JP4582538B2 - 導電性インクの印刷方法及び導電性インクの印刷装置 - Google Patents

Description

本願発明は、半田ペースト等からなる導電性インクの印刷方法に関する。

近年、携帯用電子機器に代表されるように小型・薄型化や軽量化に対する要求が強くなってきている。本要求を満たすためCSP（チップサイズパッケージ）なる実装が主流となり、CSPと基板とは半田等のバンプで接続されている。なお上記半田バンプの形成方法に関しては例えば下記特許文献１に記載されている。
特開２００２−３０７６５３号公報

図３を参照して、特許文献１に記載されている技術を説明する。スクリーン印刷装置は、上下動可能なステージを備えている。ステージ上方には版枠及びその下面に設けられた印刷マスクが配置されている。印刷マスクの上方にはスキージが上下方向及び左右方向に移動可能に配置されている。スキージの上方には、下面が開口した空気加圧ボックスが上下動可能に配置されている。空気加圧ボックスの上部中央部は、チューブを介して圧縮空気供給源に接続されている。ステージ上には接続端子を有する回路基板を搭載する。

このスクリーン印刷装置を用いて、印刷マスクの開口部内における回路基板の接続端子上に半田ペーストを印刷する。その後、空気加圧ボックスを降下させ、空気加圧ボックスの側壁の下面を印刷マスクに密着させ、圧縮空気供給源からの圧縮空気をチューブを介して空気加圧ボックス内に供給する。空気加圧ボックス内の圧直が大気圧よりも高くなることにより、接続端子上に印刷された半田ペーストに上側から空気による圧力が加えられる。その後、ステージを下げると空気の圧力により強制的に半田ペーストが押し出される。

しかしながら、上記特許文献１に記載されているスクリーン印刷装置では、印刷マスクと半田ペーストの摩擦力により印刷マスクが引っ張られる。よって、印刷マスクがそることにより、回路基板の中心部と周辺部で半田ペーストの抜け落ちに時差があり周辺部が先に抜けてしまう。これにより、空気加圧ボックス内の気圧は大気圧と同等になり、中心部の半田ペーストが抜け落ちにくくなるという問題があった。
よって、本願発明の目的は上記問題を解決し、安定して半田ペーストを印刷できる印刷方法及び印刷装置を提供することである。

本願発明の導電性インクの印刷方法では、上述した課題を解決すべく、ウェハ上に印刷マスクを配置し、スキージの移動により導電性インクをウェハ上に印刷し、ステージの上下によって印刷マスクと導電性インクの離間を行う導電性インクの印刷方法であって、ウェハ上に印刷マスクを固定した後にウェハ上に配置された印刷マスクの開口部内に導電性インクを印刷する工程と、ステージの周辺部上方に位置する印刷マスクを、上部支持体と、前記上部支持体の内径よりも小さい外径を有する下部支持体とにより固定する工程と、印刷マスクを上部支持体と下部支持体によって固定しながら印刷マスクの上側から気体による圧力を加えた状態で、印刷マスクとウェハとを互いに離間させる工程とを有する。

また、本願発明の導電性インクの印刷装置は、ウェハ上に印刷マスクを配置し、スキージの移動により導電性インクをウェハ上に印刷し、ステージの上下によって印刷マスクと導電性インクの離間を行う導電性インクの印刷装置であって、印刷マスクを支える上部支持体と、上部支持体の内径よりも小さい外径を有し、前記上部支持体と共に前記印刷マスクの周辺部を支える下部支持体とを備えている。

本願発明の導電性インクの印刷方法を行うことにより、半田ペーストの抜け落ちが均一化される。また、バンプの高さをより高くすることが可能となる。

以下、図を参照して、本願発明の実施の形態について、説明する。

図１（ａ）〜（ｄ）は本願発明の第１の実施の形態における導電性インクの印刷方法を表す工程図である。まず、図１（ｄ）を参照して、本願発明の導電性インクの印刷装置について説明する。本願発明の印刷装置は、上下動可能なステージ１１を備えている。ステージ上方には、版枠１２と版枠１２に固定されたマスク１３が配置されている。マスク１３は下部支持部材１５上に配置されている。マスク１３上では、スキージ１４が前後左右に移動可能に配置されている。マスク１３の上方には、下面が開口している上部支持部材１６が上下動可能に配置されている。上部支持部材１６は、図示しないがチューブ等を介して空気供給源に接続されていて、マスク１３と下部支持部材とで囲まれた空間を空気を供給することにより加圧することが可能である。

次に図１（ａ）〜（ｄ）を参照して、各工程を説明する。（ａ）に示す工程では、ステージ１１上にウェハ１７を固定する。（ｂ）に示す工程では、（ａ）でセットしたウェハ１７の接続端子１８に対してマスク１３の開口部を合わせる。その後マスク１３上に導電性インク１９を供給する工程と、ステージ１１とウェハ１７とを共に上昇させウェハ１７の上面をマスク１３の下面に密着させる工程とを含む。ここで、ウェハ１７は、マスク１３を多少押し上げる形に密着させることが望ましい。さらにウェハ１７上の導電性インク１９をスキージ１４の移動によりマスク１３の開口部内におけるウェハ１７の接続端子１８上に導電性インク１９を印刷する。（Ｃ）に示す工程では、導電性インク１９が印刷された状態のマスク１３に対して上部支持部材１６を降下させ、下部支持体１５と上部支持体１６とでマスク１３を挟んで固定し、図示しない空気供給源から空気を供給し、上部支持体１６とマスク１３で囲まれた領域を加圧する。上部支持体１６とマスク１３で囲まれた領域が大気圧より高くなることでマスク１３の開口部に印刷された導電性インク１９に対して圧力が加わる。（ｄ）に示す工程では、ステージ１１を降下させ、ウェハ１７とマスク１３を離間させる。

第１の実施の形態の導電性インクの印刷方法によれば、上部支持部材１６と下部支持部材１５によりマスク１３を固定することにより、ウェハ１７とマスク１３を離間させるときにマスク１３のたるみが低減される。マスク１３のたるみが低減された状態で導電性インク１９に均一の圧力がかかるため、マスク１３からの導電性インク１９の抜けが良くなる。よって、マスク１３の開口部に導電性インク１９が残留することがなくなり、ウェハ１７の接続端子１８上に印刷された導電性インク１９が均一な印刷形状を保つことが可能となる。

図２は、本願発明の第２の実施の形態における導電性インクの印刷方法を表す工程図である。第２の実施の形態では、本願発明の第１の実施の形態で使用した導電性インクの印刷装置と同様の印刷装置を使用する。

図２（ａ）（ｂ）に示す工程は、実施例１と同様なので説明を省略する。（Ｃ）に示す工程では、一度離間したウェハ２７上の導電性インク２９ａをリフローする。これにより接続端子２８の表面の酸化膜を除去することが可能になり、導電性インク２９ａと接続端子２８の接続信頼性が高くなる。その後一度離間したマスク２３とウェハ２７上の導電性インク２９ａとの位置合わせを行う。マスク合わせの位置は、１回目と同様の位置に行う。位置合わせの後、２度目の導電性インク２９の印刷を行う。１回目に使用する印刷マスク２３は50μm程度の厚さを使用し、２回目は、３００μm程度の厚さのものを使用する。（ｅ）に示す工程は、第１の実施の形態の図１（ｄ）と同様であるので省略する。

第２の実施の形態の導電性インクの印刷方法によれば、１度目の導電性インク２９ｂを薄く印刷することでリフロー時に接続端子表面の還元反応による気体が外部に放出されやすくなるので、導電性インク２９ｂ内にボイドが発生しなくなる。２度目の導電性インク２９ｂを印刷した後のマスク２３の離間の時も空気供給源から空気を供給し、上部支持体２６とマスク２３で囲まれた領域を加圧することにより厚いマスクであっても離間がスムーズに行うことが可能となる。よって、確実に導電性インク２９の高さを確保することが可能となる。当然、第１の実施の形態で得られる効果も同様に得ることが可能である。

図４は、本願発明の第３の実施の形態における導電性インクの印刷に使用する印刷装置の断面図である。ここでは、第１及び第２の実施の形態で使用した印刷装置との違いについて説明する。本実施の形態では、上部支持体４６の内径よりも下部支持体の外径が小さいことが特徴である。ここで内径とは、上部支持体４６の中心から外枠の内側までの距離を表し、外径とは、下部支持体４５の中心から外枠の外側までの距離を表す。

下部支持体４５が上部支持体４６の内径より小さいことにより、上部支持体４６と下部支持体４５とが印刷マスク４３に与える圧力が、印刷マスク４３とウェハ４７を離間させるときの印刷マスク４３のそりを相殺することが可能となる。よって、空気による加圧が均等にかけることが可能になり導電性インク４９の抜け性を確保することが可能となる。なお、本実施の形態は第１及び第２の実施の形態と組み合わせることが可能であることは言うまでも無い。

本願発明の第１の実施の形態における導電性インクの印刷方法を表す工程図である。 本願発明の第２の実施の形態における導電性インクの印刷方法を表す工程図である。 本願発明の従来の導電性インクの印刷方法を現す断面図である。 本願発明の第３の実施の形態における導電性インクの印刷装置を表す断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 印刷装置
１１、２１、３１、４１ ステージ
１２、２２、３２、４２ 版枠
１３、２３、３３、４３ マスク
１４、２４、３４、４４ スキージ
１５、２５、４５ 下部支持体
１６、２６、４６ 上部支持体
１７、２７、３７、４７ ウェハ
１８、２８、３８、４８ 接続端子
１９、２９、３９、４９ 導電性インク
３５ チューブ
３６ 空気加圧ボックス

Claims (6)

1. ウェハ上に印刷マスクを配置し、スキージの移動により導電性インクを前記ウェハ上に印刷し、ステージの上下によって印刷マスクと導電性インクの離間を行う導電性インクの印刷方法であって、
   前記ウェハ上に前記印刷マスクを固定した後に前記ウェハ上に配置された前記印刷マスクの開口部内に前記導電性インクを印刷する工程と、
   前記ステージの周辺部上方に位置する前記印刷マスクを、上部支持体と、前記上部支持体の内径よりも小さい外径を有する下部支持体とにより固定する工程と、
   前記印刷マスクを前記上部支持体と前記下部支持体によって固定しながら前記印刷マスクの上側から気体による圧力を加えた状態で、前記印刷マスクと前記ウェハとを互いに離間させる工程とを有することを特徴とする導電性インクの印刷方法。
2. 気体による圧力は、加圧装置によって加えることを特徴とする請求項１に記載の導電性インクの印刷方法。
3. 前記上部支持体は、前記加圧装置を兼ね備えることを特徴とする請求項２に記載の導電性インクの印刷方法。
4. さらに前記導電性インクをリフローした後に前記導電性インク上に前記印刷マスクを配置する工程と、
   前記マスク開口部へ2回目の前記導電性インクの印刷を行う工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の導電性インクの印刷方法。
5. ウェハ上に印刷マスクを配置し、スキージの移動により導電性インクを前記ウェハ上に印刷し、ステージの上下によって印刷マスクと導電性インクの離間を行う導電性インクの印刷装置であって、前記印刷マスクを支える上部支持体と、
   前記上部支持体の内径よりも小さい外径を有し、前記上部支持体と共に前記印刷マスクの周辺部を固定する下部支持体とを備えた導電性インクの印刷装置。
6. 前記上部支持体は、加圧装置を兼ね備えることを特徴とする請求項７に記載の導電性インクの印刷装置。

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