200800614 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於，用來將銲錫膏等經由網版模板來印刷 到基板的網版印刷裝置及其印刷方法，尤其是關於適合用 於高密度/高多層基板的網版印刷的網版印刷裝置及其印 刷方法。 【先前技術】 一般來說作爲用來連接印刷電路板與半導體晶片的技 術，是採用稱作覆晶法（flip-chip) (FC)方式的使用銲錫凸 塊（細微的銲錫的突起物）來接合的方式。這種方式，是藉 由在平面上配置銲錫凸塊，而一次能夠連接數千〜數萬的 連接點，由於IT化的進展，而逐漸高功能化的半導體晶 片的連接條件也迅速地精細、高密度、高點數化。而由於 近年來半導體的高功能化、高積體化的趨勢，即使是封裝 基板的銲錫凸塊，也要求要讓印刷凸塊更加精細化。 銲錫凸塊的印刷裝置，是配合印刷圖案，而將開設有 孔部S i的網版模板S載置於工件W上，藉由以印刷頭將 銲錫膏充塡到模板孔S i，來進行印刷的裝置，以往是使 用如第5圖所示的網版印刷裝置。該網版印刷裝置1，其 基本構造是具有：用來進行工件（基板）W的定位的工件校 準部2、使網版模板S上下升降的模板上下驅動部3、印 刷頭4、使該印刷頭4上下升降的印刷頭上下驅動部5、 以及使該印刷頭4朝左右往復移動的印刷頭往復驅動部6 -5- 200800614 (2) 等。在該印刷裝置1，在將工件W載置於工件校準部2的 工作台上之後，進行工件W的定位，接著藉由銲錫印刷 裝置1的模板上下驅動部6，將網版模板S重疊於工件W 上，藉由印刷頭往復驅動部6及印刷頭上下驅動部5，來 移動印刷頭4，藉由將銲錫膏P經由網版模板S塗敷於工 件W上，來將銲錫膏印刷於工件W上。 在該習知的印刷裝置1，作爲印刷頭4 一般是使用： φ 第6圖所示的橡皮刮板型印刷頭、或在第7圖所示的密閉 型印刷頭。橡皮刮板型印刷頭4，是以橡皮刮板4 1夾著 銲錫膏P，移動於網版模板S上，在工件W上進行銲錫 凸塊印刷，另一方面，密閉型印刷頭4，在其前端具有噴 嘴42，在用來排出銲錫膏P的噴嘴42接觸於網版模板S 的狀態，使印刷頭4移動於其上，在工件W上進行銲錫 凸塊印刷。 近年來，因應於印刷銲錫凸塊的細微化，讓網版模板 Φ s的模板孔s i也細微化’銲錫膏P爲了防止印刷滴流情 形而高黏度化，所以習知的橡皮刮板型印刷頭4的橡皮刮 板4 1所進行的印刷加壓’很難將銲錫膏充塡到模板孔 S 1，而可高壓充塡的密閉型印刷頭則成爲主流。可是’與 橡皮刮板型印刷頭相比，在密閉型印刷頭4，會有噴嘴42 前端的銲錫膏P黏著而導致印刷不良的問題。 第8圖（A)、第8圖（B)，是在噴嘴前端產生銲錫膏P 黏著之前、與產生黏著之後的狀態的說明圖。也就是說， 銲錫膏P，是固體的銲錫粒子與助焊劑溶劑的混合物’如 -6 - 200800614 (3) 弟8圖（A)所不，在銲錫粒子之間是充滿著銲錫溶劑，所 以銲錫霄P保有流動性。在這方面，在橡皮刮板型印刷 頭，藉由如第6圖所示的印刷動作，銲錫膏p全體是流動 攪拌所以防止黏著而維持流動性，在密閉型印刷頭，銲錫 骨P是被偈限在噴嘴4 2內，也沒有印刷動作所造成的流 動，尤其是噴嘴前端附近的銲錫粒子幾乎沒有流動，只有 液體的助焊劑溶劑，會從噴嘴42與網版模板S的緊貼 φ 面、或網版模板S與工件W的間隙g流出，如第8圖（B) 所示，銲錫粒子彼此會黏著而喪失流動性。而喪失流動性 的銲錫膏P在印刷時不能充分地流入到網版模板S的模板 孔s i，而會成爲銲錫凸塊缺口的不良問題原因。 相對於上述問題，在習知的網版印刷裝置，雖然可以 用定期將黏著在噴嘴前端的銲錫膏P刮出予以廢棄的方法 來因應，而現在每5 00次的印刷作業就需要該廢棄作業， 在對應於更細微的銲錫凸塊的小型印刷頭，每1 0次的印 φ 刷就需要廢棄作業，而生產性明顯降低。現今，隨著銲錫 凸塊的逐漸細微化，而更要求銲錫凸塊P的銲錫粒子的細 微化/高功能化，由於廢棄作業導致在習知的黏著對應方 法會有銲錫成本升高及生產性降低的問題，所以要求要有 不需要廢棄作業，而高生產性且節省資源的銲錫凸塊的印 刷方法。 【發明內容】 本發明鑒於上述問題，其目的要提供一種網版印刷裝 200800614 (4) 置及其印刷方法’不需要定期將黏著於印刷頭的噴嘴前端 的銲錫膏刮出予以廢棄的習知的廢棄作業，即使對於印刷 凸塊的細微化’也能以不需維修的方式因應，可減少銲錫 成本且提高生產性。 本發明的其中一種型態也就是網版印刷裝置，其使具 有噴嘴42的印刷頭4上下升降的印刷頭上下驅動部5， 具有：用來調整噴嘴42朝向網版模板面的按壓力F!的噴 φ 嘴按壓力調整機構7 ;而印刷頭4具有用來將來自於噴嘴 42的銲錫膏P的排出力F2進行調整的排出力調整機構 8，而能任意地控制噴嘴42與網版模板S的緊貼力F3。 藉此，當印刷時，能使噴嘴42的前端緊緊地緊貼於網版 模板面，來進行平常的印刷動作，當對噴嘴前端凝結銲錫 時的噴嘴42進行清潔時，藉由在噴嘴前端與網版模板面 形成間隙g，則能讓凝結的銲錫膏P流出，則不會產生印 刷不良情形且能無維修地連續進行1 0 0次以上的印刷。 % 在本發明的印刷裝置，印刷頭上下驅動部5又具有： 用來刮過整個網版模板面的刮除機構9，藉此，則能去除 附著於網版模板面的剩餘銲錫。 在本發明的該印刷裝置，當進行噴嘴清潔時，在噴嘴 42的前端與網版模板面之間形成有間隙g，藉此，能讓助 焊劑減少而黏著的銲錫膏P從該間隙流出。 本發明的其他方式的網版印刷方法，當印刷時，將印 刷頭4的噴嘴42按壓於網版模板面的按壓力Fi，是大 於：從噴嘴42排出銲錫膏P的排出力F2，藉由使噴嘴前 -8- 200800614 (5) 端緊貼於網版模板面來進行印刷，而當進行噴嘴清潔時， 噴嘴4 2朝向網版模板面的按壓力F1，是小於：銲錫膏P 的排出力F2，藉由在噴嘴42的前端與網版模板面之間產 生間隙g，使助焊劑減少了的銲錫膏P從間隙流出，這是 將之前的裝置發明改變爲方法發明，其作用效果，與之前 的發明一樣。 在本發明的該印刷方法，藉由刮除機構，來刮過整個 0 網版模板面，將附著於網版模板面的剩餘銲錫予以去除， 這是將之前的裝置發明改變爲方法發明，其作用效果，與 之前的發明一樣。 以下’根據附圖及本發明的較佳實施方式的記載，能 充分地理解本發明。 【實施方式】 以下，根據圖面針對本發明的實施方式的網版印刷裝 置及其印刷方法來加以說明。第1圖是本發明的實施方式 的網版印刷裝置的全體構造的顯示圖。本發明的網版印刷 裝置1，基本上是具備有：將在工作台21上所載置的封 裝基板也就是工件W在X軸、Y軸、及（9方向進行定位 的工件校準部2、使網版模板S(以下稱作「網版S」）上下 升降的模板上下驅動部3、用來排出銲錫膏P的印刷頭 4、使該印刷頭4上下升降的印刷頭上下驅動部5、以及 使印刷頭4朝橫方向（左右方向）往復移動的印刷頭往復驅 動部6等。 -9- 200800614 (6) 工件校準部2，是藉由：載置保持著工件W的工作台 21、朝X軸方向移動的X方向移動台22、朝Y軸方向移 動的Y方向移動台23、及朝Θ方向轉動的轉動台24所構 成，這些構造是組合在一起而載置於印刷裝置1的基台 1 1上。工作台2 1的上面部，是具有多數的吸孔（沒有圖 示）的吸附面，能在載置著工件W的狀態將其吸附且加以 定位。該吸孔是與沒有圖示的真空泵浦連接。工作台 φ 2 1，是被支承於X方向移動台22上，X方向移動台22是 被支承於Y方向移動台23上，並且Y方向移動台23是 被支承於轉動台24上。藉此，讓工作台21上的工件W 的位置能在X軸、Y軸、及0方向進行修正。而X軸、Y 軸方向的移動及Θ方向的轉動，是分別藉由伺服馬達25 所進行。 所謂的網版S，是在模板的表面形成有預定的圖案 (模板孔Si)，是例如包含金屬模板、或包含狹義的網版模 φ 板的槪念。該網版s，可藉由模板上下驅動部3而上下升 降。也就是說，模板上下驅動部3，是藉由：於基台11 上所豎立設置的升降導引體12上所安裝的升降用壓缸 3 1、於升降用壓缸3 1內滑動的活塞體3 2、固定於該活塞 體32的升降構件33、以及結合於該升降構件33，在兩側 保持著網版S的保持構件3 4所構成；藉由使升降構件3 3 上下移動，讓藉由保持構件34所保持著的網版S上下升 降。升降構件3 3，是藉由例如導入於升降用壓缸3 1內的 流體所作動。 -10 - 200800614 (7) 在印刷裝置1的基台11上所豎立設置的左右的升降 導引體12之間，架設有橫架體1 3。在該橫架體1 3，設置 有：與其平行的橫方向的導引體14。在導引體14,嵌合 著：可沿著導引體14朝橫方向往復滑動的往復移動構件 1 5，在該往復移動構件1 5安裝有印刷頭上下驅動部5。 而在橫架體1 3上設置有印刷頭往復驅動部6，在該印刷 頭往復驅動部6的往復移動構件61的前端，安裝有印刷 φ 頭上下驅動部5。在第1圖，是採用滾珠螺桿機構來作爲 印刷頭往復驅動部6。於是，根據印刷頭往復驅動部6的 作動所造成的往復移動構件6 1在橫方向的前進/後退，印 刷頭上下驅動部5也朝橫方向移動。 印刷頭上下驅動部5，是由：於往復移動構件61的 前端所固定的壓缸部5 1、與於該壓缸部5 1內滑動的活塞 部52所構成；在該活塞部52的前端部位，設置有：本發 明的特徵也就是之後會詳細敘述的噴嘴按壓力調整機構 φ 7、刮除機構9、及具有排出力調整機構8的印刷頭4 等。印刷頭4，可進行朝橫方向的往復移動及朝上下方向 的升降動作。在說明中，是將模板上下驅動部3及印刷頭 上下驅動部5作爲活塞-壓缸機構，而將印刷頭往復驅動 部6作爲滾珠螺桿機構來加以說明，而如果將該驅動部 3、5、6作爲直線往復移動機構的話，則可採用活塞-壓 缸機構、滾珠螺桿機構、齒條-小齒輪機構、線性馬達機 構等的適當的機構。 接著是針對本發明的特徵也就是噴嘴按壓力調整機構 -11 - 200800614 (8) 7、排出力調整機構8、及刮除機構9來加以說明。在印 刷頭上下驅動部5的活塞部52上的桿部的前端’安裝 著：用來將噴嘴按壓力調整機構7及刮除機構9予以支承 的第一支承構件53。噴嘴按壓力調整機構7，是藉由：第 一壓缸71、於該第一壓缸71內滑動的第一活塞72、以及 在第一活塞72的桿部前端所固定的第二支承構件73所構 成，藉由導入到第一壓缸71內的作動流體，讓第一活塞 φ 72，也就是第二支承構件73上下移動。而將噴嘴按壓力 調整機構7的第一壓缸7 1載置保持於第一支承構件5 3 上。 同樣地，刮除機構9，也由：第二壓缸91、於該第二 壓缸91內滑動的第二活塞92、以及在第二活塞92的桿 部前端所安裝的橡膠刮板、金屬葉片等的刮除部9 3所構 成，藉由導入到第二壓缸91內的作動流體，讓第二活塞 92，也就是刮除部93上下移動。而刮除機構9的第二壓 φ 缸也被載置保持於第一支承構件53上。 在噴嘴按壓力調整機構7的第二支承構件73，安裝 有印刷頭4。印刷頭4，是藉由：圓筒狀的壓缸部43、於 該壓缸部4 3內滑動的活塞部4 4、以及與壓缸部4 3連通 的噴嘴部42所構成，壓缸部43是固定在第二支承構件 73。於是，上下驅動部5的作動，是經由噴嘴按壓力調整 機構7來使印刷頭4上下升降。 在印刷頭4的壓缸部43上，設置有：用來調整銲錫 膏P的排出力F2的排出力調整機構8。排出力調整機構 • 12 - 200800614 (9) 8,是由：載置且固定於壓缸部43上的第三壓缸81、及 滑動於該第三壓缸81內的第三活塞82所構成。該排出力 調整機構8的第三活塞82、印刷頭4的活塞部44，是藉 由：將壓缸部4 3及第三壓缸8 1予以貫穿的桿部8 3所連 結，形成爲啞鈴形狀。作動流體被導入到第三壓缸8 1 內，而銲錫膏P被導入到印刷頭4的壓缸部43。藉由將 作動流體導入到第三壓缸8 1內，第三活塞8 1下降，從與 $ 印刷頭4的壓缸部43連接的噴嘴42，將銲錫膏P排出。 針對上述構造的本實施方式的網版印刷裝置1的動作 (印刷方法)來力[]以說明。第2圖是用來說明本發明的實施 方式的網版印刷裝置的印刷動作的局部放大圖。第3圖是 用來說明本發明的實施方式的網版印刷裝置的噴嘴清潔 (廢棄）動作的局部放大圖。第4圖是顯示印刷動作時與清 潔動作時的控制方法的曲線圖。在本發明的網版印刷裝置 1也進行與平常同樣的工件W的校準操作，藉由模板上下 φ 驅動部3的作動，讓網版S下降而緊貼配置於工件 W 上。 在印刷時，使印刷頭上下驅動部5作動，使印刷頭4 下降而使噴嘴42接觸於網版S的上面部。在該情況，藉 由噴嘴按壓力調整機構7來調整噴嘴42對於網版S面的 按壓力（噴嘴加壓力）Fl。也藉由排出力調整機構8來調整 從印刷頭4的噴嘴42所排出的銲錫膏P的排出力F2。當 印刷時，是控制成：讓第2圖及第4圖的噴嘴42的按壓 力F i，大於銲錫膏P的排出力F2。藉此，讓噴嘴42與網 -13- 200800614 (10) 版s的緊貼力F3變高，則噴嘴42與網版s面會緊緊地 貼。在該狀態使印刷頭往復驅動部6作動，藉由於網版 面上將印刷頭4反覆往復移動，來進行銲錫凸塊印刷。 於噴嘴42與網版S面是緊緊地緊貼著，所以伴隨著印 動作而從噴嘴42與網版S的間隙只有助焊劑流出。而 該情況，最好控制噴嘴42與網版S之間的緊貼力（F3) 讓銲錫膏P從噴嘴42與網版S之間漏出。 φ 接著針對進行噴嘴清潔（廢棄）時的動作加以說明。 噴嘴清潔動作會藉由預定次數的印刷動作而讓助焊劑 出，在每經過噴嘴42內的銲錫粒子的凝結情形增加的 數來進行。在該情況，如第4圖所示，從噴嘴42所排 的銲錫膏P的排出力F2，與印刷時相同爲排出力F2， 藉由噴嘴按壓力調整機構7，控制成：讓噴嘴42的朝 網版S面的按壓力Fi，小於銲錫膏P的排出力F2。 此，如第3圖所示切換力量的平衡，噴嘴42會因爲銲 φ 膏P的排出的反作用力，讓噴嘴42與網版S的緊貼力 降低，噴嘴42的前端與網版S的上面部之間產生間 g，一部分銲錫膏P從該間隙g流出。而當進行噴嘴清 時，使刮除機構9作動，刮除部93下降，被配置在與 版S的上面部接觸的位置。在該狀態將印刷頭往復驅動 6作動，讓印刷頭4於網版S面上往復移動，並且追隨 印刷頭4的動作，刮除部93也於網版S面上一邊進行 除動作一邊往復移動。藉此，則能將流出到網版S上的 錫膏P去除，所以不用停止印刷也能進行噴嘴清潔動作 緊 S 由 刷 在 該 流 次 出 而 向 藉 錫 f3 隙 潔 網 部 該 刮 銲 -14- 200800614 (11) 藉由配合噴嘴42上的銲錫凝結狀態，來組合進行以 上的印刷動作與噴嘴清潔動作，則能維持噴嘴42的前端 部的銲錫膏P的狀態。而附著於網版S上的剩餘銲錫，藉 由用來刮過整個網版S面的刮除機構9的刮除部9 1所去 除，而也同時進行網版S的清掃，也能去除因爲乾燥所產 生的異物。 如以上說明，在本發明，在平常印刷時，如第2圖所 φ 示，因爲印刷頭4的噴嘴42與網版S緊貼著，所以只有 助焊劑流出，印刷面銲錫的助焊劑減少，而作爲噴嘴清潔 動作會定期性如第3圖所示，在噴嘴42與網版S之間產 生間隙g，則能讓助焊劑減少的印刷面銲錫流出。藉由每 數次的平常印刷動作後，來實施噴嘴清潔動作，則能防止 印刷面銲錫的助焊劑濃度的不平衡情形，則能防止印刷不 良情形。 具體來說，在習知技術，每實施約1 〇次的印刷動 φ 作，銲錫膏會黏著在噴嘴印刷面，會產生印刷不良情形， 相對的，藉由本發明的方法，藉由每6次來進行噴嘴清潔 動作，則不會產生印刷不良情形，能無須維修地進行1 0 0 次以上的連續印刷。 在本發明的構造，藉由用來刮過整個網版面的刮除機 構9，能除去剩餘的銲錫，所以當進行噴嘴清潔動作時， 對於銲錫凸塊印刷也能毫無困難地進行良好印刷，不需要 如習知方式爲了進行噴嘴清潔（廢棄）動作而停止裝置，在 銲錫膏用完之前都可連續印刷，而能維持高生產性。習知 -15- 200800614 (12) 的印刷裝置，流出到網版上的助焊劑會乾燥，會成爲弄髒 而堵塞網版的模板孔或印刷不良的原因，而在本發明的構 造，藉由噴嘴清潔動作所進行的剩餘銲錫的去除動作，來 進行助焊劑的乾燥與異物的去除，能維持網版面的清淨 度。 針對本發明，是針對特定的實施方式來詳細說明，而 如果是熟知技藝者，只要不脫離本發明的申請專利範圍及 技術思想，則可進行各種變更、修正。 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明的實施方式的網版印刷裝置的全體構 造的顯不圖。 第2圖是用來說明本發明的實施方式的網版印刷裝置 的印刷動作的局部放大圖。 第3圖是用來說明本發明的實施方式的網版印刷裝置 的噴嘴清潔動作的局部放大圖。 第4圖是用來說明本發明的網版印刷裝置所進行的印 刷方法（控制方法）的曲線圖。 第5圖是習知的網版印刷裝置的全體構造圖。 第6圖是習知的橡皮刮板型印刷頭的說明圖。 第7圖是習知的密閉型印刷頭的說明圖。 第8圖（A)、第8圖（B)，是針對習知的密閉型印刷頭 的內部銲錫膏與其印刷狀態，在黏著產生前與黏著產生後 的說明圖。 -16- 200800614 (13) 【主要元件對照表】 1 :網版印刷裝置 2 :工件校準部 3 :模板上下驅動部 4 :印刷頭 5 :印刷頭上下驅動部 6 :印刷頭往復驅動部 7 :噴嘴按壓力調整機構 8 :排出力調整機構 9 :刮除機構 1 1 :基台 12 :升降導引體 13 :橫架體 14 :導引體 1 5 :往復移動構件 21 :工作台 2 2 : X方向移動台 2 3 : Y方向移動台 24 :轉動台 25 :伺服馬達 31 :升降用壓缸 3 2 :活塞體 33 :升降構件 -17- 200800614 (14) 保持構件 噴嘴 壓缸部 活塞部 壓缸部 活塞部
第一支承構件 往復移動構件 第一壓缸 第一活塞 第二支承構件 第三壓缸 第三活塞 桿部
34 ： 42 ： 43 ： 4 4 ： 51 ： 52 ： 53: 61 ： 71 ： 7 2 ·· 73 : 81 ： 8 2 ·· 83 ： 91 ： 9 2 ·· 93 ： P ： 5 ·· Si ： 第二壓缸 第二活塞 刮除部 銲錫膏 網版 模板孔 W :工件