(1) 200808144 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 到基板的網版印刷裝置及其印刷方法，尤其是關於 於高密度/高多層基板的網版印刷的網版印刷裝置 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 術，是採用稱作覆晶法（flip-chip ) ( FC )方式的 錫凸塊（細微的銲錫的突起物）來接合的方式。這 ，是藉由在平面上配置銲錫凸塊，而一次能夠連接 數萬的連接點，由於IT化的進展，而逐漸高功能 導體晶片的連接條件也迅速地精細、高密度、高點 而由於近年來半導體的高功能化、高積體化的趨勢 φ 是封裝基板的銲錫凸塊，也要求要讓印刷凸塊更加 銲錫凸塊的印刷裝置，是配合印刷圖案，而將 孔部s i的網版模板s載置於工件W上，藉由以印 銲錫膏P充塡到模板孔S !，來進行印刷的裝置， 使用如第5圖所示的網版印刷裝置。該網版印刷裝 其基本構造是具有：用來進行工件（基板）W的定 件校準部2、使網版模板S上下升降的模板上下驅 、印刷頭4、使該印刷頭4上下升降的印刷頭上下 來印刷 適合用 及其印 片的技 使用銲 種方式 數千〜 化的半 數化。 ，即使 精細化 開設有 刷頭將 以往是 置1， 位的工 動部3 驅動部 -5- 200808144 (2) 5、以及使該印刷頭4朝左右（橫方向）往復移動的印刷 頭往復驅動部6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邰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： 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41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。 φ 近年來，因應於印刷銲錫凸塊的細微化，讓網版模板 s的模板孔s!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41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 -6 - (3) 200808144 是說，銲錫膏P，是固體的銲錫粒子與助焊劑溶劑的混合 物’如第8圖（A)所示，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 ，銲錫賞P是被侷限在噴嘴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 緊貼面、或網版模板S與工件W的間隙流出，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!，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 0 0次的印刷作業就需要該廢棄作業， φ 在對應於更細微的銲錫凸塊的小型印刷頭，每1 0次的印 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】 -7- 200808144 裝端 刷前 印嘴 版噴 網的 種頭 1 刷 供印 提於 要著 的黏 目將 其期 ， 定 題要 問需 述不 上 ’ 於法 鑒方 明刷 } 發印 (4本其 及 置 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，印刷頭 4，具有：在內部收容有銲錫膏P的主體殻體43、與該主 體殼體鄰接配置，用來從網版模板S面刮除銲錫膏的橡皮 刮板44、將主體殼體43內的銲錫膏P擠出的印刷活塞45 、以及使橡皮刮板44作動的橡皮刮板加壓活塞46 ;將被 橡皮刮板44刮除，而助焊劑減少的銲錫膏P回收到主體 殼體43內，藉此，將所回收的銲錫膏P與主體殼體43內 的正常濃度的銲錫膏P予以攪拌/混合，解除助焊劑濃度 的不平衡情形，則不需要銲錫膏P的攪拌作業，也能無須 維修地進行連續印刷。於是，能減低銲錫成本且提高生產 性。 在本發明的網版印刷裝置，主體殼體43是由硬質材 料所形成，印刷活塞45是可滑動地收容於該主體殻體43 內，且在網版模板S上面部設置有攪拌片7 ’該攪拌片7 是設置成：在印刷頭4緊貼於網版模板S上面部的狀態而 移動的範圍內，且隨時存在於主體殼體43內。藉此’能 良好地進行：藉由橡皮刮板44從網版模板S面所刮下、 回收而助焊劑減少的銲錫膏P、與主體殼體43內部的正 常的銲錫膏p的攪拌/混合處理。 -8- 200808144 (5) 在本發明的網版印刷裝置，主體殼體43是由軟質材 料所形成，印刷活塞4 5設置在主體殼體4 3的外部，來從 外部作用於主體殼體43。藉此，藉由利用主體殼體43的 撓曲、變形，來良好地進行：所回收的銲錫膏P與主體殼 體43內的銲錫膏P的攪拌/混合處理。 本發明的其他方式的網版印刷方法，印刷頭4，具有 :收容著印刷用的銲錫膏P的主體殼體4 3、與橡皮刮板 φ 4 4 ;以橡皮刮板4 4來刮除助焊劑減少了的印刷面的銲錫 膏P，一邊將其與主體殼體43內的銲錫膏p混合/攪拌 ，一邊將其回收到主體殼體43內，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。 在本發明的網版印刷方法，在網版模板S上設置有攪 拌片7，主體殼體43內的銲錫膏p的混合/攪拌處理， 是藉由：在使印刷頭4緊貼於網版模板S的狀態的印刷頭 4的橫方向移動、與攪拌片7的共同作用所進行的，這是 φ 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。 ， 在本發明的網版印刷方法，主體殼體43是由軟質材 . 料所形成，印刷頭4，在主體殻體4 3的外部具有：將其 內部的銲錫膏P擠出的印刷活塞45，藉由：橡皮刮板44 在印刷面的銲錫膏P的回收動作、與印刷活塞4 5的印刷 動作的共同作用，來進行銲錫膏P的混合/攪拌處理，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。 -9 - 200808144 (6) 以下，根據附圖及本發明的較佳實施方式的記載， 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 置及其印刷方法來加以說明。本發明的實施方式的網版 刷裝置其基本構造，與習知的網版印刷裝置一樣，首先 據第5圖針對網版印刷裝置的全體構造來加以說明。本 明的網版印刷裝置1，基本上是具備有：將在工作台 上所載置的封裝基板也就是工件W在X軸、Y軸、及 方向進行定位的工件校準部2、使網版模板S (以下稱 「網版S」）上下升降的模板上下驅動部3、用來排出 錫膏P的印刷頭4、使該印刷頭4上下升降的印刷頭上 驅動部5、以及使印刷頭4朝橫方向（左右方向）往復 動的印刷頭往復驅動部6等。 工件校準部2，是藉由：載置保持著工件w的工作 21、朝X軸方向移動的X方向移動台22、朝Y軸方向 動的Y方向移動台23、及朝0方向轉動的轉動台24所 成，這些構造是組合在一起而載置於印刷裝置1的基 1 1上。工作台21的上面部，是具有多數的吸孔（沒有 示）的吸附面’能在載置著工件W的狀態將其吸附且 以定位。該吸孔是與沒有圖示的真空泵浦連接。工作 21，是被支承於X方向移動台22上，X方向移動台22 被支承於Y方向移動台23上，並且γ方向移動台23 能 裝 印 根 發 21 Θ 作 銲 下 移 台 移 構 台 圖 加 台 是 是 -10- 200808144 (7) 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、γ 軸方向的移動及0方向的轉動，是分別藉由伺服馬達25 所進行。 所§胃的網版S，是在模板的表面形成有預定的圖案（ 模板孔S i )，是例如包含金屬模板、或包含狹義的網版 模板的槪念。該網版S，可藉由模板上下驅動部3而上下 φ 升降。也就是說，模板上下驅動部3，是藉由：於基台1 1 上所豎立設置的升降導引體1 2上所安裝的升降用氣缸3 1 、於升降用氣缸31內滑動的活塞體32、固定於該活塞體 3 2的升降構件3 3、以及結合於該升降構件3 3，在兩側保 持著網版S的保持構件34所構成·，藉由使升降構件33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氣缸31內的流 體所作動。 φ 在印刷裝置1的基台1 1上所豎立設置的左右的升降 導引體1 2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 考：可沿著導引體1 4朝橫方向往復滑動的往復移動構件 15，在該往復移動構件15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 頭上下驅動部5。在第4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 -11 - 200808144 (8) 作動所造成的往復移動構件61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6 1的 前端所固定的氣缸部5 1、與於該氣缸部51內滑動的活塞 * 部52所構成；在該活塞部52的前端部位設置有印刷頭4 。印刷頭4，可在保持著工件W的工作台21的上方，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-氣缸機構，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-氣缸機構、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回收銲錫膏的構造來 加以說明。第1圖，是本發明的第一實施方式也就是網版 印刷裝置的印刷頭的局部放大圖。印刷頭4，是藉由：用 φ 來收容印刷用的銲錫膏P的主體殼體43、與主體殻體43 鄰接配置，將網版S上的助焊劑減少的銲錫膏P刮除的橡 皮刮板44、可滑動地設置在主體殼體43內的印刷活塞45 、將橡皮刮板44加壓的橡皮刮板加壓活塞46、使印刷活 塞45作動的第一作動氣缸47、以及將橡皮刮板加壓活塞 46作動的第二作動氣缸48，所構成。而在主體殼體43內 ’能藉由沒有圖示的補給手段，來補給銲錫膏。 在第一實施方式，主體殻體43，是由金屬、樹脂等 的硬質材料所形成，上面部是封閉著，是作成讓朝向網版 -12- 200808144 (9) S側的下面部開放的有底筒形形狀。印刷活塞45，是由 可滑動地配置於主體殼體43內的按壓活塞部45a、可 動地配置於第一作動氣缸47內的作動活塞部45b、以 貫穿主體殼體43及第一作動氣缸47，其端部分別連結 按壓活塞部45a及第一作動活塞部45b的桿部45c，所 成。第一作動氣缸47，是配置於主體殻體43的上面部 其上部側面開口著，連接於作動用流體也就是空氣的供 φ 源。於是，藉由將空氣供給到第一作動氣釭47內，讓 一作動活塞部45b下降，也就是讓印刷活塞45下降， 將主體殼體43內的銲錫膏p擠出。 橡皮刮板44，其上端是連結於橡皮刮板加壓活塞 。橡皮刮板加壓活塞46，其第二作動活塞部46a是可 動地配置於第二作動氣缸48內。第二作動氣缸48的上 側面也開口著，與作動用流體也就是空氣的供給源連接 於是，藉由將空氣供給到第二作動氣缸.4 8內，讓第二 φ 動活塞部46a下降，也就是橡皮刮板加壓活塞46下降 伴隨著橡皮刮板44也會下降而按壓於網版S上。 在第一實施方式，在網版S上設置有攪拌片7。該 拌片7，其位置是設置在··在印刷頭4緊貼於網版S的 面部的狀態，在移動於網版S的印刷區域A與回收區域 之間的範圍，隨時存在於主體殼體43內的位置。而攪 片7的高度，也是讓藉由橡皮刮板44所刮除的銲錫膏 能越過攪拌片7而回收到主體殼體43內的高度。而所 的印刷區域A，是在網版S形成模板孔Si ’對於工件
滑 及 在 構 給 第 而 46 滑 部 〇 作 攪 上 B 拌 P 謂 W -13- 200808144 (10) 來進行印刷的區域，所謂的回收區域B，是在網版S沒 形成模板孔S i，在印刷前或印刷後讓印刷頭4退避的 域。 針對如上述構成的本發明的第一實施方式的網版印 ' 裝置的作動情形，根據第2圖（A )、第2圖（B )來 * 以說明。第2圖（A)，是用來說明第一實施方式的網 印刷裝置的印刷動作的局部放大圖，第2圖（B )，是 ^ 樣來說明回收動作的局部放大圖。而在本發明的網版印 裝置1，也與平常同樣地進行工件W的校準操作，藉由 板上下驅動部3的作動讓網版S下降，緊貼配置於工件 上。 在印刷動作時，使印刷頭上下驅動部5作動，使印 頭4下降而使主體殼體43緊貼於網版S的上面部。在 緊貼的狀態，使印刷頭往復驅動部6作動，使印刷頭4 網版S上的回收區域B移動到印刷區域A。同時從空氣 φ 給源將空氣供給到第一作動氣缸47內，藉由將印刷活 45加壓，則主體殼體43內的銲錫膏P會被加壓，通過 版S的模板孔S i，對工件W實施銲錫印刷。此時，在 二作動氣缸4 8內，不從空氣供給源供給空氣，不加壓 皮刮板加壓活塞46，處於開放狀態，沒有對橡皮刮板 施加加壓力。 接著當回收動作時，印刷活塞45停止加壓，印刷 塞45成爲開放狀態。從空氣供給源將空氣供給到第二 動氣缸48內，橡皮刮板加壓活塞46作動來使橡皮刮 有 區 刷 加 版 同 刷 模 W 刷 該 從 供 塞 網 第 橡 44 活 作 板 -14- (11) 200808144 44下降，讓橡皮刮板44成爲按壓住網版S的狀態。在該 狀態，將印刷頭往復驅動部6驅動，使印刷頭4從網版S 上的印刷區域A朝向回收區域B移動。在該移動的過程 ，橡皮刮板44會刮除在網版S上的助焊劑減少的印刷面 的銲錫膏P，一邊刮過整個印刷面一邊將該銲錫膏P回收 到印刷頭4的主體殼體43內。在從印刷頭4的回收區域 B到印刷區域A、及從印刷區域A到回收區域B的移動過 _ 程，藉由攪拌片7而有效地進行：主體殼體43內的銲錫 - 膏P與所刮除回收的銲錫膏P的混合/攪拌處理。 第3圖是本發明的第二實施方式也就是網版印刷裝置 的印刷頭的局部放大圖。在該第二實施方式，印刷頭4的 主體殼體43，是由：橡膠、樹脂等的軟質材料所形成， 開口周緣的一部分是安裝在網版s上面部，另一部分作成 安裝於橡皮刮板44側的袋形狀。而印刷活塞4 5，是完全 配置在主體殻體43的外部，從外部來加壓主體殼體43， φ 來擠出內部的銲錫膏P。在第二實施方式，是藉由主體殼 體43的撓曲、變形等’來輔助銲錫膏p的攪拌/混合處 理’沒有設置攪拌片7。其他構造，與第一實施方式相同 所以省略說明。 第4圖（A)〜第4圖（C)，是第二實施方式的網 版印刷裝置的動作的說明圖，第4圖（A )是印刷動作的 顯示圖，第4圖（B)是回收動作的顯示圖，第4圖（€ )是回收後的下一次的印刷動作的顯示圖。首先，使印刷 頭上下驅動部5作動，印刷頭4下降而使主體殼體43緊 -15- 200808144 (12) 貼於網版S。在該狀態，使印刷頭往復驅動部6作動，使 印刷頭4移動到網版S上的印刷區域a。此時，印刷頭4 的主體殼體43是軟質材料，所以會從彎曲狀態延伸變形 成丘陵形狀的扁平狀態。接著，從空氣供給源將空氣供給 到第一作動氣缸47內，使印刷活塞45作動，從外部來加 * 壓主體殼體43。藉此，將主體殻體43內部的銲錫膏P加 壓擠出’通過網版S的模板孔s 1來對工件W實施銲錫印 刷。此時’橡皮刮板加壓活塞4 6尙未作動。 一 一 一接著π如第斗it γβτ所示，-mir刷活屬一4厂的加1 ，開放印刷活塞45。同時，從空氣供給源將空氣供給到 第二作動氣缸4 8，橡皮刮板加壓活塞4 6作動，橡皮刮板 44下降而按壓住網版S。在該橡皮刮板44按壓住網版S 的狀態，再驅動印刷頭往復驅動部6，使印刷頭4從印刷 區域A移動到回收區域B。在該移動的過程，橡皮刮板 4 4會刮除網版S上的助焊劑減少的銲錫膏p，將其回收到 主體殼體43內。藉由該回收動作，軟質材料的主體殼體 β 43會從扁平狀態彎曲變形成如壽司捲的剖面形狀。 接著，如第4圖（C)所示再次藉由印刷頭往復驅動 * 部6，使印刷頭4從回收區域B回到印刷區域a。印刷活 * 褰45作動，從外部加壓主體殼體43而將銲錫膏p擠出， 在工件W上實施銲錫印刷。在第二實施方式，在回收動 #與印刷動作的過程，藉由讓軟質材料製的主體殻體43 捧曲、變形，來進行：所回收的銲錫膏P、與主體殼體43 内的銲錫膏P的混合、攪拌處理。 16- 200808144 (13) 如以上的說明，在本發明，由於在印刷時，助焊劑會 從印刷面附近的銲錫膏p脫離到網版S與工件W的間隙 ，所以導致助焊劑濃度產生不平衡情形，助焊劑減少的印 刷面的銲錫膏P，如第2圖（B )及第4圖（B )所示，當 印刷頭4從印刷區域A移動到回收區域B時，會被橡皮 刮板44所刮除，而被回收到主體殼體43的內部。所回收 的銲錫膏P，藉由回收動作或下次的印刷動作，與主體殼 0 體4 3內部的正常助焊劑濃度的銲錫膏P攪拌、混合，則 ---解除了助-焊齊!r濃度—时不―平衡情形—。―——―― 一—一 — 具體來說，在習知的密閉型印刷頭，大約實施1 〇次 印刷就會產生噴嘴印刷面的銲錫膏黏著，而產生印刷不良 情形，而在本發明的印刷頭，則不會產生銲錫膏的黏著情 形’不需要婷錫嘗的廢棄作茉’而能不需維修地進丫了 1〇〇 次以上的連續印刷。 針對本發明，是針對特定的實施方式來詳細說明，而 Φ 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圖是本發明的第一實施方式的網版印刷裝置上的 印刷頭的局部放大圖。 第2圖（A)、第2圖（B)，是第一實施方式的網 版印刷裝置上的印刷頭的動作，也就是印刷動作與回收動 作的說明圖。 -17- 200808144 (14) 第3圖是本發明的第二實施方式的網版印刷裝置上的 印刷頭的局部放大圖。 第4圖（A)〜第4圖（C)，是第二實施方式的網 版印刷裝置上的印刷頭的動作，也就是印刷動作與回收動 ~ 作以及回收後的印刷動作的說明圖。 * 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。 一馨--一第8 -圖（、第8圖（BT，是—針對習矢口的"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。 【主要元件符號說明】 1 :網版印刷裝置 2 :工件校準部 φ 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 :攪拌片 1 1 :基台 12 :升降導引體 13 :橫架體 14 :導引體 -18- 200808144 (15) 1 5 :往復移動構件 21 :工作台 22 : X方向移動台 23 : Y方向移動台 24 :轉動台 25 :伺服馬達 31 :升降用氣缸 3 2 :活塞體 3 3 —·升降構仵 — _ 34 :保持構件 43 :主體殼體 4 4 :橡皮刮板 45 :印刷活塞 45a :按壓活塞部 45b :作動活塞部 45c :桿部 46 :橡皮刮板加壓活塞 46a :第二作動活塞部 47 :第一作動氣缸 4 8 :第二作動氣缸 51 ·氣缸部 52 :活塞部 6 1 :往復移動構件 A :印刷區域 -19 200808144 (16) B :回收區域 P :銲錫膏 S :網版 S i :模板孔 W _·工件