JPH0210795A - スルーホール印刷装置 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、厚膜混成集積回路に用いられる回路基板の両
面の配線導体を導通接続するために設けられた多数の貫
通穴の内面にペースト状導体インクを塗布するスルーホ
ール印刷装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 厚膜混成集積回路は、回路集積度を高めるために回路構
成のベースとなる回路基板（例えばアルミナ基板、以下
基板という）の表裏両面に配線導体印刷を施し、必要に
応じて両面の導体部分を導通するように設けられた小さ
い（例えば０　、１　ｍｍφ〜２ｍｍφ程度の）貫通穴
の内面に導体印刷を施して表裏両面の回路を導通接続す
る構造を採用することにより、所望の目的を果たしてい
る。このような貫通穴の内面に導体印刷を施す工法をス
ルーホール印刷という。この場合理想とするスルーホー
ル印刷が施された貫通穴の断面形状は第１図に示す如く
である。第２図〜第５図は印刷が不完全な場合の貫通穴
の断面形状を示す。これらの図において、■は回路基板
、２は導体インク、３は貫通穴の内面を示す。

従来このようなスルーホール印刷を行うためには、通常
配線導体を印刷するスクリーン印刷機が用いられ、ペー
スト状導体インクを塗布する印刷作業と連動した真空圧
を印刷面と反対方向から作用させ、貫通穴付近に塗布さ
れたペースト状導体インクを吸引制御して貫通穴の内面
に付着させる工法がとられている。しかし、このような
従来の工法では第２図〜第５図に示した不完全なスルー
ホール印刷が形成される場合が多く、そのためスルーホ
ール印刷された個々の穴について全数外観検査を実施し
て不良箇所を検出し、不完全な部分に修正を施していた
。このような作業は、非能率的である上に、製品の信顛
性の点においても問題が多かった。

すなわち、第２図の例は穴３の下部にインクが塗布され
ていない部分がある。第３図の例は裏面導体に真空吸引
の際に飛び散った飛散インク（凸部）が付着している。

第４図の例は穴３の内面のインクが欠如している。第５
図の例は穴３がインクで充填された状態になっている。

これらの問題点をまとめると次のようになる。

（１）穴の内面の全体又は一部に印刷の欠如があり、そ
れらの不良箇所を検出するための全数検査とその手直し
のために作業時間が長くかかり、作業効率向上の障害と
なっていた。

特に同一基板内に多数のスルーホール印刷を施すべき穴
がある場合、例えば基板寸法が縦５０帥×横５０Ｍ×厚
さ０．６ｍｍの基板に直径が０．４ｍｍの穴が２００個
あって、その穴に同時にスルーホール印刷を施す場合、
穴の内部の印刷不良は顕著であり、再現性も低い。

（２）　（１）項の不良発生を阻止するために真空度を
上げてペースト状導体インクの吸引力を強（すると、そ
のために印刷配線の周辺にペースト状インクが飛散付着
し、回路の短絡事故発生の危険が多い。その上真空圧の
微細調整制御には技術的限界があって不良発生を完全に
防止することができない。

（３）同一基板内に異径または異形のスルーホール印刷
が必要な穴がある場合や基板の単位面積当りの穴の数が
基板面の一部に極端に片寄っている場合には真空圧の制
御が不可能であった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述のような問題点を解決し、スルー
ホール印刷を確実に施すことのできるスルーホール印刷
装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明によるスルーホール印刷装置は、上述の問題点を
解決する手段として、基板の両面の配線導体を接続する
位置に設けられた貫通穴の付近に予め余裕をもって塗布
された導体のペースト状インクを、基板面に直角な方向
に遠心力を作用させて貫通穴の内面に一様に平滑塗布さ
せることのできる遠心力発生部を備えていることを最も
主要な特徴とするものである。本発明により理想的なス
ルーホール印刷が施され、再現性と品質のよい回路基板
を能率よく生産できるものである。

すなわち、本発明のスルーホール印刷装置は、厚膜混成
集積回路に用いられる回路基板の表面に所定の印刷配線
パターンを印刷するとともに配線パターンの予め定めら
れた位置に設けられた多数の貫通穴の内面に導体を形成
するためのペースト状導体インクを塗布印刷するスクリ
ーン印刷装置と、 該スクリーン印刷装置の基台の側面に固定された水平基
板の上側のほぼ中央に該水平基板の下側に固定された電
動機に連動して水平に保持され回転自在な少なくとも１
枚の円板状回転テーブル出、該円板状回転テーブルの上
面周辺部に前記回路基板の面が前記円板状回転テーブル
の半径方向に直角になるように前記回路基板を保持する
ように配設された複数の回路基板ホルダを備えた遠心力
発注部とを備え、 前記電動機の回転により前記回路基板の前記多数の貫通
穴付近に塗布印刷された前記ペースト状導体インクが前
記貫通穴の内面に一様に平滑塗布されるように構成され
たことを特徴とするものである。

従来は〔スクリーン印刷機〕＋〔真空圧〕の作用でスル
ーホール印刷を形成していたのに対し、本発明は、 （イ）〔スクリーン印刷機〕＋〔真空圧〕＋〔遠心力発
生部〕、または （Ｕ）〔スクリーン印刷機〕＋〔遠心力発生部〕によっ
て構成される点において基本的に差異がある。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第６図は、上記（イ）の〔スクリーン印刷機〕＋〔真空
圧〕＋〔遠心力発生部〕の構成によった場合における正
面部分断面図である。向上記（Ｉｔ）の場合における構
成は第６図において真空圧を作用させない場合である。

図において、中央より右側の軸１０．回転テーブル１１
．ホルダ１２．遮へい板１３゜電動機１４．水平基板１
５．筐体１６．制御回路１７．操作部１８で構成される
部分は本発明のスルーホール印刷装置の主要部である遠
心力発生部を示す。

一方図の左側のスクリーン印刷機は従来用いられている
ものであり、基台２０上の基板テーブル２１に被印刷物
（回路基板）２２が取付けられ、印刷配線パターンが陰
画状に形成された印刷用スクリーン２３にはペースト状
インク２４が適量乗せられている。スキージ（しごき板
）２５を下降させ、印刷圧力をスクリーン２３に加えな
がら図の手前から奥の方向へスキージ２５を移動させる
ことにより、スクリーン２３の予め設定された配線導体
パターンが被印刷物２２に謄写される。又この場合基板
テーブル２１は被印刷物２２のスルーホール印刷の貫通
穴の位置に対応した位置に真空圧がペースト状インク２
４に作用するように一部切り欠いた部分を有している。

スルーホール印刷を必要とする被印刷物２２の貫通穴に
基板テーブル２１の切り欠き部分を介して５０〜２００
　ｍｍ１ｇ程度の真空圧を作用させながら印刷配線パタ
ーンを謄写させると、ペースト状インクは真空圧の吸引
作用によりスルーホール印刷が形成されるべく貫通穴の
内面に吸引されて付着するが、以上の工程では前述のよ
うに第２〜第５図の如く不完全な状態のスルーホール印
刷が形成される。

第５図のような詰まり穴のスルーホール印刷は導通テス
トを行うと電気的には良品になり得るが、構造１明らか
に不良品である。

第７図は、第６図の遠心力発生部の軸１０に水平に固設
された回転テーブル１１の上面部の斜視図である。第６
図の該当部分は第７図の回転テーブル１１の中心を通る
Ａ−Ａ縦断面図である。また第７図では分り易くするた
めに遮へい板１３は省略しである。

さて、前述のような〔スクリーン印刷機〕＋〔真空圧〕
の工程を経た不完全なスルーホール印刷状態の被印刷物
（回路基板）２２を本発明の要部をなす遠心力発生部の
ホルダー２に装着し、操作部１８を操作して電動機１４
を回転させるとその軸１０によって連動する回転テーブ
ル１１が回転し、被印刷物２２はホルダー２と共に回転
する。この回転により印刷物２２に謄写された貫通穴付
近のペースト状導体インクに下記の式で示される遠心力
Ｆが回転方向と直角方向（矢印）に働く。すなわちペー
スト状インクに作用する遠心力をＦとすると、Ｆ＝−ｒ
ω”　　（ｋｇ） 但し、 Ｗ：　ペースト状インクの重量（ｋｇ）ｒ：　回転半径
（ＣＩｌｌ） ω：　角加速度（ｒａｄ／ｓ） ｇ：　重力加速度（−９８０）（Ｃ１１１／５ｅｃ２）
回転テーブル１１の回転数が低いときには遠心力も小さ
くスルーホール印刷を形成するには寄与しないが、徐々
に回転数を上げてペースト状インクの表面張力の臨界点
以上に達すると、ペースト状インクは第７図矢印Ｆの方
向に貫通穴の内面にそって均等に流れ出し平滑化される
。その結果第１図のような均一なスルーホール印刷が形
成される。

しかも余分なペースト状インクは遠心力に抗し切れず遮
へい板１３に衝突付着する。

遠心力Ｆは、上式に示す如くペースト状インクの重量Ｗ
に比例して個々のスルーホール印刷部分に働くため、例
えば、第５図のようにインクの量が多く穴詰まりの状態
のスルーホール印刷部分に対してはインクの量に比例し
た大きい遠心力が働き穴詰まりを解消するように作用す
る。又インクの量が少ないものに対しては穴の内面をに
じませるように作用する。以上述べた印刷工程の後、焼
成工程を経て片面の印刷を終わり、次に他の片面につい
て同様にスクリーン印刷から順次作業が行われて印刷工
程が終了する。

このようにして被印刷物の印刷パターンや穴の形状及び
ペースト状インクの粘性や量、印刷状態などに応じて回
転数を設定することにより均一なスルーホール印刷が再
現性よく行われる。

第６図、第７図に示す実施例では、被印刷物２２を４個
装着できるように回転テーブル１１の円周を４等分して
ホルダ１２を配設しであるが、被印刷物２２の大きさに
合わせて任意に分周したり、同心円状に２重にホルダ１
２を配設することも可能である。

又、遠心力Ｆは回転数及びインクの重量だけでなく回転
半径ｒにも比例するため、それぞれの作業性を考慮して
各部の寸法が設定される。

第８図は、本発明による遠心力発生部の回転テーブル１
１を同一軸１０に２段に取り付けた実施例を示し、各部
分番号は第７図の場合と同しであり、動作も同様である
。

以上の実施例では、実際の量産に適した〔スクリーン印
刷機］＋〔真空圧］＋〔遠心力発生部］の構成によるス
ルーホール印刷形成の動作を主に説明したが、実験室で
の作業には真空圧を作用させない〔スクリーン印刷機〕
十〔遠心力発生部〕の構成の場合も有効である。

本発明の装置の具体的使用例では、直径が約１８０ａｎ
φの回転テーブルに０．４ｍｍφの貫通穴が約１００ケ
の５０ｍａ＋平方の被印刷物（回路基板）を装着し、回
転数が約１７０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、の回転によって遠心力
を与えることにより約３０秒で作業が完了し、品質のよ
いスルーホール印刷が得られることが実証され、抜取検
査で品質を保証することができた。

また、本発明では、作業性と装置としての機能と小形化
および安全性の点から、遠心力発生部をスクリーン印刷
機に固設したスルーホール印刷装置としたが、遠心力発
生部を独立した装置として既設のスクリーン印刷機と併
用することも勿論可能である。

なお、本実施例では、導体印刷の場合について説明した
が、ペースト状抵抗インクや誘電体インクその他のイン
クを用いれば抵抗やその他の印刷の場合にも応用できる
。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、従来のスクリーン印刷機を
用いた真空吸引法によるスルーホール印刷形成工法では
、穴内面の印刷不良が多くしかもスルーホール印刷の再
現性の確保の点においても問題があったが、本発明の遠
心力を利用したスルーホール印刷装置においては、穴詰
まり状態に印刷されたペースト状インクに対してはこれ
を排除する力が作用し、ペースト状インクが少な目の状
態に印刷された場合に対しては穴内面全体ににじませる
ような力が作用してスルーホール印刷の均一性を保つば
かりでなく、印刷作業時間の効率化。

歩留向上、信頬性の向上の点で極めて大きい効果があり
、厚膜混成集積回路ＩＣの生産能率を飛躍的に改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は厚膜混成集積回路に用いられる回路基
板のスルーホール印刷部分の部分断面図、第６図は本発
明による遠心力発生部が固設されたスルーホール印刷装
置の実施例の部分断面を含む正面図、第７図は第６図に
示した本発明の一実施例の遠心力発生部の部分構造と基
板の装着状態を含む斜視図、第８図は本発明による遠心
力発生部の回転テーブルを２段にした実施例を示す斜視
図である。 ■、２２・・・被印刷物（基板）、　　２・・・導体イ
ンク、３・・・貫通穴の内面、　１０・・・軸、　１１
・・・回転テーブル、　１２・・・ホルダ、　１３・・
・遮へい板、　１４・・・電動機、　１５・・・ヘース
、　１６・・・筐体、１７・・・制御回路、　１８・・
・操作部、　２０・・・基台、　２１・・・基板テーブ
ル、　２３・・・印刷用スクリーン、　２４・・・ペー
スト状インク、　２５・・・スキージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 厚膜混成集積回路に用いられる回路基板の表面に所定の
   印刷配線パターンを印刷するとともに配線パターンの予
   め定められた位置に設けられた多数の貫通穴の内面に導
   体を形成するためのペースト状導体インクを塗布印刷す
   るスクリーン印刷装置と、 該スクリーン印刷装置の基台の側面に固定された水平基
   板の上側のほぼ中央に該水平基板の下側に固定された電
   動機に連動して水平に保持され回転自在な少なくとも１
   枚の円板状回転テーブルと、該円板状回転テーブルの上
   面周辺部に前記回路基板の面が前記円板状回転テーブル
   の半径方向に直角になるように前記回路基板を保持する
   ように配設された複数の回路基板ホルダを備えた遠心力
   発生部とを備え、 前記電動機の回転により前記回路基板の前記多数の貫通
   穴付近に塗布印刷された前記ペースト状導体インクが前
   記貫通穴の内面に一様に平滑塗布されるように構成され
   たことを特徴とするスルーホール印刷装置。