JPH02207590A - 印刷方法及び印刷機 - 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］ この発明はマスクを用いて基板上に回路等のパターンを
スクリーン印刷するための印刷方法及び印刷機に関する
ものである。

［従来の技術］ 回路等のスクリーン印刷においては、基板上への部品の
実装位置や、基板上の他の印刷回路との位置合わせ等の
関係から基板上の定められた位置にパターンを正確に印
刷する必要がある。

このため、従来は、試し刷りによる位置確認をしてマス
クと基板とのずれを手作業により修正した後、通常の印
刷工程に移行するようにしたり、通常の印刷工程におい
てマスクが基板に対して離間した状態でマスクと基板と
の位置関係をカメラ等により画像認識して、ずれを修正
したり、あるいは、基板がマスクの下方に送り込まれる
直前に基板とマスクとをそれぞれ基板搬送ルート上の異
なる位置でカメラ等により画像認識してずれを修正した
りするという方法が採られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ この場合、前述した試し刷りする方法は、１回の印刷ご
とにずれが蓄積されて拡大されないように、所定回数の
印刷サイクル毎に試し刷りを行う必要がある。従って、
連続して印刷を行うことができず、その印刷作業を効率
良く継続させるとが不可能である。しかも、試し刷り後
は位置ずれが生じても次の試し刷りまでそのまま印刷が
行われることになり、不良品が発生する頻度も高くなる
。

又、マスクが基板に対して離間した状態で基板とマスク
との位置関係を認識する方法では、認識後マスクが基板
側へ閉じる方向に移動する際に、その移動により基板と
マスクとの間にずれが生じるおそれが多分にあり、この
ため、印刷機の機械的精度において非常に高いレベルが
要求される。

加えて、マスクが離間した状態においてそれ程広くない
マスクと基板との間の空間にカメラレンズ等を配置する
と印刷時にそのカメラレンズ等を退避させたりするため
の機構が必要となり、構成が複雑になる問題もあった。

さらに、基板とマスクとを基板の搬送ルートにおける異
なる位置において認識する方法では、基板の移動時にお
いて前記と同様にずれが生じるおそれがあるため、機械
的精度が要求される。そればかりではなく、マスクの位
置に対して基板搬送方向の手前において基板を一時停止
させて位置認識する装置が必要となるため、印刷機全体
が基板の搬送方向において大型化するという問題もあっ
た。

この発明の目的は、印刷機の機械的精度や基板外形精度
、孔精度を過大に要求されることなく、パターン印刷を
効率良く行うことができるとともに、常に正確なパター
ン印刷を行うことができる印刷方法及び印刷機を提供す
ることにある。

し問題点を解決するための手段］ 以上の目的を達成するために、この発明においては、マ
スクに透孔を形成するとともに、同透孔に対応して基板
にマークを付し、マスクを基板上に近接配置した印刷可
能状態において透孔を介して前記マークを光学的に認識
してマスクと基板との位置関係を判別し、その位置関係
が正規のものからずれている場合には基板及びマスクの
少なくとも一方を移動させて位置関係を修正する。

又、この発明においてはマスクは透孔を有していること
と、前記透孔を介して前記基板に付されたマークを光学
的に認識するための光学認識装置と、前記光学認識装置
による認識により基板とマスクとのずれの有無及びずれ
量を判別する判別手段と、ずれが存在した場合、そのず
れ量に応じてマスクと基板との位置関係を修正する修正
手段とを備えている。

［作用］ 従って、マスクが基板の上面に近接した印刷可能な状態
において、光学認識装置がマスクの透孔を通して基板の
マークを！！！識し、それによってマスクと基板との間
にずれが生じていると判別された場合には、基板及びマ
スクの少なくとも一方が水平面内において回動若しくは
直線移動されて両者間のずれが修正される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に基づいて
説明する。

はじめに、印刷機の構成を説明する。第２図に示すよう
に、機枠１はその一側上面に制御ボックス２を有し、そ
の制御ボックス２の前面には各種のキー（図示しない）
を備えたキーボード３が配置されるとともに、上面には
モニターテレビ４が載置されている。機枠１の上面には
一対のコンベヤ５が対向配置され、それらのコンベヤ５
によって基板Ｐが第２図及び第３図の矢印Ｘ方向へ搬送
される。前記コンベヤ５の搬送方向中間位置には第５図
に示すチャック６が配設され、基板Ｐを印刷位置におい
て把持固定できるようになっている。

前記チャック６間の下部において機枠１にはシリンダ（
図示しない）等によって上下動される支持板７が設けら
れ、印刷位置における基板Ｐをその下面側から湾曲しな
いように支持するようになっている。又、チャック６の
近傍には第７図に示すセンサ８が配置され、基板Ｐが印
刷位置に達してチャックされたときにこのセンサ８から
コンパレータ９を介して検出信号が出力される。

前記機枠１の上面にはモータ（図示しない）等の駆動手
段によって水平状態を保持しながら上下動される昇降枠
１１が配置され、その上面にはスクリーン枠１２が水平
面内において直線移動可能及び回動可能に載置されてい
る。スクリーン枠１２内には枠保持板１３が固定され、
その中央に形成した保持孔１４にはマスク１５が保持さ
れている。第１図に示すように、前記昇降枠１１の一辺
には２個のパルスモータ１６，１７が配置固定されると
ともに、その−辺と隣接する別の辺には１個のパルスモ
ータ１８が配置固定され、それらのパルスモータ１６，
１７．１８の出力軸（図示しない）にはその出力軸の回
転に伴いねじの作用により出没動作される出没軸１９が
ねじ連結されるとともに、各出力軸１９の先端にはロー
ラ２０が垂直軸の周りで回転可能に支持されている。前
記スクリーン枠１２と昇降枠１１との間にはスクリーン
枠１２をそれぞれ前記パルスモータ１６，１７のローラ
２０及びパルスモータ１８のローラ２０に向かって押圧
付勢するためのスプリング２１゜２２．２３が張設され
ている。従って、パルスモータ１６，１７．１８が正逆
いずれかの方向に回転されて出没軸１９が出没すること
により、スクリーン枠１２がスプリング２１，２２．２
３のばね力に抗して直線移動若しくは回動される。

前記マスク１５にはペースト（図示しない）を前記基板
Ｐの上面に転写するためのスクリーン目く一部のみ図示
）２４が透設されるとともに、対角線上にある２箇所の
コーナ一部には正方形の透孔２５が形成されている。

前記昇降枠１１の両側方上部に対向配置された一対のレ
ール３１間にはモータ（図示しない）によって前記基板
Ｐの搬送方向に沿って往復動されるシリンダ３２．３３
が架設支持され、それらのシリンダ３２．３３のピスト
ンの下端にはスキージ３４及びドクター３５がそれぞれ
固定されている。そして、シリンダ３２．３３のピスト
ンの突出動作に基づきスキージ３４及びドクター３５が
下方位置に配置された状態においてシリンダ３２゜３３
が前記レール３１に沿って往復動されることにより、前
記ペーストが前記スクリーン目２４に充填されて、基板
Ｐに対するペーストの転写、すなわちパターン印刷が行
われる。

第３図及び第６図に示すように、前記マスク１５の透孔
２５と対応するように、基板Ｐのコーナ一部には同透孔
２５と同形同大のマーク形成部材ＰＡが付され、その中
心には小さな正方形の認識マークＰＢが形成されている
。なお、この実施例においてはペーストによるパターン
印刷に先立つて基板Ｐ上に予め端子等の導体層（図示し
ない）が印刷され、それと同時に導体層同じ材質によっ
て前記マーク形成部材ＰＡが印刷され、そのマーク形成
部材ＰＡの中心を正方形に印刷抜きすることにより認識
マークＰＢが形成される。

第２図及び第４図に示すように、機枠１の上方には前記
レール３１と平行に延びる１本のレール４１が配置固定
され、そのレール４１上にはモータ（図示しない）によ
づて同レール４１の延びる方向に往復動される別のレー
ル４２が支持されている。同レール４２上にはモータ（
図示しない）によって同レール４２の延びる方向に往復
動されるブラケット４３が支持され、ブラケット４３に
はシリンダ４４によって上下動されるテレビカメラ４５
が支持されている。従って、テレビカメラ４５はＸ、Ｙ
いずれの方向にも移動できる。

次に、第１図及び第７図に基づいて印刷機の電気的構成
を説明する。第１図及び第７図に示す制御回路５１Ｊ、
ｔマスク１５と基板Ｐとの間のずれの有無及びずれ量を
判別する判別手段を構成し、この制御回路５１と前記カ
メラ４５とは基板ＰのマークＰＢを光学的に認識するた
めの光学認識装置を構成し、制御回路５１とパルスモー
タ１６．１７．１８とは基板Ｐとマスク１５との間のず
れを修正するための修正手段を構成している。この制御
手段５１において、二値化処理回路５２は前記カメラ４
５のアナログ映像信号をインターフェイス６１を介して
二値化信号に変えてそれを画像メモリ５３に対し出力す
る。画像メモリ５３は二値化信号の画像を複数両面分格
納し、必要に応じてその画像データをマイクロプロセッ
サ（以下単にＭＰＬＪという）に対して出力する。ラン
レングスメモリ５５は前記画像メモリ５３に記憶された
画像をランレングス符号化処理して記憶する。り一ドオ
ンリメモリ（以下単にＲＯＭという）５６はこの印刷機
の作動を制御するための後記第８図及び第９図に示すプ
ログラムを格納している。ランダムアクセスメモリ（以
下単にＲＡＭという）６２はマスク１５の透孔２５の位
置データ等を一時的に記憶する。そして、ＭＰＵ５４は
ＲＯＭ５６内のプログラムに従い、前記カメラ４５及び
センサー８からの入力に基づいて駆動回路５７を介して
モニターテレビ４に必要な画像を表示させるとともに、
駆動回路５８，５９．６０を介して前記パルスモータ１
６，１７．１８を回転動作させ、スクリーン枠１２を移
動させる。

次に、第８図及び第９図のフローチャートを中心に以上
のように構成された印刷檄の動作を説明する。

前述したように、第８図及び第９図に示すフローチャー
トは前記ＲＯＭ５６に格納されたプログラムに従いＭＰ
ＬＪ５４の制御の下に進行する。さて、印刷位置に搬送
されてきた基板Ｐがその印刷位置においてチャック６に
より把持されるとともに、支持板７により下方から支持
され、センサ８によりその状態が検出される（ステップ
Ｓ１゜なお、以下ステップを省略する）と、スクリーン
枠１２が下降されてマスク１５が基板Ｐの上面に近接対
向する（Ｓ２）。次に、カメラ４５がホームポジション
Ｈからマスク１５の一方の透孔２５（この透孔の位置を
Ａ点とする）と対向する位置まで移動され（８３）、引
き続きシリンダ４４によりカメラ４５が下降される（Ｓ
４）。そして、Ａ点の透孔２５にピントが合わされ（Ｓ
５）、同透孔２５の中心の位置が演算される（Ｓ６）。

なお、透孔２５の中心位置は二値化されたデータにより
判別することができる。次いで、その演梓された中心位
置が位置データとしてＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ７）
。

次に、同じくＡ点の基板Ｐの認識マークＰＢに対してピ
ントが合わされ（Ｓ８）、その中心位置が演算されて（
Ｓ９）、それが位置データとしてＲＡＭ６２に記憶され
る（８１０）。

そして、カメラ４５がマスク１５の他方の透孔２５の位
置（以下この位置をＢ点とする）へ移動し、そのＢ点の
基板Ｐの認識マークＰａに対してピントが合わされる（
Ｓ１２＞。そして、認識マークＰＢの中心位置が演算さ
れ（８１３）、その中心位置が位置データとしてＲＡＭ
６２に記憶される（３１４）。次いで、Ｂ点の透孔２５
に対してピント合わせが行われ（Ｓ１５）、その透孔２
５の中心位置が演算されて（８１６）、その中心位置が
位置データとしてＲＡＭ６２に記憶される（８１７）。

そして、カメラ４５が上昇してホームポジションＨへ復
帰移動されるとともに、予め登録されているマスク１５
の同透孔２５の位置データと、カメラ４５によって検出
された透孔２５の位置データとが比較されてマスク１５
の位置が検出されるとともに、同マクス１５の透孔２５
の位置に対して基板ＰのマークＰＢの位置が比較されて
、基板Ｐとマスク１５との間のずれ量が演算されるとと
もに、それに基づいて位置ずれの有無が判別される（８
１９，８２０）。そして、ずれている場合にはパルスモ
ータ１６，１７．１８の少なくとも一つが回転動作され
て、マスク１５の透孔２５と基板Ｐの認識マークＰＢと
のそれぞれ中心が一致してずれが修正されるようにマス
ク１５の補正移動が行われる（Ｓ２１）。この場合、マ
スク１５を補正移動させる方法としては、パルスモータ
１６．１７の同時同方向回転又はパルスモータ１８のみ
の回転によりマスク１５をＸ方向、Ｙ方向へ直線移動さ
せて、Ａ点又はＢ点の一方において透孔２５の中心と認
識マークＰａの中心とを一致させた後に、パルスモータ
１６，１７をそれぞれ逆方向に回転させるとともにパル
スモータ１８を正又は逆方向へ回転させて、マスク１５
を既に一致させた透孔２５及び認識マークＰＢの中心を
中心として回転させることにより、Ｂ点又はＡ点の他方
の透孔２５の中心と認識マークＰａとの中心とを一致さ
せる方法がある。又、他の方法としては、パルスモータ
１６．１７の同時異方向への回転動作及びパルスモータ
１８の正又は逆回転動作によりマスク１５と基板Ｐとの
向きを一致させ、すなわちＡ点及びＢ点におけるずれ量
を同一にし、その後パルスモータ１６，１７の同時同方
向回転あるいはパルスモータ１８の正又は逆回転により
マスク１５をＸ方向、Ｙ方向へ直線移動させて両道孔２
５と両認識マークＰａとのそれぞれ中心を一致させる方
法がある。

以上のようにして両道孔２５と両認識マークＰＢの中心
が一致した後は通常の印刷工程に移行する（Ｓ　２２　
）。又、前記８２０における判別においてずれが生じて
ない場合には８２１をスキップして印刷工程に移行する
。そして、この印刷工程においては透孔２５と認識マー
クＰａとの一致によりマスク１５と基板Ｐとが所定の位
置関係をもって正確に位置合わせされているので、ペー
ストが同基板Ｐに対して正確な位置関係をもって転写さ
れる。

以上は、Ａ点及びＢ点の両方においてマスク１５の透孔
２５の位置及び基板Ｐの認識マークＰＢの位置を検出し
たが、マスク１５の透孔２５の中心位置データはマスク
１５が移動するごとに書き換えられるので、印刷が行わ
れる毎に透孔２５の位置を検出することは必ずしも行わ
なくてもよく、基板Ｐの認識マークＰＢの検出のみでょ
ので、以下にその説明をする。すなわち、第９図におい
て基板Ｐのチャックの確！（８３１）、マスクの下降（
８３２）、カメラ４５のホームポジション１」からＡ点
への移動（８３３）、カメラ４５の下降（Ｓ３４）を経
た後に、透孔２５の中心位置検出を省略して、認識マー
クＰａの中心位置の検出が行われる（Ｓ３５及び８３６
）。次いで、その中心位置のＲＡＭ６２への記憶（８３
７）、カメラ４５のＢ点へ移動（８３８）を経て、再び
透孔２５の位置検出を省いて認識マークＰａの中心位置
検出が行われ（Ｓ３９及び５４０）、それがＲＡＭ６２
に記憶される（８４１）。

そして、カメラ４５が上昇してホームポジション日へ復
帰した後に（８４２）、前記３３７．４１において設定
されたＫＬｉマークＰａの位置データと、前回の印刷工
程で設定された透孔２５の位置データとに基づいて基板
Ｐとマスク１５との間のずれ量が演算されて（Ｓ４３）
、ずれが生じていると判断された場合には（８４４）、
前記第８図の場合と同様にしてずれ修正のための７スク
１５の補正移動が行われる。そして、マスク１５の補正
移動によりマスク１５の透孔２５の位置が移動されたた
めに、パルスモータ１６．１７Ｌ　１８の回転量のデー
タを基にして、透孔２５の位置データの書き換えが行わ
れる（３４６）。前記Ｓ４４における判別においてずれ
が生じていないと判断された場合には前記８４５及びＳ
４６は当然スキップされる。そして、印刷回数が設定回
数に達したか否かが判別され（８４７）、達していない
場合には前記ステップＳ３１に戻る。又、印刷回数が設
定された回数、例えば５０回に達した場合には、前記第
８図のステップＳ１に進行し、そこで透孔２５及び認識
マークＰＢの両方の位置検出及びそれに伴うマスク１５
の補正移動が行われた後に、再び第９図のステップ８３
１に進行する。

つまり、マスク１５の補正移動が行われるたびに、その
透孔２５の位置データが書き換えられるため、基板Ｐの
認識マークＰａの位置検出にともなう基板Ｐとマスク１
５との間の位置ずれの判別にはＷＡｍを生じるおそれは
ほとんどないが、駆動系のバックラッシュ等の影響によ
り書き換えられた透孔２５の位置データと実際の透孔２
５の位置との間にずれが生じることがないとはいえず、
そのだめに印刷回数が設定回数に達する毎に？スフ１５
の透孔２５の位置を実際に検出する。従って、第９図に
示された動作を行わずに、印刷が行われる毎に、毎回透
孔２５の位置を検出してもよいことは当然であり、この
場合でも、第９図の場合の動作と比較して透孔２５の検
出に要する時間が若干かかるのみで、全体の時間はそれ
径異ならない。

以上のように、この印刷機を使用した印刷方法において
は、試し刷りを必要とすることなく、認識マークＰＢの
検出により基板Ｐとマスク１５との位置関係を正確に一
致させて印刷を行うことができる。しかも、基板Ｐとマ
スク１５との位置合わせがマスク１５が基板Ｐに近接対
向した印刷可能な位置で行われ、位置検出後、基板が搬
送されたり、マスクが閉じる方向へ移動されたりという
ことが全くないので、印刷機の機械的精度や基板の外形
寸法精度、孔精度には無縁であり、カメラもマスクの上
方から下方を概形するのみのもので、マスクと基板との
間にカメラを出入させる機構は不要となり、高い機械的
精度を要求されたり、構成が複雑になったりすることは
ない。しがも、基板Ｐとマスク１５との位置検出をそれ
ぞれ異なる位置で行うものではないため、印刷位置以外
に位置検出のための機構を設ける必要がなく、印刷機全
体が大型化することもない。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、次のような態様で具体化してもよい。

（１）基板Ｐの認識マークＰａ及びマスク１５の透孔２
５の形状を任意に変更すること。要−づるに、透孔２５
から認識マークＰＢの位置を認識できるものであれば、
透孔２５及び認識マークＰ　［３の形状は四角形に限ら
ない。

（２）カメラ４５をＡ点及び８点にそれぞれ対応して２
台設けること。このようにすればカメラ４５の移動が不
要となり、その分だけ印刷時間を短くすることができる
。

（３）マスク１５と基板Ｐとの位置合ゎせを、基板Ｐが
水平面内で移動されて行われるように構成すること。こ
の場合は基板Ｐを把持したチャック６の動きにより位置
合わせが行われるようにするのが良い。

（４）マスク１５と基板Ｐとの位置合ゎせを基板Ｐ及び
マスク１５の両方が移動されて行われるように構成する
こと。この場合、マスク１５及び基板Ｐの一方が水平面
内における回動を、他方が同水平面内における直線移動
を行うようにする。

（５）一方の認識マークＰａを認識してまずずれ修正を
行い、その後、他方の認識マークＰＢを認識して２回目
のずれ修正を行うように構成すること。

（６）その他発明の趣旨を逸脱しない範囲で印刷機の各
部の構成を種々変更すること。

［発明の効果］ 以上実施例において例示したように、この発明において
はマスクが基板に近接対向した印刷可能な状態でマスク
の透孔を介して基板の位置を検出するため、試し刷り等
が不要になって印刷作業を効率良（行うことができると
ともに、高い機械精度を要求されたり、構成が複雑にな
ったり、全体が大型化したりするということを防止でき
る効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクを補正移動させる構成を示す平面図、第
２図は印刷機の正面図、第３図は印刷機構を示す簡略斜
視図、第４図はマスクとテレビカメラとの関係を示す平
面図、第５図は位置検出状態を示す分解斜視図、第６図
は透孔と認識マークとの関係を示す一部平面図、第７図
は印刷機の電気的構成を示すブロック図、第８図は透孔
検出動作を含む印刷機の動作フローチャート、第９図は
透孔検出動作を含まないフローチャートである。 １５・・・マスク、１６，１７．１８・・・パルスモー
タ、２４・・・スクリーン目、２５・・・透孔、３４・
・・スキージ、４５・・・テレビカメラ、５１・・・制
御回路、制御回路５１が判別手段を構成し、制御回路５
１及びテレビカメラ４５が光学認識装置を構成し、制御
回路５１及びパルスモータ１６．１７．１８が修正手段
を構成している。 特許出願人　　シーケーディ　株式会社代　理　人　　
弁理士　　恩１）博宣 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷パターンを形成するスクリーン目が透設された
   マスクを基板上に配置して、スキージにより前記スクリ
   ーン目を介して基板上にペーストを転写させる印刷方法
   において、 前記マスクに透孔を形成するとともに、同透孔に対応し
   て基板にマークを付し、マスクを基板上に近接配置した
   印刷可能状態において透孔を介して前記マークを光学的
   に認識してマスクと基板との位置関係を判別し、その位
   置関係が正規のものからずれている場合には基板及びマ
   スクの少なくとも一方を移動させて両者の位置関係を修
   正することを特徴とした印刷方法。
2. ２．印刷パターンを形成するスクリーン目が透設され、
   基板に対して接離可能なマスクと、スクリーン目を介し
   て前記基板上にペーストを転写させるスキージとを有す
   るスクリーン印刷機において前記マスクは透孔を有して
   いることと、 前記透孔を介して前記基板に付されたマークを光学的に
   認識するための光学認識装置と、 前記光学認識装置による認識により基板とマスクとのず
   れの有無及びずれ量を判別する判別手段と、 ずれが存在した場合、そのずれ量に応じてマスクと基板
   との位置関係を修正する修正手段とを備えたことを特徴
   とする印刷機。