JP2006130689A

JP2006130689A - メタルマスクおよびスクリーン印刷装置

Info

Publication number: JP2006130689A
Application number: JP2004319428A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Suzuki; 勝幸鈴木
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】外形サイズの異なるＦＰＣを共通の搬送ボードに固定して印刷することが可能な「メタルマスクおよびスクリーン印刷装置」を提供すること。
【解決手段】メタルマスク１は、多数の印刷用開口４が設けられた印刷領域２ａの周囲を非印刷領域２ｂとするマスク判２と、マスク判２の外縁部を支持する枠体３とで構成されており、非印刷領域２ｂの裏面にフッ素系樹脂からなる剥離層６を塗布形成する。そして、搬送ボード５の上面ほぼ全域に設けた粘着層８の一部にＦＰＣ９を貼着し、このＦＰＣ９に印刷領域２ａの裏面を接触させると共に、ＦＰＣ９の周囲に露出する粘着層８に剥離層６を対向させた状態で、上記メタルマスク１を用いてＦＰＣ９にクリーム半田１１をスクリーン印刷するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、メタルマスクおよびそれを用いたスクリーン印刷装置に係り、特に、被印刷物であるフレキシブルプリント基板にスクリーン印刷法によりクリーム半田を転写する技術に関するものである。

スクリーン印刷は、プリント基板等の被印刷物上にマスク判を重ね、このマスク判の上面でスキージを摺動させてクリーム半田等のインクを被印刷物の上面に転写する印刷法であり、マスク判としてはステンレス鋼板等にエッチングやレーザ加工で多数の印刷用開口を設けたメタルマスクと呼ばれるものが使用されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、被印刷物がセラミック基板やガラス入りエポキシ樹脂基板等の高い剛性を有するリジッド基板である場合、コンベア上に載置したリジッド基板にクリーム半田を転写した後、そのままリジッド基板を部品実装ステージとリフロー炉までコンベア搬送してクリーム半田を固化することができるが、被印刷物が可撓性のあるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと呼ぶ）である場合、ＦＰＣを直接コンベア搬送することが困難となる。

そこで従来、このようにＦＰＣにクリーム半田を印刷するスクリーン印刷装置において、ＦＰＣを支持可能な搬送ボードを使用し、この搬送ボード上に粘着層を介してＦＰＣを固定した状態で該搬送ボードをコンベア搬送するようにした技術が知られている。この搬送ボードは剛性の高い基材の上面に粘着層を設けて構成されており、粘着層はＦＰＣが貼着される部分のみに設けられ、ＦＰＣの周囲には粘着層のない基材が露出するようになっている。したがって、このような搬送ボードを用いてＦＰＣにクリーム半田をスクリーン印刷すると、可撓性のあるＦＰＣを剛性の高い搬送ボード上に密着させた状態でメタルマスクを用いてクリーム半田を転写した後、そのまま搬送ボードごとＦＰＣをコンベア搬送することができるため、ＦＰＣに対する印刷工程と部品実装およびリフローを連続して行うことができる。
特開平１１−３２１１４６号公報（第３−４頁、図１）

前述したように、従来のスクリーン印刷装置においては、搬送ボード上に設けられた粘着層にＦＰＣが貼着されているが、ＦＰＣの周囲には粘着層のない基材が露出するようになっているため、メタルマスクの上面でスキージを摺動させてＦＰＣにクリーム半田を転写する際に、スキージの押込み力によってメタルマスクと搬送ボードが密着することはなく、クリーム半田の転写後にメタルマスクを搬送ボードとＦＰＣから確実に引き離すことができる。しかしながら、被印刷物であるＦＰＣの外形サイズに合わせて搬送ボードに部分的に粘着層を設ける必要があるため、ＦＰＣの外形サイズ毎に専用の搬送ボードを準備しなければならず、このことがスクリーン印刷装置のトータルコストを上昇させる大きな要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、被印刷物を支持する搬送ボードに対して剥離性の良いメタルマスクを提供することにあり、その第２の目的は、外形サイズの異なるＦＰＣを共通の搬送ボードに固定することが可能なスクリーン印刷装置を提供することにある。

本発明は、メタルマスクの印刷領域の周囲に位置する非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設け、このメタルマスクを用いて搬送ボードの粘着層に貼着された被印刷物にスクリーン印刷するときに、被印刷物の周囲に位置する搬送ボードの粘着層とメタルマスクの剥離層とを対向させることにより、スキージの押込み力に起因するメタルマスクと搬送ボードの密着を防止するようにした。

本発明のメタルマスクは、被印刷物に接触しない非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設け、スクリーン印刷時にこの剥離層が被印刷物の周囲に位置する搬送ボードの粘着層と対向するようにしたので、各種サイズの被印刷物を貼着できるように搬送ボードの上面ほぼ全域に粘着層を設けたのにも拘わらず、スキージの押込み力でメタルマスクの非印刷領域が粘着層に密着してしまうことを確実に防止できる。

また、本発明のスクリーン印刷装置は、上記したようなメタルマスクを用いて搬送ボードの粘着層に貼着されたＦＰＣにクリーム半田を転写するようにしたので、搬送ボードの上面ほぼ全域に粘着層を設けることにより、外形サイズの異なるＦＰＣを共通の搬送ボードに固定することが可能となり、その分、トータルコストを低減することができる。

上述した第１の目的を達成するために、本発明は、搬送ボードの上面ほぼ全域に設けられた粘着層に貼着された被印刷物にインクを転写するスクリーン印刷に用いられ、前記被印刷物の上面に接触する印刷領域と該被印刷物の周囲に位置する前記粘着層に対向する非印刷領域とを有するメタルマスクにおいて、前記非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設ける構成とした。

このように構成されたメタルマスクでは、各種サイズの被印刷物を貼着できるように搬送ボードの上面ほぼ全域に粘着層を設けたのにも拘わらず、スキージの押込み力でメタルマスクの非印刷領域が粘着層に密着してしまうことを防止できるので、インクの転写後にメタルマスクを搬送ボードと被印刷物から確実に引き離すことができる。

上記の構成において、前記剥離層は均一厚の面状に設けられていても良いが、この剥離層がドット状に点在された多数の半球状体からなると、粘着層との接触面積が低下して剥離性を高めることができて好ましい。

また、上記の構成において、前記剥離層はメタルマスクの非印刷領域の裏面に直接設けても良いが、前記印刷領域と前記非印刷領域が同一厚のステンレス鋼板からなると共に、前記非印刷領域に別のステンレス鋼板を積層・一体化して該非印刷領域を前記印刷領域よりも厚肉な厚肉部となし、この厚肉部の裏面に前記剥離層を設けると、搬送ボード上に貼着された被印刷物の厚み相当分の段差が厚肉部によって埋められるため、スキージ圧が印刷領域と非印刷領域で不均一になることを防止できて好ましい。

また、上述した第２の目的を達成するために、本発明は、上面のほぼ全域に粘着層が設けられた搬送ボードと、印刷用開口を有する印刷領域が周囲の非印刷領域を介して枠体に支持されているメタルマスクとを備え、フレキシブルプリント基板を前記粘着層に貼着した状態で前記搬送ボードに前記メタルマスクを重ね、このメタルマスクの上面でクリーム半田をスキージングして前記フレキシブルプリント基板に転写するスクリーン印刷装置において、前記非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設け、前記メタルマスクを前記搬送ボードに重ねたときに、前記剥離層が前記フレキシブルプリント基板の周囲に位置する前記粘着層と対向するように構成した。

このように構成されたスクリーン印刷装置では、上記したように非印刷領域の裏面に剥離層を設けたメタルマスクを用いて搬送ボードの粘着層に貼着されたＦＰＣにクリーム半田を転写するようにし、このときのスキージの押込み力でメタルマスクの非印刷領域が粘着層に密着してしまうことを剥離層によって防止できるので、各種サイズのＦＰＣを搬送ボードの上面ほぼ全域に設けた粘着層の任意部位に貼着することにより、外形サイズの異なるＦＰＣを共通の搬送ボードに固定することが可能となり、その分、トータルコストを低減することができる。

上記の構成において、前記メタルマスクは印刷領域と非印刷領域が同一厚のステンレス鋼板等からなるものでも良いが、非印刷領域の一部または全部を印刷領域よりも厚肉な厚肉部となし、この厚肉部の裏面に前記剥離層を設けると、搬送ボード上に貼着されたＦＰＣの厚み相当分の段差が厚肉部によって埋められるため、スキージ圧が印刷領域と非印刷領域で不均一になることを防止できて好ましい。

実施例について図面を参照して説明すると、図１は第１実施例に係るメタルマスクの裏面図、図２は該メタルマスクの要部断面図、図３は該メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置の要部断面図である。

図１と図２に示すように、本実施例に係るメタルマスク１は、約１５０μｍ厚のステンレス鋼板からなるマスク判２と、このマスク判２の外縁部を支持する枠体３とで構成されている。マスク判２の中央部は印刷領域２ａとなっており、この印刷領域２ａの周囲は非印刷領域２ｂとなっている。印刷領域２ａにはエッチングやレーザ加工により多数の印刷用開口４が穿設されており、後述するように、スクリーン印刷時にメタルマスク１は搬送ボード５（図１の２点鎖線で示す）に重ねられ、印刷領域２ａの裏面が搬送ボード５上に貼着されたＦＰＣに接触するようになっている。また、非印刷領域２ｂのうち、搬送ボード５に重ねられる部分の裏面にはフッ素系樹脂からなる剥離層６が塗布されている。本実施例では、フッ素系樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いているが、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ等の他のフッ素系樹脂を用いることも可能である。この剥離層６はドット状に点在された多数の半球状体６ａで構成されているが、他の形状のものをドット状に点在させたり、帯状形状のものをマトリクス状や平行に配列させても良い。

図３に示すように、前記搬送ボード５は、ガラス入りエポキシ樹脂やアルミニウム等の剛性の高い基材７と、この基材７の上面ほぼ全域に設けられたシリコン系樹脂からなる粘着層８とで構成されており、この粘着層８の一部に被印刷物であるＦＰＣ９が貼着されるようになっている。ＦＰＣ９は数１００μｍ厚のポリイミドに配線パターンを設けたものであるが、その大きさは用途に応じて種々のものが準備される。ただし、粘着層８の形成領域がいずれのＦＰＣ９よりも十分に大きく設定されているため、この搬送ボード５は外形サイズの異なる種々のＦＰＣ９に適用可能な汎用タイプとなっている。

次に、前記メタルマスク１を用いて搬送ボード５上に貼着されたＦＰＣ９にクリーム半田をスクリーン印刷する印刷工程について説明する。

まず、図示せぬコンベア上に載置された搬送ボード５の粘着層８の所定位置にＦＰＣ９を貼着した後、搬送ボード５にメタルマスク１を重ね合わせてマスク判２の印刷領域２ａの裏面をＦＰＣ９の上面に接触させる。この場合、ＦＰＣ９の貼着部分を除いて粘着層８が大きく露出することになり、この露出した粘着層８に非印刷領域２ｂの裏面に塗布された剥離層６が対向する。しかる後、マスク判２の上面でスキージ１０を図３の矢印Ａ方向へ摺動させることにより、クリーム半田１１を印刷領域２ａの各印刷用開口４内に充填させる。その際、スキージ１０の押込み力で非印刷領域２ｂが下方の剥離層６に向けて押圧されるが、剥離層６に対向する非印刷領域２ｂの裏面にフッ素系樹脂からなる剥離層６が塗布されているため、この剥離層６によって非印刷領域２ｂが剥離層６に密着してしまうことを防止できる。しかる後、メタルマスク１を搬送ボード５から引き離すと、各印刷用開口４内に充填されたクリーム半田１１がＦＰＣ９の上面に転写され、ＦＰＣ９の図示せぬランドにクリーム半田１１がスクリーン印刷される。そして、かかる印刷工程後に搬送ボード５を部品実装ステージへコンベア搬送し、この部品実装ステージで搬送ボード５に貼着されたＦＰＣ９のクリーム半田１１にチップ部品をマウントし、その後に搬送ボード５をリフロー炉へコンベア搬送してクリーム半田１１を溶融・固化させる。

このように本実施例では、搬送ボード５の上面ほぼ全域に設けられた粘着層８の一部に被印刷物であるＦＰＣ９を貼着すると共に、メタルマスク１の非印刷領域２ｂの裏面にはフッ素系樹脂からなる剥離層６を塗布し、このメタルマスク１を用いてＦＰＣ９にクリーム半田１１をスクリーン印刷するようにしたので、印刷時のスキージ１０の押込み力で非印刷領域２ｂが粘着層６に密着してしまうことを剥離層６によって防止でき、メタルマスク１を搬送ボード５から確実に引き離すことができる。特に、剥離層６がドット状に点在された多数の半球状体６ａからなるため、非印刷領域２ｂと剥離層６の接触面積を大幅に低減して両者の密着を確実に防止することができる。そして、各種サイズのＦＰＣ９を粘着層９の一部に貼着するようにしたので、外形サイズの異なるＦＰＣを共通の搬送ボード５に固定することが可能となり、その分、スクリーン印刷装置のトータルコストを低減することができる。

図４は第２実施例に係るメタルマスクの裏面図、図５は該メタルマスクの要部断面図、図６は該メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置の要部断面図であり、図１〜図３に対応する部分には同一符号を付してある。

本実施例が前述した第１実施例と相違する点は、メタルマスク１の非印刷領域２ｂの一部または全部を印刷領域２ａよりも厚肉な厚肉部１２となし、この厚肉部１２の裏面にフッ素系樹脂からなる剥離層６を塗布したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。厚肉部１２はマスク判２と同じステンレス鋼板からなり、非印刷領域２ｂの下面に熱圧着等により積層・一体化されている。図４に示すように、厚肉部１２は複数の帯状体を印刷領域２ａの周囲に点在させたものからなるが、非印刷領域２ｂの下面全体に設けても良い。図５に示すように、剥離層６は厚肉部１２の裏面全体に塗布形成された数μｍ厚のＰＴＦＥからなるが、第１実施例と同様に、剥離層６をドット状に点在された多数の半球状体で構成しても良い。そして、被印刷物であるＦＰＣ９の厚みに対して厚肉部１２と剥離層６を総和した厚みがほぼ同じになるように設定されている。

このように構成された第２実施例によれば、図６に示すように、搬送ボード５にメタルマスク１を重ね合わせてＦＰＣ９にクリーム半田１１をスクリーン印刷する際、搬送ボード５の粘着層８に貼着されたＦＰＣ９の厚み相当分の段差内に厚肉部１２が入り込み、この厚肉部１２によって印刷領域２ａと非印刷領域２ｂが同一平面で支持されることになるので、マスク判２の上面でスキージ１０を摺動させたときのスキージ圧が印刷領域２ａと非印刷領域２ｂとで均一になり、クリーム半田１１をより高精度でＦＰＣ９に転写することができる。また、非印刷領域２ｂの下面に積層・一体化した厚肉部１２によってＦＰＣ９の厚みのほとんどがカバーされるため、剥離層６は厚肉部１２の裏面に数μｍ厚程度で塗布するだけで済み、剥離層６を簡単に形成することができる。

第１実施例に係るメタルマスクの裏面図である。該メタルマスクの要部断面図である。該メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置の断面図である。第２実施例に係るメタルマスクの裏面図である。該メタルマスクの要部断面図である。該メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置の要部断面図である。

符号の説明

１メタルマスク
２マスク判
２ａ印刷領域
２ｂ非印刷領域
３枠体
４印刷用開口
５搬送ボード５
６剥離層
７基材
８粘着層
９ＦＰＣ（被印刷物）
１０スキージ
１１クリーム半田

Claims

搬送ボードの上面ほぼ全域に設けられた粘着層に貼着された被印刷物にインクを転写するスクリーン印刷に用いられ、前記被印刷物の上面に接触する印刷領域と該被印刷物の周囲に位置する前記粘着層に対向する非印刷領域とを有するメタルマスクであって、前記非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設けたことを特徴とするメタルマスク。
請求項１の記載において、前記剥離層がドット状に点在された多数の半球状体からなることを特徴とするメタルマスク。
請求項１または２の記載において、前記印刷領域と前記非印刷領域が同一厚のステンレス鋼板からなると共に、前記非印刷領域に別のステンレス鋼板を積層・一体化して該非印刷領域を前記印刷領域よりも厚肉な厚肉部となし、この厚肉部の裏面に前記剥離層を設けたことを特徴とするメタルマスク。
上面のほぼ全域に粘着層が設けられた搬送ボードと、印刷用開口を有する印刷領域が周囲の非印刷領域を介して枠体に支持されているメタルマスクとを備え、フレキシブルプリント基板を前記粘着層に貼着した状態で前記搬送ボードに前記メタルマスクを重ね、このメタルマスクの上面でクリーム半田をスキージングして前記フレキシブルプリント基板に転写するスクリーン印刷装置において、
前記非印刷領域の裏面の一部または全域にフッ素系樹脂からなる剥離層を設け、前記メタルマスクを前記搬送ボードに重ねたときに、前記剥離層が前記フレキシブルプリント基板の周囲に位置する前記粘着層と対向するように構成したことを特徴とするスクリーン印刷装置。
請求項４の記載において、前記メタルマスクの前記非印刷領域の一部または全部を前記印刷領域よりも厚肉な厚肉部となし、この厚肉部の裏面に前記剥離層を設けたことを特徴とするスクリーン印刷装置。