JP3829612B2 - Solder bump forming apparatus, solder bump forming method, solder paste printing apparatus, and solder paste printing method - Google Patents

Solder bump forming apparatus, solder bump forming method, solder paste printing apparatus, and solder paste printing method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの電極に半田ペーストを印刷して半田バンプを形成する半田バンプ形成装置および半田バンプ形成方法ならびに半田ペースト印刷装置および半田ペースト印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品や基板などのワークの電極に半田の突出電極である半田バンプを形成する方法として、半田成分を半田ペーストとして電極上に供給し電極に半田接合する方法が知られている。この方法は、電極上に半田粒子を含有した半田ペーストを印刷により供給し、次いで加熱により半田粒子を溶融させて電極に接合することにより電極上に半田バンプを形成するものである。電極上に半田ペーストを供給する方法としては、スクリーン印刷が広く用いられる。半田バンプのようなファインピッチパターンに対しては、マスクプレートの下面にワークを密着させた状態で印刷を行うコンタクト印刷が用いられる。ここで半田バンプを効率よく形成するためには、半田ペーストを印刷するスクリーン印刷をできるだけ高速で行うことが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクリーン印刷においては印刷後の版抜きに時間を要することから、電極上に半田ペーストを高速で安定して印刷することが難しい。このため、従来の半田ペーストを用いて半田バンプを形成する方法には、効率よく安定した品質のバンプ形成が困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、効率よく安定した品質の半田バンプの形成が行える半田バンプ形成装置および半田バンプ形成方法ならびに半田ペースト印刷装置および半田ペースト印刷方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半田バンプの形成装置は、ワークの電極上に半田ペーストを印刷した後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成装置であって、ワークを保持するワーク保持部と、保持されたワークに対して半田ペーストをマスクプレートに設けられたパターン孔を介して印刷する印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプレートの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てるスキージと、このスキージをマスクプレート面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するスキージ移動手段とを備え、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定される。
【０００６】
請求項２記載の半田バンプの形成方法は、ワークの電極上に半田ペーストを印刷した後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法であって、ワーク保持部に保持されたワークに対して半田ペーストを印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートの上面にスキージを当接させてこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当て、このスキージをマスクプレート上面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するものであり、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定される。
請求項３記載の半田ペースト印刷装置は、ワークの電極上に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷装置であって、ワークを保持するワーク保持部と、保持されたワークに対して半田ペーストをマスクプレートに設けられたパターン孔を介して印刷する印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプレートの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てるスキージと、このスキージをマスクプレート面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するスキージ移動手段とを備え、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定される。
請求項４記載の半田ペースト印刷方法は、ワークの電極上に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷方法であって、ワーク保持部に保持されたワークに対して半田ペーストを印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートの上面にスキージを当接させてこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当て、このスキージをマスクプレート上面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するものであり、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定される。
【０００７】
本発明によれば、ワークに対して半田ペーストをオフコンタクト印刷により印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てた状態で摺動させ、パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷することにより、オフコンタクト印刷を用いて効率よくしかも安定した印刷精度で半田ペーストを印刷することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の印刷部のスクリーンマスクの斜視図、図３は本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の印刷部のスクリーンマスクの開孔パターンの説明図、図４は本発明の実施の形態１の半田ペースト印刷方法の工程説明図、図５は本発明の実施の形態１の半田ペースト印刷方法における半田印刷量の説明図、図６は本発明の実施の形態１の半田バンプ形成方法の工程説明図である。
【０００９】
まず図１を参照して半田バンプ形成装置の構造を説明する。図１において、基台１上には印刷部２およびリフロー部３が配設されている。印刷部２について説明する。基台１上にはＸテーブル５およびＹテーブル６より成る移動テーブルが配設されており、Ｙテーブル６にはベースプレート７が装着されている。ベースプレート７には、ロッド９およびガイド８を組合せた昇降ガイド部が立設されており、ロッド９の上端部には昇降プレート１１が結合されている。
【００１０】
昇降プレート１１はベースプレート７上に配置された昇降機構１０によって昇降し、昇降プレート１１上にはワークとしての基板１６を保持する基板保持部１２が装着されている。またベースプレート７の両端部には柱部材１３が立設されており、柱部材１３の上端部はコンベア機構を有する基板搬送部１４Ａを支持している。基板搬送部１４Ａの上流側（図１において左側）には、同様のコンベア機構を有する搬入部１５が設けられており、図外のローダから供給された基板１６は搬入部１５によって印刷部２に搬入される。Ｘテーブル５を駆動させることにより基板搬送部１４Ａは矢印ａ方向に移動し、これにより基板搬送部１４Ａは搬入部１５と連結される。搬入部１５上を上流側から搬送された基板１６は、この状態で基板搬送部１４Ａ上に乗り移る。
【００１１】
基板搬送部１４Ａの上方には、スクリーンマスク１７を備えたスクリーン印刷機構が配設されている。スクリーンマスク１７の上方には印刷ヘッド１９を水平移動させる移動テーブル１８が設けられている。印刷ヘッド１９は、シリンダ２０によって上下動する一対のスキージ２１を備えている。基板１６をスクリーンマスク１７のマスクプレート１７ａの下方に位置させ、昇降機構１０を駆動すると基板保持部１２に保持された基板１６は所定高さまで上昇し、その位置で保持される。
【００１２】
そしてマスクプレート１７ａ上に半田粒子などの固形半田成分をフラックス中に混入した半田ペーストを供給し、スキージ２１をマスクプレート１７ａ上に下降させる。これによりスキージ２１はマスクプレート１７ａの上面に当接し、マスクプレート１７ａを下方に撓ませて基板１６の上面に押し当てる。この状態で移動テーブル１８を駆動することにより、スキージ２１はマスクプレート１７ａ上で摺動する。これにより、基板１６における印刷部位に対応してマスクプレート１７ａに設けられたパターン孔１７ｄ（図４（ｂ），（ｃ）参照）を介して基板１６上に半田ペーストが印刷される。
【００１３】
すなわち、本実施の形態に示すスクリーン印刷機構は、基板保持部１２に保持されたワークである基板１６に対して、マスクプレート１７ａを密着させることなくオフコンタクト印刷で半田ペーストを印刷する。移動テーブル１８は、スキージ２１を移動させるスキージ移動手段となっている。
【００１４】
ここで図２を参照して、スクリーンマスク１７の構造について説明する。図２に示すように、スクリーンマスク１７はマスクプレート１７ａをテンション膜１７ｃを介して矩形枠のホルダ１７ｂに保持させた構造となっており、鎖線で示す矩形枠Ａは、基板１６において半田ペーストが印刷される印刷範囲に対応したパターン孔の形成範囲を示している。形成範囲内には、円形のパターン孔１７ｄが格子状に多数形成されている。
【００１５】
ここで、パターン孔１７ｄの開孔パターンについて、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、マスクプレート１７ａにおいてパターン孔１７ｄが形成された形成範囲を部分的に示すものである。ここで、パターン孔１７ｄの大きさ、すなわち開孔面積は全てのパターン孔について一定ではなく、図３（ｂ）に示すように印刷方向（矢印Ｃ方向）に平行な両側の端部近傍の帯状範囲Ｂにおいては、開孔面積ｅは、マスクプレート１７ａの端部側（矢印ｄ側）に向かって減少するような開孔パターンとなっている。すなわち、帯状範囲Ｂ内の各パターン孔の開孔面積は、形成範囲内の中央部分のパターン孔１７ｄの開孔面積ｅ１から端部側へ向かって順次ｅ２，ｅ３，ｅ４に減少する。
【００１６】
ここで、帯状範囲Ｂの幅および開孔面積ｅ２，ｅ３，ｅ４の減少度合いは、後述するようにオフコンタクト印刷においてマスクプレート１７ａが基板１６の表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定される。このような開孔パターンを採用することにより、後述するようにオフコンタクト印刷における半田印刷量のばらつきを防止することができる。
【００１７】
次にリフロー部３について説明する。図１において基台１上の印刷部２の下流側には、加熱室３ａが設けられており、加熱室３ａには基板搬送部１４Ｂが水平方向に配設されている。印刷部２のＸテーブル５を駆動させて基板搬送部１４Ａを矢印ｂ方向に移動させることにより、基板搬送部１４Ａは基板搬送部１４Ｂと連結され、基板搬送部１４Ａ上の基板１６は基板搬送部１４Ｂ上へ乗り移ることが可能となる。加熱室３ａ内の基板搬送部１４Ｂの上方には、ヒータ２３およびファン２４が配設されている。
【００１８】
印刷部２から受け渡された基板１６は、基板搬送部１４Ｂ上を搬送される間にヒータ２３によって加熱される。これにより、印刷された半田ペーストが基板の電極に半田接合され、半田バンプが形成される。半田バンプ形成後の基板１６は、基板搬送部１４Ｂから搬出部に乗り移り、下流側へ搬出される。
【００１９】
この半田バンプの形成装置は上記の様に構成されており、以下半田バンプの形成方法について説明する。まず図３を参照して、印刷部２において行われるスクリーン印刷について説明する。ここでは、基板１６に形成された電極１６ａ上に半田ペースト２２が印刷される。図１に示すように、基板１６を保持した基板保持部１２を、予め半田ペースト２２が供給されたマスクプレート１７ａの下方の所定位置に位置決めする。
【００２０】
この所定位置は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、電極１６ａの位置がマスクプレート１７ａの各パターン孔１７ｄの位置に合致する位置である。そして基板保持部１２を上昇させて、基板１６の上面をマスクプレート１７ａの装着レベルＬよりも下方に所定高さｈだけ隔てられた高さ位置に位置決めする（図１の二点鎖線参照）。そしてマスクプレート１７ａに対して、シリンダ２０のロッド２０ａの下端に結合されたスキージ２１を下降させると、マスクプレート１７ａは下方に撓み、スキージ２１の下端部はマスクプレート１７ａを基板１６に押し付ける。この状態で、スキージ２１を水平方向に移動させることにより、半田ペースト２２は掻き寄せられてマスクプレート１７ａのパターン孔１７ｄの内部に充填される。
【００２１】
そして図４（ｂ）に示すように、スキージ２１の先端部がパターン孔１７ｄ上を移動する際に、パターン孔１７ｄの内部に充填された半田ペースト２２ａは、電極１６ａ上に印刷される。この後図４（ｃ）に示すように、スキージ２１が通過した後には、マスクプレート１７ａは元の装着レベルＬに復帰する方向に変位するため、パターン孔１７ｄ内にあった半田ペースト２２ａを電極１６ａ上に残したまま、マスクプレート１７ａのみが基板１６から離隔する。
【００２２】
図５（ａ）は、上述のオフコンタクト印刷過程における印刷部２のスキージ２１に沿った断面（印刷方向と直行する方向の断面）を示している。図５（ａ）に示すように、マスクプレート１７ａは、周縁部が４辺ともテンション膜によってホルダ１７ｂによって拘束された状態にあるため、スキージ２１でマスクプレート１７ａを下方に撓ませた状態では、マスクプレート１７ａの張力によって基板１６の端部周辺ではスキージ２１が部分的に持ち上げられ、マスクプレート１７ａと基板１６との間に隙間が生じる。
【００２３】
このため、オフコンタクト印刷においてスキージ２１によってパターン孔１７ｄを介して電極１６ａ上に半田ペースト２２ａを印刷する際には、基板１６との間に隙間が生じた分だけ半田ペーストが余分に印刷される。したがって、全てのパターン孔１７ｄのサイズが等しく同一開孔面積であれば、基板１６との隙間が大きい端部側の電極１６ａほど多くの半田ペーストが印刷されることになる。
【００２４】
しかしながら、本実施の形態に示すマスクプレート１７ａの開孔パターンは、前述のようにマスクプレート１７ａと基板１６との間に隙間が生じる範囲に対応して設定された帯状範囲Ｂにおいて、パターン孔１７ｄの開孔面積ｅが端部側へ向かって減少するように設定されていることから、隙間が増大することに依る半田ペーストの増大と開孔面積の減少とが相殺されて、半田ペーストの体積ｖは一定体積ｖ１に近い変動範囲内に保たれる。したがって、基板１６の全範囲にわたって印刷量が均一な、安定した品質の半田印刷を行うことができる。またオフコンタクト印刷では、版抜きのための時間を必要としないことから、１枚の基板について短時間で印刷を行うことができ、印刷品質を確保しつつ印刷作業の効率を向上させることを可能としている。
【００２５】
このようにしてスクリーン印刷が行われ、図６（ａ）に示すように電極１６ａ上に半田ペースト２２ａが印刷された基板１６は印刷部２からリフロー部３へ移動する。そこで図６（ｂ）に示すようにヒータ２３によって加熱されることにより、半田ペースト２２ａ中の半田成分が溶融する。この後溶融半田が電極１６ａに半田接合されて固化することにより、図６（ｃ）に示すように電極１６ａ上には半田バンプ２２ｂが形成される。この半田バンプの形成過程において、基板１６の各電極１６ａ上には半田ペーストが均一に印刷されているので、形成される半田バンプ２２ｂはばらつきのない均一な大きさとなる。
【００２６】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の半田バンプ形成装置の正面図、図８は本発明の実施の形態２の半田バンプ形成方法の工程説明図である。上記実施の形態１では、半田ペーストが印刷された基板１６をそのままリフロー工程に送る例を示したが、本実施の形態２では半田ペーストが印刷された基板１６へ半田ボールを搭載してより大きなサイズの半田バンプを形成するものである。
【００２７】
図７において、基台１上の印刷部２とリフロー部３の間には、ボール搭載部４が配設されている。ボール搭載部４には、基台１上にベースプレート７を支持する支持台２５が設けられている。ベースプレート７及びこれに装着されている部分（符号７〜１３で示す部分）は印刷部２と同様の構成で基板保持部１２を昇降自在に支持し、基板搬送部１４Ｃを支持している。印刷部２のＸテーブル５を駆動させて基板搬送部１４Ａを矢印ｂ方向に移動させることにより、基板搬送部１４Ａは基板搬送部１４Ｃと連結され、基板搬送部１４Ａ上の基板１６は基板搬送部１４Ｃ上へ乗り移ることが可能となる。
【００２８】
基板搬送部１４Ｃの上方には、ボール搭載機構が配設されている。ボール搭載機構は２基のＹ軸テーブル２６上に架設されたＸ軸テーブル２７を備えており、Ｘ軸テーブル２７にはＺ軸テーブル２８が結合されている。Ｚ軸テーブル２８には昇降ブロック２９が装着され、昇降ブロック２９の下端部には半田ボールを移載する移載ヘッド３０が装着されている。
【００２９】
基板搬送部１４Ｃ上に基板１６を位置させ、昇降機構１０によって基板保持部１２を上昇させることにより、基板１６は所定高さ位置に保持される。図外のボール供給部より半田ボールを吸着してピックアップし、半田ボールを吸着保持した状態でボール搭載部４まで移動した移載ヘッド３０を基板１６上に下降させ、吸着状態を解除することにより、基板１６上には半田ボールが移載される。
【００３０】
次に半田バンプの形成方法について説明する。図８（ａ）に示すように、基板１６の各電極１６ａ上には半田ペースト２２ａが印刷されている。この基板１６に対し、図８（ｂ）に示すように半田ボール３１を吸着して保持した移載ヘッド３０を位置合わせして下降させ、半田ボール３１の吸着を解除することにより、図８（ｃ）に示すように電極１６ａに印刷された半田ペースト２２ａ上に半田ボール３１が搭載される。
【００３１】
この後半田ボール３１が搭載された基板１６はリフロー部３に送られ加熱される。これにより、半田ペースト２２ａ中の半田成分および半田ボール３１が溶融し、電極１６ａに半田接合されて半田バンプ３１ａが形成される。この実施の形態２では、実施の形態１と比較して電極１６ａ上に半田ボール３１の分だけ多くの半田量が供給されているため、より大きなサイズの半田バンプ３１ａが形成される。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークに対して半田ペーストをオフコンタクト印刷により印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てた状態で摺動させ、パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するようにしたので、オフコンタクト印刷を用いて効率よくしかも安定した印刷精度で半田ペーストを印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の印刷部のスクリーンマスクの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の半田バンプ形成装置の印刷部のスクリーンマスクの開孔パターンの説明図
【図４】本発明の実施の形態１の半田ペースト印刷方法の工程説明図
【図５】本発明の実施の形態１の半田ペースト印刷方法における半田印刷量の説明図
【図６】本発明の実施の形態１の半田バンプ形成方法の工程説明図
【図７】本発明の実施の形態２の半田バンプ形成装置の正面図
【図８】本発明の実施の形態２の半田バンプ形成方法の工程説明図
【符号の説明】
１６ 基板
１７ スクリーンマスク
１７ａ マスクプレート
１７ｄ パターン孔
２１ スキージ
２２、２２ａ 半田ペースト
２２ｂ、３１ａ 半田バンプ
ｅ 開孔面積[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solder bump forming apparatus, a solder bump forming method, a solder paste printing apparatus, and a solder paste printing method for printing a solder paste on an electrode of a work to form a solder bump.
[0002]
[Prior art]
As a method for forming solder bumps, which are solder protruding electrodes, on electrodes of a workpiece such as an electronic component or a substrate, a method is known in which a solder component is supplied onto the electrode as a solder paste and soldered to the electrode. In this method, a solder paste containing solder particles is supplied onto an electrode by printing, and then the solder particles are melted by heating and bonded to the electrode to form solder bumps on the electrode. Screen printing is widely used as a method for supplying solder paste onto the electrodes. For fine pitch patterns such as solder bumps, contact printing is used in which printing is performed in a state where a work is brought into close contact with the lower surface of the mask plate. Here, in order to efficiently form solder bumps, it is desirable to perform screen printing for printing solder paste as fast as possible.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in screen printing, since it takes time to remove the plate after printing, it is difficult to stably print the solder paste on the electrodes at high speed. For this reason, the conventional method of forming solder bumps using a solder paste has a problem that it is difficult to form bumps of stable quality with high efficiency.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solder bump forming apparatus, a solder bump forming method, a solder paste printing apparatus, and a solder paste printing method capable of efficiently and stably forming solder bumps of a quality.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The solder bump forming apparatus according to claim 1 is a solder bump forming apparatus that forms a solder bump on an electrode by printing a solder paste on an electrode of a workpiece and then heating and melting a solid solder component in the solder paste. A workpiece holding unit for holding the workpiece, and a printing unit for printing the solder paste on the held workpiece through a pattern hole provided in the mask plate. The printing unit is parallel to the printing direction. A mask plate in which the pattern hole is arranged in an opening pattern in which the opening area of the pattern hole decreases toward the end side in the band-like range near the ends on both sides, and the top surface of the mask plate A squeegee that presses the mask plate against the upper surface of the work, and the work is passed through the pattern hole by sliding the squeegee along the mask plate surface. And a squeegee moving means for printing solder paste on the electrodes, the degree of reduction of the opening area, ranges mask plate is lifted from the surface of the workpiece in the off-contact printing to print without adhering the mask plate to the work and It is determined based on the generated gap amount .
[0006]
The solder bump forming method according to claim 2 is a solder bump forming method in which after solder paste is printed on a workpiece electrode, a solid solder component in the solder paste is heated and melted to form a solder bump on the electrode. In the printing step of printing the solder paste on the work held by the work holding part, the opening area of the pattern hole is directed toward the end part in the band-like range near the end parts on both sides parallel to the printing direction. The squeegee is brought into contact with the upper surface of the mask plate on which the pattern holes are arranged in the decreasing opening pattern, the mask plate is pressed against the upper surface of the workpiece, and the squeegee is slid along the upper surface of the mask plate to thereby through a pattern hole is intended for printing the solder paste on the electrodes of the work, the degree of reduction of the opening area, the work of the mask plate Mask plate in the off-contact printing for printing without contact is determined based on a range and generating a gap weight lifted from the surface of the workpiece.
4. The solder paste printing apparatus according to claim 3, wherein the solder paste printing apparatus prints the solder paste on the electrode of the work, the work holding section holding the work, and the solder paste for the held work as a mask plate. A printing section that prints through the pattern holes provided in the printing hole, and the printing section has an opening area of the pattern holes toward the end side in a band-like range near the end portions on both sides parallel to the printing direction. A mask plate in which pattern holes are arranged in a decreasing aperture pattern, a squeegee that abuts the upper surface of the mask plate and presses the mask plate against the upper surface of the workpiece, and slides the squeegee along the mask plate surface. through the pattern holes by moving a squeegee moving means for printing solder paste on the electrodes of the work, the reduction of the open area Fit is determined based on the scope and development gap amount mask plate in the off-contact printing to print without adhering the mask plate to the workpiece is lifted from the surface of the workpiece.
The solder paste printing method according to claim 4 is a solder paste printing method for printing a solder paste on an electrode of a work, and in the printing process for printing the solder paste on a work held by a work holding part, printing is performed. A squeegee is brought into contact with the upper surface of the mask plate in which the pattern holes are arranged in an opening pattern in which the opening area of the pattern holes decreases toward the end side in the band-like range near both ends parallel to the direction. The mask plate is pressed against the upper surface of the workpiece, and the squeegee is slid along the upper surface of the mask plate to print a solder paste on the electrode of the workpiece through the pattern hole . The degree of reduction is determined when the mask plate is in the off-contact printing mode where the mask plate is printed without contacting the workpiece. It is determined based on the scope and development gap size lifted from the surface.
[0007]
According to the present invention, in the printing process in which the solder paste is printed on the workpiece by off-contact printing, the opening area of the pattern hole is directed toward the end side in the belt-like range near the end portions on both sides parallel to the printing direction. Off-contact printing is achieved by sliding the mask plate on which the pattern holes are arranged with the decreasing opening pattern pressed against the upper surface of the workpiece and printing the solder paste on the workpiece electrodes via the pattern holes. The solder paste can be printed efficiently and with stable printing accuracy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a solder bump forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a screen mask of a printing unit of the solder bump forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a screen mask opening pattern of a printing unit of the solder bump forming apparatus according to the first embodiment, FIG. 4 is a process explanatory diagram of the solder paste printing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a process explanatory diagram of the solder bump forming method according to the first embodiment of the present invention.
[0009]
First, the structure of the solder bump forming apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a printing unit 2 and a reflow unit 3 are disposed on a base 1. The printing unit 2 will be described. A moving table including an X table 5 and a Y table 6 is disposed on the base 1, and a base plate 7 is mounted on the Y table 6. The base plate 7 is provided with an elevating guide portion that is a combination of the rod 9 and the guide 8, and an elevating plate 11 is coupled to the upper end portion of the rod 9.
[0010]
The elevating plate 11 is moved up and down by an elevating mechanism 10 disposed on the base plate 7, and a substrate holding unit 12 that holds a substrate 16 as a work is mounted on the elevating plate 11. Further, column members 13 are erected on both ends of the base plate 7, and the upper end portions of the column members 13 support a substrate transport portion 14 </ b> A having a conveyor mechanism. A carry-in unit 15 having a similar conveyor mechanism is provided on the upstream side (left side in FIG. 1) of the substrate transport unit 14A, and the substrate 16 supplied from a loader (not shown) is transferred to the printing unit 2 by the carry-in unit 15. It is brought in. By driving the X table 5, the substrate transport unit 14 </ b> A moves in the direction of the arrow a, whereby the substrate transport unit 14 </ b> A is connected to the carry-in unit 15. The board | substrate 16 conveyed on the carrying-in part 15 from the upstream transfers to the board | substrate conveyance part 14A in this state.
[0011]
A screen printing mechanism including a screen mask 17 is disposed above the substrate transport unit 14A. A moving table 18 for moving the print head 19 horizontally is provided above the screen mask 17. The print head 19 includes a pair of squeegees 21 that move up and down by a cylinder 20. When the substrate 16 is positioned below the mask plate 17a of the screen mask 17 and the elevating mechanism 10 is driven, the substrate 16 held by the substrate holding part 12 rises to a predetermined height and is held at that position.
[0012]
Then, a solder paste in which solid solder components such as solder particles are mixed in the flux is supplied onto the mask plate 17a, and the squeegee 21 is lowered onto the mask plate 17a. As a result, the squeegee 21 comes into contact with the upper surface of the mask plate 17a, and the mask plate 17a is bent downward and pressed against the upper surface of the substrate 16. By driving the moving table 18 in this state, the squeegee 21 slides on the mask plate 17a. As a result, the solder paste is printed on the substrate 16 through the pattern holes 17d (see FIGS. 4B and 4C) provided in the mask plate 17a corresponding to the printing site on the substrate 16.
[0013]
That is, the screen printing mechanism shown in the present embodiment prints the solder paste by off-contact printing without bringing the mask plate 17a into close contact with the substrate 16 that is the work held by the substrate holding unit 12. The moving table 18 is squeegee moving means for moving the squeegee 21.
[0014]
Here, the structure of the screen mask 17 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the screen mask 17 has a structure in which a mask plate 17a is held by a rectangular frame holder 17b via a tension film 17c. The pattern hole formation range corresponding to the print range to be printed is shown. A large number of circular pattern holes 17d are formed in a lattice shape within the formation range.
[0015]
Here, the opening pattern of the pattern holes 17d will be described with reference to FIG. FIG. 3A partially shows the formation range in which the pattern hole 17d is formed in the mask plate 17a. Here, the size of the pattern hole 17d, that is, the opening area is not constant for all the pattern holes, and as shown in FIG. 3B, a band shape near the ends on both sides parallel to the printing direction (arrow C direction). In the range B, the opening area e is an opening pattern that decreases toward the end side (arrow d side) of the mask plate 17a. In other words, the opening area of each pattern hole in the band-shaped range B decreases sequentially from the opening area e1 of the pattern hole 17d at the central portion in the formation range to e2, e3, and e4 toward the end side.
[0016]
Here, the width of the belt-like range B and the degree of decrease in the aperture areas e2, e3, e4 are determined based on the range in which the mask plate 17a is lifted from the surface of the substrate 16 and the amount of generated gap in off-contact printing, as will be described later. Is done. By adopting such an opening pattern, it is possible to prevent variations in the amount of solder printing in off-contact printing, as will be described later.
[0017]
Next, the reflow unit 3 will be described. In FIG. 1, a heating chamber 3a is provided on the downstream side of the printing unit 2 on the base 1, and a substrate transport unit 14B is disposed in the horizontal direction in the heating chamber 3a. By driving the X table 5 of the printing unit 2 and moving the substrate transport unit 14A in the direction of arrow b, the substrate transport unit 14A is connected to the substrate transport unit 14B, and the substrate 16 on the substrate transport unit 14A is connected to the substrate transport unit. It is possible to transfer to 14B. A heater 23 and a fan 24 are disposed above the substrate transfer section 14B in the heating chamber 3a.
[0018]
The substrate 16 delivered from the printing unit 2 is heated by the heater 23 while being transported on the substrate transport unit 14B. As a result, the printed solder paste is soldered to the electrodes of the substrate, and solder bumps are formed. The board 16 after the solder bumps are formed is transferred from the board transfer section 14B to the carry-out section and carried out downstream.
[0019]
The solder bump forming apparatus is configured as described above, and a solder bump forming method will be described below. First, screen printing performed in the printing unit 2 will be described with reference to FIG. Here, the solder paste 22 is printed on the electrode 16 a formed on the substrate 16. As shown in FIG. 1, the substrate holding part 12 holding the substrate 16 is positioned at a predetermined position below the mask plate 17a to which the solder paste 22 has been supplied in advance.
[0020]
As shown in FIGS. 4B and 4C, the predetermined position is a position where the position of the electrode 16a matches the position of each pattern hole 17d of the mask plate 17a. Then, the substrate holding part 12 is raised, and the upper surface of the substrate 16 is positioned at a height position separated by a predetermined height h below the mounting level L of the mask plate 17a (see the two-dot chain line in FIG. 1). When the squeegee 21 coupled to the lower end of the rod 20a of the cylinder 20 is lowered with respect to the mask plate 17a, the mask plate 17a bends downward, and the lower end portion of the squeegee 21 presses the mask plate 17a against the substrate 16. In this state, by moving the squeegee 21 in the horizontal direction, the solder paste 22 is scraped and filled into the pattern holes 17d of the mask plate 17a.
[0021]
As shown in FIG. 4B, when the tip of the squeegee 21 moves on the pattern hole 17d, the solder paste 22a filled in the pattern hole 17d is printed on the electrode 16a. Thereafter, as shown in FIG. 4C, after the squeegee 21 passes, the mask plate 17a is displaced in a direction to return to the original mounting level L, so that the solder paste 22a in the pattern hole 17d is transferred to the electrode. Only the mask plate 17a is separated from the substrate 16 while remaining on the substrate 16a.
[0022]
FIG. 5A shows a cross section (cross section in a direction perpendicular to the printing direction) along the squeegee 21 of the printing unit 2 in the above-described off-contact printing process. As shown in FIG. 5A, since the mask plate 17a is in a state where all the four sides are constrained by the holder 17b by the tension film, in a state where the mask plate 17a is bent downward by the squeegee 21, The squeegee 21 is partially lifted around the edge of the substrate 16 by the tension of the mask plate 17a, and a gap is formed between the mask plate 17a and the substrate 16.
[0023]
For this reason, when the solder paste 22a is printed on the electrode 16a via the pattern hole 17d by the squeegee 21 in the off-contact printing, the solder paste is printed by an amount corresponding to the gap between the substrate 16 and the squeegee 21. . Therefore, if all the pattern holes 17d are equal in size and have the same opening area, more solder paste is printed on the end-side electrode 16a having a larger gap with the substrate 16.
[0024]
However, the hole pattern of the mask plate 17a shown in the present embodiment has a pattern hole 17d in the band-shaped range B set corresponding to the range in which a gap is generated between the mask plate 17a and the substrate 16 as described above. Since the opening area e is set to decrease toward the end side, the increase in the solder paste and the decrease in the opening area due to the increase in the gap are offset, and the volume of the solder paste v is kept within the fluctuation range close to the constant volume v1. Therefore, it is possible to perform solder printing with a stable quality with a uniform printing amount over the entire range of the substrate 16. In addition, since off-contact printing does not require time for plate removal, printing can be performed on a single substrate in a short time, and the efficiency of printing operations can be improved while ensuring print quality. It is said.
[0025]
Screen printing is performed in this way, and the substrate 16 on which the solder paste 22a is printed on the electrode 16a as shown in FIG. 6A moves from the printing unit 2 to the reflow unit 3. Therefore, as shown in FIG. 6B, the solder component in the solder paste 22a is melted by being heated by the heater 23. Thereafter, the molten solder is soldered to the electrode 16a and solidified, whereby solder bumps 22b are formed on the electrode 16a as shown in FIG. 6C. In this solder bump formation process, since the solder paste is uniformly printed on each electrode 16a of the substrate 16, the solder bumps 22b to be formed have a uniform size without variation.
[0026]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a front view of the solder bump forming apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a process explanatory diagram of the solder bump forming method according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, an example is shown in which the substrate 16 on which the solder paste is printed is sent to the reflow process as it is. However, in this second embodiment, solder balls are mounted on the substrate 16 on which the solder paste is printed, so that the larger size is obtained. A size solder bump is formed.
[0027]
In FIG. 7, a ball mounting unit 4 is disposed between the printing unit 2 and the reflow unit 3 on the base 1. The ball mounting portion 4 is provided with a support base 25 that supports the base plate 7 on the base 1. The base plate 7 and the parts (parts indicated by reference numerals 7 to 13) attached to the base plate 7 support the substrate holding unit 12 so as to be movable up and down, and support the substrate transport unit 14C with the same configuration as the printing unit 2. By driving the X table 5 of the printing unit 2 and moving the substrate transport unit 14A in the direction of arrow b, the substrate transport unit 14A is connected to the substrate transport unit 14C, and the substrate 16 on the substrate transport unit 14A is connected to the substrate transport unit. It is possible to transfer to 14C.
[0028]
A ball mounting mechanism is disposed above the substrate transfer unit 14C. The ball mounting mechanism includes an X axis table 27 installed on two Y axis tables 26, and a Z axis table 28 is coupled to the X axis table 27. A lift block 29 is attached to the Z-axis table 28, and a transfer head 30 for transferring solder balls is attached to the lower end of the lift block 29.
[0029]
By positioning the substrate 16 on the substrate transport unit 14C and raising the substrate holding unit 12 by the lifting mechanism 10, the substrate 16 is held at a predetermined height position. By picking up and picking up a solder ball from a ball supply unit (not shown), the transfer head 30 moved to the ball mounting unit 4 with the solder ball sucked and held is lowered onto the substrate 16 to release the sucked state. The solder balls are transferred onto the substrate 16.
[0030]
Next, a method for forming solder bumps will be described. As shown in FIG. 8A, a solder paste 22 a is printed on each electrode 16 a of the substrate 16. As shown in FIG. 8B, the transfer head 30 that holds and holds the solder balls 31 is positioned and lowered with respect to the substrate 16 to release the pickup of the solder balls 31. As shown in c), the solder balls 31 are mounted on the solder paste 22a printed on the electrodes 16a.
[0031]
Thereafter, the substrate 16 on which the solder balls 31 are mounted is sent to the reflow unit 3 and heated. As a result, the solder component and the solder ball 31 in the solder paste 22a are melted and soldered to the electrode 16a to form the solder bump 31a. In the second embodiment, as compared with the first embodiment, a larger amount of solder is supplied on the electrode 16a by the amount of the solder ball 31, so that a solder bump 31a having a larger size is formed.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the printing process in which the solder paste is printed on the workpiece by off-contact printing, the opening area of the pattern hole is directed toward the end side in the belt-like range near the end portions on both sides parallel to the printing direction. Since the mask plate on which the pattern holes are arranged with the decreasing opening pattern is slid while pressed against the upper surface of the work, the solder paste is printed on the electrode of the work through the pattern holes. Solder paste can be printed efficiently and with stable printing accuracy using contact printing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a solder bump forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a screen mask of a printing unit of the solder bump forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. Explanatory drawing of the opening pattern of the screen mask of the printing part of the solder bump formation apparatus of Embodiment 1 of FIG. 4 is process explanatory drawing of the solder paste printing method of Embodiment 1 of this invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the solder printing amount in the solder paste printing method according to the first embodiment. FIG. 6 is a process explanatory diagram of the solder bump forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a front view of the forming apparatus. FIG. 8 is a process explanatory diagram of the solder bump forming method according to the second embodiment of the present invention.
16 Substrate 17 Screen mask 17a Mask plate 17d Pattern hole 21 Squeegee 22, 22a Solder paste 22b, 31a Solder bump e Opening area

Claims (4)

ワークの電極上に半田ペーストを印刷した後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成装置であって、ワークを保持するワーク保持部と、保持されたワークに対して半田ペーストをマスクプレートに設けられたパターン孔を介して印刷する印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプレートの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てるスキージと、このスキージをマスクプレート面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するスキージ移動手段とを備え、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定されることを特徴とする半田バンプ形成装置。A solder bump forming apparatus for forming a solder bump on an electrode by heating and melting a solid solder component in the solder paste after printing the solder paste on the electrode of the work, and a work holding unit for holding the work, and holding A printed portion for printing a solder paste on a patterned workpiece through a pattern hole provided in a mask plate, and the printed portion has the pattern in a band-like range near both end portions parallel to the printing direction. A mask plate in which pattern holes are arranged in an opening pattern in which the opening area of the holes decreases toward the end side, and a squeegee that abuts the upper surface of the mask plate and presses the mask plate against the upper surface of the workpiece The squeegee prints the solder paste on the electrode of the work through the pattern hole by sliding the squeegee along the mask plate surface. A motion means, the degree of reduction of the opening area is determined based on a range and generating a gap weight mask plate in the off-contact printing to print without adhering the mask plate to the workpiece is lifted from the surface of the workpiece the solder bump forming apparatus characterized by that. ワークの電極上に半田ペーストを印刷した後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法であって、ワーク保持部に保持されたワークに対して半田ペーストを印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートの上面にスキージを当接させてこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当て、このスキージをマスクプレート上面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するものであり、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定されることを特徴とする半田バンプ形成方法。A method for forming a solder bump in which a solder bump is formed on an electrode by heating and melting a solid solder component in the solder paste after printing the solder paste on the electrode of the work. In the printing process of printing the solder paste, the pattern holes are arranged in an opening pattern in which the opening area of the pattern holes decreases toward the end side in the band-like range near the ends on both sides parallel to the printing direction. A squeegee is brought into contact with the upper surface of the mask plate, the mask plate is pressed against the upper surface of the workpiece, and the squeegee is slid along the upper surface of the mask plate to apply solder paste to the electrode of the workpiece through the pattern hole. It is intended to print, the degree of reduction of the opening area prints without adhering the mask plate to the work Ofukonta Forming solder bumps wherein the mask plate in preparative printing is determined based on a range and generating a gap weight lifted from the surface of the workpiece. ワークの電極上に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷装置であって、ワークを保持するワーク保持部と、保持されたワークに対して半田ペーストをマスクプレートに設けられたパターン孔を介して印刷する印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプレートの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当てるスキージと、このスキージをマスクプレート面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するスキージ移動手段とを備え、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定されることを特徴とする半田ペースト印刷装置。A solder paste printing apparatus for printing a solder paste on an electrode of a work, wherein the solder paste is printed through a pattern hole provided in a mask plate on a work holding unit for holding the work and the held work. The printing portion has a pattern hole in an opening pattern in which the opening area of the pattern hole decreases toward the end portion in a band-like range near the end portions on both sides parallel to the printing direction. A mask plate, a squeegee that abuts the upper surface of the mask plate and presses the mask plate against the upper surface of the work, and a work that passes through the pattern hole by sliding the squeegee along the mask plate surface. and a squeegee moving means for printing solder paste on the electrodes, the degree of reduction of the opening area, close contact with the mask plate to the work Solder paste printing apparatus characterized by mask plate is determined based on a range and generating a gap weight lifted from the surface of the workpiece in the off-contact printing to print without. ワークの電極上に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷方法であって、ワーク保持部に保持されたワークに対して半田ペーストを印刷する印刷工程において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレートの上面にスキージを当接させてこのマスクプレートを前記ワークの上面に押し当て、このスキージをマスクプレート上面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するものであり、前記開孔面積の減少の度合いは、マスクプレートをワークに密着させることなく印刷するオフコンタクト印刷においてマスクプレートがワークの表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づいて決定されることを特徴とする半田ペースト印刷方法。A solder paste printing method for printing a solder paste on an electrode of a work, and in a printing process for printing a solder paste on a work held by a work holding part, a strip shape in the vicinity of both ends parallel to the printing direction The squeegee is brought into contact with the upper surface of the mask plate on which the pattern holes are arranged in an opening pattern in which the opening area of the pattern holes decreases toward the end in the range, and the mask plate is pressed against the upper surface of the workpiece. The solder paste is printed on the electrode of the work through the pattern hole by sliding the squeegee along the upper surface of the mask plate. Range and occurrence of the mask plate being lifted from the workpiece surface in off-contact printing without printing Solder paste printing method characterized in that it is determined on the basis of between amount.
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