JP5067671B2 - 導電性バンプ付き基板シート製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層プリント配線板を製造するときに用いられる導電性バンプ付き基板シートを製造する方法に関する。

従来から、被印刷体表面（基材の表面）上に、導電性ペースト保持用の孔（貫通穴）を所定位置に備えた可撓性のスクリーンマスク（スクリーン版）を張持し、スクリーンマスクを被印刷体表面に押圧するスキージ部材を被印刷体表面に沿って移動することによりスクリーンマスク上に載置した導電性ペーストを保持用の孔と被印刷体表面とで画定される空間に充填し、スクリーンマスクが被印刷体表面から離間するときの引張力で空間内に充填した導電性ペーストを略円錐形に成形するペーストバンプの形成方法であって、スクリーンマスクと被印刷体との間にスペーサを介在させることによって、孔下面と被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ部材を移動させる方法が知られている（特許文献１および特許文献２、参照）。

このような方法によれば、少ない印刷回数で所望の高さの導電性バンプを形成することができ、導電性バンプ付基板の製造時間を短縮することができる。

また、スクリーン印刷工程実行回数をａ、１回のスクリーン印刷工程において不良が発生する割合をｂとした場合、歩留まり率は（１−ｂ）^ａ≒１−ａ×ｂとなり、スクリーン印刷工程の実行回数が増えれば増えるほど導電性バンプ付き基板シートの製造における歩留まり率が低下してしまうのであるが、上述した方法によれば、スクリーン印刷工程の実行回数を減らすことができるので、歩留まり率を高くすることができる。
特開２００４−６５７７号公報 特開２００３−３２０６４０号公報

しかしながら、上述した従来の方法では、孔下面と被印刷体とを僅かに離間させた状態でスキージ部材を移動させるために、スクリーンマスクと被印刷体との間にスペーサを介在させている。このため、スクリーンマスクを洗浄するときにスペーサが剥がれたりしてしまうことがあり、長期間、スクリーンマスクを使用し続けることが難しい。また、そもそも、このようにスペーサ付きのスクリーンマスクを製造することは難しい。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板シートの表面に導電性ペーストを塗工する工程の回数を減少させることができ、かつ、長期間、スクリーン版を使用し続けることができるとともに、スクリーン版と基材との間をわずかに離間させた状態で導電性ペーストを転写させることを容易に実現することができる導電性バンプ付き基板シートを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明による導電性バンプ付き基板シート製造方法は、
印刷定盤によって、複数の平板凸部を有する平板状部材と、該平板状部材上に載置され、該平板凸部に対応した基板凸部を有する基板シートとを含む基材を保持する基材保持工程と、
前記基材上に、複数の貫通穴を有するスクリーン版を位置づける第一位置づけ工程と、
前記スクリーン版の前記貫通穴から、前記基板シートの前記基板凸部の間に、導電性ペーストを転写させる基材転写工程と、
を備えている。

本発明による導電性バンプ付き基板シート製造方法において、
前記基材を、前記基板凸部の間に導電性ペーストが載置されるように、前記印刷定盤に対して位置づける基材位置決め工程をさらに備えたことが好ましい。

本発明による導電性バンプ付き基板シート製造方法において、
前記基材位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する基材画像取得工程と、画像表示装置によって前記画像取得装置で取得された画像を表示する基材画像表示工程と、該画像表示装置で表示された画像に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を調整する基材位置調整工程と、を有することが好ましい。

本発明による導電性バンプ付き基板シート製造方法において、
前記平板状部材の前記平板凸部を形成するときに、前記スクリーン版を用いることが好ましい。

このような導電性バンプ付き基板シート製造方法において、
前記印刷定盤によって、平板状部材準備体を保持する準備体保持工程と、
前記平板状部材準備体上に、複数の貫通穴を有するスクリーン版を位置づける第二位置づけ工程と、
前記スクリーン版の前記貫通穴から、平板状部材準備体に、導電性ペーストを転写させる準備体転写工程と、を備え、
平板状部材準備体に転写される導電性ペーストの位置は、前記基材転写工程で転写される導電性ペーストの位置を取り囲む位置に対応することが好ましい。

本発明によれば、基板シートの基板凸部によって、スクリーン版と基材との間をわずかに離間させた状態を実現し、当該基板凸部の間に導電性ペーストを転写させる。このため、基板シートの表面に導電性ペーストを塗工する工程の回数を減少させることができ、かつ、長期間、スクリーン版を使用し続けることができるとともに、スクリーン版と基材との間をわずかに離間させた状態で導電性ペーストを転写させることを容易に実現することができる。

発明を実施するための形態

実施の形態
以下、本発明に係る導電性バンプ付き基板シート製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図８は本発明の実施の形態を示す図である。

本実施の形態において、導電性バンプ付き基板シート製造システムは、基板に基板凸部６１ａを形成する基板凸部生成装置（図１（ａ）（ｂ）参照）と、基板シート６１の基板凸部６１ａの間に導電性ペースト７０を転写させる印刷装置（図２参照）と、を備えている。

基板凸部生成装置は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、複数の平板凸部６２ａを有する平板状部材６２を吸引孔１ａからの吸引力によって吸着して保持する保持部１と、平板状部材６２の平板凸部６２ａ上に載置された基板シート６１（例えば、厚み１８μｍからなる銅箔などの金属箔）に圧力を加えて、この基板シート６１に平板状部材６２の平板凸部６２ａに対応する基板凸部６１ａを形成する加圧ローラ（加圧部）１０と、を備えている。なお、平板状部材６２には開口（図示せず）が設けられており、この開口を通じて吸着力が働いて基板シート６１が保持される。

ところで、平板状部材６２としては、銅、ＳＵＳ、アルミなどの金属シートや、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＥなどのフィルムおよび樹脂シートなどを用いることができる。また、加圧ローラ１０としては、ゴムロール、金属ロール、樹脂ロールなどを用いることができる。

また、本実施の形態では、基板シート６１に平板状部材６２の平板凸部６２ａに対応する基板凸部６１ａを形成する加圧部として加圧ローラ１０を用いて説明するが（図１（ａ）（ｂ）参照）、これに限られることなく、例えば、平プレスなどを用いてもよい。

また、図２に示すように、印刷装置は、基材６０を保持する印刷定盤３０と、所定のパターンからなる複数の貫通穴２７ａが設けられたメタルマスクなどのスクリーン版２７と、このスクリーン版２７を保持する保持部２６と、スクリーン版２７上で走査し、スクリーン版２７に載置された銀ペーストや半田ペーストなどの導電性ペースト７０（図５参照）を貫通穴２７ａを介して基材６０の基板シート６１上に転写させるスキージ２２と、を備えている。なお、上述したスキージ２２と、このスキージ２２を案内するガイド部材２１とからスキージ機構２０が構成されている。なお、ここで基材６０は、複数の平板凸部６２ａを有する平板状部材６２と、平板状部材６２上に載置され、平板凸部６２ａに対応した基板凸部６１ａを有する基板シート６１とからなっている。

また、図２に示すように、スキージ機構２０の上流側には、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像を取得するＣＣＤカメラ（画像取得装置）１１が配置されている。また、このＣＣＤカメラ１１には、ＣＣＤカメラ１１によって取得された画像を表示する表示画面（画像表示装置）１２が接続されている。

また、図２に示すように、印刷定盤３０は、この印刷定盤３０に対する基材６０の位置を調整する位置調整装置３５を有している。そして、この位置調整装置３５には、操作者によって入力された指示を送る位置指示部１６が接続されている。なお、基材６０にはアライメントマーク（図示せず）が施されており、このアライメントマークをＣＣＤカメラ１１で撮影することによって、基材６０の印刷定盤３０に対する位置が位置決めされる。

なお、本実施の形態においては、上述したＣＣＤカメラ１１、表示画面１２、位置調整装置３５および位置指示部１６から位置づける位置決め機構が構成されている。また、印刷定盤３０の下方には、この印刷定盤３０を案内するガイド部材３１が水平方向に延在している。

また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、位置調整装置３５には、吸引孔３５ａが設けられており、この吸引孔３５ａからの吸引力によって基材６０が保持されることとなる。なお、本実施の形態では、このように位置調整装置３５の吸引孔３５ａによって基材６０が吸着されて保持される態様を用いて説明するが、これに限られることなく、例えば、吸引孔を有する吸引板が位置調整装置３５上に設けられ、当該吸引板からの吸引力によって基材６０が吸着されて保持されるようにしてもよい。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

（基板凸部６１ａを有する基板シート６１の生成）
最初に、基板凸部６１ａを有する基板シート６１を生成する工程について説明する。

まず、保持部１の開口１ａからの吸引力によって、複数の平板凸部６２ａを有する平板状部材６２が吸着して保持される（図１（ａ）参照）。次に、平板状部材６２の複数の平板凸部６２ａと基板シート６１とが当接される（当接工程）。より具体的には、平板状部材６２上に、基板シート６１が載置される（図１（ａ）参照）。

次に、当該基板シート６１を平板状部材６２に押圧した状態で加圧ローラ１０が水平方向に移動される（図１（ａ）参照）。このとき、加圧ローラ１０によって、基板シート６１に圧力が加えられて、基板シート６１に平板状部材６２の複数の平板凸部６２ａに対応する基板凸部６１ａが形成される（基板凸部形成工程）（図１（ｂ）参照）。

（導電性バンプ付き基板シートの生成）
次に、導電性バンプ付き基板シートを生成する工程について説明する。

まず、印刷定盤３０の位置調整装置３５によって、複数の平板凸部６２ａを有する平板状部材６２と、平板凸部６２ａに対応した基板凸部６１ａを有する基板シート６１とからなる基材６０が、吸着して保持される（基材保持工程）（図２参照）。なお、基材６０は、平板状部材６２が下方に位置し、基板シート６１が上方に位置するようにして、印刷定盤３０上に載置される。

次に、スキージ機構２０によって転写される導電性ペースト７０が、基板シート６１の基板凸部６１ａの間に載置されるように、基材６０が印刷定盤３０に対して位置づけられる（基材位置決め工程）（図２参照）。

具体的には、まず、ＣＣＤカメラ１１によって、印刷定盤３０に保持された基材６０の画像が撮影される（基材画像取得工程）。次に、このようにＣＣＤカメラ１１によって撮影された基材６０の画像が、表示画面１２によって表示される（基材画像表示工程）。

次に、操作者が、表示画面１２に表示された画像に基づいて、印刷定盤３０を所定の位置に移動させるよう、位置指示部１６に指示を入力する。そして、この指示に従って、位置調整装置３５が駆動され、印刷定盤３０に対する基材６０の位置が調整される。例えば、基材６０に施されたアライメントマークがＣＣＤカメラ１１の中心位置で撮影されるよう、操作者が位置指示部１６に指示を入力する。そして、この指示に従って、位置調整装置３５が駆動され、アライメントマークがＣＣＤカメラ１１の中心位置にくるよう、基材６０の印刷定盤３０に対する位置が調整される（基材位置調整工程）。

次に、印刷定盤３０が、駆動部（図示せず）から付与される駆動力によって、ガイド部材３１に沿って水平方向（図４の右側）に向かって移動される（図４参照）。この結果、基材６０上に、複数の貫通穴２７ａを有するスクリーン版２７が位置づけられる（第一位置づけ工程）（図３（ａ）参照）。

次に、スキージ２２がガイド部材２１に沿ってスクリーン版２７上で走査され、スクリーン版２７に載置された導電性ペースト７０が、貫通穴２７ａを介して基材６０の基板シート６１上に転写される（基材転写工程）（図３（ｂ）および図５参照）。

ここで本実施の形態よれば、上述のように、基材転写工程の前に、表示画面１２に表示された画像に基づいて、印刷定盤３０を所定の位置に移動させることができる。このため、この基材転写工程において、スキージ機構２０のスキージ２２によって、スクリーン版２７の貫通穴２７ａを経て転写される導電性ペースト７０を、基板シート６１の基板凸部６１ａの間に、当該基板凸部６１ａによって基板シート６１とスクリーン版２７との間に間隙を設けた状態で確実に転写させることができる。また、転写された導電性ペースト７０の相当部分がスクリーン版２７に接触していないので、スクリーン版２７を基板シート６１から離版させる際にスクリーン版２７側に奪われる導電性ペースト７０の量を減らすことができる。

このため、スキージ機構２０のスキージ２２によって導電性ペースト７０を基板シート６１上に一回転写させるだけで、導電性バンプの高さと量を十分なものにすることができる。この結果、基板シート６１の表面に導電性ペースト７０を塗工する工程の回数を減少させることができ、ひいては、導電性バンプ付基板の製造時間を短縮することができる。また、導電性バンプ付き基板シートの製造における歩留まり率を高くすることもできる。

上述のように、導電性ペースト７０が基板シート６１の基板凸部６１ａの間に載置されると、印刷定盤３０は水平方向（図６の左側）に移動し、初期位置に戻ることとなる（図６参照）。このとき、スキージ機構２０も初期位置に戻る（図６参照）。

次に、基板シート６１は平板状部材６２から剥離される。その後、基板シート６１の各基板凸部６１ａの間に設けられた導電性ペースト７０が乾燥されて硬化される（基材硬化工程）。この結果、基板シート６１上に（例えば、下面の直径が０．２ｍｍ程度からなる）略円錐状の導電性バンプが形成されて、導電性バンプ付き基板シートが生成される。なお、導電性ペースト７０が紫外線硬化性の材料からなる場合には、導電性ペースト７０を乾燥させる代わりに、導電性ペースト７０に紫外線を照射することによって硬化させてもよい。

上述のようにして導電性バンプ付き基板シートが生成されると、この導電性バンプ付き基板シート上に未硬化の絶縁シート（図示せず）が配置されて、押圧される。このことによって、導電性バンプが絶縁シートを貫通して、導電性バンプ付き基板シート上に絶縁シートが位置づけられることとなる。

次に、別の（導電性バンプ付き）基板シート（最も上方に位置する基板シート６１には導電性バンプは付いていない）が、未硬化の絶縁シート上に載置され、その後押圧される。このことによって、下方に位置する導電性バンプ付き基板シートの導電性バンプが、上方に位置する（導電性バンプ付き）基板シートの裏面内に貫入されることとなる。なお、本実施の形態によれば、一回に転写される導電性ペースト７０の量が多いので、下方に位置する基板シート６１と上方に位置する基板シート６１との間の電気的な抵抗を小さくすることができる。

次に、絶縁シートが硬化され、その後、（導電性バンプ付き）基板シートに回路が形成される。

このような工程を繰り返し行うことによって、多層プリント配線板が製造されることとなる。

ところで、本実施の形態によれば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、基板凸部６１ａによって、スクリーン版２７と基材６０との間をわずかに離間させることができるので（間隙Ｇが設けられるので）、従来技術のようにスペーサを用いる必要がない。このため、スクリーン版２７を洗浄するときにスペーサが剥がれたりしてしまうこともなく、長期間、スクリーン版２７を使用し続けることができる。

また、本実施の形態によれば、導電性ペースト７０が基板凸部６１ａ間に転写されてから導電性ペースト７０が乾燥されて導電性バンプが形成されるまでの間、各導電性バンプの間に基板凸部６１ａが配置されていることとなる。このため、導電性ペースト７０の径が大きな場合であっても、隣接する導電性ペースト７０同士が繋がってしまうことを防止することができ、ひいては、多層プリント配線板でショートが発生することを防止することができる。なお、後述するような方法で平板状部材６２の平板凸部６２ａを形成すると、基材転写工程で転写される導電性ペースト７０は、二つか三つ程度の基板凸部６１ａによって取り囲まれることとなる。

このような基板凸部６１ａを形成する方法としては、導電性ペースト７０を基板シート６１の基板凸部６１ａ間に転写させるときに用いられるスクリーン版２７を用いることが好ましい。

具体的には、まず、印刷定盤３０によって、平板状部材準備体６２ｂが保持される（準備体保持工程）（図７参照）。次に、平板状部材準備体６２ｂが印刷定盤３０に対して位置づけられる（準備***置決め工程）（図２参照）。このとき、導電性ペースト７０を基板凸部６１ａ間に転写させるときの位置合わせ（基材位置決め工程）と比較して、平板状部材準備体６２ｂが半ピッチずらされる。なお、このときの位置合わせには、上述した基材位置決め工程と同様、ＣＣＤカメラ１１、表示画面１２および位置指示部１６が用いられる。

次に、印刷定盤３０が、駆動部（図示せず）から付与される駆動力によって、ガイド部材３１に沿って水平方向（図８の右側）に向かって移動される（図８参照）。この結果、平板状部材準備体６２ｂ上に、複数の貫通穴２７ａを有するスクリーン版２７が位置づけられる（第二位置づけ工程）。

次に、スキージ２２がガイド部材２１に沿ってスクリーン版２７上で走査され、スクリーン版２７に載置された導電性ペースト７０が、貫通穴２７ａを介し平板状部材準備体６２ｂ上に転写される（準備体転写工程）（図８参照）。

ここで上述のように、印刷定盤３０に対して、導電性ペースト７０を基板凸部６１ａ間に転写させるときの位置合わせ（基材位置決め工程）と比較して、平板状部材準備体６２ｂが半ピッチずらされて位置づけられているので、上述した基材転写工程で転写される導電性ペースト７０を取り囲む位置に対応して、平板状部材準備体６２ｂに導電性ペースト７０を転写させることができる。

後は、このようにして転写された導電性ペースト７０を硬化させることによって、平板凸部６２ａが形成される。そして、上述したように、平板凸部６２ａを有する平板状部材６２上に基板シート６１を載置し、当該基板シート６１を加圧ローラ１０で押圧することによって、基板凸部６１ａを有する基板シート６１を得ることができる（図１参照）。

このように、本実施の形態によれば、基材転写工程で用いられるスクリーン版２７と同じスクリーン版２７を用いて平板凸部６２ａを有する平板状部材６２を製造することができる。このため、スクリーン版２７と基材６０との間を離間させる基板凸部６１ａを、容易に製造することができる。この結果、従来のように製造の難しいスペーサ付きのスクリーンマスク（スクリーン版）を用いることなく、容易に、スクリーン版２７と基材６０との間をわずかに離間させた状態で導電性ペースト７０を転写させること、を実現することができる。

なお、平板凸部６２ａを生成する材料としては、銀ペーストや半田ペーストだけでなく、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂なども用いることができ、上述した（スクリーン版２７とスキージ２２を用いた）スクリーン印刷法だけでなく、光造型法なども用いることができる。また、平板凸部６２ａを金属から生成する場合には、エッチング処理や電鋳法などを用いることもできる。

ところで、基板凸部６１ａの大きさは、導電性バンプの径（貫通穴２７ａの径）と同程度もしくはそれ以下が望ましい。また、平板凸部６２ａの形状としては、円錐、円錐台、円柱からなっているものが考えられるが、基板シート６１を突き破りにくい形状（例えば、円錐台、円柱）からなることが好ましい。なお、基板凸部６１ａは、スクリーン版２７に加わるスキージ２２からの圧力（０．２５ＭＰａ程度）でも、破れない程度の硬度を有する必要がある。

本発明の実施の形態による基板凸部生成装置の構成を示す概略側方図。 本発明の実施の形態による印刷装置を側方から見た概略側方図。 本発明の実施の形態によるスキージ機構における第一位置づけ工程と基材転写工程を示した拡大側方図。 本発明の実施の形態による印刷装置の一駆動状態を示した概略側方図。 図４に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。 図５に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。 本発明の実施の形態による印刷装置を用いて平板凸部を形成する際の印刷装置の一駆動状態を示した概略側方図。 図７に示した状態から進んだ状態にある印刷装置を示した概略側方図。

符号の説明

１ 保持部
１０ 加圧ローラ（加圧部）
１１ ＣＣＤカメラ（画像取得装置）
１２ 画像表示装置
２２ スキージ
２７ スクリーン版
２７ａ 貫通穴
３０ 印刷定盤
３５ 位置調整装置
６０ 基材
６１ 基板シート
６１ａ 基板凸部
６２ 平板状部材
６２ａ 平板凸部
６２ｂ 平板状部材準備体
７０ 導電性ペースト

Claims (5)

1. 印刷定盤によって、複数の平板凸部を有する平板状部材と、該平板状部材上に載置され、該平板凸部に対応した基板凸部を有する基板シートとを含む基材を保持する基材保持工程と、
   前記基材上に、複数の貫通穴を有するスクリーン版を位置づける第一位置づけ工程と、
   前記スクリーン版の前記貫通穴から、前記基板シートの前記基板凸部の間に、導電性ペーストを転写させる基材転写工程と、
   を備え、
   前記第一位置づけ工程において、前記基板シートの前記基板凸部の頂点が、前記スクリーン版の前記貫通穴の周縁部の外側に位置づけられることを特徴とする導電性バンプ付き基板シート製造方法。
2. 前記基材を、前記基板凸部の間に導電性ペーストが載置されるように、前記印刷定盤に対して位置づける基材位置決め工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ付き基板シート製造方法。
3. 前記基材位置決め工程は、画像取得装置によって前記印刷定盤に保持された基材の画像を取得する基材画像取得工程と、画像表示装置によって前記画像取得装置で取得された画像を表示する基材画像表示工程と、該画像表示装置で表示された画像に基づいて前記印刷定盤に対する前記基材の位置を調整する基材位置調整工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ付き基板シート製造方法。
4. 前記平板状部材の前記平板凸部を形成するときに、前記スクリーン版を用いることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ付き基板シート製造方法。
5. 前記印刷定盤によって、平板状部材準備体を保持する準備体保持工程と、
   前記平板状部材準備体上に、複数の貫通穴を有するスクリーン版を位置づける第二位置づけ工程と、
   前記スクリーン版の前記貫通穴から、平板状部材準備体に、導電性ペーストを転写させる準備体転写工程と、を備え、
   平板状部材準備体に転写される導電性ペーストの位置は、前記基材転写工程で転写される導電性ペーストの位置を取り囲む位置に対応することを特徴とする請求項４に記載の導電性バンプ付き基板シート製造方法。

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