(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷体表面上に、導電性ペースト保持用の孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記保持用の孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、
前記スキージ部材により前記被印刷体表面に押圧された前記スクリーンマスクを、
前記スキージ部材の移動方向後ろ側から移動方向後方に向けて延在する前記被印刷体表面から離間する側に湾曲する一定の曲面に沿ったスクリーンマスク案内面を備えた曲率ガイドによって前記被印刷体から離間させることを特徴とするペーストバンプ形成方法。
【請求項２】
被印刷体表面上に、導電性ペースト保持用の孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクの孔下面と前記被印刷体間にスペーサを介して両者を僅かに離間させた状態で、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面方向に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記保持用の孔、スペーサ及び前記被印刷体表面で画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、
前記スキージ部材により前記被印刷体表面方向に押圧された前記スクリーンマスクを、
前記スキージ部材の移動方向後ろ側から移動方向後方に向けて延在する前記被印刷体表面から離間する側に湾曲する一定の曲面に沿ったスクリーンマスク案内面を備えた曲率ガイドによって前記被印刷体から離間させることを特徴とするペーストバンプ形成方法。
【請求項３】
被印刷体を固定する載置台と、
前記載置台の上部に前記載置台と平行に張持され、バンプ形成位置に穿孔された孔を有する可撓性のスクリーンマスクと、
前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、
前記スキージ部材の移動方向後ろ側に配設され、前記スキージ部材の移動方向後方に向け前記被印刷体表面から離間する側に湾曲して一定の曲面をなす前記スクリーンマスクの上面と接する下端縁を備え、前記被印刷体表面から離間する前記スクリーンマスクを誘導する曲率ガイドと
を具備することを特徴とするペーストバンプ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線基板の層間接続に供するバンプの形成方法、及びペーストバンプ形成装置に係り、更に詳細には、導体ペーストをスクリーン印刷技術を用いて印刷することによりペーストバンプを形成するペーストバンプ形成方法、及びペーストバンプ形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多層プリント配線板の製造方法として、銅箔上に導電性ペーストをスクリーン印刷して略円錐状の微小なペーストバンプを形成し、この銅箔をプリプレグと他の銅箔と重ねてプレスすることにより絶縁基板両面の銅箔間の電気的導通を形成する方法がＢ２ｉｔ法（登録商標）として知られている。
【０００３】
図１１は代表的なＢ２ｉｔ法によるバンプ形成方法を模式的に描いた図である。
【０００４】
図１１に示したように、このＢ２ｉｔ法では配線板又は金属箔１０８に対向かつ離間してスクリーンマスク１０５を配置する。スクリーンマスク１０５は、スクリーンマスク張設部１０３、１０４に張設されている。また、スクリーンマスク１０５は、導電性ペースト１０６を配線板または金属箔１０８に移動転写し付着させるための吐出孔１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，…を備えている。
【０００５】
スキージ１０１は、線状にスクリーンマスク１０５を押し下げ、スクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８とが当接するようにする。この状態でスキージ１０１は図中右から左に移動するが、その際にスキージ１０１の前方に接してスクリーンマスク１０５上に導電性ペースト１０６が存在するようにしておく。
【０００６】
このような状態でのスキージ１０１の移動により、導電性ペースト１０６はスキージ１０１の直下付近ではその一部が吐出孔１０５ｂに充填される。吐出孔１０５ｂに充填された導電性ペースト１０６はスキージ１０１が移動しスクリーンマスク１０５が配線板又は金属箔１０８から離間し始めると、粘着力や表面張力により一部は配線板や金属箔１０８に引っ張られ、一部は吐出孔１０５ｂ（１０５ｃ）に残留するように引っ張られる。
【０００７】
スクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８との距離が更に大きくなると、一部が吐出孔１０５ｃ（１０５ｄ，１０５ｅ）に残り、配線板又は金属箔１０８に引っ張られた部分は分断されて先端が尖った形状で配線板又は金属箔１０８に付着する。
【０００８】
この先端の尖った形状の導電性ペースト（以下、先端の尖った形状の導電性ペーストを「ペーストバンプ」という。）を乾燥させて硬化し、半硬化状態の絶縁基板（プリプレグ）を貫通させて層間接続部材として供する。このようなスクリーン印刷による層間接続部材は細かいピッチで形成することができ、配線板に要求されるファインピッチ化の要請に応え得るものとして用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなペーストバンプ１０７には、絶縁基板を貫通するためにある程度の高さが必要とされる。更に一枚の配線板に形成するペーストバンプ１０７の数は数百から数千個にも及ぶが、これら非常に多数個のペーストバンプ１０７について高さのバラツキを最小限に抑える必要がある。ペーストバンプ１０７のバラツキが大きいと層間接続信頼性が著しく損なわれ、多層配線板としては致命的な品質不良となるからである。
【００１０】
ところで、図１１に示したような従来のペーストバンプ形成方法では、ペーストバンプ１０７の最終的な高さはスクリーンマスク１０５と金属箔１０８との離間条件によって決定される。ところが、図１１に示したように従来の方法ではスキージの開始から完了の間に離間条件は順次変化する。すなわち、開始直後はスクリーンマスク１０５と金属箔１０８との成す角（離間角度）αが大きく、離間速度も大きいが、スキージ１０１の移動と共に離間角度も離間速度も変化する。そのため、スキージの方向により開始部分周辺、中間部分、末端部分周辺とでペーストバンプ１０７の高さがバラツキやすく、層間接続信頼性が不十分であるという品質上の問題がある。
【００１１】
また配線板で必要とされるファインピッチ化が更に進むと、高さを維持したままで底面積に対して相対的に高さが高い形状、いわゆる高アスペクト比を備えた形状であることが求められる。
【００１２】
このような観点でＢ２ｉｔ法によるペーストバンプ形成法を見てみると、高アスペクト比化するには一定の限界が存在する。これは上記のようにペーストバンプの高さはスクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８とが離間したときに、導電性ペースト１０６が配線板又は金属箔１０８に付着して引っ張られる量によって決まるからである。従って単純には吐出孔１０５ａ（１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ）の容積を大きくして吐出孔１０５ａ等に充填される導電性ペースト１０６の量を増加させればよいので、例えばスクリーンマスク１０５の厚さを大きくすることが考えられる。
【００１３】
しかしながら、このようにスクリーンマスク１０５を厚くしても吐出孔１０５ａ等に引っ張られて残留する量も多くなり、配線板や金属箔１０８側に付着される量は単純には増加しない。このため、上記のようなペーストバンプ形成方法で十分な高さのペーストバンプを形成するためには、上記のようなスキージ操作を繰り返し行うことにより何回かに分けて少しずつ積み上げることによりペーストバンプの高さを高める方法が一般的である。例えば高さ２００μm程度のペーストバンプを形成するために３〜４回に分けて導電性ペーストを積み上げているのが一般的である。
【００１４】
しかし導電性ペーストを一回印刷するたびに乾燥工程と位置合わせ工程、更にスキージ工程を繰り返し行わなければならず、工数が増大して低コスト化の障害となるという生産コスト上の問題がある。
【００１５】
本発明は上記従来の問題に鑑みてなされた発明である。すなわち本発明は少ない印刷回数で所望の高さのペーストバンプを形成することのできるペーストバンプ形成方法、及びペーストバンプ形成装置を提供することをその目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のペーストバンプ形成方法の一つの形態は、被印刷体表面上に、導電性ペースト保持用の孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記保持用の孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、前記スキージ部材により前記被印刷体表面に押圧された前記スクリーンマスクを、前記スキージ部材の移動方向後ろ側から移動方向後方に向けて延在する前記被印刷体表面から離間する側に湾曲する一定の曲面に沿ったスクリーンマスク案内面を備えた曲率ガイドによって前記被印刷体から離間させることを特徴とする。
また、本発明のペーストバンプ形成方法の他の形態は、被印刷体表面上に、導電性ペースト保持用の孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクの孔下面と前記被印刷体間にスペーサを介して両者を僅かに離間させた状態で、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面方向に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記保持用の孔、スペーサ及び前記被印刷体表面で画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、前記スキージ部材により前記被印刷体表面方向に押圧された前記スクリーンマスクを、前記スキージ部材の移動方向後ろ側から移動方向後方に向けて延在する前記被印刷体表面から離間する側に湾曲する一定の曲面に沿ったスクリーンマスク案内面を備えた曲率ガイドによって前記被印刷体から離間させることを特徴とする。
【００１７】
上記方法において、前記スクリーンマスクを一定の曲線をなす被印刷体表面側に凸の曲面に沿って離間させる方法として、例えば、前記スクリーンマスクを前記曲面に沿ったスクリーンマスク案内面を備えた曲率ガイドに沿って離間させる方法を挙げることができる。
【００１８】
上記方法において、前記孔下面と前記被印刷体とを僅かに離間させた状態で、前記孔上部に前記スキージ部材を移動させるようにしても良い。
【００１９】
上記方法において、前記孔下面と前記被印刷体とを僅かに離間させた状態で前記孔上部に前記スキージ部材を移動させる方法として、例えば、前記スクリーンマスクと前記被印刷体との間にスペーサを介在させる方法が挙げられる。
【００２０】
上記のようなスペーサを用いる場合、前記孔の下側に前記孔より大径の開口部を備えたスペーサを用いるのが好ましい。
【００２１】
上記方法において、前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる距離として、次式ｄ＝０．０５ｔ〜１．５ｔ（ｔは孔の高さ）で表される距離ｄを挙げることができる。
【００２２】
上記方法において、前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とは５０〜３００μm離間させるのが好ましい。
【００２３】
上記方法において、前記導電性ペーストとして１００〜１００００cps/25℃の粘度を有する組成物を用いるのが好ましい。
【００２４】
上記方法において、前記スキージ部材の一回の移動で前記孔内に充填される導電性ペースト量として、５×１０−７〜１×１０−４ｃｃ用いるのが好ましい。
【００２５】
本発明のペーストバンプ形成装置は、被印刷体を固定する載置台と、前記載置台の上部に前記載置台と平行に張持され、バンプ形成位置に穿孔された孔を有する可撓性のスクリーンマスクと、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、前記スキージ部材の移動方向後ろ側で前記スクリーンマスクの上面と接する曲線状の下端縁を備え、前記被印刷体表面から離間する前記スクリーンマスクを誘導する曲率ガイドとを具備することを特徴とする。
【００２６】
上記ペーストバンプ形成装置において、前記曲率ガイドとして、曲率半径ＲＧ＝５００〜５０００ｍｍの下端縁を有するものを用いるのが好ましい。
【００２７】
上記ペーストバンプ形成装置において、前記曲率ガイドが、下端縁にベアリングローラを有していても良い。
【００２８】
上記ペーストバンプ形成装置において、前記スクリーンマスクを介して前記曲率ガイドの下端縁と対向配置され、前記スクリーンマスク下面を持ち上げる剥離部材を更に具備していても良い。
【００２９】
上記ペーストバンプ形成装置において、前記孔下端と前記被印刷体表面との間に微小な間隙を形成するスペーサを更に具備していても良い。
【００３１】
本発明によれば、曲率ガイドに沿ってスクリーンマスクを離間させるので、スキージ開始から完了までの間終始一貫してスクリーンマスクの離間条件を一定に保つことができる。そのため、多数個のペーストバンプを形成する際に高さのバラツキを最小限に抑えることができる。
【００３２】
更に本発明によれば、スクリーンマスクと被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ作業を行うので、孔から充填される導電性ペースト量が増大する。その一方で充填された導電性ペーストの側面の相当部分はスペーサにより形成された空間であるためスクリーンマスクとは接触していない。そのため、スクリーンマスクを被印刷体表面から離間させる際にスクリーンマスク側に奪われる導電性ペースト量が減り、一回の印刷で所望の高さのペーストバンプを形成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明に係るペーストバンプ形成装置の概略構成を示した全体図である。図１に示すように、本発明に係るペーストバンプ形成装置は、銅箔やプリント配線板等の「被印刷体」を載置して固定するための載置台１０と、この載置台１０の両端に配設された「保持部材」としてのスクリーンホルダ（以下単に「ホルダ」という。）４０，５０と、これらホルダ４０とホルダ５０との間に張持されたスクリーンマスク２０と、このスクリーンマスク２０の上面に接してこのスクリーンマスク２０を載置台１０上に固定された被印刷体表面に押圧するように付勢されたスキージ部材６０とから構成されている。
【００３４】
ホルダ４０及び５０は昇降可能に配設されており、図示しない駆動機構により載置台１０上に固定された被印刷体から接離可能に配設されている。前記駆動機構は図示しない制御部によりその動作を制御されている。ホルダ４０，５０は通常は載置台１０上に固定された被印刷体表面から所定距離例えば数ミリ程度離間した位置にあり、後述するスクリーンマスク２０と被印刷体表面との間に所定距離の間隙を形成する位置に停止している。
【００３５】
スキージ部材６０は前記ホルダ４０とホルダ５０との間に張持されたスクリーンマスク２０の上面上に配設された細長い板状の部材であり、前記スクリーンマスク２０の幅方向すなわち図１の紙面垂直方向にわたって配設されている。スキージ部材６０の材質としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮または、上記金属系スキージ先端に上記ゴム系材料を貼り合わせた複合材料等が挙げられる。スキージ部材６０の厚さとしては例えば０．１〜３０ｍｍのものを用いるのが一般的である。
【００３６】
このスキージ部材６０は前記スクリーンマスク２０を載置台１０表面、実際には載置台１０上に固定された被印刷体の表面に向けて付勢されており、前記スクリーンマスク２０を被印刷体表面に押圧する。更に前記スキージ部材６０は図示しない駆動機構により前記スクリーンマスク２０のスキージ方向、すなわち図中左右方向に移動可能に配設されている。
【００３７】
また、スキージ部材６０の移動方向上流側には印刷組成物供給用のノズル６５が配設されており、スキージ部材６０とスクリーンマスク２０との接触点の直前の位置に所定量の印刷組成物例えば導電性ペースト８０を供給するようになっている。なお、この印刷組成物供給用のノズル６５には余分な印刷組成物（導電性ペースト８０）を回収し還流させる吸引ノズル（図示省略）を更に備えていても良い。
【００３８】
スキージ部材６０の移動方向後ろ側、すなわち図中右側には曲率ガイド７０が配設されている。この曲率ガイド７０は後述するスクリーンマスク２０が銅箔３表面から一定の距離だけ離間するまでの間、一定の曲面に沿って離間させるための、当該曲面を画定する部材である。具体的には前記「一定の距離」とは孔２１内に充填された導電性ペースト８０が上下に引っ張られて分断される距離ｈであり、この切断点Ｐでの接線が銅箔３（載置台）と交わる角度θが０．１〜０．５度であるような曲面を画定させるための部材である。ここで前記距離ｈは０．５〜５ｍｍであるのが好ましい。
【００３９】
曲率ガイド７０は図１及び図４に示したように下端縁に円孤状の断面形状を備えており、曲線状の下端縁７２がスクリーンマスク２０の上面と接触することによりスクリーンマスク２０の離間条件を規定する。この下端部７２は円弧状或いは放物線状の形状を備えており、その曲率半径ＲＧは５０〜５０００ｍｍであるのが好ましい。曲率ガイド７０は金属、樹脂等の材料から構成されている。
【００４０】
図５は本実施形態に係る曲率ガイド７０の斜視図及び変形例の斜視図である。本実施形態に係る曲率ガイド７０は図５（ａ）に示すように直方体を曲面で切断したような形状を備えており、前記曲面が下端縁７２を形成している。図５（ａ）のような一体型の曲率ガイド７０の他、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示したような構造の曲率ガイドを使用することもできる。図５（ｂ）は二枚の板状のガイド部材７１ａ，７１ｂを三本の梁７３ａ、７３ｂ、７３ｃで繋ぎ、下端縁に底板７２ａを貼り付けた構造の曲率ガイド７０である。図５（ｃ）は薄い板状のガイド板７１ｃ〜７１ｈを復数枚例えば６枚所定間隔を空けて平行に並べ、三本の梁７３ｄ、７３ｅ、７３ｆを貫通させて固定した曲率ガイド７０である。図５（ｄ）は厚手の底板７２ｂを直接固定する曲率ガイド７０である。
【００４１】
前記ホルダ４０及びホルダ５０間にわたり張持されたスクリーンマスク２０は、可撓性材料からなる薄板状の部材である。スクリーンマスク２０を構成する材料としては、可撓性を備えた材料であれば良く、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真ちゅう等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ブタジエンゴム等の合成樹脂又は天然樹脂を挙げることができる。
【００４２】
スクリーンマスク２０の厚さとしては例えば３０μｍ乃至１０００μｍ程度のものを用いるのが一般的である。被印刷体上に形成されるペーストバンプの形状や高さを考慮すると、スクリーンマスク２０としては厚さ１００μｍ乃至１５０μｍのものを用いるのが好ましい。スクリーンマスク２０が厚すぎると導電性ペーストの充填が困難になったりスキージ操作が円滑に行えなくなるおそれがあるからである。反対にスクリーンマスク２０が薄すぎると十分な量の導電性ペーストを充填できなくなくなったり、機械的強度が低下するおそれがあるからである。
【００４３】
図１の小円Ａ（拡大図）に示したように、スクリーンマスク２０の所定位置、正確にはペーストバンプ形成位置には微細な孔２１が穿孔されている。この孔２１は後述する導電性ペースト等の印刷組成物を充填し保持するためのものであり、孔２１の直径は最終的に得られるペーストバンプの直径に対応する。従って、例えば直径２００μｍのペーストバンプを形成する場合には直径約２００μｍの孔２１を形成しておく。代表的には直径が５０μｍ乃至１０００μｍ程度の孔２１を形成するのが一般的である。被印刷体上に形成されるペーストバンプの形状や高さを考慮すると、孔２１としては直径約１００μｍ乃至４００μｍのものを用いるのが好ましい。直径が大きすぎるとペーストバンプの底面半径が大きくなりすぎるためであり、直径が小さすぎると導電性ペーストが銅箔３上にうまく転写されないおそれがあるからである。
【００４４】
同じく図１の拡大図Ａ内に示したように、上記スクリーンマスク２０の図中下面側にはスペーサ３０が配設されている。このスペーサ３０はスキージ部材６０がスクリーンマスク２０を被印刷体表面に押圧しながら一つの孔２１上面を通過する際に前記孔２１の下面と被印刷体上面とを所定距離ｄだけ離間させるための部材である。なおこのスペーサ３０は本発明では省略しても良い。
【００４５】
このスペーサ３０の材質としては、スキージ部材６０通過時に孔２１下面と被印刷体表面とを所定距離だけ確実に離間させられるものであれば良い。例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真ちゅう等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ブタジエンゴム等の合成樹脂又は天然樹脂を挙げることができる。スペーサ３０は代表的には厚さ５０μｍ乃至５００μｍのものを用いる。被印刷体表面に形成するペーストバンプの高さを考慮すると、厚さは１００μｍ乃至３５０μｍのスペーサ３０を用いるのが好ましい。スペーサ３０の厚さが大きすぎると、孔２１と銅箔３との離間距離ｄが大きくなりすぎて導電性ペーストの転写が困難になるおそれがあるからである。反対にスペーサ３０が薄すぎると、一回のスキージで充填される導電性ペースト量が不足して一回のスキージで所望の高さのペーストバンプを形成できないおそれがあるからである。
【００４６】
また離間距離ｄと孔２１の高さ（厚さ）ｔとの比率はｄ＝０．０５ｔ〜１．５ｔの範囲にあるのが好ましい。離間距離ｄと孔２１の高さｔとの比率が上記範囲を外れるとペースト充填量の過不足が生じて所望の形状のペーストバンプが形成できないおそれが生じるからである。
【００４７】
図１の小円Ａ内に示したように、スペーサ３０のうち前記スクリーンマスク２０の孔２１の下側には開口部３１が形成されている。この開口部３１はその上側に形成された孔２１内に充填された導電性ペースト８０と被印刷体表面との間に空間を形成するためのものである。従って前記孔２１の下端面から約５０μｍ乃至３００μｍ離れていることが求められ、開口部３１の直径としては約１００μｍ乃至４００μｍのものが好ましい。
【００４８】
図２は本実施形態に係るスクリーンマスク２０をその下面側から見たときの平面図である。図２に示したように、本実施形態に係るスクリーンマスク２０の下面側表面にはスペーサ３０が配設されており、孔２１に対して開口部３１がそれぞれ同心円状に形成されている。
【００４９】
図１及び図２に示したように孔２１の半径ｒに比べて開口部３１の半径Ｒは大きくなっている。孔２１から充填された導電性ペースト８０がスペーサ３０の開口部３１の内壁に付着しないようにするため開口部３１の半径Ｒは貫通孔２１の半径ｒに比べて十分大きいことが必要である。半径ｒと半径Ｒの比はｒ：Ｒ＝１：１．１〜２であるのが好ましい。半径比が上記範囲より小さいと貫通孔２１から充填された導電性ペースト８０がスペーサ３０の開口部３１の内壁に付着して略円錐形のペーストバンプが形成されなくなるおそれがあるからである。反対に半径比が上記範囲より大きいとスキージ時の押圧力で孔２１の下部と銅箔３表面とが接近しすぎて所望の高さや形のペーストバンプが得られなくなる可能性があるからである。更にこれらの孔２１や開口部３１の平面形状は上記円形の他、三角形や四角形等の多角形であってもよい。
【００５０】
スペーサ３０の形成方法としては前記スクリーンマスク２０と異なる材料のスペーサ３０を前記スクリーンマスク２０に張り合わせる方法や、前記スクリーンマスク２０と同じ材料からなるスペーサ３０を張り合わせる方法、或いは厚手の板状体を用意してその上側をスクリーンマスク２０として利用し、その下側をスペーサ３０として利用する方法などが考えられる。
【００５１】
また開口部３１の形成方法としてはレーザー加工、プラズマ加工、エッチング加工、ドリリング加工、放電加工などの方法を用いることができる。図３は貫通孔２１と開口部３１の変形例の断面図である。開口部３１の断面形状としては、図１に示したような二枚型のスクリーンに設けた凸型孔のほか、図３（ａ）に示したようなダルマ凸型、図３（ｂ）に示したような円柱と円錐台との結合型、図３（ｃ）に示したような円錐型、図３（ｄ）に示したようなお椀型のものを挙げることができる。
【００５２】
次に本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１を用いてペーストバンプ形成方法について説明する。本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１を用いてペーストバンプを形成するには、まず載置台１０上に被印刷体を固定する。
【００５３】
本実施形態のペーストバンプ形成装置１で使用する被印刷体とは、例えば剛直或いは可撓性のプリント配線基板、銅箔等の金属箔、ガラス板、セラミック板等を挙げることができる。本実施形態では例えば銅箔３を用いた場合を想定して説明すると、最初にペーストバンプを形成しようとする銅箔３を載置台１０に固定する。
【００５４】
次いでこの状態でペーストバンプ形成装置１を作動させると、スキージ部材６０がスクリーンマスク２０を銅箔３の表面に押圧しながら銅箔３表面に沿って図中右から左に向かって移動を開始する。それと同時にスキージ部材６０の移動方向上流側すなわち図中スキージ部材６０のすぐ左側に配設されたノズル６５から導電性ペースト８０が供給される。
【００５５】
なお、ここで用いる導電性ペースト８０としては、せん断速度５ｍｍ／ｓｅｃ−１において、粘度３００〜２００００ｃｐｓ／２５℃、０．２〜０．８のチクソトロピー特性を持つフェノール樹脂やエポキシ樹脂のような液状熱硬化性樹脂からなるマトリックス中に銀粒子等の導電性微粒子を分散させた銀ペーストが挙げられる。
【００５６】
スキージ部材６０がスクリーンマスク２０を銅箔３表面に押圧しながら移動し、スキージ部材６０が孔２１上部を通過するときに導電性ペースト８０が孔２１を経由して充填される。図４はスキージ部材６０が孔２１上部を通過する際の状態を模式的に示した断面図である。
【００５７】
図４のようにスキージ部材６０の移動方向前側すなわち図中スキージ部材６０の左側に所定量の導電性ペースト８０が維持されながらスキージ部材６０が図中右から左へ移動し、孔２１の上部付近にさしかかると、孔２１周辺のスクリーンマスク２０は銅箔３表面方向に押圧される。このとき孔２１の下側にはスペーサ３０が配設されているので、孔２１の下端部と銅箔３表面とはスペーサ３０の厚さ分だけ離間している。
【００５８】
スキージ部材６０が孔２１上部を通過するときに、スキージ部材６０の先端で押圧された導電性ペースト８０が孔２１内に充填される。このときの導電性ペースト８０ａの孔２１内及び孔２１下端部と銅箔３との隙間に充填される導電性ペースト８０ａの量はスキージ部材６０の移動速度Ｓにより影響される。この移動速度Ｓは適正値かつ一定値であることが求められる。
【００５９】
移動速度Ｓは孔２１の中、及び、孔２１下端と銅箔３との隙間が導電性ペースト８０ａが略円柱体を成すように充填されるような速度であることが求められる。例えば本実施形態のペーストバンプ形成装置１を用いて上記導電性ペーストを用いる場合には、移動速度Ｓは５×１０−３〜０．１ｍ／ｓｅｃであるのが望ましい。移動速度Ｓが速すぎると十分な量の導電性ペースト８０が孔２１及び孔２１下部と銅箔３との隙間に十分充填されないからであり、移動速度が遅すぎるとスクリーンマスク２０と銅箔３との離間速度Ｖが小さくなりすぎて形成されるペーストバンプ８１の形状が所望の形状にならないからである。
【００６０】
一回のスキージ操作で孔２１及びその下部の銅箔３との隙間に充填されるべき導電性ペーストの適正量は、孔２１の内部とその下側の銅箔との隙間を埋める円柱形の空間を満たす量である。いま孔２１の半径をｒとし、マスクパターン２０の孔２１の厚さをｔとし、孔２１下端と銅箔３との距離をｄとすると、導電性ペースト８０充填量の適正値ＰｖはＰｖ＝πｒ２（ｔ＋ｄ）で与えられる。この導電性ペースト８０充填量の適正値Ｐｖの値は５×１０−８〜１×１０−４ｃｃであるのが好ましい。導電性ペースト８０総充填量が上記範囲を超えると所望の形状のペーストバンプが形成されないおそれがあるためであり、導電性ペースト８０充填量が上記範囲を下回ると形成されるペーストバンプの高さが不十分になり、２回以上のスキージ操作が必要になるからである。
【００６１】
スキージ部材６０が孔２１上部を通過して適正量Ｐｖの導電性ペースト８０が充填された後、孔２１の上部にスキージ部材６０が居なくなると、貫通孔２１付近のスクリーンマスク２０には図中下向きの押圧力がなくなるため、スクリーンマスク２０に作用する張力によりスクリーンマスク２０は銅箔３から離間しようとして上向きの引張力が作用する。スキージ部材６０が通過した後には曲率ガイド７０が孔２１の上部に移動してくるので、スクリーンマスク２０は曲率ガイド７０の下端縁７２の曲線に沿って一定の軌跡を描きながら離間する。すなわち、図４に示したように、銅箔３上に転写された導電性ペースト８０ａはスクリーンマスク２０の離間に伴い上下方向に引っ張られて８０ｂのように変形する。更にスクリーンマスク２０が離間すると更に上下方向に引っ張られて図４中の８０ｃのように変形する。更にスクリーンマスク２０が離間すると導電性ペースト８０は完全に上下に分断され、図４中８１に示したような断面山型のペーストバンプ８１が形成される。
【００６２】
以下、孔２１上部をスキージ部材６０が通過する前後に孔２１を介して充填された導電性ペースト８０に作用する力を検証する。図４に示したように孔２１上部をスキージ部材６０が通過する際のスキージ部材６０の移動速度をＳ、スクリーンマスク２０（スペーサ３０）と銅箔３表面とのなす角度（離間角度）をθとすると、にスキージ部材６０が孔２１上部を通過した直後に孔２１付近のスクリーンマスク２０（及びスペーサ３０）とを離間させる図中上向きの速度（離間速度）ＶはおよそＶ∝ｋＳtanθの関係を満たす（ｋはスクリーンマスク２０及びスペーサ３０に作用する張力と充填された導電性ペースト８０の粘着力に基づく補正変数である）。
【００６３】
この式から、充填された導電性ペースト８０の離間速度Ｖを一定にするためにはスキージの移動速度Ｓ及び離間角度θを一定値に維持することが好ましいことが分かる。更に補正変数ｋのうち、充填された導電性ペースト８０の粘着力に基づく因子は充填された導電性ペースト８０の量に関係するため、導電性ペースト８０の充填量を一定に維持することが好ましいことが理解される。
【００６４】
なお離間速度Ｖの値は９×１０−７〜０．１ｍ／ｓｅｃであるのが好ましい。離間速度Ｖが上記範囲を下回ると所望の高さのペーストバンプが形成されないからであり、離間速度Ｖが上記範囲を上回ると所望の形状のペーストバンプが得られないからである。
【００６５】
図４に示したように、孔２１の内部とその下側の銅箔３との空間に充填された導電性ペースト８０が、図４のように、上下方向に引き伸ばされ、最終的に略円錐形状のペーストバンプ８１に成形されると仮定する。図４中８０ａで貫通孔２１内は導電性ペースト８０で満たされていると仮定すると、ペーストバンプ８１の形成に寄与する導電性ペースト８０は孔２１の下端部と銅箔３との間に充填された円柱形状の導電性ペースト８０ａである。この導電性ペースト８０ａは図４中８０ｂ〜８０ｃに示したように次の離間工程で上下方向に引っ張られ、前記導電性ペースト８０ａの半分が最終的に銅箔３上に形成されるペーストバンプ８１となる。充填直後の導電性ペースト８０ａの体積はπｒ２ｄで表され、その半分がペーストバンプ８１になると考えると、ペーストバンプ８１の体積はおよそπｒ２ｄ×１／２で表される。一方、ペーストバンプ８１の底面半径をｒ、最終的な高さをｈとすると、ペーストバンプの体積はペーストバンプが完全な円錐と仮定した場合πｒ２ｈ×１／３で表される。この体積を前記求めた体積と等しいと置くと、ｈ＝ｄ×３／２の関係が得られる。この関係式より、最終的なペーストバンプ８１の高さからスペーサ３０のおよその厚さｄが求められる。
【００６６】
以上説明したように、スキージ速度Ｓや離間速度Ｖ、離間角度θを一定に維持することにより、多数のペーストバンプ８１，８１，…を高さのバラツキを可及的小さく抑えて形成することができる。
【００６７】
また本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、次式ｈ＝ｄ×３／２の関係を満たす厚さｄのスペーサ３０を下面側に配設したスクリーンマスク２０を用いているので、所望の高さｈのペーストバンプ８１を一回のスキージ操作で形成することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
以下本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る曲率ガイド７０ａでは、下端縁にベアリングローラを配設した。図６は本実施形態に係る曲率ガイド７０ａの断面図である。図６に示したように、本実施形態に係る曲率ガイド７０ａでは、下端縁７２に沿って複数個のベアリングローラ７５，７５，…を配設した。これらのベアリングローラ７５，７５，…によりスクリーンマスク２０と曲率ガイド７０ａ下端部７２との摩擦が軽減されるので、スキージ操作を滑らかに行うことができる。また、スクリーンマスク２０に作用する摩擦力やストレスも軽減するので、スクリーンマスク２０の寿命を伸長させることができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スクリーンマスク２０下面側のスペーサ３０を孔２１の周囲にのみ配設した構造とした。図７は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。図７に示したように本実施形態に係るスクリーンマスク２０では孔２１の周囲の下面側にのみスペーサ３０ａを配設した。このように孔２１の周囲にのみスペーサ３０ａを配設することにより、スクリーンマスク２０の可撓性を確保できる。
【００７０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スキージ部材６０部材の通過直後のスクリーンマスク２０を剥離するための剥離部材を配設した。図８は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。図８に示したように、本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スクリーンマスク２０の幅方向すなわち紙面に垂直な方向の両端の下側でスキージ部材６０のすぐ後ろ側の位置に剥離部材８３を配設した。この剥離部材８３はスキージ部材６０の通過により銅箔３上に押圧されたスクリーンマスク２０を銅箔３表面から離間するのを補助する部材である。スキージ部材６０通過直後の、銅箔３表面とスクリーンマスク２０の押圧部分との間に剥離部材８３の楔型の先端が入り込んで銅箔３表面に張り付いたスクリーンマスク２０を剥離する。そのためスクリーンマスク２０の離間が容易かつ確実になり、形状の均一なペーストバンプ８１，８１，…を形成することができる。
【００７１】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、曲率ガイド７０と対向する位置に板上の剥離板８５を配設したる。図９は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。図９に示したように、本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、曲率ガイド７０のすぐ後ろ側（図中右側）に剥離板８５を配設した。この剥離板８５は曲率ガイド７０の下端縁に沿って離間するスクリーンマスク２０をその下面側から支えることによってスクリーンマスク２０の離間を補助するための部材である。
【００７２】
曲率ガイド７の曲面７２に沿って離間され、銅箔３から十分離間したスクリーンマスク２０の下面側を剥離板８５で支えることにより、スキージ部材６０で銅箔３表面に押圧され、曲率ガイド７０の曲面に沿って或る程度の高さまで離間したスクリーンマスク２０の下面側を支えながら移動する。かくしてスキージ部材６０の通過から十分な高さに離間するまでのスクリーンマスク２０の動作を確実にする。そのためスクリーンマスク２０の離間が容易かつ確実になり、形状の均一なペーストバンプ８１，８１，…を形成することができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スキージ部材の後ろ側に曲率ガイドを結合させた。図１０は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。図１０に示したように、本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スキージ部材の背面側を延設してここに曲率ガイド７５を形成した。本実施形態によれば、スキージ部材と曲率ガイドとが一体的に移動するので、移動機構を簡素化することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、一定の曲線に沿ってスクリーンマスク２０を離間させるので、スクリーンマスクと被印刷体とが離間するときの離間速度や離間角度等が一定に維持される。そのためペーストバンプ形成時の条件が均一化し、高さの均一な多数のペーストバンプを形成することができる。
【００７５】
また、スクリーンマスクと被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ作業を行うので、孔から充填される導電性ペースト量が増大する。その一方で充填された導電性ペーストの側面の相当部分はスクリーンマスクと接触していない。そのため、スクリーンマスクを被印刷体表面から離間させる際にスクリーンマスク側に奪われる導電性ペースト量が可及的に減り、一回の印刷で所望の高さのペーストバンプを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の概略の全体図である。
【図２】第１の実施形態に係るスクリーンマスクを下面側から見た平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る孔と開口部の変形例の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るスキージ部材の孔上部通過時の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る曲率ガイドの斜視図と変形例の斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る曲率ガイドの断面図である。
【図７】第３の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の作動状態の断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。
【図９】第５の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。
【図１０】第６の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の断面図である。
【図１１】従来のペーストバンプ形成装置の断面図である。
【符号の説明】
３…銅箔（被印刷体）、２０…スクリーンマスク、２１…孔、3０…スペーサ、３１…開口部、４０…ホルダ、５０…ホルダ、６０…スキージ部材、６５…ノズル、７０…曲率ガイド、７２…下端縁、８０…導電性ペースト、８１…ペーストバンプ、７５…ベアリングローラ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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