JP3858008B2 - スクリーン印刷方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス、ディスプレイ製造用等のスクリーン印刷機を用いるスクリーン印刷方法に係り、特に電子部品用の誘電体や磁性体の未焼成シート(グリーンシート)、ガラス基板への被印刷物(各種のペースト)の印刷、半導体ウエハのバンプ印刷、電子回路基板への導体ペースト印刷等の用途に用いるスクリーン印刷機におけるスクリーン版離れ角度を一定にする印刷方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
誘電体や磁性体等の基板やグリーンシート等の印刷対象物(ワーク)に導体等の各種ペーストを印刷する方法として、スクリーン印刷を用いる方法が知られている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が形成されたスクリーン版(製版)を印刷対象物上にセットして、このスクリーン版上でペーストを供給した状態でスキージングを行うことにより、パターン孔を介して印刷対象物表面にペーストを印刷するものである。このスクリーン印刷において、スクリーン版を印刷対象物表面に密着させずに印刷対象物表面とスクリーン版との間に隙間(版ギャップ)を設けた状態でスキージングを行うオフコンタクト印刷が用いられる場合がある。
【0003】
オフコンタクト印刷では、印刷時、スクリーン版と印刷対象物との間に一定の版ギャップを設けて印刷する。例えば、グリーンシート上への導体ペースト印刷では1mm位の版ギャップを設けている。また、スクリーン版と印刷対象物を載せる印刷テーブルは、一定の版ギャップを設けた後、固定して印刷するのが一般的である。
【0004】
スクリーン版上でスキージを印刷方向に移動して行くと、押圧されたスキージ先端部がスクリーン版を押し下げて、スクリーン版は印刷対象物に実質的に線接触し、ペースト印刷後に版離れして行き線接触位置が移動する。
【0005】
このように、従来一般的なオフコンタクト印刷では、図6に示すように、スクリーン版1上におけるスキージ2の移動により、スクリーン版1と印刷テーブル10(スクリーン版に平行)上の印刷対象物20との線接触位置が変わり、当該線接触位置での印刷直後の印刷対象物20とスクリーン版1との版離れの角度(所謂、版離れ角度)βが変わる(但し、前記角度βは印刷対象物20が薄い場合、印刷テーブル10とスクリーン版1との角度と考えてもよく、いずれにしても左端のβ1と右端のβ3とが異なる)。
【0006】
上記のように、オフコンタクト印刷において版離れ角度が変わることにより、電子部品用の誘電体や磁性体のグリーンシートや電子部品のグリーンシートでのパターン印刷に問題が発生する。これを図7で説明する。
【0007】
図7は印刷寸法評価用の印刷パターン図であり、印刷対象物としてのグリーンシート上の印刷範囲に、印刷方向(スキージ印刷方向)に5個、スキージ幅方向に多数個のパターン個片(長さL×幅W)を印刷した場合を示す。この場合、図6のようにスクリーン版1と印刷テーブル10とを平行に保ったままのオフコンタクト印刷では、スキージ開始位置に近いほど1パターン個片の寸法(L寸法、W寸法)が共に減少する傾向がある。以下の表1の改善前パターン寸法の例では、線A上のパターン個片のW寸法=W1、B上のW寸法=W2、C上のW寸法=W3、D上のW寸法=W4、E上のW寸法=W5としたとき、基準値W=1.365mmに対して、W1=1.3632<W2<W3<W4<W5=1.3661となっていることがわかる。
【0008】
【表1】
また、W値のばらつきの程度を表す3σ(σ:標準偏差)=0.005で大きい。スキージの移動により、スクリーンと印刷対象物との線接触位置が変わり、当該線接触位置での印刷直後の印刷対象物とスクリーン版との版離れの角度が変わることが、主な原因である。
【0009】
この点に関して、印刷時版離れ性を安定化する構成を有する公知技術として、下記特許文献1及び特許文献2がある。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−85102号公報
【特許文献2】
特開2001−212935号公報
【0011】
特許文献1はマスク押し上げ部材を設けて、スキージが移動しても版離れ角度をほぼ一定にするものである。また、特許文献2はスキージ移動に伴い印刷テーブルを下降させて版離れ角度を安定化するものである。但し、特許文献1,2共に、印刷直後の印刷対象物の版離れの角度を印刷テーブルの傾斜で直接的に一定に保つ方法ではない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑み、オフコンタクト印刷において、スクリーン版上を移動するスキージ位置にかかわらず印刷直後の印刷対象物の版離れの角度を一定に維持し、ひいては印刷された被印刷物(各種ペースト)パターンの寸法精度の向上が可能なスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【0013】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、スクリーン版を固定支持し、該スクリーン版と印刷テーブル上の印刷対象物間に所定の版ギャップを設けるスクリーン印刷方法であって、
前記スクリーン版上を移動するスキージの移動位置にあわせ、前記印刷テーブルを前記スキージの移動方向に直交する回転中心にて回動させ傾斜角を変えて、前記スクリーン版の版離れ角度を一定に保ち、かつ前記スキージの移動位置にあわせて前記印刷テーブルを昇降させて、前記スクリーン版と前記印刷対象物の線接触位置での版ギャップを一定に保ちながら印刷することを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクリーン印刷方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【0017】
図1乃至図3で本発明に係るスクリーン印刷方法の第1の実施の形態を説明する。図1及び図2はスクリーン印刷機の主要構成部分を示す。
【0018】
これらの図において、印刷対象部位に応じてパターン孔が形成されたスクリーン版1がスクリーン枠5に張られており(周縁部が固着されており)、スクリーン枠5によりスクリーン版1は固定支持されている。このスクリーン版1は水平面(印刷方向であるX軸方向及びこれに直交するY軸方向を含むX−Y平面)に配置されている。被印刷物である各種ペーストを塗布するためのスキージ2はスクリーン版1を押し下げながら印刷方向(X軸方向)に移動するようになっている。
【0019】
一方、誘電体や磁性体等の基板やグリーンシート等の板状乃至シート状印刷対象物20は、印刷テーブル10上に載置され、位置決め固定されている。ここで、印刷テーブル10に1つの回動軸11を固着し設ける(X−Y平面で視て、印刷方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に回動軸を配置する)。この第1の実施の形態では印刷テーブル10のX軸方向長さの中間位置に支点となる回動軸11は配置されている。
【0020】
図2に示すように、印刷テーブル10に一体化された回動軸11は回転駆動手段としてのαモータ12で駆動されるようになっており、また水平面であるX−Y平面に垂直なZ軸方向に印刷テーブル10を昇降駆動するためにZモータ13が昇降駆動手段として設けられている。なお、印刷テーブル10は印刷対象物20を真空吸着で保持する機能を有する吸着テーブルである。
【0021】
前記印刷テーブル10の回転角度α及びZ軸方向の高さの制御は、図1(B)のように、スキージ2の先端位置(線接触位置)が、回動軸11の真上のX2位置のときの印刷テーブル10を水平面とし、そのときの版離れ角度(本実施の形態では印刷テーブルと印刷後のスクリーン版の角度としている)β2及び回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z2を基準とする。そして、図1(A)のようにスキージ2先端位置が回動軸11の左側のX1位置では回動軸11は右回転(回転角度α減少)して印刷テーブル10は左上がりに傾斜しており、スキージ2先端位置が回動軸11の真上のX2位置に近づくに従い回転角度α減少量は少なくなり、X2位置にて回転角度α減少量はゼロとなり、さらに、スキージ2先端位置がX2位置の右側に進み位置X3に至るまでは、同図(C)のように、回動軸11は左回転(回転角度α増加)して印刷テーブル10を右上がりに傾斜させる。これとともに、印刷テーブル10が傾斜することによりスキージ2先端位置(線接触位置)での版ギャップが減少することを補正するために、スキージ2がX1位置のときの回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z1は前記Z2よりも増加させ、同様にスキージ2がX3位置のときの回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z3も前記Z2よりも増加させる補正を行う。
【0022】
以上の印刷テーブル10の回転角度α及びZ軸方向の高さの制御により、スクリーン版1上におけるスキージ2の移動(X1からX3位置への移動)により、スクリーン版1と印刷テーブル10上の印刷対象物20の線接触位置が移動しても版離れ角度β1=β2=β3として版離れ角度βを一定に維持し、かつ印刷テーブル10の傾斜に伴い印刷テーブル10の高さを変化させることで版ギャップH寸法を一定にすることができる。
【0023】
具体的には、版離れ角度βを一定にする為の、回動軸11の回転角(傾斜角)αの補正量と印刷テーブルの高さ補正量(H寸法、Z軸方向)は、Xをパラメータとして、CAD図での移動軌跡より出力し、印刷機の印刷テーブル10のNC用座標入力値に変換する。図3(A)はX軸の変位(スキージの走り)に対する回動軸11の回転角(傾斜角)αの変化、同図(B)はX軸の変位(スキージの走り)に対するZ軸方向の高さ変位量のグラフである。印刷時のスキージ2の移動にともない(例えばサーボモータ駆動で印刷位置のX軸方向位置検出により)、回転角α及びZ軸方向の補正動作を図3(A),(B)の数値で行えばよい。
【0024】
この第1の実施の形態のスクリーン印刷方法を用い、図7のように、印刷対象物としてのグリーンシート上の印刷範囲に、印刷方向(スキージ印刷方向)に5個、スキージ幅方向に多数個のパターン個片(長さL×幅W)を印刷した場合、前記表1の改善後パターン寸法の例のように、線A上のパターン個片のW寸法=W1、B上のW寸法=W2、C上のW寸法=W3、D上のW寸法=W4、E上のW寸法=W5としたとき、W1〜W5の寸法値は略一致し、W値のばらつきの程度を表す3σ(σ:標準偏差)は0.002と小さな値となる。スキージ2の移動により、スクリーン版1と印刷対象物20との線接触位置が変わっても、当該線接触位置での印刷直後の印刷対象物20とスクリーン版1との版離れの角度β(本実施の形態では印刷対象物20の厚さを無視して印刷テーブル10とスクリーン版1との角度としている)が一定に制御されるため、印刷対象物20上に印刷された印刷パターンの寸法精度の向上を図ることができる。
【0025】
図4乃至図6で本発明に係るスクリーン印刷方法の第2の実施の形態を説明する。この場合、印刷テーブル10に1つの回動軸11を固着し設ける(X−Y平面で視て、印刷方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に回動軸を配置する)が、この第2の実施の形態では印刷テーブル10の左側位置に支点となる回動軸11は配置されている。
【0026】
このときの印刷テーブル10の回転角度α及びZ軸方向の高さの制御は、図4(B)のように、スキージ2の先端位置(線接触位置)が、X軸方向中間点のX2位置のときの印刷テーブル10を水平面とし、そのときの版離れ角度(印刷テーブルと印刷後のスクリーン版の角度)β2及び回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z2を基準とする。そして、図4(A)のようにスキージ2先端位置が回動軸11の左側のX1位置では回動軸11は右回転(回転角度α減少)して印刷テーブル10は左上がりに傾斜しており、スキージ2先端位置が中間点のX2位置に近づくに従い回転角度α減少量は少なくなり、X2位置にて回転角度α減少量はゼロとなり、さらに、スキージ2先端位置がX2位置の右側に進み位置X3に至るまでは、同図(C)のように、回動軸11は左回転(回転角度α増加)して印刷テーブル10を右上がりに傾斜させる。これとともに、印刷テーブル10が傾斜することによりスキージ2先端位置(線接触位置)での版ギャップが減少することを補正するために、スキージ2がX1位置のときの回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z1は前記Z2よりも増加させ、同様にスキージ2がX3位置のときの回動軸11の中心とスクリーン版1までの距離Z3も前記Z2よりも増加させる補正を行う。
【0027】
なお、第1の実施の形態と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0028】
この第2の実施の形態による印刷テーブル10の回転角度α及びZ軸方向の高さの制御の場合も、スクリーン版1上におけるスキージ2の移動(X1からX3位置への移動)により、スクリーン版1と印刷テーブル10上の印刷対象物20の線接触位置が移動したときに版離れ角度β1=β2=β3として版離れ角度βを一定に維持し、かつ印刷テーブル10の傾斜に伴い印刷テーブル10の高さを変化させることで版ギャップH寸法を一定にすることができる。
【0029】
具体的には、版離れ角度βを一定にする為の、回動軸11の回転角(傾斜角)αの補正量と印刷テーブルの高さ補正量(H寸法、Z軸方向)は、X軸をパラメータとして、CAD図での移動軌跡より出力し、印刷機の印刷テーブル10のNC用座標入力値に変換する。図5(A)はX軸の変位(スキージの走り)に対する回動軸11の回転角(傾斜角)αの変化、同図(B)はX軸の変位(スキージの走り)に対するZ軸方向の高さ変位量のグラフである。
【0030】
また、以下の表2は、CAD図での移動軌跡よりのNC用出力座標値の例で、印刷機の印刷テーブル10のNC用座標入力となるものであり、X軸方向の位置(スキージ先端位置)の変化に対するZ軸及びα角の変位量を示す。但し、版離れ角度β=1°、版ギャップH=1.5mmに設定した。
【0031】
【表2】
【0032】
この第2の実施の形態によっても、スキージ2の移動により、スクリーン版1と印刷対象物20との線接触位置が変わっても、当該線接触位置での印刷直後の印刷対象物とスクリーン版1との版離れの角度βが一定に制御されるため、印刷対象物20上に印刷された印刷パターンの寸法精度の向上を図ることができる。
なお、第1の実施の形態では印刷テーブル10の回転支点は中央、第2の実施の形態で印刷テーブル10の回転支点は左端としたが、水平面であるX−Y平面で視て、印刷方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)であれば、印刷テーブル10の回転支点の位置は任意である。
【0033】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るスクリーン印刷方法によれば、固定支持されたスクリーン版に対して印刷テーブルを直接的に傾斜させることで、スクリーン版の版離れ角度を一定に保ちかつ前記スクリーン版と前記印刷対象物の線接触位置での版ギャップを一定に保ちながらオフコンタクト印刷が可能であり、印刷パターンの寸法精度の向上を図ることが可能である。また、スクリーン版側を固定側にし、印刷テーブル側(印刷対象物側)を可動側にしているので、比較的簡素な構成で実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスクリーン印刷方法の第1の実施の形態を示す説明図である。
【図2】第1の実施の形態の場合の印刷テーブル動作系統を示す斜視図である。
【図3】第1の実施の形態の動作説明用グラフであり、(A)はスキージの走りに対してのα角の変位量、(B)はスキージの走りに対してのZ軸の変位量を示すグラフである。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示す説明図である。
【図5】第2の実施の形態の動作説明用グラフであり、(A)はスキージの走りに対してのα角の変位量、(B)はスキージの走りに対してのZ軸の変位量を示すグラフである。
【図6】従来の場合の版離れ角度の変化を示す説明図である。
【図7】オフコンタクト印刷における印刷位置とパターン個片バラツキの傾向を説明するための平面図である。
【符号の説明】
1 スクリーン版
2 スキージ
5 スクリーン枠
10 印刷テーブル
11 回動軸
12 αモータ
13 Zモータ
20 印刷対象物
Claims (1)
- スクリーン版を固定支持し、該スクリーン版と印刷テーブル上の印刷対象物間に所定の版ギャップを設けるスクリーン印刷方法であって、
前記スクリーン版上を移動するスキージの移動位置にあわせ、前記印刷テーブルを前記スキージの移動方向に直交する回転中心にて回動させ傾斜角を変えて、前記スクリーン版の版離れ角度を一定に保ち、かつ前記スキージの移動位置にあわせて前記印刷テーブルを昇降させて、前記スクリーン版と前記印刷対象物の線接触位置での版ギャップを一定に保ちながら印刷することを特徴とするスクリーン印刷方法。
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