JP2001044602A - 描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘性体２４を比較的厚く、幅広く、さらにそ
の表面が平坦となるように、部材の表面に付着形成する
こと。 【解決手段】 シリンダ２８内の粘性体、たとえば導体
ペースト、封止樹脂は、圧縮気体２９によって加圧さ
れ、スロート部２７から溜り部２６を経てノズル２５に
導かれる。ノズル２５の移動方向３３に垂直な幅Ｌと高
さＨとは、０．５≦Ｈ／Ｌ≦２に選び、ノズルの移動方
向３３の長さＷは、Ｗ／Ｌ≦０．５に選び、幅Ｌは、２
〜５ｍｍに選ぶ。こうしてノズル２５の幅Ｌ全域に均一
な流量で粘性体を吐出し、その厚みを均一とし、基板２
１表面に形成された粘性体３０の表面が平坦となり、凹
凸は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体ペーストを、
電気絶縁性基板上に付着して回路パターンに描画した
り、また電子部品パッケージを気密に封止するためにパ
ッケージの一部分に封止樹脂を付着描画するためなどに
用いられる描画装置に関し、特に導体ペーストおよび封
止樹脂などの粘性体を比較的厚く、広幅に形成すること
ができる描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、絶縁基板表面に配線パターン
を形成する際には、粘性を有する導体ペーストを絶縁基
板や焼成前のセラミックグリーンシート表面にスクリー
ン印刷法などにより印刷塗布することが行われている。
このスクリーン印刷法は、スクリーン版に形成された配
線パターンに対応して形成された孔を通して導体ペース
トを付着させる方法である。この先行技術では、１回の
スクリーン印刷法によれば、厚みがせいぜい２００μｍ
程度の配線パターンしか形成することができない。とこ
ろが最近に至り、自動車などの車載用の配線基板におい
ては、比較的大きな電流を流すことが要求され、その結
果、厚みが大きい配線パターンの形成が必要とされてい
る。そこで、従来のスクリーン印刷法によって、たとえ
ば６００μｍ以上の厚みの配線パターンを形成するに
は、複数回のスクリーン印刷を行わなければならず、作
業性が悪いものであった。

【０００３】この問題を解決する或る提案された技術
は、図６に示される。電気絶縁性基板１が固定されて水
平なｘｙ平面内で移動するテーブル２の上方に、描画部
３が配置される。この描画部３は、導体ペースト４を吐
出するノズル５と、溜り部６と、スロート部７と、シリ
ンダ８とが下から上にこの順序で連結されて構成され
る。シリンダ８内には、導体ペースト４が充填され、シ
リンダ８内に、矢符９で示されるように圧縮気体が供給
され、これによって導体ペースト４は、ノズル５から基
板１の上表面に吐出され、テーブル２によって基板１が
移動されることによって、基板１上に希望する配線パタ
ーンが描画されることになる。

【０００４】図７は、図６に示される提案されて技術に
おけるノズル５付近の斜視図である。このノズル５は、
導体を広い幅で付着するために、基板１の移動方向（図
６の左右方向、図７の紙面に垂直方向）に間隔をあけて
３本のノズル５ａ，５ｂ，５ｃが溜り部６に設けられて
いる。参照符の添え字ａ，ｂ，ｃを省略して数字だけで
総括的に示すことがある。これらのノズル５ａ，５ｂ，
５ｃは、比較的小径の円形断面を有し、これによってシ
リンダ８に図６の矢符９のように供給される気体圧をで
きるだけ低くして、導体ペースト４が吐出されるように
している。

【０００５】図８は、図６および図７に示されるノズル
５から吐出された基板１上の配線パターン１０の断面図
である。配線パターン１０には、直接、あるいは焼成を
経て、たとえば電子部品１１が半田などの導体材料１２
によって接続固定される。各ノズル５ａ，５ｂ，５ｃか
ら導体ペーストが個別的に吐出されることによって、ま
た各ノズル５ａ，５ｂ，５ｃからの導体ペーストのたれ
に起因して、さらに各ノズル５ａ，５ｂ，５ｃの直前の
上流側における導体ペースト４に作用する気体圧が左右
方向に不均一であることに起因して、図８（１）に吐出
後の自然状態が示されるように配線パターン１０の表面
には、凹凸が形成される。これによって配線パターン１
０に接続されるべき電子部品１１が基板１に対して傾斜
して電気的接続が不充分になるおそれがある。また表面
の凹んだ部分１３に空間１４が残存し、電子部品１１の
下方に気泡が発生する。これによって電気的接続が不充
分になる。さらにこのような接続が不充分になることに
よって、電子部品１１からの熱が基板１に良好に伝導せ
ず、または両側の厚みが中央よりも大きいと、熱放散が
不充分になり、電子部品１１が異常な高温度になるおそ
れがある。

【０００６】また場合によって、図８（２），図８
（３）に示されるように、基板１上の配線パターン１０
の表面１５が傾斜し、これに電子部品１１を固定する
と、電子部品１１が傾いて固定されてしまったり、その
接続が一部分とになり、また前述のように電子部品１１
からの熱放散が不充分になる。

【０００７】また電子部品を封止する封止樹脂を図６お
よび図７に示される技術によって吐出するときにもま
た、その封止樹脂を幅広く平坦に付着することが、上述
と同様に困難となり、これによって気密性が劣るという
問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導体ペース
トおよび封止樹脂などの粘性体を、比較的厚く、しかも
幅広く、さらにその表面が平坦となるように形成するこ
とができるようにした描画装置を提供することがであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、粘性体を吐出
するノズルと、ノズルからの粘性体が付着される部材
と、ノズルとを、相対的に予め定める移動方向に移動す
る移動手段とを含む描画装置において、ノズルは、軸線
に直角な断面がその軸線方向に一様に形成され、ノズル
の前記移動方向に垂直な幅Ｌ、軸線方向の高さＨは、 ０．５ ≦ Ｈ／Ｌ に選ばれることを特徴とする描画装置である。

【００１０】本発明に従えば、ノズルから吐出される導
体ペーストまたは封止樹脂などの粘性体は、ノズルと部
材とを移動手段によって予め定める移動方向に相対的に
移動することによって、その部材の表面に付着される。
このノズルは、軸線に直角な断面がその軸線方向に一様
に形成され、たとえばその断面は、長方形などの矩形で
あり、そのノズルの内周面の軸線方向の高さＨと幅Ｌと
の比Ｈ／Ｌは、０．５以上に選ばれる。

【００１１】ノズルの高さＨは、幅Ｌの０．５倍以上に
することによって、その幅Ｌの全域に均一な流量で粘性
体がノズルから吐出されることが可能になる。これによ
って部材の表面上に付着して形成された粘性体の塗布厚
みが前記移動方向に垂直な方向に均一になり、その塗布
された粘性体の表面が広い幅Ｌ１（≒Ｌ、図１参照）に
わたって平坦になり、凹凸が発生することはない。高さ
Ｈが幅Ｌの０．５倍未満であるとき、その高さＨは、小
さすぎて、幅Ｌ全域に粘性点が均一な流量で吐出され
ず、その塗布された粘性体の表面に図８（２），図８
（３）のような凹凸が発生する。

【００１２】また高さＨは、幅Ｌの２倍未満（すなわち
Ｈ／Ｌ≦２）であれば充分であり、これによってノズル
からの粘性体の流出流量を幅Ｌの全域にわたって均一に
することができるとともに、それ以上ノズルの高さＨを
長くする必要がなく、もっと長くすると、ノズルが大形
化し、ノズルのコストアップとなり、また作業性が悪く
なる。こうしてノズルの高さＨを、幅Ｌに対応して適切
な値の範囲に定めることによって、ノズルの内周面に粘
性体が接触することなどに起因する部材の表面上に付着
した粘性体の表面を広い幅にわたって平坦にすることが
初めて可能になる。粘性体の粘度は、たとえば回転粘度
計（Ｅ型粘度計）で５００〜１５００ポイズであっても
よい。

【００１３】また本発明は、ノズルの前記移動方向の長
さをＷとするとき、 Ｗ／Ｌ ≦ ０．５ に選ばれ、前記幅Ｌは、 ２ｍｍ ≦ Ｌ に選ばれることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、ノズルの移動方向の長さ
Ｗは、幅Ｌの０．５倍以下に選び、この幅Ｌは、２ｍｍ
以上に選ぶことによって、たとえば車載用の配線基板の
導体ペーストの塗布による配線パターンを、その幅Ｌに
ほぼ正確に等しい幅で電気絶縁性基板などの部材に付着
して形成することができ、その配線パターン表面をこの
ような比較的広い幅にわたって平坦にすることができる
ようになる。幅Ｌは、７ｍｍ未満であってもよい。

【００１５】また本発明の描画装置は、ノズルと、溜り
部と、スロート部と、前記溜り部に粘性体を供給するた
めのシリンダとが、上下に延びる一直線上に軸線をそれ
ぞれ有して下から上にこの順序で連結され、溜り部は、
ノズルの前記長さＷよりも移動方向に長く、および／ま
たは前記幅Ｌよりも長く、形成され、シリンダの上部
に、シリンダ内に圧縮気体を供給する加圧源が連結され
ることを特徴とする。

【００１６】さらに本発明は、スロート部は、溜り部の
断面積よりも小さい断面積を有し、シリンダは、スロー
ト部の断面積よりも大きい断面積を有することを特徴と
する。

【００１７】本発明に従えば、シリンダの上部に加圧源
から供給される圧縮空気または窒素ガスなどの圧縮気体
によって、そのシリンダ内の粘性体が押圧され、均一な
圧力分布でスロート部を経て溜り部に移動する。スロー
ト部の働きによって、シリンダからの粘性体は、溜り部
でその速度が低下されて減速され、その軸線に垂直な断
面における粘性体の圧力分布をほぼ均一にした状態で、
溜り部からノズルに粘性体を供給することができるよう
になる。溜り部とスロート部とシリンダとの軸線に直角
な断面の形状は、円形であってもよく、またはノズルの
断面と相似形などであってもよく、そのほかの形状であ
ってもよい。粘性体は、その移動時に、特に溜り部とノ
ズルの内周面付近では、その内周面から離れた軸線付近
における部分に比べて内周面との接触摩擦によって移動
速度が低下し、したがってノズルの幅Ｌの全域にわたっ
て均一な吐出流量を達成するために、そのノズルの高さ
Ｈ、幅Ｌ、さらに長さＷが上述のように適切に選ばれ
る。

【００１８】また本発明は、溜り部の底は、その底の断
面積がノズルに向うにつれて小さくなるように、軸線に
対して傾斜して形成されることが望ましい。

【００１９】本発明に従えば、溜り部の底を傾斜してノ
ズルに連なるように図５の構造とすることによって、そ
の溜り部の底を図１に示されるように軸線に垂直にした
構成に比べて、粘性体が幅Ｌの全域にわたってさらに均
一な流量で吐出することができるようになり、これによ
って吐出された粘性体の表面の凹凸を防ぎ、平坦にする
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
描画装置の全体の構成を示す断面図である。たとえば電
気絶縁性基板２１は、水平なｘｙ平面内で移動するテー
ブル２２の上部に取外し可能に固定され、そのテーブル
２２の上方に、描画部２３が配置される。導体ペースト
２４は、本発明のノズル２５によって基板２１上に吐出
され、基板２１がテーブル２２によって図１の紙面に垂
直方向に移動されることによって、導体３０が付着して
厚膜が形成され、配線パターンが形成される。テーブル
２２はさらに上下方向であるｚ方向に変位するように構
成されてもよい。このようなテーブル２２は、移動手段
を構成する。本発明の実施の他の形態では、テーブル２
２が固定位置に設けられ、描画部２３がｘｙｚ座標系で
変位するように構成されてもよい。

【００２１】描画部２３は、導体ペースト２４を吐出す
るノズル２５と、溜り部２６と、スロート部２７と、シ
リンダ２８とが上下に延びる鉛直線３１上に軸線をそれ
ぞれ有して下から上にこの順序で連結される。シリンダ
２８の上部には、圧縮空気または窒素ガスが加圧されて
供給される加圧源３２が連結され、矢符２９で示される
ように圧縮気体の圧力によって、シリンダ２８内の導体
ペースト２４が加圧される。

【００２２】図２は、ノズル２５付近の一部の斜視図で
あり、図３はノズル２５の斜視図である。このノズル２
５は、軸線３１に垂直な断面が軸線方向に一様であり、
この実施の形態では長方形である矩形である。ノズル２
５は、移動方向３３に垂直な一対の側壁４８，４９と移
動方向３３に平行な一対の端壁５０，５１とから成る。
ノズル２５の内周面は、そのノズル２５とテーブル２２
との相対的な移動方向３３の長さをＷとし、この移動方
向３３に垂直な幅をＬとし、高さＨとする。本発明に従
えば、 ０．５ ≦ Ｈ／Ｌ ≦ ２ …（１） Ｗ／Ｌ ≦ ０．５ …（２） ２ ≦ Ｌ …（３） Ｈ／Ｌが０．５未満では、導体ペースト２４が基板２１
上に幅Ｌ全域に均一な流量で吐出されず、その表面が不
均一となり、大きな凹凸が発生する。なお、Ｈ／Ｌが２
を超えても、ノズル２５から吐出されて基板２１上に形
成された導体ペースト３０の厚みは幅Ｌ全域にわたって
ほぼ均一であって、凹凸が生じることはなく、高さＨを
さらに大きくしても、厚みの均一化の効果に変化はな
く、ノズル２５がコストアップし、作業性の悪化につな
がる。本発明の実施の他の形態では、Ｈ／Ｌは２を超え
る値に選ばれてもよい。

【００２３】またＷ／Ｌを０．５以下に選び、したがっ
てノズル２５を偏平とし、このような構成であっても、
幅Ｌ全域にわたって均一な流量で導体ペースト２４をノ
ズル２５から吐出することができる。Ｗ／Ｌを０．５を
超える値に選ぶとき、ノズル２５の幅Ｌよりも基板２１
上の導体ペースト３０の幅Ｌ１が大きくなり（Ｌ＜Ｌ
１）、描画の精度が低下する。Ｗ／Ｌは、たとえば０．
１以上の値であり、０．１未満では、導体ペースト２４
が幅Ｌの全域にわたって均一に吐出されにくくなる。

【００２４】この幅Ｌは、２ｍｍ以上であり、好ましく
はたとえば３〜３０ｍｍであって、実用化される。ノズ
ル２５を含む描画部２３は、たとえばステンレス鋼など
の金属製であってもよく、または合成樹脂製などの材料
から成ってもよい。

【００２５】溜り部２６は、ノズル２５の移動方向３３
の長さＷよりもその移動方向３３（図１の紙面に垂直方
向）に長く形成され、および／またはノズル２５の幅Ｌ
よりも図１および図２の左右方向に長く形成される。こ
の溜り部２６は、直円筒状の筒体３５と、その底３６と
上部３７とを有し、底３６と上部３７とは、軸線３１に
垂直である。

【００２６】ノズル２５の移動方向３３に沿う長さＷ
は、０．２ｍｍ以上であることが望ましく（０．２≦
Ｗ）、長さＷが０．２ｍｍ未満では、ノズル２５からの
導体ペースト２４の吐出量が小さくなりすぎて、描画装
置によって厚みが大きい描画を形成することが困難にな
る。

【００２７】スロート部２７は、溜り部２６の軸線３１
に垂直な断面積よりも小さい断面積を有し、シリンダ２
８からの導体ペースト２４を絞って、溜り部２６に導
く。このスロート部２７の働きによって、導体ペースト
２４が減速され、溜り部２６で軸線に垂直な断面でほぼ
均一な圧力で導体ペースト２４がノズル２５に導かれる
ことができる。

【００２８】シリンダ２８は、スロート部２７の軸線に
垂直な断面積よりも大きい断面積を有し、中空円錐部３
８と直円筒部３９とを含む。スロート部２７は、直円筒
状である。

【００２９】軸線３１は、鉛直であってもよいが、鉛直
に対して斜めであってもよく、水平であってもよい。

【００３０】図４は、図１〜図３に示される実施の形態
において、導体ペースト２４が流れる状態を示す図であ
る。導体ペースト２４は、矢印で示される方向に、圧縮
気体によって移動される。この導体ペースト２４は、溜
り部２６内で筒部３５と底３６との内周面に沿って矢符
４１で示されるように移動し、さらにノズル２５の内周
面に接触して案内される。本発明では、ノズル２５の高
さＨが、幅Ｌに対して０．５倍以上であるので、ノズル
２５の内周面および軸線３１付近にある導体ペースト２
４の各部分の軸線３１に沿う移動速度が、ノズル２５の
開口端４３でほぼ均一な分布とすることができる。

【００３１】図５は、本発明の実施の他の形態の断面図
である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似
し、対応する部分には同一の参照符を付し、また添え字
を付す。注目すべきはこの実施の形態では溜り部２６ａ
の底３６ａは、その底３６ａの軸線３１に垂直な断面積
が、ノズル２５に向かうにつれて（すなわち図５の下方
になるにつれて）小さくなるように、軸線３１に対して
先細状に傾斜して形成される。したがって溜り部２６ａ
内の導体ペースト２４は、筒部３５ａおよび底３６ａの
内周面に沿って矢符４５で示されるように円滑に流れ
て、ノズル２５の開口端４３では、幅Ｌの全域にわたっ
てほぼ均一な流量となる。

【００３２】本件発明者の実施結果を述べる。導体ペー
スト２４は、銅を主成分とする粘性体である。ノズル２
５の長さＷ＝０．５ｍｍである。基板２１上には、テー
ブル２２の移動によって導体ペースト３０が、幅Ｌ１＝
６ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、図１に垂直な方向の長さ５０
ｍｍを形成したとき、その導体ペースト３０の表面の最
大高低差を導体ペースト３０の乾燥後、触針法で測定し
た。また導体ペースト２４に代えて、Ｓｉ系の封止樹脂
であるエポキシ樹脂を同様にして塗布した。

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明の実施例１〜６では、Ｈ／Ｌが前述
の式１を満たすとき、最大高低差が比較的小さいことが
判る。これに対して比較例１〜４では、最大高低差が大
きく、実用化が不可能であった。

【００３５】こうして本件発明の実施例によれば、電気
絶縁性基板の表面に平坦性の優れた幅広の導体ペースト
の成形体を、複雑な技術、高低を必要とすることなく、
形成することができるようになり、これによってその導
体表面の電子部品などの実装体の傾きを生じることな
く、また実装体下部の気泡が存在しない良好な電子部品
を安価で容易に映像することができる。また封止樹脂を
用いるとき、パッケージとそれを気密に塞ぐ封止キャッ
プとを、封止樹脂によって、封止キャップの傾きを生じ
ることなく、パッケージと封止キャップとの接触面積を
広くし、気密性を向上することができ、このことは特に
半導体パッケージなどにおいて重要である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、導体ペース
トまたは封止樹脂などの粘性体を、ノズルの幅Ｌの全域
に均一な流量で吐出することができ、これによってその
部材の表面上に付着した粘性体の厚みを、前記幅Ｌ方向
に均一とし、その付着された粘性体の表面を平坦にし、
凹凸の発生を防ぐことができる。これによって前記部材
がたとえば電気絶縁性基板であって、その上に粘性体で
ある導体ペーストが付着形成される電子部品では、比較
的厚い導体を基板上に配線して形成することができ、導
体ペーストに接続されるべき電子部品が、基板に対して
傾斜することがなく、電気的接続が確実になるととも
に、図８（１）に関連して前述した気泡が発生すること
はなく、電気的接続を充分に行うことができ、さらに電
子部品から基板への熱放散を充分に行うことができるよ
うになる。また粘性体が封止樹脂であるとき、電子部品
のパッケージを確実に気密に封止することができるよう
になる。

【００３７】請求項２の本発明によれば、ノズルの移動
方向長さＷが幅Ｌの０．５倍であって偏平であっても、
その幅Ｌが２ｍｍ以上であるとき、幅Ｌの全域にわたり
均一な流量で粘性体を吐出することができる。

【００３８】請求項３の本発明によれば、ノズル本体か
らの粘性体は、スロート部で一旦、絞られた後、溜り部
で減速され、その後も、ノズルに導かれるので、ノズル
からは幅Ｌの全域にわたって均一な流量で粘性体を吐出
することが可能になる。

【００３９】請求項４の本発明によれば、溜り部の底
を、ノズルに向かって先細状に傾斜して形成することに
よって、ノズルの幅Ｌの全域にわたり、さらに一層均一
な流量で粘性体を吐出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の描画装置の全体の構成
を示す断面図である。

【図２】ノズル２５付近の一部の斜視図である。

【図３】ノズル２５の斜視図である。

【図４】図１〜図３に示される実施の形態において、導
体ペースト２４が流れる状態を示す図である。

【図５】本発明の実施の他の形態の断面図である。

【図６】或る提案された技術を示す断面図である。

【図７】図６に示される技術におけるノズル５付近の斜
視図である。

【図８】図６および図７に示されるノズル５から吐出さ
れた基板１上の配線パターン１０の断面図である。

【符号の説明】

２１ 基板 ２２ テーブル ２３ 描画部 ２４，３０ 導体ペースト ２５ ノズル ２６ 溜り部 ２７ スロート部 ２８ シリンダ ３１ 軸線 ３２ 加圧源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘性体を吐出するノズルと、 ノズルからの粘性体が付着される部材と、ノズルとを、
   相対的に予め定める移動方向に移動する移動手段とを含
   む描画装置において、 ノズルは、軸線に直角な断面がその軸線方向に一様に形
   成され、 ノズルの前記移動方向に垂直な幅Ｌ、軸線方向の高さＨ
   は、 ０．５ ≦ Ｈ／Ｌ に選ばれることを特徴とする描画装置。
2. 【請求項２】 ノズルの前記移動方向の長さをＷとする
   とき、 Ｗ／Ｌ ≦ ０．５ に選ばれ、 前記幅Ｌは、 ２ｍｍ ≦ Ｌ に選ばれることを特徴とする請求項１記載の描画装置。
3. 【請求項３】 ノズルと、溜り部と、スロート部と、前
   記溜り部に粘性体を供給するためのシリンダとが、上下
   に延びる一直線上に軸線をそれぞれ有して下から上にこ
   の順序で連結され、 溜り部は、ノズルの前記長さＷよりも移動方向に長く、
   および／または前記幅Ｌよりも長く、形成され、 シリンダの上部に、シリンダ内に圧縮気体を供給する加
   圧源が連結されることを特徴とする請求項１または２記
   載の描画装置。
4. 【請求項４】 スロート部は、溜り部の断面積よりも小
   さい断面積を有し、 シリンダは、スロート部の断面積よりも大きい断面積を
   有することを特徴とする請求項３記載の描画装置。
5. 【請求項５】 溜り部の底は、その底の断面積がノズル
   に向うにつれて小さくなるように、軸線に対して傾斜し
   て形成されることを特徴とする請求項１〜４のうちの１
   つに記載の描画装置。