JP2008193016A - 液体材料の充填方法、装置およびプログラム - Google Patents

液体材料の充填方法、装置およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複雑なパラメータの計算が不要であり、吐出量の変化に柔軟に対応することができる液体材料の充填方法、装置およびプログラムの提供。
【解決手段】ワークの外周に沿った非補正塗布パターンと、非補正塗布パターンと重なる補正塗布パターンとから構成される全体塗布パターンを作成し、全体塗布パターンに基づき吐出部から液体材料を吐出し、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して液体材料を充填する液体材料の充填方法であって、補正塗布パターンを、塗布領域および非塗布領域から構成し、補正塗布パターンの塗布領域および非塗布領域を伸縮させることにより、液体材料の吐出量の補正を行うことを特徴とする液体材料の充填方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して吐出部から吐出した液体材料を充填する方法、装置およびプログラムに関し、特に半導体パッケージングのアンダーフィル工程において液体材料の吐出量を複雑なパラメータの計算を行うことなく補正できる方法、装置およびプログラムに関するものである。
なお、本発明における「吐出」とは、液体材料が吐出部から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式、および、液体材料が吐出部から離間した後にワークに接触されるタイプの吐出方式を含むものである。
近年、電子機器の小型化、高性能化に伴う半導体部品の高密度実装、多ピン化への要求に対して、フリップチップ方式と呼ばれる実装技術が注目されている。フリップチップ方式の実装は、半導体チップの表面に存在する電極パッド上に突起状電極（バンプ）を形成し、相対する基板上の電極パッドに直接接合することにより行う。フリップチップ方式を用いると、実装に必要な面積が半導体チップの面積とほぼ等しくなり、高密度実装を達成することが可能となる。また、電極パッドを半導体チップ全面に配置することが可能で、多ピン化にも適している。他にも接続配線長がバンプ電極の高さのみで、電気的特性が良好であり、半導体チップの接続部の反対面が露出しているので、放熱が容易であるなどの利点がある。
フリップチップパッケージでは、半導体チップと基板との熱膨張係数の差により発生する応力が、接続部に集中して接続部が破壊することを防ぐために、半導体チップと基板との隙間に樹脂を充填して接続部を補強する。この工程をアンダーフィルと呼ぶ（図１参照）。
アンダーフィル工程は、半導体チップの外周（例えば一辺もしくは二辺）に沿って液状樹脂を塗布し、毛細管現象を利用して樹脂を半導体チップと基板との隙間に充填した後、オーブンなどで加熱して樹脂を硬化させることにより行う。
アンダーフィル工程においては、時間経過に伴う樹脂材料の粘度変化を考慮する必要がある。粘度が高くなると、材料吐出口からの吐出量が減少し、また、毛細管現象が不十分になって、適正量の材料が隙間に充填されなくなってしまうという問題があるからである。粘度変化の激しいものでは、例えば、６時間経過後、吐出量にして１０％以上減ることもある。そこで、粘度の経時的変化に伴う吐出量の変化を補正する必要があった。
ところで、アンダーフィル工程に用いる樹脂材料の充填には、一般にディスペンサが用いられている。そのディスペンサの一種に、ノズルから液体材料の小滴を噴射して吐出するジェット式ディスペンサがある。
ジェット式ディスペンサを用いてアンダーフィル工程を実施する方法は、例えば、特開２００４−３４４８８３号（特許文献１）に開示される。すなわち、特許文献１には、ジェット式ディスペンサを用いて基板上に粘性材料を吐出する方法であって、吐出すべき粘性材料の総体積および総体積の粘性材料が吐出される長さを準備すること、重量計上に複数の粘性材料液滴を塗布するよう動作させること、重量計上に塗布された複数の粘性材料液滴の重量を表すフィードバック信号を生成すること、総体積の粘性材料が長さにわたって吐出されるように、ディスペンサと基板との間の最大相対速度を求めること、を含む方法が開示されている。
また、特許文献１には、複数の粘性材料液滴のそれぞれの体積を求めること、総体積にほぼ等しくなるのに必要とされる液滴の全数を求めること、長さにわたって粘性材料液滴をほぼ均一に分配するのに必要とされる各液滴間距離を求めること、および粘性材料液滴の全数が長さにわたってほぼ均一に吐出されるように、ディスペンサと基板との間の最大相対速度を求めること、をさらに含む方法が開示されている。
特開２００４−３４４８８３号公報
しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、長さにわたって均一に吐出するために液滴の数や各液滴の間隔を求める手順が必要であり、この手順内では様々なパラメータを計算によって求めるため、その計算時に誤差が多く生じる。
また、より正確に均一化を図るためには、一つ一つの液滴の大きさを揃える必要があり、このために特別の手段が必要である。
また、ノズル（吐出部）と基板との間の最大相対速度の変更は、粘度が大きくなる場合、速度は遅くなる方向への変更となる。速度が遅くなると塗布時間が長くなり、生産性に影響を及ぼすという課題がある。
半導体チップの大きさがある程度以上になると、液体材料の量が多く吐出できる二辺や三辺の塗布を行っても、一回の塗布では全体の充填量が不足する場合がある。その場合、所望の充填量を達成するために、同じ経路に沿って複数回重ねて塗布を行うことで所望の充填量を達成している。ここで、同じ経路に複数回の塗布を行う際には、一回の塗布を行う場合と比べ、吐出量の変化も複数倍となる。
そこで、本発明は、上記課題を解決し、複雑なパラメータの計算が不要であり、吐出量の変化に柔軟に対応することができる液体材料の充填方法、装置およびプログラムを提供することを目的とする。
塗布速度を一定に保った状態での補正としては、加圧量、プランジャの移動量、弁の往復動作の速度などを制御することにより、単位時間当たりの吐出部からの吐出量を一定に保つことが考えられる。しかしながら、これらの手法では、様々なパラメータを計算によって求めるため、その計算時に誤差が多く生じるおそれがある。そこで、発明者は、補正手順を簡明とすべく、鋭意工夫した。
また、全体塗布パターンを複数の補正塗布パターン、または非補正塗布パターンと補正塗布パターンとの組み合わせにより構成することで、吐出量の変化に柔軟に対応することを可能とした。
すなわち、第１の発明は、ワークの外周に沿った非補正塗布パターンと、非補正塗布パターンと重なる補正塗布パターンとから構成される全体塗布パターンを作成し、全体塗布パターンに基づき吐出部から液体材料を吐出し、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して液体材料を充填する液体材料の充填方法であって、補正塗布パターンを、塗布領域および非塗布領域から構成し、補正塗布パターンの塗布領域および非塗布領域を伸縮させることにより、液体材料の吐出量の補正を行うことを特徴とする液体材料の充填方法である。
第２の発明は、第１の発明において、塗布領域および非塗布領域が交互に連続することを特徴とする。
第３の発明は、第１または２の発明において、補正塗布パターンの全長を変えることなく塗布領域および非塗布領域を伸縮させることを特徴とする。
第４の発明は、第１、２または３の発明において、前記全体塗布パターンにおいて、最後の塗布パターンが補正塗布パターンであることを特徴とする。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、前記全体塗布パターンは、複数の非補正塗布パターンと、１以上の補正塗布パターンとから構成されることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、液体材料の吐出量の補正を、全体塗布パターンにおいて、新たな補正塗布パターンを付加し、または既存の補正塗布パターンを除去することにより行うことを特徴とする。
第７の発明は、ワークの外周に沿った第一の補正塗布パターンと、第一の補正塗布パターンと重なる第二の補正塗布パターンとから構成される全体塗布パターンを作成し、全体塗布パターンに基づき吐出部から液体材料を吐出し、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して液体材料を充填する液体材料の充填方法であって、第一および第二の補正塗布パターンを、塗布領域および非塗布領域から構成し、第一および第二の補正塗布パターンの塗布領域および非塗布領域を伸縮させることにより、液体材料の吐出量の補正を行うことを特徴とする液体材料の充填方法である。
第８の発明は、第７の発明において、塗布領域および非塗布領域が交互に連続することを特徴とする。
第９の発明は、第７または８の発明において、第一および第二の補正塗布パターンの全長を変えることなく塗布領域および非塗布領域を伸縮させることを特徴とする。
第１０の発明は、第７、８または９の発明において、第一および第二の補正塗布パターンが同一の補正塗布パターンであることを特徴とする。
第１１の発明は、第７ないし１０のいずれかの発明において、第一の補正塗布パターンの塗布領域の長さが第二の補正塗布パターンの塗布領域の長さ以上であり、第一の補正塗布パターンの後に第二の補正塗布パターンに基づく塗布が行われることを特徴とする。
第１２の発明は、第７ないし１１のいずれかの発明において、前記全体塗布パターンは、１以上の第一の補正塗布パターンおよび複数の第二の補正塗布パターン、または、複数の第一の補正塗布パターンおよび１以上の第二の補正塗布パターンとから構成されることを特徴とする。
第１３の発明は、第７ないし１２のいずれかの発明において、液体材料の吐出量の補正を、全体塗布パターンにおいて、新たな第一および／または第二の補正塗布パターンを付加し、または既存の第一および／または第二の補正塗布パターンを除去することにより行うことを特徴とする。
第１４の発明は、第１ないし１３のいずれかの発明において、全体塗布パターンが、ワークの外周を構成する複数の辺に沿って構成されることを特徴とする。
第１５の発明は、第１ないし１４のいずれかの発明において、前記吐出量の補正の前後で吐出装置の移動速度が変更されないことを特徴とする。
第１６の発明は、第１ないし１５のいずれかの発明において、補正前の吐出時間（Ｔ１）の間吐出した液体材料の重量（Ｗ１）を計測し、吐出時間（Ｔ１）と重量（Ｗ１）との関係から適正重量（Ｗ２）を吐出するための時間（Ｔ２）を算出し、時間（Ｔ２）と吐出部の移動速度（Ｖ）から塗布領域の適正全長（Ｌ２）を算出し、塗布領域の適正全長（Ｌ２）と補正前の塗布領域の全長（Ｌ１）との差分を補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量とすることを特徴とする。
第１７の発明は、第１ないし１６のいずれかの発明において、液体材料を吐出して適正重量（Ｗ２）となるまでの時間（Ｔ２）を計測し、時間（Ｔ２）と吐出部の移動速度（Ｖ）から塗布領域の適正全長（Ｌ２）を算出し、塗布領域の適正全長（Ｌ２）と補正前の塗布領域の全長（Ｌ１）との差分を補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量とすることを特徴とする。
第１８の発明は、第１６または１７の発明において、吐出時間または吐出重量と粘度の関係をメモリに記憶し、液体材料交換後の工程において、補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量を当該メモリの記憶情報に基づき算出することを特徴とする。
第１９の発明は、第１６、１７または１８の発明において、補正を行うかを判断する許容範囲を設け、計測値が前記許容する範囲を越える場合に、塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量を補正することを特徴とする。
第２０の発明は、第１ないし１９のいずれかの発明において、液体材料の経時的粘度変化に伴う吐出量の補正を行うことを特徴とする。
第２１の発明は、第１ないし２０のいずれかの発明において、ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワーク枚数、または基板の枚数に基づき液体材料の吐出量の補正が行われることを特徴とする。
第２２の発明は、吐出する液体材料を供給する液材供給部と、液材供給部から供給された液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量手段と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部が、第１ないし２１のいずれかの発明に係る液体材料の充填方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置。
第２３の発明は、吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量手段と、液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に第１ないし２１のいずれかの発明に係る液体材料の充填方法を実施させるプログラムである。
なお、計量手段とは、後述の重量計のみを対象とするものではなく、公知の一般的な計量手段（例えば、光学的計測システムも含む。）を意味する。
本発明によれば、塗布パターン全長に対して均一に塗布することに制約を受けずに、塗布パターンを自由に作成することができる。すなわち、種々の塗布パターンを組み合わせることにより、吐出量の変化に柔軟に対応することができ、特に、全体の塗布量に対する補正量が大きい場合に好適である。
また、一つ一つの液滴に対して補正を行う場合に比べて手順が簡便であり、計算による誤差を生じにくい。
また、吐出部の移動速度を変更しないため、塗布時間に影響を及ぼさない。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（１）全体塗布パターンの作成
一ないし複数の全体塗布パターンを作成し、その内一つを選択する。全体塗布パターンは、複数の補正塗布パターン、または１以上の非補正塗布パターンと１以上の補正塗布パターンの組み合わせから構成されるが、少なくとも１以上の補正塗布パターンを有する必要がある。例えば、図６に示すように、方形状のワークであるチップ２の一辺に沿った線であって、交互に連続する塗布領域１２と非塗布領域１３とから構成される補正塗布パターン１４と、補正塗布パターン１４と全長が同じで、且つ同じチップ２の一辺に沿う塗布領域１２のみからなる非補正塗布パターン１５とから構成される全体塗布パターンを作成する。なお、ワークは方形上のものに限定されず、円形や多角形であってもよい。
全体塗布パターンを構成する各塗布パターンの全長、塗布領域１２および非塗布領域１３の数や塗布回数は、チップ２と基板１との隙間を充填するのに必要となる液体材料５の重量ないしは体積などから決定する。例えば、図６のようにチップ２の一辺に対して二回重ねて塗布を行う場合、一回目の塗布パターン１６は非塗布領域１３がなく構成され、二回目の塗布パターン１７は一つの塗布領域１２の両側が非塗布領域１３となって一つの全体塗布パターンが構成される。
図中の二回目以降の塗布パターンは、説明のために並べて描いてあるが、実際には二回目以降の塗布パターンは、一回目の塗布パターンと同じ経路に沿って重なって動く。ノズル１１を同一方向に移動させて吐出を行ってもよいが、塗布時間の観点からは、吐出をしながらノズル１１を往復動作させるのが好ましい。
（２）初期パラメータの設定
塗布に用いる液体材料について、全体塗布パターンと適正重量および／または適正吐出時間との関係を予めの試験により算出し、制御部のメモリに記憶する。吐出量の変化は、温度の変化により生ずる液体材料の粘度変化や吐出部のつまりおよび水頭差による影響もあるが、これらのパラメータを設定することで、吐出量の変化全般に適用することが可能となる。
また、液体材料の使用時間の限界値として、メーカーの規定するポットライフに基づいて算出した値を記憶しておくことが好ましい。
なお、後述する（４）で補正量を算出する際に、吐出重量を一定とした際の「吐出時間と粘度との関係」、吐出時間を一定とした際の「吐出重量と粘度との関係」を制御部のメモリに記憶しておくのが好ましい。同じ種類の液体材料であれば、二度目以降の作業においては、制御部に記憶したデータに基づき補正量を算出することで、補正のための吐出および測定作業は不要となるからである。
（３）補正周期の設定
全体塗布パターンを補正する周期である補正周期を設定する。補正周期としては、例えば、ユーザーが入力した時間情報、チップ２ないしは基板１の枚数などを設定する。所定の時間を設定する場合は、液体材料の吐出量の変化が作業開始から許容範囲を越えると予想される時間を設定する。枚数を設定する場合は、一枚のチップ２を処理する時間ないしは一枚の基板１を処理する時間（搬入→塗布→搬出の時間）と、上記所定の時間から処理枚数を求め、設定する。
補正周期設定の際は、時間の経過や温度の変化により生ずる液体材料の粘度変化を考慮する必要があるが、以下では時間の経過に伴う粘度変化のみが生ずることを前提に説明を行うもとのする。
なお、吐出部の温度調整により液体材料の粘度を制御する公知の技術を本発明に併用できることは言うまでもない。
（４）補正量の算出
設定された補正周期で、液体材料の粘度変化による吐出量の変化に対応するための補正量を算出する。
まず、ノズル１１を重量計８の上方へ移動させ、固定位置にて液体材料を吐出する。そして、重量計８の計量部へ吐出された液体材料の重量を読み取り、（２）で記憶したパラメータと対比して補正量を求める。
補正量の算出手段としては、（イ）一定時間吐出した際の重量を測定し、適正重量との差に基づいて補正量を算出する手法、（ロ）適正重量となるまでに要する吐出時間を測定し、直前の吐出時間との差に基づいて補正量を算出する手法がある。
（イ）および（ロ）の手法を、図６の塗布パターンの例で具体的に説明する。
まず、チップ２の大きさと、チップ２と基板１との間隙より、液体材料を充填するために必要な適正重量Ｗ２を算出する。次に、チップ２の大きさと塗布回数から、全体塗布パターンにおける塗布領域１２の合計長さＬ１を算出する。続いて、適正重量Ｗ２の液体材料を吐出するのに要する時間Ｔ１を算出する。
時間Ｔ１の算出方法は複数通りあるが、ここではジェット式ディスペンサにおける代表的な算出方法を二つ開示する。一つは、ノズル１１から液滴を吐出するタイミングは一定であるので、そのタイミングと一滴あたりの重量をもとに適正重量Ｗ２を吐出するのに要する時間を算出するやり方であり、もう一つは、重量計８の上に適正重量Ｗ２になるまで実際に吐出を行って時間を測定するやり方である。
続いて、液体材料の粘度が高くなった場合（Ｐ１→Ｐ２）における具体的な補正量の算出方法を図３に基づき説明する。なお、ノズル１１の移動速度Ｖは一定であることを前提とする。
（イ）の場合、変化後の粘度Ｐ２で時間Ｔ１と同じ時間吐出すると、重量計８の測定値はＷ１になる。そこで、時間Ｔ１と重量Ｗ１との関係から、変化後の粘度Ｐ２で適正重量Ｗ２と同じ重量を吐出するためにかかる時間Ｔ２を算出する。速度Ｖで時間Ｔ２だけ移動した場合の長さを複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の適正長さＬ２とする。よって、全体塗布パターンにおける塗布領域１２の伸縮量Ｌ３はＬ２−Ｌ１となる。この伸縮量Ｌ３を、補正塗布パターン１４の数に応じて分配する。
（ロ）の場合、変化後の粘度Ｐ２で適正重量Ｗ２と同じ重量を吐出するのに要する時間を測定すると、吐出時間がＴ１からＴ２になる。速度Ｖで時間Ｔ２だけ移動した場合の長さが複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の適正長さＬ２である。よって、複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の伸縮量Ｌ３はＬ２−Ｌ１となる。この伸縮量Ｌ３を、補正塗布パターン１４の数に応じて分配する。
ここで、伸縮量Ｌ３がゼロで無い場合には常に補正を行うのではなく、計測した吐出量（計測値）の変化ないしは算出した補正量が許容範囲（例えば±１０％）を越える場合にのみ補正を行うようにするのが好ましい。許容範囲を設けた補正の好ましい態様は、例えば、出願人の特許出願に係る特開２００１−１３７７５６号に詳しい。すなわち、補正を行うかを判断する許容範囲を設け、測定値ないしは補正量（時間、重量または伸縮量）が前記許容する範囲を越える場合にのみ補正塗布パターン１４を補正する。
（５）補正塗布パターンの補正
（４）で、吐出量の補正が必要であると判断した場合には、補正塗布パターン１４における塗布領域１２の長さを伸ばし或いは縮め、その量と同じ量だけ補正塗布パターン１４における非塗布領域１３を縮め或いは伸ばすことにより行う。
伸縮量Ｌ３は、補正塗布パターン１４における塗布領域１２および非塗布領域１３の夫々の数に応じて等分するのが好ましい。図６の全体塗布パターンの場合、補正塗布パターン１４における塗布領域１２の伸縮量はＬ３と同じであるが、補正塗布パターン１４における非塗布領域１３の伸縮量はＬ３／２となる。
以上に述べたとおり、（４）および（５）の工程は、（３）で設定した補正周期において、或いは基板１の種類（大きさや形状）が変わったときなどに実行することで、液体材料の経時的粘度変化にかかわらず、常に最良の塗布パターンを形成することが可能となる。
以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。
本実施例に関わる方法を実施するための装置の概略図を図２に示す。
まず、塗布対象物であるフリップチップ実装基板１０を搬送手段９によって液体材料を吐出するノズル１１の下まで搬送する。
ノズル１１を有するディスペンサ６は、ＸＹ駆動手段７に取り付けられており、基板１０や重量計８の上へと移動可能である。また、基板１０の上方でＸＹ方向に移動しながら液体材料を塗布する動作もＸＹ駆動手段７によって行うことができる。
基板１０がノズル１１の下まで運ばれてくると、基板１０の位置決め後、塗布を開始する。ノズル１１の塗布動作の軌跡である基本となる塗布パターンを、ＸＹ駆動手段７やディスペンサ６等の動作を制御する制御部（図示せず）内のメモリ等へ予め記憶させておく。
塗布が終了すると、基板１０は搬送手段９によって装置外へ搬出される。そして、次の基板１０が搬入され、塗布作業が繰り返される。すなわち、搬入、塗布および搬出が一つのサイクルとなり、対象となる枚数の基板１０への塗布が終了するまで、液体材料の塗布が繰り返される。
設定した補正周期になると、液体材料の粘度変化による吐出量の補正が行われる。
補正量の算出は、ＸＹ駆動手段７によりノズル１１を重量計８の上に移動させ、重量計８により吐出する際に要した時間または液体材料の重量を計測することにより行う。
（イ）重量の変化に基づく補正（図４）
ノズル１１から、直前の基板１０に全体塗布パターンを形成するために要した時間Ｔ１と同じ時間だけ液体材料を吐出する（ＳＴＥＰ１１）。吐出された液体材料の重量Ｗ１を重量計８で計測する（ＳＴＥＰ１２）。全体塗布パターンごとに予め算出して制御部に記憶しておいた適正重量Ｗ２と計測重量Ｗ１とを比較し（ＳＴＥＰ１３）、重量差が許容範囲を越えるか否かにより補正の必要の有無を判定する（ＳＴＥＰ１４）。ＳＴＥＰ１４で補正が必要とされた場合には、時間Ｔ１とＷ１との関係から、適正重量Ｗ２を吐出するために必要な時間Ｔ２を算出する（ＳＴＥＰ１５）。時間Ｔ２と速度Ｖとの関係から、複数回の塗布を合計して考えたときの、塗布領域１２の長さの合計値である適正長さＬ２を算出する（ＳＴＥＰ１６）。複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の適正長さＬ２と、直前の複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の合計長さＬ１から、複数回の塗布を合計して考えたときの伸縮量Ｌ３（Ｌ１とＬ２との差分）を算出する（ＳＴＥＰ１７）。塗布領域１２および非塗布領域１３を伸縮させて補正塗布パターン１４を補正する（ＳＴＥＰ１８）。Ｔ１の値をＴ２に、Ｌ１の値をＬ２に更新する（ＳＴＥＰ１９）。
なお、変形手順としては、ＳＴＥＰ１３を省略し、伸縮量の算出後、（ＳＴＥＰ１７の後）にＳＴＥＰ１４を行うようにしてもよい。
（ロ）時間の変化に基づく補正（図５）
ノズル１１から、全体塗布パターンごとに予め算出して制御部に記憶しておいた適正重量Ｗ２になるまで液体材料を吐出し（ＳＴＥＰ２１）、吐出に要した時間Ｔ２を計測する（ＳＴＥＰ２２）。直前の基板１０に全体塗布パターンを形成するために要した時間Ｔ１と計測時間Ｔ２とを比較し（ＳＴＥＰ２３）、計測時間Ｔ２が許容範囲を越えるか否かにより補正の必要の有無を判定する（ＳＴＥＰ２４）。ＳＴＥＰ２４で補正が必要とされた場合には、時間Ｔ２と速度Ｖとの関係から、複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の適正全長Ｌ２を算出する（ＳＴＥＰ２５）。複数回の塗布を合計して考えたときの直前の塗布領域１２の合計長さＬ１と、複数回の塗布を合計して考えたときの塗布領域１２の適正長さＬ２から、複数回の塗布を合計して考えたときの伸縮量Ｌ３（Ｌ１とＬ２との差分）を算出する（ＳＴＥＰ２６）。塗布領域１２および非塗布領域１３を伸縮させて補正塗布パターン１４を補正する（ＳＴＥＰ２７）。Ｔ１の値をＴ２に、Ｌ１の値をＬ２に更新する（ＳＴＥＰ２８）。
以上の手順による補正塗布パターン１４の補正においては、補正後の塗布領域１２の全長と非塗布領域１３の全長を足し合わせた補正塗布パターン１４の全長は、補正の前後で同じ長さである。
ここで、塗布パターンの開始および／または終了位置が非塗布領域１３である場合には、塗布領域１２上のみノズル１１を動かすようＸＹ駆動手段７の作動を制御してもよい。かかる場合には、伸縮量Ｌ３の分だけノズル１１の移動時間が変わることになる。塗布時間短縮の観点からは、全体塗布パターンの終端が非塗布領域１３となるよう構成するのが好ましい。
全体塗布パターンの補正は、設定した補正周期で自動的に行われる。液体材料が使用時間の限界値に達した時、或いは液体材料が無くなるまで、設定した補正周期で補正を行い、塗布作業を続ける。液体材料を交換して最初の塗布を行う際も、液体材料の品質のばらつきを補正するために、塗布実行前に補正を行うのが好ましい。この際は、先に述べたように、制御部に記憶したデータに基づき補正量を算出すれば、補正のための吐出および測定作業は不要となる。
続いて、いくつかの塗布パターンの作成例を説明する。
粘度変化による吐出量の補正は、時間経過とともに粘度が高くなり、吐出量を増やさなければならない場合が殆どであるので、以下では吐出量を増やす場合について説明する。
基本となる全体塗布パターンの長さや移動速度などは、塗布対象である半導体のチップ２と基板１との隙間を充填するのに必要となる液体材料の重量やチップ２の大きさなどから決定する。
図６から図１８は全体塗布パターン例を示す説明図で、チップ２が実装された基板１を実装面側から見た図である。図中の二回目以降の各塗布パターンは、説明のために並べて描いてあるが、実際には二回目以降の塗布パターンにおいても、一回目の塗布パターンと同じ経路上をノズル１１が移動する。
図６はチップの一辺に対して二回重ねて塗布を行う場合で、一回目の塗布パターン１６では補正を行わず、二回目の塗布パターン１７で補正を行うようにしている。補正塗布パターン１４である二回目の塗布パターン１７は、一つの塗布領域１２の両端に二つの非塗布領域１３を繋ぎ合わせて一つの塗布パターンとしている。また、塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さは、チップ２の一辺の長さに等しくなっている。一方、一回目の塗布パターン１６は、塗布領域１２の長さが、チップ２の一辺の長さに等しくなっていて、非塗布領域１３はない。求めた補正量に応じた伸縮量の変更は、二回目の塗布パターン１７において、塗布領域１２の両端またはどちらか一端を非塗布領域１３へ向かって伸ばし、非塗布領域１３は、塗布領域１２の伸びた量と同じ量縮める。このとき、補正塗布パターン１４の全長が変わらないように伸縮を行う。
ここで、図６の補正塗布パターン１４である二回目の塗布パターン１７においては、非塗布領域１３についてノズル１１を動かす必然性は無い。従って、塗布領域１２上のみノズル１１を動かすようＸＹ駆動手段７の作動を制御してもよい。
一方、補正塗布パターン１４である二回目の塗布パターン１７の全長をノズル１１がなぞるようにＸＹ駆動手段７の作動を制御してもよい。つまり、変更後の塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さが、二回目の塗布パターン１７におけるノズル１１の移動距離となる。このような制御を行えば、ノズル１１の移動速度を変更せず一定に保っていれば、補正前と補正後で塗布時間は変わらないことになる。後述する図１１を除く図７ないし１８のいずれにも適用可能である。
図７は、図６と同様にチップ２の一辺に対して二回重ねて塗布を行う場合で、一回目の塗布パターン１６で補正を行うようにし、二回目の塗布パターン１７では補正を行わないようにしている。補正を行う一回目の塗布パターン１６は、図６の場合と同様に、一つの塗布領域１２の両端に二つの非塗布領域１３を繋ぎ合わせて一つの補正塗布パターン１４としている。また、塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さは、チップ２の一辺の長さに等しくなっている。一方、二回目の塗布パターン１７は、塗布領域１２の長さがチップ２の一辺の長さに等しくなっていて、非塗布領域１３はない。伸縮量の変更は、一回目の塗布パターン１６において、塗布領域１２の両端またはどちらか一端を非塗布領域１３へ向かって伸ばし、非塗布領域１３は、塗布領域１２の伸びた量と同じ量縮める。補正塗布パターン１４の全長が変わらないように伸縮を行うのは先に述べたとおりである。
なお、液体材料の性質や作業環境に影響されるが、液体材料をスムーズに浸透させたり、気泡混入を防いだりしたいときには、先に非補正塗布パターン１５に基づく塗布を行う方が好ましい場合がある。かかる場合には、図６のように非補正塗布パターン１５が先行する全体塗布パターンを作成する。
図８はチップ２の一辺に対して二回重ねて塗布を行う場合において、二回の塗布ともに補正を行うようにした全体塗布パターンである。図６および図７の場合と同様に、一つの塗布領域１２の両端に二つの非塗布領域１３を繋ぎ合わせて一つの補正塗布パターン１４を構成している。そして、塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さは、チップ２の一辺の長さに等しくなっている。求めた補正量に応じた伸縮量の変更は、二回の補正塗布パターン１４ともそれぞれに、塗布領域１２の両端またはどちらか一端を非塗布領域１３へ向かって伸ばし、非塗布領域１３は、塗布領域１２の伸びた量と同じ量縮める。塗布領域１２の伸びる量および非塗布領域１３の縮む量は、二回の塗布で均等にしてもよく、逆に一回目の塗布パターン１６と二回目の塗布パターン１７とで伸縮量を変えてもよい。均等に伸縮させる場合、伸縮を行う回数が二回になるので、一回のみで伸縮させた場合と比べて、一回あたりの伸縮量は短くなる（二回の場合１／２になる）。補正塗布パターン１４の伸縮は、先に述べたとおり、塗布パターン１６，１７の全長が変わらないように行う。
図８では、一回目および二回目の塗布パターン１６，１７がともに同じ補正塗布パターン１４となっていたが、一回目と二回目とで塗布領域１２と非塗布領域１３の夫々の長さを変えてもよい。それらの例を以下に示す。
図９は、一回目の塗布パターン１６の非塗布領域１３を短く、二回目の塗布パターン１７の非塗布領域１３を長くした全体塗布パターンの例である。図９の変形例として、二回目の塗布パターン１７の非塗布領域１３と塗布領域１２の配置を入れ替えてもよい。この場合、ノズル１１を往復動作させると、長い方の非塗布領域１３が全体塗布パターンの終端となるので、最後の非塗布領域１３上でノズル１１を動かすのをやめることで、塗布時間を短縮させることができる。
図１０は、一回目および二回目の塗布パターン１６，１７を、チップ２の一辺の中心線について線対称に構成している。図に示すように、一回目の塗布パターン１６に比べ、二回目の塗布パターン１７は非塗布領域１３を長くしている。補正量に応じた伸縮量の変更は、、一回目および二回目の塗布パターン１６，１７とで均等に変更してもよく、一回目と二回目とで伸縮量に変化をつけてもよい。これらの全体塗布パターンでも先に述べたとおり、伸縮は全長が変わらないように行う。
補正塗布パターン１４は、図１１または図１２の塗布パターンに示すように作成してもよい。
図１１は塗布領域１２を三つに分割し、その間を二つの非塗布領域１３で繋ぎ合わせて一つの補正塗布パターン１４としたものを二つ備える全体塗布パターンである。伸縮量の補正の際は、左右端の二つの塗布領域１２については中央側の端部がそれぞれ中央へ向かって伸びるようにし、中央の塗布領域１２は両端またはどちらか一端が伸びるようにする。非塗布領域１３は、塗布領域１２の伸びた量と同じ量だけ縮むようにする。
図１２は、一つの塗布領域１２と一つの非塗布領域１３とを繋ぎ合わせて一つの補正塗布パターン１４としたものを二つ備える全体塗布パターンである。伸縮量の変更は、塗布領域１２の終点側を非塗布領域１３へ向かって伸ばし、非塗布領域１３は塗布領域１２の伸びた量と同じ量縮める。いずれの場合も全体塗布パターンの全長が変わらないように伸縮を行うのは先に述べたとおりである。
チップ２の一辺に対して塗布を行う場合だけでなく、チップ２の隣り合う二辺に対してＬ字形に塗布を行う場合も同様な塗布パターンとすることができる。
図１３は、チップ２の二辺に対して二回重ねて塗布を行う場合を示したもので、一回目の塗布パターン１６では補正を行わず、二回目の塗布パターン１７で補正を行うようにしている。補正を行う二回目の塗布パターン１７は、一つのＬ字形の塗布領域１２の両端に、二つの直線の非塗布領域１３を繋ぎ合わせて一つの補正塗布パターン１４を構成している。そして、塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さは、チップ２の二辺分の長さに等しくなっている。求めた補正量に応じた伸縮量の変更は、二回目の塗布パターン１７において、塗布領域１２の両端またはどちらか一端を非塗布領域１３へ向かって伸ばし、非塗布領域１３は、塗布領域１２の伸びた量と同じ量縮める。全体塗布パターンの全長が変わらないように伸縮を行うのは、チップ２の一辺に沿って塗布を行う場合と同様である。また、補正塗布パターン１４のバリエーションは、チップ２の一辺に沿って塗布を行う場合と同様に考えることができる。例えば、図１１のように、補正塗布パターン１４を、塗布領域１２を三つに分割するよう構成してもよいし、図８、９および１０のように、二回の塗布とも補正塗布パターン１４となるよう構成してもよい。
三回重ねて塗布を行う場合でも同様に考えることができる。例えば、チップ２の一辺に沿って三回重ねて塗布する場合の塗布パターンを説明する。
図１４は、三回の塗布のうち一回を、補正塗布パターン１４とし、残り二回を、補正を行わない非補正塗布パターン１５とする全体塗布パターンを示したものである。補正塗布パターン１４は、一回目ないし三回目いずれの回に実行してもよい。
図１５は、三回の塗布のうち二回を、補正塗布パターン１４とし、残り一回を、補正を行わない非補正塗布パターン１５とする全体塗布パターンを示したものである。図１５についても、図１４の場合と同様に、補正パターン１４と非補正パターン１５とは、自由に組み合わせることができる。塗布領域１２の伸びる量および非塗布領域１３の縮む量は、二つの補正塗布パターン１４で夫々均等に伸縮させてもよく、逆に一回目の塗布パターン１６と三回目の塗布パターン１８とで伸縮量を変えてもよい。均等に伸縮させる場合、伸縮を行う回数が増えるので、一回のみで伸縮させた場合と比べて、一回あたりの伸縮量は短くなる。
図１６は、三回の塗布のうち三回全てを、補正塗布パターン１４とする全体塗布パターンを示したものである。この場合も、塗布領域１２の伸びる量および非塗布領域１３の縮む量は、三回の塗布で均等に伸縮させてもよく、逆にそれぞれの塗布パターンごとに伸縮量を変えてもよい。
複数回塗布を行ううち三回までの例を、図を用いて説明してきたが、四回以上でも同様に考えることができる。回数が増えるほど全体塗布パターンのバリエーションが増えるのは言うまでもない。
補正量が多く、予め用意した補正塗布パターン１４だけでは、塗布領域１２を伸ばす或いは縮めることでは対応できなくなったとき、新たな補正塗布パターン１４を付加、或いは予め用意した補正塗布パターン１４を除去して対応するのが有用である。チップ２の一辺に沿って塗布を行う場合の例を図１７および図１８に示す。図１７が補正塗布パターン１４を付加する場合を示したものであり、図１８が補正塗布パターン１４ないしは非補正塗布パターン１５を除去する場合を示す。補正塗布パターン１４を付加する場合は、塗布領域１２と非塗布領域１３とを足し合わせた長さがチップ２の一辺と等しくなる補正塗布パターン１４を付加するのが原則であるが、この場合に、非塗布領域１３についてノズル１１を移動させなくてもよいのは先に述べたとおりである。一方、補正塗布パターン１４を除去する場合は、予め用意した補正塗布パターン１４をそのまま除去してもよく、また、非塗布領域１３としてそのまま残しておいてもよい。更に補正量が多くなった際には、非補正塗布パターン１５をそのまま除去することで対応してもよい。
図６から図１８では、チップ２の一辺若しくは二辺に対して液体材料を塗布する場合について説明してきたが、隣り合う三辺にＵ字形に塗布する場合やチップ２の外周の全部にわたり塗布する場合にも応用可能である。
本実施例に係るディスペンサはジェット式に限られず、圧縮空気により液体材料を吐出するエア式であってもよい。なお、エア式ディスペンサの場合、ノズル１１とＸＹ駆動手段７との間にＺ駆動手段を取り付け、ノズル１１を鉛直方向に上下に移動できるようにするのが好ましい。
本発明は、液体材料を吐出する種々の装置において実施可能である。
液体材料が吐出部から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式としては、先端にノズルを有するシリンジ内の液体材料に調圧されたエアを所望時間だけ印加するエア式、フラットチュービング機構またはロータリチュービング機構を有するチュービング式、先端にノズルを有する貯留容器の内面に密着摺動するプランジャーを所望量移動して吐出するプランジャー式、スクリューの回転により液体材料を吐出するスクリュー式、所望圧力が印加された液体材料をバルブの開閉により吐出制御するバルブ式などが例示される。
また、液体材料が吐出部から離間した後にワークに接触するタイプの吐出方式としては、弁座に弁体を衝突させて液体材料をノズル先端より飛翔吐出させるジェット式、プランジャータイプのプランジャーを移動させ、次いで急激に停止して、同じくノズルの先端より飛翔吐出させるプランジャージェットタイプ、連続噴射方式或いはデマンド方式のインクジェットタイプなどが例示される。
アンダーフィル工程を説明するための側面図である。 実施例１に係る装置の概略斜視図である。 補正塗布パターンの補正手法を説明するためのグラフである。 重量の変化に基づく補正を説明するためのフローチャートである。 時間の変化に基づく補正を説明するためのフローチャートである。 第１の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第２の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第３の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第４の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第５の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第６の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第７の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第８の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第９の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第１０の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第１１の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第１２の全体塗布パターン例を示す説明図である。 第１３の全体塗布パターン例を示す説明図である。
符号の説明
１ 基板
２ チップ
３ 電極パッド
４ バンプ（突起状電極）
５ 液体材料
６ ディスペンサ
７ ＸＹ駆動手段
８ 重量計
９ 搬送手段
１０ フリップチップ実装基板
１１ ノズル
１２ 塗布領域
１３ 非塗布領域
１４ 補正塗布パターン
１５ 非補正塗布パターン
１６ 一回目の塗布パターン
１７ 二回目の塗布パターン
１８ 三回目の塗布パターン

Claims (23)

  1. ワークの外周に沿った非補正塗布パターンと、非補正塗布パターンと重なる補正塗布パターンとから構成される全体塗布パターンを作成し、全体塗布パターンに基づき吐出部から液体材料を吐出し、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して液体材料を充填する液体材料の充填方法であって、
    補正塗布パターンを、塗布領域および非塗布領域から構成し、
    補正塗布パターンの塗布領域および非塗布領域を伸縮させることにより、液体材料の吐出量の補正を行うことを特徴とする液体材料の充填方法。
  2. 塗布領域および非塗布領域が交互に連続することを特徴とする請求項１の液体材料の充填方法。
  3. 補正塗布パターンの全長を変えることなく塗布領域および非塗布領域を伸縮させることを特徴とする請求項１または２の液体材料の充填方法。
  4. 前記全体塗布パターンにおいて、最後の塗布パターンが補正塗布パターンであることを特徴とする請求項１、２または３の液体材料の充填方法。
  5. 前記全体塗布パターンは、複数の非補正塗布パターンと、１以上の補正塗布パターンとから構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの液体材料の充填方法。
  6. 液体材料の吐出量の補正を、全体塗布パターンにおいて、新たな補正塗布パターンを付加し、または既存の補正塗布パターンを除去することにより行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの液体材料の充填方法。
  7. ワークの外周に沿った第一の補正塗布パターンと、第一の補正塗布パターンと重なる第二の補正塗布パターンとから構成される全体塗布パターンを作成し、全体塗布パターンに基づき吐出部から液体材料を吐出し、基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して液体材料を充填する液体材料の充填方法であって、
    第一および第二の補正塗布パターンを、塗布領域および非塗布領域から構成し、
    第一および第二の補正塗布パターンの塗布領域および非塗布領域を伸縮させることにより、液体材料の吐出量の補正を行うことを特徴とする液体材料の充填方法。
  8. 塗布領域および非塗布領域が交互に連続することを特徴とする請求項７の液体材料の充填方法。
  9. 第一および第二の補正塗布パターンの全長を変えることなく塗布領域および非塗布領域を伸縮させることを特徴とする請求項７または８の液体材料の充填方法。
  10. 第一および第二の補正塗布パターンが同一の補正塗布パターンであることを特徴とする請求項７、８または９の液体材料の充填方法。
  11. 第一の補正塗布パターンの塗布領域の長さが第二の補正塗布パターンの塗布領域の長さ以上であり、第一の補正塗布パターンの後に第二の補正塗布パターンに基づく塗布が行われることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかの液体材料の充填方法。
  12. 前記全体塗布パターンは、１以上の第一の補正塗布パターンおよび複数の第二の補正塗布パターン、または、複数の第一の補正塗布パターンおよび１以上の第二の補正塗布パターンとから構成されることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかの液体材料の充填方法。
  13. 液体材料の吐出量の補正を、全体塗布パターンにおいて、新たな第一および／または第二の補正塗布パターンを付加し、または既存の第一および／または第二の補正塗布パターンを除去することにより行うことを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかの液体材料の充填方法。
  14. 全体塗布パターンが、ワークの外周を構成する複数の辺に沿って構成されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかの液体材料の充填方法。
  15. 前記吐出量の補正の前後で吐出装置の移動速度が変更されないことを特徴とする請求項１ないし１４いずれかの液体材料の充填方法。
  16. 補正前の吐出時間（Ｔ１）の間吐出した液体材料の重量（Ｗ１）を計測し、吐出時間（Ｔ１）と重量（Ｗ１）との関係から適正重量（Ｗ２）を吐出するための時間（Ｔ２）を算出し、時間（Ｔ２）と吐出部の移動速度（Ｖ）から塗布領域の適正全長（Ｌ２）を算出し、塗布領域の適正全長（Ｌ２）と補正前の塗布領域の全長（Ｌ１）との差分を補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量とすることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかの液体材料の充填方法。
  17. 液体材料を吐出して適正重量（Ｗ２）となるまでの時間（Ｔ２）を計測し、時間（Ｔ２）と吐出部の移動速度（Ｖ）から塗布領域の適正全長（Ｌ２）を算出し、塗布領域の適正全長（Ｌ２）と補正前の塗布領域の全長（Ｌ１）との差分を補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量とすることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかの液体材料の充填方法。
  18. 吐出時間または吐出重量と粘度の関係をメモリに記憶し、液体材料交換後の工程において、補正塗布パターンの塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量を当該メモリの記憶情報に基づき算出することを特徴とする請求項１６または１７の液体材料の充填方法。
  19. 補正を行うかを判断する許容範囲を設け、計測値が前記許容する範囲を越える場合に、塗布領域と非塗布領域の夫々の全長の伸縮量を補正することを特徴とする請求項１６、１７または１８の液体材料の充填方法。
  20. 液体材料の経時的粘度変化に伴う吐出量の補正を行うことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかの液体材料の充填方法。
  21. ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワーク枚数、または基板の枚数に基づき液体材料の吐出量の補正が行われることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかの液体材料の充填方法。
  22. 吐出する液体材料を供給する液材供給部と、液材供給部から供給された液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量手段と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部が、請求項１ないし２１のいずれかの液体材料の充填方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置。
  23. 吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出口より吐出された液体材料の量を計量する計量手段と、液体材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に請求項１ないし２１のいずれかの液体材料の充填方法を実施させるプログラム。
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