JP2004136509A

JP2004136509A - 印刷マスク体

Info

Publication number: JP2004136509A
Application number: JP2002302199A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yokozawa; 横沢　雄二
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】印刷剤を好適な供給量で供給して被印刷体に印刷して設けることができる印刷マスク体を提供することである。
【解決手段】印刷マスク体は、厚み方向寸法が均一に形成され、予め定められるパターンに複数の貫通孔部が形成される。各貫通孔部うち一部の貫通孔部は、厚み方向中間部に頸部を有する。この印刷マスク体を被印刷体に積重し、印刷剤を貫通孔部に充填した後、印刷マスク体を被印刷体から離脱することによって貫通孔内の印刷剤を被印刷体に残留させ、貫通孔部のパターンを転写して被印刷体に印刷剤を印刷して設ける。このとき頸部を有している貫通孔部では、頸部を境にして印刷剤を分断し、頸部よりも被印刷体側にある印刷剤だけを、被印刷体に残留させることができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン印刷などに用いる印刷マスク体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯情報機器の小型化・軽量化に伴い、プリント基板の高密度実装化が強く望まれており、部品の小型化、接続ピッチの狭ピッチ化が進んでいる。狭ピッチ部品としては、たとえばリードピッチ０．３ｍｍ　ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ、印刷パターン０．４１ｍｍ×１．６ｍｍ）、ボールピッチ０．５ｍｍ　ＣＳＰ（
Ｃｈｉｐ　Ｓｃａｌｅ　Ｐａｃｋａｇｅ、印刷パターンφ０．２５ｍｍ）などがあり、小型部品としては、サイズ０．６ｍｍ×０．３ｍｍのチップ部品（印刷パターン０．１５ｍｍ×０．３ｍｍ）がある。
【０００３】
高密度実装された電子機器には、集積回路（ＩＣ）部品およびチップ部品を搭載したプリント基板が用いられている。プリント基板に対するＩＣ等の電子部品の装着には、リフロー法によるはんだ付けが多用されている。リフロー法は、はんだペーストを、基板に積重したメタルマスクなどの印刷マスク体を介してスクリーン印刷し、その基板上に電子部品を載置し、はんだをリフロー炉内で加熱溶融することによって、部品と基板の接続を行うはんだ付け法である。印刷マスク体は、製法の違いによりエッチングマスク、アディティブマスク、ＹＡＧレーザマスク、エキシマレーザマスクなどがある。
【０００４】
エッチングマスクは、ステンレス板に感光性樹脂を塗布後、貫通孔パターンを有するフィルムを用いて露光・現像し、次いでステンレス板を表裏からエッチング液でエッチングし、貫通孔部を形成する。したがってエッチングマスクは貫通孔部中央がやや狭くなり、貫通孔部内壁面が粗くなる欠点がある。
【０００５】
アディティブマスクは、めっき用電極板の表面に感光樹脂を貼り、貫通孔パターンを有するフィルムを用いて露光・現像し、貫通孔部に樹脂を残し、これにニッケルを電解めっきし、電極板をはがし、樹脂を除去して作製する。アディティブマスクは、貫通孔部内壁の平滑性はよいが、値段が高い、納期がかかるなどの欠点がある。
【０００６】
ＹＡＧレーザマスクは、ＹＡＧレーザでステンレス板を加熱し、溶融部をガスで吹き飛ばしながら貫通孔部を形成する。貫通孔部内壁面はやや粗くなるけれども、研磨およびめっきなどを組み合わせて、平滑性を改善したものもある。ＹＡＧレーザマスクは、露光用フィルムおよびフォトリソグラフィ工程が不要なため、短納期、低コストという特徴がある。
【０００７】
エキシマレーザマスクは、プラスチック版材に遮光マスクを介してエキシマレーザ光を照射する。これによってレーザを照射した部分のプラスチックがアブレーションによってガス化して飛散し、貫通孔パターンを形成することができる。エキシマレーザ光を用いた加工は、エキシマレーザ光の照射回数によって、加工する貫通孔部の深さを自由に変えることができる（たとえば非特許文献１参照）。
【０００８】
図８は、従来の技術の印刷マスク体１を簡略化して示す断面図である。プリント基板（以下単に「基板」という）２には、様々な部品がランドにはんだ付けされて搭載される。はんだ３は、図８（ａ）に示すように、複数の貫通孔部５ａ，５ｂが形成される印刷マスク体１を、各貫通孔部５ａ，５ｂが基板２のランドに臨む位置に積重し、スキージ４を用いて各貫通孔部５ａ，５ｂ内に充填し、図８（ｂ）に示すように、印刷マスク体１を基板から離脱させて、基板２のランドに設けられている。基板２の各ランドに部品を搭載するために必要とするはんだ３の量は、部品によって異なる。はんだ３が不足すると、部品の接続強度が低下して不良原因になる。またはんだ３が多すぎると、隣接するランド間でブリッジが形成されて短絡してしまい、これまた不良原因となる。
【０００９】
この点に鑑み、印刷マスク体１では、各貫通孔部５ａ，５ｂが、必要なはんだ３の量に合わせて形成されている。つまり印刷マスク体１は、１つのランドに必要とされるはんだ３の最大量に合わせ、ランドの面積と同一開口面積の貫通孔部５ａの容積が、前記最大量と一致するように、厚みＴ１が決定されている。この厚みＴ１は、たとえば約１３０〜１５０μｍである。このような印刷マスク体１は、高密度実装部などでは、１つのランドに必要なはんだ３の量が、前記最大量よりも少なく、その貫通孔部５ｂを、開口面積が前記最大量を必要とする貫通孔部５ａよりを小さくなるように、ランドより小さく形成し、そのはんだ３の供給量を調整している。
【００１０】
しかしながら、細長い貫通孔部５ｂを形成すると、この貫通孔部５ｂにおけるはんだ３の版抜け性が低下し、はんだ３全体および一部が貫通孔部５ｂ内に残って、マスク目詰まり６および転写不良７を生じてしまうおそれがある。またはんだ３として鉛フリーはんだを用いる場合、鉛フリーはんだは、共晶はんだに比べてランドへのぬれ広がりが悪いので、開口面積が小さい貫通孔部５ｂでは、はんだ３が充填時にランドに広がりにくく、ランドの一部にはんだ３が乗らずに露出したままとなり、耐湿信頼性が低下する可能性がある。
【００１１】
図９は、他の従来の技術の印刷マスク体１Ａを簡略化して示す断面図である。印刷マスク体１Ａは、図８に示す印刷マスク体１の課題を解決できるマスク体であり、同様の構成を有する部分には同一の符号を付す。この印刷マスク体１Ａでは、図９（ａ）に示すように、必要なはんだ３の量が少ない貫通孔部５ｂが形成される部分を、ハーフエッチング加工して、掘り下げて凹部９を形成し、厚みＴ２を、必要なはんだ３の量が多い貫通孔部５ａが形成される部分の厚みＴ１に比べて小さく形成している。このような印刷マスク体１Ａもまた、図８の印刷マスク体１と同様にしてはんだ３を基板２に設けることができる。
【００１２】
印刷マスク体１Ａが金属材料から成る場合は、耐エッチング性を有する樹脂でハーフエッチング加工する部分以外を保護した後、エッチング液によりエッチングを行い、印刷マスク体１に凹部９を形成することができる。また印刷マスク体１Ａがプラスチック材料の場合は、レーザ光を用いて、先に凹部８の掘り込みを行い、次いで穿孔を行う。凹部９の掘り込み深さはレーザ光の加工ショット数により調整することができる。
【００１３】
【非特許文献１】
木下真言著「高生産性、はんだ付け不良低減に応えた最適クリームはんだ印刷技術と印刷マスク」表面実装技術、１９９７年１０月、ｐ２−８
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
印刷マスク体１Ａでは、高密度実装部などの必要なはんだ３の量が少ない部分の厚みを小さくしてはんだ３の供給量を調整するために、前述のハーフエッチング加工をしているが、印刷マスク体１Ａが金属材料から成る場合、金属材料にエッチング液を用いてハーフエッチング加工を施すとき、エッチング液の濃度、温度、ｐＨなどの変化、エッチング時間、攪拌状態などにより、エッチング量が変化し、厚みＴ２がばらつく。また、貫通孔部５ｂに臨む部分へのエッチング液のにじみ込み等により、エッジや内壁が荒れてファイン部の印刷品質を低下させる場合がある。
【００１５】
また印刷マスク体１Ａでは、表面に凹凸が形成されるので、印刷マスク体１Ａを基板２に積重させてはんだ３を各貫通孔部５ａ，５ｂに充填するとき、スキージ４を、凹凸がある印刷マスク体１Ａの表面に当接させた状態を維持しなければならない。したがって低硬度で弾性変形するスキージ４を用いて、印刷マスク体１Ａに沿うように弾性変形させ、弾性回復力を利用して、スキージ４の印刷マスク体１Ａに対する当接力を高くして、密着性を高くする必要がある。しかしながらこのようなスキージ４を用いると、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、スキージ４が各貫通孔部５ａ，５ｂ内に不所望にえぐり込んで、各貫通孔部５ａ，５ｂ内のはんだ３を掻きとってしまい、はんだ３の充填量が不足してしまう。
【００１６】
このえぐり込みを防ぐために、たとえば金属材料から成る高硬度の剛性の高いスキージ４を用いることが考えられるが、このスキージ４では、えぐり込みは防止できるが、凹所９の表面に確実に当接させて沿わせることができず、凹所９に臨む貫通孔部５ｂへのはんだ３の充填が不十分になってしまう。またこのスキージ４では、凹所９の隅部に掻き残しが生じてしまう。このように凹所９を形成する印刷マスク体１Ａでは、図８の印刷マスク体１の不具合は解消されるが、はんだ３の貫通孔部５ａ，５ｂへの充填不足および掻き残しという新たな不具合を生じてしまう。
【００１７】
本発明の目的は、印刷剤を好適な供給量で供給して被印刷体に印刷して設けることができる印刷マスク体を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予め定めるパターンに複数の貫通孔部が形成され、スクリーン印刷によって、前記パターンを転写して、被印刷体に印刷剤を付着させるための印刷マスク体であって、
各貫通孔部が形成される印刷領域の厚み方向寸法が均一に形成され、各貫通孔部のうち一部の貫通孔部が、厚み方向中間部に頸部を有することを特徴とする印刷マスク体である。
【００１９】
本発明に従えば、印刷マスク体は、印刷領域の厚み方向寸法が均一に形成され、この印刷領域に予め定められるパターンに複数の貫通孔部が形成される。各貫通孔部うち一部の貫通孔部は、厚み方向中間部に頸部を有している。この印刷マスク体を被印刷体に積重して設け、印刷剤を印刷マスク体の貫通孔部に充填し、被印刷体に付着させる。この後、印刷マスク体を被印刷体から離脱することによって貫通孔内の印刷剤を被印刷体に残留させ、貫通孔部のパターンを転写して被印刷体に印刷剤を印刷して設けることができる。
【００２０】
印刷マスク体は、厚み方向寸法が均一に形成されるので、スキージなどの充填操作部材を用いて、印刷剤を貫通孔部に充填するときに、充填操作部材を好適な当接力で容易かつ確実に印刷マスク体の表面に当接させて変位させることができ、当接力不足による印刷剤の掻残しおよび貫通孔部への充填不足の発生を防止することができるとともに、当接力過大による貫通孔部内の印刷剤のえぐり取りを防止して、貫通孔部にすり切り状態の好適な状態に印刷剤を充填することができる。このように印刷剤を容易かつ確実に過不足なく充填することができる。また頸部を有している貫通孔部では、被印刷体と印刷マスク体とを離脱するときに、頸部を境にして印刷剤を分断し、頸部よりも被印刷体側にある印刷剤だけを、被印刷体に残留させることができる。このように印刷マスク体は、厚み方向寸法を均一に保ち、かつ印刷剤が不所望に貫通孔部内に残ってしまう小径の貫通孔部を形成することなく、一部の貫通孔部に頸部を形成することによって、この一部の貫通孔部から被印刷体に残留させる印刷剤の量を少なくすることができる。したがって被印刷体に所望する量の印刷剤を設けることができる。
【００２１】
また本発明は、頸部を有する貫通孔部は、頸部における開口面積が、被印刷体に臨む表面における開口面積より小さく、かつ、頸部における開口形状と被印刷体に臨む表面における開口形状とが相似であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、頸部を有する貫通孔部は、頸部おける開口面積が被印刷体に臨む開口面積より小さく形成されるので、印刷剤の被印刷体への接触面積を大きくして、印刷剤の被印刷体への接着性を高くし、かつ印刷剤の頸部における強度を最も小さくすることができる。これによって印刷剤を頸部において確実に分断させ、被印刷体に設けられる印刷剤の量を確実に好適な量にすることができる。
【００２３】
また頸部における開口形状と被印刷体に臨む表面における開口形状とが相似に形成されるので、被印刷体から印刷マスク体を離脱するときに、頸部における印刷剤に、均一な分断力を与えることができる。これによって印刷剤を、頸部で平坦状に分断することができ、被印刷体に所望する量の印刷剤を設けることができる。
【００２４】
また本発明は、熱可塑性合成樹脂から成り、エキシマレーザ光を用いて貫通孔が形成されることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、印刷マスク体は、熱可塑性合成樹脂から成る素材に、エキシマレーザ光を用いて加工して貫通孔が形成される。エキシマレーザ光を用いた加工は、アブレーションによる微細な加工を行うことができ、加工する深さも自在に変えることができる。したがってエキシマレーザ光を用いた加工は、印刷マスク体に形成される貫通孔部の内壁面を平滑に仕上げることができるとともに、印刷マスク体の貫通孔部の厚み方向中間部に形成する頸部を所望する位置に形成することができる。このように貫通孔部の内壁面が平滑に形成されるので、印刷剤の貫通孔部からの抜けを良好にし、印刷マスク体を被印刷体から離脱するときに、印刷剤が貫通孔部内に不所望に残ってしまうことを防ぐことができる。また頸部の位置が正確に形成されるので、被印刷体に所望の量の印刷剤を確実に設けることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の印刷マスク体１４を簡略化して示す断面図である。図２は、スクリーン印刷機１９の概略的構成を示す正面図である。配線が施された基板１７に、集積回路部品などの電子部品を実装するにあたっては、たとえば基板１７にはんだペースト１８を設け、リフロー法によって、電子部品をはんだ付けしている。このように電子部品を実装するにあたって、被印刷体である基板１７の所定の位置に、印刷剤であるはんだペースト１８を、スクリーン印刷によって設けるために、印刷マスク体１４が用いられる。
【００２７】
印刷マスク体１４は、熱可塑性合成樹脂、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成り、少なくとも印刷に用いられる印刷領域Ｓ１４の厚み方向の寸法Ｔ１４が均一なシート体に形成される。厚み方向寸法Ｔ１４は、たとえば１５０μｍである。この印刷マスク体１４には、印刷領域Ｓ１４に、予め定めるパターンに複数の貫通孔部１５ａ，１５ｂ（以下、不特定の貫通孔部を示す場合には、添え字「ａ，ｂ」を省略して符号「１５」を付す）が形成されている。換言すれば、予め定める形状の貫通孔部１５ａ，１５ｂが、予め定める配置で形成されている。以下単に「厚み方向」という場合、印刷マスク体１４の厚み方向を意味する。
【００２８】
各貫通孔部１５は、厚み方向に関して、開口形状および開口面積が一様または略一様である貫通孔部（以下「一様貫通孔部」という場合がある）１５ａと、少なくとも開口面積が変化する貫通孔部（以下「有頸貫通孔部」という場合がある）１５ｂとを有する。開口形状および開口面積は、厚み方向に垂直な面で切断したときの断面形状および断面積である。一様貫通孔部１５ａには、印刷マスク体１４の厚み方向に平行な軸線を有する略柱状、たとえば略円柱状の貫通孔が形成される。本実施の形態では、一様貫通孔部１５ａは、開口形状が一様とみなせる程度に、わずかに厚み方向一方へ向かって縮径している。有頸貫通孔部１５ｂには、厚み方向に平行な軸線を有する回転体形状であり、かつ厚み方向中間部がくびれて小径となる貫通孔が形成される。
【００２９】
各貫通孔部１５の一部である有頸貫通孔部１５ｂは、厚み方向中間部に頸部１６を有し、この頸部１６でくびれた形状を有している。つまり頸部１６は、内周面が半径方向内方に凸と成る部分の先端部であって、本実施の形態では、厚み方向に関する開口面積の変化率が不連続となって屈曲している。
【００３０】
さらに具体的に述べると、有頸貫通孔部１５ｂは、厚み方向一方（以下「上方」と言う場合がある）側のはんだ保持部分５０と、厚み方向他方（以下「下方」と言う場合がある）側のはんだ抜け部分５１とを有する。はんだ保持部分５０と錐台部分５１とは同軸に形成されている。
【００３１】
はんだ保持部分５０には、開口形状が一様または略一様であって、略円柱状の孔部分が形成される。本実施の形態では、はんだ保持部分５０は、開口形状が一様とみなせる程度に、わずかに厚み方向他方へ向かって縮径している。はんだ抜け部分５１には、円錐台状の孔部分が形成される。錐台部分５１は、下端部における内径ｄ１よりも、上端部における内径ｄ２が小さくなるように、上方に向かって縮径する。はんだ保持部分５０は、下端部における内径ｄ３が、上端部における内径よりも小さくなるように、下方に向かってわずかに縮径し、下端部の内径ｄ３は、少なくとも錐台部分５１の上端部における内径ｄ２よりも大きい。
【００３２】
このようなはんだ保持部分５０とはんだ抜け部分５１とが厚み方向に突き合わされるように配置されて形成されており、錐台部分５１の上端部によって頸部１６が構成される。略円柱状の孔部分と、円錐台状の孔部分とによって、有頸貫通孔部１５ｂの貫通孔が構成される。頸部１６における有径貫通孔部１５ｂの開口面積は、印刷マスク体１４の基板１７に臨む表面となる下面における有頸貫通孔部１５ｂの開口面積よりも小さい。また頸部１６における有頸貫通孔部１５ｂの開口形状と、印刷マスク体１４の下面における有頸貫通孔部１５ｂの開口形状とは、相似である。
【００３３】
頸部１６における有頸貫通孔部１５ｂの開口直径ｄ１と、印刷マスク体１４の下面における有頸貫通孔部１５ｂの開口直径ｄ２との開口径比ｄ１：ｄ２は、約３：２である。はんだ抜け部分５１の内周面の軸線からの傾斜角度である厚み方向に対するテーパ角θ１は、約３０度である。印刷マスク体１４の下面から頸部１６まで厚み寸法ｈ１と、頸部１６から印刷マスク体１４の上面まで厚み寸法ｈ２との厚み比ｈ１：ｈ２は、約８：７である。前記開口径比ｄ１：ｄ２、厚み比ｈ１：ｈ２およびテーパ角θ１は、あくまで一例であり、必ずしもこの数値に限られるものではない。
【００３４】
印刷マスク体１４は、スクリーン印刷機１９に装着されて用いられる。スクリーン印刷機１９は、被印刷体保持装置２０と、スキージ装置２１と、マスク保持装置１８とを含んで構成される。
【００３５】
被印刷体保持装置２０は、ワーク台昇降機２２と、支柱２３と、ワーク台２４と、ワーク支持ブロック２５とを有する。ワーク台２４は、下方に設けられているワーク台昇降機２２に支柱２３を介して支持されており、ワーク台昇降機２２による支柱２３の伸縮によって、たとえば上下方向Ｙ１，Ｙ２へ変位駆動される。ワーク台２４上には、ワーク支持ブロック２５が設けられており、このワーク支持ブロック２５上に、基板１７が着脱自在に装着される。
【００３６】
ワーク支持ブロック２５の上方には、矩形状のマスクフレーム２６が、図示しない支持機構によって支持されている。このマスクフレーム２６によって、印刷マスク体１４が、上下方向Ｙ，Ｙ２に垂直になるように水平に保持される。このマスクフレーム２６および支持機構を含んで、マスク保持装置１８が構成される。
【００３７】
基板１７は、昇降台２４が最も下方Ｙ２に降下している状態で、図示しないローダ装置によって、所定の搬入元からワーク支持ブロック２５上に搬送され、ワーク支持ブロック２５に、水平に配置されて装着される。この状態で、ワーク台２４が上方Ｙ１へ変位され、基板１７が上方に配置された印刷マスク体１４に当接する。つまり基板１７と印刷マスク体１４とが積重される。
【００３８】
印刷マスク１４を保持するマスクフレーム２６の上方に、スキージ装置２１が配置される。スキージ装置２１は、一対のスキージ２７ａ，２７ｂと、一対のスキージホルダ２８ａ，２８ｂと、スキージ上下機構を構成する一対のエアシリンダ２９ａ，２９ｂとを有している。スキージ装置２１は、さらにシリンダ台３０および案内レール３１を有している。案内レール３１は、上方方向Ｙ１，Ｙ２に垂直な水平な操作方向Ｘ１，Ｘ２へ延びて配置され、シリンダ台３０が、案内レール３１に案内されて、図示しない駆動手段によって操作方向Ｘ１，Ｘ２へ変位駆動される。
【００３９】
シリンダ台３０に、一対のエアシリンダ２９ａ，２９ｂが、操作方向Ｘ１，Ｘ２に並んで設けられている。各エアシリンダ２９ａ，２９ｂのピストンロッドの先端部となる下端部に、各スキージホルダ２８ａ，２８ｂが設けられ、これらスキージホルダ２８ａ，２８ｂに保持されて、各スキージ２７ａ，２７ｂが、操作方向Ｘ１，Ｘ２に並んで配置設けられる。各スキージ２７ａ，２７ｂは、下方になるにつれて拡開するように傾斜させて設けられ、各エアシリンダ２９ａ，２９ｂによって、上下方向Ｙ１，Ｙ２へ変位駆動されるともに、シリンダ台３０が変位駆動されることによって、操作方向Ｘ１，Ｘ２へ変位される。
【００４０】
各スキージ２７ａ，２７ｂは、エアシリンダ２９ａ，２９ｂによる昇降変位によって下端部が印刷マスク体１４に好適な当接力で当接された状態で、シリンダ台３０の変位に伴って操作方向に変位されることによって、印刷マスク体１４上のはんだペースト１８を、印刷マスク体１４上で操作方向Ｘ１，Ｘ２へ流動させることができる。このとき、はんだペース１８は、印刷マスク体１４に押し付けられる力を受けており、印刷マスク体１４の貫通孔部１５に流れ込んで充填される。
【００４１】
図３は、印刷マスク１４を用いた印刷過程を示す断面図である。印刷マスク体１４を用いて、はんだペースト１８を基板１７に印刷するにあたっては、まず印刷マスク体１４をマスクフレーム２６によって保持してスクリーン印刷機１９に装着する。そして図３（ａ）に示すように、印刷マスク体１４の上面に、各スキージ２７ａ，２７ｂ間に配置して、はんだペースト１８を供給する。供給されるはんだペースト１８は、たとえば平均粒径が約２０μｍのＳｎ−３ｗｔ％Ａｇ−０．５ｗｔ％Ｃｕから成る。
【００４２】
そして基板１７をローダ装置によって、ワーク支持ブロック２５上に搬送して装着する。ワーク支持ブロック２５は、両面実装基板に対応できるように、支持凸部が形成されており、印刷裏面側、つまりワーク支持ブロック２５に臨む側の実装部品を避けて、基板１７を支持することができる。
【００４３】
次に、ワーク台昇降機２２を作動させ、支柱２３を伸張させて、ワーク支持ブロック２５を上昇させ、図３（ｂ）に示すように、ワーク支持ブロック２５上の基板１７を印刷マスク体２４に当接させる。つまり印刷マスク体１４と基板１７とを積重する。このとき、印刷マスク体１４の各貫通孔部１５が、基板１７に形成される所定のランドに位置決めされている。
【００４４】
各エアシリンダ２９ａ，２９ｂを作動させて、各スキージ２７ａ，２７ｂのいずれか一方だけを印刷マスク体１４に当接させる。たとえば操作方向一方Ｘ１側に配置される一方のスキージ２７ａを印刷マスク体１４に当接させ、操作方向Ｘ２側に配置される他方のスキージ２７ｂを印刷マスク体１４から離間させる。このときはんだペースト１８を流動操作させる方向は、操作方向他方Ｘ２となる。このようにはんだペースト１８を流動操作させる方向の上流側にあるスキージ２７ａ（２７ｂ）を印刷マスク体１４に当接させ、下流側にあるスキージ２７ｂ（２７ａ）を印刷マスク体１４から離間させる。
【００４５】
そして次に、図３（ｂ）に示す状態から図３（ｃ）に示す状態に、シリンダ台３０を操作方向他方Ｘ２へ変位駆動して、一方のスキージ２７ａを操作方向他方Ｘ２へ変位させる。本実施の形態では、一例として約１０〜３０ｍｍ毎秒の速度でスキージングする。このように一方のスキージ２７ａを操作方向他方Ｘ２へ変位させることによって、一方のスキージ２７ａで印刷マスク体１４上のはんだペースト１８を流動操作して、印刷マスク体１４の各貫通孔部１５に、すり切り一杯に充填する。この状態で、各貫通孔部１５内のはんだペースト１８は、基板１７に付着した状態となる。
【００４６】
そして次に、図３（ｄ）に示すように、ワーク台昇降機２２を作動させ、支柱２３を縮退させて、ワーク支持ブロック２５を下降させ、基板１７と印刷マスク体１４とを離脱する。本実施の形態では、一例として、約０．０１〜０．１ｍｍ毎秒の速度で離脱する。これとともに、エアシリンダ２９ａを縮退させて、一方のスキージ２７ａを印刷マスク体１４から離間させる。そして次に、ローダ装置によって、ワーク支持ブロック２５上の基板１７を、離脱して所定の搬出先へ搬送する。
【００４７】
このような一連の動作を繰り返し行うことによって、基板１７上にはんだペースト１８を順次設けることができる。ここでは一方のスキージ２７ａを用いて操作方向他方Ｘ２へ変位させる説明をしたけれども、他方のスキージ２７ｂを用いて操作方向一方Ｘ１へ変位させても同様に動作させることができる。
【００４８】
このような一連の動作によって、各貫通孔部１５のパターンを転写して、基板１７の所定位置、具体的にはランドに、はんだペースト１８が設けられる。このとき有頸貫通孔部１５ｂにおいて、はんだペースト１８の印刷マスク体１４に対する抜け性は、頸部１６を境にして、はんだ抜け部分５１が良好であり、はんだ保持部分５０が不良である。そして図３（ｄ）に示すように、有頸貫通孔部１５ｂでは、基板１７にはんだペースト１８を付着させた後、基板１７から印刷マスク体１４を離脱するときに、はんだペースト１８が、頸部１６を境にして分断され、はんだ抜け部分５１にあるはんだペースト１８だけが、有頸貫通孔部１６ｂから抜けて基板１７に残留し、はんだ保持部分５０にあるはんだペースト１８は、有頸貫通孔部１５ｂ内に保持されたまま残って、印刷マスク体１４とともに基板１７から離脱する。また図３（ｄ）に示すように、一様貫通孔部１５ａでは、充填されたはんだペースト１８が全て、一様貫通孔部１５ａから抜けて基板１７上に残留する。
【００４９】
このような厚み方向寸法Ｔ１４は、基板１７における各ランドに必要とされるはんだペースト１８を設けるために最低限必要とされる厚み寸法に決定される。詳細に述べると、各ランドと同一の底面を有し、各ランドに必要とされるはんだペースト１８の体積と同一体積を有する仮想柱をそれぞれ想定し、これら仮想柱のうち最も高い仮想柱の高さと同一の厚みになるように、前記厚み方向寸法Ｔ１４が決定される。このようにして決定される厚み方向寸法Ｔ１４と同一高さの仮想柱が想定されるランドにはんだペースト１８を設けるための貫通孔部が、一様貫通孔部１５ａである。したがって一様貫通孔部１５ａの容積と、対応するランドに必要なはんだペースト１８の体積とは、一致する。厳密には、加工上、貫通孔が錐台状となるので、仮想柱は、錐台状として想定しなければならないが、誤差の範囲であるので、柱状と推定してもよい。
【００５０】
厚み方向寸法Ｔ１４よりも小さい高さの仮想柱が想定されるランドにはんだペースト１８を設けるための貫通孔部が、有頸貫通孔部１５ｂであり、頸部１６の厚み方向の位置は、そのランドに必要とされるはんだペースト１８の量に基づいて、はんだ抜け部分５１の容積が、そのランドに必要とされるはんだペースト１８の体積と一致するように形成される。この有頸貫通孔部１５ｂにおける頸部１６の位置を決定するにあたって、はんだ抜け部分５１の厚み方向他方の表面における開口が、対応するランドと同一となるように決定され、はんだペースト１８のランドへの付着面積を大きくして付着力を大きくし、抜け性を良好にしている。
【００５１】
図４は、印刷マスク１４の製作方法の一例を示す図である。本実施の形態では、印刷マスク体１４を形成するにあたって素材４０を加工するために、エキシマレーザ光を照射するレーザ加工装置３７を用いる。レーザ加工装置３７は、レーザ発振機３２と、ミラー３４と、遮光板３５と、イメージレンズ３６とを含んで構成される。以下、素材４０の厚み方向について、形成される印刷マスク体１４の厚み方向に対応させて説明する。
【００５２】
印刷マスク体１４を形成するための熱可塑性合成樹脂から成る素材４０の厚み方向いずれか一方側に、レーザ加工装置３７が配置される。レーザ加工装置３７は、たとえば素材４０の上方に配置される。レーザ発振器３２から出射されたエキシマレーザ光３３は、ミラー３４、斜光板３５およびイメージレンズ３６を経て、素材４０に照射される。詳しく述べると、レーザ発振器３２から出射されたエキシマレーザ光３３は、光路途中にあるミラー３４によって反射されて、方向決めおよび光軸ズレが補正され、加工形状を決めるための遮光板３５によって、ビーム形状が整形され、イメージレンズ３６によって必要なエネルギ密度に集光され、素材４０に照射される。これによって素材４０がアブレーション加工される。素材４０は、印刷マスク体１４の厚み寸法Ｔ１４と同様の厚み方向寸法、たとえば１５０μｍを有する。
【００５３】
有頸貫通孔部１５ｂを形成するには、図４（ａ）に示すように、イメージレンズ３６として、集光率の小さいレンズを用い、低エネルギ密度に集光したエキシマレーザ光３３を、素材４０の厚み方向他方側か照射し、第１の貫通孔３８を、厚み方向に貫通させて形成する。第１の貫通孔３８は、前述のはんだ抜け部分５１と同様のテーパ角度θ１で厚み方向一方側に向かって縮径し、厚み方向一方側の表面における直径がはんだ抜け部分５１の下端部における直径（印刷マスク体１４の厚み方向他方の表面における内径に相当）ｄ１を有する。
【００５４】
次に、図４（ｂ）に示すように、素材４０を反転させ、イメージレンズ３６として、集光率の大きいレンズを用い、高エネルギ密度に集光したエキシマレーザ３３を、素材４０の厚み方向一方側から照射し、第１の貫通孔３８と同時に、厚み方向一方側の部分に凹所を形成して、第２の貫通孔３９を形成する。前記凹所は、前述のはんだ保持部分５０と同様のテーパ角度で厚み方向他方側に向かって縮径し、素材４０の厚み方向一方側の表面における直径がはんだ保持部分５０の上端部における直径（印刷マスク体１４の厚み方向一方の表面における内径に相当）を有する。またこの凹所は、基板１７に設けるべきはんだペースト１８の量に基づいて、深さが決定され、この深さは、はんだ保持部分５０の厚み方向寸法ｈ２と同一である。このように第２の貫通孔３９を形成して、有頸貫通孔部１５ｂが形成される。この第２の貫通孔３９が有頸貫通孔部１５ｂの貫通孔となる。
【００５５】
一例を述べると、厚み方向寸法Ｈ１４が１５０μｍの印刷マスク体１４において、有頸貫通孔部１５ｂの厚み方向他方の表面における開口直径ｄ１は、たとえば０．２５ｍｍであり、はんだ抜け部分５１のテーパ角度θ１は、３０度であり、したがってはんだ抜け部５１の円錐台の頂角は６０度である。またはんだ保持部分５０の厚み方向寸法ｈ２は、７０μｍであり、はんだ抜け部分５１の厚み方向寸法ｈ１が８０μｍであって、有頸貫通孔部１５ｂには、基板１７に当接する面から約８０μｍの位置に、頸部１６が形成される。この頸部１６におけるはんだ保持部分５０内に臨む端面の半径方向寸法Δｄ（＝（ｄ３−ｄ２）／２）は、約４５μｍである。
【００５６】
一様貫通孔部１５ａは、図４（ａ）に示す配置状態、つまり素材４０の厚み方向他方側にレーザ加工装置３７が配置される状態で、イメージレンズ３６として、集光率の大きいレンズを用い、高エネルギ密度に集光したエキシマレーザ３３を、素材４０の厚み方向他方側から照射し、貫通する第３の貫通孔４１を形成することによって、形成される。この第３の貫通孔４１が一様貫通孔部１５ａの貫通孔となる。
【００５７】
このような印刷マスク体１４を用いることによって、一様貫通孔部１５ａによって、印刷マスク体１４の厚み方向寸法Ｔ１４に等しい高さと、印刷マスク体１４の厚み方向寸法Ｔ１４より小さい高さとに、はんだペースト１８を、基板１７に付着させることができる。たとえば印刷マスク体１４が前記の寸法である場合、一様貫通孔部１５ａによって、１５０μｍの高さのはんだペースト１８を付着させ、有頸貫通孔部１５ｂによって、８０μｍの高さのはんだペースト１８を付着させることができる。
【００５８】
以上説明した印刷マスク体１４によれば、印刷マスク体１４は、印刷領域の厚み方向寸法が均一に形成され、この印刷領域Ｓ１４に予め定められるパターンに複数の貫通孔部１５が形成される。各貫通孔部うち一部の貫通孔部は、厚み方向中間部に頸部１６を有している。この印刷マスク体１４を基板１７に積重して設け、はんだペースト１８を印刷マスク体１４の貫通孔部１５に充填し、基板１７に付着させる。この後、印刷マスク体１４を基板１７から離脱することによって貫通孔内のはんだペースト１８を基板１７に残留させ、貫通孔部１５のパターンを転写して基板１７にはんだペースト１８を印刷して設けることができる。
【００５９】
印刷マスク体１４は、厚み方向寸法Ｔ１４が均一に形成されるので、スキージなどの充填操作部材を用いて、はんだペースト１８を貫通孔部１５に充填するときに、充填操作部材を好適な当接力で容易かつ確実に印刷マスク体１４の表面に当接させて変位させることができ、当接力不足によるはんだペースト１８の掻残しおよび貫通孔部１５への充填不足の発生を防止することができるとともに、当接力過大による貫通孔部内のはんだペースト１８のえぐり取りを防止して、貫通孔部１５に好適な状態にはんだペースト１８を充填することができる。このようにはんだペースト１８を容易かつ確実に過不足なく充填することができる。また頸部１６を有している貫通孔部１５ｂでは、基板１７と印刷マスク体１４とを離脱するときに、頸部１６を境にしてはんだペースト１８を分断し、頸部１６よりも基板１７側にあるはんだペースト１８だけを、基板１７に残留させることができる。このように印刷マスク体１４は、厚み方向寸法を均一に保ち、かつはんだペースト１８が不所望に貫通孔部内に残ってしまう小径の貫通孔部を形成することなく、一部の貫通孔部１５に頸部１６を形成することによって、この一部の貫通孔部１５から基板１７に残留させるはんだペースト１８の量を少なくすることができる。したがって基板１７に所望する量のはんだペースト１８を設けることができる。
【００６０】
また頸部１６を有する貫通孔部１５ｂは、頸部１６おける開口面積が基板１７に臨む開口面積より小さく形成されるので、はんだペースト１８の基板１７への接触面積を大きくして、はんだペースト１８の基板１７への接着性を高くし、かつはんだペースト１８の頸部１６における強度を最も小さくすることができる。これによってはんだペースト１８を頸部１６において確実に分断させ、基板１７に設けられるはんだペースト１８の量を確実に好適な量にすることができる。
【００６１】
また頸部１６における開口形状と被印刷体１７に臨む表面における開口形状とが相似に形成されるので、基板１７から印刷マスク体１４を離脱するときに、頸部１６におけるはんだペースト１８に、均一な分断力を与えることができる。これによってはんだペースト１８を、頸部１６で平坦状に分断することができ、基板１７に所望する量のはんだペースト１８を設けることができる。
【００６２】
また本実施の形態の印刷マスク体１４は、熱可塑性合成樹脂から成る素材に、エキシマレーザ光を用いて加工して貫通孔が形成される。エキシマレーザ光を用いた加工は、アブレーションによる微細な加工を行うことができ、加工する深さも自在に変えることができる。したがってエキシマレーザ光を用いた加工は、印刷マスク体１４に形成される貫通孔部１５の内壁面を平滑に仕上げることができるとともに、印刷マスク体１４の貫通孔部１５の厚み方向中間部に形成する頸部１６を所望する位置に形成することができる。このように貫通孔部の内壁面が平滑に形成されるので、印刷剤１８の貫通孔部からの抜けを良好にし、印刷マスク体１４を被印刷体１７から離脱するときに、印刷剤１８が貫通孔部内に不所望に残ってしまうことを防ぐことができる。また頸部１６の位置が正確に形成されるので、基板１７に所望の量のはんだペースト１８を確実に設けることができる。
【００６３】
また本実施の形態の印刷マスク体１４では、頸部１６が、はんだ保持部分５０内に臨む端面を有しているので、はんだ保持部分５０のはんだペースト１８を、印刷マスク体１４の基板１７からの離脱時に、確実に保持することができる。
【００６４】
図５は、本発明の実施の他の形態の印刷マスク体１４Ａを簡略化して示す断面図である。図１と対応する部分には同一の符号を付し、異なる部分についてだけ説明し、同様の構成を有する部分は説明は適宜省略する。図５の印刷マスク体１４Ａの有頸貫通孔部１５ｂでは、はんだ保持部分５０およびはんだ抜け部分５１がともに略円筒状に形成され、断面形状が略Ｔ字状となるように形成される。これらはんだ保持部分５０およびはんだ抜け部分５１は、ともに厚み方向中間部に向かうにつれて、わずかに縮径する形状に形成される。これらはんだ保持部分５０とはんだ抜け部分５１の境界が頸部１６となり、はんだ保持部分５０の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ３は、はんだ抜け部分５１の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ２より小さく、頸部１６で段差が形成されている。言い換えるならば、このような段差を有することによって頸部１６が形成される。このような構成の印刷マスク体１４Ａもまた、頸部１６が、はんだ保持部分５０内に臨む端面を有することによる効果を除いて、図１〜図４の印刷マスク体１４と同様の効果を達成することができる。
【００６５】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態の印刷マスク体１４Ｂを簡略化して示す断面図である。図１と対応する部分には同一の符号を付し、異なる部分についてだけ説明し、同様の構成を有する部分は説明は適宜省略する。図６の印刷マスク体１４Ｂの有頸貫通孔部１５ｂでは、図１〜図４の印刷マスク体１４の有頸貫通孔部１５ｂを厚み方向に対称に反転させた形状である。したがってはんだ保持部分５０は、厚み方向他方に向かうにつれて縮径する円錐台状に形成され、はんだ抜け部分５１は略円筒状に形成される。これらはんだ保持部分５０およびはんだ抜け部分５１の境界に頸部１６が形成され、はんだ抜け部分５１は、頸部１６に向かうにつれて、わずかに縮径する形状に形成される。はんだ保持部分５０の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ３は、はんだ抜け部分５１の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ２より小さく、頸部１６で段差が形成されている。言い換えるならば、このような段差を有することによって頸部１６が形成される。このような構成の印刷マスク体１４Ｂもまた、図５の印刷マスク体１４Ａと同様の効果を達成することができる。またこの印刷マスク体１４Ｂでは、はんだ保持部分５０が円錐台状に形成されるので、はんだ保持部分５０のはんだペースト１８を、印刷マスク体１４の基板１７からの離脱時に、確実に保持することができる。
【００６６】
図７は、本発明の実施のさらに他の形態の印刷マスク体１４Ｃを簡略化して示す断面図である。図１と対応する部分には同一の符号を付し、異なる部分についてだけ説明し、同様の構成を有する部分は説明は適宜省略する。図７の印刷マスク体１４Ｃの有頸貫通孔部１５ｂでは、厚み方向中間部がくびれて両側に向かうにつれて拡径する形状である。したがってはんだ保持部分５０およびはんだ抜け部分５１は、ともに、厚み方向中間部に向かうにつれて縮径する円錐台状に形成される。つまりはんだ保持部分５０は、図６のはんだ保持部分５０と同様であり、はんだ抜け部分５１は、図１〜図４のはんだ抜け部分５１と同様である。これらはんだ保持部分５０およびはんだ抜け部分５１の境界に頸部１６が形成される。はんだ保持部分５０の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ３は、はんだ抜け部分５１の頸部１６寄りの端部における開口直径ｄ２と同一である。このような構成の印刷マスク体１４Ｂもまた、図６の印刷マスク体１４Ｂと同様の効果を達成することができる。
【００６７】
前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができ、たとえば、形状、寸法および材料は、適宜選択することができる。またこのような印刷マスク体は、はんだペーストを基板に印刷する目的以外の目的に用いるようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷マスク体は、印刷領域の厚み方向寸法が均一に形成され、この印刷領域に予め定められるパターンに複数の貫通孔部が形成される。各貫通孔部うち一部の貫通孔部は、厚み方向中間部に頸部を有している。この印刷マスク体を被印刷体に積重して設け、印刷剤を印刷マスク体の貫通孔部に充填し、被印刷体に付着させる。この後、印刷マスク体を被印刷体から離脱することによって貫通孔内の印刷剤を被印刷体に残留させ、貫通孔部のパターンを転写して被印刷体に印刷剤を印刷して設けることができる。
【００６９】
印刷マスク体は、厚み方向寸法が均一に形成されるので、スキージなどの充填操作部材を用いて、印刷剤を貫通孔部に充填するときに、充填操作部材を好適な当接力で容易かつ確実に印刷マスク体の表面に当接させて変位させることができ、当接力不足による印刷剤の掻残しおよび貫通孔部への充填不足の発生を防止することができるとともに、当接力過大による貫通孔部内の印刷剤のえぐり取りを防止して、貫通孔部に好適な状態に印刷剤を充填することができる。このように印刷剤を容易かつ確実に過不足なく充填することができる。また頸部を有している貫通孔部では、被印刷体と印刷マスク体とを離脱するときに、頸部を境にして印刷剤を分断し、頸部よりも被印刷体側にある印刷剤だけを、被印刷体に残留させることができる。このように印刷マスク体は、厚み方向寸法を均一に保ち、かつ印刷剤が不所望に貫通孔部内に残ってしまう小径の貫通孔部を形成することなく、一部の貫通孔部に頸部を形成することによって、この一部の貫通孔部から被印刷体に残留させる印刷剤の量を少なくすることができる。したがって被印刷体に所望する量の印刷剤を設けることができる。
【００７０】
また本発明によれば、頸部を有する貫通孔部は、頸部おける開口面積が被印刷体に臨む開口面積より小さく形成されるので、印刷剤の被印刷体への接触面積を可及的に大きくして、印刷剤の被印刷体への接着性を高くし、かつ印刷剤の頸部における強度を最も小さくすることができる。これによって印刷剤を頸部において確実に分断させ、被印刷体に設けられる印刷剤の量を確実に好適な量にすることができる。
【００７１】
また頸部における開口形状と被印刷体に臨む表面における開口形状とが相似に形成されるので、被印刷体から印刷マスク体を離脱するときに、頸部における印刷剤に、均一な分断力を与えることができる。これによって印刷剤を、頸部で平坦状に分断することができ、被印刷体に所望する量の印刷剤を設けることができる。
【００７２】
また本発明によれば、印刷マスク体は、熱可塑性合成樹脂から成る素材に、エキシマレーザ光を用いて加工して貫通孔が形成される。エキシマレーザ光を用いた加工は、アブレーションによる微細な加工を行うことができ、加工する深さも自在に変えることができる。したがってエキシマレーザ光を用いた加工は、印刷マスク体に形成される貫通孔部の内壁面を平滑に仕上げることができるとともに、印刷マスク体の貫通孔部の厚み方向中間部に形成する頸部を所望する位置に形成することができる。このように貫通孔部の内壁面が平滑に形成されるので、印刷剤の貫通孔部からの抜けを良好にし、印刷マスク体を被印刷体から離脱するときに、印刷剤が貫通孔部内に不所望に残ってしまうことを防ぐことができる。また頸部の位置が正確に形成されるので、被印刷体に所望の量の印刷剤を確実に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の印刷マスク体１４を簡略化して示す断面図である。
【図２】スクリーン印刷機１９の概略的構成を示す正面図である。
【図３】印刷マスク１４を用いた印刷過程を示す断面図である。
【図４】印刷マスク１４の製作方法の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の他の形態の印刷マスク体１４Ａを簡略化して示す断面図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態の印刷マスク体１４Ｂを簡略化して示す断面図である。
【図７】本発明の実施のさらに他の形態の印刷マスク体１４Ｃを簡略化して示す断面図である。
【図８】従来の技術の印刷マスク体１を簡略化して示す断面図である。
【図９】他の従来の技術の印刷マスク体１Ａを簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ　印刷マスク体
１５ａ　一様貫通孔部
１５ｂ　有頸貫通孔部
１６　頸部
１７　基板
１８　はんだペースト
３３　エキシマレーザ光
４０　熱可塑性樹脂

Claims

予め定めるパターンに複数の貫通孔部が形成され、スクリーン印刷によって、前記パターンを転写して、被印刷体に印刷剤を付着させるための印刷マスク体であって、
各貫通孔部が形成される印刷領域の厚み方向寸法が均一に形成され、各貫通孔部のうち一部の貫通孔部が、厚み方向中間部に頸部を有することを特徴とする印刷マスク体。
頸部を有する貫通孔部は、頸部における開口面積が、被印刷体に臨む表面における開口面積より小さく、かつ、頸部における開口形状と被印刷体に臨む表面における開口形状とが相似であることを特徴とする請求項１記載の印刷マスク体。
熱可塑性合成樹脂から成り、エキシマレーザ光を用いて貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の印刷マスク体。