JP2003048302A - スクリーン印刷方法およびスクリーン印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクリーン印刷用製版の寸法精度に拘わらず高
精度の印刷が可能な印刷方法および印刷装置を提供す
る。 【解決手段】基板に既に形成されている位置合わせマー
ク(基準寸法)と、ダミー基板に形成された位置合わせマ
ークとの差に基づいて、予め記憶された関係から決定さ
れた外力を版枠に印加することで、その位置合わせマー
クの相互間隔が基準寸法に一致するようにスクリーン印
刷が施されるので、製版の寸法精度が不十分な場合や、
今までの使用により寸法精度が低下していた場合にも、
高精度の印刷が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーン印刷方
法およびスクリーン印刷装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクリーン印刷用製版を用いて印刷ペー
ストを被印刷物に塗布して厚膜等を形成するスクリーン
印刷法が知られている。このようなスクリーン印刷法に
おいては、スクリーンに形成されたパターン精度によっ
てその厚膜等の寸法精度が実質的に決定されることか
ら、要求される印刷精度に応じた精度でパターン形成さ
れたスクリーン印刷用製版が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ーン印刷用製版が大きくなるほど、スクリーンに高精度
でパターン形成することが困難になる。そのため、例え
ば、プラズマ・ディスプレイ・パネル(Plasma Display
Panel：ＰＤＰ)用基板或いはフラットＣＲＴ(Cathode R
ay Tube)の蛍光面基板等の大型表示装置の基板への印刷
や、蛍光表示管(Vacuum Fluorescent Display：ＶＦＤ)
或いは電界効果型表示装置(Field Emission Display：
ＦＥＤ)等の多数個取り印刷のように、大面積且つ高精
度を要求される場合には、スクリーン印刷用製版の製造
歩留まりが著しく低下すると共に、パターン精度の低い
スクリーンで印刷精度を高めるための処置が印刷工程で
必要となることから工程能率が低下する問題があった。
しかも、上記印刷工程における精度制御の処置は、印圧
・版間隔・印刷速度・スキージ幅寸法・長さ寸法等の印
刷条件を調整することになるが、所定の印刷品質(例え
ば、膜厚、パターン幅、表面粗度等)を得ることを前提
とすると、調節可能な印刷条件範囲はそれほど広くな
い。また、印刷条件を調整して得られる寸法制御範囲も
広くない。更に、印刷条件を調整すると、安定した印刷
品質を得るための最適条件からずれることになるため、
ペースト粘性に関わる印刷適性や製版テンションの制御
による版離れ性が犠牲になる問題が生じ、仮に精度を制
御しても印刷品質の繰り返し再現性や基板間或いは基板
内のばらつきが犠牲となる問題もある。因みに、例えば
対角60インチ程度のＰＤＰ用基板では1(m)スパンで10
(μm)程度の寸法精度が要求されるが、現状の製版製造
能力は50(μm)程度が限界であった。

【０００４】また、スクリーンは、印刷時にスキージに
よって被印刷面に向かって押し下げられることから、経
時的に伸びが生じる特性がある。そのため、スクリーン
印刷用製版が初期的に要求精度を有していても、使用時
間が長くなるに連れてスクリーンの伸びに起因してパタ
ーン精度が低下することから、要求される精度が高くな
るほど短期間でパターン精度が不十分となってスクリー
ン印刷用製版の寿命に至る問題もあった。

【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、スクリーン印刷用製版の
寸法精度に拘わらず高精度の印刷が可能なスクリーン印
刷方法およびスクリーン印刷装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】斯かる目的を達成
するため、第１発明のスクリーン印刷方法の要旨とする
ところは、複数の位置合わせマークを有するスクリーン
が矩形の版枠に張設されて成るスクリーン印刷用製版を
用いて、被印刷物の複数の基準点にその位置合わせマー
クが重なるように印刷ペーストを塗布する形式のスクリ
ーン印刷方法であって、(a)前記版枠に前記スクリーン
の面方向に沿って印加する外力とそのスクリーン内のパ
ターン寸法変化との予め記憶された関係から、予め記憶
された前記スクリーン印刷用製版で形成された位置合わ
せマークの相互間隔に基づいて、その相互間隔を予め記
憶された前記基準点の相互間隔と一致させるための印加
外力を決定する外力決定工程と、(b)その決定された外
力を前記版枠に印加しつつ前記スクリーン印刷用製版を
用いて前記被印刷物に前記印刷ペーストを塗布するペー
スト塗布工程とを、含むことにある。

【０００７】

【第１発明の効果】このようにすれば、予め記憶された
外力とパターン寸法との関係から、スクリーン印刷用製
版で形成された位置合わせマークの相互間隔(マーク寸
法)が予め記憶された基準点の相互間隔(基準寸法)と一
致させるために版枠に印加すべき外力の大きさが決定さ
れ、その外力を版枠に印加しつつ被印刷物に厚膜印刷が
施される。そのため、版枠に外力が印加されることによ
り、マーク寸法が基準寸法と一致するようにスクリーン
内のパターン寸法が調節されることから、製版のパター
ン寸法精度の如何に拘わらず高精度の印刷が可能とな
る。すなわち、スクリーンの面方向に沿って版枠に外力
が印加されると、その版枠に歪みが生じることに伴って
スクリーン内のパターン寸法が変化する。このパターン
寸法の変化量はその外力に応じた値となることから、予
めその外力の大きさとパターン寸法変化の大きさとの関
係を測定して記憶しておけば、マーク寸法を基準寸法に
一致させるために必要な外力の大きさを、実際にそのス
クリーン印刷用製版で形成されたマーク寸法に基づい
て、その記憶された関係から定めることができるのであ
る。

【０００８】この結果、印圧・版間隔・印刷速度・スキ
ージ幅寸法・長さ寸法等の印刷条件を調節することで対
応していた従来に比較して、パターン精度不良として使
用し得なかったスクリーン印刷用製版であっても工程の
負荷を増大させたり印刷精度を犠牲にすることなく使用
することができるので、スクリーン印刷用製版の製造歩
留まりが高められる利点もある。また、経時的にパター
ン精度の低下した場合にも、スクリーン印刷用製版を継
続して使用できるので、高精度を必要とする場合にもそ
の寿命が長くなる利点もある。

【０００９】なお、本発明者等が種々試験したところに
よれば、同じ規格の版枠およびスクリーンでは、外力と
パターン寸法変化との関係は略一義的に定まるので、上
記関係は版枠の種類およびスクリーンの種類の組合せ毎
に別途測定して記憶しておけばよい。また、マーク寸法
は、実際に印刷して得られた測定値を記憶し、或いは、
別途測定した値を数値入力しておくことができる。ま
た、基準寸法は、被印刷物の実際の値を一回の印刷毎に
測定して用いてもよいが、実際の値の変化が要求寸法精
度に対して十分に小さい場合には、所定の印刷回数毎或
いは最初の一回の印刷により得られた代表値や、設計値
等を用いることもできる。また、「基準点にその位置合
わせマークが重なるように」とは、「これらが所期の位
置関係にあるように」との意味であり、例えば、それら
の中心が相互に一致することをいうものである。

【００１０】因みに、版枠の大きさを変化させる方法と
しては、上記のような外力の印加による方法の他に、例
えば、版枠の温度を変化させてその熱膨張特性を利用す
ることも考えられる。しかしながら、そのような方法で
は、高い応答速度を得ることが困難であると共に、特に
冷却が困難であり、更に、ペースト粘度にも影響する等
の問題がある。

【００１１】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記スクリ
ーン印刷方法は、(c)前記被印刷物に設けられた前記複
数の基準点の相互間隔を測定するための基準寸法測定工
程を含み、(b)前記外力決定工程は、前記基準点の相互
間隔としてその基準寸法測定工程で得られた値を用いる
ものである。このようにすれば、基準寸法測定工程にお
いて測定された実際の基準寸法に応じて版枠に印加され
る外力が決定されるので、基準寸法を予め数値入力する
場合等に比較してパターン精度が一層高められる。すな
わち、前記基準点が例えば複数の印刷パターンを積層形
成する場合において前工程で形成された位置合わせマー
ク(アライメント・マーク)である場合等において、その
基準点の位置が前工程の条件変動に起因して一定となら
ないときにも、基準点と位置合わせマークとが(すなわ
ちアライメント・マーク相互が)一致するように版枠に
外力が加えられるので、位置合わせが容易且つ確実にな
る。一層好適には、基準寸法測定工程は、被印刷物の印
刷毎に測定される。このようにすれば、所定数毎に測定
した代表値を用いる場合に比較して、一層適切な外力を
印加することができる。しかも、上記のように基準寸法
を測定すれば、要求される印刷精度に対して工程能力が
不十分で被印刷物の基準寸法がばらつく場合にも、高精
度で印刷することが可能となる。したがって、本発明
は、譬えスクリーン印刷用製版のパターン精度が高い場
合でも、基準寸法がばらつき得る場合には好適に適用さ
れる。

【００１２】また、好適には、前記のスクリーン印刷方
法は、(d)前記ペースト塗布工程において前記被印刷物
に形成された位置合わせマークを測定するマーク測定工
程と、(e)そのマーク測定工程で測定された前記位置合
わせマークの相互間隔と、印加された外力に応じて前記
記憶された関係から求められるその位置合わせマークの
相互間隔とのずれの大きさを算出するずれ量算出工程
と、(f)そのずれの大きさに基づいて前記スクリーン印
刷用製版の寿命を判定する寿命判定工程とを含むもので
ある。このようにすれば、予め記憶された関係からのず
れの大きさは、所期の外力印加効果がどの程度得られて
いるかを表すものであるので、そのずれの大きさに基づ
いて寿命判定をすることにより、外力印加効果が得られ
なくなったとき或いは不十分となったことを以て適切に
スクリーン印刷用製版の寿命を判断できる。好適には、
上記の寿命判定は、一回の印刷毎に実施される。このよ
うにすれば、スクリーン印刷用製版の寿命の判断時期が
一層的確になる利点がある。

【００１３】また、好適には、前記寿命判定工程は、前
記ずれの大きさが要求印刷精度を越えたこと、および所
定値以上の大きさの前記ずれが所定回数連続したことの
少なくとも一方が認められたときにスクリーン印刷用製
版の寿命と判定するものである。このようにすれば、前
者においては、予め記憶された前記の関係に基づいて外
力を印加しても要求印刷精度が得られない場合には、版
枠を変形させることによっても補正不可能な程度までス
クリーン内のパターン精度が低下したものと考えられる
ので、寿命と考えることができる。また、後者において
は、予め記憶された前記の関係に基づいて外力を印加し
ても、得られる印刷精度が所期の値から外れた状態が続
く場合には、版枠を変形させることによっても補正が不
十分な程度までスクリーン内のパターン精度が低下した
ものと考えられるので、寿命と考えることができる。上
記所定値は例えば要求印刷精度の60(%)程度の値が用い
られ、所定回数は例えば5回程度の値が用いられる。な
お、このような寿命は、例えば、スクリーンの経時的な
伸び等に起因して生じる。

【００１４】また、好適には、(d)前記ペースト塗布工
程において前記被印刷物に形成された位置合わせマーク
を測定するマーク測定工程と、(e)そのマーク測定工程
で測定された前記位置合わせマークの相互間隔と、印加
された外力に応じて前記記憶された関係から求められる
その位置合わせマークの相互間隔とのずれの大きさを算
出するずれ量算出工程と、(g)そのずれの大きさが小さ
くなるように前記外力を補正する外力補正工程とを含む
ものである。このようにすれば、版枠の特性が予め記憶
していた前記の関係から外れたものである場合等にも、
それに対応する外力が補正されるので、一層高い印刷精
度を得ることができる。このような外力とパターン寸法
変化との関係の補正は、例えば、新たな関係データを作
成する場合等にも好適に用い得る。

【００１５】

【課題を解決するための第２の手段】また、上記第１発
明を好適に実施するための第２発明のスクリーン印刷装
置の要旨とするところは、複数の位置合わせマークを有
するスクリーンが矩形の版枠に張設されて成るスクリー
ン印刷用製版を用いて、被印刷物の複数の基準点にその
位置合わせマークが重なるように印刷ペーストを塗布す
る形式のスクリーン印刷装置であって、(a)前記版枠に
前記スクリーンの面方向に沿って外力を印加するための
外力印加装置と、(b)前記複数の基準点の相互間隔を測
定するための基準寸法測定装置と、(c)前記外力と前記
スクリーン内のパターン寸法変化との予め記憶された関
係から、予め記憶された前記スクリーン印刷用製版で形
成された位置合わせマークの相互間隔に基づいて、その
相互間隔を前記基準寸法測定装置により測定された基準
点の相互間隔と一致させるための前記外力を決定する外
力決定手段とを、含むことにある。

【００１６】

【第２発明の効果】このようにすれば、基準寸法測定装
置によって測定された基準寸法に予め測定されたマーク
寸法が一致するように外力が決定される一方、外力印加
装置によって版枠にその外力が印加されるので、スクリ
ーン印刷用製版のパターン精度の如何に拘わらず高精度
の印刷が可能となる。

【００１７】

【第２発明の他の態様】ここで、好適には、前記スクリ
ーン用印刷製版を用いて形成された前記複数の位置合わ
せマークの相互間隔を測定するためのマーク寸法測定装
置を含むものである。このようにすれば、被印刷物に印
刷ペーストを塗布した後に、形成された位置合わせマー
クのマーク寸法が測定されるので、適切な外力が印加さ
れているか等を確認することができる。また、実際の印
刷を開始するに先立ってダミー等に印刷してマーク寸法
を測定することにより、外力を決定するための基準とな
るマーク寸法を測定することも可能となる。

【００１８】また、好適には、前記外力を印加して形成
された前記位置合わせマークの相互間隔と、その外力に
応じて前記記憶された関係から求められるその位置合わ
せマークの相互間隔とのずれの大きさを算出するずれ量
算出手段と、そのずれの大きさに基づいて前記スクリー
ン印刷用製版の寿命を判定する寿命判定手段とを含むも
のである。このようにすれば、所期の外力印加効果が得
られない場合にはスクリーン印刷用製版の寿命と考えら
れるので、ずれの大きさに基づいて判断することにより
寿命が適切に判断される利点がある。

【００１９】また、好適には、前記寿命判定手段は、前
記ずれの大きさが要求印刷精度を越えたこと、および所
定値以上の大きさの前記ずれが所定回数連続したことの
少なくとも一方が認められたときにスクリーン印刷用製
版の寿命と判定するものである。このようにすれば、前
者においては、予め記憶された前記の関係に基づいて外
力を印加しても要求印刷精度が得られない場合には、版
枠を変形させることによっても補正不可能な程度までス
クリーン内のパターン精度が低下したものと考えられる
ので、寿命と考えることができる。また、後者において
は、予め記憶された前記の関係に基づいて外力を印加し
ても、得られる印刷精度が所期の値から外れた状態が続
く場合には、版枠を変形させることによっても補正が不
十分な程度までスクリーン内のパターン精度が低下した
ものと考えられるので、寿命と考えることができる。上
記所定値は例えば要求印刷精度の60(%)程度の値が用い
られ、所定回数は例えば5回程度の値が用いられる。

【００２０】また、好適には、前記スクリーンに形成さ
れた印刷パターンは、一定の幅寸法の直線状パターンが
一定の相互間隔で並ぶストライプ・パターンである。こ
のようなパターンでは、直線状パターンの長手方向寸法
の変化が印刷精度上で何ら問題とならないことから、前
記第１発明および第２発明を好適に適用できる。

【００２１】また、好適には、前記外力は、前記矩形の
版枠の互いに平行な一対の辺に対して垂直な方向にそれ
らが互いに接近し或いは離隔するように印加される。こ
のようにすれば、版枠の辺に対して斜め方向から外力を
印加する場合に比較して、スクリーンに形成されたパタ
ーンの歪みを抑制できる利点がある。前記のようなスト
ライプ・パターンにおいては、直線状パターンの相互間
隔の変化以外に実質的にパターン形状の変化がないこと
から、このように外力の印加方向を設定する利点が特に
顕著である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明のスクリーン印刷方法が適
用されるスクリーン印刷システム１０の全体構成を説明
する図である。図において、印刷システム１０は、スク
リーン印刷機１２と、それに隣接し且つ互いに反対側に
備えられたアライメント・ステージ１４および印刷確認
ステージ１６と、これらを制御するための制御装置１８
とを備えている。

【００２４】上記のスクリーン印刷機１２は、大型基板
２０の厚膜スクリーン印刷に用いられるものであって、
スクリーン印刷用製版(以下、単に製版という)２２と、
そのスクリーン印刷用製版２２の両側に設けられた一対
のモータ２４と、その製版２２の上方において上昇およ
び下降可能且つ図における上下方向に移動可能に設けら
れた図示しないスキージ等とを備えたものである。上記
の基板２０は、例えば対角40インチ以上(好適には60イ
ンチ以上)の表示面を有する大型画像表示装置を構成す
るためのＰＤＰ用基板であり、その一面には、図２に示
すように前工程において例えば電極パターン２６等が既
に印刷形成されている。また、図２において例えば基板
２０の四隅には二重線から成る「＋」形状等に構成され
た位置合わせマーク２８すなわち基準点が、例えばＮ＝
1(m)程度の相互間隔で設けられている。

【００２５】また、スクリーン印刷用製版２２は、図３
に示されるように、例えば対辺が互いに平行な四辺によ
って囲まれた矩形の版枠３０と、適当な張力を付与され
た状態でその一面にエポキシ樹脂等の接着剤によって接
着されたスクリーン３２とを備えたものである。上記の
版枠３０は、例えばアルミニウムや軽合金等の軽量金属
材料から成るものであって、基板２０の大きさに応じた
例えば1000〜2000(mm)程度の枠寸法を有する。また、ス
クリーン３２は、例えば周縁部を構成する支持体スクリ
ーンおよびその内周部に固着された印刷用スクリーンと
から成るものであって、その支持体スクリーンの外周端
部において上記の版枠３０に接着されている。なお、支
持体スクリーンは、例えばテトロンやナイロン等の合成
樹脂製の細線を縦糸および横糸として織られたメッシュ
(網)であり、例えば２５０メッシュ(＃２５０)程度のも
のが用いられる。また、印刷用スクリーンは、例えばス
テンレス鋼(例えばSUS304)等の金属製の細線を織った例
えば３２５メッシュ(＃３２５)程度の網(メッシュ)であ
る。

【００２６】また、上記のスクリーン３２の全面には、
例えば10〜200(μm)程度の厚みを備えた感光性樹脂が固
着されている。この感光性樹脂は、印刷時において厚膜
印刷ペーストを透過させないレジスト層として機能する
ものである。但し、スクリーン３２の中央部には、上記
感光性樹脂が所定パターンで除去されることにより開口
部３４が形成された厚膜印刷ペーストの透過領域Ａ、す
なわち、印刷領域が備えられている。図４に印刷領域Ａ
を拡大して示すように、この開口部３４は、例えば図１
における上下方向に沿って伸び且つ幅寸法が数十〜数百
(μm)の帯状を成すものであり、印刷領域Ａ内において
数十〜数百(μm)の中心間隔を以て数百本が平行に並ぶ
ものである。そのため、基板２０が製版２２の下側の所
定位置に配置された状態でスクリーン３２上に印刷ペー
ストを供給し、スキージをその上で一方向に沿って摺動
させると、開口部３４からペーストが押し出され、その
開口部３４の形状に倣った印刷膜が基板２０の一面に形
成される。

【００２７】また、印刷領域Ａのうち開口部３４が設け
られている範囲の外周側の四隅には、例えば「＋」形状
の位置合わせマーク３６が備えられている。この位置合
わせマーク３６は、既に基板２０に設けられている位置
合わせマーク２８に対応するものであり、基板２０にス
クリーン印刷を施すに際して、これらの中心が相互に重
なるように、すなわち、マーク２８，３６の各構成部分
の相互間隔が一定となるように、位置合わせ(アライメ
ント)が為される。なお、スクリーン３２におけるスキ
ージの摺動範囲および開口パターンが形成された印刷領
域Ａは、何れも印刷用スクリーン内に設けられている。
また、図４においては開口幅を誇張して描いており、そ
の本数も少なくなっている。なお、本実施例では製版２
２が所謂コンビネーション版であるが、スクリーン３２
全体が単一の金属メッシュ等から成る場合にも本発明は
同様に適用される。

【００２８】図１に戻って、前記のモータ２４は、図示
しないその出力軸に、前記の製版２２の版枠３０に向か
って前進および後退可能な押圧部材３８が取り付けられ
たものである。押圧部材３８は、例えばそのモータ２４
の出力軸が正転させられるとその版枠３０の一対の長辺
の中央部を互いに接近する方向に押圧するようになって
いる。或いは、更にその出力軸が反転させられると、そ
れら一対の長辺の中央部を互いに離隔する方向に引っ張
るようにも構成されていてもよい。また、この押圧部材
３８は、版枠３０に向かうその先端が例えば円筒面或い
は球面を成すものである。一方、製版２２は、その版枠
３０の四隅において印刷機１２に支持されており、各辺
の中間部は実質的に何ら拘束されていない。そのため、
押圧部材３８で長辺３０ａがＰ方向に押圧されると、図
５に示されるように、版枠３０は長辺３０ａが内側に湾
曲する一方、短辺３０ｂが外側に湾曲することとなる。
なお、押圧部材３８のストロークは、例えば1(mm)程度
以下の微小な範囲内で制御され、版枠２０の湾曲状態は
目視では判別できない程度の微小なものである。図５で
は、図示の都合上、湾曲状態を誇張して示した。

【００２９】また、図１において、アライメント・ステ
ージ１４は、例えば、基板２０の配置部とＸ，Ｙ方向に
移動可能なカメラ４０等を備えたものである。このアラ
イメント・ステージ１４では、印刷機１２において前記
の製版２２を用いて印刷するに先立ち、基板２０上に既
に形成されている印刷パターン、特に、前記の４つの位
置合わせマーク２８等を検知して、製版２２との位置合
わせ(アライメント)をするためのものであり、その位置
情報等を制御装置１８に出力する。

【００３０】また、印刷確認ステージ１６は、同様に基
板２０の配置部とＸ，Ｙ方向に移動可能なカメラ４２等
を備えたものであり、製版２２を用いた印刷後に位置合
わせマーク３６等を検知して、アライメントの精度等を
確かめるためのものであり、その測定した位置情報等を
制御装置１８に出力する。

【００３１】また、制御装置１８は、ＣＰＵ４４、ＲＡ
Ｍ４６、およびＲＯＭ４８などを有するものであり、Ｒ
ＡＭ４６の一時記憶機能を利用しつつＲＯＭ４８に予め
記憶されたプログラムに従って信号処理を行い、例えば
図６に示すフローチャートに従ってモータ２４、カメラ
４０，４２等を作動させる。なお、モータ２４には例え
ばロータリ・エンコーダ５０が備えられており、その回
転数が検知されて制御装置１８に送られることにより、
押圧部材３８の駆動量が制御される。以下、制御装置１
８の作動を、図６のフローチャートを参照して説明す
る。

【００３２】制御装置１８の図示しない起動スイッチが
操作されると、先ず、ステップＳ１では、製版２２を用
いて、例えば基板２０と同様な規格のダミー基板に印刷
(予備印刷)を施す。このとき、モータ２４は未だ駆動さ
れておらず、版枠３０は何ら押圧されていないか、また
は、モータ２４が駆動されることによって予め定められ
た一定の外力が版枠３０に印加されている。なお、印刷
に用いられるペースト材料その他の条件は、後述するス
テップＳ６における実際の基板２０への印刷時と同じで
あり、これら２つのステップにおける相違は、被印刷物
である基板がダミーであるか製品であるかという点の
み、或いはそれに加えて加圧の有無のみである。図７
に、印刷後のダミー基板５２の一例を示す。

【００３３】ステップＳ２では、このように印刷された
ダミー基板５２が印刷確認ステージ１６に送られて、位
置合わせマーク３６に対応して形成された位置合わせマ
ーク５４が検知され且つその相互間隔Ｍが測定され、且
つ記憶される。すなわち、カメラ４２を適宜の方向に移
動させてダミー基板５２の表面を撮影し、例えば印刷さ
れた位置合わせマーク５４が検知されたときのカメラ４
２の位置情報に基づいて相互間隔Ｍ等が算出される。本
実施例では、後述する外力の決定工程で用いられる製版
２０で形成された位置合わせマーク５４の相互間隔Ｍ
は、このようにして測定された数値が用いられる。

【００３４】なお、図７において５６は、開口部３４に
対応する位置に形成された厚膜パターン、例えば隔壁に
生成される絶縁体ペーストから成る印刷膜である。図７
から明らかなように、このダミー基板５２に印刷された
パターンは、製版２２のパターン精度に従って基板２０
上に設けられているパターンとのずれが生じている。例
えば、図７に示すように左端の位置合わせマーク５４が
位置合わせマーク２８に一致するように印刷すると、右
端ではマーク２８，５４相互に一致し得ない程度のずれ
Δがある。なお、図においては、ダミー基板５２として
電極パターン２６が設けられている基板を用いた場合を
示しているが、このステップで記憶されるのは位置合わ
せマーク５４の相互間隔Ｍであるので、何ら印刷されて
いない基板を用いても差し支えない。また、図に示すよ
うな印刷済の基板が用いられる場合には、このステップ
で記憶するデータは、相互間隔Ｍに加えて、或いはこれ
に代えてずれΔとすることもできる。

【００３５】上記のようにしてダミー基板５２を用いて
製版２０で形成されたマーク寸法Ｍを測定した後、ステ
ップＳ３以下において実際の製品の印刷が開始される。
その最初の工程であるステップＳ３では、基板２０がア
ライメント・ステージ１４に搬入されると共に、その基
板２０に既に形成されている位置合わせマーク２８が基
準点として検知され、その相互間隔Ｎが測定される。す
なわち、印刷確認ステージ１６と同様に、カメラ４０を
適宜の方向に移動させて基板２０表面を撮影し、例えば
位置合わせマーク２８が検知されたときのカメラ４０の
位置情報等に基づいてその位置合わせマーク２８の位置
および相互間隔を算出する。

【００３６】次いで、ステップＳ４では、上記の位置合
わせマーク２８、５４の相互間隔Ｎ，Ｍを一致させるた
めの最適な位置合わせマーク３６の相互間隔(最適マー
ク寸法)が算出される。この寸法は、ステップＳ３で測
定された位置合わせマーク２８の相互間隔Ｎに等しい値
であるが、この値に代えて位置合わせマーク２８，５４
の差Δを最適マーク寸法として求めることとしてもよ
い。そして、ステップＳ５では、その最適マーク寸法を
実現するために版枠３０に印加すべき外力の値、すなわ
ち押圧部材３８の駆動ストロークが決定される。

【００３７】ところで、押圧部材３８で押圧すると、前
記の図５に示されるように版枠３０が撓み変形させられ
るが、その駆動ストロークすなわち版枠３０の変形量
(撓み量)と、スクリーン３２に形成されているパターン
寸法(例えば位置合わせマーク３６の相互間隔)との間に
は、例えば図８に実線で示すような示す関係がある。図
８において、横軸は駆動ストローク(μm)で版枠３０に
印加される外力の大きさを表したものであり、負の押圧
ストロークは、版枠３０を図５におけるＰ方向とは反対
方向に引っ張ったことを意味する。縦軸は、このような
外力を版枠３０に印加した状態で印刷を施した場合に、
形成された位置合わせマーク５４の相互間隔の変動量
を、外力が零の場合の相互間隔との差で表したものであ
る。前記図５におけるＰ方向の外力を印加すると、同図
に示されるように長辺３０ａが狭められる一方、短辺３
０ｂが広げられる。そのため、その版枠短辺３０ｂに引
っ張られることによって、スクリーン３２がストライプ
状パターン(開口部３４)に垂直な方向に伸びるので、パ
ターン寸法が増大するのである。反対に、Ｐ方向とは反
対方向の外力を印加すると、長辺３０ａ広げられると共
に短辺３０ｂが狭められることで、パターン寸法が縮小
することとなる。本発明者が実験した結果では、例えば
1800(mm)×1500(mm)程度の大きさの版枠３０にSUS304の
＃３２５のスクリーン３２を貼り付けた製版２２におい
て位置合わせマーク３６の相互間隔の設計値を1(m)とし
た場合には、押圧ストロークが1(mm)程度までの範囲
で、図に示されるような押圧ストローク100(μm)辺りの
変動量が15(μm)程度になる略直線的な関係が得られ
た。また、これよりも大きな外力を印加しても比例関係
は略保たれるが、版枠３０の変形がスクリーン３２のテ
ンションに影響し、印刷パターンが変形する問題が生ず
る。

【００３８】上記の関係は、例えばスクリーン印刷シス
テム１０を用いて、種々の規格の製版２０に種々の外力
を印加して印刷を施し、形成された位置合わせマーク５
４の相互間隔Ｍを測定することによって求められたデー
タが予めＲＡＭ４６等に記憶されており、上記のステッ
プＳ５では、上記関係に基づき、位置合わせマーク２
８，５４のそれぞれの相互間隔Ｎ，Ｍの差Δを零とする
ために必要な押圧力或いは引張力、すなわちその差の大
きさに対応する押圧ストロークが図８から読みとられ、
印加外力として決定される。例えば、前記の図７に示さ
れるようにＮ＜Ｍの関係にある場合には、図５とは反対
向きの外力(すなわち引張力)がその差Δに応じて決定さ
れる。したがって、押圧部材３８が版枠３０の押圧のみ
可能に構成されている場合には、Ｎ＞Ｍすなわちパター
ン寸法が設計値よりも小さくなるように製版２２の製造
工程を管理すればよい。なお、上記の関係は、スクリー
ン３２や版枠３０の構成が同様であれば、パターンの異
なる製版にも共通のものと考えられるので、必ずしもパ
ターン毎に測定したデータを用いる必要はなく、他のパ
ターンのものを流用することも可能である。本実施例で
は、マーク寸法Ｍと対比させられる基準点の相互間隔す
なわちマーク寸法Ｎとして、アライメント・ステージ１
４で実際に測定された基板２０の値が用いられる。

【００３９】ステップＳ６では、被印刷物である基板２
０を製版２２の下方に送り込んだ後、制御装置１８でモ
ータ２４の駆動量を制御することにより、上記のように
して決定された外力を版枠３０に印加しつつ、その基板
２０に印刷を施す。なお、印刷パターンは前記のように
ストライプ状であって、外力の印加によるスクリーン３
２の変形はそのストライプ状パターンが相互に離隔する
方向となる。そのため、実質的にパターン(開口部３４)
の変形は無く、外力の印加が開口部３４に対応する印刷
膜の相互間隔の変化以外にその品質に影響することはな
い。この結果、図９に示すように、外力を印加しつつ印
刷された基板２０は、ダミー基板５２の場合とは異な
り、位置合わせマーク５４の相互間隔Ｍが位置合わせマ
ーク２８の相互間隔Ｎと略一致するものとなっている。

【００４０】ステップＳ７では、印刷された基板２０が
印刷確認ステージ１６に送られ、印刷された位置合わせ
マーク５４が、ダミー基板５２の場合のステップＳ１と
同様にして測定される。ステップＳ８では、今回の基板
２０に形成された位置合わせマーク５４の相互間隔Ｍ
と、前記図８から算出される印加外力に応じた相互間隔
との差すなわちずれの大きさＧが算出されると共に、一
定以上の大きさのずれＧが連続して測定された回数が算
出される。これらの値は、版寿命の判断に用いるもので
あるので、実際の製版２０の特性等に応じて、一方だけ
を算出するものとすることもできる。

【００４１】ステップＳ９では、算出されたずれＧの大
きさに基づいて、製版２２が寿命に至ったか否かが判断
される。この判断は、例えば、ずれＧが図８に示される
Ｒ以上になった場合に肯定される。ここで、Ｒは、ずれ
Ｇの許容範囲であり、例えば、要求されるパターン寸法
精度に等しい値である。例えば、ライン・ピッチが100
(μm)程度の印刷において要求寸法精度が±15(μm)であ
れば、Ｒ＝15(μm)に設定される。また、ずれＧが許容
範囲Ｒ内に維持されていても、ずれＧの大きさをその許
容範囲Ｒに対する割合(％)で表したとき、一定の割合以
上のずれＧが一定回数以上連続したときも、上記判断が
肯定される。上記一定の割合は、例えば60(％)程度であ
り、上記一定回数は、例えば５回である。図１０に、こ
のような条件で寿命判定がされた場合の管理図データを
示す。図１０において、横軸は印刷回数を、縦軸はずれ
の大きさを表している。図に矢印で示す印刷回数におい
て、60(％)以上のずれが５回連続したので、この実施例
ではこの時点で寿命と判定される。ずれＧが大きくな
り、或いは、一定以上の大きさのずれが連続するのは、
スクリーン３２が弾性限界を超えて塑性変形するためと
考えられ、安定した印刷が望めないため寿命となる。版
寿命と判断された場合には、ステップＳ１１において制
御装置１８のモニタ等にその旨が表示され、印刷機１２
が停止させられる。

【００４２】一方、未だ版寿命ではないと判断された場
合には、ステップＳ３に戻り、新たにアライメント・ス
テージ１４に搬入された基板２０の位置合わせマーク２
８の相互間隔Ｎが測定される。そして、ステップＳ４以
下の各ステップが実施されることにより、同様にして各
基板２０に既に形成されている位置合わせマーク２８に
位置合わせマーク５４が一致するように(重なるよう
に)、上記のステップＳ９の判断が肯定されるか、全て
の基板２０への印刷が終了するまで、繰り返し印刷が実
施される。

【００４３】ここで、本実施例によれば、以上のように
基板２０に既に形成されている位置合わせマーク２８
と、ダミー基板に形成された位置合わせマーク５４との
差に基づいて、予め記憶されている図８に示す関係から
決定された外力を版枠３０に印加することで、製版２２
により形成される位置合わせマーク５４の相互間隔を位
置合わせマーク２８の相互間隔Ｎに一致させた状態でス
クリーン印刷が施されるので、製版２２の寸法精度が不
十分な場合や、今までの使用により寸法精度が低下して
いた場合にも、高精度の印刷が可能となる。すなわち、
前記の図８に示される関係を有する製版２２において
は、基板２０に形成される位置合わせマーク５４の相互
間隔を例えば5(μm)程度の極めて高精度に制御すること
ができる。

【００４４】また、本実施例によれば、基板２０に既に
形成されている位置合わせマーク２８の相互間隔Ｎは、
アライメント・ステージ１４において測定された実際の
ものの測定値が用いられるので、設計値等が数値入力さ
れる場合に比較して、一層アライメント精度が高められ
る。また、基板２０に位置合わせマーク２８を形成した
段階までの膜形成精度が不十分でその相互間隔Ｎがばら
つく場合にも、位置合わせマーク５４と一致させること
すなわちアライメントが容易になる利点がある。

【００４５】また、本実施例によれば、寿命判定工程に
対応するステップＳ９において、図８に示す関係からの
ずれの大きさやその連続状態に基づいて製版２２の寿命
が判断されるので、版寿命を適切に判断できる利点があ
る。

【００４６】また、本実施例では、実際の印刷結果の良
否を判定するステップＳ８，Ｓ９が一回の印刷毎に実施
されるので、ロット内における寸法変動が一層抑制され
且つ寿命の判断が一層適切に為される利点がある。

【００４７】以上、本発明を図面を参照して詳細に説明
したが、本発明は更に別の態様でも実施できる。

【００４８】例えば、実施例においては、コンビネーシ
ョン版である製版２２が用いられるスクリーン印刷方法
および印刷装置に本発明が適用された場合について説明
したが、ステンレス・メッシュ或いは合成樹脂メッシュ
等のみから成る製版が用いられる印刷方法および印刷装
置にも本発明は同様に適用される。

【００４９】また、実施例においては、基板２０に既に
形成されている位置合わせマーク２８を実測して、それ
を基準に外力を決定していたが、実測値に代えて設計値
を用いることもできる。位置合わせマーク２８を形成す
るまでの工程における工程能力が要求される印刷精度に
対して十分に高い場合には、このようにすることが可能
である。例えば、焼成処理等におけるばらつきが十分に
小さい場合において、全ての工程において設計値を基準
に位置合わせマーク３６の最適値延いては外力を決定す
れば、常に同一寸法に合わせることになるので、設計値
を用いても十分に高精度を実現し得る。

【００５０】また、形成済マーク測定ステップＳ３を省
略できるほどではないが、ロット内変動が十分に小さい
場合等には、位置合わせマーク２８の相互間隔Ｎを測定
する工程が例えばロットの最初だけや一定の印刷回数毎
に実施されてもよい。

【００５１】また、実施例においては、ステップＳ７に
おいて印刷後に位置合わせマーク５４の相互間隔を測定
していたが、印刷中の寸法変動の考慮が無用な場合、す
なわち、製版寿命判定が不要な場合には、ステップＳ７
以下は実行せず、直ちにステップＳ３に戻って次の基板
２０の処理をしても良い。

【００５２】また、外力印加の有効性を判定するステッ
プＳ８，Ｓ９は、製版２２の経時変動が十分に小さいこ
とが明らかな場合には、適当な印刷回数毎に実行するも
のとされていてもよい。

【００５３】また、実施例においては、版枠３０の長辺
３０ａに外力が印加されていたが、これに代えて或いは
これに加えて短辺３０ｂに押圧或いは引っ張り方向の外
力を印加しても良い。

【００５４】また、実施例においては、ストライプ状の
電極パターン２６が形成されたＰＤＰ用の基板２０上に
隔壁(リブ状壁)を形成するための厚膜パターン５６を形
成する際に本発明が適用された場合について説明した
が、本発明は、高精度の位置合わせが必要となる印刷で
あれば、ＰＤＰ用基板の他の膜形成の段階、例えばブラ
ック・マスクが形成された基板に蛍光体層を設ける場合
や、回路基板の積層印刷等にも同様に適用される。

【００５５】また、実施例においては、図８に示す関係
が予め求められたものがそのまま用いられていたが、例
えば、ずれＧの大きさが一定以上となったときや、一定
以上の大きさのずれが一定回数以上連続した場合で、未
だ寿命と判定されない場合には、そのずれＧの大きさに
応じて、図８に示す関係を補正して外力を決定してもよ
い。或いは、寿命判定がされたときに、図８に示す関係
を補正してもよい。このようにすれば、ずれＧを小さい
値に留め、或いは、製版２０の寿命を長くできる利点が
ある。

【００５６】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の印刷精度制御方法が適用される印刷精
度制御システムの構成を説明する図である。

【図２】図１の印刷精度制御システムで処理される基板
を示す図である。

【図３】図１の印刷精度制御システムの印刷機に取り付
けられる製版を示す図である。

【図４】図３の製版に形成されている印刷パターンを説
明する図である。

【図５】図１の印刷精度制御システムにより製版の版枠
を変形させた状態を説明する図である。

【図６】図１の印刷精度制御システムの制御フローを説
明する図である。

【図７】図６の予備印刷ステップが実施されたダミー基
板を示す図である。

【図８】図６の印加外力決定ステップで用いられる外力
と寸法変動の関係図である。

【図９】図６の外力印加・印刷ステップが実施された基
板を示す図である。

【図１０】製版寿命の判定方法を説明する図である。

【符号の説明】

１２：スクリーン印刷機 １８：制御装置 ２０：基板 ２２：スクリーン印刷用製版 ２４：モータ(外力印加装置) ２８、３６、５４：位置合わせマーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪本 進 福岡県朝倉郡夜須町大字三並字八ツ並2160 番地 ノリタケ電子工業株式会社夜須工場 内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FB38 FB41 FD01 FF00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の位置合わせマークを有するスクリ
   ーンが矩形の版枠に張設されて成るスクリーン印刷用製
   版を用いて、被印刷物の複数の基準点にその位置合わせ
   マークが重なるように印刷ペーストを塗布する形式のス
   クリーン印刷方法であって、 前記版枠に前記スクリーンの面方向に沿って印加する外
   力とそのスクリーン内のパターン寸法変化との予め記憶
   された関係から、予め記憶された前記スクリーン印刷用
   製版で形成された位置合わせマークの相互間隔に基づい
   て、その相互間隔を予め記憶された前記基準点の相互間
   隔と一致させるための印加外力を決定する外力決定工程
   と、 その決定された外力を前記版枠に印加しつつ前記スクリ
   ーン印刷用製版を用いて前記被印刷物に前記印刷ペース
   トを塗布するペースト塗布工程とを、含むことを特徴と
   するスクリーン印刷方法。
2. 【請求項２】 前記被印刷物に設けられた前記複数の基
   準点の相互間隔を測定するための基準寸法測定工程を含
   み、 前記外力決定工程は、前記基準点の相互間隔としてその
   基準寸法測定工程で測定された値を用いるものである請
   求項１のスクリーン印刷方法。
3. 【請求項３】 前記ペースト塗布工程において前記被印
   刷物に形成された位置合わせマークを測定するマーク測
   定工程と、 そのマーク測定工程で測定された前記位置合わせマーク
   の相互間隔と、印加された外力に応じて前記記憶された
   関係から求められるその位置合わせマークの相互間隔と
   のずれの大きさを算出するずれ量算出工程と、 そのずれの大きさに基づいて前記スクリーン印刷用製版
   の寿命を判定する寿命判定工程とを含むものである請求
   項１または請求項２のスクリーン印刷方法。
4. 【請求項４】 前記寿命判定工程は、前記ずれの大きさ
   が要求印刷精度を越えたこと、および所定値以上の大き
   さの前記ずれが所定回数連続したことの少なくとも一方
   が認められたときにスクリーン印刷用製版の寿命と判定
   するものである請求項３のスクリーン印刷方法。
5. 【請求項５】 複数の位置合わせマークを有するスクリ
   ーンが矩形の版枠に張設されて成るスクリーン印刷用製
   版を用いて、被印刷物の複数の基準点にその位置合わせ
   マークが重なるように印刷ペーストを塗布する形式のス
   クリーン印刷装置であって、 前記版枠に前記スクリーンの面方向に沿って外力を印加
   するための外力印加装置と、 前記複数の基準点の相互間隔を測定するための基準寸法
   測定装置と、 前記外力と前記スクリーン内のパターン寸法変化との予
   め記憶された関係から、予め記憶された前記スクリーン
   印刷用製版で形成された位置合わせマークの相互間隔に
   基づいて、その相互間隔を前記基準寸法測定装置により
   測定された基準点の相互間隔と一致させるための前記外
   力を決定する外力決定手段とを、含むことを特徴とする
   スクリーン印刷装置。
6. 【請求項６】 前記スクリーン用印刷製版を用いて形成
   された前記複数の位置合わせマークの相互間隔を測定す
   るためのマーク寸法測定装置を含むものである請求項５
   のスクリーン印刷装置。
7. 【請求項７】 前記外力を印加して形成された前記位置
   合わせマークの相互間隔と、その外力に応じて前記記憶
   された関係から求められるその位置合わせマークの相互
   間隔とのずれの大きさを算出するずれ量算出手段と、そ
   のずれの大きさに基づいて前記スクリーン印刷用製版の
   寿命を判定する寿命判定手段とを含むものである請求項
   ５または請求項６のスクリーン印刷装置。
8. 【請求項８】 前記寿命判定手段は、前記ずれの大きさ
   が要求印刷精度を越えたこと、および所定値以上の大き
   さの前記ずれが所定回数連続したことの少なくとも一方
   が認められたときにスクリーン印刷用製版の寿命と判定
   するものである請求項７のスクリーン印刷装置。