JP2010171335A - ディスペンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンダーフィル剤の吐出量や吐出位置精度を精度良く安定化してチップ部品と基板の間隙に充填することができるディスペンス装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバーで形成した真空雰囲気に備えられたディスペンス装置であって、シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されるニードルを備え、前記ピストンにより仕切られたシリンダの各筒室の圧力を可変させることにより前記ピストンを動作させ、前記ニードルが塗布液を蓄えたニードルバルブの中を移動することにより塗布液をニードルバルブの先端に設けられた吐出孔より吐出する構成であって、前記シリンダの内部を前記ピストンで仕切ることにより形成される筒室の一方が大気開放される換気口に接続され、他方の筒室が前記ピストンを駆動する流体圧力源に切替弁を介して接続されていることを特徴とするディスペンス装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、集積回路素子などのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する場合に、そのアンダーフィル剤をボイドレスにて充填することができるディスペンス装置に関するものである。

半導体チップなどのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する装置として特許文献１に示されるような半導体製造装置が知られている。特許文献１の装置は、チップ部品を基板に実装するステージと、チップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤を充填する真空チャンバを備えている。チップ部品が実装された基板は、真空チャンバーに搬送される。そして、真空チャンバー内においてチップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤が充填され、一定時間の経過後、真空チャンバを大気圧に晒す。真空チャンバの内部にはアンダーフィル剤を充填するディスペンス装置が備えられており、真空状態に保たれた状態で、チップ部品に沿ってディスペンス装置が動作しアンダーフィル剤を充填するように構成されている。このようにアンダーフィル剤の充填に真空状態もしくは減圧状態を保っているので大気の巻き込みによるアンダーフィル剤中の気泡の発生が少ないというメリットがある。

一方、アンダーフィル剤を高速にかつ精密に制御する目的で特許文献２に記載されているようなディスペンス装置が知られている。特許文献２のディスペンス装置は、アンダーフィル剤を貯留する液貯留部と、液貯留部に配管を経由して取り付けられたニードルバルブを備えている。液貯留部に蓄えられたアンダーフィル剤は、ニードルバルブに備えられたピストンの動作により、ニードルバルブの吐出孔より高速かつ精密に制御されてチップ部品と基板の間隙に充填されるようになっている。

特開２００８−１１３０４５号公報 特開２００１−４６９３６号公報

そこで、特許文献１に記載されるような真空チャンバを用いたアンダーフィル剤の充填方法と、特許文献２に記載されるようなディスペンス装置を組み合わせることで高速かつ精密に大気の巻き込みのないアンダーフィル剤の充填ができると考えられる。

しかしながら、ディスペンス装置は大気圧状態における使用を前提としているため、真空チャンバで形成される真空雰囲気では吐出されるアンダーフィル剤の吐出量や吐出位置精度が不安定になる問題があった。

そこで、上記問題点に鑑み、アンダーフィル剤の吐出量や吐出位置精度を精度良く安定化してチップ部品と基板の間隙に充填することができるディスペンス装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
真空チャンバーで形成した真空雰囲気に備えられたディスペンス装置であって、
シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されるニードルを備え、
前記ピストンにより仕切られたシリンダの各筒室の圧力を可変させることにより前記ピストンを動作させ、
前記ニードルが塗布液を蓄えたニードルバルブの中を移動することにより塗布液をニードルバルブの先端に設けられた吐出孔より吐出する構成であって、
前記シリンダの内部を前記ピストンで仕切ることにより形成される筒室の一方が大気開放される換気口に接続され、他方の筒室が前記ピストンを駆動する流体圧力源に切替弁を介して接続されていることを特徴とするディスペンス装置である。

請求項１に記載の発明によれば、シリンダのピストンにより仕切られる筒室の一方を大気開放するようにしているので、真空雰囲気にディスペンス装置が設けられていても大気雰囲気と同様の条件で、ディスペンス装置のピストンを動作させることができる。そのため、ピストンに連結されたニードルの動作も大気雰囲気と同様になり、ニードルバルブの先端に設けられた吐出孔から吐出される塗布液の吐出量や吐出位置精度を精度良く安定化してチップ部品と基板の間隙に充填することができる。

本発明の実施の形態に係るディスペンス装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係るディスペンス装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係るディスペンス方法のフロチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のディスペンス装置１が真空チャンバ２に備えられた状態を示す概略斜視図である。図１において、真空チャンバ２の設置面（水平面）をＸＹ平面とし高さ方向をＺ方向として説明する。

図１に示すように、ディスペンス装置１は、真空チャンバ２の上部中央に配置され、ディスペンス装置１の下部に配置された基板３に塗布液であるアンダーフィル剤４を充填するようになっている。基板３の所定箇所にアンダーフィル剤４を充填するため基板３を保持している基板保持ステージ５がＸＹ方向に移動可能になっている。なお、ディスペンス装置１がＸＹ方向に移動可能に構成しても良い。また、ディスペンス装置１は、真空チャンバ２の中でＺ方向に移動可能に構成されている。基板保持ステージ５の保持面にはヒータ６が埋め込まれており、基板３を所定の温度に加熱することができるようになっている。

アンダーフィル剤４は本発明の塗布液に相当する。

真空チャンバ２には基板３を出し入れする際に開閉する可動壁７が設けられている。可動壁７は、基板３の搬入用と搬出用それぞれ設けても良いし、一つの可動壁を基板３の搬入および搬出に兼用する構成としても良い。基板３が真空チャンバ２に搬入されると、可動壁７が締まり真空チャンバ２の圧力を大気圧から５０Ｐａまで減圧することができるようになっている。図１では、可動壁７が搬入用と搬出用のそれぞれ個別に構成された状態を示している。また、真空チャンバ２の内部を説明するため、図１において真空チャンバ２と可動壁７は一点鎖線で表記した。

このように、真空雰囲気でアンダーフィル剤４の充填を行う構成であるので、チップ部品８と基板３の間隙に発生する大気の巻き込みによるアンダーフィル剤４中の気泡の発生が少ない。

なお、本実施の形態では、基板３にチップ部品８を実装した後、アンダーフィル剤４を充填する形態について説明を行うが、チップ部品８が実装されていない基板３に、アンダーフィル剤４を塗布する形態であっても良い。

次に、ディスペンス装置１の構成について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、ディスペンス装置１の内部構成を示す断面図である。図２の横方向をＸＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。また、真空チャンバ２の一部を斜線で示した。

図２に示すように、ディスペンス装置１には、アンダーフィル剤４を貯留する液貯留部１０からアンダーフィル剤４をディスペンス装置１に導く流路配管１２が接続されている。

ディスペンス装置１は、シリンダ１３とシリンダ１３内をＺ方向に移動可能なピストン１４と、ピストン１４の下部に連結されＺ方向に棒状に配置されシリンダ１３から下側に突き出たニードル１５と、突き出たニードル１５を被うニードルバルブ１６とから構成されている。ニードル１５はニードルバルブ１６の内部をピストン１４の動作に連動してＺ方向に動作し、ニードル１５の下側はニードルバルブ１６の下部に設けられたノズル１７を貫通している。ニードルバルブ１６は、ニードル１５とニードルバルブ１６の内壁の間に流路配管１２から供給されたアンダーフィル剤４が満たされるようになっている。ニードルバルブ１６の上部はシール材１８が設けられており、シール材１８の穴を経由してニードル１５がピストン１４と連結されている。

シリンダ１３は、ピストン１４を介して上下に筒室１９，２５が形成されており上側の筒室１９にはバネ２０がシリンダ１３の内壁とピストン１４の間に設置されている。筒室１９の側面には孔３０が設けられている。孔３０と真空チャンバ２に設けられている換気口３１は、換気配管２６を介して接続されている。これにより、筒室１９が大気雰囲気になるようになっている。

ピストン１４の下側の筒室２５の側面には孔３２が設けられており、孔３２と真空チャンバ２の外側に設けられている切替弁２８が加圧配管２７を介して接続されている。切替弁２８には加圧ポンプ２９が接続され、加圧ポンプ２９で加圧された流体が切替弁２８をＯＮすることにより加圧配管２７を介して筒室２５に供給されるようになっている。切替弁２８がＯＦＦすると、筒室２５に供給された流体が切替弁２８に設けられた排出口３３より放出されるようになっている。本実施の形態では、筒室２５に供給される流体が気体で加圧ポンプ２９及び切替弁２８は気体（例えば空気）を対象とした圧空機器として説明する。

加圧ポンプ２９は、本発明の流体圧力源に相当する。

筒室２５の流体の吸入および排出を切替弁２８で制御すると、筒室１９に設けられたバネ２０のバネ力と筒室２５の圧力のバランスにより、ピストン１４をＺ方向に動作させることができる。ピストン１４の動作により、ピストン１４に連結するニードル１５が上下動し、ニードルバルブ１６に設けられたノズル１７よりアンダーフィル剤４がＺ方向下側に吐出されるようになっている。

ピストン１４を動作させる筒室１９，２５の環境は、ディスペンス装置１が真空チャンバ２に被われた真空雰囲気であっても、換気配管２６により真空チャンバ２の外側と接続されているため、大気雰囲気の環境下と同じになる。そのため、アンダーフィル剤４を大気圧雰囲気と同じ条件で精度良く高速に吐出することができる。

液貯留部１０に供給されたアンダーフィル剤４は、液貯留部１０に設けられたプランジャ２１により所定の圧力が加圧されるようになっている。また、ニードルバルブ１６に設けられたノズル１７はノズルヒータ２３で加熱されるようになっている。

次に、本発明のディスペンス装置１を用いて基板３にアンダーフィル剤４を充填するディスペンス方法について説明する。図３はアンダーフィル剤４を充填するフロチャートである。

まず、真空チャンバ２の内部に備えられている液貯留部１０にアンダーフィル剤４を供給する。また、チップ部品８が実装された基板３を可動壁７を開閉して真空チャンバ２の基板保持ステージ５に吸着保持させる（ステップＳＰ０１）。

次に、可動壁７を閉じて真空チャンバ２を大気圧から５０Ｐａの圧力になるように減圧する。基板保持ステージ５に埋め込まれているヒータ６をＯＮし基板３を約６０度から１００度に加熱する。ディスペンス装置１のノズルヒータ２３をＯＮしノズル１７の温度を約６０度から１００度に加熱する（ステップＳＰ０２）。

次に、基板保持ステージ５をＸＹ方向に動作させディスペンス装置１のノズル１７の下側に所定のアンダーフィル剤４の充填位置がくるように制御した後、ディスペンス装置１をＺ方向下側に動作させる。ディスペンス装置１のシリンダ１３の筒室２５の流体の吸入および排出を行うことによりノズル１７からアンダーフィル剤４を高速で精密な量だけ吐出し、基板３の所定位置に充填する（ステップＳＰ０３）。

次に、基板３の所定位置にアンダーフィル剤４の充填が完了すると、アンダーフィル剤４の硬化が完了するまで真空チャンバ２を減圧状態に保つ。硬化が完了すると、真空チャンバ２を大気開放し、可動壁７を開けて基板３を取り出す。基板３に充填されたアンダーフィル剤４は気泡の破裂なく良好にチップ部品と基板３の間隙に充填されるようになる（ステップＳＰ０４）。

なお、本実施の形態において塗布液としてアンダーフィル剤４を用いた例を説明したが、塗布液が銀ナノペーストで基板３に配線パターンなどを描画する場合などにも本発明を適用できる。

また、液貯留部１０は真空チャンバ２の外部に備えられていても良い。さらに、シリンダ１３の筒室１９をピストン１４の下側に配置し、筒室２５を上側に配置する形態であっても良い。

また、筒室２５に供給される流体が液体であっても良い。液体の場合（例えば油）、加圧ポンプ２９及び切替弁２８は液体を対象とした油圧機器を用いる。

１ ディスペンス装置
２ 真空チャンバ
３ 基板
４ アンダーフィル剤
５ 基板保持ステージ
６ ヒータ
７ 可動壁
８ チップ部品
１２ 流路配管
１３ シリンダ
１４ ピストン
１５ ニードル
１６ ニードルバルブ
１７ ノズル
１８ シール材
１９ 筒室
２０ バネ
２１ プランジャ
２３ ノズルヒータ
２５ 筒室
２６ 換気配管
２７ 加圧配管
２８ 切替弁
２９ 加圧ポンプ
３０ 孔
３１ 換気口
３２ 孔
３３ 排出口

Claims (1)

1. 真空チャンバーで形成した真空雰囲気に備えられたディスペンス装置であって、
   シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されるニードルを備え、
   前記ピストンにより仕切られたシリンダの各筒室の圧力を可変させることにより前記ピストンを動作させ、
   前記ニードルが塗布液を蓄えたニードルバルブの中を移動することにより塗布液をニードルバルブの先端に設けられた吐出孔より吐出する構成であって、
   前記シリンダの内部を前記ピストンで仕切ることにより形成される筒室の一方が大気開放される換気口に接続され、他方の筒室が前記ピストンを駆動する流体圧力源に切替弁を介して接続されていることを特徴とするディスペンス装置。

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