專利名稱：絲網(wǎng)印刷裝置及絲網(wǎng)印刷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在板件上印刷膏狀焊料的絲網(wǎng)印刷裝置及絲網(wǎng)印刷方法。
背景技術(shù)：
采用絲網(wǎng)印刷的方法作為用于將電子零件焊接到板件上的焊料供應(yīng)方法是已知的。在該方法中，利用了一種絲網(wǎng)印刷裝置，其具有絲網(wǎng)印刷機(jī)構(gòu)，其中膏狀焊料通過(guò)設(shè)置在掩模板中的圖案孔印刷在板件的電極表面上，而且其中在使板件接觸掩模板的下表面的情況下，涂刷器在掩模板的上表面上滑動(dòng)(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)JP-A-8-11283/(1996))。
為了保持絲網(wǎng)印刷的良好印刷質(zhì)量，就要求可靠地在圖案孔中填充膏狀焊料的良好填充性能，以及在填充膏狀焊料之后從板件下表面移除掩模板時(shí)不損壞形狀而能從圖案孔中移除膏狀焊料的良好可移除性。因此，在絲網(wǎng)印刷操作中，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試，以在將板件從掩模板移除時(shí)根據(jù)所用焊料性質(zhì)優(yōu)化操作速度和操作模式。例如，根據(jù)專利文獻(xiàn)JP-A-8-11283，從掩模板移除板件的速度設(shè)定得較低，直到板件完全從掩模板移除為止。
從電子零件使用目的多樣化和環(huán)保的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，迄今為止不同種類的焊料已經(jīng)在近來(lái)用于焊接電子零件。也就是說(shuō)，由于環(huán)保的需要，幾乎不含任何有害焊料成分的無(wú)鉛焊料已得到廣泛使用。另一方面，車載用(on-vehicle)焊料例如丙烯酸焊料已經(jīng)用在車載電子設(shè)備中。
在使用過(guò)程中，即使是在將焊料從一個(gè)點(diǎn)取出并連續(xù)使用的情況下，由于相比于迄今為止使用的焊料而言，隨時(shí)間流逝焊料的劣化進(jìn)展得較快，所以這種焊料的性質(zhì)有所改變。由于這個(gè)原因，即使是在事先根據(jù)焊料的性質(zhì)優(yōu)化移除操作模式的情況下，可能發(fā)生移除過(guò)程中的失敗，這是因?yàn)槿绻S時(shí)間流逝產(chǎn)生的劣化引起了性質(zhì)變化(例如粘度增加)時(shí)，移除操作模式就不能與最適宜的模式一致。如上所述，在根據(jù)背景技術(shù)的絲網(wǎng)印刷中，出現(xiàn)的問(wèn)題是當(dāng)使用易于隨時(shí)間而變化的焊料時(shí)難于保證良好的可移除性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供絲網(wǎng)印刷裝置和絲網(wǎng)印刷方法，其中即使在使用了易于隨時(shí)間而變化的焊料的情況下，也能保證良好的可移除性和穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的絲網(wǎng)印刷裝置是一種用于將板件與其中形成有通孔的掩模板的下表面形成接觸并且通過(guò)通孔在板件上印刷膏狀焊料的絲網(wǎng)印刷裝置，包括用于支承和固定該板件的板件支承部；用于上下移動(dòng)板件支承部從而將板件從掩模板的下表面分離的移除單元；以及用于控制該移除單元的移除控制單元，其中移除控制單元控制移除單元，使得在從板件與掩模板下表面接觸的狀態(tài)到板件上表面和掩模板下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移所述板件支承部，該預(yù)定值設(shè)定在掩模板厚度的一半至掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在沖程之后以高于第一移除速率的第二移除速率下移板件支承部。
根據(jù)本發(fā)明的絲網(wǎng)印刷方法是一種用于將板件與其中形成有通孔的掩模板的下表面形成接觸并且通過(guò)通孔在板件上印刷膏狀焊料的絲網(wǎng)印刷方法，包括步驟使板件與掩模板的下表面接觸(掩模安裝步驟)；在安裝的掩模板上移動(dòng)涂刷器，從而將焊料填充在通孔中(填充步驟)；以及從掩模板的下表面移除板件(移除步驟)，其中移除步驟以這樣方式進(jìn)行，在從板件與掩模板下表面接觸的狀態(tài)到板件上表面和掩模板下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移板件支承部，該預(yù)定值設(shè)定在掩模板厚度的一半至掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在沖程之后以高于第一移除速率的第二移除速率下移板件支承部。
根據(jù)本發(fā)明，用于從掩模板的下表面移除板件的移除步驟以此方式進(jìn)行，其中在從板件與掩模板下表面接觸的狀態(tài)到板件上表面和掩模板下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移板件支承部，該預(yù)定值設(shè)定在掩模板厚度的一半至掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在沖程之后以高于第一移除速率的第二移除速率下移板件支承部。因而，即使是使用了易于隨時(shí)間改變的焊料的情況，也可以保證良好的可移除性和穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲網(wǎng)印刷裝置的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲網(wǎng)印刷裝置的側(cè)視圖；圖3A至3E是用于解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲網(wǎng)印刷裝置的絲網(wǎng)印刷操作的視圖；圖4A至4D是用于解釋包括在本發(fā)明實(shí)施例的絲網(wǎng)印刷操作中的移除操作的視圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。參照?qǐng)D1和2，將描述絲網(wǎng)印刷裝置的結(jié)構(gòu)。絲網(wǎng)印刷裝置具有使板件接觸形成有通孔的掩模板的下表面并且通過(guò)該通孔將膏狀焊料印刷在板件上的功能。圖1中，板件定位部1構(gòu)造成使得Y軸平臺(tái)2、X軸平臺(tái)3、θ軸平臺(tái)4和Z軸平臺(tái)5層疊。用于支承和固定板件7作為印刷主體的板件支承部6設(shè)置在Z軸平臺(tái)5上。板件支承部6上的板件7由夾持器8夾持。
如圖2所示，θ軸平臺(tái)4具有旋轉(zhuǎn)板4a，其基于軸部16圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)θ角。當(dāng)θ軸電機(jī)15通過(guò)傳送帶17驅(qū)動(dòng)軸部16旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)板4a圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)θ角。Z軸平臺(tái)5具有由滑動(dòng)軸18引導(dǎo)上下移動(dòng)的提升板5a。豎直設(shè)置的絲杠21與固定到提升板5a得螺母22螺紋接合。絲杠21由Z軸電機(jī)19通過(guò)蝸桿機(jī)構(gòu)20驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)Z軸電機(jī)19被驅(qū)動(dòng)時(shí)，提升板5a上下移動(dòng)，從而板件支承部6上的板件7上下移動(dòng)。
Z軸電機(jī)19由Z軸驅(qū)動(dòng)部23驅(qū)動(dòng)。Z軸驅(qū)動(dòng)部23由控制部24控制。將在下文中描述的移除操作模式保存在移除模式存儲(chǔ)部25中。當(dāng)控制部24基于移除操作模式在絲網(wǎng)印刷操作中控制Z軸驅(qū)動(dòng)部23時(shí)，用于從掩模板12移除板件7的移除操作可以按照預(yù)定操作模式進(jìn)行。因而，Z軸電機(jī)19、絲杠21、螺母22和Z軸驅(qū)動(dòng)部23構(gòu)成移除單元，用于上下移動(dòng)板件支承部6，從而將板件7從掩模板12的下表面移除，而控制部24構(gòu)成用于控制移除單元的移除控制單元。
絲網(wǎng)印刷部10設(shè)置在板件定位部1上方。絲網(wǎng)印刷部10具有保持在框架形狀的固定器11中的掩模板12。涂刷器單元13設(shè)置在掩模板12上方，使得涂刷器單元13可以借助涂刷器移動(dòng)平臺(tái)(未示出)在Y向上移動(dòng)。如圖1所示，涂刷器單元13具有一對(duì)借助汽缸15上下移動(dòng)的涂刷器14。當(dāng)汽缸15在板件7與掩模板12下表面形成接觸的狀態(tài)下被驅(qū)動(dòng)時(shí)，涂刷器14下移，從而涂刷器14的下端部與掩模板12的上表面形成接觸。
接著參照?qǐng)D3A至3E，將描述絲網(wǎng)印刷操作。在此執(zhí)行的絲網(wǎng)印刷是膏狀焊料的印刷，以便在板件7上形成焊料凸點(diǎn)(solder bumps)。使用了具有以高密度形成的圖案孔12a(通孔)的薄掩模板12。由于這種類型掩模板，使得印刷非常困難。特別是在涂刷之后的移除操作中，難以在整個(gè)板件范圍上執(zhí)行均勻移除。
也就是說(shuō)，因?yàn)閳D案孔是高密度形成的，所以移除時(shí)的粘著性較高。另一方面，在下移板件的移除操作時(shí)，由于掩模板本身如此之薄以至于易于彎曲，所以掩模板易于被下拉。結(jié)果是，在板件的外周部和板件的中心部之間產(chǎn)生了移除同步差，從而難以優(yōu)化均勻的移除條件。該實(shí)施例中所示的絲網(wǎng)印刷應(yīng)用于這種用于形成焊料凸點(diǎn)的困難的絲網(wǎng)印刷上，從而通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)保持良好且均勻的可移除性。
首先，如圖3A所示，板件支承部6上的板件7由夾持器8夾持，從而得以固定。驅(qū)動(dòng)Z軸平臺(tái)5，使得板件支承部6向上移動(dòng)。結(jié)果，板件7上移而與掩模板12的下表面形成接觸(掩模安裝步驟)。這時(shí)，板件7的上表面上移到比掩模板12下表面的正常高度位置高出預(yù)定搖擺幅度(tossmargin)h的位置，從而將板件7和掩模板12之間的接觸狀態(tài)設(shè)定成板件7的上表面被上推(toss up)。
接著，如圖3B所示，涂刷器14接觸到掩模板12。涂刷器14在膏狀焊料9施加到掩模板12上的情況下水平移動(dòng)。通過(guò)涂刷操作，如圖3C所示，焊料9被填充到每個(gè)圖案孔12a中(填充步驟)。
接著，進(jìn)行移除步驟。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)Z軸平臺(tái)5使得板件支承部6下移。板件7從掩模板12的下表面移除，同時(shí)將填充在圖案孔12a中的焊料9沉積在板件7上。這時(shí)，如圖3D所示，在板件7的外周部開(kāi)始板件7與掩模板12的彼此分離。在開(kāi)始移除外周部的狀態(tài)下，板件7的中心部仍然粘附于掩模板12上。
當(dāng)板件支承部6進(jìn)一步下移時(shí)，如圖3E所示進(jìn)行板件7整個(gè)范圍上的移除。也就是說(shuō)，掩模板12從板件7的上表面逐步移除(移除步驟)。因此，完成了通過(guò)圖案孔12a在板件7的上表面上印刷焊料9的絲網(wǎng)印刷操作。
下面參照?qǐng)D4A至4D，將描述包括在絲網(wǎng)印刷操作中的移除操作的操作模式。圖4A示出了在移除操作中通過(guò)Z軸電機(jī)19驅(qū)動(dòng)的板件支承部6的速率模式。圖4A中，基于示出當(dāng)板件支承部6下移時(shí)的下降量的下降沖程S和下降速率V(移除速率)之間的關(guān)系，限定移除操作模式。
正如移除操作模式所示，在絲網(wǎng)印刷方法的移除步驟中，下降速率作為第一下降速率V1(第一移除速率)被設(shè)定成低速率(例如，大約0.1mm/s)，使得板件支承部6緩慢下移，直到移除操作開(kāi)始之后下降沖程達(dá)到初始沖程S1(其將在下文描述)。當(dāng)下降沖程到達(dá)初始沖程S1時(shí)，下降速率一次返回到零，然后又增加，使得板件支承部6以高于第一下降速率V1的第二下降速率V2(第二移除速率)(例如大約5mm/s)下移。因此，板件支承部6下移后一個(gè)沖程S2并停止在下降位置。
也就是說(shuō)，在從如圖4B所示的焊料填充在圖案孔12a的狀態(tài)到板件7的上表面從掩模板12的下表面分離初始沖程S1的狀態(tài)的沖程期間，焊料9以低速率(第一下降速率V1)下降。這時(shí)，根據(jù)掩模板12的厚度t設(shè)定初始沖程S1。在該實(shí)施例中，將初始沖程S1設(shè)定為厚度t的一半至厚度t的兩倍的范圍內(nèi)(優(yōu)選的是，在厚度t的一半至厚度t的9/10的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是，在厚度t的2/3至厚度t的3/4的范圍內(nèi))。
由于板件7的下降速率在初始沖程S1中是0.1mm/s量級(jí)的低速率，焊料9的處于接觸圖案孔12a的側(cè)壁表面的一部分顯示出堅(jiān)固的保留在圖案孔12a中的趨勢(shì)，同時(shí)焊料9的該部分在板件7下降開(kāi)始之后沉積在圖案孔12a的側(cè)壁表面上，如圖4C所示。焊料9的該殘余部分通過(guò)受拉伸而垂下的膏狀焊料9連接到焊料9的印刷到板件7上表面上并與板件7一起下降的一部分。該趨勢(shì)很少受到焊料9性質(zhì)的影響，從而焊料9在較寬粘度范圍上都顯示這種趨勢(shì)。
圖4D示出了后一沖程S2中的焊料9的狀態(tài)。也就是說(shuō)，由于在圖4A的時(shí)序中下降速率從作為較低速率的第一下降速率V1迅速增加到第二下降速率V2，在圖4C中一部分沉積到圖案孔12a的側(cè)壁表面上并連接到焊料9在板件7上的一部分的焊料9通過(guò)在增加速率時(shí)的脈沖的拉伸力被扯斷。結(jié)果，執(zhí)行移除，使得在圖4B中填充在圖案孔12a中的大部分焊料9與板件7一起下降，同時(shí)焊料9的另一部分保持在圖案孔12a的側(cè)壁表面上。
也就是說(shuō)，在移除操作模式中，移除單元得到控制，從而在從板件7與掩模板12的下表面接觸的狀態(tài)到板件7的上表面從掩模板12下表面分離預(yù)定距離(設(shè)定為在從掩模12厚度的一半至掩模12厚度的兩倍的范圍內(nèi))的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移板件支承部6，然后，板件支承部6以高于第一移除速率的第二移除速率下移。
因而，即使在用于印刷的焊料9的粘度隨時(shí)間而改變的情況時(shí)，可移除性也很少受到粘度狀態(tài)的影響。任何情況下都將可移除性保持在容許的范圍內(nèi)。因而，即使是使用了易于隨時(shí)間改變的焊料的情況，例如無(wú)鉛焊料或丙烯酸焊料，也可以保證良好的可移除性和穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。
盡管從生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間(tact time)方面看將初始沖程S1設(shè)定得盡可能小是有利的，但優(yōu)選的是，板件7和掩模板12下表面之間的距離不小于特定值，從而盡可能充分地防止通過(guò)如上所述扯掉處于連接狀態(tài)的焊料9而印刷的焊料9的形狀的損失。因此，實(shí)踐中，在將所容許的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間和所需的印刷質(zhì)量互相比較同時(shí)進(jìn)行考慮之后決定初始沖程S1。
本申請(qǐng)基于2004年2月20日提交的日本專利申請(qǐng)No.2004-044275，并要求其優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引用作為參考。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的絲網(wǎng)印刷裝置和絲網(wǎng)印刷方法具有可以確保良好可移除性和穩(wěn)定的印刷質(zhì)量的效果。它們對(duì)于將易于隨時(shí)間而改變的焊料印刷在板件上的用途是有用的。
權(quán)利要求
1.一種絲網(wǎng)印刷裝置，用于使板件與其中形成有通孔的掩模板的下表面形成接觸并且通過(guò)所述通孔在板件上印刷膏狀焊料，該裝置包括用于支承和固定所述板件的板件支承部；用于上下移動(dòng)所述板件支承部從而將所述板件從所述掩模板的所述下表面分離的移除單元；以及用于控制所述移除單元的移除控制單元，其中所述移除控制單元控制所述移除單元，使得在從所述板件與所述掩模板所述下表面接觸的狀態(tài)到所述板件上表面和所述掩模板的所述下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移所述板件支承部，該預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的一半至所述掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在所述沖程之后以高于所述第一移除速率的第二移除速率下移所述板件支承部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷裝置，其中在所述板件的所述上表面和所述掩模板的所述下表面之間的距離達(dá)到所述預(yù)定值之后，移除速率一次返回到零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷裝置，其中所述焊料是易于隨時(shí)間而變化的無(wú)鉛焊料或丙烯酸焊料。
4.一種絲網(wǎng)印刷方法，用于使板件與其中形成有通孔的掩模板的下表面形成接觸并且通過(guò)所述通孔在所述板件上印刷膏狀焊料，包括步驟使所述板件與所述掩模板的所述下表面接觸(掩模安裝步驟)；在所述安裝的掩模板上移動(dòng)涂刷器，從而將焊料填充在所述通孔中(填充步驟)；以及從所述掩模板的所述下表面移除所述板件(移除步驟)，其中所述移除步驟以這樣方式進(jìn)行，在從所述板件與所述掩模板所述下表面接觸的狀態(tài)到所述板件上表面和所述掩模板的所述下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的沖程期間，以第一移除速率下移所述板件支承部，該預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的一半至所述掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在所述沖程之后以高于所述第一移除速率的第二移除速率下移所述板件支承部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中在所述板件的所述上表面和所述掩模板的所述下表面之間的距離達(dá)到所述預(yù)定值之后，移除速率一次返回到零。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中一部分定位成與所述掩模板的所述通孔的側(cè)壁表面形成接觸的焊料和一部分印刷在所述板件的所述上表面上并與所述板件一起下降的焊料通過(guò)受拉伸而垂下的焊料彼此連接，直到所述板件的所述上表面和所述掩模板的所述下表面之間的距離達(dá)到所述預(yù)定值；以及當(dāng)移除速率增加到所述第二移除速率時(shí)扯斷所述被連接的焊料。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述焊料是易于隨時(shí)間而變化的無(wú)鉛焊料或丙烯酸焊料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的一半至所述掩模板厚度的9/10的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的2/3至所述掩模板厚度的3/4的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述第一移除速率約為0.1mm/s。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述第二移除速率約為5mm/s。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的一半至所述掩模板厚度的9/10的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述預(yù)定值設(shè)定在所述掩模板厚度的2/3至所述掩模板厚度的3/4的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述第一移除速率約為0.1mm/s。
15.根據(jù)權(quán)利要求4的絲網(wǎng)印刷方法，其中所述第二移除速率約為5mm/s。
全文摘要
在將膏狀焊料通過(guò)掩模板(12)的通孔印刷在板件(7)上的絲網(wǎng)印刷中，從掩模板(12)的下表面移除板件(7)是以此方式進(jìn)行的，在從開(kāi)始移除板件(7)的狀態(tài)到從掩模板(12)移除板件(7)使得板件(7)上表面和掩模板(12)下表面之間的距離達(dá)到預(yù)定值的狀態(tài)的初始沖程(S1)期間以作為較低速率的第一下降速率(V1)下移板件(7)，該預(yù)定值設(shè)定在掩模板(12)厚度的一半至掩模板厚度的兩倍的范圍內(nèi)，并且在初始沖程(S1)之后以作為較高速率的第二下降速率(V2)下移板件(7)。因而，即使是使用了易于隨時(shí)間改變的焊料的情況，也可以保證良好的可移除性和穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。
文檔編號(hào)H05K3/34GK1922941SQ20058000554
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者大武裕治, 坂上隆昭, 田中哲矢 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社