JP6438797B2 - Printing apparatus and printing method - Google Patents
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Description
本発明は、孔版印刷により電子部品の樹脂封止や回路基板への樹脂充填を行う、印刷装置および印刷方法に関するものである。 The present invention relates to a printing apparatus and a printing method that perform resin sealing of electronic components and resin filling of a circuit board by stencil printing.
回路基板上の電子部品の樹脂封止や回路基板の孔内に導電性ペースト等を充填するために、絶縁性樹脂ペーストや導電性ペースト等を印刷材とした孔版印刷が行われている。孔版印刷は、印刷材を孔版上に供給した後に、孔版上のスキージを動かすことにより、孔版の孔内に印刷材を押し込むものであるが、印刷材として粘度の高い樹脂を用いた場合など、スキージの1回の動作で、孔内を樹脂で埋め尽くすのが困難な場合もある。このため、樹脂封止や樹脂充填に用いる孔版印刷装置では、複数回のスキージ動作が望ましく、往路用スキージと復路用スキージによる交互動作を行う構成になっているものが多い。 Stencil printing using an insulating resin paste or a conductive paste as a printing material is performed in order to encapsulate a resin paste of an electronic component on a circuit board or to fill a hole in the circuit board with a conductive paste or the like. Stencil printing is to push the printing material into the holes of the stencil by moving the squeegee on the stencil after supplying the printing material onto the stencil, but when using a resin with high viscosity as the printing material, etc. It may be difficult to fill the hole with resin with a single operation of the squeegee. For this reason, in the stencil printing apparatus used for resin sealing or resin filling, a plurality of squeegee operations are desirable, and many squeegees are configured to perform alternate operations using the forward squeegee and the backward squeegee.
また、電子部品の樹脂封止や回路基板への樹脂充填においては、電子機器の信頼性の観点から、封止樹脂および充填樹脂にボイドが存在することは好ましくない。そのため、孔版印刷を真空雰囲気下で行う真空印刷装置の普及も進んでいる。特に、真空雰囲気下での複数回の孔版印刷の間で真空度を下げる(大気圧に近づける)、真空差圧充填法を用いることにより、ボイドが少なく表面の平坦性に優れた樹脂封止および樹脂充填が可能になっている(特許文献1)。 Moreover, in resin sealing of electronic components and resin filling into a circuit board, it is not preferable that voids exist in the sealing resin and the filling resin from the viewpoint of the reliability of the electronic device. Therefore, the spread of vacuum printing apparatuses that perform stencil printing in a vacuum atmosphere is also progressing. In particular, by using a vacuum differential pressure filling method that lowers the degree of vacuum (closer to atmospheric pressure) between multiple stencil printings in a vacuum atmosphere, the resin sealing with less voids and excellent surface flatness and Resin filling is possible (Patent Document 1).
往路用スキージと復路用スキージを有する真空印刷装置の一例を図8に示す。図8の真空印刷装置200を用いた孔版印刷は、図9〜図10のようにして行われる。すなわち、印刷材供給手段3で孔版6上に印刷材Pを供給(図9(a))した後に、往路用スキージ204をスキージ走行軸9に沿って走行させて(図9(b)〜図9(d))往路印刷を行ってから、復路用スキージ205を走行軸9に沿って往路用スキージ204と反対方向に走行させて(図10(e)〜図10(g))復路印刷を行って、被印刷物Wの孔版6の孔部分に該当する箇所に印刷材Pを塗布するものである。なお、往路印刷を行う際は復路用スキージ205は孔版6上の印刷材Pに接触しない高さになり、復路印刷を行う際は往路用スキージ204は孔版6上の印刷材Pに接触しない高さになっており、往路印刷では往路用スキージ204のみが機能し、復路印刷では復路用スキージ205のみが機能している。
An example of a vacuum printing apparatus having an outward squeegee and a return squeegee is shown in FIG. Stencil printing using the
ところで、図9に示した往路印刷を上から見た状態を図11に示すが、孔版6上に印刷材Pが供給された状態(図11(a))に対し、往路印刷を行うことにより(図11(b)〜図11(d))、印刷材Pが往路用スキージ204両端から外側に広がり残存していることが判る。復路用スキージ205が往路用スキージ204と同じ形状の場合、往路でスキージ幅より外側に広がった印刷材Pを利用することも回収することもできない。また、復路印刷開始の段階で復路用スキージ205の幅内にあった印刷材Pが、復路印刷の段階で復路用スキージ205両端から外側に広がることもある。このように、一旦スキージの両端から外側に広がった印刷材Pは、真空チャンバー内を大気開放してからでないと回収することはできず、回収に要する手間のための印刷装置としての稼働率を低下させる要因となっていた。
By the way, although the state which looked at the outward printing shown in FIG. 9 from the top is shown in FIG. 11, by performing outward printing with respect to the state (FIG. 11 (a)) with which the printing material P was supplied on the
一方、稼働率を低下させないため、スキージPの両端から外側に広がった印刷材Pの回収を行わない場合は、スキージの両端から外側に広がった印刷材Pは無駄となり、廃棄物量の増加およびコストアップが問題となっていた。 On the other hand, when the printing material P spreading outward from both ends of the squeegee P is not collected in order not to reduce the operation rate, the printing material P spreading outward from both ends of the squeegee is wasted, increasing the amount of waste and the cost. Up was a problem.
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、真空中で孔版印刷を行うのに際して、稼働率低下を伴わずに、供給された印刷材を有効に利用することが出来る印刷装置および印刷方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a printing apparatus capable of effectively using the supplied printing material without reducing the operating rate when performing stencil printing in a vacuum, and A printing method is provided.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
孔版を用いて、被印刷物に対して印刷材を印刷する印刷装置であって、孔版上に印刷材を供給する印刷材供給手段と、往路印刷を行う往路用スキージと、復路印刷を行う、移動方向に直行する幅が、前記往路用スキージよりも大きい復路用スキージと、前記往路用スキージと前記復路用スキージが移動する領域とが含まれる空間領域を外気と遮断して、前記空間領域を真空にする真空チャンバーとを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in
A printing apparatus for printing a printing material on a printing material using a stencil, a printing material supply means for supplying the printing material on the stencil, a forward squeegee for forward printing, and a movement for performing backward printing A space area including a return squeegee having a width perpendicular to the direction larger than that of the outward squeegee and an area in which the outward squeegee and the return squeegee move are blocked from outside air, and the space area is evacuated. And a vacuum chamber.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の印刷装置であって、
前記復路用スキージの両端部が、復路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする。
Invention of
Both ends of the return pass squeegee have a shape that is bent in the direction of travel during return pass printing.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の印刷装置であって、
前記往路用スキージの両端部が、往路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする。
Invention of
Both ends of the forward path squeegee have a shape that is bent toward the traveling direction during forward path printing.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の印刷装置であって、
前記印刷材供給手段が、複数の被印刷物に対応する量の前記印刷材を一度に供給することを特徴とする。
Invention of
The printing material supply means supplies an amount of the printing material corresponding to a plurality of printed materials at a time.
請求項5に記載の発明は、
真空雰囲気下で、孔版を用いて、被印刷物に対して印刷材を印刷する印刷方法であって、
孔版上に樹脂を供給する工程と、往路用スキージを用いて往路印刷を行う工程と、移動方向に直行する幅が、前記往路用スキージよりも大きい復路用スキージを用いて復路印刷を行う工程とからなる。
The invention described in
A printing method for printing a printing material on a substrate using a stencil under a vacuum atmosphere,
A step of supplying resin onto the stencil, a step of performing forward pass printing using an outward squeegee, and a step of performing return pass printing using a return squeegee having a width that is perpendicular to the moving direction than the forward squeegee. Consists of.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の印刷方法であって、
前記復路用スキージの両端部が、復路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする。
Invention of
Both ends of the return pass squeegee have a shape that is bent in the direction of travel during return pass printing.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の印刷方法であって、
前記往路用スキージの両端部が、往路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする。
Invention of
Both ends of the forward path squeegee have a shape that is bent toward the traveling direction during forward path printing.
請求項8に記載の発明は、請求項5から請求項7のいずれかに記載の印刷方法であって、
孔版上に樹脂を供給する工程において、複数の被印刷物に対応する量の前記印刷材を一度に供給することを特徴とする。
Invention of
In the step of supplying the resin onto the stencil, an amount of the printing material corresponding to a plurality of printing materials is supplied at a time.
本発明により、真空中で孔版印刷を行うのに際して、スキージの外側に広がって回収不能になる印刷材を減らす事ができ、供給された印刷材を有効に利用することが出来る。 According to the present invention, when performing stencil printing in a vacuum, the printing material that spreads outside the squeegee and becomes uncollectable can be reduced, and the supplied printing material can be used effectively.
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る実施形態である印刷装置1である。図1に示す印刷装置1は被印刷物Wに印刷材Pを印刷するものである。ここで、被印刷物Wとしては、半導体チップを搭載した配線基板や、貫通孔または/および非貫通孔を有する配線基板(主に多層配線基板)等が用いられる。また、印刷材Pとしては、フィラーを混入したエポキシ樹脂等の液状樹脂、エポキシ樹脂をバインダーとして金属微粒子を分散させた導電性ペースト、ハンダペースト等が用いられる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
印刷装置1では、真空チャンバー2、印刷材供給手段3、往路用スキージ4、復路用スキージ5、孔版6、孔版ホルダ7、テーブル8、スキージ走行軸9、真空ポンプ10、バルブ11および制御装置12を備えている。図2では印刷装置1の真空チャンバー2内を上方から見た状態を示している(スキージ走行軸9は図示せず)。
In the
以下の説明では、往路用スキージ4および復路用スキージ5が移動する方向をX軸方向、孔版6が形成する面内でX軸と直交する方向をY軸方向、孔版6が形成する面の法線方向をZ軸方向として説明する。
In the following description, the direction in which the
真空チャンバー2は、印刷材供給手段3、往路用スキージ4、復路用スキージ5、孔版6、孔版ホルダ7、テーブル8およびスキージ走行軸9を収納可能な密閉空間を形成するものである。真空チャンバー2は、内部を真空状態にした時の、内外の圧力差に耐える構造、材料によって構成されるが、内部を目視観察できる透明な樹脂やガラスから成る窓部を備えていることが望ましい。
The
印刷材供給手段3は、孔版6上に印刷材Pを供給するものであり、印刷材Pを貯留した貯留タンク、貯留タンク内の印刷材Pを圧送する圧送ポンプ、及び圧送された印刷材Pを吐出するシリンジを備えているが、図1ではシリンジ部分を図示している。なお、印刷材供給手段3のシリンジは上から見ると図2のような形状になっており、シリンジから印刷材Pを吐出しながらY軸方向に移動することで、図11(a)に示したような範囲に印刷材Pを供給している。
The printing material supply means 3 supplies the printing material P onto the
往路用スキージ4および復路用スキージ5は、孔版6上の印刷材Pを孔版6の孔6H(図2参照)内に押し込む機能を有しており、往路用スキージ4が印刷材Pを孔版6の孔6Hに押し込む工程を往路印刷、復路用スキージ5が印刷材Pを孔版6の孔6H内に押し込む工程を復路印刷とする。往路印刷と復路印刷は同じX軸方向に沿って行われるが、往路印刷と復路印刷では進行方向が180度異なる。なお、本明細書においては、印刷材供給手段3が所定位置で供給した状態の印刷材Pを孔版6の孔6H内に押し込む方向を往路印刷方向としている。また、印刷装置1は、往路印刷で復路用スキージ5が印刷材Pに接触しない高さに待避し、復路印刷で往路用スキージが印刷材Pに接触しない高さに待避する機能を有している。
The
往路用スキージ4および復路用スキージ5の材質は、ともに、印刷材Pの粘度等の特性に応じて適したものを選ぶが、硬度としては60〜90度の範囲になる。
The materials of the
往路用スキージ4は、孔版6と接触する部分の幅が、図2に示すように、孔6Hが形成されている領域のY軸方向成分最大値EW以上であって、両端部が往路印刷時の進行方向に向かって曲がっている。
As shown in FIG. 2, the width of the portion in contact with the
復路用スキージ5は、孔版6と接触する部分の幅が、図2に示すように、往路用スキージ4よりも大で、両端部が復路印刷時の進行方向に向かって曲がっている。すなわち、復路用スキージ5が孔版6と接触する部分は、少なくとも図2におけるEWに相当する範囲で進行方向に対して直角各方向に直線であるのに対して、幅方向両端部が進行方向前方に傾く形状を有している。復路用スキージ5の幅が往路用スキージ4の幅より大なのは、往路印刷時に印刷材Pがスキージ幅以上に広がったとしても、復路印刷時に回収再利用出来ることを狙っている。
As shown in FIG. 2, the
孔版6は、ステンレス鋼等の金属を材質として厚さ0.05mm〜2mmを有する金属薄板からなり、目的とする印刷パターンに応じた孔6Hを備える。
The
孔版ホルダ7はステンレス鋼等の金属を材質として、高さ1cm〜2cm程度の堰を形成するように孔版6にに取り付けられ、被印刷物W上に孔版6を固定している。
The
テーブル8は、被印刷物Wを水平に載置する載置面を有しており、載置面は充分な平面度を有するように加工されている。また、必要に応じて被印刷物Wを吸着保持するための微小な吸着孔を多数備えてもよい。 The table 8 has a placement surface on which the substrate W is placed horizontally, and the placement surface is processed to have sufficient flatness. Further, if necessary, a large number of minute suction holes for sucking and holding the substrate W may be provided.
スキージ走行軸9は、往路用スキージ4および復路用スキージ5の移動方向をX軸方向に規制するものであり、剛性の高い材質によって構成されている。また、往路用スキージ4および復路用スキージ5は、図示しない駆動機構により、スキージ走行軸9に沿ってX軸方向を移動するとともに上下移動も行う。
The
真空ポンプ10は真空チャンバー2内を真空にする装置であり、真空ポンプ10が稼働してバルブ11が開くことにより、真空チャンバー2内は減圧され真空状態となる。
The
制御装置12は、タッチパネル等の入出力装置、メモリチップやマイクロプロセッサなどを主体としたハードウエア、このハードウエアを動作させるためのコンピュータプログラムを組み込んだハードディスク装置、及びデータ通信を行うインターフェイスなどから構成される。制御装置12は、印刷材供給手段3、往路用スキージ4と復路用スキージ5を移動させる駆動部、真空ポンプ10、バルブ11等に接続して、各々の制御を行う。
The
以下、図3から図5を用いて、印刷装置1による孔版印刷の工程について説明する。図3から図5は、印刷装置1の真空チャンバー2内をZ軸方向から眺めた図であり、孔版6の表面部分の状態を示した図である。すなわち、図3および図4における往路用スキージ4では、孔版6と接触した部分を示している。同様に、図5における復路用スキージ5も、孔版6と接触した部分を示している。このため、孔版6に接触していない、往路印刷時の復路用スキージ5と、復路印刷時の往路用スキージ4は図示していない。
Hereinafter, the stencil printing process by the
図3(a)は、往路用スキージ4が待機状態にあり、孔版6上に印刷材Pが供給されていない状態を示している。この状態から、印刷材供給手段3のシリンジが印刷材Pを吐出しながらY軸方向に移動することで、孔版6上に印刷材Pを供給する(図3(b))。なお、印刷材Pを供給するY軸方向の領域は、孔版6上の孔6Hが形成されている領域のY軸方向成分最大値EW以上である。また、供給する印刷材Pの量は、全ての孔6Hを充填する以上の量にしておく必要がある。孔版6上に印刷材Pが供給されてから、往路用スキージ4は印刷材P側に移動する(図3(c))。ここで、孔版6上に印刷材Pを供給した後に、所定時間放置して印刷材Pの脱泡(真空チャンバー内に在ることによる脱泡)することが望ましい。
FIG. 3A shows a state where the
図4は往路印刷の工程を示す図であり、往路用スキージ4は下端が孔版6表面に接触した状態で、樹脂Pを押しながらX軸方向(図では右側に)に移動していく(図4(d)〜図4(f))。この間、往路用スキージ4が通過した後の、孔版6内の孔6Hには印刷材Pが埋め込まれて行く(図4(e))。一方、孔6Hに埋め込まれなかった印刷材Pは、往路用スキージ4に押されながらX軸方向に移動していく。ここで、往路用スキージ4の幅方向(Y軸方向)の両端部が、進行方向に向かって曲がった形状を有している。このため、印刷材Pの一部が往路用スキージ4両端部側に移動しようとしても、速度成分が往路用スキージ4の進行方向側に転換されるので、印刷材Pが往路用スキージ4の幅方向外側に広がることは殆どない。その結果、孔6Hに埋もれた分を除く大部分の印刷材Pを保持した状態で往路印刷が終了する(図4(f))。
FIG. 4 is a diagram showing the forward printing process, and the
往路印刷が終了すると、往路用スキージ4は上昇し、代わりに復路用スキージ5が降下
する。ここで、復路印刷が開始する前に、差圧充填を行う場合は、真空チャンバー2内の圧力を上げ(大気圧に近づけ)、往路印刷で孔6Hに充填された印刷材Pに生じたボイドを縮小化する。
When the forward printing is finished, the
図5は復路印刷を示す図であり、図5(g)では復路用スキージ5が、下端を孔版6表面に接触させ、復路印刷を開始する状態を示している。復路印刷では、往路印刷で印刷材Pの充填が不十分であった孔6Hに、復路用スキージ5をX軸方向(図では左側)に移動することにより印刷材Pを充填して行く(図5(h))。ここで、前述のとおり復路用スキージ5の幅は往路用スキージ4の幅より大なので、往路印刷の際に往路用スキージ4の幅方向にはみ出した印刷材があったとしても、復路用スキージ5によって回収することが可能になる。また、復路用スキージ5も幅方向(Y軸方向)の両端部が、進行方向に向かった形状をしているので、印刷材Pが復路用スキージ5の幅方向外側に広がることは殆どなく、復路印刷を終了する(図5(i))。更に、復路印刷まで行っても孔6H内への印刷材Pの充填不十分な場合は、再度往路印刷を行ってもよく、往路印刷と復路印刷の組み合わせを複数回行ってもよい。いずれにしても、印刷材供給手段によって供給された印刷材Pを無駄なく有効に利用した孔版印刷が真空チャンバー内でも行える。
FIG. 5 is a diagram showing return pass printing. FIG. 5G shows a state in which the
なお、本発明の実施形態の変形例として、往路用スキージが従来方式のものであってもよい。すなわち、図11に示したような従来型の往路用スキージ204を用いて往路印刷を行ったとしても、復路用スキージ5を用いれば、往路用スキージ204の幅方向にはみ出した印刷材を回収しながら復路印刷を行うことができる(図6(a)〜図6(c))。
As a modification of the embodiment of the present invention, the forward squeegee may be of a conventional type. That is, even if the forward printing is performed using the conventional
以上の説明のとおり、本発明を用いることにより印刷材Pを有効に利用できる。このため、印刷材Pの使用量を必要最低限に抑えることも可能である。例えば、同じ孔版6を用いて複数の被印刷物Wに対する印刷材Pを行う場合、印刷終了後に孔版6上に残存する印刷材Pの量をセンサーで求めることにより、次に印刷材供給手段3が供給する印刷材Pの量を調整することで無駄がなくなる。また、複数の被印刷物Wに対応する量の印刷剤Pを供給してもよい。複数の被印刷物Wに対応する印刷材Pを供給することにより、印刷材Pの脱泡が1回で、複数の被印刷物Wへの印刷が行えるので、タクトタイムの短縮に効果がある。
As described above, the printing material P can be used effectively by using the present invention. For this reason, it is also possible to suppress the usage amount of the printing material P to the minimum necessary. For example, when printing materials P are applied to a plurality of substrates W using the
本発明の印刷装置としては、真空チャンバー2に隣接して、被印刷物Wを出し入れに用いる前室102を備えた印刷装置100のようなものであってもよい。印刷装置100では、前室102内を真空ポンプ10およびバルブ111で減圧する構成となっている。前室102内を、被印刷物Wを外部から搬入する時は大気圧、被印刷物を真空チャンバー2内に移動する時は真空とすることで、被印刷物W出し入れの際に真空チャンバーを大気圧にする必要がなくなる。
The printing apparatus of the present invention may be a
1 印刷装置
2 真空チャンバー
3 印刷材供給手段
4 往路用スキージ
5 復路用スキージ
6 孔版
7 孔版ホルダ
8 テーブル
9 スキージ走行軸
10 真空ポンプ
11 バルブ
12 制御装置
DESCRIPTION OF
12 Control device
Claims (8)
孔版上に印刷材を供給する印刷材供給手段と、
往路印刷を行う往路用スキージと、
復路印刷を行う、移動方向に直行する幅が、前記往路用スキージよりも大きい復路用スキージと、
前記往路用スキージと前記復路用スキージが移動する領域とが含まれる空間領域を外気と遮断して、前記空間領域を真空にする真空チャンバーとを備えたことを特徴とする印刷装置。 A printing apparatus that prints a printing material on a substrate using a stencil,
Printing material supply means for supplying the printing material on the stencil;
An outward squeegee for outbound printing;
A return squeegee having a width perpendicular to the moving direction for performing return pass printing, which is larger than the forward squeegee;
A printing apparatus comprising: a vacuum chamber configured to block a space area including an area where the forward squeegee and the area where the return squeegee moves from outside air and to vacuum the space area.
前記復路用スキージの両端部が、復路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to claim 1,
The printing apparatus according to claim 1, wherein both ends of the return path squeegee have a shape that is bent in a traveling direction during return path printing.
前記往路用スキージの両端部が、往路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to claim 2,
A printing apparatus, wherein both ends of the forward squeegee have a shape that is bent in a traveling direction during forward printing.
前記印刷材供給手段が、複数の被印刷物に対応する量の前記印刷材を一度に供給することを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The printing apparatus, wherein the printing material supply unit supplies an amount of the printing material corresponding to a plurality of printed materials at a time.
孔版上に樹脂を供給する工程と、
往路用スキージを用いて往路印刷を行う工程と、
移動方向に直行する幅が、前記往路用スキージよりも大きい復路用スキージを用いて復路印刷を行う工程とからなる印刷方法。 A printing method for printing a printing material on a substrate using a stencil under a vacuum atmosphere,
Supplying resin onto the stencil;
A process of performing forward printing using an outward squeegee;
A printing method comprising a step of performing return path printing using a return path squeegee having a width that is perpendicular to the moving direction than that of the forward path squeegee.
前記復路用スキージの両端部が、復路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする印刷方法。 The printing method according to claim 5, wherein
A printing method characterized in that both ends of the return path squeegee have a shape that is bent in the direction of travel during return path printing.
前記往路用スキージの両端部が、往路印刷時の進行方向に向かって曲がっている形状を有していることを特徴とする印刷方法。 The printing method according to claim 6, comprising:
A printing method, wherein both ends of the forward squeegee have a shape that is bent in a traveling direction during forward printing.
孔版上に樹脂を供給する工程において、複数の被印刷物に対応する量の前記印刷材を一度に供給することを特徴とする印刷方法。 A printing method according to any one of claims 5 to 7,
In the step of supplying a resin onto a stencil, a printing method characterized by supplying an amount of the printing material corresponding to a plurality of printing materials at a time.
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