JP4365240B2

JP4365240B2 - 電子部品製造装置および電子部品の製造方法

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Publication number: JP4365240B2
Application number: JP2004064120A
Authority: JP
Inventors: 光平中園
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005252171A

Description

本発明は、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品の製造に用いられる電子部品製造装置および電子部品の製造方法に関する。

光ピックアップ装置などの電子機器に搭載される電子部品は、一般に、外部環境から回路素子を保護することなどを目的として、基板表面に実装される回路素子を樹脂層などのパッケージで被覆した状態で使用される。樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品の製造に係る従来技術には、以下のようなものがある（たとえば、特許文献１および２参照）。

図９は、従来技術による電子部品の製造における樹脂供給工程の概要を模式的に示す図である。まず、回路素子が形成された複数のチップ９１が実装された基板９２上に、これらのチップ９１を囲むように樹脂成形用の型枠９３を設ける。次いで、基板９２上の型枠９３で囲まれる領域（以下、型枠９３の内部領域と称する）９３ａに、シリンジ９６に収容される樹脂９４をノズル９５から供給して充填する。次いで、基板９２をオーブンでキュアし、型枠９３の内部領域９３ａに充填された樹脂９４を硬化させる。その後、型枠９３を基板９２上から取除き、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を得る。

この工程において、シリンジ９６に収容される樹脂９４は、ノズル９５から吐出される際の抵抗を小さくするために、シリンジ９６を取囲むように設けられるヒータ９７によって一定温度に加熱されて吐出される。このときの樹脂９４の加熱温度は、ノズル９５から吐出される際の抵抗を小さくするためだけでなく、樹脂９４を型枠９３の内部領域９３ａに充填するのに要する時間を短くするためにも、できるだけ高い方が好ましい。

しかしながら、樹脂９４には一般に熱硬化性樹脂が用いられるので、樹脂９４を加熱することは、樹脂９４の硬化を促進する。すなわち、シリンジ９６内部の樹脂９４の加熱温度を高くし過ぎると、樹脂９４がシリンジ９６内部で硬化し、基板９２上に樹脂９４を供給することができなくなる。このため、シリンジ９６内部の樹脂９４の加熱温度を、樹脂９４が型枠９３の内部領域９３ａに速やかに充填される温度まで上げることはできない。したがって、従来技術では、樹脂９４が型枠９３の内部領域９３ａに充填されるまでに相当の時間を要するので、シリンジ９６から供給された樹脂９４の量が適切であるか否かを確認するまでに時間がかかり、作業効率が悪いという問題がある。

また、型枠９３の内部領域９３ａに充填された樹脂９４は、オーブンでのキュアによって硬化されるまでの間は流動性を有する状態にあるので、基板９２が傾いた際などに型枠９３の外側に溢流しやすい。型枠９３で囲まれる領域の外側の基板９２上には、電子部品の端子電極などが設けられるので、樹脂９４が型枠９３の外側に溢流すると、端子電極などが樹脂９４で汚染されて機能しなくなり、歩留が低下する。また、樹脂９４が型枠９３の外側に溢流すると、パッケージを形成する樹脂９４の量が減少するので、パッケージの厚みすなわち樹脂９４が硬化されて形成される樹脂層の表面から基板９２のチップ９１が実装された面までの距離が設計値よりも小さくなる。このため、樹脂層の表面からチップ９１の表面までの距離が設計値よりも短くなるので、光ピックアップ装置に備わる電子部品のようにチップ９１の表面に受光素子を備え、パッケージの上部すなわち樹脂層の表面が受光面となる電子部品を製造する場合には、光学特性の不良が発生しやすくなる。したがって、型枠９３の内部領域９３ａに樹脂９４が充填された基板９２をオーブンまで搬送する際には、基板９２を水平に保たなければならず、作業性が悪いという問題がある。

作業性を向上させるために、型枠９３を必要なパッケージの厚みよりも高く形成し、基板９２の一時的な傾きによる樹脂９４の型枠９３の外側への溢流を防止することも考えられる。しかしながら、型枠９３を高く形成すると、樹脂９４の型枠９３の外側への溢流を防止することはできるけれども、基板９２が傾いた際に型枠９３の必要なパッケージの厚みよりも高い部分の内壁面に付着した樹脂９４が、型枠９３を取除く際に型枠９３とともに取除かれるという問題がある。このため、パッケージを形成する樹脂９４の量が減少し、パッケージの厚みが設計値よりも小さくなるので、前述のように、パッケージの上部が受光面となる電子部品を製造する場合には、光学特性の不良が発生しやすくなる。

また、基板９２は、図９に示す樹脂９４を供給する工程の前工程である回路を形成する工程、たとえばチップ９１の基板９２へのマウント、チップ固定用ペーストの硬化およびワイヤボンディングを順次行なう工程などにおいて加熱される。したがって、図９に示す工程において樹脂９４を供給する際には、基板９２は内部応力によって変形している。この変形度合が大きい基板９２に対して樹脂９４の充填を行なうと、パッケージの厚みにばらつきが生じる。このため、光ピックアップ装置に備わる電子部品のようにパッケージの上部が受光面となる電子部品を製造する場合には、受光素子が設けられるチップ表面に対してパッケージ上部の受光面が傾くので、光学特性の不良が発生しやすい。

特許第３３０９０５７号公報（第４頁，第７図）特開平１−１３２１２９号公報（第２頁，第１−２図）

本発明の目的は、回路素子を被覆する樹脂の充填に要する時間を短縮することのできる電子部品製造装置および電子部品の製造方法を提供することである。

また本発明の他の目的は、回路素子を被覆する樹脂層の厚みが均一な電子部品を歩留良く製造することのできる電子部品製造装置および電子部品の製造方法を提供することである。

本発明は、回路素子が設けられる基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段によって保持される基板上に樹脂を供給可能な樹脂供給手段と、前記樹脂供給手段よりも基板の搬送方向下流側に設けられ、前記樹脂供給手段によって基板上に供給された樹脂を硬化させる樹脂硬化手段とを備え、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を製造する電子部品製造装置であって、
前記樹脂供給手段によって樹脂が供給された基板を加熱可能な基板加熱手段と、
前記基板上に、前記基板の樹脂が供給されるべく予め定められる領域を囲むように設けられる枠部材と、
前記樹脂供給手段による樹脂供給動作の開始からの経過時間を計測する計時手段と、
前記基板加熱手段の動作を制御する基板加熱制御手段とを備え、
前記樹脂供給手段は、前記枠部材によって囲まれる領域に予め定める量の樹脂を供給し、
前記基板加熱制御手段は、前記計時手段による計時出力に応答し、前記基板の加熱を停止させるように、前記基板加熱手段の動作を制御することを特徴とする電子部品製造装置である。

また本発明は、前記基板を冷却する基板冷却手段と、
前記計時手段による計時出力に応答し、前記基板の冷却を開始するように、前記基板冷却手段の動作を制御する基板冷却制御手段とをさらに備えることを特徴とする。

また本発明は、基板に回路素子を設ける素子配設工程と、前記基板上に回路素子を被覆するように樹脂を供給する樹脂供給工程と、基板上に供給された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含み、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を製造する電子部品の製造方法であって、
前記樹脂供給工程では、
基板上に供給された樹脂を加熱可能な状態で、基板上に樹脂を供給し、
前記樹脂供給工程では、
前記基板を加熱することによって、基板上に供給された樹脂を加熱し、
前記素子配設工程の後であって前記樹脂供給工程の前に、
前記基板上に、前記基板の樹脂が供給されるべく予め定められる領域を囲むように枠部材を設ける枠部材配設工程をさらに含み、
前記樹脂供給工程では、
前記枠部材によって囲まれる領域に樹脂が充填された後に、基板の加熱を停止することを特徴とする電子部品の製造方法。

本発明によれば、基板保持手段と樹脂供給手段と樹脂硬化手段とを備え、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を製造する電子部品製造装置は、基板を加熱することによって、回路素子が設けられる基板上に供給された樹脂を加熱可能な基板加熱手段を備える。このことによって、基板を加熱し、基板からの熱伝導によって回路素子が設けられる基板上に供給された樹脂に流動性を付与する、または前記基板上に供給された樹脂の流動性を高めることができるので、基板の樹脂が供給されるべく予め定められる領域（以下、このような領域を樹脂供給予定領域と称する）全体にわたって樹脂を供給するのに要する時間を短縮することができる。

また、基板の樹脂供給予定領域を囲むように設けられる枠部材と、枠部材によって囲まれる領域（以下、枠部材の内部領域と称する）に予め定める量の樹脂を供給する樹脂供給手段と、樹脂供給手段による樹脂供給動作の開始からの経過時間を計測する計時手段と、計時手段による計時出力に応答して基板の加熱を停止させるように基板加熱手段の動作を制御する基板加熱制御手段とを備えるので、枠部材の内部領域に該内部領域を充填するように予め定める量の樹脂を樹脂供給手段によって供給し、この樹脂の供給開始からの経過時間を計時手段によって計測し、該経過時間が枠部材の内部領域に樹脂を充填するのに要する時間に達したときに、基板加熱制御手段によって基板加熱手段による基板の加熱動作を停止させることができる。このことによって、樹脂が枠部材の内部領域に充填されるまでは、基板加熱手段によって基板を加熱して基板上に供給された樹脂に流動性を付与し、樹脂が枠部材の内部領域に充填された後には、基板の加熱を停止して枠部材の内部領域に充填された樹脂の流動性を低下させることができる。したがって、樹脂の充填に要する時間を短縮する効果を保ちながら、枠部材の内部領域に充填された樹脂が枠部材によって囲まれる領域を除く領域（以下、枠部材の外部領域と称する）に溢流することを防止することができるので、基板の樹脂供給予定領域を除く領域が樹脂で汚染されることを防ぐことができる。また、樹脂層の厚みが設計値よりも小さくなることを防ぐことができる。

また本発明によれば、基板を冷却する基板冷却手段と、計時手段による計時出力に応答して基板の冷却を開始するように基板冷却手段の動作を制御する基板冷却制御手段とを備えるので、枠部材の内部領域に該内部領域を充填するように予め定める量の樹脂を樹脂供給手段によって供給する場合に、樹脂の供給開始からの経過時間が枠部材の内部領域に樹脂を充填するのに要する時間に達したときに、基板加熱制御手段によって基板加熱手段による基板の加熱を停止させ、さらに基板冷却制御手段によって基板冷却手段による基板の冷却を開始させることができる。このことによって、樹脂が枠部材の内部領域に充填された後に基板を冷却し、枠部材の内部領域に充填された樹脂の流動性をさらに低下させることができる。したがって、枠部材の内部領域に充填された樹脂の枠部材の外部領域への溢流をより確実に防止することができるので、基板の樹脂供給予定領域を除く領域の樹脂による汚染および樹脂層の厚みの設計値からのずれを一層抑えることができる。

また本発明によれば、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品は、素子配設工程と樹脂供給工程と樹脂硬化工程とを経て製造される。回路素子が設けられた基板上に樹脂を供給する樹脂供給工程では、基板上に供給された樹脂を加熱可能な状態で、基板上に樹脂を供給する。このことによって、基板上に供給された樹脂に流動性を付与する、または基板上に供給された樹脂の流動性を高めることができるので、基板の樹脂供給予定領域全体にわたって樹脂を供給するのに要する時間を短縮することができる。したがって、基板上に樹脂を供給してから、樹脂が基板の樹脂供給予定領域全体にわたって供給された後に基板上に供給された樹脂の量が適切であるか否かを確認するまでに要する時間が短くなるので、作業効率が向上する。

また、基板を加熱することによって、基板からの熱伝導によって基板上に供給された樹脂を加熱し、基板上に供給された樹脂に充分な流動性を確実に付与することができる。

また、基板の加熱は、枠部材の内部領域に樹脂が充填された後に停止される。このことによって、樹脂の充填に要する時間を短縮する効果を保ちながら、枠部材の内部領域に充填された樹脂の枠部材の外部領域への溢流を防止することができる。したがって、基板の樹脂供給予定領域を除く領域の樹脂による汚染および樹脂層の厚みの設計値からのずれを抑えることができる。

図１は、本発明の実施の一形態である電子部品製造装置１の主要構成部を簡略化して示す正面図である。本実施の形態の電子部品製造装置１は、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品の製造に好適に用いられる。

電子部品製造装置１は、基板３上への注型用樹脂８の供給を行なう樹脂供給ユニット２と、基板３を樹脂供給ユニット２に供給搬送する基板搬送ユニット４と、基板３を搬送ユニット４に供給する基板ロードユニット５と、基板搬送ユニット４から排出される基板３を収容する基板アンロードユニット６と、基板３上に供給された注型用樹脂８を硬化させる樹脂硬化手段である樹脂硬化ユニット７と、注型用樹脂８が供給された基板３を基板アンロードユニット６から樹脂硬化ユニット７まで搬送する後述の樹脂充填後基板搬送手段と、基板３の注型用樹脂８が供給される面を水平に配置して保持する基板固定手段１４とを含んで構成される。基板３の一方の表面上には、図示しない回路素子が設けられたチップ１５がワイヤなどによって実装され、回路が形成されている。この基板３のチップ１５が実装された面上には、回路が形成された領域を含む樹脂供給予定領域を囲むように、枠部材１６が設けられている。

図２は、図１に示す電子部品製造装置１に備わる樹脂供給ユニット２の構成を簡略化して示す正面図および側面図である。樹脂供給ユニット２は、樹脂供給手段であるシリンジ９と、シリンジ９による樹脂供給動作の開始からの経過時間を計測する後述の計時手段４１と、シリンジ９の外周面を被覆するように設けられるシリンジ加熱用ブロック２１と、シリンジ加熱用ブロック２１の内部に設けられシリンジ９の内部に収容される注型用樹脂８を加熱する樹脂加熱手段１０と、基板保持手段である基板載置台１１と、基板載置台１１の内部に設けられ基板載置台１１に載置される基板３を加熱する基板加熱手段１２と、基板加熱手段１２の動作を制御する後述の基板加熱制御手段４２と、基板載置台１１上に設けられ基板載置台１１に載置される基板３に振動を付与する振動付与手段１３と、振動付与手段１３の動作を制御する後述の基板振動制御手段２８と、シリンジ９および基板載置台１１を可動可能に支持するロボット１７と、シリンジ９、基板加熱制御手段４２および基板振動制御手段２８などの樹脂供給ユニット２各部を制御する後述の中央処理装置（Central Processing Unit；略称ＣＰＵ）４０とを含んで構成される。

基板加熱手段１２および振動付与手段１３を備えることによって、基板３上に供給された注型用樹脂８を加熱可能な状態および基板３を振動させた状態のうちの少なくともいずれか一方の状態で、基板３上に注型用樹脂８を供給することができる。

基板加熱手段１２としては、たとえばペルチェ素子またはヒータなどが用いられる。また樹脂加熱手段１０としては、ヒータまたはペルチェ素子などが用いられる。

振動付与手段１３は、振動を発生する振動発生部材１３ａと、振動部材１３ａが発生する振動を基板３に伝達する振動伝達部材１３ｂとを含んで構成される。振動伝達部材１３ｂは基板固定手段１４に接するように設けられ、基板固定手段１４を介して基板３に振動を伝達するように構成される。また、本実施の形態とは異なるけれども、振動伝達部材１３ｂを基板３に接するように設け、基板３に直接振動を伝達するように構成してもよい。

振動付与手段１３としては、基板３に対して、振幅が０．１〜０．５ｍｍ程度と小さく、かつ振動数が１１０〜１５０Ｈｚ程度と高い振動を付与することのできるものを用いことが好ましい。これによって、基板３上に供給された注型用樹脂８に充分な流動性を付与するとともに、基板３の破損を防ぐことができる。このような振動付与手段１３に備わる振動発生部材１３ａとしては、モータとモータの出力軸に偏芯して設けられる重錘とを含み、モータの回転に伴う偏芯運動によって振動を発生するいわゆる偏芯モータ、パーツフィーダなどに使用される振動部品のように、電磁石と板ばねとを含み、電磁石によって板ばねに断続的に力を加えて振動を発生する振動部品、およびコイルを含み、コイルに交流電流を流し、磁界を発生させて振動を発生させる動電型振動発生装置などが挙げられる。

たとえば、振動発生部材１３ａとして、偏芯モータを用いる場合には、偏芯モータは、図３に示すように振動伝達部材１３ｂである振動板の振動面に固定されて使用される。偏芯モータは、基板振動制御手段２８であるスピードコントローラ２８を介して商用電源２９に接続され、予め定める振幅および振動数の振動を発生するように、スピードコントローラ２８によって回転数を制御される。

ロボット１７は、シリンジ加熱用ブロック２１を介してシリンジ９を支持するシリンジ支持アーム１８と、シリンジ支持アーム１８を図２（ａ）の紙面に向かって下方に垂直に延びるＺ軸方向に可動可能に支持するアーム支持体１９と、基板載置台４を図２（ａ）の紙面に向かって右方に水平に延びるＸ軸方向および図２（ｂ）の紙面に向かって右方に水平に延びるＹ軸方向に可動可能に支持する支持台２０とを含んで構成される。ロボット１７は、基板３上に設けられる枠部材１６の内部領域１６ａの上方にシリンジ９の先端に設けられるノズル２２が配置されるように基板載置台４をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させ、シリンジ支持アーム１８をＺ軸方向に予め定める位置まで移動させる。

図４は、樹脂供給ユニット２の電気的構成を示すブロック図である。中央処理装置（ＣＰＵ）４０は、マイクロコンピュータなどによって実現される。ＣＰＵ４０には、計時手段４１の計時出力が与えられる。ＣＰＵ４０は、前述のように、シリンジ９、基板加熱制御手段４２および基板振動制御手段２８などの樹脂供給ユニット２の各部をそれぞれ制御する。

再び図１に戻って、基板搬送ユニット４は、図示しないモータによって駆動される搬送ローラ２３と図示しないプッシャーとを含んで構成され、搬送ローラ２３によって基板３を搬送し、プッシャーによって予め定める位置に移動させる。

基板ロードユニット５は、図１の紙面に向かって下方に垂直に延びるＺ軸方向に可動可能に設けられるエレベータ２４と図示しないプッシャーとを含んで構成される。エレベータ２４上には基板３を収容する基板収納マガジン２６が搭載される。基板ロードユニット５は、基板収納マガジン２６内の基板３を順次プッシャーによって基板搬送ユニット４に送給する。基板収納マガジン２６内に基板３を格納する格納段が複数設けられる場合には、基板ロードユニット５は、１つの格納段に格納される基板３を基板搬送ユニット４に搬送した後に、次の格納段に格納される基板３が基板搬送ユニット４に送給可能な位置である搬送レベルに配置されるように、エレベータ２４を移動させる。

基板アンロードユニット６は、図１の紙面に向かって下方に垂直に延びるＺ軸方向に可動可能に設けられるエレベータ２５を含んで構成される。エレベータ２５上には基板３を収容する基板収納マガジン２７が搭載される。基板搬送ユニット４からプッシャーによって送給される基板３は、基板アンロードユニット６のエレベータ２５上に搭載される基板収納マガジン２７に格納される。基板収納マガジン２７に格納段が複数設けられる場合には、基板アンロードユニット６は、１つの格納段に基板３が格納された後に、未格納段が基板搬送ユニット４から基板３を送給可能な位置である搬送レベルに配置されるように、エレベータ２５を移動させる。

樹脂硬化ユニット７は、注型用樹脂８として熱硬化性樹脂を用いる場合には、基板３上に供給された注型用樹脂８を硬化する程度に加熱することのできるオーブンなどの加熱手段を含んで構成される。たとえば、樹脂硬化ユニット７として、オーブンを用いる場合、注型用樹脂８が塗布された基板３は、図５に示すように、基板収納マガジン２７に収納された状態でオーブン３８に収容され、加熱される。この加熱によって、注型用樹脂８が硬化され、回路素子を含むチップ１５が注型用樹脂８で被覆された電子部品が得られる。

本発明の実施の他の形態である電子部品の製造方法は、基板上に回路素子を被覆するように樹脂を供給する際に、基板上に供給された樹脂を加熱可能な状態および基板を振動させた状態のうちの少なくともいずれか一方の状態で、基板上に樹脂を供給することを特徴とするものであり、前述の図１に示す電子部品製造装置１によって実行される。

次に、図１、図２および図４を参照し、本実施の形態の電子部品製造装置１によって実行される電子部品の製造方法について説明する。

まず、回路素子が設けられたチップ１５を作製し、基板３の一方の表面上にワイヤなどによって実装し、回路を形成する。基板３としては、ガラスエポキシ基板が好適に用いられる。次いで、基板３のチップ１５が実装された面上に、回路が形成された領域を含む樹脂供給予定領域を囲むように、枠部材１６を設ける。基板３の枠部材１６が設けられた面が水平になるように基板固定手段１４によって基板３を固定して基板収納マガジン２６に収容し、基板ロードユニット５に搬送する。基板ロードユニット５から基板３を順次基板搬送ユニット４に送給し、基板搬送ユニット４によって樹脂供給ユニット２に搬送する。

図６は、図２に示す樹脂供給ユニット２による樹脂供給の様子を模式的に示す図である。図６Ａ（ａ）は、注型用樹脂８が塗布される前の基板３の状態を示す図である。基板搬送ユニット４から樹脂供給ユニット２に供給される基板３は、チップ１５が実装された面がシリンジ９を臨むように、基板載置台１１上に載置される。基板３が基板載置台１１上に供給されると、ロボット１７によって、シリンジ９のノズル２２が基板３上に設けられる枠部材１６の内部領域１６ａの上方に配置されるように基板載置台１１の位置が調整され、シリンジ支持アーム１８が予め定める位置に移動される。

シリンジ９内の注型用樹脂８は、樹脂加熱手段１０によって予め定める温度に加熱され、流動性を付与される。シリンジ９内の注型用樹脂８は、ノズル２２から速やかに吐出される程度の流動性を有する温度まで加熱されることが好ましい。注型用樹脂８の流動性は使用される樹脂毎に異なるので、シリンジ９内の注型用樹脂８の加熱温度は、使用する樹脂に応じて適宜選択される。ただし、注型用樹脂８として熱硬化性樹脂を用いる場合には、シリンジ９内の注型用樹脂８の加熱温度は、樹脂の硬化が起こらない程度の温度に選択される。たとえば、注型用樹脂８として、ガラス転移温度が５０℃程度の樹脂を用いる場合には、３０〜１００℃に加熱することによって、ノズル２２から速やかに吐出される程度の流動性を付与するとともに、シリンジ９内での注型用樹脂８の硬化を防ぐことができる。注型用樹脂８としては、たとえばエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂などが用いられる。これらの中でも、注型用樹脂８には、エポキシ樹脂が好適に用いられる。

また、基板加熱手段１２は、基板加熱制御手段４２によって動作が開始される。基板加熱制御手段４２は、基板載置台１１上に載置された基板３が予め定める温度に加熱されるように、基板加熱手段１２の動作を制御する。このときの基板３の加熱温度は、シリンジ９によって供給される注型用樹脂８の温度以上、すなわち前述の樹脂加熱手段１０によるシリンジ９内の注型用樹脂８の加熱温度以上、基板３を構成する基材のガラス転移温度以下であることが好ましい。このことによって、基板３上に供給された注型用樹脂８に、基板３上に供給される前に有していた流動性と略等しいか、またはそれよりも高い流動性を付与するとともに、加熱による基板３の変形を抑えることができる。したがって、基板３上に供給された注型用樹脂８が硬化されて形成される樹脂層の厚みを均一にすることができる。

また、振動付与手段１３は、基板振動制御手段２８によって動作が開始される。これによって、基板載置台１１上に載置された基板３に振動が付与され、基板３が振動する。このとき基板３に付与される振動は、前述のように振幅が０．１〜０．５ｍｍ程度と小さく、かつ振動数が１１０〜１５０Ｈｚ程度と高いことが好ましい。

図６Ａ（ｂ）は、基板３上に注型用樹脂８が塗布される様子を示す図である。基板加熱手段１２によって基板３を加熱し、かつ振動付与手段１３によって基板３を振動させた状態で、図６Ａ（ｂ）に示すようにシリンジ９のノズル２２の開口部から予め定める量の注型用樹脂８が吐出され、基板３上に設けられる枠部材１６の内部領域１６ａに供給される。ノズル２２から吐出される注型用樹脂８の量は、枠部材１６の内部領域１６ａが注型用樹脂８で充填され、かつ注型用樹脂８が硬化して形成される樹脂層が所望の厚みになるように、予め試験などによって定められる。たとえば、ノズル２２から吐出させる注型用樹脂８の量を変化させながら、注型用樹脂８を枠部材１６の内部領域１６ａに充填して硬化させ、注型用樹脂８が硬化して形成される樹脂層の厚みをマイクロメータなどによって測定し、基板３上に供給された注型用樹脂８の量が所望の厚みの樹脂層を得るのに適切であるか否かを判断する。適切であると判断された場合のノズル２２からの注型用樹脂８の吐出量をＣＰＵ４０に与え、シリンジ９のノズル２２から吐出させる注型用樹脂８の量をこの値に制御させることができる。

また、ノズル２２から注型用樹脂８が吐出され始めると、計時手段４１によってノズル２２による注型用樹脂８の供給開始からの経過時間の計測が開始される。

図６Ｂ（ｃ）は、注型用樹脂８が塗布された直後の状態を示す図である。注型用樹脂８は、基板３上に供給された直後は図６Ｂ（ｃ）に示すように枠部材１６の内壁面までは到達しておらず、内部領域１６ａの一部に存在する。

図６Ｂ（ｄ）は、枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８が充填された状態を示す図である。基板３は基板加熱手段１２によって加熱されているので、基板３上に供給された注型用樹脂８は、基板３からの熱伝導によって加熱され、温度が上昇する。さらに、基板３は振動付与手段１３の動作によって振動しているので、基板３上に供給された注型用樹脂８は基板３とともに振動する。これによって、基板３上に供給された注型用樹脂８は、流動性が高められ、枠部材１６の内壁面に向かって広がっていき、図６Ｂ（ｄ）に示すように枠部材１６の内部領域１６ａに充填される。したがって、シリンジ９内で注型用樹脂８を加熱することのみによって注型用樹脂８に流動性を付与し、枠部材１６の内部領域１６ａに充填する場合に比べ、枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填するのに要する時間を短縮することができる。

この枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填するのに要する時間は、予め試験的に求められ、ＣＰＵ４０に与えられる。たとえば、予め、シリンジ９が注型用樹脂８を吐出し始めた時点からの経過時間を測定しながら注型用樹脂８を供給し、シリンジ９が注型用樹脂８を吐出し始めた時点から、枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８が充填されたことを目視などによって確認した時点までの経過時間を求め、この経過時間を枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填するのに要する時間として、ＣＰＵ４０に与えることができる。枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８が充填されたことを目視によって確認する場合には、たとえば、枠部材１６の高さと枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面の位置とを目視によって比較し、双方が一致する場合に枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８が充填されたと判断することができる。

ＣＰＵ４０は、計時手段４１によって計測される注型用樹脂８の供給開始からの経過時間が、予め与えられた枠部材１６の内部領域１６ａの充填に要する時間に達すると、基板加熱制御手段４２によって基板加熱手段１２の動作を停止させ、基板振動制御手段２８によって振動付与手段１３の動作を停止させる。これによって、基板３の加熱および振動が停止され、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の流動性が低下する。このように基板加熱制御手段４２および基板振動制御手段２８を制御することによって、注型用樹脂８が枠部材１６の内部領域１６ａに充填されるまでは、基板加熱手段１２および振動付与手段１３によって基板３を加熱かつ振動させて基板３上に供給された注型用樹脂８に流動性を付与し、注型用樹脂８が枠部材１６の内部領域１６ａに充填された後には、基板３の加熱および振動を停止して枠部材１６の内部領域１６ａに充填された樹脂の流動性を低下させることができる。したがって、注型用樹脂８の充填に要する時間を短縮する効果を保ちながら、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８が枠部材１６の外部領域に溢流することを防止することができるので、基板１３の枠部材１６ａの内部領域１６ａに相当する樹脂供給予定領域を除く領域が注型用樹脂８で汚染されることを防ぐことができる。また、注型用樹脂８が硬化して形成される樹脂層の厚みが設計値よりも小さくなることを防ぐことができる。

枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８が充填された基板３は、前述の図１に示す基板搬送ユニット４のプッシャーによって基板アンロードユニット６に搬送され、基板収納マガジン２７に格納される。基板アンロードユニット６に連なる基板搬送ユニット４は、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面を水平に保持することができるように構成される。なお、本実施の形態とは異なるけれども、作業者によって基板３を基板収納マガジン２７に収納させるようにしてもよい。この場合、作業者は、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面を水平に保持して基板３を搬送し、基板収納マガジン２７に収納する。基板３が格納された基板収納マガジン２７は、図示しない樹脂充填後基板搬送手段によって、樹脂硬化ユニット７に搬送される。

樹脂充填後基板搬送手段は、たとえば搬送ベルトなどを備え、基板収納マガジン２７を自動で搬送するように構成されてもよく、また作業者によって基板収納マガジン２７を樹脂硬化ユニット７まで搬送させるように構成されてもよい。

樹脂充填後基板搬送手段は、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面を水平に保持する水平保持手段を備えることが好ましい。これによって、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８が枠部材１６の外部領域に溢流することを防ぐことができる。したがって、基板３の樹脂供給予定領域を除く領域が注型用樹脂８で汚染されることをより確実に防ぎ、注型用樹脂８で被覆された回路素子を含む電子部品を歩留良く製造することができる。また、樹脂層の厚みが設計値よりも小さくなることを一層抑制することができる。

このような水平保持手段は、たとえば、図７に示すように、基板固定手段１４が載置される搬送用基板載置台３７と、搬送用基板載置台３７上に設けられ、基板３のチップ１５が実装された面と水平面との成す角度を検出する基板傾き角度検出手段３６と、基板傾き角度検出手段の検出出力に応答し、前記角度が略０°になるように基板３の位置を調整する図示しない基板水平復帰手段とを含んで構成される。このような水平保持手段を用いることによって、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面を容易に水平に保つことができるので、作業効率を向上させることができる。

基板水平復帰手段は、それ自体が基板３の位置を自動で調整するように構成されてもよく、またブザーを備え、基板３を搬送する作業者に基板３の位置を調整させるように構成されてもよい。ブザーを備える場合、水平保持手段は、たとえば、基板傾き角度検出手段であるポジションセンサおよび変位増幅回路と、基板水平復帰手段であるコントロール回路およびブザーと、電源とを含んで構成される。ポジションセンサは、内部にマグネットを備え、マグネットの傾きをホール素子で電圧変化として読取り、その変位量を測定することによって、基板３のチップ１５が実装された面と水平面との成す角度を求める角度センサである。コントロール回路は、一定角度で信号を出力することでブザーを鳴らすように構成される。この場合、基板水平復帰手段は、基板３を搬送する作業者に対し、基板３のチップ１５が実装された面と水平面との成す角度が略０°でなく、基板３の水平状態が保たれていない場合にブザーを鳴らして知らせ、基板３を水平状態に戻させる目的で使用される。

また、水平保持手段として、図８に示す基板水平保持搬送器具３０を用いてもよい。基板水平保持搬送器具３０は、基板収納マガジン２７を収容するケーシング３１と、ケーシング３１を図８の紙面に向かって左右に垂直に延びる水平方向の軸線３３回りに回転可能に支持する支持部材３２と、支持部材３２を前述の軸線３３に垂直な軸線３５回りに回転可能に支持する支持ハンドル３４とを含んで構成される。基板水平保持搬送器具３０は、支持部材３２と支持ハンドル３４とがそれぞれの軸線３３，３５回りに互いに独立して回転し、基板３のチップ１５が実装された面が地軸に対して水平に保たれるような機構を有する。基板水平保持搬送器具３０を用いて基板３を搬送することによって、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の表面を自動的に水平に保つことができるので、作業効率を向上させることができる。

樹脂硬化ユニット７に搬送された基板３は、たとえば基板収納マガジン２７に収容された状態で、ロボットアームによってオーブンなどの加熱手段に収容され、加熱される。これによって、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８が硬化される。次いで、注型用樹脂８が硬化して形成される樹脂層の厚みをマイクロメータなどで測定し、基板３上に供給された注型用樹脂８の量が適切であるか否かを確認する。その後、基板３から枠部材１６を取外し、回路素子を含むチップ１５が注型用樹脂８で被覆された電子部品を得る。

以上のように、本実施の形態の電子部品製造装置１では、基板３上に供給された注型用樹脂８を加熱可能な状態および基板３を振動させた状態のうちの少なくともいずれか一方の状態で、基板３上に注型用樹脂８を供給することができるので、枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填するのに要する時間を短縮することができる。したがって、たとえば予めノズル２２から吐出させる注型用樹脂８の量を求める場合などに、基板３上に注型用樹脂８を供給してから、注型用樹脂８が枠部材１６の内部領域１６ａに充填された後に基板上に供給された樹脂の量が適切であるか否かを確認するまでに要する時間が短くなるので、作業効率が向上する。

特に、本実施の形態では、基板３上に供給された注型用樹脂８を加熱可能かつ基板３を振動させた状態で、基板３上に注型用樹脂８を供給するので、基板加熱手段１２および振動付与手段１３の特性を生かし、基板３および注型用樹脂８などに悪影響を与えないようにして、注型用樹脂８の充分な流動性を確保することができる。たとえば、注型用樹脂８が熱硬化性樹脂であって加熱すると硬化しやすく、注型用樹脂８の充分な流動性を得るために必要な温度まで注型用樹脂８を加熱することができない場合であっても、基板３を振動させることによって、基板３に供給された注型用樹脂８に充分な流動性を付与し、枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填するのに要する時間を短縮することができる。

基板３の加熱温度、ならびに基板３に付与する振動の振幅および振動数は、基板３を構成する基材および注型用樹脂８の種類に応じて広い範囲から適宜選択することができるけれども、基板３の変形および破損を防止するという観点からは、基板加熱手段１２によって基板３を３０〜１００℃、好ましくは６０〜９０℃に加熱し、かつ振動付与手段１３によって基板３に振幅０．１〜０．５ｍｍ、振動数１１０〜１５０Ｈｚの振動を付与することが好ましい。これによって、基板３上に供給された注型用樹脂８に充分な流動性を付与するとともに、基板３の加熱による変形および振動による破損を防ぐことができる。

なお、本実施の形態とは異なるけれども、樹脂供給ユニット２に、基板３を冷却する基板冷却手段と基板冷却手段の動作を制御する基板冷却制御手段とを設け、基板加熱手段１２による基板３の加熱を停止させるとともに、基板冷却手段による基板３の冷却を開始させるようにしてもよい。これによって、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の流動性をさらに低下させることができるので、枠部材１６の内部領域１６ａに充填された注型用樹脂８の枠部材１６の外部領域への溢流をより確実に防止することができる。したがって、基板３の樹脂供給予定領域を除く領域の注型用樹脂８による汚染および樹脂層の厚みの設計値からのずれを一層抑えることができる。

この場合、基板冷却手段としては、ペルチェ素子、ファン付ヒートシンクまたはヒートパイプなどを用いることができる。これらの中でも、構成を簡略化できることから、ペルチェ素子を用いることが好ましい。なお、基板冷却手段として、ペルチェ素子を用いる場合には、基板冷却手段に基板３を加熱する基板加熱手段１２の機能を持たせることができるので、基板冷却手段と基板加熱手段１３とを別個に設ける必要がなくなり、本発明の電子部品製造装置１の構成をさらに簡略化することができる。

また、本実施の形態では、基板固定手段１４を用いて基板３を固定するので、樹脂供給工程の前工程および樹脂供給工程における加熱で基板３に内部応力が生じ、基板３が変形している場合であっても、基板３の反りを強制的に直し、基板３の注型用樹脂８が供給される面を水平に保持することができる。この状態で枠部材１６の内部領域１６ａに注型用樹脂８を充填し、硬化させることによって、注型用樹脂８が硬化して形成される樹脂層の厚み、すなわち樹脂層の表面から基板３のチップ１５が実装された面までの距離のばらつきを抑え、均一な厚みの樹脂層を形成することができる。したがって、たとえば光ピックアップ装置を構成する電子部品のように、基板３に実装されたチップ１５の表面に回路素子として受光素子などを備え、樹脂層の表面が受光面となる電子部品を製造する場合に、受光素子などが設けられるチップ１５の表面と受光面とを平行にし、光学特性の優れた電子部品を製造することができる。

また本実施の形態では、樹脂供給工程において使用する基板固定手段１４をそのまま樹脂硬化工程においても使用するので、基板３の注型用樹脂８が供給される面の固定作業を一度に行なうことができ、作業効率が良い。

なお、本実施の形態では、基板固定手段１４は、基板３の注型用樹脂８が供給される面を水平に配置して保持するけれども、これに限定されることなく、基板３の注型用樹脂８が供給される面をたとえば曲面状などの所望の状態に配置して保持することもできる。これによって、基板３の注型用樹脂８が供給される面を所望の状態に保持して注型用樹脂８の充填および硬化を行ない、所望の形状の樹脂層を形成することができる。

本発明の実施の一形態である電子部品製造装置１の主要構成部を簡略化して示す正面図である。図１に示す電子部品製造装置１に備わる樹脂供給ユニット２の構成を簡略化して示す正面図および側面図である。振動付与手段１３の構成の一例を示す配置図である。樹脂供給ユニット２の電気的構成を示すブロック図である。樹脂硬化ユニット７の構成の一例を示す斜視図である。図２に示す樹脂供給ユニット２による樹脂供給の様子を模式的に示す図である。図２に示す樹脂供給ユニット２による樹脂供給の様子を模式的に示す図である。水平保持手段の構成の一例を示す正面図である。基板水平保持搬送器具３０の構成を模式的に示す斜視図である。従来技術による電子部品の製造における樹脂供給工程の概要を模式的に示す図である。

符号の説明

１電子部品製造装置
２樹脂供給ユニット
３基板
４基板搬送ユニット
５基板ロードユニット
６基板アンロードユニット
７樹脂硬化ユニット
８注型用樹脂
９シリンジ
１０樹脂加熱手段
１１基板載置台
１２基板加熱手段
１３振動付与手段
１３ａ振動発生部材
１３ｂ振動伝達部材
１４基板固定手段
１５チップ
１６枠部材

Claims

回路素子が設けられる基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段によって保持される基板上に樹脂を供給可能な樹脂供給手段と、前記樹脂供給手段よりも基板の搬送方向下流側に設けられ、前記樹脂供給手段によって基板上に供給された樹脂を硬化させる樹脂硬化手段とを備え、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を製造する電子部品製造装置であって、
前記樹脂供給手段によって樹脂が供給された基板を加熱可能な基板加熱手段と、
前記基板上に、前記基板の樹脂が供給されるべく予め定められる領域を囲むように設けられる枠部材と、
前記樹脂供給手段による樹脂供給動作の開始からの経過時間を計測する計時手段と、
前記基板加熱手段の動作を制御する基板加熱制御手段とを備え、
前記樹脂供給手段は、前記枠部材によって囲まれる領域に予め定める量の樹脂を供給し、
前記基板加熱制御手段は、前記計時手段による計時出力に応答し、前記基板の加熱を停止させるように、前記基板加熱手段の動作を制御することを特徴とする電子部品製造装置。
前記基板を冷却する基板冷却手段と、
前記計時手段による計時出力に応答し、前記基板の冷却を開始するように、前記基板冷却手段の動作を制御する基板冷却制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電子部品製造装置。
基板に回路素子を設ける素子配設工程と、前記基板上に回路素子を被覆するように樹脂を供給する樹脂供給工程と、基板上に供給された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含み、樹脂で被覆された回路素子を含む電子部品を製造する電子部品の製造方法であって、
前記樹脂供給工程では、
基板上に供給された樹脂を加熱可能な状態で基板上に樹脂を供給し、
前記樹脂供給工程では、
前記基板を加熱することによって、基板上に供給された樹脂を加熱し、
前記素子配設工程の後であって前記樹脂供給工程の前に、
前記基板上に、前記基板の樹脂が供給されるべく予め定められる領域を囲むように枠部材を設ける枠部材配設工程をさらに含み、
前記樹脂供給工程では、
前記枠部材によって囲まれる領域に樹脂が充填された後に、基板の加熱を停止することを特徴とする電子部品の製造方法。