专利名称：丝网印刷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及丝网印刷装置，特别涉及使用了可根据掩模(mask)的部位而多级地改变弹性状态的印刷用金属掩模的丝网印刷装置。
背景技术：
在专利文献3中公开了现有的丝网印刷装置的印刷方法，在专利文献1或专利文献2中公开了所使用的掩模。特别地，作为用在印刷中的掩模，使用不锈钢制的薄板材料、通过蚀刻法或激光法加工图案开口部分的方法、或者在导电性金属表面上以抗蚀剂膜形成配线图案、利用通过电镀制作的添加法来形成包括图案开口部分的金属掩模，并使用这样的金属掩模。另外，在专利文献1中公开了在层积了感光性树脂层的导电性基板上，通过将紫外线的收敛光束直接在感光性树脂层上照射·曝光、并且显影，从而在形成与开口部分相当的图案之后，通过镍或者镍合金的电镀来制作金属掩模。
特开2005-175453号公报[专利文献2]特开2000-313179号公报[专利文献3]特开平8-34110号公报电极垫直径120μm、节距150μm、一个CPU芯片的垫数为数千个的电极垫群，对于配置有数十个这样的电极垫群的多个最后(取り)基板，通过印刷法形成凸块，现有的掩模用于这样的凸块形成。使用上述掩模，在印刷完成之后，通过下降固定在载台上的基板而实施离版动作，进行印刷。
在上述印刷中，由于由多个开口部群所转印的焊膏对金属掩模的黏着力，从金属掩模的周边部分缓缓开始离版，最后金属掩模的中央部分离版，该种现象的产生成为印刷膜厚偏差、印刷不足等的印刷不良产生的主要原因。
根据专利文献2，作为金属掩模的制作方法，通过在图案的外侧由半蚀刻形成阶差部分，提高了印刷完毕后的基板和金属掩模的离版特性，然而在根据该方法的离版中，即便对于基板整体设置同一深度的半蚀刻区域，由于当垫数量较多时，因焊膏的黏着力，基板外周部分比基板中央部分更早离版，因而掩模相对基板倾斜的同时剥离的作用也根据基板的部位而变得不均匀，其结果是，有可能产生印刷缺陷。并且，如果在基板面侧(金属掩模与基板接触的一侧)设置半蚀刻，则在当前作为主流的掩模版下清扫装置自动清扫时，在由半蚀刻形成的凹凸部边缘残留焊锡粒子，在下一基板进行印刷时，焊锡球再次附着在基板上，成为产生焊锡球不合格的主要原因。
并且，根据专利文献3，在使用网目丝网印刷并打开丝网间隔的印刷方式中，具有这样的效果通过与刮板移动同步地在与丝网和基板的基于焊膏材料的黏着力相抵消的方向上施加外力的设备，来去除伴随刮板通过的月亮脸(moon face)现象(从与刮板移动方向成直角的方向的版周边部分开始离版，然后迟一些中央部分才离版，因而在刮板行进方向的后侧出现月牙模样的现象)。然而，对于使用了在凸块电极形成中所用的金属掩模的接触印刷法(丝网间距为零)，由于以零间距进行印刷，在刮板通过之后不出现由于丝网张力导致的离版，因此不能期待通过使用真空吸附、磁力等从刮板侧开始吸附掩模来提高离版特性的效果。
发明内容
本发明的目的在于，电极垫直径120μm、节距为150μm、一个CPU芯片的垫数为数千个的电极垫群，对于配置有数十个这样的电极垫群的多个最后(取り)基板，通过印刷法形成凸块，在用于这样的凸块形成的超精细图案印刷中，提高填充焊膏和离版性能，能够快速、高成品率、稳定生产达到总数十万个部位/基板的凸块电极。提供一种精细节距印刷方法和丝网印刷装置，进一步在更加精细化、高密度化的基板安装中，为了确保超邻接节距印刷中的转印量，有必要进一步提高印刷性能和离版性能，用户可简单地使用，并且能够获得安定的印刷性。
本发明的特征在于，在利用丝网印刷法的在焊锡糊印刷中，具有掩模，具有多个对于多个载置在被印刷基板上的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案的掩模构件片，以与掩模主体不同的厚度、或者不同的材料、或者不同的弹性系数，来连接各掩模构件片间；以及离版调整设备，可与据上述连接状况相配合再现任意的离版曲线。
另外，作为另一方法的特征在于，在利用丝网印刷法的焊锡膏印刷中，将载置于被印刷基板上的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案中的各掩模构件片分组，以不同的厚度或者不同的弹性系数连接上述各组间，上述连接部分的厚度从掩模中央部分到周边部分分段地变薄，或者连接部分的弹性系数从掩模中央部分到周边部分分段地降低，并且具有可与上述连接状况相配合再现任意的离版曲线的离版调整设备。
作为本发明的效果而列出下面的项目。
(1)在接触印刷法中，由于稳定的离版性能而可实现提高印刷的成品率，对印刷品质的稳定化和减少不合格作出了贡献。
(2)在高纵横尺寸比的超精细节距印刷中，通过提高离版性能而确保转印量，使印刷膜的厚度稳定化。
图1是表示丝网印刷装置的一例的正面图。
图2是表示丝网印刷装置的一例的侧面图。
图3是表示离版的一例的图。
图4是表示离版的一例的图。
图5是表示金属掩模的一例的图。
图6是表示离版速度线图的一例的图。
图7是表示金属掩模的一例的图。
图8是金属掩模的连接构造概念图。
图9是表示金属掩模的制作实施例的图。
具体实施例方式
使用图1、图2，说明本发明的丝网印刷装置的结构。图1(a)示出了从丝网印刷装置的正面看到的结构和系统结构图。并且在图1(b)中示出了(a)的控制系统。在图2(a)中示出了从侧面观察丝网印刷装置的结构。并且在图2(b)中以从侧面观察丝网印刷装置的结构示出了印刷中的状态。
在主体框架上设置有版架支撑件，在版架支撑件上设置展开了具有印刷图案作为开口部分的丝网的掩模20。在掩模20的上方，配置有刮板头2，在刮板头2上安装有刮板3。刮板头2通过由球状螺丝和电动机构成的刮板移动机构6而可在水平方向上移动，刮板3通过刮板升降机构4而可在上下方向上移动。在掩模20的下方与其相对地设置有载置并且保持作为印刷对象物的基板21的印刷台10。该印刷台10包括在水平方向移动基板21并进行和掩模20的对位的XYθ台11，以及从接收传送带26接收基板21并且使基板21靠近或者接触丝网表面的台升降机构12。在印刷台10的上面设置有基板接收传送带26，将由基板搬入传送带25搬入的基板21传送给印刷台10，印刷完成之后向基板搬出传送带27排出基板21。
在全自动丝网印刷装置1中具有使掩模20和基板21自动对位的功能。即，由CCD摄像机13对分别设置在掩模20和基板21上的用于对位的标记进行拍摄，进行图像处理后求出位置偏差量，然后驱动XYθ台11对其偏差量进行补正，进行对位。
并且，具备用于各部分驱动的印刷控制部分36、处理来自CCD摄像机13的图像信号的图像输入部分37等的印刷机控制部30，其设置在印刷机主体框的内部，进行用于控制的数据的改写、印刷条件的变更等的数据输入部分50、用于监控印刷状况等、或者取入的标识标记的显示部分40配置在印刷机的外侧。
来自图像输入部分37的信号在相关值计算部31中，使用记录有预先登录的形状数据等的词典部分38的数据，求出类似形状的相关值。在形状推定部分32中根据相关值和词典部分的数据而推定形状。在位置坐标演算部分33中求出在形状推定部分32推定的形状的位置，在尺寸计算部分34中求出实际尺寸。在该尺寸计算部分34中，如果测量的是对位标记，则求出对位标记位置偏差量。基于该求得的数据，在XYθ台控制部分35中，为了修正偏差而在XYθ台的各驱动部分内生成驱动信号。
在印刷机控制部分30中，具有控制离版曲线的离版控制部分，根据生产的基板的安装密度、开口直径的不同以及使用的金属掩模部件的各处的弹性系数的不同而可简单地选择设定合适的离版曲线。
下面说明本发明的印刷装置的动作。
如图2(a)所示，被印刷焊锡糊的基板21由基板搬入传送带25供给基板接收传送带26，并固定在印刷台10上的预定位置。基板固定后，向预先登录设定的基板标记移动CCD摄像机13。接着，CCD摄像机13对设置在基板21和掩模20上的用于位置识别的标记(未图示)进行拍摄，并输送到印刷机控制部分30。输入到控制部分内的图像输入部分37的图像信号利用相关值演算部分31、形状推定部分32使用预先登录在词典部分38的数据等来识别标记，在位置坐标演算部分33、尺寸计算部分34中求出掩模20和基板21的位置偏差量，XYθ台控制部分35基于该结果使XYθ台11动作，进行相对掩模20的基板21的位置修正、对位。如图2(b)所示，对位动作结束后，CCD摄像机13退避预定量直至与印刷台10不干涉的位置。根据来自印刷控制部分36的信号而CCD摄像机退避，该退避结束后，台升降机构12动作，印刷台10上升，使基板21和掩模20接触。然后，通过由圆柱体形成的刮板升降机构4而刮板3下降到掩模20表面上，刮板头2通过刮板移动机构6在水平方向上移动。通过刮板头2的移动而提供给掩模20上的焊锡糊在刮板3的压力下，填充到掩模20的开口部分，转印在基板21上。刮板3在水平方向上行进一定距离之后上升。然后，印刷台10下降，基板21与掩模20脱离，填充到掩模20的开口部分的焊锡糊转印在基板21上。然后，印刷有焊锡糊的基板21经由基板搬出传送带27而送至下一工序。
并且在基板21和掩模20的相对同一部位上设置有两个以上的用于识别对位的标记，通过具有上下方向的两个视野的特殊的CCD摄像机13，从下面开始识别掩模20的标记，从上面开始识别基板21的标记，读取预定部位的标记的所有的位置坐标，演算·补正基板21相对掩模20的偏差量，使基板21相对掩模20进行对位。
在印刷机控制部分中，具有控制未图示的印压的印压控制部分，根据生产的基板的安装密度、或者开口直径的不同以及使用的刮板3的弹性系数而可简单的选择设定合适的印压。并且，进行反馈控制使得经由掩模20而抵压在基板21上的刮板3端部的压力不变化。
下面对本发明的用于丝网印刷装置的金属掩模和离版控制部分进行说明。
在图3中示出了模式化了典型的离版例子的图。并且，图中的箭头表示搭载有基板21的台10的移动方向。图3(a)表示在离版开始前的状态下掩模接触整个基板面L0的状态。图3(b)表示在台10开始下降、开始离版的状态下，掩模的接触区域为L1(非接触区域是L1×2)，离版量为h的状态。图3(c)表示开始离版并且使台下降，从而在丝网框上升预定量的状态下掩模和基板的接触区域为L2(被接触区域是L2×2)，离版量h’的状态。
图4表示本发明的掩模的概略结构。本发明的掩模20由版框20w和丝网20s构成。图4的四角形部分表示与集合了基板21的电极垫群的一个器件(或者图案)对应的掩模构件片60。在掩模构件片60上，对应于形成在基板21上的电极垫群，设置有多个开口60a，从开口60a供给焊锡膏。
如图3所示，从掩模20的周边部分向中央部分缓缓地开始离版，因此在掩模表面相对基板表面倾斜的状态下进行离版。所以，在相对于掩模开口的个别垫部分内，从掩模20与基板21表面全面接触的状态变为从外周方向向中央部分、与基板之间形成角度并进行剥离。因此利用现有的掩模，在周边部分和中央部分的离版状态不一样，成为在印刷结果中产生不足等的印刷不良的主要原因。在现有的金属掩模的例子中，通过激光法或蚀刻法进行孔加工的情况下使用不锈钢延展材料，然而在超精细节距印刷用途中，为了通过添加法制作，材料是镍。
以往，在金属掩模中开口数多、焊锡糊黏着性高的情况下，在离版时如图4所示，离版从位于最外周部分的一点点划线(1)部分内的图案部分开始，接着一点点划线(2)部分的图案离版。最后中央部分(一点点划线(3)部分的图案部分)离版。如前面说明的那样，电极垫部分直径120μm、节距150μm、一个CPU芯片的垫数为数千个的电极垫，对于配置有数十个集中了这样的电极垫的器件60的多个最后(取り)基板，通过印刷法形成凸块，本发明的掩模用于这样的凸块形成。
图5示出了本发明的用于丝网印刷装置的金属掩模。对多个掩模构件片60进行分组，使用大框连接组1-3间。在本实施例中，连接部分20d1、20d2、20d3各个的厚度形成为满足关系掩模基本厚度t＞连接部分20d3的掩模厚度t3＞连接部分20d2的掩模厚度t2＞连接部分20d1的掩模厚度t1。即，通过改变连接部分掩模的厚度，从掩模20的中央部分向外周部分对多个掩模构件片进行分组，并且提高连接各组的连接部分的弹性的柔软性。因此在离版时，即便从位于掩模20的最外周的掩模构件片60的组(1)开始剥离的作用力起作用的情况下，在组(1)的区域内，对应于基板21的各电极垫部分和相对应的掩模20的掩模构件片60的黏着力比作用在连接部上的阻力大的情况下，能够保持掩模20与基板21接近平行状态的姿势而进行离版。组(1)区域的离版动作结束后，接下来开始组(2)区域的离版。此处，与上述同样地在组(2)区域内，掩模20与基板21可保持接近平行状态的姿势而进行离版。组(2)区域的离版动作结束后，开始组(3)区域的离版，与上述同样地在组(3)的区域内，掩模20与基板21可保持接近平行状态的姿势而进行离版。图6示出了离版速度线图。
如图6所示，通过在掩模构件片60的各组1-3的离版时，设定使载台下降的初速度·目标速度·加速度·距离等的印刷台下降控制参数，对各个区域设定合适的连接部分的弹性系数数据，使得各组1-3的各区域的离版动作在保持掩模20相对基板21接近平行的状态的同时可通过分别适应的离版条件而进行控制。离版动作条件可通过程序设定而维持到N个阶段并进行控制，因此可进行与基板和掩模设计相对应的任意的离版控制。即，通过根据弹性数据控制台的下降状态而可以调整离版。
另外，在图5的金属掩模中，多个掩模构件片60分为组1-3，各组间的连接部分的各弹性系数(掩模刚性)的关系取为连接部分20d3的弹性系数k3＞连接部分20d2的弹性系数k2＞连接部分20d1的弹性系数k1。因此从掩模20的中央部分到外周部分、掩模构件片60的连接部分的掩模刚性降低(柔软性变高)。因此在离版时，即便在使位于掩模20的最外周的掩模构件片60的组1开始剥落的作用力起作用的情况下，当各垫部分的掩模20与基板21的黏着力比作用在连接部分的阻力大时，能够保持与基板的平行状态而进行离版。因此，与上述同样地按照组1-3的顺序在各个区域中的离版动作中，掩模20可保持相对基板21接近平行状态而进行离版。并且，在各离版区域中，通过设定在组1-3的离版时使台下降的初速度·目标速度·加速度·距离等的印刷台下降控制参数，设定分别合适的数据，组1-3的各区域中的离版动作在保持相对基板21的掩模20的姿势为接近水平的状态的同时可通过分别适宜的离版条件而进行控制。
图7中示出了对于刚性不同的连接部分、不是在多个掩模构件片群的每一个而是每个掩模构件片上设置连接部分进行连接的方式的掩模。只是，在本实施例中，也将预定区域的连接部分(20d1、20d2、20d3)的板厚、材质或者弹性系数设定为相同。即，根据掩模构件片60的位置，制作连接部分的合成相同的部分并进行分组。
根据本方式，由于可使每个掩模构件片的周边的连接部分刚性均一，可使每个掩模构件片离版时的姿势稳定。
图5或者图7的例子中的连接部分的结构，通过半蚀刻来改换沟的深度，从而能够廉价地制作。并且，不仅仅是半蚀刻，通过以任意的长度或者任意的间隔配置与半蚀刻部分贯通的狭缝状开口部分，可非常灵活地设定每个区域的连接。进一步地，连接部分可采取由被填充的尼龙网目丝网等、与金属掩模材料同一金属以外的不同材料构成的连接结构。只是在该情况下，认为不出现由制版时的张力引起的图案位置错位的问题。另外，对于印刷面优选采用没有凸凹的结构。假设在掩模印刷面上存在凸凹时，为了在刮板侧能够吸收凸凹而降低刮板的硬度，或者在凸凹部分内设置切槽以使刮板追随凸凹即可。
并且，优选地，在半蚀刻部分以及用于涂敷焊膏的开口部分以外的开口部分内，通过使用粘结材料等进行填充从而使得不向不需要印刷的部位转印焊膏。在半蚀刻等中，当在掩模上具有阶差部分时，印刷动作时焊膏残留在阶差部分上，这是由于残渣焊膏的干燥等导致连续生产中焊膏黏度变化所致。并且当在版下清理掩模时，可防止进行多余的残渣焊膏除去作业。
图8示出了本发明的掩模的连接结构概念。图8(a)是通过半蚀刻而在厚度上设置阶差的内容。并且，如图8(a)所示，当掩模20在掩模构件片间形成阶差20d时，变为图8(b)所示的等价地以弹簧连接的状态。然后，如图8(c)所示，可变形。因此，通过这样构成，在印刷时可柔软地追随其形状(凸凹)，在离版时可对每个图案确保平行，可进行超精细节距印刷，能够确保各图案内的厚度的均一性。
在图9中示出了可获得同样结果的结构。如图9(a)所示，通过半蚀刻，以半球状的方式增加中央部分的厚度、使端部的厚度变薄，从而可获得同样的效果。在图9(b)中，通过半蚀刻在连接部分上设置阶差，同时在所形成的阶差部分内填充树脂材料或者树脂制的粘合剂20a，使得掩模表面为均一的高度，从而使焊膏的涂敷变得容易。另外，如图9(a)所示，通过使用树脂制的粘合剂20a接合各图案部位，改变接合部分的弹性而使离版变得容易。
根据本发明，在掩模离版的过程中，掩模各区域相对基板能够保持接近水平的状态而进行适宜的离版。并且，对于基板的凸凹，掩模的跟随性变好，掩模变得容易焊接在基板上，从而可以期待降低通过刮板填充焊膏时的渗漏所引起的不良的效果。
权利要求
1.一种丝网印刷装置，包括承载被印刷基板的载台；设置于上述载台的上部且具有多个开口的掩模；以及从上述掩模的上部将焊锡糊压入上述开口并在上述基板上进行印刷的刮板，其特征在于上述丝网印刷装置构成为上述掩模具有连接部分，该连接部分针对上述被印刷基板承载的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案，以与上述掩模构件片不同的厚度、或者不同的材料、或者不同的弹性系数，来连接与各图案相对应的掩模构件片间。
2.一种丝网印刷装置，经由掩模将焊锡膏印刷在基板面上，其特征在于，上述掩模具有连接部分，集合对于被印刷基板上承载的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案的多个掩模构件片，从掩模中央向周边区分为多个组，该连接部分采用与掩模构件片不同的厚度连接上述组间；上述连接部分的厚度从掩模中央部分到周边部分方向分段地变薄。
3.根据权利要求1或2记载的丝网印刷装置，其特征在于，具有离版调整设备，该离版调整设备可与上述连接部分相配合再现任意的离版曲线。
4.一种丝网印刷装置，经由具有预定开口的掩模在基板上涂敷焊锡膏，其特征在于具有掩模，以不同于上述掩模构件片的弹性系数，连接与被印刷基板承载的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案相对应的各掩模构件片，连接部分弹性系数从掩模中央部分到周边部分方向分段地降低；以及离版调整设备，可与上述连接状况相配合再现任意的离版曲线。
全文摘要
提供一种丝网印刷装置。在利用丝网印刷法的凸块电极形成中，由于通过多个开口部分群转印的焊膏对于金属掩模的粘着力，离版从金属掩模的周边部分缓缓开始，最后金属掩模的中央部分离版，该种现象的产生是造成印刷膜厚度误差、印刷不足等的印刷不良的主要原因。以与上述掩模构件片不同的厚度、或者不同的材料、或者不同的弹性系数，连接载置在被印刷基板上的每个零件图案、或者成为预定面积的每个图案中的各掩模构件片，并配置有与上述连接状况相配合能够再现任意的离版曲线的离版调整设备。
文档编号H05K3/34GK101045360SQ20071008490
公开日2007年10月3日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年3月28日
发明者向井范昭, 和田正文, 本间真 申请人:株式会社日立工业设备技术