JP3918098B2 - 回路モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップなどのチップ部品を基板上にフリップチップ実装した後に、チップ部品と基板との間を樹脂で封止してなる回路モジュールの製造方法に関する。
半導体チップ等のチップ部品を基板にフリップチップ実装したのちに、チップ部品と基板との隙間を樹脂で封止し、チップ部品と基板との熱膨張係数の違いによって生じる応力が接続電極に集中することを防止する工程は、フリップチップ実装技術にとって欠かせない工程である。
基板上に一面に樹脂を塗布する方法が用いられることもあるが、樹脂が付着することにより正常に動作しなくなる部品が基板上に存在する場合には、チップ部品と基板との隙間にのみ樹脂を充填する方法がとられる。
そのような技術として、例えば特許文献１で開示されている技術がある。この技術では、図２（ａ）に示すような、接合電極３を介してチップ部品２を基板１に実装したフリップチップ実装体の一部側に、図２（ｂ）に示すように樹脂６を塗布する。そして図２（ｃ）に示すように、これを密閉した容器８に入れ、熱源を内蔵する台座４によって樹脂６を加熱するとともに容器８内の圧力を減圧装置９によって減圧して、このときに生じる空気の流れを利用して、図２（ｄ）に示すようにチップ部品２と基板１との隙間に樹脂６を充填する。
特開平８−２４１９００号公報
しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術では、容器８の密閉、減圧等の管理が面倒であり、また、減圧装置９が必要であるため、製造設備が大掛かりになり、製造コストの上昇を招いている。
加えて近年は、回路モジュールの小型化の要請が強く、基板への部品の実装密度の向上が求められており、封止に用いる樹脂がチップの外側へ大きく広がらないような工法が求められている。また、回路の高周波化に伴い、一般にＱ値が悪い樹脂が基板上に大きく広がると回路モジュールの特性の劣化を招くため、その理由からも、基板上への樹脂の不要な広がりは好ましくない。
よって、本発明の目的は、簡単な装置を用いて、基板上への不要な樹脂の広がりを防ぎつつチップ部品と基板との隙間に樹脂を充填できる回路モジュールの製造方法を提供することである。
上記問題点を解決するために請求項１に記載の回路モジュールの製造方法は、チップ部品をフリップチップ実装した基板上に、ディスペンサニードルから樹脂を供給して、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルとの側面との間に樹脂溜りを形成する工程と、前記樹脂溜りの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程と、を含み、前記ディスペンサニードルの側面が、撥水性の物質によりコーティングされていることを特徴とする。
チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との隙間に樹脂溜まりを形成し、樹脂溜まりの樹脂をチップ部品と基板との隙間に充填することにより、ディスペンサニードルが、チップ部品と反対方向に樹脂が流れることを防ぎ、基板上への不要な樹脂の広がりを防ぐことができる。また、樹脂溜まりができればディスペンサニードルからの樹脂の供給を止めても、チップ部品と基板との間に樹脂が充填されていくため、長時間にわたってディスペンサニードルから樹脂を供給しつづける必要がなく、ディスペンサニードルの管理が簡単になる。さらに、減圧装置などを用いる必要がなく、簡単な設備で樹脂の充填が可能であるから、製造コストの低減を図ることができる。加えて、ディスペンサニードルの側面を撥水製の物質でコーティングすることにより、ディスペンサニードルの側面に樹脂が付着することを防ぐことができ、回路モジュールを連続して製造する場合であっても、ディスペンサニードルから吐出される樹脂の量を安定させることができる。
また、請求項２に記載の回路モジュールの製造方法は、チップ部品をフリップチップ実装した基板を、熱源を内蔵する台座に設置して加熱する工程と、前記基板上にディスペンサニードルから樹脂を供給して、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との間に樹脂溜りを形成する工程と、前記樹脂溜りの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程と、を含み、前記ディスペンサニードルの側面が、撥水性の物質によりコーティングされていることを特徴とする。
基板を加熱することにより、基板上に供給された樹脂の粘度が下がり、チップ部品と基板との隙間に樹脂が充填される速度が速くなる。
また、請求項３に記載の回路モジュールの製造方法は、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との間に毛細管現象によって樹脂が溜まる速度が、前記チップ部品と前記基板との隙間に前記樹脂が充填される速度よりも速いことを特徴とする。
ディスペンサニードルから供給された樹脂は、毛細管現象によってディスペンサニードルの側面とチップ部品との側面の間に溜まるとともに、毛細管現象によってチップ部品と基板との隙間に入り込んでいく。チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との間に樹脂が溜まる速度が、チップ部品と基板との隙間に前記樹脂が充填される速度よりも速くなるようにすることによって、樹脂溜まりが速やかに形成される。
また、請求項４に記載の回路モジュールの製造方法は、前記樹脂溜まりの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程において、前記樹脂溜まりの樹脂が前記隙間に充填されるまで前記ディスペンサニードルの位置が固定されつづけていることを特徴とする。
ディスペンサニードルを固定しつづけることにより、樹脂溜まりの樹脂は速やかに隙間に充填され、また、チップ部品と反対方向への樹脂の不要な濡れ広がりを抑制することができる。
また、請求項５に記載の回路モジュールの製造方法は、前記樹脂溜まりを形成する工程において、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との距離が０．１５ｍｍよりも小さいことを特徴とする。
チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との距離を０．１５ｍｍよりも小さくすることによって、チップ部品とディスペンサニードルの側面との間に樹脂溜まりが形成されやすくなる。
また、請求項６に記載の回路モジュールの製造方法は、前記チップ部品が、ベアチップであることを特徴とする。
ベアチップを基板にフリップチップ実装した場合、ベアチップを保護するためにベアチップと基板との隙間に樹脂を充填する必要があり、本発明によれば簡単な装置によって樹脂の充填が可能である。
また、請求項７に記載の回路モジュールの製造方法は、回路モジュールが高周波回路モジュールであることを特徴とする。
上述したように、一般に封止に用いられる樹脂はＱが悪いため、特に良好なＱが要求される高周波回路モジュールにおいては、基板上への不要な樹脂の広がりを防ぐ必要性が高い。
また、請求項８に記載の回路モジュールの製造方法は、前記樹脂が、エポキシ系樹脂であることを特徴とする。
硬化したエポキシ系樹脂は電気絶縁性、接着性、耐熱性などに優れるため、チップ部品と基板との隙間に充填する材料として好適である。
以上説明したように本発明によれば、チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との間に樹脂溜まりを形成することにより、チップ部品と反対側への樹脂の濡れ広がりを抑制することができるから、チップ部品の実装面積を小さくし、基板上への部品の搭載密度の向上を図ることができる。
また、熱源を内蔵する台座の上に基板を設置して基板を加熱することにより、樹脂の粘度が低下して樹脂の充填速度を速めることができる。
また、チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との間に毛細管現象によって樹脂が溜まる速度が、チップ部品と基板との隙間に前記樹脂が充填される速度よりも速くなるようにすることによって、樹脂溜まりが速やかに形成される。
また、隙間に樹脂が充填されるまでディスペンサニードルの位置を固定しつづけることにより、樹脂が速やかに隙間に充填されるようになり、加えて、チップ部品と反対側の方向に不要に樹脂が濡れ広がることを抑制できるから、基板上の部品の実装密度を高くすることができる。
また、チップ部品の側面とディスペンサニードルの側面との距離を０．１５ｍｍよりも小さくすることによって、チップ部品とディスペンサニードルの側面との間に樹脂溜まりが形成されやすくなる。
また、一般に封止に用いられる樹脂はＱが悪いため、特に良好なＱが要求される高周波回路モジュールにおいては、基板上への不要な樹脂の広がりを防ぐ必要性が高いため、本発明を高周波回路モジュールに適用すれば大きな効果がある。
以下に、図を用いて本発明の実施例について説明する。図１は本発明の各工程を示す図である。
まず、図１（ａ）に示すように、金属バンプなどの接合電極３を介してチップ部品２がフリップチップ実装されている基板１を、図示しない熱源を内部に有する台座４の上に設置し、ディスペンサニードル５を所定の距離に近づける。ここでは、チップ部品２の側面とディスペンサニードル５の側面との距離Ａを０．１２ｍｍ、ディスペンサニードル５の先端と基板１との距離Ｂを５０μｍとした。チップ部品２と基板１との隙間Ｃは４０μｍである。
次に、台座４をおよそ１００度に加熱し、ディスペンサニードル５から所定の量の樹脂６を供給すると、ディスペンサニードル５の側面とチップ部品２の側面との間に毛細管現象によって樹脂溜まり７が形成される。ここで用いた樹脂６は、エポキシ樹脂を主成分とし、フィラーを５５重量％含み、１００度における粘度が１００ｍＰａ・ｓのものである。エポキシ系樹脂は硬化すると電気絶縁性、接着性、耐熱性などに優れるため、隙間に充填するための樹脂６として好適に用いることができる。
一定量の樹脂６をディスペンサニードル５から吐出し終えたら、そのまま放置する。すると、樹脂溜まり７に溜まっている樹脂が、図１（ｃ）に示すように毛細管現象によってチップ部品２と基板１との間に充填されていく。このとき、ディスペンサニードル５を図の位置に固定しつづけることによって、図に矢印で示した、チップ部品２とは反対側の方向への樹脂６の濡れ広がりは小さくなる。
樹脂溜まり７を形成せずにチップ部品２と基板１との隙間に樹脂６を充填しようとすると、隙間に樹脂６が充填され終わるまでの間、ディスペンサニードル５から樹脂６を一定の速度で供給し続けなければならず、樹脂供給の管理が面倒である。それに対し本発明の方法では、始めに一定量の樹脂６を吐出して樹脂溜まり７を形成しておくことにより、樹脂溜まり７が形成された後はディスペンサニードル５からの樹脂６の供給を止めても、毛細管現象によって自然にチップ部品２と基板１との隙間に樹脂６が充填されていくので、製造工程の管理が簡単である。
チップ部品２と基板１との隙間に樹脂６が充填されたら、この回路モジュールをオーブンに入れて１５０度で６０分間加熱して樹脂６を硬化させると、樹脂６による封止工程が完成する。
その後、必要であれば他の電子部品を基板１上に実装するなどして、本発明の回路モジュールが完成する。
なお、上記した樹脂６および諸条件のもとで、チップ部品２の側面とディスペンサニードル５の側面との距離Ａの好ましい範囲がある。すなわち、この距離Ａを０．２ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１ｍｍとしてそれぞれ実験した結果、Ａ＝０．２ｍｍおよびＡ＝０．１５ｍｍとした場合には樹脂溜まり７が形成されず、Ａ＝０．１２ｍｍおよびＡ＝０．１ｍｍとした場合には樹脂溜まり７が形成された。よって、チップ部品２の側面とディスペンサニードル５の側面との距離Ａは０．１５ｍｍよりも小さくすることが好ましい。
また、ディスペンサニードル５の先端と基板１との距離Ｂの範囲は、２０μｍ（０．０２ｍｍ）から１００μｍ（０．１ｍｍ）の範囲とすることが好ましい。距離Ｂがこれ以上大きい場合には樹脂溜まり７が形成されにくく、また、チップ部品２の上方に樹脂が流れ出しやすくなってしまう。さらに、樹脂溜まり７の樹脂がチップ部品２とは反対の方向に流れやすくなって不所望な樹脂の広がりが発生しやすくなる。逆に距離Ｂがこれ以上小さい場合には、ディスペンサニードル５の一般的な位置精度の都合上、ディスペンサニードル５と基板１とが接触してしまう可能性が高くなって好ましくない。
ただし、本発明を実施することができる距離Ａおよび距離Ｂの範囲は、例えば樹脂６の粘度や、チップ部品２と基板１との隙間の広さなどによって変化しうるので、本発明の実施範囲がこの範囲に限られるものではない。
なお、ディスペンサニードル５の側面は、あらかじめ撥水性の高い物質でコーティングしておくことが好ましい。上記のような回路モジュールの製造を繰り返し行う場合、ディスペンサニードル５の側面に樹脂６が付着しているとディスペンサニードル５から吐出される樹脂の量が不安定になる虞がある。よって、ディスペンサニードル５の側面を撥水性の高い物質によってコーティングすることによって、ディスペンサニードル５の側面に樹脂が付着することを防ぐことが好ましい。撥水性の高い物質としては、例えばポリテトラフロロエチレンなどを用いることができる。
本発明の各工程を示す図である。 従来の技術の各工程を示す図である。
符号の説明
１ 基板
２ チップ部品
３ 接合電極
４ 台座
５ ディスペンサニードル
６ 樹脂
７ 樹脂溜まり
８ 容器
９ 減圧装置

Claims (8)

  1. チップ部品をフリップチップ実装した基板上に、ディスペンサニードルから樹脂を供給して、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルとの側面との間に樹脂溜りを形成する工程と、
    前記樹脂溜りの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程と、を含み、
    前記ディスペンサニードルの側面が、撥水性の物質によりコーティングされていることを特徴とする回路モジュールの製造方法。
  2. チップ部品をフリップチップ実装した基板を、熱源を内蔵する台座に設置して加熱する工程と、
    前記基板上にディスペンサニードルから樹脂を供給して、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との間に樹脂溜りを形成する工程と、
    前記樹脂溜りの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程と、を含み、
    前記ディスペンサニードルの側面が、撥水性の物質によりコーティングされていることを特徴とする回路モジュールの製造方法。
  3. 前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との間に毛細管現象によって樹脂が溜まる速度が、前記チップ部品と前記基板との隙間に前記樹脂が充填される速度よりも速いことを特徴とする、請求項１あるいは請求項２に記載の回路モジュールの製造方法。
  4. 前記樹脂溜まりの樹脂を前記チップ部品と前記基板との隙間に充填する工程において、
    前記樹脂溜まりの樹脂が前記隙間に充填されるまで前記ディスペンサニードルの位置が固定されつづけていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路モジュールの製造方法。
  5. 前記樹脂溜まりを形成する工程において、前記チップ部品の側面と前記ディスペンサニードルの側面との距離が０．１５ｍｍよりも小さいことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路モジュールの製造方法。
  6. 前記チップ部品が、ベアチップであることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路モジュールの製造方法。
  7. 前記回路モジュールが、高周波回路モジュールであることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路モジュールの製造方法。
  8. 前記樹脂が、エポキシ系樹脂であることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の回路モジュールの製造方法。
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