(57)【要約】【課題】良好な版離れ性を確保することができるスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。【解決手段】マスクプレート１２を基板７に当接させてパターン孔１２ａを介してクリーム半田９を印刷するスクリーン印刷方法において、パターン孔１２ａ内にクリーム半田９を充填させるスキージング後に基板７をマスクプレート１２から離隔させる版離れ動作を、下降速度Ｖを上限速度まで加速した後に加減速度まで減速する加減速パターンを複数回反復する動作パターンで構成し、版離れ動作の開始初期における初期上限速度Ｖｕ１を後続上限速度Ｖｕ１〜Ｖｕ４よりも高速に設定する。これにより、版離れ動作の開始初期においてパターン孔１２ａ内のクリーム半田９の粘度を低下させて、基板の全範囲にわたって良好な版離れ子を確保することができる。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面にワークを当接させ、前記パターン孔を介してワークにペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下面に前記ワークを当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させるスキージング工程と、前記ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速する加減速パターンを複数回反復する版離れ動作によって、ワークをマスクプレートから段階的に離隔させる版離れ工程とを含み、前記版離れ動作の開始初期における前記上限速度を示す初期上限速度を、版離れ動作の途中以降における上限速度を示す後続上限速度よりも高速に設定することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項２】
前記版離れ動作において、前記後続上限速度が徐々に減速するように複数の前記加減速パターンを設定することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項３】
前記版離れ動作の開始初期において、略等しい初期上限速度での加減速を反復するように複数の前記加減速パターンを設定することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項４】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面にワークを当接させ、前記パターン孔を介してワークにペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下面に前記ワークを当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させるスキージング工程と、前記ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる版離れ動作を行う版離れ工程とを含み、前記版離れ動作の開始初期において移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーム半田などのペーストをワークに印刷するスクリーン印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を半田接合する方法として、半田バンプや半田プリコートによる方法が知られている。この方法では電子部品や基板などのワークの電極に、半田接合のために半田の突出電極である半田バンプや、または半田被膜である半田プリコートが形成される。これらの半田形成工程における半田供給方法として、スクリーン印刷が広く用いられている。この方法では、マスクプレートに設けられたパターン孔を介してクリーム半田がワーク上面に印刷される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年電子部品のファイン化が進み、ワークに形成される電極のピッチも微小化し、多数の電極が高密度で配置されるようになっている。そしてこれらの電極上にバンプを形成するために用いられるマスクプレートは、従来のプリント基板への半田印刷に用いられていたものと比較して、マスク厚が大幅に減少している。ところがこのような高密度の電極が形成されたワークを対象として薄いマスク厚のマスクプレートを用いて行うスクリーン印刷に、従来より用いられているスクリーン印刷方法をそのまま適用すると、以下に説明するような課題が生じる。
【０００４】
スクリーン印刷において良好な印刷品質を確保するためには、パターン孔内へ確実にクリーム半田を充填させる充填性とともに、充填後にマスクプレートをワークから離隔させる版離れの際に、クリーム半田をパターン孔から型くずれすることなく離隔させる版離れ性が良好であることが求められる。しかしながら、電極の高密度化とマスクの薄膜化に伴って印刷難度は増加し、特にワークの全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することが非常に困難となっている。
【０００５】
そこで本発明は、良好な版離れ性を確保することができるスクリーン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】
請求項１記載のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面にワークを当接させ、前記パターン孔を介してワークにペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下面に前記ワークを当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させるスキージング工程と、前記ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速する加減速パターンを複数回反復する版離れ動作によって、ワークをマスクプレートから段階的に離隔させる版離れ工程とを含み、前記版離れ動作の開始初期における前記上限速度を示す初期上限速度を、版離れ動作の途中以降における上限速度を示す後続上限速度よりも高速に設定する。
【０００７】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、請求項１記載のスクリーン印刷方法であって、前記版離れ動作において、前記後続上限速度が徐々に減速するように複数の前記加減速パターンを設定する。
【０００８】
請求項３記載のスクリーン印刷方法は、請求項１記載のスクリーン印刷方法であって、前記版離れ動作の開始初期において、略等しい初期上限速度での加減速を反復するように複数の前記加減速パターンを設定する。
【０００９】
請求項４記載のスクリーン印刷方法は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面にワークを当接させ、前記パターン孔を介してワークにペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクプレートの下面に前記ワークを当接させるマスク装着工程と、装着された状態のマスクプレート上でスキージを移動させることにより前記パターン孔内にペーストを充填させるスキージング工程と、前記ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる版離れ動作を行う版離れ工程とを含み、前記版離れ動作の開始初期において移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速する。
【００１０】
本発明によれば、ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる版離れ動作の開始初期において移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速することにより、版離れ動作の開始初期においてパターン孔内のペーストの粘度を低下させて、基板の全範囲にわたって良好な版離れ性を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷動作の動作説明図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図、図５、図６、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作パターンを示す図である。
【００１２】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２，Ｘ軸テーブル３、θ軸テーブル４およびＺ軸テーブル５を段積みした構成となっている。Ｚ軸テーブル５上には、印刷対象のワークである基板７を下受けして保持する基板下受け部６が配設されており、基板下受け部６上の基板７はクランパ８によってクランプされている。
【００１３】
図２に示すように、θ軸テーブル４は、軸部１６によって垂直軸廻りにθ回転する回転プレート４ａを備えており、θモータ１５によってベルト１７を介して軸部１６を回転駆動することにより、回転プレート４ａは垂直軸廻りにθ回転する。Ｚ軸テーブル５はスライド軸１８にガイドされて昇降する昇降プレート５ａを備えており、昇降プレート５ａに固定されたナット２２には垂直な送りねじ２１が螺合している。送りねじ２１はウオーム機構２０を介してＺモータ１９によって回転駆動され、Ｚモータ１９を駆動することにより、昇降プレート５ａが昇降し、これにより基板下受け部６上の基板７が昇降する。
【００１４】
Ｚモータ１９はＺ軸駆動部２３によって駆動され、Ｚ軸駆動部２３は制御部２４によって制御される。版離れパターン記憶部２５には、後述する版離れ動作パターンが記憶されており、スクリーン印刷動作において、制御部２４が版離れ動作パターンに基づいてＺ軸駆動部２３を制御することにより、基板７をマスクプレート１２から離隔させる版離れ動作を所定の動作パターンで行うことができる。
【００１５】
基板位置決め部１の上方には、スクリーン印刷部１０が配設されている。スクリーン印刷部１０は、枠形状のホルダ１１に保持されたマスクプレート１２を備えており、マスクプレート１２上には、スキージユニット１３がスキージ移動テーブル（図示省略）によってＹ方向に移動自在に配設されている。図１に示すように、スキージユニット１３はシリンダ１５によって上下動する一対のスキージ１４を備えており、基板７をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、シリンダ１５を駆動することにより、スキージ１４は下降してその下端部がマスクプレート１２の上面に当接する。
【００１６】
次に図３を参照してスクリーン印刷動作について説明する。ここで行われるスクリーン印刷は、基板７に半田バンプを形成するためにクリーム半田を印刷するものであり、パターン孔１２ａが高密度で形成された薄型のマスクプレート１２が使用される。このようなタイプのマスクプレートによる印刷は難度が高く、特にスキージング後の版離れ動作において基板の全範囲にわたって均一な版離れを行うことが難しい。
【００１７】
すなわち、パターン孔が高密度で存在するため版離れ時のタック力が大きい一方、マスクプレート自体は薄くて撓みやすいため、基板を下降させる版離れ動作時にはマスクプレートが下方に引っ張られ気味になりやすい。この結果、基板の外周部と中央部とで版離れのタイミングに差が生じ、均一な版離れ条件を適正に設定することが困難であった。本実施の形態に示すスクリーン印刷においては、このような難度が高い半田バンプ形成のためのスクリーン印刷を対象として、以下に示すような方法によって良好で均一な版離れ性の確保を実現している。
【００１８】
まず図３（ａ）に示すように、基板下受け部６上の基板７をクランパ８によって挟み込んで保持させ、Ｚ軸テーブル５を駆動して基板下受け部６を上昇させる。これにより基板７が上昇してマスクプレート１２の下面に当接する（マスク装着工程）。このとき、基板７の上面をマスクプレート１２の下面の正規高さ位置から、所定の突き上げ代ｈだけ高い位置まで上昇させ、基板７とマスクプレート１２との当接具合を突き上げ勝手に設定する。
【００１９】
次いで図３（ｂ）に示すように、マスクプレート１２にスキージ１４を当接させ、マスクプレート１２上にクリーム半田９が供給された状態で、スキージ１４を水平移動させる。このスキージング動作により、図３（ｃ）に示すように、各パターン孔１２ａ内にはクリーム半田９が充填される（スキージング工程）。
【００２０】
次いで、版離れ動作が行われる。すなわち、Ｚ軸テーブル５を駆動して基板下受け部６を下降させ、パターン孔１２ａ内に充填されたクリーム半田９を基板７上に付着させたまま、基板７をマスクプレート１２の下面から離隔させる。このとき、図３（ｄ）に示すように、基板７とマスクプレート１２の離隔は基板７の外周部分から開始され、外周部の離隔が開始した状態においては、中央部はまだ密着状態にある。
【００２１】
この後、基板下受け部６を更に下降させることにより、図３（ｅ）に示すように、基板７の全範囲においてマスクプレート１２が基板７の上面から離隔し、版離れが段階的に行われる（版離れ工程）。これにより、基板７の上面へクリーム半田９を印刷するスクリーン印刷動作が完了する。
【００２２】
次に図４を参照して、上述のスクリーン印刷動作における版離れ動作の動作パターンについて説明する。図４（ａ）は、この版離れ動作におけるＺモータ１９の速度パターンを示している。ここでは、基板下受け部６を下降させる際の下降量を示す下降ストロークＳと下降速度Ｖとの関係によって、版離れ動作パターンを規定している。
【００２３】
この版離れ動作パターンは、基板７の下降方向（基板７をマスクプレート１２から離隔する方向）に相対移動させる移動速度（下降速度Ｖ）を、規則パターンに従って複数回増減する形態となっている。すなわち、図４（ａ）に示すように、下降開始からストロークＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４だけ順次下降する間に、下降速度Ｖがそれぞれ上限速度Ｖｕ１，Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４まで加速した後に加減速度（速度零）まで減速する加減速パターンを複数回反復する形態となっている。
【００２４】
ストロークＳ１は、版離れ動作の開始初期における初期ストロークＳ（Ｉ）に相当し、ストロークＳ２，Ｓ３，Ｓ４を加えたストロークは、全体下降ストロークＳ（Ｔ）から初期ストロークＳ（Ｉ）を除いた後続ストロークＳ（Ｐ）に相当する。ここで、全体下降ストロークＳ（Ｔ）は、版離れ動作においてパターン孔１２ａ内に充填されたクリーム半田９が、完全にパターン孔１２ａから離脱するのに必要なストロークに対応している。すなわち、全体下降ストロークＳ（Ｔ）だけ下降することにより版離れが完了し、これ以降は基板７は基板搬送のための搬送高さまで速やかに下降する。
【００２５】
ここで、最初の加減速における上限速度Ｖｕ１は、これ以降の加減速における上限速度Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕよりも高速に設定されている。すなわち、この版離れ動作パターンにおいては、版離れ動作の開始初期における上限速度を示す初期上限速度（Ｖｕ１）を、版離れ動作の途中以降における上限速度を示す後続上限速度（Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４）よりも高速に設定するようにしている。そして後続上限速度Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４は、下降ストロークの増加に伴い減速度合いが低下するパターン（図中の破線で示す曲線参照）で、順次緩やかに減速するような設定となっている。換言すればこの版離れ動作において、後続上限速度が徐々に減速するように、複数の加減速パターンが設定されている。
【００２６】
図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ初期ストロークＳ（Ｉ）、後続ストロークＳ（Ｐ）における基板７とマスクプレート１２の相対運動、およびパターン孔１２ａ内のクリーム半田９の挙動を示している。図４（ｂ）に示す初期ストロークＳ（Ｉ）においては、高い上限速度Ｖｕ１で加減速することによる高加速度が作用することから、パターン孔１２ａの内側面と充填されたクリーム半田９の接触面には衝撃的なせん断力が作用し、これにより接触面の近傍のクリーム半田９の粘度が大きく低下する。
【００２７】
そしてこの初期ストロークＳ（Ｉ）では、スキージング時には基板７がマスクプレート１２を突き上げ勝手に当接していることから、マスクプレート１２は基板７の下降に略追従し、基板７の上面はまだマスクプレート１２の下面からの離隔を開始していない状態にある。このため、上述のクリーム半田９の粘度低下は基板７の全範囲で生じる。すなわち基板７が初期ストローク（Ｓ）だけ下降する版離れ動作の開始初期において、パターン孔１２ａからクリーム半田９が離脱する際の版離れ性を、基板７の印刷範囲の全面にわたって均一に向上させることが可能となっている。
【００２８】
また後続ストロークＳ（Ｐ）においては、基板７が図３（ａ）に示す突き上げ代ｈを超えて下降するにつれて、図４（ｂ）に示すように基板７がマスクプレート１２からの離隔が開始する。このとき、基板７は加減速を反復しながら下降することから、パターン孔１２ａの内側面と充填されたクリーム半田９の接触面には衝撃的なせん断力が反復して作用し、これにより後続ストロークＳ（Ｐ）においても接触面の近傍のクリーム半田９の粘度の低下が継続する。従って、バンプ形成を目的としたクリーム半田の印刷のような、高密度印刷の基板を対象とする場合にあっても、不具合のない版離れ動作を実現することができ、良好な印刷結果を得ることができる。
【００２９】
図５，図６は、版離れ動作パターンのその他の例を示している。図５は、後続ストロークＳ（Ｐ）における加減速パターンの上限速度の組み合わせを異ならせた３つのパターン例を示している。図５（ａ）は、下降ストロークの増加に伴って後続上限速度Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４が直線的に低下するように複数の加減速パターン（図中の破線で示す直線参照）を設定した例を示しており、図５（ｂ）は、後続上限速度Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４の減速度合いが、下降ストロークの増加に伴い増加するように複数の加減速パターン（図中の破線で示す曲線参照）を設定した例を示している。なお図５（ｃ）に示すように、後続ストロークＳ（Ｐ）において、初期上限速度Ｖｕ１よりも低速の速度Ｖ２で、定速下降させるようにしてもよい。
【００３０】
図６は、初期ストロークＳ（Ｉ）において、同一の初期上限速度Ｖｕ１での短時間の加減速を反復するように複数の加減速パターンを設定し、その後、後続上限速度Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４を徐々に低下させる例を示している。この例では、版離れ動作の開始初期において、パターン孔１２ａのクリーム半田９に高加速度が繰り返し作用することから、パターン孔１２ａとの接触面におけるクリーム半田９の粘度を急激に低下させることができ、版離れ性が格段に向上する。
【００３１】
なお、図４〜図６に示す加減速パターンにおいては、下限速度を零に設定して下降動作を瞬時停止させる例を示しているが、下限速度は必ずしも零に設定する必要はない。要は、下降速度を減速した後に上限速度まで加速することによって、パターン孔１２ａ内のクリーム半田９に急激な加減速による衝撃を与えられるような加減速条件が設定されればよい。
【００３２】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷方法においては、版離れ動作の開始初期において、高速の上限速度での加減速を行うことにより、パターン孔１２ａ内のクリーム半田９に衝撃的な加速度を作用させ、クリーム半田９の粘度を低下させるようにしたものである。
【００３３】
これにより、半田バンプ形成のためのクリーム半田の印刷のように、薄型で高密度にパターン孔が形成されたマスクプレートを用いる場合にあっても、従来のスクリーン印刷において生じていた問題、すなわち版離れ時の基板とマスクプレートとの離隔に、基板の部分によって時間遅れを生じることによる版離れ条件のばらつきが発生せず、均一な印刷品質を確保することが可能となっている。
【００３４】
なお、図４〜図６に示す加減速パターンにおいては、版離れ動作の開始初期に移動速度を上限速度まで上昇させた後の減速過程において、再び加減速を反復するようにしているが、この減速過程を図７に示すようなパターンで行ってもよい。すなわち、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、版離れ動作の開始初期に移動速度を上限速度まで上昇させた後の減速過程において、加減速を反復することなく連続的に減速する。
【００３５】
ここで図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図６に示す加減速パターンにそれぞれ対応しており、これらの加減速パターンにおいて、後続上限速度を結ぶ包絡線（図４，図５（ａ）、（ｂ）に示す破線参照）に従って移動速度を連続的に減速するパターンとなっている。このような加減速パターンによっても、版離れ動作の開始初期において、パターン孔１２ａ内のクリーム半田９に衝撃的な加速度を作用させ、クリーム半田９の粘度を低下させる効果を有する。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる版離れ動作の開始初期において移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速するようにしたので、版離れ動作の開始初期においてパターン孔内のペーストの粘度を低下させて、基板の全範囲にわたって良好な版離れ性を確保することができる。また好ましくはワークをマスクプレートから離隔する方向に相対移動させる移動速度を上限速度まで加速した後に下限速度まで減速する加減速パターンを複数回反復する版離れ動作の開始初期における上限速度を、版離れ動作の途中以降における上限速度よりも高速に設定することにより、更に良好な版離れ性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷動作の動作説明図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作の説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作パターンを示す図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作パターンを示す図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷動作における版離れ動作パターンを示す図
【符号の説明】
１　基板位置決め部
７　基板
９　クリーム半田
１２　マスクプレート
１２ａ　パターン孔
１３　スキージユニット
１４　スキージ
２５　版離れパターン記憶部
Ｓ（Ｉ）　初期ストローク
Ｓ（Ｐ）　後続ストローク
Ｖｕ１　初期上限速度
Ｖｕ２，Ｖｕ３，Ｖｕ４　後続上限速度
【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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【図７】
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