JP3681636B2

JP3681636B2 - 電子部品の製造方法及び装置

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Publication number: JP3681636B2
Application number: JP2000396803A
Authority: JP
Inventors: 敦史奥野; 紀隆大山
Original assignee: Sanyu Rec Co Ltd
Current assignee: Sanyu Rec Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002198383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の製造方法及び装置に係り、特に携帯電話、腕時計、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、電子式卓上計算機、ディジタルカメラ等の小型・軽量・堅牢性が求められる用途に使用される電子部品の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話を代表として種々の情報端末装置の携帯性が重視され、小型化及び軽量化が図られている。また、現在一般的に用いられている銀行のクレジットカードや定期券等のカードは情報を磁気的に記録するものであるが、今後個人情報の漏洩や改竄を防止する観点から情報の盗用や改竄が困難なＩＣカードが一般的に普及するものと考えられる。これらの情報端末装置やＩＣカード内には各種の半導体素子が内蔵されているが、情報端末装置やＩＣカードの外形形状が制限されるため、内蔵される半導体素子の外形寸法が重量も小型・軽量化される。また、使用者に携帯される上記情報端末装置やＩＣカードは、単に小型・計量であるばかりではなく堅牢であることが求められる。更に、半導体素子一般について、経時変化が少なく高い信頼性を有することが求められる。
【０００３】
半導体素子の高信頼化を実現する技術として、例えば特開平１−２０７９３５号公報に開示された技術が案出されている。この公報では、半導体素子を基板上に搭載し、半導体素子に形成された電極と基板に形成された電極とをボンディングにより接続し、塩素含有量が５００ｐｐｍ以下のエポキシ樹脂からなる液状樹脂で封止した後、０．１〜５．０ｋｇ／ｃｍ³程度に加圧しながら樹脂を硬化させることにより半導体チップを封止する技術を開示している。かかる工程を経ることにより、樹脂の硬化前又は硬化中に生ずる微少な気泡の発生を抑制するとともに、樹脂とフィラーの密着性を向上させることによって、水分の侵入による半導体チップのアルミ配線の腐食や絶縁性の低下を防止して信頼性を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体チップを液状樹脂で封止する方法は様々な方法があるが、基板上に搭載された半導体チップの位置に応じて孔が形成された孔版と、孔版上を摺動するスキージとを用いた印刷封止法が同出願人等から案出されている。この方法は、孔版上に液状樹脂を滴下した状態でスキージを摺動させることにより、液状樹脂を孔版に形成された孔に充填して液状樹脂を基板上に印刷する方法である。孔版の孔は半導体チップの位置に応じて形成されているため、印刷により半導体チップは封止されることになる。
【０００５】
上記印刷封止法を大気圧下で行う場合には、液状樹脂を孔へ充填させるためのスキージの移動時において液状樹脂中に空気を巻き込んでしまうことは避けられない。よって、孔内に充填された液状樹脂中には気泡が残存する。そのため、大気圧下で印刷封止法を用いる場合には、基板上に液状樹脂を印刷した後に、基板を真空容器内に配置して減圧することにより液状樹脂内に残存する気泡を除去する工程を必要としていた。
【０００６】
上記の不具合を解消するために、同出願人は、真空雰囲気下（減圧下）において液状樹脂を印刷する技術を案出している。減圧下においてはスキージを移動させても液状樹脂内に空気を巻き込むことは無いため、大気圧下において印刷するときの不具合は解消できると考えられる。ところで、減圧下において印刷を行う場合には、液状樹脂中にボイドが発生することが考えられる。ここで、ボイドとは液状樹脂中の中空部分である。液状樹脂を硬化させる際に、ボイドが残存すると上記気泡と同様に半導体素子の信頼性を低下させる虞がある。ここで、ボイドを消滅させる方法の一つとして、印刷時における気圧と印刷後における気圧との差を利用する方法が挙げられる。つまり、減圧下で印刷した液状樹脂内にボイドが残存していても、印刷後に大気圧にすることで印刷された液状樹脂に圧力を加えてボイドを消滅させる方法である。
【０００７】
しかしながら、高密度化が要求されている近年の半導体チップにはワイヤーが狭いピッチで高密度に接続されており、又フリップチップの場合でも電極のギャップが狭くなっているため、ボイドが残存することが分かってきた。かかる狭ピッチのワイヤーや狭いギャップに残存するボイドは、本来気圧差によりその体積を縮小する筈であるが、液状樹脂の粘度によって液状樹脂と板やチップとの濡れの抵抗によって、縮小できないものと推測される。しかも、減圧下から大気圧に戻した瞬間にはボイド内の圧力は低い状態であるが、前述の抵抗によって体積変化を伴わずに時間と共に常圧に近づいていく。従って、液状樹脂内にボイドが残存する場合にも上述の気泡が残存する場合と同様に半導体素子の信頼性を低下させるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型の電子部品を製造する場合であっても、液状樹脂内に気泡やボイドを残存させることなく、且つ高い信頼性を有する電子部品を製造することができる電子部品の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品の製造方法は、基板に搭載された電子部品素子を液状樹脂で封止する封止工程と、前記液状樹脂で封止された電子部品素子を搭載する前記基板を加圧状態とする加圧工程と、前記加圧状態で前記基板を加熱することにより前記基板を加熱加圧状態として、前記液状樹脂内の残存ボイドを消滅させる加熱加圧工程と、前記基板を加熱状態として前記液状樹脂を硬化させる硬化工程とを有することを特徴としている。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記硬化工程が、前記基板を前記加熱状態にするとともに加圧状態とした加熱加圧状態として前記液状樹脂を硬化させることを特徴としている。
ここで、本発明の電子部品の製造方法は、前記硬化工程における前記基板の加熱温度が、前記加熱加圧工程における前記基板の加熱温度以上に設定されることが好ましい。
更には、前記加熱加圧工程における前記基板の加熱温度が、前記液状樹脂の粘度を低下させる一次設定温度に設定され、前記硬化工程における前記基板の加熱温度が、前記液状樹脂がゲル化する温度以上の二次設定温度に設定されることが好適である。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記封止工程が、前記基板に搭載された電子部品素子の位置に応じて孔が形成された孔版を用いて前記電子部品素子を封止することを特徴としている。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記封止工程では、前記電子部品素子の封止を減圧下で行うことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の電子部品の製造装置は、基板に搭載された電子部品素子の位置に応じて孔が形成された孔版と、当該孔版上を摺動するスキージとを少なくとも備え、前記電子部品素子を液状樹脂で封止する封止室と、前記封止室で前記電子部品素子が封止された基板を加熱加圧状態とし、前記液状樹脂に残存するボイドを消滅させるとともに、前記液状樹脂を硬化させる加熱加圧室とを備えることを特徴としている。
ここで、前記加熱加圧室における前記基板の加熱温度が、前記ボイドを消滅させる場合には前記液状樹脂の粘度を低下させる一次設定温度に設定され、前記液状樹脂を硬化させる場合には前記液状樹脂がゲル化する温度以上の二次設定温度に設定されることを特徴としている。
更には、前記封止室が、前記基板を封止する場合に減圧状態に設定されることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による電子部品の製造方法及び装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を示すフローチャートである。図１に示したように本発明の一実施形態による電子部品の製造方法は、封止工程Ｓ１０、加圧工程Ｓ１２、加熱加圧工程Ｓ１４、及び硬化工程Ｓ１６を含む。
【００１１】
封止工程Ｓ１０では、基板に搭載された半導体チップ等の電子部品素子を液状樹脂で封止する。この工程では液状樹脂の封止方法は特に制限はないが、例えば、基板に搭載された電子部品素子の位置に応じて孔が形成された孔版を用いて電子部品素子を封止することが好ましい。この際に、孔版上を摺動するスキージを用いて印刷により封止することが製造効率を向上させる上で好ましい。また、封止を行う場合には、真空雰囲気下（減圧下）であっても大気圧下であってもよいが、液状樹脂への気泡の混入を避ける観点からは真空下で行うことが好ましい。
【００１２】
封止工程Ｓ１０が終了すると、次に加圧工程Ｓ１２が行われる。加圧工程Ｓ１２は、封止された電子部品素子が搭載された基板を加圧状態に設定する。ここで、電子部品素子を封止した後に加圧状態とするのは、液状樹脂に残存する気泡の内、表面近くの気泡は液状樹脂を加圧状態とすることで、液状樹脂の表面から除去するためである。また、液状樹脂の表面近くのボイドも同様に除去することができる。
【００１３】
次に、加熱加圧工程Ｓ１４が行われる。この加熱加圧工程Ｓ１４は、加圧状態で基板を加熱することにより基板を加熱加圧状態として、液状樹脂内の残存ボイドを消滅する。前述の加圧工程Ｓ１２では液状樹脂を加圧することにより、液状樹脂の表面近くの気泡又はボイドを除去していたが、加熱加圧工程Ｓ１４では、加圧状態を維持しながら温度を上昇させて液状樹脂の粘度を低下させることにより、気泡又はボイドの液状樹脂中の位置に拘わらず体積を減少させて事実上消滅させている。
【００１４】
ここで、液状樹脂に残存する気泡又はボイドを除去することのみを考慮すると、封止工程Ｓ１０を終了した後に、直ちに加熱加圧工程Ｓ１４を行えば良いと考えられる。つまり、液状樹脂に残存する気泡又はボイドを除去するために、液状樹脂を加熱して粘度を低下させ、液状樹脂の粘度が最低になった時点で加圧すればボイドの体積を効率よく縮小させることができ、また気泡を効率良く除去することができると考えられる。しかしながら、液状樹脂は、加熱温度を徐々に上昇させていくと、図２に示すように、ある温度で液状樹脂の粘度が最低となった後、急激に粘度上昇を伴った硬化反応を起こす。図２は、加熱時間と液状樹脂の粘度変化との関係を示す図である。図２において、符号Ｔ１〜Ｔ６を付した曲線は、設定温度がそれぞれ、４０℃、６０℃、８０℃、１００℃、１２０℃、１５０℃にした場合の加熱時間と液状樹脂の粘度変化との関係を示している。図２を参照すると、加熱温度を上昇させるに伴い、短時間で粘度が上昇する様子が分かる。
【００１５】
従って、温度を上昇させていき、液状樹脂の粘度が最低となったタイミングで加圧すると、表面に窪みが形成された状態で液状樹脂が増粘してゲル化してしまうことがある。つまり、液状樹脂を加熱すると粘度が低下し、更に加圧することで、液状樹脂の表面近くで抜けた気泡の体積分、又は液状樹脂に残存するボイドが押し潰されて減少した体積分だけ液状樹脂の表面が急激に窪むことになる。この窪みは時間が経つにつれて自然にレベリングされて平坦となるが、加熱しているが故にレベリングされる前に液状樹脂が増粘してゲル化してしまい窪んだままとなる。また、大気圧下で温度を上昇させて液状樹脂の粘度を下げると、液状樹脂が流動しやすくなって基板上に広がり、封止形状を留めなくなるという問題も生じる。従って、本実施形態では、加圧工程Ｓ１２を経た後に加熱加圧工程Ｓ１４を行っている。更に、液状樹脂の構成成分によっては、一次設定温度で沸点を持つものが存在する場合（例えば、粘度調整用の希釈剤や低分子のカップリング剤、或いは酸無水物硬化剤等）もあり、このような場合には、大気圧下で加熱すると沸騰状態となり、そのような状態で増粘、ゲル化してしまう虞がある。
【００１６】
よって、加熱加圧工程Ｓ１４では、工程開始の初期状態から加圧しておき、一次設定温度まで温度を上げていく。この一次設定温度は、６０〜１２０℃の範囲であって、液状樹脂の急激な反応を起こさず緩やかに反応が進む温度である。この一次設定温度で液状樹脂を加熱すると、比較的長い時間液状樹脂の粘度が低くなる状態が続く。ここで、一次設定温度が６０℃よりも低いと液状樹脂は反応を起こさないか、ゲル化するまでに長時間を有するため好ましくない。逆に、一次設定温度が１２０℃よりも高いと液状樹脂は急激に反応して、反応に伴う硬化発熱によって発泡する場合があり、また、粘度が十分低下する前に増粘するため好ましくない。一次設定温度までの昇温速度はさほど重要ではないが、２〜２０℃／分程度である。２℃／分より遅いと時間的に効率が悪く、２０℃／分以上では、一次設定温度以上に過界温しやすく制御が難しくなるため好ましくない。また、加える圧力は、９．８ｋＰａ（０．１ｋｇ／ｃｍ²）〜９８０ｋＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ²）であり、好ましくは、４９ｋＰａ〜４９０ｋＰａである。加えるある力を９．８ｋＰａ以下にすると、ボイドの消滅等の効果が見い出せず、９８０ｋＰａ以上は設備費用が嵩むだけで効果に対して不必要である。尚、一次設定温度で液状樹脂がゲル化した後は、ボイドが消滅し又は気泡が抜けたまま押し潰されて固まっているため大気圧に戻しても差し支えない。加熱加圧工程Ｓ１４で圧力を加えておくことにより、液状樹脂の沸点が上昇し、一次設定温度で沸騰することなく、又、表面状態に悪い影響を及ぼすことなくボイドを消滅させることができる。
【００１７】
このように、本実施形態では加圧工程Ｓ１２において、加熱前の初期段階から液状樹脂に圧力をかけることにより、液状樹脂の表面近くの気泡を抜き、抜けた後の窪みをレベリングさせることができる。また、液状樹脂に残存するボイド又は気泡を封じ込めておき、加熱加圧工程Ｓ１４において液状樹脂を加熱することにより液状樹脂の粘度を低下させることによりボイド又は気泡の体積を減少させて消滅させることができる。更に、本実施形態では、液状樹脂に残存するボイドの消滅又は気泡の除去による体積の減少分に起因する液状樹脂表面の窪みが加熱後に加圧した場合のように急激に生ずる訳ではないので、十分にレベリングさせることができる。また、液状樹脂全体に均一に圧力が加わるため、液状樹脂の粘度が低下しても、封止形状の広がりが抑えることができる。
【００１８】
加熱加圧工程Ｓ１４終了後には、硬化工程Ｓ１４が行われる。この硬化工程は、硬化した液状樹脂の設計上の特性を引き出すために行われる工程である。硬化工程Ｓ１４では、ゲル化した液状封止樹脂を二次設定温度まで加熱して硬化させる。この二次設定温度は１２０〜２００℃である。硬化工程Ｓ１４における二時設定温度が１２０℃以下の場合には、十分に官能基が反応し切れず硬化物の特性が十分とはならず、２００℃以上の場合には、成分の一部が熱による分解を起こすことがあるため好ましくない。また、二次設定温度を２００℃以上とすると、基板や半導体チップに悪影響を及ぼすことがある。この、硬化工程Ｓ１６は、大気圧化で行ってもよく、また上述した加熱加圧工程Ｓ１４に引き続き基板及びゲル化した液状樹脂を加圧した状態で行ってもよい。
【００１９】
次に、上述した本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を行う本発明の一実施形態による電子部品の製造装置について説明する。図３は、本発明の一実施形態による電子部品の製造装置の構成を示す図である。尚、図３に示した電子部品の製造装置は、ライン化して電子部品を製造する際に用いて好適な電子部品の製造装置の一例を示したものであり、封止される部品の形態によっては必ずしも図３に示した電子部品の製造装置を完全に備える必要はない。
【００２０】
図３に示したように、本発明の一実施形態による電子部品の製造装置は、基板１を搬入する搬入室１０と、基板２を印刷する封止室としての印刷室２０と、印刷された基板３を搬出する搬出室３０と、封止後の基板４に印刷された液状樹脂に残存するボイドの消滅及び気泡の除去並びに液状樹脂を硬化する加圧硬化炉７０と、基板５を装置外に搬出する搬出室８０とを備える。尚、図２中では基板に符号１〜５を付して区別しているが、これらには同一数の半導体チップが同一位置に形成されている。
【００２１】
搬入室１０は、外部から基板を搬入する運搬口１１と、搬入した基板１を印刷室に搬出する運搬口１２を備える。運搬口１２によって搬入室１０内部と印刷室２０内部とが貫通している。また、この搬入室１０は封止前の基板１の真空乾燥を行うための乾燥室としても兼用される。搬出室３０は、印刷室２０から基板２を搬入する運搬口３１と封止後の基板３を加圧硬化炉７０へ搬出する運搬口３２とを備える。運搬口３１によって搬出室３０内部と印刷室２０内部とが貫通している。
【００２２】
運搬口１１には、外部と搬入室１０とを遮断（分離）又は開放するための開閉扉１３が設けられ、運搬口１２には、搬入室１０と印刷室２０とを遮断（分離）又は開放するための開閉扉１４が設けられる。また、運搬口３１には、印刷室２０と搬出室３０とを遮断（分離）又は開放するための開閉扉３３が設けられ、運搬口３２には、搬出３０と加圧硬化炉７０とを遮断（分離）又は開放するための開閉扉３４が設けられる。また、加圧硬化炉７０と搬出室８０との間には開閉扉３５が設けられ、搬出室８０には開閉扉３６が設けられる。開閉扉１３，１４，３３，３４，３５，３６は、内外部の気圧差に耐えられる構造となっている。例えば気密性を保持できるシーリングが施されている。開閉扉１３，１４，３３，３４，３５，３６が閉状態である場合、搬入室１０、印刷室２０、搬出室３０、加圧硬化炉７０、及び搬出室８０は密封され、気密性を保持できる。本実施形態では、上述のように搬入室１０を真空乾燥室として兼用しており、この搬入室が基板１の湿気や残存揮発性物質を除去するために用いられるので、０．１ｔｏｒｒ程度の真空度に耐える耐圧構造とすることが好ましい。
【００２３】
また、搬入室１０、印刷室２０、搬出室３０、加圧硬化炉７０、及び搬出室８０内、及び装置の外部には基板を搬送するためのベルトコンベア４０，４１，４２，４３，４４、４５，４６が一直線状に配置され、基板１，２，３、４，５を搬送する。尚、上記基板１，２，３，４，５は基板そのものではなく、例えば基板を載置した治具板であってもよい。また、ベルトコンベア４０，４１，４２，４３，４４、４５，４６は、例えばローラ回転機構を備えた送り装置であってもよい。尚、基板としては、液状樹脂が充填される孔を有する基板、液状樹脂で封止される半導体が搭載された基板、液状樹脂で封止される電子部品等がある。
【００２４】
前述した搬入室１０、印刷室２０、搬出室３０、及び搬出室８０にはバルブ５３を備えた吸気管５０、バルブ５４を備えた吸気管５１、バルブ５５を備えた吸気管５２、バルブ８２を備えた吸気管８１がそれぞれ備えられている。搬入室１０、印刷室２０、搬出室３０、及び搬出室８０が真空状態にある場合、バルブ５３，５４，５５，８２を開状態とすることで、搬入室１０、印刷室２０、搬出室３０、及び搬出室８０内部の気圧を大気圧とすることができる。また、搬入室１０、印刷室２０、及び搬出室３０には、バルブ５７，５８，５９が設けられ、真空ポンプ６０に接続された配管５６が接続されてる。よって、真空ポンプ６０が稼働状態である場合に、バルブ５７，５８，５９を開状態とすることで、搬入室１０、印刷室２０、及び搬出室３０それぞれを真空状態とすることができる。よってバルブ５３，５４，５５，５７，５８，５９の開度を調整することで搬入室１０、印刷室２０、及び搬出室３０内の真空度を任意に設定することができる。
【００２５】
特に、搬入室１０は真空乾燥を行うためにも用いられているため、搬入室１０の真空度を任意に設定できることは好適である。尚、図３では、真空ポンプ６０がバルブ５７，５８，５９を介して直接搬入室１０、印刷室２０、及び搬出室３０に接続されているが、必要に応じて搬入室１０、印刷室２０、及び搬出室３０と真空ポンプ６０との間にタンクを設けて所定の真空度に到達するまでの時間短縮を図ってもよい。また、搬出室３０及び加圧硬化炉７０には、バルブ５５，９２が設けられ、コンプレッサ９０に接続された配管５２，９１がそれぞれ接続されてる。尚、コンプレッサ９０に代えて窒素ガスが封入された窒素ボンベを設けても良い。バルブ５５，９２を開状態とすることで、搬出室３０及び加圧硬化炉７０内の圧力各々を大気圧以上に調整することができる。加圧硬化炉７０内には、基板４の移動方向に沿って所定間隔で間仕切り７７が設けられている。この間仕切り７７は、主として開閉扉３４，３５の開閉に伴う加圧硬化炉７０内の急激な温度変動を緩和するために設けられる。また、加圧硬化炉７０内にはヒーターブロック７２が設けられている。このヒーターブロック７２は、加圧乾燥炉７０の上、下、左、右、上下、左右、又は周囲に設けられる。尚、コンプレッサ９０から加圧乾燥炉７０に通じる配管に熱源を取り付け、所定の温度に加熱された気体を加圧乾燥炉７０内へ導入するようにしてもよい。また、ヒーターブロック７２を分割してブロック化し、各々のブロックで所定の温度となるように制御しても良い。このように、本実施形態では、加圧硬化炉７０内の基板４に加える圧力はバルブ９２の開閉によって調整され、温度はヒーターブロック７２による温度制御により調整される。
【００２６】
次に、印刷室２０の内部について詳細に説明する。図３において、２１は、後述するテーブル２２の昇降及び静止を行うテーブル昇降装置であり、必要に応じて昇降速度及び任意の位置で任意の時間静止できる機能を備えていても良い。また、テーブル昇降装置２１の代わりに印刷孔版を昇降させる装置を用いることも可能である。この場合においても上記機構を備えることが可能である。２２は印刷機のテーブルであり、基板２が治具板に搭載されている場合、又は基板自体を搬送する際には特に必要としない。また、必要に応じて基板２加温できるようにヒータ（図示せず）を内蔵したり、又はテーブル上面にヒータを設置しても良い。
２３は印刷用の孔版であり、基板２の樹脂供給部分に対応する位置に供給寸法に対応した大きさ及び形状の孔が、供給部に対応する数で設けられている。図３においては、孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。２４はスキージ移動装置であり、印刷室２０内に水平に設置された移動レール２５に沿って図中符号Ｈ１が付された方向又は符号Ｈ２が付された方向に往復運動可能に構成され、スキージ２６ａ，２６ｂを符号、Ｈ１が付された方向又は符号Ｈ２が付された方向に往復運動させる。また、スキージ移動装置２４は、スキージ２６ａ，２６ｂを符号Ｖ１が付された方向又は符号Ｖ２が付された方向に往復運動させ、スキージ１６ａ，２６ｂの垂直位置の調整を行うとともに、スキージ２６ａ，２６ｂと孔版２３との距離の調整と接触圧の調整とを行うものである。
【００２７】
次に、スキージ２６ａ，２６ｂと孔版２３との関係について説明する。スキージ２６ａ，２６ｂと孔版２３との接触角θは、基板の孔部へ液状樹脂を押し込み充填するために９０゜より小さい角度にした方が好ましい。つまり、スキージ２６ａ，２６ｂの先端が鋭角でなく９０°に近い場合には、スキージ２６ａ，２６ｂ自体を傾斜させて接触角θを９０°以下にする必要がある。また、スキージ２６ａ，２６ｂの先端が鋭角である場合には、スキージ２６ａ，２６ｂは垂直に配置されていても接触角θが９０°以下になる。本実施形態においては、印刷はスキージ移動装置２４が図中符号Ｈ１が付された方向へ移動する場合と、符号Ｈ２が付された方向へ移動する場合との両方においてなされるため、２本のスキージ２６ａ，２６ｂが対向して設けられている。
【００２８】
２７は、印刷室２０内の孔版２３上へ適宜液状樹脂を供給するための樹脂供給装置であり、印刷室２０の外部において樹脂供給装置に液状樹脂が補充されるものである。この装置は必要に応じて液状樹脂を加温できるように加温装置（図示せず）を装備してもよい。また、樹脂供給装置２７は、印刷室２０外部に設けられているが、これは液状樹脂の供給は構造上必ず印刷室内の孔版上に供給する必要があり、当該印刷室が常時真空に近い状態であるため、印刷室外部において補充し、印刷室２０内に送り込む樹脂供給が必要となるからである。２８は、樹脂供給装置２７に接続された樹脂供給ノズルであり、樹脂供給装置２７から孔版２３上へ液状樹脂を吐出する部分であって、必要に応じて液状樹脂を加温できる構成となっていてもよい。
【００２９】
尚、樹脂供給ノズル２８は、スキージ２６ａとスキージ２６ｂとの間に複数個設けられていてもよい。また、樹脂供給ノズル２８を移動可能な構成としてもよい。この場合、スキージ２６ａ，２６ｂが図３中符号Ｈ１が付された方向移動し、元の位置に帰還するまでの間に、樹脂供給ノズル２８がスキージ２６ａ，２６ｂの移動範囲外から移動してきてスキージの前面に位置する孔版２３上に液状樹脂を吐出した後、スキージ２６ａ，２６ｂの移動範囲外の元の位置に帰還するようになる。図３中２９は孔版２３上に樹脂供給ノズル２８から吐出された液状樹脂である。吐出される位置は前進するスキージ２６ａ，６ｂの前方に位置する孔版２３の上である。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態による電子部品の製造装置の動作について説明する。まず、搬入室１０に関して開閉扉１４を閉状態とし、開閉扉１３を開状態とし、搬出室３０に関して開閉扉３４を閉状態とし、開閉扉３３を開状態とする。また、加圧硬化炉７０及び搬出室８０に関して開閉扉３５，３６を閉状態とする。更に、真空ポンプ６０を稼働し、バルブ５３，５８，５９は開状態とし、バルブ５４，５５，５７を閉状態とする。このようにすることで、搬入室１０内の圧力を大気圧とし、印刷室２０及び搬出室３０を所定の真空度に調整する。尚、バルブ８２は閉状態、バルブ９２は開状態としておく。
【００３１】
この状態で、ベルトコンベア４０，４１を稼働し、基板１を運搬口１１を介して搬入室１０内部へ搬入する。次に、開閉扉１３を閉状態とし、バルブ５３を閉状態にするとともにバルブ５７を開状態として真空ポンプ６０の稼働により搬入室１０の内部気圧を印刷室２０の内部気圧と同等にする。尚、真空室１０は真空乾燥室として用いられるため、乾燥時間短縮の観点から印刷室２０よりも高い真空度に設定しても良い。
【００３２】
搬入室１０の内部気圧が印刷室２０の内部気圧と同等になった後、開閉扉１４を開状態とし、ベルトコンベア４１，４２を駆動して基板１を印刷室２０内部に搬入する。基板１がベルトコンベア４２によって移動し、テーブル昇降装置２１上の所定の位置に達すると、テーブル昇降装置２１がテーブル２２を上昇させ基板１を所定の位置、つまり基板２の上面が印刷孔版２３の裏面に接触する位置まで上昇させる。基板２が上記所定の位置まで上昇すると、樹脂供給位置２７は孔版２３上のスキージ２６ｂ前方、つまりスキージ２６ｂに対して符号Ｈ１が付された方向に液状樹脂２９を吐出する。液状樹脂２９が吐出されると、スキージ移動装置２４は、孔版２３に接触するまでスキージ２６ｂを下降させ、スキージ２６ｂが孔版２３に接触してから、図中符号Ｈ１が付された方向へ移動し、印刷を開始する。スキージ２６ｂが移動することにより、液状樹脂２９が孔版２３に形成された孔２３ａ〜２３ｃ中に充填される。
【００３３】
往路印刷（スキージ２６ｂを図中符号Ｈ１が付された方向へ移動させた場合の印刷）終了後から復路印刷（スキージ２６ａを図中符号Ｈ２が付された方向へ移動させた場合の印刷）の印刷開始までの間に印刷室２０内の真空度を往路印刷時の真空度よりも３０ｔｏｒｒ以上、所定の真空度までに降下させる。尚、１０ｔｏｒｒ程度より高い真空度や１０ｔｏｒｒに満たない真空度で印刷した場合、液状樹脂中の気泡が抜けきらないことがある、例えば孔内、素子周縁、コイルの線間などに液状樹脂未充填部が残り、これら気泡や未充填部は１０ｔｏｒｒに満たない真空度の空気の残存部分であって、真空解除後（常圧に戻した後）にも数ミリ程度の空気の残存した空隙となる。この意味から好ましくは５ｔｏｒｒより高く、特に好ましくは１ｔｏｒｒ程度までに真空度を高めたほうが良い。その後、印刷室２０内の真空度を往路印刷時の真空度を超えない所定の真空度に調整、保持する。これは、バルブ５４の開閉によって調整する。上記真空度の調整を行っている間、スキージ２６ｂを上昇させるとともにスキージ２６ａ下降させておく。
【００３４】
続いて復路印刷をスキージ２６ａを用いて行う。このようにして、図１に示した封止工程Ｓ１０が行われる。復路の印刷終了後、テーブル昇降装置２１によりテーブル２２を降下させ、基板２を孔版２３から離脱させる。この際、液状樹脂のいとぎれによる形状不具合を防止するために、テーブル２２の下降速度の調整又は任意位置での静止時間の調整を行う。次に、開閉扉３３を開状態とする。そして、テーブル２２が下降し、基板２がベルトコンベア４２上に載置されると、ベルトコンベア４２，４３が駆動し、基板１を印刷室２０から搬出室３０へ搬入する。搬出室３０への搬入が完了すると、開閉扉３３を閉状態とし、バルブ５９を閉状態にするとともに、バルブ５５を開状態として搬出室３０内の圧力を加圧硬化炉７０内の圧力と同程度に加圧する。搬出室３０の圧力が加圧硬化炉７０と同程度になった後、開閉扉３４を開状態とし、ベルトコンベア４３，４４を駆動して基板３を加圧硬化炉７０内に搬入する。従って、搬出室３０内が加圧硬化炉７０と同程度に加圧された時点において、図１に示す加圧工程Ｓ１２が行われる。
【００３５】
基板３が加圧乾燥炉７０内に搬入されると、ヒーターブロック７２を加熱することにより、基板４が加熱加圧状態となる。尚、加圧乾燥炉７０内の圧力は、コンプレッサ９０からの配管９１に設けられたバルブ９２の開閉によって制御される。加圧乾燥炉７０内に基板４が配置されている状態で、加圧乾燥炉７０内の温度を一次設定温度に設定し、印刷された液状樹脂の粘度を低下させて残存するボイドを消滅させ又は気泡を除去し、その後液状樹脂がゲル化下した後、加圧状態を維持したまま加圧乾燥炉７０内の温度を二次設定温度に設定し、ゲル状の液状樹脂を硬化させる。このようにして、加圧乾燥炉７０内において図１に示した加熱化工程Ｓ１４及び硬化工程Ｓ１６が順に行われる。尚、加圧乾燥炉７０内において、基板４の搬送方向に沿って徐々に温度が高くなる温度分布を形成しておき、ベルトコンベア４４の速度制御によって、熱化工程Ｓ１４及び硬化工程Ｓ１６を順に行うことが製造効率を高める上で好ましい。液状樹脂を硬化させた後、開閉扉３５を開状態として、基板４は搬出室８０へ搬出し、バルブ８２を開状態として搬出室８０内を大気圧に戻した後に開閉扉３６を開状態として、ベルトコンベア４６で基板５を外部に搬出する。複数枚の基板を処理する場合には、以上の工程が繰り返し行われる。
【００３６】
【実施例】
本出願人は、上述の電子部品の製造方法を用いて、種々の形態の電子部品を製造した。図４は、実際に製造した電子部品の形態を示す上面図及び断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）はＣＯＢ（チップ・オン・ボード）の形態の電子部品、図４（ｃ）はＷＢＧＡ（ウインドウ・ボール・グリッド・アレイ）の形態の電子部品、図４（ｄ）はＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）の形態の電子部品、図４（ｅ）は、フリップチップの形態の電子部品をそれぞれ示している。尚、図４（ａ）〜図４（ｅ）において、符号１００を付した部材は基板であり、符号１０１を付した部材は半導体チップである。また、図４（ａ）〜図４（ｄ）において、符号１０２を付した部材は基板１００と半導体チップ１０２とを電気的に接続するワイヤーであり、図４（ｅ）において、符号１０３を付した部材は、基板１００と半導体チップ１０２とを電気的に接続するバンプである。
【００３７】
各電子部品の形態の詳細は以下の通りである。基板１００は、ＦＲ−４（商品名：ＣＳ−３３５５，利昌工業株式会社製）を用い、回路パターンが形成されている。
（ａ）ＣＯＢ（チップ・オン・ボード）
ワイヤー（φ２５μｍの金線）
ワイヤー本数：４本
ワイヤーピッチ：２ｍｍ
（ｂ）ＣＯＢ（チップ・オン・ボード）
ワイヤー（φ２５μｍの金線）
ワイヤー本数：２５６本
ワイヤーピッチ：６２μｍ
チップサイズ：５×５ｍｍ
チップ厚み：６００μｍ
（ｃ）ＷＢＧＡ（ウインドウ・ボール・グリッド・アレイ）
ワイヤー（φ２５μｍの金線）
ワイヤー本数：６０本
ワイヤーピッチ：１３０μｍ
チップサイズ：６×１２ｍｍ
チップ厚み：４００μｍ
（ｄ）ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）
ワイヤー（φ２５μｍの金線）
ワイヤー本数：５０４本
ワイヤーピッチ：６０μｍ
チップサイズ：１０×１０ｍｍ
チップ厚み：４００μｍ
（ｅ）フリップチップ
バンプ数：２５６
ワイヤー本数：５０４本
バンプ高さ：２５μｍ
チップサイズ：１０×１０ｍｍ
チップ厚み：６００μｍ
【００３８】
また、液状樹脂を印刷する際に用いる孔版は、基板に搭載された半導体チップの位置に孔を形成し、その径は半導体チップの外形寸法に応じて設定した。また、封止厚みに対応する厚みのＳＵＳ板を用いた。液状樹脂は、ＮＰＲ−７００（商品名：日本レック株式会社製）を用いた。上記の形態の電子部品を以下の条件で製造した。以下の比較例１〜比較例３は、本実施例を用いた場合と用いない場合との効果を比較するために行った例であり、図１に示す加圧工程Ｓ１２及び加熱加圧工程Ｓ１４を順に経ていない。比較例１〜比較例３及び実施例１〜実施例４の工程の詳細は以下の通りである。
【００３９】
（比較例１）
印刷封止は常圧で行い、そのまま、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱加熱して硬化した。
（比較例２）
印刷封止は真空（０．１３ｋＰａ）下で行い、常圧に戻してから、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。
（比較例３）
印刷封止は真空（０．１３ｋＰａ）下で行い、常圧に戻してから、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。
【００４０】
（実施例１）
印刷封止は常圧で行い、加圧乾燥機で、４９０ｋＰａの加圧下で、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。
（実施例２）
印刷封止は常圧で行い、真空チャンバー内で０．４ｋＰａの真空度で、３分脱泡した後、加圧乾燥機で、４９０ｋＰａの加圧下で、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。（実施例３）
印刷封止は真空（０．１３ｋＰａ）下で行い、常圧に戻してから、加圧乾燥機で、４９０ｋＰａの加圧下で、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。
（実施例４）
印刷封止は真空（０．１３ｋＰａ）下で行い、連接した加圧乾燥炉で、すぐに４９０ｋＰａの加圧下で、１００℃／１時間＋１５０℃／３時間加熱して硬化した。
【００４１】
上記の製造工程を経て製造された電子部品の外観、形状、並びに封止した樹脂中のボイドをＳＡＴ（超音波探傷装置：日立建機ファインテック株式会社製）製で１０μｍ以上のものの数または、その程度を観察した。その結果を図５に示した図表にまとめて記す。図５は、本発明の実施例と比較例との製造結果を示す図表である。図５に示す結果から、ＩＣカード、時計、電卓等に使用されるワイヤー本数が少なく且つ、そのピッチも狭くない（ａ）の形態のようなＣＯＢに対しては、印刷後に脱泡することで十分である。
【００４２】
また、（ｂ）の形態のように同じＣＯＢでもワイヤー本数が多く且つ、そのピッチも狭いものでは、真空下での印刷封止でもワイヤーの下にボイドが残存する。それに対して、常圧印刷封止を行った後、真空脱泡して大きな気泡を除去しておき、その後加圧硬化することでよくなることが分かる。（ｃ）の形態のように封止エリアの外側に、基板の断面が存在する場合、ワイヤーピッチがさほど狭くなくても、加圧硬化しなければボイドが残存するのは、常圧で硬化している間に、基板断面より基板中から気泡が発生していることが考えられる。このように硬化時の熱によって基板中からの気泡の発生も加圧硬化することで抑制する効果が有る。
【００４３】
更に（ｄ）の形態のように封止エリアの外側に、基板の断面が存在し且つ、ワイヤーのワイヤー本数が多くピッチも狭いような場合、真空下での印刷と加圧硬化を組み合わせる方法がベストとなる。また、（ｅ）のフリップチップの場合、脱泡では形状が乱れるので、やはり真空下での印刷と加圧硬化を組み合わせることが最良となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、封止された液状樹脂に対して加圧工程を行っているので、液状樹脂の表面近くの気泡を抜き、抜けた後の窪みをレベリングさせることができる。また、加熱加圧工程では、加熱により樹脂の粘度を低下させつつ加圧することにより、ボイド又は気泡の体積を減少させて消滅させることができる。このときに、加圧工程を経た後に加熱加圧工程を行っているために、ボイドの消滅又は気泡の除去により急激な体積減少を招かずに液状樹脂を十分にレベリングすることができるとともに、液状樹脂全体に均一に圧力が加わるため、液状樹脂の粘度が低下しても封止形状の広がりが抑えることができる。よって、液状樹脂内に気泡やボイドを残存させることなく、且つ高い信頼性を有する電子部品を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】加熱時間と液状樹脂の粘度変化との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子部品の製造装置の構成を示す図である。
【図４】実際に製造した電子部品の形態を示す上面図及び断面図である。
【図５】本発明の実施例と比較例との製造結果を示す図表である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５，１００基板
２０印刷室（封止室）
２３孔版
２３ａ〜２３ｃ孔
２６ａ，２６ｂスキージ
２９液状樹脂
７０加圧硬化炉（加熱加圧室）
１０１半導体チップ（電子部品素子）

Claims

基板に搭載された電子部品素子を液状樹脂で封止する封止工程と、
前記液状樹脂で封止された電子部品素子を搭載する前記基板を加圧状態とする加圧工程と、
前記加圧状態で前記基板を加熱することにより前記基板を加熱加圧状態として、前記液状樹脂内の残存ボイドを消滅させる加熱加圧工程と、
前記基板を加熱状態として前記液状樹脂を硬化させる硬化工程と
を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
前記硬化工程は、前記基板を前記加熱状態にするとともに加圧状態とした加熱加圧状態として前記液状樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
前記硬化工程における前記基板の加熱温度は、前記加熱加圧工程における前記基板の加熱温度以上に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品の製造方法。
前記加熱加圧工程における前記基板の加熱温度は、前記液状樹脂の粘度を低下させる一次設定温度に設定され、
前記硬化工程における前記基板の加熱温度は、前記液状樹脂がゲル化する温度以上の二次設定温度に設定される
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子部品の製造方法。
前記封止工程は、前記基板に搭載された電子部品素子の位置に応じて孔が形成された孔版を用いて前記電子部品素子を封止することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電子部品の製造方法。
前記封止工程では、前記電子部品素子の封止を減圧下で行うことを特徴とする請求項１から請求項５記載の電子部品の製造方法。
基板に搭載された電子部品素子の位置に応じて孔が形成された孔版と、当該孔版上を摺動するスキージとを少なくとも備え、前記電子部品素子を液状樹脂で封止する封止室と、
前記封止室で前記電子部品素子が封止された基板を加熱加圧状態とし、前記液状樹脂に残存するボイドを消滅させるとともに、前記液状樹脂を硬化させる加熱加圧室と
を備えることを特徴とする電子部品の製造装置。
前記加熱加圧室における前記基板の加熱温度は、前記ボイドを消滅させる場合には前記液状樹脂の粘度を低下させる一次設定温度に設定され、前記液状樹脂を硬化させる場合には前記液状樹脂がゲル化する温度以上の二次設定温度に設定されることを特徴とする請求項７記載の電子部品の製造装置。
前記封止室は、前記基板を封止する場合に減圧状態に設定されることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の電子部品の製造装置。