特許 7198975 印刷システムおよび印刷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-22

(45)【発行日】2023-01-05

(54)【発明の名称】印刷システムおよび印刷方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20221223BHJP

   B41F 35/00 20060101ALI20221223BHJP

   B41M 1/12 20060101ALI20221223BHJP

   B41F 15/08 20060101ALI20221223BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 512B

H05K3/34 505D

B41F35/00 C

B41M1/12

B41F15/08 303E

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018224310

(22)【出願日】2018-11-30

(65)【公開番号】P2020088297

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-09-03

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】河内 満

(72)【発明者】

【氏名】田中 哲矢

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 浩貴

(72)【発明者】

【氏名】萬谷 正幸

【審査官】柴垣 宙央

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１８４４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５１０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２５４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３４８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２８１１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｂ４１Ｆ ３５／００

Ｂ４１Ｍ １／１２

Ｂ４１Ｆ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に半田を印刷する印刷システムであって、
所定の開口を有するマスクを介して、前記基板上に形成された複数の電極パターンに半田を印刷する印刷装置と、
前記印刷された半田を検査する検査装置と、
前記基板の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターンを特定する特定部と、
前記特定された少なくとも１つの電極パターンに印刷された半田の検査結果に基づいて印刷不良の予兆を判定する予兆判定部を有する、印刷システム。

【請求項2】

請求項１に記載の印刷システムであって、
前記印刷装置および前記検査装置と通信ネットワークを介して接続されるとともに、前記検査装置から検査結果を受信する管理装置を有し、
前記管理装置は、前記特定部と、前記予兆判定部を有する、印刷システム。

【請求項3】

請求項２に記載の印刷システムであって、
前記検査装置は、全ての前記電極パターンに印刷された半田の検査を行い、
前記予兆判定部は、前記検査装置による検査結果から、前記特定部により特定された前記電極パターンに印刷された半田の検査結果を抽出して印刷不良の予兆を判定する、印刷システム。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の印刷システムであって、
前記特定部は、前記電極パターンから前記マスクの底面までの距離を求め、前記距離が所定値よりも高い電極パターンを印刷難易度が高いと評価する、印刷システム。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の印刷システムであって、
前記特定された電極パターンに印刷された半田の検査結果は、少なくとも一つの印刷パラメータを含み、
前記予兆判定部は、前記印刷パラメータを所定値と比較して印刷不良の予兆を判定する、印刷システム。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の印刷システムであって、
前記予兆判定部は、印刷不良の予兆があると判定した場合、前記印刷装置に対して、前記マスクのクリーニングおよび印刷条件の変更のうち少なくとも１つを指示する、印刷システム。

【請求項7】

基板に半田を印刷する印刷方法であって、
所定の開口を有するマスクを介して、前記基板上に形成された複数の電極パターンに半田を印刷する印刷工程と、
前記印刷された半田を検査する検査工程と、
前記基板の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターンを特定する特定工程と、
前記特定された少なくとも１つの電極パターンに印刷された半田の検査結果に基づいて印刷不良の予兆を判定する予兆判定工程とを含む、印刷方法。

【請求項8】

請求項７に記載の印刷方法であって、
前記検査工程において、全ての前記電極パターンに印刷された半田の検査を行い、
前記予兆判定工程において、前記検査工程における検査結果から、前記特定工程により特定された前記電極パターンに印刷された半田の検査結果を抽出して印刷不良の予兆を判定する、印刷方法。

【請求項9】

請求項８に記載の印刷方法であって、
前記特定工程において、前記電極パターンから前記マスクの底面までの距離を求め、前記距離が所定値よりも高い電極パターンを印刷難易度が高いと評価する、印刷方法。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか一項に記載の印刷方法であって、
前記特定された電極パターンに印刷された半田の検査結果は、少なくとも一つの印刷パラメータを含み、
前記予兆判定工程において、前記印刷パラメータを所定値と比較して印刷不良の予兆を判定する、印刷方法。

【請求項11】

請求項７から１０のいずれか一項に記載の印刷方法であって、
前記印刷工程では印刷装置によって複数の前記電極パターンに半田を印刷し、
前記予兆判定工程において、印刷不良の予兆があると判定した場合、前記印刷装置に対して、前記マスクのクリーニングおよび印刷条件の変更のうち少なくとも１つを指示する、印刷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に部品接合用の半田を印刷する印刷システムおよび印刷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に電子部品を実装して実装基板を製造する部品実装ラインでは、基板のランドに部品接合用の半田がスクリーン印刷により供給される。スクリーン印刷はマスクに形成された開口を介して基板のランドにペースト状の半田を転写する方式であり、開口への半田を充填するスキージングや開口内の半田をランドに転写する版離れを適正に行って良好な印刷結果を得るためには、印刷対象に応じて適正な印刷条件を設定することが求められる。

【0003】

このような印刷条件の設定を適正に行う方法として、従来より実際に印刷作業が行われた基板を検査した結果に基づいて印刷条件の設定を行う方法が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、実装基板の生産の過程で印刷済みの基板を印刷状態を検査し、印刷した半田の座標、半田面積、半田高さ等について統計処理を行い、統計量が基準値と差異がある箇所、すなわち印刷不良が起こり易い場所を特定して、印刷不良の予兆検出を行うようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１３５４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術を含め、印刷済みの基板の検査結果に基づいて印刷不良を検出する方法においては、以下に述べるような課題があった。すなわち従来技術において、不良が起こり易い場所を高精度で特定するためには、基板への半田印刷を十分なデータ数を取得可能な回数以上行った上で印刷結果の統計処理を行う必要がある。このため、統計処理の最中に不良が発生した場合は破損基板や作業ロスが発生することとなり、生産効率の低下を招くことが避けられない。このように、従来技術には印刷不良の予兆を効率的に検出することが困難であるという課題があった。

【0006】

そこで本発明は、印刷不良の予兆を高精度で効率的に検出して安定した印刷状態を管理することができる印刷システムおよび印刷方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の印刷システムは、基板に半田を印刷する印刷システムであって、所定の開口を有するマスクを介して、前記基板上に形成された複数の電極パターンに半田を印刷する印刷装置と、前記印刷された半田を検査する検査装置と、前記基板の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターンを特定する特定部と、前記特定された少なくとも１つの電極パターンに印刷された半田の検査結果に基づいて印刷不良の予兆を判定する予兆判定部を有する。

【0008】

本発明の印刷方法は、基板に半田を印刷する印刷方法であって、所定の開口を有するマスクを介して、前記基板上に形成された複数の電極パターンに半田を印刷する印刷工程と、前記印刷された半田を検査する検査工程と、前記基板の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターンを特定する特定工程と、前記特定された少なくとも１つの電極パターンに印刷された半田の検査結果に基づいて印刷不良の予兆を判定する予兆判定工程とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、印刷不良の予兆を高精度で効率的に検出して安定した印刷状態を管理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の印刷システムの構成を示すブロック図

【図2】本発明の一実施の形態の印刷システムを構成する印刷装置の断面図

【図3】本発明の一実施の形態の印刷システムにおける印刷難易度の説明図

【図4】本発明の一実施の形態の印刷システムにおける印刷状態の予兆管理の処理フローを示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、印刷システム１の構成を説明する。印刷システム１は、部品が実装された実装基板を製造する部品実装システムに組み込まれ、基板に部品を接合するための半田を部品搭載前の基板に印刷する機能を有する。

【0012】

図１において、印刷システム１は、印刷装置２、検査装置３および印刷装置２、検査装置３と通信ネットワーク４を介して接続された管理装置５を有している。印刷装置２、検査装置３は、部品実装システムが有する部品実装ラインの一部を構成する。印刷装置２は部品実装ラインの上流側設備から供給された基板を対象としてスクリーン印刷を実行する。

【0013】

スクリーン印刷においては、複数の開口が形成されたマスク（図２に示すマスク２２参照）を介して基板上に形成された複数の電極パターンに半田を印刷する。検査装置３は、印刷装置２によって基板に印刷された半田を検査する。この検査により印刷状態が良好と判定された基板は下流側の部品実装装置（図示省略）に受け渡され、後続の部品実装作業が実行される。

【0014】

ここで図２を参照して、印刷装置２の構造を説明する。図２において、印刷装置２は、基板位置決め部１１の上方にスクリーン印刷部２１を配設して構成されている。基板位置決め部１１は、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３およびθ軸テーブル１４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル１５、第２のＺ軸テーブル１６を組み合わせて構成されている。

【0015】

第１のＺ軸テーブル１５の構成を説明する。θ軸テーブル１４の上面に設けられた水平なベースプレート１４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート１５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート１５ａは、複数の送りねじ１５ｃをモータ１５ｂによって回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

【0016】

ベースプレート１５ａには垂直フレーム１５ｄが立設されており、垂直フレーム１５ｄの上端部には基板搬送機構１８が保持されている。基板搬送機構１８は基板搬送方向（Ｘ方向－－図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板２０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル１５を駆動することにより、基板搬送機構１８によって保持された状態の基板２０を、基板搬送機構１８とともに後述するスクリーン印刷部２１に対して昇降させることができる。

【0017】

基板搬送機構１８は上流側および下流側に延出し、上流側から搬入された基板２０は基板搬送機構１８によって搬送され、さらに基板位置決め部１１によって位置決めされる。そしてスクリーン印刷部２１によって印刷が行われた後の基板２０は、基板搬送機構１８によって下流側に搬出され、検査装置３に搬入されて印刷検査の対象となる。

【0018】

第２のＺ軸テーブル１６の構成を説明する。基板搬送機構１８とベースプレート１５ａの中間には、水平なベースプレート１６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート１６ａは、複数の送りねじ１６ｃをモータ１６ｂによって回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート１６ａの上面には、上面に基板２０を保持する下受け面が設けられた基板下受部１７が配設されている。

【0019】

第２のＺ軸テーブル１６を駆動することにより、基板下受部１７は基板搬送機構１８に保持された状態の基板２０に対して昇降する。そして基板下受部１７の下受け面が基板２０の下面に当接することにより、基板下受部１７は基板２０を下面側から支持する。基板搬送機構１８の上面にはクランプ機構１９が配設されている。クランプ機構１９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材１９ａを備えており、一方側のクランプ部材１９ａを駆動機構１９ｂによって進退させることにより、基板２０を両側からクランプして固定する。

【0020】

次に基板位置決め部１１の上方に配設されたスクリーン印刷部２１について説明する。図２において、マスク枠２２ａにはマスク２２が展張されており、マスク２２には、基板２０において印刷対象となる電極パターン２０ａ（図３（ｂ）参照）の形状・位置に対応して、開口２２ｂが設けられている。

【0021】

マスク２２上には印刷ヘッド２３が配設されている。印刷ヘッド２３は、水平なプレート２４にスキージ２６を昇降させてマスク２２に押圧する印圧付与機構２５を配設した構成となっている。印圧付与機構２５はスキージ２６をマスク２２に押圧する印圧値を調整することが可能となっている。この印圧値は、印刷状態の良否と関連した印刷条件の一つであり、検査装置３による検査結果に応じて印圧値を調整することにより、印刷状態を改善することができる。

【0022】

プレート２４の下面にはスキージ移動機構２７を構成するナット部材２７ｃが結合されている。ナット部材２７ｃには、スキージ移動モータ２７ａによって回転駆動される送りねじ２７ｂが螺合している。スキージ２６を下降させてマスク２２に押圧した状態でスキージ移動モータ２７ａを駆動することによりスキージ２６は印刷ヘッド２３とともにＹ方向に移動する。これにより、スキージ２６はマスク２２の上面でＹ方向（スキージング方向）に移動する。このスキージ２６のスキージ移動速度は、前述の印圧値と同様に印刷状態の良否と関連した印刷条件の一つであり、検査装置３による検査結果に応じてスキージ移動速度を調整することにより、印刷状態を改善することができる。

【0023】

次に、マスク２２の下面をクリーニングするマスククリーニング機構２８について説明する。図２に示すように、本実施の形態においては、マスククリーニング機構２８はカメラヘッド移動機構（図示省略）によりカメラヘッドユニット２９と一体的にＹ方向に移動する構成となっている。カメラヘッドユニット２９は、基板２０を上方から撮像するための基板認識カメラ２９ａと、マスク２２を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ２９ｂとを備えており、カメラヘッドユニット２９を移動させることにより、基板２０の認識とマスク２２の認識とを同時に行うことができる。

【0024】

マスククリーニング機構２８は卷回状態で供給されるクリーニングペーパ（図示省略）が装着されたクリーニングヘッド２８ａを備えている。クリーニングヘッド２８ａをマスク２２の下面に押しつけた状態で、マスククリーニング機構２８をＹ方向に移動させることにより、マスク２２の下面に付着した半田ペーストなどの付着異物がクリーニングされる。このクリーニングは、付着異物をクリーニングペーパによって拭き取り、さらにクリーニングヘッド２８ａが備えた吸引機能によって吸引除去することにより行われる。これにより、マスク２２の下面がクリーニングされ、マスク２２の下面の汚損に起因する印刷不良を改善することができる。

【0025】

カメラヘッドユニット２９による基板２０やマスク２２の認識を行わず、またマスククリーニング機構２８によるマスククリーニングを行わないときには、カメラヘッドユニット２９、マスククリーニング機構２８はともに基板位置決め部１１の上方から側方に退避する。そしてマスククリーニングを実行する際には、マスククリーニング機構２８をカメラヘッドユニット２９とともにマスク２２の下方に進出させる。

【0026】

次に印刷装置２による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構１８によって基板２０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル１６を駆動して基板下受部１７を上昇させ、基板２０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１１を駆動して基板２０をマスク２２に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル１５を駆動して基板２０を基板搬送機構１８とともに上昇させてマスク２２の下面に当接させ、次いで基板２０をクランプ機構１９によってクランプする。これにより、印刷ヘッド２３によるスキージングにおいて、基板２０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペースト状の半田が供給されたマスク２２上でスキージ２６を摺動させることにより、開口２２ｂを介して基板２０に形成された電極パターン２０ａには半田が印刷される。

【0027】

上述のスクリーン印刷において良好な印刷状態を確保するためには、印刷装置２の各部の動作態様を規定する印刷条件を、印刷に用いられるマスク２２や使用される印刷材料に適合させる必要がある。このような印刷条件としては、前述の印圧値やスキージ移動速度がある。さらに、マスククリーニング機構２８によるマスククリーニングを適切に行って、マスク２２の下面を清浄な状態に保つ必要がある。

【0028】

ところが実際の生産現場では、上述の印刷条件が常に適正な状態に設定されているとは限らず、これら不適切な印刷条件に起因して印刷状態の不良を招く場合がある。このような印刷状態の不良は、印刷対象の基板２０とマスク２２の組み合わせにおいて、最も印刷難易度が高い印刷部位、すなわちマスク２２に形成された複数の開口２２ｂのうち、半田の充填や版離れが難しい開口２２ｂに端的に現れる。

【0029】

本実施の形態においては、このような最も印刷難易度が高い印刷部位を予め特定する。そして検査装置３によって取得された検査結果のうち、特定された印刷部位を監視して不良発生の予兆を検出し、予兆が検出されたならば印刷装置２に対して適正な印刷条件に変更するように復元指示を行うようにしている。

【0030】

以下、このような印刷状態の予兆管理を適切に行うために、印刷システム１において各装置が備えた構成について説明する。図１において、印刷装置２は通信部３１を介して通信ネットワーク４と接続されている。さらに通信部３１は、印刷制御部３２、記憶部３３と接続されている。印刷制御部３２は、図２に示す基板位置決め部１１、印刷ヘッド２３、スキージ移動機構２７、印圧付与機構２５、マスククリーニング機構２８を制御する。記憶部３３は、前述の印刷値やスキージ移動速度などの印刷条件データ３３ａを記憶する。印刷制御部３２が印刷条件データ３３ａに基づいて図２に示す各部を制御することにより、作業対象の基板２０へのスクリーン印刷が実行される。

【0031】

検査装置３は、通信部４１を介して通信ネットワーク４と接続されている。さらに通信部４１は、検査制御部４２、検査実行部４３、記憶部４４と接続されている。検査実行部４３は印刷装置２によって印刷が行われた後の基板２０をカメラによって撮像し、撮像によって取得した画像を認識処理することにより、印刷状態の良否を検査する。記憶部４４は、検査実行部４３における撮像時の照明条件や、良否の判定に適用される判定閾値などの検査用データ４４ａを記憶する。

【0032】

検査制御部４２が検査用データ４４ａに基づいて検査実行部４３を制御することにより、作業対象の基板２０についての印刷検査が実行される。この印刷検査においては、全ての開口２２ｂを介して全ての電極パターン２０ａに印刷された半田の検査を行うようになっている。この印刷検査により取得された検査結果は、通信部４１および通信ネットワーク４を介して管理装置５に送信される。

【0033】

管理装置５は、通信部５１を介して通信ネットワーク４と接続されており、印刷装置２および検査装置３と接続されてこれら各装置との間でデータの授受が可能となっている。これにより、管理装置５は検査装置３から印刷検査の検査結果を受信する。通信部５１は、管理制御部５２、特定部５３、予兆判定部５４、表示部５５、記憶部５６と接続されている。表示部５５は液晶パネルなどのモニタであり、管理装置５への操作入力の入力画面などの各種の画面を表示する。記憶部５６には、ガーバーデータ５６ａ、基板データ５６ｂおよび実装データ５６ｃが記憶されている。

【0034】

ガーバーデータ５６ａは、マスク２２における開口２２ｂの形状や配置を規定するデータである。基板データ５６ｂは、基板２０の形状に関するデータ、すなわち電極形成面における電極パターン２０ａ、レジスト２０ｂ、シルク２０ｃの形状や配置を規定するデータである。また実装データ５６ｃは、基板２０における部品実装点の位置座標など実装動作に関連するデータであり、このデータにより電極パターン２０ａや開口２２ｂの位置情報が提供される。以下に説明する特定部５３、予兆判定部５４による処理においては、ガーバーデータ５６ａ、基板データ５６ｂ、実装データ５６ｃが参照される。

【0035】

管理制御部５２は管理装置５の全体の処理を制御する。特定部５３は、基板２０を印刷対象としてマスク２２を用いて実行される印刷動作において、印刷難易度が高い少なくとも１つの印刷部位を特定する処理を行う。ここで、印刷難易度が高い印刷部位の定義について説明する。本実施の形態では、印刷難易度として、マスク２２に形成された開口２２ｂのアスペクト比に基づく第１の印刷難易度と、基板２０の電極形成面において電極パターンやレジストなどの凹凸部分の存在によって生じる凹部形状の度合いに基づく第２の印刷難易度とを選択的に、もしくは併用的に用いるようにしている。

【0036】

アスペクト比は、開口２２ｂの開口サイズと開口深さの比を示しており、開口サイズに対する開口深さの割合が大きいほど、すなわちアスペクト比が大きいほど、開口２２ｂ内への半田の充填の難度が高くなるとともに、充填された半田を開口２２ｂ内から離脱させる版離れの難度も高くなる。

【0037】

図３（ａ）は、上述のアスペクト比の具体例として、マスク２２に形成される開口形状が矩形の開口２２ｂの３次元形状を模式的に示している。開口２２ｂは、幅寸法Ｗに長さ寸法Ｌを乗じた底面積Ａｂと、幅寸法Ｗ及び長さ寸法Ｌで求められる開口外周長さにマスク厚みｔＭを乗じた内側面積Ａｓによって形状が特定される。そして印刷難易度の指標値としてのアスペクト比Ｒａは、内側面積Ａｓを底面積Ａｂで除する（Ｒａ＝Ａｓ／Ａｂ）ことによって求められる。なお、アスペクト比の定義は任意であり、開口２２ｂの幅寸法と開口深さとの比率をアスペクト比と定義するようにしてもよい。

【0038】

図３（ｂ）は、スクリーン印刷において基板２０の電極形成面をマスク２２の下面に当接させてスキージングを実行する状態を示している。基板２０において半田が印刷される電極パターン２０ａの周囲はレジスト２０ｂによって囲まれており、さらにレジスト２０ｂの上面には、シルク２０ｃが形成されている。電極パターン２０ａ、レジスト２０ｂ、シルク２０ｃはそれぞれランド厚みｔＬ、レジスト厚みｔＲ、シルク厚みｔＳを有している。

【0039】

このため、シルク２０ｃをマスク２２の下面に当接させた状態では、電極パターン２０ａの上面とマスク２２の底面との間には、距離Ｄ（Ｄ＝ｔＳ＋ｔＲ－ｔＬ）を有する空隙が存在している。この空隙はマスク２２の開口２２ｂと連通していることから、スクリーン印刷動作においては開口２２ｂの深さ（マスク２２のマスク厚みｔＭ）が距離Ｄだけ延長されたような影響を与える。これにより、前述のアスペクト比による影響と同様に、距離Ｄが大きいほど開口２２ｂ内への半田の充填の難度が高くなるとともに、充填された半田を開口２２ｂ内から離脱させる版離れの難度も高くなる。すなわち電極パターン２０ａの上面とマスク２２の底面との間に空隙が存在する印刷部位では、距離Ｄが大きいほど印刷難易度を高める作用を有する。

【0040】

本実施の形態においては、このような印刷難易度が高いと想定される印刷部位を予め特定しておき、検査装置３によって取得された検査結果のうち、特定された印刷部位を監視して不良発生の予兆を検出するようにしている。以下に説明する実施例においては、基板２０をマスク２２にセットした状態における電極パターン２０ａからマスク２２底面までの距離Ｄを印刷難易度の指標値とする第２の印刷難易度を用いる例について説明する。

【0041】

すなわち、特定部５３は、電極形成面における電極パターン２０ａ、レジスト２０ｂ、シルク２０ｃの形状および配置など、基板２０の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターン２０ａを特定する処理を行う。この処理においては、記憶部５６に記憶された基板データ５６ｂが参照される。すなわち、特定部５３は基板データ５６ｂに含まれる上述のデータを参照して、電極パターン２０ａからマスク２２の底面までの距離Ｄを求める。次いで特定部５３は、求められた距離Ｄが所定値、すなわち予め設定された固定閾値もしくは適宜設定された可変閾値よりも高い電極パターン２０ａを印刷難易度が高いと評価する。

【0042】

そして予兆判定部５４は、特定された少なくとも一つの電極パターン２０ａに印刷された半田の検査結果に基づいて、印刷不良の予兆を判定する処理を行う。ここでは、検査装置３によって全ての電極パターン２０ａに印刷された半田の検査を行い、これらの検査結果が予兆判定部５４に送られて予兆判定部５４による監視の対象となる。そして予兆判定部５４は、検査装置３による検査結果から特定部５３により特定された電極パターン２０ａに印刷された半田の検査結果を抽出して、印刷不良の予兆を判定する。

【0043】

ここで検査装置３によって取得された検査結果、すなわち特定された電極パターン２０ａに印刷された半田の検査結果は、少なくとも一つの印刷パラメータ、すなわち印刷された半田の良否判定に供される計測データを含んでいる。ここで良否判定に供される計測データとしては、電極パターン２０ａに印刷された半田の２次元的な領域を示す印刷面積、半田の３次元的な大きさを示す半田体積あるいは立体的高さを示す半田高さなど、印刷対象の特性に応じて適宜選定されたデータ形態が印刷パラメータとして用いられる。そして予兆判定部５４は、このようにして求められた印刷パラメータを所定値、すなわち予め予兆判定用に設定された閾値と比較して印刷不良の予兆を判定する。

【0044】

このようにして予兆判定部５４が印刷不良の予兆があると判定した場合には、予兆判定部５４は印刷装置２の印刷制御部３２に対して印刷状態の改善のための処理の実行を指示する。この指示を受けた印刷制御部３２は、以下の印刷状態改善のための処理のうちの少なくとも一つあるいは複数の処理を実行する。すなわち印刷制御部３２は、スキージ移動機構２７を制御してスキージ２６の移動速度を予め設定された印刷状態改善指針に従って変更する。また印刷制御部３２は、印圧付与機構２５を制御して、スキージ２６をマスク２２に押圧する印圧を同様に印刷状態改善指針に従って変更する。

【0045】

さらに、印刷不良の予兆がマスク２２の汚損に起因するものであると判断した場合には、印刷制御部３２はマスククリーニング機構２８を制御して、マスク２２の下面のクリーニングを実行する指示を行う。すなわちここでは、予兆判定部５４は、印刷不良の予兆があると判定した場合には、予兆判定部５４は印刷装置２に対してマスク２２のクリーニングおよび印刷条件の変更のうち少なくとも一つを指示するようになっている。

【0046】

なお本実施の形態においては、管理装置５が特定部５３、予兆判定部５４を有する構成となっているが、この構成は必須ではなく、管理装置５以外の設備に特定部５３、予兆判定部５４を設けるようにしてもよい。すなわち、管理装置５を有しない設備構成の場合には、印刷装置２または検査装置３のいずれか、またはそれ以外の装置に特定部５３、予兆判定部５４の機能を持たせるように構成してもよい。

【0047】

次に印刷システム１において実行される印刷状態の予兆管理における処理について、図４のフローに則して説明する。図４において、（ＳＴ１）～（ＳＴ５）は、印刷システム１において印刷装置２による印刷動作、検査装置３による検査動作が開始される前の準備作業を示している。そして（ＳＴ６）以降の処理は、印刷装置２による印刷動作、検査装置３による検査動作が開始された後に実行される処理を示している。

【0048】

まず処理が開始されると印刷難易度判定用のデータを入力する（ＳＴ１）。ここでは、印刷難易度の指標値として前述のように電極パターン２０ａからマスク２２の底面までの距離Ｄが用いられることから、作業対象となる基板２０に対応した基板データが管理装置５に入力され、記憶部５６に基板データ５６ｂとして記憶される。なお、印刷難易度の指標値を求めるために必要なランド厚みｔＬ、レジスト厚みｔＲ、シルク厚みｔＳ（図３（ｂ）参照）が提供されていない場合には、検査装置３が有する３次元計測機能を利用して各部の厚み計測を行うようにする。

【0049】

次いで特定部５３により印刷難易度の判定を行う（ＳＴ２）。ここでは、まず記憶部５６に記憶された基板データ５６ｂが読み込まれ、基板データ５６ｂに基づき対象となる基板２０に形成された全ての電極パターン２０ａについて、図３（ｂ）に示す距離Ｄが算出される。次いで予兆判断の対象となる電極パターン２０ａを特定する（ＳＴ３）。すなわち算出された電極パターン２０ａからマスク２２の底面までの距離Ｄが予め設定された閾値よりも大きい電極パターン２０ａを印刷難易度が高い電極パターン２０ａと判定し、予兆判断の対象として特定する。

【0050】

次に予兆判定部５４により予兆判断の限度となる印刷パラメータの閾値を設定する（ＳＴ４）。ここでは、検査装置３による半田検査の検査結果として出力される印刷パラメータ、すなわち半田面積、半田体積などの計測値について、予兆判断の対象とする限界を画定するための閾値を設定する。これにより、検査装置３の検査結果に基づいて予兆判断とすべき対象部位を設定可能な状態となる。

【0051】

次いで、（ＳＴ３）にて特定された電極パターン２０ａの回路名称を予兆判断の対象部位として出力する（ＳＴ５）。次いで、検査装置３の検査結果出力から予兆判断の対象部位についての印刷パラメータを抽出する（ＳＴ６）。すなわち、印刷装置２によって半田が印刷された基板２０を検査装置３によって検査した検査結果を示す検査データから、予兆判断の対象部位として特定された電極パターン２０ａに該当する検査データに含まれる印刷パラメータを抽出する。

【0052】

そして抽出された印刷パラメータを、（ＳＴ４）にて設定された閾値と比較して印刷不良の予兆の有無を判定する（ＳＴ７）。すなわち、抽出された印刷パラメータが印刷不良の予兆ありとして設定された閾値を超えているか否かにより、印刷不良の予兆の有無を判断する（ＳＴ８）。ここで印刷不良の予兆ありと判断された場合には、印刷装置２に対して復元指示を行う（ＳＴ９）。すなわち、予兆判定部５４は印刷装置２に対してマスク２２のクリーニングおよび印刷条件の変更のうち少なくとも一つを指示する。また（ＳＴ８）にて印刷不良の予兆なしと判断された場合には、予兆判定部５４は印刷装置２に対して現状通りの印刷継続を指示する（ＳＴ１０）。

【0053】

次に、印刷システム１において上述の印刷状態の予兆管理を実行しながら基板２０に半田を印刷する印刷方法について説明する。この印刷方法は以下に説明する作業処理工程を含んで構成される。まずこの印刷方法では、主作業工程として印刷装置２によって所定の開口２２ｂを有するマスク２２を介して、基板２０上に形成された複数の電極パターン２０ａに半田を印刷し（印刷工程）、次いで検査装置３によって電極パターン２０ａに印刷された半田を検査する（検査工程）。

【0054】

ここで、上述の主作業工程の実行に先立って、基板２０の形状に関するデータに基づいて、印刷難易度が高い少なくとも一つの電極パターン２０ａを特定する（特定工程）。そして主作業工程が開始された後には、特定工程にて特定された電極パターン２０ａに印刷された半田の検査結果に基づいて、印刷不良の予兆を判定する（予兆判定工程）。

【0055】

なお前述の検査工程においては、基板２０の全ての電極パターン２０ａに印刷された半田の検査を行うようになっている。そして予兆判定工程において、検査装置３による検査結果から、特定部５３により特定された電極パターン２０ａに印刷された半田の検査結果を抽出して、印刷不良の予兆を判定する。

【0056】

また本実施の形態では、印刷難易度の指標値として電極パターン２０ａからマスク２２の底面までの距離Ｄを用いる第２の印刷難易度を適用しており、前述の特定工程では電極パターン２０ａのそれぞれについて上述の距離Ｄを求め、この距離Ｄが所定値よりも高い電極パターン２０ａを印刷難易度が高いと評価するようにしている。

【0057】

特定された電極パターン２０ａに印刷された半田を検査装置３によって検査した検査結果は、半田面積や半田体積などの、少なくとも一つの印刷パラメータを含んでいる。そして上述の予兆判定工程においては、この印刷パラメータと予兆判定用の閾値として予め設定された所定値を比較して、印刷不良の予兆を判定するようになっている。この予兆判定工程において、印刷不良の予兆があると判定した場合、印刷装置２に対してマスク２２のクリーニングおよび印刷条件の変更のうち少なくとも１つを指示する。これにより、印刷不良の予兆を高精度で効率的に検出して安定した印刷状態を管理することができる。

【0058】

このような予兆管理を行うことにより、印刷不良の予兆検出精度を格段に向上させることができる。これにより、無駄な復元作業を実行することによる損失や、予兆を見逃すことによる機会損失を大幅に減少させることが可能となる。したがって従来技術における課題、すなわち印刷不良や警告が実際に発生した後に不良の改善処置を実行する場合に不可避的に生じる不良基板による損失を有効に防止することができ、印刷不良の予兆を高精度で効率的に検出して安定した印刷状態を管理することができる。

【0059】

なお上述の印刷システム１および印刷方法においては、検査装置３は対象となるマスク２２の全ての開口２２ｂの印刷状態を検査し、その検査結果を管理装置５に伝達するようにしている。そして管理装置５では、印刷難易度が高いとして特定された開口２２ｂについて予兆判定を行うようにしている。これに対し、検査装置３において全ての開口２２ｂを印刷状態の検査の対象としない方法も可能である。

【0060】

すなわち、管理装置５によって印刷難易度が高いとして特定された開口２２ｂを検査装置３に対して指定し、検査装置３では指定された開口２２ｂのみを対象として印刷状態の検査を行う。但しこの場合には、検査装置３に予兆検出のためのデータ処理の負荷を課すことになるため、印刷システム１における予兆検出を効率的に達成する上では、本実施の形態に示すように管理装置５の処理機能によって予兆検出を行う構成が望ましい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明の印刷システムおよび印刷方法は、印刷不良の予兆を高精度で効率的に検出して安定した印刷状態を管理することができるという効果を有し、基板に部品接合用の半田を印刷するスクリーン印刷分野において有用である。

【符号の説明】

【0062】

１ 印刷システム
２０ 基板
２０ａ 電極パターン
２０ｂ レジスト
２０ｃ シルク
２２ マスク
２２ｂ 開口
Ｄ 距離
Ｒａ アスペクト比

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】