JP7029587B2 - 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、基板などのワークに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。印刷対象の基板が個片に分割された小サイズの個片基板である場合には、複数の個片基板をハンドリング用のキャリアに配置された状態で印刷作業が行われる。このようなスクリーン印刷において用いられるキャリアとして、矩形の板状部材に個片基板を保持するためのワーク載置部を設けた構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献例に示す先行技術においては、まずキャリア（パレット）に載置された複数の個片基板のうち印刷対象となる印刷対象基板をバックアップ装置によってキャリアから上昇させる。次いでこの個片基板をスクリーンマスクの開口部に正しく位置合わせするための位置検出を行い、位置検出結果に基づいて個片基板をスクリーンマスクの開口部に当接させ、この印刷対象基板にスクリーン印刷を行うようにしている。そしてこれらの一連の作業が複数の個片基板のそれぞれについて順次実行される。このような方式を用いることにより、キャリアに載置された状態において個片基板の位置ずれを補正して、高い印刷精度を確保することができるという利点がある。

国際公開第２０１７／０２２１２７号

しかしながら上述の特許文献に示す先行技術には、印刷対象基板についてスクリーン印刷を行うための一連の作業工程を複数の個片基板毎に順次実行することに起因して、複数の個片基板全体についての作業時間が遅延し、生産性の向上を図ることが難しいという課題があった。すなわち、スクリーン印刷作業では、下面に基板が当接した状態のスクリーンマスクの上面でスキージを移動させるスキージング動作における作業時間が全体の作業時間の大きな割合を占める。このため上述の先行技術のように複数の個片基板毎にスキージングを反復して実行するスクリーン印刷方式では作業時間の短縮に限界があり、大幅な生産性の向上は困難であった。このように従来技術においては、キャリアに載置された個片基板などのワークの位置ずれを補正して印刷精度を確保する方式において、高い生産性を確保することが難しいという課題があった。

そこで本発明は、キャリアに載置されたワークの位置ずれを補正して印刷精度を確保しつつ、高い生産性を確保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、印刷用のパターン孔が形成されたマスクプレートと、上下に貫通した複数の第１の開口を有しそれぞれの前記第１の開口を覆うように複数のワークが配置されたキャリアを支持するキャリア支持部と、上面でワークを下方から支持するとともに前記第１の開口に挿入可能なサイズのワーク支持部を複数有するバックアップ部と、複数の前記ワーク支持部によって持ち上げられた複数のワークを前記パターン孔の配列に合わせて整列させる整列部と、複数の前記ワーク支持部で持ち上げた複数のワークと前記マスクプレートを位置合わせして重ねるために前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる重ね合わせ部と、複数の前記ワーク支持部上の複数のワークに前記マスクプレートの上面から前記パターン孔を介してペーストを印刷する印刷ヘッドと、を備え、前記整列部は、前記複数のワークの位置を検出してそれぞれのワークの理想の位置からの位置ずれを検出するワーク位置検出部と、前記ワーク支持部上の複数のワークの中の少なくとも一つをピックアップするワークピックアップ部と、前記ワーク位置検出部により検出した前記位置ずれに基づいて、前記ワークピックアップ部と前記ワーク支持部とをＸＹθ方向へ相対的に移動させるワーク整列機構と、を備え、前記重ね合わせ部が、少なくとも前記バックアップ部をＸＹθ方向へ移動させるアライメント機構を含み、このアライメント機構が前記ワーク整列機構として機能する。

本発明のスクリーン印刷方法は、上下に貫通した複数の第１の開口を有しそれぞれの前記第１の開口を覆うように複数のワークが配置されたキャリアを支持する工程と、上面でワークを下方から支持するとともに前記第１の開口に挿入可能なサイズのワーク支持部を複数有するバックアップ部によって持ち上げられた複数のワークをマスクプレートに形成されたパターン孔の配列に合わせて整列させる整列工程と、複数の前記ワーク支持部で持ち上げた複数のワークと前記マスクプレートを位置合わせして重ねるために重ね合わせ部によって前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる工程と、印刷ヘッドによって複数の前記ワーク支持部上の複数のワークに前記マスクプレートの上面から前記パターン孔を介してペーストを印刷する印刷工程と、を含み、前記整列工程は、前記複数のワーク支持部上の複数のワークの位置を検出してそれぞれのワークの理想の位置からの位置ずれを求めるワーク位置検出工程と、前記ワーク位置検出工程を終えた少なくとも１つのワークをワークピックアップ部により前記ワーク支持部からピックアップするワークピックアップ工程と、前記ワーク位置検出工程において検出した前記位置ずれに基づいて、ワーク整列機構によって前記ワークピックアップ部と前記ワーク支持部とをＸＹθ方向へ相対的に移動させる位置修正工程と、前記位置修正工程の後、前記ワークピックアップ部によりピックアップされたワークを前記ワーク支持部に載置する載置工程と、を含み、前記重ね合わせ部が、少なくとも前記バックアップ部をＸＹθ方向へ移動させるアライメント機構を含み、このアライメント機構が前記ワーク整列機構として機能する。

本発明によれば、キャリアに載置されたワークの位置ずれを補正して印刷精度を確保しつつ、高い生産性を確保することができる。

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印刷対象となるワークを保持するキャリアの斜視図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるキャリアによるワーク保持の説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のワーク支持部におけるワークの吸着保持の説明図 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方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法におけるワークとマスクプレートとの位置合わせの説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法を示す動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の変形例におけるキャリアおよびバックアップ部の斜視図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の変形例における動作説明図

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２を参照して、スクリーン印刷装置１の全体構成を説明する。スクリーン印刷装置１は基板などのワークにクリームはんだなどの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、基台１ａのＸ方向の両側端部にはそれぞれ支持フレーム１１が立設されており、これら１対の支持フレーム１１の間にスクリーン印刷装置１を構成する以下の要素が配設されている。なお本実施の形態においては、図１における左右方向、すなわち印刷作業の対象となるワーク１０が配置されたキャリア９を搬送するワーク搬送方向をＸ方向と定義し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と定義している。

図３に示すように、矩形状のキャリア９の上面の対角位置には一対の位置認識用の認識マーク９ａが形成されている。キャリア９には、矩形平板形状のワーク１０を配置するためのワーク収納凹部９ｂが所定の規則配列（ここでは２×４の格子配列）で複数配置されている。ワーク１０の上面には、図４に示すように、複数の接続用の電極１０ａともに一対の位置認識用の認識マーク１０ｍが対角位置に形成されている。

図４に示すように、ワーク収納凹部９ｂの平面形状はワーク１０の収容・取り出しを容易にするためにワーク１０の外形形状寸法よりも幾分大きめに設定されて、いわゆる「遊び」を有する状態となっている。ワーク収納凹部９ｂが上面に開口した開口部の周縁には、ワーク１０を収納配置した状態においてワーク１０の下面が当接するワーク受け部９ｄが設けられている。

ワーク受け部９ｄにはキャリア９を上下に貫通する第１の開口９ｃが設けられている。それぞれのワーク収納凹部９ｂには、１つのワーク１０が第１の開口９ｃを覆う状態で配置される。すなわち本実施の形態に示すキャリア９は、上下に貫通した複数の第１の開口９ｃを有し、それぞれの第１の開口９ｃを覆うように複数のワーク１０が配置される。なお、ワーク収納凹部９ｂにおいてワーク１０が第１の開口９ｃを覆うように配置され、且つワーク収納凹部９ｂによってワーク１０の位置が保持されていれば、ワーク１０の上面がワーク収納凹部９ｂから幾分突出していても差し支えない。

１対の支持フレーム１１の間の基台１ａの上面には、印刷ステージ移動機構３によって移動する印刷ステージ２が配設されている。印刷ステージ移動機構３は印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθの上に第２の昇降機構３ｚを積層した構成となっている。印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθを駆動することにより印刷ステージ２はＸ方向、Ｙ方向、Θ方向に水平移動し、第２の昇降機構３ｚを駆動することにより印刷ステージ２は昇降する。

印刷ステージ２は、上流側から搬入される印刷対象のワーク１０が配置されたキャリア９（図３参照）を支持するとともに、キャリア９によって搬入されてバックアップ部５のワーク支持部５ａによって持ち上げられたワーク１０を以下に説明するスクリーン印刷機構に対して位置合わせして重ね合わせるアライメント動作を行う。

このとき、印刷ステージ移動機構３を構成する印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθを駆動することにより、ワーク１０をマスクプレート２２に対してＸＹΘ方向に位置合わせし、第２の昇降機構３ｚを駆動することによりワーク１０をマスクプレート２２の下面に当接させて重ね合わせる。したがって印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθは、バックアップ部５をＸＹΘ方向へ移動させるアライメント機構を構成する。

スクリーン印刷機構は、印刷用のパターン孔２２ａ（図１５参照）が形成されたマスクプレート２２およびマスクプレート２２上でスキージング動作を行う印刷ヘッド１３を備えている。印刷ステージ２は、第２の昇降機構３ｚの上面に結合された昇降テーブル４を備えている。昇降テーブル４の上面の両端には支持部材４ａが立設されており、図２に示すように、支持部材４ａの上端部にはＸ方向に延びた保持ブロック４ｂが結合されている。保持ブロック４ｂの内側面にはワーク１０を搬送する駆動ベルトを備えた印刷ステージコンベア６ｂが設けられている。

印刷ステージコンベア６ｂの上流側、下流側の支持フレーム１１には、それぞれに設けられた開口部を貫通して搬入コンベア６ａ、搬出コンベア６ｃが配置されている。印刷ステージ移動機構３を駆動することにより、印刷ステージコンベア６ｂを搬入コンベア６ａ、搬出コンベア６ｃと連結することができる。搬入コンベア６ａによって搬入（矢印ａ）されたキャリア９は、印刷ステージコンベア６ｂに受け渡されて印刷ステージ２によって保持される。印刷ステージ２においてワーク１０を対象とするスクリーン印刷が終了した後のキャリア９は、印刷ステージコンベア６ｂから搬出コンベア６ｃに受け渡されて搬出される。

昇降テーブル４の上面には、第１の昇降機構５ｂによって昇降駆動されるバックアップ部５が配置されている。バックアップ部５の上面には、複数のワーク支持部５ａが、キャリア９におけるワーク収納凹部９ｂの配列（図３参照）に対応した配置で設けられている。ワーク支持部５ａは、上面でワーク１０を下方から支持するとともに、ワーク収納凹部９ｂにおける第１の開口９ｃに下方から挿入可能な平面サイズとなっている。

印刷ステージコンベア６ｂにキャリア９が搬入された状態で、第１の昇降機構５ｂを駆動してバックアップ部５を上昇させることにより、バックアップ部５のワーク支持部５ａがキャリア９の第１の開口９ｃに下方から挿入される。挿入されたワーク支持部５ａは、キャリア９に配置されたワーク１０を下面側から持ち上げて、上述のスクリーン印刷機構による印刷高さ位置に支持する。スクリーン印刷機構による印刷が終了した後には、再び第１の昇降機構５ｂを駆動してバックアップ部５を下降させ、持ち上げた複数のワーク１０をキャリア９に戻す。

すなわち第１の昇降機構５ｂは、キャリア９を支持するキャリア支持部とバックアップ部５とを相対的に昇降させることにより、複数の第１の開口９ｃに複数のワーク支持部５ａを下方から挿入して、複数のワーク１０をキャリア９から持ち上げ、持ち上げた複数のワーク１０をキャリア９に戻す昇降部として機能する。

１対の保持ブロック４ｂの上面にはそれぞれサイドクランプ７が設けられている。これらのサイドクランプ７はサイドクランプ駆動機構７ａ（図６参照）によって相互に開閉自在となっており、バックアップ部５によってキャリア９を下受けした状態でサイドクランプ７に閉動作を行わせることにより、印刷ステージ２においてキャリア９は両側面をサイドクランプ７によって挟まれてクランプ支持される。この構成において、搬入されたキャリア９が載置される印刷ステージコンベア６ｂおよびこの状態のキャリア９を挟んでクランプするサイドクランプ７は、印刷ステージ２において前述構成のキャリア９を支持するキャリア支持部として機能している。

このキャリア支持部に支持されたキャリア９のワーク収納凹部９ｂには複数のワーク１０が「遊び」がある状態で配置されている。したがってこれら複数のワーク１０の位置は正規の状態から位置ずれした状態にある。このため同一のキャリア９に配置され複数のワーク支持部５ａによって同時に持ち上げた複数のワーク１０を対象として、同一のマスクプレート２２によって一括して印刷を実行する作業形態では、これらの複数のワーク１０の配列をマスクプレート２２のパターン孔２２ａの配列に合致させる整列処理が必要となる。

このためスクリーン印刷装置１は、キャリア９からワーク支持部５ａによって持ち上げられた状態の複数のワーク１０を、マスクプレート２２のパターン孔２２ａの配列に合わせて整列させる整列処理を実行する整列部を備えている。スクリーン印刷の実行に際しては、このようにして整列された複数のワーク１０とマスクプレート２２のパターン孔２２ａとを位置合わせして重ねる重ね合わせ動作が実行される。

そしてこのようにして整列された複数のワーク１０に重ね合わされたマスクプレート２２の上面で、以下に説明するスクリーン印刷部の印刷ヘッド１３にスクリーン印刷動作を行わせることにより、複数のワーク支持部５ａ上の複数のワーク１０に、マスクプレート２２の上面からパターン孔２２ａを通じて印刷ヘッド１３によりペーストＰが印刷される。

図１において、１対の支持フレーム１１の上端には、印刷ヘッド１３を支持する印刷ヘッド支持ビーム１２が直動ガイド機構１２ａを介してＹ方向に移動自在に配置されている。印刷ヘッド支持ビーム１２の一端部は、図２に示す構成の印刷ヘッド移動機構１４を介して一方の支持フレーム１１に結合されている。印刷ヘッド移動機構１４は、印刷ヘッドモータ１４ａによって回転駆動される送りねじ１４ｂが螺合するナット部１４ｃを、印刷ヘッド支持ビーム１２に結合した構成となっている。印刷ヘッドモータ１４ａを正逆駆動することにより、印刷ヘッド支持ビーム１２によって支持された印刷ヘッド１３は、スキージング方向であるＹ方向に往復移動する。

図２に示すように、印刷ヘッド１３は印刷ヘッド支持ビーム１２から下方に延出して設けられた１対の後スキージ１３ｂ、前スキージ１３ｃを備えている。印刷ヘッド支持ビーム１２の上面に設けられたスキージ駆動部１３ａを駆動することにより、スキージング方向に応じて後スキージ１３ｂ、前スキージ１３ｃのいずれかが下降してマスクプレート２２に摺接する。

マスクプレート２２には、印刷対象のワーク１０における印刷パターン（図１５参照）に対応して、印刷用のパターン孔２２ａが形成されている。スクリーン印刷装置１におけるスクリーン印刷では、まずマスクプレート２２の上面に印刷用のペーストＰ（図１７参照）を供給する。次いでキャリア９に配置された状態の複数のワーク１０をワーク支持部５ａによって持ち上げて支持し、マスクプレート２２の下面に印刷対象のワーク１０を当接させる。

そしてこの状態で、マスクプレート２２の上面で後スキージ１３ｂ、前スキージ１３ｃのいずれかを摺動させるスキージング動作を行わせる。これにより印刷対象のワーク１０には、パターン孔２２ａを介してペーストＰが所定の印刷パターンで印刷される。すなわち印刷ヘッド１３は、バックアップ部５のワーク支持部５ａ上の複数のワーク１０に、マスクプレート２２の上面からパターン孔２２ａを通じてペーストＰを印刷する。

印刷ステージ２の上面とマスクプレート２２の下面との間には、第１のカメラ１８、第２のカメラ１９およびワークピックアップ部２０が取り付けられた移動部材１７を、Ｘ方向およびＹ方向に移動させる移動機構（図６に示すカメラ移動機構１６参照）が配設されている。この移動機構は、移動部材１７をカメラＸ軸ビーム１５に沿ってＸ方向へ移動させるカメラＸ軸移動機構１６ＸおよびカメラＸ軸ビーム１５をＹ方向へ移動させるカメラＹ軸移動機構１６Ｙより構成される。

カメラＸ軸ビーム１５のＹ方向へ移動は、支持フレーム１１の内側面に配置された直動ガイド機構１５ｃによってガイドされる。すなわち上述の移動機構は、マスクプレート２２とキャリア支持部である印刷ステージコンベア６ｂの間の空間で移動する移動部材１７を有し、第１のカメラ１８、第２のカメラ１９およびワークピックアップ部２０は移動部材１７に装着されている。

カメラＸ軸移動機構１６Ｘは、図１に示すカメラＸ軸モータ１５ａ、送りねじ１５ｂおよび図２に示すナット部１５ｄより構成される。カメラＸ軸モータ１５ａを駆動することにより、ナット部１５ｄに結合された移動部材１７はＸ方向に移動する。なお図２においては、カメラＸ軸モータ１５ａの図示を省略している。カメラＹ軸移動機構１６Ｙは、図２に示すように、カメラＹ軸モータ１６ａ、送りねじ１６ｂおよびカメラＸ軸ビーム１５に結合されたナット部１６ｃより構成される。カメラＹ軸モータ１６ａを駆動することにより、ナット部１６ｃに結合されたカメラＸ軸ビーム１５がＹ方向に移動する。

ここで第１のカメラ１８、第２のカメラ１９およびワークピックアップ部２０の機能を説明する。第１のカメラ１８は、撮像方向を下方に向けて配置されており、印刷ステージ２においてキャリア９およびキャリア９に保持されたワーク１０を撮像する。ここではキャリア９に形成された認識マーク９ａおよびワーク１０に形成された認識マーク１０ｍ（図４参照）が撮像対象となる。

本実施の形態においては、キャリア９はワーク１０を保持して印刷ステージ２へ搬入し、印刷後のワーク１０を同様に保持して搬出する機能のみを担っている。したがってキャリア９については、ワーク１０を予め設定された「遊び」の範囲内でキャリア９に収納可能な位置精度が確保されていればそれ以上の精度は必要とされず、位置認識の必要もない。

このためキャリア９については、作業動作においてキャリア位置確認フラグ３５ｂがＯＮとなっていることが検出された場合（換言すれば、ワーク１０をキャリア９から持ち上げるためにキャリア９の位置を所定範囲内に収めることが求められるような、キャリア９、ワーク１０の組み合わせを作業対象とする場合）についてのみ、当該キャリア９の認識マーク９ａが位置確認のための撮像対象となる（図７参照）。このため本実施の形態においてキャリア９については、位置確認が必要か否かが予め判断されてキャリア９の種類毎にキャリア位置確認フラグ３５ｂ（図６参照）として記憶されている。

第１のカメラ１８による撮像で得られた画像をワーク認識部３３（図６参照）の処理機能によって認識処理することにより、キャリア９、ワーク１０の位置ずれや方向の正否に加えて、ワーク１０における電極１０ａの位置が検出される。したがって第１のカメラ１８およびワーク認識部３３は、複数のワーク支持部５ａ上の複数のワーク１０を第１のカメラ１８によって撮像して位置を検出して、それぞれのワーク１０の理想の位置からの位置ずれを検出するするワーク位置検出部に相当する。

第２のカメラ１９は撮像方向を上方に向けて配置されており、マスクプレート２２に形成されたマスク認識マーク２２ｍを撮像する。この撮像で得られた画像をマスク認識部３２（図６参照）の処理機能によって認識処理することにより、マスクプレート２２におけるマスク中心ＭＣやパターン孔２２ａの位置が認識される（図１５参照）。したがって第２のカメラ１９およびマスク認識部３２は、マスクプレート２２を第２のカメラ１９によって撮像して位置を検出するマスク位置検出部に相当する。

ワークピックアップ部２０は真空吸着によりワーク１０を保持する機能を有する吸着保持ツールであり、本実施の形態においてはワーク支持部５ａに支持された複数のワーク１０の中の少なくとも一つをワーク支持部５ａからピックアップするために用いられる。これにより、ワーク支持部５ａにおいて位置ずれ状態で配置されたワーク１０を一時的にピックアップし、位置ずれを補正した状態のワーク１０をワーク支持部５ａに戻すワーク整列動作を行うことが可能となっている。

このワーク整列動作は、前述のワーク位置検出部で検出したワーク１０の位置（位置ずれ状態）に基づいて、ワークピックアップ部２０でピックアップされたワーク１０に対して、検出された位置ずれ状態を補正するのに必要な補正量だけ、ワーク支持部５ａを備えた印刷ステージ２を、印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθによって水平方向に相対的に移動させることにより行われる。

すなわち印刷ステージ２を水平方向に相対的に移動させる印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθは、前述のワーク位置検出部により検出したワーク１０の位置ずれに基づいて、ワークピックアップ部２０とワーク支持部５ａとをＸＹΘ方向へ相対的に移動させるワーク整列機構として機能している。そして本実施の形態においては、ワーク支持部５ａによって持ち上げられた複数のワーク１０をマスクプレート２２のパターン孔２２ａの配列に合わせて整列させる整列部は、前述のワーク位置検出部、ワークピックアップ部２０、および上述のワーク整列機構を含む構成となっている。

この整列動作の実行に際しては、第１のカメラ１８およびワークピックアップ部２０をマスクプレート２２と印刷ステージ２に設けられたキャリア支持部（印刷ステージコンベア６ｂおよびサイドクランプ７）の間の空間で移動させることが必要となる。前述のカメラＸ軸移動機構１６ＸおよびカメラＹ軸移動機構１６Ｙより成るカメラ移動機構１６（図６参照）は、第１のカメラ１８とワークピックアップ部２０をマスクプレート２２とキャリア支持部の間の空間で移動させる移動機構となっている。本実施の形態においては、マスクプレート２２とキャリア支持部の間の空間で、カメラＸ軸移動機構１６ＸおよびカメラＹ軸移動機構１６Ｙによって移動する移動部材１７を有する構成となっており、第１のカメラ１８とワークピックアップ部２０はこの移動部材１７に装着されている。

上述構成において、複数のワーク支持部５ａで持ち上げた複数のワーク１０とマスクプレート２２を位置合わせして重ねるためにバックアップ部５とマスクプレート２２を相対的に移動させる前述の重ね合わせ部は、印刷ステージ移動機構３を構成するアライメント機構である印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθを含んでいる。そして本実施の形態では、このアライメント機構が、前述のワーク整列機構として機能している。すなわちここでは、アライメント機構がワーク整列機構を兼務している。

このように、本実施の形態では、印刷ステージ２を移動させる既存のアライメント機構である印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθを前述機能を有するワーク整列機構として利用することにより、既存機構を有効に活用して設備コストを抑えることが可能となっている。なお前述機能を有するワーク整列機構の構成例としては、本実施の形態に示す構成例のほかにも、既存機構に新規機能を適宜付加することにより本実施の形態に示す構成例と同等の機能を実現する各種のバリエーションが可能である。

例えば、バックアップ部５とキャリア支持部とをＸＹΘ方向に相対移動させるワーク整列機構の構成例（１）として、ＸＹ方向については印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθのＸＹテーブルを利用し、Θ方向については印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθのΘテーブルを利用する。またワーク整列機構の構成例（２）として、ＸＹ方向については移動部材１７を移動させる移動機構（図６に示すカメラ移動機構１６参照）を利用し、Θ方向についてはワークピックアップ部２０に新たに設けたΘ回転機構を利用する。

次に構成例（３）として、ＸＹ方向については構成例（２）と同様に移動部材１７を移動させる移動機構（カメラ移動機構１６）を利用し、Θ方向については印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθのΘテーブルを利用する。さらに構成例（４）として、ＸＹ方向については構成例（１）と同様に印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθのＸＹテーブルを利用し、Θ方向についてはワークピックアップ部２０に新たに設けたΘ回転機構を利用する。

次に図５を参照して、バックアップ部５におけるワーク１０の真空吸着による保持について説明する。バックアップ部５の上面に形成された複数のワーク支持部５ａには、上面に開口した吸引路５ｃが設けられている。ワーク１０をワーク支持部５ａの上面によって持ち上げて保持した状態では、吸引路５ｃはワーク１０の下面に当接する。各ワーク収納凹部９ｂに対応した吸引路５ｃは、制御バルブ２３を介して負圧発生源２４に接続されている。

制御バルブ２３は負圧発生源２４と吸引路５ｃとの間の吸引回路２５を断接するオンオフ弁の機能と負圧状態の吸引回路２５内へ大気を導入する真空破壊弁としての機能を有している。制御バルブ２３を制御部３０（図６）によって個別に制御することにより、キャリア９に設けられた複数のワーク収納凹部９ｂ毎に吸引路５ｃへの負圧の導入と遮断を選択することが可能となっている。

ワーク１０をワーク支持部５ａの上面によって持ち上げた状態で、負圧発生源２４を作動させ且つ制御バルブ２３を開状態とすることにより、吸引回路２５を介して吸引路５ｃから真空吸引する。これにより、各ワーク支持部５ａによって持ち上げられたワーク１０は、ワーク支持部５ａに真空吸着により拘束保持される。ワーク１０のワーク支持部５ａへの真空吸着を解除するときは、吸引回路２５が負圧発生源２４に対して閉状態となり且つ大気開放状態となるように制御バルブ２３を制御する。

すなわち上記構成において、複数のワーク支持部５ａを有するバックアップ部５に形成された吸引路５ｃ、吸引路５ｃと負圧発生源２４とを接続する吸引回路２５、吸引回路２５に介設された制御バルブ２３および負圧発生源２４は、それぞれのワーク支持部５ａが有し負圧でワーク１０を保持するワーク吸引部を構成する。そしてこのワーク吸引部は、ワーク支持部５ａ毎に負圧の導入と遮断を選択可能に構成されている。

そして少なくともワークピックアップ部２０は、負圧が遮断されたワーク支持部５ａのワーク１０を持ち上げるようになっている。このような構成により、同一のキャリア９のワーク収納凹部９ｂのそれぞれに配置されて搬入され、さらにワーク支持部５ａによって一括して持ち上げられた複数のワーク１０のうち、任意の１つのワーク１０をワーク支持部５ａからワークピックアップ部２０によって持ち上げ、またワーク支持部５ａに戻して吸着保持させることが可能となっている。

次に図６を参照して、スクリーン印刷装置１の制御系の構成を説明する。図６において、制御部３０には、印刷ヘッド１３、印刷ヘッド移動機構１４、第１のカメラ１８、第２のカメラ１９、ワークピックアップ部２０、カメラ移動機構１６、制御バルブ２３、第１の昇降機構５ｂ、第２の昇降機構３ｚ、印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθ、サイドクランプ駆動機構７ａ、印刷ステージコンベア６ｂ、搬入コンベア６ａおよび搬出コンベア６ｃが接続されている。

また制御部３０は内部処理機能として、整列処理部３１、マスク認識部３２、ワーク認識部３３、印刷処理部３４を備えている。さらに制御部３０はこれらによる制御処理に必要な情報を記憶するための記憶部３５を備えている。記憶部３５はマスクパターン位置記憶部３５ａ、キャリア位置確認フラグ３５ｂを有している。マスクパターン位置記憶部３５ａは、マスクプレート２２におけるマスク基準マーク２２ｍ、パターン孔２２ａの位置情報を記憶する。

キャリア位置確認フラグ３５ｂは、作業対象となるキャリア９が位置確認を必要とするか否かを予めＯＮ-ＯＦＦのフラグ形式で規定した信号である。搬入されて保持されたキャリア９についてキャリア位置確認フラグ３５ｂがＯＮであれば、当該キャリア９についてはキャリア位置確認処理が必要であると判断して、キャリア位置検出および必要に応じてキャリア位置補正処理が実行される。これに対しキャリア位置確認フラグ３５ｂがＯＦＦであれば当該キャリア９については、キャリア位置確認をスキップする。

整列処理部３１は、印刷ステージ２に設けられたキャリア保持部に保持されたキャリア９に配置されている複数のワーク１０を、マスクプレート２２のパターン孔２２ａの配列に合わせて正しく整列させる処理を行う。マスク認識部３２は、第２のカメラ１９による撮像で得られた画像を認識処理することにより、マスク基準マーク２２ｍ、パターン孔２２ａの位置を検出する。ワーク認識部３３は、第１のカメラ１８による撮像で得られた画像を認識処理することにより、キャリア９およびキャリア９に配置されたワーク１０の位置を検出する。

整列処理部３１による整列処理においては、ワークピックアップ部２０によってワーク１０を持ち上げた状態で、ワーク認識部３３によって検出されたワーク１０の位置ずれに基づいて印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθを駆動することにより、ピックアップされたワーク１０に対してバックアップ部５のワーク支持部５ａを相対的に移動させるワーク整列動作が実行される。

印刷処理部３４は、スクリーン印刷装置１の各部を制御して、ワーク支持部５ａに保持された状態の複数のワーク１０に対してスクリーン印刷を実行させる処理を行う。印刷処理部３４が制御バルブ２３、第１の昇降機構５ｂ、第２の昇降機構３ｚ、印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθ、サイドクランプ駆動機構７ａ、印刷ステージコンベア６ｂ、搬入コンベア６ａおよび搬出コンベア６ｃを制御することにより、以下の各処理が実行される。

すなわち印刷対象のワーク１０が配置されたキャリア９の印刷ステージ２への搬入、印刷ステージコンベア６ｂとサイドクランプ７よりなるキャリア支持部によるキャリア９の保持、バックアップ部５のワーク支持部５ａによってキャリア９から持ち上げられた複数のワーク１０のマスクプレート２２への重ね合わせ、印刷ヘッド１３、印刷ヘッド移動機構１４によるワーク１０へのペーストＰの印刷、スクリーン印刷後のキャリア９の搬出などの各動作が実行される。

次に図７に示す処理フローおよび各図を参照して、スクリーン印刷装置１によって実行されるスクリーン印刷方法について説明する。まずスクリーン印刷作業の実行に先立つ準備段階において、マスク認識工程が実行される。すなわち図８に示すように、マスクプレート２２の下方でカメラ移動機構１６によって第２のカメラ１９を移動させて（矢印ｂ）、マスクプレート２２のマスク基準マーク２２ｍ（図１５参照）を第２のカメラ１９によって撮像する。

そしてこの撮像で得られた画像をマスク認識部３２に認識処理することによりマスクプレート２２の位置とパターン孔２２ａの配列を検出し、検出結果を記憶部３５のマスクパターン位置記憶部３５ａに記憶する。これにより、マスクプレート２２のマスク中心ＭＣ（図１５参照）の位置座標とマスクプレート２２のθ方向の向きが検出されて記憶される。以下のスクリーン印刷作業においては、マスクパターン位置記憶部３５ａに記憶されたマスクプレート２２の位置情報に基づいてワーク１０の位置合わせが行われる。

スクリーン印刷作業が開始されると、キャリア搬入が実行される（ＳＴ１）。ここではまず図９に示すように、印刷ステージ移動機構３を駆動して印刷ステージ２を上流側へ移動させて（矢印ｃ）、印刷ステージコンベア６ｂを搬入コンベア６ａと連結状態にする。次いで印刷ステージコンベア６ｂ、搬入コンベア６ａを駆動して、ワーク１０が配置されて予め搬入コンベア６ａ上で待機状態にあったキャリア９を印刷ステージコンベア６ｂに乗り移らせる（矢印ｄ）。

次に図１０に示すように、印刷ステージ移動機構３を駆動して印刷ステージ２をマスクプレート２２の中央の印刷位置に移動させ（矢印ｅ）、ワーク１０が配置されたキャリア９をマスクプレート２２の下方に配置する。すなわち、このキャリア搬入工程では、印刷用の複数のパターン孔２２ａが形成されたマスクプレート２２の下方で、上下に貫通した複数の第１の開口９ｃを有しそれぞれの第１の開口９ｃを覆うように複数のワーク１０が配置されたキャリア９を配置する（図４参照）。

次いでキャリア保持が実行される（ＳＴ２）。ここでは、印刷ステージコンベア６ｂに設けられた搬送ストッパなどのキャリア位置決め機構（図示省略）を作動させてキャリア９を搬送方向に位置決めするとともに、サイドクランプ駆動機構７ａ（図６参照）を駆動してサイドクランプ７によってキャリア９を挟み込んでクランプする。これにより、キャリア９は印刷ステージコンベア６ｂおよびサイドクランプ７よりなるキャリア支持部によって位置保持された状態となる。

図１４（ａ）は、このようにして配置されたキャリア９を示しており、キャリア９のワーク収納凹部９ｂにおいて第１の開口９ｃを覆ってワーク１０が配置されたキャリア９は、バックアップ部５の上方に位置している。そしてそれぞれのワーク支持部５ａは、キャリア９において第１の開口９ｃの下方に位置している。

次に記憶部３５を参照して、キャリア位置確認フラグ３５ｂが“ＯＮ”であるか否かを確認する（ＳＴ３）。ここでキャリア位置確認フラグ３５ｂが“ＯＮ”であることが確認された場合には、当該キャリア９については印刷ステージ２における位置確認が必要であると判断されて、キャリア位置検出が行われる（ＳＴ４）。

すなわち図１１に示すように、第１のカメラ１８によってキャリア９の認識マーク９ａを撮像し、撮像で得られた画像をワーク認識部３３によって認識処理してキャリア９の位置を検出する。そして検出結果より、キャリア９の位置補正が必要か否かを判断する（ＳＴ５）。ここでキャリア９の位置ずれが許容量を超えて補正が必要と判定された場合には、キャリア９のバックアップ部５に対する相対的な位置ずれを修正する（ＳＴ６）。ここでは、印刷ステージコンベア６ｂを駆動してキャリア９を搬送方向に移動させて位置ずれを修正する。

次に印刷ステージ２にて位置が保持されたキャリア９に対して、バックアップ部５を上昇させる（ＳＴ７）。すなわち、図１２および図１４（ｂ）に示すように、第１の昇降機構５ｂを駆動してバックアップ部５を上昇させ（バックアップ部上昇：矢印ｆ、ｈ）、複数の第１の開口９ｃ（図４参照）の下方から複数のワーク支持部５ａを挿入する。なお、（ＳＴ３）にてキャリア位置確認フラグ３５ｂが“ＯＦＦ”である場合、また（ＳＴ４）にてキャリア９の位置補正が不要と判断された場合には、いずれも（ＳＴ４）～（ＳＴ６）の処理はスキップされ、そのまま（ＳＴ７）に進む。

これにより、複数のワーク１０を複数のワーク支持部５ａで支持するともに、キャリア９から持ち上げる（持ち上げ工程：矢印ｉ）。次いでワーク吸引が実行される（ＳＴ８）。すなわち、負圧発生源２４を駆動して吸引路５ｃから真空吸引する（矢印ｊ）ことにより、ワーク支持部５ａの上面にワーク１０を吸着により拘束する。そしてこのようにしてバックアップ部５のワーク支持部５ａによって持ち上げられたワーク１０を対象として、以下に説明する整列工程が実行される。すなわち、複数のワーク支持部５ａによって持ち上げられた複数のワーク１０の配列とマスクプレート２２における複数のパターン孔２２ａの配列とが一致するように、複数のワーク１０を整列させる（整列工程）。

この整列工程は以下のようにして実行される。まずキャリア９上の複数のワーク１０の位置を検出するワーク位置検出が実行される（ＳＴ９）（ワーク位置検出工程）。すなわち図１２に示すように、カメラ移動機構１６を駆動してカメラＸ軸ビーム１５に沿って移動部材１７を移動させる。これにより、図１４（ｂ）に示すように、複数のワーク支持部５ａによって持ち上げられた複数のワーク１０の上方に、第１のカメラ１８を順次移動させ（矢印ｋ）、ワーク１０に形成された２つの認識マーク１０ｍ（図４参照）を撮像する。そしてこの撮像で得られた画像をワーク認識部３３によって認識処理することにより、それぞれのワーク１０の位置ずれ状態が検出される。

なお図１４（ｃ）は、バックアップ部５の複数のワーク支持部５ａの全てに保持されたワーク１０についてワーク位置検出が完了した後に実行される、ワーク位置修正（整列動作）を示している。すなわち（ＳＴ９）に示すワーク位置検出工程後には、以下に説明するワーク位置修正量計算が実行される（ＳＴ１０）。そしてこのワーク位置修正量計算の結果に基づいて、バックアップ部５におけるワーク１０の配列をマスクプレート２２におけるパターン孔２２ａの配列に合わせるワーク位置修正（整列動作）（ＳＴ１１）が実行される。

この整列動作においては、図１４（ｃ）に示すように、ワークピックアップ部２０によってワーク１０をワーク支持部５ａからピックアップし、当該ワーク１０についてのワーク位置修正量計算結果に基づいて、印刷ステージ移動機構３を駆動することによりＸＹΘ方向の位置修正（矢印ｎ）を行う。そして位置修正が終了した後には、ワークピックアップ部２０でピックアップされたワーク１０をワーク支持部５ａに載置して戻す載置工程が実行される。

ここで上述のワーク位置修正量について、図１５を参照して説明する。図１５（ａ）はマスクプレート２２の平面を示している。マスクプレート２２にはマスク面の中心位置を示すマスク中心ＭＣおよびマスクプレート２２における位置の基準となる一対のマスク基準マーク２２ｍが設けられている。マスクプレート２２には印刷対象のワーク１０における電極１０ａの配列パターンに対応したパターン孔２２ａが、キャリア９におけるワーク１０の個数に対応して複数組形成されている。

図１５（ａ）にて破線枠で示すワーク外形１０＊は、ワーク１０の電極１０ａをパターン孔２２ａに正確に位置合わせした場合のワーク１０の外形を示しており、パターン中心１０＊ｃはワーク外形１０＊の中心を示している。これらのマスクパターンデータは、作業開始前に準備段階で予め取得され、マスクパターン位置記憶部３５ａに記憶されている。

図１５（ｂ）はこの整列工程においてワーク位置検出を実行した結果を示している。すなわち図１３に示す第１のカメラ１８によるワーク１０の位置検出では、各ワーク１０はキャリア９におけるそれぞれの配置状態に応じて個別に異なる位置ずれ状態にある。このワーク位置検出では、各ワーク１０において一対の認識マーク１０ｍの位置を認識することにより、個々のワーク１０の中心を示すワーク中心１０ｃのパターン中心１０＊ｃに対する中心位置ずれとともに、平面内におけるワーク１０の方向を示すワーク基準方向のマスク基準方向に対するずれ角度を示す回転位置ずれθが検出される。

したがって、キャリア９に配置された複数のワーク１０をマスクプレート２２の下面に当接させて、これらのワーク１０に対して一括してペーストＰを正しくスクリーン印刷するには、上述のキャリア９におけるワーク１０の中心位置ずれと回転位置ずれを補正する整列操作を行う必要がある。（ＳＴ１０）におけるワーク位置修正量計算では、この中心位置ずれと回転位置ずれを補正するために必要な位置修正量が、整列処理部３１の演算処理機能によって各ワーク１０毎に個別に求められる。

図１５（ｃ）は、このようにして求められたワーク位置修正量を適用して、ワーク１０の位置を個別に修正した整列処理後のワーク１０の配列状態を示している。すなわちこの状態では、ワーク１０の配列とパターン孔２２ａとが一致しており、ワーク１０のワーク中心１０ｃとマスクプレート２２におけるパターン中心１０＊ｃとが一致するとともに、ワーク１０相互の間隔やワーク１０のワーク基準方向とマスクプレート２２のマスク基準方向が一致した状態となっている。

次に、（ＳＴ１１）が終了して全てのワーク１０について整列処理が終了したと判断されたならば、キャリア９に整列状態で配置されたワーク１０の配列状態が正しいか否かを検査するワーク整列状態検査を実行する（ＳＴ１２）。すなわち、整列工程を終えてワーク支持部５ａに戻されて載置された全てのワーク１０を、第１のカメラ１８を移動させながら順次撮像することにより、ワーク１０の整列状態を検査、すなわち理想位置からの位置ずれ量を検出する。

そして検出された位置ずれ量を、記憶部３５に記憶された判定閾値と比較することにより、ワーク整列状態が合格であるか否かを判定する（ＳＴ１３）。ここでワーク整列状態が合格であると判定された場合には、（ＳＴ１６）に進む。これに対し、（ＳＴ１３）にてワーク整列状態が不合格であると判定された場合には不合格の回数が確認される。ここで不合格の回数が予め設定された所定回数未満であると判定された場合には、［１］に戻って（ＳＴ９）以降の処理が反復実行される。なお（ＳＴ１４）にて不合格回数が所定回数に達している場合には、何らかの不具合が生じていると判断してエラー報知する（ＳＴ１５）。

（ＳＴ１６）では、アライメントが実行される。すなわち整列した複数のワーク１０とマスクプレート２２を位置合わせするためにワーク支持部５ａが設けられた印刷ステージ２とマスクプレート２２とを相対的に移動させる（アライメント工程）。すなわち図１６に示すように、印刷ステージ移動機構３を駆動して、ワーク支持部５ａに整列状態のワーク１０が載置された状態の印刷ステージ２をマスクプレート２２に対して位置合わせする。

ここでは印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθによって印刷ステージ２を水平方向の位置を調整する。これにより、マスクプレート２２のパターン孔２２ａにワーク１０の電極１０ａを位置合わせするとともに、第２の昇降機構３ｚによって印刷ステージ２を上昇させて（矢印ｍ）、ワーク１０をマスクプレート２２の下面に当接させる。

この後、スクリーン印刷が実行される。すなわちマスクプレート２２の上面で印刷ヘッド１３を移動させることにより、整列した複数のワーク１０にマスクプレート２２の上面からパターン孔２２ａを通じてペーストＰを印刷する（印刷工程）。この印刷工程では、パターン孔２２ａにペーストを充填するペースト充填工程と、マスクプレート２２からワーク１０を離隔させる版離れとが実行される（印刷ヘッド移動（ペースト充填工程）：ＳＴ１７）。

印刷ヘッド移動では、まず図１７（ａ）に示すように、印刷ヘッド１３を所定のスキージング開始位置に位置させ、スキージ駆動部１３ａを駆動して２つの後スキージ１３ｂ、前スキージ１３ｃのいずれか（ここに示す例では前スキージ１３ｃ）を、ペーストＰが供給された状態のマスクプレート２２の上面に対して下降させ（矢印ｐ）、前スキージ１３ｃの下端部をマスクプレート２２に摺接させる。このとき印刷対象のワーク１０は、ワーク支持部５ａによって下受けされた状態でマスクプレート２２の下面に当接している。

次に印刷ヘッド移動機構１４（図１，図２参照）を駆動することにより、図１７（ｂ）に示すように、印刷ヘッド支持ビーム１２とともに印刷ヘッド１３をスキージング方向に移動させる（矢印ｑ）。これにより、マスクプレート２２の上面において前スキージ１３ｃはペーストＰをマスクプレート２２に形成されたパターン孔２２ａに充填させながら摺動し、ペーストＰをワーク１０の電極１０ａに印刷する。

この後、印刷ステージ２を下降させる版離れが実行される（ＳＴ１８）。すなわち図１８に示すように、印刷ステージ移動機構３の第２の昇降機構３ｚを駆動して印刷ステージ２を下降させる（矢印ｒ）。これにより、ワーク１０の上面の印刷面をマスクプレート２２の下面から離隔させる版離れが行われる。そしてワーク支持部５ａにおいて吸引路５ｃからの真空吸引を解除することにより、ワーク１０のワーク支持部５ａへの吸引を解除する（ＳＴ１９）。

次いで、印刷工程の後バックアップ部５を下降させて（矢印ｓ）、ワーク１０の下受け状態を解除する（バックアップ部下降）（ＳＴ２０）。すなわち図１９に示すように、複数のワーク支持部５ａを複数の第１の開口９ｃのから下方へ引き抜くことにより、複数のワーク１０をキャリア９のワーク収納凹部９ｂに戻す（戻し工程）。これとともにサイドクランプ７によるキャリア９のクランプを解除することにより、キャリア保持を解除する（ＳＴ２１）。これにより、キャリア９は印刷ステージコンベア６ｂに保持された状態となる。

そしてこの後、キャリア搬出が実行される（ＳＴ２２）。すなわち図２０に示すように、印刷ステージ移動機構３を駆動して印刷ステージ２を下流側へ移動させ（矢印ｔ）、印刷ステージコンベア６ｂと搬出コンベア６ｃとを連結状態とする。そしてこの状態で印刷ステージコンベア６ｂ、搬出コンベア６ｃを駆動することにより、印刷後の複数のワーク１０が配置されたキャリア９を印刷ステージコンベア６ｂから搬出コンベア６ｃへ乗り移らせる（矢印ｕ）。これにより、複数のワーク１０が配置されたキャリア９を対象とするスクリーン印刷処理が終了する。

上述の処理フローにて（ＳＴ９）～（ＳＴ１１）は前述の整列工程を構成している。この整列工程は、複数のワーク支持部５ａ上の複数のワーク１０の位置を検出してそれぞれのワーク１０の理想の位置からの位置ずれを求めるワーク位置検出工程（ＳＴ９）と、ワーク位置検出工程を終えた少なくとも一つのワーク１０をワークピックアップ部２０によってワーク支持部５ａからピックアップするワークピックアップ工程と、ワーク位置検出工程で検出したワーク１０の位置ずれに基づいてワークピックアップ部２０とワーク支持部５ａとを相対的に移動させる位置修正工程と、位置修正工程の後、ワークピックアップ部２０によってピックアップされたワーク１０をワーク支持部５ａに載置する載置工程とを含んだ形態となっている。

さらに、整列工程において、位置ずれ検出工程における位置ずれが許容範囲内か否かを判断し、許容範囲内であれば当該ワーク１０に対するワークピックアップ工程と位置修正工程をスキップするようにしている。これにより、位置ずれ状態が良好のワーク１０について不必要な位置修正作業を実行することによる生産性の低下を防止することができる。

さらに、整列工程の後、ワーク整列状態検査のための位置ずれ検出工程を再度実行し、全てのワーク１０の位置ずれが許容範囲内であって合格と判定された場合にはアライメント工程へ移行し、不合格と判定された場合には許容範囲を超えているワーク１０に対して整列工程を行うようにしている。これにより、位置ずれ補正のための整列動作の実行を位置ずれが許容範囲を超えた不合格のワークに限定することが可能となる。

そして（ＳＴ１６）にてアライメントを実行するアライメント工程では、整列工程の後にワーク整列状態検査のための位置ずれ検出工程を行い、この位置ずれ検出工程で得られた複数のワーク１０の位置に基づいてワーク支持部５ａとマスクプレート２２とを相対的に移動させるようにしている。これにより、整列状態が不良のまま印刷が実行されることを防止して、印刷品質を確保することができる。

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、印刷用のパターン孔２２ａが形成されたマスクプレート２２の下方で複数のワーク支持部５ａで持ち上げられた複数のワーク１０を保持し、ワーク支持部５ａ上の複数のワーク１０をパターン孔２２ａの配列に合わせて整列させ、整列した複数のワーク１０とマスクプレート２２を位置合わせするためにワーク支持部５ａとマスクプレート２２を相対的に移動させるアライメントを実行し、マスクプレート２２の上面から整列した複数のワーク１０にパターン孔２２ａを介してペーストＰを印刷するようにしている。

これにより、位置ずれ状態が異なる複数のワーク１０が配置されたキャリア９を作業対象とするスクリーン印刷において、位置ずれの補正を個別のワーク１０毎に行うとともに、印刷作業において最も作業時間を要するスキージング作業を複数のワーク１０を対象として一括行うことが可能となっている。したがってキャリア９に載置されたワーク１０の位置ずれを補正して印刷精度を確保しつつ、高い生産性を確保することができる。

さらに本実施の形態においては、印刷時にはワーク１０をキャリア９から持ち上げるようにしていることから、キャリアに載置した状態で印刷を行う従来技術と比較して、以下のような利点がある。まず、キャリアに載置した状態で印刷を行う場合には、ワークの厚みやワーク収納凹部の深さなどによってはスクリーンマスクとワークとの間にギャップを生じて、にじみなどの印刷不良を生じるおそれがある。これに対し、本実施の形態では、ワーク１０はキャリア９から完全に持ち上げられていることから、このようなギャップが生じることがない。

また従来技術では、ワークを載置したキャリアの位置を正しく位置保持する必要があることから、ワークとともにキャリアの位置認識を行う必要があり、この位置認識のための撮像時間を要していた。これに対し、本実施の形態では、キャリア９はワーク１０の搬送のためのみに用いられる構成であることから、キャリア９の位置認識を行う必要がない。したがってキャリアの位置認識のための撮像時間を省いて作業時間を短縮することが可能となっている。

さらに従来技術では、キャリアに載置された状態で位置認識を行った後のワークをキャリアから持ち上げる際に、キャリアの収納凹部の内壁面とワークが擦れることによるワークの位置ずれが発生していた。これに対し、本実施の形態では、ワーク１０をキャリア９から持ち上げた状態で位置認識を行い、この位置認識結果に基づいて位置補正を行うことから、ワーク１０の持ち上げによる位置ずれの発生がなく、良好な印刷位置精度を得ることができる。

本実施の形態は以上であるが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、以下に例示するように、実施の形態を変更して実施することができる。例えば、ワークピックアップ部２０を移動させる専用の移動機構を備え、ワークピックアップ部２０専用の移動機構を単独で駆動して、もしくは印刷ステージＸＹΘテーブル３ｘｙθの両方を上述のアライメント機構として機能させてもよい。さらに、マスクプレート２２の下面をクリーニングするクリーニング機構を備えている場合には、ワークピックアップ部２０をクリーニング機構に取り付けてもよい。この場合、クリーニング機構が上述のアライメント機構としての機能の全部あるいは一部を担う。

次に図２１、図２２を参照して、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置１において、マスクプレート２２の下面を支持するマスクプレート支持部を追加して備えた変形例について説明する。図２１（ａ）は、この変形例において使用されるキャリア９Ａを示している。キャリア９Ａは、図３、図４に示すキャリア９と同様に、複数のワーク１０を配置してキャリア支持部である印刷ステージコンベア６ｂに、一対の対向する縁部を下から支持されて用いられる。ワーク１０は図４に示すものと同様であり、上面には複数の接続用の電極１０ａおよび一対の位置認識用の認識マーク１０ｍが形成されている。

キャリア９Ａの上面には、キャリア９と同様に位置認識用の認識マーク９ａ並びにワーク１０を配置するためのワーク収納凹部９ｂが所定配列で複数形成されている。ワーク収納凹部９ｂは図４にて示すものと同様構成であり、ワーク収納凹部９ｂが上面に開口した開口部の周縁には、ワーク１０を収納配置した状態においてワーク１０の下面が当接するワーク受け部９ｄが設けられている。ワーク受け部９ｄにはキャリア９を上下に貫通する第１の開口９ｃが設けられている。それぞれのワーク収納凹部９ｂには、１つのワーク１０が第１の開口９ｃを覆うワーク１０状態で配置される。またキャリア９Ａには、複数の第２の開口９ｅがそれぞれのワーク収納凹部９ｂを両側から挟む配置で、キャリア９Ａを上下方向に貫通して形成されている。

上述構成のキャリア９Ａは、図２１（ｂ）に示すバックアップ部５Ａと組み合わせて使用される。図２１（ｂ）において、バックアップ部５Ａは図１、図２におけるバックアップ部５と同様に、第１の昇降機構５ｂによって昇降する（矢印ｖ）。バックアップ部５Ａの上面には、図５におけるバックアップ部５の上面に設けられたものと同様構成のワーク支持部５ａが、キャリア９Ａにおけるワーク収納凹部９ｂの配列に対応して設けられている。ワーク支持部５ａには図５と同様に吸引路５ｃが設けられており、ワーク支持部５ａの上面に載置されたワーク１０を吸着保持することができるようになっている。

またバックアップ部５Ａの上面において１つのワーク支持部５ａの両側には、キャリア９Ａにおける第２の開口９ｅの配置に対応して、マスクプレート支持部５ｄが設けられている。マスクプレート支持部５ｄは、キャリア９に上下に貫通した少なくとも１つの第２の開口９ｅを貫通する位置に配置されており、第２の開口９ｅを上下に挿通可能な形状・サイズで形成されている。マスクプレート支持部５ｄは、スクリーン印刷動作においてマスクプレート２２の下面の一部を支持する機能を有している。

ここで、昇降ベースであるバックアップ部５Ａにおけるマスクプレート支持部５ｄの高さは、複数のワーク支持部５ａの上面の高さよりもワーク１０の厚さｔに相当する分だけ高くなるよう、高さ差ΔＨが設定されている（図２２（ａ）参照）。すなわち本実施の形態に示すスクリーン印刷装置１は、少なくとも印刷ヘッド１３がワーク１０に印刷を行うときにマスクプレート２２の下面の一部を支持する少なくとも１つのマスクプレート支持部５ｄを備えている。

図２２（ａ）は、第１の開口９ｃを塞ぐようにワーク１０がワーク収納凹部９ｂに載置されたキャリア９を、バックアップ部５Ａの上方に位置合わせした状態を示している。この状態では、バックアップ部５Ａ上の各ワーク支持部５ａの上方に、第１の開口９ｃを覆った状態のワーク１０が位置している。またマスクプレート支持部５ｄの上方には、第２の開口９ｅが位置している。

図２２（ｂ）は、バックアップ部５Ａを上昇（矢印ｘ）させた状態を示している。この状態では、第１の開口９ｃを挿通したワーク支持部５ａによってワーク１０が持ち上げられており、マスクプレート支持部５ｄは第２の開口９ｅを挿通して上方に突出している。すなわち、マスクプレート支持部５ｄと複数のワーク支持部５ａは、キャリア支持部に対して相対的に昇降する昇降ベースとしてのバックアップ部５Ａに装着されている。そして複数のワーク支持部５ａが複数のワーク１０をキャリア９Ａから持ち上げると、マスクプレート支持部５ｄの上面はキャリア９Ａの上面よりも上に突出するようになっている。

図２２（ｃ）は、複数のワーク支持部５ａによって持ち上げられた複数のワーク１０を対象として、印刷ヘッド１３の前スキージ１３ｃによって一括して印刷動作を行う際のマスクプレート２２の支持状態を示している。この状態ではマスクプレート２２の下面にワーク１０が当接するとともに、少なくとも印刷工程の間はマスクプレート支持部５ｄによってマスクプレート２２の下面２２ｂを支持する。

これにより、下受けされていない状態のマスクプレート２２に印刷ヘッド１３の印圧が作用することによるマスクプレート２２の撓みが軽減される。このためワーク１０のエッジがマスクプレート２２に片当たりすることなどに起因する印刷不良を抑制することができ、多数枚取り方式において印刷不良を防止しつつ生産性を向上させることができる。

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、キャリアに載置されたワークの位置ずれを補正して印刷精度を確保しつつ、高い生産性を確保することができるという効果を有し、基板などのワークにペーストを印刷するスクリーン印刷分野において有用である。

１ スクリーン印刷装置
２ 印刷ステージ
３ 印刷ステージ移動機構
３ｘｙθ 印刷ステージＸＹΘテーブル
３ｚ 第２の昇降機構
５ バックアップ部
５ａ ワーク支持部
５ｂ 第１の昇降機構
６ｂ 印刷ステージコンベア
７ サイドクランプ
９ キャリア
９ｂ ワーク収納凹部
９ｃ 第１の開口
９ｅ 第２の開口
１０ ワーク
１３ 印刷ヘッド
１７ 移動部材
１８ 第１のカメラ
１９ 第２のカメラ
２０ ワークピックアップ部
２２ マスクプレート

Claims (16)

1. 印刷用のパターン孔が形成されたマスクプレートと、
   上下に貫通した複数の第１の開口を有しそれぞれの前記第１の開口を覆うように複数のワークが配置されたキャリアを支持するキャリア支持部と、
   上面でワークを下方から支持するとともに前記第１の開口に挿入可能なサイズのワーク支持部を複数有するバックアップ部と、
   複数の前記ワーク支持部によって持ち上げられた複数のワークを前記パターン孔の配列に合わせて整列させる整列部と、
   複数の前記ワーク支持部で持ち上げた複数のワークと前記マスクプレートを位置合わせして重ねるために前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる重ね合わせ部と、
   複数の前記ワーク支持部上の複数のワークに前記マスクプレートの上面から前記パターン孔を介してペーストを印刷する印刷ヘッドと、を備え、
   前記整列部は、
   前記複数のワークの位置を検出してそれぞれのワークの理想の位置からの位置ずれを検出するワーク位置検出部と、
   前記ワーク支持部上の複数のワークの中の少なくとも一つをピックアップするワークピックアップ部と、
   前記ワーク位置検出部により検出した前記位置ずれに基づいて、前記ワークピックアップ部と前記ワーク支持部とをＸＹθ方向へ相対的に移動させるワーク整列機構と、を備え、
   前記重ね合わせ部が、少なくとも前記バックアップ部をＸＹθ方向へ移動させるアライメント機構を含み、このアライメント機構が前記ワーク整列機構として機能するスクリーン印刷装置。
2. 前記キャリア支持部と前記バックアップ部とを相対的に昇降させることにより、複数の前記第１の開口に複数の前記ワーク支持部を下方から挿入して複数のワークを前記キャリアから持ち上げ、持ち上げた複数のワークを前記キャリアに戻す昇降部をさらに備えた請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. 前記ワーク位置検出部は、前記複数のワーク支持部上の複数のワークを撮像するカメラを有し、前記カメラで得られた画像より前記複数のワークの位置を検出してそれぞれのワークの理想の位置からの位置ずれを検出する請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置。
4. さらに前記スクリーン印刷装置は、前記マスクプレートと前記キャリア支持部の間の空間で前記ワークピックアップ部を移動させる移動機構を備えた、請求項３に記載のスクリーン印刷装置。
5. 前記移動機構は、前記マスクプレートと前記キャリア支持部の間の空間で移動する移動部材を有し、前記カメラと前記ワークピックアップ部は前記移動部材に装着されている、請求項４に記載のスクリーン印刷装置。
6. 各々の前記ワーク支持部には、負圧でワークを保持するワーク吸引部を有する、請求項１から５のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
7. 前記ワーク吸引部は前記ワーク支持部毎に負圧の導入と遮断を選択可能に構成され、少なくとも前記ワークピックアップ部は、負圧が遮断された前記ワーク支持部のワークを持ち上げる、請求項６に記載のスクリーン印刷装置。
8. さらに、スクリーン印刷装置は、少なくとも前記印刷ヘッドが前記ワークに印刷を行うときに前記マスクプレートの下面の一部を支持する少なくとも１つのマスクプレート支持部を備えている、請求項１から７のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
9. 前記マスクプレート支持部と前記複数のワーク支持部は前記キャリア支持部に対して相対的に昇降する昇降ベースに装着され、前記複数のワーク支持部が複数のワークを前記キャリアから持ち上げると前記マスクプレート支持部の上面は前記キャリアの上面よりも上に突出する、請求項８記載のスクリーン印刷装置。
10. 前記昇降ベースにおける前記マスクプレート支持部の高さは、前記複数のワーク支持部の上面の高さよりもワークの厚さに相当する分だけ高い、請求項９に記載のスクリーン印刷装置。
11. 前記マスクプレート支持部は、前記キャリアに上下に貫通した少なくとも１つの第２の開口を貫通する位置に配置されている、請求項８から１０のいずれかに記載のスクリーン印刷装置。
12. 上下に貫通した複数の第１の開口を有しそれぞれの前記第１の開口を覆うように複数のワークが配置されたキャリアを支持する工程と、
    上面でワークを下方から支持するとともに前記第１の開口に挿入可能なサイズのワーク支持部を複数有するバックアップ部によって持ち上げられた複数のワークをマスクプレートに形成されたパターン孔の配列に合わせて整列させる整列工程と、
    複数の前記ワーク支持部で持ち上げた複数のワークと前記マスクプレートを位置合わせして重ねるために重ね合わせ部によって前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる工程と、
    印刷ヘッドによって複数の前記ワーク支持部上の複数のワークに前記マスクプレートの上面から前記パターン孔を介してペーストを印刷する印刷工程と、を含み、
    前記整列工程は、
    前記複数のワーク支持部上の複数のワークの位置を検出してそれぞれのワークの理想の位置からの位置ずれを求めるワーク位置検出工程と、
    前記ワーク位置検出工程を終えた少なくとも１つのワークをワークピックアップ部により前記ワーク支持部からピックアップするワークピックアップ工程と、
    前記ワーク位置検出工程において検出した前記位置ずれに基づいて、ワーク整列機構によって前記ワークピックアップ部と前記ワーク支持部とをＸＹθ方向へ相対的に移動させる位置修正工程と、
    前記位置修正工程の後、前記ワークピックアップ部によりピックアップされたワークを前記ワーク支持部に載置する載置工程と、を含み、
    前記重ね合わせ部が、少なくとも前記バックアップ部をＸＹθ方向へ移動させるアライメント機構を含み、このアライメント機構が前記ワーク整列機構として機能する、スクリーン印刷方法。
13. さらに前記整列工程において前記ワーク位置検出工程にて検出した位置ずれが許容範囲内か否かを判断し、許容範囲内であれば当該ワークに対する前記ワークピックアップ工程と前記位置修正工程とをスキップする、請求項１２に記載のスクリーン印刷方法。
14. さらに、前記整列工程の後、再度前記ワーク位置検出工程を実行し、検出された全てのワークの位置ずれが許容範囲内であって合格と判定されたならば前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる工程へ移行し、不合格と判定されたならば許容範囲を超えているワークに対して前記整列工程を行う、請求項１２に記載のスクリーン印刷方法。
15. 前記バックアップ部と前記マスクプレートを相対的に移動させる工程において、前記整列工程の後に行った前記ワーク位置検出工程で得られた複数のワークの位置に基づいて、前記ワーク支持部と前記マスクプレートとを相対的に移動させる、請求項１４に記載のスクリーン印刷方法。
16. 少なくとも前記印刷工程の間はマスクプレート支持部で前記マスクプレートの下面を支持する、請求項１２から１５のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。

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