(57)【要約】【課題】  被印刷面に均一に印刷物質を印刷することができる印刷装置および印刷方法、該印刷装置および該印刷方法に使用する印刷マスクの製造方法を提供すること。【解決手段】  パッド電極１ａの形状に対して相似形の印刷マスク開口部９の形状がパッド電極１ａの形状に対して傾かせている。これにより、基板１の配置やパッド電極１ａに接合される電子部品端子の断面形状によって、パッド電極１ａの一面がスキージ８の移動方向に直交する場合でも、印刷マスク開口部９の内壁面には、スキージの移動方向に直交する面が形成されない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、印刷物質を保持しながら該印刷マスク上を移動する充填部材によって該印刷マスクの開口部に印刷物質が充填された後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷装置であって、該被印刷面を、その一部が該充填部材の移動方向に直交する辺を有した形状とし、該印刷マスクの開口部の形状を、該被印刷面の形状と相似形とするとともに、該開口部の形状を該被印刷面の形状に対して回転させて、充填部材の移動方向に直交する面を形成しないようにしたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷装置であって、該被印刷面の一部は、該印刷対象物から突出する突状部の突出面であり、該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と対向する突状部の端部との間にできる隙間の最大隙間を該印刷物質の粒子の３倍以上としたことを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、印刷物質を保持しながら該印刷マスク上を移動する充填部材によって該印刷マスクの開口部に印刷物質が充填された後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷方法であって、該被印刷面は、その一部が該充填部材の移動方向に直交する面を有した形状であり、該印刷マスクの開口部の形状が該被印刷面の形状と相似形であるとともに、該開口部の形状が該被印刷面の形状に対して回転させて、充填部材の移動方向に直交する面を形成しないようにしたことを特徴とする印刷方法。
【請求項４】
開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷方法であって、該被印刷面の一部は、該印刷対象物から突出する突状部の突出面であり、該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と対向する突状部の端部との間にできる隙間の最大隙間を該印刷物質の粒子の３倍以上としたことを特徴とする印刷方法。
【請求項５】
印刷マスク材に所定パターンからなる光パターン発生手段からの光パターンを照射することにより該印刷マスク材に開口部を形成する印刷マスクの製造方法であって、印刷マスク材に形成される開口部の形状の設計データに基づいて、該印刷マスクの各開口部形成位置に形成する開口部の加工形状パターンを特定し、該開口部の加工形状パターンが該充填部材の移動方向に直交する面を有した形状である場合、該開口部の加工形状パターンを該充填部材の移動方向に直交する面を有さない加工形状パターンに補正し、該補正された加工形状パターンの光を該印刷マスクに照射して該印刷マスク材に開口部を形成したことを特徴とする印刷マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷対象物の被印刷面に印刷物質を印刷する印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板などの印刷対象物上に設けられたパッド電極などの被印刷面に導電性ペースト等の印刷物質を印刷する方法として、印刷対象物に装着した印刷マスクの開口部に、充填部材としてのスキージを用いて印刷物質を充填した後、該印刷対象物と該印刷マスクとを離すことにより該印刷物質を印刷対象物の被印刷面に印刷する印刷装置が提案されている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
従来の印刷マスク２００を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）に示すように、印刷マスクの開口部９００の形状は、パッド電極１００ａの形状に合わせて形成している。このため、開口部９００には、スキージ移動方向Ａに直交する内壁面９００ａ、９００ｂが形成される。そして、図１３（ａ）に示す矢印Ａ方向にスキージ８００を移動させ、ペースト３００が開口部９００のスキージ移動方向下流側の内壁面９００ａによって掻き取られることで、開口部９００にペースト８が充填されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７７０９８号公報
【特許文献２】特開平７−１４８９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の印刷マスク２００の開口部におけるスキージ移動方向下流側の内壁面９００ａは、スキージ移動方向Ａに対して直交しているため、ペースト３００がスキージ移動方向下流側の内壁面９００ａに対して高い圧力で押し圧されて掻き取られる。よって、ペースト３００がスキージ移動方向下流側の内壁面９００ａに強く接触した状態で開口部に充填される。このため、印刷マスク２００を基板から離間させるときに、ペースト３００が内壁面９００ａとともに移動して、図１３（ｂ）に示すように、スキージ移動方向下流側が大きく突出した状態となってしまう。その結果、パッド電極に印刷されたペーストの表面がスキージ移動方向上流側と下流側とで不均一になってしまう。このようにスキージ移動方向下流側が大きく突出したペースト３００に電子部品を載せると、突出した部分に高い荷重がかかり、この突出した部分が崩れて、ペーストが他の電極と接触してしまい回路基板がショートするという問題があった。特に、近年、回路基板の小型化や電子部品装置の微小化等により、パッド電極間の隙間が狭くなってきており、上記のように基板上のパッド電極に印刷したペーストの表面に突出した部分が形成されていると、突出した部分が崩れたときに他の電極と接触しやすく回路基板のショートを起こしやすいという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献２には、基板上の突部から受けるスキージの抵抗を軽減させるために回路基板を保持するステージを回転させるものが記載されている。この回転手段を用いて基板を回転させれば、マスク開口部にスキージの移動方向に直交する内壁面となる面を生じさせないようにでき、上記問題を解決できると考えられる。しかしながら、このような印刷装置の場合、ステージを回転させる回転機構を印刷装置に設ける必要があり、印刷装置のコストがアップするなどの不具合が発生する。
また、パッド電極の形状を変更し、スキージの移動方向に直交する部分を設けないようにして、パッド電極の形状に合わせて形成されるマスク開口部にスキージの移動方向に直交する内壁面を形成しないようにすることも考えられる。しかしながら、パッド電極の形状を考慮して基板の配線などを設計する必要があり、基板設計が複雑化するなどの不具合がある。
【０００７】
また、近年、パッド電極１００ａの微小化に伴い、パッド電極１００ａの形状に合わせ印刷用マスクの開口部９００も微小化する必要がある。しかし、開口部９００は、円形状だとφ０．１５ｍｍ以下、四角形状だと1辺０．１３ｍｍ以下とすると、抜け性が悪くなり、安定した印刷性能を得ることができない。そこで、パッド電極１００ａが０．１３ｍｍ以下の微小の場合、パッド電極１００ａよりマスク開口部９００の方を大きくしている。しかしながら、パッド電極１００ａとマスク開口部との隙間を半田粒子の粒子径の２倍以下とした場合、図１４に示すように、導電性ペースト粒子がパッド電極１００ａとプリント基板１００との段差によってプリント基板１００から浮きあがりプリント基板１００に粘着しない場合がある。すると、プリント基板１００から印刷マスクを離すときに、プリント基板１００に粘着していないペースト粒子は、印刷マスクとともにプリント基板１から離れてしまう。このとき、プリント基板１００に粘着していないペースト粒子とともに電極パッド上のペースト粒子の一部がパッド電極上から離間してしまう。その結果、パッド電極上のペースト量が不均一となり、接合不良等の不具合が発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、被印刷面に均一に印刷物質を印刷することができる印刷装置および印刷方法、該印刷装置および該印刷方法に使用する印刷マスクの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、印刷物質を保持しながら該印刷マスク上を移動する充填部材によって該印刷マスクの開口部に印刷物質が充填された後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷装置であって、該被印刷面を、その一部が該充填部材の移動方向に直交する辺を有した形状とし、該印刷マスクの開口部の形状を、該被印刷面の形状と相似形とするとともに、該開口部の形状を該被印刷面の形状に対して回転させて、充填部材の移動方向に直交する面を形成しないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷装置であって、該被印刷面の一部は、該印刷対象物から突出する突状部の突出面であり、該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と対向する突状部の端部との間にできる隙間の最大隙間を該印刷物質の粒子の３倍以上としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、印刷物質を保持しながら該印刷マスク上を移動する充填部材によって該印刷マスクの開口部に印刷物質が充填された後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷方法であって、該被印刷面は、その一部が該充填部材の移動方向に直交する面を有した形状であり、該印刷マスクの開口部の形状が該被印刷面の形状と相似形であるとともに、該開口部の形状が該被印刷面の形状に対して回転させて、充填部材の移動方向に直交する面を形成しないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物に接触させ、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷方法であって、該被印刷面の一部は、該印刷対象物から突出する突状部の突出面であり、該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と該突状部の突出面上にない該開口部の内壁面と対向する突状部の端部との間にできる隙間の最大隙間を該印刷物質の粒子の３倍以上としたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、印刷マスク材に所定パターンからなる光パターン発生手段からの光パターンを照射することにより該印刷マスク材に開口部を形成する印刷マスクの製造方法であって、印刷マスク材に形成される開口部の形状の設計データに基づいて、該印刷マスクの各開口部形成位置に形成する開口部の加工形状パターンを特定し、該開口部の加工形状パターンが該充填部材の移動方向に直交する面を有した形状である場合、該開口部の加工形状パターンを該充填部材の移動方向に直交する面を有さない加工形状パターンに補正し、該補正された加工形状パターンの光を該印刷マスクに照射して該印刷マスク材に開口部を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、充填部材の移動方向に直交する辺を有する形状の被印刷面に印刷物質を充填させる場合は、印刷マスクの開口部の形状を該被印刷面の形状と相似形として、該開口部の形状を該被印刷面の形状に対して傾かせる。これにより、印刷マスクの開口部の内壁面が充填部材の移動方向に対して傾いた状態となる。その結果、開口部の充填部材移動方向下流側の内壁面に当接した印刷物質は、開口部の充填部材移動方向下流側の内壁面によって充填部材移動方向に移動しながら掻き取られる。このように、充填部材の移動方向に対して傾いた開口部の内壁面によって、充填部材が印刷物質を移動させようとして発生する内壁面に当接した印刷物質にかかる押し圧力を分散させて充填部材の移動方向下流側の内壁面が印刷物質を掻き取っている。これにより、従来に比べて充填部材の移動方向下流側の内壁面に接触する接触圧が軽減された状態で印刷物質が開口部に充填される。よって、印刷マスクを印刷対象物から離間させるときに、印刷物質が開口部内壁面とともに移動して、印刷対象物の被印刷面に印刷された印刷物質の充填部材移動方向下流側が突出した状態となることが抑制される。この結果、印刷対象物の印刷面に印刷された印刷物質の表面を均一にすることができる。よって、印刷対象物の印刷面に形成された印刷物質の表面に電子部品などを載せても、電子部品の荷重が印刷物質に均一にかかるため印刷物質が崩れることがない。また、従来のように印刷対象物を保持するステージを回転させる回転機構などを設けなくとも、開口部に充填される印刷物質の表面を平坦にすることができる。よって、印刷装置のコストがアップを抑制することができる。また、被印刷面の形状を考慮しての印刷対象物の配線などを設計する必要がなく、印刷対象物の設計を容易に行うことができる。
また、請求項２の発明によれば、被印刷面の突状部の端部とこの端部に対向するマスク開口部の内壁面との間の最大隙間を印刷物質粒子の３倍以上に設定している。このように、隙間を印刷物質粒子の３倍以上に設定することで、印刷マスクの開口部に充填された印刷物質粒子が該隙間の被印刷面に接触することができる。これにより、印刷物質が隙間の被印刷面に粘着することができ、確実に印刷物質を被印刷面に印刷することができる。よって、従来のように印刷マスクを印刷対象物から離間させたときに、印刷マスク開口部に隙間の印刷物質が付着することが防止される。その結果、開口部に付着した印刷物質に付着して突状部の被印刷面上の印刷物質の一部が突状部の被印刷面上から離間するのを防止することができる。従って、突状部の被印刷面上の印刷物質の量を均一にすることができ、突状部の被印刷面上に接合される電子部品などとの接合不良を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、印刷対象物としてのプリント基板の被印刷面（パッド電極面）に、印刷物質としての導電性ペーストからなる電極を印刷する印刷装置に適用した実施形態について説明する。
まず、印刷対象物としてのプリント基板１について説明する。プリント基板５は、絶縁性材料のガラスエポキシからなる基板上に銅やアルミ、金などからなるパッド電極を有している。また、プリント基板１の基板は、ガラスエポキシに限られず、シリコン等の他の絶縁性材料で形成しても良い。
【００１２】
次に、印刷装置の概要について説明する。図１は、印刷用マスクを用いて導電ペーストとしてのクリーム半田をプリント基板などの被印刷体に印刷する印刷装置の概略構成図である。この装置は、枠材２ｂに装着された印刷マスク２が固定部材４に固定されている。印刷マスク２はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチック材や金属材を用いることができる。パッド電極を有するプリント基板１は、電極形成面が上面になるようにステージ５上に保持されている。このステージ５の下面には、駆動手段が設けられている。この駆動手段は、正逆回転可能なステッピングモータ６と、ボールねじ及び該モータ６で回転駆動される図示しないナット等からなる上下動機構７とを用いて構成されている。このステッピングモータ６を回転制御することにより、上記ステージ５を上下方向に駆動し、上記プリント基板１を印刷マスク２に接触する印刷位置に移動したり、印刷マスク２から離間させたりすることができる。
【００１３】
上記印刷位置に移動したステージ５の上方には、印刷マスク２の開口部９にクリーム半田３を充填する充填手段が設けられている。この充填手段は、図２に示すように、印刷マスク２の開口部９にクリーム半田３を刷り込むための充填部材としてのスキージ８、該スキージ８を駆動ベルト等によって図中左右方向に駆動するための図示しないスキージ駆動機構等により構成されている。印刷用マスク２の開口部９は、プリント基板１のＩＣチップなどが実装されるパッド電極１ａと対応する位置に設けられている。また、印刷用マスク２の開口部９のスキージ８移動方向下流側の面は、スキージ８移動方向に対して傾斜する傾斜面９ａとしている。また、印刷用マスクの開口部９のスキージ８移動方向下流側の面も同様にスキージ８移動方向に対して傾斜する傾斜面９ｂとしている。
【００１４】
図３（ａ）、（ｂ）は、パッド電極１ａと印刷マスクの開口部９との概略構成図である。パッド電極３は、1辺０．１ｍｍの四角形状の微小電極であり、印刷用マスク４の開口部６は、1辺０．１３ｍｍの四角形状となっている。印刷用マスク２の開口部９の辺は、パッド電極１ａに対して約４５°傾けて、パッド電極１ａの端部から開口部９の内壁までの最大距離ａを０．０４５ｍｍ以上としている。クリーム半田などのペーストの粒子径は、約５〜１０μｍであり、パッド電極１ａの端部から開口部９の内壁までの最大距離ａを０．０４５ｍｍ以上とすることで、ペーストの粒子径に対して最大距離ａを３倍以上としている。また、図３（ｂ）に示すように、パッド電極１ａは、プリント基板１から突出している。
【００１５】
上記構成の印刷装置において、まず、印刷マスク２を固定部材４で固定した後、上記モータ６を回転駆動してプリント基板１を保持したステージ５を上昇させ、印刷マスク２に接触させる。そして、印刷マスク２の上面にクリーム半田３をセットし、スキージ８を矢印Ａ方向に移動させることにより、印刷マスク２の開口部９にクリーム半田３を充填して刷り込む（図４（ａ）参照）。
【００１６】
次に、上記クリーム半田３を充填した印刷マスク２とプリント基板１とを接触させたままの状態で、印刷条件に基づいて予め設定された待ち時間の計時を開始する。そして、所定の待ち時間が経過しクリーム半田３のタッキング力（粘着力）が高まった状態で、上記モータ６を回転駆動してステージ５を図１中の矢印Ｂ方向に下降させ、プリント基板１と孔版マスク２とを離間させる（図４（ｂ）参照）。この離間動作により、プリント基板１のパッド電極１ａ上にクリーム半田３からなる電極が形成される。
【００１７】
クリーム半田３は、鉛を含有していないＰｂフリーのものを用いることが望ましい。また、はんだ粒の平均粒径が小さいはんだペーストほど、良好な接合性を発揮することができる。
【００１８】
本実施形態においては、印刷マスク２の開口部９のスキージ移動方向下流側の面をスキージ移動方向に対して傾斜させた傾斜面９ａとしている。これにより、開口部９のスキージの移動方向下流側の内壁面側にクリーム半田３が強く押し当てられることがない。このため、開口部９に充填されたクリーム半田３が開口部９のスキージの移動方向下流側の内壁面側に高い接触圧で接触することを抑制することができる。よって、印刷マスク２をプリント基板１から離間させるときに、開口部９のスキージの移動方向下流側の内壁面側に接触しているクリーム半田３が印刷マスクとともに上方へ移動して、突出部(ツノ）を形成することが抑制される。その結果、電極パッド１ａ上に印刷されたクリーム半田３の表面を均一にすることができる。したがって、微小電極パッドに印刷されたクリーム半田３上に電子部品を載せても、クリーム半田３がダレて、他のパッド電極と接続してしまい回路がショートすることが抑制される。
【００１９】
また、本実施形態においては、図３に示すように、パッド電極１ａの端部とマスク開口部９の内壁との最大隙間ａを半田粒子径の３倍以上に設定している。これにより、図４（ｂ）に示すようにプリント基板１の印刷面１ｂに半田粒子が粘着し半田粒子が印刷マスク２に付着することがなく、良好な印刷状態を得ることができる。なお、本実施形態においては、マスクの開口部の形状を四角形状として、パッド電極１ａの形状と相似形としているが、半田粒子が印刷マスク２に付着を防止する目的を達成することだけに着目すれば、これに限定されず、パッド電極１ａの端部とマスク開口部９の内壁との最大隙間ａを半田粒子径の３倍以上に設定すれば、どのような形状であってもよい。
【００２０】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれパッド電極３の形状を変更し、印刷マスク４の開口部６の形状と良品印刷割合を調べたグラフである。パッド電極は、一辺０．１ｍｍの正方形であり、印刷条件は、スキージ５の速度を１０ｍｍ／Ｓ、ステージの下降速度を１０ｍｍ／Ｓとした。また、印刷マスク４の厚みを５０μｍとし、印刷マスクの開口部６は、φ０．１３ｍｍ、φ０．１５ｍｍ、スキージ移動方向に対して一辺０．１３ｍｍのひし形形状の３種類で行った。良品の評価は、目視で行い、◎非常に良好、○良好、△形状にばらつきあり、×１／２以上の欠け、ツノ、ダレありの４段階評価を行い、◎非常に良好、○良好のものを良品と判定した。図５（ａ）、図５（ｂ）をみると、パッド電極３の形状に関係なく、スキージ移動方向に対して一辺０．１３ｍｍのひし形形状の良品割合が高いことがわかる。
【００２１】
次に、印刷マスクの製造方法について説明する。図１２は、本実施形態の印刷マスクの製造方法を実行するマスク製造システムを示す概略構成図である。このシステムは、主に、加工処理装置としてのレーザ加工装置と、加工図形分類装置としてのコンピュータ７０とから構成されている。レーザ加工装置は、エキシマレーザ装置２０、マスク保持装置３０、マスク移載装置４０、ＸＹテーブル５０、メインコントローラ６０から主に構成されている。
【００２２】
図７は、上記エキシマレーザ装置２０を示す概略構成図である。エキシマレーザ装置２０は、エキシマレーザ発振器２０ａと加工ヘッド２０ｂとから構成されている。
エキシマレーザ発振器２０ａは、レーザロッド及びこれの励起用のランプを内蔵するレーザチャンバ２１と、これから発せられる誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置されたフロントミラー２２及びリアミラー２３を備えている。なお、エキシマレーザ装置２０は、加工ヘッド２０ｂから照射されるレーザ光Ｌの照射ポイント（処理位置）の絶対位置は固定されている。レーザチャンバ２１は、図中に一点鎖線にて示す如く、誘導放出光を出射する。また、上記リアミラー２３とレーザチャンバ２１との間に、シャッタ２４とＱスイッチ２５とが取り付けてある。上記フロントミラー２２は、一部の光の透過が可能な反射率を有するミラーであり、レーザチャンバ２１から発せられる誘導放出光の光路にその鏡面の中心を正対せしめて取り付けてある。上記リアミラー２３は、実質的な全反射が可能な鏡面を有しており、上記フロントミラー２２と対向するように取り付けてある。レーザチャンバ２１から発せられる誘導放出光は、フロントミラー２２とリアミラー２３との間での多重反射の間に増幅される。上記シャッタ２４は、レーザチャンバ２１から発せられる誘導放出光の光路を遮断して、誘導放出光の増幅を抑えるものである。上記Ｑスイッチ２５は、フロントミラー２２とリアミラー２３との間での共振器としてのメリット数（Ｑ値）を高め、励起原子の反転分布を発生させ、高出力のレーザパルスを取り出す作用をなすものである。必要出力によっては、このＱスイッチ２５を用いなくてもよい。
【００２３】
加工ヘッド２０ｂは、図形テンプレートとしての遮光板２９を備えた遮光板装置、落射ミラー２７及び結像レンズ２８を備えている。遮光板２９には、落射ミラー２７で反射したレーザ光Ｌをそれぞれ通過させる加工図形パターンとしての多数の貫通孔が設けられている。これらの貫通孔の各断面図形は、それぞれ、印刷マスク２上に形成すべき全ての開口部９の断面図形パターンと相似形となっている。エキシマレーザ発振器２０ａから発せられるレーザ光Ｌは、落射ミラー２７によって反射し、遮光板２９上のいずれかの貫通孔を通るときにその貫通孔の断面図形と同じ断面図形に成形される。そして、このように成型されたレーザ光Ｌは、結像レンズ２８によって加工対象物としての印刷マスク２上に集光されて結像させる。これにより、レーザ光Ｌが照射された印刷マスク２上の部分は、融解・蒸発し、遮光板２９の貫通孔の断面図形に応じた開口部９が形成される。
【００２４】
図８は、加工ヘッド２０ｂの遮光板２９の一部を示す斜視図である。
遮光板２９上に設けられる貫通孔２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは、印刷マスク２上に形成すべき全ての開口部９の断面図形パターン（加工図形）の数だけ用意されている。各貫通孔２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは、互いに別個の遮光板ブロック２９０，２９１，２９２上にそれぞれ形成されており、遮光板２は、これらの遮光板ブロック２９０，２９１，２９２を例えば図示のように連結して形成されている。本実施形態では、多種類の遮光板ブロック２９０，２９１，２９２が予め用意されており、その中から、加工する印刷マスク２上に形成すべき開口部９の全ての断面図形パターンにそれぞれ対応する遮光板ブロックを選択する。そして、選択した遮光板ブロック２９０，２９１，２９２を互いに連結して、これをその印刷マスク２の製造用の遮光板２９として用いる。
【００２５】
このようにして形成された遮光板２９は、加工ヘッド２０ｂの落射ミラー２７と結像レンズ２８との間のレーザ光Ｌを遮るように、図示しないＸＹテーブルにセットされる。このＸＹテーブルは、メインコントローラ６０からの制御命令に従って図６中矢印Ｘ及び矢印Ｙの方向に遮光板２９を移動させることができる。よって、このＸＹテーブルを移動させることで、遮光板２９の中のどの遮光板ブロック２９０，２９１，２９２を用いて印刷マスク２を加工処理するかを適宜選択することができる。なお、図６は、遮光板２９の中の遮光板ブロック２９１を用いて印刷マスク２上に開口部９を形成する場合を例示したものである。
【００２６】
また、図４に示すように、マスク移載装置４０は、マスク保持装置３０に対する印刷マスク２の装着及び取外しを行うものであり、複数の吸着パッド４１で印刷マスク２の上面を真空吸着しながら搬送するようになっている。マスク保持装置３０は、上記エキシマレーザ装置２０によって加工処理される印刷マスク２を保持するものであり、ＸＹテーブル５０上に設置されている。このＸＹテーブル５０は、ＸＹテーブル本体５１、ＸＹテーブル本体５１を制御するＸＹテーブルコントローラ５２とから主に構成されている。また、メインコントローラ６０は、レーザ加工装置全体を制御するものであり、ＹＡＧレーザ装置２０、マスク移載装置４０、ＸＹテーブルコントローラ５２に接続されている。また、このメインコントローラ６０は、コンピュータ７０にも接続されている。このコンピュータ７０は、後述する加工図形管理工程を行うとともに、メインコントローラ６０に対して加工処理に関する必要なデータや命令を送信する。
【００２７】
次に、加工対象となる印刷マスク２に開口部９を加工するための遮光板２９を形成する方法について説明する。
印刷マスク２を製造する場合、一般に、顧客からその印刷マスク２の加工図形データとしての印刷情報をもらい、その情報に従って遮光板２９を形成する。この印刷情報には、プリント基板１上のどの位置にどのような形状、大きさのクリーム半田３を印刷するかを示す情報が含まれており、通常、ＣＡＤによって作成された電子データの形で受け取る。この印刷情報は、プリント基板１上の各箇所に印刷すべきクリーム半田３の加工図形の位置、形状、大きさ等を特定するためのデータを記述したテキストデータの形式で利用される。
【００２８】
図９は、顧客から受け取った印刷情報に基づいて遮光板２９を形成し、その遮光板２９を用いてマスク製造工程を実行するまでの流れの概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、顧客から受け取った印刷情報をコンピュータ７０に入力する（Ｓ１１）。このとき入力される印刷情報は、開口部９の断面図形となる図形を構成する点の位置並びに線の位置及び長さを示すガーバデータと、その図形を構成する点や線の大きさや幅を示すアパーチャデータの２つのテキストデータである。そして、このテキストデータに基づき、各開口部９に対応する図形について後述する加工図形管理処理を行う（Ｓ１２）。この加工図形管理処理では、主に、コンピュータ７０により、テキストデータに含まれる多数の図形を同一図形ごとに分類する処理を行う。その後、加工図形管理処理において分類された図形を示す遮光板情報を、プリントアウトしたり、ディスプレイに表示したりしてオペレータに出力する（Ｓ１３）。オペレータは、出力された遮光板情報を基に、必要な遮光板ブロックを選択し、それらを適切な位置に配置して、遮光板２９を組み立てる（Ｓ１４）。組み立て後、オペレータは、各遮光板ブロックの遮光板２９上の位置を示すブロック配置データを、各遮光板ブロックを特定するためのコード番号と関連付けた状態でコンピュータ７０に入力する。この入力されたデータは、後述する遮光板レイアウトデータとして利用される。なお、本実施形態では、遮光板２９の組み立て処理をオペレータによる手作業で行っているが、組立システムを構築して自動化することも可能である。この場合、コンピュータ７０は、遮光板情報を組立システムの制御部に対して出力する。
【００２９】
このようにして加工対象である印刷マスク２用の遮光板２９を形成したら、その遮光板２９を用いてマスク製造工程を実行する前に、コンピュータ７０からメインコントローラ６０に対してマスク製造工程に必要なデータを出力する（Ｓ１５）。このデータには、形成した遮光板２９上の遮光板ブロックがもつ各図形の配置を示す遮光板レイアウトデータと、印刷マスク２上のどの位置にどの図形を用いた加工処理を施すかを示す上記印刷レイアウトデータとが含まれる。そして、形成した遮光板２９をエキシマレーザ装置２０の加工ヘッド２０ｂにあるＸＹテーブルにセットした後、マスク製造工程を実行する（Ｓ１６）。
【００３０】
次に、本発明の特徴部分である加工図形管理工程について説明する。
図１０は、加工図形管理工程の処理の流れを示すフローチャートである。
図１１は、加工図形管理工程の各処理後のデータに基づく図形イメージをそれぞれ示す説明図である。
なお、以下では、説明の簡略化のため、３つの開口部９にそれぞれ対応する図形についてのみ説明する。なお、これらの図形は、２つの三角形と１つの四角形からなる。
【００３１】
図１０に示すように、コンピュータ７０の演算処理部は、まず、コンピュータ７０に入力された印刷情報であるガーバデータ及びアパーチャデータを読み込む（Ｓ１）。ガーバデータには、図形を構成する図形構成要素としての各線分の始点座標と終点座標の数値データ（図形構成要素データ）しか記述されていないため、このガーバデータに基づく各線分の図形イメージは、それぞれ図１１に示すようになる。また、アパーチャデータには、ガーバデータに含まれる各線分の幅や形状を示すデータ（図形構成要素データ）が記述されており、ガーバデータと組合わさることで図形と特定することができる。なお、このアパーチャデータに基づく各図形イメージは、それぞれ図１１に示すようになる。
【００３２】
このように読み込まれたデータは、コンピュータ７０の演算処理部によって、グルーピング処理がなされる。このグルーピング処理では、上記ガーバデータ及びアパーチャデータに基づく各線分によって形成される閉ループを検索し、その閉ループを形成する各線分を１つの図形としてグルーピングする。これにより、グルーピングされた線分による図形イメージは、それぞれ図１１に示すようになる。このようにグルーピングしたグルーピングデータ及びアパーチャデータは、コンピュータ７０の記憶装置にテキスト形式で所定の記憶領域に記憶される。
なお、顧客から受け取った印刷情報には、各図形を塗りつぶすためのガーバデータ及びアパーチャデータも含まれている場合がある。この場合、本グルーピング処理において、閉ループに囲まれた領域に存在する塗りつぶし用の線分についてのガーバデータ及びアパーチャデータは削除する。
【００３３】
ここで、顧客から受け取る印刷情報が不正確な場合がある。そのため、図１１に示す中央の図形のように、その３つの線分は本来三角形を構成しているにもかかわらず、閉ループを形成しないために三角形としてグルーピングされないことがある。この場合、逆Ｖ字状の線分図形と直線状の線分図形の２つの図形として別々にグルーピングされてしまう。そこで、本実施形態では、各線分が本来の図形としてグルーピングされるように図形補正処理を行うこととしている（Ｓ３）。
【００３４】
この図形補正処理では、コンピュータ７０が判断手段として機能し、複数の線分が所定の補正条件を満たすか否かを判断する。そして、所定の補正条件を満たす場合、それらの線分は単一図形を構成するものとしてグルーピングする。このとき、コンピュータ７０が補正手段として機能し、各線分を特定するためのガーバデータを補正する。本実施形態における所定の補正条件は、各線分間においてその端点間の距離が一定範囲内に存在するという予め決められた位置関係が成立することである。この一定範囲は、開口部９間の通常の離間距離等に応じて適宜設定される。具体的には、印刷マスク２上に形成される開口部間の距離などの印刷レイアウトを考慮し、オペレータが経験的に単一図形であると判断できる範囲に設定する。そして、これによりグルーピングされた各線分については、これらの線分が閉ループを形成するように、そのグルーピングデータを修正する。そして、修正後のグルーピングデータ及びアパーチャデータは、上記グルーピング処理と同じ記憶領域に記憶される。
【００３５】
このようにグルーピングされたデータは、次に、コンピュータ７０の演算処理部によって、同一図形ごとに分類処理される（Ｓ４）。この分類処理では、グルーピングされた図形の中に同一図形が存在するか否かを判断し、同一図形と判断された２以上の図形は同一図形として認識する。具体的には、各図形を構成する線分のグルーピングデータ及びアパーチャデータから、少なくとも同一の形状及び同一の大きさを有する２以上の図形を検索する。本実施形態では、図形の向きも同一である図形を同一図形として認識するため、結局、同一の形状、大きさ及び向きを有する２以上の図形を検索する。この検索の結果、同一図形である２以上の図形が見つかったら、これらの図形を同一図形として認識し、例えば各データに同一図形であることを示すフラグを付ける。
【００３６】
このようにして分類処理されたデータは、次に、コンピュータ７０の演算処理部によって、各図形のアウトライン処理がなされる（Ｓ５）。このアウトライン処理は、グルーピングデータに基づく線分図形について、アパーチャデータに基づく線の太さや端部形状などを付加したときの図形のアウトラインを示すアウトラインデータを得るための処理である。これにより、アウトライン処理された図形イメージは、それぞれ図１１に示すようになる。このようにアウトライン処理したアウトラインデータは、コンピュータ７０の記憶装置にテキスト形式で所定の記憶領域に記憶される。
ここで、図１１に示す右側の図形のように、複数の図形が互いに一部重なり合うように配置されている場合、本アウトライン処理において、その複数の図形を１つの図形として認識する。そして、複数の図形が互いに一部重なり合った状態の合成図形の外形線についてのみアパーチャデータに基づく線の太さや端部形状などを付加する。このとき、合成図形の内部に収容された線分部分のデータは削除する。したがって、図１１に示す右側の図形のアウトライン処理された図形イメージは、図１１に示すようになる。
【００３７】
このようにしてアウトライン処理されたデータは、次に、コンピュータ７０の演算処理部によって回転補正処理がなされる（Ｓ６）。この回転補正処理では、開口部９の形状がスキージ移動方向に直交する面を有さないようにするためにアウトラインデータを補正する。具体的には、例えば図１１に示す右側の図形のように、加工された開口部９の形状がスキージ移動方向に直交する面を有する図形については、所定角度回転させてアウトラインデータを補正する。したがって、図１１に示す右側の図形の回転補正処理がされた図形イメージは、図１１に示すようになる。このように回転補正されたアウトラインデータは、上記アウトライン処理と同じ記憶領域に記憶される。
【００３８】
このようにして回転補正処理されたデータは、次に、コンピュータ７０の演算処理部によって、ピッチ補正処理がなされる（Ｓ７）。このピッチ補正処理では、例えば３以上の図形間の距離が等間隔であると予測される図形間のピッチを等間隔になるように、アウトラインデータを補正する。具体的には、例えば単一のチップから延びる複数のリードを半田付けするための各開口部９にそれぞれ対応する加工図形間の距離は一般に等間隔であるため、そのような図形群については、図形間の距離を等間隔に補正する。このように補正されたアウトラインデータは、上記アウトライン処理と同じ記憶領域に記憶される。
【００３９】
このようにしてピッチ補正処理を終えたら、予め用意された図形データベースの中から、ピッチ補正処理後のアウトラインデータと同じアウトラインデータを検索する（Ｓ８）。この図形データベースには、遮光板ブロックごとに、遮光板ブロックを特定するためのコード番号と、各遮光板ブロックがもつ断面図形パターンのアウトラインデータとが、互いに関連付けられた状態で登録されている。よって、このＳ７によって、各アウトラインデータに基づく図形にそれぞれ対応する遮光板ブロックのコード番号を得ることができる。
【００４０】
このようにして得たコード番号は、これに対応するアウトラインデータに基づく図形の開口部９を形成すべき印刷マスク２上の中心位置を示す中心座標データととともに、図形ごとにコンピュータ７０の記憶装置にテキスト形式で所定の記憶領域に記憶する（Ｓ９）。なお、この記憶されたデータは、上述した印刷レイアウトデータとして利用される。これにより、印刷マスク２上に形成すべきすべての開口部９にそれぞれ対応する図形の形態（遮光板ブロックのコード番号）及び位置（中心座標データ）を得ることができる。
なお、上記図形データベースの中に、ピッチ補正処理後のアウトラインデータと同じアウトラインがない場合、コンピュータ７０の演算処理部はこれを新規な図形であると認識する。この場合、演算処理部は、その図形について未使用のコード番号を付与する。そして、その図形に対応する新たに遮光板ブロックを製造し、この遮光板ブロックと付与したコード番号とを関連付けて上記図形データベースに新たに登録する。
【００４１】
このようにして加工図形管理処理を終えたら、コンピュータ７０の演算処理部は、図９に示したように、上記Ｓ７で得たコード番号を含む遮光板情報を出力する（Ｓ１３）。また、演算処理部は、上述したようにオペレータによって入力された遮光板レイアウトデータ、及び上記印刷レイアウトデータを、メインコントローラ５に出力する（Ｓ１５）。これにより、メインコントローラ５は、レーザ加工装置を制御してマスク製造工程を実行する（Ｓ１６）。
【００４２】
次に、微小な電子部品が接合されるための微小なパッド電極と大型の電子部品が接合されるための大きな電極パッドを有するプリント基板３００のパッド電極にクリーム半田を印刷する場合について説明する。この場合、図１２に示すような印刷マスク２００を用いてパッド電極上に半田クリームを印刷する。図１２（ａ）は、印刷マスク２００の平面図であり、図１２（ｂ）は、印刷マスク２００の断面図である。図１２（ａ）に示すように、印刷マスク２００は、プリント基板３００上の微小なパッド電極１０２に対応して設けられた小径開口部２０２と、プリント基板３００上の大きなパッド電極３０１に対応して設けられた大径開口部２０１を有している。そして、小径開口部２０２の領域Ｒ８には、図１２（ｂ）に示すように他の領域よりも窪むハーフエッチング部２０３となっている。このような小径開口部２０２であっても、ハーフエッチング部２０３の形成によってその長さを小さくすることで、孔内からはんだペーストを良好に抜け出させることができる
また、図１２（ａ）に示すように、小径開口部２０２のスキージ８移動方向下流側の面は、スキージ８移動方向に対して傾斜する傾斜面２０２ａとしている。また、小径開口部２０２のスキージ８移動方向下流側の面も同様にスキージ８移動方向に対して傾斜する傾斜面２０２ｂとしている。また、図１２（ｂ）に示すように微小なパッド電極３０１の端部から小径開口部２０２の内壁までの最大距離ａを半田ペーストの粒子径に対して最大距離ａを３倍以上としている。このように、ハーフエッチング部２０３に形成されている小径開口部２０２のスキージ８移動方向下流側の面は、スキージ８移動方向に対して傾斜する傾斜面２０２ａとし、微小なパッド電極３０１の端部から小径開口部２０２の内壁までの最大距離ａを半田ペーストの粒子径に対して最大距離ａを３倍以上とすることで、微小な電極３０１上に均一な半田ペーストを形成することができる。これにより、クリーム半田３がダレて、他のパッド電極と接続してしまい回路がショートすることがなく、また、電子部品との接合不良を確実に防止することができる。
【００４３】
本実施形態の印刷装置は、例えば携帯電話のバッテリー保護モジュール、具体的には、携帯電話のリチウムバッテリーパックの充電時に、リチウムバッテリー内に過電流が入り込むことを防止するためのモジュールに用いられるモジュール基板の製造に適用することができる。また、アナログ方式のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ゲーム機等の各種電気機器における電源保護回路などのモジュールに使用されるモジュール基板の製造にも適用することができる。ＲＡＭモジュール、ＣＰＵモジュール、画像形成装置における画像処理モジュールなどのデジタル方式のモジュール基板の製造に適用することができる。これらアナログ方式やデジタル方式のモジュールについては、パソコンのマザーボード、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、カーナビゲーションシステム、ＤＶＤドライブ、ＤＶＤプレイヤー、デジタルカメラ、複写機、プリンタ、ＩＣタグ、ＩＣカード、情報処理装置、画像処理装置、制御装置、通信装置などに使用することが可能である。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、パッド電極１ａの形状に対して相似形の印刷マスク開口部９の形状がパッド電極１ａの形状に対して傾かせている。これにより、プリント基板１の配置やパッド電極１ａに接合される電子部品端子の断面形状によって、パッド電極１ａの一面がスキージ８の移動方向に直交する場合でも、印刷マスク開口部９の内壁面には、スキージの移動方向に直交する面が形成されない。その結果、従来に比べて開口部９のスキージの移動方向下流側の内壁面にクリーム半田３が押し付けられる押し付け力を低減することができる。このため、開口部９に充填されたクリーム半田３が開口部９のスキージの移動方向下流側の内壁面に高い接触圧で接触することを抑制することができる。よって、印刷マスク２をプリント基板１から離間させるときに、開口部９のスキージ移動方向下流側の内壁面に接触しているクリーム半田３が印刷マスクとともに上方へ移動して、突出部(ツノ）を形成することが抑制される。その結果、電極パッド１ａ上に印刷されたクリーム半田３の表面を均一にすることができる。したがって、微小電極パッドに印刷されたクリーム半田３上に電子部品を載せても、クリーム半田３がダレて、他のパッド電極と接続してしまい回路がショートすることがない。よって、この印刷装置で製造される回路基板は、不良品が少なくなり回路基板の製造コストを低減することができる。特に複数の電極を備えた微小な電子部品が取り付けられるパッド電極に本実施形態の印刷マスクを用いると効果的である。複数の電極を備えた微小な電子部品の場合は、パッド電極との間隔が極めて微小となる。このため、上述の複数の電極を備えた微小な電子部品を載置したときに、クリーム半田が少しでもダレてしまうと他のパッド電極と接続してしまい回路をショートさせてしまう。このため、本実施形態のように開口部９の内壁面に、スキージの移動方向と直交する面を形成しないようにすることで、微小電極パッドに印刷されたクリーム半田にツノなどが形成されず、均一な表面とすることができる。よって、複数の電極を備えた微小な電子部品の電極をそれぞれのパッド電極に載置しても、クリーム半田がダレることがなく、回路をショートさせる危険性を低減することができる。
また、本実施形態においては、パッド電極１ａの端部とマスク開口部９の内壁との最大隙間ａを半田粒子径の３倍以上に設定している。これにより、プリント基板１の印刷面１ｂに半田粒子を確実に接触させることができ、半田粒子が基板と確実に粘着することができる。よって、印刷マスク９をプリント基板１から離間させるときに印刷マスク開口部９に半田粒子が付着することがない。従って、従来のように、パッド電極１ａ上の半田粒子が印刷マスク開口部９に付着した粒子に付着してパッド電極１ａ上から離間することがない。その結果、パッド電極１ａ上の半田クリーム量を均一に保つことができ、ＩＣチップなどをパッド電極に確実に接合することができる。特に、マスク開口部９がパッド電極１ａよりも大きくする必要がある０．１ｍｍ以下の微小電極上に半田ペーストを印刷する場合、上述のような隙間を設定すると有効である。微小電極の場合、微小電極上に印刷される半田ペースト量も少なくなる。このように半田ペースト量が少なくなる結果、微小電極上の半田ペースト量の僅かな誤差でも、電子部品との接合不良に繋がる場合がある。よって、電極１ａの端部とマスク開口部９の内壁との最大隙間ａを半田粒子径の３倍以上に設定することで、微小電極上の半田量を均一にすることができるので、電子部品との接合不良を確実に防止することができる。
また、本実施形態によれば、印刷マスク材に形成される開口部の形状の設計データに基づいて特定された印刷マスクの開口部の加工形状パターンに開口部の加工形状パターンがスキージの移動方向に直交する面を有した形状である場合、開口部の加工形状パターンを回転補正して、スキージの移動方向に直交する面を有さない加工形状パターンに補正している。これにより、印刷マスクにスキージの移動方向に直交する面を有する開口部が形成されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置の概略構成図。
【図２】同印刷装置の印刷マスク及びスキージを上方から見た平面図。
【図３】パッド電極と印刷マスクの開口部との概略構成図。
【図４】（ａ）は、同印刷装置で印刷マスクの開口部に充填したクリーム半田の様子を示す説明図。（ｂ）は、同印刷装置における離間動作中の開口部内のクリーム半田の様子を示す説明図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、印刷マスクの開口部の形状と良品印刷割合を調べたグラフ。
【図６】印刷マスク製造方法を実施するマスク製造システムを示す概略構成図。
【図７】印刷マスク製造システムを構成するエキシマレーザ装置を示す概略構成図。
【図８】エキシマレーザ装置の加工ヘッドにセットされる遮光板の一部を示す斜視図。
【図９】顧客から受け取った印刷情報に基づいて遮光板を形成し、その遮光板を用いてマスク製造工程を実行するまでの流れの概略を示すフローチャート。
【図１０】印刷マスク製造方法における加工図形管理工程の処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】加工図形管理工程の各処理後のデータに基づく図形イメージをそれぞれ示す説明図。
【図１２】（ａ）は、印刷マスクの平面図であり、（ｂ）は、印刷マスクの断面図である。
【図１３】（ａ）は、従来の印刷装置の概略構成図。（ｂ）は、同印刷装置で印刷マスクの開口部に充填したクリーム半田の様子を示す説明図。
【図１４】従来の印刷装置で印刷マスクの開口部に充填したクリーム半田の様子を示す他の説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１、１００  基板
２、２００  印刷マスク
４          固定部材
５          ステージ
６          ステッピングモータ
７          ボールねじ
８、８００  スキージ
９、９００  開口部
２０        エキシマレーザ装置
２９        遮光板
３０        マスク保持装置
４０        マスク移載装置
５０        ＸＹテーブル
６０        メインコントローラ
７０        コンピュータ
【図１】
2006062117.tif 000003
【図２】
2006062117.tif 000004
【図３】
2006062117.tif 000005
【図４】
2006062117.tif 000006
【図５】
2006062117.tif 000007
【図６】
2006062117.tif 000008
【図７】
2006062117.tif 000009
【図８】
2006062117.tif 000010
【図９】
2006062117.tif 000011
【図１０】
2006062117.tif 000012
【図１１】
2006062117.tif 000013
【図１２】
2006062117.tif 000014
【図１３】
2006062117.tif 000015
【図１４】
2006062117.tif 000016