JPH0376195A - 半田印刷装置の位置決め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、印刷配線基板に電子部品を表面実装組立を
するため、印刷配線基板にペースト状の半田材を供給す
る半田印刷装置の位置決め機構に関するものである。

［従来の技術］ 従来の半田印刷装置としてペースト状の半田材を供給し
て半田印刷を行うクリーム半田印刷装置がある。

第８図は従来のクリーム半田印刷装置を示す外観図であ
り、図において、ｌは所定の配線パターン及び半田印刷
パターンが印刷された印刷配線基板、２ａは上記印刷配
線基板１を本装置内に搬送する搬入コンベア、９は上記
印刷配線基板１の所定の半田印刷パターンに対応するよ
うに半田印刷パターン用孔９ａが設けられた印刷マスク
、１０はペースト状の半田材を供給し半田印刷を行うス
キージ部、ｌｌａ、ｌｌｂは上記スキージ部１０を印刷
マスク９上においてＸ、Ｙ方向に直線動作させる直動ア
クチュエータであり、この直動アクチュエータｌｌａ、
ｌｌｂによりスキージ邸動部１１が４ｉｔ成されている
。１５は本装置の本体架台、１８は操作盤である。

また第９図は、第８図に示すクリーム半田印刷装置にお
ける印刷マスク９と印刷配線基板ｌとの位置決め機構で
ある位置決め部Ｍを示す外観図である。図において、１
７は上記印刷マスク９をＸ方向、Ｙ方向それぞれに微小
移動させ印刷配線基板ｌとの位置合わせを行うためのマ
イクロヘッド、１９は上記印刷配線基板１を位置決めす
る凹部２１及び上記位置決め基準穴１０３に対応する基
準ピン２０が設けられた位置決めベースであり、上記印
刷配線基板１は位置決め基準穴１０３を有する。

次に動作について説明する。前工程から図示しない搬送
装置により搬送されてた印刷配線基板１は、本装置の搬
入コンベア２ａに投入され、本装置の位置決め部Ｍに送
られる。この位置決め部Ｍで印刷配線基板ｌと印刷マス
ク９との位置合わせ（印刷配線基板１における半田印刷
位置の所定パターンと印刷マスク９の半田印刷パターン
用孔９８との位置合わせ）を行い、本装置に事前に供給
されたペースト状の半田材をスクリーン印刷方式、すな
わちスキージ部１０及びスキージ邸動部１１により印刷
配線基板１の所定パターンの位置に印刷マスク９の半田
印刷パターン用孔９８を介して供給し半田印刷を行う６
その後、上記印刷配線基板１の位置決めを解除し、図示
しない搬出コンベアにより後工程へ搬送する。

ここで、上記位置決め部Ｍで行われる印刷配線基板工と
印刷マスク９との位置合わせは、当該印刷配線基板１を
位置決めベース１９に載置し、印刷配線基板ｌの基準穴
１０３に基準ピン２０を挿入するとともに、この印刷配
線基板ｌの外形に対応して設けられた凹部２１に嵌め込
み、さらに真空吸着して位置決め固定する。このように
位置決めベース１９上に位置決め固定された印刷配線基
板１に対して、作業者がマイクロヘッド１７を操作し印
刷マスク９をＸ−Ｙ方向に移動させて位置合わせを行う
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の半田印刷装置の位置決め機構は以上のように構成
されているので、印刷配線基板ｌと印刷マスク９との位
置合わせを位置決めベース１９に設けられた基準ピン２
０及び凹部２１で行っているため、印刷配線基板１の外
形や基準穴１０３などの寸法のバラツキにより位置決め
精度が悪く、また印刷マスクも機種変更毎及び位置ズレ
発生毎にマイクロへラド１７を操作し、作業者の手作業
による印刷マスク９の位置補正を必要とし、作業性が極
めて悪いなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、印刷配線基板の外形や基準穴などの寸法のバ
ラツキによる位置決め精度の悪化を防止するとともに、
搬送されてきた印刷配線基板をテーブルに載置したとき
の位置ズレと、印刷マスクを本装置に取付けたときの取
付は誤差とを検出して補正し、上記印刷配線基板と印刷
マスクとの位置合わせを自動的に行い、半田印刷の位置
ズレがない半田印刷装置の位置決め機構を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半田印刷装置の位置決め機構は、印刷配
線基板をテーブルに載置し、上記印刷配線基板に対応す
る半田印刷パターン用孔が設けられた印刷マスクと印刷
配線基板との位置合わせを行い、上記印刷マスクを介し
て印刷配線基板の所定パターンにペースト状の半田材を
供給して半田印刷を行うとともに、上記印刷配線基板が
テーブルに載置されたとき印刷配線基板に設けられた位
置決めマークとあらかじめ設定された位置とのズレを検
出し上記テーブルを駆動して印刷配線基板の位置を補正
する前検査機構と、半田印刷後の上記印刷配線基板の所
定パターンと半田との印刷ズレを検出して印刷マスクの
取付は誤差を検出し上記前検査機構に補正を加える後検
査機構とを備えたものである。

［作用］ この発明における半田印刷装置の位置決め機構は、前検
査機構及び後検査機構により、印刷配線基板の位置決め
マークとあらかじめ設定された位置とのズレを検出し上
記テーブルを駆動して印刷配線基板がテーブルに載置さ
れたときの位置ズレを補正するとともに、半田印刷後の
印刷配線基板の所定パターンと半田との印刷ズレを検出
して印刷マスクの取付は誤差を検出し上記前検査機構に
補正を加え、印刷配線基板と印刷マスクの両方の取付は
誤差を修正して位置合わせを行う。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例である半田印刷装置の位置決
め機構を第１図乃至第７図を用いて説明する。なお、第
８図乃至第９図と同じものは同一の符号を用いて説明を
省略する。図において、２ｂは半田印刷が終了した印刷
配線基板１を次工程へ搬出する搬出コンベア、３ａ、３
ｂは印刷配線基板ｌの位置ズレを検出するための第１．
第２ＩＴＶカメラ、４ａ、４ｂは上記ＩＴＶカメラ３を
Ｘ−Ｙ方向に移動させ、ＩＴＶカメラ３の視野を印刷配
線基板１上の任意の位置とする第１．第２直交ロボツト
、８はＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に動作するとともに上記印刷
配線基板ｌをクランプ保持する図示しない保持装置を備
えた位置決めテーブル、１２は上記位置決めテーブル８
を上記第、□ＴＶカメラ３ａ又は印刷マスク９の下へ移
動させるテーブル駆動機構である。本装置は、上記搬入
コンベア２ａ、第１ＩＴＶカメラ３ａ及び第１直交ロボ
ット４ａ、位置決めテーブル８及びテーブル駆動機構１
２からなり、上記印刷配線基板ｌが位置決めテーブル８
にクランプされたとき印刷配線基板１の位置ズレを検出
し上記位置決めテーブル８を開動して印刷配線基板１の
位置を補正する前検査機構Ａと、上記印刷マスク９．ス
キージ部１０及びスキージ駆動部１１からなり、印刷配
線基板１に半田印刷を行う印刷部Ｂと、上記搬出コンベ
ア２ｂ、第２ＩＴＶカメラ３ｂ及び第２直交ロボツト４
ｂとからなり、半田印刷後上記印刷配線基板１の所定パ
ターンと半田との印刷ズレを検出して印刷マスク９の取
付は誤差を検出し上記前検査機構Ａに補正を加える後検
査機構Ｃとから構成されている。

上記第１ＩＴＶカメラ３ａと第１直交ロボツト４ａ、又
は第２ＩＴＶカメラ３ｂと第２直交ロボツト４ｂの構成
図を第２図に示す。図において、１３はＩＴＶカメラ３
のレンズ近傍に設けられ当該ＩＴＶカメラ３における視
野の照明を行うリング照明灯、１０１，１０２は印刷配
線基板ｌをクランプしたときの位置ズレを検出するため
当該印刷配線基板１表面のコーナ一部に対角線上に設け
られた位置決めマークとしてのターゲットマークである
。

次に印刷配線基板ｌの位置決め動作について、第３図の
フローチャートを用いて説明する。まず、上記位置決め
テーブル８はあらかじめテーブル駆動機構１２により前
検査機構Ａの下に移動されている。印刷部Ｂに印刷マス
ク９を固定した後（ステップＳ１）、前工程から印刷配
線基板ｌを搬入コンベア２ａにより前検査機構Ａに搬入
しくステップＳ２）、位置決めテーブル８に上記印刷配
線基板１をクランプする（ステップＳ３）。この搬入さ
れた印刷配線基板１が作業開始時−枚目であれば（ステ
ップＳ４）、印刷配線基板１におけるクランプ時の位置
ズレを前検査機構Ａで検出し、上記位置決めテーブル８
を能動してＸ−Ｙ−θ方向の位置ズレを補正する（ステ
ップＳ５）。補正後、位置決めテーブル８をテーブル駆
動機構１２により印刷部Ｂに移動させ一枚目のためし半
田印刷を行う（ステップＳ６）。半田印刷された印刷配
線基板上は搬出コンベア２ｂにより後検査機構Ｃに搬送
され、この後検査機構Ｃで印刷マスク９取付は時のθ方
向の位置ズレを検出し、ズレ量を補正値として前検査機
構Ａに出力する（ステップＳ７）。次に二枚目の印刷配
線基板１が搬入されると（ステップＳ８）、前検査機構
Ａでクランプ時のＸ−Ｙ方向の位置ズレと上記補正後の
θ方向の位置ズレとを検出し補正する（ステップＳ９）
。

二枚目の印刷配線基板ｌにためし半田印刷を行い（ステ
ップ５ＩＯ）、後検査機構Ｃで印刷マスク９取付は時の
Ｘ−Ｙ方向の位置ズレを検出し、−枚目と同様にズレ量
を補正値として前検査機構Ａに出力する（ステップ５ｌ
ｌ）。以上により、印刷マスク９取付は時のズレ量は、
三枚臼のクランプ時から前検査機構Ａで補正され、上記
印刷配線基板ｌと位置決めテーブル８との位置ズレ（Ｘ
−Ｙ−〇方向）を修正して（ステップ５１２）、半田印
刷が行われ（ステップ５１３）、この時の印刷ズレ量を
後検査機構Ｃにより自動測定する（ステップ５１４）。

上記動作を最終枚まで行い作業を終了する（ステップ５
１５）。

次に、−枚目のクランプ時の検査及び補正方法を第４図
及び第５図のフローチャートを用いて説明する。第１直
交ロボツト４ａによって第１ＩＴＶカメラ３ａを視野Ｌ
１の位置に移動させ、印刷配線基板１のターゲットマー
ク１０１を第１ＩＴＶカメラ３ａの視野Ｌ１内に入れる
。このターゲットマーク１０１の正規の位置は、印刷配
線基板１及び本装置の設計値より入力されたもので、リ
ファレンス位置Ｒ，，（ｘ□０．ｙ！□）とする。この
ターゲットマーク１０１と印刷配線基板１との輝度ヒス
トグラムは、通常の２値化画像処理で分離できるように
十分なコントラストを持っており、簡単な画像処理によ
って実際のターゲットマークの中心位置Ｔ、、（ｘ、□
＋ΔＸ　ｆｌｙ　Ｖ　１１＋Δア、１）を検出でき、上
記リファレンス位置Ｒ□１とのズレ量（Δｘ１□、Δｙ
□１）を測定する。次に上記第１１ＴＶカメラ３ａを視
野Ｌ２の位置に移動し、ターゲットマーク１０２を視野
Ｌ２内に入れる。そして第１視野Ｌ１のときと同様に、
リファレンス位置Ｒ１ｘ　（Ｘ　１ｔｙ　’ｆ　１２）
とターゲットマーク１０２（７）実際の中心位置Ｔ１２
（ｘｌ、＋Δｘ１２゜ｙ１２＋Δｙ１□）とのズレ量（
Δｘ１２．Δｙ１２）を測定する。上記ズレ量から印刷
配線基板１のクランプ時のθ方向の位置ズレ（傾き）八
〇〇を次式から求め、 Δ　θ　ｃ　＝　ｊａｎ−”［Ｒｔｔ−Ｒｔｚ］　　−
ｔａｎ−”［’ｒ１１−Ｔ１２コ＝ｔａｎ−１［１ムニ
ヱ」］− Ｘｌｌ　　　Ｘｌ２ ｔａｎ−”［ｘｌ、＝ｘ１．　　＋　Δ８０．二Δ工、
２］＝ｏ　ｒ−θ　Ｓ 位置決めテーブル８を上記ΔθＣだけ回転させ印刷配線
基板１のクランプ時の傾きを補正する。

次に傾きが補正された印刷配線基板１のクランプ時のＸ
−Ｙ方向の位置ズレを測定する。上記第１ＩＴＶカメラ
３ａの視野Ｌ２において、上記のθ方向の位置ズレと同
様に、リファレンス位置Ｒユ２と傾き補正後のターゲッ
トマーク１０２の中心位置Ｔ′、２とのズレ量（ΔＸ’
１２＊Δ５”　１２）を測定する。また、再び視野Ｌ１
に移動後、リファレンス位置Ｒ１１と補正後のターゲッ
トマーク１０１の中心位ｉ！　’ｒ　’　ｔ□とのズレ
量（Δス′１１．Δｙ’ｔｔ）を測定し、Ｘ−Ｙ方向の
ズレ量（Δｘｃ、Δｙｃ）を次式から求め、 Δｘｃ＝ム二÷ム晶 Δｙｃ＝　　ｊ　　　　Ｊ 位置決めテーブル８を上記Δｘａ、Δｙｃだけ移動し、
クランプ時の位置ズレを補正する。

上記のようにクランプ時の位置ズレの補正が終了すると
、位置決めテーブル８はテーブル駆動機構１２により印
刷部Ｂに移動され一枚目のためし半田印刷を行う。この
−枚目の印刷配線基板１では、印刷マスク９の取付は誤
差が補正されていないので、印刷ズレが生じる。この印
刷ズレを測定して印刷マスク９取付は時のθ方向のズレ
を測定する。

上記印刷ズレの測定は、上記前検査機構Ａと同じ構成の
装置である第２１ＴＶカメラ３ｂと第２直交ロボツト４
ｂとにより第６図に示すように行われる。まず、印刷配
線基板１上の所定パターンである印刷ズレ検出用のラン
ドパターン１ａ部分を限定し、上下左右それぞれに領域
内の白ｔｔ　１　ｎの投影をとる。投影データを一定の
値（しきい値Ｈ）で再び２値化して白ｉｔ　Ｉ　ＩＩの
幅を求める。これにより位置ズレ量を算出する。第７図
は上記ランドパターンｌａと印刷されたクリーム半田１
ｂとのズレ量を測定する方法を示している。十分距離が
離れた２点において、Ｘ方向のズレとＹ方向とのズレを
測定することによって、クランプ時と同様に印刷マスク
９取付は時のθ方向の位置ズレ（傾き）とｘ−ｙ方向の
位置ズレを測定することができる。

上記方法により、まず−枚目の印刷配線基板１において
は、ためし印刷により印刷マスク９取付は時のθ方向の
ズレ量Δθｐが求められ、この値を補正値として前検査
機構Ａに出力し、この前検査機構Ａに記憶されているク
ランプ時の傾き補正のリファレンス値ｏｒが次式のとお
り更新される。

ｏｒ＝ｏｒ−Δθｐ 次に二枚口のためし印刷を一枚目と同様に行う。

但し、この二枚口の印刷配線基板１のクランプ時の傾き
ズレ量ΔθＣは次式のようになる。

ΔθＣ＝θｒ−θＳ この二枚口のためし印刷で印刷マスク９取付はズレ量の
内θ方向補正後のｘ−ｙ方向ズレ量を検出し、このＸ−
Ｙ方向のズレ量を前検査機構ＡのＸ−Ｙ方向のズレ量に
加えて補正し、上記印刷マスク９の取付は誤差の補正を
終える。

三枚口の印刷配線基板ｌからは、印刷マスク９の取付は
誤差が補正されているので、印刷マスク９の取付は誤差
の補正は行わず、印刷配線基板１を位置決めテーブル８
にクランプしたときの位置ズレを補正するだけで印刷ズ
レのない半田印刷を行うことができる。

なお１本実施例では前検査機構Ａにおいて、印刷配線基
板１が位置決めテーブル８にクランプされたときの位置
ズレを検出するために、印刷配線基板１表面のコーナ一
部の対角線上に配置されたターゲットマーク１０１，１
０２の中心位置を検出している。そこで、第１ＩＴＶカ
メラ３ａの視野Ｌｌ、Ｌ２を適当に設定することによっ
て、ターゲットマーク１０１または１０２が視野から外
れるときは、上記印刷配線基板ｌのクランプミスまたは
反り不良等不良品として半田印刷を行わないようにでき
る。

また、後検査機構Ｃでは、第２ＩＴＶカメラ３ｂを第２
直交ロボツト４ｂに取付けて印刷ズレのみを測定したが
、上記第２直交ロボツト４ｂのアームにレーザ式の高さ
変位計などを取付けることにより半田印刷後の半田膜厚
を測定できるようにし、後検査機構Ｃだけを独立させて
、半田印刷検査装置として、印刷状態を検査する装置を
構成できる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、半田印刷後の印刷配
線基板の所定パターンと半田との印刷ズレを検出して印
刷マスクの取付は誤差を検出し前検査機構に補正を加え
るので、印刷配線基板の外形や基準穴などの寸法のバラ
ツキによる位置決め精度の悪化を防止し高精度の位置合
わせを行うとともに、印刷配線基板がテーブルに載置さ
れたときの位置を補正する前検査機構と、印刷マスクを
本装置に取付けたときの誤差を検出し上記前検査機構に
補正を加える後検査機構とを備えたので、上記印刷配線
基板と印刷マスクとの位置合わせが自動的に行え、作業
の効率化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるクリーム半田印刷装
置の正面図、第２図は本実施例の前検査機構または後検
査機構の外観斜視図、第３図は位置決め方法のフローチ
ャート、第４図は位置ズレ検出方法の概念図、第５図は
クランプ時の位置ズレ検出及び補正方法のフローチャー
ト、第６図は印刷ズレ測定方法の原理を示す図、第７図
は印刷ズレ検出方法の概念図、第８図は従来のクリーム
半田印刷装置の外観斜視図、第９図は従来の印刷マスク
と印刷配線基板との位置合わせ機構の外観斜視図である
。 １・・・印刷配線基板、３ａ、３ｂ・・・ＩＴＶカメラ
、４ａ、４ｂ・・・直交ロボット、８・・・位置決めテ
ーブル、９・・・印刷マスク、１ｏ・・・スキージ部、
１１・・・スキージ翻動部、１２・・・テーブル開動機
構、１０１．１０２・・・ターゲットマーク、Ａ・・・
前検査機構、Ｂ・・・印刷部、Ｃ・・・後検査機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　印刷配線基板をテーブルに載置し、上記印刷配線基板
   に対応する半田印刷パターン用孔が設けられた印刷マス
   クと印刷配線基板との位置合わせを行い、上記印刷マス
   クを介して印刷配線基板の所定パターンにペースト状の
   半田材を供給して半田印刷を行う半田印刷装置において
   、上記印刷配線基板がテーブルに載置されたとき印刷配
   線基板に設けられた位置決めマークとあらかじめ設定さ
   れた位置とのズレを検出し上記テーブルを駆動して印刷
   配線基板の位置を補正する前検査機構と、半田印刷後の
   上記印刷配線基板の所定パターンと半田との印刷ズレを
   検出して印刷マスクの取付け誤差を検出し上記前検査機
   構に補正を加える後検査機構とを備えたことを特徴とす
   る半田印刷装置の位置決め機構。