JP4235326B2 - 印刷方法及び印刷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板、電子部品等の被印刷体に導電性ペースト等の印刷剤を印刷する印刷方法及び印刷装置に関し、詳しくは、印刷パターンにしたがって貫通孔が形成された印刷マスクを被印刷体から離間させる際に、該貫通孔に充填された印刷剤を破損することなく該印刷マスクを離間させる印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷パターンに対応して貫通孔が形成された印刷マスクと、該印刷マスクを保持する印刷マスク保持部とを用いた印刷方法及び印刷装置が知られている。
この種の印刷方法及び印刷装置においては、まず、印刷マスク保持部によって印刷マスクが被印刷体の印刷面に接触するように保持される。そして、印刷マスクの貫通孔に印刷剤を充填する。その後、印刷マスク保持部及び被印刷体の少なくとも一方を移動させることにより印刷マスクと被印刷体とを離間させる。このとき、該貫通孔に充填された印刷剤の該被印刷体への密着力によって該印刷剤が被印刷体の印刷面上に残り、該印刷剤からなる印刷パターンが該被印刷体上に印刷される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記印刷剤の密着力は、被印刷体に対してだけでなく、印刷剤の囲む貫通孔内の壁面に対しても作用するので、該貫通孔に充填された印刷剤は該貫通孔内の壁面にも密着しようとする。この貫通孔内の壁面への密着力に起因して、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷剤と該貫通孔の壁面との間において該離間の方向にズリ応力が発生してしまう。このズリ応力は、該貫通孔の壁面の凹凸に該貫通孔内の印刷剤が引っかかることによっても発生してしまう。
上記ズリ応力により、該貫通孔に充填された印刷剤の被印刷体との密着面から遠い部分（以下「印刷剤上部」という。）には、該印刷マスクと共に離間する方向の力が強く作用してしまう。一方、貫通孔内の印刷剤の被印刷体に近い部分（以下「印刷剤下部」という。）には、被印刷体との密着力によって該被印刷体と共に密着し続けようとする力が強く作用する。これらの相反する方向の力が、貫通孔内の印刷剤上部と印刷剤下部のそれぞれに作用するため、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該貫通孔に充填された印刷剤が分断され、良好な印刷パターンを印刷することができない場合があった。
また、印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤は被印刷体の印刷面（例えばウェハのパッド）にタッキング力で粘着しているが、この印刷剤の上方向（印刷マスクの離間方向）に働くズリ応力は、上記印刷面から印刷剤を引き剥がすことがある。これは、該貫通孔への印刷剤の目詰まりとなるため、良好な印刷が損なわれる結果となる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤が分断されたり、そのまま該貫通孔の中に残って目詰まりとなったりすることなく、良好な印刷パターンを形成することができる印刷装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜６の発明は、貫通孔を有する印刷マスクを被印刷体に接触させた状態で保持する印刷マスク保持手段と、該貫通孔に印刷剤を充填する印刷剤充填手段と、該印刷剤が充填された印刷マスクと該被印刷体とを離間させる離間手段とを備え、該離間のときに該貫通孔に充填された印刷剤が該被印刷体の印刷面に密着した状態で該貫通孔から抜けることで、該貫通孔に充填された印刷剤を該被印刷体の印刷面に印刷する印刷装置において、少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から、該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、該貫通孔内の印刷剤を該被印刷体側に押圧するように該印刷剤にエア圧を加えるエア加圧手段を設けたものである。
【００１８】
この印刷装置においては、印刷マスク保持手段で保持された印刷マスクの貫通孔に印刷剤充填手段で印刷剤を充填し、離間手段で該印刷剤が充填された部分と該被印刷体とを離間させる。この離間の際、少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、エア加圧手段で上記エア圧を加える。このエア加圧により、該貫通孔に充填されている印刷剤のうち該貫通孔の壁面との間のズリ応力で印刷マスクと一緒に移動しようとする部分を、被印刷体側に押圧する。これにより、該貫通孔内の印刷剤が分断されずに被印刷体の印刷面上に密着し、印刷パターンが形成される。
【００１９】
そして、請求項１の発明は、上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、該エア加圧用可動部を、該印刷剤充填用可動部の移動方向下流側に設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
この印刷装置においては、印刷剤充填用可動部を駆動部で駆動することにより、該印刷剤充填用可動部をエア加圧用可動部とともに印刷マスクの表面に沿って移動させる。この移動の際に、該印刷剤充填用可動部に対しては印刷剤圧入部により印刷剤を圧入し、該エア加圧可動部に対してはエア圧入部によりエアを圧入する。これらの印刷剤及びエアの圧入を行いつつ、離間手段で印刷マスクと被印刷体とを離間させる際、該印刷剤の圧入により該印刷剤充填用可動部内の印刷剤が印刷マスクの貫通孔に充填される。そして、該エアの圧入により該エア加圧用可動部内のエアが、該貫通孔に充填されている印刷剤のうち該貫通孔の壁面との間のズリ応力で印刷マスクと一緒に移動しようとする部分に加えられ、該部分を被印刷体側に押圧する。
【００２１】
また、請求項２の発明は、上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、該印刷剤充填用可動部が該印刷マスクの表面に沿って往復動し、該往復動のいずれの向きについても該印刷剤の充填動作が可能なようし、上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、該エア加圧用可動部を該印刷剤充填用可動部の移動方向両側に設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この印刷装置においては、印刷剤充填用可動部が往復動のいずれの方向に移動する場合でも、該印刷剤充填用可動部の移動方向上流側に設けたエア加圧用可動部で加えられたエア圧により、該印刷剤充填用可動部で印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤を被印刷体側に押圧することができる。
【００２３】
なお、上記請求項２の印刷装置においては、上記印刷剤充填用可動部及び上記エア加圧用可動部の移動の向きに基づいて該エア加圧用可動部に対するエア圧入条件を制御する制御手段を設け、該印刷剤充填用可動部の移動方向上流側に設けたエア加圧用可動部にのみエアを圧入するように構成してもよい。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記エア加圧用可動部と上記印刷剤充填用可動部とを一体成型したことを特徴とするものである。
【００２５】
この印刷装置においては、上記エア加圧用可動部と上記印刷剤充填用可動部とを一体成型することにより、該エア加圧用可動部の該印刷剤充填用可動部に対する位置調整が不要となる。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、該端部の位置の設定を調整する調整手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２７】
この印刷装置においては、上記被印刷体に対する上記印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、上記エア加圧用可動部の端部の位置を調整することにより、該端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、該端部を該印刷マスク側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
この印刷装置においては、上記被印刷体に対する上記印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、上記エア加圧用可動部の端部を該印刷マスク側に付勢し、該端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか一の印刷装置において、上記エア加圧手段を、上記印刷剤の上記貫通孔への充填が完了する位置から該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置に向かって上記エア圧が段階的に低くなるように構成したことを特徴とするものである。
【００３１】
この印刷装置においては、貫通孔の壁面と印刷剤との密着力の低下に応じて該印刷剤に加えるエア圧を段階的に低くし、該貫通孔から抜けようとする印刷剤に過剰なエア圧が加わらないようにすることにより、該印刷剤が該エア圧で吹き飛ばされないようにする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、半導体素子（半導体チップ）が多数形成された被印刷体としてのウェーハに印刷剤としてのクリーム半田等の導電性ペーストからなるバンプ電極を印刷する印刷方法及び印刷装置に適用した実施形態について説明する。
【００３３】
図２は実施形態に係る印刷装置の概略構成図である。この印刷装置において、貫通孔からなる印刷用パターンが形成された印刷マスク２はプラスチック材で構成され、その対向している２辺の端部（図中の左右の両端部）に枠体２ｂが取り付けらている。この印刷マスク２の枠体２ｂは、印刷マスク保持手段としての保持部材４ａ，４ｂで挾むように保持されている。そして、この両端部の保持部材４は、図示しないボールネジ等で構成された駆動機構により、図中の上下方向に独立して駆動可能になっている。この駆動機構はウェーハ１と印刷マスク２とを離間させる離間手段として用いられ、後述するように、導電性ペーストの印刷は、図中の左側の保持部材４ａを矢印Ａ方向に移動させることにより、印刷マスク２をウェーハ１から順次離間させながら行われる。
【００３４】
上記バンプ電極を印刷する電子部品としてのウェーハ１は、電極形成面が上面になるようにステージ５上に保持されている。このステージ５の下面には、図２の紙面に垂直な面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に該ステージ５を駆動する駆動手段が設けられている。この駆動手段は、正逆回転可能なステッピングモータ６と、ボールねじ及び該モータ６で回転駆動される図示しないナット等からなる上下動機構７とを用いて構成されている。
【００３５】
また、上記印刷マスク２は、例えばエキシマレーザからの紫外レーザ光を用いたアブレーション加工などによって貫通孔２ａが形成される。このアブレーション加工で貫通孔２ａを形成した場合は、該貫通孔２ａの内壁面が、後述のように該貫通孔に充填した印刷物質としての導電性ペーストの粘度が高まっても該導電性ペーストが貫通孔内に目詰まりせずスムーズに抜けるような平滑な面になる。
【００３６】
上記ステッピングモータ６は、制御手段としてのＣＰＵ等からなる制御装置（不図示）等で制御される。このステッピングモータ６を回転制御することにより、上記ステージ５を上下方向に駆動し、上記ウェーハ１を印刷マスク２に接触する印刷位置に移動したりすることができる。
【００３７】
上記印刷位置に移動したステージ５の上方には、印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３を充填する印刷剤充填手段としての充填装置８が設けられている。この充填装置は、印刷マスク２に接触して矢印Ｂ方向に移動する充填部材８０、該充填部材８０を駆動する図示しない駆動部、導電性ペーストとしての導電性ペーストを充填部材８０に圧入する印刷剤圧入部（以下「ペースト圧入部」という。）等を備えている。
【００３８】
図１は、上記充填部材８０の部分断面斜視図である。この充填部材８０は、印刷マスク２側に印刷剤供給口（以下「供給口」という。）８０１ａを有し導電性ペースト３を収容した状態で該印刷マスク２の表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部（以下「ペースト充填部」という。）８０１を有している。そして、この充填部８０１と一体的に、印刷マスク２側に開口８０２ａを有し該印刷マスク２の表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部（以下「エア加圧部」という）８０２が形成されている。この充填部材８０のペースト充填部８０１の供給口８０１ａ及びエア加圧部８０２の開口８０２ａは、導電性ペーストの充填時に移動させる方向（図中Ｂ方向）と交差する交差方向（図中Ｃ方向）に延在するように形成されている。また、上記供給口８０１ａ及び開口８０２ａは、印刷マスク２の貫通孔２ａよりも十分大きくなるように設定されている。
【００３９】
上記充填部材８０のペースト充填部８０１の上部には、導電性ペーストを圧入しながら補給する補給口８０１ｂを有し、該補給口８０１ｂにペースト圧入部からのペースト補給ホース８１１が連結される。この補給口８０１ｂは、上記交差方向（図中Ｃ方向）に沿って複数形成され、ペースト充填部８０１内の空洞に導電性ペーストが均一に補給されるようになっている。
また、図３に示すように、上記ペースト圧入部を、ペースト充填部８０１の上部に取り付けられる中継部材８１２と、導電性ペースト３を加圧して供給する図示しない加圧供給装置と、該加圧供給装置と該中継部材８１２とを連結する中継ホース８１３とにより構成し、この中継部材８１２を係止する係止部８０１ｃを、ペースト充填部８０１の上部に形成してもよい。この中継部材８１２の内壁とペースト充填部８０１の係止部８０１ｃの上面とにより中継収容スペースが形成され、この中継収容スペース内の導電性ペースト３が該係止部８０１ｃの長手方向に複数形成された複数の補給口８０１ｂを通ってペースト充填部８０１内に補給される。なお、この中継部材８１２は、充填部材８０と一体成型してもよい。
【００４０】
また、上記エア加圧部８０２の上部には、エアーを導入するための導入口８０２ｂを有し、該導入口８０２ｂにエアコンプレッサ等からなるエア圧入部からのエア供給ホース８２１が連結される。なお、導電性ペーストに比してエアの粘性が低いため、該導入口８０２ｂはエア加圧部８０２の中央部１箇所に設けるだけでもよい。また、上記エア供給ホース８２１の途中に開閉制御可能な電磁弁を設け、上記エア加圧部８０２へのエアの供給を制御できるように構成してもよい。
【００４１】
上記充填部材８０は、弾性材料（例えば、ウレタンゴム，シリコンゴムなどのエラストマ樹脂）で一体成型している。さらに、図１に示すように、上記供給口８０１ａ及び開口８０２ａ近傍の壁の厚みを他の部分よりも薄くすることにより、印刷マスク２の表面凹凸に追従しやすくしている。ただし、ウェハ表面及び印刷マスク表面が十分に平滑な場合は、充填部材８０の先端部（スキージブレード部）は、ガラス、金属、セラミックスなどの高剛性のもので形成してもよい。さらに、充填部材８０の長手方向の両端部は、ペースト流出防止の封止板で閉じられている。これにより、充填部材８０のペースト充填部８０１の供給口８０１ａ及びエア加圧部８０２の開口８０２ａがウェーハ１の印刷面で塞がれて密閉空間とすることができる。
【００４２】
図４は、上記構成の印刷装置を用いて導電性ペースト３からなるバンプ電極を印刷している印刷部の拡大図であり、図５は各印刷ステップの説明図である。
この印刷装置では、上記充填装置８の充填部材８０を図中Ｂ方向に移動させながら、該印刷マスク２の一方の端部（図４の例では充填部材８０の移動方向上流側に相当する左側の端部）を図中Ａ方向の上方に持ち上げている。この充填部材８０が移動する際に、ペースト充填部８０１により、ウェーハ１に接触している印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３が充填される（図５（ａ）参照）。そして、該ペースト充填部８０１の上流側に位置するエア加圧部８０２により、ウェーハ１から離間し始めている印刷マスク２の貫通孔２ａ内に存在する導電性ペーストからなるバンプ電極３０に対してエア圧が加えられ、図中矢印Ｄで示すように該バンプ電極３０がウェーハ１側に押圧される（図５（ｂ）及び（ｃ）参照）。このエア加圧は、バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間だけ加えられ、図５（ｄ）に示すように印刷マスク２がバンプ電極３０から離れた後は、エア圧が加わらないようになっている。特に、印刷マスク２とウェハとの密着性がよい場合は、貫通孔内の空気が導電性ペーストの充填を妨げることがあることから減圧又は真空中で印刷されることが多いが、上記エア圧の制御により、印刷マスク２とウェーハとの間に入って該印刷マスク２がエアで吹き上げられたり、エア圧が急激に低下したりするのを防止することができる。また、エアによって貫通孔内に残存するペーストが乾燥したり、貫通孔内の残存ペーストがウェハ上に飛散したりするのを防止することができる。さらに、必要以上のエア加圧によって印刷マスクへのダメージやストレスによる寸法精度の悪化を防止することができる。
このように所定の間だけ上記エア圧が加わるように、上記エア加圧部８０２の形状や印刷マスク２の引き上げ角度（図４中のθ）等が設定される。エア加圧部８０２の印刷マスク２と接触する下端部の形状は固定的であってもよいが、後で例示するように該エア加圧部８０２の下端部を上下方向やエア加圧部移動方向に調整できるように構成してもよい。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、印刷マスク２とウェーハ１とを離間する際に、該印刷マスク２の貫通孔２ａに充填された導電性ペーストからなるバンプ電極３０にエア圧を加えることにより、該バンプ電極３０をウェーハ１側に押圧することができる。このバンプ電極３０の押圧により、該バンプ電極３０が分断されることなく、良好な印刷パターンを形成することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、上記ペースト充填部８０１及びエア加圧部８０２を一体的に形成しているので、別体にした場合に比して装置の低コスト化を図ることができる。しかも、一体的に形成したペースト充填部８０１及びエア加圧部８０２からなる充填部材８０を移動させることにより、上記印刷マスク２の貫通孔２ａへの導電性ペースト３の充填から該貫通孔２ａ内の導電性ペースト（バンプ電極）に対するエア加圧までの一連の動作を連続してスムーズに行うことができる。
【００４５】
なお、上記実施形態における充填部材８０ではエア加圧部８０２を一つだけ有しているが、上記バンプ電極３０が印刷マスク２の貫通孔２ａより抜けていくにつれて該バンプ電極３０に加わるエア圧が段階的に低くなるように、該エア加圧部を複数段設けてもよい。この場合には、印刷マスク２の貫通孔２ａから導電性ペースト３（バンプ電極３０）がエア圧で吹き飛ばされることがないので、該バンプ電極３０からなる印刷パターンの破損を防止することができる。また、エアによって貫通孔内に残存するペーストが乾燥したり、貫通孔内の残存ペーストがウェハ上に飛散したり、必要以上のエア加圧によって印刷マスクへのダメージやストレスによる寸法精度が悪化したりするのを、更に防止することができる。
図６は、充填部材８０に２つのエア加圧部８０３、８０４を設けた構成例である。エア加圧部８０３にはエアー供給ホース８２２から高圧エアが送り込まれ、エア加圧部８０４にはエア供給ホース８２３から低圧エアが送り込まれる。
【００４６】
また、上記実施形態では、充填部材８０を特定の一方向（図１及び図２のＢ方向）に移動させるときだけ印刷可能であるが、図７に示すように充填部材を往復動可能し、左右いずれの方向（図中のＢ１方向及びＢ２方向）に移動させるときにも印刷が可能なように構成してもよい。この場合は、導電性ペーストの充填及び印刷マスクとウェーハとの離間を行う度に、充填部材を所定の印刷開始位置に戻す手間がなくなるので、効率よく印刷を行うことができる。
図７の充填部材８０の構成例では、ペースト充填部８０１の移動方向両側にエア加圧部８０５、８０６を設けている。各エア加圧部８０５、８０６にはエア供給ホース８２４、８２５が連結され、各エア供給ホース８２４、８２５の途中には、充填部材８０の移動方向に応じてエアを供給するエア加圧部を切り換えることができるように、図示しない制御手段で開閉制御される電磁弁が設けられている。そして、図７において、充填部材８０をＢ１方向に移動させるときは、エア加圧部８０６にのみエアを供給し、充填部材８０を逆方向のＢ２方向に移動させるときは、エア加圧部８０５のみにエアを供給する。
【００４７】
また、上記実施形態では、導電性ペーストを圧入する圧入型の充填部材を用いた場合について説明したが、本発明は、平板状の部材を用いて印刷マスクの貫通孔に導電性ペーストを刷り込む平板スキージ型の充填部材を用いた場合にも適用できるものである。
図８は、上記平板スキージ型の充填部材８３の構成例を示す概略構成図である。この充填部材８３は、印刷剤充填用可動部としてのスキージ本体８３１を有し、該スキージ本体８３１の移動方向上流側でエア加圧用スペースを形成するエア加圧用可動部としてのヒサシ部８３２が、該スキージ本体８３１と一体的に形成されている。この充填部材８３を図中Ｂ方向に駆動すると、印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３が刷り込まれるように充填され、バンプ電極３０が形成される。この充填部材８３の移動とともに、その移動方向上流側の印刷マスク２の端部が矢印Ａで示す上方に持ち上げられることにより、印刷マスク２がウェーハ１から離間させられる。この離間の際、該バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間にエア加圧用スペースからエア圧が加えられ、これにより、該バンプ電極３０がウェーハ側に押圧される。
【００４８】
また、本発明は、箱型の金属製容器の開口側先端部にブレードを設けた充填部材を用いた場合にも適用できるものである。
図９は、上記箱型の充填部材８５の構成例を示す概略構成図である。この充填部材は、印刷剤充填用可動部８５１と、該充填用可動部８５１の移動方向上流側でエア加圧用スペースを形成するエア加圧用可動部８５２と有している。充填用可動部８５１の上部には、導電性ペーストを圧入しながら補給する補給口８５１ｂを有し、エア加圧用可動部８５２の上部には、エアーを導入するための導入口８５２ｂを有している。また、上記充填用可動部８５１及びエア加圧用可動部８５２はそれぞれ印刷マスク側に開口８５１ａ、８５２ａを有する金属製からなる箱型部材で構成されている。この充填部材８５の３つのひさし部８５３、８５４、８５５の印刷マスク側端部には、弾性体からなるブレード８５６、８５７、８５８が取り付けられている。そして、充填部材移動方向最上流側のブレード８５８の先端は、下流側の２つのブレード８５６、８５７の各先端を結ぶ仮想線（図中の２点鎖線）よりも上方に位置するように構成されている。
【００４９】
上記図９の充填部材移動方向最上流側のブレード８５８は、図１０（ａ）に示すように上下方向に移動可能に構成し、該ブレード８５８の位置を調整する調整手段を設けてもよい。この調整手段は、ブレード８５８が固定された可動部８５９と、該可動部８５９に形成された貫通孔８５９ａを貫通して上記ひさし部８５５に取り付けられる止めネジ８６０とを用いて構成されている。この止めネジ８６０をゆるめれば、ブレード８５８を可動部８５９とともに上下方向に調整することができる。なお、図１０（ａ）の例では、上下方向の調整しかできないようになっているが、横方向の調整ができるように構成してもよい。
このようにブレード８５８の位置を調整することにより、上記ウェハに対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、上記ブレード８５８の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００５０】
また、図９の充填部材移動方向最上流側のブレード８５８は、図１０（ｂ）に示すように上下方向に移動可能に構成し、該ブレード８５８を印刷マスク側に付勢する付勢手段を設けてもよい。図１０（ｂ）の例では、上記ひさし部８５５の先端部にシリンダ部８５５ａを形成し、このシリンダ部８５５ａの下端部に、ブレード８５８が固定された可動部８６１の上端部が係止されている。この可動部８６１は、上記シリンダ部８５５ａの内部に設けられた付勢手段としてのスプリング８６２で印刷マスク側（図中下側）に付勢されている。
このように充填部材移動方向最上流側のブレード８５８を印刷マスク側に付勢しておくことにより、上記ウェハに対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、上記ブレード８５８の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、導電性ペーストの充填とエア加圧を連続して行う場合について説明したが、予め導電性ペーストを充填しておき、その後、印刷マスク２をウェーハ１から離間させる際に貫通孔内の導電性ペースト（バンプ電極３０）にエア圧を加えるように構成してもよい。
図１１は、予め導電性ペーストを充填した貫通孔内のバンプ電極にエア圧を加えるエア加圧手段としての加圧部材８４の概略構成図である。この加圧部材８４は、移動方向下流側に位置する高圧エア用のエア加圧部８４１と、同方向上流側に位置する低圧エア用のエア加圧部８４２とを有している。高圧エア用のエア加圧部８４１にはエアー供給ホース８２２から高圧エアが送り込まれ、低圧用のエア加圧部８０４にはエア供給ホース８２３から低圧エアが送り込まれる。
図１２は、上記加圧部材８４を用いてエア圧を加えながら印刷マスク２とウェーハ１とを離間させる工程の説明図である。ウェーハ１上にセットされた印刷マスク２の貫通孔２ａには予め導電性ペーストが充填されている（図１２（ａ）参照）。そして、このウェーハ１及び印刷マスク２が接触している状態で両者を所定の回転軸を中心に回転させることにより該貫通孔２ａ内のバンプ電極３０に遠心力（図１２（ｂ）中の矢印Ｅ参照）を作用させ、該バンプ電極３０のウェーハ１に対する密着力を高めている。次いで、上記加圧部材８４を図１１中Ｂ方向に移動させるとともに、その移動方向上流側の印刷マスク２の端部が矢印Ａで示す上方に持ち上げられることにより、印刷マスク２がウェーハ１から離間させられる。この離間の際、該バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間にエア加圧部８２２及び８２３からエア圧が段階的に加えられ、これにより、該バンプ電極３０がウェーハ側に押圧される。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、半導体素子が複数形成されているウェーハ１上に導電性ペーストからなるバンプ電極を一括形成（印刷）する場合について説明したが、本発明は、被印刷体の種類や印刷剤の種類に限定されることなく適用することができるものである。例えば、本発明は、半導体チップがモールドされたＢＧＡ、ＣＳＰタイプのパッケージや、基板に表面実装されるコネクタ類にバンプ電極を形成する場合にも適用することができ、同様な効果が得られるものである。また、パッケージやコネクタ等の電子部品にバンプ電極を形成する場合、バンプ電極形成面が同一の仮想平面上に位置するようにトレイ用の位置決めジグなどに複数の電子部品を並べ、該複数の電子部品のバンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成（印刷）する場合にも適用できるものである。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤が分断されたり、そのまま該貫通孔の中に残って目詰まりとなったりすることなく、良好な印刷パターンを形成することができる。
【００５７】
そして、請求項１の発明によれば、印刷剤充填用可動部及びエア加圧用可動部を移動させることにより、該離間の際の印刷マスクの貫通孔への印刷剤の充填から該貫通孔内の印刷剤に対するエア加圧までの一連の動作を連続してスムーズに行うことができるという効果がある。
【００５８】
また、請求項２の発明によれば、印刷剤の充填及び印刷マスクと被印刷体との離間を行う度に、印刷剤充填用可動部及びエア加圧用可動部を、該可動部の移動方向における一端部に設定された印刷開始位置に戻す手間がなくなるので、効率よく印刷を行うことができるという効果がある。
【００５９】
更に、請求項３の発明によれば、別体にした場合に比して装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【００６０】
また更に、請求項４の発明によれば、被印刷体に対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、エア加圧用可動部の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができるという効果がある。
【００６１】
また更に、請求項５の発明によれば、被印刷体に対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、エア加圧用可動部の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができるという効果がある。
また更に、請求項６の発明によれば、貫通孔から印刷剤がエア圧で吹き飛ばされることがないので、印刷剤からなる印刷パターンの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る印刷装置における充填部材の部分断面斜視図。
【図２】同印刷装置の概略構成図。
【図３】変形例に係る充填部材の断面図。
【図４】同印刷装置を用いて導電性ペーストからなるバンプ電極を印刷している印刷部の拡大図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、同印刷装置における各印刷ステップの説明図。
【図６】他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図７】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図８】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図９】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は更に他の変形例に係る同充填部材の上流側先端部の断面図。
【図１１】他の実施形態に係る印刷装置における加圧部材の概略構成を示す断面図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、同印刷装置における印刷マスク及びウェーハの離間工程の説明図。
【符号の説明】
１ ウェーハ
２ 印刷マスク
２ａ 貫通孔
２ｂ 枠体
３ 導電性ペースト
３０ バンプ電極
４ 保持部材
５ ステージ
６ ステッピングモータ
７ 上下動機構
８ 充填装置
８０ 充填部材
８０１ ペースト充填部
８０１ａ 供給口
８０１ｂ 補給口
８０２ エア加圧部
８０２ａ 開口
８０２ｂ 導入口
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板、電子部品等の被印刷体に導電性ペースト等の印刷剤を印刷する印刷方法及び印刷装置に関し、詳しくは、印刷パターンにしたがって貫通孔が形成された印刷マスクを被印刷体から離間させる際に、該貫通孔に充填された印刷剤を破損することなく該印刷マスクを離間させる印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷パターンに対応して貫通孔が形成された印刷マスクと、該印刷マスクを保持する印刷マスク保持部とを用いた印刷方法及び印刷装置が知られている。
この種の印刷方法及び印刷装置においては、まず、印刷マスク保持部によって印刷マスクが被印刷体の印刷面に接触するように保持される。そして、印刷マスクの貫通孔に印刷剤を充填する。その後、印刷マスク保持部及び被印刷体の少なくとも一方を移動させることにより印刷マスクと被印刷体とを離間させる。このとき、該貫通孔に充填された印刷剤の該被印刷体への密着力によって該印刷剤が被印刷体の印刷面上に残り、該印刷剤からなる印刷パターンが該被印刷体上に印刷される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記印刷剤の密着力は、被印刷体に対してだけでなく、印刷剤の囲む貫通孔内の壁面に対しても作用するので、該貫通孔に充填された印刷剤は該貫通孔内の壁面にも密着しようとする。この貫通孔内の壁面への密着力に起因して、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷剤と該貫通孔の壁面との間において該離間の方向にズリ応力が発生してしまう。このズリ応力は、該貫通孔の壁面の凹凸に該貫通孔内の印刷剤が引っかかることによっても発生してしまう。
上記ズリ応力により、該貫通孔に充填された印刷剤の被印刷体との密着面から遠い部分（以下「印刷剤上部」という。）には、該印刷マスクと共に離間する方向の力が強く作用してしまう。一方、貫通孔内の印刷剤の被印刷体に近い部分（以下「印刷剤下部」という。）には、被印刷体との密着力によって該被印刷体と共に密着し続けようとする力が強く作用する。これらの相反する方向の力が、貫通孔内の印刷剤上部と印刷剤下部のそれぞれに作用するため、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該貫通孔に充填された印刷剤が分断され、良好な印刷パターンを印刷することができない場合があった。
また、印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤は被印刷体の印刷面（例えばウェハのパッド）にタッキング力で粘着しているが、この印刷剤の上方向（印刷マスクの離間方向）に働くズリ応力は、上記印刷面から印刷剤を引き剥がすことがある。これは、該貫通孔への印刷剤の目詰まりとなるため、良好な印刷が損なわれる結果となる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤が分断されたり、そのまま該貫通孔の中に残って目詰まりとなったりすることなく、良好な印刷パターンを形成することができる印刷装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜６の発明は、貫通孔を有する印刷マスクを被印刷体に接触させた状態で保持する印刷マスク保持手段と、該貫通孔に印刷剤を充填する印刷剤充填手段と、該印刷剤が充填された印刷マスクと該被印刷体とを離間させる離間手段とを備え、該離間のときに該貫通孔に充填された印刷剤が該被印刷体の印刷面に密着した状態で該貫通孔から抜けることで、該貫通孔に充填された印刷剤を該被印刷体の印刷面に印刷する印刷装置において、少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から、該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、該貫通孔内の印刷剤を該被印刷体側に押圧するように該印刷剤にエア圧を加えるエア加圧手段を設けたものである。
【００１８】
この印刷装置においては、印刷マスク保持手段で保持された印刷マスクの貫通孔に印刷剤充填手段で印刷剤を充填し、離間手段で該印刷剤が充填された部分と該被印刷体とを離間させる。この離間の際、少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、エア加圧手段で上記エア圧を加える。このエア加圧により、該貫通孔に充填されている印刷剤のうち該貫通孔の壁面との間のズリ応力で印刷マスクと一緒に移動しようとする部分を、被印刷体側に押圧する。これにより、該貫通孔内の印刷剤が分断されずに被印刷体の印刷面上に密着し、印刷パターンが形成される。
【００１９】
そして、請求項１の発明は、上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、該エア加圧用可動部を、該印刷剤充填用可動部の移動方向下流側に設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
この印刷装置においては、印刷剤充填用可動部を駆動部で駆動することにより、該印刷剤充填用可動部をエア加圧用可動部とともに印刷マスクの表面に沿って移動させる。この移動の際に、該印刷剤充填用可動部に対しては印刷剤圧入部により印刷剤を圧入し、該エア加圧可動部に対してはエア圧入部によりエアを圧入する。これらの印刷剤及びエアの圧入を行いつつ、離間手段で印刷マスクと被印刷体とを離間させる際、該印刷剤の圧入により該印刷剤充填用可動部内の印刷剤が印刷マスクの貫通孔に充填される。そして、該エアの圧入により該エア加圧用可動部内のエアが、該貫通孔に充填されている印刷剤のうち該貫通孔の壁面との間のズリ応力で印刷マスクと一緒に移動しようとする部分に加えられ、該部分を被印刷体側に押圧する。
【００２１】
また、請求項２の発明は、上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、該印刷剤充填用可動部が該印刷マスクの表面に沿って往復動し、該往復動のいずれの向きについても該印刷剤の充填動作が可能なようし、上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、該エア加圧用可動部を該印刷剤充填用可動部の移動方向両側に設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この印刷装置においては、印刷剤充填用可動部が往復動のいずれの方向に移動する場合でも、該印刷剤充填用可動部の移動方向上流側に設けたエア加圧用可動部で加えられたエア圧により、該印刷剤充填用可動部で印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤を被印刷体側に押圧することができる。
【００２３】
なお、上記請求項２の印刷装置においては、上記印刷剤充填用可動部及び上記エア加圧用可動部の移動の向きに基づいて該エア加圧用可動部に対するエア圧入条件を制御する制御手段を設け、該印刷剤充填用可動部の移動方向上流側に設けたエア加圧用可動部にのみエアを圧入するように構成してもよい。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記エア加圧用可動部と上記印刷剤充填用可動部とを一体成型したことを特徴とするものである。
【００２５】
この印刷装置においては、上記エア加圧用可動部と上記印刷剤充填用可動部とを一体成型することにより、該エア加圧用可動部の該印刷剤充填用可動部に対する位置調整が不要となる。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、該端部の位置の設定を調整する調整手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２７】
この印刷装置においては、上記被印刷体に対する上記印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、上記エア加圧用可動部の端部の位置を調整することにより、該端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１又は２の印刷装置において、上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、該端部を該印刷マスク側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
この印刷装置においては、上記被印刷体に対する上記印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、上記エア加圧用可動部の端部を該印刷マスク側に付勢し、該端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか一の印刷装置において、上記エア加圧手段を、上記印刷剤の上記貫通孔への充填が完了する位置から該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置に向かって上記エア圧が段階的に低くなるように構成したことを特徴とするものである。
【００３１】
この印刷装置においては、貫通孔の壁面と印刷剤との密着力の低下に応じて該印刷剤に加えるエア圧を段階的に低くし、該貫通孔から抜けようとする印刷剤に過剰なエア圧が加わらないようにすることにより、該印刷剤が該エア圧で吹き飛ばされないようにする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、半導体素子（半導体チップ）が多数形成された被印刷体としてのウェーハに印刷剤としてのクリーム半田等の導電性ペーストからなるバンプ電極を印刷する印刷方法及び印刷装置に適用した実施形態について説明する。
【００３３】
図２は実施形態に係る印刷装置の概略構成図である。この印刷装置において、貫通孔からなる印刷用パターンが形成された印刷マスク２はプラスチック材で構成され、その対向している２辺の端部（図中の左右の両端部）に枠体２ｂが取り付けらている。この印刷マスク２の枠体２ｂは、印刷マスク保持手段としての保持部材４ａ，４ｂで挾むように保持されている。そして、この両端部の保持部材４は、図示しないボールネジ等で構成された駆動機構により、図中の上下方向に独立して駆動可能になっている。この駆動機構はウェーハ１と印刷マスク２とを離間させる離間手段として用いられ、後述するように、導電性ペーストの印刷は、図中の左側の保持部材４ａを矢印Ａ方向に移動させることにより、印刷マスク２をウェーハ１から順次離間させながら行われる。
【００３４】
上記バンプ電極を印刷する電子部品としてのウェーハ１は、電極形成面が上面になるようにステージ５上に保持されている。このステージ５の下面には、図２の紙面に垂直な面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に該ステージ５を駆動する駆動手段が設けられている。この駆動手段は、正逆回転可能なステッピングモータ６と、ボールねじ及び該モータ６で回転駆動される図示しないナット等からなる上下動機構７とを用いて構成されている。
【００３５】
また、上記印刷マスク２は、例えばエキシマレーザからの紫外レーザ光を用いたアブレーション加工などによって貫通孔２ａが形成される。このアブレーション加工で貫通孔２ａを形成した場合は、該貫通孔２ａの内壁面が、後述のように該貫通孔に充填した印刷物質としての導電性ペーストの粘度が高まっても該導電性ペーストが貫通孔内に目詰まりせずスムーズに抜けるような平滑な面になる。
【００３６】
上記ステッピングモータ６は、制御手段としてのＣＰＵ等からなる制御装置（不図示）等で制御される。このステッピングモータ６を回転制御することにより、上記ステージ５を上下方向に駆動し、上記ウェーハ１を印刷マスク２に接触する印刷位置に移動したりすることができる。
【００３７】
上記印刷位置に移動したステージ５の上方には、印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３を充填する印刷剤充填手段としての充填装置８が設けられている。この充填装置は、印刷マスク２に接触して矢印Ｂ方向に移動する充填部材８０、該充填部材８０を駆動する図示しない駆動部、導電性ペーストとしての導電性ペーストを充填部材８０に圧入する印刷剤圧入部（以下「ペースト圧入部」という。）等を備えている。
【００３８】
図１は、上記充填部材８０の部分断面斜視図である。この充填部材８０は、印刷マスク２側に印刷剤供給口（以下「供給口」という。）８０１ａを有し導電性ペースト３を収容した状態で該印刷マスク２の表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部（以下「ペースト充填部」という。）８０１を有している。そして、この充填部８０１と一体的に、印刷マスク２側に開口８０２ａを有し該印刷マスク２の表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部（以下「エア加圧部」という）８０２が形成されている。この充填部材８０のペースト充填部８０１の供給口８０１ａ及びエア加圧部８０２の開口８０２ａは、導電性ペーストの充填時に移動させる方向（図中Ｂ方向）と交差する交差方向（図中Ｃ方向）に延在するように形成されている。また、上記供給口８０１ａ及び開口８０２ａは、印刷マスク２の貫通孔２ａよりも十分大きくなるように設定されている。
【００３９】
上記充填部材８０のペースト充填部８０１の上部には、導電性ペーストを圧入しながら補給する補給口８０１ｂを有し、該補給口８０１ｂにペースト圧入部からのペースト補給ホース８１１が連結される。この補給口８０１ｂは、上記交差方向（図中Ｃ方向）に沿って複数形成され、ペースト充填部８０１内の空洞に導電性ペーストが均一に補給されるようになっている。
また、図３に示すように、上記ペースト圧入部を、ペースト充填部８０１の上部に取り付けられる中継部材８１２と、導電性ペースト３を加圧して供給する図示しない加圧供給装置と、該加圧供給装置と該中継部材８１２とを連結する中継ホース８１３とにより構成し、この中継部材８１２を係止する係止部８０１ｃを、ペースト充填部８０１の上部に形成してもよい。この中継部材８１２の内壁とペースト充填部８０１の係止部８０１ｃの上面とにより中継収容スペースが形成され、この中継収容スペース内の導電性ペースト３が該係止部８０１ｃの長手方向に複数形成された複数の補給口８０１ｂを通ってペースト充填部８０１内に補給される。なお、この中継部材８１２は、充填部材８０と一体成型してもよい。
【００４０】
また、上記エア加圧部８０２の上部には、エアーを導入するための導入口８０２ｂを有し、該導入口８０２ｂにエアコンプレッサ等からなるエア圧入部からのエア供給ホース８２１が連結される。なお、導電性ペーストに比してエアの粘性が低いため、該導入口８０２ｂはエア加圧部８０２の中央部１箇所に設けるだけでもよい。また、上記エア供給ホース８２１の途中に開閉制御可能な電磁弁を設け、上記エア加圧部８０２へのエアの供給を制御できるように構成してもよい。
【００４１】
上記充填部材８０は、弾性材料（例えば、ウレタンゴム，シリコンゴムなどのエラストマ樹脂）で一体成型している。さらに、図１に示すように、上記供給口８０１ａ及び開口８０２ａ近傍の壁の厚みを他の部分よりも薄くすることにより、印刷マスク２の表面凹凸に追従しやすくしている。ただし、ウェハ表面及び印刷マスク表面が十分に平滑な場合は、充填部材８０の先端部（スキージブレード部）は、ガラス、金属、セラミックスなどの高剛性のもので形成してもよい。さらに、充填部材８０の長手方向の両端部は、ペースト流出防止の封止板で閉じられている。これにより、充填部材８０のペースト充填部８０１の供給口８０１ａ及びエア加圧部８０２の開口８０２ａがウェーハ１の印刷面で塞がれて密閉空間とすることができる。
【００４２】
図４は、上記構成の印刷装置を用いて導電性ペースト３からなるバンプ電極を印刷している印刷部の拡大図であり、図５は各印刷ステップの説明図である。
この印刷装置では、上記充填装置８の充填部材８０を図中Ｂ方向に移動させながら、該印刷マスク２の一方の端部（図４の例では充填部材８０の移動方向上流側に相当する左側の端部）を図中Ａ方向の上方に持ち上げている。この充填部材８０が移動する際に、ペースト充填部８０１により、ウェーハ１に接触している印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３が充填される（図５（ａ）参照）。そして、該ペースト充填部８０１の上流側に位置するエア加圧部８０２により、ウェーハ１から離間し始めている印刷マスク２の貫通孔２ａ内に存在する導電性ペーストからなるバンプ電極３０に対してエア圧が加えられ、図中矢印Ｄで示すように該バンプ電極３０がウェーハ１側に押圧される（図５（ｂ）及び（ｃ）参照）。このエア加圧は、バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間だけ加えられ、図５（ｄ）に示すように印刷マスク２がバンプ電極３０から離れた後は、エア圧が加わらないようになっている。特に、印刷マスク２とウェハとの密着性がよい場合は、貫通孔内の空気が導電性ペーストの充填を妨げることがあることから減圧又は真空中で印刷されることが多いが、上記エア圧の制御により、印刷マスク２とウェーハとの間に入って該印刷マスク２がエアで吹き上げられたり、エア圧が急激に低下したりするのを防止することができる。また、エアによって貫通孔内に残存するペーストが乾燥したり、貫通孔内の残存ペーストがウェハ上に飛散したりするのを防止することができる。さらに、必要以上のエア加圧によって印刷マスクへのダメージやストレスによる寸法精度の悪化を防止することができる。
このように所定の間だけ上記エア圧が加わるように、上記エア加圧部８０２の形状や印刷マスク２の引き上げ角度（図４中のθ）等が設定される。エア加圧部８０２の印刷マスク２と接触する下端部の形状は固定的であってもよいが、後で例示するように該エア加圧部８０２の下端部を上下方向やエア加圧部移動方向に調整できるように構成してもよい。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、印刷マスク２とウェーハ１とを離間する際に、該印刷マスク２の貫通孔２ａに充填された導電性ペーストからなるバンプ電極３０にエア圧を加えることにより、該バンプ電極３０をウェーハ１側に押圧することができる。このバンプ電極３０の押圧により、該バンプ電極３０が分断されることなく、良好な印刷パターンを形成することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、上記ペースト充填部８０１及びエア加圧部８０２を一体的に形成しているので、別体にした場合に比して装置の低コスト化を図ることができる。しかも、一体的に形成したペースト充填部８０１及びエア加圧部８０２からなる充填部材８０を移動させることにより、上記印刷マスク２の貫通孔２ａへの導電性ペースト３の充填から該貫通孔２ａ内の導電性ペースト（バンプ電極）に対するエア加圧までの一連の動作を連続してスムーズに行うことができる。
【００４５】
なお、上記実施形態における充填部材８０ではエア加圧部８０２を一つだけ有しているが、上記バンプ電極３０が印刷マスク２の貫通孔２ａより抜けていくにつれて該バンプ電極３０に加わるエア圧が段階的に低くなるように、該エア加圧部を複数段設けてもよい。この場合には、印刷マスク２の貫通孔２ａから導電性ペースト３（バンプ電極３０）がエア圧で吹き飛ばされることがないので、該バンプ電極３０からなる印刷パターンの破損を防止することができる。また、エアによって貫通孔内に残存するペーストが乾燥したり、貫通孔内の残存ペーストがウェハ上に飛散したり、必要以上のエア加圧によって印刷マスクへのダメージやストレスによる寸法精度が悪化したりするのを、更に防止することができる。
図６は、充填部材８０に２つのエア加圧部８０３、８０４を設けた構成例である。エア加圧部８０３にはエアー供給ホース８２２から高圧エアが送り込まれ、エア加圧部８０４にはエア供給ホース８２３から低圧エアが送り込まれる。
【００４６】
また、上記実施形態では、充填部材８０を特定の一方向（図１及び図２のＢ方向）に移動させるときだけ印刷可能であるが、図７に示すように充填部材を往復動可能し、左右いずれの方向（図中のＢ１方向及びＢ２方向）に移動させるときにも印刷が可能なように構成してもよい。この場合は、導電性ペーストの充填及び印刷マスクとウェーハとの離間を行う度に、充填部材を所定の印刷開始位置に戻す手間がなくなるので、効率よく印刷を行うことができる。
図７の充填部材８０の構成例では、ペースト充填部８０１の移動方向両側にエア加圧部８０５、８０６を設けている。各エア加圧部８０５、８０６にはエア供給ホース８２４、８２５が連結され、各エア供給ホース８２４、８２５の途中には、充填部材８０の移動方向に応じてエアを供給するエア加圧部を切り換えることができるように、図示しない制御手段で開閉制御される電磁弁が設けられている。そして、図７において、充填部材８０をＢ１方向に移動させるときは、エア加圧部８０６にのみエアを供給し、充填部材８０を逆方向のＢ２方向に移動させるときは、エア加圧部８０５のみにエアを供給する。
【００４７】
また、上記実施形態では、導電性ペーストを圧入する圧入型の充填部材を用いた場合について説明したが、本発明は、平板状の部材を用いて印刷マスクの貫通孔に導電性ペーストを刷り込む平板スキージ型の充填部材を用いた場合にも適用できるものである。
図８は、上記平板スキージ型の充填部材８３の構成例を示す概略構成図である。この充填部材８３は、印刷剤充填用可動部としてのスキージ本体８３１を有し、該スキージ本体８３１の移動方向上流側でエア加圧用スペースを形成するエア加圧用可動部としてのヒサシ部８３２が、該スキージ本体８３１と一体的に形成されている。この充填部材８３を図中Ｂ方向に駆動すると、印刷マスク２の貫通孔２ａに導電性ペースト３が刷り込まれるように充填され、バンプ電極３０が形成される。この充填部材８３の移動とともに、その移動方向上流側の印刷マスク２の端部が矢印Ａで示す上方に持ち上げられることにより、印刷マスク２がウェーハ１から離間させられる。この離間の際、該バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間にエア加圧用スペースからエア圧が加えられ、これにより、該バンプ電極３０がウェーハ側に押圧される。
【００４８】
また、本発明は、箱型の金属製容器の開口側先端部にブレードを設けた充填部材を用いた場合にも適用できるものである。
図９は、上記箱型の充填部材８５の構成例を示す概略構成図である。この充填部材は、印刷剤充填用可動部８５１と、該充填用可動部８５１の移動方向上流側でエア加圧用スペースを形成するエア加圧用可動部８５２と有している。充填用可動部８５１の上部には、導電性ペーストを圧入しながら補給する補給口８５１ｂを有し、エア加圧用可動部８５２の上部には、エアーを導入するための導入口８５２ｂを有している。また、上記充填用可動部８５１及びエア加圧用可動部８５２はそれぞれ印刷マスク側に開口８５１ａ、８５２ａを有する金属製からなる箱型部材で構成されている。この充填部材８５の３つのひさし部８５３、８５４、８５５の印刷マスク側端部には、弾性体からなるブレード８５６、８５７、８５８が取り付けられている。そして、充填部材移動方向最上流側のブレード８５８の先端は、下流側の２つのブレード８５６、８５７の各先端を結ぶ仮想線（図中の２点鎖線）よりも上方に位置するように構成されている。
【００４９】
上記図９の充填部材移動方向最上流側のブレード８５８は、図１０（ａ）に示すように上下方向に移動可能に構成し、該ブレード８５８の位置を調整する調整手段を設けてもよい。この調整手段は、ブレード８５８が固定された可動部８５９と、該可動部８５９に形成された貫通孔８５９ａを貫通して上記ひさし部８５５に取り付けられる止めネジ８６０とを用いて構成されている。この止めネジ８６０をゆるめれば、ブレード８５８を可動部８５９とともに上下方向に調整することができる。なお、図１０（ａ）の例では、上下方向の調整しかできないようになっているが、横方向の調整ができるように構成してもよい。
このようにブレード８５８の位置を調整することにより、上記ウェハに対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、上記ブレード８５８の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００５０】
また、図９の充填部材移動方向最上流側のブレード８５８は、図１０（ｂ）に示すように上下方向に移動可能に構成し、該ブレード８５８を印刷マスク側に付勢する付勢手段を設けてもよい。図１０（ｂ）の例では、上記ひさし部８５５の先端部にシリンダ部８５５ａを形成し、このシリンダ部８５５ａの下端部に、ブレード８５８が固定された可動部８６１の上端部が係止されている。この可動部８６１は、上記シリンダ部８５５ａの内部に設けられた付勢手段としてのスプリング８６２で印刷マスク側（図中下側）に付勢されている。
このように充填部材移動方向最上流側のブレード８５８を印刷マスク側に付勢しておくことにより、上記ウェハに対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、上記ブレード８５８の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、導電性ペーストの充填とエア加圧を連続して行う場合について説明したが、予め導電性ペーストを充填しておき、その後、印刷マスク２をウェーハ１から離間させる際に貫通孔内の導電性ペースト（バンプ電極３０）にエア圧を加えるように構成してもよい。
図１１は、予め導電性ペーストを充填した貫通孔内のバンプ電極にエア圧を加えるエア加圧手段としての加圧部材８４の概略構成図である。この加圧部材８４は、移動方向下流側に位置する高圧エア用のエア加圧部８４１と、同方向上流側に位置する低圧エア用のエア加圧部８４２とを有している。高圧エア用のエア加圧部８４１にはエアー供給ホース８２２から高圧エアが送り込まれ、低圧用のエア加圧部８０４にはエア供給ホース８２３から低圧エアが送り込まれる。
図１２は、上記加圧部材８４を用いてエア圧を加えながら印刷マスク２とウェーハ１とを離間させる工程の説明図である。ウェーハ１上にセットされた印刷マスク２の貫通孔２ａには予め導電性ペーストが充填されている（図１２（ａ）参照）。そして、このウェーハ１及び印刷マスク２が接触している状態で両者を所定の回転軸を中心に回転させることにより該貫通孔２ａ内のバンプ電極３０に遠心力（図１２（ｂ）中の矢印Ｅ参照）を作用させ、該バンプ電極３０のウェーハ１に対する密着力を高めている。次いで、上記加圧部材８４を図１１中Ｂ方向に移動させるとともに、その移動方向上流側の印刷マスク２の端部が矢印Ａで示す上方に持ち上げられることにより、印刷マスク２がウェーハ１から離間させられる。この離間の際、該バンプ電極３０が貫通孔２ａより抜け始める位置から抜け終える位置までの間にエア加圧部８２２及び８２３からエア圧が段階的に加えられ、これにより、該バンプ電極３０がウェーハ側に押圧される。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、半導体素子が複数形成されているウェーハ１上に導電性ペーストからなるバンプ電極を一括形成（印刷）する場合について説明したが、本発明は、被印刷体の種類や印刷剤の種類に限定されることなく適用することができるものである。例えば、本発明は、半導体チップがモールドされたＢＧＡ、ＣＳＰタイプのパッケージや、基板に表面実装されるコネクタ類にバンプ電極を形成する場合にも適用することができ、同様な効果が得られるものである。また、パッケージやコネクタ等の電子部品にバンプ電極を形成する場合、バンプ電極形成面が同一の仮想平面上に位置するようにトレイ用の位置決めジグなどに複数の電子部品を並べ、該複数の電子部品のバンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成（印刷）する場合にも適用できるものである。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、印刷マスクと被印刷体とを離間する際に、該印刷マスクの貫通孔に充填された印刷剤が分断されたり、そのまま該貫通孔の中に残って目詰まりとなったりすることなく、良好な印刷パターンを形成することができる。
【００５７】
そして、請求項１の発明によれば、印刷剤充填用可動部及びエア加圧用可動部を移動させることにより、該離間の際の印刷マスクの貫通孔への印刷剤の充填から該貫通孔内の印刷剤に対するエア加圧までの一連の動作を連続してスムーズに行うことができるという効果がある。
【００５８】
また、請求項２の発明によれば、印刷剤の充填及び印刷マスクと被印刷体との離間を行う度に、印刷剤充填用可動部及びエア加圧用可動部を、該可動部の移動方向における一端部に設定された印刷開始位置に戻す手間がなくなるので、効率よく印刷を行うことができるという効果がある。
【００５９】
更に、請求項３の発明によれば、別体にした場合に比して装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【００６０】
また更に、請求項４の発明によれば、被印刷体に対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が変更になった場合でも、エア加圧用可動部の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができるという効果がある。
【００６１】
また更に、請求項５の発明によれば、被印刷体に対する印刷マスクの離間角度等の離間条件が印刷途中で変化した場合でも、エア加圧用可動部の端部を印刷マスクに対して確実に接触させることができるという効果がある。
また更に、請求項６の発明によれば、貫通孔から印刷剤がエア圧で吹き飛ばされることがないので、印刷剤からなる印刷パターンの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る印刷装置における充填部材の部分断面斜視図。
【図２】同印刷装置の概略構成図。
【図３】変形例に係る充填部材の断面図。
【図４】同印刷装置を用いて導電性ペーストからなるバンプ電極を印刷している印刷部の拡大図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、同印刷装置における各印刷ステップの説明図。
【図６】他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図７】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図８】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図９】更に他の変形例に係る充填部材の断面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は更に他の変形例に係る同充填部材の上流側先端部の断面図。
【図１１】他の実施形態に係る印刷装置における加圧部材の概略構成を示す断面図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、同印刷装置における印刷マスク及びウェーハの離間工程の説明図。
【符号の説明】
１ ウェーハ
２ 印刷マスク
２ａ 貫通孔
２ｂ 枠体
３ 導電性ペースト
３０ バンプ電極
４ 保持部材
５ ステージ
６ ステッピングモータ
７ 上下動機構
８ 充填装置
８０ 充填部材
８０１ ペースト充填部
８０１ａ 供給口
８０１ｂ 補給口
８０２ エア加圧部
８０２ａ 開口
８０２ｂ 導入口
Claims (6)
- 貫通孔を有する印刷マスクを被印刷体に接触させた状態で保持する印刷マスク保持手段と、該貫通孔に印刷剤を充填する印刷剤充填手段と、該印刷剤が充填された印刷マスクと該被印刷体とを離間させる離間手段とを備え、該離間のときに該貫通孔に充填された印刷剤が該被印刷体の印刷面に密着した状態で該貫通孔から抜けることで、該貫通孔に充填された印刷剤を該被印刷体の印刷面に印刷する印刷装置において、
少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から、該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、該貫通孔内の印刷剤を該被印刷体側に押圧するように該印刷剤にエア圧を加えるエア加圧手段を設け、
上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、
上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、
該エア加圧用可動部を、該印刷剤充填用可動部の移動方向下流側に設けたことを特徴とする印刷装置。 - 貫通孔を有する印刷マスクを被印刷体に接触させた状態で保持する印刷マスク保持手段と、該貫通孔に印刷剤を充填する印刷剤充填手段と、該印刷剤が充填された印刷マスクと該被印刷体とを離間させる離間手段とを備え、該離間のときに該貫通孔に充填された印刷剤が該被印刷体の印刷面に密着した状態で該貫通孔から抜けることで、該貫通孔に充填された印刷剤を該被印刷体の印刷面に印刷する印刷装置において、
少なくとも該印刷剤の該貫通孔への充填が完了する位置から、該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置までの間に、該貫通孔内の印刷剤を該被印刷体側に押圧するように該印刷剤にエア圧を加えるエア加圧手段を設け、
上記印刷剤充填手段を、印刷マスク側に印刷剤供給口を有し印刷剤を収容した状態で該印刷マスクの表面に沿って移動可能な印刷剤充填用可動部と、該印刷剤充填用可動部内へ印刷剤を圧入する印刷剤圧入部と、該印刷剤充填用可動部の印刷剤供給口を該印刷マスクに接触させた状態で該印刷剤充填用可動部を該印刷マスクの表面に沿って移動させる駆動部とを用いて構成し、該印刷剤充填用可動部が該印刷マスクの表面に沿って往復動し、該往復動のいずれの向きについても該印刷剤の充填動作が可能なようなし、
上記エア加圧手段を、印刷マスク側に開口を有し該印刷マスクの表面に沿って移動可能なエア加圧用可動部と、該エア加圧用可動部内にエアを圧入するエア圧入部とを用いて構成し、
該エア加圧用可動部を該印刷剤充填用可動部の移動方向両側に設けたことを特徴とする印刷装置。 - 請求項１又は２の印刷装置において、
上記エア加圧用可動部と上記印刷剤充填用可動部とを一体成型したことを特徴とする印刷装置。 - 請求項１又は２の印刷装置において、
上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、
該端部の位置の設定を調整する調整手段を設けたことを特徴とする印刷装置。 - 請求項１又は２の印刷装置において、
上記印刷マスクの上記被印刷体から離間している部分に接する上記エア加圧用可動部の端部を、該エア加圧用可能部本体に対して移動可能に構成し、
該端部を該印刷マスク側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする印刷装置。 - 請求項１〜５の何れか一の印刷装置において、
上記エア加圧手段を、上記印刷剤の上記貫通孔への充填が完了する位置から該印刷剤が該貫通孔より抜け終える位置に向かって上記エア圧が段階的に低くなるように構成したことを特徴とする印刷装置。
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