JP5067667B2

JP5067667B2 - 印刷方法

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Publication number: JP5067667B2
Application number: JP2008191335A
Authority: JP
Inventors: 海勉内; 島正幸長; 金弘之白
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP2010028058A

Description

本発明は、基板シート上に複数の導電性バンプを形成するための印刷方法に関する。

従来から、銅箔等の基板シートの表面に複数の略円錐状の導電性バンプが形成された導電性バンプ付基板シートと、プリプレグ等の非導電性シート（絶縁シート）とを交互に重ね合わせることにより形成される多層プリント配線板が知られている。このような多層プリント配線板において、基板シートの表面に形成された導電性バンプが絶縁シートを貫通することによって、当該絶縁シートの両側にある基板シート同士が導電性バンプによって電気的に接続されるようになっている（例えば、特許文献１乃至３等参照）。

そして、スクリーン版の表面に圧接されるスキージと、スキージをスクリーン版の表面に接離する方向に移動させる空気圧シリンダと、スキージがスクリーン版の表面に圧接された状態でスキージとスクリーン版とを相対移動させてスキージをスクリーン版に対して摺動させる駆動モータとを備え、スキージがスクリーン版の表面上を摺動することにより、半田ペーストなどの導電性ペーストがスクリーン版の貫通穴から押し出されてプリント基板などの基材の表面に印刷が行われる技術が知られている（特許文献４参照）。

このような従来の技術を用いて、銀ペースト、半田ペーストなどの導電性ペーストを基板シートの表面に印刷する方法について、以下、図７および図８を用いて説明する。

まず、図７に示すような平板状の基板シート８０を印刷定盤９０上に載置し、この平板状の基板シート８０の上方にわずかな距離を隔ててスクリーン版９２を設置する。また、図８に示すようにスクリーン版９２には、基板シート８０に導電性バンプ８２が形成されるべき位置に対応して複数の貫通穴９２ａが形成されている。そして、図７および図８に示すように、スキージ９６により導電性ペースト９８の塗工を行い、この際に図８に示すようにスキージ９６がスクリーン版９２を下方に押圧してこのスクリーン版９２と基板シート８０とを当接させることにより、導電性ペースト９８がスクリーン版９２の貫通穴９２ａを通過して平板状の基板シート８０上に付着する。

その後、基板シート８０の乾燥を行うことにより、図９に示すように基板シート８０上の導電性ペースト９８が硬化して略円錐状の導電性バンプ８２が形成されることとなる。

ここで、基板シート８０に形成される導電性バンプ８２は、当該基板シート８０の厚さ方向（図９の上下方向）において絶縁シート（図示せず）を貫通させるのに十分な高さが必要とされる。また、多層プリント配線板のファインピッチ化を行う場合には、略円錐状の導電性バンプ８２について、同じ高さであっても底面積が小さくなるような形状、すなわちいわゆるアスペクト比の高い略円錐状とする必要がある。
特許第３１６７８４０号特開２００４−６５７７号公報特開２００２−３０５３７６号公報特開平１１−４８４４６号公報

しかしながら、従来の導電性バンプ付基板シートの製造方法においては、平板状の基板シート８０上に導電性バンプ８２を形成するにあたり、スクリーン印刷工程１回あたりの基板シート８０に付着する導電性ペースト９８の量はスクリーン版９２の貫通穴９２ａにより定められる。このため、導電性ペースト９８の量が十分ではなく、１回のスクリーン印刷工程では導電性バンプ８２の高さが絶縁シートを貫通させるのに十分な高さに達しない場合が多い。

より具体的には、導電性バンプ８２により絶縁シートを貫通させる際には、図９（ｄ）に示すような高さを有する略円錐状の導電性バンプ８２が求められる。ここで、図９（ａ）−（ｄ）は、従来の方法により基板シート８０に導電性バンプ８２が形成される過程を示す図であって、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、１回目、２回目、３回目および４回目のスクリーン印刷工程および乾燥工程後の導電性バンプ８２の形状を示している。このため、この例では、図７に示すようなスクリーン印刷工程を４回繰り返して行うことが必要とされる。

しかしながら、スクリーン印刷工程を１回行うたびに基板シート８０の乾燥工程およびＣＣＤカメラ等によるスクリーン版９２の位置合わせ工程が必要となり、十分な高さの導電性バンプ８２が形成されるまでこれらの工程も何度も繰り返す必要があった。また、スクリーン印刷工程を繰り返し行うと、スクリーン印刷工程実行回数をａ、１回のスクリーン印刷工程において不良が発生する割合をｂとしたときに、歩留まり率は（１−ｂ）^ａ≒１−ａ×ｂとなり、スクリーン印刷工程の実行回数が増えれば増えるほど導電性バンプ付基板シートの製造における歩留まり率が低下するという問題があった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板シートの表面に導電性ペーストを塗工する工程の回数を減少させることができ、ひいては、導電性バンプ付基板の製造時間を短縮することができるとともに、導電性ペーストの使用量を減少させることができ、しかも導電性バンプ付基板シートの製造における歩留まり率を高くすることができる印刷方法を提供することを目的とする。

本発明による印刷方法は、
基材を保持する印刷定盤と、所定のパターンからなる貫通穴が設けられたスクリーン版を有するスクリーン機構と、該スクリーン版上で走査可能なスキージと、を有する印刷装置を用いた印刷方法であって、
前記印刷定盤によって、複数の凸部を有する平板状部材と、該平板状部材上に載置された基板シートとを有する基材を保持する保持工程と、
前記スキージを前記スクリーン版上で走査させることによって、前記基板シートに圧力を加えて、該基板シートに前記平板状部材の凸部に対応する凸部を形成するとともに、このように形成された前記基板シートの凸部上に導電性ペーストを転移させる加圧転移工程と、
を備えている。

本発明による印刷方法において、
前記スキージの鉛直方向の位置を調整する鉛直位置調整工程をさらに備えたことが好ましい。

本発明による印刷方法において、
前記スキージの水平方向の位置を調整する水平位置調整工程をさらに備えたことが好ましい。

本発明による印刷方法において、
前記スキージが前記基板シートに加える圧力の大きさを調整する加圧力調整工程をさらに備えたことが好ましい。

本発明による印刷方法において、
前記基材を前記印刷定盤に対して位置づける位置決め工程をさらに備えたことが好ましい。

本発明による印刷方法において、
前記位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する画像取得工程と、画像表示装置によって前記画像取得装置で取得された画像を表示する画像表示工程と、該画像表示装置で表示された画像に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を調整する位置調整工程と、を有することが好ましい。

本発明による印刷方法において、
前記位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する画像取得工程と、該画像取得装置で取得された画像の情報に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を自動的に調整する位置調整工程と、を有することが好ましい。

本発明によれば、基板シートの表面に導電性ペーストを塗工する工程の回数を減少させることができる。このため、導電性バンプ付基板の製造時間を短縮することができるとともに、導電性ペーストの使用量を減少させることができ、しかも導電性バンプ付基板シートの製造における歩留まり率を高くすることができる。

また、本発明によれば、スキージをスクリーン版上で走査させることによって、基板シートに圧力を加えて、この基板シートに平板状部材の凸部に対応する凸部を形成するとともに、このように形成された基板シートの凸部上に導電性ペーストを載置させることができる。このため、基板シートに平板状部材の複数の凸部に対応する凸部を形成する際に、エンボス装置やプレス装置のような専用装置を用いる必要がない。また、専用装置で基板シートに平板状部材の複数の凸部に対応する凸部を形成した後、この専用装置から基材を取り外す必要もない。

発明を実施するための形態

実施の形態
以下、本発明に係る印刷装置および印刷方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の実施の形態を示す図である。

図１に示すように、印刷装置によって処理される基材６０は、複数の凸部６２ａを有する平板状部材６２と、この平板状部材６２上に載置された基板シート（例えば、金属箔）６１とを有している。

また、図１に示すように、印刷装置は、基材６０を吸引孔（図示せず）からの吸引力によって保持する印刷定盤３０と、所定のパターンからなる複数の貫通穴２７ａが設けられたメタルマスクなどのスクリーン版２７と、このスクリーン版２７を保持する保持部２６とを有するスクリーン機構２５と、スクリーン版２７上で走査し、スクリーン版２７に載置された銀ペーストや半田ペーストなどの導電性ペースト７０（図３参照）を貫通穴２７ａを介して基材６０の基板シート６１上に転移させるスキージ２２と、を備えている。

また、スキージ２２には、スキージ２２が基板シート６１に加える圧力の大きさを調整する加圧力調整機構２３が連結され、この加圧力調整機構２３には、スキージ２２の鉛直方向の位置を調整する鉛直位置調整機構２４ａが連結され、この鉛直位置調整機構２４ａには、スキージ２２の水平方向の位置を調整する水平位置調整機構２４ｂが連結されている。

上述した鉛直位置調整機構２４ａおよび水平位置調整機構２４ｂとしては、エアシリンダ、サーボモータ、ステッピングモータなどを用いることができる。また、加圧力調整機構２３としては加圧モータなどを用いることができる。

なお、上述したスキージ２２と、このスキージ２２を案内するガイド部材２１と、スキージ２２が基板シート６１に加える圧力の大きさを調整する加圧力調整機構２３と、スキージ２２の鉛直方向の位置を調整する鉛直位置調整機構２４ａと、スキージ２２の水平方向の位置を調整する水平位置調整機構２４ｂとからスキージ機構２０が構成されている。

ところで、本実施の形態では、スキージ機構２０は、スキージ２２をスクリーン版２７上で走査させることによって、基板シート６１に圧力を加えて、この基板シート６１に平板状部材６２の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成するとともに、このように形成された基板シート６１の凸部６１ａ上に導電性ペースト７０を転移させるように構成されている。

また、図１に示すように、スキージ機構２０の上流側には、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像を取得するＣＣＤカメラ（画像取得装置）１が配置されている。また、このＣＣＤカメラ１には、ＣＣＤカメラ１によって取得された画像を表示する表示画面（画像表示装置）２が接続されている。

また、図１に示すように、印刷定盤３０は、この印刷定盤３０に対する基材６０の位置を調整する位置調整装置３５を有している。そして、この位置調整装置３５には、操作者によって入力された指示を送る位置指示部６が接続されている。なお、基材６０にはアライメントマークが施されており、このアライメントマークをＣＣＤカメラ１で撮影することによって、基材６０の印刷定盤３０に対する位置が位置決めされる。

そして、本実施の形態においては、上述したＣＣＤカメラ１、表示画面２、位置調整装置３５および位置指示部６から位置づける位置決め機構が構成されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず、印刷定盤３０によって、複数の凸部６２ａを有する平板状部材６２と、平板状部材６２上に載置された基板シート６１とを有する基材６０が保持される（保持工程）。なお、基材６０は、平板状部材６２が下方に位置し、基板シート６１が上方に位置するようにして、印刷定盤３０上に載置される（図１参照）。

次に、基材６０が印刷定盤３０に対して位置づけられる（位置決め工程）（図１参照）。

具体的には、まず、ＣＣＤカメラ１によって、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像が撮影される（画像取得工程）。次に、このようにＣＣＤカメラ１によって撮影された基材６０の画像が、表示画面２によって表示される（画像表示工程）。

次に、操作者が、表示画面２に表示された画像に基づいて、印刷定盤３０を所定の位置に移動させるよう、位置指示部６に指示を入力する。そして、この指示に従って、位置調整装置３５が駆動され、印刷定盤３０に対する基材６０の位置が調整される。例えば、基材６０に施されたアライメントマークがＣＣＤカメラ１の中心位置で撮影されるよう、操作者が位置指示部６に指示を入力する。そして、この指示に従って、位置調整装置３５が駆動され、アライメントマークがＣＣＤカメラ１の中心位置にくるよう、基材６０の印刷定盤３０に対する位置が調整される（位置調整工程）。

次に、印刷定盤３０が、駆動部から付与される駆動力によって、ガイド部材３１に沿って水平方向（図２の右側）に向かって移動される（図２参照）。なお、後述する工程は、このようにして印刷定盤３０がガイド部材３１に沿って移動されている間に行われる。

次に、スキージ２２がスクリーン版２７上で走査され、基板シート６１に圧力が加えられて、この基板シート６１に平板状部材６２の凸部６２ａに対応する凸部６１ａが形成される。そしてこのとき、スクリーン版２７に載置された導電性ペースト７０が、このように形成された基板シート６１の凸部６１ａ上に貫通穴２７ａを介して転移される（加圧転移工程）（図３および図４参照）。

このように、本実施の形態によれば、基板シート６１に凸部６１ａが形成されると同時に、この凸部６１ａ上に導電性ペースト７０が転移される。このため、導電性ペースト７０を、スキージ２２によって形成された基板シート６１の凸部６１ａ上に、確実に転移させることができる。

また、このようにスキージ２２によって基板シート６１に凸部６１ａを形成するので、基板シート６１に平板状部材６２の複数の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成する際に、エンボス装置やプレス装置のような専用装置を用いる必要がない。さらに、専用装置で基板シート６１に平板状部材６２の複数の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成した後、この専用装置から基材６０を取り外す必要もない。

また、本実施の形態では、位置決め工程で、基材６０が印刷定盤３０に対して所定の位置に位置づけられるので、スキージ２２を基材６０に正確な位置で当接させることができ、基材６０（とりわけ基板シート６１）にスキージ２２から正確な強さで圧力を加えることができる。

ところで、本実施の形態によれば、図１に示すように、スキージ機構２０が、スキージ２２から基板シート６１に加わる圧力の大きさを調整する加圧力調整機構２３と、スキージ２２の鉛直方向の位置を調整する鉛直位置調整機構２４ａと、スキージ２２の水平方向の位置を調整する水平位置調整機構２４ｂとを有している。

このため、加圧転移工程の前に、鉛直位置調整機構２４ａによって、スキージ２２の鉛直方向の位置を調整したり（鉛直位置調整工程）、水平位置調整機構２４ｂによって、スキージ２２の水平方向の位置を調整したり（水平位置調整工程）することができる。また、加圧力調整機構２３によって、スキージ２２から基板シート６１に加えられる圧力の大きさを調整すること（加圧力調整工程）もできる。

そして、上述のように、スキージ２２の鉛直方向の位置を調整することによって、スキージ２２と印刷定盤３０との間の距離を調整することができ、ひいては、基材６０に加わる圧力を調整することができる。また、スキージ２２の水平方向の位置を調整することによって、基板シート６１の適切な位置に、スキージ２２から圧力を加えることができる。

さらに、スキージ２２から基板シート６１に加えられる圧力の大きさを調整することによって、基板シート６１に加わる圧力を適宜調整することができ、例えば、スキージ２２によって基板シート６１を押圧している際に、処理される基板シート６１の箇所に応じて圧力を変化させることができる。このため、基板シート６１に、平板状部材６２の凸部６２ａに対応した凸部６１ａをより確実に形成することができる。

上述のように、本実施の形態によれば、スキージ機構２０のスキージ２２によって転移される導電性ペースト７０を、スキージ２２によって形成された基板シート６１の凸部６１ａ上に、確実に転移させることができるので、導電性バンプの高さを確実に十分なものにすることができる。

このため、基板シート６２の表面に導電性ペースト７０を塗工する工程の回数を減少させることができ、例えば、導電性ペースト７０を塗工する工程の回数を一回にすることができる。このため、導電性バンプ付基板の製造時間を短縮することができる。また、導電性ペースト７０の使用量を減少させることもできる。さらに、導電性バンプ付基板シートの製造における歩留まり率を高くすることもできる。

上述のように、導電性ペースト７０が基板シート６１の凸部６１ａ上に載置されると、印刷定盤３０は水平方向（図５の左側）に移動し、初期位置に戻ることとなる（図５参照）。このとき、スキージ機構２０も初期位置に戻る（図５参照）。

次に、基板シート６１は平板状部材６２から剥離される。その後、基板シート６１が乾燥され、基板シート６１の各凸部６１ａに付着した導電性ペースト７０が硬化される（硬化工程）。この結果、基板シート６１上に略円錐状の導電性バンプが形成されることとなる。なお、導電性ペースト７０が紫外線硬化性の材料からなる場合には、乾燥させる代わりに紫外線を照射することによって硬化させてもよい。

上述のように、本実施の形態によれば、基板シート６１に平板状部材６２の複数の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成する際に、エンボス装置やプレス装置のような専用装置を用いる必要がない。この結果、基板シート６１に平板状部材６２の複数の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成して、当該基板シート６１の凸部６１ａ上に導電性ペースト７０を転移させる工程までを、インラインで製造することができる（図２乃至図５参照）。

また、上述のように、専用装置で基板シート６１に平板状部材６２の複数の凸部６２ａに対応する凸部６１ａを形成した後、この専用装置から基材６０を取り外す必要がなくなるので、導電性バンプ付基板シート６１の生産効率を向上させることができる（図２乃至図５参照）。

ところで、上記では、ＣＣＤカメラ１、表示画面２、位置調整装置３５および位置指示部６から位置決め機構が構成されている態様を用いて説明したが、これに限られることなく、例えば図６に示すように、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像を取得するＣＣＤカメラ（画像取得装置）１と、印刷定盤３０に対する基材６０の位置を調整する位置調整装置３５と、この位置調整装置３５をＣＣＤカメラ１によって取得された画像の情報に基づいて制御する制御部７とから、位置決め機構が構成されてもよい。

このような態様においては、まず、ＣＣＤカメラ１によって、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像が撮影される（画像取得工程）。次に、ＣＣＤカメラ１によって撮影された画像の情報に基づいて、印刷定盤３０を所定の位置に移動させるよう、制御部７からの信号によって位置調整装置３５が駆動されて、印刷定盤３０に対する基材６０の位置が自動的に調整される（位置調整工程）。

そして、このような図６に示す態様でも、基材６０が印刷定盤３０に対して所定の位置に位置づけられるので、スキージ２２を基材６０に正確な位置で当接させることができ、基材６０（とりわけ基板シート６１）にスキージ２２から正確な強さで圧力を加えることができる。

本発明の実施の形態による印刷装置を側方から見た概略側方図。本発明の実施の形態による印刷装置の一駆動状態を示した概略側方図。図２に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。図３に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。図４に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。本発明の実施の形態の変形例による印刷装置を側方から見た概略側方図。基板シートに導電性バンプを形成する従来の方法を示す側面図。図７の部分拡大側面図。従来の方法により基板シートに導電性バンプが形成される過程を示す図。

符号の説明

１ＣＣＤカメラ（画像取得装置）
２表示画面（画像表示装置）
２０スキージ機構
２２スキージ
２３加圧力調整機構
２４ａ鉛直位置調整機構
２４ｂ水平位置調整機構
２５スクリーン機構
２６保持部
２７スクリーン版
２７ａ貫通穴
３０印刷定盤
３５位置調整装置
６０基材
６１基板シート
６１ａ凸部
６２平板状部材
６２ａ凸部

Claims

基材を保持する印刷定盤と、所定のパターンからなる貫通穴が設けられたスクリーン版を有するスクリーン機構と、該スクリーン版上で走査可能なスキージと、を有する印刷装置を用いた印刷方法であって、
前記印刷定盤によって、複数の凸部を有する平板状部材と、該平板状部材上に載置された導電性の基板シートとを有する基材を保持する保持工程と、
前記スキージを前記スクリーン版上で走査させることによって、前記基板シートに圧力を加えて、該基板シートに前記平板状部材の凸部に対応する凸部を形成するとともに、このように形成された前記基板シートの凸部上に導電性ペーストを転移させる加圧転移工程と、
を備えたことを特徴とする印刷方法。
前記スキージの鉛直方向の位置を調整する鉛直位置調整工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
前記スキージの水平方向の位置を調整する水平位置調整工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
前記スキージが前記基板シートに加える圧力の大きさを調整する加圧力調整工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
前記基材を前記印刷定盤に対して位置づける位置決め工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
前記位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する画像取得工程と、画像表示装置によって前記画像取得装置で取得された画像を表示する画像表示工程と、該画像表示装置で表示された画像に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を調整する位置調整工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の印刷方法。
前記位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する画像取得工程と、該画像取得装置で取得された画像の情報に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を自動的に調整する位置調整工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の印刷方法。