JP4013861B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャリアに保持された小片の電子部品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およびスクリーン印刷方法に関するものである。

電子部品製造分野においては、基板上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方法としてスクリーン印刷が広く用いられている。このスクリーン印刷は、電子部品が実装される実装基板のみならず、キャリアに保持された水晶発振器などの小片の電子部品をも対象として行われる。このような小片の電子部品を保持するキャリアとして、電子部品の位置ずれを防止して安定した状態で保持するため、部品保持位置に設けられた吸着孔を真空吸引することにより電子部品を吸着保持する構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３３３７２号公報

このような電子部品を吸着保持する方式のキャリアをスクリーン印刷装置に適用する場合には、次のような不具合が生じる場合がある。水晶発振器などの矩形形状の電子部品は、キャリアに設けられた凹部内に収容され、印刷位置においてはこれらの凹部に連通して設けられた吸引孔を真空吸引することにより凹部内に電子部品を吸着保持するようになっている。

しかしながらこのような構成のキャリアでは小片の電子部品の全てが各凹部内に正常な姿勢で保持されているとは限らず、キャリア搬送時の振動や衝撃などによっていくつかの電子部品が凹部から部分的にはみ出した状態となる場合がある。そしてこの状態のままキャリアが印刷位置に到達するとはみ出した電子部品にスクリーンマスクの下面が押し付けられて破損する不具合が生じる。そしてこのような電子部品のはみ出し状態はキャリアがスクリーンマスクの下面側に進入した状態においては目視によって確認する手段がなく、従来より電子部品のはみ出しの有無を確実に検出可能な方策が求められていた。

そこで本発明は、キャリアにおいて凹部からの電子部品のはみ出しの有無を確実に検出できる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。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートをキャリアの凹部内に保持された小片の電子部品に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記電子部品にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートの下方に配設された位置決め部と、この位置決め部に設けられ前記キャリアを下受けするとともに前記凹部に連通する吸引孔から真空吸引手段によって真空吸引することにより前記電子部品を凹部内に吸着保持する部品保持部と、この部品保持部に前記電子部品を前記キャリアとともに搬入しまた部品保持部から前記電子部品を前記キャリアとともに搬出する部品搬送手段と、前記電子部品が前記凹部から部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出手段とを備え、前記部品保持異常検出手段は、前記部品保持部によって下受けされ凹部に電子部品を保持した前記キャリアに対して上方から接近し、全ての電子部品が凹部内に正常に保持されている正常状態においてキャリア全体を密閉状態で覆いかつ前記異常状態において前記はみ出した電子部品に当接して停止して前記部品保持部の上面との間の隙間から空気が流入する検査用治具と、前記真空吸引手段によって真空吸引された基板保持部内の真空度を検出する真空度検出手段と、この真空度検出結果に基づいて前記正常状態・異常状態を判定する判定手段とを備えた。

本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートをキャリアの凹部内に保持された小片の電子部品に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記電子部品にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下方に配設された位置決め部に設けられた部品保持部によって前記キャリアに保持された電子部品を下受けして吸着保持する部品保持工程と、前記電子部品を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、前記部品保持部に前記電子部品を前記キャリアとともに搬入しまた部品保持部から電子部品をキャリアとともに搬出する部品搬送工程と、前記電子部品が前記凹部から部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出工程とを含み、前記部品保持異常検出工程において、前記部品保持部によって下受けされ凹部に電子部品を保持した状態の前記キャリアに対して、全ての電子部品が凹部内に正常に保持されている正常状態においてキャリア全体を密閉状態で覆いかつ前記異常状態において前記はみ出した電子部品に当接して停止して前記部品保持部の上面との間の隙間から空気が流入する検査用治具を接近させ、前記真空吸引手段によって真空吸引された基板保持部内の真空度を真空度検出手段によって検出し、この真空度検出結果に基づいて前記正常状態・異常状態を判定する。

本発明によれば、全ての電子部品が凹部内に正常に保持されている正常状態においてキャリア全体を密閉状態で覆いかつ電子部品が凹部から部分的にはみ出した異常状態においてはみ出した電子部品に当接して停止する検査用治具を接近させ、真空吸引手段によって真空吸引された基板保持部内の真空度を真空度検出手段によって検出し、この真空度検出結果に基づいて正常状態・異常状態を判定することにより、キャリアにおいて凹部からの電子部品のはみ出しの有無を確実に検出することができる。

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、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のキャリアおよび下受部の断面図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における部品保持異常検出処理の動作説明図である。

まず図１、図２，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において、スクリーン印刷装置は、スクリーン印刷部１１の下方に位置決め部１を配設して構成されている。位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上にＺ軸テーブル５を載置して構成されている。Ｚ軸テーブル５上には下受け部６が配設されている。下受部け６は、印刷対象の水晶振動子などの小片の電子部品９を保持したキャリア８を下受けする。キャリア８はクランパ７によって両端部を挟み込まれることによって水平方向の位置が保持される。

電子部品９はキャリア８の凹部８ａ内に収容された状態で搬入コンベア１７によって搬入され、印刷コンベア１８に受け渡されて下受け部６上に載置される。そして印刷後のキャリア８は搬出コンベア１９によって搬出される。搬入コンベア１７，印刷コンベア１８および搬出コンベア１９は、下受け部６に電子部品９をキャリア８とともに搬入しまた下受け部６から電子部品９をキャリア８とともに搬出する部品搬送手段を構成する。

位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１１が配設されている。スクリーン印刷部１１は、ホルダ枠に展張されたマスクプレート１２を備えている。マスクプレート１２上にはスキージユニット１３が配設されており、スキージユニット１３は図示しない移動手段によりＹ方向に移動する。スキージユニット１３のプレート１４にはスキージ昇降機構１５が設けられており、スキージ昇降機構１５はスキージ１６を上下動させる。

キャリア８に保持された電子部品９をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、ペーストであるクリーム半田をマスクプレート１２上に供給してスキージ１６を摺動させることにより、図示しないパターン孔を介して各電子部品９の接続用電極（図示省略）にはクリーム半田が印刷される。

マスクプレート１２の上方には、カメラ２０が設けられている。図３に示すように、カメラ２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。カメラ２０はキャリア８に設けられた認識マークを撮像する。そして撮像により得られた画像データに基づいて各認識マークの位置が検出される。この位置検出結果に基づいてウェハ９とマスクプレート１２との位置合わせが行われる。

図２において、スクリーン印刷部１１の右側方には、治具昇降機構２３が配設されている。治具昇降機構２３は、保持ヘッド２５の下面に装着された部品保持異常検出用の検査用治具２６を、昇降機構２４によって昇降自在に保持した構成となっており、電子部品９を保持したキャリア８が治具昇降機構２３の下方に移動した状態で、保持ヘッド２５をキャリア８に対して下降させることにより、後述する部品保持異常の判定が行えるようになっている。

ここで図４を参照して、キャリア８および下受け部６について説明する。キャリア８は矩形の板状部材であり、キャリア８の上面には複数の凹部８ａが設けられており、凹部８ａ内には水晶振動子などの小片の電子部品９が収容されている。凹部８ａの底部には吸着孔８ｂが設けられており、下受け部６の上面には、吸着孔８ｂの配置と対応して吸引孔６ａが設けられている。

キャリア８が下受け部６上に載置された状態では、吸着孔８ｂは下受け部６の上面に設けられた吸引孔６ａと連通する。下受け部６の内部空間６ｂには真空ブロアなどの真空吸引手段２７が接続されており、真空吸引手段２７を駆動することにより、内部空間６ｂ、吸引孔６ａを介して吸着孔８ｂから真空吸引し、凹部８ａの底部に電子部品９を真空吸着して保持することができる。

内部空間６ｂには真空センサなどの真空度検出手段２８が接続されており、真空度検出手段２８の検出結果はスクリーン印刷装置の制御部２９に送られる。制御部２９は、内部空間６ｂの真空度検出結果に基づいて、凹部８ａに電子部品９が正常に保持されているか否か、すなわち部品保持異常の有無を判定する。

ここで上述の部品保持異常の有無の判定について説明する。多数の電子部品９を保持するキャリア８を対象とする真空度検出による部品保持状態の判定においては、部品サイズが判定精度に大きく影響し小型部品ほど判定精度が低下する。すなわち、電子部品のサイズに対応して電子部品吸着用の吸着孔のサイズが微細になると、１つの吸着孔からの真空吸引状態の変動が全体の真空度に及ぼす影響は小さく、したがって正常状態と異常状態とを切り分けるしきい値の設定が困難になる。

すなわち、すべての凹部８ａに電子部品９が正常に収容されている場合においても、各
凹部８ａには幾分かの真空リークが定常状態で存在する。このため、１つの凹部８ａにおいて電子部品９が凹部８ａからはみ出していることによるリーク量の変動が生じても、定常状態のリーク量に対する変動の割合は小さく、正常値と異常値とを明瞭に切り分けることが困難になるからである。

このしきい値設定の困難さを解決するため、本実施の形態においては、部品保持異常検出のための真空度検出において、図４（ｂ）に示すような検査用治具２６を下受け部６に対して押し付けた状態で、真空度検出を行うようにしている。検査用治具２６の下面側には、各凹部８ａに電子部品９を正常姿勢で収容した状態のキャリア８の下面から電子部品９の上面までの高さよりも僅かに大きい深さ寸法ｄの凹部２６ａが形成されている。

検査用治具２６を下降させて下受け部６に対して下降させて押し付けると、電子部品９を保持したキャリア８は凹部２６ａ内に外部からほぼ密封された状態で位置する。真空度検出は、この状態で内部空間６ａ内を真空吸引することにより行われ、この吸引状態においてはキャリア８全体が密閉状態となっていることから吸着孔８ｂからの真空リークはほとんど発生せず、開放状態で真空吸引を行った場合と比較して高い真空度を示す。

図５（ａ）は、部品保持異常の状態を示している。この状態で、検査用治具２６を下受け部６に対して下降させると、検査用治具２６は凹部８ａからはみ出した電子部品９に当接し、検査用治具２６の下端部が下受け部６の上面に当接しないまま停止する。すなわち凹部２６ａは密閉空間とはならず、下受け部６の内部空間６ｂを真空吸引しても検査用治具２６の下端部と下受け部６の上面との間の隙間から凹部２６ａ内に空気が流入する。このため内部空間６ｂの真空度は図４（ｂ）に示す正常状態と比較して明瞭な真空度差を示す。

すなわち上記構成の検査用治具２６は、下受け部６によって下受けされ凹部８ａに電子部品９を保持した状態のキャリア８に対して上方から接近し、全ての電子部品９が凹部８ａ内に正常に保持されている正常状態においてキャリア８全体を密閉状態で覆い、かつ電子部品９が凹部８ａから部分的にはみ出した異常状態においてはみ出した電子部品９に当接して停止する。

したがって、図４に示す状態における真空度と、図５（ｂ）に示す状態における真空度の中間にしきい値を設定することにより、部品保持異常を安定して検出することができる。真空吸引手段２７，真空度検出手段２８，制御部２９，検査用治具２６は、電子部品９が凹部８ａから部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出手段となっている。

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について、図６，図７を参照して説明する。このスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレート１２を板状のキャリア８に保持された状態の小片の電子部品９に当接させ、マスクプレート１２上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記電子部品にペーストを印刷するものである。

図６において、まず電子部品９を保持したキャリア８を、図７（ａ）に示すように位置決め部１に搬入する（ＳＴ１）。次いで、位置決め部１に設けられた下受け部６を上昇させるとともに、真空吸引手段２７をＯＮして（ＳＴ２）、キャリア８に保持された電子部品９を下受けして吸着保持する。次いで、キャリア８を治具昇降機構２３の下方へ移動させ（ＳＴ３）、次いで図７（ｂ）に示すように、検査用治具２６を下受け部６上のキャリア８に対して下降させ（ＳＴ４）、下受け部６の上面を密閉した状態で、下受け部６の真空度検出を行う（ＳＴ５）。

ここで、真空度検出手段２８の検出結果を制御部２９によって判定し、真空度が正常と異常を切り分けるしきい値である規定値以上であるか否かを判定する（ＳＴ６）。ここで、真空度が規定値以下であれば、図５（ｂ）に示す部品保持異常と判定して、マシン停止するとともにその旨報知する（ＳＴ７）。そして（ＳＴ６）において真空度が規定値以上であれば、部品保持状態は図４（ｂ）に示す正常状態であると判定して次工程へ移行する。

すなわち、検査用治具２６を上昇させ（ＳＴ８）、キャリア８をスクリーン印刷部１１の下方の印刷位置へ移動させる（ＳＴ９）。次いでクリーム半田を電子部品９に印刷する印刷動作が行われる（ＳＴ１０）。すなわち、Ｚ軸テーブル５を駆動してキャリア８とともに電子部品９を、クリーム半田２７が供給されたマスクプレート１２の下面に当接させ、マスクプレート１２の上面でスキージ１６をＹ方向に摺動させる。

これにより、マスクプレート１２のパターン孔にクリーム半田が充填され、この後電子部品９をキャリア８とともに下降させてマスクプレート１２から離隔させることにより、電子部品９へのクリーム半田の印刷が完了する。そしてスクリーン印刷を終えたならば、下受け部６による真空吸着が解除されて下受け部６が下降し（ＳＴ１１）、次いでキャリア８を搬出して（ＳＴ１２）、１サイクルの印刷作業を終了する。

すなわち、上述のスクリーン印刷方法は、マスクプレート１２の下方に配設された位置決め部１に設けられた下受け部６にキャリア８に保持された電子部品９を下受けして吸着保持する基板保持工程と、電子部品９を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、下受け部６に電子部品９をキャリア８とともに搬入しまた下受け部６から電子部品９をキャリア９とともに搬出する基板搬送工程と、電子部品９が凹部８ａから部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出工程とを含む形態となっている。

そして、部品保持異常検出工程においては、下受け部６によって下受けされ凹部８ａに電子部品９を保持した状態のキャリア８に対して、検査用治具２６を接近させ、真空吸引手段２７によって真空吸引された下受け部６内の真空度を真空度検出手段２８によって検出し、この真空度検出結果に基づいて部品保持の正常状態・異常状態を判定するようにしている。

これにより、水晶振動子のような小片の電子部品を対象とし、通常の真空度検出による部品保持状態の異常検出が困難な場合にあっても、電子部品がキャリアの凹部からはみ出した部品保持異常を精度良く検出することができ、異常状態のままキャリアが印刷位置に搬入されることによるスクリーンマスクの破損などの不具合を防止することができる。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、キャリアにおいて凹部からの電子部品の飛び出しの有無を確実に検出することができ、異常状態のままキャリアが印刷位置に搬入されることによるスクリーンマスク破損などの不具合を防止することができるという効果を有し、キャリアに保持された小片の電子部品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分野等に有用である。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のキャリアおよび下受部の断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のキャリアおよび下受部の断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における部品保持異常検出処理の動作説明図

符号の説明

１ 基板位置決め部
６ 下受け部
８ キャリア
８ａ 凹部
９ 電子部品
１１ スクリーン印刷部
１２ マスクプレート
１３ スキージユニット
２３ 治具昇降機構
２６ 検査用治具
２７ 真空吸引手段
２８ 真空度検出手段
２９ 制御部

Claims (2)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートをキャリアの凹部内に保持された小片の電子部品に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記電子部品にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートの下方に配設された位置決め部と、この位置決め部に設けられ前記キャリアを下受けするとともに前記凹部に連通する吸引孔から真空吸引手段によって真空吸引することにより前記電子部品を凹部内に吸着保持する部品保持部と、この部品保持部に前記電子部品を前記キャリアとともに搬入しまた部品保持部から前記電子部品を前記キャリアとともに搬出する部品搬送手段と、前記電子部品が前記凹部から部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出手段とを備え、前記部品保持異常検出手段は、前記部品保持部によって下受けされ凹部に電子部品を保持した前記キャリアに対して上方から接近し、全ての電子部品が凹部内に正常に保持されている正常状態においてキャリア全体を密閉状態で覆いかつ前記異常状態において前記はみ出した電子部品に当接して停止して前記部品保持部の上面との間の隙間から空気が流入する検査用治具と、前記真空吸引手段によって真空吸引された基板保持部内の真空度を検出する真空度検出手段と、この真空度検出結果に基づいて前記正常状態・異常状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. パターン孔が設けられたマスクプレートをキャリアの凹部内に保持された小片の電子部品に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記電子部品にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下方に配設された位置決め部に設けられた部品保持部によって前記キャリアに保持された電子部品を下受けして吸着保持する部品保持工程と、前記電子部品を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、前記部品保持部に前記電子部品を前記キャリアとともに搬入しまた部品保持部から電子部品をキャリアとともに搬出する部品搬送工程と、前記電子部品が前記凹部から部分的にはみ出した異常状態で保持されている部品保持異常を検出する部品保持異常検出工程とを含み、前記部品保持異常検出工程において、前記部品保持部によって下受けされ凹部に電子部品を保持した状態の前記キャリアに対して、全ての電子部品が凹部内に正常に保持されている正常状態においてキャリア全体を密閉状態で覆いかつ前記異常状態において前記はみ出した電子部品に当
   接して停止して前記部品保持部の上面との間の隙間から空気が流入する検査用治具を接近させ、前記真空吸引手段によって真空吸引された基板保持部内の真空度を真空度検出手段によって検出し、この真空度検出結果に基づいて前記正常状態・異常状態を判定することを特徴とするスクリーン印刷方法。

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