WO2011055487A1 - スクリーン印刷用のマスクとそれを用いたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

スクリーン印刷用のマスクとそれを用いたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 Download PDF

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友松　道範
政典 池田
谷口　昌弘
聖 古市
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a screen printing mask for printing a paste for electronic component bonding on a plurality of individual substrates held by a carrier, a screen printing apparatus using the same, and a screen printing method.
  • a thin film-like substrate such as a flexible printed circuit board on which electronic components are mounted is difficult to handle by itself, and is usually handled with a plurality of individual substrates held on a plate-like carrier.
  • component mounting operations such as printing of electronic component bonding paste on these individual substrates and component mounting are performed (for example, Patent Documents 1 to 6). 4).
  • a holding surface is formed on the surface of the carrier with an adhesive resin such as silicon elastomer, and the individual substrate is held by the adhesive force of the holding surface.
  • a recess is formed on the surface of the carrier in accordance with the planar shape of the individual substrate, and the individual substrate is accommodated and held in the recess.
  • the upper surface side of the carrier holding the individual substrate contacts the screen printing mask, and the squeegee slides on the upper surface of the mask, whereby the paste is printed on the individual substrate.
  • FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams of a squeezing operation using a conventional mask for screen printing.
  • a thin film-like substrate 32A is held on the upper surface of the carrier 31 by adhesive force, and the individual substrate 32A is in contact with the lower surface of the mask 33.
  • the squeegee 34 is lowered and brought into contact with the upper surface of the mask 33, and the squeegee 34 is slid on the mask 33 while pressing the mask 33 with the predetermined pressure.
  • the mask 33 may not be in close contact with the printing surface of the individual substrate 32A at both ends of the individual substrate 32A, and may be partially lifted in a wavy shape to create a gap between the printing surface of the individual substrate 32A. is there. In a portion where a gap is generated due to such an adhesion failure, the paste is not printed normally, resulting in a printing failure. Further, when the target to be printed is an individual substrate 32B having a narrow width, as shown in FIG. 10B, the mask 33 undulates over the entire width of the individual substrate 32B, and normal printing is not performed. As described above, in the techniques shown in Patent Documents 1 and 2, printing quality is poor due to the individual substrates 32A and 32B being directly held on the surface of the planar carrier 31.
  • the present invention relates to a mask for screen printing capable of realizing high printing quality at low cost in a printing operation for a plurality of individual substrates held on a carrier, a screen printing apparatus using the same, and a screen. It is a printing method.
  • the screen printing apparatus of the present invention is a screen printing apparatus that collectively prints paste for joining electronic components on electrodes formed on each individual substrate for a plurality of individual substrates arranged and held on a carrier.
  • This screen printing apparatus has a printing mechanism and a carrier positioning part.
  • the printing mechanism includes a single mask for screen printing and a squeegee member, and the paste is printed on the electrodes by performing a squeegee operation by sliding the squeegee member on the upper surface of the mask supplied with the paste.
  • the mask has a flat mask plate that covers the arrangement range of the plurality of individual substrates in the carrier.
  • the carrier positioning unit aligns the plurality of individual substrates with respect to the mask by positioning the carrier.
  • recesses having a planar shape capable of accommodating at least one of the individual substrates are formed corresponding to the arrangement of the individual substrates in the carrier, and pattern holes corresponding to the electrodes only in the range of the recesses. Is provided.
  • the mask for screen printing of the present invention is a mask in the above-described screen printing apparatus.
  • a plurality of individual substrates held by a carrier are targeted, and the above-described mask is used to form a plurality of individual substrates held by a carrier on each individual substrate.
  • a paste for bonding electronic components is printed on the electrodes in a batch.
  • This screen printing method includes an alignment step, a contact step, a printing step, and a plate separation step.
  • the alignment step the screen printing mask and the plurality of individual substrates held on the carrier are aligned.
  • the contact step the mask aligned in the alignment step is brought into contact with the upper surface of the carrier and the upper surfaces of the plurality of individual substrates held by the carrier.
  • the squeegee member is slidably contacted with the upper surface of the mask to perform a squeegee operation, and the paste supplied on the mask is Fill pattern holes.
  • the plate separation step the mask is separated from the carrier and the plurality of individual substrates.
  • a planar recess capable of accommodating at least one individual substrate is formed on the lower surface of the flat plate mask plate of the mask corresponding to the arrangement of the individual substrates in the carrier. Pattern holes are provided only in the range of these recesses.
  • FIG. 1 is a perspective view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier used with the screen printing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the carrier shown in FIG. 4 is a perspective plan view of a mask for screen printing used in the screen printing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5A is an operation explanatory diagram of a printing operation by the screen printing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5B is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 5A.
  • FIG. 5C is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 5B.
  • FIG. 5D is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 5C.
  • FIG. 5A is an operation explanatory diagram of a printing operation by the screen printing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5B is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 5A.
  • FIG. 5C is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG.
  • FIG. 6A is an operation explanatory diagram of a printing operation by another screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 6A.
  • FIG. 6C is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 6B.
  • FIG. 6D is an operation explanatory diagram of the printing operation following FIG. 6C.
  • FIG. 7A is a developed cross-sectional view of a mask for screen printing used in the screen printing apparatus shown in FIGS. 6A to 6D.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of a screen printing mask used in the screen printing apparatus shown in FIGS. 6A to 6D.
  • FIG. 8A is a developed sectional view of another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective plan view of still another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is an explanatory diagram of a squeezing operation using a conventional mask for screen printing.
  • FIG. 10B is an explanatory diagram of a squeezing operation using a conventional mask for screen printing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a carrier used with the screen printing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the carrier shown in FIG. 4 is a perspective plan view of a mask for screen printing used in the screen printing apparatus shown in FIG. 5A to 5D are explanatory diagrams of the printing operation by the screen printing apparatus shown in FIG.
  • the screen printing apparatus 1 has a function of collectively printing a paste for joining electronic components on the electrodes 51 formed on each individual substrate 5 for a plurality of individual substrates 5 held by the carrier 4.
  • the screen printing apparatus 1 is configured by placing a printing mechanism 6 including a mask 7 for screen printing on top of a carrier positioning unit 2 in an overlapping manner. That is, the screen printing apparatus 1 includes a carrier positioning unit 2 and a printing mechanism 6 including a single mask 7.
  • the mask 7 has a flat mask plate 8 that covers the arrangement range of the plurality of individual substrates 5 in the carrier 4.
  • the carrier positioning unit 2 positions the plurality of individual substrates 5 with respect to the mask 7 by positioning the carrier 4.
  • the printing mechanism 6 further includes a squeegee member 13, and the paste is printed on the electrode 51 on the carrier positioning unit 2 described later by performing a squeegeeing operation by sliding the squeegee member 13 on the upper surface of the mask 7 supplied with the paste. To do.
  • the mask 7 is composed of a rectangular mask frame 7A and a mask plate 8 extended inside the mask frame 7A.
  • the carrier positioning unit 2 has a configuration in which a Y-axis table 2Y and a Z ⁇ -axis table 2Z are stacked in this order on an X-axis table 2X.
  • the upper surface of the Z ⁇ -axis table 2Z is a carrier placement surface 3 on which a carrier 4 holding a plurality of individual substrates 5 to be printed is placed.
  • the carrier 4 is automatically transported or manually transported from the upstream side by a transport mechanism (not shown) (arrow A), and is placed and held on the carrier placement surface 3.
  • the printing mechanism 6 is configured to reciprocate the squeegee head 11 in the squeegeeing direction (Y-axis direction) by the squeegee moving mechanism on the mask plate 8 of the mask 7. That is, the squeegee head 11 includes a holder 13A, a pair of squeegee members 13 held by the holder 13A, and a squeegee lifting mechanism 12 that lifts and lowers the squeegee member 13. When the squeegee member 13 is lowered, the tip of the squeegee member 13 comes into contact with the upper surface of the mask plate 8.
  • the carrier 4 is configured by bonding a resin layer 4B on a rectangular base plate 4A.
  • the base plate 4A is made of a metal such as aluminum or a heat-resistant resin or ceramic material, and has a function of imparting rigidity to the carrier 4.
  • the resin layer 4B is formed of an adhesive resin such as silicon resin. By pressing the individual substrate 5 against the upper surface of the smoothly formed resin layer 4B, the resin layer 4B can hold the individual substrate 5 in a close contact state.
  • substrate attachment positions 4C for attaching and holding the individual substrates 5 are set at a plurality of positions.
  • the plurality of individual substrates 5 are screen-printed while being held by the carrier 4 as will be described later.
  • each individual substrate 5 is formed with a plurality of component connection electrodes 51.
  • the mask 7 has a single mask plate 8 that covers the arrangement range of the plurality of individual substrates 5 in the carrier 4, and a rectangular mask frame 7A.
  • a plurality of recesses 9 are formed on the lower surface 82 of the mask plate 8 by etching the lower surface 82 of the mask plate 8 corresponding to the arrangement positions of the individual substrates 5.
  • Each recess 9 can accommodate one individual substrate 5. That is, the planar shape of the recess 9 is set according to the outer shape of the individual substrate 5, and the depth of the recess 9 is set according to the thickness of the individual substrate 5.
  • pattern holes 10 are formed corresponding to the positions of the electrodes 51 on the individual substrate 5. As shown in FIG.
  • the bottom surface 9A of each recess 9 is preferably flat. As described later, the bottom surface 9A is preferably in contact with the upper surface of the individual substrate 5 in the printing step. Further, the upper surface 81 of the mask plate 8 is a smooth surface without a step.
  • FIG. 5A the individual substrates 5 are held in close contact by the adhesive force of the upper surface of the resin layer 4B at the substrate sticking position 4C (see FIG. 2) set on the upper surface of the resin layer 4B in the carrier 4.
  • the carrier 4 in this state is aligned with the mask 7 by the carrier positioning unit 2.
  • the individual substrate 5 is aligned with the concave portion 9 in the mask plate 8. That is, the carrier positioning unit 2 positions the carrier 4 to align the plurality of individual substrates 5 with respect to the mask 7 so that each recess 9 covers each individual substrate 5 (positioning step).
  • the carrier 4 is raised (arrow B), and the resin layer 4B is brought into contact with the lower surface 82 of the mask plate 8 (contact step).
  • the individual substrate 5 is accommodated in the recess 9, and the electrode 51 (see FIG. 3) that is a printing target portion of the individual substrate 5 is positioned immediately below the pattern hole 10.
  • the electrode 51 (see FIG. 3) that is a printing target portion of the individual substrate 5 is positioned immediately below the pattern hole 10.
  • it is preferable that only the flat bottom surface 9 ⁇ / b> A of the recess 9 is in contact with the upper surface of the individual substrate 5 held by the carrier 4.
  • the lower surface 82 of the mask plate 8 other than the recess 9 is in contact with the upper surface (resin layer 4B) of the carrier 4.
  • the upper surface 81 of the mask plate 8 maintains a flat surface.
  • the squeezing operation is executed. That is, as shown in FIG. 5C, the squeegee member 13 is squeezed in the squeegeeing direction (arrow C) while the lower end of the squeegee member 13 is in contact with the mask plate 8 on the upper surface of the mask plate 8 supplied with the cream solder 14. Move to.
  • the cream solder 14 is a paste for joining electronic components. Thereby, the cream solder 14 is pushed into the pattern hole 10 by the squeegee member 13 and is filled (printing step).
  • the plate separation operation is performed. That is, by driving the Z ⁇ -axis table 2Z, as shown in FIG. 5D, the carrier 4 is lowered (arrow D), and the resin layer 4B is separated from the lower surface of the mask plate 8 (plate separation step). Thereby, the cream solder 14 filled in the pattern hole 10 is transferred to the electrode 51 of the individual substrate 5, and the screen printing for the plurality of individual substrates 5 held by the carrier 4 is completed.
  • FIGS. 6A to 7B are explanatory diagrams of the printing operation by another screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a developed cross-sectional view of a mask for screen printing used in the screen printing apparatus shown in FIGS. 6A to 6D.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of a screen printing mask used in the screen printing apparatus shown in FIGS. 6A to 6D.
  • a plate layer 8A as a first plate layer and a plate layer 8B as a second plate layer are provided instead of using the mask plate 8 composed of a single member.
  • a mask plate 801 having a stacked structure in the thickness direction is employed.
  • a pattern hole 10 for printing is formed in the plate layer 8A, and an opening 91 having a shape corresponding to the recess 9 is provided in the plate layer 8B.
  • the opening 91 has a shape that defines the planar shape of the recess 9.
  • the mask plate 801 has a structure in which the plate layer 8A and the plate layer 8B are stacked in the thickness direction of the plate layer 8A, the pattern hole 10 is provided in the plate layer 8A, and the planar shape of the recess 9 is formed in the plate layer 8B.
  • An opening 91 is provided to define A portion of the lower surface of the plate layer 8 ⁇ / b> A exposed from the opening 91 of the plate layer 8 ⁇ / b> B is a flat bottom surface of the recess 9.
  • FIGS. 8A and 8B may be used.
  • FIG. 8A is a developed sectional view of another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the mask plate 802 includes three plate layers 8A, 8B, and 8C.
  • the resin layer 4B of the carrier 4 has adhesiveness. Therefore, the resin layer 4B and the lower surface of the mask plate are in close contact with each other, and there is a possibility that normal separation of the carrier 4 is hindered in the plate separation step. In such a case, it is preferable to use a mask plate 802 in which a plate layer 8C formed of a non-adhesive resin such as PTFE resin is added below the plate layer 8B of the mask plate 801 described above.
  • a plurality of pattern holes 10 are provided in the plate layer 8A.
  • the plate layers 8B and 8C are provided with an opening 91 that defines the planar shape of the recess 9. Therefore, the plate layer 8A becomes the first plate layer, and the plate layers 8B and 8C constitute the second plate layer.
  • FIG. 6A to 6D show a screen printing operation on the individual substrate 5 using the mask plate 801 described above.
  • a plurality of individual substrates 5 are held on the upper surface of the resin layer 4B in the carrier 4 as in the example shown in FIG. 5A.
  • the carrier 4 in this state is aligned with the mask 7 by the carrier positioning unit 2.
  • the individual substrate 5 is aligned with the concave portion 9 in the mask plate 801 (alignment step).
  • the carrier 4 is raised (arrow E), and the resin layer 4B is brought into contact with the lower surface of the plate layer 8B (contact step).
  • the individual substrate 5 is accommodated in the recess 9, and the electrode 51 (see FIG. 3) that is a printing target portion of the individual substrate 5 is positioned immediately below the pattern hole 10.
  • the electrode 51 see FIG. 3 that is a printing target portion of the individual substrate 5 is positioned immediately below the pattern hole 10.
  • the flat bottom surface 9 ⁇ / b> A of the recess 9 (the lower surface of the plate layer 8 ⁇ / b> A constituting the first plate layer) contacts the upper surface of the individual substrate 5 held by the carrier 4.
  • the lower surface 82 of the mask plate 801 other than the recess 9 (the lower surface of the plate layer 8B constituting the second plate layer) is in contact with the upper surface of the carrier 4 (resin layer 4B). Thereby, the upper surface 81 of the mask plate 801 (the upper surface of the plate layer 8A constituting the first plate layer) is maintained flat.
  • the squeezing operation is executed. That is, as shown in FIG. 6C, the squeegee member 13 is moved in the squeezing direction (arrow F) while the lower end of the squeegee member 13 is in contact with the plate layer 8A on the upper surface of the plate layer 8A to which the cream solder 14 is supplied. ) (Printing step). As described above, only the flat bottom surface 9A of the concave portion 9 of the mask plate 801 contacts the upper surface of the individual substrate 5 held by the carrier 4, and the lower surface 82 of the mask plate 8 other than the concave portion 9 is the upper surface of the carrier 4 ( It is in contact with the resin layer 4B). Therefore, in the printing step, there is no problem that the mask plate 801 is lifted in a wave shape by the pressure of the squeegee member 13.
  • the cream solder 14 is pushed and filled into the pattern hole 10 by the squeegee member 13.
  • a plate separation operation is performed. That is, by driving the Z ⁇ -axis table 2Z, as shown in FIG. 6D, the carrier 4 is lowered (arrow G), and the resin layer 4B is separated from the lower surface of the plate layer 8B (plate separation step).
  • the cream solder 14 filled in the pattern hole 10 is transferred to the electrode 51 of the individual substrate 5 and targeted to the plurality of individual substrates 5 held by the carrier 4. Screen printing to complete.
  • FIGS. 4 to 8B show examples in which the concave portion 9 provided on the lower surface is formed on the assumption that only one individual substrate 5 is accommodated. .
  • the number of individual substrates 5 accommodated in one recess 9 is not necessarily limited to one, and one recess 9 may be formed corresponding to a plurality of individual substrates 5.
  • FIG. 9 is a perspective plan view of still another mask for screen printing used in the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the concave portion 109 of the mask plate 108 has a planar shape corresponding to the outer shape obtained by combining the individual substrates 5A and 5B.
  • a pattern hole 110 is formed in the range of the recess 109 corresponding to the electrodes provided on the individual substrates 5A and 5B.
  • the screen printing mask 7 used in the present embodiment has a flat mask plate.
  • planar concave portions capable of accommodating at least one individual substrate are formed corresponding to the arrangement of the individual substrates in the carrier 4.
  • a pattern hole corresponding to the electrode is provided only in the recessed area.
  • the screen printing apparatus and the mask for screen printing according to the present invention can achieve high print quality at low cost in printing work for a plurality of individual substrates held on a carrier. Therefore, it is useful in the field of printing a paste for joining electronic components targeting a plurality of individual substrates held on a carrier.

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Abstract

　スクリーン印刷用のマスクはキャリアに保持された複数の個片基板にペーストを一括して印刷するために用いられる。このマスクは平板状のマスクプレートを有する。マスクプレートの下面には、少なくとも１つの個片基板を収容可能な平面形状の凹部が、キャリアにおける各個片基板の配列に対応して形成されている。そしてこれらの凹部の範囲にのみパターン孔が設けられている。

Description

スクリーン印刷用のマスクとそれを用いたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
　本発明は、キャリアに保持された複数の個片基板を対象として電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷用のマスクとそれを用いたスクリーン印刷装置、およびスクリーン印刷方法に関する。
　電子部品が実装されるフレキシブルプリント基板などのフィルム状の薄い個片基板は、単体では取り扱いにくいため、通常は複数の個片基板が板状のキャリアに保持させた状態で取り扱われる。そして複数の個片基板をキャリアに保持させた状態で、このような個片基板への電子部品接合用のペーストの印刷や、部品搭載などの部品実装作業が行われる（例えば、特許文献１～４参照）。
　特許文献１、２に示す例では、キャリアの表面にシリコンエラストマーなど粘着性を有する樹脂によって保持面が形成され、保持面の粘着力によって個片基板が保持されている。また、特許文献３、４に示す例では、キャリアの表面に、個片基板の平面形状に合わせた凹部が形成され、この凹部内に個片基板が収容されて保持されている。いずれの例においても、個片基板を保持したキャリアの上面側がスクリーン印刷用のマスクに当接し、マスクの上面でスキージが摺動されることにより、個片基板へペーストが印刷される。
　しかしながら上述の技術においては、印刷品質の確保や製造コストにおいて、以下のような難点がある。まず、特許文献１、２に示す例について図１０Ａ、図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは従来のスクリーン印刷用のマスクを用いたスキージング動作の説明図である。
　図１０Ａにおいて、キャリア３１の上面にはフィルム状の薄い個片基板３２Ａが粘着力によって保持されており、個片基板３２Ａはマスク３３の下面に当接している。スキージング動作においては、スキージ３４を下降させてマスク３３の上面に当接させ、所定の圧力でマスク３３をスキージ３４で押圧しながら、スキージ３４をマスク３３の上で摺動させる。このとき、個片基板３２Ａの上面とキャリア３１の上面には個片基板３２Ａの厚み分だけ段差がある。そのため、個片基板３２Ａの両端部ではマスク３３が個片基板３２Ａの印刷面に密着せず、部分的に波打ち状に持ち上げられて個片基板３２Ａの印刷面との間に隙間が生じる場合がある。このような密着不良によって隙間が生じた部分では、ペーストが正常に印刷されず印刷不良となる。さらに印刷対象が幅の狭い個片基板３２Ｂであるような場合には、図１０Ｂに示すように、個片基板３２Ｂの幅全体に亘ってマスク３３が波打ち、正常な印刷が行われない。このように特許文献１、２に示す技術では平面状のキャリア３１の表面に個片基板３２Ａ、３２Ｂを直接保持させることに起因して印刷品質の不良が生じる。
　また、特許文献３、４に示す技術では、生産ロット毎の生産数に応じて多数のキャリアを準備する必要がある。そしてキャリアの表面に形成される凹部の形状は個片基板の品種によって異なる。そのため、新たな品種の個片基板を対象とする度に、その品種に対応したキャリアを多数製作する必要がある。キャリアに形成される凹部の形状・寸法には高精度が求められることから、複数の凹部を有するキャリアの加工には高コストを要し、生産コストの低減を妨げる要因となっている。
　このように、従来のスクリーン印刷装置においては、キャリアに保持された複数の個片基板を対象として電子部品接合用のペーストを一括して印刷するに際して、高い印刷品質を低コストで実現することが難しい。
特開昭６３－２０４６９６号公報 特開２００３－２７３５９２号公報 特開昭６３－２９９３００号公報 特開平８－２６４９９６号公報
　本発明は、キャリアに保持された複数の個片基板を対象とする印刷作業において、高い印刷品質を低コストで実現することができるスクリーン印刷用のマスクとそれを用いたスクリーン印刷装置、およびスクリーン印刷方法である。
　本発明のスクリーン印刷装置は、キャリアに配列保持された複数の個片基板を対象として各個片基板に形成された電極に電子部品接合用のペーストを一括して印刷するスクリーン印刷装置である。このスクリーン印刷装置は、印刷機構と、キャリア位置決め部とを有する。印刷機構は単一のスクリーン印刷用のマスクと、スキージ部材とを含み、ペーストが供給されたマスクの上面にスキージ部材を摺接させてスキージング動作を行うことにより電極にペーストを印刷する。マスクはキャリアにおける複数の個片基板の配列範囲を覆う、平板状のマスクプレートを有する。キャリア位置決め部は、キャリアを位置決めすることによりマスクに対して複数の個片基板を位置合わせする。マスクプレートの下面には、個片基板の少なくとも１つを収容可能な平面形状を有する凹部が、キャリアにおける個片基板の配列に対応して形成され、凹部の範囲にのみ電極に対応したパターン孔が設けられている。
　本発明のスクリーン印刷用のマスクは、上述のスクリーン印刷装置におけるマスクである。
　本発明のスクリーン印刷方法では、キャリアに保持された複数の個片基板を対象とし、上述のマスクを使用して、キャリアに保持された複数の個片基板を対象として各個片基板に形成された電極に電子部品接合用のペーストを一括して印刷する。このスクリーン印刷方法は、位置合わせステップと、接触ステップと、印刷ステップと、版離れステップとを有する。位置合わせステップでは、スクリーン印刷用のマスクとキャリアに保持された複数の個片基板とを位置合わせする。接触ステップでは、位置合わせステップで位置合わせされたマスクをキャリアの上面とキャリアに保持された複数の個片基板の上面に接触させる。印刷ステップでは、マスクをキャリアの上面並びに複数の個片基板の上面に接触させた状態で、マスクの上面にスキージ部材を摺接させてスキージング動作を行うことによりマスク上に供給されたペーストをパターン孔へ充填する。版離れステップでは、マスクをキャリア並びに複数の個片基板から離す。
　本発明では、マスクの平板状のマスクプレートの下面に少なくとも１つの個片基板を収容可能な平面形状の凹部が、キャリアにおける各個片基板の配列に対応して形成されている。これらの凹部の範囲にのみパターン孔が設けられている。この構成により、表面に平滑な貼着保持面が設けられた簡易な構成のキャリアを用いて印刷不良を防止することができる。そのため、キャリアに保持された複数の個片基板を対象とする印刷作業において、高い印刷品質を低コストで実現することができる。
図１は本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置の斜視図である。 図２は図１に示すスクリーン印刷装置とともに用いられるキャリアの斜視図である。 図３は図２に示すキャリアの平面図である。 図４は図１に示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの透視平面図である。 図５Ａは図１に示すスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図である。 図５Ｂは図５Ａに続く、印刷動作の動作説明図である。 図５Ｃは図５Ｂに続く、印刷動作の動作説明図である。 図５Ｄは図５Ｃに続く、印刷動作の動作説明図である。 図６Ａは本発明の実施の形態による他のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図である。 図６Ｂは図６Ａに続く、印刷動作の動作説明図である。 図６Ｃは図６Ｂに続く、印刷動作の動作説明図である。 図６Ｄは図６Ｃに続く、印刷動作の動作説明図である。 図７Ａは図６Ａ～図６Ｄに示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの展開断面図である。 図７Ｂは図６Ａ～図６Ｄに示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの断面図である。 図８Ａは本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用の他のマスクの展開断面図である。 図８Ｂは本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用の他のマスクの断面図である。 図９は本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のさらに他のマスクの透視平面図である。 図１０Ａは従来のスクリーン印刷用のマスクを用いたスキージング動作の説明図である。 図１０Ｂは従来のスクリーン印刷用のマスクを用いたスキージング動作の説明図である。
　図１は本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置の斜視図である。図２は図１に示すスクリーン印刷装置とともに用いられるキャリアの斜視図である。図３は図２に示すキャリアの平面図である。図４は図１に示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの透視平面図である。図５Ａ～図５Ｄは図１に示すスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図である。
　まず図１、図３を参照しながら、スクリーン印刷装置１の構成を説明する。スクリーン印刷装置１は、キャリア４に保持された複数の個片基板５を対象として、各個片基板５に形成された電極５１に電子部品接合用のペーストを一括して印刷する機能を有する。
　スクリーン印刷装置１はキャリア位置決め部２の上方に、スクリーン印刷用のマスク７を含む印刷機構６を重ねて配置して構成されている。すなわち、スクリーン印刷装置１は、キャリア位置決め部２と、単一のマスク７を含む印刷機構６とを有する。マスク７はキャリア４における複数の個片基板５の配列範囲を覆う、平板状のマスクプレート８を有する。キャリア位置決め部２はキャリア４を位置決めすることによりマスク７に対して複数の個片基板５を位置合わせする。印刷機構６はさらにスキージ部材１３を含み、ペーストが供給されたマスク７の上面にスキージ部材１３を摺接させてスキージング動作を行うことにより後述するキャリア位置決め部２上の電極５１にペーストを印刷する。
　マスク７は、矩形状のマスク枠７Ａと、マスク枠７Ａの内側に展張されたマスクプレート８とで構成されている。
　キャリア位置決め部２は、Ｘ軸テーブル２Ｘの上にＹ軸テーブル２Ｙ、Ｚθ軸テーブル２Ｚをこの順に積層した構成を有する。Ｚθ軸テーブル２Ｚの上面は、印刷対象の複数の個片基板５を保持したキャリア４が載置されるキャリア載置面３となっている。キャリア４は搬送機構（図示せず）によって上流側から自動搬送または人手操作によって搬送され（矢印Ａ）、キャリア載置面３の上に載置されて保持される。
　印刷機構６は、マスク７のマスクプレート８上で、スキージヘッド１１をスキージング方向（Ｙ軸方向）にスキージ移動機構によって往復動させる構成となっている。すなわち、スキージヘッド１１は、ホルダ１３Ａと、ホルダ１３Ａによって保持された１対のスキージ部材１３と、スキージ部材１３を昇降させるスキージ昇降機構１２を有する。スキージ部材１３を下降させた状態では、スキージ部材１３の先端部がマスクプレート８の上面に当接する。
　次に、図２、図３を参照しながら、キャリア４および個片基板５について説明する。図２に示すように、キャリア４は矩形状のベースプレート４Ａの上に樹脂層４Ｂを貼り合わせて構成されている。ベースプレート４Ａはアルミニウムなどの金属または耐熱性を有する樹脂やセラミックス材料で構成され、キャリア４に剛性を付与する機能を有している。樹脂層４Ｂはシリコン樹脂など粘着性を有する樹脂で形成されている。平滑に形成された樹脂層４Ｂの上面に個片基板５を押し付けることにより、樹脂層４Ｂは個片基板５を密着状態で保持することができる。
　キャリア４には個片基板５を貼着保持するための基板貼着位置４Ｃが複数の位置に設定されている。複数の個片基板５は後述するようにキャリア４によって保持された状態でスクリーン印刷される。図３に示すように、各個片基板５には、複数の部品接続用の電極５１が形成されている。
　図４、図５Ａに示すように、マスク７は、キャリア４における複数の個片基板５の配列範囲を覆う単一のマスクプレート８と、矩形状のマスク枠７Ａとを有する。マスクプレート８の下面８２には、それぞれの個片基板５の配列位置に対応して複数の凹部９が、マスクプレート８の下面８２をエッチング処理することにより形成されている。それぞれの凹部９は１つの個片基板５を収容可能となっている。すなわち、凹部９の平面形状は個片基板５の外形形状に応じて設定され、凹部９の深さは個片基板５の厚みに対応して設定されている。そしてマスクプレート８におけるそれぞれの凹部９の範囲には、個片基板５における電極５１の位置に対応して、パターン孔１０が形成されている。図５Ａに示すように、各凹部９の底面９Ａはフラットであることが好ましい。底面９Ａは後述するように印刷ステップにおいて個片基板５の上面に接触することが好ましい。また、マスクプレート８の上面８１は、段差のない滑らかな面となっている。
　次に図５Ａ～図５Ｄを参照しながら、スクリーン印刷装置１による個片基板５を対象としたスクリーン印刷動作について説明する。図５Ａに示すように、キャリア４において樹脂層４Ｂの上面に設定された基板貼着位置４Ｃ（図２参照）には、各個片基板５が樹脂層４Ｂの上面の粘着力によって密着状態で保持されている。そしてこの状態のキャリア４は、キャリア位置決め部２によってマスク７に対して位置合わせされる。これにより、個片基板５はマスクプレート８における凹部９に対して位置合わせされる。すなわちキャリア位置決め部２は、キャリア４を位置決めすることにより、各凹部９が各個片基板５を覆うように、マスク７に対して複数の個片基板５を位置合わせする（位置合わせステップ）。
　次いでＺθ軸テーブル２Ｚを駆動することにより、図５Ｂに示すように、キャリア４を上昇させて（矢印Ｂ）、樹脂層４Ｂをマスクプレート８の下面８２に当接させる（接触ステップ）。これにより個片基板５は凹部９に収容され、個片基板５の印刷対象部位である電極５１（図３参照）が、パターン孔１０の直下に位置する。また、凹部９のフラットな底面９Ａのみがキャリア４に保持された個片基板５の上面に接触していることが好ましい。この場合、凹部９以外のマスクプレート８の下面８２がキャリア４の上面（樹脂層４Ｂ）に接触する。これによりマスクプレート８の上面８１はフラットな面を維持する。
　この後、スキージング動作が実行される。すなわち図５Ｃに示すように、クリーム半田１４が供給されたマスクプレート８の上面にスキージ部材１３の下端部をマスクプレート８に当接させた状態で、スキージ部材１３をスキージング方向（矢印Ｃ）に移動させる。クリーム半田１４は電子部品接合用のペーストである。これにより、パターン孔１０の内部にクリーム半田１４がスキージ部材１３によって押し込まれて充填される（印刷ステップ）。前述のように、マスクプレート８の凹部９のフラットな底面９Ａのみがキャリア４に保持された個片基板５の上面に接触し、凹部９以外のマスクプレート８の下面８２がキャリア４の上面（樹脂層４Ｂ）に接触している。そのため印刷ステップにおいて、スキージ部材１３の圧力によってマスクプレート８が波打ち状に持ち上げられるという問題は発生しない。
　次いで版離れ動作が行われる。すなわちＺθ軸テーブル２Ｚを駆動することにより、図５Ｄに示すように、キャリア４を下降させて（矢印Ｄ）、樹脂層４Ｂをマスクプレート８の下面から離隔させる（版離れステップ）。これにより、パターン孔１０内に充填されたクリーム半田１４は個片基板５の電極５１に転写され、キャリア４に保持された複数の個片基板５を対象とするスクリーン印刷が完了する。
　なお図５Ａ～図５Ｄに示すマスクプレート８では、マスクプレート８の下面をエッチングすることによって凹部９を形成する例を示したが、エッチング以外の方法によって凹部９を形成してもよい。図６Ａ～図７Ｂを参照しながらその一例を説明する。図６Ａ～図６Ｄは本発明の実施の形態による他のスクリーン印刷装置による印刷動作の動作説明図である。図７Ａは図６Ａ～図６Ｄに示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの展開断面図である。図７Ｂは図６Ａ～図６Ｄに示すスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のマスクの断面図である。
　この構成では、単一部材で構成されたマスクプレート８を用いる替わりに、図６Ａ～図７Ｂに示すように、第１プレート層であるプレート層８Ａと第２プレート層であるプレート層８Ｂとを厚み方向に重ねた構造のマスクプレート８０１を採用している。図７Ａに示すように、プレート層８Ａには印刷のためのパターン孔１０が形成され、プレート層８Ｂには凹部９に対応する形状で開口部９１が設けられている。開口部９１は凹部９の平面形状を画定する形状を有する。
　次いで、図７Ｂに示すように、プレート層８Ａとプレート層８Ｂとを貼り合わせることにより、図５Ａ～図５Ｄに示すマスクプレート８と同様の機能を有するマスクプレート８０１が完成する。すなわちマスクプレート８０１はプレート層８Ａとプレート層８Ｂとを、プレート層８Ａの厚み方向に重ねた構造であり、プレート層８Ａにはパターン孔１０が設けられ、プレート層８Ｂには凹部９の平面形状を画定する開口部９１が設けられている。プレート層８Ａの下面であってプレート層８Ｂの開口部９１から露呈する部分が凹部９のフラットな底面となっている。
　さらに図８Ａ、図８Ｂに示すように構成されたマスクプレート８０２を用いてもよい。図８Ａは本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用の他のマスクの展開断面図である。図８Ｂは本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用の他のマスクの断面図である。マスクプレート８０２は、３層のプレート層８Ａ、８Ｂ、８Ｃで構成されている。
　キャリア４の樹脂層４Ｂは粘着性を有する。そのため、樹脂層４Ｂとマスクプレートの下面とが密着して、版離れステップにおいてキャリア４の正常な離隔を阻害する虞がある。このような場合に、ＰＴＦＥ樹脂などの非粘着性の樹脂で形成されたプレート層８Ｃを前述のマスクプレート８０１のプレート層８Ｂの下に追加したマスクプレート８０２を用いることが好ましい。
　すなわち、プレート層８Ａには複数のパターン孔１０が設けられている。また、プレート層８Ｂ、８Ｃには凹部９の平面形状を画定する開口部９１が設けられている。したがってプレート層８Ａが第１プレート層となり、プレート層８Ｂ、８Ｃが第２プレート層を構成する。
　図６Ａ～図６Ｄは、上述のマスクプレート８０１を用いて個片基板５を対象とするスクリーン印刷動作を示している。図６Ａに示すように、キャリア４において樹脂層４Ｂの上面には、図５Ａに示す例と同様に、複数の個片基板５が保持されている。そしてこの状態のキャリア４は、キャリア位置決め部２によってマスク７に対して位置合わせされる。これにより、個片基板５はマスクプレート８０１における凹部９に対して位置合わせされる（位置合わせステップ）。
　次いで図６Ｂに示すように、キャリア４を上昇させて（矢印Ｅ）、樹脂層４Ｂをプレート層８Ｂの下面に当接させる（接触ステップ）。これにより、個片基板５は凹部９に収容され、個片基板５の印刷対象部位である電極５１（図３参照）が、パターン孔１０の直下に位置する。また、凹部９のフラットな底面９Ａ（第１プレート層を構成するプレート層８Ａの下面）のみがキャリア４に保持された個片基板５の上面に接触する。そして凹部９以外のマスクプレート８０１の下面８２（第２プレート層を構成するプレート層８Ｂの下面）がキャリア４の上面（樹脂層４Ｂ）に接触する。これによりマスクプレート８０１の上面８１（第１プレート層を構成するプレート層８Ａの上面）はフラットな面を維持する。
　この後、スキージング動作が実行される。すなわち図６Ｃに示すように、クリーム半田１４が供給されたプレート層８Ａの上面で、スキージ部材１３の下端部をプレート層８Ａに当接させた状態で、スキージ部材１３をスキージング方向（矢印Ｆ）に移動させる（印刷ステップ）。上述のように、マスクプレート８０１の凹部９のフラットな底面９Ａのみがキャリア４に保持された個片基板５の上面に接触し、凹部９以外のマスクプレート８の下面８２がキャリア４の上面（樹脂層４Ｂ）に接触している。そのため、印刷ステップにおいて、スキージ部材１３の圧力によってマスクプレート８０１が波打ち状に持ち上げられるという問題は発生しない。
　これにより、パターン孔１０の内部にはクリーム半田１４がスキージ部材１３によって押し込まれて充填される。次いで版離れ動作が行われる。すなわちＺθ軸テーブル２Ｚを駆動することにより、図６Ｄに示すように、キャリア４を下降させて（矢印Ｇ）、樹脂層４Ｂをプレート層８Ｂの下面から離隔させる（版離れステップ）。これにより、図５Ｄに示す例と同様に、パターン孔１０内に充填されたクリーム半田１４は個片基板５の電極５１に転写され、キャリア４に保持された複数の個片基板５を対象とするスクリーン印刷が完了する。
　なお、図４～図８Ｂに示すマスクプレート８、８０１、８０２においては、下面に設けられた凹部９が１つの個片基板５のみを収容することを想定して形成された例を示している。しかしながら、１つの凹部９に収容される個片基板５の数は必ずしも１つには限定されず、複数の個片基板５に対応して１つの凹部９を形成するようにしてもよい。その一例を、図９を参照しながら説明する。図９は本発明の実施の形態によるスクリーン印刷装置に用いられるスクリーン印刷用のさらに他のマスクの透視平面図である。
　マスクプレート１０８の凹部１０９は、個片基板５Ａ、５Ｂを組み合わせた外形形状に対応する平面形状を有する。そして個片基板５Ａ、５Ｂに設けられた電極に対応して、凹部１０９の範囲内にパターン孔１１０が形成されている。キャリア４に個片基板５Ａ、５Ｂを保持させる際には、この組み合わせ形状にしたがって個片基板５Ａ、５Ｂを貼付する。
　すなわち上記説明したように、本実施の形態において用いられるスクリーン印刷用のマスク７は平板状のマスクプレートを有する。これらのマスクプレートの下面には、少なくとも１つの個片基板を収容可能な平面形状の凹部が、キャリア４における各個片基板の配列に対応して形成されている。そして凹部範囲にのみ、電極に対応したパターン孔が設けられている。
　これにより、表面に平滑な貼着保持面が設けられた簡易な構成のキャリア４を用いた場合でも、キャリア４の貼着保持面と個片基板５の印刷対象面との段差に起因する印刷不良を防止することができる。さらに、同一のキャリア４によって形状の異なる複数種類の個片基板５を保持することができることから、必要とされるキャリア４の数量を大幅に減少させることが可能となる。すなわち、キャリア４に保持された複数の個片基板５を対象とする印刷作業において、高い印刷品質を低コストで実現することができる。
　本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷用のマスクは、キャリアに保持された複数の個片基板を対象とする印刷作業において、高い印刷品質を低コストで実現することができる。そのため、キャリアに保持された複数の個片基板を対象として電子部品接合用のペーストを印刷する分野に有用である。
１　　スクリーン印刷装置
２　　キャリア位置決め部
２Ｘ　　Ｘ軸テーブル
２Ｙ　　Ｙ軸テーブル
２Ｚ　　Ｚθ軸テーブル
３　　キャリア載置面
４　　キャリア
４Ａ　　ベースプレート
４Ｂ　　樹脂層
４Ｃ　　基板貼着位置
５，５Ａ，５Ｂ　　個片基板
６　　印刷機構
７　　マスク
７Ａ　　マスク枠
８，８０１，８０２，１０８　　マスクプレート
８Ａ　　プレート層（第１プレート層）
８Ｂ　　プレート層（第２プレート層）
８Ｃ　　プレート層（第２プレート層）
９，１０９　　凹部
９Ａ　　底面
１０，１１０　　パターン孔
１１　　スキージヘッド
１２　　昇降機構
１３　　スキージ部材
１３Ａ　　ホルダ
１４　　クリーム半田
５１　　電極
８１　　上面
８２　　下面
９１　　開口部

Claims (9)

  1. キャリアに配列保持された複数の個片基板を対象として各個片基板に形成された電極に電子部品接合用のペーストを一括して印刷するスクリーン印刷装置であって、
    前記キャリアにおける前記複数の個片基板の配列範囲を覆う、平板状のマスクプレートを有する単一のスクリーン印刷用のマスクと、
    スキージ部材と、を含み、
    ペーストが供給された前記マスクの上面に前記スキージ部材を摺接させてスキージング動作を行うことにより前記電極に前記ペーストを印刷する印刷機構と、
    前記キャリアを位置決めすることにより前記マスクに対して前記複数の個片基板を位置合わせするキャリア位置決め部と、を備え、
    前記マスクプレートの下面には、前記個片基板のうち少なくとも１つを収容可能な平面形状を有する凹部が、前記キャリアにおける前記個片基板の配列に対応して形成され、前記凹部の範囲にのみ前記電極に対応したパターン孔が設けられている、
    スクリーン印刷装置。
  2. 前記凹部の底面はフラットであり、前記フラットな前記底面のみが前記キャリアに保持された前記個片基板の上面に接触し、前記マスクプレートの前記下面の、前記凹部以外の部分は前記キャリアの上面に接触する、
    請求項１記載のスクリーン印刷装置。
  3. 前記マスクプレートは、第１プレート層と、前記第１プレート層の厚み方向に重ねられた第２プレート層とを有し、
    前記第１プレート層には前記パターン孔が設けられ、前記第２プレート層には前記凹部の前記平面形状を画定する開口部が設けられ、
    前記第１プレート層の下面であって前記第２プレート層の前記開口部から露呈する部分が、前記凹部のフラットな前記底面を構成している、
    請求項２記載のスクリーン印刷装置。
  4. キャリアに配列保持された複数の個片基板を対象として各個片基板に形成された電極に電子部品接合用のペーストを一括して印刷するために用いられるスクリーン印刷用のマスクであって、
    前記キャリアにおける前記複数の個片基板の配列範囲を覆う、平板状のマスクプレートを備え、
    前記マスクプレートの下面には、前記個片基板のうち少なくとも１つを収容可能な平面形状の凹部が、前記キャリアにおける各個片基板の配列に対応して形成され、
    前記凹部の範囲にのみ、前記電極に対応したパターン孔が設けられている、
    スクリーン印刷用のマスク。
  5. 前記凹部の底面はフラットであり、前記フラットな前記底面のみが前記キャリアに保持された前記個片基板の上面に接触し、前記マスクプレートの前記下面の、前記凹部以外の部分は前記キャリアの上面に接触する、
    請求項４記載のスクリーン印刷用のマスク。
  6. 前記マスクプレートは、第１プレート層と前記第１プレート層の厚み方向に重ねられた第２プレート層とを有し、
    前記第１プレート層には前記パターン孔が設けられ、前記第２プレート層には前記凹部の前記平面形状を画定する開口部が設けられ、
    前記第１プレート層の下面であって前記第２プレート層の前記開口部から露呈する部分が、前記凹部のフラットな前記底面を構成している、
    請求項５記載のスクリーン印刷用のマスク。
  7. キャリアに保持された複数の個片基板を対象とし、パターン孔が形成されたスクリーン印刷用のマスクを使用して、前記キャリアに保持された前記複数の個片基板を対象として各個片基板に形成された電極に電子部品接合用のペーストを一括して印刷するスクリーン印刷方法であって、前記マスクは、平板状のマスクプレートを有し、前記マスクプレートの下面には、前記個片基板のうち少なくとも１つを収容可能な平面形状の凹部が、前記キャリアにおける各個片基板の配列に対応して形成され、前記凹部の範囲にのみ、前記電極に対応したパターン孔が設けられており、
    スクリーン印刷用のマスクと前記キャリアに保持された複数の個片基板とを、前記凹部が前記個片基板の少なくとも１つを覆うように位置合わせする位置合わせステップと、
    前記位置合わせステップで位置合わせされた前記マスクを前記キャリアの上面と前記キャリアに保持された複数の個片基板の上面に接触させる接触ステップと、
    前記マスクを前記キャリアの上面に接触させた状態で、前記マスクの上面にスキージ部材を摺接させてスキージング動作を行うことにより前記マスク上に供給されたペーストを前記パターン孔へ充填する印刷ステップと、
    前記マスクを前記キャリア並びに前記複数の個片基板から離す版離れステップと、を備えた、
    スクリーン印刷方法。
  8. 前記凹部の底面はフラットであり、
    前記印刷ステップにおいて、前記凹部のフラットな前記底面のみを前記キャリアに保持された個片基板の上面に接触させ、前記凹部以外のマスクプレートの下面を前記キャリアの上面に接触させる、
    請求項７記載のスクリーン印刷方法。
  9. 前記マスクプレートは、第１プレート層と前記第１プレート層の厚み方向に重ねられた第２プレート層とを有し、
    前記第１プレート層には前記パターン孔が設けられ、前記第２プレート層には前記凹部の前記平面形状を画定する開口部が設けられ、
    前記第１プレート層の下面であって前記第２プレート層の前記開口部から露呈する部分が、前記凹部のフラットな前記底面を構成している、
    請求項８記載のスクリーン印刷方法。
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