(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ペーストを塗布する基板面上にフィルムを貼り付ける貼り付け装置と、前記フィルムに半田ペーストを塗布するための開口パターンを形成するパターン作成装置と、パターンを形成された基板上の残渣を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄された基板に半田ペーストを印刷するため、印刷対象の基板形状と同じか多少小さな開口を備えたマスクを備え、前記マスク面からフィルム面を移動するスキージ先端部に半田ペーストを供給した後、スキージをマスク面及びシート状部材面に押付け力を作用させながら移動することで、フィルムに設けた開口パターンに半田ペーストを供給する印刷装置と、半田ペーストが印刷された基板を加熱して、半田ペーストを基板面に固着させるリフロー装置と、半田ペーストが固着された基板面からフィルムを除去する剥離装置とからなるシート印刷システムであって、前記剥離装置は、２〜８％の水酸化ナトリウムを含む水溶液からなる剥離液を４０〜７０℃の温度で保持して貯留した剥離液タンクと、前記剥離液タンクに浸漬した後の基板に、前記剥離液を、温度４０〜７０℃に保持し、吹き付け圧力０．１〜０．３ＭＰａで吹き付けて除去するスプレー機構を有することを特徴とするシート印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板面上に半田バンプを形成する印刷装置に係り、特に、マスクとしてシート状部材を用いて印刷する印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、シート状部材にパターンを形成して、シートに形成したパターンと同じパターンのマスク用シートを載せ、マスク用シート上部から半田ペーストをシート状部材に充填し、マスク用シートを取り除いた後に、半田ペーストの充填されたシート状部材を基板面に位置合わせして載置して、その後リフローした後にシートを取り除くことで基板面上に所望のパターンの半田バンプを形成することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、シート状部材と同じパターン形状のマスク用シートが必要である。また、シート状部材に形成した開口部に半田ペーストを充填した後に、マスク用シートを取り除き、基板上に載置するために、シート状部材の開口部に半田ペーストが十分充填され、流れ出ないようにする必要がある。さらに、リフロー後に回路基板からシートを剥がして取り除くようにしているために、シートの残渣が基板側に残り接触不良等を起こす恐れもあり、残渣が発生しないようにシートを取り除くための工夫が必要である。
【０００５】
本願発明の目的は、金属マスクに代えてシート状部材を用いて半田バンプを形成する場合に、少ない材料および、工程で、半田バンプを形成できるようにすると共に、リフロー後、基板からシート状部材の残渣を発生することなく取り除くことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
半田ペーストを塗布する基板面上にシート状部材を貼り付ける貼り付け部と、シート状部材に半田ペーストを塗布するための開口パターンを形成するパターン作成部と、開口パターンを形成したシート状部材を設けた基板に半田ペーストを印刷する印刷部と、半田ペーストが印刷された基板を加熱して、半田ペーストを基板面に固着させるリフロー炉と、半田ペーストが固着された基板面からシート状部材を除去するために所定温度の剥離液を用いた剥離装置とから構成した。
【０００７】
特に、シート剥離装置は、剥離液を所定温度で保持し、貯留した剥離液タンクと、剥離液タンクに浸漬された基板に、所定温度の剥離液を吹き付けて除去するスプレー機構を設けた構成としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
印刷対象の基板面にシート状部材を貼り付けた後に、シート状部材に開口を設けて、その後印刷部にてマスクを介してシート開口パターンに半田ペーストを供給する構成としたため、小さく、密集した開口パターンにスキージ印刷法で高精度の印刷を可能にした。
【０００９】
また、又、リフロー後に印刷に用いたシート（フィルム）を剥がす必要があるが、その剥離に所定の温度範囲に保持した剥離液に基板を浸漬した後、同じ温度範囲に保持した剥離液を所定の吹き付け圧で吹き付けるスプレー機構を設けることで、残渣なくシートを除去できるようにしたため、シートによる絶縁不良等の発生を防止でき良好な半田バンプを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１にシート印刷システムの全体構成の概略を示す。
【００１１】
本システムは図に示すように、被対象印刷物である基板１４の印刷面にシート状部材２０（又はフィルムと称する場合もある）を貼り付けるフィルム貼り付け装置２００と、貼り付けたシート面にレーザ光又は露光法を用いて印刷するパターンの穴あけ加工を施すパターン作成装置３００と、穴あけ加工を施したシート面上の残渣を取り除く洗浄装置４００と、基板面と略同じか多少小さめの開口を設けたマスクを備え、マスク上面よりスキージを移動することにより、半田ペーストをマスク開口部からシート面に設けたパターン開口部を介して基板面に供給する印刷装置５００と、半田ペーストにより印刷された基板を搬入して半田ペーストを溶融して、基板面に固着させるリフロー装置（リフロー炉）６００と、半田ペーストが固着された基板面からシート部材を剥離するフィルム剥離装置７００とからなる。なお、各装置間は、基板搬送ベルトにより接続されている。また、図示していないが、システム全体の動作を制御するための主制御装置、および各装置にはそれぞれの装置内の動作を制御する制御機構が設けてある。なお、当然のことであるが、主制御装置と各装置に設けた制御機構とは信号線で結合されている。
【００１２】
図２に、基板上にフィルム(シート状部材)を貼り付けるフィルム貼り付け装置の一例を示す。図２において、フィルムロール１はカバーフィルム２、レジスト、ベースフィルムの３層のフィルム２０で形成されており、内側からカバーフィルム２、レジスト、ベースフィルムの順番で形成されたものが巻かれている。なお、フィルム２０は解像度が高く、且つ、耐熱性、剥離性の高い感光性フィルムである。又、フィルム２０の厚みは、形成する半田バンプの高さにより変わるが厚さ２０〜１００μｍのフィルムを用いている。
【００１３】
フィルムロール１からフィルム２０を搬送面に搬送するために、フィルムロール１の下側にガイドロール３が設けられている。このガイドロール３でカバーフィルム２は剥離される。剥離されたカバーフィルム２は、フィルムロール１に隣接して設けられている巻き取りロール４に巻き取られる構成としてある。
【００１４】
フィルムロール１及び巻き取りロール４の駆動部にはフィルム２０残量に応じてトルクを調整する機能（図示せず）が設けてあり、これによって、フィルム２０の張力を一定にして搬送することができる。
【００１５】
ガイドロール３の下側には、フィルム２０の先端部の所定領域または後端部の所定領域を吸引吸着して搬送する先端保持部材５と後端保持部材６が設けてある。先端保持部材５の内部には真空室、上面には吸着孔が設けられている。真空室は図示していない真空ポンプに接続されている。真空ポンプを駆動することにより、先端保持部材５の上面にフィルム先端を吸引吸着する。即ち、真空吸着機構を用いて保持しているまた、サーボモータ９と直結されたボールネジ１０によって可動部１１に支持された先端保持部材５が左右方向（フィルム搬送方向）に移動可能になっている。更に、可動部１１に接続しているエアシリンダ７により、圧着部を構成している１対の圧着ローラ（ラミネーションロール１３）のうちの、一方の圧着ローラに隣接する位置までフィルム２０の先端を搬送させることが可能である。
【００１６】
後端保持部材６も先端保持部材５と同じように内部に真空室、上面に吸着孔が設けられている。また、幅方向に溝が設けられており、カッタ等でフィルム２０を幅方向に切断するときのカッタ受け台としても用いられる。また、可動部１１により正確にフィルム２０を搬送することが可能である。また、可動部１１に設けられたロータリアクチュエータを駆動して連結材１２を回転させることで、後端保持部材６をフィルム搬送面から下側に退避できる構成としてある。
【００１７】
カッタ機構８は、後端保持部材６の上側に設けられており、ロッドレスシリンダ等で幅方向に移動できる構成としてある。これにより、フィルム２０を幅方向に切断することができる。
【００１８】
ラミネーションロール１３は、金属製のロールと、その外周側を耐熱性の優れたゴム（シリコンゴム等）で厚さ１．２ｍｍ程度に被覆した構成となっている。また、金属製のロールの中心軸側には筒状のヒータを備えており、同ヒータの外周には水や油等の液体が封入されているジャケットが同心円上に形成されている。ヒータを通電加熱することで、外周側のジャケットを熱して、ロール全体を均一に加熱することができるようになっている。なお、ラミネーションロール１３は静電吸着にてフィルム２０を保持する構成としているが、外周を被覆しているゴムにシリコンゴムを用いると電気抵抗は大きくなるが、厚さが１．２ｍｍ程度薄いため、静電吸着する上で問題にはならない。なお、好ましくは耐熱性のある導電性ゴムを用いると静電吸着効果の増すことは言うまでもない。
【００１９】
また、１対のラミネーションロール１３は、搬送ローラ１５で搬送されてきた基板１４を上下方向から挟むように配置してある。更に、各々のラミネーションロール１３は、図示していない連結されたエアシリンダを駆動することで、上下方向に移動される。また、ラミネーションロール１３の金属部分は接地されている。
【００２０】
次に、本実施例のフィルム貼り付け動作について説明する。
【００２１】
始めに、フィルム貼り付け動作を行うための準備として、手動でフィルムロール１からフィルム２０を引き出してガイドロール３に渡し、カバーフィルム２を剥離する。剥離したカバーフィルム２は巻き取りロール４に巻き取られる。残りのフィルム２０は後端保持部材６の先端まで引き出し、先端保持部材５及び後端保持部材６の上面で吸引吸着される。
【００２２】
このとき、フィルムロール１及び巻き取りロール４に設けた駆動手段のモータを動作させて、フィルム２０に一定の張力が作用している状態にする。前述の状態で、後端保持部材６の溝部分をカッタ機構８のカッタ刃が通過するように配置して、カッタ機構８を幅方向に移動させてフィルム２０を切断する。切断作業が終了すると、フィルム２０を吸着していた後端保持部材６の吸引吸着を停止して、フィルム２０の切れ端を廃棄する。このとき、先端保持部材５には、フィルム２０の先端部が、先端保持部材５の先端部から１０ｍｍ程度はみ出した状態でフィルム２０を吸引吸着している。これでフィルム貼付動作の準備が完了する。
【００２３】
準備が完了した状態では、基板搬送面の上下に位置するラミネーションロール１３は共に上昇しており、内部に設けたヒータで加熱された状態で基板搬送方向に回転している。なお、下側のラミネーションロール１３の上面は、基板搬送面に位置されており、基板１４を搬送することが可能である。
【００２４】
まず、サーボモータ９を動作して可動部１１をラミネーションロール１３近くまで移動し、後端保持部材６に設けたロータリアクチュエータを駆動することで連結材１２を回転して、後端保持部材６をフィルム搬送面より下側に退避させる。そして、エアシリンダ７を作動させて、フィルム２０の先端がラミネーションロール１３の上面中央付近に位置するまで、先端保持部材５を移動させる。フィルム２０が前述の位置に来た時、静電気発生用電源１７から電極１６に高電圧を印加する。このとき、フィルム２０の先端部は、電極１６とラミネーションロール１３の間にある。そのため、先端保持部材５からはみ出しているフィルム先端部分が帯電され、接地されているラミネーションロール１３に吸着される。ラミネーションロール１３は基板搬送方向に回転しており、吸着したフィルム２０を下側（基板側）に搬送する。このとき、先端保持部材５の吸引吸着を解除することで、フィルム２０はラミネーションロール１３の回転と共に基板側に搬送される。フィルム２０をラミネーションロール１３に受け渡した先端保持部材５は、エアシリンダ７及び可動部１１を作動させて、ガイドロール３の下側位置に戻る。そして、退避していた後端保持部材６もロータリアクチュエータを駆動して連結材１２を回転することでフィルム搬送面の位置に戻る。
【００２５】
フィルム２０がラミネーションロール１３の下（搬送されてきた基板１４面と接触する位置）まで搬送されたときに、ラミネーションロール１３の回転を停止する。そして、先端保持部材５及び後端保持部材６の上側にあるフィルム２０をそれぞれの保持部材に吸引吸着して保持し、フィルム２０をカッタ機構８を駆動して幅方向に切断する。このとき、切断したフィルム２０の長さは基板１４に貼り付ける長さになるように、カッタ機構８の位置と後端保持部材６の位置が調整される。また、ラミネーションロール１３の回転を停止せず、カッタ機構８、先端保持部材５及び後端保持部材６をフィルム２０の搬送に同期させて、フィルム２０を吸着保持して切断してもよい。
【００２６】
基板１４は搬送ローラ１５でフィルム貼付位置に搬送される。基板１４がフィルム貼付位置に到達したとき、下側のラミネーションロール１３はそのままで、上側のラミネーションロール１３を下降（下側ラミネーションロール１３に近づけ）させることで、フィルム２０を基板１４に熱圧着を開始する。この時、フィルム２０は基板１４と共にラミネーションロール１３で搬送されるが、フィルム２０の搬送と同期して後端保持部材６をラミネーションロール１３側に移動させるため、張力を一定にすることが可能である。
【００２７】
ラミネーションロール１３の回転に伴って、フィルム２０が基板１４に熱圧着されて行き、フィルム２０を吸着している後端保持部材６がラミネーションロール１３付近に到達したとき、先端保持部材５からフィルム先端をラミネーションロール１３に受け渡したように、静電気発生装置１７から高電圧を電極１６に印加することで、電極１６の下部にあるフィルム後端を帯電させてラミネーションロール１３に静電吸着させる。
【００２８】
フィルム２０の後端がすべてラミネーションロール１３に受け渡された後、後端保持部材６の吸引吸着力を解除し、連結材１２を回転させて下側に退避させる。そして、先端保持部材５が次のフィルムの先端を吸引吸着で保持したまま、ラミネーションロール１３近傍まで移動する。
【００２９】
フィルム２０の後端はラミネーションロール１３に静電吸着されているため、基板１４に垂れることなく基板１４に熱圧着することが可能であり、しわ、気泡等が貼り付け部分に混入することはない。
【００３０】
なお、貼合せ時には、フィルム２０はベースフィルムとレジストの２層構造となっており、基板１４に対向する面としてレジスト面が来るように搬送系は構成されている。すなわち、ベースフィル側がラミネーションロール１３に静電吸着され巻付けられる。フィルム２０を巻き付けたときラミネーションロール１３は加熱されており、この熱によりフィルム２０も加熱される。このため、ベースフィルム上のレジストは溶融し、適度の粘性を有する状態となる。ラミネーションロール１３でフィルム２０を基板１４に熱圧着することで、フィルム２０は基板１４に密着される。このとき、フィルム２０と基板１４の密着力は、フィルム２０とラミネーションロール１３との間に作用している静電吸着力よりも大きいため、フィルム２０はラミネーションロール１３から簡単に剥がされる。
【００３１】
フィルムの全面を基板１４に熱圧着した後、上側のラミネーションロール１３は上昇し、先端吸着部材５から次のフィルムが受け渡される。
【００３２】
フィルム先端をラミネーションロール１３に受け渡した後、先端保持部材５はガイドロール３の下側まで移動する。そして、退避していた後端保持部材６もフィルム搬送面の位置に戻され、一連の貼付動作は完了する。
【００３３】
また、フィルム２０をラミネーションロール１３に受け渡すために、フィルム２０の先端部及び後端部を静電吸着するのではなく、フィルム全面を静電帯電させてラミネーションロール１３に吸着させてもよい。
【００３４】
また、フィルム２０をラミネーションロール１３に吸着させた手段と同様に、先端保持部材５及び後端保持部材６のフィルム保持機構を、真空吸着機構に代えて静電吸着保持機構を用いてフィルム２０を保持してもよい。
【００３５】
フィルム２０が貼り付けられた基板１４は、搬送ローラ又は搬送ベルトからなる搬送路上を移動しパターン作成装置３００に送られる。図３にパターン形成部の概略構成を示す。パターン形成装置３００では、基板テーブル３１上に基板１４が載置され、位置合わせカメラ３４にて位置合わせマーク３２を撮像し、位置合わせが行われる。本図では位置合わせマークが四角形状の４隅に設けた場合を例示してある。この位置合わせマークの形成位置は、印刷領域外であればどこでもよい。位置合わせ終了後に、予め設定されている開口パターンに合わせてパターン形成用ヘッド３３を動作させ、レーザ光を照射して、フィルム２０に所望のパターン（開口パターン）を形成する。なお、シート状部材に開口パターンを設けるレーザ光は（図では１つのレーザ光としているが、複数の平行光を用いる構成としても良い。また、パターン形成用ヘッド３４は図示していないが基板面上を、間隔をあけてＸＹ方向に移動可能に可動式の門型の支持部材に取り付けられている。
【００３６】
フィルム２０にパターンの形成された基板１４は、ローラ又は搬送ベルト上を移動して洗浄装置４００に送られる。洗浄装置４００では、図示しない基板の搬入を検出する検出器が基板の搬入を検出すると、フィルム２０の表面に洗浄液噴射部３５から斜め上方向から洗浄液を噴射することで余剰シート部材（レーザ加工により開けられた開口部の残渣）を洗い流す。残渣等を洗い流した後、図示していない乾燥器により乾燥される。また、図示していないが洗浄装置４００の下部には洗浄液を集めて廃液として排出する廃液排出機構が設けてある。
【００３７】
次に、基板は印刷装置５００に運ばれる。図４に印刷装置の概略構成図を示す。フィルム２０に開口パターン２３を形成された基板１４は、搬入用ベルトコンベア２５により、印刷装置５００に設けてあるテーブル５０のある基板受け取りコンベア２６上に搬送される。基板受け取りコンベア２６のテーブル５０の上に基板が到達すると、基板受け取りコンベア２６は停止して、テーブル５０がテーブル上機構５７を動作させて上昇させることで、テーブル５０上に載置される。その後、ＸＹθテーブル５６を駆動して位置合わせ後、図示しない真空吸着機構等の吸着手段を動作させてテーブル面に基板を固定する。
【００３８】
テーブル５０上部にはマスク５１が設けてあり、そのさらに上部にはスキージ５２が上下及びＸ方向（又はＹ方向）に移動可能に設けてある。この使用するマスク５１は基板１４の形状に合わせて四角の開口を設けたもので、通常のスクリーン印刷に設けるマスクのように半田ペーストを塗布する開口を設けたものでない。このようにマスクを設ける理由は、余分な半田ペーストをシート面状に残留させずに、マスク面状に使用しなかった半田ペーストを載せて、次の基板の半田ペースト塗布に用いるためである。このために、本図ではスキージ５２は１つしか示していないが、往復動できるようにダブルスキージ構成となっている。
【００３９】
テーブル５０面上に基板１４が載置され固定されると、テーブル５０を上昇させてマスク５１面と基板１４のフィルム２０の面が略同じ水平位置になるようにセットされる。本実施例のマスク５１は、前述のように、基板サイズに応じた四角形の開口が、基板サイズと略同じか、基板サイズより若干小さく設けてある。この開口部内にフィルム２０に設けた開口パターンが全て入っている状態となっている。そして、スキージ上下機構５３を動作させてスキージ５２を降下させ、スキージ５２下端部に供給された半田ペーストをフィルム２０の開口部に充填しながらスキージ移動機構を動作させてＸ方向に移動させる。
【００４０】
スキージをＸ方向に移動させることで、フィルム２０に設けた開口パターンを介して、半田ペースト４０を基板１４面に塗布する。本実施例では半田ペーストに水溶性半田を用いた。従来の半田はフラックス成分の一つであるロジンを含んでいる。このロジンがリフロー後のフィルム剥離装置でフィルム剥離(溶解)したときに、残渣となり良好なバンプ形成を阻害するためである。その後、スキージ上下機構５３を動作させてスキージ５２を上昇させると共に、基板１４を載置したテーブル５０を降下させてマスク面を基板面から離間させる。次に、テーブル５０をさらに降下させ、基板を基板受け取りコンベア２６に上に受け渡す。そそして、基板受け取りコンベア２６及び基板排出コンベア２７を動作させ、基板をリフロー装置６００に搬送する。
【００４１】
リフロー装置６００では、炉内に設けてある加熱機構６０を動作させて基板面を約２５０℃に加熱して半田ペースト４０を溶融し基板１４面に固着させる。なお、フィルム２０は、この温度では溶融しない材料で形成されている。
【００４２】
リフローが終了すると、基板１４はフィルム剥離部７００に搬送され、そこで開口の設けられたフィルム２０が基板１４面から剥離される。図５に剥離部の構成を示す。本実施例の剥離部７では、まず基板、剥離液を満たした剥離液浸漬部（剥離液タンク）７０に浸す。剥離液には２〜８％の水酸化ナトリウムを含む溶液を用いている。この剥離液タンクには、剥離効果が最大限発揮できるように、剥離液を所定の温度範囲（４０〜７０℃）に保持するために、ヒータ６５と温度計７２が備えてある。また、基板を浸漬するために、ベルトコンベア７６により搬送されて来た基板１４を受け取り、剥離液中まで移動させるための上下動テーブル７７が設けてある。上下動テーブルを駆動する駆動機構は剥離液タンクの外側に配置されている。この剥離液タンク７０内に浸漬することでのフィルム２０は基板から分離しやすいように溶かされる。次に、基板１４面に上部より剥離液（剥離液タンクで使用しているものと同じもの）を面全面に吹き付けて、残渣を溶解して取り除くためのスプレー機構７５が設けてある。この吹き付ける剥離液のスプレー圧は０．１〜０．３ＭＰａであり、剥離液の温度も、詳細は図示していないが、先の剥離液タンク７０内の剥離液と略同じ温度範囲（４０〜７０℃）に保持するようスプレー機構７５に剥離液を供給する供給タンク側にヒータと温度計を備えている。
【００４３】
なお、図１では図示していないが、このフィルム剥離部７００でフィルムを剥離した後、剥離液を洗い流すための洗浄部が設けてある。
【００４４】
なお、上記説明では、シートの溶解に溶剤を用いることで説明したが、溶剤を用いる代わりに、光を照射して溶かす方法や、熱風を吹き付けて溶かす方法を用いても良いことは言うまでも無い。
【００４５】
以上の様に、本発明のシート印刷システムでは、半田ペーストを塗布する基板面状にシート状部材を貼り付け、その後シート状部材を露光等により半田ペーストを塗布する穴開け加工を施して、シート上部より半田ペーストを塗布する構成としたため、基板のペースト塗布位置等が変わっても、露光位置を変えるだけ対応することができるために、これまでのマスク交換当の手間がかからなくなり、柔軟に対応できる。さらに、シート部材の厚みを変えるだけで、塗布する半田ペーストの量を簡単に変えることが可能となり、用途に応じた半田ペースト塗布ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】シート印刷システムの全体構成を示す図である。
【図２】シート貼り付け機構の構成を示す図である。
【図３】露光機構の概略構成図である。
【図４】印刷装置の概略構成図である。
【図５】フィルム剥離装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…フィルムロール、１３…圧着ロール（ラミネーションロール）、１４…基板、２０…フィルム、７０…剥離液タンク、７５…スプレー機構、２００…フィルム貼り付け装置、３００…パターン作成装置、４００…洗浄装置、５００…印刷装置、６００…リフロー装置、７００…剥離装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005076749.tif 000004
【図４】
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【図５】
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