JP2000211104A - スクリ―ン印刷機及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所望するパターン以外のパターンは形成せず、
連続的に印刷しても、高アスペクトで印刷膜厚バラツキ
が少なく、にじみや飛散のないパターンを安定した転写
精度で被印刷物上に形成する。 【解決手段】スキージの摺動が完了した後、スキージを
上昇させる前に被印刷物を搭載したテーブルを下降させ
ることにより、四辺がスクリーン枠に張られたスクリー
ン版と被印刷物を静的に剥離させ、パターン形成された
被印刷物を取り出した後に、スキージを上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーンを介し
てペーストを被印刷物上に連続印刷する場合において、
所望のパターンを安定した転写精度で被印刷物上に形成
するためのスクリーン印刷機及び印刷方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品を多数個搭載するための
基板においては、小形化、高密度化、高信頼性の要求が
ますます高まっており、そのためには導体回路パターン
の微細化、高精度化が必須となっている。現在、回路基
板に電子部品を実装する技術には、所定の材料を所望す
る形状にパターン形成する技術が求められている。パタ
ーン形成方法は種々存在するが、その一つとしてスクリ
ーン印刷がある。スクリーン印刷では、クリーム半田ペ
ースト、厚膜ペースト、導電性接着剤ペーストをより微
細な形状で高精度に形成する技術が求められている。

【０００３】従来のスクリーン印刷方法では、被印刷物
とスクリーン版を全面で密着させ、ペーストをスクリー
ン版の開口部に充填させた後に、被印刷物とスクリーン
版を分離させるための版離れ方法がいくつか提案されて
いる。ひとつは、特公平8-31669号公報（以下、文献１
という。）記載の版離れ方法である。文献１記載の版離
れ方法を図２(A)に示す。まず、電気配線として使用す
るパターンのスクリーン版の開口部にペーストを充填す
るとともに、電気配線として使用されることのないパタ
ーンのスクリーン版の開口部にもペーストを充填してダ
ミーパターンを被印刷物100上に付着させる。

【０００４】次に、ダミーパターンに対向する被印刷物
の端の一辺から被印刷物100とスクリーン版102を徐々に
剥離させ、被印刷物100とスクリーン版102の最終的な分
離は被印刷物端部に形成されたダミーパターンのあるダ
ミー領域125で起こさせる。

【０００５】この版離れ方法は、図２(B)に示すフレー
ムアオリ式スクリーン印刷機、もしくは、テーブルアオ
リ式スクリーン印刷機を用いて実現する。また、もうひ
とつは、特開平9-314802号公報（以下、文献２とい
う。）記載の版離れ方法である。文献２記載の版離れ方
法を図３に示す。

【０００６】該版離れ方法では図３(A)に示す二辺をス
クリーン枠で支持されたスクリーン版102を用いる。そ
して、図３(B)に示すように、移動するスキージ104を支
点として、印刷開始側端のスクリーン枠107の上昇をス
キージ104の移動に比例させて版離れさせる。該版離れ
方法は、スクリーンテンション制御ロボットと版離れ角
制御ロボットにより構成されているスクリーン印刷機を
用いて実現する。文献１と文献２のいずれの方法でも、
版離れを静的に行わせることで、印刷品質を安定化させ
る効果が上がっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
による方法では、図２に示すように、被印刷物端部のダ
ミー領域125に電気配線として使用されることのないダ
ミーパターンを形成するため、スクリーン版102や被印
刷物100を所望のものより大きくしなければならない。
また、前記ダミーパターンで版離れが生じるようにする
には、スクリーン印刷機を大型化する必要がある。

【０００８】一方、文献２による方法では、図３に示す
ように、印刷時に印刷開始側端のスクリーン枠を上昇さ
せて、スクリーン版にテンションをかけるために、スク
リーン版が寸法変化しやすく、転写位置がずれてしま
う。また、スクリーン枠が二辺のみであるため、スクリ
ーン版の開口パターン寸法の経時変化に対して耐性がな
く、印刷を連続して行ったとき、転写パターン寸法が徐
々にずれてしまう。また、一般的に使われている４辺が
スクリーン枠で張られたスクリーン版を使用できないス
クリーン印刷機である。

【０００９】本発明は、所望するパターン以外のパター
ンは形成せず、連続的に印刷しても、高アスペクトで印
刷膜厚バラツキが少なく、にじみや飛散のないパターン
を安定した転写精度で被印刷物上に形成するためのスク
リーン印刷機及び印刷方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、四辺がスクリーン枠に張られたスクリーン版を使用
することで、連続印刷転写精度を安定化させる。また、
スクリーン版と被印刷物を密着させてペーストをスクリ
ーン版の開口部に充填した後、スキージを上昇させる前
に被印刷物を搭載したテーブルを下降させることによ
り、スクリーン版の一端部から剥離が進行するように版
離れさせる。このとき、スキージの摺動完了後からテー
ブルの下降開始までの時間をペーストの特性に応じて調
整することで、印刷パターンを高アスペクト化する。

【００１１】また、被印刷物を搭載したテーブルの下降
移動量がスキージの所定の落し込み量に達する前に、ス
キージがスクリーン版に接触している部分以外のスクリ
ーン版と被印刷物との剥離が完了するように、テーブル
の下降速度を調整することで、にじみがなく、印刷膜厚
バラツキの小さい印刷パターンを形成する。さらなるテ
ーブル下降移動により、スクリーン版が被印刷物から完
全に分離し、パターンが形成された被印刷物を取り出し
た後に、スキージを上昇させることで、飛散の無い印刷
パターンを形成する。

【００１２】このとき、用いるスクリーン版は、メッシ
ュ（紗）の被印刷物側にステンシルが貼り付けられた２
層構造のサスペンドメタルスクリーン、もしくは、メッ
シュのスキージ側にもステンシルが貼り付けられた３層
構造のサスペンドメタルスクリーン、もしくは、メッシ
ュ（紗）のないメタルマスク、もしくは、エマルジョン
マスク等、どのタイプのスクリーン版であってもよい。
そして、文献１でのダミーパターンの代わりにスキージ
を用いているので、ダミーパターンを設ける必要はな
い。

【００１３】また、被印刷物とスクリーン版が静的に分
離するように、前記スキージの摺動完了後からテーブル
の下降開始までの時間と前記テーブルの下降速度を調整
することで、特性が異なるペーストであっても、個々の
ペーストに対して最適な版離れ条件を見出すことができ
るので、用いるペーストは、クリーム半田ペースト、導
電性接着剤ペースト、厚膜ペースト等、どのタイプのペ
ーストであっても、印刷品質を安定化することができ
る。

【００１４】また、前述の版離れ中において、スクリー
ン版をピエゾ素子等の圧電素子で垂直方向に微振動させ
ることによって、スクリーン版の開口部に充填されてい
るペーストの版離れ性を向上させて、スクリーン版と該
開口部に充填されているペーストを分離することで、被
印刷物とスクリーン版の静的な分離が速やかに行えるた
め、被印刷物上にパターンを形成するのにかかる時間を
短縮できる。

【００１５】このとき、振動の振幅は転写位置精度を損
なわない程度にする。また、振動の振動数はペーストの
流動化特性または共振周波数に応じて調整する。

【００１６】

【発明の実施の形態】前記落とし込み量を利用した本発
明のスクリーン印刷方法を、図１に基づいて説明する。
図１は、落とし込み量108を利用してペーストを被印刷
物に印刷するときの、ペースト充填から版離れまでの状
態を示している。図１の(A)及び(B)に示すように、図示
しないテーブル上に真空吸着等の方法により固定載置さ
れた被印刷物100と、所望するパターン状の開口部をも
つスクリーン版102が全面で密着している。前記スクリ
ーン版102は、図示しないエアシリンダによってクラン
プされているスクリーン枠101に張られている。スクリ
ーン版102の印刷開始側端部上に塗布されたペースト
に、スキージ104を所定の落とし込み量108とアタック角
度と適度の押圧力で接触させる。その後、スキージ104
を所定の速度で摺動させることで、前記スクリーン版10
2の開口部にペースト105の一部を充填させ、被印刷物10
0上に所望するパターン状にペーストを付着させる。

【００１７】スキージの摺動完了後からテーブルの下降
開始までの時間を適度に調整した後、前記スキージ104
をスクリーン版102に接触させたままの状態から、図１
の(C)に示すように、前記テーブルの下降速度を適時調
整しながら、被印刷物100を下降させる。すると、印刷
終了側端のスクリーン版102はスキージ104によって押さ
えつけられているために、スクリーン版102と被印刷物1
00は、印刷開始側から斜めに剥離していく。前記スキー
ジの摺動完了後からテーブルの下降開始までの時間を、
使用するペーストの特性とスクリーン版102の開口部の
面積に応じて設定することで、ペースト転写量が増し、
印刷形状を高アスペクト化できる。

【００１８】また、前記テーブルの下降速度を、使用す
るペーストの特性とスクリーン版102の開口部の印刷方
向に対する面積密度変化に応じて設定することで、版離
れ速度を十分に遅くでき、にじみがなく、印刷膜厚バラ
ツキを少なくできる。

【００１９】上記の設定を行うことで、被印刷物100が
落とし込み量108分だけ下降したときに、被印刷物100と
スクリーン版102が静的に分離することを実現し、パタ
ーンが形成された被印刷物100を取り出した後にスキー
ジ104を上昇させることで、ペースト飛散の無いパター
ンが形成された被印刷物100を得られる。前述のスクリ
ーン版102と被印刷物100が斜めに剥離していく様子の立
体図を図１(D)に示す。

【００２０】以下、前述のスクリーン印刷方式を実現で
きるスクリーン印刷機の実施の形態を図４に基づいて説
明する。図４に示すように、本発明のスクリーン印刷機
は、被印刷物100を搭載するテーブル110及び固定板11
8、Ｘステージ114、Ｙステージ115、θステージ116、Ｚ
ステージ117、センサー121、タイマーカウント装置11
3、スクレーパシリンダ120、スキージシリンダ119を備
えている。

【００２１】前記テーブル110は、図示しない排気力が
可変であるロータリーポンプの真空吸引力が被印刷物10
0の全面に作用するように多孔質板で構成されている。
前記固定板118は、印刷時にテーブル110がずれないよう
に図示しないクランプ機構により固定するように構成さ
れている。前記Ｘステージ114は、印刷前に被印刷物100
とスクリーン版102とのX方向の位置ずれを補正するよう
に構成されている。前記Ｙステージ115は、印刷前に被
印刷物100とスクリーン版102とのY方向の位置ずれを補
正するように構成されている。

【００２２】前記θステージ116は、印刷前に被印刷物1
00とスクリーン版102との回転方向の位置ずれを補正す
るように構成されている。前記Ｚステージ117は、印刷
時の被印刷物100とスクリーン版102との隙間であるシー
トクリアランスとテーブル下降速度を調節するように構
成されている。

【００２３】前記センサー121は、スキージ104が印刷終
了端に到達するのを感知するように構成されている。前
記タイマーカウント装置113は、センサー121がスキージ
104の到達を感知してから、Ｚステージ117及びスキージ
シリンダ119のそれぞれに設定した任意の時間に、独立
してトリガ信号を出力するように構成されている。

【００２４】前記スクレーパシリンダ120は、印刷完了
後にスクレーパ124を下降させて、ペースト105を印刷開
始端に戻すように構成されている。前記スキージシリン
ダ119は、印刷時にスキージ104を下降させて印刷すると
ともに、印刷終了端に到達した後に、前記タイマーカウ
ント装置113からのトリガ信号を入力して設定した任意
の時間に上昇するように構成されている。

【００２５】ここで、スキージの摺動完了後からテーブ
ルの下降開始までの時間を、印刷すべきパターンの面積
とペーストの特性に応じて、タイマーカウント装置113
により制御することで、ペースト特性に応じた版離れ条
件を得られる。また、前記テーブル110の下降速度を、
印刷すべきパターンの印刷方向の面積密度変化とペース
トの特性に応じてＺステージ117により制御すること
で、静的な斜め版離れが実現できる。

【００２６】このとき、レーザー変位計などの変位セン
サ（図示せず）をスクリーン版102の上方に配置させ
て、版離れ速度を計測し、該変位センサが検出した信号
をテーブル下降速度にフィードバックすることにより、
斜め版離れが静的であるように自動制御できる。

【００２７】これにより、スクリーン版102には余分な
テンションが掛からない。また、前述の版離れ中におい
て、ピエゾ素子等の圧電素子をスクリーン版に接触させ
ておくことができる機構を取付け、前記圧電素子の振動
振幅と振動周波数をペーストの特性に応じて調整するこ
とで、印刷を短時間で行える。なぜなら、スクリーン版
102の開口部に充填されたペーストに固有な周波数（数
十kHz程度）で振動を加えることで、前記ペーストはス
クリーン版102から抜けやすくなるためである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
四辺がスクリーン枠に張られたスクリーン版を使用する
ことで、連続印刷転写精度を安定化させる。また、スキ
ージの摺動完了後からテーブルの下降開始までの時間と
テーブルの下降速度を調整することで、アオリ式スクリ
ーン印刷機を用いなくても、高アスペクトな印刷パター
ン、かつ、にじみや飛散がない印刷パターン、かつ、膜
厚バラツキの小さいパターンが形成された被印刷物が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】落とし込み斜め版離れスクリーン印刷方式の説
明図。

【図２】ダミー領域斜め版離れスクリーン印刷方式の説
明図。

【図３】枠なし斜め版離れスクリーン印刷方式の説明
図。

【図４】落とし込み斜め版離れスクリーン印刷機の説明
図。

【符号の説明】

100…被印刷物、101…スクリーン枠、102…スクリーン
版、104…スキージ、105…ペースト、106…二辺スクリ
ーン枠、107…印刷開始側端のスクリーン枠、108……落
とし込み量、110…テーブル、113…タイマーカウント装
置、114…Ｘステージ、115…Ｙステージ、116…θステ
ージ、117…Ｚステージ、118…固定板、119…スキージ
シリンダ、120…スクレーパシリンダ、121…センサー、
124…スクレーパ。

フロントページの続き (72)発明者 筒井 義隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 平林 久明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 黒木 喬 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 石原 昌作 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 田上 文一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FA30 FB24 FB27 FC09 FD01 FD07 FD17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリーンを介して被印刷物上にペースト
   を印刷するためのスクリーン印刷機において、四辺がス
   クリーン枠に張られたスクリーン版を用いて、スクリー
   ン版と被印刷物を密着させて、ペーストを前記スクリー
   ン版の開口部に充填した後、スクリーンや被印刷物を搭
   載したテーブルをアオルことなく、スクリーン版の一端
   部から剥離が進行するように前記スクリーン版と被印刷
   物を分離できることを特徴とするスクリーン印刷機。
2. 【請求項２】スキージの摺動完了後からスキージを上昇
   させるまでの時間を、スキージの摺動完了後からスクリ
   ーン版の剥離完了までの時間よりも長く設定でき、か
   つ、被印刷物を搭載したテーブルの下降移動量が前記ス
   キージの所定の落し込み量に達する前に、前記スキージ
   がスクリーン版に接触している部分以外のスクリーン版
   と被印刷物との剥離が完了するように、前記テーブルの
   下降速度を十分遅く設定できることを特徴とするスクリ
   ーン印刷機。
3. 【請求項３】前記スキージの摺動完了後から前記テーブ
   ルの下降開始までの時間を、任意に設定できることを特
   徴とする請求項２記載のスクリーン印刷機。
4. 【請求項４】前記テーブルの下降速度を、該下降動作中
   に可変制御できることを特徴とする請求項２又は請求項
   ３記載のスクリーン印刷機。
5. 【請求項５】スクリーンを介して被印刷物上にペースト
   を印刷するためのスクリーン印刷方法において、スキー
   ジの摺動が完了した後、前記スキージを上昇させる前に
   被印刷物を搭載したテーブルを下降させることにより、
   スクリーン版のスキージ摺動開始端部からスキージ摺動
   終了端部へ前記スクリーン版の剥離が進行し、前記テー
   ブルの下降移動量が前記スキージの所定の落し込み量に
   達する前に、前記スキージがスクリーン版に接触してい
   る部分以外のスクリーン版と被印刷物との剥離が完了
   し、その後、さらなるテーブル下降移動により、スクリ
   ーン版が被印刷物から完全に分離した後に、スキージを
   上昇させることを特徴とするスクリーン印刷方法。
6. 【請求項６】前記スキージの摺動完了後から前記テーブ
   ルの下降開始までの時間を調節して、前記スクリーン版
   を前記被印刷物から剥離させることを特徴とする請求項
   ５記載のスクリーン印刷方法。
7. 【請求項７】前記テーブルの下降速度を、該下降動作中
   に可変調節して、前記スクリーン版を前記被印刷物から
   剥離させることを特徴とする請求項５又は請求項６記載
   のスクリーン印刷方法。