(57)【要約】      （修正有）【課題】ハンダボール印刷においては、簡単な構成で、ハンダボールをマスク面上に均一に分散させながら、マスク開口部に充填すると共に、余剰ハンダボールを回収できるようにする印刷装置を提供する。【解決手段】ハンダボール供給ヘッド３が、ハンダボール２４を貯留するハンダボール貯留部６０と、ハンダボール貯留部６０の下方に所定量のハンダボール２４をマスク面に供給するためのハンダボール供給部６２と、ハンダボール供給部６２を挟んでハンダボール供給ヘッド３の移動方向にハンダボール２４をマスク面の開口部に押し込むと共に、余分なハンダボール２４を掻き取るためにマスク面に接触する側に半らせん状の複数の線材で形成したハンダボール充填部材６３を設けた構成とした。【選択図】図１
2010135457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めフラックスの印刷されたプリント基板やウエハー等ワークを印刷ステージに固定し、印刷ステ−ジをワークの電極パターンがマスクの電極パターンと合致するように上下２視野カメラにて認識位置決めし、印刷ステージ上のワークがマスクにコンタクトするよう上昇し、ワークの電極パターン又は電極パッド上にハンダボール供給ヘッドからハンダボールをマスク面に供給し、マスクを通して転写・印刷を行うハンダボール印刷機において、
前記ハンダボール供給ヘッドが、ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、前記ハンダボール貯留部の下方に所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのハンダボール供給部と、前記ハンダボール供給ヘッドの移動方向で前記ハンダボール供給部から供給されたハンダボールをマスク面の開口部に分散し、余分なハンダボールを掻き取るためにマスク面に接触する側に半らせん状の複数の線材で形成したハンダボール充填部材を設けた構成としたことを特徴とするハンダボール印刷機。
【請求項２】
請求項１に記載のハンダボール印刷機において、
前記ハンダボール供給ヘッドに、ハンダボール充填部材をハンダボール供給ヘッドの移動方向に加振する水平方向加振器を設けたことを特徴とするハンダボール印刷機。
【請求項３】
請求項１に記載のハンダボール印刷機において、
前記ハンダボール供給ヘッドを上下移動するヘッド上下駆動機構を備え、前記ヘッド上下駆動機構でハンダボール供給ヘッドに設けたハンダボール充填部材をマスク面に押付る押付力を作用させることで、前記ハンダボール充填部材を構成する線材をハンダボール供給ヘッドの移動方向に対して所定の角度で接触させることを特徴とするハンダボール印刷機。
【請求項４】
請求項１に記載のハンダボール印刷機において、
前記ハンダボール充填部材が、厚さ０．０５〜０．１ｍｍの鋼板を用いて、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ間隔に幅０．１ｍｍで約５度〜３５度の傾斜で充填部材取付部を除いてエッチング加工することで複数の線材を一括形成し、充填部材取付部に半らせん状に設置したことを特徴とするハンダボール印刷機。
【請求項５】
請求項４に記載のハンダボール印刷機において、
前記ハンダボール供給ヘッドに設けた複数のハンダボール充填部材の線材の傾斜方向を互いに逆方向になるように設けてあることを特徴とするハンダボール印刷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の電極上にはんだを印刷法により形成するための印刷装置に係り、特にハンダボールを用いて印刷するハンダボール印刷機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダボール印刷機においては、特許文献１に記載されているように、マスク面上にハンダボールを供給するハンダボール供給部と、マスク面上に供給されたハンダボールをマスクに設けた開口部から基板面上に押し込むため、振込具に設けた複数の線状部材をマスク面に押付ながら水平方向に移動させる構成の印刷装置がある。
【０００３】
また、特許文献２に記載のように、スキージヘッドを回転させながら水平移動させてハンダボールをマスク開口部に振り込むものにおいて、スキージヘッド上部に設けた計量部からスキージヘッドの回転シャフト部に所定量のハンダボールを供給し、回転シャフトからマスク面上にハンダボールを供給するものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０１５０２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構成では、マスクをテーブル上に載置するときに、マスクの搬入側の入り口にハンダボール供給装置を設置しておき、供給装置からマスク面にハンダボールを供給しながらテーブル上にマスクを移動させる。これによって、マスク面上に均一にハンダボールを分散配置する。その後、振込具を水平移動してマスク開口部にハンダボールを供給するものである。この方式ではマスク上にハンダボールを分散配置する時、マスクの移動側の変動やマスク停止時の振動により、分散配置したハンダボールに偏りを生じる恐れがある。また、マスクを印刷機にセットする前にハンダボールを供給するため、一回印刷する毎にマスクを移動させる必要が生じタクトタイムが伸びるという課題がある。
【０００６】
また引用文献２のように回転シャフト部からハンダボールをマスク面に供給する方式では、スキージヘッドの回転に伴ってハンダボールをマスク面に分散配置するために、必ずしもハンダボールが均一に分散配置することが出来ずに印刷欠陥が発生し、リペア工程が不可欠となるという課題ある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上記課題を解決して、装置の小型化を図ると共に、精度良くハンダボールを印刷できるハンダボール印刷機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、予めフラックスの印刷されたプリント基板やウエハー等ワークを印刷ステージに固定し、印刷ステ−ジをワークの電極パターンがマスクの電極パターンと合致するように上下２視野カメラにて認識位置決めし、印刷ステージ上のワークがマスクにコンタクトするよう上昇し、ワークの電極パターン又は電極パッド上にハンダボール供給ヘッドからハンダボールをマスク面に供給し、マスクを通して転写・印刷を行うハンダボール印刷機において、ハンダボール供給ヘッドが、ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、ハンダボール貯留部の下方に所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのハンダボール供給部と、ハンダボール供給部を挟んでハンダボール供給ヘッドの移動方向にハンダボールをマスク面の開口部に押し込むと共に、余分なハンダボールを掻き取るためにマスク面に接触する側に半らせん状の複数の線材で形成したハンダボール充填部材を設けた構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成とすることで、マスク上にハンダボールを均一に供給でき、かつハンダボールの供給もハンダボール貯留部のハンダボールの残量をみてハンダボール貯留部の交換又はハンダボール貯留部への外部からの供給で済み、ハンダボール過不足で作業を中断する必要がない等の効果がある。また、ハンダボール供給部を挟んで半らせん状の線材からなるハンダボール充填部材を配置したため、半らせんの空間でハンダボールに回転力を付加することが出来、ハンダボールを均一に分散し、マスク開口部にもスムーズに充填できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を用いて本発明を説明する。図１に本発明のハンダボール印刷機用ハンダボール供給ヘッドの一例を示す。
【００１１】
ハンダボール供給ヘッド３はヘッドを上下方向に移動するためのヘッド駆動モータ４がヘッド移動テーブル２に取り付けられている。ヘッド移動テーブル２は装置本体側に設けたモータ２ｇとボールネジ２ｂからなる水平方向移動機構により水平方向に移動される。ヘッド移動テーブル２にはハンダボール貯留部６０を取り付けたハンダボール供給テーブル６１が設けてある。ハンダボール貯留部６０に対してマスク面にハンダボールを供給するためのハンダボール供給部６２が下側に位置するように配置してある。ハンダボール貯留部６０はハンダボール供給テーブル６１に対して回転できるように取り付けられている。さらに、ハンダボール貯留部６０は上下に移動できるようになっており、ハンダボール２４をハンダボール供給部６２に供給するときに、下方（ハンダボール供給部側）に移動してハンダボール貯留部６０を構成する容器(シリンジ)内からハンダボールを振り落とせるようにしてある。また、ハンダボール供給テーブル６１はハンダボール供給部６２の長手方向に移動できるようになっており、容器を移動させながらハンダボール２４をハンダボール供給部６２に供給する。ハンダボール貯留部の詳細は後述する。
【００１２】
ハンダボール供給部６２は蓋６４に取り付けられており、蓋６４のハンダボール供給部６２の上部に相当する箇所には、ハンダボール２４が供給できるようにハンダボール供給部６２の長手方向に対応して開口部が設けてある。蓋６４にはハンダボール供給部６２及びハンダボール充填部材６３を取り付けるための取付枠６９が設けてある。さらに、ハンダボール充填部材６３やハンダボール供給部６２を水平に高周波加振する加振機６５が設けてある。
【００１３】
また、蓋６４は加振枠７０に取り付けられ、加振枠７０の上部にはスライダ６７が設けてある。このスライダ６７は加振枠上部に設けたヘッド取付枠７１に設けたリニアガイド６７Ｒに取り付けられている。加振枠７０の一端部にはカム６６が設けてあり、ヘッド取付枠に設けたカム軸駆動モータ６８によって回転駆動することで加振枠７０を水平方向(リニアガイドの方向)に先に述べた加振機の周波数より低い周波数で遥動する構成となっている。このように、２つの異なる加振手段を設けることで、ハンダボール供給部からハンダボールをマスク面に供給する加振周波数の選択幅を広くしている。ヘッド取付枠７１はヘッド駆動手段であるモータ４にて上下に移動できるようになっている。なお、ここでヘッド取付枠７１の上下駆動をモータ４で行うように記載したが、モータ４に変えて空圧シリンダを用いても良い。
【００１４】
図２には、ハンダボールを印刷するためのハンダボール印刷機の概略構成を示す。図２（ａ）にはマスクと基板の位置合わせを行っている状態を、図２（ｂ）には基板上にハンダボールを印刷している状態を示している。
【００１５】
ハンダボール印刷機１には、上下に移動可能なように駆動部１１を備えた印刷テーブル１０が設けてある。この印刷テーブル１０上に基板２１を載置して、マスク２０の面と基板２１の面とをカメラ１５を用いて、図示していない印刷テーブル１０の下側に設けてある水平方向移動機構であるＸＹテーブルを駆動して位置合わせを行う。その後、位置合わせ用のカメラ１５を退避させ、図２（ｂ）に示すように、印刷テーブル１０を上昇させテーブル上部に設けあるマスク２０面を基板２１の面に接触させて、ヘッド上下駆動機構４を駆動して、ボール供給ヘッド３を上下移動してハンダボール充填部材６３をマスク面に接触させる。そして、ヘッド駆動部２ｇを駆動することでボールネジ２ｂを回転させ、ハンダボール供給ヘッド３を水平方向(矢示方向)に移動させる。ハンダボール供給ヘッド３が移動している時に、ハンダボール供給部６２を加振器６５によって水平方向(ヘッド移動方向)に振動させると共に、カム６６もカム軸駆動モータ６８を駆動して回転させることで水平方向に振動させて、ハンダボール供給部６２内のハンダボール２４を振り出す。なお、ハンダボールの振り出しに加振器とカムを同時に駆動することで説明したが、どちらか一方を駆動することでハンダボールの振り出しを行なってもよい。なお、ハンダボールの振り出しと同時に、ハンダボール供給部６２を挟んでハンダボール供給ヘッド３の移動方向に設けてあるハンダボール充填部材６３により、マスク２０に設けてある開口部にハンダボールを充填するものである。また本装置にはマスク裏面を清掃するための清掃機構４５がカメラ移動フレームに設けてあり、カメラ１５と同様、水平方向に移動しながらマスク清掃するようになっている。
【００１６】
図３にハンダボール供給部及びハンダボール充填部材の平面図を示す。図３（ａ）はハンダボール充填部材６３を装置に取付前の平面図を、図３（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図を示したものである。ハンダボール充填部材６３は、図に示すように、平行に設けられた、所定の間隔（本実施例では約３５ｍｍ）を有する２つの取付部６３Ｐ（取付部の幅は約５ｍｍ）と、上記取付部６３Ｐの間に所定角度（約５度〜３５度）の複数の線材６３Ｌ（太さ０．１ｍｍ）を所定の間隔６３Ｓ（約０．１ｍｍ）で形成したものである。本線材の形成は厚さ０．１ｍｍの鋼板をエッチングにより加工したものである。なお、本実施例の線材は、間隔を設けた２つ取付部６３Ｐに軸心をずらした状態で設けられている。線材の角度は好ましくは約１０度程度が良い。この取付部６３Ｐはハンダボール供給ヘッド３の進行方向に対して直角方向が長手方向になるように形成されている。すなわち、ハンダボール供給ヘッドの幅の長さとなっている。このハンダボール充填部材６３を充填部材取付枠６９とハンダボール供給部６２の枠体に取付られる。すなわち、取付時にはハンダボール供給ヘッドの上下方向に螺旋形コイルの上半分をカットして取付た形状となる。このため、ハンダボール供給ヘッド３をヘッド駆動手段でマスク側に所定の押付力を作用させて接触させた場合、マスクとの接触部がヘッド進行方向に対して所定の角度を有する線材が複数同時に移動することになる。
【００１７】
図４にハンダボール充填状況の概略図を示す。図４において、基板２１上の電極部にはフラックス２２が印刷されている。そして、マスク２０の開口部近傍の裏面側には微小突起２０ａが設けてあり、フラックス等に接触しないように構成されている。微小突起２０ａの代わりに、フィルム等の微小段差を設けても良い。また、図４に示すように、ハンダボール供給ヘッド３に設けてあるハンダボール充填部材６３は、上下方向には線材６３Ｌで形成される螺旋形（半円形）の空間が存在し、この空間によって図に示すようにハンダボール２４にはヘッドの進行方向に応じて回転力が発生し、これにより、ハンダボール２４が分散され、１つのマスク開口部に１つのハンダボールが供給されるようになる。なお、ハンダボール供給部６２も線材が設けてあり、この線材はハンダボール充填部材６３と同様な製法で形成され、線間隔を適用ボール直径より約５μｍ小さくした構造としている。
【００１８】
図５にハンダボール供給ヘッドを移動したときに移動方向に対するハンダボールの集合状況を示したものである。
【００１９】
ハンダボール供給部６２のマスク面と対向する面側をこのハンダボール充填部材６３にて形成することにより、図５に示すように、ハンダボール供給ヘッド３がマスク面上を移動するとき、移動方向に応じてハンダボール２４が集合して、水平加振器６５の動作で線材の間隔が変化してマスク面に適量のハンダボールが供給され、さらに進行方向後方にあるハンダボール充填部材によりマスク開口面に押し込まれる。なお図５に示すように線材６３Ｌの傾斜の向きはハンダボール供給部６２下方のハンダボール充填部材６３の線材に対して、ハンダボール充填部材６３の線材６３Ｌは逆方の傾斜が設けてある。
【００２０】
なおハンダボール充填部材やハンダボール供給部の線材の制作方法の一例としては、先に述べたように、厚さ０．０５〜０.１ｍｍの鋼板を所定の外形寸法に機械加工した後、線材部分を残して線材間の隙間部をエッチング加工したものである。
【００２１】
図６にハンダボール貯留部からハンダボール供給部にハンダボールを供給するための構成を示す。
【００２２】
ヘッド移動テーブル２にはハンダボール供給テーブル６１が設けてある。このハンダボール供給テーブル６１はヘッド移動テーブル２に取り付けたステッピングモータ７６の軸に接続されたボールネジ７７によって移動するように構成してある。ハンダボール供給テーブル６１には、シンリンジ等により構成されたハンダボール貯留部６０が、回転可能に設けてある。通常ハンダボール貯留部６０はハンダボール排出口が水平方向になるようにしてあり、ハンダボールをハンダボール供給部６２に供給するときにロータリアクチュエータ７８によりハンダボール貯留部６０を回転させて、図に示すように排出口が下向きになるようにしてある。さらにシリンダ７５によりハンダボール貯留部６０を、ハンダボール供給部６２上部の蓋に設けた開口部に近接するように、降下させることができるように構成してある。このようにシリンジからハンダボールをハンダボール供給部６２に供給できるように構成することで、ハンダボール供給部６２内のハンダボールの量に応じてハンダボール貯留部６０を動作させてハンダボールを補充することが出来る。
【００２３】
次に、ハンダボール印刷の一連の動作を説明する。
【００２４】
まず電極部にフラックスの印刷された基板２１がハンダボール印刷機に搬入され印刷テーブル１０上に載置される。印刷テーブル１０には負圧を供給する吸着口が複数設けてあり、ここに負圧を供給することで基板２１が印刷テーブル面上を移動しないように保持している。
【００２５】
次に、基板２１面に設けた位置合わせマークと、マスク２０に設けてある位置合わせマークとを、位置合わせ用のカメラを用いて撮像する。撮像したデータは図示していない制御部に送られ、そこで画像処理され、位置ずれ量が求められる。その結果に基づいて、印刷テーブルを図示していない水平方向移動機構により、ずれを補正する方向に移動する。
【００２６】
位置合わせが終了すると、印刷テーブル１０を上昇させてマスク２０裏面に基板２１の印刷面を接触させる。
【００２７】
次に、ハンダボール供給ヘッド３を印刷開始位置に水平移動し、マスク面まで降下させる。次にハンダボール供給部６２内のハンダボールの量を検査し、印刷に必要な量になっていない場合はハンダボール貯留部６０を動作させて、ハンダボール供給部６２に必要量のハンダボールを供給する。
【００２８】
その後、加振器６５及びカム軸駆動モータ６８を駆動してハンダボール供給部６２に収納されているハンダボールをマスク面に供給する。
【００２９】
ハンダボール供給ヘッド３を水平方向に移動しながらハンダボール充填部材（コイル状の線材のばね作用）により、ハンダボールをマスク開口部に押し込み、基板上のフラックスに付着させる。
【００３０】
ハンダボール供給ヘッド３がマスク面上を移動し終わると、ハンダボール供給ヘッド３をマスク２０面から離間するように上昇させ、その後ハンダボール供給ヘッド３を原点位置に戻す。
【００３１】
次に、印刷テーブル１０を降下させて、マスクを印刷テーブルから離間させる。
【００３２】
印刷された基板の印刷状態をカメラにて撮像し欠陥の有無を調べる。
【００３３】
欠陥があればリペア部に基板を搬送し、そこで欠陥部を修復する。
【００３４】
欠陥部修復後リフロー部に基板を搬送し、ハンダボールを溶融固着させる。
【００３５】
以上、大まかなハンダボールの印刷の工程を述べたが、リペア部やリフロー部に関しては前述の装置とは別装置となるので、詳細な説明はしていない。
【００３６】
この工程中で、本発明のハンダボール供給ヘッドを用いることで、微小径のハンダボールを確実にマスク開口部からフラックス上に供給することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ハンダボール印刷機用ハンダボール供給ヘッドの一例を示す図である。
【図２】ハンダボールを印刷するためのハンダボール印刷機の概略構成図である
【図３】ハンダボール供給部及びハンダボール充填部材の平面図である。
【図４】ハンダボール充填状況の概略図である。
【図５】ハンダボール供給ヘッドを移動したときにハンダボール供給部における移動方向に対するハンダボールの集合状況を示した図である。
【図６】ハンダボール貯留部からハンダボール供給部にハンダボールを供給するための構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ハンダボール印刷機、２…ヘッド移動フレーム、３…ハンダボール供給ヘッド、４…ヘッド上下駆動機構、１０…印刷テーブル、１１…印刷テーブル上昇機構、１５…カメラ、２０…スクリーン、２１…基板、２４…ハンダボール、４５…清掃機構、６０…ハンダボール貯留部、６２…ハンダボール供給部、６３…ハンダボール充填部材、６５…加振器、６６…カム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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