JP3863980B2

JP3863980B2 - Printing method and printing apparatus

Info

Publication number: JP3863980B2
Application number: JP30735697A
Authority: JP
Inventors: 敏則三村; 敏明山内; 佳津江岡上; 公仁桑原; 一美石本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2017-11-10
Also published as: JPH11138746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、版に保持した印刷ペーストを被印刷体に転移させる印刷方法及び該印刷方法を実施する印刷装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、例えば、クリーム半田２をプリント回路基板４のランド５上に印刷する平板孔版（スクリーン）式印刷では、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、プリント回路基板４のランド５に対応して所定パターンに配置された貫通孔１ａ，…，１ａを有するスクリーンマスク１（メタルマスク）を基板４上の所定位置に位置させて接触させる。次いで、図２０（Ｃ）及び図２（Ａ）に示すように、スクリーンマスク１の一端にクリーム半田２を供給し、スキージ３でこのクリーム半田２をスクリーンマスク１の一端から所定方向に移動させることによりスクリーンマスク１の貫通孔内１ａにクリーム半田２を充填する。次いで、図２０（Ｄ）及び図２１（Ｃ）に示すように、スクリーンマスク１を基板４から取り外すことにより、スクリーンマスク１の貫通孔内１ａのクリーム半田２を基板４のランド５上に移動させ、図２０（Ｅ）及び図２１（Ｄ）に示すようにクリーム半田層２ａを基板ランド５上に形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のものでは、図２１（Ｄ）に示すように、スクリーンマスク１を基板４から離すとき、クリーム半田２の一部がクリーム半田自体の粘性によりスクリーンマスク１の貫通孔１ａの内壁に付着して残り、この残ったクリーム半田２を基板４のランド５上に転移されたクリーム半田２との間にクリーム半田がまたがる現象が生じてしまう。この結果、スクリーンマスクが基板４から離れるに従い、上記またがったクリーム半田２がスクリーンマスク１と基板４との間の任意の部分で引きちぎられ、引きちぎられたクリーム半田２の一部が図２１（Ｄ）に示すように基板４上の上記ランド１５以外の部分に付着し、スクリーンマスク１の基板側の裏面の貫通孔の周囲に付着して次回印刷する際に印刷にじみの原因となったり、基板４上において隣接するクリーム半田２の誤って付着するブリッジが発生したり、クリーム半田２がスクリーンマスク１側に付着するため、基板４上に十分なクリーム半田層２ａが形成されないといった問題があった。
従って、本発明の目的は、上記問題を解決するにあたって、印刷ペーストが保持される版と基板との間で上記印刷ペーストを的確に引きちぎることができて、ブリッジを引きおこすことがなく、印刷ペーストが版側に残って印刷にじみの原因となることがなく、かつ、基板への印刷ペーストの供給が不足することのない印刷方法及び印刷装置を提供することにある。
【０００４】
【発明を解決するための手段及びその作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
本発明の第１態様によれば、温度上昇に伴い粘度が低下する特性を有する印刷ペーストを版に保持し、
上記版における上記印刷ペーストが保持された部分を加熱して温度上昇させて上記印刷ペーストの粘度を低下させ、上記版と上記印刷ペーストとを分離しやすくし、
上記版に保持された上記印刷ペーストを上記版から分離して被印刷体に印刷するようにしたことを特徴とする印刷方法を提供する。
【０００５】
本発明の第２態様によれば、上記版の加熱時、上記上記版における上記印刷ペーストが保持された部分を加熱して温度上昇させて上記印刷ペーストの粘度を低下させ、上記印刷ペーストが、該印刷ペースト中の液体成分の潤滑油的な働きにより、上記版に対して接触している壁面で滑りながら版離れが行われて上記版と上記印刷ペーストとを分離しやすくするようにした第１態様に記載の印刷方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３態様によれば、上記版は、上記印刷ペーストを保持するための所定パターンの開口部を有し、上記版が上記被印刷体に接触した後、上記版と上記被印刷体とを相対的に分離させて上記開口部内の上記印刷ペーストを上記被写体に印刷するようにした第１又は２態様に記載の印刷方法を提供する。
【０００７】
本発明の第４態様によれば、上記版と上記版に保持された上記印刷ペーストの加熱は上記印刷ペーストの上記版の開口部への保持が終了した後に行われるようにした第１〜３態様のいずれかに記載の印刷方法を提供する。
【０００８】
本発明の第５態様によれば、上記開口部は貫通孔であり、上記版はスクリーンマスクであって、スキージの移動により上記印刷ペーストを上記貫通孔内に充填するようにした第１〜４態様のいずれかに記載の印刷方法を提供する。
【０００９】
本発明の第６態様によれば、上記版の加熱時、上記版に保持された上記印刷ペーストと上記版との接触部分の付近を加熱するようにした第１〜５態様のいずれかに記載の印刷方法を提供する。
【００１０】
本発明の第７態様によれば、上記版の加熱は、熱風により行うようにした第１〜６態様のいずれかに記載の印刷方法を提供する。
【００１１】
本発明の第８態様によれば、上記印刷ペーストが上記版貫通孔内に充填された後、印刷状態を検出して、検出結果に基づき上記版の上記加熱の条件又は上記版と上記被印刷体との分離条件を制御するようにした第１〜７態様のいずれかに記載の印刷方法を提供する。
【００１２】
本発明の第９態様によれば、温度上昇に伴い粘度が低下する特性を有する印刷ペーストを保持する版における上記印刷ペーストが保持された部分を加熱して上記印刷ペーストの粘度を低下させ、上記版と上記印刷ペーストとを分離しやすくする加熱装置と、
上記版に保持された上記印刷ペーストを上記版から分離して被印刷体に印刷する印刷ペースト分離装置とを備えるようにしたことを特徴とする印刷装置を提供する。
【００１３】
本発明の第１０態様によれば、上記加熱装置は、上記上記版における上記印刷ペーストが保持された部分を加熱して温度上昇させて上記印刷ペーストの粘度を低下させ、上記印刷ペーストが、該印刷ペースト中の液体成分の潤滑油的な働きにより、上記版に対して接触している壁面で滑りながら版離れが行われて上記版と上記印刷ペーストとを分離しやすくするようにした第９態様に記載の印刷装置を提供する。
【００１４】
本発明の第１１態様によれば、上記版は、上記印刷ペーストを保持するための所定パターンの開口部を有する一方、上記版が上記被印刷体に接触した後、上記版と上記被印刷体とを相対的に分離させて上記開口部内の上記印刷ペーストを上記被写体に印刷するようにした第９又は１０態様に記載の印刷装置を提供する。
【００１５】
本発明の第１２態様によれば、上記版と上記版に保持された上記印刷ペーストの加熱は、上記印刷ペーストの上記版の開口部への保持が終了した後に行われるようにした第９〜１１態様のいずれかに記載の印刷装置を提供する。
【００１６】
本発明の第１３態様によれば、上記開口部は貫通孔であり、上記版はスクリーンマスクであって、スキージの移動により上記印刷ペーストを上記貫通孔内に充填するようにした第９〜１２態様のいずれかに記載の印刷装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１４態様によれば、上記加熱装置は、熱源と、上記版に保持された上記印刷ペーストと上記版との接触部分の付近に上記熱源からの熱を伝導する貫通穴を有する加熱制御部材とを備えるようにした第９〜１３態様のいずれかに記載の印刷装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１５態様によれば、上記加熱装置は熱風により上記版の加熱を行うようにした第９〜１４態様のいずれかに記載の印刷装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１６態様によれば、上記印刷ペーストが上記被印刷体に印刷された後、印刷状態を検出して検出結果に基づき上記版の上記加熱源の条件または上記版と上記被印刷体との分離条件を制御する制御部をさらに備えるようにした第９〜１５態様のいずれかに記載の印刷装置を提供する。
【００２０】
上記本発明の構成によれば、版自体を加熱することにより版に保持される印刷ペーストの粘度が低下することになり、その結果、版と印刷ペーストとの間での印刷ペーストの粘着力が低下し、版から印刷ペーストが容易に分離することになり、版離れ動作を良好に行うことができる。よって、印刷ペーストが版側に残らないので、次回の印刷時の印刷にじみを引き起こすことがなく、被印刷体へも所定量すなわち、所定形状及び所定位置に印刷ペーストを供給して印刷ペースト層を形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態にかかる印刷方法は、図１に示すように、印刷ペースト、例えばクリーム半田１２をプリント回路基板１４のランド１５上に印刷する平板孔版（スクリーン）式印刷方法に関するものである。
この実施形態にかかる印刷方法は以下の様なものである。
まず、図１（Ａ）に示すように、プリント回路基板１４のランド１５に対応して所定パターンに配置された貫通孔１１ａを有するスクリーンマスク１１（メタルマスク）を回路基板１４上の所定位置に位置させて、回路基板１４に接触させる。
次いで、スクリーンマスク１１の一端にクリーム半田１２を供給し、スキージ１３でこのクリーム半田１２をスクリーンマスク１１の一端から所定方向に移動させることによりスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内にクリーム半田１２を充填する。
【００２２】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、スクリーンマスク１１の上方から、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内に保持されているクリーム半田１２に向けて、クリーム半田１２を加熱させることにより、クリーム半田１２の温度を上昇させる。このとき、スクリーンマスク１１の温度は、使用するクリーム半田１２の粘性が低下して、クリーム半田１２がスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面に付着しにくくなる程度の温度になるまで上昇させる。
次いで、図１（Ｃ）に示すように、スクリーンマスク１１を基板１４から取り外すことにより、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内のクリーム半田１２を回路基板１４のランド１５上に移動させ、図１（Ｄ）に示すようにクリーム半田層１２ａを基板１４のランド１５上に形成するようにしている。このとき、クリーム半田１２を加熱することにより、クリーム半田１２の粘性が低下しているため、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内のクリーム半田１２がその貫通孔１１ａの内壁面にほとんど付着せず、そのまま基板１４のランド１５上に形成されることになり、所定形状のクリーム半田層１２を回路基板１４の所定位置に形成することができる。
上記実施形態にかかる印刷方法は、図２，３に示す本発明の一実施形態にかかる印刷装置により実施することができる。この印刷装置により行われる印刷方法のより具体的な動作は図４のフローチャートに示される。
【００２３】
図２において、上記印刷装置は、基板搬入装置と基板搬出装置とを備えた基板搬入・搬出装置２１、基板サポート装置２２、スクリーンマスク１１、スキージヘッド駆動装置２４、ＸＹθ位置補正装置２５と版離れ装置２６とを備えたステージ部２０、加熱部２８とタイマー２９とを備えたスクリーンマスク加熱装置２７が制御部３４の制御の元に駆動されるようにしている。また、制御部３４には、処理演算部３１と認識カメラ部３２とを備えた基板位置認識補正部３０からの基板位置認識補正情報が入力されるとともに、処理演算部３６と印刷状態探知手段４０と検査基準記憶部４１とを備えた印刷検査部３８からの印刷検査情報が入力されるようになっている。また、処理演算部３６と良品印刷データベース３７とを備えたプロセスコントロール部３５と上記制御部３４との間ではプロセス情報を入出力するとともに、上記印刷検査部３８から印刷状態の情報を入力して、プロセスコントロールを行うようにしている。また、制御部３４は、必要に応じて、操作及び検査の結果、印刷されたクリーム半田１２の状態などの情報を表示部３３に表示するようにしている。
【００２４】
上記基板１４は、基板搬入・搬出装置２１の基板搬入装置により上記ステージ部２０まで搬入され、ステージ部２０で位置補正されたのち印刷位置に移動され、該印刷位置で印刷された後は上記印刷位置から基板搬入・搬出装置２１の搬出装置２１ｂにより印刷装置外に搬出される。
上記ステージ部２０では、まず、ステージ部２０に配置された基板サポート装置２２で基板１４が位置保持される。基板１４の位置保持の仕方は、例えば、基板サポート装置２２の表面に開口した多数の吸引孔で基板１４を真空吸引する方法や、基板１４の下面を多数のバックアップピンにより支持する方法などがある。この基板１４の位置保持状態で、基板位置認識補正部３０の認識カメラ部３２により基板１４の位置補正用マーク（図示せず）を認識する。処理演算部３１により、上記認識された基板１４の位置とスクリーンマスク１１の位置との間での位置ズレを演算しかつこの位置ズレを補正するための基板１４の位置補正量を演算する。この演算結果をステージ部２０のＸＹθ位置補正装置２５に入力する。この入力された位置補正情報に基づき、ステージ部２０のＸＹθ位置補正装置２５で基板１４のスクリーンマスク１１に対する位置補正が行われる。すなわち、ＸＹθ位置補正装置２５により、上記位置補正情報に基づいてスクリーンマスク１１に対して印刷装置の水平面沿いの直交するＸＹ方向及び上下方向のＺ軸回りのθ方向において基板１４の位置補正が行われる。上記ＸＹθ位置補正装置２５は、Ｘ方向（基板１４の搬入・搬出方向）沿いに移動可能なＸ方向テーブル２５ａの上にＹ方向に移動可能なＹ方向テーブル２５ｂを載置し、さらにその上にθ方向に回転可能なθ方向テーブル２５ｃを載置して構成して、それぞれの方向に位置補正量だけ各テーブルを移動させて基板１４の位置補正を行うようにしている。なお、Ｘ方向の位置補正は、Ｙ方向及びθ方向の位置補正が終了したのちでかつ、印刷位置まで基板１４を移動させて停止させた後でスクリーンマスク１１に基板１４が接触する前に、Ｘ方向テーブル２５ａにより行うようにしている。
【００２５】
このＸ方向位置補正装置を兼ねたＸ方向駆動装置２０ｘを図２２に示す。図２２において、Ｘ方向に延びる一対の直線ガイド２５ｍ沿いにＸ方向テーブル２５ａがＸ方向に移動可能に配置されており、駆動モータ２５ｐの正逆回転駆動によりねじ軸２５ｎを正逆回転させて、該ねじ軸２５ｎと結合したナット２５ｒに固定されたＸ方向テーブル２５ａをＸ方向沿いに前後動させるようにしている。
上記基板サポート装置２２で保持された基板１４はステージ部２０の上記Ｘ方向駆動装置２０ｘによりＸ方向に印刷位置まで移動される。この印刷位置では基板１４がスクリーンマスク１１の下方に位置しており、版離れ装置２６によりスクリーンマスク１１の下面に基板１４の上面が接触するまで上昇させられる。そして、スクリーンマスク１１の下面が基板１４の上面に接触した状態で、クリーム半田１２がスクリーンマスク１１上のＸ方向の一端に供給され、スキージ１３を上記スキージヘッド駆動装置２４によりスクリーンマスク１１のＸ方向の上記一端から他端までＸ方向沿いに移動させてスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内にクリーム半田１２を充填させる。
【００２６】
上記スクリーンマスク１１は、例えば厚さ１５０μｍ程度のニッケル又はステンレス製の板に上記基板１４の銅製の導体パターン部（ランド）１５に応じた貫通孔１１ａからなる開口部を形成して構成されている。
上記スキージヘッド駆動装置２４は、上記スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内にクリーム半田１２を充填するためのスキージ１３をスクリーンマスク１１上で移動させるものである。スキージ１３は、平板より構成するか、又は断面側面形状が剣形（大略五角形）の板より構成し、モータ２４ｃの駆動によりボールネジ２４ｂを正逆回転させて該ボールネジ２４ｂに螺合したスキージヘッド２４ａを上記ボールネジ２４ｂの軸方向沿いに前後動してスキージ１３をスクリーンマスク１１上で移動させる。スキージヘッド２４ａはモータ２４ｄの正逆回転により上下動することができる。また、スキージ１３自体のスクリーンマスク１１に対する傾斜角度もシリンダ２４ｆにより調整することができる。すなわち、スキージ１３が図示しない部分で回転可能に支持され、上記シリンダ２４ｆを駆動させてスキージ１３の一端を上下動させることにより上記支持点を支点としてスキージ１３を回転させて傾斜調整可能としている。
【００２７】
上記スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａに充填されたクリーム半田１２はその下端面が貫通孔１１ａに対応する基板１４のランド１５上に接触する状態となっており、上記版離れ装置２６によりスクリーンマスク１１を基板１４から分離させることにより、基板１４のランド１５上にクリーム半田層１２ａが形成されるようにしている。
上記版離れ装置２６の一例を図２３に示す。図２３において、ＡＣサーボモータ２５ｔの正逆回転駆動によりベルト２５ｕを介して駆動ナット２５ｖを正逆回転させ、該ナット２５ｖと螺合したねじ軸２５ｗを上下動させ、このねじ軸２５ｗの上端に固定された基板サポート装置２２を上下動させて基板１４を昇降させるようにしている。よって、ステージ部２０のＸ方向駆動装置２０ｘにより基板１４を基板位置補正動作位置からスクリーンマスク１１下方の印刷位置までＸ方向沿いに移動させられたとき、上記版離れ装置２６のＡＣサーボモータ２５ｔを駆動して、スクリーンマスク１１の下面に基板１４の上面が接触するまで基板１４を上昇させる。一方、印刷終了後は、版離れ動作を行うため、上記版離れ装置２６のＡＣサーボモータ２５ｔの駆動により、スクリーンマスク１１に対して基板１４を下降させる。なお、版離れした基板１４は基板搬出装置２１ｂで印刷装置外に搬出される。
【００２８】
上記版離れ動作を行う直前、言い換えれば、クリーム半田１２の印刷が終了する直後に、スクリーンマスク１１をスクリーンマスク加熱装置２７により加熱する。上記スクリーンマスク加熱装置２７は、図５，６に示すように、スクリーンマスク１１上に所定距離だけ離した状態で加熱部の一例としての複数のハロゲン光源部２８ａを配置する。そして、クリーム半田１２がスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａに充填されたとき、タイマー２９で設定された時間、例えば数ｍｓｅｃ〜数秒以内の時間の間だけ上記ハロゲン光源部２８ａからスクリーンマスク１１に光を照射して、輻射加熱によりスクリーンマスク１１を加熱するようにしている。ハロゲン光源部２８ａの一例としては、φ２０ｍｍ円管を並列に複数本並べた形状をなしている。加熱条件としては、１００Ｖ、６０Ｈｚのとき電力１０００Ｗを数秒間だけ供給して加熱を行う。本実施形態では、上記ハロゲン光源部２８ａは図５に示すように所定間隔だけスクリーンマスク１１の上面から離して非接触状態で配置されている。クリーム半田１２の印刷時にはスクリーンマスク１１の上方から退避してクリーム半田１２の印刷を阻害しないようにする一方、加熱時にはスクリーンマスク１１の上方に移動して加熱できるようにしてもよい。このハロゲン光源部２８ａと上記スクリーンマスク１１との間隔は、上記ハロゲン光源部２８ａにより上記スクリーンマスク１１に対して所定の温度上昇が行える寸法に構成されるのが望ましい。なお、２８ｂはハロゲン光源部２８ａの上方すなわちクリーム半田１２とは反対側に逃げる熱をクリーム半田１２側に反射させる光源反射板である。
【００２９】
ここで、クリーム半田１２の版離れメカニズムを元に、上記加熱方法が版離れに対して有効である理由を簡単に説明する。版離れのメカニズムとしては、版離れ最中のスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内のクリーム半田１２の変形とクリーム半田１２にかかる応力で簡単に説明することができる。図１０（Ａ），（Ｂ）は、版離れ中のクリーム半田１２の様子を表したものであるが、図１０（Ａ）は、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面でクリーム半田１２が滑りながら版離れを行っている状態である。クリーム半田１２の版離れはこの滑りによって行われるのである。さらに、この滑りは、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面付近の半田粒子と貫通孔１１ａの内壁面との間にある液体成分、即ちフラックスによって行われる。つまり、フラックスは半田粒子が版離れの際に移動するときの潤滑油的な働きをしているのである。この結果として、クリーム半田１２の降伏値が版離れにより発生する応力よりも勝り、滑りが発生し、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内のクリーム半田１２が版離れ中にちぎれることなく行われ、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内に充填されたクリーム半田１２が適確に基板１４へ転移されるのである。一方、図１０（Ｂ）は版離れの際にクリーム半田１２が大きく変形をしている状態を示す。これは、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面付近のフラックスが十分潤滑油の働きをしないために、半田粒子とスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面との間に滑りが発生していないからに他ならない。そのため、版離れ中のクリーム半田１２の降伏値を版離れにより発生する応力が勝ってしまい、クリーム半田１２が大きく変形を起こすのである。結果として、版離れ中にクリーム半田１２は最も応力が集中した箇所でちぎれ、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内に充填されたクリーム半田１２の一部が貫通孔１１ａ内に残留してしまうことになる。つまり、上記版離れメカニズムから、「クリーム半田１２の降伏値が大きく、版離れの際に発生する応力を小さくさせることが版離れを成功させるためのポイントである」ことが明言できる。
【００３０】
一方、本実施形態で対象としているクリーム半田１２は、固体成分である半田粒子と液体成分であるフラックスが混合されたものである。この種の材料をサスペンジョンと呼び、その特徴として、ずりに対する応力を測定すると、低ずり応力領域では材料に変形を及ぼさない応力値（降伏値）といわれる値を示す。クリーム半田１２に対して、この特定性を実験的に測定したところ、図１１に示すように、クリーム半田１２にも降伏値は存在し、さらに、この種の材料には一般的である「降伏値は温度Ｔ（℃）に対しての影響度が少ない」という結果をも得ることができた。また、クリーム半田１２内の液体成分であるフラックス単体でその特性を測定したところ、その粘度は温度に大きく依存することも判明した。
【００３１】
これらの結果から、温度の高い領域では、フラックスはよりその潤滑油的な働きの効果をあげ、クリーム半田１２自体については、その降伏値が温度に対する影響度は小さいため、版離れの際にスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面と半田粒子との間で、より滑りが生じ易くなるわけである。即ち、クリーム半田１２がスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａから分離し易くなり、版離れが良好に行えることになる。
なお、上記クリーム半田１２の材質の一つの例としては、金属粉末９０重量％とフラックス１０重量％とを含むものが好ましい。上記金属粉末は、そのうちの６２重量％程度が錫で、残りが鉛であり、粒径は２０〜４０μｍである。上記フラックスは、溶剤としてアルコール等が７５〜４０重量％で、残りの固形分が２５〜６０重量％である。この固形分は、ロジン、活性剤、及びチクソ剤を含んでいる。具体的なクリーム半田１２の製品としては、錫６３重量％、鉛３７重量％の製品番号ＭＲ７１２５のPanasonic製のクリーム半田が挙げられる。
【００３２】
また、上記スクリーンマスク１１の材質としては、ニッケル・クロム系などのステンレス系（例えばＳＵＳ３０４）や、ニッケル系等の金属が好ましい。また、ポリイミド等の合成樹脂の表面及び貫通孔１１ａの内壁面に導電性の蒸着膜またはメッキ膜を形成したスクリーンマスクも使用できる。
また、印刷検査部３８は、基板ランド１５上に形成されたクリーム半田層１２ａの形状すなわちクリーム半田層１２ａの形状及び位置を印刷形状検査手段４０の一例としてのカメラまたはレーザ測長器により測定し、測定結果に基づき、処理演算部３９によりクリーム半田層１２ａの体積や位置ずれ量を演算する。レーザ測長器はレーザをクリーム半田層１２ａに照射して反射光の位置からクリーム半田層１２ａの高さ等を算出するものである。上記演算結果を検査基準記憶部４１に記憶された検査基準と比較し、印刷が良好か否かを判定し、その判定結果を制御部３４に出力するとともに、印刷不良の場合にはその不良内容を数値的に表してその数値をも制御部３４に出力する。この判定動作は、例えば、印刷状態検知手段４０のカメラで取り込まれた画像又はレーザ測長器で測定された位置データからクリーム半田層１２ａの高さ、幅、体積などを算出し、検査基準記憶部４１に記憶されたクリーム半田層１２ａの高さ、幅、体積などの判定データと上記算出された値とを上記処理演算部３９で比較し、印刷が良好か否かを判定することにより行う。
【００３３】
また、プロセスコントロール部３５は、印刷検査部３８により印刷後のクリーム半田層１２ａの印刷状態のデータに基づき、印刷装置のパラメータの設定変更を行うものである。ここで、上記パラメータとは、一例として、良品印刷データベース３７に記憶された各設備のパラメータ（例えば、印刷速度、スキージ１３の傾き角度、印刷圧力など）を意味する。このパラメータと印刷品質との関係を良品印刷データベース３７として記憶させておき、プロセスコントロール部３５の処理演算部３６により最適パラメータを計算する。
【００３４】
次に、上記印刷装置で実施される上記印刷方法を図４のフローチャートを元に説明する。なお、この一連の動作は制御部３４により制御されている。
ステップＳ１では、基板搬入・搬出装置２１の搬入装置２１ａにより基板１４をステージ部２０に搬入する。
次に、ステップＳ２では、ステージ部２０に搬入された基板１４を基板サポート装置２２で保持する。
次に、ステップＳ３では、基板位置認識補正部３０により、基板サポート装置２２で保持された基板１４の位置を認識するとともに、スクリーンマスク１１に対する基板１４の位置補正量を算出する。
次に、ステップＳ４では、上記算出された位置補正量に基づき、ステージ部２０のＸＹθ位置補正装置２５によりスクリーンマスク１１に対する基板１４のＸＹθ方向の位置をそれぞれ補正する。
次に、ステップＳ５では、ステージ部２０によりスクリーンマスク１１の下方の印刷位置に基板１４を位置決めし、ステージ部２０により基板１４を上昇させてスクリーンマスク１１が基板１４の上面に接触するようにする。
【００３５】
次に、ステップＳ６では、スキージ１３をスクリーンマスク１１上で移動させて、クリーム半田１２をスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内に充填させる。次に、ステップＳ７では、スクリーンマスク１１を加熱させるか否か判断する。貫通孔１１ａからクリーム半田１２が分離しやすい場合など加熱しない場合には、ステップＳ８に進む。加熱する場合にはステップＳ９に進み、予め決められている加熱時間にタイマー２９をセットして、ステップＳ１０でクリーム半田の印刷終了後直ちに加熱部２８の加熱源によりスクリーンマスク１１を加熱する。そして、ステップＳ８では、加熱を行った場合には加熱後直ちに版離れ動作を行う。すなわち、ステージ部２０の版離れ装置２６の駆動により、スクリーンマスク１１に対して基板１４を下降させて基板１４をスクリーンマスク１１から分離させて、クリーム半田１２をスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内から基板１４のランド１５上に転写する。また、加熱を行わない場合には、クリーム半田１２の印刷終了後に上記版離れ動作を行い、クリーム半田１２をスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内から基板１４のランド１５上に転写する。
【００３６】
次に、ステップＳ１２では、印刷検査部３８で基板１４上に形成されたクリーム半田層１２ａの形状や位置などを検査する。
次に、ステップＳ１３では、上記検査の結果、印刷状態が良好か否か判定する。印刷状態が良好であると判定された場合にはステップＳ１４に進み、ステップＳ１４で基板１４を搬出装置２１ｂにより上記印刷装置から搬出して一連の印刷動作を終了する。ステップＳ１３で印刷状態が不良であると判定された場合にはステップＳ１５に進み、プロセスコントロール部３５により、プロセスパラメータの設計変更が行われて一連の印刷動作を終了する。
このステップＳ１５で設計変更された最適な条件の情報に基づき、次のクリーム半田１２の印刷が行われ、印刷後のステップＳ８の版離れ工程とステップＳ１０のスクリーンマスク１１の加熱工程を行うようにしている。なお、場合によっては、印刷不良と判定されたクリーム半田層１２ａを取り除き、再度、ステップＳ１５で設計変更された条件の元に、新たな印刷動作を行い、印刷後のステップＳ８の版離れ工程とステップＳ１０のスクリーンマスク１１の加熱工程を行うようにしてもよい。
このフローチャートでは、一例として、版離れ条件を設計変更してステップＳ８の版離れ工程を行う場合と、加熱条件を設計変更してステップＳ９、１０の加熱工程を行う場合が図示されている。このパラメータの設計変更は、すべてのパラメータの設計変更を同時に行うのではなく、印刷状態に応じて適宜選択されたパラメータのみの設計変更を行う。
【００３７】
上記実施形態によれば、クリーム半田１２の版離れはスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａの内壁面と半田粒子との滑りによって行われ、この滑りには、フラックス粘度が関与しているということと、クリーム半田自体の降伏値の温度依存性に乏しいということから、版離れの際にスクリーンマスク１１とスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内に充填されたクリーム半田１２の温度を上昇させることによって、版離れ中の半田粒子の滑りを促進させ、クリーム半田１２の変形を抑えることにより、スクリーンマスク１１からクリーム半田１２が容易に分離することになり、版離れが良好に行うことができる。よって、クリーム半田１２がスクリーンマスク１１側に残らないで、次回の印刷時の印刷にじみを引き起こすこともなく、基板側へも所定量、すなわち、所定形状及び所定位置にクリーム半田１２を供給して、クリーム半田層１２ａを印刷形成することができる。
また、加熱部２８をスクリーンマスク１１に接触させること無く、非接触で加熱を行う場合、スクリーンマスク１１の表面に残ったクリーム半田１２に加熱部２８が接触しないために、加熱部２８がクリーム半田１２により汚れることもない。
【００３８】
ここで、加熱により、どの程度微細なパターンのクリーム半田１２を貫通孔１１ａから良好に分離できるかを実験した。貫通孔１１ａの直径は０．１ｍｍ、貫通孔１１ａの中心間の距離すなわち隣接する貫通孔のピッチは０．２ｍｍであった。また、空気、クリーム半田１２、スクリーンマスク１１等の周囲温度は２３℃であった。実験結果を図１２（Ａ），（Ｂ）に示す。図１２（Ａ）に示すように、この実験においては、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａに充填されたクリーム半田１２の版離れ時の剪断応力をみると、貫通孔１１ａのピッチが０．２ｍｍ以下の部分では、剪断応力の低下がみられず、微細印刷の限界としてはピッチ０．２ｍｍが限界となり、貫通孔１１ａの内壁面からの距離が０．０５ｍｍ以下では大きな剪断応力の低下が期待できないと思われた。
よって、本発明においては、加熱を利用することにより、従来は困難であったピッチ０．３ｍｍの微細印刷が十分に行える他、クリーム半田１２等の条件によっては、ピッチ０．２ｍｍ程度までの微細印刷も行うことができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、種々の態様で実施できる。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、スクリーンマスク１１と基板１４とを相対的に分離させるために、スクリーンマスク１１を静止させた状態で基板１４を下降させるようにしている。しかしながら、これに限られるものではなく、基板１４を静止させた状態でスクリーンマスク１１を移動させるようにしても良いとともに、スクリーンマスク１１と基板１４との両方を互いに分離させる方向に移動させるようにしてもよい。
また、印刷ペーストはクリーム半田１２に限るものではなく、本発明が適用可能ならば、任意の材料でも良い。例えば、クリーム半田１２に代えて、２００μｍ程度以下の微粒子径を有する金属粉末とフラックスとより構成するものでも良い。この金属粉末の例としては銀や銅などを挙げることができる。
また、スクリーン印刷の場合、スキージ１３による印刷ペーストの掻き取り動作終了後に加熱させるようにしているが、これに限らず、掻き取り動作と同時的に加熱し始めて、最初は所定加熱温度より低い温度で加熱を行い、掻き取り動作終了後に加熱により上記所定温度まで印刷ペーストの周囲の部分を上昇させるようにしても良い。
【００４０】
また、上記スクリーンマスク１１の全体を均一に加熱するものに限らず、クリーム半田１２の回路パターンのうちの版離れの悪い部分に対してのみ部分的に加熱装置２７を対向させて、当該部分のみ加熱するようにしても良い。すなわち、図５では、スクリーンマスク１１の全体を加熱するような構成であったが、上記実施形態の変形例として、スクリーンマスク１１を部分的に加熱するような構成にしても良い。例えば、回路基板１４の種々の印刷パターンのうち、スクリーンマスク１１の貫通孔１１ａからクリーム半田１２を取り外すとき経験的に取り外しにくいと思われるファインな印刷パターン（例えば、ピッチ０．４ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のＱＦＰ（Quad Flat Package）用の印刷パターン、又は、ピッチ０．５ｍｍ以下のＣＳＰ（Chip Size Package）用の印刷パターンなど）のみを加熱するようにしてもよい。具体的には、上記ハロゲン光源部２８ａを小型化し、φ２０ｍｍの短円管を単数又は複数個用いて、部分的に、すなわち、上記ファインな印刷パターンを構成する複数の貫通孔１１ａの部分を加熱する。その電力はスクリーンマスク１１とハロゲン光源部２８ａに１０ｍｍ程度のギャップを設けた場合でも、約１００Ｗ程度で十分である。また、印刷パターンに上記ファイン印刷パターンの領域が複数存在する場合、上記ハロゲン光源部２８ａを複数用意することもできる。
【００４１】
また、さらに上記実施形態の変形例であるその他の方法として、熱風あるいはＩＲ（赤外線）を用いてスクリーンマスク１１を部分的に温度制御することもできる。例えば、図８に示すように、熱風を熱風発生装置５１からファン５２によりスクリーンマスク１１に吹き付けることによっても、上記ハロゲン光源部２８ａの代わりを成すことができる。この場合も熱効率が良くないため、後記する抵抗体と同等の加熱源が必要になってくる。しかしながら、これに関しては、熱効率を向上させるために、スクリーンマスク１１に黒色の薄いシート２８ｃを張り付けるか、スクリーンマスク自体を黒色にするなどの工夫を行うようにしてもよい。より具体的には、図２４，２６に示すように、スクリーンマスク１１の上部に、加熱制御部材の一例としての、スクリーンマスク加熱用の別の温度制御用のマスク３２８ｃを設け、その上部に熱源３２８ａ、つまり熱風発生装置あるいは赤外線発生装置３２８を配置する。温度制御用マスク３２８ｃには、スクリーンマスク１１の加熱したい部分、例えば、ファイン印刷パターン部分に熱源３２８ａより発生した熱が伝わるように開口部３２８ｄを設けてあり、この開口部３２８ｄを通過した熱によりスクリーンマスク１１の温度制御ができるようにしたものである。なお、３２８ｂは熱源３２８ａを取り囲み好ましくは断熱性のケーシングである。
ここで、熱源３２８ａからの熱をスクリーンマスク１１に効率よく伝達するために、温度制御用マスク３２８ｃを図２５〜２８に示すように工夫することができる。
【００４２】
例えば、スクリーンマスク上部に配置した熱源３２８ａにより温度制御用マスク３２８ｃが加熱されてしまうと、熱源３２８ａから発生した熱が温度制御用マスク３２８ｃに吸収されてしまい、スクリーンマスク１１に伝わる熱効率が低下してしまう。そのため、温度制御用マスク３２８ｃの材質としては、放射率（輻射率）の低い、例えば、アルミニウムや銅を用いても良い。また、図２５に示すように、さらに放射率が低くなるように、温度制御用マスク３２８ｃの熱源３２８ａに対向する表面に白色塗料を塗布したり、反射剤を塗布しても良い。さらに、その表面を鏡面に仕上げることにより、同様の効果をもたらすことができる。また、赤外線を熱源３２８ａに使用する場合には、図２７に示すように、温度制御用マスク３２８ｃの温度を上昇させないように、温度制御用マスク３２８ｃの熱源側をファン３２８ｇにより空冷することもできる。また、図２８に示すように、熱源３２８ａからスクリーンマスク１１に効率よく熱が伝わるように、温度制御用マスク３２８ｃの開口部３２８ｄに熱伝達管３２８ｍを用いて、熱源３２８ａからの熱をスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａに効率良く導くことができるようにしてもよい。この熱伝達管３２８ｍの内壁にも、熱が熱伝達管３２８ｍに吸収されないように、材質、コーティング等、上記で挙げた工夫をしても良い。この場合、既述したハロゲン光を用いる場合には、熱伝達管３２８ｍの代わりに、ファイバーを用いることもできる。
【００４３】
また、図２９に示すように、温度上昇させたスクリーンマスク１１を版離れ後、ファン３４０により冷却させるようにしても良い。加熱部によりスクリーンマスク１１を加熱し、版離れ工程が終了した後に、図２９で例示したファン３４０を用いて冷却する。スクリーンマスク１１のホルダー部に冷却ファン３４０を配置し、版離れ後このファン３４０が作動し、スクリーンマスク１１の温度を即座に常温に戻すようにしている。このようにすれば、次に新たにスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内にクリーム半田１２を充填するとき、一旦加熱されたスクリーンマスク１１を冷却して元の温度まで下降させることにより、スクリーンマスク１１などの温度を大略一定に保持することができ、クリーム半田１２の充填工程を安定して行うことができる。
【００４４】
また、図３０に示すように、上記加熱装置は、印刷装置の自動スクリーンマスク清掃時にも応用することができる。通常、連続して印刷動作を繰り返していると、クリーム半田１２などの印刷ペーストがスクリーンマスク１１およびその開口部１１ａなどに付着し、印刷品質に悪影響を与えるため、一定間隔で自動クリーニング手段により清掃される。この際、図３０に示すように、上記加熱装置による加熱を併用することにより、クリーム半田１２を、スクリーンマスク１１側から真空吸引装置３５１の吸引により、クリーニング装置３５０のクリーニングテープ３５２に効率良く付着させることができ、効率良くスクリーンマスク１１を清掃することができる。すなわち、クリーニングの際の加熱により、スクリーンマスク１１及びその開口部に付着したクリーニング半田１２などの印刷ペーストの粘度は低下し、流動しやすい状態になっている。そこで吸引方式のクリーニングをすることによりスクリーンマスク開口部１１ａに付着した印刷ペースト１２は開口部１１ａから剥離しやすい状態になるため、より効率よく除去されるのである。なお、３５３はクリーニングテープ３５２の案内ローラである。
【００４５】
次に、上記実施形態の変形例として、上記ハロゲン光源部２８ａや熱風とは別の加熱手段の例を挙げる。図７に示すように、抵抗体、例えば、ニクロム線等に電流を流すことにより発熱する熱源としてのリング状の電気抵抗発熱体５０を上記ハロゲン光源部２８ａの代わりに用いても良い。この場合、抵抗体はスクリーンマスク１１から少し離れて配置しても、また、図９に示すようにスクリーンマスク上に張り付けるように、熱源としてテープ状の電気抵抗発熱体５３をギャップなしで配置しても良い。すなわち、図９に示すように、上記で記載した発熱抵抗体のテープ状の熱源５３を用いて、あらかじめ、スクリーンマスク１１上に張り付けておけば、加熱が必要なときに、制御された電流を流すことによりスクリーンマスク１１に温度上昇をさせることができる。しかしながら、上記したようにギャップを設けた場合、図に示すように、その熱効率は、著しく低下するため、例えば、１０ｍｍ程度のギャップを設けた場合は、１０００Ｗの膨大な抵抗体が必要になってくる。それに対して、ギャップ０ｍｍの場合は、約１００〜１５０Ｗ程度の抵抗体で数秒間（２〜３秒）加熱すればよい。
【００４６】
また、非接触で加熱する場合に限らず、図１３に示すように、加熱装置２７の加熱部２８ａをスクリーンマスク１１の上面に接触させて加熱するようにしても良い。この場合、加熱部２８ａとスクリーンマスク１１との距離が小さくなるため、効率良く、且つ、局所的に集中して加熱することができる。また、この場合、加熱部２８ａの下部に熱伝導率の良い平板状の高熱伝導板２８ｃ、例えば銅板やカーボン性板等を配置しても良い。
また、図１４（Ａ），（Ｂ）は、スクリーン印刷方式において、スキージ１３に代えて、充填ローラ１００を使用して、クリーム半田１２を充填する本発明の実施形態を示している。この実施形態では、円柱状の充填ローラ１００を回転することにより、印刷材料例えばクリーム半田１２を巻き込み、強制的にスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内にクリーム半田１２を充填するものである。充填ローラ１００の円柱形状は、図１４（Ａ）に示す鋸形状で且つ螺線形状の溝１００ａのあるものでも可能である。なお、図１４（Ｂ）において、１０１はクリーム半田掻き取り用スクレーパ１０１である。
また、ディスペンス方式に本発明を適用した実施形態では、図１５（Ａ）のようにピストン１１０による押し出し機能、又は、図１５（Ｂ）のように圧縮エアーによる押し出し機能を持ったノズル１１１により、クリーム半田１２等の印刷材料を強制的にスクリーンマスク１１の貫通孔１１ａ内へ充填することも可能である。図１５（Ｂ）において、１１２はノズル１１１の先端のクリーム半田掻き取り用スクレーパ１１２である。
また、本発明は、スクリーン印刷に限らず、他の印刷方法にも適用することができる。
【００４７】
例えば、図１６は、本発明を直刷り平板型の平版転写印刷方式に適用した場合の実施形態を示している。ここでは、平版１２０に所定パターンに供給された印刷材料１２２を被印刷体である基板１１４の所定位置１１５に直接転移させるものである。この図１６では、印刷材料１２２が平版１２０に密着している面を加熱することにより、平版１２０と印刷材料１２２との間の粘着力が低下し、被印刷体１１４の所定位置１１５に転写しやすくなるという効果がある。
また、図１７は（Ａ），（Ｂ）は、本発明をオフセット印刷方式に適用した場合の実施形態を示している。印刷材料１４２を溜めたタンク１３９から３個のローラ１４０により版銅１３６の凹部１３６ａに上記印刷材料１４２を供給し、凹部１３６ａ内の印刷材料１４２をゴム胴１３７上に転移させ、ゴム胴１３７と圧胴１３８との間に挟み込まれる被印刷体としての紙１３５に、上記ゴム胴１３７上の印刷材料１４２を転移させて印刷するようにしている。この実施形態において、印刷材料１４２が版胴１３６に密着している凹部１３６ａの内壁面を加熱することにより、版胴１３６の凹部１３６ａの内壁面と印刷材料１４２との間の粘着力が低下し、紙１３５に転写しやすくなるという効果がある。
【００４８】
さらに、図１８は本発明を平版型の凹版転写印刷方式に適用した場合の実施形態を示している。この実施形態では、スクリーン印刷方式と同様に、凹版１５０を加熱して凹版自体の温度を上昇させることにより、凹部１５０ａの内壁面での印刷材料例えばクリーム半田１５２の剪断応力が低下し、基板１５４のランド等の所定位置１５５への転写性が向上するといった効果が得られる。
また、図１９は、本発明を凹版転写印刷方式（グラビア印刷方式）に適用した場合の実施形態を示している。タンク１６５内の印刷材料例えばクリーム半田１６２は供給ローラ１６６により版胴１６３の凹部１６３ａに供給され、凹部１６３ａの印刷材料１６２は版胴１６３と圧胴１６１との間に挟み込まれた基材１６０に転写して印刷されるようになっている。図１９において、１６４はドクタであり、このドクタ１６４により凹部１６３ａに充填された印刷材料１６２の余分な量の印刷材料１６２を掻き取るようにしている。この実施形態では、スクリーン印刷方式と同様に、版胴１６３を加熱して、版胴自体の温度を上昇させることにより、凹部１６３ａの内壁面での印刷材料１６２の剪断応力が低下し、基材１６０への転写性が向上するといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施形態にかかる印刷方法を説明するための説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる印刷装置のブロック図である。
【図３】図２の印刷装置の斜視図である。
【図４】図２の印刷装置の印刷動作フローチャートである。
【図５】上記印刷装置のスクリーンマスク加熱装置によるスクリーンマスクの加熱状態の断面図である。
【図６】図５の上記スクリーンマスク加熱装置の一例であるハロゲン光源部の概略図である。
【図７】図５の上記スクリーンマスク加熱装置の一例である電気抵抗発熱体の概略図である。
【図８】図５の上記スクリーンマスク加熱装置の一例である熱風による加熱方式の断面図である。
【図９】図５の上記スクリーンマスク加熱装置の一例であるテープタイプの電気抵抗発熱体の概略図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれのスクリーンマスク貫通孔内から分離する時のクリーム半田の状態を示す説明図である。
【図１１】クリーム半田の降伏値と温度Ｔとの関係を示すグラフである。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、スクリーンマスク貫通孔の内壁面からの距離と剪断応力との関係を示すグラフ及びその説明図である。
【図１３】スクリーンマスク加熱装置がスクリーンマスクに直接接触している本発明の一実施形態の断面図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、スキージに代えて、円柱状の充填ローラを使用する本発明の一実施形態における充填ローラの斜視図及び充填ローラによる印刷状態の一部断面の説明図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、スキージに代えて、ピストンによる押し出し機能を利用する本発明の一実施形態の説明図、圧縮エアーによる押し出し機能を利用する本発明の一実施形態の説明図である。
【図１６】直刷り平版転写方式に本発明を適用した場合の本発明の一実施形態の説明図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、オフセット印刷方式に本発明を適用した場合の本発明の一実施形態の説明図である。
【図１８】平版型の凹版転写印刷方式に本発明を適用した場合の本発明の一実施形態の説明図である。
【図１９】凹版転写印刷方式（グラビア印刷方式）に本発明を適用した場合の本発明の一実施形態の説明図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）はそれぞれ従来のスクリーン印刷方式を示す説明図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ従来のスクリーン印刷方式を示す説明図である。
【図２２】本発明の上記実施形態にかかるＸ方向駆動装置の斜視図である。
【図２３】本発明の上記実施形態にかかる版離れ手段（Ｚ方向駆動装置）の斜視図である。
【図２４】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【図２５】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【図２６】図２４の変形例を示す概略斜視図である。
【図２７】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【図２８】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【図２９】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【図３０】図５の本発明の上記実施形態の変形例を示す概略断面側面図である。
【符号の説明】
１１スクリーンマスク１１ａ貫通孔
１２クリーム半田１２ａクリーム半田層
１３スキージ１４基板
１５ランド２０ステージ部
２１基板搬出・搬出装置２２基板サポート部
２４スキージヘッド駆動装置２５ＸＹθ位置補正装置
２６版離れ装置２７スクリーンマスク加熱装置
２８加熱部２８ａハロゲン光源
２８ｂ光源反射板２８ｃ高熱伝導板
２９タイマー３０基板位置認識補正部
３１処理演算部３２認識カメラ部
３３表示部３４制御部
３５プロセスコントロール部３６処理演算部
３７良品印刷データベース３８印刷検査部
３９処理演算部４０印刷状態検知手段
４１検査基準記憶部５０電気抵抗発熱体（リング状）
５１熱風発生装置５２ファン
５３電気抵抗発熱体（テープ状）１００充填ローラ
１０１クリーム半田掻き取り用スクレーパ
１１０ピストン１１１ノズル
１１２クリーム半田掻き取り用スクレーパ
１１４基材１１５所定位置
１２０平版１２２印刷材料
１３５紙１３６版胴
１３６ａ凹部１３７ゴム胴
１３８圧胴１３９タンク
１４０供給ローラ１４２印刷材料
１５０凹版１５０ａ凹部
１５２印刷材料１５４基材
１５５所定位置１６０基材
１６１圧胴１６２印刷材料
１６３版胴１６３ａ凹部
１６４ドクタ１６５タンク
１６６供給ローラ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printing method for transferring a printing paste held on a plate to a printing medium, and a printing apparatus for performing the printing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in flat plate stencil (screen) type printing in which cream solder 2 is printed on lands 5 of printed circuit board 4, as shown in FIGS. 20 (A) and 20 (B), the land of printed circuit board 4 is printed. .., 1a having a through-hole 1a,..., 1a arranged in a predetermined pattern corresponding to 5 is placed at a predetermined position on the substrate 4 and brought into contact therewith. Next, as shown in FIGS. 20C and 2A, the cream solder 2 is supplied to one end of the screen mask 1, and the cream solder 2 is moved from one end of the screen mask 1 in a predetermined direction by the squeegee 3. As a result, the cream solder 2 is filled into the through-hole 1a of the screen mask 1. Next, as shown in FIGS. 20 (D) and 21 (C), the cream solder 2 in the through hole 1 a of the screen mask 1 is moved onto the land 5 of the substrate 4 by removing the screen mask 1 from the substrate 4. Thus, the cream solder layer 2a is formed on the substrate land 5 as shown in FIGS.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure described above, as shown in FIG. 21D, when the screen mask 1 is separated from the substrate 4, a part of the cream solder 2 is caused by the viscosity of the cream solder itself so that the inner wall of the through hole 1a of the screen mask 1 is obtained. A phenomenon that the cream solder straddles between the remaining cream solder 2 and the cream solder 2 transferred onto the land 5 of the substrate 4 occurs. As a result, as the screen mask moves away from the substrate 4, the cream solder 2 straddling the above is torn at an arbitrary portion between the screen mask 1 and the substrate 4, and a part of the torn cream solder 2 is shown in FIG. As shown in FIG. 4B, the film adheres to a portion other than the land 15 on the substrate 4 and adheres to the periphery of the through-hole on the back surface of the screen mask 1 so as to cause printing bleeding when the next printing is performed. There is a problem that a bridge in which the adjacent cream solder 2 is mistakenly attached on the screen 4 or the cream solder 2 is attached to the screen mask 1 side, so that a sufficient cream solder layer 2 a is not formed on the substrate 4. .
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem by accurately tearing the printing paste between the plate on which the printing paste is held and the substrate, and without causing a bridge. It is an object of the present invention to provide a printing method and a printing apparatus that do not remain on the plate side and cause printing bleeding and do not have insufficient supply of printing paste to a substrate.
[0004]
Means for Solving the Invention and its Effects
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, the printing paste having the property that the viscosity decreases as the temperature rises is held on the plate,
Heating the portion of the plate where the printing paste is held to raise the temperature to reduce the viscosity of the printing paste, making it easier to separate the plate and the printing paste,
There is provided a printing method characterized in that the printing paste held on the plate is separated from the plate and printed on a printing medium.
[0005]
According to the second aspect of the present invention, when the plate is heated, the portion of the plate where the printing paste is held is heated to increase the temperature to reduce the viscosity of the printing paste. Due to the lubricating oil action of the liquid component in the printing paste, the printing plate is separated while sliding on the wall surface in contact with the printing plate so that the printing plate and the printing paste are easily separated. A printing method according to one aspect is provided.
[0006]
According to a third aspect of the present invention, the plate has an opening having a predetermined pattern for holding the printing paste, and after the plate comes into contact with the printing body, the plate and the printing body. The printing method according to the first or second aspect is provided in which the printing paste in the opening is printed on the subject by relatively separating the two.
[0007]
According to the fourth aspect of the present invention, the plate and the printing paste held on the plate are heated after the holding of the printing paste in the opening of the plate is completed. A printing method according to any of the aspects is provided.
[0008]
According to a fifth aspect of the present invention, the opening is a through hole, the plate is a screen mask, and the printing paste is filled in the through hole by moving a squeegee. A printing method according to any of the aspects is provided.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, when the plate is heated, the vicinity of a contact portion between the printing paste held on the plate and the plate is heated. A printing method is provided.
[0010]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the printing method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plate is heated by hot air.
[0011]
According to the eighth aspect of the present invention, after the printing paste is filled in the plate through hole, a printing state is detected, and the heating condition of the plate or the plate and the printing target is detected based on the detection result. The printing method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the separation condition from the body is controlled.
[0012]
According to the ninth aspect of the present invention, the viscosity of the printing paste is reduced by heating the portion where the printing paste is held in the plate holding the printing paste having the characteristic that the viscosity decreases as the temperature rises. A heating device that facilitates separation of the printing plate and the printing paste;
There is provided a printing apparatus comprising: a printing paste separating device that separates the printing paste held on the plate from the plate and prints it on a printing medium.
[0013]
According to a tenth aspect of the present invention, the heating device heats a portion of the plate where the printing paste is held to increase the temperature to reduce the viscosity of the printing paste, The liquid component in the printing paste acts like a lubricating oil, so that the plate is separated while sliding on the wall surface in contact with the plate so that the plate and the printing paste can be easily separated. A printing apparatus according to an aspect is provided.
[0014]
According to an eleventh aspect of the present invention, the plate has an opening having a predetermined pattern for holding the printing paste, and the plate and the substrate after the plate comes into contact with the substrate. The printing device according to the ninth or tenth aspect is provided, in which the printing paste in the opening is printed on the subject by relatively separating them.
[0015]
According to the twelfth aspect of the present invention, the heating of the plate and the printing paste held on the plate is performed after the holding of the printing paste to the opening of the plate is completed. A printing apparatus according to any one of 11 aspects is provided.
[0016]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the opening is a through hole, the plate is a screen mask, and the printing paste is filled in the through hole by squeegee movement. A printing apparatus according to any of the aspects is provided.
[0017]
According to the fourteenth aspect of the present invention, the heating device includes a heat source and a heating hole having a through hole that conducts heat from the heat source in the vicinity of a contact portion between the printing paste held on the plate and the plate. A printing apparatus according to any one of the ninth to thirteenth aspects, comprising a control member.
[0018]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the printing apparatus according to any one of the ninth to fourteenth aspects, wherein the heating device heats the plate with hot air.
[0019]
According to the sixteenth aspect of the present invention, after the printing paste is printed on the substrate, the printing state is detected, and the condition of the heating source of the plate or the plate and the substrate is detected based on the detection result. The printing apparatus according to any one of the ninth to fifteenth aspects is further provided with a control unit that controls the separation condition.
[0020]
According to the configuration of the present invention, the viscosity of the printing paste held by the plate is reduced by heating the plate itself. As a result, the adhesive strength of the printing paste between the plate and the printing paste is reduced. The printing paste is easily separated from the plate, and the plate separation operation can be performed satisfactorily. Therefore, since the printing paste does not remain on the plate side, it does not cause printing bleeding at the next printing, and the printing paste layer is formed by supplying the printing paste to the substrate to be printed in a predetermined amount, that is, in a predetermined shape and a predetermined position. Can be formed.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
A printing method according to an embodiment of the present invention relates to a flat plate stencil (screen) printing method for printing a printing paste, for example, cream solder 12 on lands 15 of a printed circuit board 14, as shown in FIG. .
The printing method according to this embodiment is as follows.
First, as shown in FIG. 1A, a screen mask 11 (metal mask) having through holes 11 a arranged in a predetermined pattern corresponding to the lands 15 of the printed circuit board 14 is placed at a predetermined position on the circuit board 14. Position and contact the circuit board 14.
Next, the cream solder 12 is supplied to one end of the screen mask 11, and the cream solder 12 is filled in the through holes 11 a of the screen mask 11 by moving the cream solder 12 from one end of the screen mask 11 with a squeegee 13. To do.
[0022]
Next, as shown in FIG. 1B, the cream solder 12 is heated from above the screen mask 11 toward the cream solder 12 held in the through-holes 11a of the screen mask 11, whereby the cream solder is heated. Increase the temperature of 12. At this time, the temperature of the screen mask 11 is raised until the viscosity of the cream solder 12 to be used decreases to a temperature at which the cream solder 12 becomes difficult to adhere to the inner wall surface of the through hole 11a of the screen mask 11.
Next, as shown in FIG. 1C, by removing the screen mask 11 from the substrate 14, the cream solder 12 in the through hole 11a of the screen mask 11 is moved onto the land 15 of the circuit substrate 14, and FIG. The solder paste layer 12a is formed on the land 15 of the substrate 14 as shown in FIG. At this time, since the viscosity of the cream solder 12 is reduced by heating the cream solder 12, the cream solder 12 in the through hole 11a of the screen mask 11 hardly adheres to the inner wall surface of the through hole 11a. As a result, the cream solder layer 12 having a predetermined shape can be formed at a predetermined position on the circuit board 14.
The printing method according to the above embodiment can be performed by the printing apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. A more specific operation of the printing method performed by this printing apparatus is shown in the flowchart of FIG.
[0023]
In FIG. 2, the printing apparatus includes a substrate carry-in / carry-out device 21 including a substrate carry-in device and a substrate carry-out device, a substrate support device 22, a screen mask 11, a squeegee head drive device 24, and an XYθ position correction device 25. A stage mask 20 including a device 26, a screen mask heating device 27 including a heating unit 28 and a timer 29 are driven under the control of the control unit 34. Further, the substrate position recognition correction information from the substrate position recognition correction unit 30 including the processing calculation unit 31 and the recognition camera unit 32 is input to the control unit 34, and the processing calculation unit 36 and the print state detection means 40 are also input. The print inspection information from the print inspection unit 38 having the inspection reference storage unit 41 is input. In addition, process information is input / output between the process control unit 35 having the processing calculation unit 36 and the non-defective product print database 37 and the control unit 34, and print state information is input from the print inspection unit 38. To do process control. Moreover, the control part 34 displays information, such as the state of the printed cream solder 12, on the display part 33 as a result of operation and test | inspection as needed.
[0024]
The substrate 14 is carried into the stage unit 20 by the substrate carry-in device of the substrate carry-in / out device 21, corrected in position by the stage unit 20, moved to a printing position, and printed after being printed at the printing position. The substrate is carried out of the printing apparatus by the carry-out device 21b of the substrate carry-in / out device 21 from the position.
In the stage unit 20, first, the substrate 14 is held in position by the substrate support device 22 disposed on the stage unit 20. The method of holding the position of the substrate 14 includes, for example, a method in which the substrate 14 is vacuum-sucked by a large number of suction holes opened on the surface of the substrate support device 22 and a method in which the lower surface of the substrate 14 is supported by a number of backup pins. . With the substrate 14 held in position, the recognition camera unit 32 of the substrate position recognition correction unit 30 recognizes a position correction mark (not shown) on the substrate 14. The processing calculation unit 31 calculates a position shift between the recognized position of the substrate 14 and the position of the screen mask 11 and calculates a position correction amount of the substrate 14 for correcting this position shift. This calculation result is input to the XYθ position correction device 25 of the stage unit 20. Based on the input position correction information, the XYθ position correction device 25 of the stage unit 20 performs position correction of the substrate 14 with respect to the screen mask 11. That is, the XYθ position correction device 25 corrects the position of the substrate 14 in the XY direction orthogonal to the screen mask 11 along the horizontal plane of the printing device and the vertical θ direction about the Z axis based on the position correction information. Is called. The XYθ position correcting device 25 places a Y-direction table 25b movable in the Y-direction on an X-direction table 25a movable along the X-direction (the direction in which the substrate 14 is carried in and out), and further thereon. A θ-direction table 25c that can be rotated in the θ-direction is mounted, and the position of the substrate 14 is corrected by moving each table by the position correction amount in each direction. The position correction in the X direction is performed after the position correction in the Y direction and the θ direction is completed and before the substrate 14 contacts the screen mask 11 after the substrate 14 is moved to the printing position and stopped. This is performed by the X direction table 25a.
[0025]
An X-direction drive device 20x that also serves as the X-direction position correction device is shown in FIG. In FIG. 22, an X-direction table 25a is disposed along a pair of linear guides 25m extending in the X direction so as to be movable in the X direction, and the screw shaft 25n is rotated forward and backward by forward and reverse rotation driving of the drive motor 25p. An X-direction table 25a fixed to a nut 25r coupled to the screw shaft 25n is moved back and forth along the X direction.
The substrate 14 held by the substrate support device 22 is moved to the printing position in the X direction by the X direction driving device 20x of the stage unit 20. At this printing position, the substrate 14 is positioned below the screen mask 11 and is lifted by the plate separating device 26 until the upper surface of the substrate 14 contacts the lower surface of the screen mask 11. Then, with the lower surface of the screen mask 11 in contact with the upper surface of the substrate 14, the cream solder 12 is supplied to one end in the X direction on the screen mask 11, and the squeegee 13 is moved by the squeegee head driving device 24 to the X of the screen mask 11. The cream solder 12 is filled into the through-hole 11a of the screen mask 11 by moving along the X direction from the one end to the other end in the direction.
[0026]
The screen mask 11 is configured, for example, by forming an opening made of a through hole 11a corresponding to a copper conductor pattern portion (land) 15 of the substrate 14 on a nickel or stainless steel plate having a thickness of about 150 μm. .
The squeegee head driving device 24 moves the squeegee 13 for filling the solder paste 12 in the through holes 11 a of the screen mask 11 on the screen mask 11. The squeegee 13 is formed of a flat plate or a plate having a sword-shaped (substantially pentagonal) cross-sectional side shape, and a ball screw 24b is rotated forward and backward by driving a motor 24c to be screwed into the ball screw 24b. Is moved back and forth along the axial direction of the ball screw 24 b to move the squeegee 13 on the screen mask 11. The squeegee head 24a can be moved up and down by forward and reverse rotation of the motor 24d. The inclination angle of the squeegee 13 itself with respect to the screen mask 11 can also be adjusted by the cylinder 24f. That is, the squeegee 13 is rotatably supported at a portion not shown, and the cylinder 24f is driven to move one end of the squeegee 13 up and down, whereby the squeegee 13 is rotated with the support point as a fulcrum so that the inclination can be adjusted.
[0027]
The cream solder 12 filled in the through hole 11a of the screen mask 11 is in a state where its lower end surface is in contact with the land 15 of the substrate 14 corresponding to the through hole 11a. Is separated from the substrate 14, so that the cream solder layer 12 a is formed on the land 15 of the substrate 14.
An example of the plate separating apparatus 26 is shown in FIG. In FIG. 23, the drive nut 25v is rotated forward / reversely via the belt 25u by forward / reverse rotation driving of the AC servo motor 25t, the screw shaft 25w screwed with the nut 25v is moved up and down, and the upper end of the screw shaft 25w is moved. The substrate 14 is moved up and down by moving the fixed substrate support device 22 up and down. Therefore, when the substrate 14 is moved along the X direction from the substrate position correcting operation position to the printing position below the screen mask 11 by the X direction driving device 20x of the stage unit 20, the AC servo motor 25t of the plate separating device 26 is turned on. Driven to raise the substrate 14 until the upper surface of the substrate 14 contacts the lower surface of the screen mask 11. On the other hand, after the printing is finished, the substrate 14 is lowered with respect to the screen mask 11 by driving the AC servo motor 25t of the plate separating device 26 in order to perform the plate separating operation. The separated substrate 14 is carried out of the printing apparatus by the board carry-out device 21b.
[0028]
The screen mask 11 is heated by the screen mask heating device 27 immediately before performing the plate separation operation, in other words, immediately after the printing of the cream solder 12 is completed. As shown in FIGS. 5 and 6, the screen mask heating device 27 arranges a plurality of halogen light source units 28 a as an example of a heating unit in a state of being separated by a predetermined distance on the screen mask 11. Then, when the cream solder 12 is filled in the through hole 11a of the screen mask 11, light is emitted from the halogen light source unit 28a to the screen mask 11 only for a time set by the timer 29, for example, a time within several milliseconds to several seconds. The screen mask 11 is heated by irradiation and radiant heating. As an example of the halogen light source section 28a, a plurality of φ20 mm circular tubes are arranged in parallel. As heating conditions, when power is 100 V and 60 Hz, heating is performed by supplying power 1000 W for only a few seconds. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the halogen light source unit 28a is arranged in a non-contact state with a predetermined interval away from the upper surface of the screen mask 11. While printing the cream solder 12, it may be retracted from above the screen mask 11 so as not to obstruct the printing of the cream solder 12, while at the time of heating, it may be moved above the screen mask 11 to be heated. It is desirable that the distance between the halogen light source unit 28a and the screen mask 11 is configured such that the halogen light source unit 28a can increase a predetermined temperature with respect to the screen mask 11. Reference numeral 28b denotes a light source reflecting plate that reflects heat escaping to the upper side of the halogen light source portion 28a, that is, the side opposite to the cream solder 12, to the cream solder 12 side.
[0029]
Here, based on the plate separation mechanism of the cream solder 12, the reason why the heating method is effective for plate separation will be briefly described. The mechanism of the plate separation can be simply explained by the deformation of the cream solder 12 in the through hole 11a of the screen mask 11 during the plate separation and the stress applied to the cream solder 12. 10 (A) and 10 (B) show the state of the cream solder 12 during the release of the plate. FIG. 10 (A) shows the cream solder 12 on the inner wall surface of the through hole 11a of the screen mask 11. It is in a state of separating the plate while sliding. The release of the cream solder 12 is performed by this sliding. Further, this sliding is performed by a liquid component, that is, a flux, between the solder particles near the inner wall surface of the through hole 11a of the screen mask 11 and the inner wall surface of the through hole 11a. That is, the flux acts as a lubricating oil when the solder particles move when the plate is released. As a result, the yield value of the cream solder 12 is superior to the stress generated by the plate separation, the slip occurs, and the cream solder 12 in the through hole 11a of the screen mask 11 is not broken during the separation of the screen. The cream solder 12 filled in the through hole 11a of the mask 11 is accurately transferred to the substrate 14. On the other hand, FIG. 10B shows a state where the cream solder 12 is greatly deformed when the plate is separated. This is because the flux in the vicinity of the inner wall surface of the through hole 11a of the screen mask 11 does not sufficiently act as a lubricating oil, so that no slip occurs between the solder particles and the inner wall surface of the through hole 11a of the screen mask 11. It is none other than. As a result, the yield value of the cream solder 12 during the separation of the plate is overcome by the stress generated by the separation of the plate, and the cream solder 12 is greatly deformed. As a result, the cream solder 12 is torn off at the place where the stress is most concentrated during the plate separation, and a part of the cream solder 12 filled in the through hole 11a of the screen mask 11 remains in the through hole 11a. Become. In other words, from the plate separation mechanism, it can be clearly stated that “the yield value of the cream solder 12 is large and the stress generated at the time of plate separation is the key to successful plate separation”.
[0030]
On the other hand, the cream solder 12 targeted in this embodiment is a mixture of solder particles that are solid components and flux that is a liquid component. This type of material is called a suspension, and its characteristic is that when a stress against shear is measured, a stress value (yield value) that does not deform the material in a low shear stress region is shown. When this specificity was experimentally measured for the cream solder 12, as shown in FIG. 11, there is a yield value also in the cream solder 12, and further, the “yield” that is common to this type of material. It was also possible to obtain a result that the value has little influence on the temperature T (° C.). Further, when the characteristics of the flux alone, which is a liquid component in the cream solder 12, were measured, it was found that the viscosity greatly depends on the temperature.
[0031]
From these results, in the region where the temperature is high, the flux improves the effect of the lubricating oil function. For the cream solder 12 itself, the yield value has a small influence on the temperature. This makes slippage more likely to occur between the inner wall surface of the through hole 11a of the mask 11 and the solder particles. That is, the cream solder 12 can be easily separated from the through hole 11a of the screen mask 11, and the plate separation can be performed satisfactorily.
One example of the material of the cream solder 12 is preferably one containing 90% by weight of metal powder and 10% by weight of flux. About 62% by weight of the metal powder is tin, the rest is lead, and the particle size is 20 to 40 μm. The flux has 75 to 40% by weight of alcohol or the like as a solvent, and the remaining solid content is 25 to 60% by weight. This solid contains rosin, active agent, and thixotropic agent. As a specific product of the cream solder 12, Panasonic cream solder having a product number MR7125 of 63% by weight of tin and 37% by weight of lead can be cited.
[0032]
The material of the screen mask 11 is preferably a nickel-chromium-based stainless steel (for example, SUS304) or a nickel-based metal. A screen mask in which a conductive vapor deposition film or a plating film is formed on the surface of a synthetic resin such as polyimide and the inner wall surface of the through hole 11a can also be used.
The print inspection unit 38 measures the shape of the cream solder layer 12 a formed on the substrate land 15, that is, the shape and position of the cream solder layer 12 a with a camera or a laser length measuring device as an example of the print shape inspection means 40. Based on the measurement result, the processing operation unit 39 calculates the volume and displacement of the cream solder layer 12a. The laser length measuring device irradiates the cream solder layer 12a with a laser and calculates the height of the cream solder layer 12a from the position of the reflected light. The calculation result is compared with the inspection standard stored in the inspection standard storage unit 41 to determine whether printing is good or not, and the determination result is output to the control unit 34. Is numerically expressed and the numerical value is also output to the control unit 34. In this determination operation, for example, the height, width, volume, and the like of the cream solder layer 12a are calculated from an image captured by the camera of the printing state detection means 40 or position data measured by a laser length measuring device, and stored as an inspection standard. The processing calculation unit 39 compares determination data such as the height, width, and volume of the cream solder layer 12a stored in the unit 41 with the calculated values, and determines whether printing is good or not. .
[0033]
The process control unit 35 changes the setting of the parameters of the printing apparatus based on the print state data of the cream solder layer 12a after printing by the print inspection unit 38. Here, the above-mentioned parameters mean, for example, parameters of each facility stored in the non-defective printing database 37 (for example, printing speed, tilt angle of the squeegee 13, printing pressure, etc.). The relationship between the parameter and the print quality is stored as a non-defective product print database 37, and the optimum parameter is calculated by the processing calculation unit 36 of the process control unit 35.
[0034]
Next, the printing method implemented by the printing apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. This series of operations is controlled by the control unit 34.
In step S 1, the substrate 14 is carried into the stage unit 20 by the carry-in device 21 a of the substrate carry-in / out device 21.
Next, in step S 2, the substrate 14 carried into the stage unit 20 is held by the substrate support device 22.
Next, in step S 3, the substrate position recognition correction unit 30 recognizes the position of the substrate 14 held by the substrate support device 22 and calculates the position correction amount of the substrate 14 with respect to the screen mask 11.
Next, in step S4, based on the calculated position correction amount, the position of the substrate 14 in the XYθ direction with respect to the screen mask 11 is corrected by the XYθ position correction device 25 of the stage unit 20, respectively.
Next, in step S 5, the substrate unit 14 is positioned at a printing position below the screen mask 11 by the stage unit 20, and the substrate unit 14 is raised by the stage unit 20 so that the screen mask 11 contacts the upper surface of the substrate 14. .
[0035]
Next, in step S 6, the squeegee 13 is moved on the screen mask 11 and the cream solder 12 is filled in the through holes 11 a of the screen mask 11. Next, in step S7, it is determined whether or not the screen mask 11 is heated. In the case where heating is not performed, such as when the cream solder 12 is easily separated from the through hole 11a, the process proceeds to step S8. In the case of heating, the process proceeds to step S9, the timer 29 is set at a predetermined heating time, and the screen mask 11 is heated by the heating source of the heating unit 28 immediately after the cream solder printing is completed in step S10. In step S8, when the heating is performed, the plate separation operation is performed immediately after the heating. That is, by driving the plate separating device 26 of the stage unit 20, the substrate 14 is lowered with respect to the screen mask 11 to separate the substrate 14 from the screen mask 11, and the cream solder 12 is removed from the through hole 11 a of the screen mask 11. The image is transferred onto the land 15 of the substrate 14. When heating is not performed, the plate separation operation is performed after the cream solder 12 is printed, and the cream solder 12 is transferred from the through hole 11a of the screen mask 11 onto the land 15 of the substrate 14.
[0036]
Next, in step S12, the print inspection unit 38 inspects the shape and position of the cream solder layer 12a formed on the substrate 14.
Next, in step S13, it is determined whether the printing state is good as a result of the inspection. If it is determined that the printing state is good, the process proceeds to step S14. In step S14, the substrate 14 is unloaded from the printing apparatus by the unloading device 21b, and a series of printing operations is completed. If it is determined in step S13 that the printing state is defective, the process proceeds to step S15, where the process control unit 35 changes the design of the process parameter and ends the series of printing operations.
The next cream solder 12 is printed on the basis of the information on the optimum conditions changed in design in step S15, and the printing plate separation process in step S8 and the heating process of the screen mask 11 in step S10 are performed after printing. ing. In some cases, the cream solder layer 12a determined to be defective in printing is removed, a new printing operation is performed again under the conditions changed in design in step S15, and the plate separation process in step S8 after printing is performed. You may make it perform the heating process of the screen mask 11 of step S10.
In this flowchart, as an example, a case where the design of the plate separation condition is changed to perform the plate separation process in step S8 and a case where the heating condition is changed to perform the heating process of steps S9 and S10 are illustrated. This design change of parameters does not change the design of all parameters at the same time, but changes the design of only the parameters appropriately selected according to the printing state.
[0037]
According to the above embodiment, the detachment of the cream solder 12 is performed by sliding between the inner wall surface of the through-hole 11a of the screen mask 11 and the solder particles, and this slip involves the flux viscosity, Since the temperature dependence of the yield value of the cream solder itself is poor, the temperature of the screen solder 11 and the cream solder 12 filled in the through-holes 11a of the screen mask 11 is increased at the time of releasing the plate. By promoting the sliding of the solder particles therein and suppressing the deformation of the cream solder 12, the cream solder 12 is easily separated from the screen mask 11, and the separation of the plate can be performed satisfactorily. Therefore, the cream solder 12 does not remain on the screen mask 11 side, does not cause printing blur at the next printing, and supplies the cream solder 12 to the substrate side in a predetermined amount, that is, in a predetermined shape and position. The cream solder layer 12a can be formed by printing.
Further, when heating is performed without contacting the heating unit 28 to the screen mask 11, the heating unit 28 does not come into contact with the cream solder 12 remaining on the surface of the screen mask 11. 12 does not get dirty.
[0038]
Here, an experiment was conducted to determine how finely the cream solder 12 having a fine pattern can be satisfactorily separated from the through hole 11a by heating. The diameter of the through hole 11a was 0.1 mm, and the distance between the centers of the through holes 11a, that is, the pitch of the adjacent through holes was 0.2 mm. The ambient temperature of air, cream solder 12, screen mask 11, etc. was 23 ° C. The experimental results are shown in FIGS. As shown in FIG. 12A, in this experiment, when the shear stress at the time of separation of the cream solder 12 filled in the through holes 11a of the screen mask 11 is seen, the pitch of the through holes 11a is 0.2 mm or less. No decrease in shear stress is observed in the portion, and the limit of fine printing is that the pitch is 0.2 mm. If the distance from the inner wall surface of the through-hole 11a is 0.05 mm or less, a large decrease in shear stress cannot be expected. So I thought.
Therefore, in the present invention, by using heating, fine printing with a pitch of 0.3 mm, which has been difficult in the past, can be sufficiently performed, and depending on conditions such as cream solder 12, the fineness of about 0.2 mm can be achieved. Printing can also be performed.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In addition, it can implement with a various aspect.
[0039]
For example, in the above embodiment, in order to relatively separate the screen mask 11 and the substrate 14, the substrate 14 is lowered while the screen mask 11 is stationary. However, the present invention is not limited to this, and the screen mask 11 may be moved while the substrate 14 is stationary, and both the screen mask 11 and the substrate 14 are moved in a direction in which they are separated from each other. May be.
Further, the printing paste is not limited to the cream solder 12, and any material may be used as long as the present invention is applicable. For example, instead of the cream solder 12, a metal powder having a fine particle diameter of about 200 μm or less and a flux may be used. Examples of the metal powder include silver and copper.
In the case of screen printing, heating is performed after the scraping operation of the printing paste by the squeegee 13 is completed. However, the heating is not limited to this, and heating is started at the same time as the scraping operation. It is also possible to perform heating, and after the scraping operation is completed, the surrounding portion of the printing paste may be raised to the predetermined temperature by heating.
[0040]
The screen mask 11 is not limited to the one that uniformly heats the entire screen mask 11, and the heating device 27 is partially opposed to only the portion of the circuit pattern of the cream solder 12 that is badly separated from the plate. You may make it heat. That is, in FIG. 5, the entire screen mask 11 is heated. However, as a modification of the above embodiment, the screen mask 11 may be partially heated. For example, among various print patterns of the circuit board 14, a fine print pattern (for example, pitch 0.4 mm to 0.3 mm) that seems to be difficult to remove empirically when the cream solder 12 is removed from the through hole 11a of the screen mask 11 is used. Only a print pattern for a QFP (Quad Flat Package) or a print pattern for a CSP (Chip Size Package) with a pitch of 0.5 mm or less may be heated. Specifically, the halogen light source unit 28a is downsized, and one or a plurality of φ20 mm short tubes are used to heat a part, that is, a part of the plurality of through holes 11a constituting the fine print pattern. To do. Even when a gap of about 10 mm is provided between the screen mask 11 and the halogen light source unit 28a, about 100 W is sufficient for the power. Further, when there are a plurality of fine print pattern areas in the print pattern, a plurality of the halogen light source portions 28a can be prepared.
[0041]
Furthermore, as another method which is a modified example of the above embodiment, the temperature of the screen mask 11 can be partially controlled using hot air or IR (infrared rays). For example, as shown in FIG. 8, the halogen light source unit 28a can be replaced by blowing hot air from the hot air generator 51 to the screen mask 11 with a fan 52. Also in this case, since the thermal efficiency is not good, a heating source equivalent to a resistor described later is required. However, in this regard, in order to improve thermal efficiency, a device such as attaching a thin black sheet 28c to the screen mask 11 or making the screen mask itself black may be used. More specifically, as shown in FIGS. 24 and 26, another temperature control mask 328c for heating the screen mask, which is an example of a heating control member, is provided on the upper portion of the screen mask 11, and a heat source is provided on the upper portion. 328a, that is, a hot air generator or an infrared generator 328 is arranged. The temperature control mask 328c is provided with an opening 328d so that heat generated from the heat source 328a is transmitted to a portion of the screen mask 11 to be heated, for example, a fine print pattern portion, and the heat that has passed through the opening 328d is provided. The temperature of the screen mask 11 can be controlled. Reference numeral 328b denotes a heat insulating casing that surrounds the heat source 328a.
Here, in order to efficiently transfer the heat from the heat source 328a to the screen mask 11, the temperature control mask 328c can be devised as shown in FIGS.
[0042]
For example, if the temperature control mask 328c is heated by the heat source 328a disposed above the screen mask, the heat generated from the heat source 328a is absorbed by the temperature control mask 328c, and the thermal efficiency transmitted to the screen mask 11 decreases. End up. Therefore, as a material of the temperature control mask 328c, for example, aluminum or copper having a low emissivity (emissivity) may be used. Further, as shown in FIG. 25, a white paint or a reflective agent may be applied to the surface of the temperature control mask 328c facing the heat source 328a so that the emissivity is further lowered. Furthermore, the same effect can be brought about by finishing the surface into a mirror surface. When infrared rays are used for the heat source 328a, as shown in FIG. 27, the heat source side of the temperature control mask 328c can be air-cooled by a fan 328g so as not to raise the temperature of the temperature control mask 328c. . In addition, as shown in FIG. 28, a heat transfer pipe 328m is used for the opening 328d of the temperature control mask 328c so that heat is efficiently transferred from the heat source 328a to the screen mask 11, and the heat from the heat source 328a is transferred to the screen mask. 11 may be efficiently guided to the 11 through holes 11a. The inner wall of the heat transfer tube 328m may be devised as described above, such as the material and coating, so that heat is not absorbed by the heat transfer tube 328m. In this case, when the halogen light described above is used, a fiber can be used instead of the heat transfer tube 328m.
[0043]
Further, as shown in FIG. 29, the screen mask 11 whose temperature has been increased may be cooled by a fan 340 after the plate is removed. The screen mask 11 is heated by the heating unit, and after the plate separation process is completed, the screen mask 11 is cooled using the fan 340 illustrated in FIG. A cooling fan 340 is disposed in the holder portion of the screen mask 11, and the fan 340 is activated after releasing the plate so that the temperature of the screen mask 11 is immediately returned to room temperature. In this manner, when the cream solder 12 is newly filled into the through-hole 11a of the screen mask 11 next time, the screen mask 11 once heated is cooled and lowered to the original temperature, thereby the screen mask 11 Thus, the cream solder 12 filling process can be performed stably.
[0044]
Moreover, as shown in FIG. 30, the said heating apparatus can be applied also at the time of the automatic screen mask cleaning of a printing apparatus. Normally, if the printing operation is repeated continuously, printing paste such as cream solder 12 adheres to the screen mask 11 and its opening 11a, etc., and adversely affects the print quality. Is done. At this time, as shown in FIG. 30, the cream solder 12 is efficiently attached to the cleaning tape 352 of the cleaning device 350 by suction of the vacuum suction device 351 from the screen mask 11 side by using heating by the heating device together. The screen mask 11 can be efficiently cleaned. That is, due to heating during cleaning, the viscosity of the printing paste such as the cleaning solder 12 attached to the screen mask 11 and the opening thereof is lowered and is in a state of being easy to flow. Therefore, the printing paste 12 adhering to the screen mask opening 11a is easily peeled off from the opening 11a by performing the cleaning of the suction method, so that it is more efficiently removed. Reference numeral 353 denotes a guide roller for the cleaning tape 352.
[0045]
Next, as a modification of the above embodiment, an example of a heating unit different from the halogen light source unit 28a and hot air is given. As shown in FIG. 7, a ring-shaped electric resistance heating element 50 as a heat source that generates heat by passing a current through a resistor, for example, a nichrome wire may be used instead of the halogen light source unit 28a. In this case, even if the resistor is arranged a little away from the screen mask 11, a tape-like electric resistance heating element 53 is arranged without a gap as a heat source so as to be stuck on the screen mask as shown in FIG. You may do it. That is, as shown in FIG. 9, if the heating resistor 53 described above is attached to the screen mask 11 in advance using the tape-like heat source 53, a controlled current is supplied when heating is required. The temperature can be raised in the screen mask 11 by flowing. However, when the gap is provided as described above, as shown in the figure, the thermal efficiency is remarkably lowered. For example, when a gap of about 10 mm is provided, a huge resistor of 1000 W is required. come. On the other hand, in the case of a gap of 0 mm, it may be heated for several seconds (2 to 3 seconds) with a resistor of about 100 to 150 W.
[0046]
Further, the heating is not limited to non-contact heating, and the heating unit 28a of the heating device 27 may be brought into contact with the upper surface of the screen mask 11 as shown in FIG. In this case, since the distance between the heating unit 28a and the screen mask 11 is reduced, the heating can be efficiently and locally concentrated. In this case, a flat high thermal conductive plate 28c having a good thermal conductivity, such as a copper plate or a carbon plate, may be disposed below the heating unit 28a.
14A and 14B show an embodiment of the present invention in which cream solder 12 is filled using a filling roller 100 in place of the squeegee 13 in the screen printing method. In this embodiment, by rotating a cylindrical filling roller 100, a printing material such as cream solder 12 is wound, and the cream solder 12 is forcibly filled into the through holes 11a of the screen mask 11. The cylindrical shape of the filling roller 100 may be a saw-shaped and spiral-shaped groove 100a shown in FIG. In FIG. 14B, reference numeral 101 denotes a scraper 101 for scraping cream solder.
Further, in the embodiment in which the present invention is applied to the dispensing method, the nozzle 111 having an extruding function by the piston 110 as shown in FIG. 15A or an extruding function by compressed air as shown in FIG. It is also possible to forcibly fill the through-hole 11a of the screen mask 11 with a printing material such as cream solder 12 or the like. In FIG. 15B, reference numeral 112 denotes a scraper 112 for scraping the cream solder at the tip of the nozzle 111.
Further, the present invention is not limited to screen printing and can be applied to other printing methods.
[0047]
For example, FIG. 16 shows an embodiment in which the present invention is applied to a direct printing flat plate type lithographic transfer printing system. Here, the printing material 122 supplied to the lithographic plate 120 in a predetermined pattern is directly transferred to the predetermined position 115 of the substrate 114 which is the printing medium. In FIG. 16, by heating the surface where the printing material 122 is in close contact with the planographic plate 120, the adhesive force between the planographic plate 120 and the printing material 122 is reduced and transferred to a predetermined position 115 of the printing medium 114. There is an effect that it becomes easy.
FIGS. 17A and 17B show an embodiment in which the present invention is applied to an offset printing method. The printing material 142 is supplied from the tank 139 storing the printing material 142 to the concave portion 136a of the plate copper 136 by the three rollers 140, and the printing material 142 in the concave portion 136a is transferred onto the rubber cylinder 137. The printing material 142 on the rubber cylinder 137 is transferred to a paper 135 as a printing medium sandwiched between the impression cylinder 138 and printed. In this embodiment, the adhesive force between the inner wall surface of the recess 136 a of the plate cylinder 136 and the printing material 142 is reduced by heating the inner wall surface of the recess 136 a where the printing material 142 is in close contact with the plate cylinder 136. There is an effect that transfer onto the paper 135 is facilitated.
[0048]
FIG. 18 shows an embodiment in which the present invention is applied to a planographic intaglio transfer printing system. In this embodiment, similarly to the screen printing method, by heating the intaglio 150 and increasing the temperature of the intaglio itself, the shear stress of the printing material, for example, cream solder 152 on the inner wall surface of the recess 150a is reduced, and the substrate 154 The effect of improving the transferability of the land to the predetermined position 155 is obtained.
FIG. 19 shows an embodiment in which the present invention is applied to an intaglio transfer printing method (gravure printing method). The printing material in the tank 165, for example cream solder 162, is supplied to the recess 163a of the plate cylinder 163 by the supply roller 166, and the printing material 162 in the recess 163a is applied to the substrate 160 sandwiched between the plate cylinder 163 and the impression cylinder 161. It is designed to be transferred and printed. In FIG. 19, reference numeral 164 denotes a doctor, and the doctor 164 scrapes off an excess amount of the printing material 162 filled in the concave portion 163a. In this embodiment, as in the screen printing method, the plate cylinder 163 is heated to increase the temperature of the plate cylinder itself, thereby reducing the shear stress of the printing material 162 on the inner wall surface of the recess 163a, The effect that the transferability to 160 is improved is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are explanatory diagrams for explaining a printing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of the printing apparatus of FIG. 2. FIG.
4 is a flowchart of a printing operation of the printing apparatus of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the screen mask heated by the screen mask heating device of the printing apparatus.
6 is a schematic view of a halogen light source unit which is an example of the screen mask heating apparatus of FIG.
7 is a schematic view of an electric resistance heating element which is an example of the screen mask heating apparatus of FIG.
8 is a cross-sectional view of a heating method using hot air, which is an example of the screen mask heating apparatus of FIG.
9 is a schematic view of a tape-type electric resistance heating element as an example of the screen mask heating apparatus of FIG.
FIGS. 10A and 10B are explanatory views showing the state of cream solder when separated from the inside of each screen mask through-hole. FIGS.
11 is a graph showing the relationship between the yield value of cream solder and the temperature T. FIG.
FIGS. 12A and 12B are a graph showing the relationship between the distance from the inner wall surface of the screen mask through hole and the shear stress, respectively, and an explanatory diagram thereof.
FIG. 13 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention in which the screen mask heating device is in direct contact with the screen mask.
FIGS. 14A and 14B are a perspective view of a filling roller in an embodiment of the present invention that uses a cylindrical filling roller instead of a squeegee, and a partial cross-section of a printing state by the filling roller, respectively. It is explanatory drawing of.
FIGS. 15A and 15B are explanatory views of an embodiment of the present invention that uses an extrusion function by a piston instead of a squeegee, respectively, and an implementation of the present invention that uses an extrusion function by compressed air. It is explanatory drawing of a form.
FIG. 16 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention when the present invention is applied to a direct printing lithographic transfer system.
FIGS. 17A and 17B are explanatory diagrams of an embodiment of the present invention when the present invention is applied to an offset printing method, respectively.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention when the present invention is applied to a planographic intaglio transfer printing system.
FIG. 19 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention when the present invention is applied to an intaglio transfer printing system (gravure printing system).
20 (A), (B), (C), (D), and (E) are explanatory views showing conventional screen printing methods, respectively.
21 (A), (B), (C), and (D) are explanatory diagrams showing conventional screen printing methods, respectively.
FIG. 22 is a perspective view of the X-direction drive device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a perspective view of a plate separating means (Z-direction drive device) according to the embodiment of the present invention.
24 is a schematic sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 25 is a schematic sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG. 5;
FIG. 26 is a schematic perspective view showing a modification of FIG.
FIG. 27 is a schematic sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG. 5;
FIG. 28 is a schematic sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 29 is a schematic cross-sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG.
30 is a schematic sectional side view showing a modification of the embodiment of the present invention shown in FIG.
[Explanation of symbols]
11 Screen mask 11a Through hole
12 Cream solder 12a Cream solder layer
13 Squeegee 14 Board
15 Land 20 Stage
21 Substrate unloading / unloading device 22 Substrate support section
24 Squeegee Head Drive Device 25 XYθ Position Correction Device
26 Plate separation device 27 Screen mask heating device
28 Heating unit 28a Halogen light source
28b Light source reflector 28c High heat conduction plate
29 Timer 30 Substrate position recognition correction unit
31 Processing Calculation Unit 32 Recognition Camera Unit
33 Display unit 34 Control unit
35 Process Control Unit 36 Processing Operation Unit
37 Good product print database 38 Print inspection department
39 processing operation unit 40 printing state detection means
41 Inspection standard memory 50 Electric resistance heating element (ring shape)
51 Hot air generator 52 Fan
53 Electric resistance heating element (tape shape) 100 Filling roller
101 Scraper for scraping cream solder
110 Piston 111 Nozzle
112 Scraper for scraping cream solder
114 Base material 115 Predetermined position
120 Flat plate 122 Printing material
135 Paper 136 Plate cylinder
136a Recess 137 Rubber body
138 Impression cylinder 139 Tank
140 Supply roller 142 Printing material
150 Intaglio 150a Concave
152 Printing material 154 Base material
155 Predetermined position 160 Base material
161 Impression cylinder 162 Printing material
163 Plate cylinder 163a Concave part
164 Doctor 165 Tank
166 Supply roller.

Claims

Holding the printing paste (12) having the property of decreasing the viscosity with increasing temperature on the plate (11),
After heating the portion of the plate where the printing paste is held, separating the printing paste held on the plate from the plate and printing it on the substrate (14),
A printing method comprising heating the plate and sucking and cleaning the printing paste attached to the plate with a cleaning device.

A heating device for heating a portion of the plate (11) holding the printing paste (12) where the printing paste is held;
A printing paste separating device (26) for separating the printing paste held in the plate from the plate and printing it on the printing medium (14);
A printing apparatus, comprising: a cleaning device that sucks and cleans the printing paste attached to the plate when the plate is heated after printing on the substrate.