(57)【要約】【課題】発熱や電磁気的な雑音を生じず、印刷性が低下することもなく、目的とする膜厚を確保する印刷が可能となる技術の提供。【解決手段】スキージゴム内に圧電バイモルフ構造の振動素子を組み込んでなることを特徴とするスクリーン印刷用スキージ。前記スキージを用い、振動素子からスキージゴムに振動を付与しながら、スクリーン版上のペースト又はインキをスキージングすることを特徴とするスクリーン印刷方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキージゴム内に圧電バイモルフ構造の振動素子を組み込んでなることを特徴とするスクリーン印刷用スキージ。
【請求項２】
請求項１に記載のスキージを用い、振動素子からスキージゴムに振動を付与しながら、スクリーン版上のペースト又はインキをスキージングすることを特徴とするスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子部品分野において基板上への導電性ペーストによる回路形成や回路上への絶縁性レジスト形成の手法であるスクリーン印刷に関するもので、特に印刷機材として用いられるスキージを対象としたものである。本発明のスキージは、ウレタンゴムなどから構成されるスキージゴム内に圧電バイモルフ構造からなる振動素子を組み込み複合化させ、印刷時に振動させながらスキージングすることで、スクリーン板の紗に充填されたペースト又はインキを紗から吐出させる際に、紗からの抜け性を向上させ、印刷膜厚を厚くすることが可能となる。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクリーン印刷用のスキージは、ウレタンゴムやシリコーンゴムなどの高分子樹脂を成形金型に注型し、ゴムを板状に成形して製造されることが知られており、印刷時には印刷機のスキージヘッド部に固定され、スクリーン版上のペースト又はインキをスキージングすることで、基板上にそれらを転写する役割を果たす印刷用機材である。
【０００３】
従来技術において、ソルダーペーストなどの粘着性が高いインキや流動性の悪いインキを用いた印刷で、目的とする膜厚を確保するために、強制的にスクリーン紗からインキを吐出させる手法としては、特許文献１〜６に記載されているように、スクリーン印刷機のスキージヘッド部に超音波振動子などの振動素子を搭載する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、スキージ作動装置を用いたスクリーン印刷機において、スキージング時にスキージあるいは印刷テーブルに超音波、音波等の振動を付与する振動付与装置を設けたスクリーン印刷機が開示されている。
特許文献２には、所定パターンの貫通孔が形成されたスクリーンを被印刷体に重ね合わせ、前記スクリーン上に印刷材料を供給し、前記印刷材料をスキージを用いて前記貫通孔に充填し、前記貫通孔への前記印刷材料の充填後、前記スクリーンに超音波振動を与えた後に又は超音波振動を与えながら前記被印刷体と前記スクリーンとを離し、前記貫通孔内の印刷材料を前記貫通孔の内面から離脱させ前記被印刷体に残すようにしたスクリーン印刷方法において、前記スキージを介して前記スクリーンに超音波振動を与えるスクリーン印刷方法が開示されている。
特許文献３には、スクリーンメッシュのインキ透過部にインキを刷り込むスキージーに微振動を与え乍ら摺動し、インキ透過部のスクリーン糸下部空間に回り込ませる如くしたスキージー駆動方法が開示されている。
特許文献４には、スクリーン印刷装置において、スクリーン印刷装置における機体に対し、前記スクリーン印刷版に振動を付与するための振動付与手段を設けてなり、スキージの走査期間中、前記振動付与手段によって前記印刷処理物の印刷面から前記スクリーン印刷版を効果的に版離れさせるようにしたスクリーン印刷装置が開示されている。
特許文献５には、被印刷物の上に、印刷像に対応した形状の穴が設けられた、所定の厚さのスクリーン版をのせ、上記スクリーン版上に、所定の粒径のフィラーを混合したペーストを塗布し、スキージをその移動方向に対して垂直方向に振動させながら、スクリーン版上を移動させて、ペーストを上記穴に塗り込めるスクリーン印刷方法が開示されている。
特許文献６には、プリント配線基板上にハンダ・ペーストを均一に付着する装置であって、スキージ塗布手段を振動させて、ハンダ・ペーストをステンシルの複数の孔を通じてプリント配線基板に均一に塗布する手段を有する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２８８７８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９１３号公報
【特許文献３】特開平１０−１３８４５６号公報
【特許文献４】特開平１０−１１９２４３号公報
【特許文献５】特開平７−１８６３６３号公報
【特許文献６】特開平７−６８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、スクリーン印刷用のスキージは、スクリーン版上のペーストやインキをスキージングすることで、基板上にそれらを転写する役割を果たす印刷機材であり、印刷中には常にスクリーン版と接触状態で使用されることになる。強制的にスクリーン版の紗からインキを吐出させるには、特許文献１〜６に記載されているように、スクリーン印刷機のスキージヘッド部に超音波振動子などの振動素子を搭載する手法が取られる。
【０００６】
しかしながら、この従来の手法には、以下の問題がある。
１．振動子とスクリーン版の距離が長いので、スキージとスクリーン版に振動が伝わり難い問題がある。
２．通常はスキージホルダーが金属製であるために、ウレタンゴムに振動が伝わる前にスキージヘッド及びスキージホルダーに振動が吸収され、スキージとスクリーン版に振動が伝わり難い問題がある。
３．スキージとスクリーン版に振動が伝わり難いので、振動子にかける電流・電圧のパワーが必要となり、結果として消費電力が大きくなる問題がある。
４．スキージとスクリーン版に振動が伝わり難いので、強い振動を得るために振動子にかける電流・電圧のパワーを上げることになり、長時間使用すると発熱の問題が生じる。
５．スキージとスクリーン版に振動が伝わり難いので、強い振動を得るために振動子にかける電流・電圧のパワーを上げることになり、電磁気的な雑音が発生する問題が生じる。
６．振動が強いので、印刷したラインが線幅方向にうねるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、発熱や電磁気的な雑音を生じず、印刷性が低下することもなく、目的とする膜厚を確保する印刷が可能となる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、スキージゴム内に圧電バイモルフ構造の振動素子を組み込んでなることを特徴とするスクリーン印刷用スキージを提供する。
【０００９】
また本発明は、前記本発明に係るスキージを用い、振動素子からスキージゴムに振動を付与しながら、スクリーン版上のペースト又はインキをスキージングすることを特徴とするスクリーン印刷方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、消費電力や動作時の雑音を低減することができ、ペーストの発熱や印刷時のうねりを低減し、印刷直後の膜厚を確保することができると共に、メッシュ透過率の向上による生産性向上を達成することが可能となる。
本発明の実施例では、消費電力は約１０％、ペーストの発熱は１℃程度、雑音は約１０ｄＢ低減でき、印刷時のうねりは約２μｍ低減できることを確認した。
また、膜厚のバラツキは１μｍ、メッシュ透過率は２〜３％向上することを確認している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、前述した従来技術における問題を鑑み、スキージゴム内に圧電バイモルフ構造からなる振動素子を組み込み複合化させることで、インキやペーストのスクリーン紗からの抜け性を向上させる手法を提供するものである。その結果、スキージ内の振動素子による振動を付与しながらスクリーン印刷を行った場合、発熱や電磁気的な雑音も生じずに、印刷性が低下することもなく、目的とする膜厚を確保する印刷が可能となる。
【００１２】
図１は、スクリーン印刷において一般に使用されるスキージを示し、（ａ）はスキージ１の正面図、（ｂ）は側面断面図である。このスキージ１は、主に、成形型にウレタンゴムやシリコンゴムを注型して造られるスキージゴム３と、スキージゴム３を印刷機のスキージヘッド部に固定するためのスキージホルダー２から構成される。
【００１３】
図２及び図３は、このスキージ１を用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、図２はスキージング直前のスクリーン版の要部断面図、図３は、スキージ通過後の版離れの状態を示す要部断面図である。図２及び図３中、符号４はスクリーン版、５は基板、６はペースト、７はメッシュ、８は乳剤、９は転写されたペースト、１０は残留ペーストである。
【００１４】
一般に使用されるスキージ１を用いてスクリーン印刷を行う場合、図２に示すように、スクリーン版４上にペースト６（又はインキ）を載せてスキージ１を移動させてスキージングを行う。特に流動性の悪いペーストを用いる場合には、図３に示すように、基板５に転写されずにメッシュ７中に一部のペースト１０が残るが、その程度により転写されたペースト９の厚さが目的とする印刷膜厚に満たないことがある。印刷条件にも依存するが、メッシュ７からの抜け性の良いペーストを用いた場合でも、ペーストが１００％メッシュを通過しないのが一般的である。
【００１５】
図４は、本発明のスキージに用いられる圧電バイモルフ構造の振動素子１１の一例を示す構成図である。この振動素子１１は、金属板１３の両面に圧電素子１２Ａ，１２Ｂを貼り合わせた構造になっている。そして、両側の圧電素子１２Ａ，１２Ｂと金属板１３との間に周波数を変えた電圧信号を印加することで、素子に振動を与える構造になっている。
【００１６】
図５は、本発明のスキージの第１例を示し、（ａ）はスキージ１４の正面図、（ｂ）は側面断面図である。このスキージ１４は、スキージゴム３内に、図４に示した圧電バイモルフ構造の振動素子１１を埋め込んだ構造になっている。振動素子１１の各部に接続されたリード線１５は、スキージゴム３から引き出され、電源に接続されている。本例では、板状の振動素子１１を、スキージゴム３の中央部に、双方の主面が同一方向になるように埋設されている。
【００１７】
このスキージ１４は、スキージゴム３の製造時において、ウレタンゴムなどの高分子樹脂の注型工程で成形金型に振動素子１１をセットすることで、スキージゴム３中に振動素子１１を埋め込むことによって製造される。スキージゴム３の製造時には、振動素子１１と共にリード線１５も一部埋め込むことになる。リード線１５は、フッ素樹脂被覆線などの耐熱性に優れたものを使用する。
【００１８】
このスキージ１４は、スクリーン印刷機のスキージヘッド部に固定し、スクリーン版のスキージングを実施する際に、リード線１５に周波数を変えた電圧信号を印加することでスキージゴム３を振動させることができる。そして、このスキージ１４を用いてスクリーン印刷することで、特に流動性の悪いペーストを用いる場合でも、メッシュに残留するペーストを少なくすることができ、発熱や電磁気的な雑音を生じず、印刷性が低下することもなく、目的とする膜厚を確保する印刷が可能となる。
【００１９】
図６及び図７は、本例のスキージ１４を用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、図６はスキージング直前のスクリーン版の要部断面図、図７は、スキージ通過後の版離れの状態を示す要部断面図である。図６及び図７中、符号４はスクリーン版、５は基板、６はペースト、７はメッシュ、８は乳剤、９は転写されたペースト、１０は残留ペースト、１６は振動である。このスキージ１４を用いてメッシュ７上のペースト６をスキージングする場合、スキージゴム３に振動が印加されていることで、特に流動性の悪いペーストを用いる場合でも、メッシュ７から基板５側へのペースト６の吐出が良好に行われる。そして、図７に示す版離れの状態では、メッシュ７に残る残留ペースト１０の量が少なくなり、基板５上には目的の厚さに転写されたペースト９が形成される。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
【実施例】
【００２０】
［比較例］
・フレキシブル基板：材質はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ−ト）フィルム。
帝人デュポンフィルム社製、型番：ＨＳＬ、厚さ１００μｍ、幅１５０μｍｍ、長さ１５０ｍｍ。
・銀ペースト：電気回路を形成する銀を主成分とする導電性ペースト。
東洋紡社製、型番：ＤＸ−３５１Ｈ−３０。
・スクリーン版：電気回路形成用のスクリーン版。
東京プロセスサービス社製、ＳＴ２００、紗厚８０μｍ、乳剤厚２０μｍ、版枠サイズ３２０×３２０ｍｍ。
・スキージ：電気回路形成用のウレタンゴムからなるスキージゴムとそのスキージヘッド固定用専用ホルダー。
ミノグループ社製、厚さ９ｍｍ、高さ５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ。
・超音波振動子：スクリーン印刷機のスキージヘッド部に固定した。日本特殊陶業社製、産業機器用超音波振動素子。
上記の印刷機器を用いて、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２１】
［実施例１］
・フレキシブル基板、銀ペースト、スクリーンは、比較例と同じものを使用した。
・スキージ：厚さ２００μｍ、幅１５ｍｍ、長さ１５ｍｍでＦｅ−Ｎｉからなる４−２アロイ基板に、ＰＺＴから構成される圧電素子（厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を両面に樹脂系接着剤で貼り合わせ、リード線としてフッ素樹脂線（ＡＷ３６）を導電性接着剤で固定することで、図４に示す圧電バイモルフ構造となる振動素子１１を作製した。この振動素子１１を、スキージゴム硬度が７０度となる製造条件下でスキージゴム３を成形する際に、成形金型中に配置した。そして、スキージゴム３を成形する際に、成形金型中に配置し、スキージゴム３中に振動素子１１を組み込んだ図５に示す構造のスキージ１４（本発明に係る第１例のスキージ）を製造した。
このスキージ１４を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２２】
［実施例２］
実施例１でのスキージ製造において、４−２アロイ基板形状を、厚さ２００μｍ、幅６ｍｍ、長さ２０ｍｍとし、圧電素子形状を厚さ１００μｍ、幅５ｍｍ、長さ１５ｍｍとした振動素子１１を用い、図８に示すように、振動素子１１の組込み方向を９０度変えたスキージ１７（本発明に係る第２例のスキージ）を製造した。このスキージ１７を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２３】
［実施例３］
実施例２で用いたものと同じ振動素子１１を用い、図９に示すように、振動素子１１の組込み方向を上下方向に９０度変えたスキージ１８（本発明に係る第３例のスキージ）を製造した。このスキージ１８を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２４】
［実施例４］
実施例１で用いたものと同じ振動素子１１を、図１０に示すようにスキージゴム３の長手方向に２０ｍｍ等間隔で３枚配置（２番目の素子が中央に配置）した構造のスキージ１９（本発明に係る第４例のスキージ）を製造した。このスキージ１９を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２５】
［実施例５］
実施例２で用いたものと同じ振動素子１１を、図１１に示すようにスキージゴム３の長手方向に４０ｍｍ等間隔で３枚配置（２番目の素子が中央に配置）した構造のスキージ２０（本発明に係る第５例のスキージ）を製造した。このスキージ２０を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２６】
［実施例６］
実施例３で用いたものと同じ振動素子１１を、図１２に示すようにスキージゴム３の長手方向に２０ｍｍ等間隔で３枚配置（２番目の素子が中央に配置）した構造のスキージ２１（本発明に係る第６例のスキージ）を製造した。このスキージ２１を使用して、印刷ライン幅１００μｍ、長さ１００ｍｍの回路配線を印刷した。
【００２７】
＜試験結果＞
比較例と実施例１〜６の印刷実験は、１００枚のＰＥＴフィルムシート上への回路印刷することで評価を行った。各条件下で測定したデータについては、比較例で得られたデータを１０として数値を規格化した。その結果を表１にまとめた。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の結果より、本発明に係る実施例１〜６は、比較例に比べ、消費電力が抑えられ、電磁気的な雑音も抑えられることも判明した。同時に、振動による印刷中のペーストの発熱を防げることが判明した。
さらに、実施例１〜６では、ペーストのメッシュからの透過率が向上することで、スクリーン版の乳剤厚さとほぼ同等の印刷膜厚を得ることができ、印刷性も向上することが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】スクリーン印刷において一般に使用されるスキージを示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】図１のスキージを用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、スキージング直前のスクリーン版の要部断面図である。
【図３】図１のスキージを用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、スキージ通過後の版離れの状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明のスキージに用いられる圧電バイモルフ構造の振動素子の一例を示す構成図である。
【図５】本発明のスキージの第１例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図６】本発明のスキージを用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、スキージング直前のスクリーン版の要部断面図である。
【図７】本発明のスキージを用いてスクリーン印刷を行う場合を模式的に示す図であり、スキージ通過後の版離れの状態を示す要部断面図である。
【図８】本発明のスキージの第２例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図９】本発明のスキージの第３例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図１０】本発明のスキージの第４例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図１１】本発明のスキージの第５例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図１２】本発明のスキージの第６例を示し、（ａ）はスキージの正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１４，１７，１８，１９，２０，２１…スキージ、２…スキージホルダー、３…スキージゴム、４…スクリーン版、５…基板、６…ペースト、７…メッシュ、８…乳剤、９…転写されたペースト、１０…残留ペースト、１１…振動素子、１２Ａ，１２Ｂ…圧電素子、１３…金属板、１５…リード線、１６…振動。
【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】
2008284806.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
2008284806.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2008284806.tif 000013
【図１１】
2008284806.tif 000014
【図１２】
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