JP4322340B2 - スクリーン印刷機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のスクリーン印刷機は、基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、基板の被印刷面に接近したスクリーンを挟んで被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備えており、このスキージがスクリーン上を摺動することにより基板の被印刷面上に半田ペーストを印刷するように構成されている。印刷後の基板は、検査員の目視により、またはスクリーン印刷機に設けられた検査機構により、印刷された半田ペーストの良否(面積、位置等)が検査される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の場合、印刷不良と判定された基板は、全て半田ペーストが拭き取られた後に再度スクリーン印刷機にかけられており、手間がかかると共に製造効率が良くないという問題点が有った。
【0004】
また、印刷待機時間が長くなると半田ペーストの粘度が高くなり、印刷開始時に半田ペーストがスクリーンの開口部に充分に充填されにくくなるため、不良基板が発生し易くなり、不良基板の処理にかかる手間が増大すると共に製造効率が低下するという問題点も有った。
【0005】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、不良基板の処理に伴う手間を低減すると共に製造効率を向上するように成したスクリーン印刷機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項1の発明は、基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、前記被印刷面に接近した前記スクリーンを挟んで前記被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備え、このスキージが前記スクリーン上を摺動することにより前記被印刷面上に半田ペーストを印刷するようにしたスクリーン印刷機において、前回の印刷時間を記憶する前回印刷時間記憶手段と、この前回印刷時間記憶手段により記憶された時間と現在の時間との差を算出する待機時間算出手段と、印刷開始時に前記待機時間算出手段により算出された時間をあらかじめ設定された上限値と比較し、この上限値よりも大きいか否かを判別する判別手段と、この判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記スキージを複数回駆動して複数回の印刷処理を行う制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0008】
また、請求項2の発明は、請求項1のスクリーン印刷機が、往復移動する一対のスキージを備え、これらのスキージが一方の方向へ移動する際には一方のスキージが前記スクリーン上を摺動し、他方の方向へ移動する際には他方のスキージが前記スクリーン上を摺動することにより、前記一対のスキージの一回の往復移動で二回の印刷処理を行うようにしたものであり、前記制御手段は、前記判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記一対のスキージを往復移動させて二回の印刷処理を行うようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項3の発明は、請求項1又は請求項2のスクリーン印刷機が、水平方向に延びるX軸の方向に移動するための第1移動機構及び垂直方向に延びるZ軸の方向に移動するための第2移動機構及び水平面内で回転するための回転機構を有する基板支持テーブルと、前記基板支持テーブルの上方に配置され、前記基板支持テーブル上に載置された基板に光を照射する照明装置と、前記基板支持テーブルの上方に配置され、水平方向に延びるY軸の方向に移動するための移動機構を有するスクリーン支持手段と、前記基板支持テーブルと前記スクリーン支持手段の間に配置され、X軸及びY軸の方向に移動自在で、前記基板を撮像するカメラを有する第1撮像手段と、前記スクリーン支持手段の上方に配置され、X軸及びY軸の方向に移動自在で、前記スクリーン支持手段に支持されたスクリーンを撮像するカメラを有する第2撮像手段と、前記基板にスクリーン印刷を行う前に、前記第1撮像手段に前記基板を撮像させて前記基板の位置認識を行い、前記第2撮像手段に前記スクリーンを撮像させて前記スクリーンの位置認識を行い、得られた前記基板及び前記スクリーンの位置情報から前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれ量を算出し、前記基板支持テーブルの第1移動機構及び回転機構、前記スクリーン支持手段の移動機構を駆動して前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれを補正する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機の要部の正面図、図2はスクリーン印刷機の右側面図、図3はスクリーン印刷機の要部の右側面図、図4はスクリーン印刷機に搭載された制御システムの概略構成を示すブロック図、図5はスクリーン印刷機の印刷処理手順の概略を示すフローチャートである。
【0011】
図1に示すように、このスクリーン印刷機は、基台1上に設置された基板支持テーブル2と、この基板支持テーブル2の上方に配置されたスクリーン支持手段3と、基板支持テーブル2とスクリーン支持手段3の間に配置され、基板支持テーブル2によって支持された基板Pの被印刷面を撮像する第1撮像手段4と、スクリーン支持手段3の上方に配置され、スクリーン支持手段3に支持されたスクリーンSを撮像する第2撮像手段5と、スクリーンSの上方に配置された一対の印刷ヘッド6A、6B(図3参照)と、基板Pを基板支持テーブル2上に供給する供給コンベヤ7と、基板Pを基板支持テーブル2上から排出する排出コンベヤ8と、第1及び第2撮像手段4、5で撮像した画像を映し出すディスプレイ9(図2参照)と、基板支持テーブル2、スクリーン支持手段3、第1及び第2撮像手段4、5、印刷ヘッド6A、6B、供給コンベヤ7、排出コンベヤ8、ディスプレイ9等を制御する制御手段10(図4参照)とを備えている。
【0012】
基板支持テーブル2は、水平方向に延びるX軸の方向(図1参照)に移動するための第1移動機構11と、この第1移動機構11上に設けられ、水平面内で回転するための回転機構12と、この回転機構12上に設けられ、垂直方向に延びるZ軸の方向に移動するための第2移動機構13と、この第2移動機構13上に設けられた基板支持プレート14と、この基板支持プレート14の上面に設けられ、基板PをX軸方向に搬送する搬送機構(不図示)とを備えている。なお、基板Pの被印刷面には二個の位置認識用マーク(不図示)が付されている。
【0013】
スクリーン支持手段3は、スクリーンSの下面の周縁部を支持するスクリーン支持枠15と、スクリーン支持枠15の上方に配置され、スクリーンSをスクリーン支持枠15に圧接するシリンダ16、16と、水平方向に延びるY軸の方向(図2参照)に移動するための移動機構17とを備えている。なお、スクリーンSの上面には二個の認識用マーク(不図示)が付されている。
【0014】
第1撮像手段4は、カメラ18と、このカメラ18をX軸及びY軸方向に移動させる移動機構19と、基板支持テーブル2上の基板Pに光を照射する照明装置20(図4参照)とを備えている。また、第2撮像手段5は、カメラ21と、このカメラ21をX軸方向に移動させる移動機構22と、基板支持テーブル2上の基板Pに光を照射する照明装置(不図示)とを備えており、カメラ21は印刷ヘッド6A、6Bの移動機構24(後述)によってY軸方向に移動するようになっている。
【0015】
図3に示すように、印刷ヘッド6A、6BはY軸方向に間隔をおいて配置され、下端部にそれぞれスキージ23A、23Bが取りつけられており、移動機構24(図1参照)によって同時にY軸方向に移動すると共に垂直移動機構25A、25Bによってそれぞれ個別にZ軸方向に移動する。印刷ヘッド6A、6Bが図3の左方向へ移動する際には右側の印刷ヘッド6Aが下降してスキージ23AがスクリーンS上を摺動し、図3の右方向へ移動する際には左側の印刷ヘッド6Bが下降してスキージ23BがスクリーンS上を摺動する。したがって、印刷ヘッド6A、6Bの一回の往復移動で二回の印刷処理が行われる。
【0016】
供給コンベヤ7は、基板支持テーブル2を図1の左方向に移動させることによって基板支持テーブル2と連結され、この状態で供給コンベヤ7を駆動すると基板支持テーブル2の搬送機構が連動するようになっている。
【0017】
排出コンベヤ8は、基板支持テーブル2を図1の右方向に移動させることによって基板支持テーブル2と連結され、この状態で排出コンベヤ8を駆動すると基板支持テーブル2の搬送機構が連動するようになっている。
【0018】
スクリーン印刷機1の制御システムは、図4に示すように、第1撮像手段4、画像処理手段26、判別手段27、制御手段10、前回印刷時間記憶手段28、待機時間算出手段29等によって構成され、画像処理手段26、判別手段27、制御手段10、前回印刷時間記憶手段28、待機時間算出手段29は、マイクロコンピュータにより構成されている。
【0019】
画像処理手段26は、印刷後の基板Pの被印刷面に第1撮像手段4の照明装置20によって光を照射しながら基板Pの被印刷面をカメラ18で撮像することによって得られた平面画像を受信し、これにエッジ抽出処理を施す。半田ペーストは直径数十μmの半田ボール群によって形成されているため、半田ペーストの領域に多数のエッジが抽出された画像(以下、エッジ情報画像と称する)が得られる。なお、半田レベラーや基板には半田ボール群が含まれていないため、これらの領域は上述したような多数のエッジが抽出された状態とはならない。
【0020】
画像処理手段26はこのエッジ情報画像に膨張処理及び圧縮処理を施して半田ペースト領域を塗り潰し、塗り潰された半田ペースト領域の画素を数えることにより半田ペースト領域の面積を算出し、さらに半田ペースト領域の位置も算出する。そして、判別手段27は、画像処理手段26により算出された半田ペースト領域の面積があらかじめ設定された下限値よりも小さいか否かを判別すると共に画像処理手段26により算出された半田ペースト領域の位置があらかじめ設定された許容範囲内であるか否かを判別する。
【0021】
前回印刷時間記憶手段28は、前回行われた印刷の時間を記憶し、待機時間算出時間29は、印刷開始時に前回印刷時間記憶手段28に記憶された時間と現在の時間との差(以下、待機時間と称する)を算出する。そして、判別手段27は、待機時間算出時間29により算出された待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きいか否かも判別する。
【0022】
なお、図3において、30はハウジング、31、31はハウジング30の前面及び背面に設けられた開口部(不図示)を開閉するためのガルウィング式の扉である。また、ハウジング30の前面の上部には各種指示を入力するための操作入力部32が設けられている。
【0023】
次に、上記のように構成されたスクリーン印刷機1の動作を説明する。
まず、印刷に先立って、基板PとスクリーンSの相対的な位置ずれが補正される。
【0024】
基板Pを供給コンベヤ7上に載置すると、フォトセンサ(不図示)がこれを検知して基板ストッパ(不図示)が下降し、基板Pを搬送中に動かないように押さえる。次に、基板支持テーブル2が図1の左方向に移動し、供給コンベヤ7と連結される。そして、供給コンベヤ7が駆動され、これに基板支持テーブル2の搬送機構が連動して基板Pが基板支持テーブル2上に搬送され、所定位置に達すると供給コンベヤ7が停止する。そして、位置決め機構(不図示)によって基板Pが基板支持テーブル2上に位置決めされた後、基板支持テーブル2が右方向に移動して最初の位置(以下、原点位置と称する)に復帰する。
【0025】
次に、第1撮像手段4のカメラ18がX軸方向及びY軸方向に移動して基板Pの被印刷面上の二個の認識マークを撮像し、その画像は制御手段10の認識ボードに記憶される。そして、制御手段10が、認識ボードに記憶された画像から各位置認識用マークの位置を認識し、この位置情報をメモリに記憶する。また、第2撮像手段5のカメラ21がX軸方向及びY軸方向に移動してスクリーンS上の二個の認識マークを撮像し、その画像は制御手段10の認識ボードに記憶される。そして、制御手段10は、認識ボードに記憶された画像から各位置認識用マークの位置を認識し、これらの位置情報をメモリに記憶された基板Pの位置認識用マークの位置情報と比較して基板PとスクリーンSの相対的な位置ずれ量を算出する。
【0026】
制御手段10は、この位置ずれ量に基づいて基板支持テーブル2の移動機構11、回転機構12、スクリーン支持手段3の移動機構17を駆動し、基板PとスクリーンSの相対的な位置ずれを補正する。
【0027】
次に、スクリーン印刷機1の印刷処理手順について説明する。
まず、印刷処理手順の概略について、図5に基づいて説明する。
前回印刷時間記憶手段28には前回印刷が行われた際の時間(以下、前回印刷時間と称する)が記憶されており、印刷開始にあたって待機時間算出手段29が待機時間を算出し(ステップ#10)、これを判別手段27がメモリに記憶された上限値よりも大きいか否かを判別し(ステップ#20)、NOの場合には制御手段10が通常の印刷を実行し(ステップ#30)、YESの場合には制御手段10が初回の印刷についてのみ往復印刷を実行する(ステップ#40)。
【0028】
印刷が終了すると前回印刷時間記憶手段28に記憶された前回印刷時間が更新され(ステップ#50)、次いで、第1撮像手段4、画像処理手段26、及び判別手段27により、基板Pに印刷された半田ペーストの良否が判別される。即ち、半田ペーストの面積が判別手段27に記憶された下限値よりも小さいか否か(小さい場合には不良)、半田ペーストの位置が判別手段27に記憶された許容範囲内であるか否かの判別がなされる(ステップ#60)。
【0029】
そして、制御手段10はこの判別結果を読み込み(ステップ#70)、OKである場合には、操作入力部32から印刷処理の停止命令が入力されたか否かを読み込み(ステップ#80)、YESの場合には印刷処理を終了し、NOの場合にはステップ#10に戻って次の基板Pに印刷処理を行う。また、ステップ#70で半田ペーストの判別結果がNGである場合には、制御手段10は、それが面積の不良であるか否かを読み込み(ステップ#90)、YESの場合には基板Pに再印刷を実行し(ステップ#100)、その後、ステップ#50に戻り、NOの場合には警報を発し(ステップ#110)、印刷動作を停止する。
【0030】
次に、スクリーン印刷機1の印刷処理手順をより詳細に説明する。
なお、ここでは、ステップ#10で待機時間が上限値よりも大きかった場合について説明する。
まず、第1撮像手段4のカメラ18及び第2撮像手段5のカメラ21がそれぞれ基板P及びスクリーンSの上方から退避し、基板支持テーブル2が上昇し、基板Pが印刷位置に達すると停止する。そして、印刷ヘッド6Aが下降し、半田ペースト供給手段(不図示)によってスクリーンS上に半田ペーストが供給され、スキージ23AがスクリーンSの上面に沿って摺動して基板P上に半田ペーストを印刷する。次いで、印刷ヘッド6Bが下降し、半田ペースト供給手段(不図示)によってスクリーンS上に半田ペーストが供給され、スキージ23BがスクリーンSの上面に沿って摺動して基板P上に再度半田ペーストを印刷する。
【0031】
印刷が終了すると、前回印刷時間記憶手段28に記憶された時間が更新され、基板支持テーブル2が原点位置に下降する。そして、第1撮像手段4のカメラ18が基板Pの上方に移動し、照明装置20が基板Pに光を照射し、カメラ18が基板Pの被印刷面を撮像する。得られた基板Pの平面画像は画像処理手段26に送られ、エッジ抽出処理が施される。上述したように半田ペーストは直径数十μmの半田ボール群を含むため、多数のエッジが抽出されたエッジ情報画像が得られる。
【0032】
次に、画像処理手段26は、エッジ情報画像に対してあらかじめ設定された回数の膨張処理及び圧縮処理を施し、半田ペースト領域を塗り潰し、この画像をあらかじめ設定されたしきい値に基づいて二値化処理する。そして、画像処理手段26は、半田ペースト領域の画素数を数えて半田ペースト領域の面積を算出し、さらに半田ペースト領域の位置を算出する。判別手段27は、これらの数値とメモリに記憶されている数値とを比較し、半田ペーストの面積及び位置の良否を判別する。
【0033】
判別結果がOKである場合には、基板支持テーブル2が右方向に移動し、基板Pを固定している位置決め機構が解除され、排出コンベヤ8が駆動され、これに基板支持テーブル2の搬送機構が連動して基板Pが排出コンベヤ8に向かって搬送され、基板Pが排出コンベヤ8上の所定の位置に達すると排出コンベヤ8が停止する。そして、基板支持テーブル2は原点位置に復帰すると共に排出コンベヤ8が駆動されて基板Pが次工程に搬送される。操作入力部32から印刷処理の停止命令が入力されていない場合には、基板支持テーブル2が左方向に移動し、基板支持テーブル2上に次の基板Pが供給され、上記と同様の手順で基板Pに印刷が行われる。また、印刷処理の停止命令が入力されている場合には、動作が終了する。
【0034】
なお、判別手段27による半田ペーストの良否の判別結果が否である場合には、それが半田ペーストの面積であるか否かが読み込まれ、その場合には、第1撮像手段4のカメラ18が基板P及びスクリーンSの上方から退避し、基板支持テーブル2が上昇し、スキージ6AがスクリーンS上を摺動して基板Pに再印刷を行う。そして、前回印刷時間記憶手段28に記憶された前回印刷時間が更新され、再び半田ペーストの良否判別が行われ、良品である場合には、上述したように、その基板Pが排出された後、印刷処理の停止命令の有無が読み込まれ、次の基板Pに印刷処理が行われるか、または印刷動作が終了する。
【0035】
また、判別手段27による判別結果が否で、それが半田ペーストの位置ずれである場合には、警報が発せられて印刷動作が停止する。そして、制御手段10が基板支持テーブル2の第1移動機構11、回転機構12、スクリーン支持手段3の移動機構17のモータを駆動して基板PとスクリーンSの位置ずれを補正する。
【0036】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。
【0037】
例えば、上述した実施形態では、基板支持テーブル2が上下動して基板PがスクリーンSに接離するようになっているが、スクリーンSが上下動して基板PがスクリーンSに接離するようにしてもよい。
【0038】
また、上述した実施形態では、待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きい場合、最初の基板については二回の印刷処理を行い、その後の基板については、待機時間が上限値よりも大きくなければ一回の印刷処理を行うようにしているが、初めの数枚の基板について強制的に二回の印刷処理を行うようにしてもよい。また、待機時間が上限値よりも大きい場合に最初または初めの数枚の基板について強制的に行う印刷処理の回数は二回に限られるものではなく、三回以上であってもよい。
【0039】
上述した以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、印刷開始時に待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きい場合には初めの所定枚数の基板についてのみ複数回の印刷工程が行われるため、不良基板数が低減する。したがって、不良基板の処理に伴う手間が低減すると共に製造効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機1の要部の正面図。
【図2】 スクリーン印刷機1の右側面図。
【図3】 スクリーン印刷機1の要部の右側面図。
【図4】 スクリーン印刷機1に搭載された制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図5】 スクリーン印刷機1の印刷処理手順の概略を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 スクリーン印刷機
2 基板支持テーブル(基板支持手段)
3 スクリーン支持手段
4 第1撮像手段(基板撮像手段)
5 第2撮像手段
10 制御手段
11 第1移動機構
12 回転機構
13 第2移動機構
17 スクリーン支持手段3の移動機構
18 第1撮像手段4のカメラ
20 照明装置
21 第2撮像手段5のカメラ
23A、23B スキージ
26 画像処理手段
27 判別手段
28 前回印刷時間記憶手段
29 待機時間算出時間
P 基板
S スクリーン
Claims (3)
- 基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、前記被印刷面に接近した前記スクリーンを挟んで前記被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備え、このスキージが前記スクリーン上を摺動することにより前記被印刷面上に半田ペーストを印刷するようにしたスクリーン印刷機において、
前回の印刷時間を記憶する前回印刷時間記憶手段と、この前回印刷時間記憶手段により記憶された時間と現在の時間との差を算出する待機時間算出手段と、印刷開始時に前記待機時間算出手段により算出された時間をあらかじめ設定された上限値と比較し、この上限値よりも大きいか否かを判別する判別手段と、この判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記スキージを複数回駆動して複数回の印刷処理を行う制御手段とを設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。 - 往復移動する一対のスキージを備え、これらのスキージが一方の方向へ移動する際には一方のスキージが前記スクリーン上を摺動し、他方の方向へ移動する際には他方のスキージが前記スクリーン上を摺動することにより、前記一対のスキージの一回の往復移動で二回の印刷処理を行うようにしたものであり、前記制御手段は、前記判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記一対のスキージを往復移動させて二回の印刷処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のスクリーン印刷機。
- 水平方向に延びるX軸の方向に移動するための第1移動機構及び垂直方向に延びるZ軸の方向に移動するための第2移動機構及び水平面内で回転するための回転機構を有する基板支持テーブルと、
前記基板支持テーブルの上方に配置され、前記基板支持テーブル上に載置された基板に光を照射する照明装置と、
前記基板支持テーブルの上方に配置され、水平方向に延びるY軸の方向に移動するための移動機構を有するスクリーン支持手段と、
前記基板支持テーブルと前記スクリーン支持手段の間に配置され、X軸及びY軸の方向に移動自在で、前記基板を撮像するカメラを有する第1撮像手段と、
前記スクリーン支持手段の上方に配置され、X軸及びY軸の方向に移動自在で、前記スクリーン支持手段に支持されたスクリーンを撮像するカメラを有する第2撮像手段と、
前記基板にスクリーン印刷を行う前に、前記第1撮像手段に前記基板を撮像させて前記基板の位置認識を行い、前記第2撮像手段に前記スクリーンを撮像させて前記スクリーンの位置認識を行い、得られた前記基板及び前記スクリーンの位置情報から前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれ量を算出し、前記基板支持テーブルの第1移動機構及び回転機構、前記スクリーン支持手段の移動機構を駆動して前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれを補正する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスクリーン印刷機。
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