CN114132053B - 一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及丝网印刷技术领域，具体涉及一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，包括：印台，用于放置印刷基材；图形钢网印刷版，配置有预设透墨网孔，与印刷基材的被印刷面间隙设置；刮板，用于在图形钢网印刷版覆印料后，向印刷基材压抵图形钢网印刷版，向被印刷面印制印刷层；丝网，设置在图形钢网印刷版与被印刷面之间。本发明采用丝网与钢网印刷版组合的印胶模式，无图形丝网用于保证胶水不发生侧壁溢胶，而有图形钢网印刷版则用于确保印刷图形的转移，从而在保证印胶质量的情况下使印胶装置能够更长时间工作，降低网版的清洗频率，提高印胶的生产效率。

Description

一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置

技术领域

本发明涉及丝网印刷技术领域，具体涉及一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置。

背景技术

丝网印刷技术广泛应用于普通承载物印刷、特殊油墨印刷、高科技防伪印刷、集成电路印刷、晶圆级先进封装印刷、太阳能光伏印刷、印刷电路版(PCB：Printed CircuitBoards)印刷、显示面板印刷等商业和工业应用领域。

丝网印刷属于孔版印刷，它与平印、凸印、凹印一起被称为四大印刷方法。丝网印刷是使用丝网，油墨(或胶水)和刮板将模版设计转移到平坦表面上的过程。特别是在高端制造领域，因其精度好、效率高、成本低等优点，不仅直接应用于集成电路制造领域，还广泛应用于先进封装、晶圆级像传感器、印刷电路板、显示面板、高亮LED照明、微机电器件等泛半导体制造领域。

丝网印刷基本原理是利用丝网印版图文部分网孔透油墨或胶水，非图文部分网孔不透墨或胶水的基本原理进行印刷，印刷时在丝网印版一端上倒入油墨或胶水，用刮印刮板在丝网印版上的油墨或胶水部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油墨或胶水在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。由于油墨或胶水的粘性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮板移动而移动，由于丝网印版与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网印版通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力，由于回弹力的作用，使丝网印版与承印物只呈移动式线接触，而丝网印版其它部分与承印物为脱离状态，使油墨或胶水与丝网发生断裂运动，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物，当刮板刮过整个版面后抬起，同时丝网印版也抬起，至此为一个印刷行程。

由于油墨或胶水在印胶过程中的粘度等特性变化比较激烈，从而造成印胶过程的有效印胶时间比较短或印胶质量难以确保，在印胶质量保证的情况下印胶生产效率受到很大的制约，印胶网版清洗频繁，从而造成有效印胶时间损失严重，用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置生产效率低下。

此外，由于油墨或胶水在印胶过程中粘度变化比较激烈，虽然通过回流槽或吸胶装置能及时移除大部分粘度较大的残胶，但是会提高油墨或胶水的使用量，增加了印刷成本，特别是针对一些特殊图案或者被印刷物，全幅面印刷更是增加了胶水的浪费比例。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，针对油墨或胶水在印胶过程中的粘度等特性变化比较激烈，从而造成印胶过程的有效印胶时间比较短或印胶质量难以确保，在印胶质量保证的情况下印胶生产效率受到很大的制约，印胶网版清洗频繁，从而造成有效印胶时间损失严重，生产效率低下的问题，采用丝网与钢网印刷版组合的印胶模式，无图形丝网用于保证胶水不发生侧壁溢胶，而有图形钢网印刷版则用于确保印刷图形的转移，从而在保证印胶质量的情况下使印胶装置能够更长时间工作，降低钢网印刷版的清洗频率，提高印胶的生产效率。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，包括：

印台，用于放置印刷基材；

图形钢网印刷版，配置有预设透墨网孔，与所述印刷基材的被印刷面间隙设置；

刮板，用于在所述图形钢网印刷版覆印料后，通过向所述印刷基材压抵所述图形钢网印刷版，在所述被印刷面印制印刷层；

丝网，设置在所述图形钢网印刷版与所述被印刷面之间。

进一步的，所述丝网配置为无图形丝网。

进一步的，所述丝网印刷装置还包括丝网更换系统；丝网更换系统包括第一转轴和第二转轴；所述第一转轴与第二转轴平行设置，用于在所述图形钢网印刷版与所述印台之间滚动设置所述无图形丝网。

进一步的，所述刮板上设置有至少一个出胶口，各所述出胶口的出胶量可调。

进一步的，所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括基材运输模块，用于运输所述基材至所述印台上并完成对准。

进一步的，所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括工作腔体，所述印台、图形钢网印刷版和刮板均设置在所述工作腔体内；所述丝网印刷装置还包括基材与钢网印刷版对准系统；所述对准系统用于在所述印刷基材上到印台上后，将所述印刷基材与钢网印刷版进行精确对准。

进一步的，所述工作腔体上设置有图形钢网印刷版进出口。

进一步的，所述工作腔体内还设置有缓存单元，用于存放印刷完后的所述印刷基材；

所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括上料腔体；所述上料腔体固定在所述工作腔体上并与所述工作腔体导通，用于放置所述印刷基材。

进一步的，所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括横梁和底座；所述刮板设置在所述横梁上，可做出接近或离去所述印台的运动；所述横梁设置在所述底座上，可沿所述底座上的导轨做出平行于所述印台的运动。

进一步的，所述印刷基材为晶圆级玻璃、平板型玻璃、晶圆级模封物、平板型模封物、晶圆级硅片、太阳能基板或PCB板，所述印料为墨水、胶水或用于晶圆级玻璃与CIS晶圆键合的键合胶。

采用上述技术方案，本发明还能够带来以下有益效果：

由于胶水粘度变化激烈，回收后的残胶无法重复使用，导致残胶大部分被浪费。而遗留在钢网印刷版上的残胶会影响后续印刷质量，又导致了网版清洗次数的上升。本发明的刮板上设置有至少一个出胶口，各出胶口的出胶量可调，因此支持出胶位置和出胶量实时调节的方式，有效提高了胶水的使用比例，降低残胶量，从而降低了印刷成本，并且降低钢网印刷版的清洗频率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置的结构示意图；

图2为本发明另一具体实施方式中一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中AB胶混合后在室温下(22度左右)的粘度变化趋势曲线图；

其中：1、印台；2、刮板；3、基材运输模块；4、工作腔体；5、缓存单元；6、图形钢网印刷版；7、预对准及检测模块；8、上料腔体；9、晶圆级玻璃进出口。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在本发明的一个实施例中，提出一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，如图1所示，包括：

印台1，用于放置印刷基材；

图形钢网印刷版6，配置有预设透墨网孔，与印刷基材的被印刷面间隙设置；

刮板2，用于在图形钢网印刷版6覆印料后，向印刷基材压抵图形钢网印刷版6，向被印刷面印制印刷层；

丝网，设置在图形钢网印刷版6与被印刷面之间。

在本实施例中，丝网配置为无图形丝网。

在本实施例中，丝网印刷装置还包括丝网更换系统；丝网更换系统包括第一转轴和第二转轴；第一转轴与第二转轴平行设置，用于在图形钢网印刷版6与印台1之间滚动设置无图形丝网，以将有胶水的丝网移除，移入清洁的丝网，从而等效于移除上一轮印刷过程中残留在丝网上的胶水，为下一轮印刷提供清洁的丝网。该丝网可以每印刷一次基材就通过转轴移除，也可以多次印刷后移除，以兼顾印刷质量和印刷成本之间的平衡。

在本实施例中，刮板2上设置有一个或多个出胶口，各出胶口的出胶量可调。

在本实施例中，用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括基材运输模块3，用于完成基材预对准并运输基材至印台1上。

在本实施例中，用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括工作腔体4，印台1、图形钢网印刷版6、刮板2和对准系统均设置在工作腔体4内。

在本实施例中，工作腔体4上设置有图形钢网印刷版6进出口。

在本实施例中，印刷基材为圆晶级玻璃，印料为晶圆级玻璃与CIS晶圆的键合胶。

在一个实施例中，如图2所示，工作腔体4内还设置有缓存单元5，用于存放印刷完后的印刷基材；

本实施例的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括上料腔体8，上料腔体8固定在工作腔体4上并与工作腔体4导通，用于放置印刷基材。本实施例的基材自上料腔体8至印台1、自印台1至缓存单元5的运输均由基材运输模块3完成。

本实施例的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括刮板运动装置、横梁、横梁运动装置和底座；横梁上设置有垂直于印台1的刮板导轨，刮板2安装在刮板导轨上，刮板运动装置用于带动刮板沿刮板导轨移动；底座上设置有两组相互平行的水平向导轨，两组相互平行的水平向导轨所处平面平行于印台1；横梁运动装置用于带动刮板2架沿两组相互平行的导轨移动。印刷基材设置在印台1和丝网之间。

本实施例以晶圆级图像传感器(CIS：CMOS Image Sensor)键合胶涂敷为例进行说明，需要说明的是，本示例仅是为述说方便进行限定，并不表示限缩本发明于此一固定应用领域，只要是与本实施例类似的油墨或胶水常温下粘度变化比较快的丝网印刷工艺均在此一发明专利范围之内。

CMOS图像传感器是数字摄像头的重要组成部分，其成像的原理是通过光敏器件进行感光，从而将光信号转换为电信号，然后输出图像。目前主流的CIS芯片封装技术包括：CSP(Chip Scale Package)、COB(Chip On Board)及FC(Flip Chip)。其中CSP是指芯片尺寸封装和芯片核心尺寸基本相同的芯片封装技术，目前普遍应用在中低端图像传感器的Wafer level(晶圆级)封装方面。CSP封装技术一般是将图像传感器芯片正面作为感光窗口，使用晶圆级玻璃(芯片正面的透光盖板)与晶圆通过键合胶进行键合，并在晶圆的图像传感器芯片之间使用围墙隔开，然后在研磨后的晶圆的焊盘区域，通过制作焊盘表面连接的(或焊盘面内孔侧面环金属连接的)硅穿孔(TSV：Through Silicon Via)或切割后焊盘侧面的T型金属来接触晶圆上的图像传感器芯片，并在晶圆背面延伸线路后制作焊球栅阵列(BGA：Ball Grid Array，BGA)，从而将芯片正面的焊盘通过一定的方式重新分布到芯片背面，实现与外界的互联，最后切割晶圆以形成单个密封空腔的图像传感器单元，后端通过表面贴装技术(SMT：Surface Mount Technology)形成模块组装结构。这样的封装形式大大提高了印刷电路板上的集成度，减小了电子器件的体积和重量，提高了产品的性能。该产品广泛应用于手机摄像头、安防摄像头等领域。

本实施例中的将晶圆级玻璃和CIS晶圆进行键合的键合胶一般采用双组分胶粘剂——AB混合胶(如EPOXY公司的353ND-T胶等)，AB胶混合后在室温下(22度左右)其粘度变化非常剧烈，因此胶混合后需要在短时间内(一般小于半小时)通过用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置在晶圆级玻璃的围墙上涂敷印刷完成，否则AB胶持续固化造成网版堵塞等现象，从而影响印刷质量，进而造成网版清洗频繁，与后续工序的工作节拍不相匹配，生产效率低。若是采用钢网印刷版印刷，则在AB胶粘度增大后不会出现堵塞问题，可以延长印胶时长，但是钢网印刷版由于主要用于粘度高的油墨或胶水的印刷，从而在AB胶混合后的早期由于胶的流动性大，容易出现钢网印刷版与晶圆级玻璃间发生胶水侧溢，从而影响印刷质量。

图3为AB胶混合后在室温下(22摄氏度左右)的粘度变化趋势曲线。从粘度变化趋势图来看，AB胶混合后在室温下粘度变化非常迅速，故本发明以AB胶此一特性为基础，公开了一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置及其方法，通过采用丝网与钢网印刷版组合的印胶模式，无图形丝网用于保证胶水不发生侧壁溢胶，而有图形钢网印刷版则用于确保印刷图形的转移，无图形的丝网可以每印刷一个晶圆级玻璃或若干个晶圆级玻璃后通过自动换网机构更换成干净的丝网，有图形的钢网印刷版则采用常规的网版安装方式，位于无图形丝网的上方，从而通过无图形丝网可以获得好的胶水侧壁控制和钢网印刷版不容易堵塞的特性，降低钢网印刷版的更换频率，提高了AB胶丝网印刷过程的有效印刷时长，大幅提升了AB胶丝网印刷的生产效率，降低了印刷钢网印刷版的清洗次数。

该装置处理相对传统丝网印刷设备增加了无图形丝网换网结构外，其他与钢网印刷版印刷装置基本相同，其包括：晶圆级玻璃进出口模块以及装置控制系统及人机界面等。其结构图如图3所示。晶圆级玻璃进出口模块用于将晶圆级玻璃放置于印台1。在本实施例中，基材运输模块3为机械手，基材运输模块3将玻璃传送至工作腔体4内的晶圆级玻璃进出口之后，工作腔体4内的丝网更换系统通过第一转轴和第二转轴旋转更换新的无图形丝网；同时，通过配置的对准系统，以确保晶圆级玻璃(印刷基材)上到印台1上后，将钢网印刷版与晶圆级玻璃进行精确对准，然后控制系统根据实际图形实时调整出胶口的水平位置和各出胶口的出胶量，完成晶圆级玻璃的图形印刷(也可以采用人工手动出胶的方式)。工作腔体4上设置有钢网印刷版进出口模块，主要用于图形钢网印刷版6进出的对外接口。在完成印制后，使用后的丝网通过丝网更换机构进行更新。

本实施例与实际印刷图形做匹配，实时调整出胶口的水平位置和出胶速度，避免全幅面出胶造成的油墨或胶水浪费，降低印刷成本。同时，由于对出胶速度和出胶位置准确控制，减少网版上胶水残余，进一步降低网版的清洗频率。出胶速度和出胶位置的调整为通用技术，此处不做赘述。本专利并不限缩于自动出胶模式，采用人工手动出胶的方式也在本专利保护范围之内。

本实施例所述的一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置及其方法通过将丝网印刷技术与钢网印刷版印刷技术的有机结合，解决胶水粘度变化快的印胶问题。工业生产中常用的AB胶水混合后，其粘度会发生快速的变化，从而造成丝网印刷的有效工作时间短，往往半小时以后丝网就会被堵塞；钢网印刷版印刷则主要用于粘度高的场合，如焊锡等的印刷，但是钢网印刷版印刷对于AB胶混合早期的印刷容易出现钢网印刷版与印刷工件间的侧壁溢胶，印刷质量无法满足生产要求。为此，本实施例采用丝网与钢网印刷版组合的印胶模式，无图形丝网用于保证胶水不发生侧壁溢胶，而有图形钢网印刷版则用于确保印刷图形的转移，从而在保证印胶质量的情况下使印胶装置能够更长时间工作，降低网版的清洗频率，提高印胶的生产效率。据初步估算，组合印胶模式下时长比常规丝网印胶方法效率提升5倍以上，并且胶水浪费比例降低30％，体现了非常好的生产效率和有益的经济效果。

在一个实施例中，如图2所示，用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还设置有预对准与检测模块7，可对晶圆级玻璃进行预对准、以及印刷完后进行检测。在本实施例中，通过配置对准系统，以确保印刷基材上到印台1上后，将印刷基材和钢网印刷版进行精确对准。

本装置实施例中，印刷基材可以是晶圆级玻璃、平板型玻璃、晶圆级模封物(moldcompound wafer)、平板型模封物(mold compound plate)、晶圆级硅片、太阳能基板或PCB板，但并不局限于此处所列举的，应当以实际工艺需求为准。

本装置实施例中，所述印料为墨水、胶水、银浆或各种类型的漆，但并不局限于此处所列举的，应当以实际工艺需求为准。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于，包括：

印台，用于放置印刷基材；

图形钢网印刷版，配置有预设透墨网孔，与所述印刷基材的被印刷面间隙设置；

刮板，用于在所述图形钢网印刷版覆印料后，通过向所述印刷基材压抵所述图形钢网印刷版，在所述被印刷面印制印刷层；

丝网，设置在所述图形钢网印刷版与所述被印刷面之间，配置为无图形丝网；

其中，所述丝网印刷装置还包括丝网更换系统；丝网更换系统包括第一转轴和第二转轴；所述第一转轴与第二转轴平行设置，用于在所述图形钢网印刷版与所述印台之间滚动设置所述无图形丝网。

2.根据权利要求1所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述刮板上设置至少一个出胶口，所述出胶口的出胶量可调。

3.根据权利要求1所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括基材运输模块，用于完成基材预对准并运输基材至印台上。

4.根据权利要求1所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括工作腔体，所述印台、图形钢网印刷版和刮板均设置在所述工作腔体内；所述丝网印刷装置还包括对准系统；所述对准系统用于在所述印刷基材上到印台上后，将所述印刷基材与钢网印刷版进行精确对准。

5.根据权利要求4所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述工作腔体上设置有图形钢网印刷版进出口。

6.根据权利要求4所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述工作腔体内还设置有缓存单元，用于存放印刷完后的所述印刷基材；

所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括上料腔体；所述上料腔体固定在所述工作腔体上并与所述工作腔体导通，用于放置所述印刷基材。

7.根据权利要求1所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置还包括横梁和底座；所述刮板设置在所述横梁上，可做出接近或离去所述印台的运动；所述横梁设置在所述底座上，可沿所述底座上的导轨做出平行于所述印台的运动。

8.根据权利要求1所述的用于粘度快速变化胶的丝网印刷装置，其特征在于：所述印刷基材为晶圆级玻璃、平板型玻璃、晶圆级模封物、平板型模封物、晶圆级硅片、太阳能基板或PCB板，所述印料为墨水、胶水或用于晶圆级玻璃与CIS晶圆键合的键合胶。

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