TW200900246A - Screen printing device and bump forming method - Google Patents

Description

200900246 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於網版印刷裝置，尤其是關於錫球印刷的 凸塊形成方法。 【先前技術】 180〜150/zm間距的球狀凸塊形成（直徑 80〜lOO/zm )，包括有使用上述的高精度網版印刷裝置，進行印刷後 ，回流膏狀焊錫（cream solder)，實施錫球的形成之印 刷法。網版印刷裝置的1個例子中，具備有：基板搬入輸 送帶、基板搬出輸送帶、備有升降機構之工作台部、具有 轉印圖案來作爲開口部之遮罩、橡膠刮刀（squeegee )、 備有橡膠刮刀升降機構和水平方向移動機構之刮墨橡膠頭 、控制這些機構之控制裝置。基板從搬入輸送帶部搬入裝 置內後，將基板暫定位固定在印刷工作台部，之後用攝影 機來辨認基板及具有與電路圖案相對應的開口部的遮罩之 _ 雙方的標記，修正雙方的位置偏移量，將基板與遮罩相對 位之後，讓印刷工作台上升，使基板與遮罩接觸，藉由橡 膠刮刀，一面使遮罩接觸到基板’一面對遮罩的開口部充 塡膏狀焊料等的糊體’接著下降工作台’藉由基板與遮罩 分離來將糊體轉印到基板上’之後’基板從裝置搬出’以 這方式進行印刷。 另外，已知有：對經過既高精度又微細的穿孔加工過 的治具投入錫球’以特定的間距排列且直接移載置基板上 -5- 200900246 ’載置後進行回流來形成錫球之錫球投入法。再則，依據 日本專利特開2000 — 49183號公報，還有：使遮罩搖動或 振動’對特定的開口充塡錫球的方法、或由利用毛刷的並 行運動等進行充塡之後予以加熱的步驟所組成之方法。 專利文獻1 :日本專利特開2 0 0 0 — 4 9 1 8 3號公報 【發明內容】 <發明所欲解決之課題> 膏狀焊料的印刷法，因設備成本低廉，一次就能夠形 成大量的凸塊，所以具有的優點爲高生產流量並抑制在較 低的製造成本。然則，印刷法存在的問題爲不容易確保轉 印體積的均等性，經由顫動處理，將回流後的焊錫凸塊予 以壓模，進行高度平滑化的處理，步驟數太多導致設備成 本增加。另外，還存在的問題點爲隨著裝置的高密度化， 進展爲150〜120 y m間距等的精細化的情況，良率變差且 生產性不良。一方面，錫球投入法存在的問題點爲雖能夠 經由確保錫球的分級精度來形成穩定高度的凸塊且適於精 細化，但使用高精度的錫球吸附治具，利用機器人來搭載 錫球，仍會因精細化時的生產節拍增大、治具/設備價格 升高，造成凸塊形成成本的增大。 進而，日本專利特開2000 - 49 1 8 3號公報中，使遮罩 搖動或振動，對特定的開口充塡錫球的方法，存在的問題 是隨著錫球粒子徑的小徑化，發生粒子間的密貼現象，遮 罩的孔徑不到粒子徑的1.3倍，粒子間的密貼力則會大於 -6 - 200900246 粒子本身的重量，致使無法充塡到開口部。另 利用橡膠刮刀或毛刷的並進運動等進行充塡， 的問題。 _ 本發明的目的是提供一種超精細間距的凸 同印刷法，一次就能夠形成大量的凸塊，且如 法’能夠形成穩定高度的凸塊之能夠既廉價又 $地進行印刷/充塡之高生產性之凸塊形成用 ： 凸塊形成方法。 <用以解決課題之手段> 爲了要達成上述目的，本發明實施以下的 ’以印刷法所使用之既廉價又高精度之網版印 礎’開發出：可高速/高精度地將凸塊高度穩 粒子予以充塡/印刷之錫球充塡用印刷裝置。 要高效率地使用錫球，實現··錫球一面密閉狀 一面進行充塡/印刷。進而，開發出：抑制錫 - 良且品質穩定度很高的凸塊形成方法。 【實施方式】 第1圖中表示凸塊電極形成所使用之金屬 。第1 ( a )圖爲遮罩整體的狀態。第1 ( b )圖 個裝置中所印刷的電極群之開口圖案20p的例 罩20安裝在版框21。以下，包括版框21，整 20。使用本遮罩的例子，係以電極導片部的直 外，同樣， 也存在同樣 塊形成，如 同錫球投入 高速且高效 印刷裝置及 手段。首先 刷技術爲基 定之錫球微 另外，爲了 態地保持， 球的充塡不 遮罩的例子 3爲相當於1 子。即是遮 體稱爲遮罩 徑爲120 200900246 β m，間距爲150μ m，對於1個CPU晶片的導片數有數 千個的電極導片群配置有數十個之容納多數個的基板，利 用印刷法進行凸塊形成所適用。第1 ( a )圖中的四角形狀 爲表示1個電極導片群20a。即是與電極導片群相對應所 設置之遮罩開口部20c有多數個與電極導片的大小相對應 的直徑之開口。使用該遮罩20來進行印刷，印刷結束之 後，令印刷工作台1 0下降，被固定在印刷工作台1 0的基 板5則會下降，藉此來實施退版動作並進行印刷。 第2圖中表示本發明的網版印刷裝置的構成。第2(a )圖中表示從網版印刷裝置的正面來看之構成及系統構成 之圖。進而，第2(b)圖中表示網版印刷裝置從側面來看 之構成。另外，在第3(a) 、3(b)圖中表示網版印刷裝 置從側面來看之構成且是表示印刷中的狀態。 以在本體框設置版框架（未圖示），在版框架上設定 安裝了具有開口部的印刷圖案之網版之遮罩20的方式構 成。在遮罩20的上方配置充塡/印刷頭2，在充塡/印刷頭 2裝著由橡膠刮刀（本發明則是具有篩網狀本體45及刮刀 (scraper)等來取代橡膠刮刀（squeegee)所構成）所組 成之充塡單元。充塡/印刷頭2係由利用充塡/印刷頭移動 機構6就能夠在水平方向上移動所構成。充塡單元可以藉 由充塡單元升降機構4來向上下移動。在遮罩20的下方 設置以與遮罩2 0相對向的方式載置保持屬於印刷對象物 的基板5之印刷工作台1 〇。該印刷工作台1 〇具備有：在 水平方向上移動基板5來進行與遮罩的對位之χγ0工作 -8- 200900246 台11、及從搬入輸送帶25來承接基板5，且用來使基板5 與遮罩20面接近或接觸之工作台升降機構12。在印刷工 作台10的上面設置基板承接輸送帶26，在印刷工作台1〇 上承接藉由基板搬入輸送帶25所搬入的基板5，印刷結束 則將基板5排出至基板搬出輸送帶2 7。 印刷單元本體1中具備有自動地進行遮罩20與基板5 的對位之功能。即是藉由CCD攝影機15，遮罩20及基板 5所分別設有的對位用標記進行攝影，經影像處理來求出 位置偏移量，驅動XY 0工作台1 1來進行對位，以修正該 偏移量。 此外，控制各驅動用的印刷控制部3 6或處理來自 C CD攝影機1 5的影像訊號之影像輸入部37等之印刷機控 制部3 0，設置在印刷機本體框的內部，用來進行資料的改 寫或印刷條件的變更等之資料輸入部5 0、或用來監視印刷 狀況等或所設置的辨認標記之顯示部4 0則是配置在印刷 機的外部。 印刷機控制部3 0中，設有控制充塡單元之充塡單元 控制部3 6，可以依據所生產凸塊的間距或錫球粒子徑的不 同和所使用金屬遮罩的種類，簡單地選擇設定適當的充塡 /印刷模式。另外，具備有：依照輸入影像來計算相關値 之相關値計算部31、或根據所投入的影像或來自字典38 的資料來找出形狀之形狀推定部32、求出位置座標之位置 座標運算部33、尺寸運算部34，形成爲由CCD攝影機15 所攝影的資料，根據設置在基板及遮罩之位置辨認標記， -9- 200900246 求出位置偏移量，驅動ΧΥ 0工作台來進行對位之構成。 以下，針對本發明的印刷裝置的動作進行說明。 形成有凸塊的基板5，藉由基板搬入輸送帶25來供應 至基板承接輸送帶26，固定在印刷工作台1〇上的特定位 置。基板固定後，將CCD攝影機15移動至預先登錄設定 之基板標記位置。接著，CCD攝影機15將設置在基板5 和遮罩20之位置辨認用標記（未圖示）予以攝影，轉送 到印刷機控制部3 0。控制部內的影像輸入部3 7則從影像 資料來求出遮罩20與基板5的位置偏移量’根據該結果 ，印刷機控制部30，令使印刷工作台1 0移動的ΧΥ 0工 作台3 5動作，將基板5對遮罩20的位置予以修正/對位 。對位動作結束後，直到CCD攝影機1 5不會與印刷工作 台10干涉的位置爲止，進行特定量的退避動作。CCD攝 影機15退避結束後，印刷工作台1〇上升’讓基板5接觸 遮罩20。之後，令充塡單元升降機構動作，使設置在充塡 /印刷頭2之篩網狀體接觸到遮罩20面。其次’一面對篩 網狀體施加振動，一面在遮罩面上移動’從篩網狀體的開 口，經由設置在遮罩面的開口，對基板的電極部供應錫球 〇 充塡/印刷頭2在水平方向上經過一定距離行程之後 上升。然後，印刷工作台下降’遮罩20與基板5分離 ，被充塡至遮罩2 0的開口部之錫球’轉印到基板上。然 後，印刷了錫球的基板5’經由基板搬出輸送帶27 ’移送 到下一個步驟。 -10- 200900246 此外，基板5與遮罩20上相對地在同一部位，設置2 個以上的辨認對位用標記，該雙方各別的標記，利用具有 上下方向2視野之特殊的CCD攝影機1 5，從下方起辨認 遮罩20的標記，從上方起辨認基板5的標記，讀取設置 在特定部位之全部標記的位置座標，將基板5對標記20 的偏移量進行位置運算/修正，將基板5對標記20進行對 位。 其次，針對本發明的印刷頭進行說明。 第4圖中表示一面充塡/印刷頭2將錫球充塡至遮罩 ，一面在遮罩上移動時的模式圖。第5圖中表示充塡/印 刷頭的剖面圖。 如第4圖所示，充塡/印刷頭2中具備有：將載置有 錫球的篩網狀體45予以固定之篩網狀體固定配件3a、及 對篩網狀體45施加垂直或水平的振動之加振手段47、及 使供應至網版面上所未被充塡的錫球不致於殘留之可刮除 的刮刀（scraper ) 3。此外，第 4圖爲設成在刮刀（ scraper) 3上安裝篩網狀體之構成，不過也可以設成如第 5圖所示，篩網狀體安裝在篩網狀體固定配件3a，刮刀（ scraper ) 3設置在該外側之構成。另外，還可以設成在篩 網狀體固定配件3a設置刷毛，省略刮刀（scraper ) 3之 構成。篩網狀體45係由具有網目狀的開口 46或是連續的 圓形、橢圓形、長方形或細縫等的開口 46之極薄的金屬 板所形成。此外，網目狀的開口 46可以利用電鑄法等， 一體成形在金屬板。放置在篩網狀體45的上部之錫球48 -11 - 200900246 ’能夠利用加振手段47來使篩網狀體45朝向垂直或水平 方向或者複合兩者的方向（箭頭42的方向）振動，將錫 球彼此間的密貼力予以減少/擴散，並且對錫球作用迴轉 力。利用對該錫球4 8所產生的迴轉力，對錫球4 8產生鉛 直方向向下成分的力量。利用該向下的力量，可以穿過篩 網狀體45的開口 46，將錫球48充塡到遮罩20之特定的 開口位置。即是充塡/印刷頭2則對篩網狀體45施加振動 ，並且在遮罩20面上朝向水平方向移動，連續地將錫球 48充塡/印刷至基板5面上的電極部5p。 如第5圖所示，充塡/印刷頭2係藉由篩網狀體45來 形成可以以密閉狀態保持印刷所必要量的錫球48之錫球 收納手段。充塡/印刷頭2則是以在印刷動作中使收納了 錫球48的篩網狀體45與對向的刮刀（scraper ) 3連結振 動的方式構成。即是以設置將篩網狀體固定配件3 a及刮 刀（scraper) 3予以施加振動之加振手段47，刮刀（ scraper) 3與舖網狀體45同步振動的方式構成。 第6圖中表示連結振動作用的一種篩網構造圖。篩網 狀體45係如前述，由極薄的金屬板所構成’該底面設有 網目狀等的開口 46。然後’該兩端部配合篩網狀體固定配 件3 a的傾斜予以彎折，彎折部安裝在篩網狀體固定配件 3 a的面。篩網狀體4 5很容易就能夠伸縮變形’利用該形 狀特性，當錫球直徑 > 開口尺寸+伸縮變形尺寸的情況’ 錫球48無法通過，能夠保持錫球48。一方面，相反當錫 球直徑 < 開口尺寸+伸縮變形尺寸的情況’確保錫球4 8 -12- 200900246 可以通過的間隙，能夠充塡錫球。該篩網狀體45可以藉 由篩網狀體45施加振動或者磁力等的外力來產生伸縮。 第7圖中表示經過未圖示之篩網狀體45的充塡/印刷 頭進行錫球的充塡/印刷結構之說明圖。圖中，篩網狀體 固定配件3a爲將攻角（attack angle)設定成大約60度。 使用未圖示的加振手段47，一面將篩網狀體固定配件3a 朝向斜向（攻角方向）施加振動，一面使該充塡/印刷頭2 朝向箭頭41方向移動。該振動經由篩網狀體固定配件3a 傳達到篩網狀體45。該振動傳達到收納在篩網狀體45的 底面之錫球48，則會對錫球48產生箭頭41r方向的迴轉 力。利用該迴轉力，對錫球4 8產生箭頭41方向的力量（ 水平方向）、及箭頭41a方向（垂直方向）的力量。即是 利用迴轉力來對錫球48產生向下的力量。在該狀態下， 篩網狀體45反覆進行伸縮，變成篩網狀體45延伸的狀態 的話’設置在該底面部的開口部則開口張開很大，從該處 ’錫球往遮罩面落下、行移動。掉落到遮罩開口部之錫球 ，利用筛網狀體的彎折角部或刮刀（scraper) 3，壓擠進 入到遮罩開口部。掉落到遮罩面上的開口部以外之錫球， 藉由遮罩45的彎折角部或刮刀（scraper ) 3等予以刮除 〇 此外，上述說明已針對設置刮刀（s c r a p e Γ )來刮除殘 留在遮罩面上的錫球進行說明過，不過也可以不設置刮刀 (scraper)，改而在篩網狀體固定配件3a的下部與遮罩 面接觸的部分設置刷毛，利用刷毛來掃除錫球。另外，前 -13- 200900246 述爲止的說明係設成在刷毛的本體部分設置篩網狀體之構 成，不過也可以與篩網狀體不同體地安裝刮刀（scraper) 或刷毛。此情況’必須要有將篩網狀體予以施加振動之加 振機構及將刮刀（Scr aper )或刷毛施加振動之加振機構。 其次’第8圖中表示對本發明所使用的遮罩開口部充 塡錫球的狀況的一個例子。另外，第9圖中表示設置在遮 罩下部之吸引流路的配置。第1 0圖則是表示遮罩開口部 的擴大圖。 如第8圖所示，遮罩20設成在由磁性材料所組成之 金屬層2〇S的下面設有樹脂層20η之2層構造的遮罩形狀 。此外，圖號20η爲爲了要具有密貼性及柔軟性而設置之 樹脂層，但考慮到耐久性，即使以鎳等很薄的金屬來形成 仍可以實現。對電極導片5ρ的上部，供應用來增加錫球 黏著性之焊劑5f (糊體）。另外，在印刷工作台1 〇的基 板承接面側，以與印刷工作台1 〇面相同面的方式，固定 複數個磁鐵片l〇b。利用該磁鐵10b的磁力來吸引遮罩的 金屬層2 0 s，以增加遮罩2 0與基板5各個面的密貼性。 另外，本實施例中，如第9圖所示，在金屬層20s的 下部之樹脂層20η，從設置在遮罩面之開口部起呈大致圍 棋棋盤的網目狀地設置用來吸引空氣流之構槽。該溝槽爲 當將遮罩載置在基板時將空氣排出之排氣流路52。此外’ 排氣流路5 2係以將由設成包圍電極群的溝所構成的排氣 溝槽5 1予以相連結的方式形成。此外’配置用來吸引空 氣的幫浦，設置該幫浦連接排氣流路52的配管（未圖示 -14- 200900246 )。此外，上述的說明中係設成用幫浦經由排氣流路從遮 罩開口部吸引空氣之構成，不過也可以設成在充塡/印刷 頭側設有對遮罩面噴吹空氣之加壓空氣供應手段，印刷錫 球後，對遮罩面噴吹壓縮空氣，從遮罩開口部，將錫球擠 壓進入電極導片部。此情況也可以設成先在構成遮罩的樹 脂層設置排氣流路由遮罩周邊來放出空氣之構成，錫球則 容易供應至遮罩開口部。 如第1 〇圖所示，遮罩20係以樹脂層20η側的開口大 於金屬層20s側的開口的方式形成。如此，在遮罩與基板 接觸側設置樹脂層，增加遮罩對基板的密貼性，並且防止 基板受到損傷，可以確實地對基板的電極部供應錫球。遮 罩之開口的間隔（間距）設爲L，金屬層20s側之開口的 直徑設爲Rs，樹脂層20η側之開口的直徑設爲Rr (= l.IRs )，排氣溝槽52的寬度設爲R1 (大約0.4Rr )。遮 罩的開口直徑係依據所供應錫球的直徑來決定。 如同以上所述，依據本發明，一次就能夠既廉價又高 速地形成錫球高度有穩定的精度之大量的錫球。另外’裝 置成爲簡單的構成，可以壓低設備成本。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示金屬遮罩的一個例子之圖。 第2圖爲表示網版印刷裝置的一個例子之圖。 第3圖爲用來槪略地說明網版印刷裝置的印刷動作之 圖。 -15- 200900246 第4圖爲表示充塡/印刷頭進行錫球充塡的例子之圖 〇 第5圖爲表示充塡/印刷頭的一個例子之剖面圖。 第6圖爲表示充塡/印刷頭的收納式篩網形狀的一個 例子之圖。 第7圖爲表示充塡/印刷結構之圖。 胃8圖爲金屬遮罩之構造槪念圖。 第9圖表示金屬遮罩之排氣流路的例子之圖。 第圖爲槪略地表示金屬遮罩的開口部及排氣流路 之圖。 【主要元件符號說明】 1 :印刷單元本體 2 :充塡/印刷頭 3 :刮刀（scraper) 5 :基板 1 0 :印刷工作台 1 1 : XY 0工作台 15 :攝影機 20 :遮罩 45 :篩網狀體 -16-

Claims (1)

1. 200900246 十、申請專利範圍 1 · 一種凸塊形成方法，是使用錫球之凸塊形成方法 ，其特徵爲： 印刷裝置具有：依據特定的圖案來將錫球予以充塡/ 轉印的具有有開口之網版、及將網版予以載置/固定之網 版固定手段、及將進行凸塊形成之基板予以搬入/固定並 在特定的印刷/轉印結束後搬出之基板固定手段、及將網 版和基板各別的基準標記予以影像處理，將網版與基板予 以對位之辨認定位手段、及用來使基板密貼於網版之密貼 手段、及穿過網版來將錫球充塡至特定的位置用之印刷手 段、及使印刷手段對於網版面進行平行運動之平移手段、 及將被充塡到網版開口之錫球固著在基板上且利用退版來 進行轉印之轉印手段；在印刷手段具備有：載置錫球之篩 網狀體、及對篩網狀體施加垂直或是水平振動之振動手段 〇 2.如申請專利範圍第1項所述之凸塊形成方法，其 中，在前述篩網狀體，設置可密閉狀態地保持印刷所必要 量的錫球之錫球收納手段，印刷動作中使收納有錫球之前 述篩網狀體振動。 3 .如申請專利範圍第1項所述之印刷裝置及凸塊形 成方法，其中，在前述印刷手段，具有與篩網狀體一體或 獨立的毛刷狀體或者刮刀（scraper )手段，印刷動作中使 毛刷狀體或是刮刀手段振動。 4.如申請專利範圍第1項所述之凸塊形成方法，其 -17- 200900246 中’具備有：利用樹脂材料，將階差一體形成在前述網版 反面之圖案開口部周圍之總厚度爲錫球直徑的1倍至1.2 倍以下之網版、及錫球直徑的1/2以下之前述階差、及當 在前述網版的階差部設置細縫，而與基板密貼時所形成之 吸引路徑、及網版吸附手段。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之凸塊形成方法，其 中，在前述印刷手段，具備有：錫球充塡動作後利用前述 網版的柔軟性，從網版上部向下施加押壓力之錫球加壓手 段。 6- 一種網版印刷裝置，是經由遮罩，使用印刷手段 ，將錫球供應至被形成在基板上之電極來進行印刷之網版 印刷裝置，其特徵爲： 前述印刷手段之結構係裝備有具備有具有複數個開口 部的金屬面之篩網狀體、及對前述篩網狀體施加振動之加 振手段；利用前述加振手段將篩網狀體予以施加振動，藉 此來擴張前述開口，將收納在前述篩網狀體上之錫球，經 由前述遮罩，供應至基板上的電極。 7. 一種網版印刷裝置，是經由遮罩，使用印刷手段 ，將錫球供應至被形成在基板上之電極來進行印刷之網版 印刷裝置，其特徵爲： 前述印刷之結構係裝備有具備有具有複數個開口部的 金屬面之篩網狀體、及對前述篩網狀體施加振動之加振手 段、及將基板予以支撐固定之基板保持手段；在前述基板 保持手段的內部設有磁鐵，印刷手段在遮罩面上進行平行 -18- 200900246 移動時，使磁力穿過基板來對目丨』述 網產生作用，擴張開口，將收納在 ，經由前述遮罩，供應至基板上的 8.如申請專利範圍第6或7 ，其中，在前述充塡單元，具備有 或獨立地設置毛刷狀體或刮刀手段 體振動之加振手段。 屬製遮罩及金屬製篩 述篩網狀體上之錫球 極。 所述之網版印刷裝置 在前述篩網狀體一體 印刷動作中使毛刷狀 -19-