JP5413337B2 - 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、クリーム半田などのペーストを基板に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。

電子部品を基板に実装する際の接合方法として、半田接合が多用されている。この方法では半田接合に先立って基板の電極に、半田接合材料であるクリーム半田などのペーストが供給される。この半田供給方法として、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田を基板に印刷するスクリーン印刷が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。スクリーン印刷動作においては、印刷対象の基板をクランプ部材によって水平方向の両側から挟み込んで位置を固定するとともに、基板を下受け部材によって下面側から支持した状態で、マスクプレートの下面に当接させる。

スクリーン印刷において高品質の印刷結果を得るためには、マスクプレート上でスキージを摺動させるスキージングにおいて、基板の印刷面をマスクプレートに高精度で密着させる必要がある。すなわち、基板の上面とこの基板を挟み込むクランプ部材の上面とが極力同一の平面内に位置するよう、基板とクランプ部材の高さ方向の相対位置を正しく設定する。このような目的のため、特許文献１に示す先行技術においては、レーザセンサなどの距離センサによって基板の上面およびクランプ部材（ステージ部）の高さ位置を計測する例が記載されている。

特開平９−７６４５５号公報

近年電子部品が実装される実装基板の形態も小型化・多様化し、部品実装工程において種々の形態の基板が実装作業の対象となる。例えば、小型基板の製造に際しては、生産効率向上のため複数の小型の子基板を１つの親基板に作り込んだ多面取り基板方式が採用され、親基板において子基板以外の領域の不要範囲は、予め各子基板を連結するために必要なブリッジ部を除いて切り欠かれている。このため、親基板全体としては従来の単一基板と比較して複雑な反り変形状態を呈している場合が多く、このような親基板をクランプ部材で水平方向から挟み込んで固定したクランプ状態においては、クランプ部材と親基板の上面高さに差異を生じやすい。

そしてこのようなクランプ状態の親基板をマスクプレートの下面に当接させると、クランプ部材との高さ差に起因してマスクプレートとの間に隙間を生じて密着性が低下し、印刷品質の不良原因となる。またこのようなマスクプレートとの間の密着性に起因する品質不良は、基板厚みのばらつきや基板厚みデータの誤入力などによっても同様に生じる。このように、従来のスクリーン印刷装置には、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して、印刷品質不良を招くことが避けがたいという課題があった。

そこで本発明は、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することが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、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面で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基板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に対して下方から昇降自在に配設され前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段と、前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板をクランプ部材によって挟み込んだクランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御部とを備え、さらに前記クランプ状態制御部は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行部と、前記複数の第１の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値の平均値を求めることによりクランプ部材高さを算出するとともに、前記複数の第２の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さを算出する高さ演算処理部と、前記算出されたクランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整する高さ調整部とを有する。

本発明のスクリーン印刷方法は、マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段とを備えたスクリーン印刷装置によって、パターン孔が形成された前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面で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基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、基板クランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行し、さらに前記クランプ状態制御工程は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップと、前記複数の第１の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値の平均値を求めることによりクランプ部材高さを算出するとともに、前記複数の第２の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さを算出する高さ演算処理ステップと、前記算出されたクランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整する高さ調整ステップとを含む。

本発明によれば、基板クランプ状態における基板の上面とクランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程において、クランプ部材に設定された複数の第１の高さ計測点および基板の上面について設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行してクランプ部材高さおよび基板上面高さを算出し、算出されたクランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて基板下受け部を制御して、基板の上面とクランプ部材の上面との相対高さを調整することにより、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができる。

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印刷対象となる基板の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるクランプ部材高さ計測の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板上面高さ計測の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるクランプ状態制御処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における基板の上面とクランプ部材の上面との相対高さ調整の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１〜図４を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。このスクリーン印刷装置は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給されたマスクプレート上面で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にペーストを印刷する機能を有するものである。

図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２およびＸ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およびＺ軸テーブル５を段積みし、さらにその上に基板下受け部６を配設した構成となっている。基板下受け部６は印刷対象の基板９を下面側から下受けして保持し、Ｚ軸テーブル５を駆動することにより、基板下受け部６は保持した基板９とともに昇降する。すなわち基板下受け部６は以下に説明するマスクプレート１２に対して下方から昇降自在に配設され、基板９を下受けしてマスクプレート１２下面側の印刷位置に保持する機能を有している。またＹ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３、θ軸テーブル４を駆動することにより、基板下受け部６に保持された基板９を水平面内で移動させ、マスクプレート１２に対して水平方向に位置合わせすることができる。

基板位置決め部１の上方には、それぞれ１対の搬入コンベア７ａ、印刷コンベア７ｂ、搬出コンベア７ｃを直列に配列して成る基板搬送部７が水平に配設されている。図３に示すように、搬入コンベア７ａは上流側から受け取った基板９を基板位置決め部１までＸ方向（第１方向）に搬送し、印刷コンベア７ｂに受け渡す。ここで、基板９は複数の単位基板９ａが同一基板内に作り込まれた多面取り基板となっている。すなわち図４に示すように、基板９には複数（ここでは３つ）の単位基板９ａが形成されている。

各単位基板９ａは、基板９の外縁部を構成する外枠部９ｂから各単位基板９ａに対して延出した連結ブリッジ９ｃによって保持されて、全体として１枚の基板９を形成する構成となっている。連結ブリッジ９ｃは単位基板９ａを保持するのに必要な範囲のみに設けられており、外枠部９ｂと各単位基板９ａの間において連結ブリッジ９ｃが設けられていない範囲は、基板９の板部分が存在しない切り欠き部９ｄとなっている。このような構成により、基板９は全体として通常型の１枚基板と比較して曲げ剛性が小さく、反り変形を生じやすいという特性を有している。

印刷コンベア７ｂは、受け渡された基板９を以下に説明するスクリーン印刷部１０による印刷作業位置に搬入する。そして基板位置決め部１にて後述するスクリーン印刷部１０によって印刷が行われた後の基板９は、同様に搬出コンベア７ｃによって下流側に搬出される。すなわち基板搬送部７は、基板９をＸ方向に搬送することにより、基板位置決め部１に基板９を搬入し、印刷後の基板９を基板位置決め部１から搬出する。印刷コンベア７ｂには１対のクランプ部材８ａを開閉駆動機構（図示省略）によって開閉駆動する構成のクランプ機構８が設けられている。

印刷作業位置に搬入された基板９は、１対のクランプ部材８ａによってＸ方向と直交するＹ方向（第２方向）から挟み込まれ、これにより印刷作業時の基板９の水平方向の位置が固定される。さらに印刷コンベア７ｂは搬送部昇降機構（図示省略）によって昇降可能となっており、印刷動作時にクランプ部材８ａによってクランプされた基板９をマスクプレート１２の下面に当接させることができる。

ここで基板９は前述のように複数の単位基板９ａを有する多面取り基板であって、反り変形を生じやすい特性を有していることから、反り変形状態のままクランプ部材８ａによってクランプされる。そしてこの結果、基板９をマスクプレート１２に当接させた状態で、基板９がマスクプレート１２の下面に良好に密着せず、隙間を生じたままスクリーン印刷動作が実行される場合が生じるおそれがある。このため、本実施の形態においては、後述するような方法によって基板９とマスクプレート１２との密着性を向上させるようにしている。

基板位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。スクリーン印刷部１０は、矩形のホルダ１１に展張され複数のパターン孔（図示省略）が設けられたマスクプレート１２の上方に、スキージユニット１３を配置した構成となっている。図２に示すように、スキージユニット１３は、水平なベース１４に垂直に配設された２つのスキージ昇降機構１５によってスキージ１６を昇降自在に配置した構成となっており、図示しないスキージ移動機構によって、Ｙ方向に往復移動する。

スクリーン印刷動作においては、まず基板９をマスクプレート１２の下面に当接させ、マスクプレート１２上にクリーム半田１７を供給する。そしてスキージユニット１３の２つのスキージ１６のいずれかをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板９の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔を介してクリーム半田１７が印刷される。

マスクプレート１２の上方には、３次元計測センサ２０が設けられている。図３に示すように、３次元計測センサ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。Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２は、３次元計測センサ２０を移動させるセンサ移動手段となっている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２によってマスクプレート１２の下方からＹ方向に移動して（矢印ａ）、保持した基板９を３次元計測センサ２０による高さ計測位置まで移動させることができるようになっている（図９参照）。この状態で３次元計測センサ２０をクランプ部材８ａおよび基板９に設定された複数の計測対象位置の上方に順次移動させることにより、クランプ部材８ａの高さおよび基板９の高さを計測することができる。本実施の形態においては、これらの計測結果に基づいて、クランプ部材８ａの上面と基板９の上面との相対高さを調整するようにしている。

次に図５を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０はＣＰＵ機能を有しており、記憶部３１に記憶された各種の動作・処理プログラムを実行することにより、以下に説明する各部を統括して制御し、スクリーン印刷装置によるスクリーン印刷作業動作や各種の制御処理を実行させる。記憶部３１には上述の各種の動作・処理プログラムおよびこれらの処理に用いられる各種のデータのほか、基板下受け部６による基板９の下受け時に、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するために参照される下受け高さデータ３１ａを記憶する。ここでは、対象となる基板９の厚みデータに基づき、基板下受け部６によって下受けされた基板９を印刷作業位置においてマスクプレート１２に密着させるための基板下受け部６の適正高さが、下受け高さデータとして記憶される。

機構駆動部３２は、制御部３０によって制御されて、基板搬送部７、基板位置決め部１、クランプ機構８、スクリーン印刷部１０の各部を駆動する。これにより、基板９を対象とするスクリーン印刷作業が実行される。高さ計測処理部３３は、前述のセンサ移動手段２１，２２および３次元計測センサ２０を制御することにより、３次元計測センサ２０によってクランプ部材８ａ、基板９を対象として高さ計測結果を実行させる。高さ計測処理部３３および３次元計測センサ２０は、水平面内で移動自在に配設され１対のクランプ部材８ａの上面および基板９の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段を構成する。

クランプ状態制御部３４は、高さ計測手段の３次元計測センサ２０を順次移動させて上述の高さ計測を実行させるともに、３次元計測センサ２０によって取得された高さ計測結果に基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板９をクランプ部材８ａによって挟み込んだクランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するための制御処理を行う。すなわち、クランプ状態制御部３４が基板位置決め部１のＺ軸テーブル５の駆動を制御することにより、基板下受け部６に保持された基板９のクランプ部材８ａに対する高さが調整される。

クランプ状態制御部３４の詳細機能について説明する。本実施の形態においてクランプ状態制御部３４は、計測実行部３４ａ、高さ演算処理部３４ｂ、高さ調整部３４ｃを含んだ構成となっている。計測実行部３４ａは、３次元計測センサ２０を移動させて高さ計測点の上方に位置させ、各高さ計測点を対象として高さ計測を実行する処理を行う。図６は、クランプ部材８ａを対象とするクランプ部材高さ計測動作を示している。図６（ａ）に示すように、１対のクランプ部材８ａにはそれぞれの両端部近傍に位置して、第１の高さ計測点であるクランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２およびクランプ部材計測点ＰＣ３、ＰＣ４が設定されている。なおここでは、１つのクランプ部材８ａについて両端部２点の高さ計測点を設定する例を示したが、もちろん高さ計測点の数を多く設定するようにしてもよい。

クランプ部材８ａを対象とした高さ計測では、図６（ｂ）に示すように、まず一方側のクランプ部材８ａ上に３次元計測センサ２０を移動させ、クランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２を対象として高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、クランプ部材計測点ＰＣ１、ＰＣ２のそれぞれの高さが、高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２として検出される。次いで３次元計測センサ２０をもう１つのクランプ部材８ａ上に移動させ（矢印ｂ）、同様にクランプ部材計測点ＰＣ３、ＰＣ４を対象として高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、クランプ部材計測点ＰＣ３、ＰＣ４のそれぞれの高さが、高さ計測値ＨＣ３，ＨＣ４として検出される。

また基板９を対象とする高さ計測においては、図７（ａ）に示すように、基板９に格子配列で設定された複数の第２の高さ計測点である基板計測点ＰＢ（ｉ）を対象として、高さ計測が実行される。基板計測点ＰＢ（ｉ）の配列は、基板９の大きさや反り変形の度合いなどに応じて適宜設定するが、ここでは約１００個の高さ計測点を格子配列した例を示している。

高さ計測の実行に際しては、予め全ての基板計測点ＰＢ（ｉ）上を順序よく３次元計測センサ２０が通過するように３次元計測センサ２０の移動経路（図（ａ）に示す矢印ｄ参照）を設定しておく。そして図７（ｂ）に示すように、３次元計測センサ２０を基板９の上方で設定された移動経路に沿って移動させながら（矢印ｃ）各基板計測点ＰＢ（ｉ）を対象として順次高さ計測を実行する。この計測結果を高さ計測処理部３３が取得することにより、各基板計測点ＰＢ（ｉ）の高さが、高さ計測値ＨＢ（ｉ）として検出される。すなわち、計測実行部３４ａは、１対のクランプ部材８ａのそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４）および基板９の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ（ｉ））を対象として、高さ計測作業を実行させる。

なお、基板９を対象とする高さ計測においては、基板９には部分的に切り欠き部９ｄが存在することから、図７（ｃ）に示すように、基板９の上面９ｅに位置する通常の基板計測点ＰＢと、切り欠き部９ｄの範囲に位置する基板計測点ＰＢ＊とでは、高さ計測結果に相違が生じる。例えば、基板９が基板下受け部６によって面支持示されている場合には、切り欠き部９ｄの範囲では３次元計測センサ２０は基板９を下受けする基板下受け部６の上面高さを検出する。また基板９がピン支持されているような場合には、切り欠き部９ｄの範囲では３次元計測センサ２０はさらに低い位置にある下受けピンの保持部材などの高さを検出する。いずれの場合にも、通常の基板計測点ＰＢと、切り欠き部９ｄの範囲に位置する基板計測点ＰＢ＊とでは、高さ検出結果に基板９の厚み寸法ｔに相当する高さ差、もしくはさらに大きな高さ差が存在する。この高さ差により、切り欠き部９ｄの範囲に位置する基板計測点ＰＢ＊は、基板９の上面の高さ計測値とは認められない特異点と見なされる。

高さ演算処理部３４ｂは、上述の複数の高さ計測値に基づき、クランプ機構８の上面の高さを単一の代表値で示すクランプ部材高さＨＣＭ（図１０（ａ）参照）および基板９の上面の高さを単一の代表値で示す基板上面高さＨＢＭ（図１０（ａ）参照）を算出する高さ演算処理を行う。まずクランプ部材８ａについては、１対のクランプ部材８ａについて算出された４つのクランプ部材高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２、ＨＣ３，ＨＣ４の平均値を算出して、クランプ部材８ａの高さを示す代表値としてのクランプ部材高さＨＣＭとする。また基板９については、図７（ｃ）にて説明した特異点、すなわち切り欠き部９ｄの範囲内についての高さ計測値を棄却した残余の複数の基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）の平均値を算出して、基板９の高さを示す代表値としての基板上面高さＨＢＭとする。

ここで、複数の基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）から上述の特異点を抜き出して棄却するために、予め規定された統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理を行う。ここでは、全ての基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）を対象としてこれらの計測値の標準偏差を求め、その標準偏差と比較して明らかに分布中心から大きくはずれた計測値を特異点として棄却する。この特異点棄却のための判定しきい値は、各基板毎に実際に高さ計測値ＨＢ（ｉ）を求め、その分布状態を勘案して各基板品種毎に設定する。

すなわち高さ演算処理部３４ｂは、複数の第１の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値の平均値を求めることによりクランプ部材高さＨＣＭを算出するとともに、複数の第２の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板９の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さＨＢＭを算出する。

高さ調整部３４ｃは、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて、基板下受け部６の昇降動作を制御することにより、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する処理を行う。すなわち、高さ調整部３４ｃはクランプ部材高さＨＣＭ、基板上面高さＨＢＭの高さ差ΔＨ（図１０（ａ）参照）を求め、その高さ差ΔＨを補正するようにＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板９を補正分だけ昇降させて、基板９の上面をクランプ部材８ａの上面に合わせる高さ調整を行う。そして当該基板品種について求められた高さ差Δを加味した下受け高さによって記憶部３１の下受け高さデータ３１ａが更新される。

操作・入力部３５はキーボードやタッチパネルスイッチなどの入力手段であり、スクリーン印刷装置を稼働させるための操作指令や、各種のデータ入力が行われる。表示部３６は、液晶パネルなどの表示装置であり、操作・入力時の案内画面の表示や、各種の報知画面の表示を行う。

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、次にこのスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷作業におけるクランプ状態制御処理について、図８のフローに則して、各図を参照して説明する。このクランプ状態制御処理は、多面取り基板である基板９など反り変形を生じやすく、マスクプレート１２との密着状態の不良を招きやすい基板を対象とする場合にあっても、マスクプレート１２と基板９との良好な密着性を確保することを目的として実行される処理である。そしてこのクランプ状態制御処理は、新たな基板種との品種切替が行われる際に、下受け高さデータ３１ａを実際の基板に対応した適正データに更新するために行われるティーチング処理としての意味合いを持つものである。もちろん個別基板によって厚みや反り変形状態のばらつきが大きい場合には、必要に応じて実行回数を増やすようにしてもよい。

クランプ状態制御処理の開始に際しては、まず基板搬送部７によって基板９を搬入し（ＳＴ１）、搬入された基板９を基板下受け部６によって下受け保持する（ＳＴ２）。この下受け動作は、対象とする基板９の基板厚みデータから求められた下受け高さデータ３１ａに基づいて基板下受け部６を上昇させることによって行われる。このとき、基板９の厚み誤差や厚みデータ誤入力、反り変形、さらにはＺ軸テーブル５による基板下受け部６の昇降時の機構誤差など各種の要因によって、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面とは必ずしも同一高さとはならず、図１０（ａ）に示すように、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との間に高さ差ΔＨが生じる場合がある。このため、この高さ差ΔＨを補正するための処理が、クランプ状態制御部３４の処理機能によって以下のように実行される。

まずクランプ部材８ａを対象として第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４）の高さ計測作業が実行される（ＳＴ３）。すなわち、図９（ａ）に示すように、基板位置決め部１においてＹ軸テーブル２を駆動して、基板下受け部６に保持された基板９をマスクプレート１２の下方から引き出す（矢印ｅ）。そして図６に示す方法により、クランプ部材計測点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４の高さを計測し、クランプ部材高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２，ＨＣ３，ＨＣ４を検出する。次いで基板９の上面を対象として、第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ（ｉ））の高さ計測作業を実行する（ＳＴ４）。すなわち図９（ｂ）に示すように、３次元計測センサ２０を基板９の上方に移動させて、図７（ａ）に示す基板計測点ＰＢ（ｉ）の高さを順次計測し、各計測点について基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）を検出する。

次に（ＳＴ３）の計測結果に基づき、クランプ部材高さを算出する（ＳＴ５）。すなわち、高さ演算処理部３４ｂが４つの高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２、ＨＣ３，ＨＣ４の平均値を算出することにより、クランプ部材８ａの高さを示す代表値としてのクランプ部材高さＨＣＭが算出される。次いで、基板上面高さを算出する（ＳＴ６）。すなわち、高さ演算処理部３４ｂが予め規定された統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理を行うことにより、複数の基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）から前述の特異点を抜き出して棄却し、残余の複数の基板高さ計測値ＨＢ（ｉ）の平均値を算出することにより、基板９の高さを示す代表値としての基板上面高さＨＢＭが算出される。

次いで下受け高さデータを算出する（ＳＴ７）。すなわち算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて、当該基板９の上面をクランプ部材８ａの上面と同一高さとするための必要な補正値を求める。ここでは図１０（ａ）に示すように、クランプ部材高さＨＣＭと基板上面高さＨＢＭとの高さ差ΔＨを求める。そしてこの高さ差ΔＨを加味した新たな下受け高さデータ３１ａが算出され、記憶部３１に記憶された既存データが更新される。次いで、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する（ＳＴ８）。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、クランプ機構８を作動させてクランプ部材８ａにより基板９のクランプ状態を一端解除した後、基板下受け部６を補正値である高さ差ΔＨだけ昇降させる（矢印ｇ）。そして図１０（ｃ）に示すように、クランプ部材８ａによって基板９を挟み込んでクランプする（ＳＴ９）。

これにより、クランプ部材高さＨＣと基板上面高さＨＢが高い精度でほぼ同一高さにセットされる。そしてこの状態でスクリーン印刷が実行される（ＳＴ１０）。すなわち、クランプ部材８ａによってクランプされた状態の基板９を上昇させて、マスクプレート１２の下面に当接させ、次いでマスクプレート１２の上面でスキージ１６を摺動させることにより、マスクプレート１２のパターン孔を介して基板９にクリーム半田１７を印刷する。そしてこれ以降に実行される同一基板種の基板９を対象とするスクリーン印刷においては、更新された下受け高さデータ３１ａに基づいて、基板下受け動作が実行される。このスクリーン印刷においては、クランプ部材高さＨＣと基板上面高さＨＢとが同一高さとなっていることから、マスクプレート１２と基板９との密着性が向上し、印刷品質が確保される。

すなわち上述のスクリーン印刷方法においては、３次元計測センサ２０を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、３次元計測センサ２０による高さ計測結果に基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板クランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行する形態となっている。そして上述フローにおける（ＳＴ３）、（ＳＴ４）は、１対のクランプ部材８ａのそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４）および基板９の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ（ｉ））を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップとなっている。

また上述フローにおける（ＳＴ５）、（ＳＴ６）は、複数の第１の高さ計測点（クランプ部材計測点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４）を対象として得られたクランプ部材高さ計測値ＨＣ１，ＨＣ２、ＨＣ３，ＨＣ４の平均値を求めることによりクランプ部材高さＨＣＭを算出するとともに、複数の第２の高さ計測点（基板計測点ＰＢ（ｉ））を対象として得られた高さ計測値（基板高さ計測値ＨＢ（ｉ））を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板９の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さを算出する高さ演算処理ステップとなっている。さらに上述フローにおける（ＳＴ７）、（ＳＴ８）は、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて基板下受け部６の動作を制御することにより、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整する高さ調整ステップとなっている。

上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、基板クランプ状態における基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程において、クランプ部材８ａに設定された複数の第１の高さ計測点および基板９の上面について設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行してクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭを算出し、算出されたクランプ部材高さＨＣＭおよび基板上面高さＨＢＭに基づいて基板下受け部６の動作を制御して、基板９の上面とクランプ部材８ａの上面との相対高さを調整するようにしたものである。

これにより、対象とする基板９の厚みデータと実物厚みとに誤差がある場合や、基板９に反り変形が生じている場合など、基板９とマスクプレート１２との密着性の確保が困難な場合にあっても、高さ計測を実際に実行することによって、これらの誤差要因を排除して基板９とクランプ部材８ａの高さを同一にセットすることが可能となる。これにより、マスクプレート１２との密着性を向上させることができ、基板９とマスクプレート１２との間の密着性に起因して生じる印刷品質不良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、基板とマスクプレートとの間の密着性に起因して生じる印刷品質不良を防止することができるという効果を有し、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分野において有用である。

１ 基板位置決め部
２ Ｙ軸テーブル
３ Ｘ軸テーブル
４ θ軸テーブル
５ Ｚ軸テーブル
６ 基板下受け部
７ 基板搬送部
８ａ クランプ部材
９ 基板
９ａ 単位基板
９ｄ 切り欠き部
１０ 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
１６ スキージ
１７ クリーム半田
２０ ３次元計測センサ
ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４ クランプ部材計測点
ＨＣ１，ＨＣ２，ＨＣ３，ＨＣ４ クランプ部材高さ計測値
ＰＢ、ＰＢ（ｉ） 基板計測点
ＨＢ（ｉ） 基板高さ計測値
ＨＣ、ＨＣＭ クランプ部材高さ
ＨＢ、ＨＢＭ 基板上面高さ

Claims (2)

1. パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面で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基板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に対して下方から昇降自在に配設され前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、
   水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段と、
   前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板をクランプ部材によって挟み込んだクランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御部とを備え、
   さらに前記クランプ状態制御部は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行部と、
   前記複数の第１の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値の平均値を求めることによりクランプ部材高さを算出するとともに、前記複数の第２の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さを算出する高さ演算処理部と、
   前記算出されたクランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整する高さ調整部とを有することを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. マスクプレートに対して下方から昇降自在に配設され基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持する基板下受け部と、前記基板を第１方向に搬送することにより前記基板下受け部に基板を搬入し印刷後の基板を基板下受け部から搬出する基板搬送部と、前記基板下受け部によって下受けされた基板を前記第１方向と直交する第２方向から挟み込む１対のクランプ部材と、
   水平面内で移動自在に配設され前記１対のクランプ部材の上面および前記基板の上面を計測対象として高さ計測を行う高さ計測手段とを備えたスクリーン印刷装置によって、パターン孔が形成された前記マスクプレートの下面に前記基板を当接させ、ペーストが供給された前記マスクプレート上面で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基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
   前記高さ計測手段を順次移動させて高さ計測を実行させるとともに、前記高さ計測手段による高さ計測結果に基づいて前記基板下受け部を制御することにより、基板クランプ状態における前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整するクランプ状態制御工程を実行し、
   さらに前記クランプ状態制御工程は、前記１対のクランプ部材のそれぞれについて少なくとも両端部の２点を含んで設定された複数の第１の高さ計測点および前記基板の上面について予め規則配列で設定された複数の第２の高さ計測点を対象として高さ計測作業を実行させる計測実行ステップと、
   前記複数の第１の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値の平均値を求めることによりクランプ部材高さを算出するとともに、前記複数の第２の高さ計測点を対象として得られた高さ計測値を予め定められた統計処理アルゴリズムにしたがってデータ処理することにより、基板の上面の高さ計測値とは認められない特異点を除いた複数の高さ計測値の平均値を求めて基板上面高さを算出する高さ演算処理ステップと、
   前記算出されたクランプ部材高さおよび基板上面高さに基づいて前記基板下受け部を制御することにより、前記基板の上面と前記クランプ部材の上面との相対高さを調整する高さ調整ステップとを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。

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