KR101328084B1

KR101328084B1 - 땜납 볼 인쇄기

Info

Publication number: KR101328084B1
Application number: KR1020120127884A
Authority: KR
Inventors: 아키오 이가라시; 료스케 미즈토리; 신이치로 가와베; 나오아키 하시모토; 마코토 홈마
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-11-13
Also published as: TW201341101A; JP5808229B2; TWI516329B; CN103100779A; CN103100779B; JP2013105889A; KR20130054161A

Abstract

최근 반도체 칩의 전극부에 형성하는 땜납 범프가 미소화되어 오고 있고, 땜납 볼을 사용하여 인쇄하는 경우에 땜납 볼도 미소화되고 있다. 이 때문에 인쇄 땜납 볼을 양호한 정밀도로 인쇄하는 것이 요구되고 있다.
땜납 볼을 인쇄하기 위한 충전 헤드가 회전축에 설치한 8각형의 고정 부재의 각 면마다, 스퀴지 홀더를 고정하고, 당해 스퀴지 홀더에 복수의 선재로 이루어지는 슬릿 스퀴지를 장착하며, 소정의 가압력으로 마스크 면을 누르면서 회전축을 회전시키면서 충전 헤드를 이동시킴으로써 땜납 볼을 효율적으로 마스크 개구부에 충전하는 구성으로 하였다.

Description

땜납 볼 인쇄기{SOLDER BALL PRINTER}

본 발명은 땜납 볼을 기판(基板) 면 위에 형성되어 있는 전극 위에 인쇄하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래의 땜납 볼 인쇄기에 있어서는, 땜납 볼을 분산 배치하여 마스크 개구부에 충전하기 위하여, 스퀴지를 구비한 충전 헤드 등이 사용되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 땜납 볼을 회전하는 공급 롤러 면 위에 분산 배치하고, 공급 롤러를 회전시키면서 수평 방향으로 이동시킴으로써, 롤러 면에 분산 배치한 땜납 볼을 마스크 면 위에 낙하시키고, 복수 개의 섬유 형상 부재를 조밀하게 설치하도록 양단을 고정하고, 선재(線材)의 가운데 부분에서 땜납 볼을 밀어넣는 구조의 스퀴지를 구비하고, 스퀴지를 마스크 면에 가압하면서 수평으로 이동시켜서 마스크 개구부에 충전하는 구조가 개시되어 있다.

또, 특허 문헌 2에는, 충전 헤드의 중심축이 공동(空洞)으로 형성되고 그곳으로부터 땜납 볼을 마스크 면 위에 공급함과 함께, 중심축을 회전시켜 원반에 설치된 복수의 스퀴지가, 마스크 면 위를 수평 방향으로 회전하면서 수평 이동함으로써 땜납 볼을 마스크 개구부에 충전하는 구성의 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-183423호 공보 일본 특허 공개 제2007-157992호 공보

특허 문헌 1의 구성에서는, 공급 롤러로부터 땜납 볼이 원활하게 공급되지 않고, 땜납 볼이 충전되지 않는 개구가 발생하기 쉽다. 그 때문에 땜납 볼의 공급장치와, 공급된 땜납 볼을 마스크 개구부에 충전하기 위한 스퀴지를 설치한 충전 헤드를, 복수 회 왕복 이동시킬 필요가 있다. 또, 마스크 면 위에 잉여 땜납 볼이 잔류할 가능성이 커서, 기판으로부터 마스크를 이간시킬 때에, 잉여 땜납 볼이, 개구부에 빠져 2중 볼 등의 결함을 발생시킬 우려가 있다.

또, 특허 문헌 2의 구성에서는, 충전 헤드를 크게 할 수 없어, 대면적의 기판을 인쇄하기 위해서는, 충전 시간이 많이 필요하고, 또한, 충전 헤드로부터 흘러내린 땜납 볼이 잔류할 우려가 있다.

본 발명의 목적은 상기 과제를 해소하고, 땜납 볼을 확실하게 마스크 개구부에 충전할 수 있으며, 또한, 마스크 면 위에 땜납 볼이 잔류하지 않는 땜납 볼 인쇄기를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 플럭스가 도포된 기판 면에 형성된 복수의 전극부에, 마스크를 통하여 땜납 볼을 인쇄하기 위하여 땜납 볼 충전 헤드를 구비하고, 상기 땜납 볼 충전 헤드는 외형이 6각형∼12각형 이상인 다각형의 회전축의 각 면에 충전부 장착 부재를 각각 고정하고, 상기 충전부 장착 부재에 땜납 볼 충전 헤드의 진행 방향에 대하여 소정의 각도를 가지도록, 복수의 선재로 형성되는 충전 부재를, 충전부 장착 부재의 마스크 면 측의 면과 상기 선재 사이에 공간이 생기도록 장착하고, 땜납 볼 충전 시에 마스크 면에 접촉하면서 땜납 볼 충전 헤드의 진행 방향에 대하여 충전부가 하방향이 되도록 원하는 속도로 회전시키는 구동부를 구비한 것을 특징으로 한다.

땜납 볼 충전 헤드를 상기의 구성으로 함으로써, 마스크 개구면에 땜납 볼을 충전할 때에 작은 가압력으로 확실하게 땜납 볼을 충전할 수 있음과 함께, 잉여 땜납 볼도 마스크 면에 잔류하는 양을 적게 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 땜납 볼 인쇄기의 개략 전체 구성도이다.
도 2는 충전 헤드를 좌측 방향으로 이동 중인 충전 헤드와 스위퍼 헤드의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 충전 헤드를 우측 방향으로 이동 중인 충전 헤드와 스위퍼 헤드의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 스위퍼 헤드가 이동 중인 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 충전부의 정면도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 A-A 단면도를 나타낸다.
도 7은 슬릿 스퀴지의 장착 전의 평면도를 나타낸다.
도 8은 슬릿 스퀴지를 스퀴지 홀더에 고정하는 상황을 나타내는 도면이다.
도 9는 충전 헤드 및 스위퍼 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
도 10은 충전 헤드 및 스위퍼 헤드의 동작을 설명하는 도면의 연속이다.

최근 땜납 볼을 전극부에 인쇄하는 방법이 제안되어 있다. 특히, 인쇄 대상의 피치가 40㎛∼150㎛로 작아지는 경향이 있고, 땜납 볼의 사이즈도, φ20∼φ100㎛로 작은 사이즈인 것을 사용하게 되어 오고 있다. 그래서, 작은 땜납 볼도 확실하게 양호한 정밀도로 인쇄할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 땜납 볼 인쇄 장치의 적절한 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1에, 땜납 볼을 인쇄하기 위한 땜납 볼 인쇄기의 개략 전체 구성을 나타낸다. 도 1(a)에는 마스크와 기판의 위치 맞춤을 행하고 있는 상태를, 도 1(b)에는 기판 위에 땜납 볼을 인쇄하고 있는 상태를 나타내고 있다.

땜납 볼 인쇄기(1)에는, 상하로 이동 가능하도록 구동부(22)를 구비한 인쇄 테이블(21)이 설치되어 있다. 또한, 인쇄 테이블(21)은, XYθ 방향으로 이동할 수 있도록, XYθ 테이블로 구성되어 있다. 이 인쇄 테이블(21)에 자석(33)을 깔고, 그 위에 기판(20)을 재치(載置)한다. 또, 인쇄기 본체(1) 측에 마스크 프레임(9)을 개재하여 장착되어 있는 마스크(8)의 면과, 기판(20)의 면을 카메라(18)(2시야 카메라)를 사용하여 각각 설치한 위치 맞춤 마크를 촬상하고, 도시 생략한 제어부에서, 화상 처리하여 마크의 위치 편차를 구한다. 제어부에서는 구한 편차량을 이용해, 마크 위치가 맞도록 기판(20)을 재치한 인쇄 테이블(21)을 수평 방향(XYθ 방향)으로 구동 제어하여, 위치 맞춤을 행한다. 인쇄 테이블(21)과 마스크(8)의 이면 측 사이에는, 카메라(18)를 이동시키기 위한 카메라 이동 프레임(24)이 설치되어 있다. 이 카메라 이동 프레임(24)은, 도 1의 전후 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

카메라(18)를 사용하여 위치 맞춤을 행한 후, 위치 맞춤용의 카메라(18)를 퇴피시키고, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 구동부(22)를 동작시켜서, 기판(20)을 재치한 인쇄 테이블(21)을 상승시키며, 상부에 설치되어 있는 마스크(8)를 기판(20)의 면에 접촉시킨다. 그 후, 헤드 상하 구동 기구(5)를 구동하여, 충전 헤드(2)[또는 전사 헤드(2)라고 칭하는 경우도 있다]를 마스크 면 측으로 강하시키고, 충전부(3)의 충전 부재를 구성하는 복수의 선재로 이루어지는 충전 부재(이하 슬릿 스퀴지라고 칭하는 경우도 있다)(12)(도 2 참조)를 마스크 면에 소정의 가압력으로 접촉시킨다. 또한, 충전 부재(12)는 인쇄하는 기판의 폭 방향과 동일하거나 크게 만들어져 있고, 충전 헤드(2)를 수평 방향(기판의 길이 방향)으로 1회 이동시킴으로써, 땜납 볼을 마스크 개구부에 충전할 수 있다. 실제로는, 충전 헤드를, 기판 길이 방향으로 1 왕복시켜서, 확실하게 마스크 개구부에 충전시키고 있다. 충전 헤드를 수평 방향으로 이동시킬 때에는, 충전부(3)에 설치되어 있는 구동 기구(13)(도 5 참조)를 동작시켜서, 충전부(3)를 회전시킨다. 충전부(3)는 매초 1∼5회전으로 비교적 저속으로 회전시키고 있다. 너무 고속으로 회전시키면 슬릿 스퀴지(12)를 구성하고 있는 선재가, 충전하는 땜납 볼을 절단하여 체적 불량의 원인이 되고, 또한 마스크에 불필요한 진동을 주어 더블 볼의 원인이 될 우려가 있다. 다음으로, 헤드 구동부(모터)(2g)를 구동함으로써 볼나사(2b)를 회전시키고, 충전 헤드(2)를 수평 방향으로 이동시킨다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 충전 헤드(2)가 이동하고 있을 때에, 충전부(3)는, 마스크 면과의 접촉부에서 충전 헤드(2)의 진행 방향과 동일 방향으로[땜납 볼(11)을 쓸어내듯이], 소정의 회전수로 회전하고 있다. 이것에 의해, 땜납 볼을 마스크 개구부에 충전시킴과 함께, 주위에 땜납 볼(11)이 마스크 면 위에 잔류하지 않도록, 끌어 모은다. 이와 같이 충전 부재의 회전축이 마스크 면에 대하여 평행한 위치에 배치하여 회전시킴으로써, 슬릿 스퀴지(12)의 마스크 면에 대한 가압력을 작게 할 수 있고 또한 회전축을 따라 광범위로 균일하게 볼의 충전이 가능하다.

또, 충전부(3)의 회전 속도도 저속이면 되고, 회전에 수반하는 땜납 볼(11)의 비산을 적게 할 수 있다. 또한, 충전부(3)의 회전 속도는 땜납 볼(11)의 사이즈, 양 등에 따라 바꿀 수 있도록, 가변속의 모터로 해두는 편이 바람직하다. 또한, 본 장치에는 마스크 이면을 청소하기 위한 청소 기구(25)가 카메라 이동 프레임(24)에 설치되어 있고, 카메라(18)와 마찬가지로, 수평 방향으로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 또, 충전 헤드(2)의 옆에는 스위퍼 헤드(26)가 설치되어 있다. 이 스위퍼 헤드(26)는 충전 헤드(2)가 동작하여 땜납 볼(11)의 충전이 종료된 후에, 마스크 면 위에 약간 잔류하는 땜납 볼을 인쇄 영역 밖으로 청소하기 위한 것이다. 스위퍼 헤드(26)의 상세에 관해서는 후술한다.

도 2 및 도 3에, 충전 헤드와 스위퍼 헤드의 전체 구성의 개략도를 나타낸다. 도 2는 충전 헤드가 좌측으로 이동하는 상태를 나타내고 있다. 또, 도 3에는 충전 헤드가 우측으로 이동하는 상태를 나타내고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 충전 헤드(2)는, 충전부(3)가 커버(4) 내에 수납되고, 실린더(5a)에 설치된 피스톤봉(6a)이 커버 지지 부재(10)에 결합되어 있으며, 실린더(5a)를 구동함으로써 커버(4)와 함께 상하로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 커버 지지 부재(10)의 단부(端部) 측에는, 실린더(5b)에 설치한 피스톤봉(6a)보다 짧은 피스톤봉(6b)의 받침이 설치되어 있고, 실린더(5b)를 구동하여 피스톤봉(6b)의 정지 위치를 규정함으로써, 땜납 볼 충전부(3)를 상측으로 들어올린 경우에, 충전 헤드(2)의 상승 높이를 규정하고 있다. 또한, 커버(4)는 충전부(3)가 회전함으로써, 충전되지 않는 땜납 볼(11)이 커버(4)의 외측으로 비산하는 것을 막기 위한 것이다. 또, 인쇄 상태일 때[충전부(3)가 마스크 면에 접촉하고 있을 때]는, 이 커버(4)와 마스크(8) 면 사이에는 간극이 벌어지도록 형성되어 있다. 또, 커버(4)의 전후에는 커버 하부로부터 커버 내에 공기를 불어넣어 커버 밖의 마스크 면 위에 땜납 볼이 잔류하지 않도록 커버의 하단부(下端部)에 공기를 분사하는 공기 공급구를 구비한 공기 공급부(4a)가 설치되어 있다. 공기 공급부로부터 커버(4) 내에 불어넣어진 공기는 커버 지지 부재(10)에 설치한 배기구(4n)로부터 배출된다. 이 배기구(4n)에는 메시 형상의 필터(4f)가 설치되어 있고, 땜납 볼(11)이 커버(4) 안으로부터 외부로 비산하지 않도록 구성되어 있다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 충전 헤드(2)를 도면의 좌측 방향으로 이동시킬 때, 충전부(3)는 도면에 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 회전시킨다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이 충전 헤드(2)가 도면의 우측 방향으로 이동할 때에는, 충전부(3)는 반시계 방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 이동 방향에 따라 충전부(3)의 회전 방향을, 땜납 볼(11)이 충전 헤드(2)의 진행 측으로 쓸어내도록 회전시키는 것, 및 커버(4a)로부터 공기를 불어넣음으로써, 땜납 볼(11)의 비산의 방지와, 마스크 개구부로의 충전량을 확실하게 행하고, 또한, 마스크 면으로의 잉여 땜납 볼의 잔류를 최대한 저감할 수 있다. 또, 커버(4) 내에 공기 대신 질소 등 땜납 볼(11)의 산화를 늦추는 기체를 불어넣도록 해도 된다.

충전부(3)는 커버(4)의 길이 방향의 양단부에 지지되어 있다. 커버(4)는 커버 지지 부재(10)를 개재하여 헤드 장착 프레임(7)의 상부에 설치한 실린더(5a)를 구성하는 피스톤봉(6a)에 지지되어 있다. 이 헤드 장착 프레임(7)은 도 1에 나타낸 바와 같이 인쇄기 본체에 설치한, 볼나사(2b)를 모터(2g)에 의해 회전 구동함으로써 도시 생략한 리니어 레일 위를 수평 방향으로 왕복 이동하는 구성으로 하고 있다. 또한, 땜납 볼 인쇄기(1) 본체 측에는 복수의 개구를 설치한 마스크(8)를 장착한 마스크 프레임(9)을 유지하는 마스크 유지부가 설치되어 있다. 인쇄 대상물인 기판(20)은 땜납 볼 인쇄기 본체 측에 설치되어 있는 XYθ 및 Z 방향으로 이동 가능한 인쇄 테이블(21) 위에 재치되어 있는 자석(33)의 면 위에 유지되어 있다. 또한, 이 인쇄 테이블 위에 설치한 자석(33)은 기판(20)과 마스크(8)를 밀착시키기 위한 것으로, 마스크(8)는 니켈 등의 자성체로 형성되어 있고, 인쇄 테이블을 상승시켜서 마스크 면에 접촉시켰을 때에, 자력에 의해 기판(20)과 마스크(8)의 밀착성이 더욱 향상되는 것이다.

또한, 충전 헤드(2)와 병렬로 설치되어 있는 스위퍼 헤드(26)가, 도시 생략한 볼나사 또는 타이밍 벨트에 장착되어 있다. 이 스위퍼 헤드(26)는 충전 헤드와 마찬가지로 스위퍼 장착 프레임(29)에 장착되어 있다. 스위퍼 장착 프레임(29)의 상부에는 스위퍼 헤드(26)의 스위퍼부(27)를 상하로 이동시키는 구동원인 실린더(5c)가 설치되어 있다. 스위퍼부(27)는 스위퍼 지지 부재(10s)에 스위퍼 홀더(4s)가 장착되고, 스위퍼 홀더(4s)의 선단부에 스위퍼 부재(12s)가 장착되어 있다. 이 스위퍼 부재(12s)는 기본적으로 앞에서 설명한 땜납 볼 충전 헤드에 사용하고 있는 충전 부재와 대략 동일한 구성인 것이고, 상세한 것은 후술한다. 또, 스위퍼 헤드(26)의 구동부에는, 충전 헤드(2)와 마찬가지로, 스위퍼 헤드(26)의 상승 높이를 규정하는 실린더(5d)와 피스톤 축(6d)을 구비하고 있다.

도 4에 스위퍼 헤드의 동작 중의 상태를 나타낸다. 스위퍼 헤드(26)는 충전 헤드(2)에서 마스크 면의 개구부에 땜납 볼(11)의 충전을 종료하면, 충전 헤드(2)를 마스크(8)의 단부까지 이동시킨다. 다음으로, 대기 위치에서 마스크 면 위에 대기하고 있는 스위퍼 헤드(26)를 화살표 방향(도 4의 우측 방향)으로 이동시켜서 마스크 면 위에 잔류하는 땜납 볼(11)을 마스크 면의 충전 헤드(2)가 대기하고 있는 측에 수집한다. 그 후, 스위퍼 헤드를 하강시킨 상태로, 또한, 인쇄 테이블을 강하시켜서, 기판 면으로부터 마스크를 이간시키는 것이다. 상세한 인쇄 동작에 관해서는 후술한다.

다음으로, 충전부(3)의 개략 구조를 설명한다. 도 5에 충전부의 정면도를, 도 6에 도 5의 A-A 단면도를 나타낸다. 도 7에 충전 부재인 슬릿 스퀴지의 장착 전의 평면도를, 도 8에 슬릿 스퀴지를 스퀴지 홀더에 고정하는 상황을 나타낸다.

도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 충전부(3)는, 회전축(16)에 설치한 8각형의 고정 부재(15)의 각각의 변에, 충전부 장착 부재(14)(이하, 스퀴지 홀더라고 칭하는 경우도 있다)가 볼트(17) 조임으로 고정되어 있다. 또 고정 부재(15)는 8각형에 한정되지 않고 6각형∼12각형의 다각형이어도 된다. 회전축(16)의 양단 측은 베어링을 개재하여 커버(4)에 지지되어 있다. 이 회전축(16)의 일방의 단부에는 구동 기구(13)가 설치되어 있고, 구동 기구(13)를 구성하는 모터를 구동함으로써 소정의 회전수로 회전할 수 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 충전부(3)는 충전 헤드(2)의 진행 방향에 대하여 직각 방향(기판의 폭 방향)으로 길게 형성되어 있다. 이 길이는 땜납 볼을 인쇄하는 기판(20)의 폭보다 길게 형성되어 있다. 이것에 의해, 기본적으로는, 땜납 볼 충전 헤드(2)를 수평 방향으로 마스크 면 위를 1회 이동시키는 것만으로 기판(20)의 전극부의 대략 전체에 땜납 볼(11)을 충전시킬 수 있다. 충전 부재(12)의 길이는 도면과 같이 Lj의 길이로 하고 있고, 마스크의 폭 Lm은 이 Lj보다 크게 만들어져 있으며, 기판의 폭 Lt는 마스크 폭 Lm, 충전 부재의 폭 Lj보다 작게 만들어져 있다. 즉, Lm ≥ Lj ≥ Lt의 관계에 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 이 스퀴지 홀더(14)에는, 도 7에 나타내는 복수의 선재로 구성되는 슬릿 스퀴지(12)가 장착되어 있다. 스퀴지 홀더(14)의 단면은 도면과 같이 사다리꼴로 하고, 긴 변 측을 사각형으로 한 형상으로 하고 있다. 그리고 사다리꼴의 짧은 변 측이 중심축을 향하도록 장착되어 있다. 단면 형상을 사다리꼴로 함으로써 슬릿 스퀴지를 원형 위에 효율적으로 장착할 수 있다. 또, 도 8에 나타내는 바와 같이 스퀴지 홀더(14)의 사각형 부분에는 길이 방향으로, 소정의 간격을 두고 자석(31)이 매립되어 있다. 이 자석(31)은, 슬릿 스퀴지(12)를 스퀴지 홀더에 고정하기 위하여 사용된다. 또한, 자석과 자석의 사이에는, 위치 결정용 핀(32)이 설치되어 있고, 이 핀이 슬릿 스퀴지(12)의 폭 방향의 양단부에 설치되어 있는 고정부(12P)에 설치한 삽입 구멍(12H)에 합치하도록 되어 있다. 슬릿 스퀴지(12)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 두께 0.05∼0.1㎜의 강판을 사용하고, 슬릿(12S)에 의해 0.1㎜∼0.3㎜ 간격을 두고, 선폭 0.1mm로 θ=5도∼35도의 경사로 고정부(12P)를 제외하고 에칭 가공함으로써 복수의 선재(12L)를 일괄 형성하고 있다. 이 폭 방향의 양단부에 설치한 고정부(12)를 스퀴지 홀더(14)의 양측에 고정한다.

다음으로, 도 8을 이용하여 슬릿 스퀴지를 이 스퀴지 홀더에 장착하는 방법을 설명한다. 도 8(a)에는 사시도를, 도 8(b)에는 단면도를 나타내고 있다.

스퀴지 홀더(14)에는 소정의 간격을 두고 복수의 위치 결정 핀(32)이 설치되어 있고, 위치 결정 핀(32)과 위치 결정 핀(32)의 사이에는 자석(31)이 매립되어 있다. 슬릿 스퀴지(12)를 각 스퀴지 홀더(14)에 장착할 때에는, 스퀴지 홀더(14)의 양측에 설치한 위치 결정 핀(32)에 슬릿 스퀴지(12)의 삽입 구멍(12H)에 각각 삽입한다. 그 후, 자성 재료로 형성된 스퀴지 누름판(30)에 설치한 삽입 구멍(30H)에 위치 결정 핀(32)을 삽입함으로써, 누름판(30)에 자력이 작용하여 고정할 수 있다. 이와 같이 간단하게 위치 결정을 할 수 있고, 간단하게 슬릿 스퀴지(12)의 장착, 떼어냄이 가능하도록 구성되어 있다. 또, 이러한 구조로 함으로써 고정 스페이스를 작게 할 수 있기 때문에, 스퀴지 홀더(14)끼리의 간격을 작게 하는 것이 가능하다. 슬릿 스퀴지(12)를 구성하는 선재가, 길이 방향에 대하여 소정 방향으로 경사를 가지도록, 또한, 스퀴지 홀더(14)에 대하여 공간을 형성하도록 장착되어 있다. 즉, 슬릿 스퀴지가, 길이 방향으로 반나선 형상의 선재로 구성된 것처럼 된다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 슬릿 스퀴지(12)를 구성하는 선재의 경사 방향은, 이웃하는 스퀴지 홀더(14)마다 반대 방향이 되도록 장착되어 있다. 이렇게 번갈아 슬릿 스퀴지(12)의 경사 방향을 바꿈으로써, 마스크 개구부에 충전되지 않고 마스크 면 위에 잔류하는 잉여 땜납 볼을 효율적으로 충전부 측으로 회수할 수 있다.

다음으로, 땜납 볼 인쇄의 일련의 동작을 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.

먼저, 전극부에 플럭스가 인쇄된 기판(20)이 땜납 볼 인쇄기에 반입되어 인쇄 테이블(21) 위의 자석(33) 위에 재치된다. 인쇄 테이블(21) 및 자석(33)에는 부압을 공급하는 흡착구가 복수 설치되어 있고, 여기에 부압을 공급함으로써 기판(20)이 자석(33) 위를 이동하지 않도록 유지하고 있다.

다음으로, 기판(20) 면에 설치한 위치 맞춤 마크와, 마스크(8)에 설치되어 있는 위치 맞춤 마크를, 위치 맞춤용의 카메라(18)를 사용하여 촬상한다. 촬상한 데이터는 도시 생략한 제어부로 보내지고, 그곳에서 화상 처리되고, 위치 편차량이 구해져서, 그 결과에 의거하여, 인쇄 테이블(21)이 도시 생략한 수평 방향 이동 기구에 의해, 편차를 보정하는 방향으로 이동된다.

위치 맞춤이 종료되면, 인쇄 테이블(21)의 상승 기구(22)를 구동하여 인쇄 테이블(21)을 상승시켜서 마스크(8)의 이면에 접촉시킨다. 이때 테이블(21) 위의 자석(33)에 의해 마스크(8)를 기판(20)에 밀착시킬 수 있다.

다음으로, 도시 생략한 땜납 볼 공급 장치에 의해 마스크(8)의 면의 충전 헤드(2)의 초기 위치(인쇄 개시 위치)의 진행 방향 앞측 부분에 땜납 볼(11)을 공급한다. 그 후, 충전 헤드(2)를 인쇄 개시 위치에 수평 이동시키고, 마스크 면까지 강하시킨다. 또한 이때, 충전부(3)는 마스크 면에 소정의 가압력이 작용하는 위치까지 강하시키고 있다.

다음으로, 도 9의 (1)에 나타내는 바와 같이 충전부(3)를 시계 방향으로 회전시킨다. 그 후, 땜납 볼 충전 헤드(2)를, 마스크 면 위를 도면의 화살표의 좌측 방향으로 수평 이동시킨다. 이때, 공기 공급부(4a)로부터 슬릿 스퀴지가 있는 커버(4)의 내측으로 향하여 공기를 불어넣으면서 이동시킨다. 또, 이와 같이, 충전부(3)를 회전시킴으로써, 마스크 개구부에서는 땜납 볼(11)을 개구부에 밀어넣고, 기판(20) 위의 플럭스에 부착시키며, 개구부 이외의 부분에서는 충전부(3)가 땜납 볼(11)을 마스크 면 위의 진행 방향으로 이동시킨다. 충전부(3)가 기판 단부에 도달하면, 충전부(3)의 회전을 정지시킴과 함께, 공기 공급부(4a)로부터의 공기의 공급을 정지시키고, 충전부(3)를 상승시킨다. 그 후, 도 9의 (2)와 같이 충전 헤드(2)를 좌측 방향으로 이동시킨다. 이와 같이, 충전 헤드를 이동시킴으로써, 다음에 충전하는 땜납 볼(11)의 위치에 대하여, 충전 헤드(2)가 후측에 위치하게 된다. 이동이 종료되면, 다시 충전부(3)를 마스크 면에 소정의 가압력으로 접촉하는 위치까지 강하시킨다. 그리고, 도 9의 (3)에 나타내는 바와 같이 공기 공급부로부터 커버 안으로의 공기의 공급을 재개함과 함께, 충전부(3)를 반시계 방향으로 회전시켜서, 충전 헤드(2)를 도면의 우측으로 이동시킨다. 그리고 기판 단부에 가까운 위치에 도달하면, 공기 공급부로부터의 공기의 공급을 정지시키고, 도 9의 (4)에 나타내는 바와 같이 충전 헤드(2)의 충전부(3)를 상승시키며, 충전 헤드(2)를 더욱 우측으로 이동시키고 도 9의 (5)에 나타내는 바와 같이 충전부(3)를 하강시켜서, 남은 땜납 볼(11)의 위치가 충전부(3)의 좌측에 위치하도록 한다. 그 후, 충전부를 마스크 면 위에 강하시킨 상태에서 대기 상태로 한다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 충전 헤드(2)를 1 왕복시켜서, 땜납 볼을 마스크 개구부에 충전함으로써, 확실하게 충전할 수 있게 하고 있다.

도 9의 (1)∼(4)의 공정에서는 스위퍼 헤드(26)는 마스크(8) 면에 스위퍼부(27)를 하강시킨 상태로 대기하고 있다. 다음으로, 도 9의 (6)에 나타내는 바와 같이, 스위퍼 헤드(26)를 도면의 우측[충전 헤드(2)의 대기하고 있는 측]으로 이동시킨다. 충전 헤드(2)의 대기 위치 근방까지 이동시킨다. 도 10의 (7)에 나타내는 바와 같이, 스위퍼 헤드(26)가 충전 헤드(2) 근방에 도달하면, 스위퍼부(27)를 상승시켜서 마스크 면으로부터 이간시킨다. 그리고, 스위퍼 헤드(26)를 초기의 대기 위치까지 되돌린다. 도 10의 (8)에 나타내는 바와 같이 대기 위치로 되돌아가면, 다시 스위퍼부(27)를 마스크 면 위까지 강하시켜, 소정의 접촉압으로 접촉시킨다. 도 10의 (9)에 나타내는 바와 같이 다시 마스크 면 위를 충전 헤드(2)의 대기 위치 근방까지 이동시킨다. 이 이동에 의해, 마스크 면 위에 잔류하는 땜납 볼(11)을 완전하게 기판 면으로부터 벗어난 위치에 수집할 수 있다. 이 청소가 완료되면 충전 헤드(2) 및 스위퍼 헤드(26)가 마스크 면에 접촉하고 있는 상태로, 인쇄 테이블(21)을 강하시켜서 기판(20)을 마스크 면으로부터 이간시킨다.

또한, 이번 설명에서는, 스위퍼 헤드(26)를 2회 동작시키는 것으로 설명하였으나, 복수 회 동작시킴으로써, 확실하게 마스크 면 위의 잔류 땜납 볼을 기판 위치로부터 떨어진 부분으로 이동시킬 수 있다.

또한, 이번 실시예에서는, 충전 헤드(2)에서 땜납 볼(11)을 마스크 개구부에 충전한 후에 스위퍼 헤드(26)를 동작시켜서, 마스크 면 위의 잔류하는 땜납 볼을 기판으로부터 떨어진 마스크 면까지 청소하도록 하는 것으로 설명하였으나, 실시예의 충전 헤드를 사용하면, 마스크 면에 잔류하는 땜납 볼은 거의 없어져서, 청소가 불필요해지는 것도 생각할 수 있고, 스위퍼 헤드를 설치할 필요가 없는 경우도 있다. 혹은 충전 헤드(2)와 스위퍼 헤드(26)를 일체 헤드로서 사용하는 것도 가능하다.

또, 도면의 (6)∼(9)의 공정에서, 충전 헤드(2)가 대기하고 있을 때, 공기 공급부(4a)로부터 커버(4)의 내측으로 향하여 공기 또는 질소를 분사해도 된다. 이렇게 함으로써, 땜납 볼(11)이 커버 밖으로 누출되는 것을 방지하는 것이 가능하여, 땜납 볼(11)의 산화를 늦출 수 있다.

다음으로, 인쇄된 기판(20)의 인쇄 상태를 카메라로 촬상하여 결함의 유무를 조사한다. 결함의 유무의 조사가 종료되면, 청소 기구(25)를 구동하여 마스크 이면의 청소를 행한다. 또한, 결함이 있으면 리페어부에 기판(20)을 반송하고 그곳에서 결함부를 수복한다. 결함부 수복 후 리플로우부에 기판을 반송하고, 땜납 볼을 용융 고착시킨다.

이상, 대략적인 땜납 볼의 인쇄 공정을 설명하였으나, 리페어부나 리플로우부에 관해서는 상기 서술한 장치와는 다른 장치가 되기 때문에, 상세한 설명은 하지 않았다.

이 공정 중에서, 본 발명의 땜납 볼 공급 헤드를 사용함으로써, 미소 직경의 땜납 볼을 확실하게 마스크 개구부로부터 플럭스 위에 공급할 수 있다.

1 : 땜납 볼 인쇄기 2 : 충전 헤드
3 : 충전부 4 : 커버
5 : 헤드 상하 구동 기구 7 : 헤드 장착 프레임
8 : 마스크 10 : 충전부 지지 부재
10a : 스위퍼 지지 부재 11 : 고정 부재
12 : 슬릿 스퀴지 14 : 충전부 장착 부재(스퀴지 홀더)
16 : 회전축 18 : 카메라
20 : 기판 21 : 인쇄 테이블
31 : 자석 32 : 위치 결정 핀
33 : 자석

Claims

플럭스가 도포된 기판 면에 형성된 복수의 전극부에, 마스크를 통하여 땜납 볼을 인쇄하는 땜납 볼 인쇄기에 있어서,
땜납 볼을 마스크에 설치된 개구부에 충전하는 충전 헤드를 구비하고,
상기 충전 헤드를 구성하는 충전부가, 회전축에 설치한 외형이 6각형∼12각형인 다각형의 고정 부재의 각 면에 스퀴지 홀더를 각각 고정하고, 상기 스퀴지 홀더에 충전 헤드의 진행 방향에 대하여 소정의 각도를 가지도록, 복수의 선재(線材)로 형성되는 슬릿 스퀴지를 상기 스퀴지 홀더의 마스크 면 측의 면과 상기 선재 사이에 공간이 생기도록 장착한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄기.
제1항에 있어서,
상기 스퀴지 홀더에 장착한 슬릿 스퀴지의 경사 방향이 이웃하는 스퀴지 홀더에 장착한 슬릿 스퀴지의 경사 방향과 반대의 방향이 되도록 장착한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄기.
제1항에 있어서,
충전 헤드가 마스크 면 위에 수평 방향으로 이동할 때, 이동 방향에 대하여 상기 충전 부재의 접촉부가 이동 방향에 대하여 동일 방향으로 회전하는 축을 설치한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄기.
제1항에 있어서,
상기 충전 헤드와 병렬로 스위퍼 헤드를 설치하고, 상기 스위퍼 헤드가 스위퍼 홀더에 상기 슬릿 스퀴지와 동일한 형상의 스위퍼 부재를 장착한 구성이며, 상기 스위퍼 헤드에서 마스크 면 위를 청소하는 중에는 상기 충전 헤드를 마스크 면에 접촉시킨 상태로 대기시키는 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄기.
제1항에 있어서,
충전 헤드의 외측으로부터 내측으로 공기 또는 산화를 늦추는 기체를 불어넣고, 땜납 볼이 충전 헤드의 외측으로 누출되는 것을 막는 것을 특징으로 한 땜납 볼 인쇄기.