JP4127492B2

JP4127492B2 - ペーストバンプ形成方法、及びペーストバンプ形成装置

Info

Publication number: JP4127492B2
Application number: JP2002237132A
Authority: JP
Inventors: 厚志小林; 和夫梅田; 剛角田; 章坂本; 隆広佐原; 仁志田中; 正幸長島; 峰明衛藤; 弘之白金; 直人亀川; 崇之寺内
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: JP2004006577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線基板の層間接続に供するバンプの形成方法、ペーストバンプ形成装置、及び多層プリント配線板の製造方法に係り、更に詳細には、導体ペーストをスクリーン印刷技術を用いて印刷することによりペーストバンプを形成するペーストバンプ形成方法、ペーストバンプ形成装置、及び多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多層プリント配線板の製造方法として、銅箔上に導電性ペーストをスクリーン印刷して略円錐状の微小なペーストバンプを形成し、この銅箔をプリプレグと他の銅箔と重ねてプレスすることにより絶縁基板両面の銅箔間の電気的導通を形成する方法がＢ２ｉｔ法（TM）として知られている。
【０００３】
図８は代表的なＢ２ｉｔ法によるバンプ形成方法を模式的に描いた図である。
【０００４】
図８に示したように、このＢ２ｉｔ法では配線板又は金属箔１０８に対向かつ離間してスクリーンマスク１０５を配置する。スクリーンマスク１０５は、スクリーンマスク張設部１０３、１０４に張設されている。また、スクリーンマスク１０５は、導電性ペースト１０６を配線板または金属箔１０８に移動転写し付着させるための吐出孔１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，…を備えている。
【０００５】
スキージ１０１は、線状にスクリーンマスク１０５を押し下げ、スクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８とが当接するようにする。この状態でスキージ１０１は図中右から左に移動（当接線状と垂直方向に移動）するが、その際にスキージ１０１の前方に接してスクリーンマスク１０５上に導電性ペースト１０６が存在するようにしておく。
【０００６】
このような状態でのスキージ１０１の移動により、導電性ペースト１０６はスキージ１０１の直下付近ではその一部が吐出孔１０５ｂに充填される。吐出孔１０５ｂに充填された導電性ペースト１０６はスキージ１０１が移動しスクリーンマスク１０５が配線板又は金属箔１０８から離間し始めると、粘着力や表面張力により一部は配線板や金属箔１０８に引っ張られ、一部は吐出孔１０５ｂ（１０５ｃ）に残留するように引っ張られる。
【０００７】
スクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８との距離が更に大きくなると、一部が吐出孔１０５ｃ（１０５ｄ，１０５ｅ）に残り、配線板又は金属箔１０８に引っ張られた部分は分断されて先端が尖った形状で配線板又は金属箔１０８に付着する。
【０００８】
この先端の尖った形状の導電性ペースト（以下、先端の尖った形状の導電性ペーストを「ペーストバンプ」という。）を乾燥させて硬化し、半硬化状態の絶縁基板（プリプレグ）を貫通させて層間接続部材として供する。このようなスクリーン印刷による層間接続部材は細かいピッチで形成することができ、配線板に要求されるファインピッチ化の要請に応え得るものとして用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなペーストバンプ１０７には、絶縁基板を貫通するためにある程度の高さが必要とされる。また配線板で必要とされるファインピッチ化が更に進むと、高さを維持したままで底面積に対して相対的に高さが高い形状、いわゆる高アスペクト比を備えた形状であることが求められる。
【００１０】
このような観点でＢ２ｉｔ法によるペーストバンプ形成法を見てみると、高アスペクト比化には一定の限界が存在する。これは上記のようにペーストバンプの高さはスクリーンマスク１０５と配線板又は金属箔１０８とが離間したときに、導電性ペースト１０６が配線板又は金属箔１０８に付着して引っ張られる量によって決まるからである。従って単純には吐出孔１０５ａ（１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ）の容積を大きくして吐出孔１０５ａ等に充填される導電性ペースト１０６の量を増加させればよいので、例えばスクリーンマスク１０５の厚さを大きくすることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、このようにスクリーンマスク１０５を厚くしても吐出孔１０５ａ等に引っ張られて残留する量も多くなり、配線板や金属箔１０８側に付着される量は単純には増加しない。このため、上記のようなペーストバンプ形成方法で十分な高さのペーストバンプを形成するためには、上記のようなスキージ操作を繰り返し行うことにより何回かに分けて少しずつ積み上げることによりペーストバンプの高さを高める方法が一般的である。例えば高さ２００μm程度のペーストバンプを形成するために２〜４回に分けて導電性ペーストを積み上げているのが一般的である。
【００１２】
しかし導電性ペーストを一回印刷するたびに乾燥工程と位置合わせ工程、更にスキージ工程を繰り返し行わなければならず、工数が増大して低コスト化の障害となるという生産コスト上の問題がある。
【００１３】
本発明は上記従来の問題に鑑みてなされた発明である。すなわち本発明は少ない印刷回数で所望の高さのペーストバンプを形成することのできるペーストバンプ形成方法、ペーストバンプ形成装置、及び多層プリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するめため、本発明のペーストバンプの形成方法は、被印刷体表面上に、孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、
前記スクリーンマスクの下面に、前記スクリーンマスクの孔の半径よりも大きい半径の開口部を有するスペーサを、前記スクリーンマスクの孔と前記スペーサの開口部を対応させて配設し、
前記スキージ部材を、前記導電性ペーストが前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく前記空間内に充填されるよう、前記被印刷体表面に沿って移動させることを特徴とする。
【００１５】
上記ペーストバンプ形成方法において、前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる方法として、前記スクリーンマスクと前記被印刷体との間にスペーサを介在させる方法が挙げられる。
【００１６】
上記方法において、前記孔の下側に前記孔より大径の空間を備えたスクリーンマスクを用いることにより前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる方法が挙げられる。
【００１７】
上記方法における一例として、前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる距離ｄは、例えば次式ｄ＝０．０５ｔ〜１．5ｔ（ｔは孔の高さ）で表される。
【００１８】
上記方法において、前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる距離ｄを具体的に表せば、例えばｄ＝５０〜５００μmである。
【００１９】
上記方法において、前記導電性ペーストの例として、１００〜１００００cps/25℃の粘度を有する組成物を挙げることができる。
【００２０】
上記方法において、前記スキージ部材の一回の移動で前記孔内に充填される導電性ペースト量は、例えば、５×１０^−８〜１×１０^−４ｃｃである。
【００２１】
上記方法において、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面から離間させる離間速度を一定に維持してもよい。
【００２２】
上記方法において、前記離間速度は、例えば５×１０^−７〜０．１m／secである。
【００２３】
上記方法において、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面から離間させる際の離間角度を一定に維持することも可能である。
【００２４】
上記方法において、前記離間角度は、例えば０〜４５°である。
【００２５】
本発明に係るペーストバンプ形成装置は、被印刷体を固定する載置台と、前記載置台の上部に前記載置台と平行に張持され、バンプ形成位置に孔を備えた可撓性のスクリーンマスクと、前記孔の半径よりも大きい半径の開口部を有し、前記開口部を前記孔と対応させて配設されたスペーサと、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、前記スキージ部材の移動速度を、前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記スクリーンマスクの孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく充填するよう、制御するスキージ部材移動速度制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る他のペーストバンプ形成装置は、被印刷体を固定する載置台と、前記載置台の両端に配設され、それぞれスクリーンマスク端部を昇降可能に保持する一組の保持部材と、前記一組の保持部材の間に張持され、バンプ形成位置に孔を備えた可撓性のスクリーンマスクと、前記孔の半径よりも大きい半径の開口部を有し、前記開口部を前記孔と対応させて配設されたスペーサと、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、前記保持部材と前記スキージ部材とを駆動して、前記孔内に充填される導電性ペースト量、前記スクリーンマスクと前記被印刷体表面とが離間する離間速度、及び／又は前記スクリーンマスクと前記被印刷体表面とが離間するときに形成される離間角度が一定になるように制御して、前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記スクリーンマスクの孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく充填するよう、制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る更に別のペーストバンプ形成装置は、上記各ペーストバンプの形成装置において、前記スクリーンマスク上の前記スキージ部材の移動方向上流側に導電性ペーストを供給するノズルが配設されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、スクリーンマスクと被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ作業を行うので、孔から充填される導電性ペースト量が増大する。その一方で充填された導電性ペーストの側面の相当部分はスクリーンマスクと接触していない。そのため、スクリーンマスクを被印刷体表面から離間させる際にスクリーンマスク側に奪われる導電性ペースト量が可及的に減り、一回の印刷で所望の高さのペーストバンプを形成することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、スクリーンマスクと被印刷体とが離間するときの離間速度や離間角度等が一定に維持されるので、ペーストバンプ形成時の条件が均一化し、高さの均一な多数のペーストバンプを形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明に係るペーストバンプ形成装置の概略構成を示した全体図である。図１に示すように、本発明に係るペーストバンプ形成装置は、銅箔やプリント配線板等の「被印刷体」を載置して固定するための載置台１０と、この載置台１０の両端に配設された「保持部材」としてのスクリーンホルダ（以下単に「ホルダ」という。）４０，５０と、これらホルダ４０とホルダ５０との間に張持されたスクリーンマスク２０と、このスクリーンマスク２０の上面に接してこのスクリーンマスク２０を載置台１０上に固定された被印刷体表面に押圧するように付勢されたスキージ部材６０から構成されている。
【００３１】
ホルダ４０及び５０は昇降可能に配設されており、図示しない駆動機構により載置台１０上に固定された被印刷体から接離可能に配設されている。前記駆動機構は図示しない制御部によりその動作を制御されている。ホルダ４０，５０は通常は載置台１０上に固定された被印刷体表面から所定距離例えば数ミリ程度離間した位置にあり、後述するスクリーンマスク２０と被印刷体表面との間に所定距離の間隙を形成する位置に停止している。
【００３２】
スキージ部材６０は前記ホルダ４０とホルダ５０との間に張持されたスクリーンマスク２０の上面上に配設された細長い板状の部材であり、前記スクリーンマスク２０の幅方向すなわち図１の垂直方向にわたって配設されている。スキージ部材６０の材質としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、又は、上記金属系スキージ先端に上記ゴム系材料を貼り合わせた複合材料等が挙げられる。スキージ部材６０の厚さとしては例えば０．１〜３０ｍｍのものを用いるのが一般的である。
【００３３】
このスキージ部材６０は前記スクリーンマスク２０を載置台１０表面、実際には載置台１０上に固定された被印刷体の表面に向けて付勢されており、前記スクリーンマスク２０を被印刷体表面に押圧する。更に前記スキージ部材６０は図示しない駆動機構により前記スクリーンマスク２０のスキージ方向、すなわち図中左右方向に移動可能に配設されている。
【００３４】
また、スキージ部材６０の移動方向上流側には印刷組成物供給用のノズル７０が配設されており、スキージ部材６０とスクリーンマスク２０との接触点の直前の位置に所定量の印刷組成物例えば導電性ペースト８０を供給するようになっている。なお、この印刷組成物供給用のノズル７０には余分な印刷組成物（導電性ペースト８０）を回収し還流させる吸引ノズル（図示省略）を更に備えていても良い。
【００３５】
前記ホルダ４０及びホルダ５０間にわたり張持されたスクリーンマスク２０は可撓性材料からなる薄板状の部材である。スクリーンマスク２０を構成する材料としては、可撓性を備えた材料であれば良く、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ブタジエンゴム等の合成樹脂又は天然樹脂を挙げることができる。
【００３６】
スクリーンマスク２０の厚さとしては例えば３０μｍ乃至１０００μｍ程度のものを用いるのが一般的である。被印刷体上に形成されるペーストバンプの形状や高さを考慮すると、スクリーンマスク２０としては厚さ５０μｍ乃至３００μｍのものを用いるのが好ましい。スクリーンマスク２０が厚すぎると導電性ペーストの充填が困難になったりスキージ操作が円滑に行えなくなるおそれがあるからである。反対にスクリーンマスク２０が薄すぎると十分な量の導電性ペーストを充填できなくなくなったり、機械的強度が低下するおそれがあるからである。
【００３７】
図１の小円Ａに示したように、スクリーンマスク２０の所定位置、正確にはペーストバンプ形成位置には微細な孔２１が穿孔されている。この孔２１は後述する導電性ペースト等の印刷組成物を充填し保持するためのものであり、孔２１の直径は最終的に得られるペーストバンプの直径に対応する。従って、例えば直径２００μｍのペーストバンプを形成する場合には直径約２００μｍの孔２１を形成しておく。代表的には直径が５０μｍ乃至１０００μｍ程度の孔２１を形成するのが一般的である。被印刷体上に形成されるペーストバンプの形状や高さを考慮すると、孔２１としては直径約１００μｍ乃至４００μｍのものを用いるのが好ましい。直径が大きすぎるとペーストバンプの底面半径が大きくなりすぎるためであり、直径が小さすぎると導電性ペーストが銅箔３上にうまく転写されないおそれがあるからである。
【００３８】
同じく図１小円Ａ内に示したように、上記スクリーンマスク２０の図中下面側にはスペーサ３０が配設されている。このスペーサ３０はスキージ部材６０がスクリーンマスク２０を被印刷体表面に押圧しながら一つの孔２１上面を通過する際に前記孔２１の下面と被印刷体上面とを所定距離だけ離間させるための部材である。
【００３９】
このスペーサ３０の材質としては、スキージ部材６０通過時に孔２１下面と被印刷体表面とを所定距離だけ確実に離間させられるものであれば良い。例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真ちゅう等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ブタジエンゴム等の合成樹脂又は天然樹脂を挙げることができる。スペーサ３０は代表的には厚さ５０μｍ乃至５００μｍのものを用いる。被印刷体表面に形成するペーストバンプの高さを考慮すると、厚さ１００μｍ乃至３５０μｍのスペーサ３０を用いるのが好ましい。スペーサ３０が厚すぎると、孔２１と銅箔３との離間距離が大きくなりすぎて導電性ペーストの転写が困難になるおそれがあるからである。反対にスペーサ３０が薄すぎると、一回のスキージで充填される導電性ペースト量が不足して一回のスキージで所望の高さのペーストバンプを形成できないおそれがあるからである。
【００４０】
図１の小円Ａ内に示したように、スペーサ３０のうち前記スクリーンマスク２０の孔２１の下側には開口部３１が形成されている。この開口部３１はその上側に形成された孔２１内に充填された導電性ペースト８０と被印刷体表面との間に空間を形成するためのものである。従って前記孔２１の下端面から約５０μｍ乃至５００μｍ離れていることが求められ、開口部３１の直径としては約１００μｍ乃至４００μｍのものが好ましい。
【００４１】
図２は本実施形態に係るスクリーンマスク２０をその下面側から見たときの平面図である。図２に示したように、本実施形態に係るスクリーンマスク２０の下面側表面にはスペーサ３０が配設されており、孔２１に対して開口部３１がそれぞれ同心円状に形成されている。
【００４２】
図１及び図２に示したように孔２１の半径ｒに比べて開口部３１の半径Ｒは大きくなっている。孔２１から充填された導電性ペースト８０がスペーサ３０の開口部３１の内壁に付着しないようにするため開口部３１の半径Ｒは貫通孔２１の半径ｒに比べて十分大きいことが必要である。半径ｒと半径Ｒの比はｒ：Ｒ＝１：１．１〜２であるのが好ましい。半径比が上記範囲より小さいと貫通孔２１から充填された導電性ペースト８０がスペーサ３０の開口部３１の内壁に付着して略円錐形のペーストバンプが形成されなくなるおそれがあるからである。反対に半径比が上記範囲より大きいとスキージ時の押圧力で孔２１の下部と銅箔３表面とが接近しすぎて所望の高さや形のペーストバンプが得られなくなる可能性があるからである。更にこれらの孔２１や開口部３１の平面形状は上記円形の他、三角形や四角形等の多角形であってもよい。
【００４３】
スペーサ３０の形成方法としては前記スクリーンマスク２０と異なる材料のスペーサ３０を前記スクリーンマスク２０に張り合わせる方法や、前記スクリーンマスク２０と同じ材料からなるスペーサ３０を張り合わせる方法、或いは厚手の板状体を用意してその上側をスクリーンマスク２０として利用し、その下側をスペーサ３０として利用する方法などが考えられる。
【００４４】
また開口部３１の形成方法としてはレーザー加工、プラズマ加工、エッチング加工、ドリリング加工、放電加工などの方法を用いることができる。図３は貫通孔２１と開口部３１の変形例の断面図である。開口部３１の断面形状としては、図１に示したような二枚型のスクリーンに設けた凸型孔のほか、図３（ａ）に示したようなダルマ凸型、図３（ｂ）に示したような円柱と円錐台との結合型、図３（ｃ）に示したような円錐型、図３（ｄ）に示したようなお椀型のものを挙げることができる。
【００４５】
次に本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１を用いてペーストバンプを形成する際の動作について説明する。本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１を用いてペーストバンプを形成するには、まず載置台１０上に被印刷体を固定する。
【００４６】
本実施形態のペーストバンプ形成装置１で使用する被印刷体とは、例えば剛直或いは可撓性のプリント配線基板、銅箔等の金属箔、ガラス板、セラミック板等を挙げることができる。本実施形態では例えば銅箔３を用いた場合を想定して説明すると、最初にペーストバンプを形成しようとする銅箔３を載置台に固定する。
【００４７】
次いでこの状態でペーストバンプ形成装置１を作動させると、スキージ部材６０がスクリーンマスク２０を銅箔３の表面に押圧しながら銅箔３表面に沿って図中右から左に向かって移動を開始する。それと同時にスキージ部材６０の移動方向上流側すなわち図中スキージ部材６０のすぐ左側に配設されたノズル７０から導電性ペーストが供給される。
【００４８】
なお、ここで用いる導電性ペースト８０としては、せん断速度５ｍｍ／ｓｅｃ−１において粘度３００〜２００００ｃｐｓ／２５℃、０．２〜０．８のチクソトロピー特性を持つフェノール樹脂やエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂からなるマトリックス中に銀粒子等の導電性微粒子を分散させた銀ペーストが挙げられる。
【００４９】
スキージ部材６０がスクリーンマスク２０を銅箔３表面に押圧しながら移動し、スキージ部材６０が孔２１上部を通過するときに導電性ペースト８０が孔２１を経由して充填される。図４（ａ）〜図４（ｃ）はスキージ部材６０が孔２１上部を通過する際の状態を模式的に示した断面図である。
【００５０】
図４（ａ）のようにスキージ部材６０の移動方向前側すなわち図中スキージ部材６０の左側に所定量の導電性ペースト８０が維持されながらスキージ部材６０が図中右から左へ移動し、孔２１の上部付近にさしかかると、孔２１周辺のスクリーンマスク２０は銅箔３表面方向に押圧される。このとき孔２１の下側にはスペーサ３０が配設されているので、孔２１の下端部と銅箔３表面とはスペーサ３０の厚さ分だけ離間している。
【００５１】
スキージ部材６０が孔２１上部を通過するときに、図４（ｂ）に示したように、スキージ部材６０の先端で押圧された導電性ペースト８０が孔２１内に充填される。このときの導電性ペースト８０の孔２１及び孔２１下端部と銅箔３との隙間に充填される導電性ペースト８０の量はスキージ部材６０の移動速度Ｓにより影響される。この移動速度Ｓは適正値かつ一定値であることが求められる。
【００５２】
移動速度Ｓは孔２１の中、及び、孔２１下端と銅箔３との隙間が図４（ｃ）に示したように導電性ペースト８０が略円柱体を成すように充填されるような速度であることが求められる。例えば本実施形態のペーストバンプ形成装置１を用いて上記導電性ペーストを用いる場合には、移動速度Ｓは５×１０^−３〜０．１ｍ／ｓｅｃ．であるのが望ましい。移動速度Ｓが速すぎると十分な量の導電性ペースト８０が孔２１及び孔２１下部と銅箔３との隙間に十分充填されないからであり、移動速度が遅すぎるとスクリーンマスク２０と銅箔３との離間速度Ｖが小さくなりすぎて形成されるペーストバンプ８１の形状が所望の形状にならないからである。
【００５３】
一回のスキージ操作で孔２１及びその下部の銅箔３との隙間に充填されるべき導電性ペーストの適正量は、孔２１の内部とその下側の銅箔との隙間を埋める円柱形の空間を満たす量である。いま孔２１の半径をｒとし、マスクパターン２０の孔２１の厚さをｔとし、孔２１下端と銅箔３との距離をｄとすると、導電性ペースト８０充填量の適正値ＰｖはＰｖ＝πｒ^２（ｔ＋ｄ）で与えられる。この導電性ペースト８０総充填量の適正値Ｐｖの値は５×１０−８〜１×１０^−４ｃｃであるのが好ましい。導電性ペースト８０総充填量が上記範囲を超えると所望の形状のペーストバンプが形成されないおそれがあるからであるためであり、導電性ペースト８０総充填量が上記範囲を下回ると形成されるペーストバンプの高さが不十分になり、２回以上のスキージが必要になるからである。
【００５４】
図５は本実施形態に係るスクリーンマスク２０が銅箔３から離間する時の状態を示した断面図である。スキージ部材６０が孔２１上部を通過して適正量Ｐｖの導電性ペースト８０が充填された後、孔２１の上部にスキージ部材６０が居なくなると、孔２１付近のスクリーンマスク２０には図中下向きの押圧力がなくなるためスクリーンマスク２０に作用する張力によりスクリーンマスク２０は銅箔３から離間しようとして図５（ａ）に示したような上向きの引張力が作用する。この引張力はそのまま前記充填された導電性ペースト８０を上下方向に引き離す力として作用し、図５（ｂ）に示したように、この引張力により導電性ペースト８０は成形され、図５（ｃ）に示したような略円錐形のペーストバンプ８１が形成される。
【００５５】
いま、孔２１上部をスキージ部材６０が通過する前後に孔２１を介して充填された導電性ペースト８０に作用する力を検証する。図４（ｂ）に示したように孔２１上部をスキージ部材６０が通過する際のスキージ部材６０の移動速度をＳ、スクリーンマスク２０（スペーサ３０）と銅箔３表面とのなす角度（離間角度）をθとすると、図４（ｃ）のようにスキージ部材６０が孔２１上部を通過した直後に孔２１付近のスクリーンマスク２０（及びスペーサ３０）とを離間させる図中上向きの速度（離間速度）ＶはおよそＶ∝ｋＳtanθの関係を満たす（ｋはスクリーンマスク２０及びスペーサ３０に作用する張力と充填された導電性ペースト８０の粘着力に基づく補正係数である）。
【００５６】
この式から、充填された導電性ペースト８０の離間速度Ｖを一定にするためにはスキージの移動速度Ｓ及び離間角度θを一定値に維持することが好ましいことが分かる。更に補正係数ｋのうち、充填された導電性ペースト８０の粘着力に基づく因子は充填された導電性ペースト８０の量に関係するため、導電性ペースト８０の充填量を一定に維持することが好ましいことが理解される。
【００５７】
なお離間角度シータの値は０〜４５°であるのが好ましい。離間角度シータが上記範囲を下回ると所望の高さのペーストバンプが形成されないからであり、離間角度シータが上記範囲を上回ると所望の形状のペーストバンプが得られないからである。
【００５８】
また離間速度Ｖの値は５×１０^−７〜０．１ｍ／ｓｅｃであるのが好ましい。離間速度Ｖが上記範囲を下回ると所望の高さのペーストバンプが形成されないからであり、離間速度Ｖが上記範囲を上回ると所望の形状のペーストバンプが得られないからである。
【００５９】
いま図４（ｃ）に示したように孔２１の内部とその下側の銅箔３との空間に充填された導電性ペースト８０が図５（ａ）〜図５（ｂ）のように上下方向に引き伸ばされ、最終的に図５（ｃ）に示したような略円錐形状のペーストバンプ８１に成形されると仮定する。図４（ｂ）〜図５（ｃ）までの操作の間、一貫して孔２１内は導電性ペースト８０で満たされていると仮定すると、ペーストバンプ８１の形成に寄与する導電性ペースト８０は孔２１の下端部と銅箔３との間に充填された円柱形状の導電性ペースト８０ａである。この導電性ペースト８０ａは図５（ａ）〜図５（ｃ）に示したように次の離間工程で上下方向に引っ張られ、前記導電性ペースト８０ａの半分が図５（ｃ）に示したような最終的に銅箔３上に形成されるペーストバンプ８１となる。充填直後の導電性ペースト８０ａの体積はπｒ^２ｄ２で表され、その半分がペーストバンプ８１になると考えると、ペーストバンプ８１の体積はおよそπｒ^２ｄ×１／２となる。一方、ペーストバンプ８１の底面半径をｒ、最終的な高さをｈとすると、ペーストバンプの体積はペーストバンプが完全な円錐と仮定した場合πｒ^２ｈ×１／３で表される。この体積を前記求めた体積と等しいと置くと、ｈ＝ｄ×３／２の関係が得られる。この関係式より、最終的なペーストバンプ８１の高さからスペーサ３０のおよその厚さｄが求められる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、次式ｈ＝ｄ２×３／２の関係を満たす厚さｄ２のスペーサ３０を下面側に配設したスクリーンマスク２０を用いているので、所望の高さｈのペーストバンプ８１を一回のスキージ操作で形成することができる。
【００６１】
また、スキージ速度Ｓや離間速度Ｖ、離間角度θを一定に維持することにより、多数のペーストバンプ８１，８１，…を高さのバラツキを可及的小さく抑えて形成することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下本発明の第２の実施形態について説明する。なお本実施形態のうち、構造や形態が同じ部材については同じ番号を付し、重複する内容については説明を省略する。
【００６３】
本実施形態に係るペーストバンプ形成装置では、スキージ部材６０、ホルダ４０，５０の動作を制御することにより、スキージ速度Ｓ、離間速度Ｖ、離間角度θが終始一定になるように制御する構成とした。
【００６４】
図６は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１１の制御系を示したブロック図である。図６に示したように、本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１１では、スキージ部材６０を駆動するスキージ駆動系６１、ホルダ４０及びホルダ５０をそれぞれ駆動するホルダ駆動系４１，５１が制御部９０に接続されており、この制御部９０により統括的に制御されている。
【００６５】
図７は本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１１の作動状態を模式的に示した断面図である。本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１１では、図７（ａ）に示したようにスキージ操作開始当初のスキージ部材６０が図中右端にあるときにはホルダ５０は低い位置にあり、この時点での離間角度すなわちスキージ部材６０移動方向後ろ側（図中右側）のスクリーンマスク２０（スペーサ３０）と銅箔３表面とがなす角度はθである。
【００６６】
図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示したように、スキージ部材６０が図中左方向にスキージ速度Ｓで移動すると、スキージ部材６０の移動に伴ってホルダ５０は上方に移動し、離間角度が常に前記角度θとなるように駆動される。この間スキージ部材６０は常に一定のスキージ速度Ｓで移動する。ホルダ５０の上下動に合わせてホルダ４０も上下動し、スクリーンマスク２０に作用する張力を一定に保っている。
【００６７】
本実施形態に係るペーストバンプ形成装置１１では、スキージ部材６０の移動速度Ｓを一定にし、更にホルダ４０及びホルダ５０を上下動させることにより離間角度θを常に一定に保っている。そのため、スクリーンマスク２０の長手方向（図中左右方向）にわたって多数配設された全ての孔２１（開口部３１）に対してスキージ速度Ｓと離間角度θとが同じ条件でスキージ操作がなされる。そのため、全ての孔２１（開口部３１）に関して略同じ条件で導電性ペースト８０の充填と銅箔３への転写が行われる。その結果、全てのペーストバンプ８１の高さのバラツキが可及的に小さく抑えられる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーンマスクと被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ作業を行うので、孔から充填される導電性ペースト量が増大する。その一方で充填された導電性ペーストの側面の相当部分はスクリーンマスクと接触していない。そのため、スクリーンマスクを被印刷体表面から離間させる際にスクリーンマスク側に奪われる導電性ペースト量が可及的に減り、一回の印刷で所望の高さのペーストバンプを形成することができる。
【００６９】
また、本発明によれば、スクリーンマスクと被印刷体とが離間するときの離間速度や離間角度等が一定に維持されるので、ペーストバンプ形成時の条件が均一化し、高さの均一な多数のペーストバンプを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の概略の全体図である。
【図２】第１の実施形態に係るスクリーンマスクを下面側から見た平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る孔と開口部の変形例の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るスキージ部材の孔上部通過時の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るスクリーンマスクの銅箔離間時の断面図である。
【図６】第２の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の制御系のブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係るペーストバンプ形成装置の作動状態の断面図である。
【図８】従来のペーストバンプ形成装置の断面図である。
【符号の説明】
３…銅箔（被印刷体）、２０…スクリーンマスク、２１…孔、3０…スペーサ、３１…開口部、４０…ホルダ、５０…ホルダ、６０…スキージ部材、７０…ノズル、８０…導電性ペースト、８１…ペーストバンプ、９０…制御部。

Claims

被印刷体表面上に、孔を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスクを張持し、前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧するスキージ部材を前記被印刷体表面に沿って移動することにより前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に充填し、前記スクリーンマスクが前記被印刷体表面から離間するときの引張力で前記空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、
前記スクリーンマスクの下面に、前記スクリーンマスクの孔の半径よりも大きい半径の開口部を有するスペーサを、前記スクリーンマスクの孔と前記スペーサの開口部を対応させて配設し、
前記スキージ部材を、前記導電性ペーストが前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく前記空間内に充填されるよう、前記被印刷体表面に沿って移動させることを特徴とするペーストバンプの形成方法。
前記スキージ部材の移動速度を、前記導電性ペーストが前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく充填されるよう、制御することを特徴とする請求項１記載のペーストバンプの形成方法。
前記導電性ペーストは、略円柱体をなすよう前記空間内に充填されることを特徴とする請求項１又は２記載のペーストバンプの形成方法。
前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる距離が、次式ｄ＝０．０５ｔ〜１．５ｔ（ｔは孔の高さ）で表される距離ｄであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載のペーストバンプ形成方法。
前記スクリーンマスクの厚みが３０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記スキージ部材の移動時に前記孔下面と前記被印刷体とを離間させる距離が、５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記導電性ペーストが、１００〜１００００ｃｐｓ／２５℃の粘度を有する組成物であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記スキージ部材の一回の移動で前回スキージ時に前記貫通孔内に残留したペースト量と追加充填される導電性ペースト量の和（総充填量）が、５×１０^−８〜１×１０^−４ｃｃであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面から離間させる離間速度を一定に維持することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記離間速度が５×１０^−７〜０．１ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項９に記載のペーストバンプ形成方法。
前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面から離間させる際の離間角度を一定に維持することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のペーストバンプ形成方法。
前記離間角度が０〜４５°であることを特徴とする請求項１１に記載のペーストバンプ形成方法。
被印刷体を固定する載置台と、
前記載置台の上部に前記載置台と平行に張持され、バンプ形成位置に孔を備えた可撓性のスクリーンマスクと、
前記孔の半径よりも大きい半径の開口部を有し、前記開口部を前記孔と対応させて配設されたスペーサと、
前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、
前記スキージ部材の移動速度を、前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記スクリーンマスクの孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく充填するよう、制御するスキージ部材移動速度制御手段と
を具備することを特徴とするペーストバンプ形成装置。
被印刷体を固定する載置台と、
前記載置台の両端に配設され、それぞれスクリーンマスク端部を昇降可能に保持する一組の保持部材と、
前記一組の保持部材の間に張持され、バンプ形成位置に孔を備えた可撓性のスクリーンマスクと、
前記孔の半径よりも大きい半径の開口部を有し、前記開口部を前記孔と対応させて配設されたスペーサと、
前記スクリーンマスクを前記被印刷体表面に押圧しながら前記被印刷体表面に沿って移動するスキージ部材と、
前記保持部材と前記スキージ部材とを駆動して、前記孔内に充填される導電性ペースト量、前記スクリーンマスクと前記被印刷体表面とが離間する離間速度、及び／又は前記スクリーンマスクと前記被印刷体表面とが離間するときに形成される離間角度が一定になるように制御して、前記スクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを前記スクリーンマスクの孔と前記被印刷体表面とで画定される空間に前記スペーサの開口部の内壁に付着することなく充填するよう、制御する制御部と、
を具備することを特徴とするペーストバンプ形成装置。
前記スクリーンマスク上の前記スキージ部材の移動方向上流側に導電性ペーストを供給するノズルが配設されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載のペーストバンプ形成装置。