JP4097185B2 - Fpc基板搬送用パレット及びfpc基板への半導体チップ実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、FPC基板搬送用パレット及びFPC基板への半導体チップ実装方法に係り、詳しくはFPC基板に半導体チップを実装するときに使用するFPC基板搬送用パレット及びFPC基板への半導体チップ実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
FPC基板(Flexible Printed Circuit基板)は厚みが薄く、柔軟性に富んでいるために近年、小型電子機器の回路を構成する基材として中心的な役割を果たしている。しかし、FPC基板は強度、平坦度、熱収縮性等の特性から、半導体チップの実装については、紙フェノール基板やガラスエポキシ基板と同様に取り扱うことができない。このため、ステンレス材等で作成された搬送パレットの上に、FPC基板を位置決めして接着テープで貼り付け、ステンレス板を補強板として使用することによって半導体チップを実装する方法が採用されている。また、特開平9−237995号公報には粘着剤でFPC基板を搬送パレットに仮固定することが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、FPC基板を搬送パレットに位置決めして接着テープで貼るという作業は手作業となるため、作業効率が低下するという問題がある。また、接着テープを剥がした後の糊残りは品質上好ましくない。また、接着テープは使い捨てで使用するので経済的に好ましくないという問題がある。
【0004】
本発明はかかる背景のもとになされたものであって、その目的は、作業効率よく経済的にFPC基板へ半導体チップを実装できるFPC基板搬送用パレット及びFPC基板への半導体チップ実装方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、非伸縮性の支持体と、該非伸縮性の支持体上に積層された第1のシリコーンエラストマー層と、該第1のシリコーンエラストマー層上に積層され、FPC基板をその上に密着固定させるための第2のシリコーンエラストマー層と、の積層板からなるFPC基板搬送用パレットであって、前記第1のシリコーンエラストマー層は、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G'が3.0×104Pa〜5.0×106Paの範囲にあり、前記第2のシリコーンエラストマー層は、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G'が5.0×105Pa〜5.0×106Paの範囲にあるとともに前記第1のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G ' が、第2のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G ' より低く構成されている。
【0006】
この発明では、第2のシリコーンエラストマー層の粘着性を利用して、接着テープ無しでFPC基板を搬送パレットに密着できる。また、接着テープを使わないためFPC基板を搬送パレットから除去しても糊残りがない。また、シリコーンエラストマーは耐熱性に優れるため、本搬送パレットは繰り返し使用できる。
【0007】
また、第1のシリコーンエラストマー層の粘着性を利用して、プライマーや接着剤等を使用せずに、シリコーンエラストマー層を非伸縮性の支持体に密着固定できる。しかも、接着剤等で接着する場合と異なり、非伸縮性の支持体からシリコーンエラストマー層を容易に剥がして、分別して廃棄できる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、FPC基板との位置合わせ用の孔又は凹部が形成されている。この発明では、FPC基板を搬送パレットの所定位置に例えばピン等で容易に位置合わせできる。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、実装装置の載置部との位置合わせ用の孔明け加工が施されている。この発明では、搬送パレットを実装装置の載置部の所定位置に例えばピン等で容易に位置合わせできる。
【0010】
請求項4に記載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記非伸縮性の支持体がステンレス板、アルミニウム板、マグネシウム合金板、ガラス繊維含浸エポキシ板及びガラス繊維含浸ポリエステル板のいずれか一つからなる。この発明では、入手しやすい板で非伸縮性の支持体を形成できる。
【0011】
請求項5に記載の発明では、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のFPC基板搬送用パレットを使用し、前記第2のシリコーンエラストマー層の粘着性を利用してFPC基板を密着固定した後、そのFPC基板に半導体チップを実装する。この発明では、接着テープを使用せずにFPC基板を固定でき、作業効率よく経済的にFPC基板へ半導体チップを実装できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1及び図2に従って説明する。
図1(b)は搬送パレットの模式平面図を示し、図1(a)は図1(b)のIA−IA線模式断面図を示す。
【0013】
図1(a)に示すように、搬送パレット11は、補強板としての非伸縮性の支持体12と、シリコーンエラストマー層13との積層板として形成されている。シリコーンエラストマー層13は、非伸縮性の支持体12上に積層された第1のエラストマー層としての第1のシリコーンエラストマー層13aと、その上に積層された第2のエラストマー層としての第2のシリコーンエラストマー層13bとの2層により構成されている。第2のシリコーンエラストマー層13bにはFPC基板が密着される。この実施の形態では、非伸縮性の支持体12はアルミニウム板(アルミ板)である。
【0014】
図1(a)、(b)に示すように、搬送パレット11には、実装装置との位置合わせ用孔14と、FPC基板15(図1(b)で二点鎖線で図示)との位置合わせ用孔16とが形成されている。位置合わせ用孔14は、搬送パレット11の長手方向の両端部に形成されており、非伸縮性の支持体12及びシリコーンエラストマー層13を貫通している。位置合わせ用孔16も非伸縮性の支持体12及びシリコーンエラストマー層13を貫通している。位置合わせ用孔16は搬送パレット11に複数形成されている。この実施の形態では、搬送パレット11の面積は、例えばFPC基板15を6枚密着可能な広さになっている。位置合わせ用孔16は、その一対が、FPC基板の一方の対角線上の角部に対応する位置に形成されている。
【0015】
第1のシリコーンエラストマー層13a及び第2のシリコーンエラストマー層13bを構成するシリコーンエラストマーは、次に示すようなシロキサン骨格を有するポリオルガノシロキサンを架橋することにより得られるエラストマーである。
【0016】
【化1】
このシリコーンエラストマーは、Rのすべてがメチル基であるポリジメチルシロキサンをはじめ、メチル基の一部が他のアルキル基、ビニル基、フェニル基、フルオロアルキル基などの一種あるいはそれ以上と置換された各種のポリオルガノシロキサンを単独あるいは2種類以上ブレンドしたものである。
【0017】
架橋方法は特に限定されるものではなく、従来より公知の方法が適用できる。例えば、ポリオルガノシロキサンのメチル基あるいはビニル基をラジカル反応で架橋する方法が挙げられる。また、シラノール末端ポリオルガノシロキサンと、加水分解可能な官能基を有するシラン化合物との縮合反応で架橋する方法や、ビニル基へのヒドロシリル基の付加反応で架橋する方法などが挙げられる。
【0018】
第1のシリコーンエラストマー層13aは、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G’が3.0×104Pa〜5.0×106Paの範囲にあるように形成されている。また、第2のシリコーンエラストマー層13bは、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G’が5.0×105Pa〜5.0×106Paの範囲にあるように形成されている。
【0019】
シリコーンエラストマー層13と非伸縮性の支持体12との接着は、第1のシリコーンエラストマー層13aの密着力によってなされており、プライマーや接着剤等は使用されていない。
【0020】
第1のシリコーンエラストマー層13aは、せん断弾性率G’が低すぎると、シリコーンエラストマーが軟らかすぎて、シートの取扱性が悪くなる。反対にせん断弾性率G’が高すぎると、シリコーンエラストマーが硬過ぎて、第1のシリコーンエラストマー層13aと非伸縮性の支持体12との密着力が小さくなる。そして、作業中に加わる応力や、位置合わせ用孔14や位置合わせ用孔16の形成加工等で、非伸縮性の支持体12と第1のシリコーンエラストマー層13aとの間に剥離が生じる虞がある。
【0021】
また、第2のシリコーンエラストマー層13bは、せん断弾性率G’が低すぎると、シリコーンエラストマーが軟らかすぎて第2のシリコーンエラストマー層13bとFPC基板15との密着力が大きく、FPC基板15の取り外しが困難となる。反対にせん断弾性率G’が高すぎると、シリコーンエラストマーが硬過ぎて、第2のシリコーンエラストマー層13bとFPC基板15との密着力が小さく、FPC基板の位置決めが困難となる。第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bは、それぞれのせん断弾性率G’が上記の範囲にあるように形成することにより、それぞれの密着力を適切な大きさにできる。
【0022】
また、第1のシリコーンエラストマー層13aのせん断弾性率G’は、第2のシリコーンエラストマー層13bのせん断弾性率G’より低くなるように形成されている。例えば第1のシリコーンエラストマー層13aのせん断弾性率G’が第2のシリコーンエラストマー層13bより高い場合、第1のシリコーンエラストマー層13aの密着力は第2のシリコーンエラストマー層13bより弱くなる。この場合、FPC基板15を搬送パレット11から剥がす際にシリコーンエラストマー層13が支持体12から剥がれる虞がある。しかし、第1のシリコーンエラストマー層13aのせん断弾性率G’を第2のシリコーンエラストマー層13bより低くなるように形成しておくと、第1のシリコーンエラストマー層13aの密着力を第2のシリコーンエラストマー層13bより強くできる。このため、FPC基板15を搬送パレット11から剥がす際にシリコーンエラストマー層13が支持体12から剥がれることを防止できる。
【0023】
第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bの目的のせん断弾性率G’は、ポリオルガノシロキサンの種類、分子量、補強性フィラーなど、シリコーンエラストマーの組成と架橋度を適当に調整することによって得られる。
【0024】
FPC基板15への半導体チップの実装工程では、概略200°C〜240°C、最近の脱鉛半田の場合は280°C程度まで温度が上昇する可能性がある。このため、第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bは、せん断弾性率G’等の物性値がこれらの温度まで上記の範囲にあることが望ましい。
【0025】
次に、上記構成の搬送パレット11を使用したFPC基板15への半導体チップ実装方法を説明する。
図2に示すように、実装装置の載置部31には、搬送パレット11の位置合わせ用孔14と対応するように凹部32が形成されている。搬送パレット11は、非伸縮性の支持体12を実装装置の載置部31と向かい合わせて実装装置の載置部31上に配置する。そして、ピン33を位置合わせ用孔14に貫通させて凹部32に係合させることにより、実装装置の載置部31に対して搬送パレット11を位置合わせして取り付ける。
【0026】
FPC基板15には、位置合わせ用孔16と対応する位置に貫通孔34が形成されている。貫通孔34及び位置合わせ用孔16をピン35で貫通することによりFPC基板15を搬送パレット11に位置合わせし、せん断弾性率G’が上記の範囲にある第2のシリコーンエラストマー層13bの密着力によりFPC基板15を搬送パレット11に固定する。
【0027】
次に、加熱リフローソルダリング工程により、図示しない半導体チップをFPC基板15に実装する。その後、FPC基板15を搬送パレット11から取り外し、実装工程を終了する。搬送パレット11には次のFPC基板15を密着し、同様に半導体チップの実装工程を繰り返す。
【0028】
また、繰返し使用した搬送パレット11を廃棄する際は、シリコーンエラストマー層13を非伸縮性の支持体12から剥いで、非伸縮性の支持体12とシリコーンエラストマー層13とを分別して廃棄する。
【0029】
(実施例及び比較例)
以下、実施例及び比較例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0030】
実施例及び比較例の搬送パレット11では、非伸縮性の支持体12は厚さ0.8mmのアルミ板で形成し、第1のシリコーンエラストマー層13aの厚さは0.1mmに、第2のシリコーンエラストマー層13bの厚さは0.2mmに形成した。そして、第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bの周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G’が以下の値になるように形成した。
実施例
第1のシリコーンエラストマー層 : 8.3×104Pa
第2のシリコーンエラストマー層 : 3.0×106Pa
比較例
第1のシリコーンエラストマー層 : 6.0×106Pa
第2のシリコーンエラストマー層 : 3.0×106Pa
実施例及び比較例の両搬送パレット11に、実装装置の載置部31との位置合わせ用孔14及びFPC基板15との位置合わせ用孔16を形成した。そして、搬送パレット11の所定の位置にFPC基板15を密着し、加熱リフローソルダリング工程を行った。
【0031】
その結果、実施例では、半導体チップを位置ずれなく正常に実装できた。また、搬送パレットは繰返し使用することが可能であった。さらに使用後、手で非伸縮性の支持体12からシリコーンエラストマー層13を剥がすことができた。
【0032】
また、比較例では、位置合わせ用孔14等の形成加工時にシリコーンエラストマー層13が非伸縮性の支持体12から浮いてしまった。また、加熱リフローソルダリング工程においてシリコーンエラストマー層13と非伸縮性の支持体12との間に剥離が生じ、実装不具合が発生した。
【0033】
この実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
(1) 搬送パレット11は非伸縮性の支持体12、第1のシリコーンエラストマー層13a及び第2のシリコーンエラストマー層13bの積層体である。そして、第2のシリコーンエラストマー層13bは、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G’が5.0×105Pa〜5.0×106Paの範囲にあるように形成されている。従って、第2のシリコーンエラストマー層13bの粘着性を利用して、接着テープ無しでFPC基板15を搬送パレット11に密着固定でき、接着テープを使わないためFPC基板15を搬送パレット11から除去しても糊残りがない。よって、作業効率よくFPC基板15への半導体チップの実装を行うことができる。
【0034】
(2) 非伸縮性の支持体12と第2のシリコーンエラストマー層13bとの間の第1のシリコーンエラストマー層13aは、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G’が3.0×104Pa〜5.0×106Paの範囲にあるように形成されている。この第1のシリコーンエラストマー層13aの密着力により、シリコーンエラストマー層13をプライマーや接着剤等を使用せずに、非伸縮性の支持体12に強固に密着できる。また、搬送パレット11の使用中にシリコーンエラストマー層13が非伸縮性の支持体12から剥離する虞がなく、位置合わせ用孔14の形成加工等を施しても、加工端面に剥離が生じることはない。しかも、接着剤等で接着している構成と異なるため、非伸縮性の支持体12からシリコーンエラストマー層13を剥がして、分別して廃棄できる。
【0035】
(3) 第1のシリコーンエラストマー層13aのせん断弾性率G’は、第2のシリコーンエラストマー層13bのせん断弾性率G’より低くなるように形成されている。よって、第1のシリコーンエラストマー層13aの密着力を第2のシリコーンエラストマー層13bより強くでき、FPC基板15を搬送パレット11から剥がす際にシリコーンエラストマー層13が支持体12から剥がれる虞がない。
【0036】
(4) FPC基板15への半導体チップの実装時に加熱リフローソルダリング工程等で高温になっても、シリコーンエラストマー層13は耐熱性に優れるため、劣化しにくい。よって、本搬送パレット11は繰り返して使用でき、経済的である。
【0037】
(5) 搬送パレット11にはFPC基板15との位置合わせ用孔16が形成されている。従って、FPC基板15に形成した貫通孔34と、位置合わせ用孔16とをピン35で貫通することによりFPC基板15を搬送パレット11の所定位置に容易に位置合わせできる。
【0038】
(6) 搬送パレット11には実装装置の載置部31との位置合わせ用孔14が形成されている。従って、ピン33で搬送パレット11を実装装置の載置部31の所定位置に容易に位置合わせできる。
【0039】
(7) 非伸縮性の支持体12がアルミニウム板であるため、入手しやすい板で非伸縮性の支持体12を形成できる。また、ステンレス板等に比べて軽く、取扱いやすい。
【0040】
なお、実施の形態は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変更してもよい。
○ 第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bは、せん断弾性率G’等の物性値が概略200°C〜240°C、最近の脱鉛半田の場合は280°C程度まで上記の範囲にあるように形成されることに限られない。例えば、加熱リフローソルダリング工程等で温度が200°Cまで上昇しないのであれば、第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bの物性値が上記の範囲に保たれる温度を200°Cより下にしてもよい。
【0041】
○ 搬送パレット11に密着固定したFPC基板15に半導体チップを実装する工程は加熱リフローソルダリング工程に限定されず、その他の工程、例えばフローソルダリング工程(ウェーブソルダリング工程)等で搬送パレット11を使用してもよい。
【0042】
○ ピン35でFPC基板15を搬送パレット11の所定位置に位置合わせする場合、搬送パレット11には孔16が形成される構成に限られず、例えば凹部を形成してもよい。この凹部は、第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bを貫通して非伸縮性の支持体12の途中まで達するような深さに形成する。
【0043】
○ 図3に示すように、FPC基板15において位置合わせ用孔16と対応する位置に凸部42がプレス成形法などにより形成されている場合には、凸部42を位置合わせ用孔16に係合させることにより、FPC基板15を搬送パレット11の所定位置に位置合わせしてもよい。
【0044】
○ FPC基板15に凸部42が形成されている場合、凸部42を係合するために搬送パレット11に形成されるのは孔16に限られず、凹部であってもよい。この凹部は、通常は第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bを貫通して非伸縮性の支持体12の途中まで達するような深さに形成するが、非伸縮性の支持体12まで達しない深さに形成しても構わない。
【0045】
○ FPC基板15を搬送パレット11の所定位置に位置合わせする構成は、ピン35のみや、凸部42と位置合わせ用孔16との係合のみによって行われる構成に限られず、FPC基板15を、ピン35及び凸部42の両方で位置合わせする構成でもよい。例えばFPC基板15に貫通孔34と凸部42とを1個ずつ形成する。
【0046】
○ 搬送パレット11にはFPC基板15との位置合わせ用孔16や凹部が形成されなくてもよいが、それらを形成すると、FPC基板15を搬送パレット11の所定位置に容易に位置合わせできる。
【0047】
○ 搬送パレット11には実装装置の載置部31との位置合わせ用孔14が形成されなくてもよいが、位置合わせ用孔14を形成すると、搬送パレット11を実装装置の載置部31の所定位置に容易に位置合わせできる。
【0048】
○ 非伸縮性の支持体12はアルミ板に限られず、例えば、ステンレス板、マグネシウム合金板といった金属板や、ガラス繊維含浸エポキシ板、ガラス繊維含浸ポリエステル板等のプラスチック板でもよい。また、機械的強度、耐熱性、平滑性が充分であれば、非伸縮性の支持体12は他の材料であっても使用可能であるが、前記のステンレス板等の金属板や、ガラス繊維含浸エポキシ板等のプラスチック板が特に好適である。
【0049】
○ 第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bのせん断弾性率G’を目的の値にする方法は、シリコーンエラストマーの組成と架橋度を適当に調整することに限られない。例えば、複数の市販シリコーンコンパウンドを任意にブレンドすることによって目的のせん断弾性率G’にしてもよい。
【0050】
○ 第1及び第2のシリコーンエラストマー層13a,13bには、シリコーンエラストマー組成物に従来添加することが知られている添加剤を本発明のせん断弾性率G’等の物性を損なわない範囲で添加してもよい。これらの添加剤として、例えばヒュームドシリカ、沈降性シリカ、石英粉などの酸化ケイ素の他、珪藻土、炭酸カルシウム、カーボンブラック、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、酸化鉄などが挙げられる。
【0051】
○ 搬送パレット11に密着固定されるFPC基板は6枚に限られず、搬送パレット11やFPC基板15の大きさによって適宜変更してもよい。例えばFPC基板15が大きい場合には、搬送パレット11に密着できるFPC基板15の数が少なくなる。また、搬送パレット11が大きければ、密着できるFPC基板15の数が多くなる。位置合わせ用孔16は、FPC基板15と対応する位置に適宜変更して形成する。
【0052】
○ 第1及び第2のエラストマー層を構成するエラストマーは、シリコーンエラストマー以外のエラストマーであってもよい。
○ 位置合わせ用孔16が形成される位置は、FPC基板15の一方の対角線上の角部に対応する位置に限られない。
【0053】
○ 位置合わせ用孔14が形成される位置は、搬送パレット11の長手方向の両端部に限られない。
上記各実施の形態から把握できる発明(技術的思想)について、以下に追記する。
【0054】
(1) 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明において、前記第1のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G’は、第2のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G’より低い。
【0055】
(2) 非伸縮性の支持体と、該非伸縮性の支持体上に積層された第1のエラストマー層と、該第1のエラストマー層上に積層された第2のエラストマー層との積層板からなるFPC基板搬送用パレットであって、前記第1のエラストマー層は、前記非伸縮性の支持体と密着する適切な粘着性を有し、前記第2のエラストマー層は、FPC基板を密着固定可能な適切な粘着性を有するFPC基板搬送用パレット。
【0056】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項1〜請求項5に記載の発明によれば、作業効率よく経済的にFPC基板へ半導体チップを実装できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は(b)のIA−IA線模式断面図、(b)は搬送パレットの模式平面図。
【図2】 作用を示す模式断面図。
【図3】 別例を示す部分模式断面図。
【符号の説明】
11…搬送パレット、12…非伸縮性の支持体、13…シリコーンエラストマー層、13a…第1のシリコーンエラストマー層、13b…第2のシリコーンエラストマー層、14…実装装置の載置部との位置合わせ用孔、16…FPC基板との位置合わせ用孔。
Claims (5)
- 非伸縮性の支持体と、該非伸縮性の支持体上に積層された第1のシリコーンエラストマー層と、該第1のシリコーンエラストマー層上に積層され、FPC基板をその上に密着固定させるための第2のシリコーンエラストマー層と、の積層板からなるFPC基板搬送用パレットであって、前記第1のシリコーンエラストマー層は、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G'が3.0×104Pa〜5.0×106Paの範囲にあり、前記第2のシリコーンエラストマー層は、動的粘弾性測定により周波数10Hz、温度20°Cで測定したせん断弾性率G'が5.0×105Pa〜5.0×106Paの範囲にあるとともに前記第1のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G ' が、第2のシリコーンエラストマー層のせん断弾性率G ' より低く構成されているFPC基板搬送用パレット。
- FPC基板との位置合わせ用の孔又は凹部が形成された請求項1に記載のFPC基板搬送用パレット。
- 実装装置の載置部との位置合わせ用の孔明け加工が施された請求項1又は請求項2に記載のFPC基板搬送用パレット。
- 前記非伸縮性の支持体がステンレス板、アルミニウム板、マグネシウム合金板、ガラス繊維含浸エポキシ板及びガラス繊維含浸ポリエステル板のいずれか一つからなる請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のFPC基板搬送用パレット。
- 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のFPC基板搬送用パレットを使用し、前記第2のシリコーンエラストマー層の粘着性を利用してFPC基板を密着固定した後、そのFPC基板に半導体チップを実装するFPC基板への半導体チップ実装方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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