JP4793987B2 - スクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン印刷済みの回路基板の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷を行うスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置に関する発明である。

一般に、回路基板に半田パターン等をスクリーン印刷するスクリーン印刷装置は、例えば特許文献１（特開２０００−９５６号公報）に記載されているように、スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面に接触させたスキージを移動させて該回路基板にスクリーン印刷するようにしている。
特開２０００−９５６号公報（第１頁等）

通常は、１回のスクリーン印刷で正常な印刷パターンが形成される場合でも、スクリーン印刷装置から搬出されるスクリーン印刷済みの回路基板（以下「印刷済み基板」という）の印刷パターンを検査する検査工程で、印刷パターンの印刷量が不足すると判断されたときには、作業者が、この印刷済み基板をスクリーン印刷装置に再投入して印刷済み基板の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷する“再印刷”を行う場合がある。しかし、この再印刷時には、印刷済み基板の印刷パターンの半田等が印刷したままの状態で乾いていないため、スクリーンマスクの下方に搬入された印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させときに、その衝撃でスクリーンマスクが微振動して印刷済み基板の印刷パターンの半田等の形状が崩れて滲んでしまい、印刷品質を低下させたり、印刷不良を発生させてしまったり、或は、スクリーンマスクの下面が半田等で汚れてしまい、その結果、頻繁にスクリーンマスクの下面をクリーニングしなければならず、生産能率が低下するという問題もあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、印刷済み基板に再印刷する場合に、印刷済み基板を上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させるときの衝撃でスクリーンマスクが微振動して印刷済み基板の印刷パターンが滲んでしまうことを防止できて、再印刷した印刷パターンの印刷品質を向上できると共に、スクリーンマスクの下面の汚れを少なくして、スクリーンマスクの下面のクリーニング回数を従来より少なくすることができるスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面に接触させたスキージを移動させて該回路基板にスクリーン印刷するものにおいて、スクリーン印刷済みの回路基板である印刷済み基板の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷を行う再印刷時に、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる基板上昇動作の最終段階で該印刷済み基板の上昇速度を１回目のスクリーン印刷時よりも遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させるようにしたものである。

要するに、本発明では、再印刷時には、基板上昇動作の最終段階で印刷済み基板の上昇速度を１回目のスクリーン印刷時よりも遅くして印刷済み基板をスクリーンマスクの下面に緩やかに接触させるようにしたので、印刷済み基板をスクリーンマスクの下面に接触させるときの衝撃を少なくしてスクリーンマスクの微振動を抑えることができ、スクリーンマスクの微振動による印刷パターンの滲みを防止できて、再印刷した印刷パターンの印刷品質を向上できると共に、スクリーンマスクの下面が半田等で汚れにくくなり、スクリーンマスクの下面のクリーニング回数を従来より少なくすることができ、クリーニングによる生産能率の低下を回避することができる。しかも、スクリーンマスクの微振動による印刷パターンの滲みの問題が生じない１回目のスクリーン印刷時には、回路基板を上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させる動作を比較的速い速度で１ストロークで行うことができるため、タクトタイムが長くならず、スクリーン印刷の生産性を低下させずに済む。

ところで、スクリーンマスクの下面のうち、回路基板が接触しない部分にマスク支持プレートを接触させてスクリーンマスクを水平に支持するようにしたスクリーン印刷装置がある。このようなマスク支持プレートを備えたスクリーン印刷装置を用いて再印刷を行う場合は、印刷済み基板をスクリーンマスクの下面に接触させる前に、該印刷済み基板の側方に位置するマスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させると共に、スキージをスクリーンマスクの上面に接触させて該スクリーンマスクを該スキージと該マスク支持プレートとの間に挟み込んで支持した状態とし、その後、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させるようにすると良い。このようにすれば、印刷済み基板をスクリーンマスクの下面に接触させる前に、スクリーンマスクをスキージとマスク支持プレートとの間に挟み込んで支持した状態となるため、この挟み込み支持によってスクリーンマスクの微振動防止効果を高めることができ、再印刷時の印刷パターンの滲みをより効果的に防止できる。

更に、再印刷時に、印刷済み基板の側方に位置するマスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる際に、該マスク支持プレートを該印刷済み基板よりも所定寸法高くした状態で該マスク支持プレートと該印刷済み基板とを上昇させて該マスク支持プレートを該スクリーンマスクの下面に接触させた状態とし、その後、該印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させるようにすると良い。このようにすれば、マスク支持プレートをスクリーンマスクの下面に接触させる動作と、印刷済み基板の上昇速度を遅くしてスクリーンマスクの下面に緩やかに接触させる動作とを制御しやすくなる利点がある。

また、再印刷時に、マスク支持プレートがスクリーンマスクの下面に接触してから、所定時間経過後に印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させる動作を開始するようにしても良い。このようにすれば、マスク支持プレートがスクリーンマスクの下面に接触することで発生するスクリーンマスクの微振動が十分に減衰してから、印刷済み基板をスクリーンマスクの下面に緩やかに接触させることができて、スクリーンマスクの微振動防止効果を高めることができ、再印刷時の印刷パターンの滲みをより効果的に防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてスクリーン印刷装置の構成を説明する。
昇降台１１は、Ｚ１軸モータ１２によってＺ１軸送りねじ機構１３を駆動することで昇降ガイド１４に沿って上下方向（Ｚ方向）にスライド移動されるように構成されている。この昇降台１１上には、ベース部１５がＸ−Ｙ方向とθ方向に位置調整可能に設けられ、このベース部１５にＺ２軸モータ１６とＺ３軸モータ１７とが固定されている。Ｚ２軸モータ１６は、Ｚ２軸送りねじ機構１８を駆動することで、回路基板１９を下方から受け支えるためのバックアップピン２０を昇降させる。

一方、Ｚ３軸モータ１７は、Ｚ３軸送りねじ機構（図示せず）を駆動することで、回路基板１９の両側縁を挟み付けるようにクランプするサイドクランパ２１を昇降させる。両側のサイドクランパ２１の間隔は、クランプする回路基板１９の幅に合わせて送りねじ機構２２によって調整されるようになっている。サイドクランパ２１の内側には、回路基板１９を搬入・搬出するためのコンベアベルト２３が設けられ、このコンベアベルト２３上で回路基板１９の両側縁がサイドクランパ２１でクランプされるようになっている。

各サイドクランパ２１に隣接してマスク支持プレート２４がベース部１５に固定され、両側のマスク支持プレート２４の間隔が送りねじ機構２５によって調整されるようになっている。これらマスク支持プレート２４やサイドクランパ２１の上方には、スクリーンマスク２６が水平に設置され、このスクリーンマスク２６の上方にスキージ２７が配置されている。

以上のように構成されたスクリーン印刷装置を用いて回路基板１９に半田等の印刷パターンをスクリーン印刷する方法を説明する。
まず、図２を用いて未印刷の回路基板１９に１回目のスクリーン印刷を行う動作について説明する（通常は１回のスクリーン印刷で正常な印刷パターンが形成される）。

予め、図２（ａ）に示すように、両側のマスク支持プレート２４の間隔を狭めて、各マスク支持プレート２４の先端部分がサイドクランパ２１よりも内側に突出した状態にしておく。この状態で、コンベアベルト２３により回路基板１９が所定の印刷位置まで搬入された時点で、コンベアベルト２３を停止して回路基板１９をバックアップピン２０の真上の位置で停止させる。この後、Ｚ２軸モータ１６によってバックアップピン２０を上昇させて回路基板１９を下方からバックアップピン２０で突き上げて、該回路基板１９の両端部分を各マスク支持プレート２４の下面に当接させた状態にする。この状態で、両側のサイドクランパ２１の間隔を狭めて回路基板１９の両側縁をクランプする。

この後、図２（ｂ）に示すように、両側のマスク支持プレート２４の間隔を広げて両側のサイドクランパ２１をＺ３軸モータ１７によって少しだけ上昇させ、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９の各々の上面の高さを揃えた状態にする。この状態で、マークカメラ２８によって回路基板１９の基準マークとスクリーンマスク２６の基準マークを撮影して両者の基準マークの位置を画像処理技術によって認識し、両者の基準マークの位置ずれを補正するようにベース部１５（回路基板１９）をＸ−Ｙ方向及び／又はθ方向に位置調整して、両者の基準マークの位置を合致させる。

この状態で、Ｚ１軸モータ１２によってＺ１軸送りねじ機構１３を駆動することで、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９とを一体的に比較的速い速度で上昇させて、これら三者を、図２（ｃ）に示すようにスクリーンマスク２６の下面に軽く接触させた位置で停止させる。この基板上昇動作と並行して又は相前後してスキージ２７を下降させてスキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に接触させた状態にする。

この後、スキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に沿って移動させることで、回路基板１９の上面に半田等の印刷パターンをスクリーン印刷する。
スクリーン印刷終了後は、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９とを一体的に元の位置まで下降させて、サイドクランパ２１によるクランプを解除してスクリーン印刷済みの回路基板（以下「印刷済み基板」という）１９をコンベアベルト２３によりスクリーン印刷装置から搬出する。

作業者は、スクリーン印刷装置から搬出される印刷済み基板１９の印刷パターンを検査し、その結果、印刷パターンの印刷量が不足すると判断したときには、作業者が、この印刷済み基板１９をスクリーン印刷装置に再投入して印刷済み基板１９の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷する“再印刷”を行う。

以下、この再印刷時の動作を図３及び図４を用いて説明する。再印刷を行う場合は、作業者がスクリーン印刷装置の制御コンピュータ（図示せず）に再印刷の指示をキー操作等で入力して、スクリーン印刷装置の制御モードを通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）から再印刷（２回目以降のスクリーン印刷）に切り替える。

再印刷時でも、図３（ａ）に示すように、サイドクランパ２１によって印刷済み基板１９の両側縁をクランプした後、図３（ｂ）に示すように、マークカメラ２８によって印刷済み基板１９の基準マークとスクリーンマスク２６の基準マークを撮影して両者の基準マークの位置ずれを補正するまでの動作は、通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）と同じである。

この後、図３（ｃ）に示すように、Ｚ３軸モータ１７によってサイドクランパ２１と印刷済み基板１９とを一体的に所定量だけ下降させて、マスク支持プレート２４と印刷済み基板１９との間に所定量の段差を設ける。この段差は、スクリーンマスク２６の許容反り量（通常は１ｍｍ程度）よりも少し大きければ良く、例えば２ｍｍ程度の段差を設ければ良い（但し、印刷済み基板１９をマスク支持プレート２４よりも低くする必要がある）。

この後、Ｚ１軸モータ１２によってＺ１軸送りねじ機構１３を駆動することで、マスク支持プレート２４とサイドクランパ２１と回路基板１９とを一体的に比較的速い速度（通常スクリーン印刷時と同じ速度）で上昇させて、図４（ｄ）に示すように、マスク支持プレート２４の上面をスクリーンマスク２６の下面に軽く接触させた位置で停止させる。この上昇動作と並行して又は相前後してスキージ２７を下降させてスキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に接触させた状態にする。これにより、スキージ２７とマスク支持プレート２４との間にスクリーンマスク２６を挟み込んだ状態にする。

そして、マスク支持プレート２４がスクリーンマスク２６の下面に接触することで発生するスクリーンマスク２６の微振動が減衰するのに必要な所定時間（例えば０．２秒程度）が経過した時点で、Ｚ３軸モータ１７によってサイドクランパ２１と印刷済み基板１９とを一体的に前記段差分だけ上昇させて、図４（ｅ）に示すように、サイドクランパ２１と印刷済み基板１９の各々の上面をスクリーンマスク２６の下面に軽く接触させた位置で停止させる。この時の印刷済み基板１９の上昇速度は、通常スクリーン印刷時（１回目のスクリーン印刷時）よりも遅い速度に設定され、それによって、サイドクランパ２１と印刷済み基板１９の各々の上面をスクリーンマスク２６の下面に緩やかに接触させる。

この後、スキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に沿って移動させることで、印刷済み基板１９の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷を行う。
以上説明した通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）と再印刷（２回目以降のスクリーン印刷）の動作を制御する制御コンピュータが特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。

本実施例によれば、再印刷時に、印刷済み基板１９を上昇させてスクリーンマスク２６の下面に接触させる基板上昇動作の最終段階で、該印刷済み基板１９の上昇速度を通常スクリーン印刷時（１回目のスクリーン印刷時）よりも遅くして該印刷済み基板１９を該スクリーンマスク２６の下面に緩やかに接触させるようにしたので、印刷済み基板１９をスクリーンマスク２６の下面に接触させるときの衝撃を少なくしてスクリーンマスク２６の微振動を抑えることができ、スクリーンマスク２６の微振動による印刷パターンの滲みを防止できて、再印刷した印刷パターンの印刷品質を向上できると共に、スクリーンマスク２６の下面が半田等で汚れにくくなり、スクリーンマスク２６の下面のクリーニング回数を従来より少なくすることができて、クリーニングによる生産能率の低下を回避することができる。しかも、スクリーンマスク２６の微振動による印刷パターンの滲みの問題が生じない通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）では、印刷済み基板１９を上昇させてスクリーンマスク２６の下面に接触させる動作を比較的速い速度で１ストロークで行うことができるため、タクトタイムが長くならず、スクリーン印刷の生産性を低下させずに済む。

更に、本実施例では、印刷済み基板１９をスクリーンマスク２６の下面に接触させる前に、該印刷済み基板１９の側方に位置するマスク支持プレート２４を上昇させて該スクリーンマスク２６の下面に接触させると共に、スキージ２７をスクリーンマスク２６の上面に接触させて該スクリーンマスク２６を該スキージ２７と該マスク支持プレート２４との間に挟み込んで支持するようにしたので、この挟み込み支持によってスクリーンマスク２６の微振動防止効果を高めることができ、再印刷時の印刷パターンの滲みをより効果的に防止できる。

しかも、本実施例では、再印刷時に、マスク支持プレート２４がスクリーンマスク２６の下面に接触してから、所定時間経過後に印刷済み基板１６の上昇速度を遅くして該印刷済み基板１９を該スクリーンマスク２６の下面に緩やかに接触させる動作を開始するようにしたので、マスク支持プレート２４がスクリーンマスク２６の下面に接触することで発生するスクリーンマスク２６の微振動が十分に減衰してから、印刷済み基板１９をスクリーンマスク２６の下面に緩やかに接触させることができて、スクリーンマスク２６の微振動防止効果を高めることができ、再印刷時の印刷パターンの滲みをより効果的に防止できる利点もある。

しかしながら、本発明は、再印刷時に、マスク支持プレート２４がスクリーンマスク２６の下面に接触してから、直ちに印刷済み基板１６の緩やかな上昇動作を開始するようにしても良い。

尚、本発明は、マスク支持プレート２４を備えていないスクリーン印刷装置にも適用して実施できる。この場合でも、再印刷時に、印刷済み基板を上昇させてスクリーンマスクの下面に接触させる基板上昇動作の最終段階で該印刷済み基板の上昇速度を１回目のスクリーン印刷時よりも遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させるようにすれば良い。

また、本実施例では、作業者の手動入力によりスクリーン印刷装置の制御モードを通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）から再印刷（２回目以降のスクリーン印刷）に切り替えるようにしたが、画像処理技術等により印刷済み基板と未印刷の回路基板とを自動判別する機能を搭載して、その自動判別結果に基づいてスクリーン印刷装置の制御モードを通常スクリーン印刷と再印刷とを自動的に切り替えるようにしても良い。

その他、本発明は、サイドクランパ２１の動作機構やマスク支持プレート２４の動作機構等を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できる。

本発明の一実施例のスクリーン印刷装置の構成を概略的に説明する図である。 通常スクリーン印刷（１回目のスクリーン印刷）の動作を説明する図である。 再印刷（２回目以降のスクリーン印刷）の動作を説明する図である［その１］。 再印刷（２回目以降のスクリーン印刷）の動作を説明する図である［その２］。

符号の説明

１１…昇降台、１２…Ｚ１軸モータ、１３…Ｚ１軸送りねじ機構、１４…昇降ガイド、１６…Ｚ２軸モータ、１７…Ｚ３軸モータ、１８…Ｚ２軸送りねじ機構、１９…印刷済み基板（印刷済み基板）、２０…バックアップピン、２１…サイドクランパ、２２…送りねじ機構、２３…コンベアベルト、２４…マスク支持プレート、２５…送りねじ機構、２６…スクリーンマスク、２７…スキージ

Claims (8)

1. スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面に接触させたスキージを移動させて該回路基板にスクリーン印刷するスクリーン印刷方法において、
   スクリーン印刷済みの回路基板である印刷済み基板の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷を行う再印刷時に、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる基板上昇動作の最終段階で該印刷済み基板の上昇速度を１回目のスクリーン印刷時よりも遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させることを特徴とするスクリーン印刷方法。
2. 前記再印刷時に、前記印刷済み基板を前記スクリーンマスクの下面に接触させる前に、該印刷済み基板の側方に位置するマスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させると共に、前記スキージを前記スクリーンマスクの上面に接触させて該スクリーンマスクを該スキージと該マスク支持プレートとの間に挟み込んで支持した状態とし、その後、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷方法。
3. 前記再印刷時に、前記印刷済み基板の側方に位置する前記マスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる際に、該マスク支持プレートを該印刷済み基板よりも所定寸法高くした状態で該マスク支持プレートと該印刷済み基板とを上昇させて該マスク支持プレートを該スクリーンマスクの下面に接触させた状態とし、その後、該印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させることを特徴とする請求項２に記載のスクリーン印刷方法。
4. 前記再印刷時に、前記マスク支持プレートが前記スクリーンマスクの下面に接触してから、所定時間経過後に前記印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させる動作を開始することを特徴とする請求項３に記載のスクリーン印刷方法。
5. スクリーンマスクの下方に搬入された回路基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させた状態に保持して、該スクリーンマスクの上面に接触させたスキージを移動させて該回路基板にスクリーン印刷するスクリーン印刷装置において、
   スクリーン印刷済みの回路基板である印刷済み基板の印刷パターンに重ねてスクリーン印刷を行う再印刷時に、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる基板上昇動作の最終段階で該印刷済み基板の上昇速度を１回目のスクリーン印刷時よりも遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させる制御手段を備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
6. 前記制御手段は、前記再印刷時に、前記印刷済み基板を前記スクリーンマスクの下面に接触させる前に、該印刷済み基板の側方に位置するマスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させると共に、前記スキージを前記スクリーンマスクの上面に接触させて該スクリーンマスクを該スキージと該マスク支持プレートとの間に挟み込んで支持した状態とし、その後、該印刷済み基板を上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させることを特徴とする請求項５に記載のスクリーン印刷装置。
7. 前記制御手段は、前記再印刷時に、前記印刷済み基板の側方に位置する前記マスク支持プレートを上昇させて該スクリーンマスクの下面に接触させる際に、該マスク支持プレートを該印刷済み基板よりも所定寸法高くした状態で該マスク支持プレートと該印刷済み基板とを上昇させて該マスク支持プレートを該スクリーンマスクの下面に接触させた状態とし、その後、該印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン印刷装置。
8. 前記制御手段は、前記再印刷時に、前記マスク支持プレートが前記スクリーンマスクの下面に接触してから、所定時間経過後に前記印刷済み基板の上昇速度を遅くして該印刷済み基板を該スクリーンマスクの下面に緩やかに接触させる動作を開始することを特徴とする請求項７に記載のスクリーン印刷装置。

Images