JP2009006588A - 印刷装置および印刷方法、印刷マスク、並びに印刷マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 印刷マスク2を基板1に対して傾けるように印刷マスク2を揺動可能に支持する支持手段を備える。印刷マスク2の複数の開口部201は、クリーム半田3の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁201aを有する。印刷マスク2の複数の開口部201のテーパー角度θtは、上記揺動の支点である回転軸411に近い開口部ほど大きい。
【選択図】 図5
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の印刷装置において、上記印刷マスクの複数の開口部のテーパー角度は、上記揺動の支点である回転軸に近い開口部ほど大きいことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の印刷装置において、上記揺動の支点である回転軸と上記印刷マスクの開口部との距離は、該印刷マスクと該印刷対象物との離間時における該開口部の内側壁の移動軌跡と該開口部に充填されている印刷物質とが干渉しない程度に設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの印刷装置において、上記支持手段に支持された上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記回転軸を支点として揺動させるように駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の印刷装置において、上記支持手段は、上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記揺動可能に支持するとともに、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って直線状に移動可能に支持し、上記駆動手段は、上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記揺動とともに、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って直線状に移動させるように駆動可能なものであり、上記制御手段は、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させる向きに予め設定した所定の回転角度だけ該印刷マスク又は該印刷対象物を揺動させ、その後、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させる向きに該印刷マスク又は該印刷対象物を直線状に移動させるように、上記駆動手段を制御することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5の印刷装置において、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度が、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項4又は5の印刷装置において、上記印刷マスクの開口部の総数又は密度を検知する開口部検知手段を備え、上記制御手段は、上記印刷マスクの開口部の総数又は密度の検知結果に基づいて、該印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項4乃至7のいずれかの印刷装置において、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度が、該印刷マスクのテンションに応じて設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項4乃至7のいずれかの印刷装置において、上記印刷マスクのテンションを検知するテンション検知手段を備え、上記制御手段は、上記テンション検知手段した印刷マスクのテンションに基づいて、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかの印刷装置において、上記印刷マスクにおける上記複数の開口部が形成されている開口部形成領域の外縁から該印刷マスクが取り付けられるマスク取付部材までの距離を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定したことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項11の印刷方法において、上記印刷マスクの複数の開口部のテーパー角度は、上記揺動の支点である回転軸に近い開口部ほど大きいことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項11の印刷方法において、上記揺動の支点である回転軸と上記印刷マスクの開口部との距離は、該印刷マスクと該印刷対象物との離間時における該開口部の内側壁の移動軌跡と該開口部に充填されている印刷物質とが干渉しない程度に設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項11乃至13のいずれかの印刷方法において、上記印刷マスクのすべての開口部から上記印刷物質が抜ける程度まで該印刷マスク又は上記印刷対象物を揺動させ、その後、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させる向きに該印刷マスク又は該印刷対象物を直線状に移動させることを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項11乃至14のいずれかの印刷方法において、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定することを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項11乃至15のいずれかの印刷方法において、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を、該印刷マスクのテンションに応じて設定することを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、請求項11乃至16のいずれかの印刷方法において、上記印刷マスクの開口部の形成領域端部から該印刷マスクが取り付けられるマスク取付部材までの距離を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて変更することを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項18乃至21のいずれかの印刷マスクにおいて、上記複数の開口部の総数又は密度に応じて該印刷マスクのマスク取付部材の取り付け位置が設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項21の発明は、請求項20の印刷マスクの製造方法において、上記印刷マスクの材料としてプラスチック材を用い、上記複数の開口部を、照射条件の設定変更が可能なレーザの照射によって形成することを特徴とするものである。
また、請求項22の発明は、請求項20又は21の印刷マスクの製造方法において、上記複数の開口部の総数又は密度に応じて該印刷マスクのマスク取付部材の取り付け位置を設定することを特徴とするものである。
更に、上記印刷マスクの複数の開口部が、印刷物質の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁を有することにより、上記揺動による離間時における各開口部の内側壁表面と印刷物質との接触抵抗が低下し、各開口部内に印刷物質が残留しにくい。
よって、撓みを生じ易い低剛性の印刷マスクを用いる場合でも、印刷対象物の被印刷面上で印刷物質の一部欠けや印刷抜けが生じにくく、印刷対象物の被印刷面の全体にわたって良好な印刷品質を得ることができる。
なお、上記印刷マスクに形成されている複数の開口部それぞれのテーパー角度が互いに等しい場合は、それらの複数の開口部のうち上記回転軸に一番近い最近接開口部と、その回転軸との距離を、上記離間時における最近接開口部の内側壁の移動軌跡とその開口部に充填されている印刷物質とが干渉しない程度に設定すればよい。
そこで、請求項6の印刷装置及び請求項15の印刷方法では、印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて、その総数又は密度が大きいほど上記離間時の印刷マスク又は印刷対象物の速度を小さくするように設定することにより、印刷マスクの撓みの発生を抑制し、印刷マスクの撓みに起因した過剰な離間速度の発生を防止できる。
そこで、請求項8の印刷装置及び請求項16の印刷方法では、印刷マスクのテンションに応じて、そのテンションが小さいほど上記離間時の印刷マスク又は印刷対象物の速度を小さくするように設定することにより、印刷マスクの撓みの発生を抑制し、印刷マスクの撓みに起因した過剰な離間速度の発生を防止できる。
そこで、請求項10の印刷装置及び請求項17の印刷方法では、印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて、開口部の総数又は密度が大きいほど上記印刷マスクの開口部形成領域の外縁からマスク取付部材までの距離を短くするように設定することにより、印刷マスクの撓みの発生を抑制し、印刷マスクの撓みに起因した過剰な離間速度の発生を防止できる。
また、請求項19の印刷マスクでは、その印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて、開口部の総数又は密度が大きいほど開口部形成領域の外縁からマスク取付部材までの距離を短くするように設定することにより、印刷マスクの撓みの発生を抑制し、印刷マスクの撓みに起因した過剰な離間速度の発生を防止できる。
また、請求項21の印刷マスクの製造方法では、上記印刷マスクの材料としてプラスチック材を用い、そのプラスチック材に対して照射条件を変えながらレーザを照射することにより、様々なテーパー角度のテーパー状の内側壁を有する複数の開口部を形成することができる。
ここで、上記レーザとして紫外レーザ(例えばエキシマレーザ)を用いた場合は、印刷マスクに形成される開口部の内側面の表面粗さが小さくなり、開口部からの印刷物質の抜け性を高めることができる。
なお、印刷マスクの材料に対して放電加工条件を変えながら放電加工を行うことにより、様々なテーパー角度のテーパー状の内側壁を有する複数の開口部を形成してもよい。また、印刷マスクの材料に対してプレス加工条件を変えながらプレス加工を行うことにより、様々なテーパー角度のテーパー状の内側壁を有する複数の開口部を形成してもよい。
また、請求項22の印刷マスクの製造方法では、印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて、開口部の総数又は密度が大きいほど開口部形成領域の外縁からマスク取付部材までの距離を短くするように設定することにより、印刷マスクの撓みの発生を抑制し、印刷マスクの撓みに起因した過剰な離間速度の発生を防止できる。
図1は、本発明の実施形態に係る印刷方法を採用した印刷工程を含む基板製造方法全体の一例を示す工程図である。また、図2(a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態の基板製造方法で製造する電子回路基板1の断面構造の一例を示す説明図及び平面図である。
基板1は、図2(a)に示すように第1の電子部品としての表面実装用の樹脂外装部品(以下、「樹脂外装チップ」という。)1bと、第2の電子部品としての表面実装用のベアチップ部品(以下、単に「ベアチップ」という。)1cとが実装された電子回路基板である。樹脂外装チップ1bは、樹脂で封止された半導体IC、抵抗、コンデンサー等の部品であり、ベアチップ1cは、樹脂で封止する前の裸の半導体ICチップである。基板1とベアチップ1cとの間には、ベアチップ1cが基板1上に安定して固定されるように樹脂55が充填されている。一方、基板1と樹脂外装チップ1bとの間には樹脂が充填されていない。
次に、上記樹脂外装チップ1b及びベアチップ1cのマウント工程の後、リフロー工程(P4)を実行する。このように2つのマウント工程(P2,P3)を実行した後に、リフロー工程を実行することにより、基板1上の電子部品に対する加熱回数を低減することができる。
次に、上記リフロー工程の後、基板1とベアチップ1cとの隙間に、その隙間を埋める充填剤としての樹脂55を充填する、アンダーフィル処理工程(P5)を実行する。
以上により、アンダーフィル処理を施さない外装チップ1bとアンダーフィル処理を施すベアチップ1cとを、同一の基板1上に混在実装することができる。
これに対し、図7(a)及び(b)に示すように、上記ストレート開口部210の場合は、印刷マスク2を揺動させて基板1から離間させるときに、ストレート開口部210の内側壁の移動軌跡と、基板1上に印刷されたクリーム半田3の一部とが重なってしまい、クリーム半田3の上縁部301や側壁部の一部302がストレート開口部210の内側壁で削り取られてしまい、所定形状のクリーム半田からなる印刷パターンを形成することができない。
δ=W・L3/(192・E・I) ・・・(1)
W:荷重
E:印刷マスクのヤング率
I:印刷マスクの断面2次モーメント
L:印刷マスクの内枠間のスパン(内枠サイズ)
I=bh3/12 ・・・(2)
b:印刷マスクの長さ(スパンLに相当)
h:印刷マスクの厚さ
δ=W・L2/(16・E・h3) ・・・(3)
δ380/δ650=3802/6502=0.342 ・・・(4)
a1点: R2=(D1+B)2+A2 ・・・(5)
a2点: R2=((D1+D2)/2+B)2+(A+T)2 ・・・(6)
a3点: R2=B2+A2 ・・・(7)
a4点: R2=((D1−D2)/2+B)2+(A+T)2 ・・・(8)
a1点: R2=(D1+B)2+(A+T)2 ・・・(5)’
a2点: R2=((D1+D2)/2+B)2+A2 ・・・(6)’
a3点: R2=B2+(A+T)2 ・・・(7)’
a4点: R2=((D1−D2)/2+B)2+A2 ・・・(8)’
R1>R2 ・・・(9)
R4>R3 ・・・(10)
R1=200.180mm
R2=200.165mm
R3=200.000mm
R4=200.015mm
R1=200.430mm
R2=200.431mm
R3=200.250mm
R4=200.253mm
次に、上記クリーム半田3を充填した印刷マスク2と基板1とを接触させたままの状態で、印刷条件に基づいて予め設定された待ち時間の計時を開始する。そして、所定の待ち時間が経過しクリーム半田3のタッキング力(粘着力)が高まった状態で、上記マスク枠保持部材41,42で支持された印刷マスク2を回転軸411の軸中心を支点として揺動させる。これにより、図3中の矢印B方向に示すように印刷マスク2が基板1の電極形成面(被印刷面)に対して次第に傾きながら基板1から少しずつ離れていく。この印刷マスク2の揺動により、印刷マスク2の回転軸4cとは反対側の端部側から回転軸側の端部側へ向けて印刷マスク2と基板1とを少しずつ離間させていくことができるため、印刷マスク2が撓みにくくなり、従来のように傾けずに離間させる場合とは異なり、印刷マスク2が大きく撓んでその中央部が過剰な加速度で基板1から離間することがない。
次に、上記印刷マスク2の各開口部201からクリーム半田3が抜け終った後、第2の離間動作として、上記モータ6を回転駆動してステージ5を図3中の矢印C方向に下降させ、基板1の被印刷面に垂直な方向に沿って印刷マスク2と基板1とを離間させる向きに印刷マスク2を下方へ直線的に移動させる。これにより、印刷マスク2と基板1との離間動作を速やかに終了させ、印刷工程のタクトの短縮を図ることができる。
図31は、上記印刷マスク2の製造に用いる印刷マスク加工装置の一例を示す概略構成図である。この装置は、光源としてのエキシマレーザ910、照射光学系920、シャッター機構930、アパチャーマスク940、結像光学系950、加工対象物である印刷マスク材960が載置される加工対象物駆動手段としての載置台962及びX−Yステージ963、制御手段としてのコントローラ900等により構成されている。加工対象物としては、厚さが約150μmの2軸延伸PET(ポリエチレンテレフタレート)又はポリイミドからなる印刷マスク用プラスチックシート(以下、「プラスチックシート」という。)200を用いている。このプラスチックシート200のレーザービーム入射側の表面(印刷時に印刷対象物に接する側の表面)には、PETよりも熱収縮率が大きい被膜として、上記カーボンを含有させたポリウレタン樹脂からなる導電性被膜を形成してもよい。このように導電性被膜を形成しておくと、本方法で製造した印刷マスク2を用いて印刷する場合に、スキージングや印刷マスクの剥離時の静電気による印刷対象物(基板)上のデバイスの破損を防止することができる。
2 印刷マスク
3 クリーム半田
5 ステージ
6 マスク駆動ユニット
7 基板駆動ユニット
8 スキージ
20 マスク取付枠
41 揺動中心側のマスク枠保持部材
42 揺動先端側のマスク枠保持部材
100 主制御部
201 開口部
201a 内側壁
202 開口部形成領域(印刷パターン領域)
410 固定部材
411 回転軸
420 固定部材
421 被駆動部
422 長穴
600 駆動伝達可動部材
601 突起部
Claims (22)
- 複数の開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物上にセットし、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷装置であって、
上記印刷マスク及び上記印刷対象物の一方を他方に対して傾けるように該印刷マスク又は該印刷対象物を揺動可能に支持する支持手段を備え、
上記印刷マスクの複数の開口部は、上記印刷物質の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁を有することを特徴とする印刷装置。 - 請求項1の印刷装置において、
上記印刷マスクの複数の開口部のテーパー角度は、上記揺動の支点である回転軸に近い開口部ほど大きいことを特徴とする印刷装置。 - 請求項1の印刷装置において、
上記揺動の支点である回転軸と上記印刷マスクの開口部との距離は、該印刷マスクと該印刷対象物との離間時における該開口部の内側壁の移動軌跡と該開口部に充填されている印刷物質とが干渉しない程度に設定されていることを特徴とする印刷装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの印刷装置において、
上記支持手段に支持された上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記回転軸を支点として揺動させるように駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする印刷装置。 - 請求項4の印刷装置において、
上記支持手段は、上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記揺動可能に支持するとともに、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って直線状に移動可能に支持し、
上記駆動手段は、上記印刷マスク又は上記印刷対象物を、上記揺動とともに、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って直線状に移動させるように駆動可能なものであり、
上記制御手段は、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させる向きに予め設定した所定の回転角度だけ該印刷マスク又は該印刷対象物を揺動させ、その後、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させる向きに該印刷マスク又は該印刷対象物を直線状に移動させるように、上記駆動手段を制御することを特徴とする印刷装置。 - 請求項4又は5の印刷装置において、
上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度が、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定されていることを特徴とする印刷装置。 - 請求項4又は5の印刷装置において、
上記印刷マスクの開口部の総数又は密度を検知する開口部検知手段を備え、
上記制御手段は、上記印刷マスクの開口部の総数又は密度の検知結果に基づいて、該印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を制御することを特徴とする印刷装置。 - 請求項4乃至7のいずれかの印刷装置において、
上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度が、該印刷マスクのテンションに応じて設定されていることを特徴とする印刷装置。 - 請求項4乃至7のいずれかの印刷装置において、
上記印刷マスクのテンションを検知するテンション検知手段を備え、
上記制御手段は、上記テンション検知手段した印刷マスクのテンションに基づいて、上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を制御することを特徴とする印刷装置。 - 請求項1乃至9のいずれかの印刷装置において、
上記印刷マスクにおける上記複数の開口部が形成されている開口部形成領域の外縁から該印刷マスクが取り付けられるマスク取付部材までの距離を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定したことを特徴とする印刷装置。 - 複数の開口部が形成された印刷マスクを印刷対象物上にセットし、該印刷マスクの開口部に印刷物質を充填した後、該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させることにより、該印刷対象物の被印刷面に該印刷物質を印刷する印刷方法であって、
上記印刷マスクとして、その複数の開口部が上記印刷物質の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁を有するものを用い、
上記印刷マスク及び上記印刷対象物の一方を他方に対して傾けるように該印刷マスク又は該印刷対象物を揺動させることを特徴とする印刷方法。 - 請求項11の印刷方法において、
上記印刷マスクの複数の開口部のテーパー角度は、上記揺動の支点である回転軸に近い開口部ほど大きいことを特徴とする印刷方法。 - 請求項11の印刷方法において、
上記揺動の支点である回転軸と上記印刷マスクの開口部との距離は、該印刷マスクと該印刷対象物との離間時における該開口部の内側壁の移動軌跡と該開口部に充填されている印刷物質とが干渉しない程度に設定されていることを特徴とする印刷方法。 - 請求項11乃至13のいずれかの印刷方法において、
上記印刷マスクのすべての開口部から上記印刷物質が抜ける程度まで該印刷マスク又は上記印刷対象物を揺動させ、その後、該印刷対象物の被印刷面に垂直な方向に沿って該印刷マスクと該印刷対象物とを離間させる向きに該印刷マスク又は該印刷対象物を直線状に移動させることを特徴とする印刷方法。 - 請求項11乃至14のいずれかの印刷方法において、
上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて設定することを特徴とする印刷方法。 - 請求項11乃至15のいずれかの印刷方法において、
上記印刷マスクと上記印刷対象物とを離間させるときの該印刷マスク又は該印刷対象物の速度を、該印刷マスクのテンションに応じて設定することを特徴とする印刷方法。 - 請求項11乃至16のいずれかの印刷方法において、
上記印刷マスクの開口部の形成領域端部から該印刷マスクが取り付けられるマスク取付部材までの距離を、該印刷マスクの開口部の総数又は密度に応じて変更することを特徴とする印刷方法。 - 複数の開口部が形成された印刷マスクであって、
上記複数の開口部はそれぞれ、印刷物質の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁を有し、
該開口部のテーパー角度は、当該印刷マスクの一端部側から他端部側へいくにしたがって大きくなっていることを特徴とする印刷マスク。 - 請求項18の印刷マスクにおいて、
上記複数の開口部の総数又は密度に応じて該印刷マスクのマスク取付部材の取り付け位置が設定されていることを特徴とする印刷マスク。 - 複数の開口部が形成された印刷マスクの製造方法であって、
上記複数の開口部それぞれを、印刷物質の抜け方向にいくに従って次第に広がったテーパー状の内側壁を有し、そのテーパー角度が、当該印刷マスクの一端部側から他端部側へいくにしたがって大きくなるように形成することを特徴とする印刷マスクの製造方法。 - 請求項20の印刷マスクの製造方法において、
上記印刷マスクの材料としてプラスチック材を用い、
上記複数の開口部を、照射条件の設定変更が可能なレーザの照射によって形成することを特徴とする印刷マスクの製造方法。 - 請求項20又は21の印刷マスクの製造方法において、
上記複数の開口部の総数又は密度に応じて該印刷マスクのマスク取付部材の取り付け位置を設定することを特徴とする印刷マスクの製造方法。
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