TWI516329B - Solder ball presses - Google Patents

Description

錫球印刷機

本發明關於對基板面上所形成的電極上進行錫球之印刷的裝置。

於習知錫球印刷機，為了將錫球分散配置而填充於遮罩開口部，係使用具備刮刀的填充頭等。例如，於專利文獻1揭示，將錫球分散配置於旋轉的供給輥輪面上，使供給輥輪旋轉之同時朝水平方向移動，使分散配置於輥輪面的錫球掉落至遮罩面上，具備以細密設置複數個纖維狀構件的方式將兩端予以固定，藉由線材之腹部分進行錫球之擠壓的構造之刮刀，將刮刀按壓於遮罩面之同時朝水平移動而填充於遮罩開口部的構造。

又，專利文獻2揭示，填充頭之中心軸係由空洞形成而由此將錫球供給至遮罩面上之同時，使中心軸旋轉，使設於圓盤的複數個刮刀，於遮罩面上朝水平方向旋轉之同時進行水平移動，而將錫球填充於遮罩開口部之構成的裝置。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2005-183423號公報

[專利文獻2]特開2007-157992號公報

於專利文獻1之構成，錫球無法由供給輥輪圓滑地被供給，容易產生錫球未被填充的開口。因此需要使錫球之供給裝置及填充頭進行複數次往復移動，該填充頭係設有將被供給的錫球填充於遮罩開口部的刮刀者。又，於遮罩面上殘留多餘錫球的可能性變大，由基板將遮罩予以分離時，多餘錫球有可能掉落開口部而產生2重球等之缺陷。

又，於專利文獻2之構成，無法增大填充頭，大面積之基板印刷時需要較多的填充時間，而且溢出填充頭的錫球有可能殘留。

本發明目的在於解決上記課題，提供可以將錫球確實填充於遮罩開口部，而且，於遮罩面上不會殘留錫球的錫球印刷機。

為達成上述目的，係具備：針對在塗布有助焊劑的基板面所形成的複數個電極部，隔著遮罩進行錫球之印刷的錫球填充頭，上述錫球填充頭，係將填充部安裝構件分別固定於外形為6角形~12角形以上的多角形之旋轉軸之各面，於上述填充部安裝構件係以對於錫球填充頭之進行方向具有特定角度的方式，將由複數個線材所形成的填充構件，以在填充部安裝構件之遮罩面側之面和上述線材之 間形成有空間的方式予以安裝，具備在錫球填充時接觸於遮罩面之同時對於錫球填充頭之進行方向以使填充部成為朝下的方式，而以所要之速度旋轉的驅動部。

藉由錫球填充頭之設為上記構成，效果為：對遮罩開口面進行錫球填充時，可以較小的按壓力確實錫球填充之同時，亦可減少多餘的錫球之殘留於遮罩面之量。

最近，將錫球印刷於電極部的方法被提案。特別是，印刷對象之間距有變小為40μm~150μm之傾向，錫球之尺寸亦使用 20~ 100μm之較小尺寸者。因此，較小的錫球亦可以確實以良好精確度進行印刷的裝置被提供。

以下，參照圖面說明本發明之錫球印刷裝置之較佳實施之形態。

圖1係表示錫球之印刷用的錫球印刷機之概略全體構成。圖1(a)表示進行遮罩與基板之定位之狀態，圖1(b)表示於基板上進行錫球印刷之狀態。

於錫球印刷機1，係設有以上下可移動的方式而具備驅動部22的印刷平台21。又，印刷平台21係以可於XYθ方向移動的方式，由XYθ平台構成。於該印刷平台21敷設磁鐵33，於其上載置著基板20。又，針對在印刷機本體1側隔著遮罩框9被安裝的遮罩8之面與基板20 之面，使用攝影機18(2視野攝影機)攝影個別設置的定位標記之影像，於未圖示的控制部進行影像處理求出標記之位置偏移。於控制部係使用求出的偏移量，以標記位置成為一致的方式，針對載置有基板20的印刷平台21進行水平方向(XYθ方向)之驅動控制，進行定位。於印刷平台21與遮罩8之背面側之間，設有攝影機18之移動用的攝影機移動框架24。該攝影機移動框架24，係可移動地設於圖1之前後方向。

使用攝影機18進行定位之後，將定位用之攝影機18予以退避，如圖1(b)所示，作動驅動部22，使載置有基板20的印刷平台21上昇，使設於上部的遮罩8接觸基板20之面。之後，進行頭上下驅動機構5之驅動，使填充頭2(或稱為擠壓頭2)下降至遮罩面側，使用於構成填充部3之填充構件的複數個線材所構成的填充構件(以下亦有稱為縫隙刮刀)12(參照圖2)，以特定按壓力接觸於遮罩面。又，填充構件12係製成和印刷之基板之寬度方向相等或較大，使填充頭2朝水平方向(基板之長邊方向)進行1次移動，可將錫球填充於遮罩開口部。實際上係使填充頭朝基板長邊方向進行1往復而確實填充於遮罩開口部。填充頭於水平方向移動時，係作動設於填充部3的驅動機構13(參照圖5)，使填充部3旋轉。填充部3係以每秒1~5旋轉之比較低速旋轉。太高速旋轉時構成縫隙刮刀12的線材，有可能切斷填充的錫球而成為體積不良之原因，或者帶給遮罩多餘的振動而成為2重球( double ball)之原因。接著，進行頭驅動部(馬達)2g之驅動而使滾珠螺桿2b旋轉，使填充頭2朝水平方向移動。又，如圖1所示，在填充頭2之移動時，填充部3，係藉由和遮罩面間之接觸部而在與填充頭2之進行方向同一方向(將球11予以掃出)，以特定旋轉數進行旋轉。如此則，錫球被填充於遮罩開口部之同時，於周圍不會有錫球11殘留於遮罩面上而被集中刮取。如上述說明，藉由填充構件之旋轉軸對於遮罩面被配置於平行之位置而旋轉，可以縮小縫隙刮刀12對遮罩面之按壓力而且沿著旋轉軸可以廣範圍進行均勻之球之填充。

又，填充部3之旋轉速度亦可以低速，旋轉伴隨的錫球11之飛散變少。又，填充部3之旋轉速度可以依據錫球11之尺寸、量等予以變化，而設為可變速之馬達乃較好者。另外，本裝置係將遮罩背面之清掃用的清掃機構25設於攝影機移動框架24，和攝影機18同樣構成為可於水平方向移動。又，填充頭2之橫向設置掃除頭26。該掃除頭26係在填充頭2動作而錫球11之填充終了後，將少量殘留於遮罩面上的錫球掃出印刷區域外者。掃除頭26之詳細如後述。

圖2及圖3係表示填充頭與掃除頭之全體構成之概略圖。圖2係表示充填頭朝左側移動之狀態。又，圖3係表示填充頭朝右側移動之狀態。

如圖2所示，填充頭2之填充部3係被收納於蓋部4內，設於氣缸5a的活塞棒6a係被結合於蓋部支持構件 10，藉由驅動氣缸5a而與蓋部4可以同時上下移動之構成。於蓋部支持構件10之端部側設置活塞棒6b之承受部，活塞棒6b係較設於氣缸5b的活塞棒6a為短，藉由驅動氣缸5b來界定活塞棒6b之停止位置，而將錫球填充部3推升至上側時，係界定填充頭2之上昇高度。又，蓋部4可以防止因為填充部3之旋轉所導致未被填充的錫球11之飛散至蓋部4之外側。又，印刷狀態時(填充部3接觸遮罩面時)，於該蓋部4與遮罩8面間係隔開間隙而予以構成。又，於蓋部4之前後設置空氣供給部4a，該空氣供給部4a，係具備：由蓋部下部朝蓋部內噴吹空氣以使錫球不殘留於蓋部之外之遮罩面上的方式，而對蓋部之下端部進行空氣之噴吹的空氣供給口。由空氣供給部被噴吹至蓋部4內的空氣係由設於蓋部支持構件10的排氣口4n被排出。於該排氣口4n設有網目狀之過濾器4f，以使錫球11不會由蓋部4內飛散至外部而構成。

又，如圖2所示，填充頭2朝圖之左側方向移動時，填充部3係如圖所示順時針方向方向旋轉。又，如圖3所示填充頭2朝圖之右側方向移動時，填充部3係反時針方向旋轉而構成。如上述說明，對應於移動方向而將填充部3之旋轉方向設定成為可使錫球11被掃出至填充頭2之進行側的方式予以旋轉，及由蓋部4a進行空氣之噴吹，錫球11之飛散之防止，可以確實對遮罩開口部之填充量進行控制，而且，可以盡量減少多餘錫球之殘留於遮罩面。又，可以取代空氣而對蓋部4內噴吹氮氣等延緩錫球 11之氧化的氣體。

填充部3係被支撐於蓋部4之長邊方向之兩端部。蓋部4係經由蓋部支持構件10而被設置於頭安裝框7之上部的構成氣缸5a之活塞棒6a所支持。該頭安裝框7，係如圖1所示藉由馬達2g對設於印刷機本體的滾珠螺桿2b進行旋轉驅動，而於未圖示的線性軌條上進行水平方向之往復移動而予以構成。又，於錫球印刷機1本體側設置用於保持遮罩框9的遮罩保持部，於該遮罩框9安裝著設有複數個開口的遮罩8。印刷對象物、亦即基板20係保持於磁鐵33之面上，該磁鐵33被載置於設於錫球印刷機本體側而可於XYθ及Z方向移動的印刷平台21之上。又，設於該印刷平台上的磁鐵33係用於使基板20與遮罩8密接者，遮罩8係由鎳等之磁性體形成，當印刷平台上昇而與遮罩面接觸時，藉由磁力可以更進一步提升基板20與遮罩8之密接性。

另外，和填充頭2並列設置的掃除頭26，係被安裝於未圖示的滾珠螺桿或同步皮帶(timing belt)。該掃除頭26係和填充頭同樣被安裝於掃除安裝框29。於掃除安裝框29之上部係設有驅動源、亦即氣缸5c，可使掃除頭26之掃除部27上下移動。掃除部27之掃除支持部4s係被安裝於掃除支持構件10s，於掃除支持部4s之前端部安裝著掃除構件12s。該掃除構件12s基本上係和上述說明的錫球填充頭所使用的填充構件大略同一構成，詳細如後述。又，掃除頭26之驅動部，係和填充頭2同樣，具備 用來界定掃除頭26之上昇高度的氣缸5d及與活塞軸6d。

圖4係表示掃除頭之動作中之狀態。掃除頭26係於填充頭2對遮罩面之開口部進行錫球11之填充終了後，使填充頭2移動至遮罩8之端部。接著，使在待機位置待機於遮罩面上的掃除頭26朝箭頭方向(圖4之右方向)移動，而將殘留於遮罩面上的錫球11收集至遮罩面之填充頭2之待機側。之後，於下降掃除頭之狀態下，而且，下降印刷平台，使遮罩離開基板面。詳細之印刷動作如後述。

接著，說明填充部3之概略構造。圖5係填充部之正面圖，圖6係圖5之A-A斷面圖。圖7係表示填充構件、亦即縫隙刮刀之安裝前之平面圖，圖8係表示將縫隙刮刀固定於刮刀支持部之狀況。

如圖5及圖6所示，填充部3，係在設於旋轉軸16的8角形之固定構件15之各邊，藉由螺栓17螺緊而將填充部安裝構件14(以下亦有稱為刮刀支持部)予以固定。又，固定構件15不限定於8角形，可為6角形~12角形之多角形。旋轉軸16之兩端側係經由軸承被支撐於蓋部4。於該旋轉軸16之一方之端部設置有驅動機構13，藉由對構成驅動機構13的馬達進行驅動而可以特定旋轉數旋轉。如圖5所示，填充部3係對於填充頭2之進行方向使直角方向(基板之寬度方向)變長而被形成。該長度係形成為比起印刷錫球的基板20之寬度更長。如此則， 基本上錫球填充頭2於水平方向在遮罩面上僅藉由1次移動即可對基板20之電極部之大略全部進行錫球11之填充。填充構件12之長度係如圖示設為Lj之長度，遮罩之寬度Lm係作成大於該Lj，基板之寬度Lt係作成比起遮罩寬度Lm、填充構件之寬度Lj小。亦即，具有Lm≧Lj≧Lt之關係。

如圖6所示，於該刮刀支持部14安裝有由如圖7所示複數個線材構成的縫隙刮刀12。刮刀支持部14之斷面係如圖示設為梯形，係將長邊側設為四角形形狀。使梯形之短邊側朝中心軸予以安裝。藉由斷面形狀設為梯形可將縫隙刮刀有效地安裝於圓形上。又，如圖8所示，於刮刀支持部14之四角形部分於長邊方向，係隔開特定間隔埋入磁鐵31。該磁鐵31，係用於將縫隙刮刀12固定於刮刀支持部。又，磁鐵與磁鐵之間設有定位用之銷32，該銷係嵌合於設於固定部12P的插入孔12H，該固定部12P係設於縫隙刮刀12之寬度方向之兩端部。縫隙刮刀12係如圖7所示，使用厚度0.05~0.1mm之鋼板，藉由縫隙12S設置0.1mm~0.3mm之間隔，以線幅0.1mm、θ=5度~35度之傾斜針對除了固定部12P以外之部分進行蝕刻加工而將複數個線材12L一起形成。將設於該寬度方向之兩端部的固定部12固定於刮刀支持部14之兩側。

接著，使用圖8說明將縫隙刮刀安裝於該刮刀支持部之方法。圖8(a)為斜視圖，圖8(b)為斷面圖。

於刮刀支持部14係隔開特定間隔設置複數個定位銷 32，於定位銷32與定位銷32之間被埋設磁鐵31。將縫隙刮刀12安裝於各刮刀支持部14，係將設於刮刀支持部14之兩側的定位銷32分別插入縫隙刮刀12之插入孔12H。之後，將定位銷32插入設於由磁性材料形成的刮刀按壓板30的插入孔30H，藉由磁力之作用而可以固定於按壓板30。如上述說明，可以簡單進行定位，簡單進行縫隙刮刀12之安裝、拆除而予以構成。又，藉由此一構造可縮小固定空間，可縮小刮刀支持部14彼此之間隔。縫隙刮刀12之構成用的線材，係以對長邊方向呈特定方向之傾斜，而且和刮刀支持部14之間形成空間的方式被安裝。亦即，縫隙刮刀係於長邊方向以半螺旋狀之線材構成。另外，如圖5所示，縫隙刮刀12之構成用線材之傾斜方向，係依據每一鄰接的刮刀支持部14呈相反方向而被安裝。如上述說明，藉由交互變換縫隙刮刀12之傾斜方向，可以有效使未填充於遮罩開口部而殘留於遮罩面上的多餘錫球回收至填充部側。

以下參照圖9、10說明錫球印刷之一連串之動作。

首先，將電極部印刷有助焊劑之基板20搬入錫球印刷機，載置於印刷平台21上之磁鐵33上。於印刷平台21及磁鐵33設有複數個負壓供給用的吸附口，對其供給負壓以使基板20不移動於磁鐵33上，而予以保持。

接著，使用定位用之攝影機18針對設於基板20面的定位標記與設於遮罩8的定位標記進行攝影。將攝影資料傳送至未圖示的控制部，於此進行影像處理，求出位置偏 移量，依據該結果，藉由未圖示的水平方向移動機構使印刷平台21朝補正偏移之方向移動。

定位終了後，驅動印刷平台21之上昇機構22使印刷平台21上昇而接觸於遮罩8之背面。此時，藉由平台21上之磁鐵33可使遮罩8密接於基板20。

接著，藉由未圖示的錫球供給裝置，對遮罩8之面之於填充頭2之初期位置(印刷開始位置)之進行方向前側部分供給錫球11。之後，使填充頭2水平移動至印刷開始位置，下降至遮罩面。又，此時，係使填充部3下降至對遮罩面作用特定按壓力之位置。

接著，如圖9之(1)所示使填充部3順時針方向旋轉。之後，使錫球填充頭2於遮罩面上朝圖中箭頭之左方向進行水平移動。此時，由空氣供給部4a朝縫隙刮刀位處之蓋部4之內側噴吹空氣之同時進行移動。又，如上述說明，藉由填充部3之旋轉，於遮罩開口部將錫球11壓入開口部，附著於基板20上之助焊劑，在開口部以外之部分，填充部3則使錫球11移動至遮罩面上之進行方向。當填充部3到達基板端部之後，係停止填充部3之旋轉之同時，停止空氣供給部4a之空氣供給，使填充部3上昇。之後，如圖之(2)所示，使填充頭2朝左方向移動。如此則，藉由填充頭之移動，可使填充頭2相對於次一待填充之錫球11之位置而位於其後側之位置。移動終了後，再度使填充部3下降至以特定之按壓接觸於遮罩面的位置。如圖9之(3)所示，由空氣供給部再度開始對蓋 部內進行空氣之供給之同時，使填充部3反時針方向旋轉，使填充頭2朝圖之右側移動。到達接近基板端部之位置時，停止空氣供給部之空氣之供給，如圖9(4)所示使填充頭2之填充部3上昇，使填充頭2更進一步朝右側移動，而如圖9(5)所示下降填充部3，使殘留的錫球11之位置成為位於填充部3之左側位置。之後，在填充部下降至遮罩面上之狀態下設為待機狀態。如上述說明，本實施例係藉由填充頭2之1次往復，將錫球填充於遮罩開口部，而可以確實進行填充。

於圖9之(1)~(4)之工程，掃除頭26係使掃除部27下降至遮罩8面之狀態下設為待機。接著，如圖9(6)所示，使掃除頭26朝圖之右側(填充頭2之待機側)移動。移動至填充頭2之待機位置附近。如圖10之(7)所示，掃除頭26移動至填充頭2附近後，使掃除部27上昇而由遮罩面分離。使掃除頭26回至初期之待機位置。如圖10之(8)所示回至待機位置後，再度使掃除部27下降至遮罩面上，以特定接觸壓使接觸。如圖10之(9)所示再度使遮罩面上移動至填充頭2之待機位置附近。藉由該移動，可將遮罩面上殘留的錫球11完全收集至偏離基板面之位置。該清掃完了後在填充頭2及掃除頭26接觸遮罩面之狀態下，使印刷平台21下降而使基板20離開遮罩面。

又，此次之說明雖說明使掃除頭26進行2次動作，但是藉由複數次動作，可以確實使遮罩面上之殘留錫球移 動至遠離基板位置之部分。

又，此次之實施例雖說明，藉由填充頭2將錫球11填充於遮罩開口部之後，作動掃除頭26，在涵蓋遠離基板的遮罩面範圍對遮罩面上之殘留錫球進行清掃，但是只要使用實施例之填充頭，則幾乎無錫球殘留於遮罩面，因此亦可以無須清掃，而不必要設置掃除頭。或者可以將填充頭2與掃除頭26設為一體頭予以使用。

又，於圖(6)~(9)之工程，在填充頭2待機時，由空氣供給部4a朝蓋部4之內側噴吹空氣或氮氣亦可。如此則，可防止錫球11洩漏至蓋部之外，可延緩錫球11之氧化。

接著，藉由攝影機攝影所印刷的基板20之印刷狀態，檢測缺陷之有無。缺陷之有無檢測終了後，驅動清掃機構25進行遮罩背面之清掃。又，有缺陷時將基板20搬送至修補部，於此進行缺陷部修復。缺陷部修復後將基板搬送至迴焊部，進行錫球之溶融固定。

以上，說明大略之錫球之印刷工程，修補部或迴焊部係和上述裝置為獨立的裝置，因此不作詳細之說明。

於該工程中，藉由使用本發明之錫球供給頭，可以將微小直徑之錫球確實由遮罩開口部供給至助焊劑上。

1‧‧‧錫球印刷機

2‧‧‧填充頭

3‧‧‧填充部

4‧‧‧蓋部

5‧‧‧頭上下驅動機構

7‧‧‧頭安裝框

8‧‧‧遮罩

10‧‧‧填充部支持構件

10a‧‧‧掃除支持構件

11‧‧‧固定構件

12‧‧‧縫隙刮刀

14‧‧‧填充部安裝構件(刮刀支持部)

16‧‧‧旋轉軸

18‧‧‧攝影機

20‧‧‧基板

21‧‧‧印刷平台

31‧‧‧磁鐵

32‧‧‧定位銷

33‧‧‧磁鐵

[圖1]錫球印刷機之概略全體構成圖。

[圖2]使填充頭朝左方向移動中之填充頭及掃除頭( sweeper head)之概略構成圖。

[圖3]填充頭朝右方向移動中之填充頭及掃除頭之概略構成圖。

[圖4]掃除頭移動中之狀態圖。

[圖5]填充部之正面圖。

[圖6]圖5之A-A斷面圖。

[圖7]縫隙刮刀(slit squeegee)之安裝前之平面圖。

[圖8]將縫隙刮刀固定於刮刀支持部的狀況圖。

[圖9]填充頭及掃除頭之動作說明圖。

[圖10]填充頭及掃除頭之動作說明圖之接續。

2‧‧‧填充頭

3‧‧‧填充部

4‧‧‧蓋部

4a‧‧‧空氣供給部

4n‧‧‧排氣口

4s‧‧‧掃除支持部

5a、5b、5c、5d‧‧‧氣缸

6a、6b‧‧‧活塞棒

6d‧‧‧活塞軸

7‧‧‧頭安裝框

8‧‧‧遮罩

9‧‧‧遮罩框

10‧‧‧填充部支持構件

10s‧‧‧掃除支持構件

11‧‧‧固定構件

12s‧‧‧掃除構件

20‧‧‧基板

26‧‧‧掃除頭

27‧‧‧掃除部

29‧‧‧掃除安裝框

Claims (5)

1. 一種錫球印刷機，係針對在塗布有助焊劑的基板面所形成的複數個電極部，隔著遮罩進行錫球之印刷的錫球印刷機，其特徵為：具備：填充頭，用於將錫球填充於設在遮罩的開口部；構成上述填充頭的填充部，係在設於旋轉軸的外形為6角形~12角形的多角形的固定構件之各面將刮刀支持部分別予以固定，於上述刮刀支持部係以對於填充頭之進行方向具有特定角度的方式，將由複數個線材所形成的縫隙刮刀，以在上述刮刀支持部之遮罩面側之面和上述線材之間存在著空間的方式予以安裝。
2. 如申請專利範圍第1項之錫球印刷機，其中，安裝於上述刮刀支持部的縫隙刮刀之傾斜方向，係以和安裝於鄰接的刮刀支持部的縫隙刮刀之傾斜方向呈逆方向的方式而被安裝。
3. 如申請專利範圍第1項之錫球印刷機，其中，當填充頭於遮罩面上朝水平方向移動時，係設置對於移動方向，對於上述填充構件之接觸部的移動方向朝同一方向旋轉的軸。
4. 如申請專利範圍第1項之錫球印刷機，其中，和上述填充頭呈並列設置有掃除頭，上述掃除頭係將和上述縫隙刮刀同一形狀之掃除構件安裝於掃除支持部而成的構成，藉由上述掃除頭進行遮罩面上之清掃中，上述 填充頭係接觸於遮罩面之狀態而呈待機。
5. 如申請專利範圍第1項之錫球印刷機，其中，由填充頭之外側朝內側噴吹空氣或延緩氧化的氣體，以防止錫球洩漏至填充頭之外側。