JP4506515B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個の同じチップ接続パターンが配置されてなるワークに、半田ペーストをスクリーン印刷する、スクリーン印刷装置に関するものである。

プリント基板等の配線基板と半導体チップを接続する技術として、フリップチップ（ＦＣ）方式と呼ばれる半田バンプ（微細な半田の突起物）を使用して接合する方式が、一般に採用されている。この方式は、回路基板側のチップ接続パターンに半田バンプを配置することで、数千から数万の接続点数を一度に接続することができる。ＩＴ化の進展に伴って、高機能化する半導体チップの接続点は、微細・高密度・高点数化が急速に進んでいる。

上記回路基板側のチップ接続パターンに半田バンプを配置する手段として、半田ペーストをチップ接続パターンにスクリーン印刷する、スクリーン印刷方法がある。このスクリーン印刷方法およびそれに用いるスクリーン印刷装置が、例えば、特開平６−１５５７０６号公報（特許文献１）に開示されている。

図７（ａ）〜（ｃ）は、従来のスクリーン印刷方法とスクリーン印刷装置を説明する図で、図７（ａ）は、従来のスクリーン印刷装置９０の模式的な正面図および側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。また、図７（ｂ）は、ワーク１０の模式的な上面図および断面図であり、図７（ｃ）は、スクリーン印刷装置９０に用いるスクリーンマスク（以下、「スクリーン」と称す）２０の模式的な上面図および断面図である。

従来のスクリーン印刷による半田バンプの形成は、一般的に、図７（ａ）に示すスクリーン印刷装置９０を用いて、以下のように行われる。

すなわち、ワーク１０をテーブル４０にセットした後、半田バンプを形成するワーク１０表面のチップ接続パターン１ａとスクリーン２０に形成された印刷パターン（貫通穴）２ａのアライメントを行い、ワーク１０にスクリーン２０を重ねる。次に、スクリーン２０上に供給された半田ペースト３を、スキージ３０によりスクリーン２０の印刷パターン（貫通穴）２ａを通して塗布する。これによって、ワーク１０表面のチップ接続パターン１ａ上に半田ペースト３が印刷される。最後に、スクリーン２０をワーク１０表面から上方に取り外せば、ワーク１０表面のチップ接続パターン１ａ上に半田バンプが形成される。

半導体チップを搭載する配線基板の製造においては、通常、製造コストを低減するために、図７（ｂ）に示すように一枚のワーク１０に同じチップ接続パターン１ａを複数個配置して製造し、最後にこれらを切断して個々の配線基板とする。従って、半田バンプを形成するための上記スクリーン印刷工程においても、図７（ｃ）に示すように、ワーク１０のチップ接続パターン１ａと同じ個数と配置の印刷パターン（貫通穴）２ａが形成されたスクリーン２０を用いて、半田ペースト３をワーク１０の全面に同時に印刷する。
特開平６−１５５７０６号公報

スクリーン印刷における半田ペースト３の印刷精度は、基本的に、ワーク１０のチップ接続パターン１ａとスクリーン２０の印刷パターン（貫通穴）２ａの重ね合わせ精度に依存する。特に、図７（ａ）〜（ｃ）に示したワーク１０からチップ接続パターン１ａの多数個取りを行うスクリーン印刷においては、ワーク１０における個々のチップ接続パターン１ａの配置が、所定の設定位置になっていることが前提となっている。

一方、図８（ａ）に別のワーク１１の模式的な上面図を示すが、ワーク１１では、図７（ｂ）のワーク１０と異なり、個々のチップ接続パターン１ａの配置が所定の設定位置からばらついている。このため、図８（ａ）のワーク１１に対しては、図７（ｃ）のスクリーン２０を良好に重ね合わせることができず、スクリーン２０を用いて半田ペースト３のスクリーン印刷を行うと、半田ペースト３がチップ接続パターン１ａからはみ出て印刷不良となる。

また、図８（ｂ）に別のワーク１２を用いた場合の正面から視たスクリーン２０付近の模式的な断面図を示すが、ワーク１２には撓みが発生しており、ワーク１２とスクリーン２０の間に、浮きスペースＦが生じている。このような浮きスペースＦが生じると、スクリーン印刷時に半田ペースト３が浮きスペースＦの隙間に滲んで、印刷不良を起こす。このような浮きスペースＦが生じないようにするため、通常、スキージ３０を搭載する印刷ヘッド３１の加圧力によってスクリーン２０を押しつけて、ワーク１２に密着させている。しかしながら、製造コスト低減のためワーク１２の面積が大きくなるほど、印刷ヘッド３１のスクリーン加圧による浮きスペースＦの抑制は困難となる。

上記、図８（ａ），（ｂ）に示した問題は、特に、導体パターンが形成された熱可塑性樹脂フィルムが多層に貼り合わされてなる多層基板からなるワークにおいて、顕著である。このような多層基板は、上記熱可塑性樹脂フィルムを例えば２０層も貼り合わせることができるため、小型で安価な配線基板とすることができる。しかしながら、２０層もの熱可塑性樹脂フィルムを貼り合わせて図７（ａ）に示したワーク１０を形成しようとすると、図８（ａ）に示したワーク１１における個々のチップ接続パターン１ａの設定位置ばらつきや、図８（ｂ）に示したワーク１２における撓みが発生し易い。上記多層基板では、近年、熱可塑性樹脂フィルムの貼り合わせ枚数がさらに増大すると共に、チップ接続パターン１ａも益々微細化・高密度化する傾向にある。このため、半田バンプ形成のためのスクリーン印刷において、ワーク１０〜１２のチップ接続パターン１ａとスクリーン２０の印刷パターン（貫通穴）２ａを重ね合わせることが困難になっている。

また、熱可塑性樹脂フィルムを貼り合わせた多層基板は、リサイクルが可能であると共に反面、一般的なガラスエポキシ基板に較べて、半田の濡れ性が良い。このため、半田ペースト３が正確にチップ接続パターン１ａに転写されないと、リフロー時（無酸化雰囲気で半田ペースト３を溶かして表面張力でボール状に形成する）に流れて隣の半田ペースト３とつながり、半田バンプのブリッジ不良が発生するといった問題がある。

さらに、図７（ａ）〜（ｃ）に示したスクリーン印刷においては、一つのチップ接続パターン１ａで半田ペースト３の印刷不良が発生した場合、正常に印刷されたチップ接続パターン１ａも含めて全チップ接続パターン１ａの半田ペースト３を洗浄し、再印刷する必要がある。このようにして、全てのチップ接続パターン１ａが正常に印刷されるまで再印刷を繰り返す必要がある等、今後の高機能化する半導体チップの微細・高密度・高点数化にも対応することが困難となっている。

本発明は、上記した従来のスクリーン印刷方法およびスクリーン印刷装置の問題を解決するためになされたもので、特に、熱可塑性樹脂フィルムが高多層に貼り合わされ、チップ接続パターンが高密度に配置された多層基板からなるワークにも対応できる、スクリーン印刷装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、複数個の同じチップ接続パターンが配置されてなるワークに、半田ペーストをスクリーン印刷するスクリーン印刷装置であって、前記スクリーン印刷のためのスクリーンマスクが、１個の前記チップ接続パターンを覆う大きさに形成されてなり、当該スクリーン印刷装置が、前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンの変更および位置決めを行うためのワークアライメント機構と、前記スクリーン印刷を行うためのスクリーン印刷機構と、前記ワークアライメント機構の設定位置と前記スクリーン印刷機構の設定位置の間で、前記ワークアライメント機構および前記ワークが保持されたテーブルを移動するためのテーブル移動機構とを有してなり、前記スクリーン印刷機構が、前記スクリーンマスクと、前記スクリーンマスクを前記ワークに対して昇降するためのスクリーン昇降機構と、前記半田ペーストを内部に保持すると共に、内部に保持された半田ペーストを先端に形成されたスリットノズルから吐出する印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドを前記スクリーンマスクに対して昇降すると共に、前記印刷ヘッドの先端をスクリーンマスクに押し付けるためのヘッド昇降機構と、前記印刷ヘッドの先端を前記スクリーンマスク面に平行に一定速度で移動するためのヘッド移動機構とを有してなり、前記ワークアライメント機構により、前記ワークに形成されたチップ接続パターン毎に、前記スクリーンマスクに対する位置決めを行い、前記テーブル移動機構により、前記チップ接続パターンが位置決めされたワークを、前記スクリーン印刷機構の設定位置へ移動し、前記スクリーン印刷機構により、前記スクリーン昇降機構と前記ヘッド昇降機構でスクリーン加圧力が前記ワークに印加され、前記印刷ヘッドの先端のスクリーンマスクに対する押し付け圧が前記ヘッド昇降機構により制御された状態で、前記位置決めされたチップ接続パターンに前記半田ペーストをスクリーン印刷し、前記テーブル移動機構により、前記スクリーン印刷後のワークを、前記ワークアライメント機構の設定位置へ戻すことを特徴としている。

上記ワークアライメント機構、スクリーン印刷機構およびテーブル移動機構により、ワークに形成されたチップ接続パターン毎にスクリーンマスクに対する位置決めを行い、位置決めされたチップ接続パターンに半田ペーストをスクリーン印刷する以下のスクリーン印刷方法が実施可能となる。すなわち、上記スクリーン印刷装置を用いたスクリーン印刷方法によれば、ワークに形成されたチップ接続パターン毎に位置決めを行ってスクリーン印刷するため、個々のチップ接続パターンの配置が所定の設定位置からばらついたワークにも対応することができる。
また、一つのチップ接続パターンで半田ペーストの印刷不良が発生した場合であっても、印刷不良が発生したチップ接続パターンの半田ペーストのみを洗浄し、当該チップ接続パターンにのみ半田ペーストを再印刷することができる。従って、全てのチップ接続パターンが正常に印刷されるまで再印刷を繰り返す必要がある従来のスクリーン印刷方法に較べて、印刷不良品の修復時間を飛躍的に短縮することができる。
上記スクリーン印刷装置において、前記スクリーン印刷機構は、前記スクリーンマスクと、前記スクリーンマスクを前記ワークに対して昇降するためのスクリーン昇降機構と、前記半田ペーストを内部に保持すると共に、内部に保持された半田ペーストを先端に形成されたスリットノズルから吐出する印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドを前記スクリーンマスクに対して昇降すると共に、前記印刷ヘッドの先端をスクリーンマスクに押し付けるためのヘッド昇降機構と、前記印刷ヘッドの先端を前記スクリーンマスク面に平行に一定速度で移動するためのヘッド移動機構とを有してなるように構成されている。
そして、前記スクリーン印刷機構により、前記スクリーン昇降機構と前記ヘッド昇降機構でスクリーン加圧力が前記ワークに印加され、前記印刷ヘッドの先端のスクリーンマスクに対する押し付け圧が前記ヘッド昇降機構により制御された状態で、前記位置決めされたチップ接続パターンに前記半田ペーストをスクリーン印刷する。
特に、上記スクリーン印刷装置のスクリーンマスクは、１個のチップ接続パターンを覆う大きさに形成されており、ワークの全面を覆う従来のスクリーン印刷装置のスクリーンマスクに較べて、スクリーンマスクの面積が小さい。このため、撓みが発生したワークであっても、スクリーン昇降機構とヘッド昇降機構によるスクリーンマスクへの加圧力で、ワークに形成されたチップ接続パターンとスクリーンマスクの間に生じる浮きスペースを抑制することができる。
また、印刷ヘッドの先端のスクリーンマスクに対する押し付け圧がヘッド昇降機構により制御されることにより、印刷ヘッドの先端からの半田ペーストの漏れ防止や、ワークからのスクリーンマスクの浮き上がりを防止することができる。これによって、半田ペーストの滲みが生じない印刷が可能となる。また脆弱なスクリーンマスクをワークに隙間無く密着させることができ、微細化に伴う薄膜のスクリーンマスクでの印刷も可能となる。

請求項２に記載のように、前記ワークアライメント機構は、前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンを変更するためのワーク移動機構と、前記ワークを微動して、前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンを前記スクリーンマスクに対して位置決めするためのワーク微動機構と、前記チップ接続パターンの位置を測定するための固定画像処理カメラとを有してなるように構成することができる。

この場合には請求項３に記載のように、前記ワーク微動機構が、前記スクリーンマスクに平行な面内で前記ワークを平行移動する平行微動機構と、前記スクリーンマスクに平行な面内で前記ワークを回転移動する回転微動機構とを有してなるように構成することが好ましい。

上記ワーク微動機構により、ワークに形成された個々のチップ接続パターンが、スクリーンマスクに平行な面内で所定の設定位置から任意の位置および任意の方向にばらついていても、スクリーンマスクに対して正確な位置決めを行うことができる。

また、請求項４に記載のように、前記印刷ヘッドにおける内部に保持された半田ペーストのスリットノズルからの吐出圧が、押し出し機構により制御されることが好ましい。これにより、スリットノズルから半田ペーストを高精度に加圧吐出させることができ、微細で高密な半田バンプの印刷が可能となる。

上記スクリーン印刷装置においては、請求項５に記載のように、前記位置決めのために、前記スクリーンマスクに、アライメントマークを印刷するためのパターンが形成されてなり、最初に、前記スクリーン印刷機構により、ダミーワークにスクリーン印刷を実施し、前記テーブル移動機構により、前記アライメントマークがスクリーン印刷されたダミーワークを前記ワークアライメント機構の設定位置へ戻し、前記固定画像処理カメラにより、前記アライメントマークの位置を測定して画像記憶し、当該記憶されたアライメントマークの位置を用いて、以後の前記ワークに形成されたチップ接続パターンの位置決めを行うように構成することが好ましい。

これによれば、ダミーワークに実際にスクリーン印刷されたアライメントマークを用いて以降の位置決めを行うために、印刷途中における機械的な誤差等の影響を無視することができ、正確な位置決めが可能となる。

上記スクリーン印刷装置を用いたスクリーン印刷方法は、個々のチップ接続パターンの配置が設定位置からばらつき易いワークや、撓みが発生し易いワークにも対応することができる。従って、上記スクリーン印刷装置は、チップ接続パターンの配置のばらつきや撓みが発生し易い、請求項６に記載の導体パターンが形成された熱可塑性樹脂フィルムが多層に貼り合わされてなる多層基板からなるワークにも好適に用いることができる。

以上のようにして、上記したスクリーン印刷装置は、ワークの全面を覆うスクリーンマスクを用いてワークの全面に半田ペーストを同時に印刷する従来のスクリーン印刷装置の問題点を解決することができる。特に、上記したスクリーン印刷装置は、熱可塑性樹脂フィルムが高多層に貼り合わされ、チップ接続パターンが高密度に配置された多層基板からなるワークにも対応できるスクリーン印刷装置となっている。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明のスクリーン印刷装置を説明する図で、図１（ａ）は、スクリーン印刷装置１００の模式的な側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。また、図１（ｂ）は、図７（ｂ）と同じワーク１０の模式的な上面図および断面図であり、図１（ｃ）は、スクリーン印刷装置１００に用いるスクリーンマスク（以下、「スクリーン」と称す）２１の模式的な上面図および断面図である。

図１（ａ）に示すスクリーン印刷装置１００は、図１（ｂ）に示す複数個の同じチップ接続パターン１ａが繰り返し配置されたワーク１０に、半田ペースト３をスクリーン印刷する装置である。スクリーン印刷装置１００に用いるスクリーン２１は、図１（ｃ）に示すように、ワーク１０の１個のチップ接続パターン１ａに対応した１個の印刷パターン（貫通穴）２ａを有しており、１個のチップ接続パターン１ａを覆う大きさに形成されている。１個のチップ接続パターンの大きさは、例えば４０ｍｍ×４０ｍｍ程度である。また、スクリーン２１の印刷パターン（貫通穴）２ａには、位置決めのために、アライメントマークを印刷するための太線で示した基準パターンＡ１，Ａ２が含まれている。

図１（ａ）のスクリーン印刷装置１００は、スクリーン印刷を行うチップ接続パターン１ａの変更および位置決めを行うためのワークアライメント機構５０、スクリーン印刷を行うためのスクリーン印刷機構６０、およびワークアライメント機構５０の設定位置（左側）とスクリーン印刷機構６０の設定位置（右側）の間で、ワークアライメント機構５０およびワーク１０が保持されたテーブル４０を移動するためのテーブル移動機構７０とを有している。

ワークアライメント機構５０は、スクリーン印刷を行うチップ接続パターン１ａを変更するためのワーク移動機構５１、ワーク１０を微動して、スクリーン印刷を行うチップ接続パターン１ａをスクリーン２１に対して位置決めするためのワーク微動機構５２、チップ接続パターン１ａの位置を測定するための固定画像処理カメラ５３とを有している。固定画像処理カメラ５３は、ワーク１０の表面に焦点が合わせてあり、可動誤差が無いように、スクリーン印刷装置１００の本体フレームに固定されている。

ワーク微動機構５２は、スクリーン２１に平行な図１（ｂ），（ｃ）のＸ−Ｙ面内でワークを平行移動する平行微動機構５２ｘ，５２ｙと、スクリーン２１に平行なＸ−Ｙ面内でワーク１０を回転移動する回転微動機構５２ｒとを有している。このワーク微動機構５２により、ワーク１０に形成された個々のチップ接続パターン１ａが、スクリーン２１に平行なＸ−Ｙ面内で所定の設定位置から任意の位置および任意の方向にばらついていても、スクリーン２１に対して正確な位置決めを行うことができる。

また、スクリーン印刷機構６０は、スクリーン２１、スクリーン２１をワーク１０に対して昇降するためのスクリーン昇降機構６１、半田ペースト３を内部に保持すると共に、内部に保持された半田ペースト３を先端に形成されたスリットノズル６２ｎから吐出する印刷ヘッド６２、印刷ヘッド６２をスクリーン２１に対して昇降すると共に、印刷ヘッド６２の先端をスクリーン２１に押し付けるためのヘッド昇降機構６３、および印刷ヘッド６２の先端をスクリーン２１面に平行に一定速度で移動するためのヘッド移動機構６４とを有している。尚、スクリーン印刷装置１００の正面図は図示を省略したが、印刷ヘッド６２のスリットノズル６２ｎのＹ方向幅は、チップ接続パターン１ａの幅（例えば４０ｍｍ）よりやや大きな幅となっており、例えば、Ｙ方向幅５０ｍｍ、Ｘ方向幅２ｍｍ程度である。

尚、スクリーン印刷装置１００では、印刷ヘッド６２の先端のスクリーン２１に対する押し付け圧が、ヘッド昇降機構６３によって制御される。また、スクリーン印刷装置１００では、印刷ヘッド６２における内部に保持された半田ペースト３のスリットノズル６２ｎからの吐出圧が、ピストン６５を有する押し出し機構（図示省略）により制御される。

次に、図１（ａ）〜（ｃ）に示すスクリーン印刷装置１００を用いたスクリーン印刷方法を説明する。

図２と図３は、実際のワークにスクリーン印刷する前の準備作業工程である、図１のスクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させるための工程を説明する図である。

図２は、最初に行うダミーワーク１３を用いたスクリーン印刷工程を示す図である。図２（ａ）は、印刷前のダミーワーク１３の模式的な上面図および断面図であり、図２（ｂ）は、スクリーン印刷機構６０の設定位置において、ダミーワーク１３へのスクリーン印刷時の様子を示す図である。

図２（ａ）に示すように、ダミーワーク１３としては、例えば図１（ｂ）のチップ接続パターン１ａが形成されていない絶縁基材のみのプレートを用いる。

最初に、図１（ａ）に示すワークアライメント機構５０の設定位置（左側）で、ダミーワーク１３をテーブル４０に保持する。次に、テーブル移動機構７０により、図２（ｂ）に示すようにスクリーン印刷機構６０の設定位置まで移動して、ダミーワーク１３に半田ペースト３のスクリーン印刷を実施する。

図３は、スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させる工程を示す図である。図３（ａ）は、半田ペースト３が印刷されたダミーワーク１３の模式的な上面図および断面図であり、図３（ｂ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させている時の様子を示す図である。

図３（ａ）に示すように、図２においてスクリーン印刷されたダミーワーク１３には、スクリーン２１の印刷パターン２ａの半田ペースト３による転写パターンが形成されており、この中には太線で示した位置決めのためのアライメントマークＡ１，Ａ２も含まれている。

図３（ｂ）に示すように、テーブル移動機構７０により、アライメントマークＡ１，Ａ２がスクリーン印刷されたダミーワーク１３をワークアライメント機構５０の設定位置へ戻し、固定画像処理カメラ５３により、アライメントマークＡ１，Ａ２の位置を測定して画像記憶する。この記憶されたアライメントマークＡ１，Ａ２の位置を用いて、以後の実際のワーク１０に形成されたチップ接続パターン１ａの位置決めを行う。

この方法によれば、ダミーワーク１３に実際にスクリーン印刷された半田ペースト３によるアライメントマークＡ１，Ａ２を用いて以降の位置決めを行うために、印刷途中における機械的な誤差等の影響を無視することができ、正確な位置決めが可能となる。尚、図２と図３に示したスクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させるための準備作業工程は、スクリーン２１の交換時にのみ一度行い、以後はスクリーン２１を交換するまで不要である。

図４〜５は、実際のワーク１０にスクリーン印刷する工程を説明する図である。

図４は、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａを固定画像処理カメラ５３の視野位置に移動する工程を示す図である。図４（ａ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａを移動させている時の様子を示す図であり、図４（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａが視野位置に移動される時の様子を模式的に示す図である。

最初に、図４（ａ）に示すワークアライメント機構５０の設定位置（左側）で、ワーク１０をテーブル４０に保持する。

図４（ａ）に示すように、印刷対象のチップ接続パターン１ａの固定画像処理カメラ５３視野位置への移動は、ワーク移動機構５１を用いて、ワーク１０が搭載されたテーブル４０を移動させることにより行う。

これにより、図４（ｂ）に示すように、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａが、図中の太い破線で示した固定画像処理カメラ５３視野位置へ移動される。

図５は、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａを、基準位置に位置決めする工程を示す図である。図５（ａ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａを位置決めさせている時の様子を示す図であり、図５（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａが基準位置に位置決めされる時の様子を模式的に示す図である。

図５（ａ）に示すように、印刷対象のチップ接続パターン１ａの基準位置への位置決めは、ワークアライメント機構５０の設定位置において、ワーク微動機構５２の平行微動機構５２ｘ，５２ｙと回転微動機構５２ｒを用いて、ワーク１０が搭載されたテーブル４０を移動させることにより行う。

これにより、図５（ｂ）に示すように、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａが、図中の太い破線で示した固定画像処理カメラ５３視野内において、スクリーン２１に平行なＸ−Ｙ面内でワーク１０を平行移動および回転移動され、位置決めされる。尚、上記印刷対象のチップ接続パターン１ａの位置決めにおいては、図３（ｂ）で記憶したアライメントマークＡ１，Ａ２の基準位置に対して、アライメントマークＡ１，Ａ２の半田ペースト３が印刷されるチップ接続パターン１ａのランドを合わせる。

図６は、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａへスクリーン印刷する工程を示す図である。図６（ａ）は、スクリーン印刷機構６０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａにスクリーン印刷する時の様子を示す図であり、図６（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａに半田ペースト３がスクリーン印刷された時の様子を模式的に示す図である。

図６（ａ）に示すように、位置決めが終わった後、テーブル移動機構７０により、ワークアライメント機構５０およびワーク１０が保持されたテーブル４０を、ワークアライメント機構５０の設定位置からスクリーン印刷機構６０の設定位置に移動する。次に、スクリーン昇降機構６１によりスクリーン２１を下降して、ワーク１０の印刷対象であるチップ接続パターン１ａ上にスクリーン２１を重ね合わせる。印刷対象のチップ接続パターン１ａは既にスクリーン２１に対して位置決めされているため、チップ接続パターン１ａとスクリーン２１の印刷パターン（貫通穴）２ａはピッタリ重なる。次に、ヘッド昇降機構６３により印刷ヘッド６２を下降して、印刷ヘッド６２の先端をスクリーン２１に押し付ける。次に、ピストン６５を有する押し出し機構（図示省略）により、印刷ヘッド６２の内部に保持された半田ペースト３をスリットノズル６２ｎから吐出すると共に、ヘッド移動機構６４により、印刷ヘッド６２をスクリーン２１面に平行に一定速度で移動する。ヘッド移動機構６４による印刷ヘッド６２の移動速度は、例えば、２０ｍｍ／ｓ程度である。

尚、印刷時においては、印刷ヘッド６２の先端のスクリーン２１に対する押し付け圧が、ヘッド昇降機構６３によって制御される。印刷ヘッド６２の先端のスクリーン２１に対する押し付け圧は、例えば、１５０ｋＰａ程度である。これにより、印刷ヘッド６２の先端からの半田ペースト３の漏れ防止や、ワーク１０からのスクリーン２１の浮き上がりを防止することができる。これによって、半田ペースト３の滲みが生じない印刷が可能となる。また脆弱なスクリーン２１をワーク１０に隙間無く密着させることができ、微細化に伴う薄膜のスクリーンでの印刷も可能となる。

また、印刷ヘッド６２における内部に保持された半田ペースト３のスリットノズル６２ｎからの吐出圧が、ピストン６５を有する押し出し機構（図示省略）により制御される。これにより、スリットノズル６２ｎから半田ペースト３を高精度に加圧吐出させることができ、微細で高密な半田バンプの印刷が可能となる。半田ペースト３のスリットノズル６２ｎからの吐出圧は、例えば、５０ｋＰａ程度である。

図６（ｂ）に示すように、印刷が終了したワーク１０の印刷対象のチップ接続パターン１ａ上には、半田ペースト３が、はみ出ること無く印刷される。

図６（ｂ）に示した印刷終了後、ワーク１０をワークアライメント機構５０の設定位置に戻し、図４（ａ），（ｂ）に示した工程により、次に印刷するチップ接続パターン１ａを、固定画像処理カメラ５３の視野位置に移動する。以後、図４〜図６の工程を繰り返して、ワーク１０に配置された複数個の同じチップ接続パターン１ａの全てに、半田ペースト３をスクリーン印刷する。

以上示したように、図１（ａ）〜（ｃ）に示すスクリーン印刷装置１００を用いた上記スクリーン印刷方法では、ワークアライメント機構５０により、ワーク１０に形成されたチップ接続パターン１ａ毎にスクリーン２１に対する位置決めを行う。次に、テーブル移動機構７０により、チップ接続パターン１ａが位置決めされたワーク１０をスクリーン印刷機構６０の設定位置へ移動する。次に、スクリーン印刷機構６０により、位置決めされたチップ接続パターン１ａに半田ペースト３をスクリーン印刷する。次に、テーブル移動機構７０により、スクリーン印刷後のワーク１０を、ワークアライメント機構５０の設定位置へ戻す。このようにして、ワーク１０に形成されたチップ接続パターン１ａ毎にスクリーン２１に対する位置決めを行い、位置決めされたチップ接続パターン１ａに半田ペースト３をスクリーン印刷する。

上記スクリーン印刷方法によれば、ワーク１０に形成されたチップ接続パターン１ａ毎に位置決めを行ってスクリーン印刷するため、個々のチップ接続パターン１ａの配置が所定の設定位置からばらついたワーク１０にも対応することができる。また、図１（ａ），（ｃ）に示すスクリーン印刷装置１００のスクリーン２１は、１個のチップ接続パターン１ａを覆う大きさに形成されており、図７（ａ），（ｃ）に示したワーク１０の全面を覆う従来のスクリーン印刷装置９０のスクリーン２０に較べて、スクリーンの面積が小さい。このため、図８（ｂ）に示す撓みが発生したワーク１２であっても、スクリーン昇降機構６１とヘッド昇降機構６３によるスクリーン加圧力で、ワーク１２に形成されたチップ接続パターン１ａとスクリーン２１の間に生じる浮きスペースを抑制することができる。

さらに、一つのチップ接続パターン１ａで半田ペースト３の印刷不良が発生した場合であっても、印刷不良が発生したチップ接続パターン１ａの半田ペースト３のみを洗浄し、当該チップ接続パターン１ａにのみ半田ペースト３を再印刷することができる。従って、全てのチップ接続パターン１ａが正常に印刷されるまで再印刷を繰り返す必要がある図７（ａ）〜（ｃ）に示した従来のスクリーン印刷方法に較べて、印刷不良品の修復時間を飛躍的に短縮することができる。

以上のようにして、上記したスクリーン印刷装置は、ワークの全面を覆うスクリーンを用いてワークの全面に半田ペーストを同時に印刷する従来のスクリーン印刷装置の問題点を解決することができる。

上記スクリーン印刷装置は、個々のチップ接続パターンの配置が設定位置からばらつき易いワークや、撓みが発生し易いワークにも対応することができる。従って、これらが発生し易いワークである、導体パターンが形成された熱可塑性樹脂フィルムが多層に貼り合わされてなる多層基板からなるワークに対して、好適に用いることができる。特に、熱可塑性樹脂フィルムが高多層に貼り合わされ、チップ接続パターンが高密度に配置された多層基板からなるワークにも対応できるスクリーン印刷装置となっている。

本発明のスクリーン印刷装置を説明する図で、（ａ）は、スクリーン印刷装置１００の模式的な側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。（ｂ）は、ワーク１０の模式的な上面図および断面図であり、（ｃ）は、スクリーン印刷装置１００に用いるスクリーン２１の模式的な上面図および断面図である。 スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させるための準備作業工程で、最初に行うダミーワーク１３を用いたスクリーン印刷工程を示す図である。（ａ）は、印刷前のダミーワーク１３の模式的な上面図および断面図であり、（ｂ）は、スクリーン印刷機構６０の設定位置において、ダミーワーク１３へのスクリーン印刷時の様子を示す図である。 スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させるための準備作業工程で、スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させる工程を示す図である。（ａ）は、半田ペースト３が印刷されたダミーワーク１３の模式的な上面図および断面図であり、（ｂ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、スクリーン印刷装置１００に基準位置を記憶させている時の様子を示す図である。 実際のワーク１０にスクリーン印刷する工程を説明する図で、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａを固定画像処理カメラ５３の視野位置に移動する工程を示す図である。（ａ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａを移動させている時の様子を示す図であり、（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａが視野位置に移動される時の様子を模式的に示す図である。 実際のワーク１０にスクリーン印刷する工程を説明する図で、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａを、基準位置に位置決めする工程を示す図である。（ａ）は、ワークアライメント機構５０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａを位置決めさせている時の様子を示す図であり、（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａが基準位置に位置決めされる時の様子を模式的に示す図である。 実際のワーク１０にスクリーン印刷する工程を説明する図で、ワーク１０における印刷対象のチップ接続パターン１ａへスクリーン印刷する工程を示す図である。（ａ）は、スクリーン印刷機構６０の設定位置において、印刷対象のチップ接続パターン１ａにスクリーン印刷する時の様子を示す図であり、（ｂ）は、印刷対象のチップ接続パターン１ａに半田ペースト３がスクリーン印刷された時の様子を模式的に示す図である。 従来のスクリーン印刷方法とスクリーン印刷装置を説明する図で、（ａ）は、従来のスクリーン印刷装置９０の模式的な正面図および側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。（ｂ）は、ワーク１０の模式的な上面図および断面図であり、（ｃ）は、スクリーン印刷装置９０に用いるスクリーンマスク２０の模式的な上面図および断面図である。 従来のスクリーン印刷方法とスクリーン印刷装置の問題点を説明する図で、（ａ）は、 別のワーク１１の模式的な上面図を示す図であり、（ｂ）は、別のワーク１２を用いた場合の正面から視たスクリーン２０付近の模式的な断面図を示す図である。

符号の説明

９０，１００ スクリーン印刷装置
１０〜１２ ワーク
１３ ダミーワーク
１ａ チップ接続パターン
２０，２１ スクリーン（マスク）
２ａ 印刷パターン（貫通穴）
Ａ１，Ａ２ 基準パターン（アライメントマーク）
３ 半田ペースト
４０ テーブル
５０ ワークアライメント機構
５１ ワーク移動機構
５２ ワーク微動機構
５２ｘ，５２ｙ 平行微動機構
５２ｒ 回転微動機構
５３ 固定画像処理カメラ
６０ スクリーン印刷機構
６１ スクリーン昇降機構
６２ 印刷ヘッド
６３ ヘッド昇降機構
６４ ヘッド移動機構
６５ ピストン
７０ テーブル移動機構

Claims (6)

1. 複数個の同じチップ接続パターンが配置されてなるワークに、半田ペーストをスクリーン印刷するスクリーン印刷装置であって、
   前記スクリーン印刷のためのスクリーンマスクが、１個の前記チップ接続パターンを覆う大きさに形成されてなり、
   当該スクリーン印刷装置が、
   前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンの変更および位置決めを行うためのワークアライメント機構と、前記スクリーン印刷を行うためのスクリーン印刷機構と、前記ワークアライメント機構の設定位置と前記スクリーン印刷機構の設定位置の間で、前記ワークアライメント機構および前記ワークが保持されたテーブルを移動するためのテーブル移動機構とを有してなり、
   前記スクリーン印刷機構が、
   前記スクリーンマスクと、前記スクリーンマスクを前記ワークに対して昇降するためのスクリーン昇降機構と、前記半田ペーストを内部に保持すると共に、内部に保持された半田ペーストを先端に形成されたスリットノズルから吐出する印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドを前記スクリーンマスクに対して昇降すると共に、前記印刷ヘッドの先端をスクリーンマスクに押し付けるためのヘッド昇降機構と、前記印刷ヘッドの先端を前記スクリーンマスク面に平行に一定速度で移動するためのヘッド移動機構とを有してなり、
   前記ワークアライメント機構により、前記ワークに形成されたチップ接続パターン毎に、前記スクリーンマスクに対する位置決めを行い、
   前記テーブル移動機構により、前記チップ接続パターンが位置決めされたワークを、前記スクリーン印刷機構の設定位置へ移動し、
   前記スクリーン印刷機構により、前記スクリーン昇降機構と前記ヘッド昇降機構でスクリーン加圧力が前記ワークに印加され、前記印刷ヘッドの先端のスクリーンマスクに対する押し付け圧が前記ヘッド昇降機構により制御された状態で、前記位置決めされたチップ接続パターンに前記半田ペーストをスクリーン印刷し、
   前記テーブル移動機構により、前記スクリーン印刷後のワークを、前記ワークアライメント機構の設定位置へ戻すことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 前記ワークアライメント機構が、
   前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンを変更するためのワーク移動機構と、前記ワークを微動して、前記スクリーン印刷を行うチップ接続パターンを前記スクリーンマスクに対して位置決めするためのワーク微動機構と、前記チップ接続パターンの位置を測定するための固定画像処理カメラとを有してなることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. 前記ワーク微動機構が、前記スクリーンマスクに平行な面内で前記ワークを平行移動する平行微動機構と、前記スクリーンマスクに平行な面内で前記ワークを回転移動する回転微動機構とを有してなることを特徴とする請求項２に記載のスクリーン印刷装置。
4. 前記印刷ヘッドにおける内部に保持された半田ペーストのスリットノズルからの吐出圧が、押し出し機構により制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスクリーン印刷装置。
5. 前記位置決めのために、前記スクリーンマスクに、アライメントマークを印刷するためのパターンが形成されてなり、
   最初に、前記スクリーン印刷機構により、ダミーワークにスクリーン印刷を実施し、
   前記テーブル移動機構により、前記アライメントマークがスクリーン印刷されたダミーワークを前記ワークアライメント機構の設定位置へ戻し、
   前記固定画像処理カメラにより、前記アライメントマークの位置を測定して画像記憶し、
   当該記憶されたアライメントマークの位置を用いて、以後の前記ワークに形成されたチップ接続パターンの位置決めを行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスクリーン印刷装置。
6. 前記ワークが、導体パターンが形成された熱可塑性樹脂フィルムが多層に貼り合わされてなる多層基板からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスクリーン印刷装置。

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