JP3928535B2 - Screen printing apparatus and screen printing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の実装においては、基板への電子部品の搭載に先立って基板の表面にクリーム半田が塗布される。クリーム半田塗布の方法としてはスクリーン印刷による方法が広く用いられており、印刷工程の後にはクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査が行われる。
【0003】
この印刷検査は、スクリーン印刷後の基板をカメラにより撮像し、撮像結果を画像認識処理することにより印刷部位に正しくクリーム半田が印刷されているか否かを判定するものであり、印刷対象部位におけるペーストの印刷量が過大で印刷範囲から外側にはみ出した「にじみ」および印刷対象部位における印刷量が過小の「かすれ」などの検査項目について、検査結果が出力される。
【0004】
これらの検査は、一般に画像認識処理によって算出された印刷面積などの検査諸量を、予め設定された検査しきい値と比較することによって行われ、検査しきい値を境として良否の判定がなされる。またこれとともに、所定の検査項目については、算出された検査諸量を良否判定以外の目的、例えば印刷状態の特定項目の傾向を判断して、所定のフィードバック動作の要否を判断するためのデータとしても用いられるようになっている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−19071号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスクリーン印刷においては、印刷検査処理において求められた検査諸量の活用は、マスクプレートのクリーニング動作に関して用いられる例(例えば特開2002−19071(0041)参照)があるのみであり、求められた検査諸量を有効に活用しているとはいえず、印刷検査の有用性が十分に確保されていなかった。
【0007】
そこで本発明は、印刷検査において求められた検査諸量を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させ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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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、前記基板をマスクプレートに対して相対的に位置決めする基板位置決め機構と、この基板位置決め機構を位置決めデータに基づいて制御する位置決め制御手段と、前記スキージをマスクプレート上で移動させるスキージ移動手段と、一の基板を位置決めして印刷したときの位置決めデータを各基板毎に記憶する印刷位置記憶手段と、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態について、印刷対象部位における印刷範囲からペーストがはみ出した「にじみ」および印刷対象部位における印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含んだ印刷検査を行い、前記検査項目について所定の検査しきい値に基づく判定結果を出力する印刷検査手段と、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを前記印刷検査手段による検査結果に基づき判定する重ね刷り印刷実行判定手段、前記印刷検査手段による検査結果が合格判定であるものの全て「かすれ」傾向である場合には、前記重ね刷りの実行に先立ってクリーニングユニットによるマスクプレートの下面のクリーニング動作を実行すると判定するクリーニング動作実行判定手段とを備えた。
【0010】
請求項2記載のスクリーン印刷装置は、請求項1記載のスクリーン印刷装置であって、自動運転時における前記重ね刷り印刷の実行・不実行および前記クリーニング動作の実行・不実行を組み合わせた作業動作モードを予め設定するモード設定手段を備えた。
【0011】
請求項3記載のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートを基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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方法であって、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態について、印刷対象部位における印刷範囲からペーストがはみ出した「にじみ」および印刷対象部位における印刷量が過小の「かすれ」を検査項目に含む印刷検査を行い、前記検査項目について所定の検査しきい値に基づく判定結果を出力する印刷検査工程と、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを前記印刷検査工程の検査結果に基づき判定する重ね刷り印刷実行判定工程と、前記印刷検査工程における検査結果が合格判定であるものの全て「かすれ」傾向である場合には、重ね刷りの実行に先立ってクリーニングユニットによるマスクプレート下面のクリーニング動作を実行する工程と、重ね刷り印刷実行の対象と判定された基板をマスクプレートに再度当接させてペーストを印刷する重ね刷り印刷工程とを含む。
【0013】
請求項4記載のスクリーン印刷方法は、請求項3記載のスクリーン印刷方法であって、自動運転時における前記重ね刷り印刷の実行・不実行および前記クリーニング動作の実行・不実行を組み合わせた作業動作モードを予め設定する。
【0014】
本発明によれば、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態について、印刷対象部位からペーストがはみ出した「にじみ」および印刷対象部位における印刷量が過小の「かすれ」を含む検査項目について印刷検査を行い、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを印刷検査の検査結果に基づき判定し、また検査結果が合格判定であるものの全て「かすれ」傾向である場合には、前記重ね刷りの実行に先立ってクリーニングユニットによるマスクプレートの下面のクリーニング動作を実行することにより、印刷検査において求められた検査諸量を有効に活用し、印刷検査の有用性を確保することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図3は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図4は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、図5は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図、図6は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の検査しきい値データを示す図、図7は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷における印刷不良状態の説明図、図8は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の表示画面を示す図、図9、図10,図11、図12は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の動作フロー図である。
【0016】
まず図1、図2,図3を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図1、図2において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部1の上方にスクリーン印刷部10を配設して構成されている。基板位置決め部1は、Y軸テーブル4、X軸テーブル5およびθ軸テーブル6を段積みし、更にその上にZ軸テーブル7を載置して構成されている。Z軸テーブル7上には基板9をクランパ8aによって挟み込んで保持する基板保持部8が設けられている。基板9は搬入コンベア15Aによって搬入され、印刷後の基板9は搬出コンベア15Bによって搬出される。
【0017】
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、ホルダ枠11に展張されたマスクプレート12を備えている。マスクプレート12上にはスキージユニット13が配設されており、スキージユニット13はスキージ移動手段(図示省略)によりY方向に移動する。スキージユニット13のプレート13aにはスキージ昇降機構13bが設けられており、スキージ昇降機構13bはスキージ14をマスクプレート12に対して昇降させる。
【0018】
基板9をマスクプレート12の下面に当接させた状態で、ペーストであるクリーム半田Sが供給されたマスクプレート12上でスキージ14を摺動させることにより、パターン孔12a(図3参照)を介して基板9の各印刷対象部位にはクリーム半田Sが印刷される。この印刷動作において、基板位置決め部1(基板位置決め機構)を駆動することにより、基板保持部8に保持された基板9はマスクプレート12に対して相対的に位置決めされ、所定の印刷位置に位置合わせされる。
【0019】
次にクリーニングユニットについて説明する。図2において、基板位置決め部1の側方にはクリーニングユニット2が配設されている。クリーニングユニット2の本体部20の下面にはスライダ21が設けられており、スライダ21は基板位置決め部1のY軸テーブル4のガイドレール4aにスライド自在に嵌合している。クリーニングユニット2は基板搬送方向と直交するY方向に可動となっている。
【0020】
クリーニングユニット2にはクリーニングテープ23の供給リール24および巻き取りリール25を備えている。供給リール24から送給されたクリーニングテープ23は、本体部20の上面に上下動自在に設けられたクリーニングヘッド26の上面を周回して巻き取りリール25に巻き取られる。クリーニングユニット2をスクリーン印刷部10の下方に位置させてクリーニングヘッド26を上昇させることにより、クリーニングテープ23は清掃対象であるマスクプレート12の下面に押し当てられる。この状態でクリーニングユニット2をY方向に移動させることにより、マスクプレート12の下面のクリーニングが行われる。
【0021】
また、クリーニングヘッド26に吸引部を設けることにより、印刷時に基板に転写されずマスクプレート12のパターン孔12a内に残量したクリーム半田を吸引して除去することができる。すなわち、クリーニングユニット2は、マスクプレート12の下面およびまたはパターン孔12a内に残留付着したクリーニング半田を除去するクリーニング動作を行うクリーニング手段となっている。
【0022】
本体部20の基板位置決め部1側の側面には、シリンダ22が配設されている。シリンダ22は上下両方向に突没するロッドを有する両ロッドタイプのシリンダであり、図2に示す状態では上側ロッド22aは没入し、下側ロッド22bが突出している。この状態では下側ロッド22bの下端部は基台面を押圧しており、これによりクリーニングユニット2の位置が固定される。このとき、シリンダ22は清掃手段であるクリーニングユニット2に設けられているため、クリーニングユニット2の位置を任意位置で固定することが可能となっている。
【0023】
基板位置決め部1のX軸テーブル5には連結部材5aが設けられており、連結部材5aには上側ロッド22aが嵌入する連結穴5bが設けられている。Y軸テーブル4を駆動して基板位置決め部1を移動させ、連結部材5aをシリンダ22の上方に位置させて、連結穴5bを上側ロッド22aに位置合わせした状態で上側ロッド22aを突出させることにより、上側ロッド22aは連結穴5b内に嵌入する。これによりクリーニングユニット2は基板位置決め部1と連結され、下側ロッド22bは同時に没入し、これによりクリーニングユニット2の位置固定が解除される。この連結により、クリーニングユニット2を基板位置決め部1によって所望のY方向位置へ移動させることができるようになっている。
【0024】
スクリーン印刷部10の上方には、カメラ18が設けられている。図3に示すように、カメラ18はX軸テーブル17およびY軸テーブル16によってXY方向に水平移動する。X軸テーブル17およびY軸テーブル16は、カメラ18を移動させるカメラ移動手段となっている。カメラ18をカメラ移動手段によってマスクプレート12に対して移動させることにより、カメラ18はマスクプレート12の任意の位置を撮像する。
【0025】
基板位置決め部1は、図2に示すようにY軸テーブル4によってスクリーン印刷部10の下方からY方向に移動して、保持した基板9を基板認識位置まで移動させることができるようになっており、この状態でカメラ18を基板位置決め部1上の基板9に移動させることにより、カメラ18によって基板9の任意の位置を撮像することができる。
【0026】
次に、図4を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図4において、演算部30はCPUであり、プログラム記憶部31に記憶された各種プログラムを実行することにより、後述する各種演算・処理を行う。これらの演算・処理においては、データ記憶部32に記憶された各種のデータが用いられる。
【0027】
操作・入力部33は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、各種の制御コマンドやデータの入力を行う。通信部34はスクリーン印刷装置とともに電子部品実装ラインを構成する他装置との間でデータの授受を行う。画像処理部35は、カメラ18によって基板9を撮像して得られた画像データを画像処理することにより、後述するように、印刷検査のための半田印刷部の認識を行う。
【0028】
機構制御部36は、基板位置決め部1、クリーニングユニット2およびスクリーン印刷部10の動作を制御する。表示部37はディスプレイ装置であり、カメラ18によって取得された画像や印刷検査の検査結果のほか、後述するように、自動運転時において自動的に印刷検査の検査結果を参照して行われるフィードバック動作の実行・不実行を予め設定する作業動作モード設定用の操作画面の表示を行う。
【0029】
次に図5を参照して、プログラム記憶部31およびデータ記憶部32にそれぞれ記憶されるプログラムおよびデータについて説明する。プログラム記憶部31には、印刷動作プログラム31a、画像処理プログラム31b、印刷検査プログラム31c、フィードバック処理プログラム31dなどの各種プログラムが記憶されている。
【0030】
印刷動作プログラム31aは、基板位置決め部1およびスクリーン印刷部10の動作を制御して基板9へのクリーム半田の印刷を行う印刷動作のためのプログラムである。画像処理プログラム31bは、画像処理部35がカメラ18の撮像結果に基づき、基板位置検出および印刷後の基板9を撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板9の印刷対象部位に印刷された半田印刷部の面積などの検査諸量を算出するためのプログラムである。
【0031】
印刷検査プログラム31cは、画像処理部35によって算出された半田印刷部の面積などの検査諸量を検査しきい値と比較することによって、印刷対象部位毎に印刷状態の検査を行うためのプログラムである。ここでは、印刷対象部位における正規半田印刷面積との比率により、印刷量が過小であることを示す「かすれ」、印刷量が過大であることを示す「にじみ」、正規の印刷範囲からずれた位置に半田が印刷される「位置ずれ」および隣接した半田印刷部位の間で半田が不正常に連結される「ブリッジ」について、検査結果が出力される。
【0032】
画像処理部35および演算部30が印刷検査プログラム31cを実行することにより実現される機能は、「にじみ」、「かすれ」を検査項目に含む印刷検査を行い、これらの検査項目について所定の検査しきい値に基づく判定結果を出力する印刷検査手段を構成する。ここで検査しきい値に基づく判定には、後述するように、良・不良の切り分けを示す合否判定と、不良とは判定されないものの何らかの処置をするのが望ましいことを示す警告判定とを含んでいる。
【0033】
フィードバック処理プログラム31dは、上述の印刷検査において検査結果が不良判定には該当しないものの不良に移行する可能性のある一定の傾向を示している場合に、特定条件下で選択・実行されるフィードバック動作の選択・実行に関する処理を行うプログラムである。本実施の形態では、フィードバック動作として、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度クリーム半田を印刷する重ね刷り印刷と、印刷動作を実施する途中において実行されるマスクプレートのクリーニングとが設定されており、自動運転においては予め選択・設定された作業動作モードに基づいてこれらのフィードバック動作が選択的に実行できるようになっている。これにより、印刷対象の基板の印刷難度や特性に応じた適切な印刷動作が実現される。
【0034】
図8は、この作業動作モード設定のための操作画面を示している。図8において、表示部37の表示画面40には、自動運転において印刷検査後クリーニングをフィードバック動作として実行するか否かを選択するための操作スイッチ41a、41bおよび同様に自動運転において印刷検査後重ね刷りをフィードバック動作として実行するか否かを選択するための操作スイッチ42a、42bが表示されている。
【0035】
ここで、操作スイッチ41a、41b、42a、42bをそれぞれ選択することにより、後述するように、自動運転時の作業動作モードが予め設定される。従って、演算部30がフィードバック処理プログラム31dを実行することによって実現される機能は、自動運転時における重ね刷り印刷の実行・不実行およびクリーニング動作の実行・不実行を組み合わせた作業動作モードを予め設定するモード設定手段となっている。
【0036】
さらに演算部30がフィードバック処理プログラム31dを実行することによって実現される機能は、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを、印刷検査手段による検査結果に基づき判定する重ね刷り印刷実行判定手段と、マスクプレート12を対象としてクリーニング動作を実行するか否かを印刷検査手段による検査結果に基づき判定するクリーニング動作実行判定手段とを兼ねたものとなっている。
【0037】
データ記憶部32には、実装データ32a、部品データライブラリ32b、印刷位置データ32cおよび検査しきい値データ32dが記憶されている。実装データ32aは、クリーム半田印刷後の基板に対して電子部品を実装する実装動作において用いられるデータ、すなわち実装される電子部品の種類を基板上における実装位置座標と関連させたデータである。部品データライブラリ32bは、基板に実装される個々の電子部品に関するデータである。
【0038】
印刷位置データ32cは、搬入された各基板を基板位置決め部1によってマスクプレート12に対して位置決めした際のX,Y,θ各軸の座標値を示す位置決めデータであり、個々の基板について記憶される。そして読み出された印刷位置データに基づいて機構制御部36が基板位置決め部1を制御することにより、印刷後に一旦位置決めを解除された基板を再び印刷実行時と同一位置に位置合わせすることが可能となっている。すなわち、データ記憶部32は、一の基板を位置決めして印刷したときの位置決めデータを各基板毎に記憶する印刷位置記憶手段となっており、機構制御部36は基板位置決め部1を位置決めデータに基づいて制御する位置決め制御手段となっている。
【0039】
検査しきい値データ32dは、印刷検査において、各印刷対象部位毎に検査項目毎に合否判定やフィーダバック動作の要否判定を行うためのしきい値データである。図6に示すように、検査しきい値データは、「かすれ」、「にじみ」、「位置ずれ」および「ブリッジ」の各項目について、印刷対象部位としての電極種類毎に数値データが設定されている。
【0040】
ここで図7を参照して、これらの検査項目について説明する。図7(a)は、正規の印刷範囲aに対して印刷されたクリーム半田Sの位置そのものがずれている「位置ずれ」を示している。また図7(b)、(c)は、印刷範囲a内におけるクリーム半田Sの印刷量(印刷面積で代用する)が過小の「かすれ」、およびこの反対にクリーム半田Sの印刷量が過大で印刷範囲aをはみ出して印刷されている「にじみ」をそれぞれ示している。図7(d)は、2つの隣接した印刷範囲aの間でクリーム半田Sが連結した「ブリッジ」を示している。
【0041】
これらの数値データのうち、「かすれ」、「にじみ」については、印刷範囲aの正規印刷面積に対する比率に基づいてしきい値が設定されている。「かすれ」の場合には、−NG(%)以下の場合に不良判定がなされ(後述のST3の「YES」)、−NG(%)を超えていれば合格と判定される(ST3の「No」)。但しこのとき、−FB(%)以下であれば、合格判定ではあるものの、フィードバック対象として警告が出力される(後述のST5の「YES」)。また「にじみ」の場合には、+NG(%)を超えていれば不良判定がなされ、+NG(%)以下であれば合格と判定される。但しこのとき、+FB(%)を超えていれば合格判定ではあるものの、フィーダバック対象として警告が出力される。
【0042】
「位置ずれ」については、正規印刷位置からの位置ずれ量Xmm、Ymmによって合否判定がなされる。また「ブリッジ」については、画像認識処理において個々の印刷範囲aの周囲に設定される検査用ウインドウWの境界線がクリーム半田Sを横切っている範囲の幅寸法Bのウインドウ幅全体に対する比率によって「ブリッジ」の合否が判定され、幅寸法Bの比率がしきい値以上であれば、リフロー時に半田接合異常を発生する可能性の高い有害な「ブリッジ」であると判定する。
【0043】
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、次に図9〜図12を参照して、スクリーン印刷方法について説明する。以下に示すスクリーン印刷においては、印刷動作の自動運転開始に先立って、自動運転において印刷検査後にクリーニングおよび重ね印刷をフィードバック動作として実行するか否かを予め選択するための作業動作モードが設定される。
【0044】
図9は、この作業動作モードの設定においてクリーニングおよび重ね印刷の双方が選択された場合の動作フローを示している。まず、搬入された基板9を対象として印刷動作が実行される(ST1)。すなわち、パターン孔12aが設けられたマスクプレート12を基板9に当接させ、マスクプレート12上にクリーム半田を供給してスキージ14を摺動させることにより、パターン孔12aを介して基板9にクリーム半田を印刷する。
【0045】
次いで印刷後の基板9を対象として半田検査が実行される(ST2)。すなわち、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、「にじみ」、「かすれ」を含む検査項目について検査を行い、各検査項目について所定の検査しきい値に基づく判定結果を出力する(印刷検査工程)。そしてこの判定結果より不良の有無が判断される(ST3)。ここで、いずれかの印刷対象部位について不良有りならばその旨報知され、装置動作がシングル停止する(ST4)。
【0046】
そして、不良無しの場合には、警告の有無、すなわち検査諸量がフィードバック対象として設定された検査しきい値を超えているか否かを判定し(ST5)、警告無しであれば印刷状態は正常であると判断して次の基板を対象とした印刷動作へ移行する(ST6)。(ST5)にて警告有りの場合には、警告内容が全てかすれ傾向であるか否か(ST7)、すなわち警告対象となった検査項目が全て「かすれ」について検出された警告であるか否かを判定する。
【0047】
ここで警告対象となった検査項目が「かすれ」以外の「にじみ」などの検査項目を含んでいる場合には、クリーニングを実行し(ST8)、次の基板を対象とした印刷動作へ移行する(ST6)。すなわち、ここではクリーニング動作を実行するか否かを、印刷検査手段による検査結果に基づき判定し(クリーニング動作実行判定工程)、クリーニング動作実行と判定されたならば、クリーニングユニット2によりマスクプレート12のクリーニングを行う(クリーニング工程)。このクリーニングにより、「にじみ」などによってマスクプレート12に付着したクリーム半田Sを除去した後に次基板の印刷が行われ、警告有りの状態を放置することによる不良の発生が防止される。
【0048】
そして、(ST3)において合格判定であるにもかかわらず(ST5)の警告内容が(ST7)にて全てかすれ傾向である場合には、重ね刷りの実行に先立ってクリーニングユニットによるマスクプレート12の下面のクリーニングを実行し(ST9)、その後に重ね刷りを実行し(ST10)、(ST6)に移行する。重ね刷り印刷では、当該基板についての印刷位置決めデータを読み出して基板9を再度マスクプレート12に対して位置合わせし、スキージ14を摺動させて基板9にクリーム半田の重ね刷り印刷を行った上で、当該基板の印刷動作を終了する。
【0049】
すなわち、上記処理においては、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを、印刷検査工程の検査結果に基づき判定し(重ね刷り印刷実行判定工程)、重ね刷り印刷実行の対象と判定された基板9をマスクプレート12に再度当接させてクリーム半田を印刷する(重ね刷り印刷工程)。これにより、前回の印刷動作において印刷量がやや少ない「かすれ」傾向の状態が改善され、印刷品質が向上する。
【0050】
図10は、動作モードの設定において重ね印刷のみが選択された場合の動作フローを示している。この場合には、図9と同様に(ST1)、(ST2)、(ST3)、(ST5)、(ST7)の各ステップが実行される。そして(ST7)にて全てかすれ傾向に該当しない場合には、クリーニングを実行することなくそのまま(ST4)に移行してシングル停止する。これ以外の各ステップについては、図9と同様である。
【0051】
また図11は、作業動作モードの設定においてクリーニングのみが選択された場合の動作フローを示している。この場合においても図9と同様に(ST1)、(ST2)、(ST3)、(ST5)、(ST7)の各ステップが実行される。そして(ST7)にて全てかすれ傾向に該当する場合には、そのまま(ST4)に移行してシングル停止する。これ以外の各ステップについては、図9と同様である。
【0052】
さらに、図12は、作業動作モードの設定においてクリーニングおよび重ね印刷のいずれも選択されなかった場合の動作フローを示している。この場合には、図9と同様に(ST1)、(ST2)、(ST3)、(ST5)の各ステップが実行され、警告有りの場合にはそのまま(ST4)に移行してシングル停止し、警告無しの場合にのみ(ST6)に移行して次の基板への印刷動作を行うようにしている。図9〜図12に示す印刷動作フローは、印刷対象の基板の特性や、必要とされる印刷品質レベルに応じて選択される。なお、装置のシングル停止の頻度を減らして生産性を向上させるためには、作業動作モードの設定においてクリーニングおよび重ね印刷の双方を選択するのが望ましい。
【0053】
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、印刷後の基板におけるクリーム半田の印刷状態について、「にじみ」、「かすれ」を含む検査項目について検査を行い、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度クリーム半田を印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを印刷検査において得られた検査諸量に基づいて判定するようにしている。これにより、印刷検査において求められた検査諸量を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させることができる。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態について、印刷対象部位における印刷範囲からペーストがはみ出した「にじみ」および印刷対象部位における印刷量が過小の「かすれ」を含む検査項目について検査を行い、印刷済みの基板に対して「かすれ」の状態改善を目的として再度ペーストを印刷する重ね刷り印刷を実行するか否かを印刷検査の検査結果に基づき判定し、また検査結果が合格判定であるものの全て「かすれ」傾向である場合には、前記重ね刷りの実行に先立ってクリーニングユニットによるマスクプレートの下面のクリーニング動作を実行するようにしたので、印刷検査において求められた検査諸量を有効に活用し、印刷検査の有用性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図2】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図3】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図4】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
【図5】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図
【図6】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の検査しきい値データを示す図
【図7】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷における印刷不良状態の説明図
【図8】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の表示画面を示す図
【図9】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の動作フロー図
【図10】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の動作フロー図
【図11】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の動作フロー図
【図12】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の動作フロー図
【符号の説明】
1 基板位置決め部
2 クリーニングユニット
9 基板
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
30 演算部
31 プログラム記憶部
31c 印刷検査プログラム
31d フィードバック処理プログラム
32 データ記憶部
32c 印刷位置データ
32d 検査しきい値データ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method for printing paste such as cream solder or conductive paste on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In mounting electronic components, cream solder is applied to the surface of the substrate prior to mounting the electronic components on the substrate. As a method for applying the cream solder, a screen printing method is widely used, and after the printing process, a printing inspection for inspecting the printing state of the cream solder is performed.
[0003]
This print inspection is to determine whether or not the cream solder is correctly printed on the printed part by picking up an image of the substrate after screen printing with a camera and performing image recognition processing on the image pickup result. Inspection results are output for inspection items such as “bleeding” that is excessively large in the print amount and “bleed” that protrudes outward from the print range and “blur” that is excessively small in the print target portion.
[0004]
These inspections are generally performed by comparing inspection quantities such as a print area calculated by image recognition processing with a preset inspection threshold value, and pass / fail judgment is made with the inspection threshold as a boundary. The Along with this, for predetermined inspection items, data for determining the necessity of a predetermined feedback operation by determining the calculated inspection quantities for purposes other than the pass / fail determination, for example, the tendency of specific items in the printing state It has come to be used as.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-19071 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in conventional screen printing, there are only examples in which the various amounts of inspection required in the print inspection process are used for the mask plate cleaning operation (see, for example, JP-A-2002-19071 (0041)), It could not be said that the required amount of inspection was effectively utilized, and the usefulness of printing inspection was not sufficiently ensured.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus and a screen printing method that can effectively use various inspection quantities obtained in a print inspection and improve the usefulness of the print inspection.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The screen printing apparatus according to
[0010]
[0011]
[0013]
[0014]
According to the present invention, the print state of the paste on the printed substrate is subjected to a print inspection for inspection items including “bleeding” in which the paste protrudes from the print target portion and “blur” in which the print amount at the print target portion is too small. Based on the inspection result of the print inspection, it is determined whether or not to perform overprint printing that prints the paste again for the purpose of improving the “blur” state on the printed circuit board. If all the inspection results are acceptable, but all tend to “smear”, the cleaning unit performs a cleaning operation on the lower surface of the mask plate prior to the overprinting. By doing so, it is possible to effectively utilize the various quantities required for the print inspection and to ensure the usefulness of the print inspection.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a program storage unit and data storage unit of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing inspection threshold data of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a printing failure state in the screen printing according to the embodiment of the invention. FIG. 8, FIG. 8 is a diagram showing a display screen of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 9, 10, 11, and 12 are operation flowcharts of a screen printing method according to an embodiment of the present invention. It is.
[0016]
First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the screen printing apparatus is configured by disposing a
[0017]
A
[0018]
With the
[0019]
Next, the cleaning unit will be described. In FIG. 2, a
[0020]
The
[0021]
In addition, by providing the suction portion in the cleaning
[0022]
A
[0023]
The X-axis table 5 of the
[0024]
A
[0025]
As shown in FIG. 2, the
[0026]
Next, the configuration of the control system of the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a
[0027]
The operation / input unit 33 is input means such as a keyboard and a mouse, and inputs various control commands and data. The communication unit 34 exchanges data with other devices constituting the electronic component mounting line together with the screen printing device. The
[0028]
The mechanism control unit 36 controls operations of the
[0029]
Next, programs and data stored in the
[0030]
The printing operation program 31 a is a program for a printing operation that controls the operations of the
[0031]
The print inspection program 31c is a program for inspecting the print state for each print target portion by comparing inspection quantities such as the area of the solder print portion calculated by the
[0032]
The function realized by the
[0033]
The
[0034]
FIG. 8 shows an operation screen for setting the work operation mode. In FIG. 8, on the
[0035]
Here, by selecting each of the operation switches 41a, 41b, 42a, and 42b, a work operation mode during automatic operation is set in advance as described later. Therefore, the function realized by the
[0036]
Further, the function realized by the
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The inspection threshold data 32d is threshold data for performing pass / fail determination and necessity determination of feeder back operation for each inspection item for each print target part in the print inspection. As shown in FIG. 6, the inspection threshold data includes numerical data for each type of electrode as a print target portion for each item of “blur”, “smear”, “position shift”, and “bridge”. Yes.
[0040]
Here, these inspection items will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows a “positional shift” in which the position of the cream solder S printed with respect to the regular printing range a is shifted. Further, FIGS. 7B and 7C show “blur” in which the printing amount of the cream solder S in the printing range “a” (substituting the printing area) is excessive, and conversely, the printing amount of the cream solder S is excessive. “Bludge” printed out of the print range a is shown. FIG. 7D shows a “bridge” in which the cream solder S is connected between two adjacent print areas a.
[0041]
Among these numerical data, for “blur” and “smear”, threshold values are set based on the ratio of the print range a to the regular print area. In the case of “smear”, a failure determination is made if it is −NG (%) or less. (“YES” in ST3 described later) If it exceeds -NG (%), it will be judged as passing ("No" in ST3) . However, at this time, if -FB (%) or less, although it is a pass judgment, a warning is output as a feedback target. ("YES" in ST5 described later) . In the case of “smear”, if it exceeds + NG (%), a failure is determined, and if it is + NG (%) or less, it is determined to be acceptable. However, at this time, if it exceeds + FB (%), although it is a pass determination, a warning is output as a feeder back target.
[0042]
With regard to “positional deviation”, the pass / fail judgment is made based on the positional deviation amounts Xmm and Ymm from the regular printing position. As for “bridge”, the ratio of the width dimension B in the range where the boundary line of the inspection window W set around each print range a in the image recognition process crosses the cream solder S to the entire window width is “ If it is determined whether or not the “bridge” is acceptable and the ratio of the width dimension B is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the bridge is a harmful “bridge” that is likely to cause a solder joint abnormality during reflow.
[0043]
This screen printing apparatus is configured as described above. Next, a screen printing method will be described with reference to FIGS. In the screen printing described below, prior to the start of the automatic operation of the printing operation, a work operation mode for selecting in advance whether or not to perform cleaning and overprinting as feedback operations after print inspection in the automatic operation is set. .
[0044]
FIG. 9 shows an operation flow when both cleaning and overlap printing are selected in the setting of the work operation mode. First, a printing operation is performed on the
[0045]
Next, a solder inspection is performed on the printed circuit board 9 (ST2). That is, regarding the printed state of the cream solder on the printed circuit board, inspection items including “bleed” and “smear” are inspected, and a determination result based on a predetermined inspection threshold is output for each inspection item (print inspection) Process). Then, the presence / absence of a defect is determined from the determination result (ST3). Here, if there is a defect in any one of the print target parts, the fact is notified and the apparatus operation is single-stopped (ST4).
[0046]
When there is no defect, it is determined whether or not there is a warning, that is, whether or not the inspection quantities exceed the inspection threshold set as a feedback target (ST5). If there is no warning, the printing state is normal. Is determined, and the process proceeds to a printing operation for the next substrate (ST6). If there is a warning in (ST5), whether or not all the warning contents tend to be blurred (ST7), that is, whether or not all the inspection items targeted for warning are detected for "fading". Determine.
[0047]
If the inspection item that is the warning target includes an inspection item such as “smudge” other than “fading”, cleaning is executed (ST8), and the process proceeds to the printing operation for the next substrate. (ST6). That is, here, whether or not the cleaning operation is to be executed is determined based on the inspection result by the print inspection means (cleaning operation execution determination step). Cleaning is performed (cleaning process). By this cleaning, the next substrate is printed after the cream solder S adhering to the
[0048]
And In (ST3), the warning content of (ST5) (ST7) If all tend to fade, Prior to performing overprinting, the lower surface of the
[0049]
That is, in the above process, it is determined based on the inspection result of the print inspection process whether or not to perform overprint printing for printing the paste again for the purpose of improving the “blur” state on the printed substrate ( Overprint printing execution determination step), the
[0050]
FIG. 10 shows an operation flow when only overlap printing is selected in the operation mode setting. In this case, the steps (ST1), (ST2), (ST3), (ST5), and (ST7) are executed as in FIG. If all of them do not correspond to the fading tendency in (ST7), the process proceeds to (ST4) as it is without performing cleaning and single-stops. Other steps are the same as those in FIG.
[0051]
FIG. 11 shows an operation flow when only cleaning is selected in the setting of the work operation mode. Also in this case, the steps (ST1), (ST2), (ST3), (ST5), and (ST7) are executed as in FIG. If all of them fall under the fading tendency in (ST7), the process proceeds to (ST4) and single stops. Other steps are the same as those in FIG.
[0052]
Furthermore, FIG. 12 shows an operation flow when neither cleaning nor overlap printing is selected in the setting of the work operation mode. In this case, the steps (ST1), (ST2), (ST3), and (ST5) are executed in the same manner as in FIG. 9, and if there is a warning, the process proceeds to (ST4) and single-stops. Only when there is no warning, the process proceeds to (ST6) and the printing operation to the next substrate is performed. The printing operation flow shown in FIGS. 9 to 12 is selected according to the characteristics of the substrate to be printed and the required print quality level. In order to improve the productivity by reducing the frequency of single stoppage of the apparatus, it is desirable to select both cleaning and overprinting in the setting of the work operation mode.
[0053]
As described above, in the screen printing shown in the present embodiment, the printed state of the cream solder on the printed board is inspected with respect to the inspection items including “smudge” and “smudge”, and the printed board is printed. On the other hand, whether or not to perform overprint printing for printing the cream solder again for the purpose of improving the state of “blur” is determined based on various inspection quantities obtained in the print inspection. Thereby, it is possible to effectively use the inspection quantities determined in the print inspection and improve the usefulness of the print inspection.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, regarding the printing state of the paste on the substrate after printing, inspection is performed for inspection items including “bleeding” in which the paste protrudes from the printing range in the print target portion and “blur” in which the print amount in the print target portion is too small. Determine whether or not to perform overprint printing that prints the paste again on the printed circuit board for the purpose of improving the “smear” condition on the printed circuit board. If all the inspection results are acceptable, but all tend to “smear”, the cleaning unit performs a cleaning operation on the lower surface of the mask plate prior to the overprinting. Therefore, it is possible to effectively utilize the inspection quantities obtained in the print inspection and ensure the usefulness of the print inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing storage contents of a program storage unit and a data storage unit of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing inspection threshold data of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a printing failure state in screen printing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a display screen of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an operation flowchart of the screen printing method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation flowchart of the screen printing method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an operation flowchart of the screen printing method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an operation flowchart of the screen printing method according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Board positioning part
2 Cleaning unit
9 Board
10 Screen printing department
12 Mask plate
13 Squeegee unit
30 Calculation unit
31 Program storage
31c Print inspection program
31d Feedback processing program
32 Data storage unit
32c printing position data
32d inspection threshold data
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