JP4696861B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定のパターン孔が形成されたマスクに位置合わせされた基板の表面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。

電子部品の実装工程においては、電子部品を基板に機械的及び電気的に接合するため、ペースト状にした導電性材料（導電性ペースト、以下、単にペーストという。）を基板の表面に供給するスクリーン印刷が多用されている。スクリーン印刷は、所定のパターンで形成されたパターン孔を備えたマスクを基板の表面に面接させた状態でマスクの表面にペーストを供給し、マスクの表面上を摺動するスキージによりペーストをマスクの表面に塗り拡げることにより、パターン孔に滞留したペーストが基板の表面にパターン印刷されるものである。ペーストがパターン印刷された部位には電子部品が載置され、リフロー工程を経ることによりペーストが硬化して機械的及び電気的に接合された状態で電子部品が基板に実装される。

このようなスクリーン印刷においては、基板表面の所定の部位にペーストを精確に印刷することが重要であり、基板とマスクの位置合わせには高い精度が求められる。この位置合わせにおいては、基板とマスクにそれぞれ設けられた被認識部の位置をカメラ等の認識手段により撮像して基板とマスクの位置ずれを認識し、この位置ずれ量を基板の移動量として位置合わせ補正を行っている（例えば特許文献１及び２参照）。
特開２００１−３８８７６号公報 特開平１１−２４５３６９号公報

特許文献１に開示されたものは、基板及びマスクの上方に備えられた１台のカメラにより、それぞれの被認識部を上方から撮像する構成となっている。この構成によれば、マスクの下方に配置される基板の被認識部を撮像する際に、基板をマスクの下方から引き出すことが必要となり、そのためのスペースを装置内に確保する必要が生じて装置が大型化するという問題がある。

一方、特許文献２に開示されたものは、基板の表面に設けられた被認識部を撮像するカメラとマスクの裏面に設けられた被認識部を撮像するカメラの２台のカメラからなる認識手段を基板とマスクの間に配置する構成となっている。この構成によれば、基板を引き出すことなく被認識部を撮像することが可能であるが、それぞれのカメラの光軸を同一鉛直線上に揃えるために２台のカメラを上下２段に重ねているので、位置合わせの際の基板とマスクとの間のクリアランスを大きくとる必要がある。そのため、位置合わせ補正をした後に基板をマスクに面接させるために上昇させるストロークが長くなり、基板とマスクの位置合わせ精度が低下するという問題がある。

そこで本発明は、基板とマスクの位置合わせ精度の低下を抑制したスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、所定のパターン孔が形成されたマスクに位置合わせされた基板の表面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷装置であって、基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板を移動させて前記マスクに位置合わせする基板移動手段と、前記基板の表面に設けられた第１の被認識部を認識するとともに前記マスクの裏面に設けられた第２の被認識部を認識する認識手段と、この認識手段を前記基板と前記マスクの間に進退させるとともに少なくとも前記第１の被認識部及び第２の被認識部を含む範囲で水平移動させる移動手段を備え、前記認識手段が、下方の前記第１の被認識部を認識する第１の認識手段と、上方の前記第２の被認識部を認識する第２の認識手段からなり、前記第１の認識手段と前記第２の認識手段を水平方向にオフセットして並列させるとともに、並列させた前記第１の認識手段と前記第２の認識手段とを一体的に前記移動手段により水平移動させる。

本発明によれば、基板とマスクをそれぞれ認識する２つの認識手段を水平方向にオフセットして並列させるとともに、並列させた第１の認識手段と第２の認識手段とを一体的に移動手段により水平移動させることで位置認識の際の基板とマスクの間のクリアランスを小さくし、位置合わせの際の基板の上昇ストロークを短くしているので、基板とマスクの位置合わせ精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図、図４（ａ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面図、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面図、図４（ｃ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面図、図５は本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図及び一部拡大平面図、図６（ａ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の動作説明図、図６（ｂ）は本発明の一実施の形態における基板支持装置の動作説明図、図７（ａ）は本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す平面図、図７（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す平面図、図８（ａ）は本発明の一実施の形態における認識手段の平面図、図８（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す側面図、図９は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の函体の側面図、図１０（ａ）は本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の正面図、図１０（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の平面図、図１０（ｃ）は本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の背面図、図１１（ａ）は本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の動作説明図、図１１（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の動作説明図、図１２は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の制御系の構成図、図１３（ａ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１３（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１４（ａ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１４（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１５（ａ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１５（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図１６は本発明の一実施の形態における可動爪の動作を示すフローチャートである。

まず、スクリーン印刷装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２において、スクリーン印刷装置１は、所定のパターン孔２ａが形成されたマスク２に位置合わせされた基板３の表面にペーストをパターン印刷する装置である。スクリ
ーン印刷装置１は、基板３を保持する基板保持手段４と、この基板保持手段４をマスク２に対して相対的に移動させて基板３とマスク２の位置合わせを行う基板移動手段５と、マスク２と基板３の間で水平移動してマスク２を下方から認識するとともに基板３を上方から認識する認識手段６と、マスク２の表面に供給されたペーストを塗り拡げてパターン孔２ａに滞留させて基板３の表面にパターン印刷するスキージユニット７を備えている。

基板保持手段４は、基板３をＸ方向に搬送する搬送レール８と、搬送レール８により搬送される基板３を対向する辺で挟持して保持するクランパ１０により構成される。クランパ１０は、一対の搬送レール８にそれぞれ備えられて対をなしており、クランパ移動手段１１の駆動により互いに接離するようになっている。クランパ１０を互いに隔離させた状態では、基板搬送時に基板３の移動を妨げることがなく、クランパ１０を互いに近接させた状態では、基板３の対向する辺を挟持して基板３を所定の位置に保持するようになっている。

基板移動手段５は、基板保持手段４により保持された基板３を水平方向（Ｘ、Ｙ、θ方向）に移動させるＹテーブル２０、Ｘテーブル２１、θテーブル２２と、鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるＺテーブル２３を積層して構成されており、Ｚテーブル２３はθテーブル２２の上部に取り付けられたプレート２４の上方に配設されている。Ｚテーブル２３は平面視して矩形状であり、送り方向が鉛直方向である４本のボールねじ２５と４隅で螺合した状態で水平に支持されている（図１では側面の２本のボールねじを示しており、図２では正面の２本のボールねじを示している。）。プレート２４には、ボールねじ２５を回転させる駆動手段としてのモータ２６が設けられている。ボールねじ２５とモータ２６にはそれぞれプーリ２７、２８が設けられており、プーリ２７、２８に調帯されたタイミングベルト２９によりモータ２６の回転駆動が４つのボールねじ２５に伝達されるようになっている。これにより、４つのボールねじ２５が同期して回転し、Ｚテーブル２３は水平を保った状態で昇降する。このように構成されるＹテーブル２０及びＸテーブル２１、θテーブル２２、Ｚテーブル２３の駆動を制御して基板保持手段４をマスク２に対して相対的に移動させることにより基板３とマスク２の位置合わせがなされる。

基板保持手段４の下方には、基板３を昇降させて基板３の表面とクランパ１０の上面を相対的にレベル合わせする基板昇降手段３０が配設されている。基板昇降手段３０は、平面視して矩形状の可動テーブル３１を主体として構成されており、送り方向が鉛直方向である４本のボールねじ３２と４隅で螺合した状態で水平に支持されている（図１では側面の２本のボールねじを示しており、図２では正面の２本のボールねじを示している。）。Ｚテーブル２３には、ボールねじ３２を回転させる駆動手段としてのモータ３３が設けられている。ボールねじ３２とモータ３３にはそれぞれプーリ３４、３５が設けられており、プーリ３４、３５に調帯されたタイミングベルト３６によりモータ３３の回転駆動が４つのボールねじ３２に伝達されるようになっている。これにより、４つのボールねじ３２が同期して回転し、可動プレート３１は水平を保った状態で昇降する。可動プレート３１の上部には、基板３の鉛直下方となる位置にスペーサ３７が設けられている。スペーサ３７を基板３の裏面に当接させた状態で可動プレート３１を昇降させることにより、基板３がクランパ１０に対して昇降して基板３の表面とクランパ１０の上面とを相対的にレベル合わせすることができる。

図２において、スクリーン印刷装置１は函体１ａに覆われて遮蔽されており、函体１ａの側壁１ｂには、スクリーン印刷装置１に対して搬出入される基板３が通過する開口部４０が形成されている。この開口部４０を介して、側壁１ｂの外側に配置された搬入路４１及び搬出路４２と搬送レール８の間で基板３の受け渡しが行われる。搬送レール８は、側壁１ｂの近傍まで延伸されており、搬送レール８の端部には側壁１ｂとのクリアランスを調整する調整部９が設けられている。

次に、基板保持手段４について、図３乃至図６を参照して詳説する。図３（ａ）において、クランパ１０は、一対の搬送レール８にそれぞれ備えられて対をなしており、基板３の対向する辺を挟持して基板３を保持している。クランパ１０の上面には凹部１２が形成されており、この凹部１２に可動爪１３が設けられている。図４（ａ）において、可動爪１３は、厚さが０．１ｍｍ程度の可撓性を有する板状部材からなり、鉤状に屈曲させて段違いの平板部１３ａ、１３ｂを有する形状に形成されている。下段の平板部１３ａは、クランパ１０の内部に設けられたアクチュエータ１４の可動部１４ａに取り付けられている。上段の平板部１３ｂは、その上面がクランパ１０の上面と同レベルにされてクランパ１０の上方に突出しないようになっている。アクチュエータ１４は、磁力や圧力を用いた駆動部１４ｂと、上述した可動部１４ａから構成されており、駆動部１４ｂの駆動を制御することにより可動部１４ａがＹ方向に水平移動する。可動部１４ａの水平移動に伴って可動爪１３が水平移動し、可動爪１３の上段の平板部１３ｂが基板３の上方に突出した位置（図４（ａ）の矢印ａ）と、基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）に選択的に移動する。

可動爪１３が基板３の上方に突出した位置（図４（ａ）の矢印ａ）にあるときは、基板３の上方への移動が拘束されるようになっている。印刷後の基板３は、クランパ１０に保持された状態で下降させてマスク２から離隔させるので、マスク２の裏面に付着したペーストが基板３の表面に粘着してクランパ１０から基板３が浮き上がって脱落するのを可動爪１３により防止することができる。

なお、基板３の表面とクランパ１０の上面のレベル合わせは、スペーサ３７を基板３の裏面に当接させた状態で可動プレート３１を昇降させることにより基板３の高さ位置を調整することにより行われる。従って、可動爪１３の上段の平板部１３ｂが基板３の上方に突出した位置（図４（ａ）の矢印ａ）にあるときは、基板３の表面が可動爪１３の上段の平板部１３ｂの裏面に接触する程度に基板３の高さが調整される。基板３の厚さに応じてこの高さ調整量は変更されるが、基板の厚みデータの入力ミス等に起因して、図４（ｃ）に示すように基板３が上昇し過ぎた場合であっても、可撓性を有する可動爪１３は上方に湾曲して可動爪１３自体や基板３の破損を防ぐようになっている。また、基板３が高い印刷精度を要求しない基板である場合には、基板３の表面がクランパ１０の上面とほぼ同一の高さとなるように基板３の高さを調整しても、可動爪１３の厚みが薄いので、マスク２と基板３の間の可動爪１３の周辺に生じる隙間によって印刷品質を悪化させることはない。

一方、可動爪１３が基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）にあるときは、基板３の上方への移動が拘束されず、基板３の表面とクランパ１０の上面が同レベルとなるまで基板３を上昇させることができる。これにより、印刷時に基板３をマスクに面接させた際に、マスク２と基板３の間に可動爪１３の厚さに相当するクリアランスが生じることがなく、マスク２の裏面と基板３の表面を隙間なく面接させることができる。この状態で印刷を行うと、パターン孔２ａに滞留するペーストが他の部分にはみ出すことがない。基板３がファインピッチ基板である場合には、可動爪１３を基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）に位置させて印刷を行うことにより印刷精度を向上させることができる。また、スクリーン印刷装置１のメンテナンス作業時においても、可動爪１３を基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）に位置させることにより、クランパ１０から突出した可動爪１３にオペレータが接触して負傷する等の事故を未然に防止してメンテナンス作業時の安全性を高めることができる。

可動爪１３が基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）にある状態で印刷を行う場合には、基板３の上方への移動を拘束するものがなくなるので、基板３をスペー
サ３７側に吸引することでクランパ１０からの浮き上がりによる脱落を防止する。

なお、図３（ｂ）に示すように、複数の可動爪１３をクランパ１０に設けるようにしてもよい。複数の可動爪１３のうち基板３のＸ方向における幅に対応する可動爪１３（図３（ｂ）においては両端の可動爪を除く３つの可動爪）を選択して基板３の上方に突出させることにより、基板３の脱落を確実に防止することができる。

このように、基板３を保持するクランパ１０に可動爪１３を設けて基板の上方に突出した位置と基板の上方から退避した位置とに選択的に移動可能にしているので、メンテナンス時には可動爪１３を退避させることにより作業の安全性が確保される。また、可動爪１３を退避させて基板３の表面とクランパ１０の上面のレベルを合わせることにより基板３の表面とマスク２の裏面を隙間なく面接させることができるので、高度な印刷品質が期待できる。

図５において、一対の搬送レール８の上面には溝状の搬送路８ａが形成されており、この搬送路８ａに基板３の側部を保持させて搬送姿勢を安定させている。搬送レール８の両端部に設けられた調整部９と側壁１ｂの間にはクリアランスｃ１が形成されている（拡大図を参照）。このクリアランスｃ１は、基板３とマスク２の位置合わせの際に基板移動手段５の駆動によりマスク２に対して相対的に移動する基板保持手段４のＸ方向及びθ方向における移動代となっている。このクリアランスｃ１により、搬送レール８のＸ方向及びθ方向における移動スペースが確保され、クランパ１０に保持された基板３をＸ方向及びθ方向に移動させることができるようになっている。

調整部９は、搬送レール８の端部に取り付けられた支持部８ｂに挿通された棒状体８ｃの一端部に取り付けられている。棒状体８ｃは支持部８ｂに挿通されて基板３の搬送方向に移動可能であり、これにより調整部９は搬送レール８の端部に対して接離自在となっている。支持部８ｂと調整部９の間には、付勢手段であるバネ８ｄが棒状体８ｃの外周に設けられており、調整部９を搬送レール８の端部から離反する方向（矢印ａ）に付勢している。棒状体８ｃの他端部にはストッパ８ｅが設けられており、バネ８ｄにより付勢されている調整部９と搬送レール８の端部との最大の離反距離をクリアランスｃ２に規制している。調整部９の上面は、搬送レール８の上面に形成された搬送路８ａと同様の断面形状を有する搬送路９ｅが形成されており、搬送路８ａと一体となって基板３の搬送路を形成している。

このように構成される調整部９を搬送レール８の端部に対して接離させることにより、基板３の搬送路のＸ方向における延長を調整することができる。また、搬送路と側壁１ｂのクリアランスを調整することができる。調整部９をバネ８ｄによる付勢力に抗して搬送レール８側（矢印ｂ）に移動させると、クリアランスｃ２が減少した分だけクリアランスｃ１が拡大し、最大クリアランスｃ３（ｃ３＝ｃ１＋ｃ２）まで拡大されるようになっている。従って、基板３とマスク２の位置合わせのための基板保持手段４のＸ方向及びθ方向への移動代がクリアランスｃ１を超えて必要な場合には、調整部９を搬送レール８側に移動させることによりクリアランスを最大ｃ３まで拡大させることができる。これにより、搬送レール８のＸ方向及びθ方向における移動スペースが増大して、クランパ１０に保持された基板３をＸ方向及びθ方向に大きく移動させることができる。

なお、調整部９の搬送レール８側（矢印ｂ）への移動は、位置合わせ時に搬送レール８がＸ方向及びθ方向にクリアランスｃ１を超えて移動する際に、調整部９が側壁１ｂに当接することにより行われる。例えば、図６（ａ）に示すように、位置合わせのために必要なＸ方向への移動代がクリアランスｃ１により確保されるスペースより大きい場合には、調整部９ａ、９ｂが側壁１ｂに当接して搬送レール８側に移動することにより、最大でク
リアランスｃ３に相当するスペースがＸ方向における移動代として確保されるようになる。また、図６（ｂ）に示すように、位置合わせのために必要なθ方向への移動代がクリアランスｃ１により確保されるスペースより大きい場合には、調整部９ｂ、９ｃが側壁１ｂに当接して搬送レール８側に移動することにより、最大でクリアランスｃ３に相当するスペースがθ方向への移動スペースとして確保されるようになる。

このように、搬送レール８の端部に対して接離する調整部９を設け、搬送路の基板搬送方向における長さを調整可能にしているので、基板受け渡し時における基板３の搬送姿勢の安定と、基板位置合わせ時における基板保持手段４の移動代の確保を両立して実現することができる。すなわち、基板受け渡し時には、搬送レール８の搬送路８ａと調整部９の搬送路９ｅが離反した状態で一体となって基板３の搬送路を長くすることにより、搬送路と搬出路４１（搬入路４２）とのクリアランスが小さくなって基板３搬送姿勢を安定させることができる。また、基板３とマスク２の位置合わせの際には、搬送レール８の搬送路８ａと調整部９の搬送路９ｅが近接して基板３の搬送路を短くすることにより、基板保持手段４の移動代となるクリアランスｃ３を大きく確保することができる。

なお、図２において、Ｚテーブル２３の駆動により昇降する搬送レール８の高さ位置が何れの位置にある場合であっても、開口部４０から調整部９が突出することがないように、調整部９は鉛直方向（Ｚ方向）に長尺に形成されている。支持部８ｂについても調整部９の長さに対応した長さに形成されており、適当な距離を置いて棒状体８ｃ、バネ８ｄ、ストッパ８ｅが複数設けられている。

次に、認識手段６について、図２及び図７、図８を参照して詳説する。図２及び図７（ｂ）において、認識手段６はＸ方向に延伸されたＸビーム５０に設けられてＸ方向に移動自在となっている。Ｘビーム５０はマスク２のＸ方向における長さを超えて延伸されており、認識手段６がマスク２と基板３の間に進退できるようになっている。認識手段６は、認識時にはマスク２と基板３の間に進出してマスク２と基板３の位置を認識し、印刷時にはマスク２と基板３の間から退避してマスク２と位置合わせされる基板３の上昇を妨げないようにしている。Ｘビーム５０はＹ方向に延伸するＹビーム５１に設けられて、Ｙ方向に移動自在になっている。Ｘビーム５０及びＹビーム５１の駆動を制御することにより、認識手段６を基板３とマスク２の間に進退させるとともにマスク２と基板３の間で任意の位置に移動させることができる。

図７（ａ）、（ｂ）において、基板３の表面及びマスク２の裏面には、位置合わせの基準となる第１の被認識部３ｍ及び第２の被認識部２ｍがそれぞれ設けられている。第１の被認識部３ｍと第２の被認識部２ｍを重ね合わせることにより基板３とマスク２が位置合わせされるようになっている。

図８（ａ）、（ｂ）において、認識手段６はブラケット５２を介してＸビーム５０に取り付けられている。認識手段６は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段からなる第１の認識手段５３と第２の認識手段５４から構成され、第１の認識手段５３と第２の認識手段５４はＹ方向にオフセット（オフセット量ｃ）された状態で並列されている。図８（ｂ）において、第１の認識手段５３は受光部５３ａを鉛直下方に向けて配置されており、基板３に設けられた第１の被認識部３ｍを認識するようなっている。一方、第２の認識手段５４は受光部５４ａを鉛直上方に向けて配置されており、マスク２に設けられた第２の被認識部２ｍを認識するようになっている。基板３及びマスク２の認識時には、基板３をマスク２に対してＹ方向にオフセット（オフセット量ｃ）し、第１の被認識部３ｍと第２の被認識部２ｍをＹ方向にオフセット（オフセット量ｃ）させる。これにより、第１の被認識部３ｍの上方に位置に第１の認識手段５３を位置させるとともに第２の被認識部２ｍの下方に第２の認識手段５４を位置させることができ、同時認識が可能となって効率的である。

このように構成される認識手段６は、移動手段であるＸビーム５０及びＹビーム５１の駆動を制御することにより、基板３とマスク２の間に進退するとともに第１の被認識部３ｍ及び第２の被認識部２ｍを含む範囲で水平移動して第１の認識手段５３と第２の認識手段５４により第１の被認識部３ｍ及び第２の被認識部２ｍを撮像する。撮像された画像データは、制御部６０（図１２参照）で解析され、基板３とマスク２の位置ずれ量が検出される。検出された位置ずれ量に基づいてＹテーブル２０及びＸテーブル２１、θテーブル２２の駆動を制御することにより基板３の位置補正を行い、基板３とマスク２のＸ、Ｙ、θ方向（水平方向）における位置合わせが行われる。なお、この位置合わせにおいては、第１の認識手段５３と第２の認識手段５４のオフセット量ｃを考慮してＹテーブル２０の駆動を制御するようにしてもよいし、オフセットされた状態で基板３の位置補正を行い、その後オフセット量ｃだけ基板３を移動させるようにしてもよい。

基板３とマスク２の水平方向における位置合わせが終了すると、次にＺ方向（鉛直方向）における位置合わせが行われる。鉛直方向における位置合わせは、Ｚテーブル２３を上昇させて基板３の上面をマスク２の裏面に面接させることにより行われる。

ところで、Ｚテーブル２３は、ボールねじ２５により鉛直方向に送られて昇降するように構成されているので、ボールねじ２５の加工精度に起因する誤差やボールねじ２５の取り付けの際に生じる施工誤差等により、昇降の過程でＸ、Ｙ、θ方向における位置にずれが生じることがある。Ｚテーブル２３のＸ、Ｙ、θ方向における位置精度は、ボールねじ２５による送り量に比例して低下する。これにより、認識手段６を移動させるためにマスク２とクリアランスを確保した状態でＸ、Ｙ、θ方向における位置合わせされた基板３を上昇させてマスクの裏面に面接させる場合、Ｚテーブル２３の上昇により基板３のＸ、Ｙ、θ方向に位置ずれが生じ、基板３とマスク２の位置合わせ精度が低下する。

そのため、本実施の形態においては、図８（ｂ）に示すように、第１の認識手段４３と第２の認識手段４４を水平方向（Ｙ方向）にオフセットして並列させることにより認識手段６の高さを抑えているので、認識の際に必要なクリアランスｄを小さく抑えることができる。これにより、Ｚ方向における位置合わせの際のＺテーブル２３の上昇ストロークを短くすることができるので、上昇に伴う基板３の水平方向における位置ずれを抑えてマスク２との位置合わせ精度の低下を抑制することができ、印刷品質の信頼性を向上させることができる。

次に、開口部４０に設けられたシャッタ機構について、図９乃至図１１を参照して詳説する。図９において、函体１ａの側壁１ｂには基板受け渡しの際の基板３の通路となる開口部４０が形成されている。函体１ａ内で開口部４０の近傍にはシャッタ機構４５が設けられている。

図１０（ａ）において、シャッタ機構４５は、基板３が通過できる程度に開口部４０の上部及び下部を狭める上シャッタ４３及び下シャッタ４４と、上シャッタ４３及び下シャッタ４４をそれぞれ上下動可能に保持するシャッタ保持部４６を備えている。シャッタ保持部４６は、開口部４０の両側方に立設されている。

シャッタ保持部４６には上下方向に延びる長孔４６ａ、４６ｂが上下に形成されている。上シャッタ４３は上の長孔４６ａにビス４６ｃにより取り付けられており、長孔４６に沿って上下方向に移動できるようになっている。下シャッタ４４は下の長孔４６ｂにビス４６ｃにより取り付けられており、長孔４６ｂに沿って上下方向に移動できるようになっている。上シャッタ４３は長孔４６ａの下部に係止された状態において、基板３が通過できる程度に開口部４０の上部を狭めており、下シャッタ４４は長孔４６ｂの上部に係止さ
れた状態において、基板３が通過できる程度に開口部４０の下部を狭めている。

図１０（ｂ）において、上シャッタ４３と下シャッタ４４の両端は平面視して鉤型に形成されており、図１０（ｃ）に示すように、上シャッタ４３から下方に延出する鉤部４３ａと下シャッタ４４から上方に延出する鉤部４４ａとが重なり合う部分を有している。鉤部４３ａと鉤部４４ａの重なり合う部分にはセンサ孔４３ｂ、４４ｂが形成されており、上シャッタ４３及び下シャッタ４４が、それぞれ長孔４６ａの下部及び長孔４６ｂの上部に係止された状態において、センサ孔４３ｂ、４４ｂが重なり合うようになっている。鉤部４４ａの上部には、シャッタ保持部４６に設けられたマグネット４７と磁着する金属部分が設けられており、金属部分がマグネット４７に磁着することにより下シャッタ４４が長孔４６ｂの上部で一時係止されるようになっている。下シャッタ４４にオペレータの手や指、若しくは異物等が接触すると、磁着による一時係止状態が解除され、落下して下方に移動するようになっている。

図１０（ｂ）、（ｃ）において、シャッタ保持部４６には透過型のセンサ４８が設けられており、上シャッタ４３及び下シャッタ４４がそれぞれ長孔４６ａの下部及び長孔４６ｂの上部に係止されてセンサ孔４３ｂ、４４ｂが重なり合った状態において、センサ光４８ａが投受光されるようになっている。センサ４８は、センサ孔４３ｂ、４４ｂの相対位置がずれてセンサ光４８ａが遮光されたことを検出することにより、上シャッタ４３と下シャッタ４４のうち少なくとも何れか一方のシャッタがそれぞれ上下方向に移動したことを検知する。例えば、図１１（ａ）に示すように、上シャッタ４３が上方に移動すると、センサ孔４３ｂも上方に移動してセンサ孔４４ｂとの相対位置がずれるので、センサ光４８ａが鉤部４３ａにより遮光される。また、図１１（ｂ）に示すように、下シャッタ４４が下方に移動すると、センサ孔４４ｂも下方に移動してセンサ孔４３ｂとの相対位置がずれるので、センサ光４８ａが鉤部４４ａにより遮光される。このようにセンサ光４８ａが遮光されたことを検出することにより、上シャッタ４３と下シャッタ４４のうち少なくとも何れか一方のシャッタがそれぞれ上下方向に移動したことを検知するようになっている。

センサ４８は制御部６０（図１２参照）に検出信号を送信し、制御部６０が検出信号を受信すると、スクリーン印刷装置１の各種の駆動系を停止させるようになっている。これにより、オペレータの手や指、若しくは異物が開口部４０に接近し、センサ光４８ａと交差して遮光するか、センサ光４８ａには交差せずとも上シャッタ４３や下シャッタ４４に接触してこれらを上下方向に移動させることにより、スクリーン印刷装置１の各種の駆動系が停止してオペレータの安全を確保するようになっている。図１０（ｃ）に示すように、上シャッタ４３と下シャッタ４４は開口部４０の上部及び下部を基板３が通過できる程度に狭める距離ｓで近接しており、センサ光４８ａは上シャッタ４３と下シャッタ４４の離間距離ｓの略中央部を走査しているので、開口部４０内に進入するオペレータの手や指は、センサ光４８ａ又は上シャッタ４３若しくは下シャッタ４４により確実に検出されるようになっている。また、上シャッタ４３と下シャッタ４４の移動を利用して一つのセンサ４８により開口部４０全体を検出可能エリアとしているので、複数のセンサを設ける必要がなく経済的で簡素な構造のものにすることができる。

このように、基板３が通過できる程度に開口部４０を狭める上下一組のシャッタ４３、４４を設け、開口部４０に接近したオペレータの手や指等がシャッタ４３，４４に接触してこれを移動させるとスクリーン印刷装置１の駆動系を停止するように構成されているので、安全対策のための特別な作業を必要とせず、生産効率を低下させることなくオペレータの安全を確保することができる。

次に、スクリーン印刷装置１の制御系の構成について、図１２を参照して説明する。制
御部６０は、上述したスキージユニット７、搬送レール８、クランパ駆動手段１１、アクチュエータ１４、Ｙテーブル２０、Ｘテーブル２１、θテーブル２２、モータ２６、３３、センサ４８、Ｘビーム５０、Ｙビーム５１、第１の認識手段５３、第２の認識手段５４と接続されており、シーケンスデータ６０ａに基づいて上記各動作を制御する。制御部６０は記憶領域を含んでおり、シーケンスデータ６０ａ、基板データ６０ｂ、各種の制御パラメータ６０ｃ等を記憶している。操作・入力部６１は、シーケンスデータ６０ａや基板データ６０ｂ、制御パラメータ６０ｃの入力や、上記各動作のマニュアル操作等を行うためのドライビームやキーボード等の操作・入力手段により構成されている。表示部６２は、制御部５０による制御状態や入力事項の案内等を可視表示するＣＲＴや液晶パネル等の表示手段により構成されている。

本実施の形態におけるスクリーン印刷装置１は以上のように構成されており、以下、スクリーン印刷装置１におけるスクリーン印刷動作について、図１３乃至図１５を参照して説明する。

図１３（ａ）において、搬送レール８により所定の位置に搬入された基板３を可動テーブル３１により上昇させてクランパ１０により保持する。

図１３（ｂ）において、基板移動手段５の駆動により、基板３をマスク２に対してオフセット（矢印ｅ）させる。

図１４（ａ）において、認識手段６を移動させ、第１の被認識部３ｍと第２の被認識部２ｍを認識する。基板３とマスク２はオフセットされているので、第１の認識手段５３、第２の認識手段５４により第１の被認識部３ｍと第２の被認識部２ｍを同時に認識することができる。認識結果は制御部６０において解析されて基板３とマスク２の位置ずれ量が検出される。

図１４（ｂ）において、制御部６０で検出された位置ずれ量に基づいて基板移動手段５の駆動を制御し、基板３の位置補正を行って基板３とマスク２の位置合わせを行う。これにより、基板３の表面がマスク２の裏面に当接する（矢印ｆ）。上述したように、この位置合わせは基板３のオフセットを考慮して行われ、オフセット方向（矢印ｅ）と反対方向（矢印ｇ）に基板３を移動する動作を含んでいる。認識手段６は、基板３とマスク２の間から退避して基板３の上昇動作を妨げないようにしている。

図１５（ａ）において、スキージユニット７のスキージ７ｃをマスク２の表面に当接させた状態で摺動させることにより、マスク２の表面に供給されたペーストを塗り拡げてパターン孔２ａに滞留させて基板３の表面にパターン印刷する。なお、スキージユニット７は、図１及び図２に示すように、フレーム７ａに支持されてマスク２の上方をＹ方向に水平移動できるようになっており、昇降手段７ｂによりスキージ７ｃを下降させてマスク２の表面に当接させる。

図１５（ｂ）において、ペーストがパターン印刷された基板３を下降させてマスク２から離隔する。

上述したスクリーン印刷動作においては、クランパ１０に設けられた可動爪１３が、基板３の上方に突出した位置（図４（ａ）の矢印ａ）と基板３の上方から退避した位置（図４（ｂ）の矢印ｂ）に選択的に移動するようになっている。以下、可動爪１３の移動について図１６に示すフローチャートを参照して説明する。

スクリーン印刷が開始すると、まずスクリーン印刷の対象となる基板３が、可動爪１３
を基板の上方から退避した位置に位置させる必要がある基板であるかどうかを判断する（ＳＴ１）。この判断は、オペレータが基板３を視認して判断してもよく、また、認識手段６により基板３の品種を認識して基板データ６０ｂと照合することにより判断してもよい。基板３がファインピッチ基板等の特に印刷精度が求められる基板である場合には、可動爪１３を基板３の上方から退避した位置に位置させる必要がある基板であると判断され、可動爪１３を基板３の上方から退避させる（ＳＴ２）。その後、基板３の表面をクランパ１０の上面と略同レベルにレベル合わせする。これにより、マスク２の裏面と基板３の表面を隙間なく面接させることができ、パターン孔２ａに滞留するペーストが基板３の表面の印刷部位以外の部分にはみ出すことがなくなる。

印刷対象の基板３が、ファインピッチ基板ではない通常の基板である場合には、可動爪１３が基板３の上方に突出する（ＳＴ３）。これにより、基板３の上方への移動が拘束されるため、印刷動作（ＳＴ４）において基板３がマスク２の裏面に付着したペーストに粘着してクランパ１０から脱落することが防止される。

印刷動作（ＳＴ４）を行う過程においては、可動爪１３を基板３の上方から退避させる必要があるかどうかが判断される（ＳＴ５）。例えば、メンテナンス時において、オペレータがスクリーン印刷装置１に設けられた安全カバー等を開いた場合には、可動爪１３を基板３の上方から退避させる必要があると判断され、可動爪１３を基板３の上方から退避させる（ＳＴ６）。可動爪１３を基板３の上方から退避させると、基板３の取り出しがスムーズになるとともにメンテナンス時のオペレータの安全性を高めることができる。

基板３へのスクリーン印刷が終了すると、次の基板３への段取り替えの必要性が判断され（ＳＴ７）、段取り替えが必要である場合には、次の基板３の搬入に備えて可動爪１３を基板３の上方から退避させる（ＳＴ８）。

なお、以上記載した構成、動作等は、本発明の一実施の形態であって、本発明を上記の構成、動作等に限定するものではない。

本発明のスクリーン印刷装置によれば、位置認識の際の基板とマスクの間のクリアランスを小さくすることにより、位置合わせの際の基板の上昇ストロークを短くしているので、基板とマスクの位置合わせ精度の低下を抑制することができるという利点を有し、所定のパターン孔が形成されたマスクに位置合わせされた基板の表面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷の分野において有用である。

本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面図（ｂ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面（ｃ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の一部側断面図 本発明の一実施の形態における基板支持装置の平面図及び一部拡大平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における基板支持装置の動作説明図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す平面図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における認識手段の平面図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるマスクと基板と認識手段の位置関係を示す側面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の函体の側面図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の正面図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の平面図（ｃ）本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の背面図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるシャッタ機構の動作説明図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の制御系の構成図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態における可動爪の動作を示すフローチャート

符号の説明

２ マスク
２ｍ 第２の被認識部
３ 基板
３ｍ 第１の被認識部
４ 基板保持手段
５ 基板移動手段
６ 認識手段
５３ 第１の認識手段
５４ 第２の認識手段

Claims (1)

1. 所定のパターン孔が形成されたマスクに位置合わせされた基板の表面にペーストをパターン印刷するスクリーン印刷装置であって、
   基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板を移動させて前記マスクに位置合わせする基板移動手段と、前記基板の表面に設けられた第１の被認識部を認識するとともに前記マスクの裏面に設けられた第２の被認識部を認識する認識手段と、この認識手段を前記基板と前記マスクの間に進退させるとともに少なくとも前記第１の被認識部及び第２の被認識部を含む範囲で水平移動させる移動手段を備え、
   前記認識手段が、下方の前記第１の被認識部を認識する第１の認識手段と、上方の前記第２の被認識部を認識する第２の認識手段からなり、前記第１の認識手段と前記第２の認識手段を水平方向にオフセットして並列させるとともに、並列させた前記第１の認識手段と前記第２の認識手段とを一体的に前記移動手段により水平移動させることを特徴とするスクリーン印刷装置。

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