(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷しようとする基板の上面に配されたスクリーンマスクの上面にペーストを供給し、前記スクリーンマスクの上面でスキージを摺動させて前記基板の表面に前記ペーストを塗着させる印刷方法であって、前記ペーストの供給に先立って、粘度測定器を用いて前記ペーストに加える剪断速度を段階的に変化させながら、前記ペーストの剪断応力を測定し、得られた剪断応力に基づいて基板とスクリーンマスクとの引き離し速度を設定する印刷方法。
【請求項２】
前記粘度測定器が平行平板式粘度測定器である請求項１記載の印刷方法。
【請求項３】
前記剪断速度のそれぞれにおいて求めた前記ペーストに加わった剪断応力より前記ペーストの剪断速度がゼロの時の応力値を求め、この値を基板とスクリーンマスクとの引き離し速度の設定に用いる請求項１記載の印刷方法。
【請求項４】
円板状の測定治具を剪断速度０．２ｓｅｃ-1で１００秒間回転させたときの粘度と、剪断速度０．４、０．６、１、２、６および１０ｓｅｃ-1でそれぞれ１０秒間回転させたときの粘度を順に測定する請求項１記載の印刷方法。
【請求項５】
円板状の測定治具を剪断速度０．２ｓｅｃ-1で１００秒間回転させたときの粘度と、剪断速度０．４、０．６、１、２、６、１０、６、２、１、０．６、０．４および０．２ｓｅｃ-1で１０秒間回転させたときのそれぞれの粘度を順に測定する請求項１記載の印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷方法に関するものであり、特に電子部品を回路基板に実装するために、回路基板のランド上にクリームはんだを印刷するスクリーン印刷法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平板孔板式印刷法すなわちスクリーン印刷法の一例として、プリント回路基板のランド上にクリームはんだを印刷する方法を図７を用いて説明する。
図７の（ａ）に示すように、所定パターンに配置された貫通穴１１ａを有するスクリーンマスク（メタルマスク）１１を印刷しようとする基板１２上の所定位置に配置する。このとき、スクリーンマスク１１は、その貫通穴１１ａが基板１２のランド１２ａの上方に位置するように配される。ついで、スクリーンマスク１１の一端にクリームはんだ１４を供給する。
次に、（ｂ）に示すように、スキージ１３をスクリーンマスク１１の上面の一方の端部に配置し、下方に押さえつけるようにして他方の端部まで摺動させる。これにより、クリームはんだ１４はスクリーンマスク１１の貫通穴１１ａに充填され、その底面は基板１２のランド１２ａ上に塗着される。
その後、（ｃ）に示すように基板１２を下方に移動させるか、またはスクリーンマスク１１を上方に移動させて、スクリーンマスク１１と基板１２を分離すると、スクリーンマスク１１の貫通穴１１ａに充填されたクリームはんだ１４は、基板１２のランド１２ａ上に付着して、（ｄ）に示すようにスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａのパターンに応じた印刷膜１５が形成される。
【０００３】
上記のようなスクリーン印刷においては、（ｂ）に示すクリームはんだ充填工程においてクリームはんだが過剰に充填されると、形成される印刷膜１５ににじみが生じる。一方、充填量が不足すると、形成される印刷膜１５にかすれが発生したりする。また、（ｃ）に示す版離れ工程において、貫通穴１１ａに充填されたクリームはんだ１４の外周部がスクリーンマスク１１に引っ張られ、転写後の形状が安定しない。このように印刷膜の成形性は、さまざまな因子の影響を受けるが、特にクリームはんだの物性による影響が大きい。したがって、用いるクリームはんだの物性に応じて、適した印刷条件を設定する必要がある。
【０００４】
しかしながら、これまで、印刷条件との関連性を示す有効なペースト物性を見いだすことができていなかった。たとえば、従来から広く用いられているスパイラル式粘度計を用いて、所定の剪断速度におけるペーストの粘度を測定し、その値と形成される印刷膜との関係を求めようとする試みもあるが、この方法では、図８に示すように、粘度と印刷結果の間で相関を得ることができない。
そこで、従来、印刷条件を決定するためには、物性の異なる数種類のペーストを準備し、これらを実際に印刷に用いて得られた印刷膜の状態を評価していた。したがって、トライ＆エラーを繰り返しながら、印刷条件を調整していかなければならず、印刷条件の調整に非常に多くの時間を要していた。また、最終的に決定した印刷条件も、経験則に基づくものであるために、用いるペーストの物性に適しているか否かは明らかでなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、用いるペーストに関わらず、良質の膜を形成することができる印刷方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、印刷に先立って、用いるペーストの粘性特性の剪断速度依存性を把握しておき、その値に基づいて最良の印刷条件を設定する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の印刷方法は、印刷しようとする基板の上面に配されたスクリーンマスクの上面にペーストを供給し、スクリーンマスクの上面でスキージを摺動させて基板表面にペーストを塗着させる印刷方法であって、ペーストの供給に先立って、粘度測定器を用いて、ペーストに加える剪断速度を段階的に変化させながらその剪断応力を測定し、得られた剪断応力に基づいて基板とスクリーンマスクとの引き離し速度を設定する。
例えば、得られた複数の剪断応力からペーストの降伏値を外挿して求め、この値を印刷条件の設定に用いる。ぺーストの降伏値は、スクリーンマスクの貫通穴にペーストを充填した後、印刷しようとする基板とスクリーンマスクを引き離すときのペーストの挙動と大きく関係する。したがって、ペーストの降伏値に基づいて両者の引き離し速度を設定することができる。
【０００８】
上記のような粘度測定は、例えば円板状の測定治具を剪断速度０．２ｓｅｃ−１で１００秒間回転させ、次いで順に０．４、０．６、１、２、６および１０ｓｅｃ−１でそれぞれ１０秒間回転させながら、各剪断速度において行われる。
また、上記のように所定の剪断速度で粘度測定を行ったのち、逆の順番すなわち円板状の測定治具を順に６、２、１、０．６、０．４および０．２ｓｅｃ−１で１０秒間回転させて粘性特性を測定すると実際の工程におけるペーストの挙動にさらに近い情報を得ることができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
《実施例１》
本実施例で用いる粘度測定器を図１に示す。この粘度測定器は、いわゆる平行平板方式であって、固定円板１と、軸支された回転円板２を備える。測定しようとする試料は、固定円板１と回転円板２の間にそれぞれ密着して配される。回転円板２は、トルク計３と回転軸４ａで接続されている。トルク計３はその測定端および固定端がそれぞれ回転軸４ａおよび４ｂに接続されていて、回転軸４ｂは、その上部に配されたモータ（図示せず）により、図中矢印方向に回転する。固定円板１と回転円板２の間に測定しようとする試料を配し、回転円板２をモータにより所定の速度で回転させながら、そのときにトルク計３に加わるトルクを検出することによりその試料の粘性特性すなわち剪断応力が得られる。
【００１１】
測定は、以下のようにして行った。
まず、固定円板１と回転円板２の間に印刷ペーストを供給した後、回転円板２を剪断速度０．２ｓｅｃ−１で１００秒間回転させて、印刷ペーストと回転円板２をなじませた。ついで、回転円板２の剪断速度を０．４、０．６、１、２、６および１０ｓｅｃ−１の順に変化させながらそれぞれ１０秒間回転させた。なお、印刷ペーストはチクソ性を示すことから、回転数の変更直後においてはトルク計３により検出される剪断応力は安定しない。そこで、それぞれの回転数において、出力が安定した最後の３秒間においてトルク計３が検出した値の平均値を以下の検討に用いることとした。その結果、図２に示すような曲線が得られた。なお、図中、黒丸で示す低回転側３点のデータを外挿すると降伏値（すなわち剪断速度ゼロのときの応力値）の近似値（以下、疑似降伏値とする）が得られる。
物性の異なる数種類の印刷ペーストについて、その疑似降伏値を上記と同様の方法で求めた。さらにこれら印刷ペーストを用いて実際に印刷を行い、得られた印刷膜の形状不良発生率を求めた。その結果を図３に示す。図３より、疑似降伏値と不良発生率との間には相関があることがわかる。したがって、上記方法で印刷ペーストの疑似降伏値を測定すれば、印刷形状の予測が可能となる。
また、このようにして得られた疑似降伏値と印刷膜の形状不良発生率の関係を示すデータを蓄積しておくと、異なる印刷ペーストを用いる際にも、蓄積されたデータベースを用いることで、最適な印刷条件を容易に設定することができる。
【００１２】
１０ｓｅｃ−１での回転は、印刷ペーストの充填工程においてペーストが受ける剪断に近いため、そのときの測定データは、ペーストの充填工程において実際に印刷ペーストが受ける剪断応力に近い。したがって、この測定データより充填工程における印刷ペーストの挙動に関する情報が得られる。そこで、物性の異なる数種類の印刷ペーストを準備し、その剪断速度１０ｓｅｃ−１における剪断応力を測定した後、これらを用いて実際に印刷を行った。剪断応力と印刷形状の不良発生率の関係を図４に示す。図４より明らかなように、剪断力と不良発生率との間には相関がある。したがって、上記方法で印刷ペーストの剪断応力を測定することによっても、印刷形状の予測が可能であり、蓄積されたデータベースにより最適な印刷条件を容易に設定することができる。
【００１３】
《実施例２》
本実施例においても、実施例１と同様に図１に示す平行平板方式の粘度測定器を用いた。
本実施例では、実施例１と同様に、回転円板２を０．２ｓｅｃ−１で１００秒間回転させて印刷ペーストをなじませた後、０．４、０．６、１、２、６および１０ｓｅｃ−１で順に１０秒間回転させてそれぞれ剪断応力を測定し、続けて逆の順番すなわち６、２、１、０．６、０．４および０．２ｓｅｃ−１の順でそれぞれ１０秒間回転させて同様に剪断応力を測定した。ここで、それぞれの回転数において最後の３秒間の応力の平均値を測定値とした。その結果を図５に示す。
【００１４】
図中２本の曲線のうち、曲線ａは剪断速度を０．２ｓｅｃ−１から１０ｓｅｃ−１まで大きくしている段階の剪断応力の挙動を示す。一方、曲線ｂは、剪断速度を小さくしている段階の剪断応力の挙動を示す。測定開始後の剪断速度を大きくする段階では、ペーストはチクソトロピックな粘性挙動を示すのに対して、剪断速度を小さくする段階では、ほぼニュートニアンな粘性挙動を示す。先に剪断速度を大きくする段階では、いったん静止した状態で粘度測定を開始することから、ペーストはその内部に形成された構造体によりチクソ性を示すが、その後の剪断速度を小さくする段階では、ペースト内に形成されていた構造体がすでに破壊されているためと考えられる。したがって、図中、黒丸で示した低回転での３点のデータを外挿して得られる疑似降伏値は、実施例１のそれとは異なり、剪断を受けた後の値である。実際のペーストの版離れ工程は剪断を受けた後であることから、上記のようにして得られた疑似降伏値は、実施例１で得られたそれと比べて、より実際のペースト充填工程におけるペーストのそれに近いものと考えられる。すなわち、より精度よく、実際の工程におけるペーストの状態を把握することができる。
【００１５】
物性の異なる数種類の印刷ペーストを準備し、上記と同様の方法で疑似降伏値を求めた。さらに、これらの印刷ペーストを用いて実際に印刷を行い、印刷形状についての不良発生率を求めた。得られた疑似降伏値と不良発生率との関係を図６に示す。図より明らかなように、疑似降伏値と印刷形状不良の発生率との間には相関がある。したがって、上記の方法で印刷ペーストの疑似降伏値を測定することによっても、印刷形状の予測が可能となる。同様の測定によりデータを蓄積し、そのデータベースを用いることにより、用いるペーストにより適した印刷条件を瞬時に設定することが可能になる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーン印刷に先だって得られる印刷膜の状態に影響を及ぼすペーストの物性を容易に求めることができる。これにより、印刷ペーストの物性に応じて、最も適した印刷条件を設定することができ、ペースト充填工程における過充填や充填不足、および版離れ工程における欠けやかすれを防ぐことができる。したがって、安定して印刷膜を形成することができる印刷方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に用いた平行平板式の粘度測定器の要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例において測定した印刷ペーストの粘性挙動を示す特性図である。
【図３】同印刷ペーストの降伏値と印刷不良発生率の関係を示す図である。
【図４】同印刷ペーストに発生する剪断応力と印刷不良発生率の関係を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例において測定した印刷ペーストの粘性挙動を示す特性図である。
【図６】同印刷ペーストの降伏値と印刷不良発生率の関係を示す図である。
【図７】スクリーン印刷における状態を示す要部の立て断面図であって、（ａ）はペースト供給時を、（ｂ）はペースト充填段階を、（ｃ）は版離れ段階を、（ｄ）は印刷完了時をそれぞれ示す。
【図８】従来の粘度測定方法により得られたクリームはんだの粘度とそれを用いたスクリーン印刷における不良発生率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  固定円板
２  回転円板
３  トルク計
４ａ、４ｂ  回転軸
１１  スクリーンマスク
１１ａ  貫通穴
１２  基板
１２ａ  ランド
１３  スキージ
１４  クリームはんだ
１５  印刷膜
【図１】
0003543069.tif 000002
【図２】
0003543069.tif 000003
【図３】
0003543069.tif 000004
【図４】
0003543069.tif 000005
【図５】
0003543069.tif 000006
【図６】
0003543069.tif 000007
【図７】
0003543069.tif 000008
【図８】
0003543069.tif 000009