JP2015033843A - ペースト印刷装置及びペースト印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷物質の品質を管理することができるとともに、ペーストの初期粘度を維持することにより、充填不良を防止するだけでなく、工程コストの低減、印刷効率や生産性を向上させることができるペースト印刷装置及びペースト印刷方法を提供する。
【解決手段】本発明のペースト印刷装置１００は、印刷回路基板２０１にペースト３００を印刷するためのスキージ６００と、ペースト３００の粘度を検出する粘度検出手段４００と、ペースト３００にフラックスを供給する供給手段５００と、を含み、前記フラックスの供給を制御してペースト３００の粘度を調節することができるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペースト印刷装置及びペースト印刷方法に関する。

近年、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）上に半田バンプ（Ｓｏｌｄｅｒ Ｂｕｍｐ）を形成し、その上にデバイスを接続するフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）の適用が増加している。

特に、大容量のデータを高速に演算するメインボード（ＣＰＵ）及びグラフィック用演算装置の場合、既存の金線（Ａｕ ｗｉｒｅ）を用いて基板とデバイスとを連結する技術に代えて、基板とデバイスとを半田で連結して接続抵抗を改善させたフリップチップの適用が急激に増加している傾向にある。

チップと基板とを連結するために基板に形成する半田バンプは、半田ペースト（Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅ）を基板に印刷してリフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）することで形成する方法、微細な半田ボール（Ｓｏｌｄｅｒ Ｂａｌｌ）を基板に実装して形成する方法、溶融された半田を基板に直接注入したり、マスクを用いて注入して形成する方法に分けられる。このように基板に形成した半田バンプは、チップに形成された銅（Ｃｕ）との接続のために溶融されて金属と結合される。

このような半田ペーストの塗布方法としては、通常、スクリーン印刷（Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）が広く用いられており、このスクリーン印刷は、半田ペースト塗布装置により行われる。前記スクリーン印刷では、特定パターンの開口部が形成されているメタルマスク上に供給された半田ペーストをスキージブレードで圧着して印刷回路基板の部品装着面に塗布する。

特開平１１−２５４６４１号公報 台湾登録特許第Ｉ２９３２７２号公報

本発明の目的は、ペースト印刷装置に粘度検出手段を設けて、ペーストの粘度を継続的にモニタリングすることができるペースト印刷装置及びペースト印刷方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ペースト印刷装置にフラックス及びペースト供給手段を設けて、ペーストの粘度が上昇する際に前記印刷物質を補充することで、ペーストの初期粘度が維持されるようにしたペースト印刷装置及びペースト印刷方法を提供することにある。

また、本発明のさらに他の目的は、二つ以上のスキージを用いることで、印刷効率が向上されたペースト印刷装置及びペースト印刷方法を提供することにある。

本発明の実施例によるペースト印刷装置は、印刷回路基板にペーストを印刷するためのスキージと、前記ペーストの粘度を検出する粘度検出手段と、前記ペーストにフラックスを供給する供給手段と、を含み、前記フラックスの供給を制御して前記ペーストの粘度を調節することができる。

ここで、前記粘度検出手段は、回転抵抗を用いてペーストの粘度を測定することができる。

また、前記粘度検出手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である。

また、前記供給手段は、前記粘度検出手段の検出結果に応じて、フラックス、半田ペースト、またはこれらの両方を選択的に供給することができる。

また、前記供給手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である。

また、前記スキージは、二つ以上のスキージを含み、前記それぞれのスキージは独立して駆動されることができる。

また、前記スキージは、印刷方向に移動可能である。

また、前記スキージは、角度調節が可能である。

本発明の実施例によるペースト印刷方法は、印刷回路基板を印刷テーブルに載せる段階と、前記印刷回路基板の上部にマスクを形成する段階と、前記マスクの上部で、粘度検出手段を用いてペーストの粘度を測定する段階と、測定された粘度検出結果に応じて、前記粘度検出手段の後面に設けられた供給手段からフラックス及びペーストを含む印刷物質を選択的に供給する段階と、前記供給手段の後面に設けられたスキージを印刷方向に摺動させ、印刷回路基板にペーストを印刷する段階と、を含む。

ここで、前記印刷回路基板を前記印刷テーブルに載せる段階で、前記印刷回路基板を真空吸着して前記印刷テーブルに整列することができる。

また、前記マスクは、レジストパターンまたはメタルマスクであることができる。

また、前記ペーストの粘度を測定する段階で、回転抵抗を用いて前記印刷回路基板上のペーストの粘度を測定することができる。

また、前記印刷物質を供給する段階で、前記粘度検出手段の検出結果に応じて、フラックス、ペースト、またはこれらの両方を選択的に供給することができる。

また、前記粘度検出手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である。

また、前記供給手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である。

また、前記スキージは、二つ以上のスキージを含み、前記それぞれのスキージは独立して駆動されることができる。

また、前記スキージは、印刷方向に移動可能である。

また、前記スキージは、角度調節が可能である。

本発明によるペースト印刷装置及びペースト印刷方法は、粘度検出手段を用いてペーストの粘度を継続的にモニタリングすることで、印刷物質の品質を管理することができる。

また、前記粘度検出手段の検出結果に応じて、供給手段からフラックスまたはペーストを供給することにより、ペーストの初期粘度を維持することができ、充填不良を防止する効果がある。

この際、供給手段からフラックスまたはペーストを供給して適当なペーストの粘度を維持することにより、従来のように粘度が高くてローリングされないペーストによる廃棄問題が減少し、工程コストが低減する効果がある。

また、二つ以上のスキージを用いることで、印刷効率が向上し、製造時間を短縮して、生産性が向上する効果がある。

本発明の一実施例によるペースト印刷装置の構成を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施例によるペースト印刷装置の印刷方法を概略的に示したフローチャートである。 本発明の一実施例によるペースト印刷装置の駆動方法を概略的に示した直線運動ガイド図面である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

（ペースト印刷装置）
図１は、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００の構成を概略的に示した断面図である。

図３は、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００の駆動方法を概略的に示した直線運動ガイド図面である。

図１を参照すると、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００は、印刷回路基板２０１にペースト３００を印刷するためのスキージ６００と、前記ペースト３００の粘度を検出する粘度検出手段４００と、前記ペースト３００にフラックスを供給する供給手段５００と、を含み、前記フラックスの供給を制御して前記ペースト３００の粘度を調節することができる。

前記粘度検出手段４００は、回転型粘度計であって、スピンドル（ｓｐｉｎｄｌｅ）が回転して粘度を測定するため、長時間に亘って粘度を測定する場合や時間が経つにつれて粘度が変わる物質の粘度を測定する場合に有用である。

図３を参照すると、粘度検出手段４００は、印刷方向Ｂを基準として垂直方向Ａに移動することができ、これは、供給手段５００の移動方向と一致する。

本発明による印刷装置は、粘度検出手段４００を用いてペースト３００の粘度を継続的にモニタリングすることができるため、印刷品質を管理するにおいて有利である。

前記供給手段５００は、粘度検出手段４００の検出結果に応じて、フラックス、ペースト３００、またはこれらの両方を選択的に供給する。

例えば、粘度が上昇する際に、フラックス及びペースト３００を補充して、初期の粘度が維持されるようにする。

ここで、供給手段５００は、印刷方向Ｂを基準として垂直方向Ａに移動することができ、これは、粘度検出手段４００の移動方向と一致する。

本発明による印刷装置１００は、ペーストの粘度が上昇する際に供給手段５００を用いてフラックス及びペースト３００を補充することで、適当な粘度を維持することができ、従来のように粘度が高くてローリングされないペースト３００による製品の廃棄問題が減少して、工程コストが低減する効果がある。

前記スキージ６００は、ペースト３００を印刷回路基板２０１にバンプ印刷する役割をし、二つ以上のスキージ６００を含む。

また、前記それぞれのスキージ６００は独立して駆動され、印刷方向Ｂに移動することができる。また、前記スキージ６００は、角度を調節することができる。

（ペースト印刷方法）
図２は、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００の印刷方法を概略的に示したフローチャートである。

図３は、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００の駆動方法を概略的に示した直線運動ガイド図面である。

本発明の一実施例によるペースト印刷方法は、印刷回路基板２０１を印刷テーブル２００に載せる段階と、前記印刷回路基板２０１の上部にマスク２０２を形成する段階と、前記マスク２０２の上部で、粘度検出手段４００を用いてペースト３００の粘度を測定する段階と、測定された粘度検出結果に応じて、前記粘度検出手段４００の後面に設けられた供給手段５００からフラックス及びペースト３００を含む印刷物質を選択的に供給する段階と、前記供給手段５００の後面に設けられたスキージ６００を印刷方向Ｂに摺動させ、印刷回路基板２０１にペースト３００を印刷する段階と、を含む。

この際、前記印刷テーブル２００に印刷回路基板２０１を載せる段階で、前記印刷回路基板２０１を真空吸着して印刷テーブル２００に整列する。

また、前記マスク２０２を形成する段階で、前記マスク２０２は、レジストパターンまたは、メタルマスクであることができる。

前記マスク２０２がレジストパターンである場合、マスク２０２を形成する段階は、ベース基板にレジストを積層する段階と、前記レジストにバンプ形成用開口部に対応するバンプ形成用孔を形成して前記接続パッドを露出させる段階と、を含むことができる。

ここで、前記バンプ形成用孔は、露光及び現像を含むフォトリソグラフィ法により形成することができ、前記レジストは、ドライフィルム（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ：ＤＦ）であることができる。

前記印刷回路基板２０１は、絶縁層に接続パッドを含む１層以上の回路が形成された回路基板であり、多層印刷回路基板であることができる。

前記絶縁層としては、樹脂絶縁層を用いることができる。前記樹脂絶縁層としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維若しくは無機フィラーなどの補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグを用いることができ、また熱硬化性樹脂及び／または光硬化性樹脂などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。

前記接続パッドを含む回路は、回路基板分野において回路用伝導性金属として用いられるものであれば制限されずに適用可能であり、印刷回路基板では、銅を用いることが一般的である。

前記粘度を測定する段階は、粘度検出手段４００のスピンドルを回転させ、前記印刷回路基板２０１上のペースト３００の粘性の抵抗を測定する方式により行うことができる。

前記供給する段階は、前記粘度検出手段４００の検出結果に応じて、供給手段５００からフラックス、ペースト３００、またはこれらの両方を選択的に供給する。

図２を参照すると、機器を駆動する開始段階の後に、前記印刷回路基板２０１を印刷装置１００に投入する。

次に、粘度検出手段４００により、１ロット（ｌｏｔ）を基準としてペーストの粘度を測定し、粘度の上昇を継続的にモニタリングする。

この際、ペースト３００の粘度の上昇率が１０％以上である場合、フラックスまたはペースト３００を供給手段５００から追加供給する。

この際、粘度検出手段４００がペーストの粘度を継続的に測定して供給手段５００から追加供給しても粘度が依然として高い場合には、回数に関わらずフラックスまたはペースト３００を追加供給することができる。

粘度を測定する際に、ペースト３００の粘度の上昇率が１０％未満である場合には、そのまま印刷を開始する駆動方式を有する。

上記のように、粘度検出手段４００及び供給手段５００を用いて印刷物質の品質を管理すると、ペースト３００の廃棄量を減少させることができるため、工程コストが低減する効果がある。

より詳細に説明するために、従来の方法と比較すると、例えば、従来は、５００ｇのペースト３００で６０パネルを印刷した。多数のパネルを一度に印刷すると、時間が経つにつれて粘度が高くなって、ローリングされないペースト３００を廃棄しなければならなかった。

しかし、本発明の印刷装置１００は、粘度検出手段４００及び供給手段５００を設けているため、同じ量である５００ｇのペースト３００で３０パネルを印刷する。

その後、粘度検出手段４００で粘度を測定してそれを初期粘度と比較し、粘度が１０％以上上昇したか否かを確認する。

ペーストの粘度の上昇率が初期粘度に対して１０％以下である場合には３０パネルの印刷を開始し、１０％以上である場合にはフラックス及びペースト３００を補充する。

粘度を測定し、供給手段５００で噴霧（Ｓｐｒａｙ）する過程を１〜６回程度繰り返して、初期粘度の状態で印刷を行う。

この際、１２０パネルを印刷する際に３００ｇのペースト３００が減少されるため、手動で３００ｇを補充した後、さらに上記の方法を繰り返して印刷することができる。

ペースト３００の粘度が高すぎる場合にはローリングし難くなり、粘度が低すぎる場合にはペースト３００が広がってしまう問題があるため印刷が困難となる。

したがって、ペースト３００の粘度を９０〜２００Ｐａ．s（パスカル）にして印刷することが好ましい。

上記の内容は、本発明の印刷方法と従来の方法を概略的に比較した例であり、ペースト３００の量、パネルの数、粘度基準数値、及び過程の繰り返し回数はこれに限定されない。

図３は、本発明の一実施例によるペースト印刷装置１００の駆動方法を概略的に示した装置の直線運動ガイド図面である。

図１及び図３を参照すると、ペースト印刷装置１００の直線運動ガイドモジュール１０１が一目で見られる。

印刷テーブル２００に印刷回路基板２０１を真空吸着して載せた後、粘度検出手段４００によりペーストの粘度を測定及びモニタリングする。

粘度検出手段４００の検出結果に応じて、供給手段５００からフラックス、ペースト３００、またはこれらの両方を含む印刷物質を供給する。

ペーストの粘度が高くない場合には、スキージ６００が駆動されて印刷が開始される。

ここで、直線運動ガイドモジュール１０１において、粘度検出手段４００と供給手段５００は運動方向が一致し、スキージ６００の運動方向が異なることが分かる。

粘度検出手段モジュール４０１は、印刷方向Ｂを基準として垂直方向Ａに移動することができ、これは供給手段モジュール５０１の移動方向と一致する。

供給手段モジュール５０１は、印刷方向Ｂを基準として垂直方向Ａに移動することができ、これは粘度検出手段モジュール４０１の移動方向と一致する。

スキージモジュール６０１は、印刷方向Ｂに移動することができる。

本発明によるペースト印刷方法は、粘度検出手段４００を用いてペースト３００の粘度を継続的にモニタリングすることで、印刷物質の品質を管理することができる。

また、前記粘度検出手段４００の検出結果に応じて、供給手段５００からフラックスまたはペースト３００を供給することにより、ペーストの初期粘度を維持することができ、充填不良を防止する効果がある。

この際、供給手段５００からフラックスまたはペースト３００を供給して適当なペーストの粘度を維持することにより、従来のように粘度が高くてローリングされないペースト３００による廃棄問題が減少し、工程コストが低減する効果がある。

また、二つ以上のスキージ６００を用いることで、印刷効率が向上し、製造時間を短縮させて、生産性が向上する効果がある。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、ペースト印刷装置及びペースト印刷方法に適用可能である。

１００ ペースト印刷装置
１０１ 直線運動ガイドモジュール
２００ 印刷テーブル
２０１ 印刷回路基板
２０２ マスク
３００ ペースト
４００ 粘度検出手段
４０１ 粘度検出手段モジュール
５００ 供給手段
５０１ 供給手段モジュール
６００ スキージ
６０１ スキージモジュール
Ａ 垂直方向
Ｂ 印刷方向

Claims (18)

1. 印刷回路基板にペーストを印刷するためのスキージと、
   前記ペーストの粘度を検出する粘度検出手段と、
   前記ペーストにフラックスを供給する供給手段と、を含み、
   前記フラックスの供給を制御して前記ペーストの粘度を調節することができる、ペースト印刷装置。
2. 前記粘度検出手段は、回転抵抗を用いてペーストの粘度を測定する、請求項１に記載のペースト印刷装置。
3. 前記粘度検出手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である、請求項１に記載のペースト印刷装置。
4. 前記供給手段は、前記粘度検出手段の検出結果に応じて、フラックス、ペースト、またはこれらの両方を選択的に供給する、請求項１に記載のペースト印刷装置。
5. 前記供給手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である、請求項１に記載のペースト印刷装置。
6. 前記スキージは、二つ以上のスキージを含み、前記それぞれのスキージは独立して駆動される、請求項１に記載のペースト印刷装置。
7. 前記スキージは印刷方向に移動可能である、請求項１に記載のペースト印刷装置。
8. 前記スキージは角度調節が可能である、請求項１に記載のペースト印刷装置。
9. 印刷回路基板を印刷テーブルに載せる段階と、
   前記印刷回路基板の上部にマスクを形成する段階と、
   前記マスクの上部で、粘度検出手段を用いてペーストの粘度を測定する段階と、
   測定された粘度検出結果に応じて、前記粘度検出手段の後面に設けられた供給手段からフラックス及びペーストを含む印刷物質を選択的に供給する段階と、
   前記供給手段の後面に設けられたスキージを印刷方向に摺動させ、印刷回路基板にペーストを印刷する段階と、を含むペースト印刷方法。
10. 前記印刷回路基板を前記印刷テーブルに載せる段階で、前記印刷回路基板を真空吸着して前記印刷テーブルに整列する、請求項９に記載のペースト印刷方法。
11. 前記マスクは、レジストパターンまたはメタルマスクである、請求項９に記載のペースト印刷方法。
12. 前記ペーストの粘度を測定する段階で、回転抵抗を用いて前記印刷回路基板上のペーストの粘度を測定する、請求項９に記載のペースト印刷方法。
13. 前記印刷物質を供給する段階で、前記粘度検出手段の検出結果に応じて、フラックス、ペースト、またはこれらの両方を選択的に供給する、請求項９に記載のペースト印刷方法。
14. 前記粘度検出手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である、請求項９に記載のペースト印刷方法。
15. 前記供給手段は、印刷方向を基準として垂直方向に移動可能である、請求項９に記載のペースト印刷方法。
16. 前記スキージは、二つ以上のスキージを含み、前記それぞれのスキージは独立して駆動される、請求項９に記載のペースト印刷方法。
17. 前記スキージは印刷方向に移動可能である、請求項９に記載のペースト印刷方法。
18. 前記スキージは角度調節が可能である、請求項９に記載のペースト印刷方法。

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