JP2006007480A - 合成樹脂印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は合成樹脂印刷装置に関し、印刷用メタルマスクが無用に撓まないようにして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１６０は、中央に集合基板載置部１６１を有し、この外側の部分にフランジ状に張り出した張り出し部１６２を有する。張り出し部１６２の上面１６２ａは、集合基板載置部１６１に置かれた集合基板２１の上面と同じ高さである。この張り出し部１６２は、印刷用メタルマスク４０のうち、集合基板２１を越えて移動する第１、第２のスキージ３１、３２が押し付ける部分を受けて支持し、印刷用メタルマスク４０が無用に撓まされることを防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は合成樹脂印刷装置に係り、特に、スキージが印刷用メタルマスク上を往復移動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装置に関する。

図１０（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、真空合成樹脂印刷装置を使用して製造された図１０（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。２１は集合基板である。この集合基板２１上には、半導体チップ１２が複数整列して実装してある。実際には集合基板２１は図１０（Ｂ）に示すよりも大きくて多くの数の個片化が可能であるサイズであるけれども、本明細書及び図面では図示の便宜上４個に個片化できる大きさとして説明する。

合成樹脂部１３は印刷用メタルマスク及びスキージを使用して印刷して形成している。ここで、スキージが一方向に移動しただけでは合成樹脂が印刷用メタルマスクの開口のうち一側に片寄って印刷される傾向があり、合成樹脂部を寸法精度良く形成することが難しい。そこで、合成樹脂の印刷は、スキージを往復移動させて行っている。即ち、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｘ１方向に傾斜している第１のスキージ３１が印刷用メタルマスク４０上をＸ１方向に移動し、続いて、図１１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、Ｘ２方向に傾斜している第２のスキージ３２がメタルマスク４０上をＸ２方向に移動することにより行われる。第１のスキージ３１がＸ１方向に移動するときには、熱硬化性の合成樹脂５０が矢印５１で示すようにローテーションさせられながら移動され、開口４１内に回り込んで、図１１（Ｂ）に符号６１で示すように主にＸ１側に入り込む。第２のスキージ３２がＸ２方向に移動するときには、熱硬化性の合成樹脂５０が矢印５２で示すようにローテーションさせながら移動され、開口４１内に回り込んで、図１１（Ｄ）に符号６２で示すように主にＸ２側に入り込み、これによって、開口４１内が合成樹脂でもって完全に埋まり、集合基板２１が下降してメタルマスク４０から離された状態で集合基板２１上に前記の合成樹脂部１３が精度良く形成される。

以下に説明する従来の真空合成樹脂印刷装置及び本願発明になる真空合成樹脂印刷装置は、共に、上記の図１１（Ａ）乃至（Ｄ）に示す印刷方法を採用している。

図１２は従来の真空合成樹脂印刷装置７０を概略的に示す。図１３及び図１４は、図１２中、ステージ８０とメタルマスク４０とスキージ機構９０とを取り出して示す。メタルマスク４０は枠４２に貼ってある。Ｘ１、Ｘ２が水平方向であり、Ｚ１、Ｚ２が高さ方向である。従来の真空合成樹脂印刷装置７０は、図１２に示すように、内部に空間を有するハウジング７１の内部に、印刷用メタルマスク４０がその枠４２をメタルマスク固定部７２によって固定されて水平に支持され、メタルマスク４０の下側に、集合基板２１が搭載されるステージ８０とこのステージ８０を昇降させるステージ昇降機構７９とを備え、メタルマスク４０の上面側にスキージ機構９０を備え、ハウジング７１の外部に、真空ポンプ１００、操作パネル１１０、制御回路１２０等を備えた構成である。ステージ昇降機構７９は、モータ８１を有する。スキージ機構９０は、第１のスキージ３１、第２のスキージ３２、第１のスキージ３１を昇降させる機構９１、第２のスキージ３２を昇降させる機構９２、これら全体をＸ１及びＸ２方向に往復移動させる機構９３を有する構成である。

真空合成樹脂印刷装置７０は、図１５及び図１６に示すように動作する。図１５（Ａ）に示すように半導体チップ実装済みの集合基板２１がステージ８０に搭載されると、モータ８１が駆動されてステージ昇降機構７９が動作され、ステージ８０が上昇され、同図（Ｂ）に示すように集合基板２１がメタルマスク４０の下面に接触した状態とする。

ここで、第１、第２のスキージ３１、３２は集合基板２１を完全に横切って移動することが必要であるので、メタルマスク４０と集合基板２１との関係は、メタルマスク４０は集合基板２１よりも相当に大きいサイズであり、集合基板２１の周囲から張り出している関係にある。

次いで、機構９１が動作して、同図（Ｃ）に示すように、第１のスキージ３１が降下されてメタルマスク４０に押し当り、続いて、機構９３が動作して、同図（Ｄ）に示すように、第１のスキージ３１がＸ１方向に移動され、熱硬化性の合成樹脂５０が開口４１内に刷り込まれる。第１のスキージ３１は集合基板２１上を横切って同図（Ｅ）に示す位置まで移動されて停止する。

次いで、機構９１、９２が動作して、図１６（Ａ）に示すように、第１のスキージ３１が上昇され、第２のスキージ３２が降下されてこれがメタルマスク４０に押し当り、続いて、機構９３が動作して、同図（Ｂ）に示すように、第２のスキージ３２がＸ２方向に移動され、合成樹脂５０が開口４１内に更に刷り込まれる。第２のスキージ３２は集合基板２１上を横切って同図（Ｃ）に示す位置まで移動されて停止する。次いで、機構９２が動作して、同図（Ｄ）に示すように、第２のスキージ３２が上昇され、メタルマスク４０から離される。次いで、ステージ８０が下降され、同図（Ｅ）に示すように、集合基板２１がメタルマスク４０から離され、この後、オーブンなどの装置を用いて加熱処理を施し硬化することにより、集合基板２１には合成樹脂部１３が形成された状態となる。合成樹脂部１３は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。
特開２００２−３２９７３６号公報

メタルマスク４０のうち集合基板２１の周囲から張り出している部分は支えられていない状態にある。このため、第１、第２のスキージ３１、３２が集合基板２１を横切った後で、図１５（Ｅ）及び図１６（Ｃ）に示すように、第１、第２のスキージ３１、３２の押し付け力によってメタルマスク４０が撓まされ、メタルマスク４０の一部は、集合基板２１の上面から浮き上がって、メタルマスク４０と集合基板２１との間に隙間が形成された状態となる。分かり易くするために、メタルマスク４０の撓み状況は誇張して示してある。

図１５（Ｅ）のときには、同図（Ｆ）に拡大して示すように、メタルマスク４０と集合基板２１との間に隙間１３０ができて、開口４１を埋めた軟らかい合成樹脂５０Ａは囲いが開放された状態となって、場合によっては、同図（Ｇ）に符号５０Ｂで示すように、隙間１３０内に一部が侵入してしまうことがある。この状態で、図１６（Ｂ）に示すようにメタルマスク４０集合基板２１に再度密着されたときに、図１６（Ｆ）に示すように隙間１３０内に侵入した合成樹脂の部分が符号５０Ｂで示すように潰されてしまう。よって、最終的な合成樹脂部は、図１６（Ｇ）に符号１３Ａで示すように、図１０（Ａ）に示す本来の形状から更にかけ離れた形状となってしまう。このことは、図１６（Ｃ）及び同図（Ｄ）に示すときにも起こりうる。よって、従来の真空合成樹脂印刷装置７０は、本来の形状の合成樹脂１３を精度良く安定に形成することができないことが起きる場合があるという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決した合成樹脂印刷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、スキージが印刷用メタルマスク上を移動して合成樹脂を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、
上記ステージは、上記被印刷物が載置される被印刷物載置部よりも外側であり且つ上記スキージが移動してくる領域に、該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面と同じ高さとなるようにされた印刷用メタルマスク支え手段を有して成り、
該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面が上記印刷用メタルマスクと接触された状態で、上記印刷用メタルマスク支え手段が、上記印刷用メタルマスクのうち上記被印刷物に対向する部分よりも外側の部分であって上記スキージによって押し付けられる部分を受けて支える構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、印刷用メタルマスク支え手段が、印刷用メタルマスクのうち被印刷物に対向する部分よりも外側の部分であってスキージによって押し付けられる部分を受けて支える構成であるため、スキージが印刷用メタルマスクのうち被印刷物に対応する部分を通り過ぎたときでも、印刷用メタルマスクは撓まされず、印刷用メタルマスクは被印刷物の上面に密着した状態を維持し、開口を埋めた軟らかい合成樹脂は開口内に留まり、形はくずれない。よって、本来の形状の合成樹脂部を確実に印刷することが出来る。

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１５０を示す。図２及び図３は、図１中、ステージ１６０と印刷用メタルマスク４０とスキージ機構９０を取り出して示す。この真空合成樹脂印刷装置１５０は、図１２に示す真空合成樹脂印刷装置３０とは、ステージ１６０が相違する。各図中、図１２乃至図１４に示す構成部分と対応する部分には同じ符号を付する。

ステージ１６０は、平面図上は図１３に示す従来のステージ８０よりも大きくてメタルマスク４０と略同じ大きさであり、中央に、被印刷物である集合基板２１が載置される集合基板載置部１６１を有し、この集合基板載置部１６１から外側の周囲の部分にフランジ状に張り出した張り出し部１６２を有する構成である。集合基板載置部１６１は集合基板２１に対応する大きさである。張り出し部１６２は、集合基板載置部１６１の面１６１ａからＺ１方向に集合基板２１の厚さｔに相当する寸法ａだけ突き出して、フランジ状に張り出している。張り出し部１６２は、平面状の上面１６２ａを有し、この上面１６２ａは、図３に示すように、集合基板２１を集合基板載置部１６１に載置した場合に、この集合基板２１の上面と同じ高さとなるようになっている。また、この張り出し部１６２は、第１、第２のスキージ３１、３２が移動する領域をカバーする大きさである。この張り出し部１６２がメタルマスク支持手段を構成する。

真空合成樹脂印刷装置１５０は、図４及び図５に示すように動作する。動作は、図１５及び図１６に示す動作と略同じである。図４（Ａ）に示すように半導体チップ実装済みの集合基板２１がステージ１６０の集合基板載置部１６１に搭載されると、モータ８１が駆動されてステージ昇降機構７９が動作され、ステージ１６０が上昇され、図４（Ｂ）に示すように集合基板２１がメタルマスク４０の下面に接触した状態とする。このとき、張り出し部１６２がメタルマスク４０のうち集合基板２１が接触している領域の周囲の部分の下面に接触した状態となる。

次いで、機構９１が動作して、図４（Ｃ）に示すように、第１のスキージ３１が降下されてメタルマスク４０に押し当り、続いて、機構９３が動作して、同図（Ｄ）に示すように、第１のスキージ３１がＸ１方向に移動され、熱硬化性の合成樹脂５０が開口４１内に刷り込まれる。第１のスキージ３１は集合基板２１上を横切って同図（Ｅ）に示す位置まで移動されて停止する。次いで、機構９１、９２が動作して、図５（Ａ）に示すように、第１のスキージ３１が上昇され、第２のスキージ３２が降下されてこれがメタルマスク４０に押し当り、続いて、機構９３が動作して、同図（Ｂ）に示すように、第２のスキージ３２がＸ２方向に移動され、合成樹脂５０が開口４１内に更に刷り込まれる。第２のスキージ３２は集合基板２１上を横切って同図（Ｃ）に示す位置まで移動されて停止する。次いで、機構９２が動作して、同図（Ｄ）に示すように、第２のスキージ３２が上昇され、メタルマスク４０から離される。次いで、ステージ１６０が下降され、同図（Ｅ）に示すように、集合基板２１がメタルマスク４０から離され、この後、オーブンなどの装置を用いて加熱処理を施し硬化することにより、集合基板２１には合成樹脂部１３が形成された状態となる。合成樹脂部１３は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。

上記の印刷動作の過程において、メタルマスク４０のうち集合基板２１よりも外側の部分がスキージによって押し付けられる状態が起きる。図４（Ｃ）、（Ｅ）は、第１のスキージ３１によって押し付けられる状態であり、図５（Ａ）、（Ｃ）は、第２のスキージ３２によって押し付けられる状態である。

しかし、メタルマスク４０は集合基板２１よりも外側の部分については張り出し部１６２によって受けて支えられている。このため、Ｘ１方向に移動する第１のスキージ３１がメタルマスク４０のうち集合基板２１に対応する部分を通り過ぎた図４（Ｅ）に示すときでも、メタルマスク４０は撓まされず、図４（Ｆ）に拡大して示すようにメタルマスク４０は集合基板２１の上面に密着した状態を維持し、開口４１を埋めた軟らかい合成樹脂５０Ａは開口４１内に留まる。また、Ｘ２方向に移動する第２のスキージ３２がメタルマスク４０のうち集合基板２１に対応する部分を通り過ぎた図５（Ｃ）に示すときでも、メタルマスク４０は撓まされず、図５（Ｆ）に拡大して示すようにメタルマスク４０は集合基板２１の上面に密着した状態を維持し、開口４１を埋めた軟らかい合成樹脂５０Ａは開口４１内に留まる。

よって、上記の真空合成樹脂印刷装置１５０は、図５（Ｇ）に拡大して示すように、本来の形状の合成樹脂１３を精度良く安定に形成することが出来る。

図６及び図７は本発明の実施例２になる真空合成樹脂印刷装置のステージ１７０とメタルマスク４０とスキージ機構９０を取り出して示す。

ステージ１７０は、ステージ本体１７１と、交換可能であるスペーサ１７２とを有し、図２及び図３中の張り出し部１６２に相当する部分がスペーサ１７２によって形成してある構成である。即ち、ステージ１７０は、ステージ本体１７１の上面に、四角枠形状のスペーサ１７２が交換可能な状態で固定してある構成である。

ステージ本体１７１は、上面が平面であり、平面図上はメタルマスク４０と略同じ大きさであり、中央に集合基板２１を搭載する集合基板搭載部１７１ａを有し、且つこの集合基板搭載部１７１ａより外側に張り出している張り出し部１７１ｂを有する。

四角枠形状のスペーサ１７２は、ステージ本体１７１と同じ大きさであり、内側に集合基板２１に対応する大きさの開口１７３を有し、且つ、集合基板２１と同じ厚さｔを有する。このスペーサ１７２は、ステージ本体１７１のうち張り出し部１７１ｂの上面に取り付けてある。

図７に示すように、スペーサ１７２がステージ本体１７１上に固定された状態で、ステージ１７０は図２及び図３に示すステージ１６０と同じ形状となり、開口１７３の内側の部分に、集合基板載置部１７１ａが形成され、スペーサ１７２の上面１７２ａがメタルマスク４０を支持する部分となる。

合成樹脂の印刷は、図４及び図５に示すと同様に、メタルマスク４０を少しも撓まわせずに行われ、本来の形状の合成樹脂１３が精度良く安定に形成される。

集合基板のサイズに対応してスペーサ１７２を複数準備しておくことによって、複数の種類の集合基板に対応することが可能である。

図８及び図９は本発明の実施例３になる真空合成樹脂印刷装置のステージ１８０とメタルマスク４０とスキージ機構９０を取り出して示す。

ステージ１８０は、ステージ本体１８１と、スペーサ１８２と、スペーサ昇降機構１８３とを有し、図２及び図３中の張り出し部１６２に相当する部分がスペーサ１８２とスペーサ昇降機構１８３によって形成してある構成である。

ステージ本体１８１は、上面が平面であり、平面図上はメタルマスク４０と略同じ大きさであり、中央に集合基板２１を搭載する集合基板搭載部１８１ａを有し、且つこの集合基板搭載部１８１ａより外側に張り出している張り出し部１８１ｂを有する。

四角枠形状のスペーサ１８２は、ステージ本体１８１と同じ大きさであり、内側に集合基板２１に対応する大きさの開口を有し、且つ、集合基板２１の厚さｔよりも薄い厚さｔ１を有する。

スペーサ昇降機構１８３は、例えば駆動シリンダよりなる構成であり、ステージ本体１８１のうち張り出し部１８１ｂの下面に分散して固定してあり、Ｚ１方向に延在しているロッド１８４が張り出し部１８１ｂの貫通孔を貫通している。

スペーサ１８２は、各辺をロッド１８４の先端に固定されて取り付けてあり、ステージ本体１８１のうち張り出し部１８１ｂの上面側に配置してある。スペーサ昇降機構１８３を適宜駆動することによって、スペーサ１８２は微細に昇降されて高さを調整される。

図９に示すように、スペーサ昇降機構１８３を適宜駆動することによって、スペーサ１８２の高さが、スペーサ１８２の上面１８２ａが集合基板搭載部１８１ａに搭載される集合基板の上面と一致するように調整してある。スペーサ１８２の上面１８２ａがメタルマスク４０を支持する部分となる。

合成樹脂の印刷は、図４及び図５に示すと同様に、メタルマスク４０を少しも撓まわせずに行われ、本来の形状の合成樹脂１３が精度良く安定に形成される。

上記のステージ１８０を備えた真空合成樹脂印刷装置は、スペーサ１８２の高さを調整することによって、厚さの厚い集合基板にも、厚さの薄い集合基板にも対応が可能である。

なお、本発明は、スキージが印刷用メタルマスク上を一方向に移動して印刷を完了する場合にも効果がある。

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。 図１中の、ステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す分解斜視図である。 図２のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す正面図である。 図１の真空合成樹脂印刷装置による印刷動作を示す図である。 図４（Ｅ）に続く印刷動作を示す図である。 本発明の実施例２になる真空合成樹脂印刷装置のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す分解斜視図である。 図６のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す正面図である。 本発明の実施例３になる真空合成樹脂印刷装置のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す分解斜視図である。 図８のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す正面図である。 半導体装置を示す図である。 合成樹脂の印刷を説明するための図である。 従来の真空合成樹脂印刷装置を示す図である。 図１２中の、ステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す分解斜視図である。 図１３のステージと印刷用メタルマスクとスキージ機構とを対応させて示す正面図である。 図１２の真空合成樹脂印刷装置による印刷動作を示す図である。 図１５（Ｅ）に続く印刷動作を示す図である。

符号の説明

３１ 第１のスキージ
３２ 第２のスキージ
４０ 印刷用メタルマスク
７９ ステージ昇降機構
９０ スキージ機構
１５０ 真空合成樹脂印刷装置
１６０、１７０、１８０ ステージ
１６１ 集合基板載置部
１６２ 張り出し部
１６２ａ 上面
１７１、１８１ ステージ本体
１７１ａ、１８１ａ 集合基板搭載部
１７１ｂ、１８１ｂ 張り出し部
１７２、１８２ スペーサ
１８３ スペーサ昇降機構

Claims (4)

1. スキージが印刷用メタルマスク上を移動して合成樹脂を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、
   上記ステージは、上記被印刷物が載置される被印刷物載置部よりも外側であり且つ上記スキージが移動してくる領域に、該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面と同じ高さとなるようにされた印刷用メタルマスク支え手段を有して成り、
   該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面が上記印刷用メタルマスクと接触された状態で、上記印刷用メタルマスク支え手段が、上記印刷用メタルマスクのうち上記被印刷物に対向する部分よりも外側の部分であって上記スキージによって押し付けられる部分を受けて支える構成としたことを特徴とする合成樹脂印刷装置。
2. 請求項１に記載の合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージは、上記被印刷物載置部より外側に張り出して、且つ、その上面が該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面と同じ高さとしてある張り出し部を有し、
   上記印刷用メタルマスク支え手段は、上記ステージの上記張り出し部によって構成してあることを特徴とする合成樹脂印刷装置。
3. 請求項１に記載の合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージは、上記被印刷物載置部より外側に張り出してある張り出し部を有し、
   四角枠形状のスペーサが、その上面が該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面と同じ高さとなるようにして上記張り出し部上に取り付けてあり、
   上記印刷用メタルマスク支え手段は、上記ステージの上記張り出し部上に取り付けてあるスペーサによって構成してあることを特徴とする合成樹脂印刷装置。
4. 請求項１に記載の合成樹脂印刷装置において、
   上記ステージの上記被印刷物載置部より外側の部位に四角枠形状のスペーサを有し、
   且つ、該ステージに、上記スペーサを昇降させるスペーサ昇降機構を備えて成り、
   該スペーサが該スペーサ昇降機構によって昇降されて、その上面が該被印刷物載置部に載置された被印刷物の上面と同じ高さとなるようにされる構成であり、
   上記印刷用メタルマスク支え手段は、上記スペーサと上記スペーサ昇降機構によって構成してあることを特徴とする合成樹脂印刷装置。

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