデータと2本のスキージ間の距離と、ストロークに関するオフセット量とを記憶する手段を有し、これらのデータから印刷ストロークを計算し、その計算値に基いてスキージのストロークの制御行なう制御装置を有し、この制御装置によって駆動装置を制御するものである。
【0017】
スクリーンの開口部間のサイズデータに代えて、スクリーンの印刷方向における回路基板上の2個所のアライメントマークのサイズデータと2本のスキージ間の距離とストロークのオフセット量を記憶する手段を有し、これらのデータから印刷ストロークを計算し、その計算値に基いて制御する制御手段を有し、この制御手段によって駆動装置を制御するようにしてもよい。
【0018】
上記のような態様によれば、スキージの印刷ストロークの算出において、スクリーンの開口部間のサイズデータまたは回路基板のアライメントマーク間のサイズデータを用いることによって、不必要なスキージのストロークが算出されない。また回路基板の印刷しない部分のデータが不要のためにデータの入力が簡素化される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本願の発明の一実施の形態を図面によって説明する。図1および図2はこのスクリーン印刷装置の正面図および側面図を示しており、図3および図4はこのようなスクリーン印刷装置のワークの位置決め機構の正面図および側面図を示している。これらの図によってスクリーン印刷装置の概要を説明する。
【0020】
このスクリーン印刷装置は図1および図2に示すように、背面側に直立する支持ベース10を備えている。そしてこの支持ベース10上にはその下側の前面に横方向に延びる上下に所定の間隔を隔てた案内レール11、12を有しており、これらの案内レール11、12によってキャリッジ13を移動自在に支持している。キャリッジ13はカメラユニット14を支持しており、このカメラユニット14によって画像認識カメラ15が支持されるようになっている。なおこの画像認識カメラ15は後述する基板の画像認識を行なうためのものである。
【0021】
上記一対の案内レール11、12によってさらに別のキャリッジ18が支持されるようになっている。キャリッジ18にはクリーニングユニット19が支持されている。クリーニングユニット19は図3に示すようにクリーニングテープ20によって後述するスクリーンの下面をクリーニングするためのものである。そしてクリーニングテープ20がこのクリーニングユニット19の繰出しローラ21から繰出され、クリーニングを終ったクリーニングテープ20が巻取りローラ22によって巻採られるようになっている。
【0022】
上記カメラユニット14およびクリーニングユニット19の移動範囲の上側にスクリーン25が配設される。スクリーン25は枠体26によってその4辺が固定された状態で張設されている。そして枠体26が取付けフレーム27によってこの印刷装置の所定の位置に固定される。
【0023】
スクリーン25上には一対のスキージ31、32が配設される。スキージ31、32はそれぞれ支持体33、34に支持されるとともに、支持体33、34がそれぞれエアシリンダ35、36によって支持されるようになっている。
【0024】
上記支持ベース10の表面側であってその上側の部分には横方向に延びる一対の案内レール37、38が配列されており、これらの案内レール37、38によってキャリッジ39が移動可能に支持されている。そしてこのようなキャリッジ39によって上記スキージ31、32が横方向に移動されるようになっている。
【0025】
次に上記スクリーン25の下側においてワークを構成する基板を位置決めするための位置決め装置について説明する。図3および図4に示すようにこの装置はベース43を備え、ベース43上に4本のZ軸ガイド44が直立して設けられている。そしてZ軸ガイド44によって下側のZ軸テーブル45がZ軸方向、すなわち垂直方向に移動可能に支持されている。Z軸テーブル45はベース43の下側に取付けられているエアシリンダ46のロッド47によって押上げられるようになっており、Z軸ガイド44によって昇降自在に移動されるようになっている。そしてZ軸ガイド44に設けられているストッパ48によって上方の移動位置が規制される。
【0026】
Z軸テーブル45上にはY軸テーブル51が搭載され、このY軸テーブル51の上にX軸テーブル52が搭載されている。そしてX軸テーブル52の上にθ軸テーブル53が搭載されている。そしてθ軸テーブル53上に取付け板54が取付けられている。
【0027】
上記取付け板54上には4本のZ軸ガイド55が上方に延びるように配設されており、これらのガイド55によってZ軸テーブル56が昇降自在に支持されている。そして図示を省略したモータとZ軸テーブル56のボールねじ58とが連動されており、これによってZ軸テーブル56の昇降動作が行なわれるようになっている。そしてZ軸テーブル56上には基板取付け治具60が取付けられており、この基板取付け治具60によって基板61の吸着保持を行なうようにしている。これによってスクリーン25の下側に基板61の位置決めユニット50が配置されることになる。
【0028】
次に上記取付け板54に設けられている基板61の保持のための機構について図4により説明すると、取付け板54上にはその両側にそれぞれ支持体65、66が設けられている。そして左側の支持体65にはその上端に固定ガイド67が固定されている。これに対して右側の支持体66の上端にはベース68を介して移動ガイド69が取付けられている。またこれらの支持体65、66によってコンベアベルト70が支持されている。
【0029】
上記支持体65、66にはそれぞれ側方に延びるようにアーム73、74が設けられ、これらのアーム73、74に支持部材75、76を介して押え爪77、78が設けられている。これらの押え爪77、78が後述するように、この位置決め装置の上へ導入された基板61の幅方向の両側を上から押えるようになっている。
【0030】
上記支持体65、66によって支持されているコンベアベルト70の上流側と下流側とにはそれぞれ図3に示すように搬入コンベア81と排出コンベア82とが配設され、これらの搬入コンベア81とコンベアベルト70とによって基板61を位置決めユニット50の基板取付け治具60上に導入し、印刷を終った後に排出コンベア82によって排出するようにしている。
【0031】
次に上記スクリーン25上を図5に示すように摺動するスキージ31、32の摺動動作の制御のための構造について説明すると、スキージ31、32の摺動ストロークの制御のために図6に示すスクリーン25の開口85の内のスキージ31、32の摺動方向の最も離れた開口85間のサイズデータAを用いるようにしている。そしてこのサイズデータAに図5に示す一対のスキージ31、32の距離Bの1/2を加算し、さらにオフセット量Cを加えることによって、スキージ31、32のストロークの制御が行なわれるようになっている。
【0032】
図7は別の制御のための回路基板61の構造を示しており、ここではスキージ31、32の摺動方向の最も離れた位置の接続用ランド86とほぼ対応する位置にアライメントマーク87を形成しておき、これらのアライメントマーク87間のサイズデータDを用いるようにしている。すなわちサイズデータDに図5に示す一対のスキージ31、32の距離Bの1/2を加え、さらにオフセット量Cを加算して摺動ストロークの制御を行なうようにしている。
【0033】
図8は上記スキージ31、32の摺動ストロークの制御のための制御装置を示しており、この制御装置はCPUから成る演算部90を備え、この演算部90にメモリ91が接続されている。また演算部90は記憶装置92とI/O93を介して接続されている。さらに演算部90にはI/O93を介してモニタ94とキーボード95とが接続されている。また演算部90はI/O96を介して制御対象であるモータコントローラ97を制御するようにしている。モータコントローラ97がスキージ31、32を摺動動作させる駆動手段であるモータを制御している。
【0034】
次にこのような構成に係るスクリーン印刷装置の動作を説明する。まずこの印刷装置の動作の全体の概要を説明すると、図3に示すコンベアベルト70上に基板61が存在しない場合に、位置決めユニット50のY軸テーブル51とX軸テーブル52とが作動し、この位置決めユニット50の上側の部分が搬入コンベア81側に移動する。そして搬入コンベア81およびコンベアベルト70を作動させて基板61をコンベアベルト70上に導入し、所定の位置で停止させるとともに、コンベア70も停止する。図3は基板61がこの位置で停止した状態が示されている。
【0035】
次に上側のZ軸テーブル56が図外のモータおよびボールねじ58によって上昇され、基板61をコンベア70から持上げる。そしてこの後に基板61の固定と反りの修正とが行なわれる。基板61の反りを修正して基板61を位置決めユニット50の基板取付け治具60に固定した後に、図1に示すカメラユニット14がキャリッジ13によって案内レール11、12に沿って移動され、画像認識カメラ15が基板61の上方に移動し、基板61上のアライメントマークの認識を行なう。
【0036】
このような画像認識カメラ15による基板61のアライメントマークの検出に連動して、制御ユニットによってX軸テーブル52、Y軸テーブル51、θ軸テーブル53を駆動して基板61の位置ずれを修正する。そしてこの後にエアシリンダ46を作動させ、位置決めユニット50の全体を上昇させてスクリーン25の下面に基板61を接触させる位置まで上方に移動させる。
【0037】
そしてこのような状態でスキージ31、32がスクリーン25上を摺動してクリーム半田62の印刷を行なう(図5参照)。一連の印刷作業が終了した後に、ボールねじ58によって上側のZ軸テーブル56を下方に移動させ、これによって基板61をスクリーン25から版離れさせる。そしてこの後に下側のZ軸テーブル45をエアシリンダ46によって降下させる。次に基板取付け治具60による基板61の吸着固定を解除する。そしてこの後にX軸テーブル52とY軸テーブル51とを駆動し、この位置決めユニット50を排出コンベア82側へ移動させ、コンベアベルト70と排出コンベア82とをともに移動させて基板61を排出コンベア82によって排出する。
【0038】
次にこのようなスクリーン印刷装置におけるとくにスキージ31、32のストロークの制御のための動作について説明する。図5に示すようにスキージ31、32は交互に用いられるようになっており、往動時にはスキージ31が右方に摺動しながらクリーム半田62を回路基板61の表面に印刷する。これに対して復動時はスキージ32が下降して左方に摺動しながらクリーム半田62を回路基板61の表面に印刷する。ここで一対のスキージ31、32の距離はBになっている。
【0039】
ここで図6に示すように枠体26に取付けられているスクリーン25の開口85の内のスキージ31、32の移動方向の最も離れた位置にある開口85間の距離Aがサイズデータとして図8に示す制御装置のキーボード95によって記憶装置92に書込まれている。そして演算部90は上記のサイズデータAと一対のスキージ31、32の距離Bの1/2の値と、そして摺動のオフセット量Cとの和に当るA+B/2+Cのストロークだけスキージ31、32を摺動動作させる。
【0040】
図9Aは制御装置の記憶装置92に対する図6のデータAの書込み動作を示しており、キーボード95によってデータAの入力を行なうと、演算部90がスキージ31、32のストロークの設定を行なう。そしてこのストロークの設定がスキージ31、32が移動する最大可動範囲にあるかどうかの判断を行なうとともに、最大移動範囲以内である場合には記憶装置92に設定値が記憶される。なお最大可動範囲から外れる場合には、再入力を行なうことになる。
【0041】
図9Bはこのような設定値に基いてスキージ31、32の摺動のストロークを制御する動作を示しており、演算部90はモータコントローラ97を通してエンコーダの出力を読込む。そしてこの出力が設定値を超えたかどうかの比較を行なうとともに、超えた場合にはそこで停止する。そしてこの後にワークを入れかえて一対のスキージ31、32の交換を行ない、モータを反転させて逆方向へスキージ31、32を摺動させる。そしてここでもエンコーダの出力をモータコントローラ97から読込み、演算部90が設定値を超えたかどうかの判断を行なう。そして超えた場合にはそこで停止する。
【0042】
次に図7に示す回路基板61のデータDを用いてスキージ31、32の摺動ストロークの制御のための動作を説明する。ここでは回路基板61上に設けられている接続用ランド86の内スキージ31、32の摺動方向の最も離れた接続用ランド86と対応するアライメントマーク87間の距離Dをサイズデータとして用いる。そしてこのサイズデータを図6に示す開口85間のデータAに代えて図9Aに示すように制御装置の記憶装置92に記憶させる。そしてこのような記憶させた設定値を基に図9Bに示すようにしてスキージ31、32の摺動ストロークの制御を行なう。ここでもスキージ31、32の印刷ストロークは不必要な長いストロークを移動しないために、従来の方法における問題点を解消できる。
【0043】
図8に示す制御装置を用いて、図6に示すスクリーン25の開口部間のデータAあるいは図7に示す回路基板61のアライメントマーク87間のデータBを用いたスキージ31、32のストロークの制御によれば、不必要なスキージ31、32のストロークが算出されない。また回路基板61の印刷を要しない部分の上をスキージ31、32が摺動することがなくなるとともに、不要なデータの入力が簡素化される。また回路基板61の一部にのみクリーム半田62を印刷する際に無駄なストロークが生ずることがない。また回路基板61に耳がついていたり、捨て基板が連設されているときに、余分のストロークを移動させる必要がなくなる。
【0046】
【発明の効果】
本願の主要な発明は、スキージをスクリーン上を摺動させながらスクリーン上に供給されたペースト状物質をスクリーンの開口を通してスクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷装置において、スキージを摺動動作させる駆動手段と、スキージの摺動ストロークを制御する制御手段と、を具備し、制御手段はワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いてストロークを制御するようにしたスクリーン印刷装置であって、スキージの摺動方向のワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御するようにしたものである。
【0047】
従ってこのようなスクリーン印刷装置によれば、制御手段はワーク上のマークの位置に関するデータを用いてスキージのストロークの制御をすることになり、ワーク上に設定されるマークがペースト状物質を塗布する位置を的確に示している限り、スキージがスクリーン上を摺動する動作に無駄を生じなくなる。
【0050】
印刷方法に関する発明は、スキージをスクリーン上を摺動させながらスクリーン上に供給されたペースト状物質をスクリーンの開口を通してスクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷方法において、駆動手段によってスキージを摺動動作させるとともに、制御手段によってスキージの摺動ストロークを制御し、制御手段はワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いてストロークを制御するようにしたスクリーン印刷方法であって、スキージの摺動方向のワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御するようにしたものである。
【0051】
従ってこのようなスクリーン印刷方法によれば、スキージの摺動動作を制御する制御手段がワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いて上記スキージのストロークの制御を行なうことになり、このためにワークの表面に対するペースト状物質の塗布に必要にしてかつ十分な量のストロークだけスキージが摺動動作することになり、スキージの摺動のストロークに無駄を生ずることになくしかも正しい印刷を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 スクリーン印刷装置の全体の構成を示す正面図である。
【図2】 スクリーン印刷装置の全体の構成を示す側面図である。
【図3】 回路基板の位置決め機構を示す正面図である。
【図4】 同位置決め機構の側面図である。
【図5】 スキージによるクリーム半田の塗布の動作を示す要部縦断面図である。
【図6】 スクリーンの平面図である。
【図7】 回路基板の平面図である。
【図8】 制御装置のブロック図である。
【図9】 制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10‥‥支持ベース、11、12‥‥案内レール、13‥‥キャリッジ、14‥‥カメラユニット、15‥‥画像認識カメラ、18‥‥キャリッジ、19‥‥クリーニングユニット、20‥‥クリーニングテープ、21‥‥繰出しローラ、22‥‥巻取りローラ、25‥‥スクリーン、26‥‥枠体、27‥‥取付けフレーム、31、32‥‥スキージ、33、34‥‥支持体、35、36‥‥エアシリンダ、37、38‥‥案内レール、39‥‥キャリッジ、43‥‥ベース、44‥‥Z軸ガイド、45‥‥Z軸テーブル、46‥‥エアシリンダ、47‥‥ロッド、48‥‥ストッパ、50‥‥位置決めユニット、51‥‥Y軸テーブル、52‥‥X軸テーブル、53‥‥θ軸テーブル、54‥‥取付け板、55‥‥Z軸ガイド、56‥‥Z軸テーブル、58‥‥ボールねじ、60‥‥基板取付け治具、61‥‥回路基板、62‥‥クリーム半田、65、66‥‥支持体、67‥‥固定ガイド、68‥‥ベース、69‥‥移動ガイド、70‥‥コンベアベルト、73、74‥‥アーム、75、76‥‥支持部材、77、78‥‥押え爪、81‥‥搬入コンベア、82‥‥搬出コンベア、85‥‥開口、86‥‥接続用ランド、87‥‥アライメントマーク、90‥‥演算部(CPU)、91‥‥メモリ、92‥‥記憶装置(HDD)、93‥‥I/O、94‥‥モニタ、95‥‥キーボード、96‥‥I/O、97‥‥モータコントローラ
Claims (2)
- スキージをスクリーン上を摺動させながら前記スクリーン上に供給されたペースト状物質を前記スクリーンの開口を通して前記スクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷装置において、
前記スキージを摺動動作させる駆動手段と、
前記スキージの摺動ストロークを制御する制御手段と、
を具備し、前記制御手段は前記ワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いて前記ストロークを制御するようにしたスクリーン印刷装置であって、
前記スキージの摺動方向の前記ワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、前記スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御することを特徴とするスクリーン印刷装置。 - スキージをスクリーン上を摺動させながら前記スクリーン上に供給されたペースト状物質を前記スクリーンの開口を通して前記スクリーンの下側に接して配されているワークの表面に塗布するようにしたスクリーン印刷方法において、
駆動手段によって前記スキージを摺動動作させるとともに、制御手段によって前記スキージの摺動ストロークを制御し、
前記制御手段は前記ワーク上のアライメントマークの位置に関するデータを用いて前記ストロークを制御するようにしたスクリーン印刷方法であって、
前記スキージの摺動方向の前記ワーク上のアライメントマーク間の距離をDとし、往動時に用いられるスキージと復動時に用いられるスキージの間の距離をBとし、オフセット量をCとすると、前記スキージの摺動ストロークがD+B/2+Cとなるように制御することを特徴とするスクリーン印刷方法。
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