TWI510373B

TWI510373B - 印刷裝置

Info

Publication number: TWI510373B
Application number: TW101122116A
Authority: TW
Inventors: Seung Wan Kim; Noriaki Mukai; Jin Won Choi
Original assignee: Samsung Electro Mech
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2015-12-01
Also published as: TW201321195A; JP5519729B2; JP2013110378A

Description

印刷裝置

本發明係關於一種印刷裝置(printing apparatus)。

印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)係用以根據一預定形式簡單地連接各種電子產品的元件，並廣泛地用於自包括數位電視之家庭應用至最先進的通信設備的所有電子產品。

印刷電路板係以預定的圖案塗上熔融的銲膏(solder paste)，使得各種形式的小型電子零件(如半導體晶片或晶片電阻器等等)可以被裝設於其上。在此，使用網印機(screen printer)的方法已廣泛地作為一種用於塗上銲膏的方法，其中網印機係以一種用以塗上銲膏的裝置來實行。具有特殊圖案的開口部形成於一金屬遮罩上，網印機藉由刮刀(squeegee)壓縮提供至金屬遮罩的銲膏，並將被壓縮的銲膏塗至印刷電路板之將進行裝設(mount)的部分的表面上。

然而，當印刷電路板具有大面積或者因在製造過程中造成之收縮或膨脹，而導致翹曲(warpage)的現象時，印刷電路板與遮罩之間的配合度(matching degree)可能因翹曲現象而歪斜。

先前技術中，透過使用照相機(camera)之影像辨識來進行印刷電路板與遮罩之間的配合(日本專利特許公開第1997-011437號)。然而，在印刷製程進行前，印刷電路板係經歷數次的熱處理，使得印刷電路板因有機物質之收縮而收縮和膨脹，而導致印刷電路板與遮罩之間的錯誤配合(mismatch)。因此，印刷電路板與遮罩之間精確的配合能夠藉由根據先前技術之影像辨識來進行。

本發明係用以提供一種印刷裝置，儘管印刷電路板或等等因多個製程步驟而發生翹曲或收縮之現象，該印刷裝置能夠進行均勻的印刷。

根據本發明一較佳實施例，係提供一種印刷裝置，包括一固定平台、一遮罩、一卡匣及一刮刀。固定平台固定一印刷電路板，複數個電路圖案及複數個基板辨識記號係形成於印刷電路板上。遮罩放置於印刷電路板之上表面上，遮罩具有複數個圖案孔，圖案孔係用以於印刷電路板形成電路圖案，遮罩並包括一金屬部及一網孔部，金屬部具有複數個遮罩辨識記號形成於金屬部上，網孔部形成於金屬部之一傾斜表面外並具有複數個懸吊部，控制金屬部之一尺寸的力量係施加於懸吊部上。卡匣設置於印刷電路板之頂部上，卡匣裝設有遮罩，卡匣並垂直地移動懸吊部以控制遮罩之該尺寸。刮刀藉由在遮罩上水平地移動，將膏狀材料塗到遮罩之上表面上。

卡匣可包括一卡匣框部、複數個轉動部及一驅動部。卡匣框部固定遮罩。轉動部連接遮罩之懸吊部並垂直地移動懸吊部。驅動部可轉動地驅動轉動部。

驅動部可判斷基板辨識記號與遮罩辨識記號是否對齊，並控制卡匣以根據判斷結果移動懸吊部。

卡匣可更包括一照相機，照相機拍攝基板辨識記號及遮罩辨識記號，以提供基板辨識記號及遮罩辨識記號的位置資料至驅動部。

卡匣可更包括一停止器，停止器限制懸吊部之垂直移動幅度。

印刷電路板可包括一電路區及一空白區(dummy region)。電路圖案係形成於電路區。空白區形成於電路區外，並具有基板辨識記號。

遮罩可更包括一遮罩框部，遮罩框部形成於網孔部外並耦接卡匣。

本發明之不同優點與特徵，係藉由以下說明與所附圖式來進行揭露。

本發明說明書以及申請專利範圍中所用的字詞，不應以限定於其通常意義或字典中之定義的方式進行解釋，而應基於發明者可適當定義術語之概念來以最佳方式描述其發明的法則，解釋為具有關於本發明技術領域之意義及概念。

藉由以下配合所附圖式而進行的詳細說明，本發明所屬領域中具有通常知識者能夠清楚明白如上所述或其他本發明之目的、優點與特徵。在發明說明書與圖式中，即使是繪示於不同圖中，相似的元件符號係用以指示相似的元件。

在對於本發明之描述中，為避免對於本發明的閱讀重點失焦，對於習知功能或形態之詳細敘述係自說明書中省略。第一、第二等用語僅為分辨不同元件之用，而非用以限定各元件。

以下將配合所附圖式，對於根據本發明較佳實施例之印刷裝置進行詳細說明。

第1圖為繪示根據本發明一較佳實施例之印刷裝置的例示圖。

請參照第1圖，一印刷裝置400可包括一主平台(main table)410、一固定平台(fixing table)420、一遮罩100(第2圖)、一卡匣(cartridge)200及一刮刀(未示於此)。

主平台410為支撐固定平台420的平台，固定平台420上係設置一印刷電路板300。

固定平台420為將印刷電路板300固定至印刷裝置400的平台。固定平台420可裝設於主平台410之頂部。舉例而言，固定平台420可藉由使用真空固定印刷電路板300。

遮罩100(第2圖)可由具有彈力的材料製成，具有彈力的材料可以以一預定長度伸長或縮短。舉例而言，遮罩100(第2圖)可由包括鎳(Ni)的材料製成。遮罩100(第2圖)係裝設於印刷電路板300之一上表面上，並具有對應於形成在印刷電路板300上之複數電路圖案的複數個圖案孔(pattern hole)112(第2圖)。

卡匣200係裝設有遮罩100(第2圖)。裝設有遮罩100(第2圖)的卡匣200可固定於印刷電路板300的頂部上。卡匣200可控制遮罩100(第2圖)的尺寸。

雖然未示於第1圖中，根據本發明較佳實施例之印刷裝置400可包括刮刀(未示於此)。刮刀(未示於此)可藉由在遮罩100(第2圖)上水平地移動，將膏狀材料(materials in a cream state)塗至裝設於卡匣200中之遮罩100(第2圖)的頂部。舉例而言，可使用任何可用於形成印刷電路板300的材料作為膏狀材料，例如銲膏(solder paste)、銲料(solder)或金屬材料等等。

如上所述，刮刀(未示於此)在裝設有遮罩100(第2圖)之卡匣200的頂部移動，以將材料塗於遮罩100(第2圖)上，從而將材料塗至對應印刷電路板300之電路圖案的位置。

在根據本發明較佳實施例之印刷裝置400中，可藉由將裝設有遮罩100(第2圖)之卡匣200裝設於印刷電路板300的頂部來印刷電路圖案。在此例中，裝設有遮罩100(第2圖)的卡匣200係藉由插入印刷裝置400中並接著設置在印刷電路板的頂部上來使用，如此，可無須調整根據先前技術之印刷裝置400而使用卡匣200。另外，由於遮罩100(第2圖)可被裝上卡匣200和自卡匣200分離，根據本發明較佳實施例之印刷裝置400可採用具有不同形狀之圖案孔的各式遮罩。

第2圖為繪示根據本發明較佳實施例之遮罩的例示圖。

請參照第2圖，一遮罩100可包括一金屬部(metal part)110、一網孔部(mesh part)120及一遮罩框部(mask frame part)130。遮罩100可裝設在印刷電路板300(第1圖)之上表面上。

金屬部110可為其頂部被塗上例如銲膏之膏狀材料，以在印刷電路板之電路區中形成電路圖案的一區域。金屬部110可由具有彈力的材料製成，具有彈力的材料可以一預定長度伸長或縮短。舉例而言，金屬部110可由鎳(Ni)材料製成。

金屬部110可包括一圖案區(pattern region)111及一遮罩空白區(mask dummy region)113。

圖案區111可包括具有電路圖案形貌，以在印刷電路板300(第1圖)之電路區形成電路圖案的複數個圖案孔112。

遮罩空白區113係形成於圖案區111外，並可包括複數個遮罩辨識記號(mask recognition mark)114。在此，遮罩辨識記號114係用於辨識金屬部110之位置。

網孔部120可形成於遮罩空白區113外。亦即，網孔部120形成於金屬部110之一傾斜表面(oblique surface)外。網孔部120可由聚酯材料製成。網孔部120可藉由與金屬部110結合(bond)而被耦接。舉例而言，網孔部120與金屬部110可藉由環氧樹脂彼此結合。

網孔部120之傾斜表面可具有複數個懸吊部(hanger)121，力量係自外部施加於懸吊部121上，以控制金屬部的尺寸。懸吊部121可藉由黏著劑結合至網孔部120之傾斜表面，黏著劑例如為環氧樹脂。懸吊部121可在之後與卡匣200(第5圖)連接，例如與一高張力細繩(high tensile yarn)221(第7圖)連接。

遮罩框部130可形成於網孔部120外。遮罩框部130為與卡匣200(第5圖)耦接的一部分。遮罩100可藉由耦接遮罩框部130與卡匣200(第5圖)而裝設於卡匣200(第5圖)中。遮罩框部130可具有遮罩鎖緊部(mask fastening part)131。遮罩框部130可藉由遮罩鎖緊部131而與卡匣200(第5圖)鎖固。然而，此處所述者僅為一例，因此並不限於以遮罩框部130與卡匣200(第5圖)耦接的形式。亦即，對於本發明所屬技術領域之通常知識者而言，可輕易地改變耦接遮罩100與卡匣200(第5圖)的方法。

第3圖為繪示根據本發明較佳實施例之遮罩之一垂直剖面的例示圖。

第3圖繪示遮罩100之一垂直剖面，其中網孔部120係形成於金屬部110的兩側。此外，遮罩框部130係形成於網孔部120的兩側。設置於金屬部110與遮罩框部130之間的網孔部120的傾斜部分可具有懸吊部121。

第4圖為繪示根據本發明較佳實施例之遮罩之一水平剖面的例示圖。

第4圖繪示遮罩100之一水平剖面，其中遮罩框部130係形成於網孔部120的兩側。此外，網孔部120之頂部可具有在水平方向上形成的懸吊部121。懸吊部121之水平剖面可以在懸吊部121之中央具有最高之高度的形態形成。具有懸吊部121最高之高度的中央部分可為與高張力細繩221(第7圖)連接的部分。亦即，懸吊部121之中央部分可為承受卡匣200(第5圖)所施加之垂直方向的力量的部分。

第5圖為繪示根據本發明較佳實施例之卡匣的例示圖。

卡匣200係裝設有遮罩100(第2圖)，並可插入於印刷電路板300(第1圖)之其上裝設有印刷裝置的頂部。卡匣200為控制遮罩100(第2圖)之金屬部110(第2圖)之尺寸的裝置。亦即，卡匣200可控制遮罩100(第2圖)之圖案孔112(第2圖)的尺寸。卡匣200可垂直地移動形成於網孔部120(第2圖)的懸吊部121(第2圖)，以便控制遮罩100(第2圖)的尺寸。

請參照第5圖，卡匣200可包括一卡匣框部(cartridge frame part)210、複數個轉動部(rotating part)220、一驅動部(driving part)230及複數個固定部(fixing part)240。

卡匣框部210環繞裝設好之遮罩100(第2圖)的傾斜表面，並可將遮罩100(第2圖)固定至卡匣200。卡匣框部210可藉由與遮罩框部130(第2圖)鎖緊而將遮罩100(第2圖)裝設於卡匣200中。舉例而言，形成於卡匣框部210的卡匣鎖緊部(cartridge fastening part)211可藉由一鎖緊構件(fastening member)與形成於遮罩框部130(第2圖)的遮罩鎖緊部131(第2圖)鎖緊。在此例中，鎖緊構件可為一螺絲。然而，卡匣框部210與遮罩框部130(第2圖)間的鎖緊方法並不侷限於此，可為本發明所屬技術領域之通常知識者所改變。

轉動部220可與卡匣框部210連接。轉動部220可以一預定的結構與卡匣框部210連接。此外，轉動部220可以一預定的距離形成於卡匣框部210之傾斜表面上。此外，轉動部220可為各自於垂直方向上平行卡匣框部210之傾斜表面的形態。此外，轉動部220可為於垂直方向上平行裝設於卡匣200中之遮罩100(第2圖)的懸吊部121(第2圖)的形態。亦即，卡匣200可包括具有在垂直方向上平行形成於遮罩100(第2圖)之傾斜表面之形態的四個轉動部220。轉動部220可各自藉由高張力細繩221(第7圖)連接遮罩100(第2圖)的懸吊部121(第2圖)。在高張力細繩221(第7圖)藉由轉動部220之轉動而向上移動時，遮罩100(第2圖)之懸吊部121(第2圖)可藉由高張力細繩221(第7圖)向上移動。此外，在高張力細繩221(第7圖)藉由轉動部220之轉動而向下移動時，遮罩100(第2圖)之懸吊部121(第2圖)可向下移動。

驅動部230可形成於卡匣框部210之一側外。驅動部230可機械性或電性地連接轉動部220。驅動部230可傳送驅動訊號，使得轉動部220可轉動或停止轉動。此外，驅動部230可控制轉動部220的轉動方向。舉例而言，驅動部230可包括一馬達。照相機260(第7圖)拍攝遮罩100(第2圖)或印刷電路板300(第1圖)，驅動部230可基於接收自至少一照相機260(第7圖)的位置資料(position data)控制轉動部220的移動。亦即，驅動部230使用照相機260(第7圖)提供之位置資料，以偵測形成於遮罩100(第2圖)上之遮罩辨識記號114(第2圖)的位置座標以及形成於印刷電路板300(第1圖)上之基板辨識記號(substrate recognition mark，未示於此)的位置座標。此後，驅動部 230根據該些偵測到的位置座標，判斷印刷電路板300(第1圖)與遮罩100(第2圖)之間的歪斜程度(distorted degree)。作為判斷結果，當遮罩辨識記號114(第2圖)與基板辨識記號(未示於此)彼此為錯誤的配合時，驅動部230可根據遮罩辨識記號114(第2圖)與基板辨識記號(未示於此)之間的歪斜情形，傳送驅動轉動部220的信號至轉動部220。

固定部240可藉由卡匣框部210及預定的結構加以連接，並可自卡匣框部210以一預定的距離形成。固定部240可為在卡匣框部210內以一預定的距離在水平方向上與卡匣框部210彼此平行的形態。固定部240的下表面將網孔部120(第2圖)向下壓，以避免遮罩之網孔部120(第2圖)往上移動。固定部240可以以足夠執行網孔部120(第2圖)之水平移動而同時將網孔部120(第2圖)維持水平的一力量，將網孔部120(第2圖)向下壓。

固定部240可避免遮罩100(第2圖)之網孔部120(第2圖)因將遮罩100(第2圖)之懸吊部121(第2圖)往上移動而沿著懸吊部121(第2圖)舉起。當懸吊部121(第2圖)及其中形成有懸吊部121(第2圖)的網孔部120(第2圖)藉由固定部240向上移動時，具有彈力且連接於網孔部120(第2圖)的金屬部110(第2圖)可能往左右擴大。

裝設於卡匣200中之遮罩100(第2圖)的尺寸可藉由如上所述形成之卡匣200來控制。

第6圖為繪示根據本發明較佳實施例之裝設有遮罩之卡匣的例示圖。

請參照第6圖，遮罩100可裝設於卡匣200中。

首先，遮罩100可設置於卡匣200的底部上。此後，遮罩框部130(第2圖)之遮罩鎖緊部131(第2圖)的位置及卡匣框部210之卡匣鎖緊部211的位置彼此配合，接著，可藉由一鎖緊構件270鎖緊彼此。遮罩100可藉由上述方法裝設於卡匣200中。

第7圖為繪示根據本發明較佳實施例之卡匣之一剖面的例示圖。

請參照第7圖，其中裝設有遮罩100之卡匣200係例示性地繪於圖中。

遮罩100可裝設於卡匣200。在此例中，遮罩100及卡匣200之卡匣框部210可藉由鎖緊構件270彼此鎖緊。以上述方式，遮罩100可被固定至卡匣200。

在卡匣200中，轉動部220係形成於卡匣框部210之一側。轉動部220可例如為一滾軸(roller)。轉動部200可被高張力細繩221纏繞。轉動部220的底部可依遮罩100之懸吊部121放置。轉動部220的高張力細繩221可連接遮罩100之懸吊部121的中央。

卡匣200可更包括一停止器(stopper)250。停止器250可限制遮罩100之懸吊部121藉由轉動部220向上移動的移動幅度。停止器250可形成於卡匣框部210之一側。此外，停止器250可自卡匣框部210之一側凸出地形成，至對應於懸吊部121之預定高度的頂部。在此例中，形成停止器250的高度可對應於遮罩100之懸吊部121最大的移動幅度。因此，停止器250可限制懸吊部121，使得遮罩 100之懸吊部121可以在預定的移動幅度內移動，並且可以不移動至超過預定移動幅度的位置。

固定部240可避免遮罩100隨著遮罩100之懸吊部121向上之移動而沿著懸吊部121向上移動。當懸吊部121藉由固定部240向上移動時，遮罩100之網孔部120向左右移動。因此，具有彈力之金屬部110可往左右擴大。

固定部240可包括一照相機插入部(camera insertion part)241。固定部240之底部係裝設有照相機，並可插入照相機插入部241，照相機插入部241為用於拍攝遮罩100或設置於固定部240下之印刷電路板的一空間。

卡匣200可更包括一照相機(camera)260。照相機260可裝設在形成於固定部240底部部分的照相機插入部241。

照相機260可拍攝遮罩100及放置於其下之印刷電路板300(第1圖)。在此例中，照相機260可同時拍攝形成於遮罩100上的遮罩辨識記號114(第2圖)和形成於印刷電路板300(第1圖)上的基板辨識記號(未示於此)。

此外，裝設於卡匣200中之照相機260可以只拍攝設置於其下之遮罩100，多個裝設於卡匣200外之其他地方的照相機260可拍攝印刷電路板300(第1圖)。在此例中，多個照相機260可個別地根據來自驅動部230的位置座標拍攝形成於遮罩100上的遮罩辨識記號114(第2圖)，和拍攝形成於印刷電路板300(第1圖)上的基板辨識記號(未示於此)。

在此例中，照相機260所拍攝的位置資料係傳送至驅動部230(第6圖)。

雖然未示於第7圖中，卡匣200可包括驅動部230(第6圖)。驅動部230(第6圖)控制照相機260的移動和拍攝，以控制遮罩100的移動，從而控制轉動部220基於照相機260提供之位置資料而移動。

第8圖為繪示根據本發明另一較佳實施例之卡匣之一剖面的例示圖。

請參照第8圖，其中裝設有遮罩100之卡匣200係例示性地繪於圖中。

遮罩100可裝設於卡匣200。在此例中，遮罩100之懸吊部121及卡匣200之轉動部220可藉由高張力細繩彼此連接。隨著轉動部220轉動，懸吊部121可在纏繞於轉動部220之高張力細繩221上升的同時向上移動。結合至懸吊部121的網孔部120也可向上移動。在此例中，形成於遮罩100之傾斜表面的所有懸吊部121，可以個別地藉由形成於卡匣200之傾斜表面的轉動部220向上移動。在此例中，只有連接至懸吊部121的網孔部120藉由卡匣200之固定部240垂直地移動，遮罩100的餘下區域水平地移動。亦即，金屬部110之各個部分水平地往傾斜之表面移動，如此，金屬部110可擴展。

根據本發明較佳實施例之印刷裝置可應用於使用遮罩的印刷方法，例如銲膏印刷(solder paste printing)或銲球凸塊設置(solder ball bumping)等等。

根據本發明較佳實施例之印刷裝置，可將裝設有遮罩的卡匣插入根據先前技術之印刷裝置中，將卡匣裝設於印刷電路板上，進行印刷，接著將卡匣自印刷裝置分離。控制遮罩之尺寸的卡匣可被裝上和分離，如此而無須對根據先前技術之印刷裝置進行個別的調整。

更進一步地，根據本發明較佳實施例之印刷裝置能將遮罩自卡匣分離和將遮罩裝上卡匣，能採用具有不同形狀圖案孔之各種類型的遮罩。

此外，即使遮罩與印刷電路板之間具有大尺度的偏差或遮罩尺寸錯誤，遮罩的尺寸仍能藉由根據本發明較佳實施例之印刷裝置的卡匣來控制，從而降低遮罩的製造成本。此外，遮罩的尺寸能藉由卡匣來控制，從而實現细間距凸塊設置(fine pitch bumping)，減少缺陷，並改善印刷適性(print ability)和均勻性而增進可靠度。

儘管印刷電路板或等等發生翹曲或收縮，根據本發明較佳實施例之印刷裝置，能藉由以控制遮罩尺寸的方式對齊印刷電路板和遮罩，改善印刷的均勻性。

此外，根據本發明較佳實施例之印刷裝置能改善印刷的均勻性而增進印刷電路板的可靠度。

並且，根據本發明較佳實施例之印刷裝置能將卡匣插入根據先前技術之印刷裝置中，無須調整根據先前技術之印刷裝置。

更進一步地，根據本發明較佳實施例之印刷裝置能將遮罩自卡匣分離和將遮罩裝上卡匣，因此能採用採用具有不同形狀圖案孔之各種類型的遮罩，從而降低印刷電路板的製造成本。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其係用以具體地解釋本發明之實施情形，而非用以限定根據本發明之印刷裝置。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，可進行各種之調整、增加與代換。

因此，本發明包括任何及所有不脫離本發明精神和範圍之各種調整、增加與代換，而本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧遮罩

110‧‧‧金屬部

111‧‧‧圖案區

112‧‧‧圖案孔

113‧‧‧遮罩空白區

114‧‧‧遮罩辨識記號

120‧‧‧網孔部

121‧‧‧懸吊部

130‧‧‧遮罩框部

131‧‧‧遮罩鎖緊部

200‧‧‧卡匣

210‧‧‧卡匣框部

211‧‧‧卡匣鎖緊部

220‧‧‧轉動部

221‧‧‧高張力細繩

230‧‧‧驅動部

240‧‧‧固定部

241‧‧‧照相機插入部

250‧‧‧停止器

260‧‧‧照相機

270‧‧‧鎖緊構件

300‧‧‧印刷電路板

400‧‧‧印刷裝置

410‧‧‧主平台

420‧‧‧固定平台