JP2004273541A

JP2004273541A - Resin coater, method for filling underfiller, method for mounting semiconductor chip, semiconductor mounting board and electronic apparatus

Info

Publication number: JP2004273541A
Application number: JP2003058671A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tamura; 修一田村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin coater capable of feeding a stabilized quantity of resin onto a substrate. <P>SOLUTION: The resin coater comprises a valve type dispenser for forming a resin ball 61 at the tip part of a nozzle 181 and transferring the resin ball 61 onto a substrate, an image recognizing means having a section for imaging the resin adhering to the tip part of a nozzle 181, and a means for controlling discharge amount of resin from the nozzle 181 based on image data thus obtained. The coater performs dummy ejection prior to the start of main process, and a CCD camera measures the area of remaining resin 62 (area S<SB>1</SB>before discharge) and the area of a resin ball 61 at the tip part of the nozzle (area S<SB>2</SB>after discharge). Discharge quantity of resin is measured from the difference between the area S<SB>2</SB>after discharge and the area S<SB>1</SB>before discharge thus measured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂塗布装置、アンダーフィル材の充填方法、半導体チップの実装方法、半導体実装基板および電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品としての半導体チップと回路基板とのフリップチップ実装において、半導体チップと回路基板との間に、熱硬化性の樹脂（アンダーフィル材）を充填させることが従来から行なわれている。
このような実装構造は、一般に、アンダーフィル材充填構造と言われており、半導体チップと回路基板との間にアンダーフィル材としての樹脂が充填されているため、冷熱サイクルによってはんだ接合部に加わる熱応力を緩和でき、当該接合部の接続寿命を向上させることができる。
アンダーフィル材の充填方法としては、一般に、回路基板に形成された貫通孔を介して、回路基板の裏面から、エアー式のディスペンサにて充填させる方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような方法では、ノズルからの液だれが起こり易く、また、シリンジ内の水頭差により吐出条件を設定するのに工数がかかる等の問題点を有していた。特に、ノズルからの液だれは、充填装置の稼動状況に依存し易く、樹脂充填量が極端に多いワークが頻繁に発生することがあった。また、設定した条件も水頭差により変化していくため、オペレータが条件確認や条件修正を頻繁にしなければならないという問題点もあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２６１６６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安定した量の樹脂を基板上に供給することが可能な樹脂塗布装置を提供すること、該樹脂塗布装置を用いたアンダーフィル材の充填方法、半導体チップの実装方法を提供すること、また、前記塗布装置、前記方法により製造される半導体実装基板および電子機器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の樹脂塗布装置は、樹脂を吐出するノズルと、該ノズルへの前記樹脂の供給路の開閉を選択するバルブとを備え、前記ノズルの先端部に樹脂玉を形成し、当該樹脂玉を基板上に転写させて塗布するバルブ式のディスペンサと、
前記ノズルの先端部に付着している前記樹脂を撮像する撮像部を備える画像認識手段と、
撮像された画像データに基づいて前記樹脂の吐出量を算出する吐出量算出手段と、前記吐出量算出手段により算出された前記樹脂の吐出量とに基づいて、前記ノズルからの前記樹脂の吐出量を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
これにより、安定した量の樹脂を基板上に供給することが可能な樹脂塗布装置を提供することができる。
【０００７】
本発明の樹脂塗布装置では、前記画像認識手段により、前記樹脂を吐出する前の前記ノズルの先端部に予め付着している前記樹脂の投影面積を測定して得られたデータと、
前記樹脂を吐出させて前記ノズルの先端部に前記樹脂玉を形成した際に、前記ノズルの先端部に付着している前記樹脂玉の面積を測定して得られたデータとを用いて、
前記樹脂を前記ノズルから吐出する前と吐出した後とにおける、前記ノズルの先端部に付着している前記樹脂の面積差から、前記樹脂の吐出量を演算する演算手段を有していることが好ましい。
これにより、基板上に付与する樹脂の量をさらに安定化させることができる。
【０００８】
本発明の樹脂塗布装置では、前記演算手段により算出された前記樹脂の吐出量が、設定値の許容範囲内かどうかを判断し、許容範囲外であるときは、前記ディスペンサにおける前記樹脂の吐出量を変更し、前記樹脂の吐出量が許容範囲となるように制御することが好ましい。
これにより、基板上に付与する樹脂の量をさらに安定化させることができる。
【０００９】
本発明の樹脂塗布装置では、前記一連の動作を自動的に行うことが好ましい。
これにより、基板に対する樹脂の付与を連続して行うことができる。
本発明の樹脂塗布装置では、前記ノズルの先端部に付着している前記樹脂を捨て打ちするための捨て打ちユニットを備え、
本操作に先立ち、前記捨て打ちユニットにおいて、前記一連の動作により捨て打ちを行いつつ前記樹脂の吐出量の調整を行い、本操作における前記樹脂の吐出量を決定することが好ましい。
これにより、基板上に付与する樹脂の量をさらに安定化させることができる。
【００１０】
本発明の樹脂塗布装置では、前記ノズルの表面の少なくとも一部に、主としてフッ素系樹脂で構成された被膜が形成されていることが好ましい。
これにより、ノズルの外表面への樹脂の這い上がりを効果的に防止することができる。
本発明の樹脂塗布装置では、前記被膜は黒色または暗色のものであることが好ましい。
これにより、例えば、面積測定時におけるノズルでの反射光の発生を効果的に防止することができ、樹脂の面積をより正確に測定することができる。
【００１１】
本発明の樹脂塗布装置では、前記撮像部はＣＣＤカメラであることが好ましい。
これにより、ノズルの先端部に付着した樹脂の面積をより正確に測定することができる。
本発明の樹脂塗布装置では、前記ＣＣＤカメラを複数台備え、そのうち少なくとも２台が、互いに対向するように取り付けられていることが好ましい。
これにより、従来必要であった反射板が不要となる。また、従来のように反射板を用いた場合には、反射板表面のごみや傷が存在すると、ＣＣＤカメラに投影されたときに、２値化処理後にノイズと同様に黒と判断され、正確な面積を測定できないことがあるという問題点があったが、上記のような構成にすることにより、このような問題の発生を防止できる。
【００１２】
本発明の樹脂塗布装置では、前記樹脂はアンダーフィル材であり、配線基板と当該配線基板上に搭載された半導体チップとの隙間に充填されるものであることが好ましい。
これにより、配線基板と半導体チップとの間に、所定量のアンダーフィル材を充填させることができる。
【００１３】
本発明のアンダーフィル材の充填方法は、本発明の塗布装置を用い、半導体チップと配線基板との隙間に、アンダーフィル材を充填することを特徴とする。
これにより、配線基板と半導体チップとの間に、所定量のアンダーフィル材を充填させることができる。
本発明のアンダーフィル材の充填方法では、前記配線基板の、前記半導体チップが配された面とは反対の面側から前記アンダーフィル材を供給し、前記配線基板に形成された貫通孔を介して、前記半導体チップと前記配線基板との隙間に、前記アンダーフィル材を充填することが好ましい。
これにより、配線基板と半導体チップとの間に、アンダーフィル材を効率よく充填することができる。
【００１４】
本発明の半導体チップの実装方法は、本発明の塗布装置を用いて、半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィル材を充填させる工程を有することを特徴とする。
これにより、配線基板と半導体チップとの間に、所定量のアンダーフィル材を充填させることができる。
【００１５】
本発明の半導体チップの実装方法は、本発明の方法により、半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィル材を充填させる工程を有することを特徴とする。
これにより、配線基板と半導体チップとの間に、所定量のアンダーフィル材を充填させることができる。
【００１６】
本発明の半導体実装基板は、本発明の塗布装置を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い半導体実装基板が得られる。
本発明の半導体実装基板は、本発明の方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い半導体実装基板が得られる。
【００１７】
本発明の電子機器は、本発明の半導体実装基板を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の樹脂塗布装置では、ＸＹＺ軸方向に、前記ノズルを移動可能な移動手段を備えていることが好ましい。
これにより、基板に対して樹脂を効率よく付与することができる。
【００１８】
本発明の樹脂塗布装置では、前記ディスペンサは、複数個の前記ノズルを有する多連構造を有するものであることが好ましい。
これにより、基板に対して樹脂を効率よく付与することができる。
本発明の樹脂塗布装置では、前記ノズルの中空部の形状が略四角柱または略円柱形状であることが好ましい。
これにより、基板上に付与する樹脂の量をさらに安定化させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂塗布装置、アンダーフィル材の充填方法、半導体チップの実装方法、半導体実装基板および電子機器の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の樹脂塗布装置を、一例として半導体チップの実装におけるアンダーフィル充填装置として用いた場合を例に挙げて説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。また、本発明における半導体チップには、ベアチップ（個別のチップおよびウェハの双方）および半導体パッケージのいずれのものをも含む。
【００２０】
図１は、本発明の半導体チップの実装方法の工程を示す図（断面図）である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
図１（ａ）に示すように、配線基板（回路基板）４に実装される半導体チップ（半導体素子）１は、基板２と、基板２の一方の面２３側に設けられた複数個の端子３とを有している。
【００２１】
基板２は、例えば、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。基板２の厚さ（平均）は、特に限定されないが、通常、５０〜６５０μｍ程度とされる。また、基板２は、単層で構成されたもののみならず、複数の層の積層体で構成されたものでもよい。
この基板２の一方の面２３には、集積回路（図示せず）が形成され、この集積回路の配線パターンの一部に接触するように端子３が配設されている。配線パターンを形成する材料としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等の金属材料、前記金属材料のうち少なくとも１種を含む合金等の導電性材料が挙げられる。
【００２２】
なお、集積回路は、基板２の他方の面２４側に形成されていてもよく、面２３側および面２４側の双方に形成されていてもよい。また、基板２が複数の層の積層体で構成される場合には、集積回路は、基板２の内部に形成されていてもよい。
【００２３】
端子３は、ボールバンプやメッキバンプにて形成される。端子３をボールバンプにて形成する場合には、端子３を容易に形成することができるという利点があり、一方、端子３をメッキバンプにて形成する場合には、微細な形状の端子３を高精度で形成することができるという利点がある。
ボールバンプは、例えば、ワイヤボンディング法を用いる方法、予め製造した金属ボールを接合する方法等により形成することができる。
このボールバンプ（スタッドバンプ）の構成材料としてはＡｕが好適である。
【００２４】
一方、メッキバンプは、基板２の面２３に設けられた電極パッド（例えばＡｌ電極）上に、例えば下地層（ＵＢＭ）を形成し、その上に形成するようにする。このメッキバンプは、例えば、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法等により形成することができる。
【００２５】
この場合、下地層（ＵＢＭ）の構成材料としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕが好適であり、メッキバンプの構成材料としては、Ｃｕ、Ｎｉが好適である。
端子３は、それぞれ、ほぼ等しい厚さ（高さ）に設定されており、その厚さ（平均）は、特に限定されないが、例えば、１．０〜１５．０μｍ程度であるのが好ましい。また、端子３の横断面での面積（最大）は、特に限定されないが、例えば、５×１０^−３〜５×１０^−２ｍｍ^２程度であるのが好ましい。
【００２６】
このような半導体チップ１は、図１（ｂ）に示すように、複数個の端子４２を有する配線基板４に、接合材５を介して電気的、機械的に接続される。
配線基板４としては、例えば、セラミックス基板、積層基板、印刷基板等の各種のものを用いることができる。
また、接合材５の構成材料としては、例えば、半田または鉛フリー半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろう、黄銅ろう、アルミろう、ニッケルろうのようなろう材が好適に使用される。なお、ここで、鉛フリー半田とは、実質的に鉛を含まないか、または、鉛を含む場合でも、その含有量が極めて少ない半田のことを言う。また、前記半導体チップ１の端子３をろう材で構成する場合には、接合材５は省略することができる。
【００２７】
また、この配線基板４は、面２３側から面２４側に貫通する貫通孔４３を有している。
そして、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１と配線基板４との間に形成される間隙７、すなわち、半導体チップ１の基板２の面２３と配線基板４の面４１との間に形成される間隙７（以下、単に「間隙７」と言う。）に、アンダーフィル材６を充填して、封止する。これにより、間隙７への水分（湿気）の侵入防止、半導体チップ１と配線基板４との密着性（接合強度）の向上、半導体チップ１および配線基板４の保護等の効果が発揮される。
【００２８】
なお、ここでは、配線基板４の、半導体チップ１が実装される面４１とは反対側の面４４から、貫通孔４３を介してアンダーフィル材６が充填される。
アンダーフィル材６は、必要時に硬化させる。このアンダーフィル材６の硬化は、好ましくは加熱（例えば、１００〜１５０℃程度）により行われるが、その他、例えば、紫外線、電子線、放射線等の照射により硬化させる方法もある。
【００２９】
このようなアンダーフィル材６としては、主としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケトン樹脂等の熱硬化性樹脂、または、その前駆体（未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂）で構成されるものが使用されるが、特に、主としてエポキシ樹脂またはその前駆体で構成されるものが好ましい。エポキシ樹脂またはその前駆体を主材料とするアンダーフィル材６は、硬化前は流動性が高く、狭いギャップにも容易に充填されること、硬化後は、強固かつ優れた機械的特性を発揮するという点で優れ、また、取り扱いが容易であるという利点を有している。前記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型等）、ノボラック型エポキシ樹脂（フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等）、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、かかるエポキシ成分以外に、各種変性エポキシ樹脂、たとえば植物油変性エポキシ樹脂（ひまし油変性、亜麻仁油変性、大豆油変性エポキシ樹脂等）、ゴム変性エポキシ樹脂（ポリイソプレン変性、ポリクロロプレン変性、ポリブタジエン変性、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体変性エポキシ樹脂等）、ダイマー酸変性エポキシ樹脂等が適量範囲で添加されていてもよい。なお、これらは、１種類を単独で用いることもできるし、例えば融点の異なる２種類以上の樹脂を混合して用いることもできる。
【００３０】
また、アンダーフィル材６には、必要に応じて、硬化促進剤、フラックス剤、熱膨張係数の小さい無機材料（無機充填材）、ゴム粒子等の各種添加剤を添加することができる。
アンダーフィル材６が硬化促進剤を含有することにより、アンダーフィル材６をより短時間かつ確実に硬化させることができる。この硬化促進剤としては、例えば、フェノール樹脂、酸無水物、アミン化合物、イミダゾール化合物等が挙げられる。
【００３１】
アンダーフィル材６がフラックス剤を含有することにより、接合すべき端子３、４２同士以外の端子との間での短絡が生じるのを好適に防止することができる。このフラックス剤としては、例えば、ロジン系フラックス剤等が挙げられる。
アンダーフィル材６が前記無機材料を含有することにより、硬化後のアンダーフィル材６の熱膨張係数を、半導体チップ１や配線基板４の熱膨張係数に近づけることができる。この無機材料としては、例えば、炭酸カルシウム、石英粉、炭化シリコン、窒化シリコン等が挙げられる。
【００３２】
また、アンダーフィル材６がゴム粒子を含有することにより、硬化後のアンダーフィル材６における応力集中や歪み等を緩和することができる。このゴム材料としては、例えば、ブタジエンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
このようなことから、アンダーフィル材６が、硬化促進剤、フラックス剤、熱膨張係数の小さい無機材料やゴム粒子等を含有することにより、半導体チップ１と配線基板４との接続信頼性（接合信頼性）をより向上させることができる。
【００３３】
このようなアンダーフィル材６の塗布時における粘度（常温）は、３〜５０Ｐａ・ｓ程度であるのが好ましく、１０〜４０Ｐａ・ｓ程度であるのがより好ましい。アンダーフィル材６の粘度を前記範囲内の値とすることにより、付与すべきアンダーフィル材６が少量の場合であっても、後述するノズル１８１の先端部から適正な量のアンダーフィル材６を安定して付与することができる。
このようなアンダーフィル材６の間隙７への供給、充填に、本発明の樹脂塗布装置（樹脂充填装置）が用いられる。
【００３４】
次に、本発明の樹脂塗布装置（アンダーフィル充填装置）について説明する。
図２は、本発明の樹脂塗布装置の実施形態を示す上面図、図３は、図２に示す樹脂塗布装置の側面図、図４は、図２に示す樹脂塗布装置のブロック図、図５は、図２に示す樹脂塗布装置が備えるヘッド部の側面図である。
なお、以下の説明では、図２中紙面手前側を「上」または「上方」、紙面奥側を「下」または「下方」と言い、図３、図５の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００３５】
この樹脂塗布装置１０は、台座１１上に、巻きだしユニット１２と、巻き取りユニット１３と、基板位置検出ユニット１４と、基板押さえユニット１５と、基板加熱ユニット１６と、ディスペンサユニット２２と、捨て打ちユニット１９と、樹脂吐出量測定ユニット２０と、検査ユニット２１とを備える。
巻き出しユニット１２および巻き取りユニット１３は、それぞれ、リール１２１、１３１を有し、２つのリール１２１、１３１は、互いに台座１１を介して対向配置されている。巻き出しユニット１２のリール１２１には、半導体チップ１が実装された配線基板４が巻きつけられており、この配線基板４は、台座１１側に供給（巻き出）された後、巻き取りユニット１３のリール１３１に巻き取られるよう構成されている。すなわち、配線基板４は、図２および図３中、左側から右側に向かって搬送されるよう構成されている。
【００３６】
基板位置検出ユニット１４は、例えば、光センサ、ＣＣＤ等で構成される検出装置（検出手段）１４１を有しており、搬送されてきた配線基板４が適正な位置となっているか否かを確認する。
台座１１のほぼ中央部には、基板加熱ユニット１６が設けられている。基板加熱ユニット１６は、例えば、ヒートブロック、ペルチェ素子等で構成される加熱装置（加熱手段）１６１を有している。
【００３７】
配線基板４を加熱（加温）することにより、ノズル１８１側から半導体チップ１側へのアンダーフィル材６の供給や、間隙７におけるアンダーフィル材６の展開（充填）をより円滑かつ確実に行うことができる。配線基板４の加熱の温度（加熱温度）は、７５〜１２０℃程度であるのが好ましく、１００〜１２０℃程度であるのがより好ましい。
【００３８】
基板加熱ユニット１６の上方には、基板押さえユニット１５が備える基板押さえ部材１５１が設けられている。基板押さえ部材１５１は、図示しない駆動機構により、基板加熱ユニット１６に対して接近および離間する。
基板加熱ユニット１６の上方に搬送されできた配線基板４は、基板押さえ部材１５１と基板加熱ユニット１６とにより挟持、固定される。この状態で、間隙７へのアンダーフィル材６の供給、充填が行われる。
【００３９】
検査ユニット２１では、間隙７へのアンダーフィル材６の充填が適切になされたか否かを検査、確認する。この検査ユニット２１は、図３に示すように、配線基板４の下面側に設けられた発光素子（例えばＬＥＤ）２１１と、配線基板４を介して発光素子２１１と反対側に対向配置された受光素子（例えばＣＣＤ）２１２と、発光素子２１１をＸ−Ｙ方向へ移動操作する移動機構２１３とを有している。
【００４０】
発光素子２１１から配線基板４に照射された発光光（照射光）は、配線基板４を通過して受光素子２１２により受光される。受光素子２１２では、２値化画像認識による面積比判定を行い、これにより、間隙７へアンダーフィル材６が十分に充填されているか否かの他、アンダーフィル材６の充填量の多少を判定する。
ディスペンサユニット２２は、ディスペンサ（ディスペンサ本体）１７と、ディスペンサ１７を駆動させるための駆動手段（図示せず）とを有している
ディスペンサ１７は、アーム部１７１を有している。アーム部１７１の機械構造は、平衡軸の回転ジョイントを持ち、軸に直交する平面内で運動する構造とされており、台座１１に対して垂直方向からの作業に適したものとなっている。また、アーム部１７１の先端部には、例えば空圧シリンダ等の昇降機構を介してヘッド部１８が昇降自在に取り付けられている。すなわち、アーム部１７１の先端部に取り付けられたヘッド部１８は、ＸＹＺ軸方向に移動可能となっている。
【００４１】
ヘッド部１８は、ノズル１８１が下方に向けて開口するように取り付けられている。本実施形態では、ディスペンサ１７は、複数個のヘッド部１８を備えている。
また、ヘッド部１８は、上記のように、適正塗布位置で樹脂（アンダーフィル材）を充填させるためにＸＹＺ軸に移動可能となされているが、例えば、さらにＸＹテーブル等が設けられていてもよい。これにより、樹脂を塗布する際におけるノズル１８１の位置を微調整することができる。
ディスペンサ１７は、複数のヘッド部１８を有する多連構造とされている。図２および図３に示す例では、ディスペンサ１７は、２つのヘッド部１８を有している。ヘッド部１８を多連化することで、一度に多くの半導体チップに対して塗布を行うことができ高速タクトを実現することができる。
【００４２】
ところで、従来、アンダーフィル材を塗布するためのディスペンサとしては、エアー式のディスペンサが広く用いられてきた。このようなエアー式のディスペンサでは、ノズルからの液だれが起こり易い等の問題点を有していた。液だれを考慮して吐出アルゴリズムを組むと非常に手間がかかる。すなわち、配線基板へのアンダーフィル材の塗布量は、ディスペンサからのアンダーフィル材の吐出量から液だれ量を減じた値（ディスペンサからのアンダーフィル材の吐出量と液だれ量との差）となるが、この液だれはシリンジの水頭差や吐出サイクルの動作時間により変動するため、安定した塗布が難しい。なお、液だれ自体はブランジャー等により解決される場合もあるが、管内抵抗により吐出量が不安定になるというデメリットがある。
これに対し、本発明では、ディスペンサとして、図５に示すようなバルブ式のものを使用する点に特徴を有する。このようなバルブ式ディスペンサでは、液だれを無視できるため、ディスペンサ吐出量と、配線基板へのアンダーフィル材の塗布量とは実質的に等しくなり、安定して塗布を行うことができる。
【００４３】
以下、バルブ式ディスペンサの構成について詳細に説明する。
ヘッド部１８は、アンダーフィル材（樹脂）６が充填されるシリンジ１８２と、シリンジ１８２内部に配され、アンダーフィル材６を押し出すピストン部材１８３とを備え、ノズル１８１はシリンジ１８２に連結して配されている。ピストン部材１８３が上下することで、バルブ１８４が開放されるとともに、シリンジ１８２内に満たされた樹脂を所定の圧力（シリンジ圧力）で押し出してノズル先端部から吐出させる。
【００４４】
このときのシリンジ圧力は、特に限定されないが、０．１〜１００ｋＰａであるのが好ましい。シリンジ圧力を前記範囲内の値とすることで、樹脂を好適にノズルから吐出させることができる。これに対し、シリンジ圧力が低すぎると樹脂を押し出すことが困難となる。一方、シリンジ圧力が前記上限値を超えると、樹脂の吐出量が微量である場合において、吐出量の調整が困難となる。また、ピストン部材１８３の上下動にエアー圧を使用しているため、シリンジ圧力が高すぎると（ピストン部圧よりシリンジ圧が高くなると）、動作しなくなる。
【００４５】
また、ノズル１８１の開口部の平面形状は、配線基板４に形成された貫通孔４３と同様の形状であることが好ましい。これにより、アンダーフィル材６の充填を効率よく、かつ確実に行うことができる。ノズル１８１の中空部の具体的な形状は、特に限定されないが、略四角柱状または略円柱状であるのが好ましい。これにより、前述した効果がさらに顕著なものとなる。
【００４６】
さらに、ノズル１８１の表面の少なくとも一部（特にノズル１８１の先端部付近）には、疎水化処理が施されているのが好ましい。これにより、ノズル１８１上部（基端部）へのアンダーフィル材６の這い上がりを効果的に防止することができる。その結果、配線基板４へのアンダーフィル材６の供給量をさらに安定したものとすることができる。前記疎水化処理としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂等の撥水性材料（疎水性材料）で構成された被膜の形成等が挙げられるが、これらの中でも、特に、被膜の形成が好ましい。前記被膜の形成によれば、疎水化処理の効果を特に優れたものとすることができるとともに、ノズル１８１への疎水化処理をより容易に行うことができる。例えば、被膜がＰＴＦＥで構成されるものである場合、２００〜４００℃でのＰＴＦＥの焼き付けを行うことにより、被膜を好適に形成することができる。このように、比較的高い温度で焼き付けを行うことにより、形成される被膜の疎水性をさらに向上させることができる。このような条件で被膜の形成を行う場合、ノズル１８１は、ＳＫＨ等の合金で構成されたものであるのが好ましい。また、前記のような被膜が形成されている場合、当該被膜の色は黒色または暗色であることが好ましい。これにより、例えば、後述する画像認識による樹脂吐出量測定時におけるノズル１８１での反射光の発生を効果的に防止することができ、ノズル１８１先端に付着したアンダーフィル材６の面積（投影面積）をより正確に測定することができる。黒色の被膜は、例えば、黒染め等により好適に形成することができる。
【００４７】
また、疎水化処理は、ノズル１８１の先端から軸方向に沿って１０〜１５ｍｍ程度（特に、１０〜１３ｍｍ程度）の範囲に施されているのが好ましい。これにより、前記効果をさらに向上させることができる。
このようなノズル１８１の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、合金工具鋼等が挙げられる。
【００４８】
以上説明したような、巻き出しユニット１２、巻き取りユニット１３、基板位置検出ユニット１４、基板押さえユニット１５、基板加熱ユニット１６、ディスペンサユニット２２と、捨て打ちユニット１９、樹脂吐出量測定ユニット２０および検査ユニット２１は、それぞれ、図４に示すように、制御手段（制御部）３０に電気的に接続されており、当該制御手段３０は、樹脂塗布装置１０の各部の作動を制御する。
【００４９】
次に、このような樹脂塗布装置１０を用いて、アンダーフィル材６を塗布、充填する方法の一例、すわわち、アンダーフィル材の充填方法の一例について説明する。
図６は、ＣＣＤカメラによる画像認識の様子を模式的に示す図、図７は、ノズル先端に樹脂残りがある状態を示す断面図、図８は、ノズル先端に樹脂玉を形成した状態を示す断面図、図９は、アンダーフィル材を半導体チップに塗布する状態を示す工程図（断面図）、図１０は、配線基板へのアンダーフィル材の供給操作を示すフローチャートである。
【００５０】
本実施形態では、本工程（配線基板４へのアンダーフィル材６の塗布）に先立って、捨て打ちユニット１９において捨て打ちを行うとともに、樹脂吐出量測定ユニット２０において樹脂吐出量を測定し、アンダーフィル材６の塗布量が一定となるように、ノズルからの吐出量を決定している。
まず、ディスペンサ１７において、アーム部がＸＹ軸方向に移動することにより、ヘッド部１８が捨て打ちユニット１９の上に移動する。この間に、所定量のアンダーフィル材（樹脂）６がノズル１８１から吐出され、ノズル先端部に樹脂玉６１が形成される。
【００５１】
そして、捨て打ちユニット１９において捨て打ちを行う（ステップＳ１０１）。具体的には、捨て打ち用の基板上に樹脂の転写、塗布を行う。なお、捨て打ちユニット１９は、捨て打ち塗布した樹脂をスキージにて掻きとる機構となっている。これにより捨て打ちを繰り返して行うことができる。
捨て打ちを行うと、図７に示すように、ノズル先端には樹脂残り６２が形成される。
【００５２】
次に、ヘッド部１８を樹脂吐出量測定ユニット２０の画像認識位置に移動させ、ノズル位置をＺ軸方向の所定の位置にあわせる。Ｚ軸方向の移動は、測定においてノズル先端位置を基準として考えていることと、ノズル面積の再現性を保つためである。
樹脂吐出量測定ユニット２０においては、ＣＣＤカメラ２０１により、この樹脂残り６２を撮像する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
そして、ＣＣＤカメラ２０１により得られた画像データは、デバイスを介して制御手段３０に送り込まれ、制御手段３０のメモリに樹脂残り６２の面積（吐出前の面積Ｓ_１）のデータが保存される（ステップＳ１０３）。
ここで、樹脂吐出量測定ユニット２１は、図６に示すように２台のＣＣＤカメラを備えるとともに、ＣＣＤカメラ２０１は、互いに対面させて取り付けられている。これにより、それぞれのＣＣＤカメラ２０１から出る光により、ノズル以外は相殺されるため、従来必要であった反射板は不要になる。また、本実施形態では、ノズル１８１の表面には黒色の被膜（図示せず）が形成されているため、ノズル１８１での光の反射を効果的に防止することができ、より正確に面積を測定することができる。また、従来のように反射板を用いた場合には、反射板表面のごみや傷が存在すると、ＣＣＤカメラに投影されたときに、２値化処理後にノイズと同様に黒と判断され、正確な面積を測定できないことがあるという問題点があったが、上記のような構成にすることにより、このような問題の発生を防止できる。
【００５４】
次に、バルブ１８４を所定時間、例えば０．２秒間開放させることで、ノズル１８１からアンダーフィル材（樹脂）を吐出させ、図８に示すようにノズル先端部に樹脂玉６１を形成する（ステップＳ１０４）。
その後、ヘッド部１８（ノズル１８１）を画像認識位置に移動させ、ＣＣＤカメラ２０１により、この樹脂玉６１を撮像する（ステップＳ１０５）。
【００５５】
そして、ＣＣＤカメラ２０１により得られた画像データは、デバイスを介して制御手段３０に送り込まれ、制御手段３０のメモリに樹脂玉６１の面積（吐出後の面積Ｓ_２）のデータが保存される（ステップＳ１０６）。
そして、以上のようにして測定された、吐出前の面積と吐出後の面積とから樹脂吐出量（塗布量）測定を行う。すなわち、吐出後の面積と吐出前の面積との差（Ｓ_２−Ｓ_１）を樹脂吐出量（塗布量）として求める。
【００５６】
本発明では、バルブ式のディスペンサを用いているので、従来の塗布面へ塗布した後の面積を測定するのではなく、ノズル１８１から吐出された量を測定できるため、より正確な吐出量を計測することができる。
このとき、捨て打ちと実際の工程との整合性がとれていることが重要である。具体的には、ノズル先端部の樹脂残り量が、捨て打ちの際と実際に基板に充填した際とで、ほぼ同一な値となっていることである。これは、吐出量を面積として認識しているため、面積（画素数）が多いほど１画素あたりの量が多くなるためであり、例えば吐出前の面積が１００００画素のときに５０００画素を吐出した場合と、２００００画素のときに５０００画素を吐出したときとでは、後者のほうが吐出量は多くなるからである。
【００５７】
そして、得られた樹脂吐出量の測定値と、予め設定されている設定値とを比較し、測定値が設定値に対し多いときは吐出量を減らし、少ないときは吐出量を増やす。
すなわち、制御部３０のメモリに保存されているＳ_１およびＳ_２を読み出して演算することにより、Ｓ_２とＳ_１との差（Ｓ_２−Ｓ_１）を求める。（Ｓ_２−Ｓ_１）を許容範囲の上限値（ΔＳ_ｍａｘ）と比較し（ステップＳ１０７）、（Ｓ_２−Ｓ_１）が前記上限値以下である場合は、次のステップ（ステップＳ１０８）に進み、（Ｓ_２−Ｓ_１）が前記上限値を超える場合には、前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に、捨て打ち（ステップＳ１１０）、樹脂残り６２の撮像（ステップＳ１１１）、Ｓ_１の記憶（ステップＳ１１２）を行い、Ｓ_２が小さくなるように、バルブ開放時間（吐出時間）を短くする（例えば０．２秒→０．１９秒）ことによりアンダーフィル材の吐出量を変更し、再度、ノズル１８１からアンダーフィル材（樹脂）を吐出させ、ノズル先端部に樹脂玉６１を形成する（ステップＳ１１３）。その後、順次、ステップＳ１０５以降のステップを繰り返す。そして、（Ｓ_２−Ｓ_１）が前記上限値以下である場合は、Ｓ_２とＳ_１との差（Ｓ_２−Ｓ_１）を許容範囲の下限値（ΔＳ_ｍｉｎ）と比較し（ステップＳ１０８）、（Ｓ_２−Ｓ_１）が前記下限値以上である場合は、次のステップ（ステップＳ１０９）に進み、（Ｓ_２−Ｓ_１）が前記下限値未満である場合には、前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に、捨て打ち（ステップＳ１１４）、樹脂残り６２の撮像（ステップＳ１１５）、Ｓ_１の記憶（ステップＳ１１６）を行い、Ｓ_２が大きくなるように、バルブ開放時間（吐出時間）を長くする（例えば０．２秒→０．２１秒）ことによりアンダーフィル材の吐出量を変更し、再度、ノズル１８１からアンダーフィル材（樹脂）を吐出させ、ノズル先端部に樹脂玉６１を形成する（ステップＳ１１７）。その後、順次、ステップＳ１０５以降のステップを繰り返す。
【００５８】
上記の説明では、バルブ式ディスペスサの吐出量を、バルブ開放時間の調整により変更するものとして説明したが、例えば、バルブストローク、シリンジ圧力等により制御してもよい。バルブ開放時間にて吐出量を制御することで、自動制御が可能となる。
吐出時間は、特に限定されないが、０．１〜０．３秒であるのが好ましい。吐出時間を前記範囲内の値とすることで、安定してアンダーフィル材（樹脂）を吐出することが可能となる。これに対し、吐出時間が前記下限値未満であると、安定して樹脂を吐出することが困難となる。一方、吐出時間が前記上限値を超えると、タクト短縮を図ることが困難になる。
【００５９】
吐出時間が補正されたら、以上の一連の動作を、吐出量が設定値の許容範囲内となるまで繰り返し行い、最終的な樹脂吐出量、すなわち吐出時間を設定する。ただし、５回繰り返しても吐出量が設定値の許容範囲内にはいらないときはオペレータに報知し、バルブストロークもしくはシリンジ圧にて吐出量の調整を行った後、再度一連の動作を行う。これを、それぞれのヘッドについて行う。
【００６０】
以上のようにして吐出量の調整が終了したら、半導体チップ１が搭載された配線基板４に対して通常稼動（配線基板４へのアンダーフィル材６の供給）を行う（ステップＳ１０９）。その後、ステップＳ１０２に戻り、上記各ステップを繰り返すことにより、配線基板４の各間隙７にアンダーフィル材６を連続して、供給することができる。
【００６１】
次に、通常稼動（配線基板４へのアンダーフィル材６の供給）について、詳細に説明する。
まず、配線基板４が巻きだしユニット１２から巻き出され、図２および図３中左側から右側に向かって搬送される。そして、基板位置検出ユニット１４で位置決めされる。基板位置検出ユニット１４で基板位置管理を行うことで、塗布位置を一定にすることができる。基板位置検出としては、例えば光センサまたはＣＣＤによる画像認識が用いられる。さらに基板押さえユニット１５によって上面側から固定される。これにより、配線基板４が、一定の位置で水平に保持される。
【００６２】
一方、ディスペンサ１７において、アーム部がＸＹ軸方向に移動することにより、ヘッド部１８が待機位置、例えば基板押さえユニット１５に保持された配線基板４の上方に位置するように移動する。その後、ヘッド部１８がＺ方向に移動（下降）し、これによりノズル１８１が配線基板４の塗布位置に近接する。
この間に、上記設定された時間だけバルブを開放することにより、ノズル１８１からアンダーフィル材（樹脂）を吐出させ、図９（ａ）に示すようにノズル先端部に樹脂玉６１を形成する。続いて、塗布位置において樹脂を配線基板４上に塗布、充填させる。
【００６３】
なお、図９（ｂ）に示すように、塗布時に、ノズル先端部は配線基板表面には接触しない。ノズル先端にできた樹脂玉６１をある一定のノズル高さ（ノズル先端と樹脂塗布面とのクリアランス）より塗布させる。これにより、オーバーハングパターンおよび半導体チップの能動面に傷をつけることがない。これに対し、ノズル先端を配線基板に近づけ過ぎると、充填部の樹脂広がりが大きくなり、また、ノズルへの樹脂の這い上がりが起こり易くなる。また、ノズル先端を配線基板から離し過ぎると、ノズル先端における樹脂残り量のバラツキが大きくなる。
【００６４】
ノズル先端部の樹脂が、配線基板４の半導体チップ１が配された面４１とは反対側の面４４から塗布され、貫通孔４３を介して、毛細管現象により配線基板４と半導体チップ１との隙間に充填される。毛細管現象によってアンダーフィル材６を十分に充填させるため、適宜に待機時間を設定する。
この待機時間は、特に限定されないが、例えば、０．５〜１．５秒であるのが好ましい。待機時間が下限値未満であると、樹脂を十分に充填させることができない可能性がある。一方、待機時間が前記上限値を超えると、タクト短縮の妨げとなることがある。
【００６５】
さらに、このとき、配線基板４を、基板加熱ユニット１６により図３中下側から加熱することが好ましい。これにより、アンダーフィル材６をノズル１８１側から半導体チップ１側へと良好に塗布させることができる。
この加熱の温度は、特に限定されないが、５０〜１００℃であるのが好ましい。温度が前記下限値未満であると、アンダーフィル材６を十分に塗布させることが困難になる。一方、温度が前記上限値を超えると、アンダーフィル材のゲル化（硬化）が始まり、充填ができなくなる場合があり、また、配線基板４の伸び（熱膨張）による位置ズレが発生し易くなる。
【００６６】
続いてヘッド部１８（ノズル１８１）が上昇する。その後移動し、ヘッド部１８は待機状態となる。
このようなヘッド部１８の上下動は、昇降機構の制御により行われる。この動作により、図９（ｃ）に示すように、アンダーフィル材６が半導体チップ１と配線基板４との間に充填され、塗布が完了する。
【００６７】
その後、基板押さえユニット１５を上げ、配線基板４が搬送される。
そして、検査ユニット２１において外観検査を行い、アンダーフィル材の充填具合を検査、確認する。検査ユニット２１においては、外観検査を自動化するため、透過型ＣＣＤを用いて、面積比にて良否判定を行う。外観検査を自動化することでラインの合理化ができる。
検査ユニット２１における外観検査は、配線基板４に用いられるポリイミド基板の特徴を活かし、ポリイミド基板は透過され、半導体チップ１、配線パターン、アンダーフィル材６は透過されないことを利用する。配線基板４の裏面よりＬＥＤ光を当て、基板表面より２値化画像認識を行う。
【００６８】
次に、配線基板４は巻き取りユニット１３へ搬送されて、巻き取りユニット１３で巻き取られる。
なお、通常稼動時にも、任意の頻度で樹脂吐出量のチェックを行うことが好ましい。樹脂吐出毎に、樹脂吐出量を毎回計測して条件補正を行ってもよいが、生産効率の向上の面から、適度な頻度で定期的に樹脂吐出量のチェックを行うことが好ましい。但し、データ採取等の目的等のため、チェック頻度は適宜に変更してもよい。
【００６９】
配線基板４へ塗布した後、樹脂残りの面積を測定する。吐出量確認用ＣＣＤの取り付け位置は固定してあるため、吐出量調整の際は、通常稼動時の位置から画像認識ポイントまで移動する。
このとき、吐出量に異常がないかを判断し、設定値の許容範囲外であればオペレータに報知する（レシピ変更）。そして、樹脂を吐出させ、樹脂吐出後の面積を測定する。このとき異常がなければ通常稼動に戻り、設定値の許容範囲以外であれば上述したように吐出量（吐出時間）調整を行う。
【００７０】
このように、本実施形態では、ＣＣＤカメラによる画像認識により、吐出前の樹脂量と吐出後の樹脂量とを面積として測定し、それらの差から樹脂吐出量を算出、制御を行っているので、樹脂吐出量をより正確に知ることができる。また、本発明ではバルブ式のディスペンサを用いているので、液だれの影響がなく、樹脂吐出量の調整が容易である。これにより、本発明では、樹脂（アンダーフィル材）の一定量を安定して吐出、塗布させることが可能になる。
【００７１】
そして、以上のようにして得られた配線基板４、すなわち、半導体チップ１が実装され、この半導体チップ１と配線基板４との間に形成される間隙７に、アンダーフィル材６が充填、封止された配線基板４は、各半導体チップ１毎に個片化される（図９（ｄ）参照）。これにより、本発明の半導体実装基板１００が得られる。
【００７２】
このような半導体実装基板１００は、間隙７が所定量のアンダーフィル材６により、確実に封止されるため、信頼性の高いものとなる。
前述したような樹脂塗布装置１０では、比較的少量のアンダーフィル材であっても、安定的かつ高速タクトで、間隙７へ供給することができる。
このようなことから、本発明は、特に、時計用ＩＣのような小型の半導体チップ１に対して、アンダーフィル材を供給する場合への適用に適している。
【００７３】
次に、前述したような半導体実装基板１００を備える電子機器、すなわち、本発明の電子機器について説明する。
図１１は、本発明の電子機器をデジタル式腕時計に適用した場合の実施形態を示す平面図である。
図１１に示すデジタル式腕時計（携帯用の電子機器）１０００は、腕時計本体１１００と、この腕時計本体１１００の両端部（図１１中の上端および下端）に取り付けられた時計バンド１２００、１２００とを有している。
【００７４】
時計バンド１２００、１２００は、それぞれ、バンド取り付け部材（図示せず）により、腕時計本体１１００に回動可能に取り付けられている。
腕時計本体１１００は、ほぼ矩形状の時計ケース１１１０と、その内部に設けられたムーブメント１１２０とを有している。
このムーブメント１１２０は、表示領域１１３０を有し、この表示領域１１３０には、例えば、文字、数字、記号、図形等が表示される。
【００７５】
このようなデジタル式腕時計１０００は、本発明の半導体実装基板１００として、表示領域１１３０を制御する機能を有するものが内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図１１のデジタル式腕時計の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、パーソナルコンピュータ（ラップトップ型、モバイル型）、携帯電話（ＰＨＳ等も含む）、ディジタルスチルカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。
【００７６】
以上、本発明の樹脂塗布装置、アンダーフィル材の充填方法、半導体チップの製造方法、半導体実装基板および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のアンダーフィル材の充填方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。
【００７７】
また、上述した実施形態では、本発明の樹脂塗布装置を、樹脂塗布装置として用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の樹脂材料を基板上に塗布する場合に適用可能である。
また、上述した実施形態では、配線基板として、巻き取り可能な可撓性配線基板（テープ基板）を用いる場合について代表的に説明したが、配線基板は、リジッド基板等の各種形態のものに適用することができる。
【００７８】
また、上述した実施形態においては、配線基板の半導体チップが搭載される側の面とは反対の面側から、アンダーフィル材を供給するものとして説明したが、アンダーフィル材は、配線基板の半導体チップが搭載される面側から供給されるものであってもよい。
また、上述した実施形態においては、フリップチップ実装の場合について述べたが、接続信頼性を上げるためＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を実装する際に、接合部を樹脂で固定する場合についても応用可能であり、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板への半導体チップの実装方法を示す工程図（断面図）である。
【図２】本発明の樹脂塗布装置の実施形態を示す上面図である。
【図３】図２に示す樹脂塗布装置の側面図である。
【図４】図２に示す樹脂塗布装置のブロック図である。
【図５】図２に示す樹脂塗布装置が備えるヘッド部の側面図である。
【図６】ＣＣＤカメラによる画像認識の様子を模式的に示す図である。
【図７】ノズル先端に樹脂残りがある状態を示す断面図である。
【図８】ノズル先端に樹脂玉を形成した状態を示す断面図である。
【図９】アンダーフィル材を半導体チップに塗布する状態を示す工程図（断面図）である。
【図１０】配線基板へのアンダーフィル材の供給操作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の電子機器をデジタル式腕時計に適用した場合の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…半導体チップ
２…基板
２３、２４…面
３…端子
４…配線基板
４０…基板
４１…面
４２…端子
４３…貫通孔
４４…面
５…接合材
６…アンダーフィル材
６１…樹脂玉
６２…樹脂残り
７…間隙
１０…樹脂塗布装置
１１…台座
１２…巻きだしユニット
１２１…リール
１３…巻き取りユニット
１３１…リール
１４…基板位置検出ユニット
１４１…検出装置
１５…基板押さえユニット
１５１…基板押さえ部材
１６…基板加熱ユニット
１６１…加熱装置
１７…ディスペンサ
１７１…アーム部
１８…ヘッド部
１８１…ノズル
１８２…シリンジ
１８３…ピストン部材
１８４…バルブ
１９…捨て打ちユニット
２０…樹脂吐出量測定ユニット
２０１…ＣＣＤカメラ
２１…検査ユニット
２１１…発光素子
２１２…受光素子
２１３…移動機構
２２…ディスペンサユニット
３０…制御手段
１００…半導体実装基板
１０００…デジタル式腕時計
１１００…腕時計本体
１１１０…時計ケース
１１２０…ムーブメント
１１３０…表示領域
１２００…時計バンド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin coating device, a method for filling an underfill material, a method for mounting a semiconductor chip, a semiconductor mounting substrate, and an electronic device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In flip-chip mounting of a semiconductor chip as an electronic component and a circuit board, it has been conventionally performed to fill a thermosetting resin (underfill material) between the semiconductor chip and the circuit board.
Such a mounting structure is generally referred to as an underfill material filling structure. Since a resin as an underfill material is filled between a semiconductor chip and a circuit board, it is added to a solder joint by a thermal cycle. The thermal stress can be reduced, and the connection life of the joint can be improved.
As a method of filling the underfill material, generally, a method of filling the underfill material with a pneumatic dispenser from the back surface of the circuit board through a through hole formed in the circuit board is adopted (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
However, such a method has a problem that liquid dripping from a nozzle is likely to occur, and it takes a lot of man-hours to set a discharge condition due to a head difference in a syringe. In particular, the dripping from the nozzle tends to depend on the operation state of the filling device, and a work with an extremely large resin filling amount often occurs. Further, since the set conditions also change due to the head difference, there is also a problem that the operator must frequently check and correct the conditions.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-261661
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a resin coating device capable of supplying a stable amount of resin onto a substrate, a method of filling an underfill material using the resin coating device, and a method of mounting a semiconductor chip. Another object of the present invention is to provide a coating device, a semiconductor mounting substrate manufactured by the method, and an electronic device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The resin coating device of the present invention includes a nozzle that discharges a resin, and a valve that selects opening and closing of a supply path of the resin to the nozzle, forms a resin ball at a tip end of the nozzle, and forms the resin ball. A valve-type dispenser for transferring and applying on a substrate;
Image recognition means comprising an imaging unit for imaging the resin adhering to the tip of the nozzle,
A discharge amount calculating unit configured to calculate a discharge amount of the resin based on captured image data; and a discharge amount of the resin from the nozzle based on a discharge amount of the resin calculated by the discharge amount calculation unit. And control means for controlling the
This makes it possible to provide a resin coating device capable of supplying a stable amount of resin onto the substrate.
[0007]
In the resin coating apparatus of the present invention, by the image recognition means, data obtained by measuring the projected area of the resin previously attached to the tip of the nozzle before discharging the resin,
When the resin is ejected to form the resin ball at the tip of the nozzle, using data obtained by measuring the area of the resin ball attached to the tip of the nozzle,
The computer may further include a calculation unit configured to calculate a discharge amount of the resin from a difference in an area of the resin adhering to the tip of the nozzle before and after discharging the resin from the nozzle. preferable.
Thereby, the amount of the resin applied on the substrate can be further stabilized.
[0008]
In the resin coating device of the present invention, it is determined whether or not the discharge amount of the resin calculated by the arithmetic unit is within a permissible range of a set value, and when the discharge amount is out of the permissible range, the discharge amount of the resin in the dispenser is determined. And it is preferable to control the discharge amount of the resin so as to be within an allowable range.
Thereby, the amount of the resin applied on the substrate can be further stabilized.
[0009]
In the resin coating apparatus of the present invention, it is preferable that the above-described series of operations be automatically performed.
This allows the resin to be continuously applied to the substrate.
In the resin coating apparatus of the present invention, a dispensing unit for discarding the resin adhering to the tip of the nozzle is provided,
Prior to this operation, it is preferable that the ejection amount of the resin is adjusted in the ejection unit while performing the ejection by the series of operations to determine the ejection amount of the resin in the operation.
Thereby, the amount of the resin applied on the substrate can be further stabilized.
[0010]
In the resin coating apparatus of the present invention, it is preferable that a coating mainly composed of a fluororesin is formed on at least a part of the surface of the nozzle.
Thereby, it is possible to effectively prevent the resin from crawling up to the outer surface of the nozzle.
In the resin coating device of the present invention, the coating is preferably black or dark.
Thereby, for example, generation of reflected light at the nozzle at the time of area measurement can be effectively prevented, and the area of the resin can be measured more accurately.
[0011]
In the resin coating device according to the aspect of the invention, it is preferable that the imaging unit is a CCD camera.
Thereby, the area of the resin adhering to the tip of the nozzle can be measured more accurately.
In the resin coating apparatus of the present invention, it is preferable that a plurality of the CCD cameras are provided, and at least two of the CCD cameras are mounted so as to face each other.
This eliminates the need for a conventional reflector. In addition, when a reflector is used as in the past, if dust or scratches exist on the surface of the reflector, when it is projected on a CCD camera, it is determined to be black like noise after binarization processing, and it is accurately determined. Although there has been a problem that it may not be possible to measure a large area, such a problem can be prevented by adopting the above configuration.
[0012]
In the resin coating apparatus according to the present invention, it is preferable that the resin is an underfill material and is filled in a gap between the wiring board and a semiconductor chip mounted on the wiring board.
Thereby, a predetermined amount of the underfill material can be filled between the wiring board and the semiconductor chip.
[0013]
A method for filling an underfill material according to the present invention is characterized in that a gap between a semiconductor chip and a wiring board is filled with an underfill material using the coating apparatus according to the present invention.
Thereby, a predetermined amount of the underfill material can be filled between the wiring board and the semiconductor chip.
In the method of filling an underfill material according to the present invention, the underfill material is supplied from a surface of the wiring substrate opposite to a surface on which the semiconductor chip is arranged, and is supplied through a through hole formed in the wiring substrate. Preferably, the gap between the semiconductor chip and the wiring board is filled with the underfill material.
Thereby, the underfill material can be efficiently filled between the wiring board and the semiconductor chip.
[0014]
A method for mounting a semiconductor chip according to the present invention includes a step of using an application device according to the present invention to fill a gap between a semiconductor chip and a wiring board with an underfill material.
Thereby, a predetermined amount of the underfill material can be filled between the wiring board and the semiconductor chip.
[0015]
A method for mounting a semiconductor chip according to the present invention includes a step of filling an underfill material in a gap between the semiconductor chip and the wiring board by the method according to the present invention.
Thereby, a predetermined amount of the underfill material can be filled between the wiring board and the semiconductor chip.
[0016]
A semiconductor mounting board according to the present invention is characterized by being manufactured using the coating apparatus according to the present invention.
Thereby, a highly reliable semiconductor mounting substrate can be obtained.
A semiconductor mounting substrate according to the present invention is manufactured using the method of the present invention.
Thereby, a highly reliable semiconductor mounting substrate can be obtained.
[0017]
An electronic device according to the present invention includes the semiconductor mounting substrate according to the present invention.
Thus, a highly reliable electronic device can be obtained.
In the resin coating apparatus of the present invention, it is preferable that a moving means capable of moving the nozzle is provided in the XYZ-axis directions.
Thereby, the resin can be efficiently applied to the substrate.
[0018]
In the resin coating apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the dispenser has a multiple structure including a plurality of the nozzles.
Thereby, the resin can be efficiently applied to the substrate.
In the resin coating apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the shape of the hollow portion of the nozzle be a substantially square pillar or a substantially cylindrical shape.
Thereby, the amount of the resin applied on the substrate can be further stabilized.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a resin coating device, a method of filling an underfill material, a method of mounting a semiconductor chip, a semiconductor mounting substrate, and an electronic device of the present invention will be described. In the following description, a case where the resin coating device of the present invention is used as an example of an underfill filling device in mounting a semiconductor chip will be described, but the present invention is limited to the following example. is not. The semiconductor chip in the present invention includes both bare chips (both individual chips and wafers) and semiconductor packages.
[0020]
FIG. 1 is a diagram (cross-sectional view) showing steps of a method for mounting a semiconductor chip according to the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
As shown in FIG. 1A, a semiconductor chip (semiconductor element) 1 mounted on a wiring board (circuit board) 4 includes a substrate 2 and a plurality of terminals provided on one surface 23 of the substrate 2. And 3.
[0021]
The substrate 2 is made of, for example, a semiconductor material such as Si. The thickness (average) of the substrate 2 is not particularly limited, but is usually about 50 to 650 μm. Further, the substrate 2 is not limited to a single-layer structure, but may be a multilayer structure including a plurality of layers.
An integrated circuit (not shown) is formed on one surface 23 of the substrate 2, and the terminals 3 are arranged so as to contact a part of a wiring pattern of the integrated circuit. Examples of a material for forming the wiring pattern include a metal material such as Al, Cu, Ni, W, and Mo, and a conductive material such as an alloy containing at least one of the metal materials.
[0022]
Note that the integrated circuit may be formed on the other surface 24 side of the substrate 2 or may be formed on both the surface 23 side and the surface 24 side. In the case where the substrate 2 is formed of a laminate of a plurality of layers, the integrated circuit may be formed inside the substrate 2.
[0023]
The terminals 3 are formed by ball bumps or plated bumps. When the terminals 3 are formed by ball bumps, there is an advantage that the terminals 3 can be easily formed. On the other hand, when the terminals 3 are formed by plating bumps, the terminals 3 having a fine shape are formed. There is an advantage that it can be formed with high accuracy.
The ball bumps can be formed by, for example, a method using a wire bonding method, a method of joining metal balls manufactured in advance, or the like.
Au is suitable as a constituent material of the ball bump (stud bump).
[0024]
On the other hand, the plating bump is formed, for example, by forming an underlayer (UBM) on an electrode pad (for example, an Al electrode) provided on the surface 23 of the substrate 2 and forming the underlayer. This plating bump is formed by, for example, a wet plating method such as electrolytic plating, immersion plating, or electroless plating, a chemical vapor deposition method (CVD) such as thermal CVD, plasma CVD, or laser CVD, or a dry plating method such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating. It can be formed by a plating method or the like.
[0025]
In this case, Ni, Ti, Cr, and Cu are preferable as constituent materials of the underlayer (UBM), and Cu and Ni are preferable as the constituent materials of the plated bumps.
The terminals 3 are set to have substantially the same thickness (height), and the thickness (average) is not particularly limited, but is preferably, for example, about 1.0 to 15.0 μm. The area (maximum) of the terminal 3 in the cross section is not particularly limited. ^-3 ~ 5 × 10 ^-2 mm ² It is preferred to be on the order of magnitude.
[0026]
As shown in FIG. 1B, such a semiconductor chip 1 is electrically and mechanically connected to a wiring board 4 having a plurality of terminals 42 via a bonding material 5.
As the wiring substrate 4, for example, various substrates such as a ceramic substrate, a laminated substrate, and a printed substrate can be used.
Further, as a constituent material of the joining material 5, for example, a brazing material such as solder or lead-free solder, silver brazing, copper brazing, phosphoric brazing brazing, brass brazing, aluminum brazing or nickel brazing is preferably used. Here, the lead-free solder means a solder that does not substantially contain lead, or has a very small content even if it contains lead. When the terminals 3 of the semiconductor chip 1 are made of a brazing material, the bonding material 5 can be omitted.
[0027]
The wiring board 4 has a through hole 43 penetrating from the surface 23 side to the surface 24 side.
Then, as shown in FIG. 1C, the gap 7 formed between the semiconductor chip 1 and the wiring board 4, that is, between the surface 23 of the substrate 2 of the semiconductor chip 1 and the surface 41 of the wiring board 4. Is filled with an underfill material 6 and sealed. Thereby, effects such as prevention of intrusion of moisture (moisture) into the gap 7, improvement of adhesion (bonding strength) between the semiconductor chip 1 and the wiring board 4, protection of the semiconductor chip 1 and the wiring board 4, and the like are exhibited.
[0028]
Here, the underfill material 6 is filled through the through holes 43 from the surface 44 of the wiring board 4 opposite to the surface 41 on which the semiconductor chip 1 is mounted.
The underfill material 6 is cured when necessary. The curing of the underfill material 6 is preferably performed by heating (for example, about 100 to 150 ° C.), but there is also a method of curing by irradiating, for example, ultraviolet rays, an electron beam, radiation, or the like.
[0029]
The underfill material 6 is mainly composed of a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a ketone resin, or a precursor thereof (an uncured or semi-cured thermosetting resin). Although a resin is used, a resin mainly composed of an epoxy resin or a precursor thereof is particularly preferable. The underfill material 6 containing an epoxy resin or a precursor thereof as a main material has high fluidity before curing and can be easily filled in a narrow gap, and exhibits strong and excellent mechanical properties after curing. This is advantageous in that it is easy to handle. Examples of the epoxy resin include bisphenol type epoxy resins (bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, etc.), novolak type epoxy resins (phenol novolak type, cresol novolac type, etc.), naphthalene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin Resins, cyclopentadiene type epoxy resins, and the like. In addition to the epoxy component, various modified epoxy resins, for example, vegetable oil-modified epoxy resins (castor oil-modified, linseed oil-modified, soybean oil-modified epoxy resins, etc.), rubber-modified epoxy resins (polyisoprene-modified, polychloroprene-modified, polybutadiene-modified, Acrylonitrile-butadiene copolymer-modified epoxy resin, etc.), dimer acid-modified epoxy resin, etc. may be added in an appropriate amount range. One of these resins can be used alone, or two or more resins having different melting points can be used in combination.
[0030]
In addition, various additives such as a curing accelerator, a fluxing agent, an inorganic material having a small coefficient of thermal expansion (inorganic filler), and rubber particles can be added to the underfill material 6 as needed.
When the underfill material 6 contains a curing accelerator, the underfill material 6 can be cured more quickly and reliably. Examples of the curing accelerator include a phenol resin, an acid anhydride, an amine compound, and an imidazole compound.
[0031]
When the underfill material 6 contains the flux agent, it is possible to suitably prevent a short circuit from occurring between the terminals 3 and 42 to be joined and terminals other than the terminals 3 and 42. As the flux agent, for example, a rosin flux agent and the like can be mentioned.
When the underfill material 6 contains the inorganic material, the thermal expansion coefficient of the cured underfill material 6 can be made closer to the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip 1 and the wiring board 4. Examples of the inorganic material include calcium carbonate, quartz powder, silicon carbide, silicon nitride, and the like.
[0032]
In addition, since the underfill material 6 contains rubber particles, stress concentration, distortion, and the like in the cured underfill material 6 can be reduced. Examples of the rubber material include butadiene rubber and silicone rubber.
For this reason, when the underfill material 6 contains a hardening accelerator, a flux agent, an inorganic material having a small coefficient of thermal expansion, rubber particles, or the like, the connection reliability (bonding) between the semiconductor chip 1 and the wiring board 4 is increased. Reliability) can be further improved.
[0033]
The viscosity (normal temperature) of the underfill material 6 at the time of application is preferably about 3 to 50 Pa · s, and more preferably about 10 to 40 Pa · s. By setting the viscosity of the underfill material 6 to a value within the above range, even when the amount of the underfill material 6 to be applied is small, an appropriate amount of the underfill material 6 can be supplied from the tip of a nozzle 181 described later. It can be applied stably.
The resin coating device (resin filling device) of the present invention is used to supply and fill the gap 7 with the underfill material 6.
[0034]
Next, the resin coating device (underfill filling device) of the present invention will be described.
FIG. 2 is a top view showing an embodiment of the resin coating device of the present invention, FIG. 3 is a side view of the resin coating device shown in FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram of the resin coating device shown in FIG. FIG. 3 is a side view of a head provided in the resin coating device shown in FIG. 2.
In the following description, the front side in FIG. 2 is referred to as “up” or “upper”, the back side in FIG. 2 is referred to as “lower” or “lower”, and the upper side in FIGS. "And the lower side is referred to as" below "or" below. "
[0035]
The resin coating device 10 includes an unwinding unit 12, a winding unit 13, a substrate position detecting unit 14, a substrate pressing unit 15, a substrate heating unit 16, a dispenser unit 22, A unit 19, a resin discharge amount measuring unit 20, and an inspection unit 21 are provided.
The unwinding unit 12 and the winding unit 13 have reels 121 and 131, respectively, and the two reels 121 and 131 are arranged to face each other with the pedestal 11 therebetween. A wiring board 4 on which the semiconductor chip 1 is mounted is wound around a reel 121 of the unwinding unit 12. The wiring board 4 is supplied (unwinded) to the pedestal 11 side, and then is wound around the winding unit 13. Is wound around the reel 131. That is, the wiring board 4 is configured to be transported from left to right in FIGS. 2 and 3.
[0036]
The board position detecting unit 14 has a detecting device (detecting means) 141 composed of, for example, an optical sensor, a CCD, and the like, and checks whether the conveyed wiring board 4 is at an appropriate position. I do.
Substrate heating unit 16 is provided substantially at the center of pedestal 11. The substrate heating unit 16 has a heating device (heating means) 161 composed of, for example, a heat block, a Peltier element, and the like.
[0037]
By heating (heating) the wiring board 4, the supply of the underfill material 6 from the nozzle 181 side to the semiconductor chip 1 side and the development (filling) of the underfill material 6 in the gap 7 are performed more smoothly and reliably. be able to. The heating temperature (heating temperature) of the wiring substrate 4 is preferably about 75 to 120 ° C, and more preferably about 100 to 120 ° C.
[0038]
Above the substrate heating unit 16, a substrate pressing member 151 provided in the substrate pressing unit 15 is provided. The substrate pressing member 151 approaches and separates from the substrate heating unit 16 by a driving mechanism (not shown).
The wiring board 4 that has been transported above the substrate heating unit 16 is sandwiched and fixed between the substrate pressing member 151 and the substrate heating unit 16. In this state, the supply and filling of the underfill material 6 into the gap 7 are performed.
[0039]
The inspection unit 21 inspects and confirms whether or not the gap 7 has been properly filled with the underfill material 6. As shown in FIG. 3, the inspection unit 21 includes a light emitting element (for example, an LED) 211 provided on the lower surface side of the wiring board 4 and a light receiving element disposed on the opposite side to the light emitting element 211 via the wiring board 4. It has an element (for example, a CCD) 212 and a moving mechanism 213 for moving the light emitting element 211 in the X-Y directions.
[0040]
Light emitted from the light emitting element 211 to the wiring board 4 (irradiation light) passes through the wiring board 4 and is received by the light receiving element 212. The light receiving element 212 determines the area ratio by binarized image recognition, thereby determining whether or not the gap 7 is sufficiently filled with the underfill material 6 and the amount of the underfill material 6 filled. I do.
The dispenser unit 22 has a dispenser (dispenser main body) 17 and a driving unit (not shown) for driving the dispenser 17.
The dispenser 17 has an arm 171. The mechanical structure of the arm portion 171 has a rotating joint with a balanced axis and moves in a plane perpendicular to the axis, and is suitable for work from a direction perpendicular to the pedestal 11. A head 18 is attached to the tip of the arm 171 via a lifting mechanism such as a pneumatic cylinder so as to be able to move up and down. That is, the head 18 attached to the tip of the arm 171 is movable in the XYZ axis directions.
[0041]
The head section 18 is attached such that the nozzle 181 opens downward. In the present embodiment, the dispenser 17 includes a plurality of head units 18.
Further, as described above, the head portion 18 can be moved in the XYZ axes to fill the resin (underfill material) at the appropriate application position, but, for example, even if an XY table or the like is further provided. Good. Thus, the position of the nozzle 181 when applying the resin can be finely adjusted.
The dispenser 17 has a multiple structure having a plurality of heads 18. In the example shown in FIGS. 2 and 3, the dispenser 17 has two head units 18. By using multiple head units 18, coating can be performed on many semiconductor chips at once, and high-speed tact can be realized.
[0042]
By the way, conventionally, as a dispenser for applying an underfill material, an air type dispenser has been widely used. Such an air-type dispenser has problems such as dripping of liquid from a nozzle. It takes a lot of trouble if an ejection algorithm is set in consideration of the dripping. That is, the amount of the underfill material applied to the wiring board is a value obtained by subtracting the amount of liquid dripping from the amount of underfill material discharged from the dispenser (the difference between the amount of underfill material discharged from the dispenser and the amount of liquid dripping). However, since this dripping varies depending on the head difference of the syringe and the operation time of the discharge cycle, stable application is difficult. The dripping itself may be solved by a plunger or the like, but there is a demerit that the discharge amount becomes unstable due to the resistance in the pipe.
On the other hand, the present invention is characterized in that a valve type dispenser as shown in FIG. 5 is used. In such a valve-type dispenser, since the liquid dripping can be ignored, the dispenser discharge amount becomes substantially equal to the application amount of the underfill material to the wiring board, and the application can be performed stably.
[0043]
Hereinafter, the configuration of the valve type dispenser will be described in detail.
The head section 18 includes a syringe 182 filled with the underfill material (resin) 6 and a piston member 183 disposed inside the syringe 182 and pushing out the underfill material 6. The nozzle 181 is connected to the syringe 182 and disposed. Have been. When the piston member 183 moves up and down, the valve 184 is opened, and the resin filled in the syringe 182 is extruded at a predetermined pressure (syringe pressure) and discharged from the nozzle tip.
[0044]
The syringe pressure at this time is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 kPa. By setting the syringe pressure to a value within the above range, the resin can be suitably discharged from the nozzle. On the other hand, if the syringe pressure is too low, it becomes difficult to extrude the resin. On the other hand, if the syringe pressure exceeds the upper limit, it becomes difficult to adjust the discharge amount when the discharge amount of the resin is very small. Further, since the air pressure is used for the vertical movement of the piston member 183, if the syringe pressure is too high (if the syringe pressure becomes higher than the piston part pressure), it will not operate.
[0045]
The planar shape of the opening of the nozzle 181 is preferably the same as the shape of the through hole 43 formed in the wiring board 4. Thereby, the filling of the underfill material 6 can be performed efficiently and reliably. The specific shape of the hollow portion of the nozzle 181 is not particularly limited, but is preferably a substantially quadrangular prism or a substantially columnar shape. As a result, the above-described effects become more remarkable.
[0046]
Further, it is preferable that at least a part of the surface of the nozzle 181 (particularly, near the tip of the nozzle 181) is subjected to a hydrophobic treatment. Accordingly, it is possible to effectively prevent the underfill material 6 from crawling up to the upper portion (base end portion) of the nozzle 181. As a result, the supply amount of the underfill material 6 to the wiring board 4 can be further stabilized. Examples of the hydrophobic treatment include formation of a film made of a water-repellent material (hydrophobic material) such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or a fluororesin such as an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer. Of these, the formation of a coating film is particularly preferred. According to the formation of the coating film, the effect of the hydrophobic treatment can be particularly excellent, and the hydrophobic treatment for the nozzle 181 can be more easily performed. For example, when the coating is made of PTFE, the coating can be suitably formed by baking the PTFE at 200 to 400 ° C. By performing baking at a relatively high temperature in this manner, the hydrophobicity of the formed film can be further improved. When forming a film under such conditions, the nozzle 181 is preferably made of an alloy such as SKH. When the above-mentioned film is formed, the color of the film is preferably black or dark. Thereby, for example, it is possible to effectively prevent the generation of reflected light at the nozzle 181 at the time of measuring the resin discharge amount by image recognition described later, and the area (projected area) of the underfill material 6 attached to the tip of the nozzle 181 Can be measured more accurately. The black coating can be suitably formed by, for example, black dyeing.
[0047]
It is preferable that the hydrophobic treatment is performed in a range of about 10 to 15 mm (particularly, about 10 to 13 mm) along the axial direction from the tip of the nozzle 181. Thereby, the effect can be further improved.
Examples of the constituent material of such a nozzle 181 include stainless steel, carbon steel, alloy tool steel, and the like.
[0048]
As described above, the unwinding unit 12, the winding unit 13, the substrate position detecting unit 14, the substrate pressing unit 15, the substrate heating unit 16, the dispenser unit 22, the dumping unit 19, the resin discharge amount measuring unit 20, and the inspection As shown in FIG. 4, each of the units 21 is electrically connected to a control unit (control unit) 30, and the control unit 30 controls the operation of each unit of the resin coating device 10.
[0049]
Next, an example of a method of applying and filling the underfill material 6 using such a resin application device 10, that is, an example of a method of filling the underfill material, will be described.
FIG. 6 is a view schematically showing a state of image recognition by the CCD camera, FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where there is a resin residue at the nozzle tip, and FIG. 8 shows a state where a resin ball is formed at the nozzle tip. 9 is a process diagram (cross-sectional view) showing a state in which the underfill material is applied to the semiconductor chip, and FIG. 10 is a flowchart showing the operation of supplying the underfill material to the wiring board.
[0050]
In the present embodiment, prior to this step (application of the underfill material 6 to the wiring board 4), the discarding unit 19 performs the discarding, and the resin discharge amount measuring unit 20 measures the resin discharge amount. The ejection amount from the nozzle is determined so that the application amount of the fill material 6 is constant.
First, in the dispenser 17, when the arm moves in the XY axis directions, the head 18 moves above the discarding unit 19. During this time, a predetermined amount of the underfill material (resin) 6 is discharged from the nozzle 181 to form a resin ball 61 at the nozzle tip.
[0051]
Then, discarding is performed in the discarding unit 19 (step S101). Specifically, the resin is transferred and coated on a substrate for throwing away. The discarding unit 19 has a mechanism for scraping the discarded resin with a squeegee. In this way, the discarding can be repeatedly performed.
When the discarding is performed, a resin residue 62 is formed at the tip of the nozzle as shown in FIG.
[0052]
Next, the head unit 18 is moved to the image recognition position of the resin discharge amount measurement unit 20, and the nozzle position is adjusted to a predetermined position in the Z-axis direction. The movement in the Z-axis direction is based on the fact that the nozzle tip position is considered as a reference in the measurement, and to maintain the reproducibility of the nozzle area.
In the resin discharge amount measuring unit 20, the CCD camera 201 captures an image of the resin residue 62 (step S102).
[0053]
Then, the image data obtained by the CCD camera 201 is sent to the control means 30 via the device, and the area of the resin residue 62 (the area S before ejection) is stored in the memory of the control means 30. ₁ ) Is stored (step S103).
Here, the resin discharge amount measurement unit 21 includes two CCD cameras as shown in FIG. 6, and the CCD cameras 201 are attached to face each other. As a result, light other than the nozzles is canceled out by the light emitted from each CCD camera 201, so that the conventionally required reflector is not required. Further, in the present embodiment, since a black coating (not shown) is formed on the surface of the nozzle 181, the reflection of light at the nozzle 181 can be effectively prevented, and the area can be more accurately reduced. Can be measured. In addition, when a reflector is used as in the past, if dust or scratches exist on the surface of the reflector, when it is projected on a CCD camera, it is determined to be black like noise after binarization processing, and it is accurately determined. Although there has been a problem that it may not be possible to measure a large area, such a problem can be prevented by adopting the above configuration.
[0054]
Next, by opening the valve 184 for a predetermined time, for example, 0.2 seconds, the underfill material (resin) is discharged from the nozzle 181 to form the resin ball 61 at the tip of the nozzle as shown in FIG. S104).
Thereafter, the head unit 18 (nozzle 181) is moved to the image recognition position, and the resin ball 61 is imaged by the CCD camera 201 (step S105).
[0055]
Then, the image data obtained by the CCD camera 201 is sent to the control means 30 via the device, and the area of the resin ball 61 (the area after ejection S ₂ ) Is stored (step S106).
Then, the resin discharge amount (coating amount) is measured from the area before discharge and the area after discharge measured as described above. That is, the difference between the area after ejection and the area before ejection (S ₂ -S ₁ ) Is determined as a resin discharge amount (application amount).
[0056]
In the present invention, since a valve-type dispenser is used, the amount ejected from the nozzle 181 can be measured instead of measuring the area after application to the conventional application surface, so that a more accurate ejection amount can be measured. can do.
At this time, it is important that consistency between the dumping and the actual process is maintained. Specifically, the amount of resin remaining at the tip of the nozzle is substantially the same between when throwing away and when actually filling the substrate. This is because the ejection amount is recognized as the area, and the larger the area (the number of pixels), the larger the amount per pixel. For example, when the area before ejection is 10,000 pixels, 5000 pixels are ejected. This is because, in the case where 5,000 pixels are ejected at the time of 20,000 pixels, the latter has a larger ejection amount.
[0057]
Then, the measured value of the obtained resin discharge amount is compared with a preset set value. When the measured value is larger than the set value, the discharge amount is reduced, and when the measured value is smaller, the discharge amount is increased.
That is, S stored in the memory of the control unit 30 ₁ And S ₂ Is read out and calculated, S ₂ And S ₁ Difference (S ₂ -S ₁ ). (S ₂ -S ₁ ) Is the upper limit of the allowable range (ΔS _max ) (Step S107), and (S107) ₂ -S ₁ ) Is equal to or less than the upper limit, the process proceeds to the next step (step S108), and ₂ -S ₁ ) Exceeds the upper limit, as in steps S101 to S103, throw away (step S110), image the resin residue 62 (step S111), and execute S ₁ Is stored (step S112), and S ₂ The discharge amount of the underfill material is changed by shortening the valve opening time (discharge time) (for example, from 0.2 seconds to 0.19 seconds) so that the underfill material (resin) is reduced again. ) To form a resin ball 61 at the nozzle tip (step S113). Thereafter, the steps after step S105 are sequentially repeated. And (S ₂ -S ₁ ) Is less than or equal to the upper limit, S ₂ And S ₁ Difference (S ₂ -S ₁ ) Is the lower limit of the allowable range (ΔS _min ) (Step S108), and (S108) ₂ -S ₁ ) Is equal to or larger than the lower limit, the process proceeds to the next step (step S109), and ₂ -S ₁ ) Is less than the lower limit, as in steps S101 to S103, discarding (step S114), imaging of the resin residue 62 (step S115), and S ₁ Is stored (step S116), and S ₂ The discharge amount of the underfill material is changed by increasing the valve opening time (discharge time) (for example, from 0.2 second to 0.21 second) so that the underfill material (resin) is increased. ) Is discharged to form a resin ball 61 at the tip of the nozzle (step S117). Thereafter, the steps after step S105 are sequentially repeated.
[0058]
In the above description, the discharge amount of the valve-type dispenser is described as being changed by adjusting the valve opening time. However, the discharge amount may be controlled by, for example, a valve stroke, a syringe pressure, or the like. By controlling the discharge amount during the valve opening time, automatic control becomes possible.
The discharge time is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.3 seconds. By setting the ejection time to a value within the above range, it becomes possible to stably eject the underfill material (resin). On the other hand, if the discharge time is shorter than the lower limit, it becomes difficult to discharge the resin stably. On the other hand, if the ejection time exceeds the upper limit, it becomes difficult to shorten the tact.
[0059]
After the ejection time is corrected, the above series of operations are repeated until the ejection amount falls within the allowable range of the set value, and the final resin ejection amount, that is, the ejection time is set. However, if the discharge amount does not fall within the allowable range of the set value even after repeating five times, the operator is notified, the discharge amount is adjusted with the valve stroke or the syringe pressure, and then a series of operations are performed again. This is performed for each head.
[0060]
When the adjustment of the ejection amount is completed as described above, the normal operation (supply of the underfill material 6 to the wiring substrate 4) is performed on the wiring substrate 4 on which the semiconductor chip 1 is mounted (Step S109). Thereafter, the process returns to step S102, and the above steps are repeated, whereby the underfill material 6 can be continuously supplied to each gap 7 of the wiring board 4.
[0061]
Next, the normal operation (supply of the underfill material 6 to the wiring board 4) will be described in detail.
First, the wiring board 4 is unwound from the unwinding unit 12, and is conveyed from left to right in FIGS. Then, it is positioned by the substrate position detecting unit 14. By performing the substrate position management by the substrate position detection unit 14, the application position can be made constant. As the substrate position detection, for example, image recognition using an optical sensor or a CCD is used. Further, it is fixed from above by the substrate holding unit 15. Thus, the wiring board 4 is held horizontally at a fixed position.
[0062]
On the other hand, in the dispenser 17, when the arm unit moves in the XY axis directions, the head unit 18 moves so as to be located at a standby position, for example, above the wiring board 4 held by the board holding unit 15. Thereafter, the head 18 moves (downs) in the Z direction, whereby the nozzle 181 approaches the application position of the wiring substrate 4.
During this time, by opening the valve for the set time, the underfill material (resin) is discharged from the nozzle 181 to form the resin ball 61 at the nozzle tip as shown in FIG. 9A. Subsequently, the resin is applied and filled on the wiring board 4 at the application position.
[0063]
In addition, as shown in FIG. 9B, the tip of the nozzle does not contact the surface of the wiring board during the application. A resin ball 61 formed at the nozzle tip is applied from a certain nozzle height (clearance between the nozzle tip and the resin application surface). Thus, the overhang pattern and the active surface of the semiconductor chip are not damaged. On the other hand, if the tip of the nozzle is too close to the wiring board, the resin in the filling portion becomes large, and the resin tends to creep up into the nozzle. If the tip of the nozzle is too far from the wiring board, the amount of resin remaining at the tip of the nozzle will vary greatly.
[0064]
The resin at the tip of the nozzle is applied from the surface 44 of the wiring substrate 4 opposite to the surface 41 on which the semiconductor chip 1 is arranged, and the wiring substrate 4 and the semiconductor chip 1 are connected via the through-hole 43 by capillary action. The gap is filled. In order to sufficiently fill the underfill material 6 by the capillary phenomenon, the standby time is appropriately set.
The standby time is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.5 to 1.5 seconds. If the waiting time is less than the lower limit, the resin may not be sufficiently filled. On the other hand, if the waiting time exceeds the upper limit, it may hinder shortening of tact time.
[0065]
Further, at this time, it is preferable that the wiring substrate 4 be heated by the substrate heating unit 16 from the lower side in FIG. Thereby, the underfill material 6 can be satisfactorily applied from the nozzle 181 side to the semiconductor chip 1 side.
The heating temperature is not particularly limited, but is preferably 50 to 100 ° C. If the temperature is lower than the lower limit, it becomes difficult to sufficiently apply the underfill material 6. On the other hand, when the temperature exceeds the upper limit, gelling (hardening) of the underfill material starts, and filling may not be performed, and positional deviation due to elongation (thermal expansion) of the wiring board 4 may easily occur. .
[0066]
Subsequently, the head portion 18 (nozzle 181) moves up. Thereafter, the head 18 moves to a standby state.
Such vertical movement of the head unit 18 is performed by control of a lifting mechanism. By this operation, as shown in FIG. 9C, the underfill material 6 is filled between the semiconductor chip 1 and the wiring board 4, and the application is completed.
[0067]
Thereafter, the board holding unit 15 is raised, and the wiring board 4 is transported.
Then, an appearance inspection is performed in the inspection unit 21 to inspect and confirm the filling condition of the underfill material. In the inspection unit 21, in order to automate the appearance inspection, a pass / fail judgment is made based on an area ratio using a transmission CCD. Automating the appearance inspection can streamline the line.
The appearance inspection in the inspection unit 21 utilizes the characteristics of the polyimide substrate used for the wiring substrate 4 and utilizes the fact that the polyimide substrate is transmitted and the semiconductor chip 1, the wiring pattern, and the underfill material 6 are not transmitted. The LED light is applied from the back surface of the wiring board 4, and the binarized image recognition is performed from the board surface.
[0068]
Next, the wiring board 4 is transported to the winding unit 13 and wound by the winding unit 13.
It is preferable to check the resin discharge amount at an arbitrary frequency even during normal operation. The condition correction may be performed by measuring the resin discharge amount each time the resin discharge is performed, but it is preferable to periodically check the resin discharge amount at an appropriate frequency from the viewpoint of improving production efficiency. However, the check frequency may be appropriately changed for purposes such as data collection.
[0069]
After the application to the wiring board 4, the area of the remaining resin is measured. Since the mounting position of the discharge amount checking CCD is fixed, when adjusting the discharge amount, the CCD moves from the position during normal operation to the image recognition point.
At this time, it is determined whether there is any abnormality in the discharge amount, and if it is out of the allowable range of the set value, the operator is notified (recipe change). Then, the resin is discharged, and the area after the resin discharge is measured. At this time, if there is no abnormality, the operation returns to the normal operation, and if it is out of the allowable range of the set value, the ejection amount (ejection time) is adjusted as described above.
[0070]
As described above, in the present embodiment, the amount of resin before ejection and the amount of resin after ejection are measured as areas by image recognition using a CCD camera, and the amount of resin ejection is calculated and controlled from the difference between them. In addition, it is possible to more accurately know the resin discharge amount. Further, in the present invention, since a valve-type dispenser is used, there is no influence of liquid dripping, and adjustment of the resin discharge amount is easy. Thus, in the present invention, it is possible to stably discharge and apply a certain amount of resin (underfill material).
[0071]
Then, the wiring substrate 4 obtained as described above, that is, the semiconductor chip 1 is mounted, and the gap 7 formed between the semiconductor chip 1 and the wiring substrate 4 is filled with the underfill material 6 and sealed. The stopped wiring board 4 is separated into individual semiconductor chips 1 (see FIG. 9D). Thereby, the semiconductor mounting board 100 of the present invention is obtained.
[0072]
Such a semiconductor mounting substrate 100 is highly reliable because the gap 7 is securely sealed by the predetermined amount of the underfill material 6.
In the resin coating apparatus 10 described above, even a relatively small amount of underfill material can be supplied to the gap 7 stably and at high speed.
For this reason, the present invention is particularly suitable for application to a case where an underfill material is supplied to a small semiconductor chip 1 such as a watch IC.
[0073]
Next, an electronic device including the semiconductor mounting board 100 as described above, that is, an electronic device of the present invention will be described.
FIG. 11 is a plan view showing an embodiment in which the electronic apparatus of the present invention is applied to a digital wristwatch.
A digital wristwatch (portable electronic device) 1000 shown in FIG. 11 includes a wristwatch main body 1100, and watch bands 1200 and 1200 attached to both ends (upper and lower ends in FIG. 11) of the wristwatch main body 1100. are doing.
[0074]
The watch bands 1200 and 1200 are rotatably attached to the wristwatch main body 1100 by band attachment members (not shown), respectively.
The wristwatch main body 1100 has a substantially rectangular watch case 1110 and a movement 1120 provided therein.
The movement 1120 has a display area 1130, in which, for example, characters, numbers, symbols, figures, and the like are displayed.
[0075]
In such a digital wristwatch 1000, a semiconductor wristwatch having a function of controlling the display area 1130 is incorporated as the semiconductor mounting substrate 100 of the present invention.
The electronic apparatus of the present invention may be, for example, an inkjet type ejection device (eg, an inkjet printer), a television, a video camera, a video tape recorder, a personal computer (laptop type, mobile type), in addition to the digital wrist watch shown in FIG. ), Mobile phone (including PHS, etc.), digital still camera, car navigation system, pager, electronic organizer (including with communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor, workstation, videophone, crime prevention Television monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, sphygmomanometer, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish finder, various measuring devices, instruments (for example, (Vehicles, aircraft, marine instruments), flight simulators, etc. Kill.
[0076]
As described above, the resin coating apparatus, the method for filling the underfill material, the method for manufacturing the semiconductor chip, the semiconductor mounting substrate, and the electronic device according to the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited thereto. Not something.
For example, in the method for filling an underfill material according to the present invention, an optional step may be added as necessary.
[0077]
Further, in the above-described embodiment, the case where the resin coating device of the present invention is used as a resin coating device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and various resin materials may be used on a substrate. Applicable when applied on top.
Further, in the above-described embodiment, a case in which a windable flexible wiring substrate (tape substrate) is used as the wiring substrate has been representatively described, but the wiring substrate is applied to various forms such as a rigid substrate. can do.
[0078]
In the above-described embodiment, the description has been made assuming that the underfill material is supplied from the surface of the wiring substrate opposite to the surface on which the semiconductor chip is mounted. It may be supplied from the side on which the chip is mounted.
Further, in the above-described embodiment, the case of flip-chip mounting has been described. However, when mounting a PGA (pin grid array) or a BGA (ball grid array) to improve connection reliability, the bonding portion is fixed with resin. The same effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram (cross-sectional view) showing a method for mounting a semiconductor chip on a wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a top view showing an embodiment of the resin coating device of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the resin coating device shown in FIG.
4 is a block diagram of the resin coating device shown in FIG.
FIG. 5 is a side view of a head unit included in the resin coating device shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating image recognition by a CCD camera.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where there is a resin residue at a nozzle tip.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where a resin ball is formed at a nozzle tip.
FIG. 9 is a process diagram (cross-sectional view) showing a state in which an underfill material is applied to a semiconductor chip.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of supplying an underfill material to a wiring board.
FIG. 11 is a plan view showing an embodiment in which the electronic apparatus of the invention is applied to a digital wristwatch.
[Explanation of symbols]
1 ... Semiconductor chip
2 ... substrate
23, 24 ... surface
3 ... Terminal
4: Wiring board
40 ... substrate
41 ... surface
42 ... Terminal
43 ... Through-hole
44 ... face
5 ... joining material
6 ... Underfill material
61 ... resin ball
62: Resin remaining
7 gap
10. Resin coating device
11 ... pedestal
12 ... Unwinding unit
121 ... reel
13. Winding unit
131 ... reel
14 ... Substrate position detection unit
141 ... Detection device
15 ... Substrate holding unit
151 ... substrate holding member
16 Substrate heating unit
161: Heating device
17 ... Dispenser
171 ... arm part
18 ... Head part
181 ... Nozzle
182… Syringe
183 ... Piston member
184 ... Valve
19 ... Discard unit
20: Resin discharge amount measurement unit
201 ... CCD camera
21… Inspection unit
211 ... light emitting element
212 ... light receiving element
213: Moving mechanism
22 ... Dispenser unit
30 ... Control means
100 ... Semiconductor mounting board
1000 ... Digital wrist watch
1100… Watch body
1110… Watch case
1120… Movement
1130 Display area
1200 ... watch band

Claims

A nozzle for discharging resin, and a valve for selecting opening and closing of a supply path of the resin to the nozzle, a resin ball is formed at a tip portion of the nozzle, and the resin ball is transferred onto a substrate and applied. A valve-type dispenser,
Image recognition means comprising an imaging unit for imaging the resin adhering to the tip of the nozzle,
A discharge amount calculating unit that calculates a discharge amount of the resin based on the captured image data; and a discharge amount of the resin from the nozzle based on the discharge amount of the resin calculated by the discharge amount calculation unit. And a control means for controlling the pressure.

By the image recognition means, the data obtained by measuring the projected area of the resin previously attached to the tip of the nozzle before discharging the resin,
When the resin is ejected to form the resin ball at the tip of the nozzle, using data obtained by measuring the area of the resin ball attached to the tip of the nozzle,
And a calculating means for calculating a discharge amount of the resin from an area difference of the resin adhering to the tip of the nozzle before and after discharging the resin from the nozzle. 2. The resin coating device according to 1.

It is determined whether or not the discharge amount of the resin calculated by the calculation means is within a permissible range of a set value. The resin coating device according to claim 2, wherein the amount is controlled to be within an allowable range.

The resin coating device according to claim 1, wherein the series of operations are automatically performed.

A discard unit for discarding the resin adhering to the tip of the nozzle,
Prior to this operation, in the dumping unit, the discharge amount of the resin is adjusted while performing dumping by the series of operations, and the discharge amount of the resin in this operation is determined. The resin coating device as described in the above.

The resin coating apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a coating mainly composed of a fluororesin is formed on at least a part of the surface of the nozzle.

The resin coating device according to claim 6, wherein the coating is black or dark.

The resin coating device according to claim 1, wherein the imaging unit is a CCD camera.

The resin coating device according to claim 8, wherein a plurality of the CCD cameras are provided, at least two of which are mounted so as to face each other.

The resin coating device according to claim 1, wherein the resin is an underfill material and fills a gap between the wiring board and a semiconductor chip mounted on the wiring board.

A method of filling an underfill material, wherein the gap between a semiconductor chip and a wiring board is filled with an underfill material using the coating device according to claim 10.

The underfill material is supplied from the surface of the wiring substrate opposite to the surface on which the semiconductor chip is disposed, and the semiconductor chip and the wiring substrate are connected to each other through a through hole formed in the wiring substrate. The method according to claim 11, wherein the gap is filled with the underfill material.

A method for mounting a semiconductor chip, comprising a step of filling an underfill material in a gap between a semiconductor chip and a wiring board by using the coating apparatus according to claim 10.

13. A method for mounting a semiconductor chip, comprising a step of filling an underfill material in a gap between a semiconductor chip and a wiring board by the method according to claim 11 or 12.

A semiconductor mounting substrate manufactured by using the coating device according to claim 1.

A semiconductor mounting substrate manufactured by using the method according to claim 11.

An electronic device comprising the semiconductor mounting substrate according to claim 15.