본 발명은 스크린 인쇄장치의 인쇄에 사용하는 스퀴지를 2단의 탄성력을 가지는 메탈 스퀴지를 사용하는 구성으로 함과 동시에, 인쇄 종료 후에 인쇄상태를 검사하는 검사 유닛과, 검사결과에 따라 인쇄기판의 불량 수복용의 디스펜서 유닛을 배치한 구성으로 함과 동시에, 검사결과를 스크린 인쇄장치에 보내어 다음 기판의 인쇄에 반영할 수 있는 시스템으로 하였다.
배경 기술
종래의 스크린 인쇄기로서, 일본국 특개평5-200975호 공보에 나타내는 것이 있다. 이 스크린 인쇄기는, 기판 반입 컨베이어, 기판 반출 컨베이어, 승강기구를 구비한 스테이지부, 전사 패턴을 개구부로서 가지는 마스크, 스퀴지, 스퀴지 승강기구 및 수평방향 이동기구를 구비한 스퀴지 헤드, 이들 기구를 제어하는 제어장치를 구비하고, 장치에 반입되어, 스테이지의 탑재대 위에 기판을 탑재한 후, 스테이지를 상승하여 기판을 마스크에 근접시키고, 스퀴지에 의하여 마스크를 기판에 접촉시키면서 마스크의 개구부에 솔더크림 등의 페이스트를 충전하고, 또한 스테이지를 하강하여 기판과 마스크를 분리함으로써 페이스트를 기판 위에 전사하고, 그 후 기판을 장치로부터 반출함으로써 인쇄가 이루어지고 있다. 또, 일본국 특개2000-62140호 공보에 기재된 바와 같이 탄성을 가지는 스퀴지·고무를 사용하여 솔더 페이스트가 스크린을 거쳐 기판 등에 인쇄되는 것이 있다. 또한 일본국 특개평10-086327호 공보에 기재된 바와 같이 스퀴지 본체를 고무에 금속판을 접합하여 고무부분을 마스크에 접촉시키는 구성으로 한 것과, 반대로 금속판부를 마스크에 접촉시키는 구성으로 한 것이 일본국 실개평07-011338호 공보에 개시되어 있다.
또, 일본국 특개2004-338248호 공보에는 기판의 두께를 측정하기 위하여 인쇄 테이블 위의 인쇄물에 신장부재를 맞대고, 신장부재의 신장량으로부터 두께를 측정하는 방법이 제안되어 있다. 또한 기판과 마스크의 마크를 카메라로 인식하여 양쪽의 어긋남 량을 위치 보정하여 기판을 마스크에 위치 맞춤하기 위해서는 위치 결정을 고속으로 또한 정밀도 좋게 행하는 것이 요구되고, 정규화 상호 상관계수에 의거한 위치 맞춤을 행하는 농담 템플릿 매칭방법이 사용되고 있다. 템플릿 매칭의 일례로서 일본국 특공평02-642호 공보 또는 특개소61-74082호 공보에 개시된 방법이 있다.
일본국 특개평5-200975호 공보나 특개2004-338248호 공보에서는 솔더 페이스트 량의 관리로 인쇄결과가 정확하게 인쇄되어 있는 것으로서 처리하고 있다. 그러나 종래의 스크린 인쇄법을 사용한 솔더 도포공정은 사용하는 스퀴지·메탈 마스크의 사용횟수에 의한 소모 정도, 공급하는 솔더 페이스트의 상태·점도·공급량·공급위치의 변화, 메탈 마스크의 청소상황의 변화, 인쇄시의 온도·습도의 변화, 프린트 기판과 메탈 마스크의 제작 정밀도 차에 의한 위치 어긋남, 프린트 기판의 휘어짐·비틀림 등 때문에 인쇄불량이 발생하는 경우가 있었다.
그 때문에 솔더 페이스트 인쇄 후에, 솔더 인쇄된 외관을 관찰하여 불량품을 배제할 목적으로, 인쇄된 솔더의 외관을 검사하는 장치를 사용하는 요구가 높아지고 있다. 특히 최근 CSP나 BGA라 불리고 있는 전자부품이 많이 채용되고, 이들 전자부품은 부품 탑재 후는 단자부가 부품의 뒤에 있기 때문에, 납땜 외관 검사장치에서는 검사를 할 수 없기 때문에 솔더 페이스트 인쇄 직후에 솔더 인쇄된 외관을 검사하는 것이 필요하게 된다.
또, 솔더 페이스트 인쇄 후에, 솔더 인쇄된 외관을 관찰하여 OK이더라도 전자부품 탑재시에 솔더 량과 탑재 압력의 미스매치나, 솔더 인쇄 위치와 탑재 위치의 정밀도 차에 기인한 전자부품의 들뜸 불량·솔더 볼 발생 등이 있기 때문에, 납땜 후에 외관 검사하는 것도 필요하고, 그 결과 전 공정으로 거슬러 가서 인쇄조건의 변경 또는 불량 솔더 페이스트를 제거할 필요가 있고, 그 절차준비에 시간을 요함과 동시에 생산효율이나 수율이 나쁜 상황이 길게 계속되는 문제가 있었다.
또한 일본국 특개2000-62140호 공보나 특개평10-086327호 공보의 고무제의 스퀴지는 에지부가 마모되기 쉬워 1000회 정도의 인쇄횟수로 스퀴지교환이 필요하였다. 또 비교적으로 대구경의 패턴 개구에 대해서는 선단 에지부의 유연성에 의하여 스퀴지가 마스크 개구부 내로 기어와 인쇄 페이스트를 도려내어 긁어내기 때문에 인쇄막 두께가 얇아지고, 붉은 점이라 불리는 인쇄불량의 요인으로 되어 있었다.
또한 일본국 실개평07-011338호 공보와 같이 금속제의 얇은 평판을 사용한 메탈 스퀴지를 사용함으로써 그 에지부를 국부적으로 변위시키지 않음으로써, 상기한 고무제의 경우에 발생하는 도려냄에 의한 인쇄불량을 줄일 수 있으나, 판두께, 스퀴지 홀더로부터의 언더헤드(首下)의 길이, 허리의 강약 등의 설정이 곤란하였다.
또한 기판과 마스크의 위치맞춤에 있어서, 일본국 특공평02-642호 공보에 나타낸 방법에서는 어느 부분을 템플릿으로 하면 좋은 것인지, 유저가 판단하지 않으면 안되어 숙련도가 필요함과 동시에, 불편하였다. 한편, 일본국 특개소61-74082호 공보의 방법에 의하면, 최적의 템플릿이 자동적으로 등록 가능하게 되나, 유저는 미리 템플릿의 크기를 결정하여 두지 않으면 안되고, 또한 마크의 참된 크기인지의 여부는 확실하지 않아, 인식 에러나 위치 정밀도 저하의 요인으로 되어 있었다.
종래 템플릿 매칭을 위한 사전으로서, 기판에 사용되고 있는 마크의 형상에 대하여 유저가 미리 원형이나 정방형 등의 형상을 지정하고 있었다. 또 템플릿의 크기를 결정하기 위하여 마크 치수를 입력할 필요가 있어, ±0.01mm 이내의 정밀도로 위치연산을 행하는 경우에서는 0.001mm까지의 치수입력을 요구받고 있으나, 실제로 정확하게 입력하는 것은 곤란하였다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
본 발명은 0.4mm 피치 CSP, 0603, 0402 등과 같은 디바이스 적용을 위한 초파인 패턴인쇄에 있어서, 유저가 간단하게 조작이 가능하고 또한 높은 위치맞춤 정밀도를 얻을 수 있는 스크린 인쇄장치 및 화상인식 위치맞춤용 기준 패턴 등록방법 또는 화상인식 위치맞춤 방법을 제공함과 동시에, 기판 요철, 마스크 평탄도, 스퀴지 평행도 등의 미소 변위 요인에 대하여 안정된 스퀴지성능을 얻는다. 또한 저인쇄압 인쇄에서의 초파인 피치인쇄에서의 전사량 확보를 위한 솔더 충전력 향상과 마스크에의 부하를 경감함으로써 유저가 간단하게 사용할 수 있고, 안정된 인쇄성을 얻을 수 있는 스크린 인쇄장치용 스퀴지 및 상기 스퀴지를 장비한 스크린 인쇄장치를 실현하는 것에 있다.
또한 솔더 페이스트 인쇄공정에 기인하는 불량에 대하여, 솔더 페이스트를 인쇄하기 전에, 솔더 페이스트 인쇄 공정에 기인하는 수율 악화의 요인에 대하여 상태를 감시하여 불량발생 등의 영향에 의한 생산품질을 예측·검출하여 품질예보·경보를 냄과 동시에, 불량발생 요인을 조기에 제거·처리함으로써 생산효율 향상과 수율향상을 도모한, 솔더 페이스트 인쇄 시스템을 제공하는 것에 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
그림 1에 본 발명의 솔더 페이스트 인쇄 시스템의 각 장치의 배치를 나타낸다. 본 발명의 인쇄 시스템의 대표예로서는, 스크린 인쇄 유닛(200)에 더하여 스크린 인쇄 유닛(이하, 인쇄 유닛이라 부른다, 200)으로 인쇄한 결과를 검사하는 검사 유닛(300)과, 경우에 따라서는 검사 유닛(300)이 인쇄불량으로 수복 가능한 인쇄상태를 검출한 경우에, 그것을 수복하기 위한 복수의 디스펜서 유닛(400)을 구비한 구성으로 되어 있다.
기존의 솔더 페이스트의 도포를 행하는 경우, 인쇄 유닛(200)에서 도포하는 솔더 페이스트를 마스크면 위에 공급하여 준비완료 한 다음에 인식 마크위치의 교시 후, 자동운전을 개시하여 솔더 페이스트 인쇄 후, 하류장치에 기판을 반송하고 있었다. 이것에 대하여 본 발명과 같이 불량발생에 기인하는 요소와 각 요소에 대한 처리방법을 신규 지식으로서 기억·축적·보존하는 축적수단과, 솔더 페이스트 인쇄를 실시하기 전에, 불량발생에 기인하는 요소의 상태를 파악·검사하는 감시수단과, 각 요소가 불량을 발생시킬 염려가 있는지의 여부를 판단·예측하는 분석수단과, 분석한 결과에 의거하여 오퍼레이터에게 품질예보·경보를 내어 불량발생 요인을 제거하는 처리수단을 구비함으로써 인쇄하기 전에, 생산품질을 자동적으로 예측하여 수복함으로써 생산품질을 유지, 불량을 하류에 흘리지 않도록 도모할 수 있다. 또한 인쇄 유닛(200)과 검사 유닛(300)을 조합시킴으로써 새로운 불량 정보 데이터의 축적을 도모할 수 있다.
인쇄불량 발생에 기인하는 요소로서는 다음의 대표적인 항목이 있다.
(1) 스퀴지·마스크의 마모상황, (2) 마스크의 손상·텐션부족·개구부의 눈막힘, (3) 솔더의 상태(공급량·공급 높이·공급 위치·공급 폭·공기혼입 유무), (4) 솔더의 상태(점도·태킹(tacking)성·온도·건조 정도), (5) 인쇄 유닛 내 환경온도·습도, (6) 생산용 기판의 치수 불균일·휘어짐·비틀림.
상기 각 요소에 대한 처리방법으로서는, 각각 다음의 대표적인 방법이 있다.
(1) 스퀴지·마스크를 신품으로 교환, (2) 마스크를 신품으로 교환 또는 눈막힘부분의 청소실시, (3) 및 (4) 구 솔더의 회수 후에 신규 솔더를 공급 또는 롤링 동작실시, (5) 온도·습도제어, (6) 불량 기판의 선별·배출.
(1)의 스퀴지·마스크의 마모상황에 대해서는 종래에는 숙련자에 의한 현물의 육안 확인에 의존하거나, 또는 인쇄 유닛(200)에서 솔더 페이스트를 공급한 후, 몇 번이나 시험 인쇄하여 인쇄결과에 문제가 없는지 육안 확인 또는 다른 검사방법으로 확인한 다음에 생산을 개시하고 있었다.
본 발명의 방법은 상기 생산에 사용되는 스퀴지·마스크 및 기판 품종에 대하여, 인쇄 매수 카운터 등에 의한 감시수단에 의하여 사용 실적 회수를 사용 회수를 카운트하여 과거의 불량률 발생 통계정보로서 불량 발생 시점의 사용횟수 정보를 축적수단에 입력·축적하고, 축적된 정보를 기초로 분석수단에 의하여 과거의 불량률 발생 횟수와 현시점의 사용횟수를 비교 분석하여, 추정 발생 불량률 정보를 품질예보로서, 인쇄 유닛의 모니터에 표시함으로써, 문제없이 생산개시 가능한지 오퍼레이터가 용이하게 판단할 수 있게 하였다.
적용 스퀴지 및 마스크의 재질 등의 품종관리 일례로서, 상기 스퀴지·상기 마스크 및 상기 생산용 기판에 마킹된 식별정보(3차원 바코드 등)를 인쇄 유닛에 구비된 정보 판독기로 자동판독 또는 수입력에 의하여 간단하게 관리 가능하다.
스퀴지 및 마스크의 사용 한도에 관해서는 종래에는 생산한 인쇄 쇼트 회수 또는 사용한 기간에 의하여 관리하고 있으나, 일례로서 쇼트 회수나 사용기간 정보에 대하여 상기한 식별정보에 의하여 스퀴지 재질·경도, 마스크의 재질·판두께 및 생산적용 기판의 협인접(狹燐接) 실장상황 등의 실장 밀도 정보 등을 관련계수로 하고, 인쇄 유닛 내의 분석수단을 이용하여 불량 발생률 예측선도를 작성하여 현재의 사용 회수 실적과 비교하여, 현 시점에서의 품질예보로서 추정 불량률 정보를 표시하는 것이 가능하다.
또, 상기 불량 발생률 예측선도에 대하여, 미리 관리자 기능으로 설정·입력된 상기 생산 기판 품종에 대한 목표 불량률과 현시점 상황을 비교하여 사용 회수 한도라고 판단된 경우는, 인쇄 유닛의 모니터에 품질예보로서 스퀴지 교환 권장 마크를 표시함으로써 오퍼레이터는 식별 또는 생산 확인하지 않고 적용스퀴지 또는 마스크를 신규품으로 교환하고 나서 생산개시가 가능해진다.
다음에 (2)의 마스크의 손상·개구부의 눈막힘에 대해서는, 인쇄 유닛에 구비된 인식 카메라를 사용하여 각 인쇄 패턴부의 형상인식을 실시하여 OK/NG 판정이 가능하다. 또 인쇄 헤드에 구비한 텐션 계측용 로드를 소정 추력으로 마스크의 소정개소를 가압하고, 이때의 발생 반력을 로드셀로 측정함으로써 텐션의 OK/NG 판정이 가능하다. 본서에서 고안하는 방법은 어느 것도 단순한 OK/NG 판정만이 아니라, 상기인식 카메라에 의한 감시수단에 의하여 개구부의 실면적이나 텐션 실반력을 계측하여 축적수단에 의해 정보를 축적하고, 축적된 통계 데이터와, SMT 라인의 생산 실적정보와의 대조에 의하여 불량발생 예측선도를 인쇄 유닛의 분석수단으로 작성하여 품질예보를 표시한다. 모두 생산 개시 전에 측정 실시함으로써 현시점에서의 인쇄불량의 발생을 추정하여, 인쇄 유닛의 모니터에 품질예보를 표시하는 것으로, 불량발생 예방에 공헌 가능하다. 마스크 개구의 눈막힘을 검출한 경우는, 처리수단으로서 판 밑 청소장치에 의하여 마스크 위의 임의의 눈막힘 부위에 대하여 자동으로 청소할 수 있다.
또, (3)에 있어서, 공급된 솔더 페이스트가 문제없이 도포 가능한 양인지, 공급된 솔더 페이스트의 위치에 문제가 없는지 등은 종래에는 오퍼레이터가 정기적으로 육안으로 감시하고 있었다. 한편, 특허문헌 1에 기재된 방법에 의하면 솔더 페이스트 량의 감시 작업을 필요로 하지 않고 경보를 내어, 솔더 페이스트의 보충이 가능한 인쇄기가 고안되어 있다. 그러나 공급된 솔더 페이스트에 공기가 혼입되어 있지 않은지 확인하지 않으면 현실적으로는 인쇄불량은 예방 곤란하다. 따라서 마스크의 인쇄 스트로크 엔드 근방에 큰 개구부를 배치하고, 이 부위로 솔더 페이스트가 낙하하지 않고, 또한 하부에서 솔더 페이스트의 상태를 감시할 수 있도록 투명재료를 부착한 마스크를 사용하여, 인쇄 유닛(200)에 구비된 인식용 카메라로 투명재료를 통하여 하부로부터 솔더 페이스트의 마스크 위에의 공급상태를 감시함으로써 생산 개시 전에 솔더의 상태(공급량·공급위치·공급폭·공기혼입 유무)를 감시·확인하는 것이 가능해진다. 물론 자동운전 중에서도 미리 인쇄조건으로 설정된 인터벌로 마찬가지로 감시·확인을 자동화할 수 있다.
솔더 페이스트의 상태를 상기 인식용 카메라에 의한 감시수단에 의하여 확인한다. 그 후 분석수단에 의하여 축적수단의 데이터베이스 정보와 확인 데이터에 의거하여 솔더 페이스트의 상태(공급량·공급위치·공급폭)에 의한 불량발생 요인에 대하여 분석한다. 또 분석수단에서는 스퀴지정보·생산기판의 품종정보와 솔더 페이스트의 상태를 대조하여 정합성에 대하여 확인한다. 예를 들면 스퀴지 치수 및 기판 치수에 대하여 솔더 공급폭 치수가 부정합이면, 품질예보를 표시한다. 또한 인쇄 유닛에 솔더 페이스트 공급용 실린지를 설치함으로써 처리 수단이 솔더 페이스트가 부족한 부위에, 적절한 양의 솔더 페이스트를 보충하는 것이 가능해진다. 또한 상기 감시수단에 의하여 솔더 페이스트 내부에 기포가 있는 것을 검출한 경우는 품질예보를 표시하고, 처리수단으로 하여 더미기판을 사용하여 왕복 스퀴지동작을 자동 실행함으로써 솔더 페이스트의 롤링에 의하여 기포를 소거할 수 있다.
또한 (4)에서, 공급된 솔더 페이스트의 점도에 문제가 없는지, 공급된 솔더 페이스트의 태킹성이 저하되어 있지 않은 지는, 숙련된 오퍼레이터이더라도 문제발견이 곤란하여, 공급된 솔더 페이스트의 온도에 문제가 없는 지는 냉장고에서 꺼낸 솔더 페이스트의 방치시간으로 관리하는 것이 통상의 방법이었다. 점도 및 태킹성은 비접촉으로 직접 측정할 수는 없으나, 점도·태킹성은 온도·건조 정도와의 상관관계가 있고, 축적수단에 상관 값 정보를 축적하여 솔더 페이스트의 상태에서의 온도·건조정도를 검지·감시하는 감시수단으로서, 적외선 서모그래피를 인쇄 유닛에 배치, 사용함으로써 공급된 솔더 페이스트의 표면상태의 온도 불균일을 측정하고, 단편적으로 건조하여 인쇄불량의 요인이 되는 부위가 없는지를 비접촉으로 항시 감시하는 것이 가능하다.
상기 적외선 서모그래피에 의한 감시수단에 의하여 솔더 페이스트의 열화 상태를 검지하였으면, 분석수단에 의하여 품질예보를 표시하여 인쇄불량을 발생시키기 전에 열화한 솔더 페이스트를 교환함으로써 수율개선을 도모할 수 있다. 또한, (5) 인쇄 유닛 내 환경온도·습도변화에 의한 불량요인에 대해서는 인쇄 유닛 내부에 배치한 1개 이상의 온도·습도센서에 의한 감시수단에 의하여 급격한 온도·습도변화가 없는지, 인쇄 유닛 내부 온도분포에 불균일이 없는지 항시 감시하여 축적수단에 의한 정보를 기초로 분석수단에 의하여 이상이라고 판단한 경우는 품질 예보를 표시한다. 또 처리수단으로서 온도·습도 제어를 자동적으로 실시하도록 인쇄 유닛에 온도·습도제어장치를 구비시킴으로써 온도·습도의 자동조정이 가능하다. 감시수단의 다른 일례로서 메탈 마스크 표면 전역을 적외선 서모그래피에 의하여 표면 전역을 일괄하여 온도 분포 계측하고, 축적수단에 실적 데이터를 보존·이용함으로써도 좋다.
또한 (6) 생산용 기판의 치수 불균일·휘어짐·비틀림에 의한 불량 요인에 대해서는 인식 마크를 인식하였을 때에 기준 치수에 대하여 마크 간 거리가 소정 값 이상 불균일해져 있는 경우는 NG이라고 판정함으로써 기판 불량품을 판정 가능하다. 또 휘어짐·비틀림에 대해서는 일본국 공개2004-338248호 공보에서 제안하고 있는 방법을 응용하여 기판 에지부 등 2개소 이상을 측정 비교함으로써 검출이 가능하다.
상기 감시수단에 의하여 이상을 검지한 경우, 분석수단에 의해 품질예보를 표시함과 동시에, 처리수단으로서 불량기판 스토커를 설치하여 인쇄 유닛으로부터 불량기판을 배출하여 선별 관리함으로써 불량품을 생산라인에 흘리지 않는 것이 가능해진다.
이와 같이 (1)∼(6)의 대표적인 인쇄불량에 대한 요소를 검출 가능한 센서에 의한 감시수단에 의하여 상시 감시·검출하고, 분석수단에 의하여 (1)∼ (6)의 대표적인 불량요인과 대책에 관한 데이터베이스의 축적수단과 정보를 대조하여 ·분석한 다음에 품질예보·경보를 발하여 불량이 된다고 판단한 경우는, 처리수단에 의하여 처리대응함으로써 인쇄부족 등의 불량을 미연에 방지하여 수율을 향상하는 것이 가능해진다. 또한 인쇄 유닛(200)으로 인쇄 후, 검사 유닛(300)으로 인쇄상태를 검사하여 불량 개소의 유무를 검사하여, 불량 개소가 있으면 도시 생략한 통신수단에 의하여 불량정보를 인쇄 유닛에 송신함과 동시에, 수복용 디스펜서
유닛(400)에도 송신하여 불량 개소를 수복함으로써 인쇄의 시스템의 수율 향상을 도모할 수 있다. 즉, 수복용 디스펜서의 하나로서 인쇄 유닛에 있어서 여분으로 솔더 페이스트를 도포한 부분의 솔더 페이스트를, 복수대 설치되어 있는 디스펜서 유닛의 중의 적어도 하나의 유닛에 흡인용 디스펜서를 설치하고, 그곳에서 여분의 솔더 페이스트를 흡수함으로써 수복하는 구성으로 한 것이 있다. 또 인쇄 유닛에서 충분히 솔더 페이스트가 공급되지 않고 인쇄 빠짐 등이 발생한 부분만, 적어도 하나의 디스펜서 유닛이 인쇄에 사용한 솔더 페이스트와 동종의 솔더 페이스트를 공급하는 디스펜서를 구비한 것으로 하여 그곳에서 빠짐 부분에 솔더 페이스트를 추가 도포하도록 구성한 것이 있다.
상기 각 유닛의 조합으로서는, 그림 1의 (a)에 나타내는 바와 같이 인쇄 유닛(200)과 검사 유닛(300)을 일체화함으로써 인쇄 개시 전에, 기판제작 치수 정밀도를 측정한 후, 문제가 없으면 인쇄를 개시하고, 불량을 예측한 경우, 즉시 경보를 발하여 불량품을 배제하고, 도시 생략한 불량품 검사 스토커에 배출할 수 있다. 또한 인쇄한 직후의 상태를 검사 유닛으로 즉시 관측·검사할 수 있기 때문에, 온도·바람 등에 의하여 솔더 페이스트의 표면 상태가 변화하지 않는 단계에서 더욱 정밀도가 높은 검사가 가능해진다. 그림 1의 (b)에 나타내는 바와 같이 인쇄 유닛(200)과 검사 유닛(300)을 일체화하여 검사 유닛(300)의 하류측에 1대 또는 복수대의 디스펜서 유닛(400)을 접속하는 구성으로 함으로써 인쇄 빠짐 등에도 대응할 수 있음과 동시에, 다른 종류의 솔더 페이스트에 의한 도포도 가능하게 되어, 인쇄비용을 저감할 수 있다. 또 디스펜서 유닛을 복수대 설치함으로써, 동시간에 다른 디스펜서 유닛으로 그 디스펜서 유닛이 담당하는 도포범위의 도포만을 행하도록 함으로써, 택 타임을 짧게 하는 것이 가능해진다. 또한 종래 기판면 위에만 가능하였던 인쇄가, 기판 오목부의 안쪽면·바닥면에의 도포도 가능해진다. 또 본 구성으로 함으로써 복수대 설치한 디스펜서 유닛(400) 중의 적어도 1대를, 접착제를 도포하는 디스펜서를 설치한 구성으로 함으로써 대형부품과 칩 부품이 혼재하는 프린트 기판의 제조에 있어서 설계의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다. 즉, 종래는 부품 탑재면을 한쪽 면에 집약 설계하는 등으로 하여 대응하고 있는 것을 인쇄 유닛(200)으로 솔더 페이스트를 인쇄한 후, 디스펜서 유닛(400)부에서 접착제를 도포하여 칩 부품을 뒤에 부착하는 것이 가능하게 된다. 즉, 디스펜서를 사용하여 협소 영역에서도 도전성 접착제 등의 이종(異種)재료를 도포할 수 있다. 이 때문에 종래 칩 부품면과 대형 부품면과 생산 공정에 따라 실장영역을 나누지 않을 수 없었던 경우도 있어 회로설계에 대하여 제약이 있었다. 그러나 본 시스템과 같이 인쇄 유닛(200)과 디스펜서 유닛(400)을 조합하여 디스펜서 유닛의 하나로 접착제를 도포하는 구성으로 함으로써 설계의 자유도가 향상하여 더욱 고밀도 설치가 가능하게 되었다. 또 도시는 생략하였으나, 인쇄 유닛(200)을 설치하지 않고서 디스펜서 유닛(400)을 복수대 나열하여 그 하류측에 검사 유닛(300)을 배치하는 것도 가능하다. 단, 이 구성에서는 인쇄 유닛(200)을 사용하는 구성에 비하여 인쇄시간이 많이 필요하게 되나, 복수대 설치하여 공정 분할함으로써 문제해결이 가능하다. 또한 상기 각 구성에 있어서 복수대 설치된 디스펜서 유닛(400) 내의 적어도 1대를 도포용 디스펜서 대신에 기판 위에 도포된 여분의 솔더 페이스트를 흡인 제거하는 흡인용 디스펜서를 설치함으로써 인쇄불량의 기판을 그곳에서 수복함으로써 인쇄수율을 대폭으로 향상할 수 있다. 또한 그림 1의 (c)에 나타내는 바와 같이 인쇄 유닛(200)과, 그 하류측에 검사 유닛(300)과 1대 또는 복수대의 디스펜서 유닛(400), 또한 하류측의 탑재기(500) 및 리플로우 납땜장치(600)의 하류측에 납땜한 후의 검사 유닛(300)과 리워크 유닛(700)을 구성함으로써 표면 실장공정의 전 공정이 완료된 제품에 대한 인쇄에 기인한 불량 요인정보의 수집이 가능해진다. 또 납땜 외관을 검사하는 검사 유닛(300)의 정보를 기초로 리워크 가능한 경우는 리워크 유닛(700)에 의하여 납땜 불량 부위에 대하여 스폿 납땜 등을 실시 가능하게 된다.
다음에 각각의 유닛의 구성과 동작을 설명한다.
그림 2, 그림 3에서 본 발명에 있어서의 스크린 인쇄장치로 이루어지는 인쇄 유닛의 구성을 설명한다. 그림 2의 (a)에 스크린 인쇄장치의 정면에서 본 구성과 시스템 구성도를 나타낸다. 또한 그림 2의 (b)에 스크린 인쇄장치를 측면에서 본 구성과 인쇄기 제어부의 블록선도를 나타낸다. 또 그림 3의 (a)에 스크린 인쇄장치를 측면에서 본 구성으로 기판을 반입하여 위치맞춤을 행하고 있는 상태를, 그림 3의 (b)에 인쇄 중의 상태를 나타낸다.
본체 프레임에는 판틀받이가 설치되어 있고, 판틀받이에는 인쇄 패턴을 개구부로서 가지는 스크린(21)을 부착한 마스크(20)가 세트되도록 구성되어 있다. 마스크(20)의 위쪽에는 스퀴지 헤드(2)가 배치되고, 스퀴지 헤드(2)에는 스퀴지(3)가 장착되어 있다. 스퀴지 헤드(2)는 스퀴지 이동기구(6)에 의하여 수평방향으로 이동이 가능하고, 스퀴지(3)는 스퀴지 승강기구(4)에 의하여 상하방향으로 이동할 수 있다. 마스크(20)의 아래쪽에는 마스크(20)에 대향하도록 인쇄 대상물인 기판(5)을 탑재하여 유지하는 인쇄 테이블(10)이 설치되어 있다. 이 인쇄 테이블(10)은 기판(5)을 수평방향으로 이동하여 마스크(20)와의 위치맞춤을 행하는 XYθ 테이블(11)과, 기판(5)을 수취하여 컨베이어(26)로부터 수취하고, 또한 기판(5)을 스크린(21)면에 근접하거나, 또는 접촉시키기 위한 테이블 승강기구(12)를 구비하고 있다. 인쇄 테이블(10)의 상면에는 기판 수취 컨베이어(26)가 설치되어 있고, 기판 반입 컨베이어(25)에 의하여 반입된 기판(5)을 인쇄 테이블(10) 위에 수취하여 인쇄가 종료하면 기판 반출 컨베이어(27)에 기판(5)을 배출한다.
전자동 스크린 인쇄장치에서는 마스크(20)와 기판(5)의 위치맞춤을 자동적으로 행하는 기능을 구비하고 있다. 즉, CCD 카메라(15)에 의하여 마스크(20)와 기판(5)의 각각에 설치되어 있는 위치 맞춤용 마크를 촬상하여 화상 처리하고, 위치 어긋남 량을 구하여 그 어긋남 량을 보정하도록 XYθ 테이블(11)을 구동하여 위치맞춤을 행하는 것이다. 또한 각부 구동용 인쇄 제어부(36)나 CCD 카메라(15)로부터의 화상신호를 처리하는 화상 입력부(37) 등을 구비한 인쇄기 제어부(30)는, 인쇄기 본체 프레임의 내부에 설치하여 두고 제어용 데이터의 개서나 인쇄조건의 변경 등을 행하기 위한 데이터 입력부(45)나, 인쇄상황 등이나 도입한 인식 마크를 모니터하기 위한 표시부(40)가 인쇄기의 바깥쪽에 배치하고 있다.
다음에 본 발명의 인쇄장치의 동작을 설명한다.
솔더크림을 인쇄받는 기판(5)은, 기판 반입 컨베이어(25)에 의하여 기판 수취 컨베이어(26)에 공급되어 인쇄 테이블(10) 위의 소정의 위치에 고정된다. 기판 고정 후 미리 등록 설정된 기판 마크위치로 CCD 카메라(15)를 이동한다. 계속해서 CCD 카메라(15)가 기판(5) 및 마스크(20)에 설치된 위치 인식용 마크(도시 생략)를 촬상하여 인쇄기 제어부(30)에 전송한다. 제어부 내의 화상 입력부(37)에 입력된 화상신호는 상관값 연산부(31), 형상 추정부(32)에서 미리 등록되어 있는 사전부(38)의 데이터 등을 사용하여 마크를 인식하여 위치좌표 연산부(33), 치수 계산부(34)에서 마스크(20)와 기판(5)의 위치 어긋남 량을 구하고, 그 결과에 의거하여 XYθ 테이블 제어부(35)가 XYθ 테이블(11)을 동작시켜 마스크(20)에 대한 기판(5)의 위치를 수정·위치 맞춤한다. 위치 맞춤 동작 완료 후, CCD 카메라(15)가 인쇄 테이블(10)과 간섭하지 않는 위치까지 소정량 퇴피 동작한다. CCD 카메라(15)가 퇴피 완료 후, 인쇄 테이블(10)이 상승하여 기판(5)과 마스크(20)에 부착되어 있는 스크린(21)을 접촉시킨다. 그 후 스퀴지 승강 실린더(4)에 의하여 스퀴지(3)가 스크린면 위로 하강하고 스퀴지 헤드(2)의 이동에 의하여 스크린(21) 위에 공급되어 있던 솔더 페이스트(50)가 스크린(21)의 개구부에 충전되어 기판(5)에 전사된다. 스퀴지(3)는 수평방향으로 일정거리 스트로크한 후에 상승한다. 그리고 인쇄 테이블(10)이 하강하고 스크린(21)과 기판(5)이 분리되어 스크린(21)의 개구부에 충전된 솔더 페이스트(50)가 기판(5)에 전사된다. 그리고 솔더 페이스트가 인쇄된 기판(5)은 기판 반출 컨베이어(27)를 지나 다음 공정으로 보내진다. 또한 기판(5)과 마스크(20)에는 상대적으로 동일한 부분에 인식위치 맞춤용 마크가 2개 이상 설치되어 있고, 이 양쪽의 마크 각각을, 상하방향 2시야를 가지는 특수한 CCD 카메라(15)에 의하여 마스크(20)의 마크는 밑으로부터 인식하고, 기판(5)의 마크는 위로부터 인식하여 소정 부분의 마크 모든 위치좌표를 판독하여 마스크(20)에 대한 기판(5)의 어긋남 량을 위치 연산·보정하여 기판(5)을 마스크(20)에 대하여 위치맞춤한다. 그림 2의 (b)에 나타내는 인쇄기 제어부(30)에 있어서, CCD 카메라(15)에 의하여 촬상한 임의 패턴을 화상 입력부(37)로부터 도입하여 임의 패턴의 주위에 유사 패턴이 존재하고 있어도 사전(38)에 미리 준비된 모델과, CCD 카메라(15)에 의하여 촬상한 임의 패턴과의 상관 값을 상관 값 계산부(31)에서 연산한다. 상관 값 계산부(31)에 의하여 구해진 상관값에 의거하여 형상 추정부(32)에서 모델의 형상 추정을 행한다. 추정된 형상을 복수개의 임시 기준 패턴으로서 기억 설정한다. 그리고 패턴 위치 좌표 연산부(33)에서 목표 기준 패턴 간 거리와 비교하고, 또한 치수 계산부(34)에서 형상 치수를 구하여, 차이가 가장 적은 조합의 마크를 기준 패턴으로 하여 사전(38)에 등록하는 수단을 구비하고 있다.
그림 4에 미리 준비된 사전 모델의 일례를 나타낸다. 여기서는 원형, 정방형, 정삼각형의 사전 모델로 하고 있으나, 능형, 장방형, 찬합모양 등, 다양한 형상이 채용 가능하다. 종래, 실제로 유저가 생산 기판에 적합한 패턴형상을 인공 모델이라 불리고 있는 사전 모델 중에서 선택 사용함으로써, 모델등록을 실시하고 있었다. 또 패턴 외형 치수를 맞추어서 입력함으로써 템플릿 매칭의 정밀도를 확보하도록 하고 있다.
그림 5에 임의 패턴의 주위에 유사 패턴이 존재하고 있던 경우에 템플릿 매칭을 행한 상관 맵의 일례를 나타낸다. 도면 중의 상관값의 최대 피크를 나타내는 부위가 서치 사용되는 제 1 후보가 된다. 2번째의 피크가 제 2 후보이고, 마찬가지로 3번째의 피크가 제 3 후보가 된다. 여기서는 1차원 상관 맵을 예로 하고 있으나, 2차원 상관지의 다른 공지의 기술을 사용하여도 동일한 결과가 얻어진다. 이 일례에 서는 제 3 후보까지 구하고 있으나, 후보수의 지정은 임의로 가능하다.
그림 5의 서치결과에서 유사 패턴이 존재하고 있어도 임의의 윈도우 내에서의 3개의 후보에 대하여 선정이 가능하다. 그러나 인공 모델 등에서 생산 기판에 적용한 마크형상에 대한 사전이 지정되어 있지 않기 때문에 이것만으로는 3개의 후보 중, 어느 것이 정확한 마크인지 판정하는 것은, 당연 곤란하다.
그림 6에 인식용 패턴을 기판(21) 내에 2개소 배치한 경우에 대하여 그림 5의 서치결과로부터 각 윈도우에서 후보 마크가 선정된 상태를 나타낸다. 인식용 패턴이 2개소이기 때문에 윈도우 영역도 2개소가 된다. 윈도우 1(W1) 내를 마크 서치한 결과, 3개의 후보(Ml1, M12, M13)가 선정되고, 윈도우 2(W2) 내를 마크 서치한 결과, 3개의 후보(M21, M22, M23)가 선정된다. 그런데 그림 6에는 기판(5)에서의 마크 서치결과를 나타내고 있으나, 도면에 나타나 있지 않은 마스크(20)측에는 기판(5)의 2개소의 인식용 패턴에 대응한 마크가 배치되어 있다.
마스크(20)측의 인식용 패턴은, 통상에서 관통구멍 또는 하프 에칭 또는 관통구멍 또는 하프 에칭부에 인식시의 콘트라스트를 주기 위한 수지를 매립한 피듀셜 마크(독립된 기준 마크)를 사용하고 있고, 마스크측의 인식용 패턴의 주변에는 유사 패턴이 존재하고 있지 않은 사례가 많다. 따라서 숙련되지 않은 유저도 오인식하는 요인이 있는지의 여부를 용이하게 판단 가능하다. 따라서 마스크(20)에서 인식용 패턴의 주변에 유사 패턴이 존재하고 있지 않은 사례에서는 그림 5에서 설명한 방법을 사용하고, 또한 매치율(상관값에 대하여 미리 정한 득점)이 소정의 값 이상이라는 조건을 구비하여 가짐으로써 매치율이 소정의 값 이상을 가지는, 가장 상관값이 높은 패턴이 구하는 마스크의 인식용 패턴으로서 판단 가능하다. 이 경우, 윈도우 1(W1) 및 윈도우 2(W2)의 중심 좌표 관계는, 미리 인쇄장치에 기지(旣知)의 데이터로서 설정 입력되어 있기 때문에, 상관 서치결과로부터 구한 각 윈도우에서의 인식용 패턴의 중심 좌표를 위치 좌표 연산부(33)에 의하여 산출함으로써, 위치 좌표 연산부(33)에서 마스크의 인식용 패턴(M1과 M2)의 거리(ML)를 연산·산출할 수 있다. 그림 6에 기재한 L 치수는, Ml1과 M21의 마크 간 거리이나, L의 설계값은 상기한 ML과 동일하기 때문에, ML을 선정 기준값으로서 사용할 수 있다.
그림 7에 상관값 계산부 ∼ 위치 좌표 연산부에서의 처리 플로우를 나타낸다. 본 처리에서는 윈도우가 2개소에서 마크가 3개 설치되어 있다고 설정한 경우이다. 그림 7에 의하여 윈도우 1(W1) 및 윈도우 2(W2)의 마크후보의 조합 중에서 L 치수가 가장 ML에 가까운 마크를 위치 좌표 연산부에 의하여 구하여 기준 패턴으로서 등록하는 것이 가능하다. 그림 7에서 스타트시는 No.1 윈도우부터 서치한다. 즉, 우선 몇 번째 윈도우(W)인지를 설정한다(단계 110). 다음에 제 N 번째의 후보를 서치한다(단계 111). 제 N 번째의 서치가 종료하면 다음 후보를 정한다(N + 1번째의 후보가 되도록 N에 1을 더한다 : 단계 112). N이 최대의 후보 수를 초과하고 있는지의 여부를 체크한다(단계 113). 초과하고 있지 않으면 단계 111로 되돌아가서 제 N + 1번째의 후보를 서치한다. 초과하고 있는 경우는, 모든 윈도우가 종료하였는지를 체크한다(단계 114). 모든 윈도우가 종료되어 있지 않으면 다음 윈도우(W +1)로 윈도우를 설정하고 (단계 117), 윈도우 No.를 설정하는 단계 110으로 되돌아간다. 모든 윈도우의 서치가 종료하면 윈도우(W) 마크의 제 N 번째의 후보와, 다음 윈도우(W + 1) 마크의 제 N 번째 ∼ 제 N + 3까지의, 모든 후보와 조합시킨 경우의 각각의 거리(Lnn)를 구한다(단계 115). 그 결과를 단계 118과 같이 기록한다. 기지의 L과 구한 Lnn의 차분을 연산하여 가장 작은 후보를 선택하여 등록한다.
또한 마스크측의 인식용 패턴에 피디셜 마크를 사용하지 않는 경우는, 인식용 패턴의 주변에 유사 패턴이 존재하게 되기 때문에, 상기 ML을 선정 기준값으로서 사용할 수 없다. 이와 같은 경우에서는 상기 ML 대신에, 미리 인쇄장치에 입력하는 마크 좌표와 기판 치수로부터 선정 기준값(L)을 연산하여 구하여 사용하여도 좋다.
다음에, 그림 8 ∼ 그림 10을 사용하여 미리 준비된 사전(38)에 기록되어 있는 사전 모델과 임의 패턴과의 상관값을 연산하는 상관값 계산부(31)와, 상관값 계산부(31)에 의하여 구해진 상관값에 의거하여, 모델의 형상 추정을 행하는 형상 추정부(32)와, 임의 패턴의 치수를 화상 계측 연산하는 치수 계산부(34)를 구비한 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치에 대하여 설명한다.
그림 8에 마크 치수 계측 후의 검사·치수 보정에 대하여, Lx = Lx1의 케이스를 나타낸다. 본 도면과 같이 마크의 치수 연산 처리 후에, 일례로서 X 방향에 대하여 마크 외형 치수만큼의 거리를 인쇄 스테이지에 이동 지령을 주어 마크를 이동시킨다. 다음에 마크 에지 좌표를 판독하여 이동 전에 미리 기억한 이동 전의 마크 에지 좌표와 이동 후의 마크 에지 좌표로부터 마크 이동량을 연산한다. 치수 계측한 마크 X 방향 외형 치수(Lx)가 마크 에지 가동량(Lx1)과 같은 경우, 치수 계측한 마크 치수는 정확하다고 판단한다.
그림 9에 마크 치수 계측 후의 검사·치수 보정에 대하여, Lx < Lx1의 케이스를 나타낸다. 본 도면과 같이 치수 계측한 마크 X 방향 외형 치수(Lx)가 마크 에지 이동량(Lx1)보다 작은 경우, 치수 계측한 마크 치수는 정확하지 않다고 판단한다. 그림 10에 치수 계산부 및 치수 보정부에서의 처리 플로우를 나타낸다. 그림 10은 X 방향의 치수 보정의 구체적 처리 플로우이나, Y 방향에 대해서도 동일한 처리를 행하면 좋다. 즉, X 방향에 대하여 연산처리를 실시한 후, 마찬가지로 Y 방향에 대해서도 연산처리를 실행한다. 이 처리에서는 먼저 제 N 후보의 마크의 외형 치수를 계측한다(단계 210). 이 경우, a가 X 방향으로 설정된다(단계 211). 스테이지를 a 방향으로 이동하여 이동량을 구한다(212). 마크의 한쪽 끝측부터 이동을 개시하여 다른쪽 에지부에 도달하기까지의 거리(La1)를 측정한다(단계 213). 이동거리가 소정값(La)과 같은지 판별한다(단계 214). 같지 않은 경우는 보정값(La/La1)을 구한다(단계 216). X 방향의 보정값이 구해지면 다음에 a를 y로 치환하여(단계 215, 217), 동일한 처리를 행한다. 그런데 인쇄장치의 카메라 좌표계는 반도체 제조용으로 사용하는 초고선명·다이렉트 묘화에 의한 유리 건판(포토 마스크)을 사용하여 기계 구동계의 절대 정밀도를 교정하고 있다. 이 때문에 카메라를 임의의 위치로 지령 값에 의하여 이동하였을 때의 정밀도는 충분히 신뢰받고 있다. 또 리니어 모터 등에 의한 풀 클로즈드 서보 시스템 등의 기술을 사용하여도 카메라 이동의 거리는 충분히 신뢰받는 정밀도로 되어 있다. 따라서 상기 기술 등을 사용함으로써 카메라로 판독한 화상의 치수가 정확한지의 여부를 판단할 수 있다. 또한
카메라의 분해능의 교정 및 자기고장진단에도 응용할 수 있다. 또, 본 발명에 의한 위치 맞춤 방법을 이용하면 생산운전 중에 위치 맞춤 전에 판독한 마크 치수와, 인쇄 테이블을 위치 맞춤 이동시킨 후의 마크위치가 정확한지의 여부를 검사 판정함과 동시에, 마크 치수를 측정하기 때문에, 상시 인쇄장치의 카메라의 고장진단으로부터 자동교정이 가능하다. 따라서 본 발명에 의한 위치 맞춤 방법을 이용함으로써 생산 중에 장치를 논스톱으로 항시 정밀도 이상이 없는지 자기고장 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 자동적으로 교정까지 가능해진다.
이상과 같이 본 발명에서는 임의 패턴에 대하여 마크형상이나 마크 치수를 지정하지 않아도 마크를 기준 패턴으로서 등록하는 것이 가능해진다. 또, 숙련 작업자가 감소하고 있는 중에서 숙련되지 않은 유저라도 간단하고 또한 용이하게, 기준 마크 등록시간의 단축화·정확함을 확보할 수 있어, 고밀도 설치 생산의 효율화·생력화(省力化)에 공헌하는 것이 가능해진다. 또한 본 발명은 마스크를 사용하지 않는 탑재기 등에서의 기판의 위치맞춤에 서도 적용할 수 있는 것은 분명하다. 또한 본 발명을 이용함으로써 SMT 라인 중의 각 장치 사이에서 각각이었던 기준마크 등록방법을 통일·공통으로 할 수 있어, 각 장치의 조작방법의 간이화·공통화를 도모하는 것도 가능하다.
인쇄기 제어부에는 도시 생략한 인쇄압을 컨트롤하는 인쇄압 제어부를 가지고, 생산하는 기판의 설치 밀도나 개구지름의 차이 및 사용하는 스퀴지의 스프링 정수에 의하여 적절한 인쇄압을 간단하게 셀렉트 설정할 수 있다. 또 마스크를 거쳐 기판에 가압되는 스퀴지 선단의 압력이 변동하지 않도록 피드백제어를 행하고 있다.
그림 11, 그림 12를 사용하여 본 발명의 스크린 인쇄장치에 사용하는 스퀴지 및 그 스퀴지를 장비한 스크린인쇄장치에 대하여 설명한다. 그림 11에 복합식 메탈 스퀴지의 일례를 나타낸다. 스퀴지 홀더가 스퀴지(3)를 고정하는 제 2 스퀴지 홀더(52)와 구동부측에 설치하고 있는 제 1 스퀴지 홀더(51)와의 2개로 분할하여 그 사이에 탄성부재(53)를 배치한 구성으로 한 것이다. 스크린(21)에 접촉하는 스퀴지(3)부는 메탈로 구성하고 있다. 제 1 스퀴지 홀더와 제 2 스퀴지 홀더의 중간부의 탄성부재(53)는 경도 80도의 우레탄 고무로 형성되어 있다. 또한 스퀴지(3)는 단부착의 메탈 스퀴지로 하고, 스퀴지 홀더측의 두께를 0.25mm의 메탈판으로 하여 내구성을 가지게 하고, 선단부의 두께는 0.05mm로 하였다. 또 메탈 스퀴지를 아디티브법으로 제작함으로써 선단 에지부의 능선 거칠기를 0.5㎛ 이하로 고정밀도로 제작할 수 있다.
그림 12에 나타내는 스크린 인쇄의 사례와 같이, 통상 기판(5) 표면에 코트되는 회로절연용 패턴 레지스트(55) 두께는 20㎛ 정도이고, 인쇄되는 기판의 전극 패드(56)부 주위에 덮여져 있는 케이스가 있어, 결과적으로 스크린(21)과 전극 패드(56) 사이에 갭이 생긴다. 또한 레지스트(55)의 위에 디바이스번호나 기판 명칭 등을 표기하기 위한 실크인쇄(57)도 실시되어 있다. 실크인쇄(57)의 두께는 30∼40㎛로 두껍기 때문에 상기 레지스트(55)의 두께분과 합산하면 50∼60㎛ 정도의 갭이 발생한다. 스크린(21) 표면으로부터 전극 패드(56) 표면까지의 깊이가 20∼60㎛ 정도인 갭에 대하여 솔더 페이스트(50)를 인쇄할 때에 솔더 페이스트(50)를 충전하는 힘이 없으면 전극 패드(56) 표면까지 솔더 페이스트(50)가 도달하지 않아 미전사부가 발생하게 된다.
본 발명에 의하면 탄성부재(53)를 구성하는 우레탄 고무부의 굽힘응력에 대한 반발력을 이용하여 솔더 페이스트(50)가 충전되는 힘을 발생할 수 있다. 그림 12(b)의 인쇄압(P)에 대하여, F1 및 F2는 각각 F1 = P·COSΘ, F2 = P·COSΘ이기 때문에, 우레탄 고무(53)부가 휘어짐으로써 Θ가 작아지기 때문에 F1 < F2가 되고, 스퀴지(3)에 대하여 직각방향으로 작용하는 힘이 커진다. 이에 의하여 인쇄시에서의 페이스트의 롤링력(화살표방향으로의 이동력)도 커지고, 스크린 개구부에의 충전력이 업되어 스크린(21)으로부터의 갭이 큰 전극 패드(56) 위에도 솔더 페이스트의 충전이 가능하게 된다. 또 우레탄 고무부가 유연하게 변형함으로써, 국부적인 요철뿐만 아니라, 기판전체가 콤벡스 상태 또는 콘케이브 상태로 되어 있어도 용이하게 추종이 가능하다. 본 구성으로 함으로써 종래의 메탈 스퀴지 및 백플레이트부착 메탈 스퀴지에서의 기판의 요철에 대한 추종성의 문제점을 해결하였다. 또한 마스크와 스퀴지의 슬라이딩 시에 있어서의 미세 진동의 발생을 흡수하고, 인쇄 수축이 없는 양호한 인쇄 마무리면을 제공하는 것이 가능하다. 또한 메탈 선단의 계단형상 단부착부 메탈 스퀴지는, 개구부 구멍에는 빠지지 않으나, 실크 인쇄부의 두께 등에 의한 미소한 요철이나 단차부의 변위에 대해서는 인쇄시에 감도 좋게 추종할 수 있도록 하고 있다. 여기서 말하는 인쇄 시에 있어서의 감도가 좋음이란, 스퀴지의 스프링정수의 대소의 차이다. 스프링진자의 주기(T)는 다음식 T = 2π(W/gk)1/2로 구해지기 때문에 스프링정수(k)가 클수록 주기가 짧고, 즉 진동수가 높아 감도가 좋아져, 이른바 민감하게 반응할 수 있게 된다. 반대로 스프링정수(k)가 작을수록 진동주기가 길어지고 진동수가 낮아져 스퀴지의 반응으로서는 둔감해진다.
그림 13에 복합식 메탈 스퀴지의 등가 스프링계 사례를 나타낸다. 스퀴지 중간부에 설치한 우레탄 고무부에 의한 휘어짐을 δ1, 메탈 스퀴지 선단의 단부착부의 휘어짐을 δ2라 하고, 선단에 가해지는 하중(W)에만 착안하면, 그림 13에 나타내는 바와 같은 스프링정수(k1)와 스프링정수(k2)의 2개의 스프링을 직렬 접속한 것으로 간주할 수 있다. 휘어짐의 이론값은 δ= WI3/3EI에 의하여 스퀴지에 사용되고 있는 재질 및 단면 치수 형상을 알 수 있으면 δ1 및 δ2의 값은 계산이 가능하다. 또 후크의 법칙에 의하여 k = W/δ 이기 때문에 스프링정수를 계산으로 구할 수 있다. 여기서 합성 스프링정수를 K라 하면, (1/K)=(1/k1) + (1/k2)에 의하여 그림 13에 나타내는 합성 스프링정수를 구하는 것이 가능하다.
그림 14(a)에 원리 설명도를, 그림 14(b)에 다른 스프링정수를 가지는 스퀴지의 스프링부의 실시예를, 그림 14(c)에 전체 구성을 나타낸다. 본 도면은 그림 11에 나타낸 발명에 대하여 또 다른 방법에 의하여 스퀴지 높이방향으로 2종 이상의 스프링정수를 구비시킨 실시예이다. 스퀴지 홀더와 스퀴지의 중간부에 스프링형상의 탄성체(스프링)를 구비하고, 다시 선단부에 다른 구부림 회수와 다른 구부림 길이를 구비한 스프링형상, 또는 계단형상 단부착형상을 가지게 한 금속제의 일체형 스퀴지로서 구성된다. 본 구성으로 함으로써 그림 14(a)에 나타내는 바와 같이 수직방향으로 유연하게 변위할 수 있어 기판의 요철에 유연하게 추종할 수 있는 것이다.
본 도면의 실시예에 의한 스프링형상부를 가지는 일체형 스퀴지를 사용함으로써 그림 11에 나타낸 복합식 스퀴지와 동등한 성능을 실현할 수 있다. 또 복합식 스퀴지보다 대폭으로 사용부재 점수를 줄일 수 있음과 동시에, 일체형을 위해 제작방법도 아디티브법이나 성형프레스 등 다양한 방법을 생각할 수 있어, 비용절감이 가능하다. 또한 스퀴지질량을 저감시켜 더욱 저인쇄압으로 효과적인 충전력을 발생시키는 것이 가능하게 되어 양호한 인쇄 결과를 얻을 수 있다.
다음에 인쇄의 종료 후에 다음의 공정측에 검사 유닛이 설치되어 있는 경우에 대하여 설명한다. 그림 15에 검사 유닛의 구성을 나타낸다.
검사 유닛(300)은 가대(61)에 기판 반송방향에 대하여 직각방향으로 이동 가능한 리니어 모터 구동방식의 구동기구(62)(또는 서보 모터와 볼나사로 이루어지는 구동기구)를 구비한 도어형의 프레임과, 그 프레임 위에 배치되어 프레임 위를 기판 반송방향으로 이동 가능하게 리니어 모터(65)(또는 서보 모터와 볼나사)로 이루어지는 구동기구를 설치하고 있는 이동 테이블(67)과, 그것에 설치한 촬상용 카메라(66)로 이루어진다. 카메라(66)는 기판면을 촬상할 수 있도록 기판(5)에 대하여 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 그런데 그림 2 또는 그림 3에서 설명한 인쇄 유닛(200)으로 인쇄된 것에는 인쇄불량으로서 대표적으로 다음의 3가지의 상태가 발생한다. (1) 전극부분에 정상으로 솔더 페이스트가 인쇄되지 않고 일부 빠져 있는 부분이 존재하는 상태. (2) 인접하는 전극측까지 솔더 페이스트가 부착되기도 하고, 전극의 밖까지 솔더 페이스트가 도포되는 이른바 처짐이나 브릿지, 또는 번짐이라는 상태. (3) 전체적으로 전극에 대하여 어긋나게 인쇄되는 상태.
본 검사 유닛(300)에서는 이들 상태를 검출하여 어떠한 불량인지를 판별하여, 통신수단에 의하여 인쇄 유닛에 정보를 피드백하나, 이때 인쇄 유닛의 재분석 수단에 의하여 각종 불량 모드에 대하여, 일례로서 ABC 평가를 실시하여 대분류한 정보로 가공함으로써 인쇄 유닛의 축적수단의 데이터베이스 정보와 대조하여 판정하는 처리 효율을 향상할 수 있고, 처리시간도 대폭으로 단축할 수 있다. ABC 평가 이외의 방법으로서 다른 통계적 방법을 채용하여도 좋다. 나아가서는 3차원 검사 유닛 등에서의 방대한 검사정보로부터 오퍼레이터에 있어서 용이하게 판단 가능한 필요 충분한 품질예보 정보로 마무리하는 것을 용이하게 실시할 수 있다. 또한 불량의 상태에 따라서는 다음의 디스펜서 유닛(400)으로 수복함으로써 불량품의 발생을 적극 억제하는 것이다.
먼저 인쇄 유닛(200)으로 인쇄된 기판(5)은 인쇄 유닛(200)의 기판 배출 컨베이어(27)에 접속된 검사 유닛(300)의 기판 수취 컨베이어(63) 위에 주고 받아진다. 기판 수취 컨베이어(63) 위의 기판은 소정위치에 정지되어 기판 테이블(68) 위에 주고 받아진다. 기판 테이블(68)에는 기판 유지기구(69)(예를 들면 흡인 흡착기구 또는 메카니컬 척기구)가 설치되어 있어 기판(5)이 이동하지 않도록 유지된다. 검사 유닛(300)에는 검사 유닛(300)의 구동부 및 카메라로 촬상한 화상 데이터로부터 화상처리하여 인쇄의 양부(良否)를 판정하기 위한 제어부(60C)가 설치되어 있고, 검사 유닛(300) 단독으로도 동작할 수 있게 되어 있다. 단, 단독으로 동작시키는 경우는 인쇄의 복수의 패턴 데이터 등을 미리 기억하여 두기 위하여 제어부(60C)에는 큰 메모리를 필요로 한다. 만약에 인쇄 유닛(200) 또는 디스펜서 유닛(400)과 연동하는 경우는, 인쇄 유닛(200) 또는 디스펜서 유닛(400)측의 제어부에서 인쇄위치 데이터 등을 수취하여 사용하면 좋기 때문에 큰 메모리는 필요로 하지 않는다. 또, 도시는 생략하였으나, 기판 테이블(68)을 설치하지 않고 기판 수취 컨베이어(63)면보다 돌출하여 기판(5)의 이동을 저지하는 스토퍼를 설치하고, 스토퍼에 의하여 기판을 정지시킨 후, 수취 컨베이어(63)를 정지시킴으로써 기판(5)을 소정 위치에 위치 결정하는 것도 가능하다.
다음에 카메라(66)에 의하여 기판 위치 결정 마크를 관측하고, 그 위치로부터, 인쇄 유닛으로 도포한 솔더 페이스트의 도포(인쇄)위치를 구하여 솔더 도포위치까지 카메라를 이동하여 도포의 상태를 촬상한다. 촬상된 화상은 제어부(60C)에 설치되어 있는 화상처리부에서 화상처리되어 정규의 인쇄위치에 정상으로 솔더 페이스트가 인쇄되어 있는지의 여부가 판정된다. 카메라(66)를 이동함으로써 인쇄영역 모두에 대하여 검사를 실행한다. 판정결과가 정상이면 인쇄처리는 그곳에서 종료가 된다. 단, 검사 유닛(300)의 하류측에 디스펜서 유닛(400)이 설치되어 있으면 디스펜서 유닛(400)은 반송기능만이 동작되어 검사가 종료한 기판(5)은 디스펜서 유닛 출구까지 반송된다.
만약 검사 유닛(300)이 불량이라고 판단된 경우는, 앞서 설명한 (1)∼(3)의 어느 상태의 불량이 어느 개소에 발생하였는지를 인쇄 유닛(200)의 제어부에 그 데이터를 송신함과 동시에, 인쇄 유닛(200)에 설치하고 있는 표시장치에 그 검사결과를 표시한다. 또한 검사 유닛(300)에는 도시는 생략하나, 검사조건의 변경을 행하기 위한 입력수단이나 검사상황 등을 모니터하기 위한 표시장치를 설치할 수 있다. 또 디스펜서 유닛(400)에 설치하고 있는 제어부(70C)에도 동일한 데이터가 송신된다.
디스펜서 유닛(400)에서는 결함이 상기 (1) 인쇄 빠짐이 경우, 그 인쇄 빠짐 부분만 디스펜서에 의하여 솔더 페이스트를 공급하여 빠짐을 수복한다. 또 (2)와 같이 처짐이나 브릿지 또는 번짐의 결함이면 상기 기판을 흡인용 디스펜서를 설치한 디스펜서 유닛에 반송하여, 결함이 있는 부분(전극 이외의)의 솔더 페이스트를 흡인하여 제거함으로써 그 부분을 수복한다. 또한 결함이 (3)의 어긋남에 의한 것인 경우, 수복이 가능한지의 여부를 판단하여, 수복이 가능한 경우는, (2)의 경우와 마찬가지로 흡인용 디스펜서를 설치한 디스펜서 유닛까지 상기 기판을 반송하고, 그곳에서 수복이 필요한 부분의 솔더 페이스트를 흡인에 의하여 제거하고, 그 후 전극부분에 토출용 디스펜서를 설치하고 있는 디스펜서 유닛에 반송하고, 그곳에서 상기 부분의 전극에 솔더 페이스트를 추가 도포한다. 또한 (3)의 어긋남의 경우는, 인쇄 유닛(200)측에 그 어긋남 량을 송신하여, 마스크결함인지, 인쇄상의 실수인지를 관리자에게 판단하게 하여, 마스크의 결함이면 정상적인 마스크와 교환하여 준다. 또 인쇄상의 문제(위치맞춤 불량 등)이면 인쇄조건을 수정한다.
디스펜서 유닛은, 상기한 동작을 행하기 위하여 그림 16에 나타내는 구성으로 되어 있다. 상기한 검사유닛과 마찬가지로 기판 반송로인 기판 수취 컨베이어(72)에 직각으로 도어형의 프레임(84)부분을 배치하고, 솔더 페이스트를 흡인하여 인쇄면으로부터 제거하기 위하여 흡인용 디스펜서, 또는 솔더 페이스트를 도포하기 위한 솔더 페이스트 토출용 디스펜서(83) 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 구비한 구성으로 하고 있다. 또한 기판 수취 컨베이어로부터 기판(5)을 수취하여, 기판(5)을 탑재하기 위한 기판 테이블(78)과 기판 테이블(78)에 기판을 유지하는 기판 유지기구(79)가 설치되어 있다. 프레임(84)에는 디스펜서(83)를 유지하여 기판 반송방향에 대하여 직각방향으로 이동시키는 이동 테이블(87)과, 이동 테이블(87)을 이동시키기 위한 서보모터(85)와 볼나사(86)로 이루어지는 구동기구가 설치되어 있다. 이 구동기구도 또 리니어모터로 하여도 좋다. 또 이동 테이블(87)에는 디스펜서(83)를 설치한 테이블(80)을 상하로 이동시키기 위한 Z축 구동기구(88)가 설치되어 있다. 또한 도시 생략하였으나, 테이블(80)에는 기판의 위치맞춤 마크를 관측하기 위한 카메라나, 기판(5)과 디스펜서(83)의 간격을 계측하기 위한 거리센서가 설치되어 있다. 또 본 유닛의 하부에는 유닛 내의 각 장치를 제어하기 위한 제어부(70C)가 설치되어 있고, 이 제어부(70C)는 인쇄 유닛(200)이나 검사 유닛(300)의 제어부와 신호의 주고받음이 가능하게 구성되어 있다.
