JP2004095675A - Method for printing thick film through hole - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板のスルーホールに厚膜導体ペーストを印刷する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、アルミナ(Al2O3)等から成るセラミック基板の一面に、厚膜スクリーン印刷法等の適宜の方法を用いて導体、抵抗体、絶縁体等の種々の厚膜印刷ペーストを塗布して焼成することにより厚膜を生成した厚膜回路基板が知られている。このような厚膜回路基板において実装密度を高めようとする場合には、例えば、一面およびその裏面の両面に回路パターンを設けると共に、基板を厚み方向に貫通するスルーホール内に備えられた貫通導体によってそれら両面の回路パターンを複数箇所で接続することが行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の貫通導体は、基板の一面に導体パターンを形成するに際して、スルーホールを通して他面側から吸引しつつその一面に厚膜導体ペーストを塗布することにより、その厚膜導体ペーストをそのスルーホール内に流入させ、その後、焼成処理を施すことで導体パターンと同時に形成されている。塗布直後の高い流動性を有する厚膜導体ペーストは、吸引されることにより開口周縁部からスルーホール内に向かって流動させられ、且つ一部を残留させつつその内壁面を流れ落ちる。そのため、基板の一面から連続するようにその内壁面に厚膜導体ペーストが塗布されるので、その厚膜導体ペーストから生成される貫通導体で両面の回路パターンが接続されるのである。
【0004】
しかしながら、上記のような貫通導体の形成方法において、厚膜導体ペーストを塗布する際の吸引力が過大であると、スルーホール内に流入するペースト量が過剰となり延いては内壁面上の塗布厚みが過大となるため、基板と厚膜導体ととの熱膨張係数の相違に起因して焼成後に貫通導体が内壁面から剥離し易くなる。反対に吸引力が過小であると、ペースト流入量が過小となり延いては塗布厚みが過小となるため、スルーホール内壁面上或いは内壁面と基板の他面との間の稜部で断線して導通不良となり易い。したがって、吸引力は、これらの不都合の生じ難い適度な流入量延いては塗布厚みが得られる大きさに定めることが望まれるが、その一方で、スルーホール内壁面全体に厚膜導体ペーストを広げるためには比較的大きな吸引力を必要とするため、吸引力の設定延いては塗布厚みの制御が困難になっていた。しかも、吸引力を大きくするほど厚膜印刷用スクリーンが基板に強く吸い付けられて版離れが悪くなるので、印刷パターンの滲みが生じ易くなる不都合もあった。
【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、スルーホール内壁面全体に適度な厚さで導体ペーストを塗布し得るスルーホール印刷方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、所定の開口パターンを備えた厚膜印刷用スクリーンを用いてスルーホールを有する基板のそのスルーホール内に厚膜導体を印刷する厚膜スルーホールの印刷方法であって、(a)前記スルーホールの内壁面の中間位置まで厚膜導体ペーストが引き込まれる所定の第1吸引力で前記スルーホールを通して前記基板の裏面から吸引しつつその表面側からその厚膜導体ペーストを印刷する印刷工程と、(b)前記印刷工程の後に、前記基板が前記厚膜印刷用スクリーンから離隔させられた状態で前記スルーホールを通してその基板の裏面から前記第1吸引力よりも大きい所定の第2吸引力で吸引することにより、前記塗布された厚膜導体ペーストをそのスルーホール内壁面全体に広げる吸引工程とを、含むことにある。
【0007】
【発明の効果】
このようにすれば、印刷工程では、スルーホール内壁面の中間位置まで厚膜導体ペーストが塗布される相対的に小さい第1吸引力で吸引することにより、その内壁面および開口周縁に適量の厚膜導体ペーストが塗布され、吸引工程では、相対的に大きい第2吸引力で吸引することにより、スルーホール内壁面全体に厚膜導体ペーストが広げられる。このとき、この吸引工程では厚膜印刷用スクリーンが基板から離隔させられていることから、印刷中に比較して基板の表面に沿った方向の空気の流れが著しく弱められるため、その方向のペースト流動が生じ難い。そのため、スルーホールから離れた位置に塗布された厚膜導体ペーストが流入して流入量が過剰となることが抑制され、印刷工程で開口周縁および内壁面に塗布された適量の厚膜導体ペーストが内壁面上で広げられることとなる。したがって、厚膜導体ペーストを適度な厚みでスルーホールの内壁面全体に塗布することができる。
【0008】
すなわち、印刷中においては、厚膜導体ペーストをスルーホールの内壁面全体に広げ得るほど吸引力を大きくするとペースト流入量が過剰となるが、その後の厚膜印刷用スクリーンと基板とが離れた状態では吸引力の大きさに起因してペースト流入量が過剰となる虞が少ないため、内壁面全体に広げるために必要な大きな吸引力に設定できる。そこで、適量の厚膜導体ペーストをスルーホール内およびそこに流入可能な位置に塗布する印刷工程と、これを内壁面全体に広げる吸引工程とを分けることで、貫通導体の膜厚増大を抑制しつつ内壁面全体に広げ且つ断線を防止できるのである。また、この結果、第1吸引力および第2吸引力の設定延いてはペースト塗布量の調節が容易になるので、スルーホール印刷の安定性が高められるため、印刷の自動化および連続化が容易になる。
【0009】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記印刷工程は、前記スルーホール上において前記開口パターン内に前記厚膜導体ペーストが残留しない大きさに前記第1吸引力が設定されたものである。このようにすれば、厚膜印刷用スクリーンの開口パターン内に厚膜導体ペーストが残留して目詰りさせることが抑制されるので、スルーホール印刷の安定性が一層高められる。
【0010】
また、好適には、前記吸引工程は、前記基板の裏面側開口縁上まで前記厚膜導体ペーストを広げる大きさに前記第2吸引力が設定されたものである。このようにすれば、スルーホールの内周面と裏面側開口縁との間の稜部を越えて厚膜導体ペーストが塗布されるので、内周面上に留まる場合に比較して、基板の両面に形成された導体パターン相互間の導通の信頼性が高められる。すなわち、一般に、スルーホール印刷においては、基板の表面および裏面の何れに導体パターン形成する際にも、同時にスルーホール内に厚膜導体ペーストが塗布されるので、吸引工程において広げられる範囲が内周面上に留められていたとしても、貫通導体の導通は確保される。しかしながら、塗布面の反対側から吸引される結果として、その塗布面とスルーホール内周縁との間の稜部における塗布厚みが薄くなり易いので、第2吸引力を高精度で調節しないと断線が生じ得る。上記のようにすれば、稜部における塗布厚みを十分に厚くして断線を一層抑制できるのである。
【0011】
また、好適には、前記印刷工程は、所定の印刷ステージで実施されるものであり、前記厚膜導体ペーストが塗布された基板を前記印刷ステージとは別に設けられた吸引ステージに移動させる移動工程を含み、前記吸引工程は、前記吸引ステージで実施されるものである。このようにすれば、吸引工程は印刷ステージとは別に設けられた吸引ステージで実施されるので、その吸引に必要な時間に起因して印刷サイクルが長くなり延いては処理効率が低下する問題が抑制される。
【0012】
また、好適には、前記印刷工程、移動工程、および吸引工程は、前記基板の両面に対してそれぞれ実施されるものである。このようにすれば、スルーホール内壁面には、基板の両面からそれぞれ流れ込んだ厚膜導体ペーストが相互に重なって塗布される。そのため、吸引力、吸引時間、ペースト粘度等に起因してスルーホールの軸心方向におけるペースト厚みが不均一になっても、両面から塗布されるペーストが相互に重ねられることでその不均一性が緩和され或いは相殺されることから、厚みの一様性が高められ延いては導電性の一様性が高められる。一層好適には、基板の両面に対する処理条件は、略同様である。
【0013】
【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。
【0014】
図1は、本発明のスルーホール印刷方法が製造工程に適用された厚膜回路基板10の全体を示す斜視図である。厚膜回路基板10は、例えば厚さ寸法が0.3〜1(mm)程度のアルミナ等から成るセラミック基板12の表面14および裏面16に厚膜導体、厚膜抵抗体、厚膜絶縁体等によって構成される回路パターン18を設けたものであって、それら表面14および裏面16に図示しない半導体、抵抗体、コンデンサやコイル等の電子部品を実装して用いられる。回路パターン18は、それらの実装される電子部品を相互に接続して電子回路を構成するためのものである。
【0015】
上記の回路パターン18内には、例えば厚さ寸法が5〜数十(μm)程度、例えば20(μm)程度の厚膜導体により形成された幅寸法が数十(μm)〜1(mm)程度の複数本の配線20や、所望の特性値が得られるように適宜の寸法、例えば数十(μm)程度の厚さ寸法で一辺が1〜2(mm)程度の大きさに形成された複数個の厚膜抵抗体22等が備えられている。配線20は、後述するように厚膜スクリーン印刷法等を用いて厚膜銅ペーストを塗布して焼成することにより生成されたものであって、銅を導体成分として含む厚膜導体である。配線20の各々の端部や中間部には、電子部品の端子等を固着し、或いは上記の厚膜抵抗体22を設けるための円形或いは矩形のランド24や、表面14および裏面16にそれぞれ設けられた配線20を相互に接続するためのスルーホール・ランド26等が備えられている。このスルーホール・ランド26は、図2に拡大して示すように、表面14および裏面16間に貫通して例えば0.4(mm)程度の内径で設けられた開口形状が円形のスルーホール28の周囲に円環状に設けられている。
【0016】
図3(a)は、図2におけるIII−III視断面でスルーホール・ランド26近傍の断面構造を説明する図である。スルーホール28の内壁面30には、例えば配線20と同様な厚膜導体から成る貫通導体32が表面14から裏面16に貫通して設けられている。この貫通導体32は、後述するように、例えば厚膜スクリーン印刷法を用いてスルーホール28上に厚膜銅ペーストを塗布し、焼成することによって形成されたものである。貫通導体32の内壁面30上における厚さ寸法は、例えば20〜40(μm)程度であり、その軸心方向における両端すなわち表面14および裏面16の各々においてスルーホール・ランド26に重なっている。これにより、基板両面14、16にそれぞれ設けられている配線20が貫通導体32を介して相互に接続されている。
【0017】
また、貫通導体32は、図3(b)に拡大して示すように、表面14の配線20上からスルーホール28の裏面16側開口縁部までに亘る範囲において内壁面30に固着された第1層32aと、裏面16の配線20上からスルーホール28の表面14側開口縁部までに亘る範囲においてその第1層32a上に重ねて固着された第2層32bとから構成される。これら第1層32aおよび第2層32bは、スルーホール28の軸心方向(図3の上下方向)において、例えば、一方が表面14側から裏面16側に向かうに従って厚くなり、他方が反対に薄くなるものであるが、これらが重ねられて成る貫通導体32は略一様な厚さ寸法を備えている。そのため、厚さ寸法が僅かにばらついただけで剥離し易い厚膜銅で構成されているにも拘わらず、その剥離延いては表面14および裏面16間の断線が好適に抑制されている。
【0018】
なお、前記の厚膜抵抗体22は、例えば、RuO2、SnO2、LaB6等を主成分とする厚膜抵抗体ペーストを、配線20と同様に厚膜スクリーン印刷法等を用いてその配線20の端部に備えられるランド24上に塗布して焼成することにより形成されたものであるが、その詳細については本実施例の理解に必要ではないので説明を省略する。
【0019】
ところで、上記のように構成された厚膜回路基板10は、例えば、図4に示される印刷装置34を用いてその回路パターン18を形成したものである。図4において、印刷装置34は、供給ステージ36,印刷ステージ38,および吸引ステージ40の3つのステージで構成されている。上記の印刷ステージ38は、基板12に厚膜導体ペーストや厚膜絶縁体ペースト等を塗布するためのものである。また、上記の供給ステージ36は、印刷ステージ38の所定の印刷位置に配置する基板12が順次に供給されるものである。また、吸引ステージ40は、厚膜導体ペーストが塗布された基板12のスルーホール28内にその導体ペーストを塗布するためのものである。基板12は、コンベア等の搬送装置41によってこれら3つのステージ36,38,40間を移動させられる。
【0020】
上記の印刷ステージ38には、スキージ42およびスコップ44が昇降可能に支持された印刷機構部46と、その印刷機構部46を図における左右方向に移動させるためのねじ軸48やモータ50等から成る移動装置52と、スクリーン製版54等とが備えられている。印刷装置34には、図における左右方向に移動可能に構成され且つ上面に吸着冶具58(後述する図5参照)をそれぞれ備えた例えば2つの載置台56,57が備えられており、基板12は、前記の搬送装置41により印刷ステージ38に送られると、その載置台56に載せられ且つ所定位置に位置決めされてその吸着冶具58の吸着面60に吸着される。また、その印刷ステージ38から吸引ステージ40に送られると、載置台57に備えられた吸着冶具58に吸着される。
【0021】
上記の載置台56,57にそれぞれ備えられている吸着治具58は、例えば互いに同様に構成されたものであり、図5に、その全体を表した斜視図を示す。吸着治具58は、上記の吸着面60を有する上側の吸着板62と、印刷機の載置台56上に固定される下側の支持板64とが重ね合わされて構成される。吸着板62は、例えば一辺が数十(mm)〜百数十(mm)、例えば160(mm)程度で厚さが数(mm)〜数十(mm)程度、例えば10(mm)程度の大きさの矩形板状を成すものであり、外周縁から十数(mm)程度の外周側部分を除く内周側部分は、その外周部に比較して基板12の厚さ寸法と同程度だけ凹んでいる。前記の吸着面60はこの内周側部分に設けられており、基板12はその凹んだ部分に載せられる。
【0022】
また、その内周側部分のうち外周側部分の内周縁66よりも更に10(mm)程度内周側の範囲は、吸着板62を厚み方向に貫通する一辺数十(mm)程度の矩形の6つの開口68が枡目状に備えられている。支持板64にはその端面に開口する共通の排気通路70が設けられており、上記6つの開口68はその排気通路70に連通する。なお、開口68と外周側部分の内周縁66との間において吸着面60に開口する孔72は、スルーホール28が設けられている範囲よりも外周側において基板12を吸着するための吸着孔であり、例えば直径5(mm)程度の大きさに形成されている。
【0023】
また、上記の開口68は、前記の排気通路70および切換弁74を介して排気ポンプ76に接続されており、吸着孔72は、別の排気ポンプ78に接続されている。切換弁74は、排気通路70を排気ポンプ76に接続して開口68から吸引するための図に示される吸引位置と、それらの接続を断って開口68を大気圧に解放するための解放位置の2位置間で、例えば制御装置80からの指令に従って電気的に切り換えられるものである。また、この制御装置80は、載置台56,57にそれぞれ設けられた吸着冶具58に対して共通に或いは各々に対して個別に設けられたものであって、入出力回路や中央演算装置(CPU)、記憶装置(RAM,ROM)等から構成され、予めROMに記憶されたプログラムに従って、RAMの一時記憶機能を利用しつつ排気ポンプ76、78の作動制御をも行うものである。例えば、排気ポンプ76が作動させられ且つ切換弁74が吸引位置に位置させられると、制御装置80により制御された吸引力で開口68から吸引され、排気ポンプ78が作動させられると吸着孔72から吸引されるようになっている。
【0024】
なお、図5において、82は、基板12を所定の位置に位置決めするための固定或いは可動の位置決めピンであり、84は、厚膜印刷ペーストが塗布された基板12を他の基板に取り替えるに際してその印刷済の基板12を吸着面60から押し上げるための押上げピンである。また、図5においては支持板64が吸着板62と同様な大きさに描かれているが、支持板64の大きさは基板面積よりも十分に大きい範囲で任意であり、例えば前記の載置台56等によって支持板が兼ねられていてもよい。
【0025】
以下、上記の印刷装置34を用いた前記の厚膜回路基板10へのパターン形成方法を、図6に示す工程図に従って、工程の要部段階における実施状態を表した図7(a)〜(c)を参照して説明する。スルーホール28を設けた基板12を作製した後に実施される導体形成工程では、先ず、載置工程86において、前記の供給ステージ36の搬送装置41にその基板12が例えば表面14が上側に位置する向きで載せられる。次いで、印刷工程88において、基板12が印刷ステージ38に送られて載置台56上で位置決めされ且つその吸着冶具58に吸着された後、その表面14に厚膜スクリーン印刷法で厚膜導体ペースト(例えば厚膜銅ペースト)が印刷される。
【0026】
図7(a)は、上記の印刷工程88の実施状態を説明する図である。基板12は、吸着治具58の吸着面(上面)60に載せられており、排気ポンプ78が作動させられることによりその吸着面60に吸着固定されると共に、切換弁74が図5に示す位置に位置させられ且つ排気ポンプ76が作動させられることにより、排気通路70から排気されている。吸着治具58は基板12にその開口68、吸着孔72を塞がれるので、その基板12は、その開口68上に位置させられたスルーホール28を通して裏面16側から吸引している状態となる。この状態で、スクリーン製版54のスクリーン90上に厚膜銅ペースト92を供給し、スキージ42でそのスクリーン90を押し下げつつそのスキージ42を一方向例えば図の矢印S方向に摺動させると、その厚膜銅ペースト92がスクリーン90の開口部94から押し出されて基板表面14に塗布される。塗布位置は、配線20の形成位置およびスルーホール28上などに設定されているが、図に示されるように、スルーホール28上に塗布された厚膜銅ペースト92はその開口縁近傍に留まっている。このように、本実施例においては、スルーホール28を通して基板12の裏面16側から吸引しつつ厚膜銅ペースト92が基板表面14に塗布される。
【0027】
上記吸着孔72からの吸引力Vcは、基板12の固定に十分且つ基板12と吸着面60との隙間を通る空気の流通が殆ど無い程度に比較的大きな値である。一方、排気通路70を経由した開口68からの吸引力Vaは、例えば、スルーホール28の周縁部に塗布された厚膜銅ペースト92が僅かにそのスルーホール28に向かって流動すると共に、そのスルーホール28上に位置する開口部94内に押し込まれた厚膜銅ペースト92がその開口部94内に残留しない程度の比較的小さな値、例えばインバータ付ブロアで吸引する場合に35(Hz)程度の値に設定されている。このように印刷中においては吸引力が比較的小さな値に設定されているので、スルーホール28上およびその近傍に塗布された厚膜銅ペースト92は、スルーホール28内に向かって流動させられても、その広がる範囲は、その周縁部上および内壁面30の中間位置までに留められることとなる。また、スキージ92が通り過ぎると、スクリーン90は自らの復元力に従って速やかに基板12から離隔させられることとなる。なお、図8にタイミング・チャートを示すように、開口68内の吸引力(負圧)は、スキージ92の下降前からその上昇が完了するまで、Vaに保持されている。また、図7は、吸着治具58の断面構造を模式的に示しており、図5とは厳密には一致していない。本実施例では、上記の吸引力Vaが第1吸引力に相当する。
【0028】
上記のようにしてペースト92を表面14に塗布した後、移動工程96においては、印刷ステージ38における吸着状態が解除され、搬送装置41によって基板12が吸引ステージ40に送られる。
【0029】
吸引工程98においては、塗布されたペースト92の流動性が十分に高く保たれているうちに、吸着孔72から吸引力Vcで吸引することにより載置台57の吸着冶具58に基板12が吸着された後、排気ポンプ76を作動させることにより、排気通路70から吸引力Vbで、所定時間例えば3〜7秒程度例えば5秒だけ吸引する。すなわち、前記の図8に示されるように、吸引力がVaからVbに高められる。この吸引力Vbは、前記の吸引力Vaよりも十分に大きい値であって、例えばインバータ付ブロアで吸引する場合に50(Hz)程度(すなわち、1.5倍程度)の値に設定される。また、上記所定時間は、基板12の大きさやスルーホール28の数、ペースト粘度等に応じてペースト92が十分に広がるように定められる。そのため、スルーホール28の周縁部から内壁面30の上部(中間位置)までの範囲に留まっていたペースト92は、その周縁部上に留まっていた部分がスルーホール28内に引き込まれると共にその内壁面30全体に広げられる。すなわち、表面14上からスルーホール28の裏面16側開口縁上までの範囲にペースト92が塗布される。
【0030】
図9(a)〜(c)は、上記印刷工程88および吸引工程98におけるペースト92の塗布状態の変化を説明する図である。図9(a)に示す印刷直後の段階では、印刷中の吸引力Vaが比較的小さいので、スルーホール28上に塗布されたペースト92は、表面14および内壁面30のうち表面14側の上部の範囲だけに比較的厚く塗布されている。これに対して、図9(b)に示す吸引中の段階では、表面14から内壁面30に連続して塗布されているペースト92が、スルーホール28を通して比較的大きな吸引力Vbで吸引されるため、その内壁面30上を裏面16側に向かって流動(流下)させられる。図9(c)および図7(b)は、吸引終了後の塗布状態を示している。スルーホール28の周縁部および内壁面30上に塗布されたペースト92だけが広げられるので、その内壁面30上において薄く且つ一様な厚さ寸法にとなるのである。吸引終了後の膜厚は例えば30(μm)程度となる。なお、(b)において一点鎖線は、流動開始前の塗布状態を示している。
【0031】
また、図9(c)に示されるように、吸引終了後には、ペースト92が裏面16のスルーホール28周縁部にまで広げられている。すなわち、上記の吸引力Vbおよび吸引時間等は、内壁面30におけるペースト厚みが略一様であり、且つ前記の図3(b)に示される貫通導体32の第1層32aの如くスルーホール28の裏面16側の開口縁に広がるまでペースト92が流動するように設定される。本実施例においては、上記の吸引力Vbが第2吸引力に相当する。なお、上記吸引力Va、Vbは、ペースト粘度、室温、排気通路70等における圧力損失等に応じて適宜定められるものである。
【0032】
そして、乾燥工程100および焼成工程102においては、上記のようにして厚膜銅ペースト92が塗布された基板12に、そのペースト92の種類に応じた所定の温度で乾燥および焼成処理を順次施す。これにより、基板表面14に塗着されたペースト92から厚膜配線20が生成されると同時に、スルーホール28内に塗着されたペースト92から貫通導体32の第1層32aが生成される。
【0033】
以上の載置工程86乃至焼成工程102は、基板裏面16側についても表面14側と略同様な条件で実施される。すなわち、裏面16側においても、印刷工程88では弱い吸引力Vaで吸引しつつペースト92を塗布し、印刷ステージ38とは別に設けられた吸引ステージ40に移動させられた後の吸引工程98において強い吸引力Vbで所定時間吸引し、更に乾燥および焼成処理を施すことにより、裏面16に配線20等の導体膜が形成されると共に、スルーホール28内に貫通導体32の第2層32bが第1層32aに重ねて形成される。上記の吸引力Va、Vbは、何れも表面側の印刷時よりも僅かに小さい値であり、それぞれインバータ付ブロアで吸引する場合に30(Hz)、45(Hz)程度の値である。すなわち、例えば吸引工程98における吸引力は印刷工程88におけるそれの1.5倍程度に設定される。また、吸引工程における吸引時間は、例えば、表面側におけるそれと同程度の時間に設定される。図7(c)はこのようにして両面からの塗布および吸引を終えた後の状態を示している。この際も、上記の吸引力Vbおよび吸引時間等は、スルーホール28の表面14側開口縁に広がるまでペースト92が流動するように設定されるため、前記の図3(b)に示されるように貫通導体32の第2層32bが基板12の両面間に亘る範囲に形成される。これにより、基板12の両面に配線20等の導体パターンが形成され且つスルーホール28内に貫通導体32が適度な厚さ寸法で形成され、この後、導体、抵抗体や絶縁体等を積層形成することにより、前記の厚膜回路基板10が得られる。
【0034】
以上説明したように、本実施例においては、印刷工程88では、スルーホール内壁面30の中間位置までペースト92が塗布される相対的に小さい吸引力Vaで吸引することにより、その内壁面30および開口周縁に適量のペースト92が塗布され、吸引工程98では、相対的に大きい吸引力Vbで吸引することにより、内壁面30全体にペースト92が広げられる。このとき、印刷とは別ステージで実施される吸引工程98ではスクリーン90が基板12から離隔させられていることから、スルーホール28から離れた位置に塗布されたペースト92が流入して流入量が過剰となることが抑制されるので、印刷工程88で開口周縁および内壁面30に塗布された適量のペースト92が内壁面30上で広げられることとなる。したがって、ペースト92を適度な厚みでスルーホール28の内壁面30全体に塗布することができる。
【0035】
しかも、本実施例においては、印刷工程88における吸引力Vaが、スルーホール28上において開口部94内にペースト92が残留しない大きさに設定されているため、スクリーン90の目詰り好適に抑制される利点がある。
【0036】
また、本実施例においては、吸引工程98における吸引力Vbが裏面16側開口縁上までペースト92を広げる大きさに設定されているので、基板12の両面14,16に形成された配線20相互間の導通の信頼性が高められる利点もある。
【0037】
また、本実施例においては、吸引工程98が印刷工程88の実施される印刷ステージ38とは別に用意された吸引ステージ40で実施されるため、印刷後の吸引を印刷ステージ38で実施する場合に比較して、処理効率が高められる利点がある。すなわち、基板12の一枚毎に、吸引工程98に必要な7秒程度の時間だけ次の印刷を早く開始できるので、例えばマシン・サイクル延いては処理能力が1.4倍程度に向上する。
【0038】
以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、本発明は、更に別の態様でも実施できる。
【0039】
例えば、実施例においては、両面12、14に回路パターン18を備えた厚膜回路基板10を製造するための厚膜印刷方法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、表面14だけに回路パターン18が設けられる基板であっても、その回路パターン18から裏面16側に端子を引き出して設ける等の目的で複数個のスルーホール28および貫通導体32が備えられるものであれば、同様に適用することができる。
【0040】
また、実施例においては、厚膜導体ペーストが銅ペースト92である場合について説明したが、回路基板10の用途に応じて選択される銀ペースト等の種々の導体ペーストが用いられる場合にも本発明は適用される。
【0041】
また、印刷工程88における吸引力Vaおよび吸引工程98における吸引力Vbは、実施例で示した値に限られず、前者はスルーホール28内およびその近傍に塗布されるペースト量が適当になるように、後者は、そのペースト92がスルーホール28の全面に広がるように、スルーホール28の開口径や基板12の厚さ寸法、ペースト92の流動性や粘性等に応じて適宜定められる。
【0042】
また、実施例においては、吸引工程98が印刷ステージ38とは別に設けられた吸引ステージ40で実施されていたが、処理効率の点で特に問題とならない場合には、吸引ステージ40を設けず、印刷工程88の後、そのまま印刷ステージ38で吸引工程98を実施してもよい。すなわち、スキージ92の上昇が完了した後、開口68からの吸引力をVaからVbに引き上げればよい。
【0043】
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】本発明のスルーホール印刷方法が適用されて製造された回路基板を示す斜視図である。
【図2】図1の回路基板に備えられるスルーホールを拡大して示す平面図である。
【図3】(a)は、図2におけるIII−III視断面を示す図であり、(b)は、その右半分を拡大して詳細に示す図である。
【図4】図1の回路基板を製造するための印刷装置の構成を説明する図である。
【図5】図4の印刷装置に備えられた吸着冶具の構成を説明する斜視図である。
【図6】図4の印刷装置を用いて回路基板に導体印刷を施す工程を説明する工程図である。
【図7】(a)〜(c)は、図6の工程の要部段階における実施状態を説明する図である。
【図8】図6に示す製造工程におけるスキージの作動と吸引力の変化を示すタイミング・チャートの一例である。
【図9】(a)〜(c)は、印刷工程および吸引工程におけるペーストの塗布状態を説明する図である。
【符号の説明】
28:スルーホール
30:内壁面
38:印刷ステージ
40:吸引ステージ
92:厚膜銅ペースト
98:吸引工程[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for printing a thick film conductive paste on a through hole of a circuit board.
[0002]
[Prior art]
For example, alumina (Al 2 O 3 ) Is applied to one surface of a ceramic substrate made of a thick film screen printing method or the like, and various thick film printing pastes such as conductors, resistors, and insulators are applied and fired to form a thick film. Known thick film circuit boards are known. In order to increase the mounting density in such a thick film circuit board, for example, a circuit pattern is provided on both sides of one side and the back side thereof, and a through conductor provided in a through hole penetrating the board in the thickness direction. Thus, the circuit patterns on both sides are connected at a plurality of locations.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in forming the conductor pattern on one surface of the substrate, the above-mentioned through conductor is coated with the thick film conductor paste by applying the thick film conductor paste to the one surface while sucking from the other surface through the through hole. It is formed at the same time as the conductor pattern by flowing into the hole and then performing a baking treatment. The thick-film conductor paste having high fluidity immediately after application is caused to flow from the periphery of the opening toward the inside of the through hole by being sucked, and to flow down the inner wall surface while leaving a part. Therefore, the thick film conductor paste is applied to the inner wall surface so as to be continuous from one surface of the substrate, and the circuit patterns on both surfaces are connected by the through conductor generated from the thick film conductor paste.
[0004]
However, in the method of forming the through conductor as described above, if the suction force at the time of applying the thick film conductor paste is excessive, the amount of the paste flowing into the through hole becomes excessive, and the applied thickness on the inner wall surface is extended. Is excessive, so that the through conductor is easily peeled off from the inner wall surface after firing due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the thick film conductor. Conversely, if the suction force is too small, the amount of paste flowing in becomes too small and the coating thickness becomes too small, so the wire is broken at the ridge on the inner wall surface of the through hole or between the inner wall surface and the other surface of the substrate. Continuity failure easily occurs. Therefore, it is desired that the suction force is set to a size that can provide an appropriate inflow amount that is unlikely to cause these inconveniences and that a coating thickness is obtained. On the other hand, the thick film conductor paste is spread over the entire inner wall surface of the through hole. For this purpose, a relatively large suction force is required, which makes it difficult to set the suction force and control the coating thickness. In addition, as the suction force is increased, the thick-film printing screen is more strongly attracted to the substrate, and the separation of the printing plate becomes worse.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a through-hole printing method capable of applying a conductive paste with an appropriate thickness to the entire inner wall surface of the through-hole.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the gist of the present invention is to provide a thick-film printing screen having a predetermined opening pattern using a thick-film printing screen. A method of printing a film through hole, comprising: (a) suctioning from the back surface of the substrate through the through hole with a predetermined first suction force into which the thick film conductor paste is drawn to an intermediate position on the inner wall surface of the through hole; A printing step of printing the thick-film conductor paste from the front side, and (b) after the printing step, the substrate is separated from the thick-film printing screen through the through-holes from the back surface of the substrate. By suctioning with a predetermined second suction force that is greater than the first suction force, the suction agent spreads the applied thick-film conductor paste over the entire inner wall surface of the through hole. And a step is to include.
[0007]
【The invention's effect】
In this manner, in the printing step, the thick film conductor paste is applied to the middle position of the inner wall surface of the through-hole by the relatively small first suction force, so that the inner wall surface and the periphery of the opening have an appropriate thickness. The film conductor paste is applied, and in the suction step, the thick film conductor paste is spread over the entire inner wall surface of the through hole by suction with a relatively large second suction force. At this time, in the suction step, since the thick film printing screen is separated from the substrate, the flow of air in the direction along the surface of the substrate is significantly reduced as compared with during printing, so that the paste in that direction is used. Difficult to flow. Therefore, the thick film conductor paste applied to a position distant from the through-hole is suppressed from flowing in and an excessive amount of flow is suppressed, and an appropriate amount of the thick film conductor paste applied to the opening periphery and the inner wall surface in the printing process is reduced. It will be spread on the inner wall. Therefore, the thick film conductor paste can be applied to the entire inner wall surface of the through hole with an appropriate thickness.
[0008]
In other words, during printing, if the suction force is increased so that the thick film conductor paste can be spread over the entire inner wall surface of the through hole, the amount of paste flowing in becomes excessive, but the subsequent thick film printing screen and the substrate are separated. In this case, since there is little possibility that the amount of paste flowing in becomes excessive due to the magnitude of the suction force, it is possible to set a large suction force necessary to spread the entire inner wall surface. Therefore, by separating the printing process of applying an appropriate amount of the thick film conductor paste into the through hole and at a position where it can flow into the through hole, and the suction process of spreading this over the entire inner wall surface, the increase in the thickness of the through conductor is suppressed. While spreading over the entire inner wall surface, disconnection can be prevented. In addition, as a result, the setting of the first suction force and the second suction force, and hence the adjustment of the paste application amount, are facilitated, and the stability of the through-hole printing is enhanced, so that automation and continuity of printing can be easily performed. Become.
[0009]
Other aspects of the invention
Preferably, in the printing step, the first suction force is set to a size such that the thick film conductor paste does not remain in the opening pattern on the through hole. In this case, since the thick film conductor paste is prevented from remaining in the opening pattern of the thick film printing screen and clogging, the stability of through-hole printing is further enhanced.
[0010]
Preferably, in the suction step, the second suction force is set to a size that spreads the thick-film conductor paste up to an opening edge on the back surface side of the substrate. In this case, the thick-film conductor paste is applied beyond the ridge between the inner peripheral surface of the through hole and the back surface side opening edge, so that compared to the case where the thick film conductor paste remains on the inner peripheral surface, The reliability of conduction between the conductor patterns formed on both surfaces is improved. That is, in general, in forming a conductive pattern on both the front surface and the back surface of a substrate in through-hole printing, a thick-film conductive paste is simultaneously applied to the inside of the through-hole, so that the range expanded in the suction step is limited to the inner circumference. Even if it is fixed on the surface, conduction of the through conductor is ensured. However, as a result of suction from the opposite side of the coating surface, the coating thickness at the ridge between the coating surface and the inner peripheral edge of the through-hole is likely to be thin, so disconnection may occur unless the second suction force is adjusted with high precision. Can occur. According to the above, the application thickness at the ridge portion can be made sufficiently large, and the disconnection can be further suppressed.
[0011]
Preferably, the printing step is performed on a predetermined printing stage, and the moving step of moving the substrate on which the thick film conductor paste is applied to a suction stage provided separately from the printing stage. Wherein the suction step is performed in the suction stage. In this case, since the suction step is performed in the suction stage provided separately from the printing stage, there is a problem that the printing cycle is lengthened due to the time required for the suction and the processing efficiency is reduced. Be suppressed.
[0012]
Preferably, the printing step, the moving step, and the suction step are respectively performed on both surfaces of the substrate. In this way, the thick-film conductor paste flowing from both sides of the substrate is applied to the inner wall surface of the through-hole so as to overlap each other. Therefore, even if the paste thickness in the axial direction of the through hole becomes non-uniform due to the suction force, the suction time, the paste viscosity, etc., the non-uniformity is caused by the paste applied from both sides being overlapped with each other. Because of the relaxation or cancellation, the uniformity of the thickness is increased and the uniformity of the conductivity is enhanced. More preferably, the processing conditions for both sides of the substrate are substantially similar.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a perspective view showing an entire thick
[0015]
In the
[0016]
FIG. 3A is a diagram illustrating a cross-sectional structure near the through-
[0017]
Further, as shown in an enlarged manner in FIG. 3B, the through
[0018]
The
[0019]
Meanwhile, the thick
[0020]
The
[0021]
The suction jigs 58 provided on the mounting tables 56 and 57 are configured in the same manner as each other, for example, and FIG. 5 is a perspective view showing the whole thereof. The
[0022]
Further, of the inner circumferential side portion, a range on the inner circumferential side further about 10 (mm) than the inner
[0023]
Further, the
[0024]
In FIG. 5,
[0025]
7 (a) to 7 (a) to 7 (d) showing the state of the pattern forming method on the thick
[0026]
FIG. 7A is a diagram for explaining an implementation state of the
[0027]
The suction force Vc from the
[0028]
After the
[0029]
In the
[0030]
FIGS. 9A to 9C are diagrams illustrating changes in the application state of the
[0031]
Further, as shown in FIG. 9C, after the suction is completed, the
[0032]
In the drying
[0033]
The mounting
[0034]
As described above, in the present embodiment, in the
[0035]
Moreover, in the present embodiment, the suction force Va in the
[0036]
Further, in the present embodiment, the suction force Vb in the
[0037]
Further, in the present embodiment, the
[0038]
As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail, this invention can be implemented also in another aspect.
[0039]
For example, in the embodiment, the case where the present invention is applied to the thick film printing method for manufacturing the thick
[0040]
In the embodiment, the case where the thick film conductor paste is the
[0041]
Further, the suction force Va in the
[0042]
In the embodiment, the
[0043]
Although not specifically exemplified, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a circuit board manufactured by applying a through-hole printing method of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a through hole provided in the circuit board of FIG. 1;
3A is a diagram showing a cross section taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram showing a right half thereof in an enlarged manner.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a printing apparatus for manufacturing the circuit board of FIG.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a suction jig provided in the printing apparatus of FIG. 4;
FIG. 6 is a process diagram illustrating a process of performing conductor printing on a circuit board using the printing apparatus of FIG. 4;
FIGS. 7A to 7C are views for explaining an implementation state at a main part stage of the process of FIG. 6;
FIG. 8 is an example of a timing chart showing the operation of a squeegee and a change in suction force in the manufacturing process shown in FIG. 6;
FIGS. 9 (a) to 9 (c) are views for explaining paste application states in a printing step and a suction step.
[Explanation of symbols]
28: Through hole
30: Inner wall
38: Printing stage
40: Suction stage
92: Thick copper paste
98: suction step
Claims (3)
前記スルーホールの内壁面の中間位置まで厚膜導体ペーストが引き込まれる所定の第1吸引力で前記スルーホールを通して前記基板の裏面から吸引しつつその表面側からその厚膜導体ペーストを印刷する印刷工程と、
前記印刷工程の後に、前記基板が前記厚膜印刷用スクリーンから離隔させられた状態で前記スルーホールを通してその基板の裏面から前記第1吸引力よりも大きい所定の第2吸引力で吸引することにより、前記塗布された厚膜導体ペーストをそのスルーホール内壁面全体に広げる吸引工程と
を、含むことを特徴とする厚膜スルーホールの印刷方法。A method of printing a thick-film through-hole by printing a thick-film conductor in the through-hole of a substrate having a through-hole using a thick-film printing screen having a predetermined opening pattern,
A printing step of printing the thick-film conductor paste from the front side while suctioning from the back surface of the substrate through the through-hole with a predetermined first suction force in which the thick-film conductor paste is drawn to an intermediate position on the inner wall surface of the through-hole; When,
After the printing step, the substrate is suctioned from the back surface of the substrate through the through hole with a predetermined second suction force larger than the first suction force while being separated from the thick film printing screen. And a suction step of spreading the applied thick-film conductor paste over the entire inner wall surface of the through-hole.
Priority Applications (1)
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