スクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法
【課題】被印刷物に厚膜のペースト層をより短い印刷時間で形成し得るスクリーン印刷機を提供する。
【解決手段】本発明のスクリーン印刷機は、被印刷物(110)にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機において、被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーン(201)と、印刷スクリーン上に供給されるペースト(51)と、印刷スクリーン上を前方に移動して印刷スクリーンと被印刷物とを密着させ、上記ペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出す主スキージ(111a)と、上記主スキージに所定間隔を保って後続して上記印刷スクリーン上を移動し、上記主スキージの後方に上記被印刷物表面と上記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージ(111b)と、を含み、主スキージ及び補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である。
【解決手段】本発明のスクリーン印刷機は、被印刷物(110)にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機において、被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーン(201)と、印刷スクリーン上に供給されるペースト(51)と、印刷スクリーン上を前方に移動して印刷スクリーンと被印刷物とを密着させ、上記ペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出す主スキージ(111a)と、上記主スキージに所定間隔を保って後続して上記印刷スクリーン上を移動し、上記主スキージの後方に上記被印刷物表面と上記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージ(111b)と、を含み、主スキージ及び補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法に関し、特に、印刷品質を低下させることなく印刷速度を向上することを可能とするスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板の配線膜形成には、例えば、導電体のメッキとフォトリソグラフィー法の組み合わせ等、種々の形成方法が使用されるが、導電体ペーストによる配線パターンを基板に形成するスクリーン印刷法は、配線膜形成の度にフォトリソプロセスを必要としないので多用されている。スクリーン印刷法は枠体に保持された微細なメッシュの下面に感光樹脂膜を形成し、これに配線パターンを露光し、現像して樹脂膜に配線パターンに対応した開口（微細孔）パターンを形成して印刷スクリーンを製作する。この印刷スクリーンの下に電子回路基板を配置し、印刷スクリーンの上に導電体ペーストを供給し、スキージを印刷方向に走査することによってペーストがスクリーンから下部に押し出され、電子回路基板上に回路配線パターンが付与される。このペーストによる回路配線パターンに熱処理を施すことによってペーストが固化し、配線膜が形成される。電子回路基板には電子部品や半導体素子が高密度実装され、それに伴って配線膜の配線幅もより狭いパターンが要求されている。配線の幅が狭くなると電気抵抗が増大するので厚膜の配線膜を形成することが求められる。
【０００３】
そこで、例えば、特開平１１−１７９８７８号公報（特許文献１）に記載のスクリーン印刷によるパターン形成方法では、印刷スクリーンの開口部にペーストを充填した状態を１０〜３０秒保ち、その後ペーストを被印刷体側に転移させることによって厚膜のペーストの塗布膜を形成することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した発明で厚膜化を図ることは可能となるものの、一回の印刷工程で少なくとも１０〜３０秒程度の保持時間が必要となり、量産工程には不向きである。また、スクリーンを被印刷物に密着した状態を保持している間にペーストが印刷スクリーン及び被印刷物相互間に接着材のように作用する。印刷スクリーンの被印刷物からの剥離性が悪くなり、印刷スクリーンや被印刷物にダメージが生じ易くなる。
【０００６】
よって、本発明は、被印刷物に厚膜のペースト層をより短い印刷時間で形成し得るスクリーン印刷機を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、被印刷物に厚膜のペースト層をより短い印刷時間で形成し得るスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明のスクリーン印刷機は、被印刷物にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機において、上記被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、上記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、上記印刷スクリーン上を前方（印刷方向）に移動して上記印刷スクリーンと上記被印刷物とを密着させ、上記ペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出す主スキージと、上記主スキージに所定間隔を保って後続して上記印刷スクリーン上を移動し、上記主スキージの後方（反印刷方向）に上記被印刷物表面と上記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージと、を含み、上記主スキージ及び上記補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成とすることによって、印刷スクリーンと被印刷物相互間が一本のスキージによる（移動する）線接触状態から二本のスキージ（主スキージ、補助スキージ）による（移動する）面接触状態となり、ペーストが印刷スクリーンから被印刷物に塗布されるまでの時間を確保することができる。それにより、スキージの移動速度を上げても被印刷物にペーストが転写される時間を確保することができ、厚膜のペースト層を高速で印刷することが可能となる。
【００１０】
上記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度は、上記被印刷物表面に形成されたペーストによるパターンに断線が生じ、あるいはペーストによるパターンの膜厚のばらつきが（許容限度を超えて）増大するときの、スキージの移動速度である。印刷パターンの断線やペースト膜厚の不良等がスクリーン印刷の印刷速度の限界（限界移動速度）を決定する。
【００１１】
上記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度が、例えば、５０ｍｍ／秒程度である。一本のスキージによるスクリーン印刷でスキージの移動速度が５０ｍ／秒程度を超えると、後述のようにパターンの断線や不具合が増大する。限界移動速度は種々の条件を設定して実験的に求めることができる。
【００１２】
上記主スキージ及び上記補助スキージは互いに平行に配置されかつ相互間の間隔を可変に構成してなる。それにより、上記主スキージ後方の接触平面の面積を可変に構成することが可能となる。スキージの移動速度の設定範囲、被印刷物の形状や大小等に対して調整可能範囲を広げることが可能となる。
【００１３】
上記補助スキージが更に上記主スキージ後方の印刷スクリーンに残存するペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出すことが望ましい。それにより、塗布されるペースト層がより厚膜となり、膜厚もより均一となる。
【００１４】
上記補助スキージをローラに代えても良い。補助スキージは印刷スクリーンの押さえ部材として機能するのでより摩擦抵抗の少ないローラーを押さえ部材として用いても良い。
【００１５】
また、本発明のスクリーン印刷方法は、被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、上記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、上記印刷スクリーン上を印刷方向に移動するスキージと、を使用するスクリーン印刷方法であって、上記スキージを主スキージとこれに所定距離を保って後続する補助スキージによって構成して上記主スキージの上記印刷方向と反対側に上記印刷スクリーンと上記被印刷物との接触面を形成し、上記主スキージ及び上記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度を超える移動速度で移動して上記ペーストを上記被印刷物に塗布する。
【００１６】
かかる構成によれば、被印刷物に厚膜のペースト層を短時間で形成することが可能となる。
【００１７】
上記主スキージ及び上記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度の２〜３倍の速度で移動して上記ペースト上記被印刷物に塗布することが望ましい。それにより、スクリーン印刷の印刷速度（スキージの移動速度）が向上し、電子機器の配線基板等の量産を図ることが可能となる。
【００１８】
上記主スキージ及び上記補助スキージ相互間の距離を調整することによって上記ペーストの上記被印刷物への塗布時間を調整することが望ましい。それにより、印刷速度を変えても一定の塗布時間を確保することが可能となり、印刷速度を増加しても印刷品質を保つことができる。
【００１９】
上記補助スキージが上記印刷スクリーンを上記被印刷物に押し付ける押し付け部材であることが望ましい。それにより、主スキージの移動方向の後方側に主スキージと共に移動する接触面を形成することができる。印刷スクリーンと被印刷物とが接触面することによって線接触の場合（一本のスキージによる印刷の場合）に比べてペーストの塗布時間（移動時間）を長く確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被印刷物に膜厚のばらつきの少ない厚膜ペースト層を形成することが可能である。また、より短い印刷時間で被印刷物に厚膜ペースト層を形成することが可能となって具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、スクリーン印刷機の概略を説明する斜視図である。
【図２】図２は、スクリーン印刷機の概略を説明する側面図である。
【図３】図３は、スクリーン印刷機の概略を説明する上面図である。
【図４】図４は、印刷スクリーンを説明する斜視図である。
【図５】図５は、本発明のスクリーン印刷機における主スキージと補助スキージを説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明のスクリーン印刷機における印刷過程を説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明のスクリーン印刷機における印刷速度と印刷結果を説明するグラフである。
【図８】図８は、本発明の他の実施例を説明する説明図である。
【図９】図９は、比較例のスクリーン印刷機を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態においては、スクリーン印刷において、印刷スクリーンを介してペーストを塗布する主スキージと、主スキージに後続して移動し、印刷スクリーンを被印刷物に接触するように押し付ける押付部材として機能する補助スキージとを使用する。主スキージと補助スキージ相互間に印刷スクリーンと被印刷物とが面接触する部分が形成され、この面接触領域が印刷方向に移動する。面接触領域でペーストの塗布が行われることにより、塗布時間が一本のスキージの場合（線接触）よりも相対的に長く確保される。それにより、スキージを高速で移動してもペーストの塗布が良好に行われる。厚膜のスクリーン印刷をより高速で行うことが可能となる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。まず、スクリーン印刷機の全体構成の概略について図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、スクリーン印刷機を示す斜視図である。図２は、スクリーン印刷機の概略側面図である。図３は、スクリーン印刷機の概略平面図である。
【００２４】
図１において、１００はスクリーン印刷機、１０２はスクリーン印刷機の基台、１０３は移動可能に取り付けられたテーブル、１０４はテーブルの移動をガイドするガイドレール、１０５はスクリーン印刷機の操作ボックス、１０７は操作ボックスに取り付けられた操作スイッチ、１０９はテーブル１０３の上に乗せられた被印刷物に対してスクリーン印刷を行う印刷部である。スクリーン印刷機の基台１０２内には図示しないコンピュータシステムによって構成される制御部が配置さている。図２、図３において、１１０はテーブル１０３の上に乗せられた被印刷物、２００は印刷スクリーン部、１は印刷スクリーン部２００のスクリーン枠、２０１は印刷スクリーン部２００に張られたスクリーン、１０６はスキージ１１１及び図示していないスクレッパーを保持するとともに、矢印Ａと矢印Ｄの方向にスライドするスライダ、１０８はスライダ１０６をスライドさせるスライド台である。
【００２５】
テーブル１０３は基台１０２に取り付けられたガイドレール１０４に沿って左右にスライドできるように取り付けられている。テーブル１０３が印刷部１０９の下に移動するとテーブル１０３が図示していないストッパーにより制止され、印刷部１０９により被印刷物１１０に対してスクリーン印刷が行われる。
【００２６】
図４は、印刷スクリーン部２００の一例を示す図である。印刷スクリーン部２００は、コンビネーションスクリーンの場合を示している。同図において、１はスクリーン枠、２は支持スクリーン、３はプリントスクリーン、４は支持スクリーン２とプリントスクリーン３の接合部である。また、２０１は支持スクリーン２、スクリーン３、接合部４からなる印刷スクリーンである。スクリーン３には、スクリーンメッシュと感光性樹脂（あるいは乳剤）が含まれる。感光性樹脂には微細な開口部が設けられている。この開口部はプリントイメージを形成するために設けられたものである。この開口部をペースト（導電材料やインキ等）が通過して、被印刷物に付着することにより、スクリーン印刷が被印刷物に対して行われる。理論的には、感光性樹脂の開口部の膜厚が被印刷物に塗布されるペーストの最大高さ（膜厚）となる。
【００２７】
図５は、図３に示すスクリーン印刷機のＸ−Ｘ方向における印刷機構の主要な構成要素を示している。図５（Ａ）に示すように、移動テーブル１０３に載置された被印刷物１１０が印刷位置にセットされている。この位置では、被印刷物１１０と印刷スクリーン２０１が対抗する。被印刷物１１０と印刷スクリーン２０１相互間は版離れ等を考慮した所定距離を介して離間している。印刷スクリーン２０１の上方にはスライダ１０６が配置されている。本発明のスクリーン印刷機では、スライダ１０６には、２つのスキージ１１１ａ及び１１１ｂと、スクレッパー１２１が設けられている。
【００２８】
スライダ１０６には、ロッドを往復動（上下動）させるアクチュエータ１１５、ロッドの先端部に取付けられたツールの角度を調整する角度調整器１１６等からなる駆動機構が３組設けられている。図示の中央部の駆動機構にはツールとして主スキージ１１１ａが取り付けられている。その右側（図３の反印刷方向Ｄ、後方）の駆動機構にはツールとして補助スキージ１１１ｂが取り付けられている。左側（図３の印刷方向Ａ、前方）の駆動機構にはツールとしてスクレッパー１２１が取り付けられている。アクチュエータ１１５は、図示しない印刷動作に対応した制御信号に応じてスキージ１１１ａ、１１１ｂ、スクレッパー１２１を適宜に昇降する。
【００２９】
アクチュエータ１１５は、例えば、圧縮空気とシリンダ機構、電動モータと送りネジ機構・クランク機構等の組み合わせ、電磁石とロッド機構等によって構成される。角度調整器１１６はサーボモータ・ギア機構や電磁石と揺動機構などによって構成される。
【００３０】
主スキージ１１１ａ、補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーン２０１との接触部分（エッジ）がウレタンゴム等のある程度の弾性を持った部材で作られている。当該エッジには印刷スクリー２０１からのンペースト５１の押し出しに好適な角度のテーパー処理が施されている。補助スキージ１１１ｂの主な役割は主スキージ１１１ａの後方（印刷方向Ａと反対のＤ方向）側のスクリーン２０１と被印刷物とを一定時間面接触状態に保つ部材（押圧部材）であるので、後述するように、ローラのような摩擦抵抗の小さい部材を使用することが望ましい。なお、補助スキージ１１１ｂにより、ペーストの第２の押し出しを行うようにしても良い。スクレッパー１２１は、ステンレス等の金属材料で構成されており、スキージ１１１ａの移動によって片側に移動したペーストを反対側に戻し、印刷スクリーン２０１表面にあるペーストを均一にコーテイングし直す役割を持つ。図示しないが、主スキージ１１１ａとスクレッパー１２１との間には印刷スクリーン２０１上にペーストを適量供給するペースト供給装置が設けられている。
【００３１】
図５（Ｂ）は、印刷状態における主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの姿態の例を示している。印刷状態においては、アクチュエータ１１５によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは図５（Ａ）に示す状態から共に降下して印刷スクリーン２０１に接触している。そして、角度調整器１１６によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂはそれぞれ被印刷物１１０の表面に対して予め設定された角度となるように調整される。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは役割が異なり、それに応じた別々の角度に設定することができる。例えば、主スキージ１１１ａはペースト５１の押し出しに好適な角度に、補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーンとの摩擦が少ない角度（例えば、９０度程度）に設定することができる。また、補助スキージ１１１ｂを主スキージ１１１ａと同様の傾斜角度とし（異なる角度でも良い）、主スキージ１１１ａ後方に印刷スクリーン接触面を形成する補助スキージにペーストの第２の押し出しとしても機能させることができる。
【００３２】
アクチュエータ１１５によって主スキージの１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの各押圧の圧力は同じにも別々にも設定することができる。例えば、補助スキージ１１１ｂの押圧力は印刷スクリーン２０１を被印刷物１１０に接触させる最低限度の力でも良い。
【００３３】
主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは共にスライダ１０６に搭載されて一定の間隔Ｌを保って同時に移動する。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは互いに平行に配置されるが、必ずしも同じ幅Ｗ（印刷方向に対して直行する方向におけるスキージの長さ）である必要はない。例えば、主スキージ１１１ａの幅よりも及び補助スキージ１１１ｂの幅を少し大きくしても良い。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂが同時に移動することによって印刷スクリーン２０１の面積Ｓ（＝Ｗ×Ｌ）の接触面が印刷方向に向かって移動する。例えば、間隔Ｌの距離は６５ｍｍ程度である。この距離は印刷速度、ペーストの材質、印刷スクリーンの材質等によって決定される。後述の例では、間隔Ｌの距離は可変（調整・制御可能）に構成されている。
【００３４】
次に、図６を参照して上述した２つのスキージ（あるいはスキージと押し下げ部材）を使用したスクリーン印刷の過程の概略について説明する。同図（Ａ）乃至（Ｅ）において図１乃至図５と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
まず、図６（Ａ）に示すように、図示しない制御部からの動作指令信号によって移動テーブル１０３は被印刷物１１０を吸着し、移動テーブル１０３をスクリーン印刷機１００の印刷位置に配置する。被印刷物は電子回路基板や太陽電池のシリコンウエーハ等である。印刷スクリーン２０１は所定の高さに設定され、印刷スクリーン２０１と被印刷物１１０との距離は、例えば、２ｍｍ程度である。既述したように、スライダ１０６の駆動機構によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーン２０１から離れた上昇位置にあり、また、両スキージのエッジは予め設定された傾斜角度となっている。この主スキージ１１１ａの前方の印刷スクリーン２０１の上面に導電体のペースト５１を供給する。導電体のペーストは、例えば、銅、金、銀、ハンダ等の粉末を結合材に分散したペーストである。
【００３６】
図６（Ｂ）に示すように、制御部からの動作指令信号によってアクチュエータ１１５が動作して所定間隔Ｌ（例えば、６５ｍｍ）で配置された主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを印刷スクリーン２０１上に下降し、印刷スクリーン２０１を被印刷物に面接触させる。印刷スクリーン２０１には既述接触面Ｓが形成される。
【００３７】
図６（Ｃ）に示すように、更に、スライダ（図示せず）により主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを印刷方向に同時に移動して接触面を印刷方向に移動しながら印刷を行う。主スキージ１１１ａに後続する接触面が形成され、これが主スキージ１１１ａと共に印刷開始位置から印刷終了位置まで移動することによって、一つのスキージによるスクリーン印刷（線接触）の場合よりも被印刷物へのペーストの塗布時間（転写時間）が相対的に長くなり、より多くのペーストを被印刷物に塗布することができる。また、塗布量を同量とすれば印刷速度をより速くすることができる。
【００３８】
実施例の方法では、後述する（図７）ように、一つのスキージによる印刷速度の２〜３倍の速さで二つのスキージ１１１ａ及び１１１ｂを同時に移動して所要の厚膜のペースト層を形成することができた。
【００３９】
図６（Ｄ）に示すように、スキージ１１１ａ及び１１１ｂが移動テーブル１０３の終端に到達すると、図示しない制御部は指令信号によってアクチュエータ１１５を動作させ、図６（Ｅ）に示すように主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを保持位置に上昇する。
【００４０】
また、図示しないが、制御部は印刷スクリーン２１０を所定の高さに保ち被印刷物１１０から離間する。スクレッパー１２１を印刷スクリーン２０１上に降下させ、スライダを初期位置に移動してペースト５１を印刷スクリーン２０１上面に再コーティングして図６（Ａ）の状態に戻る。
【００４１】
制御部はスライダが元の位置（図６（Ａ））に戻るときに移動テーブル１０３を搬送位置に移動し、次の被印刷物を載せ替えて印刷位置に戻る。ペーストが塗布された被印刷物は後工程において熱処理が施され、ペーストは、例えば、金属配線、電極、ハンダパッド等となる。
【００４２】
上述した図６（Ａ）乃至（Ｅ）の過程（工程）を繰り返すことによってスクリーン印刷が繰り返され、主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを使用した面接触型のペースト塗布によるスクリーン印刷が高速で行われる。
【００４３】
図７は、上述した本発明のスクリーン印刷機（スクリーン印刷方法）によって印刷を行った結果と、図９に示す比較参考例（１本スキージ）による印刷結果とを示すグラフである。図９において図５（Ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００４４】
図７において、横軸はスキージの移動速度（印刷速度）を示しており、移動速度２５ｍｍ／秒−１５０ｍｍ／秒のデータは一本のスキージの移動速度を変えた場合の結果を示している。右端の１５０ｍｍ／秒のデータは二本のスキージの移動速度の場合の結果を示している。縦軸はその速度により被印刷部に形成されたペーストの高さ（上限値、下限値、単位μｍ）を表している。実施例では銀ペーストを使用した。比較する二つのスクリーン印刷機においてスキージ機構以外は同じ条件でとなるようにしている。
【００４５】
(1) まず、一本のスキージの場合のペースト膜厚[単位μｍ]は、以下の通りである。
【００４６】
移動速度 ２５ｍｍ／秒：最大値３９．７３ 最小値３０．１３ 平均値３４．９３
移動速度 ５０ｍｍ／秒：最大値４２．９９ 最小値２９．９８ 平均値３６．４８５
移動速度 ７５ｍｍ／秒：最大値４３．２７ 最小値 ９．１４ 平均値２６．２０５
移動速度１００ｍｍ／秒：最大値４７．１６ 最小値 ０ 平均値２３．５８
移動速度１２５ｍｍ／秒：最大値５５ 最小値 ０ 平均値２７．５
移動速度１５０ｍｍ／秒：最大値５５．９１ 最小値 ０ 平均値２７．９５５
(2) 二本スキージの場合のペースト膜厚[単位μｍ]は、以下の通りである。
移動速度１５０ｍｍ／秒：最大値４３．３８ 最小値３４．３５平均値３８．８６５
なお、二本スキージでは一本のスキージの実験範囲（スキージ速度２５−１５０ｍｍ／秒）では問題となるばらつきや断線は発生していない。
【００４７】
(3) 上記実験結果より、一本のスキージでは、スクリーン印刷可能なスキージの速度範囲は２５−５０ｍｍ／秒が限界である。それ以上のスキージ速度である７５ｍｍ／秒ではペースト層の膜厚にばらつきが増大して使用できない。更に、スキージ速度が１００ｍｍ／秒以上では印刷パターンに断線が発生して使用できない。ばらつきの増大や断線が発生する理由は、スキージの高速移動に伴ってスクリーンと被印刷物との単位面積当たりの接触時間が短くなってペーストの被印刷物側への押し出しが不足することが考えられる。また、スキージの高速移動に伴ってスキージが印刷スクリーンを均一に押圧することができなくなり、スキージのエッジがスクリーンを強く押圧する部分や弱すぎる押圧となる部分が生ずるためと考えられる。
【００４８】
これに対して、本発明のスクリーン印刷機（方法）では、一本のスキージの実験範囲で問題となったばらつきや断線（スキージ速度７５−１５０ｍｍ／秒部分）は発生しない。一本のスキージの限界速度である５０ｍｍ／秒の１．５倍の７５ｍｍ／秒〜３倍の１５０ｍｍ／秒であっても、膜厚のばらつきが生じず、印刷パターンの断線も生じない。これは、比較例のようにスクリーンと被印刷物とが線接触ではなく面接触であるため、ペーストの被印刷物側への押し出し時間が相対的に長くなるため、スキージ速度の増大による影響が少ないものと考えられる。また、スクリーンと被印刷物とが面接触で密着するため、主スキージエッジの部分的な押圧力の差異（ばらつき）の影響が少ないと考えられる。実施例のように２〜３倍の印刷速度が得られれば量産性が向上する。
【００４９】
このように、実施例によれば、ペーストの厚膜化と印刷時間の短縮が両立可能となって具合がよい。なお、実施例の印刷速度の上限については、更に、高い印刷速度が可能と考えられる。
【００５０】
図８（Ａ）及び同図（Ｂ）は、本発明の他の実施例を示している。各図において、図５（Ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５１】
まず、図８（Ａ）に示す実施例では、スライダ１０６に配置された主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離が調整可能となっている。スライダ１０６には補助スキージ１１１ｂの送り機構１３０が設けられいる。送り機構１３０は、主スキージ１１１ａとの平行を保ちながら補助スキージ１１１ｂを印刷方向において進退させる。送り機構１３０は、例えば、アクチュエータ１１５を載置するキャリッジ、キャリッジを進退させる送りネジ、送りネジを回転させるパルスモータ、送りネジの回転量を検出するポテンショメータ、キャリッジの位置を検出する位置センサなどによって構成される。送り機構１３０は、図示しない制御部からの動作指令信号に応じて動作して主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離を設定する。望ましくは、制御部は、印刷速度、ペーストの材質、印刷スクリーン、被印刷物等に対応して設定すべき主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離をデータベース（記憶装置）に記憶している。制御部はこれ等の印刷条件（印刷パラメータ）に応じて主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離を自動的に設定する。勿論、手動によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの相互間の距離を設定しも良い。他の構成は図５（Ｂ）と同様である。
【００５２】
図８（Ｂ）に示す実施例では、図８（Ａ）の主スキージ及び補助スキージ間の距離を調整可能な構成において、更に、アクチュエータ１１５に接続されたツール（押し付け部材）としてローラ１１１ｃを使用している。他の構成は図８（Ａ）と同様である。
【００５３】
補助スキージ１１１ｂに代えて、押し付け部材としてのローラ１１１ｃを使用する利点は、スキージ１１１ａ及びローラ１１１ｃを高速で移動する場合に、ローラ１１１ｃと印刷スクリーン２０１との接触摩擦抵抗が少ない点である。このため、スキージ１１１ａ及びローラ１１１ｃを高速移動しても摩擦による振動、摩耗、熱などの影響を軽減することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明のスクリーン印刷機の実施例によれば、主スキージと補助スキージ（押し付け部材）とによって印刷スクリーンと被印刷物間を面接触状態とし、主スキージによって押し出されるペーストが被印刷物に塗布される時間（転写時間）を確保するようにしたので、被印刷物に厚膜ペーストをより早い印刷速度で形成することが可能となる。
【００５５】
なお、補助スキージと印刷スクリーンの接触抵抗を低くする場合には、補助スキージをローラに代えることができる。また、主スキージに加えて補助スキージでもペーストの塗布を行う場合には、補助スキージとして主スキージと同様のものを用いればよい。
【００５６】
なお、本願発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５７】
２ 支持スクリーン、３ プリントスクリーン、４ 接合部、５１ ペースト、１００ スクリーン印刷機、１０２ 基台、１０３ テーブル、１０３ 移動テーブル、１０４ ガイドレール、１０６ スライダ、１０９ 印刷部、１１０ 被印刷物、１１１ スキージ、１１１ａ 主スキージ、１１１ｂ 補助スキージ、１１１ｃ ローラ、１１５ アクチュエータ、１１６ 角度調整器、１２１ スクレッパー、１３０ 移動機構、２００ 印刷スクリーン部、２０１ 印刷スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法に関し、特に、印刷品質を低下させることなく印刷速度を向上することを可能とするスクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板の配線膜形成には、例えば、導電体のメッキとフォトリソグラフィー法の組み合わせ等、種々の形成方法が使用されるが、導電体ペーストによる配線パターンを基板に形成するスクリーン印刷法は、配線膜形成の度にフォトリソプロセスを必要としないので多用されている。スクリーン印刷法は枠体に保持された微細なメッシュの下面に感光樹脂膜を形成し、これに配線パターンを露光し、現像して樹脂膜に配線パターンに対応した開口（微細孔）パターンを形成して印刷スクリーンを製作する。この印刷スクリーンの下に電子回路基板を配置し、印刷スクリーンの上に導電体ペーストを供給し、スキージを印刷方向に走査することによってペーストがスクリーンから下部に押し出され、電子回路基板上に回路配線パターンが付与される。このペーストによる回路配線パターンに熱処理を施すことによってペーストが固化し、配線膜が形成される。電子回路基板には電子部品や半導体素子が高密度実装され、それに伴って配線膜の配線幅もより狭いパターンが要求されている。配線の幅が狭くなると電気抵抗が増大するので厚膜の配線膜を形成することが求められる。
【０００３】
そこで、例えば、特開平１１−１７９８７８号公報（特許文献１）に記載のスクリーン印刷によるパターン形成方法では、印刷スクリーンの開口部にペーストを充填した状態を１０〜３０秒保ち、その後ペーストを被印刷体側に転移させることによって厚膜のペーストの塗布膜を形成することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した発明で厚膜化を図ることは可能となるものの、一回の印刷工程で少なくとも１０〜３０秒程度の保持時間が必要となり、量産工程には不向きである。また、スクリーンを被印刷物に密着した状態を保持している間にペーストが印刷スクリーン及び被印刷物相互間に接着材のように作用する。印刷スクリーンの被印刷物からの剥離性が悪くなり、印刷スクリーンや被印刷物にダメージが生じ易くなる。
【０００６】
よって、本発明は、被印刷物に厚膜のペースト層をより短い印刷時間で形成し得るスクリーン印刷機を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、被印刷物に厚膜のペースト層をより短い印刷時間で形成し得るスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明のスクリーン印刷機は、被印刷物にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機において、上記被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、上記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、上記印刷スクリーン上を前方（印刷方向）に移動して上記印刷スクリーンと上記被印刷物とを密着させ、上記ペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出す主スキージと、上記主スキージに所定間隔を保って後続して上記印刷スクリーン上を移動し、上記主スキージの後方（反印刷方向）に上記被印刷物表面と上記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージと、を含み、上記主スキージ及び上記補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成とすることによって、印刷スクリーンと被印刷物相互間が一本のスキージによる（移動する）線接触状態から二本のスキージ（主スキージ、補助スキージ）による（移動する）面接触状態となり、ペーストが印刷スクリーンから被印刷物に塗布されるまでの時間を確保することができる。それにより、スキージの移動速度を上げても被印刷物にペーストが転写される時間を確保することができ、厚膜のペースト層を高速で印刷することが可能となる。
【００１０】
上記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度は、上記被印刷物表面に形成されたペーストによるパターンに断線が生じ、あるいはペーストによるパターンの膜厚のばらつきが（許容限度を超えて）増大するときの、スキージの移動速度である。印刷パターンの断線やペースト膜厚の不良等がスクリーン印刷の印刷速度の限界（限界移動速度）を決定する。
【００１１】
上記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度が、例えば、５０ｍｍ／秒程度である。一本のスキージによるスクリーン印刷でスキージの移動速度が５０ｍ／秒程度を超えると、後述のようにパターンの断線や不具合が増大する。限界移動速度は種々の条件を設定して実験的に求めることができる。
【００１２】
上記主スキージ及び上記補助スキージは互いに平行に配置されかつ相互間の間隔を可変に構成してなる。それにより、上記主スキージ後方の接触平面の面積を可変に構成することが可能となる。スキージの移動速度の設定範囲、被印刷物の形状や大小等に対して調整可能範囲を広げることが可能となる。
【００１３】
上記補助スキージが更に上記主スキージ後方の印刷スクリーンに残存するペーストを上記微細孔から上記被印刷物の表面に押し出すことが望ましい。それにより、塗布されるペースト層がより厚膜となり、膜厚もより均一となる。
【００１４】
上記補助スキージをローラに代えても良い。補助スキージは印刷スクリーンの押さえ部材として機能するのでより摩擦抵抗の少ないローラーを押さえ部材として用いても良い。
【００１５】
また、本発明のスクリーン印刷方法は、被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、上記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、上記印刷スクリーン上を印刷方向に移動するスキージと、を使用するスクリーン印刷方法であって、上記スキージを主スキージとこれに所定距離を保って後続する補助スキージによって構成して上記主スキージの上記印刷方向と反対側に上記印刷スクリーンと上記被印刷物との接触面を形成し、上記主スキージ及び上記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度を超える移動速度で移動して上記ペーストを上記被印刷物に塗布する。
【００１６】
かかる構成によれば、被印刷物に厚膜のペースト層を短時間で形成することが可能となる。
【００１７】
上記主スキージ及び上記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度の２〜３倍の速度で移動して上記ペースト上記被印刷物に塗布することが望ましい。それにより、スクリーン印刷の印刷速度（スキージの移動速度）が向上し、電子機器の配線基板等の量産を図ることが可能となる。
【００１８】
上記主スキージ及び上記補助スキージ相互間の距離を調整することによって上記ペーストの上記被印刷物への塗布時間を調整することが望ましい。それにより、印刷速度を変えても一定の塗布時間を確保することが可能となり、印刷速度を増加しても印刷品質を保つことができる。
【００１９】
上記補助スキージが上記印刷スクリーンを上記被印刷物に押し付ける押し付け部材であることが望ましい。それにより、主スキージの移動方向の後方側に主スキージと共に移動する接触面を形成することができる。印刷スクリーンと被印刷物とが接触面することによって線接触の場合（一本のスキージによる印刷の場合）に比べてペーストの塗布時間（移動時間）を長く確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被印刷物に膜厚のばらつきの少ない厚膜ペースト層を形成することが可能である。また、より短い印刷時間で被印刷物に厚膜ペースト層を形成することが可能となって具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、スクリーン印刷機の概略を説明する斜視図である。
【図２】図２は、スクリーン印刷機の概略を説明する側面図である。
【図３】図３は、スクリーン印刷機の概略を説明する上面図である。
【図４】図４は、印刷スクリーンを説明する斜視図である。
【図５】図５は、本発明のスクリーン印刷機における主スキージと補助スキージを説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明のスクリーン印刷機における印刷過程を説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明のスクリーン印刷機における印刷速度と印刷結果を説明するグラフである。
【図８】図８は、本発明の他の実施例を説明する説明図である。
【図９】図９は、比較例のスクリーン印刷機を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態においては、スクリーン印刷において、印刷スクリーンを介してペーストを塗布する主スキージと、主スキージに後続して移動し、印刷スクリーンを被印刷物に接触するように押し付ける押付部材として機能する補助スキージとを使用する。主スキージと補助スキージ相互間に印刷スクリーンと被印刷物とが面接触する部分が形成され、この面接触領域が印刷方向に移動する。面接触領域でペーストの塗布が行われることにより、塗布時間が一本のスキージの場合（線接触）よりも相対的に長く確保される。それにより、スキージを高速で移動してもペーストの塗布が良好に行われる。厚膜のスクリーン印刷をより高速で行うことが可能となる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。まず、スクリーン印刷機の全体構成の概略について図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、スクリーン印刷機を示す斜視図である。図２は、スクリーン印刷機の概略側面図である。図３は、スクリーン印刷機の概略平面図である。
【００２４】
図１において、１００はスクリーン印刷機、１０２はスクリーン印刷機の基台、１０３は移動可能に取り付けられたテーブル、１０４はテーブルの移動をガイドするガイドレール、１０５はスクリーン印刷機の操作ボックス、１０７は操作ボックスに取り付けられた操作スイッチ、１０９はテーブル１０３の上に乗せられた被印刷物に対してスクリーン印刷を行う印刷部である。スクリーン印刷機の基台１０２内には図示しないコンピュータシステムによって構成される制御部が配置さている。図２、図３において、１１０はテーブル１０３の上に乗せられた被印刷物、２００は印刷スクリーン部、１は印刷スクリーン部２００のスクリーン枠、２０１は印刷スクリーン部２００に張られたスクリーン、１０６はスキージ１１１及び図示していないスクレッパーを保持するとともに、矢印Ａと矢印Ｄの方向にスライドするスライダ、１０８はスライダ１０６をスライドさせるスライド台である。
【００２５】
テーブル１０３は基台１０２に取り付けられたガイドレール１０４に沿って左右にスライドできるように取り付けられている。テーブル１０３が印刷部１０９の下に移動するとテーブル１０３が図示していないストッパーにより制止され、印刷部１０９により被印刷物１１０に対してスクリーン印刷が行われる。
【００２６】
図４は、印刷スクリーン部２００の一例を示す図である。印刷スクリーン部２００は、コンビネーションスクリーンの場合を示している。同図において、１はスクリーン枠、２は支持スクリーン、３はプリントスクリーン、４は支持スクリーン２とプリントスクリーン３の接合部である。また、２０１は支持スクリーン２、スクリーン３、接合部４からなる印刷スクリーンである。スクリーン３には、スクリーンメッシュと感光性樹脂（あるいは乳剤）が含まれる。感光性樹脂には微細な開口部が設けられている。この開口部はプリントイメージを形成するために設けられたものである。この開口部をペースト（導電材料やインキ等）が通過して、被印刷物に付着することにより、スクリーン印刷が被印刷物に対して行われる。理論的には、感光性樹脂の開口部の膜厚が被印刷物に塗布されるペーストの最大高さ（膜厚）となる。
【００２７】
図５は、図３に示すスクリーン印刷機のＸ−Ｘ方向における印刷機構の主要な構成要素を示している。図５（Ａ）に示すように、移動テーブル１０３に載置された被印刷物１１０が印刷位置にセットされている。この位置では、被印刷物１１０と印刷スクリーン２０１が対抗する。被印刷物１１０と印刷スクリーン２０１相互間は版離れ等を考慮した所定距離を介して離間している。印刷スクリーン２０１の上方にはスライダ１０６が配置されている。本発明のスクリーン印刷機では、スライダ１０６には、２つのスキージ１１１ａ及び１１１ｂと、スクレッパー１２１が設けられている。
【００２８】
スライダ１０６には、ロッドを往復動（上下動）させるアクチュエータ１１５、ロッドの先端部に取付けられたツールの角度を調整する角度調整器１１６等からなる駆動機構が３組設けられている。図示の中央部の駆動機構にはツールとして主スキージ１１１ａが取り付けられている。その右側（図３の反印刷方向Ｄ、後方）の駆動機構にはツールとして補助スキージ１１１ｂが取り付けられている。左側（図３の印刷方向Ａ、前方）の駆動機構にはツールとしてスクレッパー１２１が取り付けられている。アクチュエータ１１５は、図示しない印刷動作に対応した制御信号に応じてスキージ１１１ａ、１１１ｂ、スクレッパー１２１を適宜に昇降する。
【００２９】
アクチュエータ１１５は、例えば、圧縮空気とシリンダ機構、電動モータと送りネジ機構・クランク機構等の組み合わせ、電磁石とロッド機構等によって構成される。角度調整器１１６はサーボモータ・ギア機構や電磁石と揺動機構などによって構成される。
【００３０】
主スキージ１１１ａ、補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーン２０１との接触部分（エッジ）がウレタンゴム等のある程度の弾性を持った部材で作られている。当該エッジには印刷スクリー２０１からのンペースト５１の押し出しに好適な角度のテーパー処理が施されている。補助スキージ１１１ｂの主な役割は主スキージ１１１ａの後方（印刷方向Ａと反対のＤ方向）側のスクリーン２０１と被印刷物とを一定時間面接触状態に保つ部材（押圧部材）であるので、後述するように、ローラのような摩擦抵抗の小さい部材を使用することが望ましい。なお、補助スキージ１１１ｂにより、ペーストの第２の押し出しを行うようにしても良い。スクレッパー１２１は、ステンレス等の金属材料で構成されており、スキージ１１１ａの移動によって片側に移動したペーストを反対側に戻し、印刷スクリーン２０１表面にあるペーストを均一にコーテイングし直す役割を持つ。図示しないが、主スキージ１１１ａとスクレッパー１２１との間には印刷スクリーン２０１上にペーストを適量供給するペースト供給装置が設けられている。
【００３１】
図５（Ｂ）は、印刷状態における主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの姿態の例を示している。印刷状態においては、アクチュエータ１１５によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは図５（Ａ）に示す状態から共に降下して印刷スクリーン２０１に接触している。そして、角度調整器１１６によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂはそれぞれ被印刷物１１０の表面に対して予め設定された角度となるように調整される。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは役割が異なり、それに応じた別々の角度に設定することができる。例えば、主スキージ１１１ａはペースト５１の押し出しに好適な角度に、補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーンとの摩擦が少ない角度（例えば、９０度程度）に設定することができる。また、補助スキージ１１１ｂを主スキージ１１１ａと同様の傾斜角度とし（異なる角度でも良い）、主スキージ１１１ａ後方に印刷スクリーン接触面を形成する補助スキージにペーストの第２の押し出しとしても機能させることができる。
【００３２】
アクチュエータ１１５によって主スキージの１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの各押圧の圧力は同じにも別々にも設定することができる。例えば、補助スキージ１１１ｂの押圧力は印刷スクリーン２０１を被印刷物１１０に接触させる最低限度の力でも良い。
【００３３】
主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは共にスライダ１０６に搭載されて一定の間隔Ｌを保って同時に移動する。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは互いに平行に配置されるが、必ずしも同じ幅Ｗ（印刷方向に対して直行する方向におけるスキージの長さ）である必要はない。例えば、主スキージ１１１ａの幅よりも及び補助スキージ１１１ｂの幅を少し大きくしても良い。主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂが同時に移動することによって印刷スクリーン２０１の面積Ｓ（＝Ｗ×Ｌ）の接触面が印刷方向に向かって移動する。例えば、間隔Ｌの距離は６５ｍｍ程度である。この距離は印刷速度、ペーストの材質、印刷スクリーンの材質等によって決定される。後述の例では、間隔Ｌの距離は可変（調整・制御可能）に構成されている。
【００３４】
次に、図６を参照して上述した２つのスキージ（あるいはスキージと押し下げ部材）を使用したスクリーン印刷の過程の概略について説明する。同図（Ａ）乃至（Ｅ）において図１乃至図５と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
まず、図６（Ａ）に示すように、図示しない制御部からの動作指令信号によって移動テーブル１０３は被印刷物１１０を吸着し、移動テーブル１０３をスクリーン印刷機１００の印刷位置に配置する。被印刷物は電子回路基板や太陽電池のシリコンウエーハ等である。印刷スクリーン２０１は所定の高さに設定され、印刷スクリーン２０１と被印刷物１１０との距離は、例えば、２ｍｍ程度である。既述したように、スライダ１０６の駆動機構によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂは印刷スクリーン２０１から離れた上昇位置にあり、また、両スキージのエッジは予め設定された傾斜角度となっている。この主スキージ１１１ａの前方の印刷スクリーン２０１の上面に導電体のペースト５１を供給する。導電体のペーストは、例えば、銅、金、銀、ハンダ等の粉末を結合材に分散したペーストである。
【００３６】
図６（Ｂ）に示すように、制御部からの動作指令信号によってアクチュエータ１１５が動作して所定間隔Ｌ（例えば、６５ｍｍ）で配置された主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを印刷スクリーン２０１上に下降し、印刷スクリーン２０１を被印刷物に面接触させる。印刷スクリーン２０１には既述接触面Ｓが形成される。
【００３７】
図６（Ｃ）に示すように、更に、スライダ（図示せず）により主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを印刷方向に同時に移動して接触面を印刷方向に移動しながら印刷を行う。主スキージ１１１ａに後続する接触面が形成され、これが主スキージ１１１ａと共に印刷開始位置から印刷終了位置まで移動することによって、一つのスキージによるスクリーン印刷（線接触）の場合よりも被印刷物へのペーストの塗布時間（転写時間）が相対的に長くなり、より多くのペーストを被印刷物に塗布することができる。また、塗布量を同量とすれば印刷速度をより速くすることができる。
【００３８】
実施例の方法では、後述する（図７）ように、一つのスキージによる印刷速度の２〜３倍の速さで二つのスキージ１１１ａ及び１１１ｂを同時に移動して所要の厚膜のペースト層を形成することができた。
【００３９】
図６（Ｄ）に示すように、スキージ１１１ａ及び１１１ｂが移動テーブル１０３の終端に到達すると、図示しない制御部は指令信号によってアクチュエータ１１５を動作させ、図６（Ｅ）に示すように主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを保持位置に上昇する。
【００４０】
また、図示しないが、制御部は印刷スクリーン２１０を所定の高さに保ち被印刷物１１０から離間する。スクレッパー１２１を印刷スクリーン２０１上に降下させ、スライダを初期位置に移動してペースト５１を印刷スクリーン２０１上面に再コーティングして図６（Ａ）の状態に戻る。
【００４１】
制御部はスライダが元の位置（図６（Ａ））に戻るときに移動テーブル１０３を搬送位置に移動し、次の被印刷物を載せ替えて印刷位置に戻る。ペーストが塗布された被印刷物は後工程において熱処理が施され、ペーストは、例えば、金属配線、電極、ハンダパッド等となる。
【００４２】
上述した図６（Ａ）乃至（Ｅ）の過程（工程）を繰り返すことによってスクリーン印刷が繰り返され、主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂを使用した面接触型のペースト塗布によるスクリーン印刷が高速で行われる。
【００４３】
図７は、上述した本発明のスクリーン印刷機（スクリーン印刷方法）によって印刷を行った結果と、図９に示す比較参考例（１本スキージ）による印刷結果とを示すグラフである。図９において図５（Ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００４４】
図７において、横軸はスキージの移動速度（印刷速度）を示しており、移動速度２５ｍｍ／秒−１５０ｍｍ／秒のデータは一本のスキージの移動速度を変えた場合の結果を示している。右端の１５０ｍｍ／秒のデータは二本のスキージの移動速度の場合の結果を示している。縦軸はその速度により被印刷部に形成されたペーストの高さ（上限値、下限値、単位μｍ）を表している。実施例では銀ペーストを使用した。比較する二つのスクリーン印刷機においてスキージ機構以外は同じ条件でとなるようにしている。
【００４５】
(1) まず、一本のスキージの場合のペースト膜厚[単位μｍ]は、以下の通りである。
【００４６】
移動速度 ２５ｍｍ／秒：最大値３９．７３ 最小値３０．１３ 平均値３４．９３
移動速度 ５０ｍｍ／秒：最大値４２．９９ 最小値２９．９８ 平均値３６．４８５
移動速度 ７５ｍｍ／秒：最大値４３．２７ 最小値 ９．１４ 平均値２６．２０５
移動速度１００ｍｍ／秒：最大値４７．１６ 最小値 ０ 平均値２３．５８
移動速度１２５ｍｍ／秒：最大値５５ 最小値 ０ 平均値２７．５
移動速度１５０ｍｍ／秒：最大値５５．９１ 最小値 ０ 平均値２７．９５５
(2) 二本スキージの場合のペースト膜厚[単位μｍ]は、以下の通りである。
移動速度１５０ｍｍ／秒：最大値４３．３８ 最小値３４．３５平均値３８．８６５
なお、二本スキージでは一本のスキージの実験範囲（スキージ速度２５−１５０ｍｍ／秒）では問題となるばらつきや断線は発生していない。
【００４７】
(3) 上記実験結果より、一本のスキージでは、スクリーン印刷可能なスキージの速度範囲は２５−５０ｍｍ／秒が限界である。それ以上のスキージ速度である７５ｍｍ／秒ではペースト層の膜厚にばらつきが増大して使用できない。更に、スキージ速度が１００ｍｍ／秒以上では印刷パターンに断線が発生して使用できない。ばらつきの増大や断線が発生する理由は、スキージの高速移動に伴ってスクリーンと被印刷物との単位面積当たりの接触時間が短くなってペーストの被印刷物側への押し出しが不足することが考えられる。また、スキージの高速移動に伴ってスキージが印刷スクリーンを均一に押圧することができなくなり、スキージのエッジがスクリーンを強く押圧する部分や弱すぎる押圧となる部分が生ずるためと考えられる。
【００４８】
これに対して、本発明のスクリーン印刷機（方法）では、一本のスキージの実験範囲で問題となったばらつきや断線（スキージ速度７５−１５０ｍｍ／秒部分）は発生しない。一本のスキージの限界速度である５０ｍｍ／秒の１．５倍の７５ｍｍ／秒〜３倍の１５０ｍｍ／秒であっても、膜厚のばらつきが生じず、印刷パターンの断線も生じない。これは、比較例のようにスクリーンと被印刷物とが線接触ではなく面接触であるため、ペーストの被印刷物側への押し出し時間が相対的に長くなるため、スキージ速度の増大による影響が少ないものと考えられる。また、スクリーンと被印刷物とが面接触で密着するため、主スキージエッジの部分的な押圧力の差異（ばらつき）の影響が少ないと考えられる。実施例のように２〜３倍の印刷速度が得られれば量産性が向上する。
【００４９】
このように、実施例によれば、ペーストの厚膜化と印刷時間の短縮が両立可能となって具合がよい。なお、実施例の印刷速度の上限については、更に、高い印刷速度が可能と考えられる。
【００５０】
図８（Ａ）及び同図（Ｂ）は、本発明の他の実施例を示している。各図において、図５（Ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５１】
まず、図８（Ａ）に示す実施例では、スライダ１０６に配置された主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離が調整可能となっている。スライダ１０６には補助スキージ１１１ｂの送り機構１３０が設けられいる。送り機構１３０は、主スキージ１１１ａとの平行を保ちながら補助スキージ１１１ｂを印刷方向において進退させる。送り機構１３０は、例えば、アクチュエータ１１５を載置するキャリッジ、キャリッジを進退させる送りネジ、送りネジを回転させるパルスモータ、送りネジの回転量を検出するポテンショメータ、キャリッジの位置を検出する位置センサなどによって構成される。送り機構１３０は、図示しない制御部からの動作指令信号に応じて動作して主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離を設定する。望ましくは、制御部は、印刷速度、ペーストの材質、印刷スクリーン、被印刷物等に対応して設定すべき主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離をデータベース（記憶装置）に記憶している。制御部はこれ等の印刷条件（印刷パラメータ）に応じて主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂ相互間の距離を自動的に設定する。勿論、手動によって主スキージ１１１ａ及び補助スキージ１１１ｂの相互間の距離を設定しも良い。他の構成は図５（Ｂ）と同様である。
【００５２】
図８（Ｂ）に示す実施例では、図８（Ａ）の主スキージ及び補助スキージ間の距離を調整可能な構成において、更に、アクチュエータ１１５に接続されたツール（押し付け部材）としてローラ１１１ｃを使用している。他の構成は図８（Ａ）と同様である。
【００５３】
補助スキージ１１１ｂに代えて、押し付け部材としてのローラ１１１ｃを使用する利点は、スキージ１１１ａ及びローラ１１１ｃを高速で移動する場合に、ローラ１１１ｃと印刷スクリーン２０１との接触摩擦抵抗が少ない点である。このため、スキージ１１１ａ及びローラ１１１ｃを高速移動しても摩擦による振動、摩耗、熱などの影響を軽減することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明のスクリーン印刷機の実施例によれば、主スキージと補助スキージ（押し付け部材）とによって印刷スクリーンと被印刷物間を面接触状態とし、主スキージによって押し出されるペーストが被印刷物に塗布される時間（転写時間）を確保するようにしたので、被印刷物に厚膜ペーストをより早い印刷速度で形成することが可能となる。
【００５５】
なお、補助スキージと印刷スクリーンの接触抵抗を低くする場合には、補助スキージをローラに代えることができる。また、主スキージに加えて補助スキージでもペーストの塗布を行う場合には、補助スキージとして主スキージと同様のものを用いればよい。
【００５６】
なお、本願発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５７】
２ 支持スクリーン、３ プリントスクリーン、４ 接合部、５１ ペースト、１００ スクリーン印刷機、１０２ 基台、１０３ テーブル、１０３ 移動テーブル、１０４ ガイドレール、１０６ スライダ、１０９ 印刷部、１１０ 被印刷物、１１１ スキージ、１１１ａ 主スキージ、１１１ｂ 補助スキージ、１１１ｃ ローラ、１１５ アクチュエータ、１１６ 角度調整器、１２１ スクレッパー、１３０ 移動機構、２００ 印刷スクリーン部、２０１ 印刷スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷物にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機であって、
前記被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、
前記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、
前記印刷スクリーン上を前方に移動して前記印刷スクリーンと前記被印刷物とを密着させ、前記ペーストを前記微細孔から前記被印刷物の表面に押し出す主スキージと、
前記主スキージに所定間隔を保って後続して前記印刷スクリーン上を移動し、前記主スキージの後方に前記被印刷物表面と前記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージと、を含み、
前記主スキージ及び前記補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である、ことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
前記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度は、前記被印刷物表面に形成されたペーストによるパターンに断線が生じ、あるいはペーストによるパターンの膜厚のばらつきが増大するときの、スキージの移動速度である、請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度が、５０ｍｍ／秒である請求項１又は２に記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記主スキージ及び前記補助スキージは互いに平行に配置されかつ相互間の間隔を可変に構成してなる、請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項５】
前記補助スキージが更に前記主スキージ後方の印刷スクリーンに残存するペーストを前記微細孔から前記被印刷物の表面に押し出す、請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
【請求項６】
前記補助スキージに代えてローラを用いる、請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
【請求項７】
被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、前記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、前記印刷スクリーン上を印刷方向に移動するスキージと、を使用するスクリーン印刷方法であって、
前記スキージを主スキージとこれに所定距離を保って後続する補助スキージによって構成して前記主スキージの前記印刷方向と反対側に前記印刷スクリーンと前記被印刷物との接触面を形成し、
前記主スキージ及び前記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度を超える移動速度で移動して前記ペーストを前記被印刷物に塗布する、スクリーン印刷方法。
【請求項８】
前記主スキージ及び前記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度の２〜３倍の速度で移動して前記ペーストを前記被印刷物に塗布する、請求項７に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項９】
前記主スキージ及び前記補助スキージ相互間の距離を調整することによって前記ペーストの前記被印刷物への塗布時間を調整する、請求項７又は８に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１０】
前記補助スキージが前記印刷スクリーンを前記被印刷物に押し付ける押し付け部材である、請求項７乃至９のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１】
被印刷物にペーストによるパターンを形成するスクリーン印刷機であって、
前記被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、
前記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、
前記印刷スクリーン上を前方に移動して前記印刷スクリーンと前記被印刷物とを密着させ、前記ペーストを前記微細孔から前記被印刷物の表面に押し出す主スキージと、
前記主スキージに所定間隔を保って後続して前記印刷スクリーン上を移動し、前記主スキージの後方に前記被印刷物表面と前記印刷スクリーンとの接触平面を形成する補助スキージと、を含み、
前記主スキージ及び前記補助スキージが同時に前方に移動し、且つ、両スキージの移動速度が単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度の２〜３倍の移動速度である、ことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
前記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度は、前記被印刷物表面に形成されたペーストによるパターンに断線が生じ、あるいはペーストによるパターンの膜厚のばらつきが増大するときの、スキージの移動速度である、請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記単一のスキージによるスクリーン印刷の場合のスキージの限界移動速度が、５０ｍｍ／秒である請求項１又は２に記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記主スキージ及び前記補助スキージは互いに平行に配置されかつ相互間の間隔を可変に構成してなる、請求項１又は２に記載のスクリーン印刷装置。
【請求項５】
前記補助スキージが更に前記主スキージ後方の印刷スクリーンに残存するペーストを前記微細孔から前記被印刷物の表面に押し出す、請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
【請求項６】
前記補助スキージに代えてローラを用いる、請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
【請求項７】
被印刷物に対して所定間隔を介して配置され、微細孔によるパターンが形成された印刷スクリーンと、前記印刷スクリーン上に供給されるペーストと、前記印刷スクリーン上を印刷方向に移動するスキージと、を使用するスクリーン印刷方法であって、
前記スキージを主スキージとこれに所定距離を保って後続する補助スキージによって構成して前記主スキージの前記印刷方向と反対側に前記印刷スクリーンと前記被印刷物との接触面を形成し、
前記主スキージ及び前記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度を超える移動速度で移動して前記ペーストを前記被印刷物に塗布する、スクリーン印刷方法。
【請求項８】
前記主スキージ及び前記補助スキージを単一スキージのスクリーン印刷におけるスキージの限界移動速度の２〜３倍の速度で移動して前記ペーストを前記被印刷物に塗布する、請求項７に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項９】
前記主スキージ及び前記補助スキージ相互間の距離を調整することによって前記ペーストの前記被印刷物への塗布時間を調整する、請求項７又は８に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１０】
前記補助スキージが前記印刷スクリーンを前記被印刷物に押し付ける押し付け部材である、請求項７乃至９のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１３１４９８（Ｐ２０１１−１３１４９８Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３１１３（Ｐ２００９−２９３１１３）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（５９３０３９８５６）マイクロ・テック株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（５９３０３９８５６）マイクロ・テック株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
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