JP2010184458A - 印刷用のスキージ、印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷材料の充填性を向上させる。
【解決手段】スキージ（３）は、被印刷物（１）を覆う、開口部（６）を有するマスク（２）に供給された印刷材料（７）を掻いて、開口部（６）に印刷材料（７）を充填する。スキージ（３）は第１のスキージブレード（４ａ）と第２のスキージブレード（４ｂ）とを有している。第１のスキージブレード（４ａ）は、マスク（２）と隙間（９）をあけた状態で印刷材料（７）を掻きつつ移動する。第２のスキージブレード（４ｂ）は、マスク（２）と接触し、第１のスキージブレード（４ａ）を追って移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン印刷で用いられる印刷用のスキージおよび印刷装置と、印刷方法と、に関する。

例えば、電子部品のような実装部品の回路パターン形成においては、スクリーン印刷が一般的に用いられる。スクリーン印刷では、まず、開口部を有するマスクで被印刷物を覆う。次に、マスクに供給されたペースト状の印刷材料をスキージで掻いて、マスクの開口部に印刷材料を充填する。これにより、マスクの開口部と同じ形状の印刷材料を、被印刷物に印刷することができる。電子部品の回路パターンを形成するためには、印刷材料として導電性ペースト（例えば、はんだペースト。）が用いられる。

特許文献１〜４には、スクリーン印刷に用いられる、印刷用のスキージが記載されている。マスク上のはんだペーストの掻き残しを低減させるために、特許文献１および特許文献２には、マスクに接触した状態で移動する２つのスキージブレードを有するスキージが開示されている。印刷方向の前方のスキージブレードは、はんだペーストを掻きつつ移動し、スクリーン（マスク）の開口部にはんだペーストを充填する。本明細書において、印刷方向とは、印刷材料を掻いている状態のスキージの移動方向を指す。印刷方向の後方のスキージブレードは、印刷方向前方のスキージブレードが掻き残したはんだペーストを掻き取る。

特許文献３には、長さの異なる２枚のスキージフィン（スキージブレード）を有するスキージユニットが開示されている。このスキージユニットは、長いスキージフィンを前方に向けて移動する。印刷時に、長いスキージフィンはマスクに強く接触し、短いスキージフィンはマスクに弱く接触する。

また、特許文献４には、印刷方向に並んだ一対のスキージブレードが記載されている。そして、先行する側のスキージブレードは印刷材料を掻かず、後行する側のスキージブレードが印刷材料を掻いて、マスクの開口部に印刷材料を充填する。つまり、実質、１つのスキージブレードで印刷材料を印刷している。

ところで、近年、電子部品の小型化や多ピン化にともない、電極の微細ピッチ化が進んでいる。そのため、はんだペーストを微細パターンに印刷することが求められる。また、実装部品の多様化が進んでいるため、大型の実装部品と小型の実装部品とを基材に搭載することもある。

大型の実装部品に対する印刷パターンは、印刷する面積が大きく、印刷パターンの厚みも大きい。そのため、印刷に用いられるマスクの厚みを大きくする必要がある。また、小型の実装部品に対する印刷パターンは、微細パターンとなる。印刷材料を微細パターンに印刷するためには、マスクの開口面積を小さくする必要がある。

したがって、大型の実装部品と小型の実装部品とを実装するためには、開口面積が小さく、厚いマスクを用いて、高アスペクト比の印刷を行う必要がある。このような微細パターンや高アスペクト比の印刷においては、マスクの開口面積が小さいため、マスクの開口部の内部にはんだペーストを充填することが困難である。

また、様々な市場のニーズに応じるためには、多種製品を少量生産することが必要である。そのため、同一の製造ラインで多種製品を製造することがある。多種製品を製造するためには、印刷用のマスクを頻繁に交換する必要がある。洗浄後のマスク（交換後のマスク）を用いた最初の印刷では、マスクの開口部に印刷材料が残っていないため、印刷材料の充填性が低下することが知られている。

これらの問題を解決するために、印刷材料の充填性を向上することが望まれる。

特開２００５−３４３１１６号公報 特開２００８−０００９２５号公報 特開平９−２０５２７３号公報 特開平８−２７６５６３号公報

特許文献１〜３に記載のスキージでは、マスク上の印刷材料の掻き残しを低減することには有効である。しかし、印刷方向の前方のスキージブレードがマスクの開口部に印刷材料を充填できなかった場合に、印刷方向の後方のスキージブレードで印刷材料を十分に充填することは困難である。これは、後方のスキージブレードは、前方のスキージブレードが掻き残した少量の印刷材料のみを掻くからである。

また、印刷材料の充填性を向上するためには、スキージを往復移動させ、印刷材料を掻きながら移動する回数（以下、「スキージング回数」と呼ぶ。）を増やすことが考えられる。しかし、スキージング回数を増やした場合には、印刷時間が増大する。印刷材料の充填性を向上させる別の対策として、スキージの移動速度（スキージ速度）を低下させることも考えられるが、この場合にも印刷時間が増大する。したがって、印刷材料の充填性を向上させる、さらに別の手段が望まれる。

背景技術では、実装部品の実装のために用いられるはんだペーストの例を説明したが、マスクを用いて印刷を行うスクリーン印刷の分野であれば、上述の充填性の問題は存在し得る。

本発明の目的は上記背景技術の課題に鑑み、印刷材料の充填性が向上する、スキージ、印刷装置および印刷方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のスキージは、被印刷物を覆う、開口部を有するマスクに供給された印刷材料を掻いて、開口部に印刷材料を充填する。スキージは第１のスキージブレードと第２のスキージブレードとを有している。第１のスキージブレードは、マスクと隙間をあけた状態で印刷材料を掻きつつ移動する。第２のスキージブレードは、マスクと接触して、第１のスキージブレードを追って移動する。

本発明の印刷装置は、上記のスキージを備えている。

また、本発明の印刷方法は、第１のステップと第２のステップとを有している。第１のステップは、開口部を有するマスクで被印刷物を覆い、マスクに印刷材料を供給する。第２のステップは、第１のスキージブレードとマスクとの隙間をあけて、第１のスキージブレードで印刷材料を掻きながら、第２のスキージブレードとマスクとを接触させて、第２のスキージブレードを第１のスキージブレードに追って移動させる。

本発明によれば、印刷材料の充填性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るスキージを説明する模式図。 （ａ）〜（ｅ）は、図１のスキージで印刷を行った場合の一例を説明するステップ図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の印刷装置はスクリーン印刷を行う装置であり、印刷用のスキージを有している。図１は、本発明の一実施形態における印刷用のスキージを説明する模式図である。本実施形態のスキージ３は移動可能に構成されている。

スキージ３は、所定の間隔で配置された第１のスキージブレード４ａと第２のスキージブレード４ｂとを有している。第１のスキージブレード４ａは、印刷方向Ｄの前方に位置している。第２のスキージブレード４ｂは、第１のスキージブレード４ａよりも印刷方向Ｄの後方に位置している。

両スキージブレード４ａ，４ｂは、ホルダ９に保持されており、一体的に移動可能となっている。それぞれのスキージブレード４ａ，４ｂは、別個に移動可能に構成されていても良いが、一体的に移動可能にすることで、装置の構成が簡易化されるという利点がある。

被印刷物１にペースト状の印刷材料７を印刷する際、まず、開口部６を有するマスク２で被印刷物１を覆う。このとき、マスク２の開口部６を被印刷物１の印刷エリア５に一致させる。スキージ３はこのマスク２の上方に位置している。

マスク２には印刷材料７が供給され、スキージブレード４ａ，４ｂは印刷材料７を掻きながら移動する。このとき、第１のスキージブレード４ａは、マスク２から隙間１０をあけた状態で印刷材料７を掻く。

第２のスキージブレード４ｂは、マスク２と接触し、第１のスキージブレード４ａを追って移動する。第２のスキージブレード４ｂは、第１のスキージブレード４ａで掻き取られず、マスク２と第１のスキージブレード４ａとの隙間１０を通った印刷材料７を掻き取る。上述のスキージ３によって、被印刷物１に、マスク２の開口部６と同じ形状に印刷材料７を印刷することができる。

次に、本発明の一実施形態における印刷方法について、図面を参照して説明する。図２（ａ）〜（ｅ）には、本実施形態のスキージで印刷を行った様子が模式的に描かれている。

本実施形態の印刷方法では、まず、開口部６を有するマスク２で被印刷物１を覆い、マスク２に印刷材料７を供給する。このとき、マスク２の開口部６を、被印刷物１の印刷エリア５に一致させる。

次に、第１のスキージブレード４ａとマスク２との隙間をあけて、第１のスキージブレード４ａで印刷材料７を掻く。さらに、第２のスキージブレード４ｂとマスク２とを接触させて、第２のスキージブレード４ｂを第１のスキージブレード４ａに追って移動させる。

図２（ａ）は、印刷開始時の様子を示している。印刷開始時では、第１のスキージブレード４ａは、十分な量の印刷材料７を掻きつつ移動する。第１のスキージブレード４ａの移動に伴い、印刷材料７は自らの流動性によって回転運動（ローリング）を行う。

この回転運動によって、マスク２の開口部６に印刷材料７が入り込む。つまり、回転運動が安定な場合、印刷材料の充填性が増す。逆に、回転運動が不安定で、あまり回転運動しない場合には、印刷材料の充填性が低下する。この回転運動は、スキージブレードが掻く印刷材料が多いほど安定になる。したがって、図２（ａ）に示す状態では、印刷材料７の回転運動は安定的であるといえる。

スキージ３が移動し、第１のスキージブレード４ａがマスク２の開口部６を通過する際の様子が、図２（ｂ）に示されている。印刷材料７は、その回転運動によって、印刷方向Ｄの前方から後方に向かって、マスク２の開口部６に充填されていく。このとき、第１のスキージブレード４ａは十分な量の印刷材料７を掻いているため、マスク２の開口部６付近では、印刷材料７の回転運動が安定に維持されている。したがって、第１のスキージブレード４ａによる印刷材料７の充填性は高い。

また、第１のスキージブレード４ａで掻き残された印刷材料７、特に第１のスキージブレード４ａとマスク２との隙間１０を通った印刷材料７は、第２のスキージブレード４ｂによって掻き取られる。このようにして、第２のスキージブレード４ｂが掻く印刷材料７の量は徐々に増加する。

図２（ｃ）は、第１のスキージブレード４ａが開口部６を通過し終えた状態を示している。なお、図２（ｃ）では、第２のスキージブレード４ｂは、まだ開口部６まで到達していない。

マスク２の開口部６の開口面積が小さい場合、高アスペクト比の印刷をする場合、あるいは洗浄後のマスク２を使用する場合などでは、印刷材料７の充填性は低下する。そのため、印刷材料７の回転運動が安定に維持されていても、開口部６に未充填部８が生じることがある。

図２（ｄ）は、第２のスキージブレード４ｂがマスク２の開口部６を通過する際の様子を示している。本実施形態のスキージ３では、第２のスキージブレード４ｂによって、未充填部８に印刷材料７を充填することが出来る。第１のスキージブレード４ａはマスクと隙間１０をあけて移動するため、第２のスキージブレード４ｂは、第１のスキージブレード４ａで掻き残された十分な量の印刷材料７を掻きつつ移動する。つまり、第２のスキージブレード４ｂが掻いている印刷材料７も、安定な回転運動を行うことになる。したがって、第２のスキージブレード４ｂは、効果的に印刷材料７を未充填部８に充填することができる。

上述のように、本実施形態のスキージ３では、第１および第２のスキージブレード４ａ，４ｂが、ともに印刷材料７をマスク２の開口部６に効果的に充填することができる。そのため、印刷時間を延ばすことなく、印刷材料の充填性が向上する。

これにより、開口部６の開口面積が小さく、厚いマスク２を用いる場合、高アスペクト比の印刷を行う場合、あるいは洗浄後のマスク２を使用する場合（マスク交換後１回目の印刷の場合）においても、良好な印刷品質を維持することが出来る。

印刷材料の充填性をより向上させるためには、スキージング回数を増やしても良い。この場合、印刷方向の前方に相当するスキージブレードは、マスク２と隙間をあけた状態で、印刷材料を掻くようにする。

スキージング回数を増やす一手段として、印刷方向が互いに逆方向であるスキージを一対用意し、一方のスキージが印刷材料を掻いているときに、他方のスキージは印刷材料を掻かないように、退避させても良い。この場合、両スキージは上述した構成を有しており、各々の第１のスキージブレード同士が向かい合って配される。そして、両スキージで交互に印刷動作を行う。本実施形態のスキージ３を用いれば、スキージング回数を増やしたとしても、その回数は少なくて良い。

マスクとスキージブレードとを接触させて移動させた場合、スキージブレードの移動方向によってはマスク２の位置ズレが発生する可能性がある。特に、マスク２に対して、ブレードが異なる方向に移動した場合には、位置ズレの発生率は増大する。しかし、本実施形態のスキージ３では、第１のスキージブレード４ａがマスク２と接触しないため、マスク２の位置ズレの発生率は低下する。

また、上述のように、スキージング回数を増やす必要がある場合であっても、その回数は少なく抑えられるので、マスク２の位置ズレの発生率は低下する。

第１および第２のスキージブレード４ａ，４ｂは、どのような形状および材質であっても良い。スキージブレード４ａ，４ｂと被印刷物１の表面との成す角度も、任意の大きさであって良い。また、印刷装置は、少なくとも１つのスキージ３を有していれば良い。

本発明は、マスク２を用いて、被印刷物１にペースト状の印刷材料７を印刷する場合に適用可能である。印刷材料７としては、接着剤、フラックス、塗料および導電性ペーストなどが挙げられる。導電性ペーストの一例としては、はんだペーストを挙げることができる。本発明の適用の分野の好適な一例としては、電子部品を実装する表面実装技術（ＳＭＴ）で利用される、はんだペーストのスクリーン印刷が挙げられる。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

１ 被印刷物
２ マスク
３ スキージ
４ａ 第１のスキージブレード
４ｂ 第２のスキージブレード
５ 印刷エリア
６ 開口部
７ 印刷材料
８ 未充填部
９ ホルダ
１０ 隙間
Ｄ 印刷方向

Claims (8)

1. 被印刷物を覆う、開口部を有するマスクに供給された印刷材料を掻いて、前記開口部に前記印刷材料を充填するスキージにおいて、
   前記マスクと隙間をあけた状態で前記印刷材料を掻きつつ移動する第１のスキージブレードと、
   前記マスクと接触し、前記第１のスキージブレードを追って移動する第２のスキージブレードと、を備えていることを特徴とするスキージ。
2. 前記第１のスキージブレードと前記第２のスキージブレードとを保持し、移動可能なホルダを有することを特徴とする、請求項１に記載のスキージ。
3. 前記印刷材料が導電性ペーストであることを特徴とする、請求項１または２に記載のスキージ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のスキージを備えた印刷装置。
5. 前記スキージを一対有し、
   前記一対のスキージの第１のスキージブレード同士が向かい合って配されており、
   一方のスキージが前記印刷材料を掻いているときに、他方のスキージは前記印刷材料を掻かないように退避する、請求項４に記載の印刷装置。
6. 開口部を有するマスクで被印刷物を覆い、前記マスクに印刷材料を供給する第１のステップと、
   第１のスキージブレードと前記マスクとの隙間をあけて、前記第１のスキージブレードで印刷材料を掻きながら、第２のスキージブレードと前記マスクとを接触させて、前記第２のスキージブレードを前記第１のスキージブレードに追って移動させる第２のステップと、を有する印刷方法。
7. 前記第２のステップにおいて、前記第１のスキージブレードと前記第２のスキージブレードとを一体的に移動させることを特徴とする、請求項６に記載の印刷方法。
8. 前記印刷材料が導電性ペーストであることを特徴とする、請求項６または７に記載の印刷方法。

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