JP2005297434A - 合成樹脂印刷方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は合成樹脂印刷装置に関し、作業者の技能の程度に影響されないで、印刷精度の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】 ステージ１４０上には、集合基板２１の厚さに対応した厚さの金属ブロック１４４，１４５が固定してある。ステージ１４０が上昇して金属ブロック１４４，１４５が印刷用メタルマスク３２に接触したときにランプ２２２が点灯するようにした報知装置２２０が設けてある。ランプ２２２が点灯した時点でステージ１４０の上昇を停止させることによって、集合基板２１が印刷用メタルマスク３２に最適に接触した状態となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は合成樹脂印刷方法及び装置に係り、特に、印刷用メタルマスクを使用して集合基板の上面に実装してある半導体素子を合成樹脂でもって封止するように集合基板の上面に合成樹脂を印刷する合成樹脂印刷方法及び装置に関する。

図１１（Ａ）は最終製品である半導体装置１０を示す。半導体装置１０は、チップ状基板１１上に半導体チップ１２が実装してあり、且つ、半導体チップ１２が印刷によって形成してある合成樹脂部１３によって封止されている。この半導体装置１０は、図１２に示す真空合成樹脂印刷装置３０を使用して製造された図１１（Ｂ）に示す半導体装置集合体２０を破線に沿ってスクライブして個片化したものである。

従来の真空合成樹脂印刷装置３０は、図１２に示すように、内部に空間を有するハウジング３１の内部に、印刷用メタルマスク３２がその枠３３をメタルマスク固定部３５によって固定されて水平に支持され、メタルマスク３２の下側に、半導体チップ１２が複数整列して実装してある大きい集合基板２１が搭載されるステージ４０とこのステージ４０を昇降させるステージ昇降機構５０とを備え、メタルマスク３２の上面側にスキージ６１を左右に移動させるスキージ機構６０を備え、ハウジング３１の外部に、真空ポンプ７０、操作パネル８０、制御回路９０等を備えた構成である。ステージ昇降機構５０は、モータ５１を有する。ステージ４０の上面には、ワークである集合基板２１を位置決めするための位置決めピン４３が設けてある。ステージ昇降機構５０は、操作パネル８０のボタン操作によって動作し、停止ボタンを操作することによって停止される構成である。

モータ５１が駆動されてステージ昇降機構５０が動作され、ステージ４０が上昇され、図１３（Ａ）に示すように集合基板２１がメタルマスク３２の下面に接触した状態とし、スキージ６１を左右に移動させて熱硬化性の合成樹脂をメタルマスク３２の開口内に刷り込むようにして落とし込んで、合成樹脂部１３が全部の半導体チップ１２に対して一括して印刷されて全部の半導体チップ１２が一括して封止される。

ステージ４０の最終高さＨ０の調整、即ち、集合基板２１がメタルマスク３２の下面に接触した状態の調整は、作業者が目視で行っており、専ら作業者の技能に頼っていた。
特開２００２−３２９７３６号公報

このため、ステージ４０を最終高さＨ０に最適に位置決めする作業は時間がかかり作業性が良くなかった。

また、ステージ４０を最終高さＨ０、即ち、集合基板２１のメタルマスク３２に対する位置にばらつきが出ることが避けられなかった。図１３（Ｂ）に示すように、ステージ４０が上記高さＨ０より若干下側の高さＨ１である場合には、密着不足となり、逆に、同図（Ｃ）に示すように、ステージ４０が上記高さＨ０より若干上側の高さＨ２である場合には、集合基板２１のメタルマスク３２への押し付けが強過ぎることになる。この場合には、印刷の精度が低くなり、場所によっては、合成樹脂が集合基板２１とメタルマスク３２との間の隙間２５にはみでてしまうことが起き、ステージ昇降機構５０によってステージ４０を下降させて、集合基板２１をメタルマスク３２から離した状態で、図１１（Ｂ）中、符号１３Ａで示すように合成樹脂部が正常に形成されない場所が現れたりする。また、集合基板２１のメタルマスク３２への押し付けが強過ぎる場合には、メタルマスク３２に作用するテンションが強くなり、メタルマスク３２を傷めてその寿命が無用に短くなってしまうこともある。

そこで、本発明は、上記課題を解決した合成樹脂印刷方法及び装置を提供することを目的とする。

そこで、上記課題を解決するため、本発明は、ステージが印刷用メタルマスクに接近するように移動してきて停止し、該印刷用メタルマスクを使用して合成樹脂を該ステージ上の被印刷物に印刷する合成樹脂印刷方法において、
上記ステージに、該被印刷物の厚さに対応した突起部を設け、
該突起部が上記印刷用メタルマスクに接触したことを検知して、該ステージの印刷時の位置を決定するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ステージの最終高さに最適に位置決めする作業を、作業者の技能の巧拙に影響されずに、正確に且つ作業性良く行うことが出来る。よって、印刷を精度良く行うことが出来る。また、印刷用メタルマスクの傷みが少なく、印刷用メタルマスクの長寿命化を図ることが出来る。

次に本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施例１になる真空合成樹脂印刷装置１３０を示す。真空合成樹脂印刷装置１３０は、ハウジング１３１の内部に、メタルマスク固定部１３５と、ステージ１４０と、ステージ昇降機構１５０と、スキージ機構１６０とを備え、ハウジング１３１の外部に、真空ポンプ１７０、操作パネル１８０、制御回路１９０、駆動回路２００，２１０等を備えた構成である。

印刷用メタルマスク３２は、図２に示すように、金属板であり、複数の印刷用の窓３２ａを有し、周囲に枠３３が固定してある構成であり、枠３３をメタルマスク固定部１３５に固定されて水平に支持してある。

スキージ機構１６０はメタルマスク３２の上面側に配置してあり、スキージ１６１をメタルマスク３２の上面に押し当てつつ左右に移動させる。

ステージ１４０はメタルマスク３２の下側に配置される。ステージ１４０は図２に示すように、金属板であり、上面の中央に、集合基板搭載部１４２を有し、この集合基板搭載部１４２に集合基板位置決めピン１４３が固定してあり、集合基板搭載部１４２の両側に沿って突起部としての金属製で断面が四角で細長い形状の金属ブロック１４４，１４５が固定してある。金属ブロック１４４，１４５の厚さｔ１は集合基板２１の厚さｔ０と等しいかこれより若干厚く定めてある。よって、図３に示すように、半導体チップ１２が複数整列して実装してある集合基板２１がその穴２１ａを位置決めピン１４３に嵌合させて集合基板搭載部１４２に搭載された状態において、金属ブロック１４４，１４５の上面１４４ａ，１４５ａの高さＨ１０は、集合基板２１の上面２１ｂの高さＨ１１と同じ高さ或いはこれよりも０．１ｍｍ程度高い高さに位置している。

ステージ昇降機構１５０は、モータ１５１によって駆動されて、ステージ１４０を昇降させる。

真空合成樹脂印刷装置１３０には、上昇するステージ１４０が最適高さに到ったことを知らせる報知装置２２０が設けてある。報知装置２２０は、電源２２１及びランプ２２２が直列に接続してあり、電源２２１から延びている電線２２３の端がステージ１４０に接続してあり、ランプ２２２から延びている電線２２４の端がメタルマスク３２に接続してある電気回路である。ランプ２２２は操作パネル１８０に設けてある。ステージ１４０とメタルマスク３２とが上記の電気回路中のスイッチとして機能する。

集合基板２１に合成樹脂の印刷を行うには、先ず、低い位置に位置しているステージ１４０に集合基板２１を搭載し、真空ポンプ１７０を駆動させてハウジング１３１の内部の空気を排気し、操作パネル１８０のボタンを操作してモータ１５１を駆動させてステージ昇降機構１５０を動作させ、ステージ１４０を図１３（Ａ）に示す状態にまで上昇させる。ステージ１４０が図１３（Ａ）に示す位置に近づくとステージ上昇速度は低速となる。

ステージ１４０が低い位置に位置している間は、報知装置２２０の電気回路は開いており、ランプ２２２は消灯状態である。ステージ１４０が上昇して、金属ブロック１４４，１４５がメタルマスク３２に接触すると、報知装置２２０の電気回路が閉じ、ランプ２２２が点灯する。ランプ２２２が点灯したときに、作業者は、停止ボタンを操作する。これによって、モータ１５１が停止しステージ昇降機構１５０が動作を停止し、ステージ１４０はそのときの位置に停止し、図１３（Ａ）に示すように集合基板２１がメタルマスク３２の下面に最適に接触した状態となる。即ち、ステージ１４０の高さは、ランプ２２２が点灯したことに基づいて決定される。

続いて、スキージ機構１６０を動作させスキージ１６１をメタルマスク３２の上面に押し当てつつ左右に移動させる。合成樹脂がメタルマスク３２の開口内に刷り込むようにして落とし込まれ、合成樹脂部１３が全部の半導体チップ１２に対して一括して印刷されて全部の半導体チップ１２が一括して封止される。

ここで、ステージ１４０を最適位置に停止させるには、作業者はランプ２２２が点灯したことを確認して停止ボタンを操作するだけでよいため、作業がし易く、時間もかからず、作業性が良い。しかも、作業者の技能の程度に影響されないで、ステージ１４０を最適位置に停止させることが可能である。

更には、ステージ１４０の停止高さ位置のばらつきが少なく、図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示す状態が起きにくく、合成樹脂の印刷精度は高くなり、また、メタルマスク３２の寿命が無用に短くなってしまうことも起きない。

上記の金属ブロック１４４，１４５をメタルマスク３２の下面に設けて、上昇してきたステージ１４０が金属ブロック１４４，１４５に接触するようにしてもよい。

図４は本発明の実施例２になる真空合成樹脂印刷装置１３０Ａを示す。図４中，図１に示す構成部分と同じ部分には同じ符号を付す。真空合成樹脂印刷装置１３０Ａは、図１中の報知装置２２０に代えて、上昇するステージ１４０が最適高さに到ったことを検知する検知回路２３０が設けてあり、この検知回路２３０からの検知信号が制御回路１９０Ａに供給されて、制御回路１９０Ａが駆動回路２１０の動作を自動的に停止させる構成である。

検知回路２３０は、ステージ１４０に接続してある電源２３１と、メタルマスク３２と接続してあり他端が抵抗Ｒを介して接地してある電線２３２と、抵抗Ｒの端から引き出されて制御回路１９０Ａの入力ポート１９１に接続してある電線２３３とよりなる構成である。ステージ１４０上の金属ブロック１４４，１４５とメタルマスク３２とがスイッチとして機能する。

操作パネル１８０Ａのボタンを操作すると、制御回路１９０Ａによって駆動回路２１０が動作され、モータ１５１が駆動されてステージ昇降機構１５０が動作され、ステージ１４０が上昇する。ステージ１４０が低い位置に位置している間は、上記スイッチは開状態にあり、入力ポート１９１の電位はＬであり、制御回路１９０Ａは駆動回路２１０を動作状態に保つ。

ステージ１４０が上昇して、金属ブロック１４４，１４５がメタルマスク３２に接触すると、検知回路２３０のスイッチが閉じ、入力ポート１９１の電位がＨとなり、制御回路１９０Ａは駆動回路２１０の動作を停止させる。これによって、モータ１５１が停止しステージ昇降機構１５０が動作を停止し、ステージ１４０はそのときの位置に停止し、図１３（Ａ）に示すように集合基板２１がメタルマスク３２の下面に最適に接触した状態となる。即ち、ステージ１４０の高さは、検知回路２３０の検知動作に基づいて決定される。

制御回路１９０Ａはマイクロコンピュータで構成してあり、図５に示すように動作する。即ち、操作パネルが操作されたと判断すると、駆動回路２１０を動作させる（ＳＴ１，ＳＴ２）。入力ポート１９１の電位がＨではないと判断している間は、駆動回路２１０を動作させ続け、入力ポート１９１の電位がＨであると判断すると、駆動回路２１０の動作を停止させる（ＳＴ３，ＳＴ４）。

真空合成樹脂印刷装置１３０Ａによれば、作業者の技能の程度に影響されないで、ステージ１４０を最適位置に停止させることが可能であり、更には、ステージ１４０の停止高さ位置のばらつきが少なく、図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示す状態が起きにくく、合成樹脂の印刷精度は高くなり、また、メタルマスク３２の寿命が無用に短くなってしまうことも起きない。

上記の金属ブロック１４４，１４５をメタルマスク３２の下面に設けて、上昇してきたステージ１４０が金属ブロック１４４，１４５に接触するようにしてもよい。

図６は本発明の実施例３になる真空合成樹脂印刷装置１３０Ｂを示す。図６中,図４に示す構成部分と同じ部分には同じ符号を付す。真空合成樹脂印刷装置１３０Ｂは、図４に示す真空合成樹脂印刷装置１３０Ａと比較して、ステージ１４０上の構造が相違している。

図７に示すように、ステージ１４０上は、金属ブロック１４４，１４５を除去し、位置決めピン１４３に代えて、位置決めピン１４３Ｂを備えた構造である。

位置決めピン１４３Ｂは、図８に示すように、位置決めピン本体２４０と、ピン２４１と、圧縮コイルばね２４２とを組み合わせてなる構造である。位置決めピン本体２４０は、筒形状であり、図２中の位置決めピン１４３と同じ径及び高さ寸法を有する。ピン２４１は、下部にフランジ部２４１ａを有し、位置決めピン本体２４０の内部に設けてあり、圧縮コイルばね２４２によって押し上げられて、位置決めピン本体２４０から上方に突き出している。ピン２４１は、圧縮コイルばね２４２を圧縮させて位置決めピン本体２４０の内部に完全に沈み込むことが可能である。ピン２４１はそのフランジ部２４１ａが位置決めピン本体２４０の天板部に当る位置まで押し上げられており、ピン２４１の位置決めピン本体２４０の上面から上方に突き出している寸法ａは精度良く定まっている。

ステージ１４０上の位置決めピン１４３Ｂとメタルマスク３２とがスイッチとして機能する。制御回路１９０Ｂは、検知回路２３０からの検知信号が制御回路１９０Ｂに供給されてから所定時間Ｔ１経過した時点で、駆動回路２１０の動作を自動的に停止させるように動作する。この所定時間Ｔ１は、ピン２４１が位置決めピン本体２４０から上方に突き出している寸法ａとステージ昇降機構１５０によってステージ１４０が上昇される最終段階の速度とによって決定され、ステージ１４０が距離ａだけ上昇するに要する時間である。

次に、真空合成樹脂印刷装置１３０Ｂの動作について説明する。

図９（Ａ）は、集合基板２１がその穴２１ａを位置決めピン１４３Ｂに嵌合させてステージ１４０上に搭載された状態を示す。ピン２４１は集合基板２１よりも上方に突き出している。操作パネル１８０Ｂのボタンを操作すると、制御回路１９０Ｂによって駆動回路２１０が動作され、モータ１５１が駆動されてステージ昇降機構１５０が動作され、ステージ１４０が上昇する。ステージ１４０が低い位置に位置している間は、上記スイッチは開状態にあり、入力ポート１９１の電位はＬであり、制御回路１９０Ｂは駆動回路２１０を動作状態に保つ。

ステージ１４０が上昇して、図９（Ｂ）に示すように、ピン２４１がメタルマスク３２に接触すると、検知回路２３０のスイッチが閉じ、入力ポート１９１の電位がＨとなり、制御回路１９０Ｂはカウントを開始し、駆動回路２１０は動作を継続し、ステージ昇降機構１５０は動作し続けてステージ１４０は低速度で上昇し続ける。このとき、メタルマスク３２に当っているピン２４１は、圧縮コイルばね２４２を撓ませつつ位置決めピン本体２４０内に相対的に押し込まれる。

制御回路１９０Ｂは、上記のカウントを開始してから所定時間Ｔ１経過した時点で、駆動回路２１０の動作を停止させる。これによって、モータ１５１が停止しステージ昇降機構１５０が動作を停止し、ステージ１４０はそのときの位置に停止し、図９（Ｃ）及び図１３（Ａ）に示すように集合基板２１がメタルマスク３２の下面に最適に接触した状態となる。即ち、ステージ１４０の高さは、検知回路２３０の検知動作を基準に決定される。

制御回路１９０Ｂはマイクロコンピュータで構成してあり、図１０に示すように動作する。即ち、操作パネルが操作されたと判断すると、駆動回路２１０を動作させる（ＳＴ１１，ＳＴ１２）。入力ポート１９１の電位がＨではないと判断している間は、駆動回路２１０を動作させ続け、入力ポート１９１の電位がＨであると判断すると、タイマを起動させる（ＳＴ１４）。時間Ｔ１経過してタイムアウトとなると、駆動回路２１０の動作を停止させる（ＳＴ１５，ＳＴ１６）。

真空合成樹脂印刷装置１３０Ｂによれば、作業者の技能の程度に影響されないで、ステージ１４０を最適位置に停止させることが可能であり、更には、ステージ１４０の停止高さ位置のばらつきが少なく、図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示す状態が起きにくく、合成樹脂の印刷精度は高くなり、また、メタルマスク３２の寿命が無用に短くなってしまうことも起きない。

位置決めピン１４３Ｂは、集合基板２１の搭載位置を決定する役割とステージ１４０を最適位置に停止させる役割とを兼ね備えている。よって、ステージ１４０上には、位置決めピン１４３Ｂ以外に、ステージ１４０を最適位置に停止させるための他の部品を設ける必要はない。

本発明の実施例１になる真空合成樹脂印刷装置を示す図である。 印刷用メタルマスクと集合基板とステージとを対応させて示す図である。 集合基板がステージ上に搭載された状態を示す図である。 本発明の実施例２になる真空合成樹脂印刷装置を示す図である。 図４中、制御回路１９０Ａの動作のフローチャートである。 本発明の実施例３になる真空合成樹脂印刷装置を示す図である。 印刷用メタルマスクと集合基板とステージとを対応させて示す図である。 位置決めピンの構造を示す図である。 図６の真空合成樹脂印刷装置の動作を示す図である。 図６中、制御回路１９０Ｂの動作のフローチャートである。 半導体装置を示す図である。 従来の真空合成樹脂印刷装置を示す図である。 印刷時のステージと印刷用メタルマスクとの位置関係を示す図である。

符号の説明

３２ 印刷用メタルマスク
１３０、１３０Ａ，１３０Ｂ 真空合成樹脂印刷装置
１３１ ハウジング
１３５ メタルマスク固定部
１４０ ステージ
１４３Ｂ 集合基板位置決めピン
１４４，１４５ 金属ブロック
１５０ ステージ昇降機構
１６０ スキージ機構
１７０ 真空ポンプ
１９０，１９０Ａ，１９０Ｂ 制御回路
２２０ 報知装置
２２２ ランプ
２３０ 検知回路
２４０ 位置決めピン本体
２４１ ピン
２４２ 圧縮コイルばね

Claims (4)

1. ステージが印刷用メタルマスクに接近するように移動してきて停止し、該印刷用メタルマスクを使用して合成樹脂を該ステージ上の被印刷物に印刷する合成樹脂印刷方法において、
   上記ステージ又は印刷用メタルマスクに、該被印刷物の厚さに対応した突起部を設け、
   該突起部が上記印刷用メタルマスク又はステージに接触したことを検知して、該ステージの印刷時の位置を決定するようにしたことを特徴とする合成樹脂印刷方法。
2. ステージが印刷用メタルマスクに接近するように移動してきて停止し、該印刷用メタルマスクを使用して合成樹脂を該ステージ上の被印刷物に印刷する合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージ又は印刷用メタルマスクに該被印刷物の厚さに対応した突起部を設けると共に、
   該突起部が上記印刷用メタルマスク又はステージに接触したことを報知する報知手段を備えてなり、
   該報知手段による報知によって、該ステージの印刷時の位置が決定されるようにしたことを特徴とする合成樹脂印刷装置。
3. ステージがステージ移動手段によって印刷用メタルマスクに接近するように移動してきて停止し、該印刷用メタルマスクを使用して合成樹脂を該ステージ上の被印刷物に印刷する合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージ又は印刷用メタルマスクに該被印刷物の厚さに対応した突起部を設けると共に、
   該突起部が上記印刷用メタルマスク又はステージに接触したことを検知する検知手段と、
   該検知手段の検知動作に応じて、上記ステージ移動手段の動作を停止させる制御手段と
   を備えた構成としたことを特徴とする合成樹脂印刷装置。
4. ステージがステージ移動手段によって印刷用メタルマスクに接近するように移動してきて停止し、該印刷用メタルマスクを使用して合成樹脂を該ステージ上の被印刷物に印刷する合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージに、該被印刷物の位置を決めると共に該被印刷物よりも所定寸法突き出しており、沈み可能である構造の被印刷物位置決め用ピンを設けると共に、
   該被印刷物位置決め用ピンが上記印刷用メタルマスクに接触したことを検知する検知手段と、
   該検知手段が検知動作してから所定の時間経過した時点で上記ステージ移動手段の動作を停止させる制御手段と
   を備えた構成としたことを特徴とする合成樹脂印刷装置。

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