スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
【課題】本発明は、印刷材料を被印刷体に転写した後のマスクの離版性が改善されたスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを第１の目的としている。
【解決手段】本発明は、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置である。
【解決手段】本発明は、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷材料を被印刷体に印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に係り、特に半導体装置のウエハ又は電子素子が実装される回路基板等の電子部品に半田ペースト、フラックス等を所定のパターンで印刷するのに好適な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ものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、半田ペーストやフラックス等の印刷材料を電子部品に印刷する技術に基づいて本発明の背景を説明するが、本発明は、以下の説明のみに限定されるものではない。
【０００３】
例えば、ＬＳＩ・コンデンサ素子・抵抗素子等の電子素子を回路基板に実装するときには、まず、回路基板に半田ペーストを印刷し、その後、半田ペーストの上に電子素子を装着し、リフロによって半田ペーストを溶融して回路基板に接合している。また、半田ボールを用いてウエハ等に半田バンプを形成する場合には、まず、ウエハにフラックスを印刷し、次いで、フラックスの上に半田ボールを装着し、リフロによって半田ボールを溶融して半田バンプを形成している。
【０００４】
上記半田ペーストやフラックス等（以下半田ペースト、フラックスも含めてペーストと言う場合がある。）を回路基板等に印刷する工程では、通常、スクリーン印刷装置が使用される。スクリーン印刷装置は、開口部が形成された金属スクリーンや金属薄板（以降、マスクと称する）を回路基板上に位置合わせし、該マスクの上面に供給されたペーストをスキージの移動により開口部に充填し、マスクを回路基板Ｗから離間してペーストを回路基板に転写する構造であり、オフコンタクト方式とコンタクト方式の２方式が知られている。
【０００５】
オフコンタクト方式は、図７（ａ）に示すように、マスク９１１の下面が回路基板Ｗの上面との間に所定の初期間隙Ｇ（以下スナップオフと言う場合がある。）を有するように位置合わせし、前記隙間Ｇを塞ぐようにスキージ９２をマスク９１１に押付ながら移動し、開口部９１３を通じてペーストｆを回路基板Ｗ上に供給する。マスク９１１はスキージ９２で押付けられると、そのたわみ量相当分伸びて張力が作用するので、スキージ９２通過直後のマスクは回路基板から版離れする。ここで、オフコンタクト方式においては、マスク９１１が版離れし初期の形状に復元するときに印刷されたペーストｆに形崩れが生じたり、印刷された個々のペーストｆのピッチ寸法精度が許容範囲を超えたりする等の印刷品質・精度の問題があった。
【０００６】
一方で、コンタクト方式は、図７（ｂ）に示すように、マスク９１１を回路基板Ｗと接触させて位置合わせを行うので、前述した印刷品質、精度に関する問題に対しては有利である。しかしながら、全ての開口部にペーストが充填された後に回路基板Ｗを下降させてマスク９１１を回路基板Ｗから版離れさせる必要があり、独立した離版工程の時間だけオフコンタクト方式に比べ印刷作業に時間がかかるという問題がある。また、本方式においては、全ての開口部９１３にペーストｆが充填された後にマスク９１１を回路基板Ｗから版離れさせるため、マスク９１１を回路基板Ｗから同時に一様に離版させることが困難である。すなわち、通常、回路基板Ｗを下降させると、マスク９１１はまず外周部から離版し、徐々に中央部に向かい離版していく。そして、最終的に中央部が離版するときはマスク９１１は相当伸びており、それが元の状態に復元するときにペーストｆが周囲への飛び散ったり、ペーストｆの剥がれが生じることがある。
【０００７】
また、いずれの方式であっても、開口部９１３に供給したペーストｆが、密着したマスク９１１と回路基板Ｗの間隙に滲み出してマスク９１１を回路基板Ｗに粘着させてしまうため、マスク９１１が回路基板Ｗから離間し難くなる離版性の悪化という問題が生じていた。
【０００８】
更に、上記マスク９１１の離版性の問題に加え、いずれの方式であってもマスク９１１の密着性の問題、すなわちスキージ９２がマスク９１１上を摺動する時、マスク９１１が回路基板Ｗの上面にしっかりと密着していなければ、マスク９１１は弾性を有するため、スキージ９２との摺動時の摩擦力のために水平面内においてマスク９１１にズレやビビリ等の変形が生ずるという問題がある。そのような変形が発生すると、ペーストｆが剥がれたり、印刷されたペーストｆのピッチが変動したりするという不具合が生じる。これは、マスク９１１が大型になるほど起こり易い。
【０００９】
上記離版性の問題を解決するため種々の検討がなされており、下記特許文献１には、版離れ機構に特徴を有したコンタクト方式のスクリーン印刷装置が開示されている。このスクリーン印刷装置は、回路基板の表面に接触するようにセットされたマスクに対し、先端がマスクの上面に当接しかつマスク上面に平行なＸ軸の一端側から他端側へ移動してはんだをマスクの開口部に押し出すスキージがマスクの上方に設けられ、マスクの一端側を上方へ持ち上げて回路基板から順次剥離させる持ち上げ部材と、スキージの先端を中心とした回路基板に対するマスクの一端側の傾斜角度がほぼ一定になるように上記持ち上げ部材を昇降させる昇降装置とが備えられ、スキージの先端と持ち上げ部材とはそれぞれマスク上面に平行でかつＸ軸に直交するＹ軸方向にわたって延設されている。
【００１０】
このスクリーン印刷装置によれば、スキージがＸ軸の一端側から他端側へ移動してはんだをマスクの開口部に押し出すとともに、昇降装置が持ち上げ部材を上昇させることによって、マスクの一端側が持ち上げ部材で上方へ持ち上げられて回路基板から順次剥離される。この際、マスクはたわみを生じることなくスキージの先端を起点として一端側の範囲が回路基板から斜め上方へ剥離するため、マスクの版離れ時の挙動はスキージの先端に沿い同様となり、マスクの離版性が良好となると説明されている。
【特許文献１】特開２０００−８５０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載のスクリーン印刷装置は、コンタクト方式で問題となっている印刷時間や離版性を解決することを目的とし、その解決策として、スキージ進行方向後方の版枠と回路基板間のマスクを持ち上げ部材で持ち上げるという手段をとっている。しかしながら、スクリーン印刷装置で使用されるマスクの厚みは数十〜数百μｍと非常に薄く、可撓性がある。そのため、図７（ｃ）に示すように、マスク９１１の一端部を持ち上げ部材で常に持ち上げていても、ペーストｆが開口部９１３に充填された直後のマスク９１１の部分は、開口部９１３に供給されたペーストｆの粘性により直ぐには回路基板Ｗから離間せず、暫くの間は回路基板Ｗに密着した状態が維持される。この密着している時間が比較的短時間であっても、開口部９１３にペーストｆが充填されたマスク９１１が回路基板Ｗに密着していると、ペーストｆがマスク９１１と回路基板Ｗとの間隙に滲み出すため、印刷されたペーストｆの形崩れや滲み出したペーストｆによるマスク９１１の汚染などの問題が生じる。
【００１２】
また、上記マスク９１１の密着性の問題について特許文献１は何ら言及しておらず、開示技術の中に解決策を見出すこともできない。さらに、スキージと持ち上げ部材間におけるマスクの傾斜角を一定にするためには、持ち上げ部材と版枠との間の距離を相当な大きさとする必要があり、マスクの大判化に対応し難いという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記従来の技術の問題点を鑑みてなされたものであり、印刷材料を被印刷体に転写した後のマスクの離版性が改善されたスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを第１の目的とし、印刷材料の印刷時にマスクが被印刷体の印刷面に密着し印刷品質及び精度が高いスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを第２の目的としている。更に、本発明は、特に大型のマスクを使用する場合に適したスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを副次的な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置である。なお、マスクを構成する軟磁性材料としては、磁性ステンレスやニッケルなどの金属材料や軟磁性粉を含む樹脂材料等を使用することができる。
【００１５】
かかるスクリーン印刷装置によれば、被印刷体の印刷面に位置決めされた軟磁性を有するマスクの開口部を包含する領域は磁気吸引手段の磁力により吸引され該印刷面に密着する。ここで、マスクは、印刷面に対し所定の間隙で位置決めされた版枠に張設されているので、磁力が解除されたときには張力により元の状態に復元する状態で印刷面に密着している。そして、その状態のマスクの上面に密接しつつ移動するスキージによりマスクに供給された印刷材料を開口部に充填し、印刷面に転写する。このとき、スキージが通過した後の前記領域からは磁力が解除されるので、磁力が解除された直後にマスクは元の状態に復元する。
【００１６】
上記発明の具体的態様としては、スキージの移動方向に沿い配置された複数の電磁石で構成された磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、電磁石の入切によりマスクの吸引およびその解除を制御することができる。なお、電磁石は、スキージの移動方向においてマスクに相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。
【００１７】
上記発明の別の具体的態様としては、前記電磁石に代えて、スキージの移動方向に沿い配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石をマスク方向に移動させる昇降手段とを有する前記磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、永久磁石を昇降させることによりマスクの吸引およびその解除を制御することができる。なお、永久磁石は、スキージの移動方向においてマスクに相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。
【００１８】
上記発明の別の具体的態様としては、スキージの移動方向に対し該スキージの前方を含む領域に配設され、該スキージと同期して移動する磁石を有する前記磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、スキージの前方の磁石によりマスクは吸引され印刷面に密着するとともに、該磁石はスキージとともに移動するのでスキージの後方のマスクからは磁力が解除される。なお、前記磁石は、スキージの移動方向に沿いマスクに相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石で構成されていることが望ましい。このように磁石を構成することにより、磁極間で生じる磁束による磁力の及ぶ範囲は磁石の周囲の限定された範囲となり、スキージの後方のマスクが印刷面に長時間密着することを防止できるからである。
【００１９】
本発明は、特に上記スクリーン印刷装置により好適に実施されるものであり、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置において、被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密接し、マスク上に供給された印刷材料をスキージにより塗り広げマスクの開口部を通じ印刷面に印刷材料を転写するとともにスキージ通過後のマスクから磁力を解除することを特徴とするスクリーン印刷方法である。なお、スキージの移動方向に対し該スキージの前方のマスクを含む領域を被印刷体の印刷面に磁力で密着してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上記説明のように本発明によれば、スキージが通過した後方のマスクから磁力を解除し、スキージの通過直後にマスクが印刷面から版離れするという構成としているので離版性が改善され、開口部に充填されたフラックスがマスクの裏面に沁み出すことがなく印刷品質及び精度が良好となる。また、印刷材料の印刷時において被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密着させる構成としたので、マスクが変形することが無く良好な印刷品質及び精度を実現することができる。また、本発明は磁力吸引手段により上記効果を得ることができ、マスクのサイズに係らず適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を、その実施態様に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の実施態様で対象とする被印刷体は、図２に示すように、所定パターンで配列された平板状電極ｐに直径が８０〜１５０μｍ程度の半田ボールＢが搭載されるウエハＷであり、印刷材料は、半田ボールＢが搭載される前の平板状電極ｐに塗布されるペースト状のフラックスｆである。
【００２２】
［第１態様］
本発明の第１態様について図１、３、４に基づいて説明する。図１は第１態様のスクリーン印刷装置１の概略構成を説明するための図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図である。ウエハＷは平板状のテーブル１５上に載置される。このテーブル１５にウエハＷを真空吸着する真空吸着手段等を組込めば（図示せず）、載置されたウエハＷはテーブル１５に吸着され固定されるので好ましい。平板状のマスク１１１は軟磁性材からなる薄板で、端部は直接或いは該薄板材よりも弾性の低い部材を介して版枠１１２で支持されている。マスク１１１には上記ウエハＷの平板状電極ｐの配列パターンに対応する複数の開口部１１３が形成されている。その複数の開口部１１３を包含する領域（以下印刷領域という。）１１４にフラックスｆは塗り広げられる。マスク１１１の表面にはフラックスｆが供給され、裏面１１５がウエハＷに当接する。マスク１１１の厚みは平板状電極ｐの大きさや厚さ等を考慮し適宜設定されるが、２０〜５０μｍ程度である。開口部１１３は、例えばレーザ加工やエッチング加工、精密電気鋳造法など周知の加工方法で形成することができる。
【００２３】
スキージ１２は、プラスティック系やゴム系の材料から成る平角状体で、マスク１１１の一端から他端（X方向）に向かい水平に移動可能な水平移動手段１４に設けられた上下移動手段１３に所定角度をなして取付けられ、ウエハＷの上面（印刷面）に密接したマスク１１１に下端角部を当接させながら水平移動することができる。スキージ１２の長手方向（Ｙ方向）長さは印刷領域１１４を包含する大きさを有しており、マスク１１１の上面に供給されたフラックスｆを矢印Ｃ方向に押しながら印刷領域１１４に塗り広げ、全開口部１１３にフラックスｆを充填する。
【００２４】
テーブル１５に載置されたウエハＷの下方、例えばテーブル１５の下面部に磁気吸引手段３０が配設されている。複数の電磁石３１で構成された磁気吸引手段３０は、マスク１１１がセットされた時、印刷領域１１４を包含する所定範囲、例えばウエハＷと対向する範囲のマスク１１１に磁力を作用させることができるよう構成されている。なお、電磁石３１は、スキージ１２の移動方向（Ｘ方向）に沿って磁力を入・切できる。図３は、第１態様の磁気吸引手段３０の構成例を示した平面図である。図３（ａ）はＹ方向に長い棒状の電磁石３１をＸ方向に並べて配置した磁気吸引手段３０の例である。また、図３（ｂ）はブロック状の電磁石３１ａをＸ方向、Ｙ方向に配置した磁気吸引手段３０ａの例であるが、いずれの場合も電磁石３１（３１ａ）はＸ方向の長さが小さなものを密に設けるのがよい。また、図３及び図４（ｂ）に示すように、電磁石３１は、Ｘ方向においてマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。隣合う電磁石３１の間には漏洩磁束が形成され電磁石３１ごとに磁力が生じる。そして、その漏洩磁束は電磁石３１の狭い空間に主に生じるので、磁力吸引手段３０から生じる磁力が及ぶ範囲はその周囲の限定された範囲となる。したがって、該磁力がスクリーン印刷装置１の構成部材に及ぼす影響が低減され、装置構成をシンプルにすることができる。
【００２５】
次に、上記構成のスクリーン印刷装置１の印刷動作について図４を参照して説明する。図４は、図１のＡ―Ａ断面を示す図で、マスク１１１、ウエハＷ、テーブル１５及び電磁石３１の関係を模式的に示したものである。
まず、図４（ａ）に示すように、電磁石３１が「切」状態で、テーブル１５の所定位置にウエハＷを載置して固定するとともに、ウエハＷの平板状電極ｐに開口部１１３が対向するようにマスク１１１を位置合わせする。なお、ウエハＷの上面とマスク１１１の裏面１１５との間には所定の間隙Ｇが形成されるようマスク１１１の上面に対し所定の位置関係で版枠１１２を位置決めし固定する。なお、この状態を以下「初期状態」と呼ぶ。
【００２６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、全ての電磁石３１を「入」にしてマスク１１１に磁力を作用させ、印刷領域１１４を含む所定範囲をウエハＷの方向に引き下げてウエハＷの上面にマスク１１１を密着させる。この時、ウエハＷに密着していないマスク１１１の部分（以下非密着部という。）には、間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じマスク１１１には張力が作用する。なお、テーブル１５に昇降機構を設け、一旦ウエハＷの上面がマスク１１１の下面１１５に接するように上昇させ、次いで全ての電磁石３１を「入」にしてマスク１１１をウエハＷに密着し固定し、次いでウエハＷを下降させ、図４（ｂ）に示す状態にしてもよい。
【００２７】
図４（ｃ）に示すように、スキージ１２を、ウエハＷに密着しているマスク１１１の部分（以下密着部という。すなわち上記「印刷領域１１４を含む所定範囲」である。）であって印刷領域１１４の外に下降させ、その角部をマスク１１１の上面に当接させる。次に、スキージ１２の前方のマスク１１１の上面にフラックスｆを供給する。なお、フラックスｆは、スキージ１２をマスク１１１に当接させる前に供給してもよい。また、フラックスｆを予めスキージ１２に付着させておいてもよい。
【００２８】
次いで、図４（ｄ）に示すように、マスク１１１の右方から左方に向かって（矢印Ｃ）スキージ１２を水平移動させる。これにより、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。スキージ１２が通過した位置にある電磁石３１は、スキージ１２の移動に同期してスキージ１２の通過した直後に「切」とされ、スキージ１２が通過した直後のマスク１１１からは磁力が解除される。これにより、スキージ１２が通過した後のマスク１１１は、その張力でウエハＷの上面から版離れする。その後、図４（ｅ）に示すように、スキージ１２がマスク１１１の印刷領域１１４の全域を通過し左方の所定位置に達すると全ての電磁石３１を「切」とする。その後、スキージ１２を上昇させフラックスｆの印刷が終了する。
【００２９】
上記構成による第１態様のスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法によれば、マスク１１１の版離れは、フラックスｆが開口部１１３に充填された直後に行われるので、フラックスｆの滲みによるペーストｆの印刷制度の低下及び離版性の低下を防止することができる。また、スキージ１２が摺動する印刷領域１１４は磁力でウエハＷに密着しているのでマスク１１１は水平面内において変形せず、開口部１１３の位置が印刷中に変化してペーストｆの印刷精度が低下したり、転写されたペーストｆが変形して印刷形状が低下したりすることがなく、特に、大判のマスク１１１であっても印刷精度は良好となる。また、磁力吸引手段３０から生じる磁力は電磁石３１の励磁電流を制御することで容易に調整することができ、また、個々の電磁石３１を制御することも容易にできるので、適宜マスク１１１の場所に合わせた吸引力を設定することができる。
【００３０】
［第２態様］
第２態様のスクリーン印刷装置２は、磁気吸引手段３２を、上記電磁石３１に代え永久磁石３３と該永久磁石３３を昇降させる昇降手段３４とで構成とした点が異なる他は第１態様と同様であり、以下同じ部分は同一符号を用いて説明する。第２態様において永久磁石３３は、前記電磁石３１の配置と同様であり図５（ａ）に示すように、紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に長い棒状の永久磁石３３を紙面に水平な方向（Ｘ方向）に並べて配置されている。また、夫々の永久磁石３３は、テーブル１５に取付けられたエアーシリンダなどの昇降手段３４に個々に連結され、上昇位置にある時にはマスク１１１の下面１１５をウエハＷの上面に密着させるに十分な磁力を作用させることができ、下降位置にある時にはそのような磁力がマスク１１１に作用しないように構成されている。なお、上記第１態様の磁気吸引手段３０と同様に、永久磁石３１は、Ｘ方向においてマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。（図５参照）
【００３１】
以下、図５を参照しながら上記第２態様のスクリーン印刷装置の動作を説明する。図５（ａ）は初期状態であり、マスク１１１に磁力が作用しないよう、全ての永久磁石３３は下降位置に位置決めされている。
【００３２】
次いで、図５（ｂ）に示すように、全ての昇降手段３４を起動して全ての永久磁石３３を上昇位置に移動させる。これによりマスク１１１に磁力を作用させ、マスク１１１の印刷領域１１４を含む所定範囲をウエハＷ上に引き下げて密着させる。この時、マスク１１１の非密着部には、第１形態の場合と同様に間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じ、マスク１１１には張力が作用する。
【００３３】
次いで、図５（ｃ）に示すように、マスク１１１の密着部で印刷領域１１４の外にスキージ１２を下降させ、その角部をマスク１１１に当接させる。次いで、フラックスｆをスキージ１２前方のマスク１１１上面に供給する。
【００３４】
図５（ｄ）に示すように、マスク１１１の右方から左方に向かって（矢印Ｃ）スキージ１２を水平移動させる。これにより、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。スキージ１２が通過した位置にある永久磁石３３は、スキージ１２の移動に同期してスキージ１２が通過した直後に降下し、スキージ１２が通過した直後のマスク１１１からは磁力が解除される。これにより、スキージ１２が通過した後のマスク１１１は、その張力でウエハＷの上面から版離れする。その後の動作については、上記第１態様のスクリーン印刷装置と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
［第３態様］
第３態様のスクリーン印刷装置３は、磁気吸引手段３５の構成が異なっている他は、第２態様のスクリーン印刷装置と同様である。本態様の磁気吸引手段３５は、図６（ａ）に示すように、スキージ１２の移動方向である紙面に水平な方向（Ｘ方向）に沿い配設された複数本（最小２本、図６では３本）の永久磁石３６で構成されており、、Ｘ方向において所定の幅寸法Ｌを有している。ここで、各永久磁石３６は交互に異なる極性となるよう接合されている。磁気吸引手段３５は、Ｘ方向に沿いスキージ１２の前方に該スキージ１２と同期してＸ方向に移動可能なようにスキージ１２が取付けられた水平駆動手段１４に固定されている。磁気吸引手段３５の寸法Ｌは適宜決定すればよいが、マスク１１１の上面に供給されスキージ１２で移動されているフラックスｆのＸ方向の長さより大であることが好ましい。なお、磁気吸引手段３５を移動させる水平駆動手段はスキージ１２の水平移動手段１４を利用することもできるが、独立した水平移動手段で移動させてもよい。
【００３６】
磁気吸引手段３５は、フラックスｆを印刷するときにのみ磁力がマスク１１１に作用する構成とすることが望ましい。すなわち、磁気吸引手段３５とマスク１１１との鉛直方向又は水平方向の位置関係が相対的に調整できるように、マスク１１１又は磁気吸引手段３５が昇降可能なよう昇降手段を設けることが好ましい。なお、印刷するとき以外には磁気吸引手段３５が印刷領域１１４から離れた位置に待機し、印刷する時には所定位置に移動できるよう水平駆動手段を構成してもよい。
【００３７】
以下、図６を参照しながら上記第３態様のスクリーン印刷装置の動作を説明する。図６（ａ）は初期状態であり、磁気吸引手段３５の磁力がマスク１１１に作用しないよう磁気吸引手段３５が取付けられたテーブル１５は下降位置にセットされている。また、磁気吸引手段３５は、Ｘ方向においてマスク１１１の印刷領域１１４の外に設定された印刷開始位置にセットされている。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、ウエハＷの上面とマスク１１１の下面１１５との距離が間隙Ｇとなるようテーブル１５を上昇させ、磁気吸引手段３５の上方のマスク１１を磁力で吸引しマスク１１１をウエハＷに密着させる。この時、マスク１１１の非密着部には間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じ、マスク１１１には張力が作用する。
【００３９】
次いで、図６（ｃ）に示すように、マスク１１１の密着部で印刷領域１１４の外にスキージ１２を下降させ、その角部をマスク１１１に当接させる。この時、スキージ１２の角部は、Ｘ方向において磁気吸引手段３５の右端部（後部）とほぼ一致するよう位置合わせされる。次いで、フラックスｆをスキージ１２前方のマスク１１１上面に供給する。
【００４０】
次いで、図６（ｄ）に示すように、スキージ１２をマスク１１１の右方から左方に向かって水平移動手段１４で移動させる。すると、磁気吸引手段３５は、水平駆動手段１４でスキージ１２と同期して移動する。この結果、スキージ１２の移動中、スキージ１２の前方のマスク１１１には磁気吸引手段３５の磁力が作用するのでマスク１１１はウエハＷに密着する。そして、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。一方で、スキージ１２が通過した後方のマスク１１１には磁力は作用せず、マスク１１１は張力でウエハＷの上面から版離れする。その後の動作については、前述した第１及び第２態様のスクリーン印刷装置と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
なお、上記磁気吸引手段３５は一個の磁石で構成してもよい。しかしながら、上記説明のようにスキージ１２の移動方向に沿いマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石３６で構成することにより、隣合う永久磁石３６の間には漏洩磁束が生じ永久磁石３６ごとに磁力が生じる。そして、その漏洩磁束は永久磁石３６の間の狭い空間に主に生じるので、磁気吸引手段３５から生じる磁力が及ぶ範囲は磁気吸引手段３５の周囲の限定された範囲となる。したがって、スキージ１２の後方のマスク１１１が磁気吸引手段３５で印刷面に長時間密着することがなく、離版性をより高めることができる。
【００４２】
また、第１態様及び第２態様のスクリーン印刷装置でも、電磁石３１の入切又は昇降手段３４による永久磁石３３の昇降を適宜制御することにより、第３態様のスクリーン印刷装置と同様な動作をさせることができる。さらに、本発明は、図１に示すようにマスク１１１の４辺を版枠で支持する形態だけでなく、Ｘ方向に対向する２辺だけを版枠で支持されたマスクでも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１態様のスクリーン印刷装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のスクリーン印刷装置で対象とするウエハの斜視図である。
【図３】図１のスクリーン印刷装置に用いる電磁石の配置例を示す図である。
【図４】図１のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２態様のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である
【図６】本発明の第３態様のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である
【図７】従来のスクリーン印刷装置の動作を説明する図である
【符号の説明】
【００４４】
１：第１態様のスクリーン印刷装置
１１１：マスク
１１２：版枠
１１３：開口部
１１４：印刷領域
１１５：マスクの裏面
１２：スキージ
１３：スキージ昇降手段
１４：スキージ水平移動手段
１５：テーブル
３０：第１態様の磁気吸引手段
３１：電磁石
３２：第２態様の磁気吸引手段
３３：永久磁石
３４：永久磁石昇降手段
３５：第３態様の磁気吸引手段
３６：永久磁石
９２：スキージ
９１１：マスク
９１３：開口部
Ｇ：スナップオフ
Ｗ：ウエハ
ｐ：平板状電極
ｆ：フラックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷材料を被印刷体に印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に係り、特に半導体装置のウエハ又は電子素子が実装される回路基板等の電子部品に半田ペースト、フラックス等を所定のパターンで印刷するのに好適な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ものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、半田ペーストやフラックス等の印刷材料を電子部品に印刷する技術に基づいて本発明の背景を説明するが、本発明は、以下の説明のみに限定されるものではない。
【０００３】
例えば、ＬＳＩ・コンデンサ素子・抵抗素子等の電子素子を回路基板に実装するときには、まず、回路基板に半田ペーストを印刷し、その後、半田ペーストの上に電子素子を装着し、リフロによって半田ペーストを溶融して回路基板に接合している。また、半田ボールを用いてウエハ等に半田バンプを形成する場合には、まず、ウエハにフラックスを印刷し、次いで、フラックスの上に半田ボールを装着し、リフロによって半田ボールを溶融して半田バンプを形成している。
【０００４】
上記半田ペーストやフラックス等（以下半田ペースト、フラックスも含めてペーストと言う場合がある。）を回路基板等に印刷する工程では、通常、スクリーン印刷装置が使用される。スクリーン印刷装置は、開口部が形成された金属スクリーンや金属薄板（以降、マスクと称する）を回路基板上に位置合わせし、該マスクの上面に供給されたペーストをスキージの移動により開口部に充填し、マスクを回路基板Ｗから離間してペーストを回路基板に転写する構造であり、オフコンタクト方式とコンタクト方式の２方式が知られている。
【０００５】
オフコンタクト方式は、図７（ａ）に示すように、マスク９１１の下面が回路基板Ｗの上面との間に所定の初期間隙Ｇ（以下スナップオフと言う場合がある。）を有するように位置合わせし、前記隙間Ｇを塞ぐようにスキージ９２をマスク９１１に押付ながら移動し、開口部９１３を通じてペーストｆを回路基板Ｗ上に供給する。マスク９１１はスキージ９２で押付けられると、そのたわみ量相当分伸びて張力が作用するので、スキージ９２通過直後のマスクは回路基板から版離れする。ここで、オフコンタクト方式においては、マスク９１１が版離れし初期の形状に復元するときに印刷されたペーストｆに形崩れが生じたり、印刷された個々のペーストｆのピッチ寸法精度が許容範囲を超えたりする等の印刷品質・精度の問題があった。
【０００６】
一方で、コンタクト方式は、図７（ｂ）に示すように、マスク９１１を回路基板Ｗと接触させて位置合わせを行うので、前述した印刷品質、精度に関する問題に対しては有利である。しかしながら、全ての開口部にペーストが充填された後に回路基板Ｗを下降させてマスク９１１を回路基板Ｗから版離れさせる必要があり、独立した離版工程の時間だけオフコンタクト方式に比べ印刷作業に時間がかかるという問題がある。また、本方式においては、全ての開口部９１３にペーストｆが充填された後にマスク９１１を回路基板Ｗから版離れさせるため、マスク９１１を回路基板Ｗから同時に一様に離版させることが困難である。すなわち、通常、回路基板Ｗを下降させると、マスク９１１はまず外周部から離版し、徐々に中央部に向かい離版していく。そして、最終的に中央部が離版するときはマスク９１１は相当伸びており、それが元の状態に復元するときにペーストｆが周囲への飛び散ったり、ペーストｆの剥がれが生じることがある。
【０００７】
また、いずれの方式であっても、開口部９１３に供給したペーストｆが、密着したマスク９１１と回路基板Ｗの間隙に滲み出してマスク９１１を回路基板Ｗに粘着させてしまうため、マスク９１１が回路基板Ｗから離間し難くなる離版性の悪化という問題が生じていた。
【０００８】
更に、上記マスク９１１の離版性の問題に加え、いずれの方式であってもマスク９１１の密着性の問題、すなわちスキージ９２がマスク９１１上を摺動する時、マスク９１１が回路基板Ｗの上面にしっかりと密着していなければ、マスク９１１は弾性を有するため、スキージ９２との摺動時の摩擦力のために水平面内においてマスク９１１にズレやビビリ等の変形が生ずるという問題がある。そのような変形が発生すると、ペーストｆが剥がれたり、印刷されたペーストｆのピッチが変動したりするという不具合が生じる。これは、マスク９１１が大型になるほど起こり易い。
【０００９】
上記離版性の問題を解決するため種々の検討がなされており、下記特許文献１には、版離れ機構に特徴を有したコンタクト方式のスクリーン印刷装置が開示されている。このスクリーン印刷装置は、回路基板の表面に接触するようにセットされたマスクに対し、先端がマスクの上面に当接しかつマスク上面に平行なＸ軸の一端側から他端側へ移動してはんだをマスクの開口部に押し出すスキージがマスクの上方に設けられ、マスクの一端側を上方へ持ち上げて回路基板から順次剥離させる持ち上げ部材と、スキージの先端を中心とした回路基板に対するマスクの一端側の傾斜角度がほぼ一定になるように上記持ち上げ部材を昇降させる昇降装置とが備えられ、スキージの先端と持ち上げ部材とはそれぞれマスク上面に平行でかつＸ軸に直交するＹ軸方向にわたって延設されている。
【００１０】
このスクリーン印刷装置によれば、スキージがＸ軸の一端側から他端側へ移動してはんだをマスクの開口部に押し出すとともに、昇降装置が持ち上げ部材を上昇させることによって、マスクの一端側が持ち上げ部材で上方へ持ち上げられて回路基板から順次剥離される。この際、マスクはたわみを生じることなくスキージの先端を起点として一端側の範囲が回路基板から斜め上方へ剥離するため、マスクの版離れ時の挙動はスキージの先端に沿い同様となり、マスクの離版性が良好となると説明されている。
【特許文献１】特開２０００−８５０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載のスクリーン印刷装置は、コンタクト方式で問題となっている印刷時間や離版性を解決することを目的とし、その解決策として、スキージ進行方向後方の版枠と回路基板間のマスクを持ち上げ部材で持ち上げるという手段をとっている。しかしながら、スクリーン印刷装置で使用されるマスクの厚みは数十〜数百μｍと非常に薄く、可撓性がある。そのため、図７（ｃ）に示すように、マスク９１１の一端部を持ち上げ部材で常に持ち上げていても、ペーストｆが開口部９１３に充填された直後のマスク９１１の部分は、開口部９１３に供給されたペーストｆの粘性により直ぐには回路基板Ｗから離間せず、暫くの間は回路基板Ｗに密着した状態が維持される。この密着している時間が比較的短時間であっても、開口部９１３にペーストｆが充填されたマスク９１１が回路基板Ｗに密着していると、ペーストｆがマスク９１１と回路基板Ｗとの間隙に滲み出すため、印刷されたペーストｆの形崩れや滲み出したペーストｆによるマスク９１１の汚染などの問題が生じる。
【００１２】
また、上記マスク９１１の密着性の問題について特許文献１は何ら言及しておらず、開示技術の中に解決策を見出すこともできない。さらに、スキージと持ち上げ部材間におけるマスクの傾斜角を一定にするためには、持ち上げ部材と版枠との間の距離を相当な大きさとする必要があり、マスクの大判化に対応し難いという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記従来の技術の問題点を鑑みてなされたものであり、印刷材料を被印刷体に転写した後のマスクの離版性が改善されたスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを第１の目的とし、印刷材料の印刷時にマスクが被印刷体の印刷面に密着し印刷品質及び精度が高いスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することを第２の目的としている。更に、本発明は、特に大型のマスクを使用する場合に適したスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを副次的な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置である。なお、マスクを構成する軟磁性材料としては、磁性ステンレスやニッケルなどの金属材料や軟磁性粉を含む樹脂材料等を使用することができる。
【００１５】
かかるスクリーン印刷装置によれば、被印刷体の印刷面に位置決めされた軟磁性を有するマスクの開口部を包含する領域は磁気吸引手段の磁力により吸引され該印刷面に密着する。ここで、マスクは、印刷面に対し所定の間隙で位置決めされた版枠に張設されているので、磁力が解除されたときには張力により元の状態に復元する状態で印刷面に密着している。そして、その状態のマスクの上面に密接しつつ移動するスキージによりマスクに供給された印刷材料を開口部に充填し、印刷面に転写する。このとき、スキージが通過した後の前記領域からは磁力が解除されるので、磁力が解除された直後にマスクは元の状態に復元する。
【００１６】
上記発明の具体的態様としては、スキージの移動方向に沿い配置された複数の電磁石で構成された磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、電磁石の入切によりマスクの吸引およびその解除を制御することができる。なお、電磁石は、スキージの移動方向においてマスクに相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。
【００１７】
上記発明の別の具体的態様としては、前記電磁石に代えて、スキージの移動方向に沿い配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石をマスク方向に移動させる昇降手段とを有する前記磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、永久磁石を昇降させることによりマスクの吸引およびその解除を制御することができる。なお、永久磁石は、スキージの移動方向においてマスクに相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。
【００１８】
上記発明の別の具体的態様としては、スキージの移動方向に対し該スキージの前方を含む領域に配設され、該スキージと同期して移動する磁石を有する前記磁気吸引手段を採用することができる。この態様によれば、スキージの前方の磁石によりマスクは吸引され印刷面に密着するとともに、該磁石はスキージとともに移動するのでスキージの後方のマスクからは磁力が解除される。なお、前記磁石は、スキージの移動方向に沿いマスクに相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石で構成されていることが望ましい。このように磁石を構成することにより、磁極間で生じる磁束による磁力の及ぶ範囲は磁石の周囲の限定された範囲となり、スキージの後方のマスクが印刷面に長時間密着することを防止できるからである。
【００１９】
本発明は、特に上記スクリーン印刷装置により好適に実施されるものであり、被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置において、被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密接し、マスク上に供給された印刷材料をスキージにより塗り広げマスクの開口部を通じ印刷面に印刷材料を転写するとともにスキージ通過後のマスクから磁力を解除することを特徴とするスクリーン印刷方法である。なお、スキージの移動方向に対し該スキージの前方のマスクを含む領域を被印刷体の印刷面に磁力で密着してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上記説明のように本発明によれば、スキージが通過した後方のマスクから磁力を解除し、スキージの通過直後にマスクが印刷面から版離れするという構成としているので離版性が改善され、開口部に充填されたフラックスがマスクの裏面に沁み出すことがなく印刷品質及び精度が良好となる。また、印刷材料の印刷時において被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密着させる構成としたので、マスクが変形することが無く良好な印刷品質及び精度を実現することができる。また、本発明は磁力吸引手段により上記効果を得ることができ、マスクのサイズに係らず適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を、その実施態様に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の実施態様で対象とする被印刷体は、図２に示すように、所定パターンで配列された平板状電極ｐに直径が８０〜１５０μｍ程度の半田ボールＢが搭載されるウエハＷであり、印刷材料は、半田ボールＢが搭載される前の平板状電極ｐに塗布されるペースト状のフラックスｆである。
【００２２】
［第１態様］
本発明の第１態様について図１、３、４に基づいて説明する。図１は第１態様のスクリーン印刷装置１の概略構成を説明するための図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図である。ウエハＷは平板状のテーブル１５上に載置される。このテーブル１５にウエハＷを真空吸着する真空吸着手段等を組込めば（図示せず）、載置されたウエハＷはテーブル１５に吸着され固定されるので好ましい。平板状のマスク１１１は軟磁性材からなる薄板で、端部は直接或いは該薄板材よりも弾性の低い部材を介して版枠１１２で支持されている。マスク１１１には上記ウエハＷの平板状電極ｐの配列パターンに対応する複数の開口部１１３が形成されている。その複数の開口部１１３を包含する領域（以下印刷領域という。）１１４にフラックスｆは塗り広げられる。マスク１１１の表面にはフラックスｆが供給され、裏面１１５がウエハＷに当接する。マスク１１１の厚みは平板状電極ｐの大きさや厚さ等を考慮し適宜設定されるが、２０〜５０μｍ程度である。開口部１１３は、例えばレーザ加工やエッチング加工、精密電気鋳造法など周知の加工方法で形成することができる。
【００２３】
スキージ１２は、プラスティック系やゴム系の材料から成る平角状体で、マスク１１１の一端から他端（X方向）に向かい水平に移動可能な水平移動手段１４に設けられた上下移動手段１３に所定角度をなして取付けられ、ウエハＷの上面（印刷面）に密接したマスク１１１に下端角部を当接させながら水平移動することができる。スキージ１２の長手方向（Ｙ方向）長さは印刷領域１１４を包含する大きさを有しており、マスク１１１の上面に供給されたフラックスｆを矢印Ｃ方向に押しながら印刷領域１１４に塗り広げ、全開口部１１３にフラックスｆを充填する。
【００２４】
テーブル１５に載置されたウエハＷの下方、例えばテーブル１５の下面部に磁気吸引手段３０が配設されている。複数の電磁石３１で構成された磁気吸引手段３０は、マスク１１１がセットされた時、印刷領域１１４を包含する所定範囲、例えばウエハＷと対向する範囲のマスク１１１に磁力を作用させることができるよう構成されている。なお、電磁石３１は、スキージ１２の移動方向（Ｘ方向）に沿って磁力を入・切できる。図３は、第１態様の磁気吸引手段３０の構成例を示した平面図である。図３（ａ）はＹ方向に長い棒状の電磁石３１をＸ方向に並べて配置した磁気吸引手段３０の例である。また、図３（ｂ）はブロック状の電磁石３１ａをＸ方向、Ｙ方向に配置した磁気吸引手段３０ａの例であるが、いずれの場合も電磁石３１（３１ａ）はＸ方向の長さが小さなものを密に設けるのがよい。また、図３及び図４（ｂ）に示すように、電磁石３１は、Ｘ方向においてマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。隣合う電磁石３１の間には漏洩磁束が形成され電磁石３１ごとに磁力が生じる。そして、その漏洩磁束は電磁石３１の狭い空間に主に生じるので、磁力吸引手段３０から生じる磁力が及ぶ範囲はその周囲の限定された範囲となる。したがって、該磁力がスクリーン印刷装置１の構成部材に及ぼす影響が低減され、装置構成をシンプルにすることができる。
【００２５】
次に、上記構成のスクリーン印刷装置１の印刷動作について図４を参照して説明する。図４は、図１のＡ―Ａ断面を示す図で、マスク１１１、ウエハＷ、テーブル１５及び電磁石３１の関係を模式的に示したものである。
まず、図４（ａ）に示すように、電磁石３１が「切」状態で、テーブル１５の所定位置にウエハＷを載置して固定するとともに、ウエハＷの平板状電極ｐに開口部１１３が対向するようにマスク１１１を位置合わせする。なお、ウエハＷの上面とマスク１１１の裏面１１５との間には所定の間隙Ｇが形成されるようマスク１１１の上面に対し所定の位置関係で版枠１１２を位置決めし固定する。なお、この状態を以下「初期状態」と呼ぶ。
【００２６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、全ての電磁石３１を「入」にしてマスク１１１に磁力を作用させ、印刷領域１１４を含む所定範囲をウエハＷの方向に引き下げてウエハＷの上面にマスク１１１を密着させる。この時、ウエハＷに密着していないマスク１１１の部分（以下非密着部という。）には、間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じマスク１１１には張力が作用する。なお、テーブル１５に昇降機構を設け、一旦ウエハＷの上面がマスク１１１の下面１１５に接するように上昇させ、次いで全ての電磁石３１を「入」にしてマスク１１１をウエハＷに密着し固定し、次いでウエハＷを下降させ、図４（ｂ）に示す状態にしてもよい。
【００２７】
図４（ｃ）に示すように、スキージ１２を、ウエハＷに密着しているマスク１１１の部分（以下密着部という。すなわち上記「印刷領域１１４を含む所定範囲」である。）であって印刷領域１１４の外に下降させ、その角部をマスク１１１の上面に当接させる。次に、スキージ１２の前方のマスク１１１の上面にフラックスｆを供給する。なお、フラックスｆは、スキージ１２をマスク１１１に当接させる前に供給してもよい。また、フラックスｆを予めスキージ１２に付着させておいてもよい。
【００２８】
次いで、図４（ｄ）に示すように、マスク１１１の右方から左方に向かって（矢印Ｃ）スキージ１２を水平移動させる。これにより、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。スキージ１２が通過した位置にある電磁石３１は、スキージ１２の移動に同期してスキージ１２の通過した直後に「切」とされ、スキージ１２が通過した直後のマスク１１１からは磁力が解除される。これにより、スキージ１２が通過した後のマスク１１１は、その張力でウエハＷの上面から版離れする。その後、図４（ｅ）に示すように、スキージ１２がマスク１１１の印刷領域１１４の全域を通過し左方の所定位置に達すると全ての電磁石３１を「切」とする。その後、スキージ１２を上昇させフラックスｆの印刷が終了する。
【００２９】
上記構成による第１態様のスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法によれば、マスク１１１の版離れは、フラックスｆが開口部１１３に充填された直後に行われるので、フラックスｆの滲みによるペーストｆの印刷制度の低下及び離版性の低下を防止することができる。また、スキージ１２が摺動する印刷領域１１４は磁力でウエハＷに密着しているのでマスク１１１は水平面内において変形せず、開口部１１３の位置が印刷中に変化してペーストｆの印刷精度が低下したり、転写されたペーストｆが変形して印刷形状が低下したりすることがなく、特に、大判のマスク１１１であっても印刷精度は良好となる。また、磁力吸引手段３０から生じる磁力は電磁石３１の励磁電流を制御することで容易に調整することができ、また、個々の電磁石３１を制御することも容易にできるので、適宜マスク１１１の場所に合わせた吸引力を設定することができる。
【００３０】
［第２態様］
第２態様のスクリーン印刷装置２は、磁気吸引手段３２を、上記電磁石３１に代え永久磁石３３と該永久磁石３３を昇降させる昇降手段３４とで構成とした点が異なる他は第１態様と同様であり、以下同じ部分は同一符号を用いて説明する。第２態様において永久磁石３３は、前記電磁石３１の配置と同様であり図５（ａ）に示すように、紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に長い棒状の永久磁石３３を紙面に水平な方向（Ｘ方向）に並べて配置されている。また、夫々の永久磁石３３は、テーブル１５に取付けられたエアーシリンダなどの昇降手段３４に個々に連結され、上昇位置にある時にはマスク１１１の下面１１５をウエハＷの上面に密着させるに十分な磁力を作用させることができ、下降位置にある時にはそのような磁力がマスク１１１に作用しないように構成されている。なお、上記第１態様の磁気吸引手段３０と同様に、永久磁石３１は、Ｘ方向においてマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように配設されていることが好ましい。（図５参照）
【００３１】
以下、図５を参照しながら上記第２態様のスクリーン印刷装置の動作を説明する。図５（ａ）は初期状態であり、マスク１１１に磁力が作用しないよう、全ての永久磁石３３は下降位置に位置決めされている。
【００３２】
次いで、図５（ｂ）に示すように、全ての昇降手段３４を起動して全ての永久磁石３３を上昇位置に移動させる。これによりマスク１１１に磁力を作用させ、マスク１１１の印刷領域１１４を含む所定範囲をウエハＷ上に引き下げて密着させる。この時、マスク１１１の非密着部には、第１形態の場合と同様に間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じ、マスク１１１には張力が作用する。
【００３３】
次いで、図５（ｃ）に示すように、マスク１１１の密着部で印刷領域１１４の外にスキージ１２を下降させ、その角部をマスク１１１に当接させる。次いで、フラックスｆをスキージ１２前方のマスク１１１上面に供給する。
【００３４】
図５（ｄ）に示すように、マスク１１１の右方から左方に向かって（矢印Ｃ）スキージ１２を水平移動させる。これにより、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。スキージ１２が通過した位置にある永久磁石３３は、スキージ１２の移動に同期してスキージ１２が通過した直後に降下し、スキージ１２が通過した直後のマスク１１１からは磁力が解除される。これにより、スキージ１２が通過した後のマスク１１１は、その張力でウエハＷの上面から版離れする。その後の動作については、上記第１態様のスクリーン印刷装置と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
［第３態様］
第３態様のスクリーン印刷装置３は、磁気吸引手段３５の構成が異なっている他は、第２態様のスクリーン印刷装置と同様である。本態様の磁気吸引手段３５は、図６（ａ）に示すように、スキージ１２の移動方向である紙面に水平な方向（Ｘ方向）に沿い配設された複数本（最小２本、図６では３本）の永久磁石３６で構成されており、、Ｘ方向において所定の幅寸法Ｌを有している。ここで、各永久磁石３６は交互に異なる極性となるよう接合されている。磁気吸引手段３５は、Ｘ方向に沿いスキージ１２の前方に該スキージ１２と同期してＸ方向に移動可能なようにスキージ１２が取付けられた水平駆動手段１４に固定されている。磁気吸引手段３５の寸法Ｌは適宜決定すればよいが、マスク１１１の上面に供給されスキージ１２で移動されているフラックスｆのＸ方向の長さより大であることが好ましい。なお、磁気吸引手段３５を移動させる水平駆動手段はスキージ１２の水平移動手段１４を利用することもできるが、独立した水平移動手段で移動させてもよい。
【００３６】
磁気吸引手段３５は、フラックスｆを印刷するときにのみ磁力がマスク１１１に作用する構成とすることが望ましい。すなわち、磁気吸引手段３５とマスク１１１との鉛直方向又は水平方向の位置関係が相対的に調整できるように、マスク１１１又は磁気吸引手段３５が昇降可能なよう昇降手段を設けることが好ましい。なお、印刷するとき以外には磁気吸引手段３５が印刷領域１１４から離れた位置に待機し、印刷する時には所定位置に移動できるよう水平駆動手段を構成してもよい。
【００３７】
以下、図６を参照しながら上記第３態様のスクリーン印刷装置の動作を説明する。図６（ａ）は初期状態であり、磁気吸引手段３５の磁力がマスク１１１に作用しないよう磁気吸引手段３５が取付けられたテーブル１５は下降位置にセットされている。また、磁気吸引手段３５は、Ｘ方向においてマスク１１１の印刷領域１１４の外に設定された印刷開始位置にセットされている。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、ウエハＷの上面とマスク１１１の下面１１５との距離が間隙Ｇとなるようテーブル１５を上昇させ、磁気吸引手段３５の上方のマスク１１を磁力で吸引しマスク１１１をウエハＷに密着させる。この時、マスク１１１の非密着部には間隙Ｇの大きさで定まる伸びが生じ、マスク１１１には張力が作用する。
【００３９】
次いで、図６（ｃ）に示すように、マスク１１１の密着部で印刷領域１１４の外にスキージ１２を下降させ、その角部をマスク１１１に当接させる。この時、スキージ１２の角部は、Ｘ方向において磁気吸引手段３５の右端部（後部）とほぼ一致するよう位置合わせされる。次いで、フラックスｆをスキージ１２前方のマスク１１１上面に供給する。
【００４０】
次いで、図６（ｄ）に示すように、スキージ１２をマスク１１１の右方から左方に向かって水平移動手段１４で移動させる。すると、磁気吸引手段３５は、水平駆動手段１４でスキージ１２と同期して移動する。この結果、スキージ１２の移動中、スキージ１２の前方のマスク１１１には磁気吸引手段３５の磁力が作用するのでマスク１１１はウエハＷに密着する。そして、供給されたフラックスｆはスキージ１２で押され、ウエハＷに密着している印刷領域１１４に塗り広げられ、開口部１１３に充填される。一方で、スキージ１２が通過した後方のマスク１１１には磁力は作用せず、マスク１１１は張力でウエハＷの上面から版離れする。その後の動作については、前述した第１及び第２態様のスクリーン印刷装置と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
なお、上記磁気吸引手段３５は一個の磁石で構成してもよい。しかしながら、上記説明のようにスキージ１２の移動方向に沿いマスク１１１に相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石３６で構成することにより、隣合う永久磁石３６の間には漏洩磁束が生じ永久磁石３６ごとに磁力が生じる。そして、その漏洩磁束は永久磁石３６の間の狭い空間に主に生じるので、磁気吸引手段３５から生じる磁力が及ぶ範囲は磁気吸引手段３５の周囲の限定された範囲となる。したがって、スキージ１２の後方のマスク１１１が磁気吸引手段３５で印刷面に長時間密着することがなく、離版性をより高めることができる。
【００４２】
また、第１態様及び第２態様のスクリーン印刷装置でも、電磁石３１の入切又は昇降手段３４による永久磁石３３の昇降を適宜制御することにより、第３態様のスクリーン印刷装置と同様な動作をさせることができる。さらに、本発明は、図１に示すようにマスク１１１の４辺を版枠で支持する形態だけでなく、Ｘ方向に対向する２辺だけを版枠で支持されたマスクでも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１態様のスクリーン印刷装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のスクリーン印刷装置で対象とするウエハの斜視図である。
【図３】図１のスクリーン印刷装置に用いる電磁石の配置例を示す図である。
【図４】図１のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２態様のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である
【図６】本発明の第３態様のスクリーン印刷装置の印刷動作を説明する図である
【図７】従来のスクリーン印刷装置の動作を説明する図である
【符号の説明】
【００４４】
１：第１態様のスクリーン印刷装置
１１１：マスク
１１２：版枠
１１３：開口部
１１４：印刷領域
１１５：マスクの裏面
１２：スキージ
１３：スキージ昇降手段
１４：スキージ水平移動手段
１５：テーブル
３０：第１態様の磁気吸引手段
３１：電磁石
３２：第２態様の磁気吸引手段
３３：永久磁石
３４：永久磁石昇降手段
３５：第３態様の磁気吸引手段
３６：永久磁石
９２：スキージ
９１１：マスク
９１３：開口部
Ｇ：スナップオフ
Ｗ：ウエハ
ｐ：平板状電極
ｆ：フラックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、
前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に沿い配置された複数の電磁石で構成されていることを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に沿い配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石をマスク方向に移動させる昇降手段とを有することを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に対し該スキージの前方を含む領域に配設され、該スキージと同期して移動する磁石を有することを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項５】
前記磁石は、前記スキージの移動方向に沿い前記マスクに相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石からなることを特徴とした請求項４記載のスクリーン印刷装置。
【請求項６】
被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置において、被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密接し、マスク上に供給された印刷材料をスキージで塗り広げマスクの開口部を通じ印刷面に印刷材料を転写するとともにスキージ通過後のマスクから磁力を解除することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項７】
スキージの移動方向に対し該スキージの前方のマスクを含む領域を被印刷体の印刷面に磁力で密着することを特徴とした請求項６記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１】
被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置であって、前記パターンに対応した開口部が形成された軟磁性を有する薄板状のマスクと、前記マスクが張設されるとともに前記印刷面に対し所定の間隙で位置決めされる版枠と、前記被印刷体の下方に配設され前記マスクの開口部を包含する領域を磁力で吸引可能な磁気吸引手段と、前記印刷面に位置合わせされ前記磁気吸引手段で前記印刷面に密着された前記マスクの上面に密接しつつ移動可能に配設されたスキージとを有し、
前記磁気吸引手段は、前記スキージの通過した後の前記マスクの領域において磁力を解除可能に構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に沿い配置された複数の電磁石で構成されていることを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に沿い配置された複数の永久磁石と、前記永久磁石をマスク方向に移動させる昇降手段とを有することを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項４】
前記磁気吸引手段は、前記スキージの移動方向に対し該スキージの前方を含む領域に配設され、該スキージと同期して移動する磁石を有することを特徴とした請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項５】
前記磁石は、前記スキージの移動方向に沿い前記マスクに相対する面の極性が交互に異なるように連結された複数の永久磁石からなることを特徴とした請求項４記載のスクリーン印刷装置。
【請求項６】
被印刷体の印刷面に所定パターンで印刷材料を転写するスクリーン印刷装置において、被印刷体の印刷面にマスクを磁力で密接し、マスク上に供給された印刷材料をスキージで塗り広げマスクの開口部を通じ印刷面に印刷材料を転写するとともにスキージ通過後のマスクから磁力を解除することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項７】
スキージの移動方向に対し該スキージの前方のマスクを含む領域を被印刷体の印刷面に磁力で密着することを特徴とした請求項６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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１２５７９４（Ｐ２００７−１２５７９４Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２０４８２（Ｐ２００５−３２０４８２）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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