JP2011207035A - ペーストのスクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷する際に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてペーストが厚くなるのを防止して、ペーストの厚さを均一にすることができる、ペーストのスクリーン印刷方法を提供する。
【解決手段】スクリーンを基板に当接させ、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させて、スクリーンの開口部を介して基板上にペーストを印刷する方法において、スキージがスクリーンの一端側の開口部の端部に到達する前にスキージを所定の基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の開口部の端部を通過した後にスキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの他端側の開口部の端部に到達する前にスキージを減速させ始めて基準速度より低い一定の速度で摺動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ペーストのスクリーン印刷方法に関し、特に、セラミックス基板にろう材を介して金属板が接合した金属−セラミックス接合基板を製造するためにスクリーン印刷によってセラミックス基板上にろう材ペーストを印刷する場合などのように、スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷する方法に関する。

近年、パワーモジュールなどに使用する絶縁基板として、セラミックス基板上にろう材を介して金属板が接合した金属−セラミックス接合基板が使用されている。このような金属−セラミックス接合基板は、一般に、スクリーン印刷によってろう材ペーストをセラミックス基板上に印刷した後、ろう材ペースト上に金属板を配置し、加熱してセラミックス基板に金属板を接合することによって製造されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、スクリーン印刷によってペーストを板状の被印刷物上に印刷する場合、所定のパターン形状の開口部が形成されたスクリーンを有するスクリーン版を備えたスクリーン印刷装置を使用し、スクリーンを被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介してペーストをセラミックス基板上に印刷している。

特開２００３−１１０２０５号公報（段落番号００１７、００２５）

しかし、スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷すると、ペーストの厚さのムラ（ばらつき）が生じ易く、特に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてペーストが厚くなって、ペーストの厚さが不均一になり易い。同様に、スクリーン印刷によってろう材ペーストをセラミックス基板上に印刷する場合にも、ろう材ペーストの厚さのムラ（ばらつき）が生じ易く、特に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてろう材ペーストが厚くなって、ろう材ペーストの厚さが不均一になることによって、金属板とセラミックス基板との接合のムラ（ろう材の欠けやかすれなど）が生じるとともに、後工程でろう材の不要部分を除去する際のろう材の除去ムラ（不要なろう材の不要部分の残存）が生じたり、ろう材の欠けやかすれによるボイドが生じて、生産性が低下するという問題がある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷する際に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてペーストが厚くなるのを防止して、ペーストの厚さを均一にすることができる、ペーストのスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンを板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷方法において、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、スキージを一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて一定の速度で摺動させることによって、スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷する際に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてペーストが厚くなるのを防止して、ペーストの厚さを均一にすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によるペーストのスクリーン印刷方法は、所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンを板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷方法において、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、スキージを一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて一定の速度で摺動させることによって、被印刷物上にペーストを印刷することを特徴とする。

このペーストのスクリーン印刷方法において、スキージを増速させて一定の速度で摺動させた後、スキージがスクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、スキージを減速させ始めて一定の速度で摺動させるのが好ましい。

また、上記のペーストのスクリーン印刷方法において、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、スキージを所定の基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させるのが好ましい。あるいは、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、スキージを所定の基準速度から減速させて基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させるのが好ましい。これらの場合、スキージを基準速度以上の一定の速度で摺動させた後、スキージがスクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、スキージを減速させ始めて基準速度より低い一定の速度で摺動させるのが好ましい。

また、本発明によるペーストのスクリーン印刷方法は、所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンを板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷方法において、スキージを一定の速度で摺動させた後、スキージがスクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、スキージを減速させ始めて一定の速度で摺動させることによって、被印刷物上にペーストを印刷することを特徴とする。

また、上記のペーストのスクリーン印刷方法において、被印刷物がセラミックス基板であり、ペーストがろう材ペーストであるのが好ましい。

本発明によれば、スクリーン印刷によって板状の被印刷物上にペーストを印刷する際に、スクリーンの開口部の周縁部付近においてペーストが厚くなるのを防止して、ペーストの厚さを均一にすることができる。

本発明によるペーストのスクリーン印刷方法によってろう材ペーストをセラミックス基板上に印刷する方法を説明する図である。 本発明によるペーストのスクリーン印刷方法においてスキージ位置に対するスキージ速度の変化を説明する図である。 実施例１においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 実施例２においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 実施例３においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 実施例４においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 実施例５においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 実施例６においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。 比較例においてスキージ位置に対するスキージ速度を示す図である。

本発明によるペーストのスクリーン印刷方法の実施の形態では、所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンをセラミックス基板などの板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にろう材ペーストなどのペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷する。

スキージがスクリーンの一端側の開口部（複数ある場合は最初の開口部）の端部に到達する前に、スキージを所定の基準速度（通常のスクリーン印刷の際のスキージ速度）より低い速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の開口部（複数ある場合は最初の開口部）の端部を通過した後に、スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの他端側の開口部（複数ある場合は最後の開口部）の端部に到達する前に、スキージを減速させ始めて基準速度より低い一定の速度で摺動させることによって、被印刷物上にペーストを印刷する。

例えば、図１に示すようなセラミックス基板１０上にろう材ペースト１２を印刷する場合、ろう材ペースト１２の形状に対応するパターン形状の２つの開口部が形成されたスクリーンを有するスクリーン版を備えたスクリーン印刷装置のステージ上に厚さ０．２〜３ｍｍ程度のセラミックス基板を固定し、スクリーンをセラミックス基板に当接させるとともに、スクリーン上にろう材ペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かって（矢印で示す方向に）スクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介してセラミックス基板上にろう材ペーストを印刷する。

この場合、図２に示すように、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部（図１においてＡで示すセラミックス基板上のろう材ペースト端部に対応するスクリーン上の位置）に到達する前に、スキージを所定の基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させ、その後、スキージが（図１においてＢおよびＣで示すセラミックス基板上のろう材ペースト端部に対応するスクリーン上の位置を通過して）スクリーンの他端側の最後の開口部の端部（図１においてＤで示すセラミックス基板上のろう材ペースト端部に対応するスクリーン上の位置）に到達する前に、スキージを減速させ始めて基準速度より低い一定の速度で摺動させることによって、セラミックス基板上にろう材ペーストを印刷する。

具体的には、ろう材ペーストを印刷する際のスキージの速度は、セラミックス基板の一端部の所定の距離（例えば１０ｍｍ）だけ手前までは所定の基準速度（例えば２００ｍｍ／ｓ）とした後、そこから所定の距離（例えば８ｍｍ）だけ移動する間（スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前）に基準速度より低い低速（例えば１４０ｍｍ／ｓ）、中速（例えば１６０ｍｍ／ｓ）または中高速（例えば１８０ｍｍ／ｓ）まで減速し、セラミックス基板の一端部を所定の距離（例えば１０ｍｍ）だけ過ぎたとき（スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後）に、基準速度または高速（例えば２４０ｍｍ／ｓ）まで増速し、セラミックス基板の他端部の所定の距離（例えば１０ｍｍ）だけ手前から所定の距離（例えば８ｍｍ）だけ移動する間に低速、中速または中高速まで減速し（スキージがスクリーンの他端側の最後の開口部に到達する前に減速し始めて低速、中速または中高速まで減速し）、セラミックス基板の他端部を所定の距離（例えば１０ｍｍ）だけ過ぎたときに、基準速度まで増速する。

以下、本発明によるペーストのスクリーン印刷方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
図１に示すセラミックス基板１０として８０ｍｍ×６０ｍｍ×０．６ｍｍの大きさのＡｌＮ基板を用意するとともに、ろう材ペースト１２としてＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材ペーストからなる活性金属ろう材ペーストを用意した。

次に、ろう材ペースト１２の形状に対応するパターン形状の２つの開口部が形成されたスクリーンを有するスクリーン版を備えたスクリーン印刷装置を使用し、スクリーンをセラミックス基板に当接させるとともに、スクリーン上にろう材ペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介してセラミックス基板上にろう材ペーストを印刷した。

なお、ろう材ペーストを印刷する際のスキージの速度は、シーケンス制御によって図３に示すように変更した。すなわち、セラミックス基板の一端部の手前１０ｍｍまでは基準速度（２００ｍｍ／ｓ）とした後、そこから８ｍｍ移動する間に基準速度より低い低速（１４０ｍｍ／ｓ）まで減速し、セラミックス基板の一端部を１０ｍｍ過ぎたときに、基準速度まで増速し、セラミックス基板の他端部の手前１０ｍｍから８ｍｍ移動する間に低速まで減速し、セラミックス基板の他端部を１０ｍｍ過ぎたときに、基準速度まで増速した。

このようにしてろう材ペーストを印刷した後、レーザー顕微鏡により、図１のＡおよびＢ（スクリーンの一端側の最初の開口部の端部に対応するろう材ペーストの端部）からそれぞれ０．５ｍｍ内側および１ｍｍ内側の位置と中央部のろう材ペーストの厚さを測定した。その結果、ＡおよびＢから０．５ｍｍ内側の位置のろう材ペーストの厚さは、１ｍｍ内側の位置のろう材ペーストの厚さよりも僅かに（５μｍ）厚く、中央部のろう材ペーストの厚さは、１ｍｍ内側の位置のろう材ペーストの厚さとほぼ同じであり、ろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例２］
図４に示すように、スキージの速度を低速にする代わりに中速（１６０ｍｍ／ｓ）とした以外は、実施例１と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例３］
図５に示すように、スキージの速度を低速にする代わりに中高速（１８０ｍｍ／ｓ）にした以外は、実施例１と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例４］
図６に示すように、スキージの速度を低速まで減速した後に基準速度まで増速する代わりに高速（２４０ｍｍ／ｓ）まで増速した以外は、実施例１と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例５］
図７に示すように、スキージの速度を低速にする代わりに中速（１６０ｍｍ／ｓ）とした以外は、実施例４と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例６］
図８に示すように、スキージの速度を低速にする代わりに中高速（１８０ｍｍ／ｓ）とした以外は、実施例４と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［実施例７］
スキージの速度を低速にする代わりにさらに低速（１００ｍｍ／ｓ）とした以外は、実施例１と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、実施例１と同様にろう材の厚さのばらつきは小さかった。

［比較例］
図９に示すように、スキージの速度を一定速度とした以外は、実施例１と同様の方法により、ろう材ペーストを印刷した後、ろう材の厚さを測定したところ、ＡおよびＢから０．５ｍｍ内側の位置のろう材ペーストの厚さは、１ｍｍ内側の位置のろう材ペーストの厚さや、中央部のろう材ペーストの厚さよりも３５μｍも厚く、ろう材の厚さのばらつきが大きかった。

１０ セラミックス基板
１２ ろう材ペースト

Claims (7)

1. 所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンを板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷方法において、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、スキージを一定の速度で摺動させ、その後、スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、スキージを増速させて一定の速度で摺動させることによって、被印刷物上にペーストを印刷することを特徴とする、ペーストのスクリーン印刷方法。
2. 前記スキージを増速させて一定の速度で摺動させた後、前記スキージが前記スクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、前記スキージを減速させ始めて一定の速度で摺動させることを特徴とする、請求項１に記載のペーストのスクリーン印刷方法。
3. 前記スキージが前記スクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、前記スキージを所定の基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、前記スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、前記スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させることを特徴とする、請求項１に記載のペーストのスクリーン印刷方法。
4. 前記スキージが前記スクリーンの一端側の最初の開口部の端部に到達する前に、前記スキージを所定の基準速度から減速させて基準速度より低い一定の速度で摺動させ、その後、前記スキージがスクリーンの一端側の最初の開口部の端部を通過した後に、前記スキージを増速させて基準速度以上の一定の速度で摺動させることを特徴とする、請求項１に記載のペーストのスクリーン印刷方法。
5. 前記スキージを基準速度以上の一定の速度で摺動させた後、前記スキージが前記スクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、前記スキージを減速させ始めて前記基準速度より低い一定の速度で摺動させることを特徴とする、請求項３または４に記載のペーストのスクリーン印刷方法。
6. 所定のパターン形状の一つまたは複数の開口部が形成されたスクリーンを板状の被印刷物に当接させるとともに、スクリーン上にペーストを供給し、スクリーンの一端側から他端側に向かってスクリーン上でスキージを摺動させることによって、スクリーンの開口部を介して被印刷物上にペーストを印刷するペーストのスクリーン印刷方法において、スキージを一定の速度で摺動させた後、スキージがスクリーンの他端側の最後の開口部の端部に到達する前に、スキージを減速させ始めて一定の速度で摺動させることによって、被印刷物上にペーストを印刷することを特徴とする、ペーストのスクリーン印刷方法。
7. 前記被印刷物がセラミックス基板であり、前記ペーストがろう材ペーストであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のペーストのスクリーン印刷方法。
   

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