(57)【要約】【課題】ドライフィルムの孔部等により基板表面に形成される凹部内にペーストを埋め込み印刷する際に、マスク上のスキージの移動を円滑に行え、確実に凹部内にペーストを塗布して印刷を行うことが可能なペースト埋め込み印刷装置を提供する。【解決手段】ペースト埋め込み印刷装置１０１は、印刷回路基板（基板）４１表面の複数の凹部４６を露出させる開口部１２を有するマスク１１と、マスク１１上を移動して印刷回路基板４１表面にペーストＰを塗布するスキージヘッド２１とを備え、スキージヘッド２１は、ペーストＰを貯留する貯留室２２と、スキージヘッド２１の移動方向Ｍの前後に間隔をおいて取り付けられた一対のスキージ２３ｆ，２３ｂと、一対のスキージ２３ｆ，２３ｂの下端に架け渡されてマスク１１上を摺動するスペーサシート２４Ａとを備え、スペーサシート２４Ａには、ペーストＰが通過可能な貫通孔３１が複数設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の複数の凹部を露出させる開口部を有するマスクと、
前記マスク上を移動して前記基板表面にペーストを塗布するスキージヘッドとを備え、
前記スキージヘッドは、
前記ペーストを貯留する貯留室と、
前記スキージヘッドの移動方向の前後に間隔をおいて取り付けられた一対のスキージと、
前記一対のスキージの下端に架け渡されて前記マスク上を摺動するスペーサシートとを備え、
前記スペーサシートには、前記ペーストが通過可能な貫通孔が複数設けられていることを特徴とするペースト埋め込み印刷装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記スキージヘッドの前記移動方向に複数設けられており、
各貫通孔が前記移動方向と直交する方向に相互に重なって配列されることにより、前記スキージ間の前記移動方向と直交する方向の全域を網羅するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のペースト埋め込み印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面の複数の凹部にペーストを埋め込んだ状態に印刷するペースト埋め込み印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品が表面実装される回路基板には、表面のパッドの上にはんだバンプが設けられている。このはんだバンプを形成する方法として、絶縁基板表面に形成した回路層の上に、ソルダーレジスト（感光性樹脂層とフィラーから構成される）を形成し、その上にドライフィルム（感光性樹脂層）を形成し、このドライフィルムを感光して回路層の各パッドに通じる孔部をそれぞれ形成し、これら孔部にはんだペーストを埋め込み、各パッド上のはんだペーストをリフロー処理することが行なわれる。
この場合、ドライフィルムの孔部へのはんだペーストの埋め込みはスクリーン印刷によって行われ、例えば特許文献１又は特許文献２に記載されているようなペースト埋め込み印刷装置を用いて行われる。
【０００３】
このようなペースト埋め込み印刷装置は、回路基板上のドライフィルムの上に重ねられるマスク（ステンシル）と、そのマスクの上を移動してペーストを塗布するスキージヘッド（カセット、容器）とを備えている。また、マスクには、ドライフィルムに形成されている複数の孔部を露出させる大きな開口部が形成されており、スキージヘッドには、マスク上に接触するスキージ（ワイパー）と、ペーストをスキージの間から押し出すための加圧機構とが備えられている。そして、ペースト埋め込み印刷装置では、マスクをドライフィルム上に重ねた状態で、スキージをマスクに接触させて、スキージの間からペーストを押し出しながらスキージヘッドを移動させることで、マスク上をスキージが摺動して、開口部内に露出するドライフィルムの各孔部にペーストが埋め込み印刷されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３３２０１９号公報
【特許文献２】米国特許第６１５８３３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回路基板のファインピッチ化とともに、ドライフィルムの孔部の孔径も小さくなってきている。このため、スクリーン印刷において確実に孔部に導電性ペーストを充填するために、高充填圧での印刷が求められるようになってきている。
ところが、特許文献１又は特許文献２に記載されているような印刷装置では、マスクと回路基板との間に溝や高低差が設けられているため、スキージが高充填圧でマスクに押し付けられることで、特に移動方向の後方に配置されるスキージの先端（下端）がマスクの開口部の端縁に引っかかり、端縁をめくり上げて変形させるおそれがある。また、そのマスクの変形部分と回路基板との間に導電性ペーストが入り込むことで、導電性ペーストが溜まりやすくなる。さらに、マスクの変形（めくれ上がり）は、印刷回数が増えるにつれて徐々に大きくなることから、その変形部分と回路基板との間に導電性ペーストが溜まる量も多くなり、導電性ペーストのロス量が多くなる。また、このようにマスクの変形量が大きくなってくると、所望のパターンの印刷を行うことが難しくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ドライフィルムの孔部等により基板表面に形成される凹部内にペーストを埋め込み印刷する際に、マスク上のスキージの移動を円滑に行え、確実に凹部内にペーストを塗布して印刷を行うことが可能であり、繰り返し使用可能なペースト埋め込み印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のペースト埋め込み印刷装置は、基板表面の複数の凹部を露出させる開口部を有するマスクと、前記マスク上を移動して前記基板表面にペーストを塗布するスキージヘッドとを備え、前記スキージヘッドは、前記ペーストを貯留する貯留室と、前記スキージヘッドの移動方向の前後に間隔をおいて取り付けられた一対のスキージと、前記一対のスキージの下端に架け渡されて前記マスク上を摺動するスペーサシートとを備え、前記スペーサシートには、前記ペーストが通過可能な貫通孔が複数設けられている。
【０００８】
このペースト埋め込み印刷装置では、一対のスキージの下端（先端）の間にスペーサシートを架け渡して、これらのスキージ間をスペーサシートで覆っているので、スキージヘッドを移動方向に移動させた際にスキージとマスクとの間にスペーサシートが介在し、スキージの下端がマスクに直接接触しない。このため、移動方向の後方に配置されるスキージの下端がマスクの開口部の端縁に引っかかることを防止でき、マスクの変形を防止できる。また、前後のスキージの間をスペーサシートにより覆っているが、前後のスキージ間から押し出されたペーストは、スペーサシートに複数設けられた貫通孔を介して押し出されるので、ペーストを基板表面の凹部内に円滑に塗布することができる。なお、スペーサシートに設けられる貫通孔の形状は特に限定されるものではなく、円形孔、八角形孔、正方形孔、菱形孔等の種々の形状を採用できる。
このように、本発明のペースト埋め込み印刷装置においては、マスク上のスキージの移動を円滑に行えるとともに、確実に基板表面の凹部内にペーストを充填して印刷することができる。また、スペーサシートにより、スキージの下端が開口部の端縁に引っかかることに起因するマスクの変形やペーストの残存を防止できるので、所望のパターンの印刷を繰り返し行うことができる。
【０００９】
本発明のペースト埋め込み印刷装置において、前記貫通孔は、前記スキージヘッドの前記移動方向に複数設けられており、各貫通孔が前記移動方向と直交する方向に相互に重なって配列されることにより、前記スキージ間の前記移動方向と直交する方向の全域を網羅するように設けられているとよい。
【００１０】
スペーサシートの各貫通孔がスキージヘッドの移動方向と直交する方向に相互に重なって配列され、すなわち各貫通孔が一部ずつずれて配置されることにより、スキージヘッドの移動に伴い、開口部の全域にわたって各貫通孔を介して開口部内の全域に満遍なくペーストを塗布することができる。
例えば、各貫通孔の配置を千鳥配置にすることができ、その場合はスキージヘッドの移動方向において貫通孔と貫通孔の間に設けられる連結部とが交互に配置される。この場合も、各貫通孔がスキージヘッドの移動方向と直交する方向に相互に重なって配列されることにより、これらの貫通孔がスキージヘッドの移動に伴い開口部の上を通過し、開口部の全域にペーストを隙間なく塗り付ける構成とできる。したがって、ペーストを基板表面の凹部内に確実に充填させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ドライフィルムの孔部等により基板表面に形成される凹部内にペーストを埋め込み印刷する際に、マスク上のスキージの移動を円滑に行え、確実に凹部内にペーストを塗布して印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１実施形態のペースト埋め込み印刷装置を示す断面図である。
【図２】図１のペースト埋め込み印刷装置の要部断面図である。
【図３】図１に示すペースト埋め込み印刷装置に用いられるスペーサシートの平面図である。
【図４】その他の実施形態のスペーサシートの平面図である。
【図５】その他の実施形態のスペーサシートの平面図である。
【図６】その他の実施形態のスペーサシートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るペースト埋め込み印刷装置の実施形態について説明する。
まず、本実施形態のペースト埋め込み印刷装置によって埋め込み印刷される基板について説明しておく。この基板は印刷回路基板（本発明の基板）４１であり、図１に示すように、エポキシ樹脂等の絶縁材からなる絶縁基板４２の上に、銅などの電気良導体からなる回路パターン４３が形成されている。また、この回路パターン４３の上にアクリル系感光剤等及びフィラーからなるソルダーレジスト４４が形成され、そのソルダーレジスト４４の上にさらにアクリル系感光材等からなるドライフィルム４５が積層されている。そして、ソルダーレジスト４４及びドライフィルム４５に、回路パターン４３の各パッド部を露出させる孔部が形成されることにより、印刷回路基板４１の表面に複数の凹部４６が形成されている。なお、ドライフィルム４５の孔部は、ソルダーレジスト４４の孔部の開口径以上の開口径を有する。
【００１４】
そして、本実施形態のペースト埋め込み印刷装置１０１は、図１及び図２に示すように、印刷回路基板４１の各凹部４６にペーストとしてはんだペーストを埋め込み印刷する装置である。はんだペーストの材料としては、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ合金、Ｓｎ‐Ｃｕ合金、Ｓｎ‐Ａｇ合金、Ｐｂ‐Ｓｎ合金等のＳｎ系合金が好適である。
ペースト埋め込み印刷装置１０１は、印刷回路基板４１の上に重ねられるマスク１１と、そのマスク１１上を移動して印刷回路基板４１の表面にペーストを塗布するスキージヘッド２１とを備えている。
【００１５】
マスク１１は、ステンレス鋼やニッケル等の金属製のステンシルマスクであり、薄肉の平板状に形成されている。また、マスク１１は、肉厚の外周枠部１３と、外周枠部１３の内周部に外周枠部１３よりも薄肉に形成された環状の薄肉部１４とが一体に形成されており、薄肉部１４の内周縁により開口部１２が形成されている。そして、開口部１２は、印刷回路基板４１の複数の凹部４６が形成されている領域（凹部形成領域）の全体を露出させる大きさに設けられている。
【００１６】
スキージヘッド２１は、ペーストＰを貯留する貯留室２２と、その貯留室２２の下面側においてスキージヘッド２１の移動方向（スキージング方向）の前後に間隔をおいて取り付けられた一対のスキージ２３ｆ，２３ｂと、一対のスキージ２３ｆ，２３ｂの下端に架け渡されてマスク１１上を摺動するスペーサシート２４Ａと、ペーストＰをスキージ２３ｆ，２３ｂの間から押し出すための加圧機構２５と、スキージヘッド２１を印刷回路基板４１の面方向に移動する移動機構（図示略）とを備えている。そして、スキージヘッド２１は、印刷回路基板４１に重ねて配置したマスク１１上にスペーサシート２４Ａを接触させ、加圧機構２５により貯留室２２内を加圧してスキージ２３ｆ，２３ｂの間からペーストＰを押し出しながら、移動機構によってマスク１１上を面方向に移動することにより、マスク１１上を摺動して、マスク１１の開口部１２に露出した各凹部４６にペーストＰを塗布して埋め込み印刷する構成とされる。
【００１７】
スキージ２３ｆ，２３ｂは、ウレタンゴム、シリコンゴム等の弾性材により帯板状に形成されており、マスク１１の開口部１２の上を横断して跨ぐように配置されている。また、スキージ２３ｆ，２３ｂは、貯留室２２の下側の前後壁を構成するように取り付けられており、上端から下端に向けて相互に近接するように傾斜して設けられ、その下端どうしは、ペーストＰを通過させ得る間隔をおいて対向して設けられている。
【００１８】
スペーサシート２４Ａは、ステンレス鋼等の金属やナイロン、ポリエステル、ポリアクリレート等の樹脂により薄肉の平板状に形成され、ペーストＰを通過可能な複数の貫通孔３１が設けられている。具体的には、ステンレス鋼等の金属で形成されるスペーサシートとしては、厚みが２０μｍ〜１００μｍに設けられ、開口直径１ｍｍ〜５ｍｍの貫通孔が形成されるものを好適に用いることができる。また、ナイロン等の樹脂で形成されるスペーサシートとしては、糸状の樹脂材を網目状に織ることにより厚みが０．５ｍｍ〜１．０ｍｍに設けられ、開口直径１００μｍ〜５００μｍの貫通孔が形成されるものを好適に用いることができる。
【００１９】
また、スペーサシート２４Ａは、一対のスキージ２３ｆ，２３ｂの下端に架け渡され、前後のスキージ２３ｆ，２３ｂ間を覆って配置されており、スキージ２３ｆ，２３ｂと同様に、マスク１１の開口部１２の上を横断して跨ぐように配置されている。したがって、スキージヘッド２１は、移動の際にスキージ２３ｆ，２３ｂをマスク１１上に摺動させることなく、スペーサシート２４Ａがマスク１１の薄肉部１４上を摺動する構成とされている。また、スペーサシート２４Ａには、上述したように、ペーストＰが通過可能な貫通孔３１が複数設けられており、スキージ２３ｆ，２３ｂ間から押し出されたペーストＰがこれらの貫通孔３１を介して印刷回路基板４１上に塗布されるようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態のペースト埋め込み印刷装置１０１では、スペーサシート２４Ａが、クランプ２９により移動方向Ｍの前後において緩みなく張られた状態で保持されており、前後のスキージ２３ｆ，２３ｂ間に緩みを生じさせることなく引き渡されているが、スペーサシート２４Ａに緩みを生じさせた状態で保持しても構わない。
【００２１】
貫通孔３１は、図３に示すように円形孔に形成されており、スキージヘッド２１の移動方向Ｍに複数設けられている。そして、各貫通孔３１は、移動方向Ｍと直交する方向Ｉに相互に重なって配列されることにより、スキージ２３ｆ，２３ｂ間の移動方向Ｍと直交する方向Ｉの全域を網羅するように設けられている。言い換えれば、移動方向Ｍに並ぶ各貫通孔３１が、移動方向Ｍと直交する方向Ｉに一部ずつずれて配置されており、スキージヘッド２１の移動に伴い、これらの貫通孔３１がマスク１１の開口部１２の上を通過する構成とされているので、貫通孔３１を介して開口部１２内の全域に満遍なくペーストＰを塗布することができる。
【００２２】
本実施形態においては、図３に示すように、スペーサシート２４Ａの各貫通孔３１の配置が千鳥配列とされており、移動方向Ｍに並ぶ各貫通孔３１が移動方向Ｍと直交する方向Ｉに一部ずつずれて配置されている。この場合、移動方向Ｍと直交する方向Ｉのいずれの位置においても、移動方向Ｍにおいて貫通孔３１と貫通孔３１の間に設けられる連結部３２とが交互に配置されることで、移動方向Ｍにおいては少なくとも１つの貫通孔３１が設けられている。したがって、これらの貫通孔３１がスキージヘッド２１の移動に伴いマスク１１の開口部１２の上を通過することで、開口部１２の全域にペーストＰを隙間なく塗り付けることができ、ペーストＰを印刷回路基板４１の凹部４６内に確実に充填させることができる。
【００２３】
なお、スペーサシート２４Ａに設けられる貫通孔３１の形状は円形孔に限定されるものではなく、例えば図４に示すスペーサシート２４Ｂのように八角形孔の貫通孔３３を設けたり、図５に示すスペーサシート２４Ｃのように正方形孔の貫通孔３４を設けたり、図６に示すスペーサシート２４Ｄのように菱形孔の貫通孔３５を設けたり等、種々の形状を採用することができる。
【００２４】
このように構成したペースト埋め込み印刷装置１０１により、印刷回路基板４１の表面の凹部４６内にペーストＰを埋め込み印刷する方法について説明する。
印刷回路基板４１の上にマスク１１を重ね、マスク１１の開口部１２に印刷回路基板４１表面の凹部形成領域の全体を露出させる。そして、スキージヘッド２１のスキージ２３ｆ，２３ｂをスペーサシート２４Ａを介してマスク１１の開口部１２よりも移動方向Ｍの手前の薄肉部１４上に接触させ、所定の押圧力でマスク１１を押圧した状態とする。
【００２５】
この状態からスキージ２３ｆ，２３ｂに所定の押圧力を作用させたまま、スキージ２３ｆ，２３ｂの間からペーストＰを押し出しながらスキージヘッド２１を移動してスキージングする。この操作により、スキージ２３ｆ，２３ｂの間から押し出されたペーストＰがスペーサシート２４Ａの貫通孔３１を介して印刷回路基板４１表面に塗布され、凹部４６内に充填される。スキージヘッド２１をマスク１１の端部まで移動し、スペーサシート２４Ａを開口部１２上から薄肉部１４の上に配置することにより、スキージング操作は終了する。
【００２６】
このペースト埋め込み印刷装置１０１では、一対のスキージ２３ｆ，２３ｂの下端（先端）の間にスペーサシート２４Ａを架け渡して、これらのスキージ２３ｆ，２３ｂ間をスペーサシート２４Ａで覆っているので、スキージヘッド２１を移動方向Ｍに移動させた際にスキージ２３ｆ，２３ｂとマスク１１との間にスペーサシート２４Ａが介在し、スキージ２３ｆ，２３ｂの下端がマスク１１に直接接触しない。このため、図２に示すように、スキージング操作の最終段階において移動方向Ｍの後方に配置されるスキージ２３ｂがマスク１１上に乗り上げる際に、スキージ２３ｂの下端がマスク１１の開口部１２の端縁に引っかかることを防止でき、開口部１２の端縁がめくれ上がって変形することを防止できる。したがって、マスク１１とドライフィルム４５との間にペーストＰが入り込むことも防止でき、ペーストＰのロス量を最小限にできる。
【００２７】
また、前後のスキージ２３ｆ，２３ｂの間をスペーサシート２４Ａにより覆っているが、前後のスキージ２３ｆ，２３ｂ間から押し出されたペーストＰは、スペーサシート２４Ａに複数設けられた貫通孔３１を介して押し出されるので、ペーストＰを凹部４６内に円滑に塗布することができる。そして、スペーサシート２４Ａに設けられる貫通孔３１が、スキージヘッド２１の移動方向Ｍと直交する方向Ｉに相互に重なって配列され、すなわち各貫通孔３１が一部ずつずれて配置される構成とされているので、スキージヘッド２１の移動に伴い、マスク１１の開口部１２の全域にわたって各貫通孔３１を介して開口部１２内の全域に満遍なくペーストＰを塗布することができる。
【００２８】
したがって、ペースト埋め込み印刷装置１０１においては、マスク１１上のスキージ２３ｆ，２３ｂの移動を円滑に行えるとともに、確実に印刷回路基板４１表面の凹部４６内にペーストＰを充填して印刷することができる。また、スペーサシート２４Ａにより、スキージ２３ｆ，２３ｂの下端がマスク１１の開口部１２の端縁に引っかかることに起因するマスク１１の変形やペーストＰの残存を防止できるので、所望のパターンの印刷を繰り返し行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前述の実施形態では、はんだペーストを印刷する実施形態を説明したが、はんだペーストに限らず、配線形成用の導電性ペースト、着色インク等にも、本発明を適用することができる。したがって、基板も印刷回路基板に限らず、表面に凹部を有する各種基板に適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１  マスク
１２  開口部
１３  外周枠部
１４  薄肉部
２１  スキージヘッド
２２  貯留室
２３ｆ，２３ｂ  スキージ
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ  スペーサシート
２５  加圧機構
２９  クランプ
３１，３３，３４，３５  貫通孔
３２  連結部
４１  印刷回路基板（基板）
４２  絶縁基板
４３  回路パターン
４４  ソルダーレジスト
４５  ドライフィルム
４６  凹部
１０１  ペースト埋め込み印刷装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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