专利名称：塞孔制作工艺的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种塞孔制作工艺的装置与方法，特别是涉及一种用于盲孔(Blind Via)及微孔(Micro Via)塞孔制作工艺的装置与方法，以及一种塞孔制作工艺的图像对准装置。
盲孔或微孔为利用雷射熔融(Laser Ablation)、等离子光刻(PlasmaEtching)等方法形成的细小孔洞，其孔径通常只有2至6英里，作为在多层板中，连接顶层或是底层至内部各层之用。目前普遍地应用在印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)、多晶片模组件封装(Multi Chip Module，MCM)、锡球格状阵列封装(Ball Grid Array，BGA)及CSP(Chip Scale Package)等需要高密度内连线(High Density Interconnection，HDI)的基板上。
在应用上，盲孔和微孔内常会填塞银(Ag)、铜(Cu)之类的导电材料或是环氧树脂(Exopy)等材料形成插塞(Plug)，作为电连接，或是防止水气进入造成爆米花效应(Popoorn Effeot)，此一填塞步骤称为塞孔。
现有塞孔制作工艺为利用网版(Stencil)印刷的方式，先对准网版与封装基板后，在网板上放置大量的塞孔胶(Paste)，然后使用刮刀(Squeegee)涂布塞孔胶，进行塞孔形成插塞。
然后，因为盲孔或微孔的孔径非常小，只有2至6英里，形成的插塞内常会发生含有孔洞(Void)的问题，影响封装的可靠度(Reliability)。而且，现有塞孔制作工艺的操作环境暴露于大气中，在进行涂布时，空气会混入塞孔胶中一并通过网版，也容易使得形成的插塞有孔洞产生。
此外，塞孔胶是由塞孔材料(Flux)及溶剂(solvent)等物质搅拌混合而成，现有塞孔胶的制造方式为将塞孔材料及溶剂等物质直接暴露在空气中，进行搅拌混合。因此，在进行搅拌时，空气就已混入塞孔胶内，使得塞孔胶形成的插塞内容易有孔洞产生。另一方面，现有制作工艺中将塞孔胶直接置于网版上，使得塞孔胶内的溶剂不断地挥发，造成塞孔胶的粘度随着时间一直改变，影响塞孔胶涂布的均一性，使形成的插塞内容易产生孔洞。
另外，孔径小，使得网版与封装基板间的对准更为困难。现有对准方式为网版固定，摄影机利用网版上的基准线(fiducial mark)或标记(mark)先与网版对准后，移动涂布区域，封装基板再与摄影机对准，然后，封装基板移进涂布区域进行印刷。经过几次印刷后，摄影机需重新与网版对准，再进行印刷。现有对准方式中摄影机对准后移动，而封装基板再与移动后的摄影机对准，容易累积误差，影响网版与封装基板间的对准。
本发明的目的在于提供一种塞孔制作工艺的设备，在进行盲孔或微孔的塞孔制作工艺时，可以避免插塞内产生孔洞。
本发明的另一目的在于提供一种塞孔胶的混合装置，在混合形成塞孔胶时，能够隔绝空气与塞孔胶接触，避免空气混入塞孔胶内。
本发明的又一目的在于提供一种塞孔制作工艺的方法，可以有效地避免形成的插塞产生孔洞，提高封装的可靠性。
本发明的再一目的在于提供一种图像对准设备，可以避免对准时误差的累积，提高网版对准的精确度。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种塞孔制作工艺，用于一印刷电路基板，该塞孔制作工艺至少包括下列步骤提供一密闭涂布室，该密闭涂布室至少包括一基座配置于该密闭涂布室的一底面，及一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；在该基座上依序放置该印刷电路基板及一网版，其中该印刷电路基板与该网版分别具有数个孔洞；以一图像对准装置对准该印刷电路基板的该各孔洞与该网版的该各孔洞，其中该图像对准装置配置于该透明视窗的外部，且该图像对准装置包括数个摄影机；放置一塞孔胶在该网版上，且该塞孔胶事先经过预热处理；调整该密闭涂布室的压力至一第一压力，以进行一塞孔胶涂布制作工艺，将该塞孔胶填入该印刷电路基板的该各孔洞中；调整该密闭涂布压力至一第二压力；以及调整该密闭涂布室压力至一第三压力，以进行一塞孔胶刮除制作工艺，刮除多余的该塞孔胶。
本发明还提供一种塞孔制作工艺装置，包括一密闭涂布室，该密闭涂布室至少具有一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；一压力控制装置，与该密闭涂布室相连，用以控制该密闭涂布室的压力；一基座，位于该密闭涂布室内的一底面；一塞孔胶来源，配置于该密闭涂布室中；以及一图像对准装置，配置于该透明视窗外。
本发明还提供一种塞孔制作工艺装置，它至少包括一密闭涂布室，该密闭涂布室至少具有一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；一压力控制装置，与该密闭涂布室相连，用以控制该密闭涂布室的压力；一基座，位于该密闭涂布室内，其中该基座还包括一加热装置；以及一塞孔胶来源，其中该塞孔胶来源是由一真空塔槽构成，该真空塔槽还包括一混合区域及一储存区域，该混合区域包括一双螺旋搅拌机构，而该储存区域包括一加热装置及一输出开口；以及一图像对准装置，配置于该透明视窗外，其中该图像对准装置，还包括一支架及三个摄影机配置于该支架上，该各摄影机的一位于该透明视窗中央，另两摄影机则分别位于该透明视窗中央的该摄影机的两侧，且两侧的该各摄影机相对于位于中央的该摄影机的距离可作调整。
本发明还提供一种图像对准装置，它至少包括一支架；以及三个摄影机，配置于该支架上，该各摄影机的一位于中央，另两摄影机则分别位于中央的该摄影机的两侧，且两侧的该各摄影机相对于位于中央的该摄影机的距离可作调整。
为了达到本发明上述的目的，本发明一种塞孔制作工艺装置具有密闭涂布室，并有压力控制装置与其相连，以改变密闭涂布室内的压力。而密闭涂布室顶面具有一透明视窗，透明视窗外配置有多个摄影机以作为对准之用。一基座位于密闭涂布室的底部，基座并具有加热装置。密闭涂布室内更包括塞孔胶来源，可以混合并储存塞孔胶。
为了达到本发明上述的目的，本发明一种塞孔制作工艺，提供一基座位于密闭涂布室底部，在基座上依序放置印刷电路基板及网版，并以在密闭涂布室外的多个摄影机进行印刷电路基板及网版的对准步骤。接着，放置适量塞孔胶在网版上，且塞孔胶事先经过预热处理。调整密闭涂布室压力至第一压力，进行塞孔胶涂布，在孔洞内形成插塞。然后，调整密闭涂布室压力至第二压力，去除插塞内的气泡。之后，调整密闭涂布室压力至第三压力，进行塞孔胶刮除，去除多余的塞孔胶。
为了让本发明的上述和其他目的、特点和优点能更明显易懂，下面特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1是本发明一优选实施例的塞孔胶混合装置的示意图；图2是本发明一优选实施例的塞孔制作工艺设备的示意图；图3是本发明一优选实施例的图像对准设备的示意图；图4A至图4C是本发明一优选实施例的塞孔制作工艺的剖面示意图；图5是本发明一优选实施例的塞孔制作工艺的时间与压力关系图。
图1是绘示根据本发明一优选实施例的塞孔胶混合装置的示意图。
请参照图1，塞孔胶混合装置10主要由真空塔槽12组成，真空塔槽12连接有两储存槽一为塞孔材料源11，另一为溶剂源13，使得塞孔材料与溶剂在真空塔槽12中进行混合。真空塔槽12为一密闭容器，并保持内部适度的真空度，在真空塔槽12内包含混合区域14及储存区域16。混合区域14具有混合装置18，比如双螺旋搅拌机构，利有两螺杆的螺旋运动混合；而储存区域16包括加热装置20及一输出开口22。加热装置20用以加热混合好的塞孔胶，降低其粘度，以利其后续的涂布，而涂布时混合及预热后的塞孔胶将由输出开口22输出。
在真空塔槽12内进行塞孔胶的混合及储存，由于在真空中进行，可以避免在塞孔胶混合过程中混入空气及产生气泡，因此，混合好的塞孔胶本身已不含空气。此外，真空塔槽12内的塞孔胶在储存时也不会接触到空气，可以降低进行后续塞孔制作工艺时，在插塞内形成气泡的机会。
图2是本发明一优选实施例的塞孔制作工艺设备的示意图。
请参照图2，塞孔制作工艺装置30具有密闭涂布室32，密闭涂布室32用来进行印刷电路板塞孔制作工艺的操作区域，压力控制装置34与密闭涂布室32相连，用以控制密闭涂布室32内的压力。基座36位于密闭涂布室20内底部，用以承载欲进行塞孔制作工艺的印刷电路基板，且基座36更包括加热装置38，用以加热其所承载的印刷电路基板上的塞孔胶。而密闭涂布室32顶面具有一透明视窗42，以便在其上的图像对准装置44作印刷电路基板与网版的对准(alignment)。塞孔胶来源40位于密闭涂布室32内，其功用为供应塞孔胶，优选的形式为图1所示的塞孔胶混合装置，其可以在真空环境下，进行塞孔胶的混合及储存，当然也可以为一简单的容器，可将预先混合好的塞孔胶供应至基座36上。
图3是本发明一优选实施例的图像对准设备的示意图。
请参照图3，图像对准装置44配置于密闭涂布室30顶面的透明视图42上方，其包括一支架46，以及三部摄影机48a、48b、48c。摄影机48a固定于支架46的中央，而摄影机48b、48c则配置于摄影机48a两侧的支架46上，并且对应摄影机48a的距离可做适当调整。
进行对准时，位于涂布室30内的网版(未绘示)保持不动，摄影机48a通过玻璃窗42对准网版中央的标记，而摄影机48b及48c则对准网版边缘的基准线。对准后，除非封装基板的尺寸改变，摄影机48a，48b及48c都保持不动。然后，移动印刷电路基板去进行对准。在本发明中，只有印刷电路基板会移动，网版及摄影机都固定不动，且对准后进行作塞孔胶涂布，可以避免现有中因摄影机及印刷电路基板反复移动所产生的误差。而且当网版及印刷电路基板尺寸改变时，可适当调整摄影机48b及48c与摄影机48a的间距，可以处理各种尺寸的印刷电路基板。
图4A～图4C为根据本发明一优选实施例的塞孔制作工艺的剖面示意图。
请参照图4A，在密闭涂布室(未绘示)内，首先在基座56上放置欲进行塞孔制作工艺的印刷电路基板50，且印刷电路基板50上具有盲孔60，其中印刷电路基板可以是一般电路板或BGA基板等。接着，在印刷电路基板50上盖上网版52，并对准印刷电路基板50上的盲孔60与网孔58，其中基座56更包括加热装置(未绘示)。接着，放置适量预热过的塞孔胶64在网版52上，其份量约为1至2次涂布所需的量，且塞孔胶64的预热温度约为40至90℃。然后，降低压力至约0.01Torr(托)至5Torr(托)，并利用基座56的加热装置加热网版52上的塞孔胶64，其加热温度范围约为50至120℃。然后，使用刮刀62涂布塞孔胶64，进行塞孔制作工艺。
塞孔胶64先预热后，再放置在网版52的目的是为了降低塞孔胶64的粘度，而在进行塞孔制作工艺中，基座56加热塞孔胶64的目的也是为了降低塞孔胶64的粘度，如此可以避免塞孔胶64因粘度太高增加在涂布形成插塞时产生孔洞的机会。另外，本发明减少塞孔胶64的使用量，可以避免现有中过量的塞孔胶放置在网版上，因溶剂挥发，使得塞孔胶粘度改变，造成涂布不均的问题。
请参照图4B，涂布塞孔胶64后，在盲孔60内形成插塞66。然而，因塞孔胶64粘度或是流动的关系，在插塞66内可能仍然会有气泡68的产生。在低压甚至真空的环境下，气泡68会逸出至插塞66的表面而破裂。不过为确保能完全去除气泡68，将压力提高到约350Torr(托)至1000Torr(托)，形成一正压力压迫插塞66内的气泡68上升至插塞66表面，以去除残留在插塞表面的气泡68，并由该正压力压实插塞66。
值得一提的是，当使用的塞孔胶68粘度较高(约介于600至1000Pa·s)，形成的气泡68陷在盲孔60的底部无法逸出或是残留在插塞66的表面不易破裂，可以进一步提高压力到约0.5至2.0Kg/cm2，以去除气泡68。
请参照图4C，再次降低压力至约5Torr(托)至20Torr(托)，使用刮刀62进行塞孔胶64的刮除步骤，此步骤可以刮平插塞66a的表面，维持插塞66a表面的均匀性，并填平插塞66a。
在本实施例中，使用印刷电路板作为说明，不过本发明的应用并不局限于印刷电路板一项，对于多晶片模组件封装、锡球格状阵列封装及CSP等使用到盲孔的封装方式都可适用。
图5是根据图4A～图4C本发明一优选实施例的塞孔制作工艺所绘示的时间与压力关系图。
请参照图5，进行塞孔制作工艺时，首先将密闭涂布室压力降低至约0.01Torr(托)至5Torr(托)(如图5中70所示)，以进行塞孔胶涂布步骤。接着，提高密闭涂布室压力至约为350Torr(托)至1000Torr(托)(如图5中72所示)，以压迫插塞内的气泡上升至插塞表面，并可压实插塞。然后，再次将密闭涂布室压力降至约5Torr(托)至20Torr(托)(如图5中76所示)，刮除多余的塞孔胶，维持插塞表面的均匀性。上述的塞孔制作工艺，适用于粘度较低(约为200至300Pa·s)的塞孔胶的塞孔制作工艺。
当塞孔胶粘度约为600至1000Pa·s时，因为粘度较高，在进行完塞孔胶涂布步骤后，必须使用较高的密闭涂布室压力约为0.5至2.0Kg/cm2(如图5中74所示)，以确保插塞内的气泡都能被挤出至插塞的表面。然后，再次降压至约5Torr(托)至20Torr(托)(如图5中78所示)，进行塞孔胶的刮除步骤，维持插塞表面的均匀性。
由上述本发明优选实施例可知，应用本发明具有下列优点1.在真空环境中混合塞孔胶，避免空气与塞孔胶接触，使混合的塞孔胶内不会混有空气，避免使用这些塞孔胶形成的插塞内产生孔洞。
2.本发明提供一种在真空环境下操作的塞孔制作工艺设备，以避免现有制作工艺形成的插塞中有孔洞产生的问题。
3.在真空环境下，进行塞孔制作工艺，能有效地消除因塞孔胶粘度或是流动形成的气泡，能够避免插塞内形成孔洞，提高可靠性。
4.在塞孔胶混合后及涂布时，均以一加热装置加热，可降低塞孔胶粘度，有利于涂布，也可避免孔洞的发生。
5.利用一塞孔胶混合装置供应涂布时所需的塞孔胶，可以比精确控制塞孔胶用量，不但避免浪费，也可改善涂布的均匀性。
6.本发明提供一种图像对准设备，能避免现有中摄影机及封装基板反复移动产生的误差，而且能够处理多种尺寸的印刷电路基板。
虽然以上结合一优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视为附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种塞孔制作工艺，用于一印刷电路基板，其特征在于，该塞孔制作工艺至少包括下列步骤提供一密闭涂布室，该密闭涂布室至少包括一基座配置于该密闭涂布室的一底面，及一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；在该基座上依序放置该印刷电路基板及一网版，其中该印刷电路基板与该网版分别具有数个孔洞；以一图像对准装置对准该印刷电路基板的该各孔洞与该网版的该各孔洞，其中该图像对准装置配置于该透明视窗的外部，且该图像对准装置包括数个摄影机；放置一塞孔胶在该网版上，且该塞孔胶事先经过预热处理；调整该密闭涂布室的压力至一第一压力，以进行一塞孔胶涂布制作工艺，将该塞孔胶填入该印刷电路基板的该各孔洞中；调整该密闭涂布压力至一第二压力；以及调整该密闭涂布室压力至一第三压力，以进行一塞孔胶刮除制作工艺，刮除多余的该塞孔胶。
2.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，在该塞孔胶涂布及该塞孔胶刮除制作工艺中，该基座对该塞孔胶进行加热。
3.如权利要求2所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该基座对该塞孔胶的加热范围约为50至120℃。
4.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该塞孔胶的预热温度约为40至90℃。
5.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该第一压力的范围约为0.01Torr(托)至5Torr(托)。
6.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，当该塞孔胶粘度约为200至300Pa·s时，该第二压力的范围约为350Torr(托)至1000Torr(托)。
7.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，当该塞孔胶粘度约为600至1000Pa·s时，则该第二压力的范围约为0.5至2.0Kg/cm2。
8.如权利要求1所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该第三压力的范围约为5至20Torr(托)。
9.一种塞孔制作工艺装置，其特征在于，它包括一密闭涂布室，该密闭涂布室至少具有一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；一压力控制装置，与该密闭涂布室相连，用以控制该密闭涂布室的压力；一基座，位于该密闭涂布室内的一底面；一塞孔胶来源，配置于该密闭涂布室中；以及一图像对准装置，配置于该透明视窗外。
10.如权利要求9所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该基座还包括一加热装置。
11.如权利要求9所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该塞孔胶来源还包括一真空塔槽，该真空塔槽包括一混合区域及一储存区域。
12.如权利要求11所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该混合区域还包括一双螺旋搅拌机构。
13.如权利要求11所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该储存区域还包括一加热装置与一输出开口。
14.如权利要求9所述的塞孔制作工艺，其特征在于，该图像对准装置，还包括一支架及三个摄影机配置于该支架上，该各摄影机的一位于该透明视窗中央，另两摄影机分别位于该透明视窗中央的该摄影机的两侧，且两侧的该各摄影机相对于位于中央的该摄影机的距离可作调整。
15.一种塞孔制作工艺装置，其特征在于，它至少包括一密闭涂布室，该密闭涂布室至少具有一透明视窗配置于该密闭涂布室的一顶面；一压力控制装置，与该密闭涂布室相连，用以控制该密闭涂布室的压力；一基座，位于该密闭涂布室内，其中该基座还包括一加热装置；以及一塞孔胶来源，其中该塞孔胶来源是由一真空塔槽构成，该真空塔槽还包括一混合区域及一储存区域，该混合区域包括一双螺旋搅拌机构，而该储存区域包括一加热装置及一输出开口；以及一图像对准装置，配置于该透明视窗外，其中该图像对准装置，还包括一支架及三个摄影机配置于该支架上，该各摄影机的一位于该透明视窗中央，另两摄影机则分别位于该透明视窗中央的该摄影机的两侧，且两侧的该各摄影机相对于位于中央的该摄影机的距离可作调整。
16.一种图像对准装置，其特征在于，它至少包括一支架；以及三个摄影机，配置于该支架上，该各摄影机的一位于中央，另两摄影机则分别位于中央的该摄影机的两侧，且两侧的该各摄影机相对于位于中央的该摄影机的距离可作调整。
全文摘要
一种塞孔制作工艺的方法及其装置,首先,提供一基座位于密闭涂布室底部,在基座上放置印刷电路基板及网版,并以多个摄影机进行对准步骤。接着,放置适量塞孔胶在网版上,且塞孔胶事先经过预热处理。调整密闭涂布室压力至第一压力,进行塞孔胶涂布,在印刷电路基板的微孔及盲孔内填入塞孔胶。然后,调整密闭涂布室压力至第二压力,去除塞孔胶内的气泡。之后,调整密闭涂布室压力至第三压力,进行塞孔胶刮除,刮除多余塞孔胶。
文档编号B23K26/00GK1262595SQ9910125
公开日2000年8月9日 申请日期1999年1月26日 优先权日1999年1月26日
发明者廖本瑜 申请人:欣兴电子股份有限公司