KR100659371B1 - 스크린인쇄방법 및 이를 이용한 스크린인쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수 개의 동일 칩접속패턴(1a)이 배치되어 이루어지는 워크(10)에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄하는 스크린인쇄방법 및 이를 이용한 스크린인쇄장치(100)에 관한 것으로, 스크린인쇄를 위한 스크린마스크(21)가 1개의 칩접속패턴(1a)을 커버하는 크기로 형성되고, 워크(10)에 형성된 칩접속패턴(1a)마다 스크린마스크(21)에 대한 위치결정을 실행하고, 해당 위치결정된 칩접속패턴(1a)에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄하는 것을 특징으로 한다.

칩접속패턴, 솔더페이스트, 워크, 더미워크, 스크린마스크, 스크린인쇄장치

Description

스크린인쇄방법 및 이를 이용한 스크린인쇄장치{SCREEN PRINTING MACHINE AND SCREEN PRINTING METHOD USING THE SAME}

도1a 내지 1c는 본 발명의 스크린인쇄방법과 스크린인쇄장치를 설명하는 도면으로, 도1a는 스크린인쇄장치(100)를 개략적으로 나타낸 측면도, 도1b는 워크(10)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도, 도1c는 스크린인쇄장치(100)에 이용되는 스크린마스크(21)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도.

도2a 및 2b는 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키기 위한 준비작업공정에서 최초 실행하는 더미워크(13)를 이용한 스크린인쇄공정을 나타내는 도면으로서, 도2a는 인쇄 전의 더미워크(13)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도, 도2b는 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치에서 더미워크(13)로의 스크린인쇄시의 상태를 나타낸 도면.

도3a 및 3b는 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키기 위한 준비작업공정에서 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키는 공정을 나타내는 도면으로서, 도3a는 솔더페이스트(3)가 인쇄된 더미워크(13)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도, 도3b는 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에서 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키는 상태를 나타낸 도면.

도4a 및 4b는 실제 워크(10)에 스크린인쇄하는 공정을 설명하기 위한 것으로 워크(10)에서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 고정화상처리카메라(53)의 시야위치로 이동하는 공정을 나타내는 도면으로서, 도4a는 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 이동시키는 상태를 나타낸 도면이고, 도4b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)이 시야위치로 이동되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

도5a 및 5b는 실제 워크(10)에 스크린인쇄하는 공정을 설명하기 위한 것으로 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 기준위치에 위치결정하는 공정을 나타내는 도면으로서, 도5a는 워크얼라이먼트장치부(50)의 위치설정에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 위치결정시키는 상태를 나타낸 도면이고, 도5b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)이 기준위치에 위치결정되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

도6a 및 도6b는 실제 워크(10)에 스크린인쇄하는 공정을 설명하기 위한 것으로 워크(10)에 있어 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)에 스크린인쇄하는 공정을 나타낸 도면으로서, 도6a는 스크린인쇄장치부(60)의 위치설정에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)에 스크린인쇄하는 상태를 나타낸 도면이고, 도6b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)에 솔더페이스트(3)가 스크린인쇄된 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

도7a 내지 7c는 종래의 스크린인쇄방법과 스크린인쇄장치를 설명하는 도면으로서, 도7a는 종래 스크린인쇄장치(90)를 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도로서 주요부를 부분적인 단면으로 나타낸 도면, 도7b는 워크(10)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도, 도7c는 스크린인쇄장치(90)에 이용하는 스크린마스크(20)를 개 략적으로 나타낸 평면도 및 단면도.

도8a 및 도8b는 종래 스크린인쇄방법과 스크린인쇄장치의 문제점을 설명하기 위한 것으로, 도8a는 다른 워크(11)를 개략적으로 나타낸 평면도, 도8b는 다른 워크(12)를 이용한 경우 정면에서 본 스크린(20) 부근을 개략적으로 나타낸 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 워크 13: 더미워크

21: 스크린 마스크 40: 테이블

50: 워크얼라이먼트장치부 60: 스크린인쇄장치부

70: 테이블이동장치부 100: 스크린인쇄장치

A1, A2: 얼라이먼트마크

본 발명은 복수 개의 동일 칩접속패턴이 배치되어 이루어지는 워크에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 스크린인쇄방법 및 이를 이용한 스크린인쇄장치에 관한 것이다.

프린트기판 등의 배선기판과 반도체칩을 접속하는 기술로서, 플립칩(FC)방식으로 솔더범프(미세한 솔더의 돌기체)를 사용하여 접합하는 방식이 일반적으로 채 용되고 있다. 이 방식은 회로기판 측의 칩접속패턴에 솔더범프를 배치하는 것으로 수천에서 수만 개의 접속점을 한꺼번에 접속할 수 있다. IT화의 진전에 동반하여 고기능화하는 반도체칩의 접속점은 미세ㆍ고밀도ㆍ많은 수의 접속점화가 급속히 진행되고 있다.

상기 회로기판 측의 칩접속패턴에 솔더범프를 배치하는 수단으로서, 솔더페이스트를 칩접속패턴에 스크린 인쇄하는 스크린인쇄방법이 있다. 이 스크린인쇄방법 및 이를 이용한 스크린인쇄장치는 예를 들면 일본국 특개평6-155706호 공보에 개시되어 있다.

도7a 내지 7c는 종래 스크린인쇄방법과 스크린인쇄장치를 설명하는 도면으로서, 도7a는 종래 스크린인쇄장치(90)를 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도로 주요부를 부분적인 단면으로 나타낸 도면이고, 도7b는 워크(10)를 개략적으로 나타낸 평도 및 단면도이며, 도7c는 스크린인쇄장치(90)에 이용되는 스크린마스크(이하 “스크린”이라 함)(20)을 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이다.

종래 스크린인쇄에 의한 솔더범프의 형성은 일반적으로 도7a에 나타낸 스크린인쇄장치(90)를 이용하여 이하와 같이 실시된다.

워크(10)를 테이블(40)에 세팅한 후, 솔더범프를 형성하는 워크(10) 표면의 칩접속패턴(1a)과 스크린(20)에 형성된 인쇄패턴(관통홀)(2a)의 얼라이먼트를 실시하고, 워크(10)에 스크린(20)을 겹쳐 놓는다. 다음으로 스크린(20)상에 공급된 솔더페이스트(3)를 스퀴지(30)에 의해 스크린(20)의 인쇄패턴(관통홀)(2a)을 통하여 도포한다. 이에 따라 워크(10) 표면의 칩접속패턴(1a)상에 솔더페이스트(3)가 인쇄 된다. 마지막으로 스크린(20)을 워크(10) 표면으로부터 상방향으로 분리시키면 워크(10) 표면의 칩접속패턴(1a) 상에 솔더범프가 형성된다.

반도체칩을 장착하는 배선기판의 제조에 있어서는, 통상 제조비용을 절감하기 위해 도7b에 나타낸 바와 같이, 1장의 워크(10)에 동일 칩접속패턴(1a)이 복수 개 배치되어 제조되고, 마지막으로 이들을 절단하여 개개의 배선기판으로 형성한다. 따라서 솔더범프를 형성하기 위한 상기 스크린인쇄공정에 있어서도 도7c에 나타낸 바와 같이, 워크(10)의 칩접속패턴(1a)과 동일 개수의 배치 인쇄패턴(관통홀)(2a)이 형성된 스크린(20)을 이용하여 솔더페이스트(3)를 워크(10)의 전체면에 동시에 인쇄한다.

스크린인쇄에 있어서의 솔더페이스트(3)의 인쇄정밀도는 기본적으로 워크(10)의 칩접속패턴(1a)과 스크린(20)의 인쇄패턴(관통홀)(2a)의 중첩정밀도에 좌우된다. 특히 도7a 내지 7c에 나타낸 워크(10)로부터 칩접속패턴(1a)의 다수개 얻도록 실행되는 스크린인쇄에 있어서는, 워크(10)에서 개개의 칩접속패턴(1a)의 배치가 소정의 설정위치로 되는 것이 전제로 되어 있다.

한편 도8a는 다른 워크(11)를 개략적으로 나타낸 평면도로, 워크(11)는 도7b의 워크(10)와 달리 개개의 칩접속패턴(1a)의 배치가 소정의 설정위치로부터 흐트러져 있다. 이 때문에 도8a의 워크(11)에 대해서는 도7c의 스크린(20)을 양호하게 중첩할 수 없어 스크린(20)을 이용하여 솔더페이스트(3)의 스크린인쇄를 실시할 경우, 솔더페이스트(3)가 칩접속패턴(1a)으로부터 벗어나 인쇄불량이 발생한다.

또한 도8b는 다른 워크(12)를 이용하는 경우의 스크린(20) 부근을 정면에서 개략적으로 나타낸 것으로, 워크(12)에는 휨이 발생하고 있으며, 워크(12)와 스크린(20)의 사이에 공간(F)이 발생하고 있다. 이와 같은 공간(F)이 발생할 경우 스크린 인쇄시 솔더페이스트(3)가 공간(F)의 틈으로 침투되어 인쇄불량을 발생시킨다. 이와 같은 공간(F)이 발생하지 않도록 하기 위하여 통상 스퀴지(30)를 장착하는 인쇄헤드(31)의 가압력에 의하여 스크린(20)을 가압해서 워크(12)에 밀착시키고 있다. 그러나 제조비용 절감을 위해 워크(12)의 면적이 커질수록 인쇄헤드(31)의 스크린 가압에 의한 공간(F)의 발생억제는 어려움이 있다.

상기 도8a 및 8b에 나타낸 문제는 특히 도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층되는 다층기판으로 이루어지는 워크에 있어서 현저히 발생한다. 이와 같은 다층기판은 상기 열가소성 수지필름을 예를 들면 20층 정도 적층할 수 있기 때문에 소형이고, 저가의 배선기판으로 할 수 있다. 그러나 20층 정도의 열가소성 수지필름을 적층하여 도7a에 나타낸 워크(10)를 형성할 경우, 도8a에 나타낸 워크(11)에 있어서 각각의 칩접속패턴(1a)의 설정위치 분산이나 도8b에 나타낸 워크(12)에서 휨이 발생하기 쉽다. 상기 다층기판에서는 최근 열가소성 수지필름의 적층 매수가 더욱 증가함과 동시에, 칩접속패턴(1a)도 점점 미세화ㆍ고밀도화되는 추세이다. 이 때문에 솔더범프형성을 위한 스크린인쇄에 있어서, 워크(10 내지 12)의 칩접속패턴(1a)과 스크린(20)의 인쇄패턴(관통홀)(2a)을 겹치는 것, 즉 정렬에 어려움이 따르는 문제점이 있다.

또한 열가소성 수지필름을 적층한 다층기판은 리사이클이 가능하고 일반적인 유리에폭시기판에 비하여 솔더의 습윤성이 양호하다. 이 때문에 솔더페이스트(3)가 칩접속패턴(1a)에 정확하게 전사되지 않을 경우, 리플로우 동안(솔더는 표면장력으로 볼을 형성하도록 무산화분위기에서 용해되기 때문에) 흐르게 되어 이웃하는 솔더페이스트(3)와 연결되고, 솔더범프의 브리지불량이 발생하는 문제가 있다.

또한 도7a 내지 7c에 나타낸 스크린인쇄에 있어서, 하나의 칩접속패턴(1a)에서 솔더페이스트(3)의 인쇄불량이 발생한 경우, 정상적으로 인쇄된 칩접속패턴(1a)도 포함하여 전체 칩접속패턴(1a)의 솔더페이스트(3)를 세정하고, 재인쇄할 필요가 있다. 이와 같이 함으로써 모든 칩접속패턴(1a)이 정상적으로 인쇄되기까지 재인쇄를 반복할 필요가 있는 등 이후의 고기능화 반도체칩의 미세ㆍ고밀도ㆍ많은 수의 접지점화에 대응하는 것도 곤란한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 특히 열가소성 수지필름이 고정밀 다층으로 적층되고, 칩접속패턴이 고밀도로 배치된 다층기판으로 이루어지는 워크에도 대응할 수 있는 스크린인쇄방법 및 이를 이용하는 스크린인쇄장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 형태는, 복수 개의 동일 칩접속패턴이 배치되어 이루어지는 워크에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 스크린인쇄방법으로, 상기 스크린인쇄를 위한 스크린마스크가 1개의 칩접속패턴을 커 버하는 크기로 형성되어 이루어지고, 상기 워크에 형성된 칩접속패턴마다 또는 칩접속패턴 각각에 대하여 상기 스크린마스크에 대한 위치결정을 실행하며, 해당 위치결정된 칩접속패턴에 상기 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 워크에 형성된 칩접속패턴마다 위치결정을 실행하여 스크린인쇄하기 때문에 각각의 칩접속패턴의 배치가 소정의 설정위치로부터 흐트러진 워크에도 적용할 수 있다. 또한 상기 스크린인쇄장치의 스크린은 1개의 칩접속패턴을 커버하는 크기로 형성되어 워크의 전체 면을 커버하는 종래의 스크린인쇄장치의 스크린에 비하여 스크린의 면적이 작다. 이 때문에 휨이 발생한 워크라도 작은 스크린마스크 가압력으로 워크에 형성된 칩접속패턴과 스크린마스크의 사이에 발생하는 공간형성을 방지할 수 있다.

또한 하나의 칩접속패턴에서 솔더페이스트의 인쇄불량이 발생한 경우라도 인쇄불량이 발생한 칩접속패턴의 솔더페이스트만을 세정하고, 해당 칩접속패턴에만 솔더페이스트를 재인쇄할 수 있다. 따라서 모든 칩접속패턴이 정상적으로 인쇄되기까지 재인쇄를 반복해야 하는 종래의 스크린인쇄방법에 비하여 인쇄불량품의 원상복귀시간을 현저히 단축할 수 있다.

상기 워크에 형성된 칩접속패턴마다 스크린마스크에 대한 위치결정을 실행하는 방법으로서, 상기 스크린마스크에 얼라이먼트마크를 인쇄하기 위한 패턴이 형성되어 이루어지는 최초 더미워크를 이용하여 상기 스크린인쇄를 실행하고, 상기 더미워크에 스크린인쇄된 상기 얼라이먼트마크의 위치를 기억하고, 해당 기억된 얼라이먼트마크의 위치를 이용하여 이후 워크에 형성된 칩접속패턴의 위치결정을 실행 하는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 따르면, 더미워크에 실제 스크린인쇄된 얼라이먼트마크를 이용하여 이후 위치결정을 실행하기 때문에 인쇄 도중에 기계적인 오차 등의 영향을 무시할 수 있어 정확한 위치결정이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 스크린인쇄방법은 각각의 칩접속패턴의 배치가 설정위치로부터 분산하기 쉬운 워크나 휨이 발생하기 쉬운 워크에도 적용할 수 있다. 따라서 상기 칩접속패턴의 배치의 분산이나 휨이 발생하기 쉬운 워크로서 청구항3에 기재된 도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층되어 이루어지는 다층기판으로 형성되는 워크에 대하여 상기 스크린인쇄방법을 가장 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 형태는 상기 스크린인쇄방법에 이용하기 위한 스크린인쇄장치에 관한 것이다.

이러한 형태의 본 발명은 복수 개의 동일 칩접속패턴이 배치되어 이루어지는 워크에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 스크린인쇄장치로서, 상기 스크린인쇄를 위한 스크린마스크가 1개의 칩접속패턴을 커버하는 크기로 형성되어 이루어지고, 해당 스크린인쇄장치가 상기 스크린인쇄를 실행하는 칩접속패턴의 변경 및 위치결정을 실행하기 위한 워크얼라이먼트장치부, 상기 스크린인쇄를 실시하기 위한 스크린인쇄장치부, 상기 워크얼라이먼트장치부의 설정위치와 상기 스크린인쇄장치부의 설정위치 사이에서 상기 워크얼라이먼트장치부 및 상기 워크가 홀딩된 테이블을 이동하기 위한 테이블이동장치부를 포함하며, 상기 워크얼라이먼트장치부에 의해 상기 워크에 형성된 칩접속패턴마다 상기 스크린마스크에 대한 위치결정을 실행하고, 상기 테이블이동장치부에 의해 상기 칩접속패턴은 위치결정된 워크를 상기 스크린인쇄장치부의 설정위치로 이동되며, 상기 스크린인쇄장치부에 의해 상기 위치결정된 칩접속패턴에 상기 솔더페이스트를 스크린인쇄하고, 상기 테이블이동장치부에 의해 상기 스크린인쇄 후의 워크를 상기 워크얼라이먼트장치부의 설정위치로 되돌리는 것을 특징으로 한다.

상기 워크얼라이먼트장치부, 스크린인쇄장치부 및 테이블이동장치부에 의해 워크에 형성된 칩접속패턴마다 스크린마스크에 대한 위치결정을 실행하고, 위치결정된 칩접속패턴에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 상기 스크린인쇄방법이 실행 가능하게 된다. 또한 상기 스크린인쇄장치를 이용한 상기 스크린인쇄방법에 의한 효과는 앞서 설명한 바와 같으며, 그 설명은 생략한다.

본 발명에서는 상기 워크얼라이먼트장치부는 상기 스크린인쇄를 실시하는 칩접속패턴을 변경하기 위한 워크이동메커니즘, 상기 워크를 이동시켜 상기 스크린인쇄를 실행하는 칩접속패턴을 상기 스크린마스크에 대해서 위치결정하기 위한 워크위치결정메커니즘, 및 상기 칩접속패턴의 위치를 측정하기 위한 고정화상처리카메라를 포함하여 이루어지도록 구성할 수 있다.

이 경우 상기 워크이동메커니즘은 상기 스크린마스크에 평행한 면 내에서 상기 워크를 평행이동하는 평행이동기구, 상기 스크린마스크에 평행한 면 내에서 상기 워크를 회전이동하는 회전이동기구를 갖고 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 워크이동메커니즘에 의해 워크에 형성된 각각의 칩접속패턴이 스크린마스크에 평행한 면 내에서 소정의 설정위치로부터 임의의 위치 및 임의의 방향으로 흩어져 있어도 스크린마스크에 대하여 정확한 위치결정을 실시할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 스크린인쇄장치부는 상기 스크린마스크, 상기 스크린마스크를 상기 워크에 대하여 승강하기 위한 스크린승강메커니즘, 상기 솔더페이스트를 내부에 홀딩하고 내부에 홀딩된 솔더페이스트를 선단에 형성된 슬릿노즐로부터 토출하는 인쇄헤드, 상기 인쇄헤드를 상기 스크린마스크에 대하여 승강시키고 상기 인쇄헤드의 선단을 스크린마스크에 가압하기 위한 헤드승강메커니즘, 상기 인쇄헤드의 선단을 상기 스크린마스크면에 평행하게 일정 속도로 이동하기 위한 헤드이동메커니즘를 구비하여 구성할 수 있다.

이 경우 상기 인쇄헤드 선단의 스크린마스크에 대한 가압력은 상기 헤드승강메커니즘에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

이에 따라 인쇄헤드의 선단으로부터의 솔더페이스트의 누설방지나 워크로부터의 스크린마스크의 공간형성을 방지할 수 있다. 이에 따라 솔더페이스트의 번짐이 발생하지 않게 인쇄할 수 있다. 또한 취약한 스크린마스크를 워크에 간극 없이 밀착시킬 수 있어 미세화를 구현하는 박막 스크린마스크를 인쇄할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 인쇄헤드에 있어서 내부에 홀딩된 솔더페이스트의 슬릿노즐로부터의 토출압이 압출기구에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이에 따라 슬릿노즐로부터 솔더페이스트를 고정밀도로 가압 토출시킬 수 있어 미세하고, 고밀도의 솔더범프를 인쇄할 수 있다.

상기 스크린인쇄장치에 있어서, 위치결정을 위해 상기 스크린마스크에 얼라이먼트마크를 인쇄하기 위한 패턴이 형성되어 이루어지고, 초기에 상기 스크린인쇄장치부에 의해 더미워크에 스크린인쇄를 실행하며, 상기 테이블이동메커니즘에 의해 상기 얼라이먼트마크가 스크린인쇄된 더미파워를 상기 워크얼라이먼트메커니즘의 설정위치로 되돌리고, 상기 고정화상처리카메라에 의해 상기 얼라이먼트마크의 위치를 측정하여 화상기억하며, 해당 기억된 얼라이먼트마크의 위치를 이용하여 이후의 상기 워크에 형성된 칩접속패턴의 위치결정을 실행하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이에 따라 전술한 스크린인쇄방법과 그 효과를 실현할 수 있다.

또한 앞서 설명한 바와 같이, 상기 스크린인쇄장치는 칩접속패턴의 배치의 분산이나 휨이 발생하기 쉽고, 도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층되어 이루어지는 다층기판으로 형성되는 워크에도 가장 적합하게 이용될 수 있다.

상기와 같이 상기한 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치는 워크의 전체면을 커버하는 스크린마스크를 이용하여 워크의 전체 면에 솔더페이스트를 동시에 인쇄하는 종래 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치의 문제점을 해결할 수 있다. 특히 상기한 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치는 열가소성 수지필름이 고정밀 다층으로 적층되고, 칩접속패턴이 고밀도로 배치된 다층기판으로 이루어지는 워크에도 적용할 수 있는 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치로 되어 있다.

이하 첨부도면과 본 발명의 가장 적합한 실시형태의 기재로부터 본 발명을 더욱 충분하게 이해할 수 있을 것이다.

이하 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도1a 내지 1c는 본 발명의 스크린인쇄방법과 스크린인쇄장치를 설명하는 도면으로서, 도1a는 스크린인쇄장치(100)를 개략적으로 나타낸 측면도로 주요부를 부분적인 단면으로 나타낸 도면이다. 또한 도1b는 도7b와 같이 워크(10)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이고, 도1c는 스크린인쇄장치(100)에 이용하는 스크린마스크(이하 “스크린”이라 함)(21)을 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도1a에 나타내는 스크린인쇄장치(100)는 도1b에 나타내는 복수 개의 동일 칩접속패턴(1a)이 반복배치된 워크(10)에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄하는 장치이다. 스크린인쇄장치(100)에 이용되는 스크린(21)은 도1c에 나타내는 바와 같이, 워크(10)의 1개의 칩접속패턴(1a)에 대응한 1개의 인쇄패턴(관통홀)(2a)을 구비하며, 1개의 칩접속패턴(1a)을 커버하는 크기로 형성된다. 1개의 칩접속패턴의 크기는 예를 들면 40㎜×40㎜ 정도이다. 또한 스크린(21)의 인쇄패턴(관통홀)(2a)에는 위치결정을 위하여 얼라이먼트마크를 인쇄하기 위한 굵은 선으로 나타낸 기준패턴(A1, A2)이 포함된다.

도1a의 스크린인쇄장치(100)는 스크린인쇄를 실행하는 칩접속패턴(1a)의 변경 및 위치를 결정하기 위한 워크얼라이먼트장치부(50); 스크린인쇄를 실행하기 위한 스크린인쇄장치부(60); 및 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치(좌측)와 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치(우측) 사이에서 워크얼라이먼트장치부(50)와 워크 (10)가 홀딩된 테이블(40)을 이동시키기 위한 테이블이동장치부(70)를 포함한다.

상기 워크얼라이먼트장치부(50)는 스크린인쇄를 실행하는 칩접속패턴(1a)을 변경하기 위한 워크이동메커니즘(51), 워크(10)를 이동시켜 스크린인쇄를 실행하는 칩접속패턴(1a)을 스크린(21)에 대하여 위치결정하기 위한 워크위치결정메커니즘(52), 상기 칩접속패턴(1a)의 위치를 측정하기 위한 고정화상처리카메라(53)를 포함한다. 상기 고정화상처리카메라(53)는 워크(10)의 표면에 초점이 맞추어져 있으며, 가공오차가 없도록 스크린인쇄장치(100)의 본체프레임에 고정된다.

상기 워크위치결정메커니즘(52)은 스크린(21)에 평행한 도1b, 1c의 X-Y면 내에서 워크를 평행이동하는 평행이동기구(52x, 52y), 및 상기 스크린(21)에 평행한 X-Y면 내에서 워크(10)를 회전이동하는 회전이동기구(52r)를 구비한다. 상기 워크위치결정메커니즘(52)에 의해 워크(10)에 형성된 각각의 칩접속패턴(1a)이 스크린(21)에 평행한 X-Y면 내에서 소정의 설정위치로부터 임의의 위치 및 임의의 방향으로 흩어져 있어도 스크린(21)에 대하여 정확한 위치결정을 실행할 수 있다.

또한 스크린인쇄장치부(60)는 스크린(21), 스크린(21)을 워크(10)에 대하여 승강하기 위한 스크린승강메커니즘(61), 솔더페이스트(3)를 내부에 홀딩하고 내부에 홀딩된 솔더페이스트(3)를 선단에 형성된 슬릿노즐(62n)로부터 토출하는 인쇄헤드(62), 상기 인쇄헤드(62)를 스크린(21)에 대하여 승강시키고 인쇄헤드(62)의 선단을 스크린(21)에 가압하기 위한 헤드승강메커니즘(63), 및 상기 인쇄헤드(62)의 선단을 스크린(21) 면에 평행하게 일정 속도로 이동시키기 위한 헤드이동메커니즘(64)을 구비한다. 또한 스크린인쇄장치(100)의 정면도는 도시를 생략했지만, 인쇄 헤드(62)의 슬릿노즐(62n)의 Y방향 폭은 칩접속패턴(1a)의 폭(예를 들면 40㎜)보다 약간 큰 폭으로 이루어지는 것으로, 예를 들면 Y방향 폭은 50㎜, X방향 폭은 2㎜ 정도이다.

또한 스크린인쇄장치(100)에서 인쇄헤드(62) 선단의 스크린(21)에 대한 가압력은 헤드승강메커니즘(63)에 의하여 제어된다. 또한 스크린인쇄장치(100)에서 인쇄헤드(62)의 내부에 홀딩된 솔더페이스트(3)의 슬릿노즐(62n)로부터의 토출압은 피스톤(65)을 갖는 압출기구(미도시)에 의해 제어된다.

다음으로 도1a 내지 1c에 나타내는 스크린인쇄장치(100)를 이용한 본 발명의 스크린인쇄방법을 설명한다.

도2a 내지 3b는 실제 워크에 스크린인쇄하기 전의 준비작업공정으로 도1a의 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키기 위한 공정을 설명하는 도면이다.

도2a 및 2b는 최초에 실시하는 더미워크(13)를 이용한 스크린인쇄공정을 나타내는 도면이다. 도2a는 인쇄 전의 더미워크(13)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이며, 도2b는 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치에 있어서 더미워크(13)로의 스크린인쇄의 상태를 나타내는 도면이다.

도2a에 나타낸 바와 같이, 더미워크(13)로서는 예를 들면 도1b의 칩접속패턴(1a)이 형성되어 있지 않은 절연기판만의 플레이트를 이용한다.

먼저 도1a에 나타낸 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치(좌측)에서 더미워크(13)를 테이블(40)에 홀딩한다. 다음으로 테이블이동장치부(70)에 의해 도2b에 나타낸 바와 같이, 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치까지 이동하여 더미워크(13)에 솔더페이스트(3)의 스크린인쇄를 실행한다.

도3a 및 3b는 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키는 공정을 나타내는 도면이다. 도3a는 솔더페이스트(3)가 인쇄된 더미워크(13)를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이며, 도3b는 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에서 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키고 있는 경우의 상태를 나타내는 도면이다.

도3a에 나타낸 바와 같이, 도2a에서 스크린인쇄된 더미워크(13)에는 스크린(21)의 인쇄패턴(2a)의 솔더페이스트(3)에 의한 전사패턴이 형성되어 있으며, 이 중에는 굵은 선으로 나타낸 위치결정을 위한 얼라이먼트마크(A1, A2)도 포함되어 있다.

도3b에 나타낸 바와 같이, 테이블이동장치부(70)에 의해 얼라이먼트마크(A1, A2)가 스크린인쇄된 더미워크(13)를 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치로 되돌리고, 고정화상처리카메라(53)에 의해 얼라이먼트마크(A1, A2)의 위치를 측정하여 화상기억한다. 이 기억된 얼라이먼트마크(A1, A2)의 위치를 이용하여 이후 실제 워크(10)에 형성되는 칩접속패턴(1a)의 위치결정을 실행한다.

이 방법에 따르면, 더미워크(13)에 실제로 스크린인쇄된 솔더페이스트(3)에 의한 얼라이먼트마크(A1, A2)를 이용하여 이후의 위치결정을 실행하기 위하여 인쇄 도중 기계적인 오차 등의 영향을 무시할 수 있어 정확한 위치결정이 가능하게 된다. 또한 도2a 내지 3b에 나타낸 스크린인쇄장치(100)에 기준위치를 기억시키기 위한 준비작업공정은 스크린(21)의 교환시에만 한 번 실행하고, 이후는 스크린(21)을 교환하기까지 불필요하다.

도4a 내지 5b는 실제 워크(10)에 스크린인쇄하는 공정을 설명하는 도면이다.

도4a 및 도4b는 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 고정화상처리카메라(53)의 시야 위치로 이동하는 공정을 나타내는 도면이다. 도4a는 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에 있어서, 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 이동시키고 있을 때의 상태를 나타내는 도면이며, 도4b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)이 시야위치로 이동될 때의 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

먼저 도4a에 나타낸 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치(좌측)에서 워크(10)를 테이블(40)에 홀딩한다.

도4a에 나타낸 바와 같이, 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)의 고정화상처리카메라(53) 시야위치로 이동되는 것은 워크이동메커니즘(51)을 이용하여 워크(10)가 탑재된 테이블(40)을 이동시킴으로써 실행된다.

이에 따라 도4b에 나타낸 바와 같이, 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)은 도면 중 굵은 파선으로 나타낸 고정화상처리카메라(53) 시야위치로 이동된다.

도5a 및 도5b는 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 기준위치에 위치결정하는 공정을 나타내는 도면이다. 도5a는 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에서, 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)을 위치결정시키고 있을 때의 상태를 나타내는 도면이며, 도5b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)이 기준위치에 위치결정될 때의 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도5a에 나타낸 바와 같이, 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)의 기준위치로 위치결 정되는 것은 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치에 있어서, 워크위치결정메커니즘(52)의 평행이동기구(52x, 52y)와 회전이동기구(52r)를 이용하여 워크(10)가 탑재된 테이블(40)을 이동시킴으로써 실행한다.

이에 따라 도5b에 나타낸 바와 같이, 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)이 도면 중의 굵은 파선으로 나타낸 고정화상처리카메라(53) 시야 내에 있어서, 스크린(21)에 평행한 X-Y면 내에 워크(10)를 평행이동 및 회전이동시키고, 위치결정시킨다. 또한 상기 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)의 위치결정에 있어서는, 도3b에서 기억한 얼라이먼트마크(A1, A2)의 기준위치에 대하여 얼라이먼트마크(A1, A2)의 솔더페이스트(3)가 인쇄되는 칩접속패턴(1a)의 랜드를 맞춘다.

도6a 및 6b는 워크(10)에 있어서 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)으로 스크린인쇄하는 공정을 나타내는 도면이다. 도6a는 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치에 있어서, 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)에 스크린인쇄될 때의 상태를 나타내는 도면이며, 도6b는 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)에 솔더페이스트(3)가 스크린인쇄되었을 때의 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도6a에 나타내는 바와 같이, 위치결정이 끝난 후 테이블이동장치부(70)에 의해 워크얼라이먼트장치부(50)와 워크(10)가 홀딩된 테이블(40)을 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치로부터 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치로 이동한다. 다음으로 스크린승강메커니즘(61)에 의해 스크린(21)을 하강하여 워크(10)의 인쇄대상인 칩접속패턴(1a)상에 스크린(21)을 겹쳐 놓는다. 인쇄대상의 칩접속패턴(1a)은 이미 스크린(21)에 대하여 위치결정되어 있기 때문에 칩접속패턴(1a)과 스크린(21)의 인 쇄패턴(관통홀)(2a)은 정확히 겹쳐진다. 다음으로 헤드승강메커니즘(63)에 의해 인쇄헤드(62)를 하강시켜 인쇄헤드(62)의 선단을 스크린(21)에 가압한다. 다음으로 피스톤(65)을 갖는 압출기구(미도시)에 의해 인쇄헤드(62)의 내부에 홀딩된 솔더페이스트(3)를 슬릿노즐(62n)로부터 토출하고, 헤드이동메커니즘(64)에 의해 인쇄헤드(62)를 스크린(21)면에 평행하게 일정 속도로 이동시킨다. 상기 헤드이동메커니즘(64)에 의한 인쇄헤드(62)의 이동속도는 예를 들면 20㎜/s 정도이다.

또한 인쇄시에는, 인쇄헤드(62) 선단의 스크린(21)에 대한 가압력이 헤드승강메커니즘(63)에 의하여 제어된다. 인쇄헤드(62) 선단의 스크린(21)에 대한 가압력은 예를 들면 150kPa 정도이다. 이에 따라 인쇄헤드(62)의 선단으로부터의 솔더페이스트(3)의 누설방지나 워크(10)로부터의 스크린(21)의 공간형성을 방지할 수 있다. 이에 따라 솔더페이스트(3)의 번짐이 발생하지 않는 인쇄가 가능하게 된다. 또한 취약한 스크린(21)을 워크(10)에 틈 없이 밀착시킬 수 있어서 미세화에 동반하는 박막 스크린의 인쇄도 가능하게 된다.

또한 인쇄헤드(62)에 있어서 내부에 홀딩된 솔더페이스트(3)의 슬릿노즐(62n)로부터의 토출압은 피스톤(65)을 갖는 압출기구(미도시)에 의해 제어된다. 이에 따라 슬릿노즐(62n)로부터 솔더페이스트(3)를 고정밀도로 가압 토출시킬 수 있어 미세하고 고밀도의 솔더범프를 인쇄할 수 있다. 솔더페이스트(3)의 슬릿노즐(62n)로부터의 토출압은 예를 들면 50kPa 정도이다.

도6b에 나타낸 바와 같이, 인쇄가 종료된 워크(10)의 인쇄대상인 칩접속패턴(1a)상에는 솔더페이스트(3)가 비어져 나오는 일 없이 인쇄된다. 즉 솔더페이스트 (3)가 칩접속패턴(1a)상에 확실하게 인쇄된다.

도6b에 나타낸 인쇄 종료 후 워크(10)를 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치로 되돌리고, 도4a 및 4b에 나타낸 공정에 의해 다음에 인쇄되는 칩접속패턴(1a)을 고정화상처리카메라(53)의 시야위치로 이동시킨다. 이후 도4a 내지 도6b의 공정을 반복하여 워크(10)에 배치된 복수 개의 동일 칩접속패턴(1a) 모두에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄한다.

상기에서 나타낸 바와 같이, 도1a 내지 1c에 나타내는 스크린인쇄장치(100)를 이용한 스크린인쇄방법에서는 워크얼라이먼트장치부(50)에 의해 워크(10)에 형성된 칩접속패턴(1a)마다(즉 칩접속패턴(1a) 각각에 대하여) 스크린(21)에 대한 위치결정을 실행한다. 다음으로 테이블이동장치부(70)에 의하여 칩접속패턴(1a)이 위치결정된 워크(10)를 스크린인쇄장치부(60)의 설정위치로 이동시킨다. 다음으로 스크린인쇄장치부(60)에 의해 위치결정된 칩접속패턴(1a)에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄한다. 다음으로 테이블이동장치부(70)에 의해 스크린인쇄 후의 워크(10)를 워크얼라이먼트장치부(50)의 설정위치로 되돌린다. 이와 같이 하여 워크(10)에 형성된 칩접속패턴(1a)마다 스크린(21)에 대한 위치결정을 실행하고, 위치결정된 칩접속패턴(1a)에 솔더페이스트(3)를 스크린인쇄한다.

상기 스크린인쇄방법에 따르면, 워크(10)에 형성된 칩접속패턴(1a)마다 위치결정을 실행하여 스크린인쇄하기 때문에 각각의 칩접속패턴(1a)의 배치가 소정의 설정위치로부터 흩어진 워크(10)에도 대응할 수 있다. 또한 도1a, 1c에 나타낸 스크린인쇄장치(100)의 스크린(21)은 1개의 칩접속패턴(1a)을 커버하는 크기로 형성 되며, 도7a, 7b에 나타낸 워크(10)의 전체면을 커버하는 종래의 스크린인쇄장치(90)의 스크린(20)에 비하여 스크린의 면적이 작다. 이 때문에 도8b에 나타낸 휨이 발생한 워크(12)라도 스크린승강메커니즘(61)과 헤드승강메커니즘(63)에 의한 작은 스크린가압력으로 워크(12)에 형성된 칩접속패턴(1a)과 스크린(21)의 사이에 발생하는 공간형성을 방지할 수 있다.

또한 하나의 칩접속패턴(1a)에서 솔더페이스트(3)의 인쇄불량이 발생한 경우라도 인쇄불량이 발생한 칩접속패턴(1a)의 솔더페이스트(3)만을 세정하고, 해당 칩접속패턴(1a)에만 솔더페이스트(3)를 재인쇄할 수 있다. 따라서 모든 칩접속패턴(1a)이 정상적으로 인쇄되기까지 재인쇄를 반복할 필요가 있는 도7a 내지 7c에 나타낸 종래의 스크린인쇄방법에 비하여 인쇄불량품의 회수시간을 현저히 단축할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 하여 상기한 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치는 워크의 전체면을 커버하는 스크린을 이용하여 워크의 전체면에 솔더페이스트를 동시에 인쇄하는 종래의 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치의 문제점을 해결할 수 있다.

상기 스크린인쇄방법 및 스크린인쇄장치는 각각의 칩접속패턴의 배치가 설정위치로부터 흐트러지기 쉬운 워크나 휨이 발생하기 쉬운 워크에도 적용할 수 있다. 따라서 이러한 문제가 발생하기 쉬운 워크인, 도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층되어 이루어지는 다층기판으로 형성되는 워크에 대하여 가장 적합하게 이용할 수 있다. 특히 열가소성 수지필름이 고밀도 다층으로 적층되고, 칩접속패턴이 고정밀도로 배치된 다층기판으로 이루어지는 워크에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 복수개의 동일 칩접속패턴이 배치되는 워크에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 스크린인쇄방법으로서,

   상기 스크린인쇄를 위한 스크린마스크가 1개의 상기 칩접속패턴을 덮는 크기로 형성되고,

   상기 워크에 형성된 칩접속패턴 각각에 대하여 상기 스크린마스크에 대한 위치결정을 실시하고, 해당 위치결정된 칩접속패턴에 상기 솔더페이스트를 스크린인쇄하는

   스크린인쇄방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위치결정을 위해 상기 스크린마스크에 얼라이먼트마크를 인쇄하기 위한 패턴이 형성되고,

   초기에 더미워크를 이용하여 상기 스크린인쇄를 실시하고,

   상기 더미워크에 스크린인쇄된 상기 얼라이먼트마크의 위치를 기억하며,

   해당 기억된 얼라이먼트마크의 위치를 이용하여 이후의 워크에 형성된 칩접속패턴의 위치결정을 실시하는

   스크린인쇄방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 워크는

   도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층된 다층기판으로 형성되는

   스크린인쇄방법.
4. 복수개의 동일 칩접속패턴이 배치되는 워크에 솔더페이스트를 스크린인쇄하는 스크린인쇄장치로서,

   상기 스크린인쇄를 위한 스크린마스크가 1개의 상기 칩접속패턴을 덮는 크기로 형성되고,

   상기 스크린인쇄장치는 상기 스크린인쇄를 실시하는 칩접속패턴의 변경 및 위치결정을 실시하기 위한 워크얼라이먼트장치부, 상기 스크린인쇄를 실시하기 위한 스크린인쇄장치부, 및 상기 워크얼라이먼트장치부의 설정위치와 상기 스크린인쇄장치부의 설정위치의 사이에서 상기 워크얼라이먼트장치부와 상기 워크가 홀딩된 테이블을 이동하기 위한 테이블이동장치부를 구비하며,

   상기 워크얼라이먼트장치부에 의하여 상기 워크에 형성된 칩접속패턴 각각에 대하여 상기 스크린마스크에 대한 위치결정을 실시하고,

   상기 테이블이동장치부에 의하여 상기 칩접속패턴이 위치결정된 워크를 상기 스크린인쇄장치부의 설정위치로 이동하고,

   상기 스크린인쇄장치부에 의하여 상기 위치결정된 칩접속패턴에 상기 땜납페이스트를 스크린인쇄하고,

   상기 테이블이동장치부에 의해 상기 스크린인쇄 후의 워크를 상기 워크얼라이먼트장치부의 설정위치로 되돌리는

   스크린인쇄장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 워크얼라이먼트장치부는

   상기 스크린인쇄를 실시하는 칩접속패턴을 변경하기 위한 워크이동메커니즘;

   상기 워크를 이동시켜 상기 스크린인쇄를 실시하는 칩접속패턴을 상기 스크린마스크에 대해서 위치결정하기 위한 워크위치결정메커니즘; 및

   상기 칩접속패턴의 위치를 측정하기 위한 고정화상처리카메라를 포함하는

   스크린인쇄장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 워크이동메커니즘은

   상기 스크린마스크에 평행한 면 내에서 상기 워크를 평행이동하는 평행이동 기구;

   상기 스크린마스크에 평행한 면 내에서 상기 워크를 회전이동하는 회전이동기구를 포함하는

   스크린인쇄장치.
7. 제4항에서 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스크린인쇄장치부는

   상기 스크린마스크;

   상기 스크린마스크를 상기 워크에 대하여 승강하기 위한 스크린승강메커니즘;

   상기 솔더페이스트를 내부에 홀딩하고, 내부에 홀딩된 솔더페이스트를 선단에 형성된 슬릿노즐로부터 토출하는 인쇄헤드;

   상기 인쇄헤드를 상기 스크린마스크에 대하여 승강시키고, 상기 인쇄헤드의 선단을 스크린마스크에 압박하기 위한 헤드승강메커니즘; 및

   상기 인쇄헤드의 선단을 상기 스크린마스크면에 평행하게 일정 속도로 이동하기 위한 헤드이동메커니즘을 포함하는

   스크린인쇄장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 인쇄헤드 선단의 스크린마스크에 대한 가압력이 상기 헤드승강메커니즘에 의해 제어되는

   스크린인쇄장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 인쇄헤드에 있어서의 내부에 홀딩된 솔더페이스트의 슬릿노즐로부터의 토출압이 압출기구에 의해 제어되는

   스크린인쇄장치.
10. 제4항에서 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 위치결정을 위해 상기 스크린마스크에 얼라이먼트마크를 인쇄하기 위한 패턴이 형성되고,

    최초에 상기 스크린인쇄장치부에 의하여 더미워크에 스크린인쇄를 실시하고,

    상기 테이블이동메커니즘에 의하여 상기 얼라이먼트마크가 스크린인쇄된 더미워크를 상기 워크얼라이먼트메커니즘의 설정위치로 되돌리고,

    상기 고정화상처리카메라에 의해 상기 얼라이먼트마크의 위치를 측정하여 화 상기억하며,

    해당 기억된 얼라이먼트마크의 위치를 이용하여 이후의 상기 워크에 형성된 칩접속패턴의 위치결정을 실시하는

    스크린인쇄장치.
11. 제4항에서 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워크는

    도체패턴이 형성된 열가소성 수지필름이 다층으로 적층된 다층기판으로 이루어지는

    스크린인쇄장치.

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