JP4272768B2 - 液状樹脂材料の塗布方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子および電子部品の実装工程、なかでも、高密度実装素子としての、チップサイズパッケージ（以下「ＣＳＰ」という。）、ボールグリッドアレイ（以下「ＢＧＡ」という。）の製造工程における封止作業に用いて好適な液状樹脂材料の塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体素子それ自体および、実装基板へのそれの電極接合部等を大気から遮断し、補強するために、それらを樹脂材料にて囲撓して被覆することは従来から広く行われている。
【０００３】
ところでこの場合、電極を周辺に配置した従来の一般的な半導体素子は、その電極と、リードフレームや基板などの電極部分とを金属ワイヤその他で接続することにより実装されており、その接合部の、樹脂材料による囲撓に際しては、素子電極が素子の周囲に存在することにより、たとえば吐出をもって接合部に塗布された液状樹脂材料の、接合部全体への回り込みが、液状樹脂材料に固有の流動性の下で十分円滑に行われることになり、これがため、塗布された樹脂材料内および樹脂材料間への気体の封じ込めが有効に防止され、従って、樹脂材料の硬化に当って封込気体が熱膨張等することに起因する、素子の破損等の問題が生じることもない。
【０００４】
しかるに、半導体素子の、近年の高密度実装の要請の下に、表面に電極が格子状に存在する素子を実装基板に対し、それらの電極を基板に対向させた姿勢で、バンプと称される半田等の金属突起によって接続するＣＳＰやＢＧＡにあっては、素子と基板との間の多数の接合部に、樹脂材料を均等に、かつ隙間なく充填させることが困難であり、それ故に、樹脂材料の硬化に際する封入気体の膨張によって素子が破損されるおそれが高かった。
【０００５】
そこで、ＣＳＰやＢＧＡの製造に際し、半導体素子の周囲に液状樹脂材料を塗布した後、基板の傾斜下でその樹脂材料を自然流動させて、全ての接合部に樹脂材料が行き渡るのを待つことで気体の封じ込めを防止する方法および、真空室内に配設した液状材料吐出機構を用い、そこへ供給した樹脂材料を高真空下で塗布して、全ての間隙部まで樹脂材料を流入させる方法などが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前者の提案技術にあっては、液状樹脂材料の粘性、接合部の濡れ性等との関連において、全ての接合部が樹脂材料によって満遍なく、しかも隙間の発生なしに囲撓され被覆されることについての何の保証もなく、信頼性が極めて低いという問題があり、また、後者にあっては、真空室内に吐出機構を配設することで、液状樹脂材料の吐出制御に圧縮空気や負圧を用いることができず、機械的な吐出制御が必要になるため、応答性が低下して微細な塗布を行うことができないという問題があり、さらには、吐出機構の設置のために、真空室の容積を大きくし、真空室の剛性を高めることが不可避となるという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来の提案技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、半導体素子または電子部品の少なくとも電極接合部を樹脂材料で囲撓するに当り、大型で堅牢な高真空度の真空室を設置する必要なしに、しかも、圧縮空気および負圧吸引等を用いた吐出制御系を具える吐出機構のすぐれた応答性の下で、樹脂材料内および樹脂材料間への気体の封じ込めを確実に防止することができる液状樹脂材料の塗布方法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の、液状樹脂材料の塗布方法は、半導体素子または電子部品の電極接合部を樹脂材料で囲撓して被覆し、外気から遮断するとともに補強するに当り、大気中で、液状樹脂材料を所要個所に吐出して塗布するとともに、その液状樹脂材料内および液状樹脂材料間に封じ込められた気体を、負圧度を段階的に高めることにより、負圧雰囲気中で吸引除去し、その後、液状樹脂材料を硬化させるものである。
【０００９】
この方法では、液状樹脂材料の所要の塗布を大気中で行い、しかる後に、液状樹脂材料内および液状樹脂材料間に封じ込められた気体を吸引除去することで、たとえばＣＳＰやＢＧＡの製造に際しても、樹脂材料内等への気体の残留を有効に防止して、樹脂材料の硬化に伴う素子の破損等を十分に防止し得ることはもちろん、大気中での樹脂材料の塗布により、圧縮空気、負圧吸引等を用いた吐出制御の下で、高い応答性をもって、所期した通りの微細な塗布を行うことができ、またここでは、負圧室容積を脱気等に必要な最小限のものとすることができるので、負圧室剛性をそれほど高めることなしに所要の負圧度を確保することができ、負圧室のメンテナンス等を容易ならしめることもできる。
【００１０】
ここで、大気中での樹脂材料の塗布に当って、たとえば、その樹脂材料および、半導体素子、実装基板等からなるワークの少なくとも一方を加熱してその樹脂材料の流動性を高めた場合には、気体の封じ込めをより有効に防止することができ、またたとえば、負圧室温度を高めることで脱気効率を一層高めることができる。
【００１１】
ところで、ここにおいて好ましくは、樹脂材料の塗布の後、ワークをできるだけ速かに負圧室へ導入することで、樹脂材料の粘度等の、経時変化の影響を有利に取り除いて脱気効率の低下を防止する。
【００１２】
そしてまた、この方法では、気体の吸引除去に際して負圧度を段階的に高め、これにより、急激な圧力変化に起因する半導体素子等の損傷や、樹脂材料の発泡のおそれを取除く。なおこのことは、ワークを大気中へ取出す場合にもまた同様であり、負圧度を段階的に低下させることで、素子等の損傷を防止し、また、圧力気体の急激な流入に起因する、塗布した樹脂材料の飛散や変形を防止するとともに、変形した樹脂材料が原形状に復するに当たっての気体の差込みのみそれを取除く。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に示すところに基いて説明する。
図１は、この発明の実施装置の配列例を示すブロック図であり、図中１はワーク供給装置を示す。
このワーク供給装置１は、半導体素子、実装基板等の組立体からなるワークを、隣接する塗布装置２へ一枚ずつ送給すべく機能し、塗布装置２は、液状樹脂材料を大気中で、ワークの所定個所に所定量吐出して塗布すべく機能する。
このようにして樹脂材料を塗布されたワークは、続いて負圧装置３へ搬入され、そこで樹脂材料内および樹脂材料間に封じ込められた気体を十分に吸引除去され、その後、収納装置４でそこに待機するマガジン内へ一枚ずつ位置決め収納される。
【００１４】
ここで、ワーク供給装置１は、たとえば図２に示すように、半導体素子の高密度実装を実現するべく、半導体素子５の表面に格子状に多数配設した電極６を、その素子５と対向する実装基板７に接続してなるワーク８を、複数枚のワークを位置決め収納するマガジンから所定の順序で一枚ずつ取出して塗布装置２へ搬送する。
【００１５】
また、塗布装置２は、液状樹脂材料の収納容器の他、その材料の吐出機構、吐出ノズル等を具えるとともに、少なくとも吐出ノズルを三次元座標系内で変位させる駆動手段を具え、予め指定された情報に基いて指定個所に指定量の樹脂材料を吐出して塗布するものであり、この装置２には、ワーク８と樹脂材料とをそれぞれ別個に加熱もしくは冷却する温度調節手段を設けることもできる。
【００１６】
ところで、図３は、このような塗布装置２による、ワーク８への液状樹脂材料の塗布状態を示す縦断面図であり、このワーク８では、液状樹脂材料９の塗布に際して、塗布装置２の吐出ノズルを、半導体素子５の周囲に沿わせて移動させることを余儀なくされるため、樹脂材料９の粘度、樹脂材料９および電極６の濡れ性、電極６が樹脂材料９に及ぼす流動抵抗等の影響により、図３（ｂ）に拡大部分断面図で示すように、格子状に点在する多数の電極６の全てに対して樹脂材料９を十分に到達させることが極めて困難であり、常態の下では、樹脂材料内もしくは樹脂材料間への気体10の封じ込めないしは残留が不可避となる。そしてこのことは、電極６の増加につれて一層重大となる。
【００１７】
そこでここでは、塗布装置２での液状樹脂材料９の塗布を終えたワーク８を、好ましくは、樹脂材料９の粘度、濡れ性等が変化するより先に負圧装置３へ搬入し、そこで、図４に示すように、大気圧状態にある気体10を気泡として吸引除去し、これに伴う樹脂材料９の流動によって、全ての電極６およびそれらの接合部を樹脂材料９で隙間なく囲撓して被覆する。
【００１８】
ここで好ましくは、ワーク８の負圧装置３への滞留時間を所要に応じて長くして気体10のより十分な吸引除去を可能とするべく、図５に略線縦断面図で示すように、負圧装置３の入口3aと出口3bとの間に、複数、図では二個の予備室3c, 3dと真空室3eとを区画する。
【００１９】
これによれば、樹脂材料９を塗布したワーク８を、真空室3eより負圧度の低い最初の予備室3cを経てその真空室3eへ移動させ、そして、予備室3cより10倍以上の高負圧度の真空室3eでの脱気を終えたワーク８を、そこより負圧度の低い第２の予備室3dを経て取出すことで、負圧装置３内に複数枚のワーク８を滞留させることができ、これにより、脱気のためのタクトタイムが塗布のためのタクトタイムより長くなっても、その差を有効に吸収することができ、また、負圧装置３に搬入したワーク８を直ちに真空室3eに入れ込む場合の、急激な気圧差による素子等の損傷のおそれ、樹脂材料９の発泡のおそれ等を除去することができる。さらにここでは、脱気を終えたワーク８を、予備室3dを経て取出すことによって、素子等の損傷のおそれを除去し、併せて、塗布した樹脂材料の飛散や変形のおそれを除去することが出来る。
【００２０】
ところで、このような負圧装置３の真空室3eにも所要応じてワーク温度をコントロールする温度調節手段を設け、これによって脱気効率の向上を図ることもできる。
【００２１】
以上のようにして液状樹脂材料内等の気泡10を十分に吸引除去されたワーク８は、収納装置４で、そこに搭載されたマガジン内へ再び位置決め収納され、その後、樹脂材料９の迅速なる硬化のために、マガジンを単位として加熱装置等へ搬送され、そこでの樹脂材料９の硬化によってワーク８に対する一連の塗布工程を終了する。
【００２２】
【発明の効果】
かくしてこの発明によれば、半導体素子の高密度実装等に当っても全ての電極および電極接合部を、樹脂材料によって満遍なく、しかも気体の封じ込め等なしに囲撓して気密に被覆できることはもちろん、液状樹脂材料を大気中で塗布することで、圧縮空気および負圧吸引等を用いた一般的な吐出制御系を具える従来の吐出装置によってすぐれた応答性および吐出精度の下で樹脂材料を塗布することができ、また、一枚もしくは数枚のワークを収納するだけの小型にして低廉な負圧装置をもって気体の吸引除去を確実かつ円滑に行うことができる。
【００２３】
またここでは、樹脂材料を塗布したワークを負圧装置内へ直ちに搬入することで、硬化サイクルの短かい材料に対しても十分な脱気処理を行うことができ、さらに、負圧装置内に複数のワークを収容することで、樹脂材料の塗布時間が脱気時間に比して短かくなっても、材料塗布のサイクルタイムを長くすることが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施装置の配列例を示すブロック図である。
【図２】高密度実装例を示す略線断面図である。
【図３】樹脂材料の塗布状態を示す断面図である。
【図４】気体の吸引除去状況を示す拡大断面図である。
【図５】吸圧装置の略線縦断面図である。
【符号の説明】
１ ワーク供給装置
２ 塗布装置
３ 負圧装置
3a 入口
3b 出口
3c,3d 予備室
3e 真空室
４ 収納装置
５ 半導体素子
６ 電極
７ 実装基板
８ ワーク
９ 液状樹脂材料
10 気体

Claims (4)

1. 半導体素子または電子部品の電極接合部を樹脂材料で囲撓するに当り、
   液状樹脂材料を大気中で塗布するとともに、その液状樹脂材料内および液状樹脂材料間に封じ込められた気体を、負圧度を段階的に高めることにより、負圧雰囲気中で吸引除去し、その後、液状樹脂材料を硬化させることを特徴とする液状樹脂材料の塗布方法。
2. 前記半導体素子または電子部品を真空室より負圧度の低い予備室を経て真空室に移動させることで負圧度を段階的に高めることを特徴とする請求項１に記載の液状樹脂材料の塗布方法。
3. 前記負圧雰囲気中から負圧度を段階的に低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の液状樹脂材料の塗布方法。
4. 前記半導体素子または電子部品を前記真空室から前記真空室より負圧度の低い第２の予備室を経て取出すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液状樹脂材料の塗布方法。

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