印刷装置的刮板、印刷装置以及印刷方法.pdf

本发明的目的在于，提供刮取性良好、容易制造、成本低的印刷装置的刮板、印刷装置以及印刷方法。本发明，以通过使先端部(22a)沿着配置在基板(W)上的型版(7)的表面进行滑动来扩展型版(7)上的糊剂从而将糊剂涂敷到基板(W)上的印刷装置的刮板作为对象。本发明的刮板，由钢铁制的展伸材构成，该刮板的先端部(22a)，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，该薄身状的先端部(22a)的厚度(Ta)设定为40～120μm而长度(La)设定为0.5mm以上。

1.  一种印刷装置的刮板，通过使先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂，以将糊剂涂敷到基板上，其特征在于：
由钢铁制的展伸材构成，
所述先端部，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，
该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上。

2.  一种印刷装置，通过使刮板的先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂，以将糊剂涂敷到基板上，其特征在于：
所述刮板，由钢铁制的展伸材构成，
所述刮板的先端部，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，
该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上。

3.  一种印刷方法，通过使刮板的先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂，以将糊剂涂敷到基板上，其特征在于：
作为所述刮板，采用由钢铁制的展伸材构成、先端部通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状、该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上的刮板。

印刷装置的刮板、印刷装置以及印刷方法
技术领域
本发明涉及将型版上的糊剂扩展以将糊剂印刷到基板上的印刷装置的刮板、印刷装置以及印刷方法。
背景技术
以往，已知有如下的网版印刷装置，即，将网版印刷用的型版(遮片)重叠在设置于印刷位置的基板上，利用刮板将供给到型版上的糊状焊料等糊剂一边刮取一边扩展，由此，将糊剂通过型版上所形成的开口部(图案孔)印刷(涂敷)到基板的规定位置上。
上述那样的印刷装置之中，例如公开在专利文献1的印刷装置，其通过将用于刮取糊状焊料的刮板的先端部形成为比基端部薄的薄身状，从而增加刮板先端部的弯曲弹性系数，提高刮板先端部对型版的紧贴性。采用该印刷装置，即使基板上的型版上有起伏(弯曲)时，也能够减少刮板的刮取不良例如糊状焊料残留等。
另一方面，对基板的印刷面上搭载CSP(chip scale package)或微小电子元件芯片的位置涂敷糊状焊料时，有必要利用小间距的印刷图案进行涂敷，而且较为理想的是，使糊状焊料的涂敷量少于其它部分。此时，以往，多采用使用将对应于CSP搭载位置的部分(CSP部)的厚度形成得较薄的型版(半蚀刻遮片)来进行印刷的印刷方法。
半蚀刻遮片，为了减少涂敷到CSP部等的糊状焊料的容积，通过规定的蚀刻处理(半蚀刻)，将对应于上述CSP部的部分的厚度形成得比型版的其它部分的厚度要薄。即，CSP部等部位上，形成有相对于周围部分凹陷的凹部。此时，为了将正确的焊料图案印刷到基板上，不管在没有凹部的部分，还是在存在凹部的部分，都必须使刮板正确地抵接于遮片表面。然而，在具有凹部的半蚀刻部分，使刮板沿着遮片的表面正确地抵接、紧贴是尤为困难的。因此，若如上述专利文献1所示的以往的刮板那样，只通过将刮板先端部形成得较薄以加大弯曲弹性，会产生无法充分地确保刮板对型版的紧贴性，难以获得良好的刮取性的问题。
而且，上述专利文献1的刮板，尽管其自身厚度较薄，但其先端部还要进一步加工成极薄，因而必须利用高精度的微细加工技术进行制造，所以还存在制造困难，制造成本增加的问题。
专利文献1：日本专利公开公报特开平8-112892号
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供能够获得良好的刮取性，而且易于制造，能够降低制造成本的印刷装置的刮板、以及使用该刮板的印刷装置及印刷方法。
这样的技术课题，通过具备下述结构的本发明的印刷装置的刮板予以解决。
即，本发明的印刷装置的刮板，是通过使先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂以将糊剂涂敷到基板上的印刷装置的刮板，其特征在于：由钢铁制的展伸材构成，上述先端部，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上。
另外，上述课题，通过具备上述刮板的本发明的印刷装置、以及使用该刮板的本发明的印刷方法，也同样予以解决。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式所涉及的网版印刷装置的整体结构图。
图2是放大表示实施方式的印刷装置的刮板周围的剖视图。
图3是表示应用于实施方式的印刷装置的刮板的背面图。
图4是放大表示实施方式的刮板的薄身状先端部的侧视图。
图5是通过与本发明有关的实验例获得的、表示薄身状先端部的厚度和焊料残留厚度之间的关系的图表。
图6是通过与本发明有关的实验例所获得的、表示薄身状先端部的长度和焊料残留厚度之间的关系的图表。
具体实施方式
图1是表示本发明一实施方式所涉及的网版印刷装置的整体结构图。如图1所示，该印刷装置，包括，具有基座1的印刷装置主体2、用于支撑印刷电路基板W的基板支撑组件3、将基板W搬入该基板支撑组件3中以及从该基板支撑组件3中搬出基板W的一对传送带3A、3A。
基板支撑组件3，具有设置在基座1上的升降转动台4。该升降转动台4，通过未图示的移动机构，沿着传送带3A搬送基板W的方向即X轴方向(与图1的纸面正交的方向)、与X轴方向在水平面内正交的Y轴方向(图1的左右方向)、Z轴方向(上下方向)、以及R轴方向(围绕Z轴转动的方向)可移动地受到支撑。
印刷装置主体2中，设置有向Y轴方向的一侧开放且俯视时呈“コ”形的框架2b，该框架2b，通过竖立设置在基座1的四角上的支柱2a，支撑于基座1上。
在框架2b上固定有型版7。即，型版7，其四周被框部件8所保持，而且该框部件8通过螺栓等固定件固定在框架2b上。
并且，在型版7的上方，设置有刮板机构5。该刮板机构5，作为其基本的结构要素，包括：分别固定在框架2b的X轴方向两侧的边部的、沿Y轴方向延伸的轨道部件5a；以横跨两轨道部件5a的状态予以安装，通过未图示的移动装置的驱动，沿着轨道5a移动的横梁部件5b；向型版7上供给糊状焊料的焊料供给装置(省略图示)；用于刮取并且扩展型版7上的糊状焊料的一对刮板22、22；设置在横梁部件5b上，并且分别升降驱动一对刮板22、22的刮板升降装置10。
各个刮板22、22，在刮板机构5内，如后面所详述，分别保持于刮板保持架20(参照图2)。
而且，在基座1上的基板支撑组件3的侧方，设置有清洗组件16。该清洗组件16，在设于装置中央(Y轴方向的中央)的印刷位置和基座1的侧方部的待机位置(如图1所示位置)之间可进行移动。该清洗组件16，能够与基板支撑组件3进行连接，而且根据需要与基板支撑组件3连接，从而能够与基板支撑组件3一同在印刷位置和待机位置之间进行移动。
在上述结构的印刷装置中，首先，通过升降转动台4的运作，将基板支撑组件3设定到规定的基板接受位置，沿着传送带3A搬送过来的基板W被交接到基板支撑组件3上。
接着，基板支撑组件3移动到型版7的下侧，进行基板W的对型版的在水平方向(X、Y方向)以及转动方向(R方向)上的定位，并且通过提升基板W，使基板W重叠在型版7的印刷区域的背面侧，从而使基板W以该状态设置在规定的印刷位置上。
如此设置完基板W之后，通过刮板机构5的运作，将刮板22、22配置到水平面内的规定的作业开始位置，并且通过刮板升降装置10的运作，将刮板22、22配置到规定的高度位置，即刮板22、22的先端部抵接于型版7的高度位置上。接着，在糊状焊料从上述焊料供给装置供给到型版7上之后，通过刮板机构5，驱动刮板22、22。由此，刮板22、22，在Y轴方向上一边往复移动，一边交替地沿着型版7的表面进行滑动，于是，糊状焊料被刮板22、22刮取而沿着型版7的表面扩展。这样，糊状焊料填充到型版7上所形成的开口部(图案孔)中，从而涂敷(印刷)到基板W上的规定位置上。
在糊状焊料涂敷到基板W上之后，通过刮板升降装置10的运作，提升刮板22、22，使之回复到原来的位置，基板支撑组件3移动到能够送出基板W的位置，基板W沿着传送带3A从基板支撑组件10被搬出，由此，结束对一个基板W的一连串的印刷作业。
另外，进行了规定次数的印刷操作后，通过使清洗组件16与基板支撑组件3连接，将清洗组件16从待机位置拉出到印刷位置，来进行型版7的清洗。
下面，对使用于本实施方式的刮板22及其周围结构进行详细说明。图2是放大表示本实施方式的印刷装置中的刮板机构5的刮板周围的剖视图。如图2所示，刮板22，保持于刮板保持架20，并且通过该刮板保持架20，装卸自如地安装于刮板升降装置10(参照图1)。另外，在本实施方式的印刷装置中，虽然设置有两个刮板22、22，但是各个刮板22、22的周围结构实质上相同，因而在下面的说明中，只对一方的刮板22及其周围结构进行说明，从而省略重复说明。
如图2～4所示，刮板22，呈沿X轴方向延伸的细长的长方形。
刮板22，具有用于刮取糊状焊料的先端部22a和，位于该先端侧22a的上侧的基端部22b。先端部22a，通过仅对其背面侧(图2以及图4中为右侧)进行切削、磨削等加工而形成为比基端部22b薄的薄身状。即，刮板22中对应于先端部22a的背面侧的部分，为通过机械加工而被去除的凹段部22c，上述先端部22a的厚度要比基端部22b薄上述凹段部22c的厚度(因此，在下面，有时将先端部22a特称为薄身状先端部22a)。由此，刮板22的正面侧(非加工面侧)，形成为从其薄身状先端部22a至基端部22b连续的平坦面，而背面侧(加工面侧)，则形成为先端部22a和基端部22b之间存在级差的阶梯面。
本实施方式中，薄身状先端部22a的厚度Ta，设定在40～120μm为宜，较为理想的是设定为90μm以下，更为理想的是设定为70μm以下为宜。即，如后述的实验例所明示，当该厚度Ta设定为上述特有的范围内时，薄身状先端部22a能够具有足够的弯曲弹性，因此，例如使该先端部22a在半蚀刻遮片(half-etching mask)上滑动时，能够使先端部22a切实地抵接于比周围凹陷的半蚀刻部的遮片表面，使先端部22a沿着遮片的表面切实地紧贴，从而能够获得良好的刮取性，而且还能够使先端部22a具有规定的强度，从而能够充分地确保刮板22的耐久性。换言之，如果厚度Ta过厚，则先端部22a的弯曲弹性不足，因此，刮板22的对型版7的紧贴性降低，发生糊状焊料残留等的不良情况，难以得到良好的刮取性。另一方面，如果厚度Ta过薄，则先端部22a的机械强度降低，因此，容易发生刮板22的破损或劣化，会降低其耐久性。
另外，上面所说的刮取性良好是指，即使是上述半蚀刻部那样的薄身遮片部上的焊料图案孔的内部中，也能够切实地填充焊料，并且在该填充之后，能够留下上述焊料图案孔内的焊料而干净地从遮片表面刮取多余的焊料。而且，由于具有这样的特性，因此能够正确地使印刷到基板W上的焊料的高度与遮片膜厚一致，能够在基板W上形成合适的焊料图案。
另外，薄身状先端部22a的长度(凹段部22c的长度)La，设定为0.5mm以上为宜，更为理想的是设定为3.0mm以下为宜。即，如后述的实验例所明示，当该长度La设定为上述特有的范围内时，与上述同样，能够充分地确保薄身状先端部22a的弯曲弹性从而获得良好的刮取性，而且还能够使先端部22a具有规定的强度，从而能够充分地确保刮板22的耐久性。换言之，如果长度La过短，则先端部22a的弯曲弹性不足，从而无法得到良好的刮取性。另一方面，如果长度La过长，则薄身区域在较广的范围上形成，因而先端部22a的机械强度下降，因此，容易发生刮板22的破损或劣化，会降低其耐久性。
作为刮板22的材料，可以使用冷轧钢板、热轧钢板等钢铁制的展伸材，例如具有优越的耐磨损性、韧性，通过冷轧、热轧制造的瑞典钢或不锈钢等的钢板可以合适地予以利用。另外，使用瑞典钢时，通过机械加工将刮板先端部22a形成为薄身状之后，实施Ni-P/SiC镀层等的电镀。
另一方面，如图2所示，用于保持刮板22的刮板保持架20，包括刮板保持架主体20a和固定板20b，其中，刮板保持架主体20a在下侧具有与刮板22接触的接触面21，固定板20b用于固定刮板22。于是，在使刮板22的基端部背面侧重叠于刮板保持架主体20a的接触面21，而且使固定板20b重叠于刮板22的基端部正面侧的状态下，将螺栓26插入刮板保持架主体20a的螺栓孔24中，使其与固定板20b的螺纹孔25螺合，从而利用刮板保持架主体20a以及固定板20b可以在厚度方向上夹住刮板22并予以固定。
另外，刮板保持架20的刮板保持架主体20a以及固定板20b，均由铝合金等轻金属构成，在X轴方向上具有细长的形状，以在刮板22的长度方向的范围上能够保持该刮板22。
在刮板保持架20的刮板保持架主体20a的上部，形成有与刮板升降装置10抵接的抵接面27。如图2所示，在使该抵接面27抵接于安装板12的安装面12a的状态下，将螺栓28插入该安装板12的螺栓孔中，并将其拧进刮板保持架主体20a的上部中，从而将刮板保持架20固定于刮板升降装置10。由此，刮板22，通过刮板保持架20固定于刮板升降装置10。
另外，本实施方式中，刮板22的先端部22a的正面侧(非加工面侧)为刮取面，该刮取面为前面侧，如图2所示，刮板22以设置成前倾姿势的状态，沿型版7的表面进行滑动。
具备上述结构的刮板22的本实施方式的印刷装置中，作为型版7，即使使用具有局部地凹陷的CSP部等半蚀刻部的半蚀刻遮片，也能够使刮板22的薄身状先端部22a正确地沿着型版7的表面进行滑动，从而能够获得良好的刮取性。
即，若利用通常的刮板沿着半蚀刻遮片移动糊状焊料时，由于刮板先端部的弯曲弹性不足，因此，在CSP部等凹部处，刮板的先端部无法切实地进入，导致糊状焊料的残留，从而会产生因所涂敷的糊状焊料过多或过少而引起的印刷不良。
对此，本实施方式的印刷装置中，由于将刮板22的先端部22a形成为薄身状，因而能够使该先端部22a具有良好的弹性以及柔性。因此，当使刮板22沿着半蚀刻遮片进行滑动时，刮板先端部22a切实地进入CSP部，因而能够显著地减少糊状焊料的残留，可不多不少地将焊料涂敷到基板W上。因此，能够高精度地对基板W印刷焊料图案，其结果，在后工序的元件安装处理中，能够以良好的精度安装极小的电子元件，从而能够提供高质量的安装基板。
此外，本实施方式中，通过仅对刮板22的先端部22a的一面侧(背面侧)进行机械加工而将该先端部22a形成为薄身状，因此，能够容易进行薄身加工。即，仅对先端部22a的背面侧进行机械加工时，能够将由平坦面构成的刮板22的正面侧作为加工时的基准面(支撑面)来对先端部22a的背面侧进行加工，因此，能够提高机械加工的精度，能够精度良好地且简单地对厚度进行管理。由于能够精度良好地且简单地进行机械加工，因而容易制造刮板22，并且能够降低其制造成本。而且，由于只对刮板先端部22a的一面进行机械加工，因此，对一面仅进行一次的加工即可完成薄身加工的处理，与例如分别对两面进行总共两次加工时相比，能够更加简单地制造刮板22，能够进一步降低其制造成本。
而且，由于能够以良好的精度地对先端部22a的厚度进行管理，因而能够切实地制造尺寸精度高的刮板22，防止生产出的每一刮板在质量上出现偏差，从而可进一步提高其质量。
此外，本实施方式中，由于将先端部22a的非加工面侧作为前面侧来使刮板22在型版7上进行滑动，因此，能够进一步提高刮板22的耐久性。即，如果将先端部22a的加工面侧(形成有凹段部22c的背面侧)作为前面侧来使刮板22在型版7上进行滑动，先端部22a便基于滑动时的阻力向非加工面侧(正面侧)弯曲，基于该弯曲，产生使如图4所示的刮板22的先端部22a和基端部22b之间的夹角部22d扩开的拉伸应力(撕裂应力)。若作用有此种拉伸应力，则会在夹角部22d产生裂纹，使刮板22过早劣化而导致其耐久性下降。
对此，本实施方式中，通过将先端部22a的非加工面侧(正面侧)作为前面侧来使刮板22在型版7上进行滑动，因而先端部22a基于滑动时的阻力向加工面侧(背面册)弯曲。因此，在刮板22的先端部22a和基端部22b之间的夹角部22d上，产生使该夹角部22d闭合的压缩应力。因此，能够有效地防止夹角部22d发生裂纹，防止刮板22的过早劣化从而能够提高耐久性。
<实验例1>
下面，对与本发明的刮板的数值限定的技术意义有关的实验例进行说明。
刮板材料(长351.5mm、高40mm、厚0.22mm)采用在不锈钢(SUS420)上以10μm的厚度施加有Ni/P镀层的材料，通过机械加工仅切削该刮板材料的下端缘(先端部)的一面侧(背面侧)，从而准备具有薄身状先端部的刮板样品。此时，分别准备了使薄身状先端部的厚度Ta在40～140μm的范围内以10μm作变化的刮板样品。另外，各个刮板样品的薄身状先端部的长度La为一定，设定为1.5mm。
而且，在与上述实施方式相同的印刷装置中，安装半蚀刻遮片，然后依次安装上述各个刮板样品，并且依次进行印刷处理。
另外，安装在印刷装置上的半蚀刻遮片的CSP部的大小(面积)为15mm×15mm，级差(凹部深度)为50μm。
如此进行印刷处理，并对每个刮板样品测定CSP部中的糊状焊料残留厚度(μm)，如图5所示，在图中表示了刮板的薄身状先端部厚度(μm)和焊料残留厚度(μm)之间的关系。
从图5的图示可知，当使用薄身状先端部的厚度Ta为120μm以下的刮板时，焊料残留厚度极端地减少。即，刮板先端部能够切实地进入CSP部，正确地刮取糊状焊料，能够进行高精度的印刷。尤其是当使用薄身状先端部的厚度为90μm以下的刮板时，焊料残留厚度显著减少，若进一步使用70μm以下的刮板时，焊料残留厚度实质上无法确认，能够获得良好的刮取性。
<实验例2>
采用与上述同样的刮板材料并进行同样的加工，分别准备了使薄身状先端部的长度La在0.1～3.3mm的长度范围内以0.1mm作变化的刮板样品。另外，各个刮板样品的薄身状先端部的厚度Ta为一定，设定为50μm。
接着，与上述同样，利用各个刮板样品进行印刷处理，并对每个刮板样品测定CSP部中的糊状焊料残留厚度(μm)，如图6所示，在图中表示了刮板的薄身状先端部长度(mm)和焊料残留厚度(μm)之间的关系。
从图6的图示可知，当使用薄身状先端部的长度La为0.5mm以上的刮板时，焊料残留厚度实质上无法确认，刮板先端部能够切实地进入CSP部，正确地刮取糊状焊料，能够进行高精度的印刷。
综合上述实验例1、2进行评价可知：作为印刷装置的焊料刮取用的刮板，若使用薄身状先端部的厚度Ta为120μm以下，较为理想的是90μm以下，更为理想的是70μm以下，并且长度La为0.5mm以下的刮板时，能够均匀且正确地刮取型版上的糊状焊料，能够获得良好的刮取性。
另外，上述实验例中虽没有记载，不过，在薄身状先端部的厚度为40μm未满的刮板中，由于其薄身状先端部的厚度过薄，因而机械强度下降，薄身状先端部容易发生破损或劣化，难以获得足够的耐久性。
如根据上述实施方式所述，本发明的印刷装置的刮板，是通过使先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂以将糊剂涂敷到基板上的印刷装置的刮板，其特征在于：由钢铁制的展伸材构成，上述先端部，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上。
采用该结构，通过将刮板的先端部形成为薄身状，能够使该先端部具有适当的弯曲弹性，因此，能够使刮板的先端部正确地紧贴型版的表面进行滑动，能够减少糊剂的残留，获得良好的刮取性。而且，由于只对刮板的先端部的一面进行机械加工，因而与对两面进行机械加工时相比，能够容易地进行加工。因此，能够容易地制造刮板，并且能够降低其制造成本。
另外，本发明的印刷装置，是通过使刮板的先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂以将糊剂涂敷到基板上的印刷装置，其特征在于：上述刮板，由钢铁制的展伸材构成，上述刮板的先端部，通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状，该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上。
采用该结构，能够提供具有与上述的印刷装置的刮板相同效果的印刷装置。
另外，本发明的印刷方法，是通过使刮板先端部沿着配置在基板上的型版的表面进行滑动，来扩展型版上的糊剂以将糊剂涂敷到基板上的印刷方法，其特征在于：作为上述刮板，采用由钢铁制的展伸材构成、先端部通过仅对该先端部的一面进行机械加工而形成为薄身状、该薄身状的先端部的厚度设定为40～120μm而长度设定为0.5mm以上的刮板。
采用该结构，能够提供具有与上述的印刷装置的刮板相同效果的印刷方法。