(57)【要約】【課題】ファインピッチ用はんだペーストを用いた場合であっても、当該はんだペーストが基板とマスクとの間に入り込むことを防止し、バンプのにじみや、ブリッジ等の発生を低減することができ、これによって精度の高い印刷を行う。【解決手段】ステージ３上に保持された基板２の上面にマスク５を接触させ、マスク５上にはんだペースト４を載せた状態で、マスク５の上面に沿ってスキージ１３を移動させることによって、はんだペースト４を基板２に印刷するはんだペースト用印刷装置１であって、マスク５は磁性材料からなり、ステージ３には基板２を介してマスク５を吸着するための電磁石６が設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に保持された基板の上面にマスクを接触させ、該マスク上にはんだペーストを載せた状態で、前記マスクの上面に沿ってスキージを移動させることによって、前記はんだペーストを前記基板に印刷するはんだペースト用印刷装置であって、前記マスクは磁性材料からなり、前記ステージには前記基板を介して前記マスクを吸着するための磁石が設けられていることを特徴とするはんだペースト用印刷装置。
【請求項２】
前記磁石による磁場強度は、前記ステージ上面の対角線の交点において０．５テスラ以上であることを特徴とする請求項１記載のはんだペースト用印刷装置。
【請求項３】
前記マスクの吸着・脱離を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のはんだペースト用印刷装置。
【請求項４】
前記磁石が電磁石であり、前記制御手段は前記電磁石への通電を制御することを特徴とする請求項３記載のはんだペースト用印刷装置。
【請求項５】
前記磁石は前記マスクの全面を吸着可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のはんだペースト用印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファインピッチ用はんだペーストの印刷に好適なはんだペースト用印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の微細化とともに接合部の電極面積が小さくなり、これまでのはんだペーストで用いられてきたはんだ粉末粒径では、印刷量減少によるバンプの小サイズ化、又は印刷量がばらつくことによるバンプ高さのバラツキが発生する。
このため、はんだ粉末の微細化、及びこれを用いたペースト化の技術改良が進められている。例えば、体積累積中位径（Ｍｅｄｉａｎ径：Ｄ５０）が５μｍ以下のファインピッチ用はんだ粉末を用いたはんだペースト印刷なども行われている。
【０００３】
この種のはんだペーストを基板等に印刷する技術としてはスクリーン印刷が一般的である。
特許文献１に示されるスクリーン印刷機では、印刷テーブル（ステージ）上に吸着保持された基板上面にマスクを接触させ、そのマスク上にはんだペーストを載せた状態で、マスクの上面に沿ってスキージを移動させることにより、はんだペーストをマスクに形成された開口部を経由して基板面に転写している。
この場合、基板の周辺部に、マスクの周縁部を保持するマスク面保持部材が設けられており、そのマスク面保持部材にマスクを真空吸着する、あるいはマスクを磁性体で形成しかつマスク面保持部材のマスク接触部分に電磁石を設けることにより、マスク面保持部材に対してマスクを密着させるようにしている。これによりマスクのずれを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９‐１４３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなマスク保持技術だけでは、基板とマスクとの面方向の位置ずれは防止できるものの、体積累積中位径が５μｍ以下のファインピッチ用はんだ粉末を用いたペーストの場合に、基板とマスクとの間に数μｍの隙間が生じると、その隙間にはんだペーストが回り込んで侵入し、バンプのにじみや、隣接するバンプ間が接続状態となるブリッジ現象を引き起こすことがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ファインピッチ用はんだペーストを用いた場合であっても、当該はんだペーストが基板とマスクとの間に入り込むことを防止し、バンプのにじみや、ブリッジ等の発生を低減することができ、これによって精度の高い印刷を行うことができるはんだペースト用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】
本発明のはんだペースト用印刷装置は、ステージ上に保持された基板の上面にマスクを接触させ、該マスク上にはんだペーストを載せた状態で、前記マスクの上面に沿ってスキージを移動させることによって、前記はんだペーストを前記基板に印刷するはんだペースト用印刷装置であって、前記マスクは磁性材料からなり、前記ステージには前記基板を介して前記マスクを吸着するための磁石が設けられていることを特徴とする。
ステージに設けた磁石は、ステージ上に載置される基板を介してマスクを吸着するので、これら基板とマスクとを確実に密接させることができる。
【０００８】
本発明のはんだペースト用印刷装置において、前記磁石による磁場強度は、前記ステージ上面の対角線の交点において０．５テスラ以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明のはんだペースト用印刷装置において、前記マスクの吸着・脱離を制御する制御手段を有するとよい。
この場合、前記磁石が電磁石であり、前記制御手段は前記電磁石への通電を制御するとよい。
電磁石は、はんだペーストの印刷時にＯＮとされ、マスクを基板から離す際にＯＦＦとされることにより、版離れを容易にする。
【００１０】
このはんだペースト用印刷装置において、前記磁石を前記ステージの全面に設けることが好ましく、基板とマスクとを全面で密着させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁石は基板を介して磁性体のマスクを吸着するので、基板とマスクとを確実に密接させることができ、ファインピッチ用はんだペーストを用いた場合であっても、当該はんだペーストが基板とマスクとの間に入り込むことを低減し、はんだペーストのにじみや、ブリッジの発生を完全に排除して、高精度の印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のはんだペースト用印刷装置の第１実施形態を示す要部の断面図であり、（ａ）が全体構成、（ｂ）が基板を配置してはんだペーストを印刷している状態、（ｃ）が印刷後にマスクを基板から離間させた状態をそれぞれ示す。
【図２】本発明のはんだペースト用印刷装置の第２実施形態を示す要部の断面図であり、（ａ）が永久磁石をステージの表面部から離間させた状態、（ｂ）が永久磁石をステージの表面部に接近させて基板にはんだペーストを印刷している状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例に係るはんだペースト用印刷装置の実施形態について、図１を参照して説明する。
第１実施形態のはんだペースト印刷装置１は、印刷対象物である基板２を載置状態に支持するステージ３と、このステージ３上で基板２にはんだペースト４を印刷するマスク５とを備えており、このマスク５が磁性材料からなり、ステージ３にマスク５を吸着する電磁石６が設けられている。
【００１４】
基板２は、例えば、ガラス、エポキシ樹脂等から形成され、厚さが１．５〜３ｍｍ、大きさが２０ｃｍ×２０ｃｍ程度から４０×４０ｃｍ程度の矩形の平面形状に形成されている。また、この基板２の四隅等に、マスク５を位置合わせするための位置決めマーク（図示略）が形成される。
【００１５】
マスク５は、磁性材料である例えばマルテンサイト系、フェライト系のステンレス鋼（ＳＵＳ４０４等）などにより板状に構成されるものであって、はんだペースト４が充填される複数の貫通孔７を有している。
また、このマスク５の貫通孔７は、基板２のランド部８に対応した箇所に設けられ、かつランド部８の形状と同一形状に設けられたものであって、レーザ加工又はエッチング加工などによって形成される。
なお、これら複数の貫通孔７は、ピッチが１２０μｍ以下、例えば８０〜１２０μｍで、開口部の直径が６０〜９０μｍ程度に設定されている。
また、このマスク５には、その周縁部を保持する枠体９が設けられるとともに、基板２の位置決めマークに対応する位置に、この基板２の位置決めマークと補完する形状の位置決めマーク（図示略）が形成されている。
【００１６】
ステージ３は、はんだペースト４の印刷時に基板２が載置される印刷テーブルであって、そのステージ４の上面には電磁石６が一体に設けられている。
この電磁石６は、印刷対象物の基板２よりも大きい矩形の平板状に形成されたものであって、ステージ４上のほぼ全面に配置され、この電磁石６に電源１１を接続するためのスイッチ１２がＯＮとなった状態で磁力が発生し、スイッチ１２がＯＦＦとなった状態で磁力が消滅する構成である。この電磁石６の上に基板２を載置することにより、この基板２を介して、この基板２上に配置されるマスク５をその磁力により吸着して、これら基板２とマスク５とを密着させることができる。その結果、ファインピッチ用はんだペースト４が、基板２とマスク５との間に入り込むことを防止できる。また、スイッチ１２をＯＦＦとすることによりマスク５をステージ３から脱離することができる。この電源１１及びスイッチ１２により、電磁石６の通電を制御してマスク５の吸着・脱離を制御する制御手段が構成される。
なお、この電磁石６は、その磁場強度を０．５テスラ以上とすることが好ましく、また、このとき、基板２に対してマスク５を確実に密着させるために、特に、ステージ４上面の対角線の交点（ステージ４の中心）における磁場強度を０．５テスラ以上となるように調整すると良い。
【００１７】
次に、本実施形態のはんだペースト用印刷装置１を使用して基板２にはんだペースト４を印刷する方法について説明する。
まず、基板２をステージ３の電磁石６上に配置し、この基板２の位置決めマークとマスク５の位置決めマークとを位置合わせした状態で、基板２にマスク５を載置する。この状態で基板２のランド部８とマスク５の貫通孔７とは位置合わせされている。そして、ステージ３の電磁石６のスイッチ１２をＯＮにすると、ステージ３上の電磁石６がその磁力により基板２を介してマスク５を吸着して、これら基板２とマスク５とを密着させる。電磁石６は基板２より大きい矩形に形成されているので、マスク５の全面が基板２に密着する。
【００１８】
このような位置合わせ後、ファインピッチ用の微細なはんだペースト４をマスク５上に載置し、図１（ｂ）の矢印で示すようにスキージ１３を移動させる。これによりマスク５上のはんだペースト４が貫通孔７内に充填され、その貫通孔７に位置決めされている基板２のランド部８上に載置される。
このとき、マスク５は、基板２を介して電磁石６によって吸着されているので、基板２に全面で密着している。また、基板２に若干の反り等が生じていたとしても、その上に配置されるマスク５が基板２の下方の電磁石６に吸着されるため、これらに挟持されることにより基板２の反りが矯正され、平坦に保持される。このようにして平坦な基板２にマスク５が全面で密着することから、はんだペースト４が基板２とマスク５との間に入り込みにくく、はんだペースト４のにじみや、ブリッジの発生を防止することができる。
【００１９】
次に、スイッチ１２をＯＦＦとした後、図１（ｃ）に示すようにマスク５を基板２から離間させると、マスク５の貫通孔７に充填されたはんだペースト４が、基板２のランド部８上に残される。その後、ランド部８上のはんだペースト４は固化してバンプとなる。
電子部品を搭載する場合は、ランド部８のバンプ上に電子部品を載置して、バンプを加熱溶融することにより、電子部品を基板２に固着することができる。
【００２０】
以上説明したように、このはんだペースト用印刷装置１によれば、はんだペースト４の印刷時に、電磁石６が基板２を介してマスク５を吸着するため、マスク５が基板２に密着し、これらの間に隙間が発生することが防止される。特に、ステージ３の全面に電磁石６が設けられることによって、これら基板２とマスク５とを完全に密着させることができる。これにより、ファインピッチ用はんだペースト４を用いた場合であっても、はんだペースト４が基板２とマスク５との間に入り込みにくく、バンプのにじみや、ブリッジを引き起こすといった現象を防止して、高精度の印刷を行うことができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２実施形態を示しており、先の第１実施形態の電磁石に代えて、永久磁石を用いている。この第２実施形態のはんだペースト用印刷装置２１では、ステージ２２の表面部２２ａを除き、下面部に凹部２２ｂが形成され、その凹部２２ｂ内に板状の永久磁石２３が上下移動可能に収容されている。また、この永久磁石２３の下面には、図示略の駆動機構に接続されたロッド２４が固定されており、この駆動機構により、永久磁石２３は、図２（ａ）に示すようにステージ２２の表面部２２ａから下方に離間した位置と、同図（ｂ）に示すように凹部２２ｂ内でステージ２２の表面部２２ａに接近した位置との間で往復移動させられるようになっている。
図２（ａ）に示す状態でステージ２２表面の対角中心で磁場強度が０．５テスラ以上とされ、図２（ｂ）に示すように永久磁石２３をステージ２２の表面部２２ａから離間させることにより、ステージ２２表面上の磁場強度を弱めあるいは消滅させることができる。
【００２２】
そして、ステージ２２上に基板２を載置する際には、図２（ａ）に示すように永久磁石２３をステージ２２の表面部２２ａから離間させた状態としておき、ステージ２２の上に基板２を載置した後、同図（ｂ）に示すように永久磁石２３をステージ２２の表面部２２ａに接近させることにより、基板２をステージ２２上に吸着する。そして、はんだペースト４を印刷した後、基板２をステージ２２から取り外す際には、図２（ａ）に示すように永久磁石２３を下方に移動してステージ２２の表面部２２ａから離間させることにより、ステージ２２表面の磁力を弱めあるいは消滅させて基板２の脱離を容易にすることができる。
この第２実施形態では、永久磁石２３をステージ２２の表面部２２ａに離間接近させる駆動機構が、マスク５の吸着・脱離を制御する制御手段を構成する。その他の構成は図１の第１実施形態と同様であるので、共通部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
本発明の効果確認のために、基板を介して電磁石でマスクを吸着する第１実施形態の印刷装置と、比較例として基板の周囲でマスクの周縁部のみをステージに真空吸着する形式の印刷装置とを用意して、はんだペーストの印刷実験を行った。それぞれマスクに８０μｍの径で１００μｍピッチの貫通孔を１万個形成し、体積累積中位径（Ｍｅｄｉａｎ径：Ｄ５０）が５μｍ以下のファインピッチ用はんだ粉末を用いたはんだペーストを使用した。本実施形態のマスクはＳＵＳ４０４で形成し、電磁石による磁場強度はステージの対角中心で０．５テスラとした。
印刷後にはんだペーストのにじみやブリッジの有無を確認したところ、比較例の印刷装置では、１万個中、半数以上のバンプににじみ又はブリッジが観察されたが、本実施形態の印刷装置ではにじみやブリッジの発生は認められなかった。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態では、電磁石６をステージ３のほぼ全面に配置したが、所定の間隔で複数個配置してもよい。その場合も、ステージ上面の対角線の交点における磁場強度を０．５テスラ以上となるように設置すればよい。
また、上記実施形態で示した基板やマスクの寸法、マスクの材質等は一例であって、これに代わるものであっても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１  はんだペースト用印刷装置
２  基板
３  ステージ
４  はんだペースト
５  マスク
６  電磁石
７  貫通孔
８  ランド部
１１  電源
１２  スイッチ
１３  スキージ
２１  はんだペースト用印刷装置
２２  ステージ
２２ａ  表面部
２２ｂ  凹部
２３  永久磁石
２４  ロッド
【図１】
2012019000.tif 000003
【図２】
2012019000.tif 000004