1327108 (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和半導體晶片的 技術,是採用稱作覆晶(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 〇 銲錫凸塊的印刷裝置,是配合印刷圖案,而將開設有 模板孔S,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 !,來進行印刷的裝置,以往是使 用如第4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 (2) (2)1327108 、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,接著藉由在銲錫 印刷裝置的模板上下驅動部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,來將銲錫凸塊B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5圖所示的橡皮刮板型印刷頭、或在第6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 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 4 1所進行的印刷加壓,很難將銲錫膏充塡到模板孔S i, 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,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7A圖、第7B圖,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 -6- (3) (3)1327108 錫膏P,是固體的銲錫粒子與助焊劑溶劑的混合物’如第 7A圖所示,在銲錫粒子之間是充滿著銲錫溶劑’所以銲 錫膏P保有流動性。在這方面’在橡皮刮板型印刷頭,藉 由如第5圖所示的印刷動作’銲錫膏P全體是流動攪拌所 以防止凝固而維持流動性’而在密閉型印刷頭’銲錫膏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7B圖所示,銲錫 粒子彼此會凝固、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 用定期將凝固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50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 〇次的印 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】 (4) (4)1327108 本發明鑒於上述問題,其目的要提供一種網版印刷裝 置及其印刷方法,不需要定期將印刷頭的噴嘴前端的黏著 之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,在具 有將銲錫膏P印刷於工件W上的噴嘴42之印刷頭4的外 部,設置有用來攪拌此噴嘴42內的銲錫膏P的攪拌機構 7 ’藉此,每經過數次印刷後,以攪拌機構7,將噴嘴42 前端的助銲劑減少的銲錫膏P加以攪拌,解除噴嘴42內 的銲錫膏P的助銲劑濃度之不平衡情形,則不需要助銲劑 減少的銲錫膏P的廢棄作業,也能無須維修地進行連續印 刷。於是,可進行省資源且生產性提高的銲錫印刷。 在本發明的該印刷裝置,攪拌機構7具有:出入於噴 嘴42內的攪拌片71、以及使此攪拌片71作動的第三活塞 73,藉此,在攪拌時,藉由將攪拌片71插入於噴嘴42前 端來進行攪拌;在印刷時,在攪拌片71被抽出至噴嘴42 之外的狀態進行印刷。 在本發明的該印刷裝置,攪拌機構7是設置在:相對 於網版模板S是在印刷頭4的相反側,也就是在網版模板 S的下側:在網版模板S設置有:讓攪拌片71通過的通 孔S2。藉此,在攪拌時,印刷頭4和攪拌機構7可夾著網 版模板S上下配置,攪拌片71可通過通孔S2而容易由噴 嘴42的前端口插入。而在攪拌時,可僅藉由以印刷頭往 -8- (5) (5)1327108 復驅動部6’使印刷頭4由網版模板S上的印刷區域,朝 橫方向少許移動到攪拌區域,來進行攪拌作業。 本發明的另外的形態,也就是網版印刷方法,是在每 經過數次的印刷動作後,將印刷頭4移動到網版模板S的 攪拌區域,將攪拌機構7的攪拌片71插入到印刷頭4的 噴嘴42內,進行將其內部的銲錫膏p朝噴嘴內壁面擠壓 的攪拌動作。此爲將先前的裝置發明變換成方法發明,其 作用效果和裝置發明相同。 本發明的該印刷方法,攪拌動作包含有:將攪拌片71 插入到噴嘴42內的動作、以及在攪拌片71插入到噴嘴42 內的狀態,將印刷頭4朝橫方向移動的動作,藉此,藉由 將噴嘴42前端內的助銲劑減少的銲錫膏p朝噴嘴內壁面 擠壓,重新將銲錫膏P供應到該空出的空間,進行銲錫膏 P內的攪拌,使助銲劑的比例均句化。 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。本發明的實施方式的網版印 刷裝置其基本構造,與習知的網版印刷裝置一樣,首先根 據第4圖針對網版印刷裝置的全體構造來加以說明。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0 -9- (6) (6)1327108 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。 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0方向轉動的轉動台24所構 成,這些構造是組合在一起而設置於印刷裝置1的基台11 上。工作台21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21 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0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S!) ’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上所安裝的升降用氣缸31、 於升降用氣缸31內滑動的活塞體32、固定於該活塞體32 -10- (7) (7)1327108 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33,是藉由例如導入於升降用氣缸31內的流體 所作動。 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13。在該橫架體13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61的前 端所固定的氣缸部51、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 -11 - (8) (8)1327108 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,針對作爲本發明的特徵的構造,根據第1圖來 加以說明。第1圖是本案的實施方式的印刷裝置的主要部 份,也就是印刷頭及攪拌機構的剖面圖。印刷頭4是藉由 :用來導入銲錫膏P的第一氣缸43、與該第一氣缸43連 接的噴嘴42、用來導入作動流體的第二氣缸44、可於第 —及第二氣缸43、44之間滑動地插入的加壓機構,也就 是印刷活塞45,所構成。第一氣缸43其內徑較噴嘴42更 大,且爲內徑與第二氣缸44的內徑大致相同的圓筒形狀 。用來將噴嘴42內的銲錫膏P加壓的加壓機構,也就是 印刷活塞45,是藉由:於第一氣缸43內滑動的第一活塞 45a、於第二氣缸44內滑動的第二活塞45b、以及貫穿第 一、第二氣缸43、44,其端部分別連結在第一及第二活塞 45a、45b的桿部45c,所構成,其形狀爲兩端的剖面成爲 長方形的槓鈴形狀。 對於第一氣缸43內,從外部補給銲錫膏Ρ»而對於 第二氣缸44內,從空氣供給源導入作動流體也就是空氣 。從而,藉由將作動流體導入第二氣缸44內,使加壓機 構’也就是印刷活塞45(第二活塞45b和第一活塞45a) 於第1圖移動到下方,從與第一氣缸43連接的噴嘴42排 出銲錫膏P。 在載置於工件W上的網版S的下面,設置有攪拌機 構7。攪拌機構7是藉由:可插入於噴嘴42內的攪拌片 -12- (9) (9)1327108 71'用來導入作動流體的第三氣缸72、以及安裝有攪拌片 71’於第三氣缸72內滑動的第三活塞73,所構成。第三 氣缸72與空氣供給源連接,藉由導入作動流體也就是空 氣’使第三活塞73於第三氣缸72內上升。在第三活塞73 的桿部的前端,安裝有攪拌片71;隨著第三活塞73的上 升’攪拌片71也會上升,且以後述的方式,插入於印刷 頭4的噴嘴42內。藉由從第三氣缸72內放出作動流體等 ’使第三活塞73下降。藉由攪拌機構7來攪拌噴嘴42內 的銲錫膏P時,也可停止加壓機構所進行的銲錫膏P的加 壓動作,將印刷活塞4 5上提預定量。 偏離形成有網版S的模板孔S!的印刷區域,在網版S 的周邊部位設有攪拌區域;在該攪拌區域,穿設有用來讓 攪拌機構7的攪拌片71通過的通孔S2。因此,該通孔S2 的開口剖面是與攪拌片7 1的剖面大略相同。而在通孔S2 的正下方,配置有攪拌機構7。因此,在攪拌時,印刷頭 4移動到網版S的攪拌區域(通孔S2 )上時,印刷頭4和 攪拌機構7是夾著網版S (通孔S2)上下排列於直線上。 接著,針對藉由上述構造所構成的本實施方式的網版 印刷裝置1的動作(印刷方法)來加以說明。第2A圖是 用來說明實施方式的網版印刷裝置的印刷動作的局部放大 圖,第2B圖是用來說明攪拌動作的局部放大圖。而第3 圖是本實施方式的作用效果的說明圖,其顯示藉由攪拌動 作來防止銲錫膏的黏著的情形。 於印刷時,使印刷頭上下驅動部5作動,讓印刷頭4 -13- (10) (10)1327108 下降,而使噴嘴42接觸到網版S的上面,以預定的力量 朝網版S面擠壓。然後’於噴嘴42前端面和網版S面牢 固緊貼的狀態,使印刷頭往復驅動部6作動,在使印刷頭 4於網版S的印刷區域上重複往復移動的同時,藉由以印 刷頭4的加壓機構,也就是印刷活塞45,將噴嘴42內部 的銲錫膏P加壓而從噴嘴前端排出,使銲錫膏p通過網版 8的模板孔S,印刷到工件W。由於噴嘴42前端和網版s 面牢固緊貼,伴隨著印刷動作的只有助銲劑從網版S和工 件W的間隙流出’而產生助銲劑濃度的不平衡。因此, 每次重複印刷動作後’在噴嘴42的前端會逐漸堆積助銲 劑減少的銲錫膏P。 接著’針對攪拌時的噴嘴42內的攪拌動作來加以說 明。該攪拌動作是每經過藉由預定的次數的印刷動作使助 銲劑流出,而噴嘴42內的銲錫粒子凝固情形變高的次數 後加以進行。在攪拌時,停止印刷頭4內的印刷活塞4 5 所進行的對銲錫膏P的加壓動作,藉由印刷頭往復驅動部 6 ’使印刷頭4移動到網版S的攪拌區域。在此情況,也 可將停止的印刷活塞45上提預定量。然後,在印刷頭4 和攪拌機構7夾著通孔S2而上下排列的狀態,使攪拌機 構7作動。也就是說,從空氣供給源將空氣供給到第三氣 缸72’使第三活塞73上升。藉此,攪拌片71會通過網版 S的通孔S2,而從噴嘴42的前端插入於噴嘴42內。在攪 泮片71插入於噴嘴42內的狀態,藉由印刷頭往復驅動部 6 ’使印刷頭4稍微朝橫方向移動。藉由該動作,將噴嘴 -14- (11) (11)1327108 42內部的銲錫膏P朝噴嘴42內壁面擠壓》之後,攪拌片 71下降回到原來的位置。 根據第3圖來說明該攪拌動作所產生的作用。由於在 印刷時,助銲劑會從印刷面的銲錫膏P脫離到網版S與工 件W的間隙,所以在噴嘴42的前端部位,如第3圖(a ) 所示,助銲劑減少的銲錫膏P會凝固。在此,如第3圖( b )所示,藉由攪拌片71的朝噴嘴42的插入動作Fi、以 及印刷頭4的印刷頭往復驅動部6所進行的朝橫方向的移 動動作F2,所組成的攪拌動作,將助銲劑減少的銲錫膏p 朝噴嘴42的內壁面擠壓,在下次的印刷動作將新的銲錫 膏P供給到空出的空間G,如第3圖(c )所示,藉由攪 拌、混合銲錫膏P全體,則解除了助焊劑濃度的不平衡情 形,預先防止黏著狀態發生。 具體來說,在上述實施方式,在不進行攪拌動作的情 況’大約實施10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;而藉由每印刷5次後實施1次 攪拌動作’則不會因銲錫廢棄作業而使生產性下降,能不 需維修地進行1 00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 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主要部 -15- (12) (12)1327108 份,也就是印刷頭和攪拌機構的放大剖面圖。 第2A圖和第2B圖是本實施方式的網版印刷裝置所進 行的印刷動作和攪拌動作的說明圖。 第3圖是本發明的作用效果的說明圖。 第4圖是習知的網版印刷裝置的全體構造圖。 第5圖是習知的橡皮刮板型印刷頭的說明圖。 第6圖是習知的密閉型印刷頭的說明圖。 第7A圖和第7B圖是習知的密閉型印刷頭內部的銲錫 膏’在黏著發生前和黏著發生後的印刷狀態的說明圖。 [主要元件符號說明】 1 :網版印刷裝置 2 :工件校準部 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:攪拌機構 1 1 :基台 12 :升降導引體 1 3 :橫架體 14 :導引體 1 5 :往復移動構件 21 :工作台 -16- (13)1327108 22 : X方向移動台 23 : Y方向移動台 24 :轉動台 2 5 :伺服馬達 31 :升降用氣缸 32 :活塞體
3 3 :升降構件 34;保持構件 4 1 :橡皮刮板 42 :噴嘴 43 :第一氣缸 44 :第二氣缸 4 5 :印刷活塞 4 5 a :第一活塞 4 5 b :第二活塞
4 5 c :桿部 5 1 :氣缸部 52 :活塞部 6 1 :往復移動構件 71 :攪拌片 72 :第三氣缸 73 :第三活塞 P :銲錫膏 S :網版 -17 1327108 (14) S i :模板孔 s2 :通孔 w :工件