JP4696369B2

JP4696369B2 - スクリーン印刷装置

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Publication number: JP4696369B2
Application number: JP2001034714A
Authority: JP
Inventors: 正弘大塚; 佳久椿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002234131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリーン印刷装置に係り、とくにスクリーンの下面にワークを重合わせてペースト状物質をワークの表面に印刷するようにしたスクリーン印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板に電子部品を実装する際に、上記電子部品の電極と回路基板の接続用ランドとを半田付けしなければならない。そこで従来より、クリーム半田が用いられており、部品の実装に先立って上記クリーム半田を回路基板上に印刷する。そしてこの後に部品を実装し、リフロー炉に導き、クリーム半田を溶融させて電子部品の電極の半田付けを行なうようにしている。
【０００３】
ここで回路基板上にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置は、スクリーンに設けられた孔から成るパターンを通してクリーム半田を回路基板のランドに印刷する。従ってこのようなスクリーン印刷装置はクリーム半田をスクリーンのパターンに押込むスキージユニットと、スクリーンの裏側やパターンに残留したクリーム半田を清掃するクリーニングユニットと、回路基板上に設けられたアライメントマークを検出して回路基板の位置を認識するカメラユニットと、回路基板を保持してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、およびθ軸方向の位置決めをする位置決めテーブル等から構成されている。
【０００４】
ここでとくに回路基板の画像認識のための従来の方法を図１５および図１６によって説明する。スクリーン印刷装置のスクリーン１上をスキージ２が摺動するようになっており、これに対してスクリーン１の下面に基板３が基板取付け治具４によって取付けられた状態で重合わされるようになっている。そして基板取付け治具４によって保持された基板３はスクリーン１の下側から外れた位置において画像認識カメラ５によって画像認識される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回路基板３上に高精度なクリーム半田の印刷を行なうために、基板３の位置、とくにこの基板３上に設けられているアライメントマークを画像認識カメラ５によって検出し、そのデータに基いて回路基板３の位置を修正して印刷する。基板３上にはアライメントマークが２個所設けられており、しかもこれらのアライメントマークはなるべく離れた位置に設けられている。画像認識カメラ５が必要な精度でこのアライメントマークを認識するために画面を拡大するようにしており、ここでカメラ５のレンズは数倍から数十倍の倍率で拡大を行なうことになる。
【０００６】
このために１画面で基板３の２個所のアライメントマークを同時に認識することができない。従ってアライメントマークの画像をカメラ５に取込むためには、基板３を治具４によって固定し、その上でカメラ５をＸ−Ｙ軸方向に移動させる。あるいはまたカメラ５を固定した状態で治具４によって基板３をＸ軸方向およびＹ軸方向に動かす方法が採られている。何れの方法においても、従来はスクリーン１の下側から水平方向に外れた位置で図１５に示すように画像認識が行なわれていた。
【０００７】
しかるにこのような構成によると、クリーム半田を印刷するスペースとは別にカメラ５によって基板３の画像認識を行なうスペースが必要なために、スクリーン印刷装置を小型化できないという問題があった。またクリーム半田印刷装置を構成するスキージユニット、クリーニングユニット、カメラユニットはそれぞれがＸ軸方向の移動テーブルに搭載されている。これら３セットのテーブルは従来スクリーン１から水平面上において外れた位置に平面的に配置されていた。従ってこのような構成によれば、各ユニットが大型化して剛性が低下するとともに、装置を小型化し難いという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、印刷スペースとカメラによる画像認識のスペースとを水平方向の同一のスペースで行なうようにし、水平方向の大型化の問題を解消し、より小型のコンパクトなスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、スクリーンの下面にワークを重合わせてペースト状物質を前記ワークの表面に印刷するようにしたスクリーン印刷装置において、前記スクリーンと前記ワークとを垂直方向に互いに離間させる手段と、前記ワークの表面を画像認識するための画像認識カメラを支持する第１のキャリッジと、前記スクリーンの下面をクリーニングするためのクリーニングユニットを支持する第２のキャリッジと、垂直方向に離間した前記スクリーンと前記ワークとの間に前記画像認識カメラおよび前記クリーニングユニットを移動させて前記ワークの表面の画像認識および前記スクリーンの下面のクリーニングが可能なように、前記第１のキャリッジおよび前記第２のキャリッジをそれぞれ移動自在に支持する案内手段とを具備するものである。
【００１０】
ここで前記画像認識カメラが前記ワークのアライメントマークを認識するようにしてよい。また前記画像認識カメラが前記スクリーンの下面を画像認識するようにしてもよい。また前記スクリーンと前記ワークとの水平方向の相対位置を調整する位置調整手段を具備し、前記画像認識カメラの画像認識に基いて前記スクリーンと前記ワークとの水平方向の相対位置を調整することによって、高精度のスクリーン印刷が達成される。
【００１６】
ここで前記ペースト状物質がクリーム半田であるとともに、前記ワークが回路基板であってよい。このような構成によれば、クリーム半田を回路基板上に印刷するスクリーン印刷装置になる。
【００１７】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、位置決めテーブルによって固定された基板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向の位置ずれを補正して印刷するために、基板上に設けた２個のアライメントマークを認識するための画像認識カメラを具備し、この画像認識カメラのＸ軸方向およびＹ軸方向の可動範囲をスクリーンのほぼ真下に構成したクリーム半田印刷装置に関するものである。
【００２０】
上記のような態様によれば、スクリーンと基板との間を画像認識カメラおよびクリーニングユニットが移動しながら画像認識およびスクリーン下面のクリーニングを行なうことになり、印刷装置が水平方向において小型化される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本願の発明の一実施の形態を図面によって説明する。図１および図２はこのスクリーン印刷装置の正面図および側面図を示しており、図３および図４はこのような装置を原理的に示した正面図および側面図を示している。これらの図によってスクリーン印刷装置の概要を説明する。
【００２２】
このスクリーン印刷装置は背面側に直立する支持ベース１０を備えている。そしてこの支持ベース１０上にはその下側の前面に横方向に延びる上下に所定の間隔を隔てた案内レール１１、１２を有しており、これらの案内レール１１、１２によってキャリッジ１３を移動自在に支持している。キャリッジ１３はカメラユニット１４を支持しており、このカメラユニット１４によって画像認識カメラ１５が支持されるようになっている。なおこの画像認識カメラ１５は後述する基板の画像認識を行なうためのものである。
【００２３】
上記一対の案内レール１１、１２によってさらに別のキャリッジ１８が支持されるようになっている。キャリッジ１８にはクリーニングユニット１９が支持されている。クリーニングユニット１９は図３に示すようにクリーニングテープ２０によって後述するスクリーンの下面をクリーニングするためのものである。そしてクリーニングテープ２０がこのクリーニングユニット１９の繰出しローラ２１から繰出され、クリーニングを終ったクリーニングテープ２０が巻取りローラ２２によって巻採られるようになっている。
【００２４】
上記カメラユニット１４およびクリーニングユニット１９の移動範囲の上側にスクリーン２５が配設される。スクリーン２５は枠体２６によってその４辺が固定された状態で張設されている。そして枠体２６が取付けフレーム２７によってこの印刷装置の所定の位置に固定される。
【００２５】
スクリーン２５上には一対のスキージ３１、３２が配設される。スキージ３１、３２はそれぞれ支持体３３、３４に支持されるとともに、支持体３３、３４がそれぞれエアシリンダ３５、３６によって支持されるようになっている。
【００２６】
上記支持ベース１０の表面側であってその上側の部分には横方向に延びる一対の案内レール３７、３８が配列されており、これらの案内レール３７、３８によってキャリッジ３９が移動可能に支持されている。そしてこのようなキャリッジ３９によって上記スキージ３１、３２が横方向に移動されるようになっている。
【００２７】
次に上記スクリーン２５の下側においてワークを構成する基板を位置決めするための位置決め装置について説明する。図５はこの位置決め装置の具体的な構成を示しており、図６はその原理図を示している。図５および図６に示すようにこの装置はベース４３を備え、ベース４３上に４本のＺ軸ガイド４４が直立して設けられている。そしてＺ軸ガイド４４によって下側のＺ軸テーブル４５がＺ軸方向、すなわち垂直方向に移動可能に支持されている。Ｚ軸テーブル４５はベース４３の下側に取付けられているエアシリンダ４６のロッド４７によって押上げられるようになっており、Ｚ軸ガイド４４によって昇降自在に移動されるようになっている。そしてＺ軸ガイド４４に設けられているストッパ４８によって上方の移動位置が規制される。
【００２８】
Ｚ軸テーブル４５上にはＹ軸テーブル５１が搭載され、このＹ軸テーブル５１の上にＸ軸テーブル５２が搭載されている。そしてＸ軸テーブル５２の上にθ軸テーブル５３が搭載されている。そしてθ軸テーブル５３上に取付け板５４が取付けられている。
【００２９】
上記取付け板５４上には４本のＺ軸ガイド５５が上方に延びるように配設されており、これらのガイド５５によってＺ軸テーブル５６が昇降自在に支持されている。そして側方に設けられている図示を省略したモータとＺ軸テーブル５６のボールねじ５８とが図示を省略したタイミングベルトによって連動されており、これによってＺ軸テーブル５６の昇降動作が行なわれるようになっている。そしてＺ軸テーブル５６上には基板取付け治具６０が取付けられており、この基板取付け治具６０によって基板６１の吸着保持を行なうようにしている。これによってスクリーン２５の下側に基板６１の位置決めユニット５０が配置されることになる。
【００３０】
次に上記取付け板５４に設けられている基板６１の保持のための機構について説明すると、取付け板５４上にはその両側にそれぞれ支持体６５、６６が設けられている。そして左側の支持体６５には図６に示すようにその上端に固定ガイド６７が固定されている。これに対して右側の支持体６６の上端にはベース６８を介して移動ガイド６９が取付けられている。またこれらのガイド６７、６９によってコンベアベルト７０が支持されている。
【００３１】
上記支持体６５、６６にはそれぞれ図６および図１１に示すように側方に延びるようにアーム７３、７４が設けられ、これらのアーム７３、７４に支持部材７５、７６を介して押え爪７７、７８が設けられている。これらの押え爪７７、７８が後述するように、この位置決め装置の上へ導入された基板６１の幅方向の両側を上から押えるようになっている。
【００３２】
上記固定ガイド６７および移動ガイド６９によってそれぞれ支持されているコンベアベルト７０の上流側と下流側とにはそれぞれ図５に示すように搬入コンベア８１と排出コンベア８２とが配設され、これらのコンベア８１、７０によって基板６１を位置決めユニット５０の基板取付け治具６０上に導入し、印刷を終った後に排出コンベア８２によって排出するようにしている。
【００３３】
上記画像認識カメラ１５を備えるカメラユニット１４には、図７に示すようにその下部に下方に向けてシリンダ８５が取付けられている。このシリンダ８５のロッドが修正ピン８６を構成しており、このような修正ピン８６によって図１０および図１１に示すように、基板取付け治具６０に載置された基板６１の上面のほぼ中央部を押圧することによって、基板６１の反りの修正を行なうようになっている。
【００３４】
このように本実施の形態のスクリーン印刷装置はスクリーン２５を備え、枠体２６を介して取付けフレーム２７によって固定されている。そしてスクリーン２５の真下の位置に基板６１が配され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、およびθ軸方向に移動可能な位置決めユニット５０に搭載されている基板取付け治具６０によって固定されるようになっている（図１および図３参照）。
【００３５】
図１〜図４に示すようにキャリッジ１３にカメラユニット１４が取付けられており、このカメラユニット１４に画像認識カメラ１５が搭載されている。そしてキャリッジ１３はここで図示を省略しているが、サーボモータとボールねじを介して駆動される構成をとる。キャリッジ１３は支持ベース１０上に横方向に延びる上下一対の案内レール１１、１２によって支持されるようになっており、このような構成によって省スペース化と剛性の向上とを図っている。
【００３６】
しかもこのような案内レール１１、１２によってクリーニングユニット１９を搭載したキャリッジ１８を案内するようにしている。すなわちここではクリーニングユニット１９のキャリッジ１８の案内レールがカメラユニット１４の案内レール１１、１２と共用されている。
【００３７】
スクリーン２５上にはスキージ３１、３２から成るスキージユニットを配設している。すなわち一対のスキージ３１、３２を有し、それぞれが別々にエアシリンダ３５、３６によって上下に移動可能な構成になっている。そしてこれらのスキージ３１、３２はキャリッジ３９に搭載されており、キャリッジ３９が図示を省略したモータとボールねじとによって移動されるようになっている。キャリッジ３９の移動のための案内機構は支持ベース１０上に設けられている上下２本の横方向に延びる案内レール３７であって、上記カメラユニット１４の案内機構と同様の構成になっている。
【００３８】
スクリーン２５の下側に配されておりかつ基板６１を位置決めする位置決めユニット５０は図５および図６に示すように、搬入コンベア８１によってその上に基板６１が搬入されるようになっている。図５および図６は基板６１が搬入されて基板取付け治具６０上に載置された状態を示している。なお搬入コンベア８１によって搬入された基板６１はコンベアベルト７０によって受け渡され、図示を省略したストッパによって基板取付け治具６０上に停止させるようにしている。
【００３９】
基板取付け治具６０は上側のＺ軸テーブル５６上に取付けられており、４本のＺ軸ガイド５５によって案内されてＺ軸方向に移動できるようになっている。そしてＺ軸テーブル５６の移動のためにボールねじ５８とタイミングベルト（図示せず）とモータ（図示せず）とが設けられており、これによって上側のＺ軸テーブル５６の昇降機構を構成している。
【００４０】
上記Ｚ軸ガイド５５を支持する取付け板５４はθ軸テーブル５３上に取付けられており、このテーブル５３が回転方向の運動を行なうようなっている。なおここでθ軸テーブル５３の駆動装置は図示していないが、例えば回転軸を設けたシリンダやモータで揺動させたり、駆動装置付きの回転テーブルから構成すればよい。そしてその下側にＸ軸テーブル５２が配されており、Ｘ軸方向へ移動できるようにモータとボールねじとを使った駆動機構で移動されるようにしている。そしてその下側にＹ軸テーブル５１が配されており、Ｙ軸方向へ移動できるようにモータとボールねじとを使った駆動機構が設けられている。
【００４１】
Ｙ軸テーブル５１の下側にＺ軸テーブル４５が配されており、４本のガイド軸４４によってＺ軸方向に案内され、このテーブル４５上に上記のＹ軸テーブル５１、Ｘ軸テーブル５２、θ軸テーブル５３、Ｚ軸テーブル５６が総てＺ軸方向に移動できるようにしている。なお下側のＺ軸テーブル４５はシリンダ４６によって昇降動作の駆動が行なわれるようになっている。
【００４２】
以上のような構成によって、この位置決めユニット５０は、全体がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸の４軸方向の移動が可能であって、しかもＺ軸方向は２軸から構成され、全体で５軸の位置決めユニット５０を構成している。
【００４３】
とくに本実施の形態のスクリーン印刷装置において、最上部のＺ軸テーブル５６を図示を省略したモータとボールねじ５８とによって駆動し、下側のＺ軸テーブル４５をシリンダ４６によって駆動する構成を採用しているために、コンパクトでしかも高い剛性を有する位置決めユニット５０が得られるようになる。
【００４４】
このような位置決めユニット５０の基板取付け治具６０上に導入される基板６１はスクリーン２５の真下に位置するとともに、その幅方向の両側からガイド６７、６９によって位置規制が行なわれるようになっている。これらのガイド６７、６９はコンベアベルト７０を支持するとともに、導入される基板６１の両端の下側にコンベアベルト７０が位置するようになっている。そして上記ガイド６７、６９の外側であってその両側にそれぞれ押え爪７７、７８が配される。これらの押え爪７７、７８は基板６１の幅方向の両端を上から押えるためのものである。
【００４５】
基板６１が載置された位置決めユニット５０を上昇させると図１１に示すように、基板６１がスクリーン２５の下面に押付けられた状態になる。ここで右側のガイド６９は基板６１の幅方向に移動可能に構成されており、基板６１を反対側の固定ガイド６７に押付けて固定するようにしている。両側のガイド６７、６９はθ軸テーブル５３上の取付け板５４上に搭載されている。またここでガイド６７、６９にコンベアベルト７０が設けられている。これらのコンベアベルト７０はそのガイドが複数のローラから構成されており、しかもモータによって駆動されるコンベアベルトになっている。このようなコンベアベルト７０が両側のガイド６７、６９の下面に取付けられている。
【００４６】
基板６１をその上に載置して保持する基板取付け用治具６０は真空吸着用の孔が面上に多数設けられている。この基板取付け用治具６０は上側のＺ軸テーブル５６上に取付けられている。
【００４７】
このように基板６１がスクリーン２５の下面に圧着した状態で図１０に示すスキージ３１，３２が移動すると印刷動作が行なわれる。すなわちスクリーン２５上をスキージ３１、３２が摺動するとクリーム半田が撹かれて印刷が行なわれる。ここで一対のスキージ３１、３２が設けられ、往復動で２つのスキージ３１、３２を交互に使い分けることによって２枚の基板６１の印刷が行なわれるようにしている。
【００４８】
このような印刷に先立って図７に示す機構によって、基板６１の反りの修正が行なわれる。図７においてスクリーン２５は枠体２６を介して本体に固定されている。そしてスクリーン２５の下側にコンベア８１、７０によって基板６１が導入される。このような基板６１の反りを修正するための反り修正ピン８６を備えるエアシリンダ８５が画像認識カメラ１５とともにカメラユニット１４に取付けられており、キャリッジ１３によってＸ軸方向に回動可能に支持されている。
【００４９】
図７に示す基板６１をその両側の上部から押える押え爪７７、７８はコンベアベルト７０の両側にそれぞれ位置しており、ヒンジ９１、９２を介して回動可能に支持されている。そして押え爪７７、７８の固定側はそれぞれＹ軸方向に移動可能な摺動板９５、９６に支持されている。また押え爪７７、７８は引張りばねによって閉じる方向すなわち下方へ押えられており、エアシリンダ９３、９４によって開閉動作が行なわれるようになっている。
【００５０】
左側の押え爪７７の下側の摺動板９５は支持体６６を介して位置決めユニット５０の取付け板５４に支持されている。これに対して右側の爪７８の下側の摺動板９６は支持体６６に支持されるとともに、この支持体６６がＹ軸方向に移動可能な摺動板９８上に支持されている。
【００５１】
次にこのような構成に係るスクリーン印刷装置の動作を説明する。まずこの印刷装置の動作の全体の概要を説明すると、図５に示すコンベアベルト７０上に基板６１が存在しない場合に、位置決めユニット５０のＹ軸テーブル５１とＸ軸テーブル５２とが作動し、この位置決めユニット５０の上側の部分が搬入コンベア８１側に移動する。そして搬入コンベア８１およびコンベアベルト７０を作動させて基板６１をコンベアベルト７０上に導入し、所定の位置で停止させるとともに、コンベア７０も停止する。図５は基板６１がこの位置で停止した状態が示されている。
【００５２】
次に上側のＺ軸テーブル５６が図外のモータおよびボールねじ５８によって上昇され、基板６１をコンベア７０から持上げる。そしてこの後に基板６１の固定と反りの修正とが行なわれる。これらの動作につては後述する。基板６１の反りを修正して基板６１を位置決めユニット５０の基板取付け治具６０に固定した後に、カメラユニット１４がキャリッジ１３によって案内レール１１、１２に沿って移動され、画像認識カメラ１５が基板６１の上方に移動し、基板６１上のアライメントマークの認識を行なう。
【００５３】
このような画像認識カメラ１５による基板６１のアライメントマークの検出に連動して、制御ユニットによってＸ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５１、θ軸テーブル５３を駆動して基板６１の位置ずれを修正する。そしてこの後にエアシリンダ４６を作動させ、位置決めユニット５０の全体を上昇させてスクリーン２５の下面に基板６１を接触させる位置まで上方に移動させる。
【００５４】
そしてこのような状態でスキージ３１、３２がスクリーン２５上を摺動してクリーム半田の印刷を行なう。一連の印刷作業が終了した後に、ボールねじ５８によって上側のＺ軸テーブル５６を下方に移動させ、これによって基板６１をスクリーン２５から版離れさせる。そしてこの後に下側のＺ軸テーブル４５をエアシリンダ４６によって降下させる。次に基板取付け治具６０による基板６１の吸着固定を解除する。そしてこの後にＸ軸テーブル５２とＹ軸テーブル５１とを駆動し、この位置決めユニット５０を排出コンベア８２側へ移動させ、コンベアベルト７０と排出コンベア８２とをともに移動させて基板６１を排出コンベア８２によって排出する。
【００５５】
上記のような印刷動作を行なう際に、位置決めユニット５０上に基板６１を固定し、基板６１の反りを修正してクランプを行なうようにしている。この動作を図１２によって説明する。図１２Ａにおいてスクリーン２５のほぼ真下の位置へコンベア７０によって基板６１が導入される。すなわち基板６１が両側のベルト７０によってスクリーンの下側に移動される。このときに基板６１の両側にそれぞれガイド６７、６８が位置している。なおこれらのガイド６７、６８によってコンベアベルト７０が支持されている。またこれらのガイド６７、６８の外側にはそれぞれ押え爪７７、７８が位置している。
【００５６】
ここで図１２Ａは基板６１が印刷装置に搬入された状態を示し、この後順次印刷前の各種の動作が行なわれる。図１２Ｂにおいて右側のガイド６８が左方に前進し、基板６１の反対側のガイド６７に押当てるようにベルト７０上の基板６１を左右の方向からクランプする。なおこのときに押え爪７８も同方向に前進する。
【００５７】
次いで図１２Ｃに示すように、両側の押え爪７７、７８がそれぞれ上昇し、この後に互いに近接するように基板６１の幅方向に移動し、これによって基板６１の両端の上側の位置へ移動してその位置で押え爪７７、７８が停止する。次いで図１２Ｄに示すように、基板取付け治具６０が上昇して上側で待機する押え爪７７、７８に基板６１の上面であって両側端の部分を押付ける。そしてこの後に上側のＺ軸テーブル５６が上昇する。そしてこの動作の直後に基板取付け治具６０が基板６１を真空吸着して固定する。
【００５８】
次に図１２Ｅに示すように両側の押え爪７７、７８が一旦上方へ退避した後に側方に移行し、この後下降してこれらの押え爪７７、７８による基板６１の拘束を解除する。そしてこの状態で基板６１とスクリーン２５との間にカメラユニット１４が導入され、基板６１上のアライメントマークを画像認識カメラ１５によって認識する。しかも上記カメラユニット１４には図７に示すような修正ピン８６を備えるエアシリンダ８５が設けられており、このようなエアシリンダ８５を作動させて修正ピン８６によって基板６１の所定の位置を下方へ押圧し、これによって基板６１の反りを修正し、基板取付け治具６０に対する密着性を良好にする。
【００５９】
一般に印刷装置に導入される基板６１には反りがある場合が多い。反りがある状態で基板６１上にクリーム半田をそのまま印刷すると正確な印刷が行ない難い。また版合わせ時にスクリーン２５のパターン孔と基板６１のランドとを正確に合わすことができない。また反りがある場合には版離れのときにスクリーン２５に対して基板６１がＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動し、基板６１のランドに印刷されたクリーム半田のずれや抜け、あるいは割れを起し易く、不具合を生じ易い。
【００６０】
ところがこのような不具合が、上記のような基板６１の反りの修正によって解消される。この後に位置決めユニット５０がＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向に移動することによって基板６１の位置の修正を行なう。そしてこの後に図１２Ｆに示すように最下段のＺ軸テーブル４５がシリンダ４６によって上方に移動され、基板６１をスクリーン２５の下面に密着させて印刷を行なうようにしている。
【００６１】
次に印刷に先立って行なわれる基板６１の画像認識の動作を説明する。図１４においてスクリーン２５が枠体２６に張設された状態て取付けフレーム２７を介して固定配置されている。そしてこの上を移動するようにスキージ３１が配されている。ここで画像認識が行なわれる基板６１は位置決めユニット５０の基板取付け治具６０に固定された状態でスクリーン２５の下側に導入される。すなわち印刷装置に搬入された基板６１は基板取付け治具６０に固定されており、スクリーン２５のほぼ真下の位置に位置決めされる。
【００６２】
ここで高精度な印刷を行なうためには、基板６１上の２個所のアライメントマークを画像認識カメラ１５で画像認識する必要がある。アライメントマークは基板の表面の対角線上の両端のように離れた位置に設けられており、このために印刷前に画像認識カメラ１５をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動してアライメントマークの認識を行なう。
【００６３】
ここでカメラ１５から取込まれたデータが処理され、スクリーン２５に対する基板６１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向の位置補正量の計算が行なわれる。この位置補正量のデータを制御装置に取込み、演算処理し、これによって位置決めユニット５０のＸ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５１、およびθ軸テーブル５３を作動させて基板６１の補正を行なう。これによってスクリーン２５に対して基板６１を正確な位置に移動させる。
【００６４】
とくに本実施の形態のスクリーン印刷装置の特徴は、図１〜図４および図１４に示すようにスクリーン２５のほぼ真下にある基板６１に対して、スクリーン２５と基板６１との間に画像認識カメラ１５をキャリッジ１３によってＸ軸方向およびＹ軸方向に動かして基板６１上のアライメントマークの認識を行なうようにしたものである。
【００６５】
このことによってスクリーン２５から水平方向に離れた位置でカメラ１５または基板６１を移動させて基板６１上のアライメントマークを認識する場合に比べて、とくに水平面方向のスペースを大幅に縮小し、これによってスクリーン印刷装置の大幅な小型化を実現することが可能になる。また移動量が少ないために、位置決めユニット５０の小型化も同時に達成される。
【００６６】
このように本実施の形態のスクリーン印刷装置は、この装置に搬入された基板６１が所定の動作の後に、位置決めユニット５０の基板取付け治具６０上に固定された状態で、画像認識カメラ１５がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動して基板６１上に予め設定されたアライメントマークを認識する。そしてこの後に画像認識カメラ１５を有するカメラユニット１４は位置決めユニット５０が上昇した際に干渉しないように図１および図３に示す右側の位置、すなわち原点位置へ戻って停止する。
【００６７】
このように画像認識によってスクリーン２５に設けられたパターンと基板６１に設けられたランドのずれをＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の３方向について算出する。そして位置決めユニット５０が算出されたずれ量だけＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向にそれぞれ移動し、これによって位置ずれが修正される。この後に位置決めユニット５０はさらに上昇し、基板６１がスクリーン２５の下面に接触した位置で停止する。この後にスキージ３１、３２がスクリーン２５上を摺動してクリーム半田の基板６１上への印刷が行なわれる。
【００６８】
このように基板６１の上面がスクリーン２５の下面に押付けられた状態でスキージ３１、３２がスクリーン２５上を摺動することによって基板６１に対するクリーム半田の印刷が行なわれる。そしてこの後にスキージ３１は図１０に示すように、基板６１から右方に外れた位置で停止する。スキージ３１はスクリーン２５上を摺動する際にスクリーン２５に対して適正な印刷力を印加する。従ってスキージ３１が基板６１から右方に外れて停止している状態においては、このスキージ３１のスクリーン２５に対する印加力が図１１に示す両側のガイド６７、６９によって受けられている。
【００６９】
このときに図１０に示すようにスクリーン２５は微小量下方に撓んだ状態にある。なおこのときのスクリーン２５の高さ方向の撓み量は例えば約０．１ｍｍ程度に設定される。この撓み量の設定は、位置決めユニット５０によってＺ軸方向、すなわち上下方向に基板６１を上昇させたときの基板６１の上面と両側のガイド６７、６９の上面との間のギャップによって任意に調整可能である。
【００７０】
図１０に示すようにスキージ３１が基板６１から離れてスクリーン２５上で停止している状態において、上側のＺ軸テーブル５６を図外のモータおよびボールねじ５８によって下降させ、これによって基板取付け治具６０とともに基板６１を下方に移動させてスクリーン２５に対する版離れを行なう。
【００７１】
この版離れの動作によってスクリーン２５が下方に引張られる。その主な理由はスクリーン２５の孔に入ったクリーム半田が基板６１の表面のランドに印刷されており、上記のスクリーン２５のパターンの孔の側面に発生する粘性でクリーム半田がスクリーン２５を下方に引張ることによる。このような版離れのときに発生するスクリーン２５を下方に引張る力が、ガイド６７、６９の上面で受けられるために、スクリーン２５の下方への撓み量を非常に微小に抑えることが可能になる。そしてこのような版離れの後に、スキージ３１、３２がエアシリンダ３５、３６によって上昇される。
【００７２】
このような版離れの動作によって、基板６１のランドの部分にクリーム半田を印刷した後の版離れの際におけるスクリーン２５の動きや振動を微小にかつ最小限に抑えることが可能になる。このことから基板６１上へのクリーム半田の高精度なスクリーン印刷を可能にする。
【００７３】
以上本願の発明を図示の一実施の形態によって説明したが、本願の発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態はクリーム半田の印刷装置に関するものであるが、本願の発明はその他各種のペースト状物質の印刷装置に広く適用可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーンと基板との間を画像認識カメラおよびクリーニングユニットが移動しながら画像認識およびスクリーン下面のクリーニングを行なうことになり、印刷装置が水平方向において小型化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリーン印刷装置の全体の構成を示す正面図である。
【図２】同スクリーン印刷装置の側面図である。
【図３】スクリーン印刷装置の原理的な構成を示す正面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】基板の位置決めユニットの構造を示す正面図である。
【図６】同原理的な構成を示す正面図である。
【図７】基板の反りの修正のための構成を示す側面図である。
【図８】基板の反りの修正の動作を示す正面図である。
【図９】同側面図である。
【図１０】印刷を終った状態の要部正面図である。
【図１１】同要部側面図である。
【図１２】スクリーンの下側への基板の搬入および位置決めの動作を示す側面図である。
【図１３】基板の平面図である。
【図１４】基板の画像認識を示す正面図である。
【図１５】従来の基板の画像認識を示す正面図である。
【図１６】同基板の画像認識を示す平面図である。
【符号の説明】
１‥‥スクリーン、２‥‥スキージ、３‥‥基板、４‥‥基板取付け治具、５‥‥画像認識カメラ、１０‥‥支持ベース、１１、１２‥‥案内レール、１３‥‥キャリッジ、１４‥‥カメラユニット、１５‥‥画像認識カメラ、１８‥‥キャリッジ、１９‥‥クリーニングユニット、２０‥‥クリーニングテープ、２１‥‥繰出しローラ、２２‥‥巻取りローラ、２５‥‥スクリーン、２６‥‥枠体、２７‥‥取付けフレーム、３１、３２‥‥スキージ、３３、３４‥‥支持体、３５、３６‥‥エアシリンダ、３７、３８‥‥案内レール、３９‥‥キャリッジ、４３‥‥ベース、４４‥‥Ｚ軸ガイド、４５‥‥Ｚ軸テーブル、４６‥‥エアシリンダ、４７‥‥ロッド、４８‥‥ストッパ、５０‥‥位置決めユニット、５１‥‥Ｙ軸テーブル、５２‥‥Ｘ軸テーブル、５３‥‥θ軸テーブル、５４‥‥取付け板、５５‥‥Ｚ軸ガイド、５６‥‥Ｚ軸テーブル、５８‥‥ボールねじ、６０‥‥基板取付け治具、６１‥‥基板、６５、６６‥‥支持体、６７‥‥固定ガイド、６８‥‥ベース、６９‥‥移動ガイド、７０‥‥コンベアベルト、７３、７４‥‥アーム、７５、７６‥‥支持部材、７７、７８‥‥押え爪、８１‥‥搬入コンベア、８２‥‥搬出コンベア、８５‥‥シリンダ、８６‥‥修正ピン、９１、９２‥‥ヒンジ、９３、９４‥‥エアシリンダ、９５、９６‥‥摺動板、９８‥‥摺動板

Claims

スクリーンの下面にワークを重合わせてペースト状物質を前記ワークの表面に
印刷するようにしたスクリーン印刷装置において、
前記スクリーンと前記ワークとを垂直方向に互いに離間させる手段と、
前記ワークの表面を画像認識するための画像認識カメラを支持する第１のキャリッジと、
前記スクリーンの下面をクリーニングするためのクリーニングユニットを支持する第２のキャリッジと、
垂直方向に離間した前記スクリーンと前記ワークとの間に前記画像認識カメラおよび前記クリーニングユニットを移動させて前記ワークの表面の画像認識および前記スクリーンの下面のクリーニングが可能なように、前記第１のキャリッジおよび前記第２のキャリッジをそれぞれ移動自在に支持する案内手段と
を具備することを特徴とするスクリーン印刷装置。
前記画像認識カメラが前記ワークのアライメントマークを認識することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記画像認識カメラが前記スクリーンの下面を画像認識することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記スクリーンと前記ワークとの水平方向の相対位置を調整する位置調整手段を具備し、前記画像認識カメラの画像認識に基いて前記スクリーンと前記ワークとの水平方向の相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記案内手段が前記ワークの搬送方向と平行に延びるように配されることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記案内手段が互いにほぼ平行に上下に配列された一対の案内レールであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記ペースト状物質がクリーム半田であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
前記ワークが回路基板であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。