JP3975100B2 - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷により回路基板へ導線やはんだバンプ等の回路要素を形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚膜印刷技術は、容易かつ安価に膜形成が可能であるというメリットを有することから、電子デバイス等における導線や電極、抵抗体、はんだバンプ等の回路要素を含む配線パターンを形成する技術として広く利用されている技術である。
【０００３】
厚膜印刷においては、導体等の材料粉末をガラスフリットなどと共に有機溶剤と混合したペーストを、所望の配線パターンに対応して作成された刷版を用いて、半導体やセラミックス、ガラスなどの基板や、多層基板や積層デバイスを構成するグリーンシートなどの被印刷体に配線パターンを印刷し、当該基板ともども焼成し材料粉末のみを焼結させることにより、当該基板への回路形成を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような厚膜印刷を、エッチング等により配線パターンを形成した食刻凹版において行う場合の従来例を、図１５に示す。
【０００５】
この場合はまず、図１５（ａ）に示すように、刷版１００１に形成された、配線パターンに相当する凹部１００２に、ペースト１００３が充填される。その後、図１５（ｂ）に示すように、被印刷体たる基板１００５を圧接することによりペースト１００３が基板１００５へと転写され、図１５（ｃ）に示すように、厚膜配線パターン１００６が形成されることになる。
【０００６】
しかしながら、この従来の凹版印刷における一連のプロセスにおいては、次のような問題がある。
【０００７】
まず１点は、図１５（ａ）にて示したペースト１００３の充填の時点で、凹版の印刷面１００１ｐに余計なペースト１００４が付着してしまうことがあり、これが、印刷を実行することによって、基板表面１００５ｓに不要な付着物１００７として一緒に転写されてしまうという問題である。
【０００８】
もう１点は、バンプなど、アスペクト比が高く膜厚の大きな回路要素を印刷する際、十分にペースト１００３が転写されず、図１５（ｃ）に示すように、刷版１００１の凹部１００２に残渣１００８として残ってしまうという問題である。
【０００９】
これらはいずれも回路不良の原因となり得るため、回避されなければならない。また、後者の場合に生ずる残渣１００８は、刷版１００１を洗浄する際に、除去が困難であるという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、不要なペーストの基板への付着や、刷版における残渣の発生を回避できる凹版印刷を行うことができる印刷装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する印刷装置であって、前記刷版の版面から表面に接着層を有する転写体の当該表面へ回路要素を転写する第１の印刷手段と、前記転写体の表面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触を保った状態で、前記転写体に転写された前記回路要素を前記被印刷面へと転写する第２の印刷手段と、前記転写体の配置姿勢を、前記転写体の接着層を有する面が前記版面と対向する第１の配置姿勢と、前記被印刷面と対向する第２の配置姿勢との間で変更させる転写体配置姿勢変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記第１の印刷手段として、前記版面を前記転写体に圧接させることにより、前記接着層に前記回路要素を接着させ、その後前記版面と前記転写体とを乖離させることにより、前記転写体の表面に回路要素を転写する圧接転写手段を備え、前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記第１の印刷手段として、前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写するレーザ光照射手段を備え、前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する印刷装置であって、前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射するレーザ光照射手段を備え、前記刷版の版面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触かつ対向配置した状態で、前記刷版の裏面にレーザ光を照射することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項２または請求項３に記載の印刷装置であって、前記超音波の照射が、前記転写体の表面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項３または請求項４に記載の印刷装置であって、前記レーザ光の照射が、前記版面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、前記被印刷体を加熱することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する基板加熱転写手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素を加熱した後、前記被印刷面と前記回路要素を接触させることにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する回路要素加熱転写手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９の発明は、凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する方法であって、前記刷版から表面に接着層を有する転写体の当該表面へ回路要素を転写する第１の印刷工程と、前記回路要素が転写された転写体の配置姿勢を、前記転写体の表面が前記刷版の版面と対向する第１の配置姿勢から、前記被印刷面と対向する第２の配置姿勢へと変更させる転写体配置姿勢変更工程と、前記転写体の表面と前記被印刷面とが非接触を保った状態で、前記転写体に転写された前記回路要素を前記被印刷面へと転写する第２の印刷工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載の印刷方法であって、前記第１の印刷工程が、前記版面を前記転写体に圧接させることにより、前記接着層に前記回路要素を接着させ、その後前記印刷面と前記転写体とを乖離させることにより、前記転写体の表面に回路要素を転写する圧接転写工程を含み、前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１の発明は、請求項９に記載の印刷方法であって、前記第１の印刷工程が、前記刷版の裏面に対し前記レーザ光を照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写するレーザ光照射工程を含み、前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波発生工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２の発明は、凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する方法であって、前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、前記刷版の版面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触かつ対向配置した状態で、前記刷版の裏面にレーザ光を照射することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１３の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の印刷方法であって、前記超音波の照射が、前記転写体の表面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４の発明は、請求項１１または請求項１２に記載の印刷方法であって、前記レーザ光の照射が、前記版面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１５の発明は、請求項９に記載の印刷方法であって、前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、前記被印刷体を加熱することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する基板加熱転写工程を含むことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１６の発明は、請求項９に記載の印刷方法であって、前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素を加熱した後、前記被印刷面と前記回路要素を接触させることにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する回路要素加熱転写工程を含むことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
＜印刷装置の構成概要＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る印刷装置１の構成を示すブロック図である。図２は、印刷装置１においてなされる印刷のプロセスを模式的に示す図である。また、図３および図４は、図２の各プロセスにおける印刷の様子を示す断面図である。
【００３３】
印刷装置１は、電子デバイスの製造工程において、半導体や液晶などの基板を被印刷体として、導線や電極、バンプ等の回路要素を含む配線パターンを、はんだペーストなどの粘性物質の厚膜印刷を用いて形成するためのものである。その目的のため、印刷装置１は、図１に示すように、制御部２と、刷版搬送部３と、ペースト充填部４と、基板搬送部５と、印刷部６と、シート搬送部７、シート反転部８とを主として備える。
【００３４】
制御部２は、作業者の指示に応じて、印刷装置１の後述する各部の動作を制御し、印刷を実行させるために備わる。
【００３５】
刷版搬送部３は、印刷を所望する配線パターンに相当する凹部１７（図３）が、エッチング等で形成されている食刻凹版たる刷版９（図２）を、図示しない所定の刷版搬送経路に沿って後述するペースト充填部４や印刷部６へと搬送し、印刷の終了後に図示しない所定の排出位置へと搬送する刷版搬送手段３１を備える。
【００３６】
ペースト充填部４は、刷版９の版面９ｐに形成された凹部１７に、ペースト（はんだペースト）１２を充填するためのペースト充填手段４１を備える。ペースト充填部４においては、刷版９の凹部１７が、ペースト充填手段４１によって、図示しないペースト供給源から供給されたペースト１２にて空隙なく満たされる。
【００３７】
基板搬送部５は、所定の基板搬送経路に沿って、印刷対象たる基板１０（図２）を印刷のための所定位置へと搬送し、印刷の終了後に排出させるための基板搬送手段５１を備える。
【００３８】
印刷部６は、刷版９から基板１０への印刷を行うために備わる。ただし、本実施の形態に係る印刷装置１においては、刷版９から基板１０へ直接印刷するのではなく、刷版９から転写シート１１（図２）へといったん転写した後、転写シート１１から基板１０へとさらに転写する、という２段階印刷が行われる。そのため、印刷部６は、それぞれの段階に対応した第１印刷部６ａと、第２印刷部６ｂとから構成されている。ここで、転写シート１１は、表面に接着層１５を有し、刷版９の版面とほぼ同じ大きさに切り出された薄いシートである。
【００３９】
第１印刷部６ａは、上述のように、刷版９から転写シート１１への転写を担うことから、この転写は、後述するように刷版９と転写シート１１とを圧接させることによりなされる。そのため、第１印刷部６ａには、圧接転写手段６１が備わっている。また、第２印刷部６ｂは、上述のように、転写シート１１から基板１０への転写を担うが、この転写は、超音波を照射することにより生じる振動を利用してなされる。そのため、第２印刷部６ｂには、超音波素子６３および超音波素子走査機構６４が備わっている。超音波素子６３は、内蔵する発振子の振動により、所定の振動数の超音波ＵＳを発することができるものであり、超音波素子走査機構６４によって水平面内の移動、および所定位置への進退動作がなされる。また、転写に際して基板を昇降させる基板昇降手段６２も備わっている。第１印刷部６ａおよび第２印刷部６ｂについての詳細は後述する。
【００４０】
シート搬送部７は、図示しない所定のシート搬送経路に沿って上述の転写シート１１を所定の位置へと搬送し、印刷後に排出するためのシート搬送手段を備える。
【００４１】
シート反転部８は、印刷の際に必要な転写シート１１の反転動作を行うために備わる。このためにシート反転部８は、シート反転手段８１と、シートホルダー８２とを備える。シートホルダー８２は、略四角形の平板であって、その中央部が、刷版９の版面９ｐにおける印刷可能領域と略同サイズに打ち抜かれたものであり、その両面に、図示しない固定手段によって転写シート１１を張設固定可能とされている。また、シート反転手段８１は、矢印ＡＲ１にて示すように、当該シートホルダー８２を反転軸８３を中心として１８０度反転させる。これらについても詳細は次述する。
【００４２】
なお、刷版搬送手段３１、基板搬送手段５１、シート搬送手段７１については、それぞれの搬送対象に適した公知の搬送機構を利用する態様であってよい。また、ペースト充填手段４１についても、公知技術を利用する態様であってよい。
【００４３】
＜印刷装置における印刷＞
次に印刷装置１における印刷のプロセスについて説明する。印刷装置１においては、まず、所定の位置から印刷装置１内に導入された刷版９に対し、ペースト充填部４にてペースト１２がペースト充填手段４１によりその凹部１７に充填され、その後、印刷を実行するために第１印刷部６ａ内の所定位置に配置される。この間の刷版９の搬送は、刷版搬送手段３１によってなされる。なお、ペースト充填手段４１による凹部１７へのペースト１２の充填に際しては、刷版９の版面９ｐに不要な付着物１６が付着してしまうことがある。
【００４４】
一方、図示しないシート供給部に収納されている転写シート１１は、シート搬送手段７１によりシート反転部８へと搬送され、シートホルダー８２のいずれかの面に張設固定される。このとき、図２（ａ）に示すように、刷版９とシートホルダー８２とは、鉛直方向に略一直線上に、かつ、刷版９の版面９ｐと転写シート１１の接着層１５とが対向するように、それぞれが配置される。なお、この時点で、基板１０も後述するようにシートホルダー８２の略鉛直下方に配置されていてもよい。
【００４５】
刷版９と転写シート１１との配置が終了すると、第１印刷部６ａにおける、刷版９から転写シート１１への印刷が実行される。すなわち、圧接転写手段６１が、図２（ａ）において矢印ＡＲ２にて示すように、あるいは図３（ａ）において矢印ＡＲ４にて示すように、刷版９の版面９ｐを転写シート１１の表面の接着層１５へと接近させ、やがては図３（ｂ）のように接触させる。所定の圧力Ｆを与えて所定の時間だけ両者を圧接させた後、圧接転写手段６１が図３（ｃ）において矢印ＡＲ５にて示すように、刷版９を元の位置へと退避させることにより、図２（ｂ）にて示すように、転写シート１１への転写がなされる。
【００４６】
転写された後の刷版９および転写シート１１の状態を示すのが、図３（ｃ）である。すなわち、刷版９の凹部１７に充填されていたペースト１２は、転写シート１１の接着層１５に転写され、転写物１３を形成している。なお、圧接転写手段６１にて刷版９を転写シート１１に圧接させつつ転写がなされること、および転写シート１１の接着層１５とペースト１２との接着力が、ペースト１２と刷版９の凹部１７との界面にはたらいていた粘着力を上回るように与えられることから、転写シート１１への転写において、凹部１７においてペースト１２が残渣となることは回避される。ただし、刷版９の版面９ｐに付着していた不要な付着物１６は、圧接によって転写されてしまい、接着層１５上に不要な転写物１８として残ることとなる。
【００４７】
第１印刷部６ａにおける上述のような転写がなされると、シート反転部８のシート反転手段８１によって、シートホルダー８２が反転軸８３を中心に１８０°反転される。図２（ｃ）および図４（ａ）がこの状態を示している。なお転写物１３は接着層１５および自身の粘性によって保持されているので、反転によって落下することはない。また、シート反転手段８１によるシートホルダー８２の反転は、シートホルダー８２が反転可能な間隔を設けることにより、シートホルダー８２と刷版９および基板１０とが略鉛直方向に配列した状態で行われてもよいし、刷版９および基板１０が、シートホルダー８２の反転時にはこれを妨げない位置に退避する態様であってもよい。
【００４８】
一方、図示しない基板収納部に収納されていた基板１０は、あらかじめ、基板搬送手段５１によって図示しない所定の基板搬送経路に沿って搬送され、第２印刷部６ｂの所定位置に配置されている。このとき、基板１０は、シートホルダー８２の略鉛直下方に、基板１０の被印刷面１０ｐと上述の反転を受けた後の転写シート１１の接着層１５を有する面とが、対向するように配置される。
【００４９】
転写シート１１と基板１０とが上述のような配置関係をとると、第２印刷部６ｂにおける転写シート１１から基板１０への転写、すなわち、基板への配線パターンの印刷が実行される。
【００５０】
まず、基板昇降手段６２によって、基板１０が図２（ｃ）において矢印ＡＲ３にて示すように、転写物１３に接する位置へと移送される。両者が接すると、超音波素子走査機構６４によって転写シート１１の裏面の上方近傍へと配置された超音波素子６３が、制御部２の制御のもとに、図４（ｂ）に示すように、例えば１ＭＨｚ程度の周波数を有する超音波ＵＳを転写シート１１の裏面へ向けて発する。超音波素子６３は超音波素子走査機構６４によって、矢印ＡＲ６に示すように水平面内にて走査自在とされているが、印刷対象である配線パターンの配置データをあらかじめ制御部２に読み込ませておくことにより、転写シート１１の表面において転写物１３が存在する箇所の直上にのみ、超音波ＵＳが照射される。これにより、転写物１３と転写シート１１の接着層１５とが接着している箇所に選択的に超音波ＵＳによる振動を生じさせることができる。
【００５１】
超音波ＵＳが所定の時間だけ照射された後、図４（ｃ）において矢印ＡＲ７のにて示すように、基板昇降手段６２によって、基板１０が転写シート１１から引き離されると、超音波ＵＳによって選択的な振動により、転写物１３のみが接着層１５から引き離されることとなる。すなわち、基板１０の被印刷面１０ｐには、所望の配線パターン１４が形成されることとなる。一方、転写シート１１に存在していた不要な転写物１８へは超音波ＵＳを照射していないので転写物１８は振動していない。このため、不要な転写物１８はそのまま転写シート１１に残存し、基板１０に転写されることはない。
【００５２】
基板１０への印刷が終了すると、基板１０は基板搬送手段５１よって所定位置まで搬送され、乾燥処理等を施されることとなる。本実施の形態に係る印刷装置１は、そのための乾燥処理手段を備えていてもよい。またシートホルダーに張設固定されていた転写シート１１は、固定を解かれ、シート搬送手段７１によって図示しない所定の廃棄位置まで搬送され、廃棄される。その後、新たな転写シート１１がシートホルダー８２に固定され、新たな基板１０が所定の位置に配置されることで、次回の印刷が実行される。これを繰り返すことで、所定の枚数の基板１０に対し連続して印刷がなされることとなる。
【００５３】
以上、説明したように、本実施の形態に係る印刷装置１は、接着力と超音波による振動とを利用することで、基板１０への不要なペースト１２の付着や、残渣の発生を回避でき、膜厚が大きく、高アスペクト比の配線パターンであっても、設計されたとおりの膜厚、線幅、あるいは面積などを実現する印刷を行うことができる。
【００５４】
＜第２の実施の形態＞
高アスペクト比であって、設計されたとおりの配線パターンを印刷するための態様は、第１の実施の形態には限定されない。本実施の形態においては、第１の実施の形態とは異なり、レーザ光を用いてそれらを実現できる印刷を行う態様について説明する。
【００５５】
＜印刷装置の構成概要＞
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る印刷装置１０１の構成を示すブロック図である。図６は、印刷装置１０１においてなされる印刷のプロセスを模式的に示す断面図である。
【００５６】
印刷装置１０１は、図５に示すように、制御部２と、刷版搬送部３と、ペースト充填部４と、基板搬送部５と、印刷部１６０と、レーザ発光部１７０を主として備える。なお、本実施の形態に係る印刷装置１０１において、第１の実施の形態に係る印刷装置１と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付しており、その説明については省略する。
【００５７】
印刷部１６０は、レーザ照射手段１６１と当該レーザ照射手段１６１を水平面内にて走査するための走査機構１６２とを主として備える。また、レーザ発光部１７０は、例えばＫｒＦレーザやＹＡＧレーザなどのレーザ光の発光源である。レーザ照射手段１６１は、レーザ発光部１７０にて発光されたレーザ光ＬＳ１のビーム径を光学的に調整し、基板１０へと照射させることができる。
【００５８】
＜印刷装置における印刷＞
次に本実施の形態においてなされる印刷のプロセスについて説明する。印刷装置１０１においても、まず、刷版９が所定の位置から印刷装置１０１内に導入され、ペースト充填部４にてペースト１２がペースト充填手段４１によりその凹部１７に充填された後、印刷部１６０内の所定位置に配置される。なお、本実施の形態において用いられる刷版９は、高い透光性を有する高い素材（例えば石英）にて作成されたものであることが望ましい。一方、基板１０も、図示しない基板収納部から基板搬送手段５１によって搬送され、印刷部１６０の所定位置に配置される。このとき、図６（ａ）に示すように、印刷部１６０においては、刷版９の版面９ｐが鉛直下方を、基板１０の被印刷面１０ｐが鉛直上方を向き、かつ、両者が対向するように配置される。なお、その際の両者の間隔をＤ１、刷版９の凹部１７の深さをＤ２とすると、Ｄ１がＤ２よりもわずかに大きい、すなわち、
Ｄ１−Ｄ２＞０ （式１）
かつ、
Ｄ１−Ｄ２〜０ （式２）
となる関係を満たすように配置される。
【００５９】
刷版９と基板１０とがこのように配置されると、走査機構１６２によって、レーザ照射手段１６１が刷版９の裏面の鉛直上方に配置される。そして、制御部２の制御のもとに、レーザ発光部１７０から発せられたレーザ光ＬＳ１が、刷版９の裏面へと照射される。その際、レーザ照射手段１６１は走査機構１６２によって、矢印ＡＲ６に示すように水平面内にて走査自在とされているが、印刷対象である配線パターンの配置データをあらかじめ制御部２に読み込ませておくことにより、ペースト１２が充填されている凹部１７の直上の領域１０２にのみ、レーザ光ＬＳ１が照射される。
【００６０】
刷版９は透光性であることから、領域１０２に照射されたレーザ光ＬＳ１は領域１０２直下のペースト１２に容易に到達する。したがって、領域１０２直下のペースト１２の温度が上昇する。すると、ペースト１２の粘度の低下や、溶媒成分の気化さらには熱膨張が局所的に生じる。その結果、ペースト１２の落下を妨げていた粘着力が低下し、図６（ｂ）において矢印ＡＲ９にて示すように、凹部１７に充填されていたペースト１２が、鉛直下方へと移動する。その移動の先には基板１０が位置しているので、刷版９から離脱したペースト１２は、そのままただちに基板１０に転写され、所望の配線パターン１４が形成される。すなわち、印刷が実行されたこととなる。
【００６１】
式１および式２の関係が満たされていると、基板１０へと転写されるまでの時間はわずかである。また、刷版９と基板１０とは非接触であり、かつ、いったん基板１０に転写されたペースト１２が再び刷版９に接触して付着することもない。従って、基板１０に転写されるまでの間に、凹部１７に充填されていたときの形状からペースト１２が大きく変形する可能性は低いといえ、形成された配線パターン１４の精度は非常によいものであるといえる。また、凹部１７の底部近傍にあるペースト１２が、もっとも加熱を受け、熱膨張しやすいので、凹部１７に残渣が生じることも回避される。さらに、刷版９の版面９ｐにペースト充填に際して付着物１６が生じたとしても、この部分はレーザ光ＬＳ１の照射を受けないので、直接加熱はされない。従って、基板１０への付着は回避される。
【００６２】
以上、説明したように、本実施の形態に係る印刷装置１０１においても、第１の実施の形態と同様に、基板１０への不要なペースト１２の付着や、残渣の発生を回避することができる。また、直進性が高いレーザを利用して選択的に転写が行われるので、不要な付着物が基板１０へと付着する可能性をより低減できる。また、転写の際にペーストが変形することがないので、より精度よく配線パターン１４を形成することができる。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
さらに、第１および第２の実施の形態における印刷プロセスを組み合わせることにより、印刷を行うこともできる。第３の実施の形態として、これを説明する。
【００６４】
＜印刷装置の構成概要＞
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る印刷装置２０１の構成を示すブロック図である。図８は、印刷装置２０１においてなされる印刷のプロセスの一部を模式的に示す断面図である。
【００６５】
印刷装置２０１は、第１の実施の形態に係る印刷装置１と同様に、転写シート１１を用いて印刷を行うが、転写シート１１へのペースト１２の転写に、第２の実施の形態に係る印刷装置１０１にて用いられたレーザ光ＬＳ１を利用する。このため、印刷装置２０１は、図７に示すように、制御部２と、刷版搬送部３と、ペースト充填部４と、基板搬送部５と、シート搬送部７と、シート反転部８と、レーザ発光部１７０と、印刷部２６０とを主として備える。なお、本実施の形態に係る印刷装置２０１において、第１の実施の形態に係る印刷装置１および第２の実施の形態に係る印刷装置２０１と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付しており、その説明については省略する。
【００６６】
上述のように、印刷装置２０１においては、２段階印刷が実行されることから、印刷部２６０は、第１印刷部２６０ａと第２印刷部２６０ｂとから構成される。第１印刷部２６０ａは、印刷装置１０１の印刷部１６０と同様に、レーザ照射手段１６１と走査機構１６２とを備えるほか、刷版昇降手段２６１をさらに備える。刷版昇降手段２６１は、レーザ光ＬＳ１による転写シート１１への転写の際には刷版９と転写シート１１とを第２の実施形態と同様に式１および式２を満たす位置に配置する必要がある一方で、シート反転手段８１により転写シート１１を反転する際には、刷版９を退避させる必要があることから、刷版９をそれらの状況に応じて移動させるために備わるものである。第２印刷部２６０ｂは、印刷装置１の第２印刷部６ｂと同様に、基板昇降手段６２と、超音波素子６３と、超音波素子走査機構６４とを備える。
【００６７】
＜印刷装置における印刷＞
次に、本実施の形態における印刷プロセスについて説明する。本実施の形態においても、刷版９、転写シート１１、及び基板１０がそれぞれの所定位置に配置されるに至るプロセスは、図２にて示した第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、ペースト１２が凹部１７に充填された刷版９の版面９ｐと、転写シート１１の接着層１５を有する面とが、まずは対向配置される。ただし、刷版９と転写シート１１との間隔は、式１および式２を満たす必要がある。なお、基板１０も、後段の処理に至るまでに、第１の実施の形態と同様に、所定位置に配置されていればよい。
【００６８】
刷版９と転写シート１１とが所定の位置に配置されると、図８（ａ）に示すように、第１印刷部２６０ａにおいて、図６の場合と同様に、走査機構１６２によって、レーザ照射手段１６１が刷版９の裏面の鉛直上方に配置される。以降、転写シート１１の接着層１５上へペースト１２が転写されるまでのプロセスは、転写先が転写シート１１である点を除けば、第２の実施の形態において基板１０へと転写される場合と同様である。
【００６９】
転写シート１１へとペースト１２が転写された後は、シート反転手段８１によって転写シートが１８０°反転され、次に第２印刷部２６０ｂにて超音波素子６３により転写シート１１に振動が与えられて、その結果、基板１０への転写が行われるが、これについては第１の実施の形態と同様のプロセスにて実行される。
【００７０】
本実施の形態においては、例えば、第１印刷部２６０ａにおけるレーザ光ＬＳ１の照射に伴って、図８（ｂ）に矢印ＡＲ１１にて示すように、付着物１６の一部が落下し、図８（ｃ）のように転写シート１１の接着層１５上に不要な転写物２０２として付着してしまった場合でも、第１の実施の形態にて示したように、当該転写物２０２は、転写シート１１上に残存し、基板１０に付着することは回避される。
【００７１】
以上、説明したように、本実施の形態においては、レーザ光ＬＳ１を利用することにより、刷版９に残渣が生じるのを確実に回避すると共に、超音波素子６３による振動を局所的に与えることで、所望する配線パターンのみを確実に基板１０上に形成することができる。
【００７２】
＜第４の実施の形態＞
第２および第３の実施の形態においては、レーザ光を照射して刷版を加熱することで、ペースト粘着力を低下させて、刷版に残渣が生じることを回避していたが、この原理は、刷版の洗浄において利用することができる。以下に、これを説明する。
【００７３】
＜刷版洗浄装置の装置構成＞
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る刷版洗浄装置３０１の構成を示すブロック図である。図１０は、刷版洗浄装置３０１の各部の配置を説明する図である。図１１は、刷版洗浄装置３０１においてなされる洗浄について模式的に示す図である。
【００７４】
刷版洗浄装置３０１は、印刷に使用された刷版を、有機溶剤を含有する洗浄液と、レーザ光とを利用して洗浄するための装置である。その目的のため、刷版洗浄装置３０１は、図９に示すように、制御部３２０と、刷版搬送部３３０と、洗浄液処理部３４０と、洗浄部３５０と、レーザ発光部３６０と、窒素ガス処理部３７０とを主として備える。
【００７５】
制御部３２０は、作業者の指示に応じて、刷版洗浄装置３０１の後述する各部の動作を制御し、刷版の洗浄を実行させるために備わる。
【００７６】
刷版搬送部３３０は、洗浄の対象となる刷版を、図示しない所定の刷版搬送経路に沿って、洗浄槽３５３に備わる保持ピン３５４上へと搬送し、洗浄の終了後に図示しない所定の排出位置へと搬送する刷版搬送手段３３１を備える。刷版搬送手段３３１は、刷版３０２の搬送に適した公知の搬送手段を用いることができる。
【００７７】
洗浄液処理部３４０は、洗浄液Ｗの洗浄槽３５３への供給を担う洗浄液供給手段３４１と、その排出を担う洗浄液排出手段３４２とを備える。ここで、洗浄液Ｗは、印刷に用いられているペーストを溶解する溶解能を有する、例えばシンナーなどの有機溶剤である。洗浄液供給手段３４１および洗浄液排出手段３４２は、例えばポンプであり、洗浄液貯留槽３４３から供給管３４４を通じ、洗浄槽３５３へと洗浄液Ｗを供給し、洗浄後の汚れた洗浄液Ｗを、廃液管３４６を通じて廃液槽３４５へと排出する。なお、途中にフィルターが設けられた循環供給路によって、洗浄液Ｗが循環供給される態様であってもよい。
【００７８】
洗浄部３５０は、洗浄液Ｗを貯留した洗浄槽３５３に浸漬した刷版３０２に、鉛直上方からレーザ光ＬＳ２を照射して、刷版３０２の洗浄処理を行うためのものである。洗浄槽３５３の底部には、刷版３０２を載置するための保持ピン３５４が複数備わっている。保持ピン３５４は、例えば刷版３０２の端部に設けられている図示しない保持用の凸部を嵌合保持する。刷版３０２は、この保持ピン３５４によって洗浄槽３５３内の中空に保持されて、両面が洗浄液Ｗに触れた状態で洗浄に供される。
【００７９】
刷版３０２へのレーザ光ＬＳ２の照射は、レーザ発光部３６０にて発光されたレーザ光ＬＳ２がレーザ照射手段３５１によって所定のビーム径に光学的に調整された後、走査機構３５２に備わる反射ミラー３５２Ｍに反射されることによりなされる。レーザ発光部３６０は、第２の実施の形態に係る印刷装置１０１に備わるレーザ発光部１７０と同様に、例えばＫｒＦレーザやＹＡＧレーザなどのレーザ光の発光源である。走査機構３５２は、反射ミラー３５２Ｍの姿勢を制御することにより、レーザ光ＬＳ２の照射位置を図１０において矢印ＡＲ１２に示すように変化させることができる。これにより、刷版３０２に対しレーザ光ＬＳ２を走査させつつ照射することができる。
【００８０】
また、図１０においては図示を省略しているが、図１１に示すように、洗浄槽３５３は洗浄室３５５の内部に配置されている。洗浄室３５５は密閉が可能であり、窒素ガス処理部３７０の作用によって、内部を任意の圧力の窒素ガス雰囲気に保つことができる。洗浄室３５５を不活性な窒素ガス雰囲気に保ちつつ密閉することにより、洗浄液Ｗからの有害成分の揮発や、レーザ光によるに加熱に伴う不慮の化学反応などに対する、作業者の安全が確保される。窒素ガス処理部３７０は、そのために、窒素ガス供給手段３７１と窒素ガス排気手段３７２とを備えている。
【００８１】
窒素ガス供給手段３７１は、バルブ３７４の開閉等を行うことにより、流量を制御しつつ、窒素ガス供給源３７３から配管３７５を経て洗浄室３５５内へ窒素ガスを導入する。また、窒素ガス排気手段３７２は、バルブ３７７の開閉等を行うことにより、流量を制御しつつ、配管３７８を経て窒素ガス排気口３７６へと窒素ガスを排気させる。あるいはポンプなどを備えることにより、洗浄室３５５内の気体を強制排気させることが可能な態様であってもよい。
【００８２】
なお、レーザ照射手段３５１および走査機構３５２は、洗浄室３５５内部に設けられる態様であってもよいし、洗浄室３５５外に設けられ、洗浄室３５５が備える透過窓を通じて刷版３０２にレーザ光ＬＳ２を照射する態様であってもよい。
【００８３】
＜洗浄装置における洗浄＞
次に本実施の形態においてなされる刷版の洗浄について説明する。図１１は、刷版３０２が凹版である場合の洗浄の様子を示している。まず、所定の位置から刷版洗浄装置３０１内に導入された印刷後の刷版３０２が、刷版搬送手段３３１によって、所定の搬送経路を経て洗浄槽３５３内の保持ピン３５４に保持される。なお、刷版３０２としては凹版だけでなく貫通版も洗浄が可能であるが、凹版である場合は、裏面をレーザ光ＬＳ２が照射される上面側にして保持する態様が望ましい。また、レーザ光ＬＳ２が照射されるが洗浄液Ｗは、あらかじめ供給されていてもよいし、刷版３０２の保持後に供給される態様であってもよい。
【００８４】
その後、洗浄室３５５が密閉され、窒素ガス処理部３７０によって洗浄室３５５の内部が窒素ガス雰囲気とされると、レーザ照射手段３５１および走査機構３５２によって、刷版３０２に対しレーザ光ＬＳ２が照射される。印刷後の刷版３０２においては、凹部３０３に残渣３０４が生じていたり、あるいは肉眼では判別が困難な程度の微小な付着物３０５が各部に付着していることがあり得る。これらは、洗浄液Ｗのみの作用によってある程度は溶解除去が可能であるが、凹部３０３が高いアスペクト比を有する場合などは、例えば超音波による洗浄も併用していたとしても、十分な洗浄が困難であった。本実施の形態においては、レーザ光ＬＳ２を刷版３０２の裏面に照射するので、そうしたアスペクト比の高い凹部３０３を有する場合であっても、加熱によって残渣３０４や付着物３０５が脱離が促されるので、これらは刷版３０２から確実に除去される。
【００８５】
付着物３０５等で汚れた洗浄液Ｗは、洗浄液排出手段３４２によって適宜排出され、代わりに洗浄液供給手段３４１によって清浄な洗浄液Ｗが供給されるので、刷版３０２への付着物３０５などの再付着は抑制される。
【００８６】
洗浄が終了すると、洗浄室３５５が大気圧に戻された後、開放され、洗浄済の刷版３０２が取り出され、排出される。
【００８７】
以上、説明したように、本実施の形態に係る刷版洗浄装置３０１は、レーザ光を照射することで付着物の脱離を促進するので、高いアスペクト比の凹部を有する刷版であっても、十分な清浄度が確保できる。
【００８８】
＜変形例＞
第１および第３の実施の形態においては、転写シート１１から基板１０への転写を、超音波素子６３にて超音波ＵＳを照射することにより行っていたが、これに代わり、例えば、基板１０を加熱することにより転写を行ってもよい。
【００８９】
図１２は、これを説明する図である。図１２（ａ）は、基板１０が転写物１３と接触した状態で、ランプ４０１にて基板を加熱する態様、また、図１２（ｂ）は、基板１０が転写物１３と接触した状態で、基板の直下に配した例えばホットプレートなどのヒータ４０２が基板を加熱する態様を示している。いずれの場合も、基板１０を加熱することで、転写物１３と基板１０との密着力を高めて、両者の接着を促進する。転写シート１１と転写物１３との密着力よりも、加熱した基板１０と転写物１３との密着力が上回るようにそれぞれの密着力を調整しておくことで、基板昇降手段６２が基板１０引き下げることによる基板１０への転写物１３への転写を、精度よく行うことができる。
【００９０】
また、基板１０を加熱することが望ましくない場合は、図１３に示すように、転写の前にあらかじめ転写物１３を加熱しておくことで、基板１０との密着力を確保することもできる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、転写物１３の底部にヒータ４０３を近接させて当該底部を加熱した後に、図１３（ｂ）に示すように、基板１０を接触させることで、図１２に示した場合と同様に、転写物１３と基板１０との密着力を高めることも可能である。
【００９１】
これらの態様は、配線パターン全体を一括して処理することができるので、転写に要する時間が短縮される。
【００９２】
また、第１および第３の実施の形態においては、転写シート１１は、刷版９の版面９ｐとほぼ同じ大きさに切り出されている態様であったが、これに変わり、連続したシートであってもよい。図１４は、これを説明する図である。図１４において、転写シート５０１は収納部５０２から引き出され、シート反転部５０４に巻掛けられ、巻取部５０３で巻き取られる、幅が一定の長尺状をなすものである。シート反転部５０４は、回転中心５０５を中心に、１ステップに９０°ずつ回転する四角柱をなしており、その四角柱の一辺の長さＬは、刷版９の幅よりもやや大きく設定されている。すなわち、シート反転部５０４が１ステップ、すなわち、９０°回転するたびに、転写シート５０１は、長さＬずつ進むことになる。この場合、刷版９から転写シート５０１へのペーストの転写と、転写シート５０１から基板１０への超音波素子６３によるペーストの転写が同時に行われ、これらが終了するたびにシートが長さＬずつ送られて、次の処理が引き続き行われることになる。
【００９３】
第４の実施の形態においては、反射ミラー３５２Ｍを用いたレーザ光ＬＳ２の照射を行っていたが、これに代わり、刷版３０２の上方に、水平面内で走査可能なビーム照射口を設け、これを走査しつつレーザ光を照射する態様であってもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項１６の発明によれば、被印刷面への回路要素の転写過程において、接着機能を利用することにより、転写体の表面と被印刷面との接触を避けるように構成しているため、刷版の版面に付着している不要な回路要素形成材料が、被印刷体に付着するのを防ぐことができる。
【００９５】
特に、請求項２ないし請求項８、および、請求項１０ないし請求項１６の発明によれば、刷版の凹部に残渣を残すことなく、印刷することができる。
【００９６】
特に、請求項４および請求項１２の発明によれば、回路要素に生じる変形を最小限にとどめた印刷をすることができる。
【００９７】
特に、請求項５、請求項６、請求項１３、および請求項１４の発明によれば、回路要素のみを選択的に転写させることができるので、回路要素の印刷精度をより高めることができる。
【００９８】
特に、請求項７、請求項８、請求項１５、および請求項１６の発明によれば、回路要素全体を一括して処理することができるので、転写に要する時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る印刷装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】印刷装置１においてなされる印刷のプロセスを模式的に示す図である。
【図３】転写シート１１へ転写のプロセスを模式的に示す図である。
【図４】基板１０へののプロセスを模式的に示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る印刷装置１０１の構成を示すブロック図である。
【図６】印刷装置１０１においてなされる印刷のプロセスを模式的に示す断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る印刷装置２０１の構成を示すブロック図である。
【図８】印刷装置２０１においてなされる印刷のプロセスの一部を模式的に示す断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る刷版洗浄装置３０１の構成を示すブロック図である。
【図１０】刷版洗浄装置３０１の各部の配置を説明する図である。
【図１１】刷版洗浄装置３０１においてなされる洗浄について模式的に示す図である。
【図１２】基板１０を加熱することによる基板１０への転写について模式的に示す図である。
【図１３】転写物１３を加熱することによる基板１０への転写について模式的に示す図である。
【図１４】長尺状の転写シートを用いた場合について説明する図である。
【図１５】従来の凹版による印刷を説明する図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１ 印刷装置
９、３０２ 刷版
９ｐ 版面
１０ 基板
１０ｐ 被印刷面
１１、５０１ 転写シート
１５ 接着層
３０１ 刷版洗浄装置
３５３ 洗浄槽
３５４ 保持ピン
３５５ 洗浄室
３７３ 窒素ガス供給源
３７６ 窒素ガス排気口
５０２ 収納部
５０３ 巻取部
５０４ シート反転部
５０５ 回転中心
８２ シートホルダー
８３ 反転軸
ＬＳ１、ＬＳ２ レーザ光
ＵＳ 超音波
Ｗ 洗浄液

Claims (16)

1. 凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する印刷装置であって、
   前記刷版の版面から表面に接着層を有する転写体の当該表面へ回路要素を転写する第１の印刷手段と、
   前記転写体の表面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触を保った状態で、前記転写体に転写された前記回路要素を前記被印刷面へと転写する第２の印刷手段と、
   前記転写体の配置姿勢を、前記転写体の接着層を有する面が前記版面と対向する第１の配置姿勢と、前記被印刷面と対向する第２の配置姿勢との間で変更させる転写体配置姿勢変更手段と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第１の印刷手段として、前記版面を前記転写体に圧接させることにより、前記接着層に前記回路要素を接着させ、その後前記版面と前記転写体とを乖離させることにより、前記転写体の表面に回路要素を転写する圧接転写手段を備え、
   前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射手段を備えることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第１の印刷手段として、前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写するレーザ光照射手段を備え、
   前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射手段を備えることを特徴とする印刷装置。
4. 凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する印刷装置であって、
   前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射するレーザ光照射手段を備え、
   前記刷版の版面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触かつ対向配置した状態で、前記刷版の裏面にレーザ光を照射することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写することを特徴とする印刷装置。
5. 請求項２または請求項３に記載の印刷装置であって、
   前記超音波の照射が、前記転写体の表面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする印刷装置。
6. 請求項３または請求項４に記載の印刷装置であって、
   前記レーザ光の照射が、前記版面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする印刷装置。
7. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、前記被印刷体を加熱することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する基板加熱転写手段を備えることを特徴とする印刷装置。
8. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記第２の印刷手段として、前記転写体の表面に転写された前記回路要素を加熱した後、前記被印刷面と前記回路要素を接触させることにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する回路要素加熱転写手段を備えることを特徴とする印刷装置。
9. 凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する方法であって、
   前記刷版から表面に接着層を有する転写体の当該表面へ回路要素を転写する第１の印刷工程と、
   前記回路要素が転写された転写体の配置姿勢を、前記転写体の表面が前記刷版の版面と対向する第１の配置姿勢から、前記被印刷面と対向する第２の配置姿勢へと変更させる転写体配置姿勢変更工程と、
   前記転写体の表面と前記被印刷面とが非接触を保った状態で、前記転写体に転写された前記回路要素を前記被印刷面へと転写する第２の印刷工程と、
   を備えることを特徴とする印刷方法。
10. 請求項９に記載の印刷方法であって、
    前記第１の印刷工程が、前記版面を前記転写体に圧接させることにより、前記接着層に前記回路要素を接着させ、その後前記印刷面と前記転写体とを乖離させることにより、前記転写体の表面に回路要素を転写する圧接転写工程を含み、
    前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波照射工程を含むことを特徴とする印刷方法。
11. 請求項９に記載の印刷方法であって、
    前記第１の印刷工程が、前記刷版の裏面に対し前記レーザ光を照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写するレーザ光照射工程を含み、
    前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、超音波を前記転写体の裏面へと照射することにより前記回路要素を前記被印刷面へと転写させる超音波発生工程を含むことを特徴とする印刷方法。
12. 凹版である刷版を用いた印刷により被印刷体に回路要素形成材料からなる回路要素を形成する方法であって、
    前記刷版の裏面に対しレーザ光を照射するレーザ光照射工程を備え、
    前記刷版の版面と前記被印刷体の被印刷面とが非接触かつ対向配置した状態で、前記刷版の裏面にレーザ光を照射することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写することを特徴とする印刷方法。
13. 請求項１０または請求項１１に記載の印刷方法であって、
    前記超音波の照射が、前記転写体の表面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする印刷方法。
14. 請求項１１または請求項１２に記載の印刷方法であって、
    前記レーザ光の照射が、前記版面において前記回路要素が存在する位置の裏面にのみに行われることを特徴とする印刷方法。
15. 請求項９に記載の印刷方法であって、
    前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素と前記被印刷面とが接した状態で、前記被印刷体を加熱することにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する基板加熱転写工程を含むことを特徴とする印刷方法。
16. 請求項９に記載の印刷方法であって、
    前記第２の印刷工程が、前記転写体の表面に転写された前記回路要素を加熱した後、前記被印刷面と前記回路要素を接触させることにより、前記回路要素を前記被印刷面へと転写する回路要素加熱転写工程を含むことを特徴とする印刷方法。

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