電子業界におけるスクリーン印刷ロゴ スクリーン印刷を工業上利用する際の、確度の高いパターン設計方法についての記事。 線幅補正やスケーリング ( Scaling ) 、および効率のよい設計方法を概説。

電子業界におけるスクリーン印刷技術/パターン設計

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設計

印刷パターンの設計について、記載します。
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スクリーン印刷を行うにあたっては、印刷する図柄・パターンを作図・決定しなければなりません。もちろん 型紙を抜くように 手で作成していくこともできますが、産業上はCAD(Computer Aided Design) を利用して作図していきます。

スクリーン印刷では、基本的にはCADで設計されたパターン通り印刷されます。 しかし、厳密な測定をするとわかりますが、 線の幅やピッチ寸法などはわずかにずれます。
電子機器などの工業製品では、このわずかなズレが致命的となり得ますので、様々な努力をしてズレを小さくしていきます。
その一つを設計時に行うことが一般的です。

印刷線幅印刷線幅

印刷線幅が1mm以上あるような場合には、CAD設計線幅と印刷線幅は概ね等しくなります。
概ね等しいというのは、CAD設計線幅1mmに対して例えば±5%程度の精度という意味です。


しかし、印刷線幅が0.5mm以下になってきますとかなり精度が悪くなってきます。
例えば設計値0.1mmであれば0.15mmになったり、0.08mmになったりしますので精度は±50%くらいとなってしまいます。
そして、線幅が太って0.15mmになるか、細って0.08mmになるかは、印刷インクや印刷条件によってまったく違ってしまいます。


そのため、予め実験などによって線幅がどの程度変化するかを求めておき、変化量の分だけ設計値を大きくしたり小さく したりして補正します。
印刷した際の線幅がどのように変化するかは、印刷インクや印刷条件に左右されますので、補正量を求める実験の時には、実際のインクや 印刷条件で行う必要があります。

このような場面でよく使用されるシミュレーション技法もずいぶん一般的になってきていますが、スクリーン印刷を シミュレーションで再現することはごく限定的な内容であることが多いようです。
例えば、R.Durairaj et al  や Flingsk G.P. et al  の文献では、スクリーン印刷時のペーストに働くずり速度、ずり応力などを格子ボルツマン法によって解析しています。


CADとシミュレーションツールとの間で形状・回路図などのデータを連携し、CADで作画したデータからそのままシミュレーション 結果を出すことも一部ツールでは可能ですが、スクリーン印刷での利用は困難です。

ピッチ寸法ピッチ寸法

ピッチ寸法というのは、印刷パターンの外枠外形寸法と表現すればよいでしょうか。
CAD設計寸法に対して印刷寸法が大きくなるケースが多いようですが、小さくなる場合ももちろんあります。
これも予め実験によってどの程度変化するかを求めておき、設計値で補正します。


通常はX方向とY方向に分けて考えます。
このときの補正の率(設計値÷実験値)は、Scaling Factor などと呼称され、主として印刷製版の条件と印刷装置の条件に左右されます。


通常は、ステンレスメッシュの製版で0.9999〜1.0001程度、ポリエステルメッシュの製版で0.999〜1.001程度になることが多いようです。

補正その他

以上でも不十分な場合にはさらに補正を掛けるケースもあります。
複雑な補正を掛ける場合には 通常のCADのオペレーションでは操作が煩雑すぎて非現実的になってきます。
例えば、Y方向の補正率を X方向の位置xの関数とするような場合です。


このような場合には、CADのマクロ言語を利用して配列コマンドを自動化したり、プログラミングを行ってCADのデータ ファイルを直接出力したりすることで対応可能となります。


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