TWI460800B - Solder ball printing device - Google Patents

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TWI460800B
TWI460800B TW098130588A TW98130588A TWI460800B TW I460800 B TWI460800 B TW I460800B TW 098130588 A TW098130588 A TW 098130588A TW 98130588 A TW98130588 A TW 98130588A TW I460800 B TWI460800 B TW I460800B
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Noriaki Mukai
Shinichiro Kawabe
Akio Igarashi
Naoaki Hashimoto
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Hitachi Ltd
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Description

焊球印刷裝置
本發明係關於用來將焊球印刷到基板面上的電極之裝置。
以往，為了印刷焊球，在對遮罩(排列構件)上供給焊球後，使用設有在使軸心大致一致的狀態配接的2條以上的線狀構件之晃入具，在前述線狀構件以大致呈水平的姿勢可抵接之狀態下，一邊按壓前述線狀構件，一邊使晃入具水平移動，來對遮罩面的開口部供給焊球者為日本特開2004-62505號公報所揭示。
同樣地，使用具備有複數個線狀構件之晃入具，將線狀構件對晃入具的移動方向密接於上下方向及水平方向之狀態下予以配置者為日本特開2005-343593號公報所揭示。
在使用前述晃入具之方式，設有具備對遮罩上供給焊球之供給口、和為了將焊球壓入到遮罩面的開口部而具備有複數個線狀構件之晃入具，對焊球，線狀構件以呈水平的姿勢抵接的方式被配置著。又，焊球供給部設置於遮罩的右側端，在左側端設置用來吸引焊球之吸引口。即，焊球供給口與晃入具是呈不同體的結構。因此，預先從焊球供給部，將較電極數多的焊球進行定量秤量後供給到遮罩面上，使晃入具水平移動，來對遮罩開口部供給焊球，故，在遮罩開口部連續地設置於晃入具的移動方向之情況，容易產生未供給有焊球之開口部。又，也容易產生焊球被過量地供給到開口部之情況，不易調整焊球的供給量。又，也未揭示如何將設置於焊球的晃入具之軸心大致一致的線狀構件密接於上下方向及水平方向。且，也會有為了將線狀構件以水平的姿勢抵接於焊球，而將多餘的焊球壓入到遮罩開口之所謂雙重焊球的缺失產生之虞。
本發明是為了解決上述問題而開發完成的發明，其目的在於提供用來精度良好地將微小尺寸的焊球供給到遮罩開口之焊球印刷裝置。
針對在基板之印刷有助焊劑的電極墊上，從焊球供給頭供給焊球來進行印刷之焊球印刷機，其特徵為：焊球供給頭設有：用來儲存焊球之焊球儲存部；用來從焊球儲存部，將預定量的焊球供給到遮罩面之四分狀體；以及在焊球供給頭的移動方向，於焊球儲存部的前後，為了將焊球壓入到遮罩面的開口部，並刮取多餘的焊球而以半螺旋狀的複數個線材形成於與遮罩面接觸的側之焊球充填構件。
最近被提案有將焊球印刷於電極部之方法。特別是有印刷對象之間距為40μm～150μm之變小的傾向，也逐漸使用焊球的尺寸也為Φ 20～Φ 100μm之小尺寸者。因此，提供即使為小的焊球也能進行印刷之裝置。
以下，參照圖面，說明關於本發明的印刷裝置及凸塊形成方法之理想實施形態。
圖1係顯示焊球充填、印刷部的焊球供給頭的概略結構。在圖1中，焊球供給頭3是對朝水平方向移動之移動方向呈直角方向形成為與遮罩寬度相同程度地長。具有由設置於中央部的框體61與設置於下部側(和遮罩對向之側)的四分狀體62所構成之焊球儲存部60，而在該焊球儲存部的下部，由相當於擠輥的半螺旋形狀(線圈狀)的複數個線材所構成之焊球充填構件63，藉由螺絲固定來安裝於框體61。此四分狀體是由複數個線狀構件所構成，藉由將焊球儲存部進行加振，能夠使線材之間隔改變，而能將焊球朝下側振落。且，在焊球充填構件的焊球供給頭移動方向之前後，設有焊球刮取構件63K。
在焊球儲存部60的框體61上部，設有蓋64。蓋64是安裝於加振框70。在加振框70設有：用來對頭的移動方向，以高頻率(約220～250Hz的頻率)進行加振之水平方向加振器65；和用來對移動方向，以低頻率(約1～10Hz左右的頻率)進行往復移動之凸輪機構66。在加振框70的上部側，以沿著線性導件67R可移動的方式設有滑塊67。且，線性導件67R是將設有前述凸輪66之凸輪軸驅動用馬達68安裝於頭安裝框71。此頭安裝框71是安裝於被固定在頭移動支架2之頭上下驅動機構4的驅動軸。驅動頭上下驅動機構4，將焊球供給頭3朝遮罩面側移動，以預定的力來將焊球充填構件63、焊球刮取構件63K等按壓於遮罩面。頭移動支架2是如圖2所示，設有支架移動機構，構成為可使焊球供給頭3對遮罩面平行地移動。在填充焊球之際，藉由將焊球充填構件63等一邊按壓於遮罩面一邊進行水平移動，來將焊球從遮罩開口部供給到基板面上的電極部。
圖2是顯示用來印刷焊球之焊球印刷機的概略結構。圖2(a)是顯示進行遮罩與基板的對位之狀態，圖2(b)是顯示將焊球印刷於基板上之狀態。
在焊球印刷機1，設有可朝上下移動、並具備驅動部11之印刷工作台10。將基板載置於此印刷工作台10上，使用照相機15，將遮罩20的面與基板21的面進行對位。然後，讓對位用的照相機15在照相機移動支架5上移動並退避。如圖2(b)所示，讓設置於工作台上部的遮罩20與基板21的面接觸，驅動頭上下驅動機構4，讓焊球供給頭3上下移動，來藉由預定的按壓力，使焊球充填部63接觸於遮罩面。然後，藉由驅動頭驅動部2g，使球形螺絲2b旋轉，讓焊球供給頭3朝水平方向移動，當焊球供給頭3移動時，藉由水平方向加振器65對焊球儲存部60進行加振，讓焊球儲存部60內的焊球24從四分狀體62晃出，而掉落於焊球充填構件63。與此同時，藉由隔著焊球儲存部60設置於焊球供給頭3的移動方向之焊球充填構件63，對設置於遮罩20之開口部填充焊球。被晃落到焊球充填構件63之焊球是如圖4所示，伴隨焊球供給頭3的移動，藉由以半圓的螺旋狀的線構件所構成的焊球充填構件63，產生旋轉力，藉此，在遮罩開口部，力朝下作用，被壓入到開口部。又，在本裝置，用來清掃遮罩裏面的清掃機構45設置於照相機移動支架5，與照相機15同樣地可朝水平方向移動。
圖3是顯示焊球充填構件的平面圖。圖3(a)是將焊球充填構件63安裝於裝置之安裝前的平面圖，圖3(b)是顯示(a)的B部的放大圖。焊球充填構件63是如圖所示，利用以呈平行地設置、且具有預定之間隔(本實施例大約35mm)的2個安裝部63P(安裝部的寬度大約5mm)；和以預定之間隔63S(約0.1mm)形成於在前述安裝部63P之間的預定角度(大約5度～35度)的複數個線材63L(粗度0.1mm)所構成。即，本實施例的線材，是在將軸心偏移的狀態下設置於設有間隔之2個安裝部63P。線材的角度理想大約為10度左右。此安裝部63P是形成為對頭的進行方向呈直角的方向成為長邊方向。即，成為頭的寬度之長度。此焊球充填構件63是安裝於焊球儲存部60的框體61。即，當進行安裝時，呈將螺旋形線圈的上半部分切削後安裝於焊球供給頭的上下方向之形狀。因此，在使預定的按壓力作用來將焊球供給頭與遮罩側接觸之情況，與遮罩之接觸的接觸部對頭進行方向具有預定的角度之複數個線材會同時地移動。再者，焊球刮取構件63K也成為與焊球充填構件63大致相同結構，安裝於充填構件安裝框69與框體61之間。
圖4是顯示焊球充填狀況的概略圖。在圖4中，於基板21上的電極部，預先印刷有助焊劑22。又在遮罩20的開口部附近的裏面側，設有微小突起20a，構成為不會與助焊劑等接觸。亦可設置薄膜等的微小階差，來代替微小突起20a。又，如圖4所示，設置於焊球供給頭之焊球充填構件，在上下方向存在有以線材63L所形成的螺旋形(半圓形)的空間，藉由此空間，伴隨焊球供給頭的移動，使得在焊球24，於頭的進行方向產生旋轉力，藉此，焊球被分散，對1個遮罩開口部供給1個焊球。再者，設置於焊球儲存部60之四分狀體62是藉由與焊球充填構件63相同的結構來製作的。但其線間隔之構造為較適用焊球直徑小大約5μm。
圖5是顯示當使焊球供給頭移動時，焊球對移動方向之集合狀況的圖。
藉由將焊球儲存部60之與遮罩面對向的面側形成為與此焊球充填構件63相同結構、且螺旋的傾斜方向形成顛倒，則如圖5所示，當焊球供給頭3移動於遮罩面上時，因應移動方向，焊球24集合，藉由水平加振器65的動作，使線材之間隔改變，來對遮罩面供給適量的焊球，再以中央部的焊球充填構件壓入到遮罩開口面。且，設置於進行方向後方側之焊球刮取構件，除了能夠發揮將未被中央的焊球充填構件壓入到遮罩開口面而殘留於遮罩面之焊球填充到遮罩開口部的作用外，亦具備有回收殘留焊球之作用。再者，如圖5所示，線材63L之傾斜方向，對焊球儲存部60下方之焊球充填構件63的線材，焊球充填構件63的線材63L是設成相反方向的傾斜。
再者，作為本四分狀體、焊球充填構件的製作方法的一例，將厚度0.05～0.1mm的鋼板機械加工成預定的外形尺寸後，殘留線材部分而將線材間的間隙部進行蝕刻加工者。
其次，說明焊球印刷之一連串的動作。
首先，將在電極部印刷有助焊劑之基板搬入到焊球印刷機1，並載置於印刷工作台10上。印刷工作台10，設有複數個供給負壓之吸附口，藉由對其供給負壓，使得基板保持成不會在工作台面上移動。
其次，使用對位用的照相機15，將設置於基板面之對位標記、與設置於遮罩20之對位標記進行攝像。將所攝像到的資料傳送到未圖示的控制部，在該控制部進行圖像處理，求取位置偏移量，依據該結果，藉由未圖示的水平方向移動機構，使印刷工作台10朝修正偏移的方向移動。
當對位結束時，使印刷工作台上升並與遮罩裏面接觸。
其次，使焊球供給頭水平移動至印刷開始位置，並降低至遮罩面。
驅動水平方向加振器61及凸輪軸驅動馬達，將收納於焊球儲存部之焊球供給到遮罩面。
一邊使焊球供給頭朝水平方向移動，一邊藉由焊球充填構件(線圈狀的線材的彈簧作用)，將焊球壓入到遮罩開口部，使基板上的助焊劑附著。
當焊球供給頭在遮罩面上移動結束時，使其上升讓焊球供給頭從遮罩面分離，而使焊球供給頭返回到原點位置。
接著，使印刷工作台下降，讓遮罩從工作台分離。
藉由照相機，對進行了印刷之基板的印刷狀態進行攝像，調查有無缺陷。
若存在有缺陷之情況，將基板搬運到修復部，在該部修復缺陷欠陥部分。
缺陷部分修復後，將基板搬運到回焊部，將焊球熔融固著。
以上，大致說明了焊球的印刷製程，但關於修復部、回焊部，因與前述的裝置為不同的其他裝置，在此省略其詳細說明。
在此製程中，藉由使用本發明的焊球供給頭，能夠將微小徑的焊球從遮罩開口部確實地供給到助焊劑上。
藉由在焊球供給頭，於焊球儲存部的前後設置有由半螺旋狀的複數個線材所構成之焊球充填構件，使得旋轉力作用於在以焊球充填構件的線材所構成的上下方向之空間部所供給之焊球，能夠分散焊球，並且可精度良好地將1個焊球壓入到1個遮罩開口部，能夠提升印刷精度。
1．．．焊球印刷機
2．．．頭移動支架
2g．．．頭驅動部
2b．．．球形螺絲
3．．．焊球供給頭
4．．．頭上下驅動機構
5．．．照相機移動支架
10．．．印刷工作台
11．．．驅動部
15．．．照相機
20．．．遮罩
20a．．．微小突起
21．．．基板
22．．．助焊劑
60．．．焊球儲存部
61．．．框體
62．．．四分狀體
63．．．焊球填充構件
63L．．．線材
63P．．．安裝部
63K．．．焊球刮取構件
64．．．蓋
65．．．水平方向加振器
66．．．凸輪機構
67．．．滑塊
67R．．．線性導件
68．．．凸輪軸驅動用馬達
69．．．填充構件安裝框
70．．．加振框
71．．．頭安裝框
圖1是顯示焊球供給頭的概略結構之圖。
圖2是焊球印刷機的概略結構圖。
圖3是顯示焊球充填構件的結構之圖。
圖4是顯示焊球充填構件的焊球充填的狀況之圖。
圖5是用來說明焊球供給頭的移動方向與焊球的狀態之圖。
2．．．頭移動支架
3．．．焊球供給頭
4．．．頭上下驅動機構
24．．．焊球
60．．．焊球儲存部
61．．．框體
62．．．四分狀體
63．．．焊球填充構件
63K．．．焊球刮取構件
64．．．蓋
65．．．水平方向加振器
66．．．凸輪機構
67．．．滑塊
67R．．．線性導件
68．．．凸輪軸驅動用馬達
69．．．填充構件安裝框
70．．．加振框
71．．．頭安裝框

Claims (4)

  1. 一種焊球印刷機，係具備有對在電極墊上印刷有助焊劑的基板，從形成於遮罩面之開口部供給焊球，藉以進行印刷的焊球供給頭之焊球印刷機，其特徵為：前述焊球供給頭之結構為設有：用來儲存焊球之焊球儲存部；用來從焊球儲存部，將預定量的焊球供給到遮罩面之四分狀體；將從前述焊球儲存部的前述四分狀體所供給來的焊球供給到遮罩面的開口部，並以半螺旋形狀的複數個線材所形成之焊球充填構件；以及在前述焊球充填構件的前後，為了填充焊球並刮取多餘的焊球而利用半螺旋狀的複數個線材形成於與遮罩面接觸之側的焊球刮取構件，在前述焊球供給頭，設有：將前述焊球儲存部或焊球充填構件，在焊球供給頭的移動方向上以高頻率進行加振之水平方向加振器、和以低頻率進行往復移動之凸輪機構。
  2. 如申請專利範圍第1項之焊球印刷機，其中，具備有使前述焊球供給頭上下移動之頭上下驅動機構，藉由以前述頭上驅動機構，使讓設置於焊球供給頭之焊球充填構件、刮取構件按壓於遮罩面之按壓力作用，來讓構成前述焊球充填構件及刮取構件之線材，對焊球供給頭的移動方向呈預定的角度地接觸。
  3. 如申請專利範圍第1項之焊球印刷機，其中，在前述四分狀體及焊球充填構件，使用厚度0.05~0.1mm的鋼板，於0.1mm間隔以在寬度0.1mm呈5度~35度的傾斜，除了焊球充填構件安裝部以外實施蝕刻加工 ，來形成複數個線材。
  4. 如申請專利範圍第3項之焊球印刷機，其中，將設置於前述焊球供給頭之焊球充填構件的線材的傾斜方向、與焊球刮取部的線材的傾斜方向設置成為相反方向。
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