| 【発明の名称】 |
パターン印刷方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神田 真治
|
| 【要約】 |
【課題】基板を印刷するとき印刷の版で基板を汚さないため、及び低粘度のインクを印刷するため、及び凹部にパターン印刷を行うため印刷の版を基板に接触させないで印刷を行うようにする。
【解決手段】印刷版と加工基板を接触させないで印刷するため、スキージを使用してスクリーン版内のスクリーンメッシュ内に供給したインクを高圧ガス吹き付けノズルより高圧ガスを使用することにより加工基板に高圧ガスを吹き付け、加工基板と印刷版を基板に接触することなく非接触で印刷した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】スクリーン印刷に使用するパターンが形成されたスクリーン版のメッシュ部にインクを充填後、０．０１ＭＰａ以上の高圧ガスを使用してスクリーン版に高圧ガスを高圧ガス吹き付けノズルより吹き付けることにより、加工基板にインクを吹き付け、パターン印刷を行うことを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項２】請求項１のパターン印刷方法において、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し、高くすることにより、スクリーン版が高圧ガス吹き付けノズル側に膨らむ力を利用し、スクリーン版と高圧ガス吹き付けノズルを密着させながら高圧ガスを加工基板に吹き付けることを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項３】請求項２のパターン印刷方法に使用する印刷装置に於いて、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し高くするために、スクリーン版と加工基板の間をスクリーン版の開口部以外を外部とほぼ密閉し、スクリーン版と加工基板の間に大気圧よりガス圧の高い高圧ガスを導入することにより、スクリーン版と加工基板の間を大気と比較し高くすることを特徴とするパターン印刷装置。
【請求項４】請求項２のパターン印刷方法に使用する印刷装置に於いて、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し高くする方法として、スクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側をスクリーン版の開口部以外ほぼ外部と密閉し、ブロアー又は真空ポンプ等によりスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧を大気と比較し負圧にすることを特徴とするパターン印刷装置。
【請求項５】請求項１のパターン印刷方法に使用する印刷装置に於いて、高圧ガス吹き付けノズルに供給する高圧ガス供給部に減圧弁を取り付け、高圧ガス吹き付けノズルから吹き付ける高圧ガスの圧力を調整可能にしたことを特徴とするパターン印刷装置。
【請求項６】請求項３のパターン印刷装置のスクリーン版と加工基板の間のガス圧を調整するために、高圧ガスタンクに減圧弁を取り付けるか、又はコンプレッサーを使用して供給される高圧エアーに減圧弁を取り付けるか、又はインバーターにてガス圧を調整できるようにしたブロアーよりガスを供給するかのいずれかの方法により圧力を調整可能にしたガスを供給することを特徴とするパターン印刷装置。
【請求項７】請求項２のパターン印刷方法に於いて、印刷時の高圧ガス吹き付けノズルの移動方向と反対側に高圧ガス吹き付けノズルと１５０ミリ以内に近接してスクリーン版へのインク塗布部によりインクを塗布することによりスクリーン版の開口部を減らし、これによりスクリーン版内を通るガスの流れが減ることにより、スクリーン版と加工基板との間のガス圧と高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧との差圧を一定に保ちながら高圧ガス吹き付けノズルからインクを加工基板に吹き付けることを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項８】請求項２のパターン印刷方法に使用するパターン印刷機に於いて、印刷時の高圧ガス吹き付けノズル移動方向と反対側に高圧ガス吹き付けノズルと１５０ミリ以内に近接してスクリーン版へのインク塗布部を設けることを特徴とするパターン印刷機。
【請求項９】請求項２のパターン印刷方法に於いて、あらかじめスクリーン版と加工基板との隙間を１ミリ以上に設定した後、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し、高く設定し、その後ガス圧差を保持したままスクリーン版と加工基板との隙間を１ミリより狭く設定して加工基板にインクを吹き付けた後、スクリーン版と加工基板との隙間を１ミリ以上に離した後ガス圧差を無くし加工基板を取り出すことを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項１０】請求項２のパターン印刷方法に使用する印刷装置に於いて、スクリーン版又は、及び加工基板と接している印刷台又は、及び加工基板と接している印刷台の一部が上下に移動することにより加工基板とスクリーン版の隙間を調整可能にしたことを特徴とするパターン印刷機。
【請求項１１】請求項１の印刷方法において、印刷するインクの粘度が１０００ｃｐｓ以下であることを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項１２】請求項１の印刷方法に於いて、パターンが形成されたスクリーン版のメッシュ部にインクを充填するためにスクリーン印刷に使用するスキージを、スクリーン版と加工基板が接触しないようにし、スクリーン版上を移動させることによりパターンが形成されたスクリーン版のメッシュ部にインクを充填することを特徴とするパターン印刷方法。
【請求項１３】請求項１の印刷方法に使用する印刷装置に於いて、スクリーン版上にインクをスクリーン版上に高圧ガスにてインクを吹き付ける高圧ガス吹き付けノズルを有し、高圧ガス吹き付けノズルに近接してスクリーン版上にインクを塗布するためのインク塗布部及び、又はスクリーン版のメッシュ部にインクを充填するためのスキージが設置されされていることを特徴とするパターン印刷機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等やディスプレイへの配線パターン形成やエッチング用レジストのパターン形成に使用される印刷方法に関し、スクリーン印刷に使用するスクリーン版にインクを塗布後、高圧ガス噴射ノズルから高圧ガスを吹き付けることにより加工基板にスクリーン版上のインクを吹き付けることによるパターン印刷を行う印刷方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来電子部品等やディスプレイへの配線パターン形成やエッチング用レジストのパターン形成に使用されるインクの印刷方法としては、スクリーン印刷方法が一般的に行われており、パターン形成されたスクリーン版にゴム製のスキージを使用し、基板に直接インクを印刷していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来行われてきたスクリーン印刷法では、図１に示すようにインクをスクリーン版を介してスキージにて基板に接触させながら印刷するため、スクリーン版の基板側に異物等が付着していた場合、基板に付着し基板を汚す問題があり、特にディスプレイや電子部品の配線パターンに於いて基板を汚すことは、製品製造の歩留まりを悪くする問題があった。
【０００４】また従来のスクリーン印刷法ではへこんだ溝や穴等の凹凸の大きな部分ではインクが中にはいらずパターン印刷することが困難であるという問題があった。
【０００５】また非常に低粘度のインクを印刷する場合、従来のスクリーン印刷では印刷時に加工基板とスクリーン版が密着するため毛細管現象でインクがにじんでパターンが印刷できない問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する方法として、スクリーン印刷で使用されるスクリーン版を印刷用の版として使用し、このスクリーン版のメッシュ部にインクを充填後、スクリーン版と被加工物を離した状態で０．０１ＭＰａ以上の高圧ガスを使用し、高圧ガス吹き付けノズルからスクリーンメッシュに充填されたインクを加工基板上に吹き付けることにより加工基板上にパターン印刷を行った。
【０００７】加工基板とスクリーン版は離れて非接触で印刷が可能なため、スクリーン版に付着した汚れが加工基板に付着することが無くなり、高圧エアーにてインクを吹き付けるため、穴や溝等の凹部にもパターン印刷することが可能となり、非常に低粘度のインクでもスクリーン版と加工基板が接触することが無いため毛細管現象でパターンがにじんで印刷できない問題は無くなり、低粘度のインクでも印刷が可能となった。
【０００８】スクリーン版と高圧ガス吹き付けノズルが離れていると、高圧ガス吹き付けノズルから出る高圧ガスがスクリーンメッシュ内のインクを吹き付けるために高い圧力が必要となり、インクが飛び散り精度の良い印刷が行えない。
【０００９】スクリーン版と高圧ガス吹き付けノズルを密着させるために、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し、高くすることにより、スクリーン版が高圧ガス吹き付けノズル側に膨らむ力を利用し、スクリーン版と高圧ガス吹き付けノズルを密着させるようにする。
【００１０】スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し、高くする方法としては、スクリーン版と加工基板の間をスクリーン版の開口部以外を外部とほぼ密閉し、インバータにより風圧を調整できるようにしたブロアー又は減圧弁にて圧力を調整可能にした高圧ガスによりスクリーン版と加工基板の間に大気圧よりガス圧の高いガスを導入することにより、スクリーン版と加工基板の間を大気と比較し高くするか、スクリーン版の高圧ガス吹き付けノズルの移動部及び高圧ガス吹き付けノズル側のスクリーン版の開口部以外を外部と密閉し、ブロアー又は真空ポンプにより高圧ガス吹き付けノズル印刷面側のガスを吸い込むことによりスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル印刷面側のガス圧を大気と比較し負圧にすることにより行う。
【００１１】スクリーン版にインクを塗布後、高圧ガス吹き付けノズルよりインクを吹き付ける前にスクリーン印刷に使用するスキージにて、スクリーン版上部のインクを取り除くことが望ましい。
【００１２】スクリーン版上部にインクが残っていると、インク吹き付けノズルを汚すだけでなく、スクリーン版からインクが加工基板に飛びにくくなり、吹き付けるインクの厚みも不均一になりやすい。
【００１３】パターン印刷を行うパターンでインクの塗布部が多いパターンでは、印刷していくとスクリーン版の開口部が多くなっていきガスがスクリーン版のメッシュを通して移動しやすくなり、スクリーン版と加工基板との間のガス圧とスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧との差圧を一定に保つために多量のガスが必要となるため、スクリーン版の開口部を減らす必要があるが、スクリーン版の開口部を減らす方法としては、高圧ガス吹き付けノズルにて高圧ガスを吹き付けて印刷するときに高圧ガス吹き付けノズルの移動方向と反対側に高圧ガス吹き付けノズルと１５０ミリ以下に近接させ、インク塗布部を設け、高圧ガス吹き付けノズルでインクを加工基板に吹き付けながらスクリーン版にインクを塗布することにより印刷時にスクリーン版の開口部が減り、少量のガスで差圧を一定に保つことが可能となる。
【００１４】例えばプラズマディスプレの基板にパターン印刷を行うような、大型の基板に印刷をする時は、パターン印刷前及びパターン印刷後に加工基板側と高圧ガス吹き付けノズル側の差圧が無いときは、スクリーン版の自重とインクの重さによりスクリーン版の中心部付近が外周と比較し下がり、スクリーン版と加工基板の隙間を狭く設定した場合、印刷前及び印刷後にスクリーン版と加工基板が接してしまい印刷不良となるため、あらかじめスクリーン版と加工基板との隙間を１ミリ以上と印刷時より広く設定した後、スクリーン版と加工基板との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル印刷面側のガス圧と比較し、高く設定し、その後ガス差圧を保持したままスクリーン版と加工基板との隙間を１ミリより狭く設定して加工基板にインクを吹き付けた後、スクリーン版と加工基板との隙間を１ミリ以上と印刷時より広く設定した後スクリーン版と加工基板との間のガス圧とスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧差を無くし加工基板を取り出すようにすることによりスクリーン版と加工基板が加工前及び加工後に接してしまい印刷不良となるのを防ぐ。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のインクを被加工物に高圧ガス吹き付けノズルより吹き付けることによるパターン印刷方法及び装置の実施の形態について、以下に図を参照して説明する。
【００１６】図２及び図３に於いて、スクリーン版１と加工基板６を設置した印刷台１０の間のガス圧をインク吹き付けノズル側２２のガス圧と比較し、高くなるように設定することにより、スクリーン版１が常に上方に膨らもうとする力が働き、高圧ガス吹き付けノズル２２から高圧ガスを吹き付けスクリーン版１のインク８を加工基板６に吹き付けるときに、スクリーン版１と加工基板６との隙間を狭く設定してもスクリーン版１と加工基板６は密着することが無くなり、高圧ガス吹き付けノズル２２とスクリーン版１が密着することにより、高圧ガス吹き付けノズル２２の側面から高圧ガスが大量に漏れるのを防ぐことが可能となる。
【００１７】図２はスクリーン版１と加工基板６の間にインバータによりモーターの回転数を変えることにより風圧を変化させられるようにしたブロアー２５にてスクリーン版１と加工基板６との間にガスを導入することによりガス圧をスクリーン版のスキージ３側のガス圧と比較し高くしてブロアーの回転数によりガス圧を調整して印刷する方法であり、スクリーン版１のスクリーン枠５と印刷台１０の間に圧力保持枠１２を設け、スクリーン版１と印刷台１０の間をスクリーン版１の開口部以外を密閉できるようにして、ブロアー２５から供給される大気又は窒素ガス又はアルゴン等の不活性ガス等のガスを印刷台又は印刷枠等に設けたガス供給管１５から大気圧よりガス圧が高いガスをスクリーン版１のスクリーン枠５と印刷台１０の間に導入して、スクリーン版１と加工基板６との間のガス圧が大気圧と比較し、高圧になるようにする。
【００１８】図３はスクリーン版１のスキージ３側のガス圧を大気と比較し負圧にすることによりスクリーン版１と加工基板６との間のガス圧をスクリーン版１のスキージ３側のガス圧と比較し高くして印刷する方法であり、スクリーン版１の加工基板６と反対側に大気圧と比較し、ガス圧を低く保持するための圧力保持ケース２０を設置する。
【００１９】圧力保持ケース２０内はインバータによりモーターの回転数を変えることにより吸引力を変化させるようにしたブロアー２５により吸引部１６より吸引され、大気圧と比較しガス圧を低く設定する。
【００２０】ブロアーの代わりに真空ポンプを使用して吸引しても良い。
【００２１】図４において印刷の工程を説明する。
【００２２】（４−１）にて、印刷台１０に加工基板６を設置した後、スクリーン版１と印刷台１０との間のガス圧をスクリーン版１の高圧ガス吹き付けノズル２２側のガス圧より高く設定し、インク塗布部４をスクリーン版１に密着させ一方方向に移動させることによりスクリーン版１上にインクを塗布する。
【００２３】（４−２）にてスキージ３をスクリーン版１に密着させ、一方方向に移動させることによりスクリーン版１上部のインク８を取り除く。
【００２４】（４−３）にてインク塗布部４及び高圧ガス吹き付けノズル２２をスクリーン版１に密着させ一方方向に移動させることにより、高圧ガス吹き付けノズル２２よりスクリーン版１内のメッシュに入ったインクを加工基板６に吹き付けながら、高圧ガス吹き付けノズル２２の進行方向と反対側に位置するインク塗布部４にてスクリーン版１にインク８を塗布する。
【００２５】印刷終了後、スクリーン版１と印刷台１０との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル２２側のガス圧と同一に戻し、印刷した加工基板６を取り出し、再び新しい加工基板６を印刷台１０に設置する。
【００２６】（４−２）と同じように、スキージ３をスクリーン版１に密着させ、一方方向に移動させることによりスクリーン版１上部のインク８を取り除く。
【００２７】（４−３）と同じようにインク塗布部４及び高圧ガス吹き付けノズル２２をスクリーン版１に密着させ一方方向に移動させることにより、高圧ガス吹き付けノズル２２よりスクリーン版１内のメッシュに入ったインクを加工基板６に吹き付けながら、高圧ガス吹き付けノズル２２の進行方向と反対側に位置するインク塗布部４にてスクリーン版１にインクを塗布する。
【００２８】印刷終了後、スクリーン版１と印刷台１０との間のガス圧をスクリーン版１の高圧ガス吹き付けノズル２２側のガス圧と同一に戻し、印刷した加工基板６を取り出し、再び新しい加工基板６を印刷台１０に設置する。
【００２９】これを繰り返すことにより連続して加工基板６に印刷を行う。
【００３０】高圧ガス吹き付けノズル２２から吹き付ける高圧ガスの圧力は０．０１ＭＰａ以上で０．５ＭＰａ以下とし、高圧ガス吹き付けノズル２２と加工基板６との距離は１ミリ以下で望ましくは０．５ミリ以下に設定することが望ましい。
【００３１】高圧ガス吹き付けノズル２２から高圧ガスを吹き付ける前にスクリーン版のメッシュ内にインクを供給するためにインク塗布部４とスキージ３の両方を使用しないで、インク塗布部４又はスキージ３のどちらかを使用してインクをスクリーン版１内のメッシュ内に供給しても良い。
【００３２】図５は大型の基板等を加工するときにスクリーン版１が自重又はインクの重みによりスクリーン中心部が下がり、印刷の前後にスクリーン版１と加工基板６が密着するのを防ぐ方法である。
【００３３】印刷台に加工基板６を乗せ、（５−１）にて加工基板６とスクリーン版１の間をほぼ密閉し、スクリーン版１と加工基板６との隙間を１ミリ以上に離して設定し、ブロアー２５等により加工基板６とスクリーン版１の間にガスを導入し、スクリーン１版と加工基板６との間のガス圧を大気に比較し高くなるように設定し、インクをスクリーン版１内のメッシュに供給する。
【００３４】（５−２）にて加工基板６とスクリーン版１との隙間を１ミリより狭く設定し、高圧ガス吹き付けノズル２２より高圧ガスを吹き付け、スクリーン版１内のインクを吹き付けることにより加工基板６にパターン印刷を行う。
【００３５】（５−３）にてスクリーン版１と加工基板６との隙間を１ミリ以上に離して、ブロアー２５等によるガスの導入を停止し、スクリーン版１と加工基板６との間のガス圧を大気圧に戻し、印刷した加工基板６を取り出す。
【００３６】［実施例１］セラミック基板上に電極パターンが形成された基板に、金属アルコキシドをインクとして使用しパターン印刷して絶縁パターンの形成を行った。
【００３７】金属アルコキシドは株式会社日板研究所のＧ４０１を使用し、インクの粘度は７ｃｐｓであり、印刷用の版としてステンレス３００メッシュのスクリーン版を使用し、図４のようにしてインクをスクリーンメッシュに供給し、０．０５MPaの高圧エアーを使用して高圧ガス吹き付けノズルと基板との隙間を０．３ミリに設定して、高圧ガス吹き付けノズルより高圧ガスを吹き付けることにより基板上にインクを吹き付けた後、基板を１８０℃で２０分加熱し、基板上に厚み０．３μｍの無機絶縁パターンを形成した。
【００３８】スクリーン版と印刷台との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し高圧にするために、スクリーン版と印刷台との間にインバータにてモーターの回転数を２０Hzに設定したブロアーにてエアーを供給した。７ｃｐｓと非常に低粘度のインクを使用して基板上にパターン印刷をすることができた。
【００３９】［実施例２］ステンレス２００メッシュのスクリーンメッシュを使用し、製版したスクリーン印刷用のスクリーン版を使用し、図４のようにスクリーン版上にインク塗布部にて銀ペーストを塗布後、スキージにてスクリーン版上部のインクを取り除いた後、加工基板との隙間を０．２ミリに設定した高圧ガス吹き付けノズルを使用し、圧力０．２ＭＰａの高圧エアーを使用してガラス基板に吹き付けガラス基板上に銀ペーストによる配線パターンを形成した。
【００４０】銀ペーストは株式会社ナミックス製の銀ペーストを使用した。
【００４１】スクリーン版と印刷台との間のガス圧をスクリーン版の高圧ガス吹き付けノズル側のガス圧と比較し高圧にするために、スクリーン版と印刷台との間にインバータにてモーターの回転数を３０Hzに設定したブロアーにてエアーを供給した。
【００４２】
【発明の効果】電子部品等に配線パターン等の印刷を行うパターン印刷において、スクリーン印刷に使用するスクリーン版を使用し、スクリーン版内のスクリーンメッシュ内に供給したインクを高圧ガス吹き付けノズルより吹き付けることにより被加工物を非接触で印刷することにより、被加工物を汚すことなくパターン印刷を行うことを可能とし、さらに低粘度インク及び凹部への印刷も可能とした。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５００４８８９９３
【氏名又は名称】神田 真治
|
| 【出願日】 |
平成１３年１２月２５日（２００１．１２．２５） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−１９１５８８（Ｐ２００３−１９１５８８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月９日（２００３．７．９） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３９１２２１（Ｐ２００１−３９１２２１） |
|