JP5262509B2 - 印刷装置 - Google Patents

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装置に関する。

従来から、銅箔など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き基板シートと、プリプレグなどの絶縁材料部材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プリプレグを貫通することによって、当該プリプレグ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など参照）。

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６および図７を用いて説明する。

まず、図６に示すような平板状の基板シート１６１を印刷定盤１１１上に載置し、この平板状の基板シート１６１の上方にわずかな距離を隔ててスクリーン版１２７を設置する。また、図７に示すようにスクリーン版１２７には、基板シート１６１に導電性バンプ１７１が形成されるべき位置に対応して複数の貫通穴１２７ａが形成されている。そして、図６および図７に示すように、スキージ１２２により導電性ペースト１７０の転写を行い、この際に図７に示すようにスキージ１２２がスクリーン版１２７を下方に押圧してこのスクリーン版１２７と基板シート１６１とを当接させることにより、導電性ペースト１７０がスクリーン版１２７の貫通穴１２７ａを通過して平板状の基板シート１６１上に付着される。

その後、基板シート１６１の乾燥を行うことにより、図８（ａ）−（ｄ）に示すように基板シート１６１上の導電性ペースト１７０が硬化して略円錐状の導電性バンプ１７１が形成されることとなる。

ここで、基板シート１６１に形成される導電性バンプ１７１は、当該基板シート１６１の厚さ方向（図８（ａ）−（ｄ）の上下方向）においてプリプレグ（図示せず）を貫通させるのに十分な高さが必要とされる（バンプ径の直径が１５０μｍのときには１２０±４０μｍ程度の高さが必要となる）。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１７１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き基板シートの製造方法においては、平板状の基板シート１６１上に導電性バンプ１７１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１６１に付着する導電性ペースト１７０の量はスクリーン版１２７の貫通穴１２７ａにより定められる。このため、導電性ペースト１７０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１７１の高さがプリプレグ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１７１によりプリプレグを貫通させる際には、図８（ｄ）に示すような高さを有する略円錐状の導電性バンプ１７１が求められる。ここで、図８（ａ）−（ｄ）は、従来の方法により基板シート１６１に導電性バンプ１７１が形成される過程を示す図であって、図８（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（硬化工程）後の導電性バンプ１７１の形状を示している。このため、この例では、図６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１６１の乾燥工程およびＣＣＤカメラなどによるスクリーン版１２７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１７１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り製造時間が非常にかかってしまう。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き基板シートの製造における歩留まり率が低下してしまう。

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転写させる回数を減少させることができ、ひいては、導電性バンプ付き基板シートの製造時間を短縮することができるとともに、歩留まり率を高くすることができる印刷装置を提供することを目的とする。

本発明による印刷装置は、
巻き付けられた基板シートを繰り出して供給するシート供給部と、
複数の形成凸部を有し、前記シート供給部から繰り出された前記基板シートの他方の面に該形成凸部を当接させて、該基板シートの一方の面に基板凸部を形成する凸部形成部と、
前記凸部形成部と対向して配置され、前記形成凸部に対応した位置に設けられた複数の対向凹部を有する対向部と、
スクリーン版に載置された導電性ペーストを、該スクリーン版に設けられた貫通穴を通過させて、前記基板凸部上に転写させるスキージと、
前記スキージによって導電性ペーストが転写された基板シートを所定の大きさで断裁する断裁部と、
を備えている。

本発明による印刷装置において、
前記基板シートに転写された導電性ペーストを硬化させて導電性バンプを形成する硬化部をさらに備えたことが好ましい。

このような印刷装置において、
前記スキージと前記硬化部との間に設けられ、前記導電性ペーストを仮硬化させる仮硬化部をさらに備えたことが好ましい。

本発明による印刷装置において、
前記凸部形成部は、前記基板シートが巻き架けられる金型ロールであることが好ましい。

本発明による印刷装置において、
前記対向部は、円筒形状からなる対向ロールであることが好ましい。

本発明による印刷装置において、
前記スクリーン版は円筒状からなり、該スクリーン版内に導電性ペーストが載置されることが好ましい。

本発明によれば、基板凸部上に導電性ペーストを転写させるので、基板シートの表面に導電性ペーストを転写させる回数を減少させても、導電性バンプの高さを十分高くすることができる。このため、導電性バンプ付き基板シートの製造時間を短縮することができるとともに、導電性バンプ付き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、基板凸部の形成および導電性ペーストの転写をインラインで行うことができる。このため、省スペース化を図ることができ、かつ、スクリーン版に設けられた貫通穴と基板凸部との位置合わせの負担を軽減することもできる。

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（ａ）（ｂ）乃至図５（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態を示す図である。

図１（ａ）に示すように、印刷装置は、ロール状に巻き付けられた基板シート６１（例えば、銅箔など金属箔）を繰り出して供給するシート供給リール（シート供給部）１と、複数のロール凸部（形成凸部）１１ａを有し、シート供給リール１から繰り出された基板シート６１の裏面（他方の面）にロール凸部１１ａを当接させて、基板シート６１の表面（一方の面）に基板凸部６１ａを形成する金型ロール（凸部形成部）１１と、金型ロール１１と対向して配置され、ロール凸部１１ａに対応した位置に設けられた複数のロール凹部（対向凹部）１０ｂを有する対向ロール（対向部）１０と、を備えている。

このうち、金型ロール１１は、図１（ａ）に示すように、複数のロール凸部１１ａを有しており、このロール凸部１１ａは、熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂、金属などから形成されている。なお、ロール凸部１１ａを樹脂で形成する場合には、スクリーン印刷法や光造型法などを用いることができ、ロール凸部１１ａを金属で形成する場合には、エッチング処理や電鋳法などを用いることができる。他方、対向ロール１０は、金属ロールをエッチングすることなどによって形成される。

また、図１（ａ）に示すように、金型ロール１１と対向ロール１０の各々は回転駆動され、金型ロール１１の回転方向と対向ロール１０の回転方向は各々逆方向になっている（本実施の形態では、金型ロール１１は反時計回りに回転駆動され、対向ロール１０は時計回りに回転駆動される）。

また、図１（ａ）に示すように、金型ロール１１の下流側であって対向ロール１０の上方には、円筒状からなるスクリーン版２７が配置されている。そして、当該スクリーン版２７内には、導電性ペースト７０が載置されるとともに、当該導電性ペースト７０を貫通穴（図示せず）を通過させて基板凸部６１ａ上に転写させるスキージ２２が設けられている。なお、導電性ペースト７０は、銀ペースト、半田ペーストなどからなっている。また、円筒状のスクリーン版２７は基板シート６１の動きにあわせて時計回りに回転するように構成されている。

ところで、上述した対向ロール１０は、スキージ２２に対向する位置（スキージ２２に対して図１の下方側）に設けられており、スキージ２２によって導電性ペースト７０を転写させる際に、基板シート６１を支持してバックアップロールとしても機能している。

また、図１（ａ）に示すように、スキージ２２の下流側には、導電性ペースト７０を仮乾燥させて仮硬化させる仮硬化部４０が設けられている。この仮硬化部４０は、例えば８０℃の下で２〜３分の間、基板シート６１上の導電性ペースト７０を加熱して仮硬化させる。

また、図１（ａ）および図３に示すように、仮硬化部４０の下流側には、基板シート６１を所定の長さ（大きさ）で断裁する断裁部５０が設けられている。なお、断裁部５０の近傍には、断裁された基板シート６１のうち、仮硬化部４０側に位置する長さの長い基板シート６１の端部を把持する把持部（図示せず）が設けられている。

そして、断裁部５０の下流側には、図１（ａ）および図３に示すように、断裁部５０で所定の長さで断裁された基板シート６１上の導電性ペースト７０を、完全に硬化させて導電性バンプ７１を形成する硬化部８０が設けられている。この硬化部８０は、図３に示すように、筐体８２と、筐体８２内に設けられた支持部８１と、筐体８２内で支持部８１を上下方向に駆動する上下方向駆動部（図示せず）と、を有している。なお、硬化部８０は、例えば１６０℃の下で３０分の間、基板シート６１上の導電性ペースト７０を加熱して硬化させて導電性バンプ７１を形成し、導電性バンプ付き基板シートを生成する。

また、上述した印刷装置の下流側には、図４（ａ）に示すように、熱を加えつつ圧力を加える下方加熱ロール９３と、下方加熱ロール９３上に配置された下方緩衝材９４と、熱を加えつつ圧力を加える上方加熱ロール９１と、上方加熱ロール９１下に配置された上方緩衝材９２と、を有する絶縁材料配置装置９０が設けられている。この絶縁材料配置装置９０は、導電性バンプ付き基板シート上にプリプレグ（絶縁材料部材）６５を配置させるために用いられる。

また、図５（ａ）に示すように、絶縁材料配置装置９０の下流側には、プリプレグ６５が配置された導電性バンプ付き基板シート上に、別の基板シート６６を配置して加熱しつつ押圧する配置押圧装置９６が設けられている。

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、スクリーン版２７に設けられた貫通穴（図示せず）と、金型ロール１１のロール凸部１１ａとの位置合わせが行われる（位置合わせ工程）（図１（ａ）参照）。

次に、シート供給リール１が回転駆動され、巻き付けられた基板シート６１が当該シート供給リール１から繰り出される（図１（ａ）参照）。このとき、基板シート６１の動きにあわせて、金型ロール１１、対向ロール１０および円筒状のスクリーン版２７も回転駆動される。

次に、シート供給リール１から繰り出された基板シート６１が、複数のロール凸部１１ａを有する金型ロール１１と、ロール凸部１１ａに対応した位置に設けられた複数のロール凹部１０ｂを有する対向ロール１０との間に達する（図１（ａ）参照）。このとき、金型ロール１１は対向ロール１０に向かって押圧力を付与し、対向ロール１０は金型ロール１１に向かって押圧力を付与する（基板シート６１をニップする）。このため、基板シート６１の表面に、複数の基板凸部６１ａが形成される（基板凸部形成工程）（図２（ａ）（ｂ）参照）。

ここで、対向ロール１０がロール凸部１１ａに対応した位置にロール凹部１０ｂを有するので、基板凸部形成工程において、より高さの高い基板凸部６１ａを形成することができる。

次に、複数の基板凸部６１ａを形成された基板シート６１が、円筒状に形成されたスクリーン版２７の下方に達する。そして、スキージ２２によって、スクリーン版２７に載置された導電性ペースト７０が、貫通穴（図示せず）を通過して、基板凸部６１ａ上に転写される（転写工程）（ロータリースクリーン印刷法）（図１（ａ）および図２（ｃ）参照）。このとき、対向ロール１０は、基板シート６１を支持しており、バックアップロールとして機能している（図１（ａ）参照）。

ここで、上述のように本実施の形態によれば、基板凸部形成工程で高さの高い基板凸部６１ａを形成することができるので、転写工程において、より高く嵩上げされた導電性ペースト７０を形成することができる。このため、用いられる導電性ペースト７０の量を減らすことができ、他方、導電性ペーストの量を減らさない場合には、高さの高い導電性バンプ７１（図２（ｄ）参照）を形成することができる。

また、対向ロール１０がバックアップロールとしても機能していることから明らかなように、金型ロール１１とスキージ２２との間で基板シート６１の移動する距離が短い。このため、転写工程において、ロール凸部１１ａによる基板シート６１と対向ロール１０の変形は、未だ緩和していない状態になっており、高さの高い基板凸部６１ａ上に導電性ペースト７０を転写することができる。

ところで、本実施の形態では、上述のように位置合わせ工程が行われているので、スキージ２２によって転写される導電性ペースト７０を、基板シート６１の基板凸部６１ａ上に、確実に転写させることができる。

上述のように基板凸部６１ａ上に導電性ペースト７０が転写されると、基板シート６１は仮硬化部４０に達し、仮硬化部４０内を、例えば８０℃の温度で、２〜３分をかけて通過する。このため、基板シート６１上の導電性ペースト７０は仮乾燥され仮硬化される（仮硬化工程）（図１（ａ）および図３参照）。

次に、基板シート６１は断裁部５０に達し、当該断裁部５０で、所定の長さで断裁される（断裁工程）（図１（ａ）および図３参照）。このとき、断裁された基板シート６１のうち、仮硬化部４０側に位置する長さの長い基板シート６１の端部は、把持部（図示せず）によって把持される。

次に、断裁された基板シート６１のうち、硬化部８０側に位置する長さの短い基板シート６１が、筐体８２内に移動され、支持部８１によって支持される（図３参照）。そして、当該基板シート６１は、筐体８２内に例えば１６０℃の温度で３０分の間、配置されて、導電性ペースト７０が乾燥され硬化されて導電性バンプ７１が形成される（硬化工程）（図２（ｅ）参照）。

なお、断裁部５０で断裁された次の基板シート６１が筐体８２内に移動されるときには、既に筐体８２内に配置された基板シート６１は、上下方向駆動部（図示せず）によって順次移動されることとなる（図３の矢印、参照）。

上述のように、硬化部８０で導電性バンプ７１が形成されと、導電性バンプ付き基板シートが生成されることとなる（図１（ｂ）参照）。

ところで、本実施の形態では、基板凸部６１ａの形成、導電性ペースト７０の転写、導電性ペースト７０の仮硬化、基板シート６１の断裁および導電性ペースト７０の硬化の一連の工程をインラインで行うことができる。このため、省スペース化を図ることができる。また、一度、スクリーン版２７に設けられた貫通穴と基板凸部６１ａとの位置合わせを行うと、シート供給リール１に巻き付けられた基板シート６１がなくなったり、金型ロール１１を取り替えたりするようなことなどがない限り、再度、貫通穴と基板凸部６１ａとの位置合わせを行う必要がない。このため、貫通穴と基板凸部６１ａとの位置合わせを行う負担を軽減することができる。

このようにして生成された導電性バンプ付き基板シートは、次に、絶縁材料配置装置９０に移動される（図４（ａ）参照）。そして、下方加熱ロール９３から下方緩衝材９４を介して熱と圧力を加えるとともに、上方加熱ロール９１から上方緩衝材９２を介して熱と圧力を加えて、導電性バンプ付き基板シート上にプリプレグ６５を配置させる（絶縁材料部材配置工程）（図４（ａ）（ｂ）参照）。

つまり、プリプレグ６５が、上方加熱ロール９１と下方加熱ロール９３によって、硬化しない温度まで加熱されつつ圧力が加えられ、導電性バンプ７１によって貫通される。この結果、基板シート６１上であって導電性バンプ７１が配置されている箇所以外の箇所に、未硬化のプリプレグ６５が配置されることとなる。

次に、プリプレグ６５が配置された導電性バンプ付き基板シートは、配置押圧装置９６に移動される（図５（ａ）参照）。そして、配置押圧装置９６によって、基板シート６１と別の基板シート６６に互いに向き合う方向の押圧力が付与されて、別の基板シート６６内に導電性バンプ７１が貫入されることとなる（押圧工程）（図５（ａ）（ｂ）参照）。このとき、プリプレグ６５が熱硬化温度以上に加熱された後で冷却されることによって、基板シート６１と基板シート６６とが接着されることとなる。

次に、基板シート６１および別の基板シート６６のうち、ランド領域と回路パターン（所定の領域）がマスクされる。その後、エッチングなどによって、基板シート６１および基板シート６６のうちランド領域と回路パターン以外が除去されて、回路が形成される（回路形成工程）。この結果、２層からなるプリント配線基板が生成される。ところで、上述した工程を適宜繰り返して行うことによって、２層以上の多層からなるプリント配線基板を生成することができる。

ところで、上記では、仮硬化工程を用いた態様を用いて説明したが、これに限られることなく、導電性ペースト７０の種類などによっては、仮硬化工程を用いなくてもよい。

また、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、導電性ペースト７０を熱で乾燥させる代わりに、導電性ペースト７０に紫外線を照射することによって硬化させてもよい。

本発明の実施の形態による印刷装置の構成を示す側方図と、当該印刷装置によって生成される導電性バンプ付き基板シートを示す側方図。 本発明の実施の形態による印刷装置によって導電性バンプ付き基板シートが生成される態様を示した側方図。 本発明の実施の形態による印刷装置の仮硬化部、断裁部および硬化部を示した側方図。 本発明の実施の形態による絶縁材料配置装置の構成を示す側方図と、当該絶縁材料配置装置によって絶縁材料部材が配置された後の導電性バンプ付き基板シートを示した側方図。 本発明の実施の形態による配置押圧装置の構成を示す斜視図と、当該配置押圧装置によって導電性バンプ付き基板シート上に基板シートが配置された後の状態を示した側方図。 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６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

１ シート供給リール（シート供給部）
１０ 対向ロール（対向部）
１０ｂ ロール凹部（対向凹部）
１１ 金型ロール（凸部形成部）
１１ａ ロール凸部（形成凸部）
２２ スキージ
２７ スクリーン版
４０ 仮硬化部
５０ 断裁部
６１ 基板シート
６１ａ 基板凸部
６５ 絶縁材料部材
７０ 導電性ペースト
７１ 導電性バンプ
８０ 硬化部
９０ 絶縁材料配置装置
９６ 配置押圧装置

Claims (6)

1. 巻き付けられた基板シートを繰り出して供給するシート供給部と、
   複数の形成凸部を有し、前記シート供給部から繰り出された前記基板シートの他方の面に該形成凸部を当接させて、該基板シートの一方の面に基板凸部を形成する凸部形成部と、
   前記凸部形成部と対向して配置され、前記形成凸部に対応した位置に設けられた複数の対向凹部を有する対向部と、
   スクリーン版に載置された導電性ペーストを、該スクリーン版に設けられた貫通穴を通過させて、前記基板凸部上に転写させるスキージと、
   前記スキージによって導電性ペーストが転写された基板シートを所定の大きさで断裁する断裁部と、
   を備えたことを特徴とする印刷装置。
2. 前記基板シートに転写された導電性ペーストを硬化させて導電性バンプを形成する硬化部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記スキージと前記硬化部との間に設けられ、前記導電性ペーストを仮硬化させる仮硬化部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記凸部形成部は、前記基板シートが巻き架けられる金型ロールであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
5. 前記対向部は、円筒形状からなる対向ロールであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
6. 前記スクリーン版は円筒状からなり、該スクリーン版内に導電性ペーストが載置されることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。

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