专利名称：丝网印刷装置和丝网印刷方法
技术领域：
本发明涉及一种丝网印刷装置和一种丝网印刷方法，用于用焊糊或类似导电膏剂的膏剂来印刷工件，工件例如是放置在承载器上的单片基板。
背景技术：
到目前为止，在电子元件的制造领域中，已经广泛使用丝网印刷作为使基板的上表面印刷有焊糊和类似导电膏剂的膏剂的方法。当要印刷的基板对应于小尺寸、分开的单片基板时，这些多个单片基板在放置于操作承载器上的同时被印刷。经常用于这种丝网印刷的承载器具有如下构造矩形的板状构件具有用于保持基板和工件的工件安置部(参见专利文献1)。在专利文献1描述的实施例中，单片基板嵌合在设置于承载器上的相应工件安装部中，各单片基板的两个相对的拐角用定位销夹住，从而各单片基板被定位在每个工件安装部内。通过一个操作使以上述方式保持在承载器上且单独定位的多个单片基板印刷有膏剂。现有技术文献专利文献专利文献1 JP-A-2008-142949
发明内容
本发明要解决的问题随着近来在移动电子装置(如便携式电话)的小型化和完善度方面的进展，与以往相比，已经追求待安装元件在形状上更小并以更高的密度封装。为此，诸如电子装置中所用的单片基板的工件上的封装节距也变得更小，并且在丝网印刷的场合已经开始要求高度的定位精度。然而，在包括前述专利文献的实施例的现有技术中，由机械部分执行定位操作的技术，如用销夹住单片基板的技术，是主要的，因此可以实现的定位精度有限。出于这些原因，当需要高度的定位精度的类型的工件经受现有技术的丝网印刷时，已经难以保证所需的印刷位置精度。因此，当需要高定位精度的类型的工件作为对象时，本发明旨在提供一种能够确保所需的印刷位置精度的丝网印刷装置和丝网印刷方法。解决问题的手段本发明的丝网印刷装置对应于这样一种丝网印刷装置，其使位于承载器上的多个工件顺序地、单独地从掩模板的下表面侧与掩模板接触，并使刮板在供应有膏剂的掩模板上执行滑动动作，从而使工件印刷有膏剂，该印刷装置包括空穴部，设置成从掩模板的下表面向下突出，并具有分配给单一工件的印刷图案；承载器运送机构，将工件连同承载器一起送入丝网印刷机构的印刷位置，以及将印刷好的工件连同承载器一起送出印刷位置； 和定位部分，将被保持在设置于掩模板下方的位置处的承载器上的工件单独地定位到空穴部。本发明的丝网印刷方法对应于这样一种丝网印刷方法，其用于通过使被保持在承载器上的多个工件顺序地、单独地与具有空穴部的掩模板的下表面接触而使所述多个工件印刷有膏剂，空穴部从掩模板的下表面向下突出并具有分配给各单一工件的印刷图案，该方法包括承载器送入工序，将工件连同承载器一起送入丝网印刷机构的印刷位置；定位工序，将置于承载器上的工件单独地定位到空穴部；工件接触工序，使工件与空穴部的下表面接触；印刷工序，使刮板在供应有膏剂的掩模板上滑动，从而通过印刷图案使工件印刷有膏剂；和承载器送出工序，将印刷好的工件连同承载器一起运离印刷位置。本发明的优点关于保持在承载器上的多个工件的丝网印刷，在掩模板上设置具有分配给各单一工件的印刷图案的空穴部。由承载器保持的单一工件单独地定位到空穴部并被顺序地印刷。从而，能够消除位置误差的出现机率，当多个工件通过一个操作定位到掩模板时，因各工件的位置上的不同，可能出现这种位置误差。当需要高度位置精度的类型的工件作为印刷对象时，可以确保所需的印刷位置精度。
图1是本发明实施例的丝网印刷装置的侧视图。图2是本发明实施例的丝网印刷装置的正视图。图3(a)和(b)是本发明实施例的丝网印刷装置的部分平面图。图4(a)和(b)是用在本发明实施例的丝网印刷装置中的承载器的结构的说明图。图5是本发明实施例的丝网印刷装置的部分横截面图。图6是示出本发明实施例的丝网印刷装置的控制系统的构造的部分图。图7(a)、(b)、(C)和(d)是本发明实施例的丝网印刷方法的工序的说明图。图8(a)、(b)和(C)是本发明实施例的丝网印刷方法的工序的说明图。
具体实施例方式现在参照附图描述本发明的实施例。首先，通过参照图l、2、3(a)和3 (b)，描述丝网印刷装置的结构。丝网印刷装置具有使被保持在承载器上且作为工件的多个单片基板的上表面印刷有焊糊和类似导电膏剂的元件连结膏剂的功能。在图1中，丝网印刷装置构造成使得丝网印刷机构12位于承载器定位部1上方的提升位置。承载器定位部1这样来构建，即，将Y轴工作台2、X轴工作台3和θ轴工作台 4堆成层，并在位于θ轴工作台4的上表面上的水平基台板如的上表面侧将第一 Z轴工作台5和第二 Z轴工作台6组合在一起。第一 Z轴工作台5具有水平基台板5a，采用升降电机恥作为驱动源的Z轴升降机构使基台板如上升或下降。一对垂直框架k直立地设置在基台板fe上，构成承载器运送机构8的两个运送轨8a由各垂直框架k的上端保持。运送轨8a沿着承载器的运送方向(即，X方向垂直于图1纸面的方向)平行铺设。设置有待印刷的多个单片基板11的承载器10的两端在由位于运送轨8a上的运送传送带支撑的同时被传送。通过致动第一 Z轴工作台5，由承载器运送机构8保持的承载器10可以连同运送轨8a—起相对于丝网印刷机构12 (将在后面描述)提升和下降。如图2、3(a)和3 (b)所示，承载器运送机构8延伸至上游侧(图2、3(a)、和图3(b)的左侧)和下游侧。从上游侧 (参照图3(b)所示的箭头“a”)送入丝网印刷装置的承载器10由承载器运送机构8运送， 并由承载器定位部1定位在丝网印刷机构12上的印刷位置。丝网印刷机构12印刷好的承载器10由承载器运送机构8运送到下游侧。具体地，承载器运送机构8将单片基板11连同承载器10 —起送至丝网印刷机构12上的相应印刷位置，并将印刷好的单片基板11连同承载器10 —起从印刷位置送出。第二 Z轴工作台6具有置于承载器运送机构8与基台板fe之间的水平基台板6a。 基台板6a通过使用升降电机6b作为驱动源的Z轴升降机构提升和下降。下接收部7设置在基台板6a的上表面上。多个接触构件7a布置在下接收部7的上表面上，以与承载器10 上单片基板11的布局相对应。通过致动第二 Z轴工作台6，接触构件7a与下接收部7—起被提升。上面的接触构件7a与被保持在承载器10上的各单片基板11的下表面接触，从而使单片基板从承载器10升起。真空抽吸孔(图中省略)设置在接触构件7a的上表面中。 单片基板11由接触构件7a通过抽吸而保持，从而保持单片基板11的水平位置。夹紧机构9位于承载器运送机构8的上表面上。夹紧机构9具有沿着水平方向对称布置的两个夹紧构件9a。驱动机构9b使其中一个夹紧构件9a在Y方向上前进或后退， 从而夹紧并固定承载器10的两侧(还参见图3(a)和(b))。现在参照图4(a)和(b)描述作为印刷对象的单片基板11和用于处理单片基板11 的承载器10。如图4(a)所示，通过使长方形的金属板的两端沿向下方向弯曲，承载器10被制作成承载器运送机构8能够执行运送的形状。单独地安装有单片基板11的多个工件安装部IOa以预定的布局0X5的矩阵)布置在承载器10上。单片基板11是用于制造半导体封装如BGA的小尺寸、矩形(正方形)的单片基板。为了在一个作业工序中将多个单片基板11作为印刷对象，单片基板11在保持分别位于形成在承载器10中的多个工件安装部 IOa上的状态下被处理。用于确定各单片基板11的位置的工件基准标记Ilm设置在每个单片基板11的对角位置。如图4(b)所示，每个工件安装部IOa形成为与每个单片基板11的平面形状相当的方形形状。由于每个单片基板11的下表面由相应的接触构件7a接收，因此工件安装部 IOa的形状形成为使得每个工件安装部的底部具有孔10b。用于支撑每个单片基板11的下表面的工件支撑表面IOc沿着每个孔IOb的边沿设置。单片基板11由各工件安装部IOa以如下方式支撑每个单片基板11的下表面的边缘由相应的工件支撑表面IOc从下面支撑。现在描述位于承载器定位部1上方的提升位置的丝网印刷机构12。在图1、2、3 (a) 和3(b)中，掩模板14在由掩模保持器(图中省略)保持的掩模框架13中伸展。空穴部15 形成在掩模板14中，空穴部15的形状形成为使得在掩模板的上表面中形成凹陷并在下表面上的对应位置处形成向下的突出部。如图3(a)和3(b)所示，空穴部15中形成有图案孔 15a,图案孔1 用于使每个单片基板11的印刷连接盘Ila印刷有膏剂。此外，用于确定各图案孔15a的位置的一对掩模基准标记Hm形成在掩模板14的下表面上、空穴部15附近的对角位置。如图5所示，设置在掩模板14的空穴部15中的各图案孔15a的位置对应于为各单片基板11设置的每个印刷连接盘Ila上的膏剂印刷位置。多个图案孔1 构成用于用
5膏剂印刷各单片基板11的印刷图案。具体地，分配给一个单片基板11的印刷图案形成在空穴部15中。通过如下方式用膏剂对布置在承载器10上的多个单片基板11进行丝网印刷将单片基板11单独地定位在空穴部15的相应下表面上并顺序使单片基板11与空穴部的相应下表面接触。首先，使位于承载器10的工件安装部IOa上的单片基板11通过相应的接触构件 7a从下表面侧上升(由箭头“b”表示)。接触构件7a在单片基板与相应的工件支撑表面 IOc分离的状态下通过抽吸保持相应的单片基板11，并固定单片基板11的水平位置。接下来，致动承载器定位部1，从而将待印刷的单片基板11水平地定位到空穴部15。进而，通过致动第一 Z轴工作台5，提升单片基板11，从而使单片基板11与空穴部15的下表面接触。要布置有多个单片基板11的承载器10构造成具有工件安装部10a，工件安装部 IOa包括孔IOb和工件支撑表面10c，例如本实施例描述的那样。此外，可以使用具有各种功能的承载器，例如具有从下面支撑单片基板11的功能的承载器10和具有固定每个单片基板的水平位置的功能的承载器10。当承载器10本身具有接收功能和水平位置固定功能时，接触构件7a就变得不必要。刮板单元16设置在掩模板14上方的提升位置。刮板单元16构造成，用于使一对对置的刮板19上升和下降的两个刮板升降机构18设置在水平板17上。通过致动刮板升降机构18，使刮板19上升或下降，从而使其与掩模板14的上表面接触。由刮板移动电机 20可旋转地致动的进给螺杆21与固定到板17的下表面中的螺母22螺纹接合。通过致动刮板移动电机20，使刮板19连同板17 —起沿着Y方向水平移动。如图2所示，导轨沈沿着Y方向(参见图幻铺设在设置于各垂直框架M上的各托架25上。可滑动地嵌合到各导轨沈的滑块27联接到板17的两端。从而，刮板单元16能够沿着Y方向滑动。在图2中，导轨30沿着Y方向铺设在各垂直框架M上。可滑动地嵌合到各导轨 30的滑块31通过各托架29a联接到头X轴工作台四。从而，头X轴工作台四能够在Y方向(参见图幻上滑动。通过由螺母33、进给螺杆32和可旋转地致动进给螺杆32的头移动电机(图中省略)构建的头Y轴移动机构观，头X轴工作台四在Y方向(参见图3)上水平移动。如图1和2所示，头X轴工作台四装备有照相机头单元23。照相机头单元23包括用于从上方捕获由承载器10保持的单片基板11的图像的工件识别照相机23a和用于从掩模板14的下表面捕获掩模板14的图像的掩模识别照相机23b。通过致动头Y轴移动机构观和头X轴工作台四，使照相机头单元23移动，从而使工件识别照相机23a和掩模识别照相机2 移动，以向掩模板14与承载器10之间的间隔前进。工件识别照相机23a捕获形成在相应单片基板11上的工件基准标记llm(参见图 4)的每个图像，识别处理部43(图6)对成像结果进行识别处理，从而检测印刷连接盘Ila 的位置。掩模识别照相机2 捕获形成在掩模板14上的掩模基准标记Hm(参见图3(a)) 的图像。识别处理部43(图6)对成像结果进行识别处理，从而检测空穴部15中的图案孔 15a的位置。当照相机头单元23不识别单片基板11和掩模板14时，照相机头单元23位于从承载器定位部1上方的提升位置侧向退回的位置，如图1所示。现在参照图6描述控制系统的构造。在图6中，控制部40根据存储在存储部41 中的操作程序、处理程序和各种类型的数据，控制下面描述的各个部分。由承载器10保持的单片基板11作为丝网印刷处理的对象。机构驱动部42由控制部40控制，从而致动承载器运送机构8、承载器定位部1和丝网印刷机构12。识别处理部43对与工件识别照相机23a捕获的图像有关的数据进行识别处理，从而识别工件基准标记Ilm的位置并检测单片基板11的位置。因此，工件识别照相机23a和识别处理部43构成光学地识别设置在作为工件的单片基板11上的工件基准标记Ilm的工件识别部。识别处理部43对与掩模识别照相机2 捕获的图像有关的数据进行识别处理， 从而识别掩模基准标记Hm的位置并检测空穴部15的位置。因此，掩模识别照相机2 和识别处理部43构成光学地识别设置在掩模板14上的掩模基准标记Hm的掩模识别部。根据掩模识别部的识别结果和工件识别部的识别结果，控制部40控制承载器定位部1。位于承载器10上的用接触构件7a通过抽吸而保持的单片基板11可以单独地定位到从掩模板14的下表面突出的空穴部15。具体地，之前已经描述过的掩模识别部、工件识别部、承载器定位部1和控制部40构成使位于在掩模板14下面的承载器10上的单片基板 11单独地定位到空穴部15的定位部分。现在通过参照图7和8解释丝网印刷方法，丝网印刷装置通过该丝网印刷方法使承载器10所保持的多个单片基板11印刷有元件连结膏剂。在该实施例中，通过使单片基板11顺序地、单独地与具有分配给一个单片基板11的空穴部15的掩模板14接触，来进行丝网印刷。首先，如图7(a)所示，由承载器10保持的多个单片基板11连同承载器10—起沿着承载器运送机构8的运送轨8a被送至丝网印刷机构12的印刷位置，即，位于掩模板14 下方的位置(承载器送入工序)。接下来，如图7(b)所示，使下接收部7提升，从而通过接触构件7a使由承载器10保持的相应单片基板11升起。接触构件7a通过抽吸保持相应的单片基板11。随后，将位于承载器10上的单片基板11单独地定位到掩模板14的空穴部15 (定位工序)。与定位工序有关的处理按照下述来进行。具体地，如图7(c)所示，使照相机头单元23前进至掩模板14与承载器10之间的位置。照相机头单元利用掩模识别照相机2 捕获设置在掩模板14上的掩模基准标记Hm的图像，从而光学地识别掩模基准标记。此外， 工件识别照相机23a捕获设置在相应单片基板11上的工件基准标记Ilm的图像，从而光学地识别设置在单片工件基板11上的工件基准标记11m。控制部40根据掩模基准标记Hm的识别结果和工件基准标记Ilm的识别结果来控制承载器定位部1，从而使单片基板11水平移动并使相应的单片基板11水平定位到空穴部15。随后，致动第一 Z轴工作台5，从而提升承载器10和下接收部7 (由箭头“C”表示)， 如图7(d)所示。由此，使单片基板11从下表面侧与相应的空穴部15接触(工件接触工序)。从而，如图8(a)所示，图案孔1 位于每个单片基板11的上表面上的印刷连接盘 Ila上的位置。使刮板19沿刮擦方向(由箭头“d”表示)在供应有膏剂34的空穴部15上滑动。如图8(b)所示，空穴部15中的图案孔1 填充有膏剂34。执行包括致动第一 Z轴工作台5以使单片基板11下降的板释放操作(如箭头“e”所示)，从而单片基板11通过印刷图案印刷有膏剂34，如图8 (c)所示(印刷工序)。随后，对另一待印刷的单片基板11重复执行图7(c)至8(c)所示的操作。在对多
7个单片基板11顺序地重复执行丝网印刷的过程中，膏剂34通过从掩模板14的下表面突出的空穴部15印刷。因此，印刷操作可以连续地反复执行，而不会出现印刷好的单片基板11 的上表面上的膏剂34接触并粘附到掩模板14的下表面时可能导致的故障。工件识别照相机23a可以为每个针对一个单片基板11的印刷操作捕获单片基板 11的图像。或者，也可以通过伴随照相机头单元23的前进的一个成像操作来捕获全部单片基板11的图像。只要如上所述的用膏剂34印刷全部单片基板11的操作已经结束，就将印刷好的单片基板11连同承载器10 —起从印刷位置送出(承载器送出工序)。如上所述，本发明针对以位于承载器10上的多个承载器10为对象的丝网印刷而做出。在印刷操作期间，具有形成为分配给相应承载器10的印刷图案的空穴部15设置在掩模图案14上。位于各承载器10上的单片基板11单独地定位到空穴部15并顺序地被印刷。结果，可以消除位置误差的出现机率，当多个单片基板11通过一个操作定位在掩模板 14上时，因各单片基板11的位置上的不同，可能出现这种位置误差。因此，当需要高度位置精度的类型的工件作为印刷对象时，可以确保所需的印刷位置精度。本专利申请基于2009年8月6日提交的日本专利申请(JP-2009_1^995)，这里将其全部公开内容引入作为参考。工业实用性本发明的丝网印刷装置和丝网印刷方法具有如下优点在需要高度定位精度的类型的工件作为对象时，能够确保所需的印刷位置精度。该丝网印刷装置和丝网印刷方法在使由承载器保持的单片工件印刷有焊糊和类似导电膏剂的膏剂的丝网印刷等领域中是有
用的。
附图标记和符号说明
1承载器定位部
8承载器运送机构
10承载器
IOa工件安装部
11单片基板
Ilm工件基准标记
12丝网印刷机构
14掩模板
14m掩模基准标记
15空穴部
15a图案孔
权利要求
1.一种丝网印刷装置，使位于承载器上的多个工件顺序地、单独地从掩模板的下表面侧与掩模板接触，并使刮板在供应有膏剂的掩模板上执行滑动动作，从而使工件印刷有膏剂，该印刷装置包括空穴部，设置成从掩模板的下表面向下突出，并具有分配给单一工件的印刷图案； 承载器运送机构，将工件连同承载器一起送入丝网印刷机构的印刷位置，并将印刷好的工件连同承载器一起送出印刷位置；和定位部分，将位于设置在掩模板下方的位置处的承载器上的工件单独地定位到空穴部。
2.根据权利要求1的丝网印刷装置，其中，所述定位部分包括 掩模识别部，光学地识别设置在掩模板上的掩模基准标记；工件识别部，光学地识别设置在各工件上的工件基准标记； 承载器定位部，使承载器保持并定位在预定位置；和控制部，根据掩模识别部的识别结果和工件识别部的识别结果，控制承载器定位部。
3.一种丝网印刷方法，用于通过使位于承载器上的多个工件顺序地、单独地与具有空穴部的掩模板的下表面接触而使所述多个工件印刷有膏剂，空穴部从掩模板的下表面向下突出并具有分配给各单一工件的印刷图案，所述方法包括承载器送入工序，将工件连同承载器一起送入丝网印刷机构的印刷位置； 定位工序，将置于承载器上的工件单独地定位到空穴部； 工件接触工序，使工件与空穴部的下表面接触；印刷工序，使刮板在供应有膏剂的掩模板上滑动，从而通过印刷图案使工件印刷有膏剂；和承载器送出工序，将印刷好的工件连同承载器一起运离印刷位置。
4.根据权利要求3的丝网印刷方法，其中，定位工序包括光学地识别设置在掩模板上的掩模基准标记和为各工件设置的工件基准标记，并根据掩模基准标记的识别结果和工件基准标记的识别结果来控制将承载器保持并定位到预定位置的承载器定位部。
全文摘要
本发明提供了丝网印刷装置和丝网印刷方法，在需要高定位精度的工件的情况下，可以获得所需的印刷位置精度。在对由承载器(10)保持的多个单片基板(11)的丝网印刷中，掩模板(14)设置有空穴部(15)，其中形成有对应于一个单片基板(11)的印刷图案，通过照相机头单元(23)捕获掩模板(14)和各单片基板(11)的图像以识别位置，并且基于识别结果，由承载器(10)保持的单片基板(11)被分别定位以对应于空穴部(15)，从而顺序执行印刷。由此，可以避免多个单片基板(11)同时相对于掩模板(14)定位时，因各单片基板(11)的位置不同而引起的定位误差。
文档编号H05K3/34GK102355996SQ20108001211
公开日2012年2月15日 申请日期2010年7月13日 优先权日2009年8月6日
发明者田中哲矢 申请人:松下电器产业株式会社