JP5134562B2 - Dispensing device - Google Patents
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Description
本発明は、集積回路素子などのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する場合に、そのアンダーフィル剤をボイドレスにて充填することができるディスペンス装置に関するものである。 The present invention relates to a dispensing apparatus capable of filling an underfill agent such as a coating solution in a gap between a chip component such as an integrated circuit element and a substrate with a void dress.
半導体チップなどのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する装置として特許文献1に示されるような半導体製造装置が知られている。特許文献1の装置は、チップ部品を基板に実装するステージと、チップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤を充填する真空チャンバを備えている。チップ部品が実装された基板は、真空チャンバーに搬送される。そして、真空チャンバー内においてチップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤が充填され、一定時間の経過後、真空チャンバを大気圧に晒す。真空チャンバの内部にはアンダーフィル剤を充填するディスペンス装置が備えられており、真空状態に保たれた状態で、チップ部品に沿ってディスペンス装置が動作しアンダーフィル剤を充填するように構成されている。このようにアンダーフィル剤の充填に真空状態もしくは減圧状態を保っているので大気の巻き込みによるアンダーフィル剤中の気泡の発生が少ないというメリットがある。
As an apparatus for filling an underfill agent such as a coating solution into a gap between a chip component such as a semiconductor chip and a substrate, a semiconductor manufacturing apparatus as shown in
一方、アンダーフィル剤を高速にかつ精密に制御する目的で特許文献2に記載されているようなディスペンス装置が知られている。特許文献2のディスペンス装置は、アンダーフィル剤を貯留する液貯留部と、液貯留部に配管を経由して取り付けられたニードルバルブを備えている。液貯留部に蓄えられたアンダーフィル剤は、ニードルバルブに備えられたピストンの動作により、ニードルバルブの吐出孔より高速かつ精密に制御されてチップ部品と基板の間隙に充填されるようになっている。
On the other hand, a dispensing apparatus as described in
そこで、特許文献1に記載されるような真空チャンバを用いたアンダーフィル剤の充填方法と、特許文献2に記載されるようなディスペンス装置を組み合わせることで高速かつ精密に大気の巻き込みのないアンダーフィル剤の充填ができると考えられる。
Therefore, by combining the underfill agent filling method using the vacuum chamber as described in
しかしながら、ディスペンス装置は大気圧状態における使用を前提としているため、真空チャンバで形成される真空雰囲気では吐出されるアンダーフィル剤の吐出量や吐出位置精度が不安定になる問題があった。 However, since the dispensing device is assumed to be used in an atmospheric pressure state, there is a problem that the discharge amount and discharge position accuracy of the underfill agent discharged in a vacuum atmosphere formed in a vacuum chamber becomes unstable.
そこで、上記問題点に鑑み、アンダーフィル剤の吐出量や吐出位置精度を精度良く安定化してチップ部品と基板の間隙に充填することができるディスペンス装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a dispensing apparatus that can accurately stabilize the discharge amount and discharge position accuracy of the underfill agent and fill the gap between the chip component and the substrate.
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
真空チャンバーで形成した真空雰囲気に備えられたディスペンス装置であって、
シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されるニードルを備え、
前記ニードルが塗布液を蓄えたニードルバルブの中を移動することにより塗布液をニード
ルバルブの先端に設けられた吐出孔より吐出する構成であって、
前記シリンダの内部を前記ピストンで仕切ることにより形成される筒室の一方が大気開放
される換気口に接続され、他方の筒室が前記ピストンを駆動する流体圧力源に切替弁を介
して接続されていることを特徴とするディスペンス装置である。
In order to solve the above problems, the invention described in
A dispensing device provided in a vacuum atmosphere formed in a vacuum chamber,
A cylinder, a piston moving in the cylinder, and a needle coupled to the piston ;
A configuration in which pre-Symbol needle is discharged from the discharge hole provided a coating solution to the tip of the needle valve by moving through the needle valve accumulated a coating solution,
One of the cylindrical chambers formed by partitioning the inside of the cylinder with the piston is connected to a vent opening that is open to the atmosphere, and the other cylindrical chamber is connected to a fluid pressure source that drives the piston via a switching valve. It is the dispensing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の発明によれば、シリンダのピストンにより仕切られる筒室の一方を大気開放するようにしているので、真空雰囲気にディスペンス装置が設けられていても大気雰囲気と同様の条件で、ディスペンス装置のピストンを動作させることができる。そのため、ピストンに連結されたニードルの動作も大気雰囲気と同様になり、ニードルバルブの先端に設けられた吐出孔から吐出される塗布液の吐出量や吐出位置精度を精度良く安定化してチップ部品と基板の間隙に充填することができる。
According to the invention described in
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明のディスペンス装置1が真空チャンバ2に備えられた状態を示す概略斜視図である。図1において、真空チャンバ2の設置面(水平面)をXY平面とし高さ方向をZ方向として説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a state in which a dispensing
図1に示すように、ディスペンス装置1は、真空チャンバ2の上部中央に配置され、ディスペンス装置1の下部に配置された基板3に塗布液であるアンダーフィル剤4を充填するようになっている。基板3の所定箇所にアンダーフィル剤4を充填するため基板3を保持している基板保持ステージ5がXY方向に移動可能になっている。なお、ディスペンス装置1がXY方向に移動可能に構成しても良い。また、ディスペンス装置1は、真空チャンバ2の中でZ方向に移動可能に構成されている。基板保持ステージ5の保持面にはヒータ6が埋め込まれており、基板3を所定の温度に加熱することができるようになっている。
As shown in FIG. 1, the dispensing
アンダーフィル剤4は本発明の塗布液に相当する。
The
真空チャンバ2には基板3を出し入れする際に開閉する可動壁7が設けられている。可動壁7は、基板3の搬入用と搬出用それぞれ設けても良いし、一つの可動壁を基板3の搬入および搬出に兼用する構成としても良い。基板3が真空チャンバ2に搬入されると、可動壁7が締まり真空チャンバ2の圧力を大気圧から50Paまで減圧することができるようになっている。図1では、可動壁7が搬入用と搬出用のそれぞれ個別に構成された状態を示している。また、真空チャンバ2の内部を説明するため、図1において真空チャンバ2と可動壁7は一点鎖線で表記した。
The
このように、真空雰囲気でアンダーフィル剤4の充填を行う構成であるので、チップ部品8と基板3の間隙に発生する大気の巻き込みによるアンダーフィル剤4中の気泡の発生が少ない。
As described above, since the
なお、本実施の形態では、基板3にチップ部品8を実装した後、アンダーフィル剤4を充填する形態について説明を行うが、チップ部品8が実装されていない基板3に、アンダーフィル剤4を塗布する形態であっても良い。
In this embodiment, a mode in which the
次に、ディスペンス装置1の構成について図2を参照しながら詳細に説明する。図2は、ディスペンス装置1の内部構成を示す断面図である。図2の横方向をXY方向、上下方向をZ方向として説明する。また、真空チャンバ2の一部を斜線で示した。
Next, the configuration of the dispensing
図2に示すように、ディスペンス装置1には、アンダーフィル剤4を貯留する液貯留部10からアンダーフィル剤4をディスペンス装置1に導く流路配管12が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
ディスペンス装置1は、シリンダ13とシリンダ13内をZ方向に移動可能なピストン14と、ピストン14の下部に連結されZ方向に棒状に配置されシリンダ13から下側に突き出たニードル15と、突き出たニードル15を被うニードルバルブ16とから構成されている。ニードル15はニードルバルブ16の内部をピストン14の動作に連動してZ方向に動作し、ニードル15の下側はニードルバルブ16の下部に設けられたノズル17を貫通している。ニードルバルブ16は、ニードル15とニードルバルブ16の内壁の間に流路配管12から供給されたアンダーフィル剤4が満たされるようになっている。ニードルバルブ16の上部はシール材18が設けられており、シール材18の穴を経由してニードル15がピストン14と連結されている。
The
シリンダ13は、ピストン14を介して上下に筒室19,25が形成されており上側の筒室19にはバネ20がシリンダ13の内壁とピストン14の間に設置されている。筒室19の側面には孔30が設けられている。孔30と真空チャンバ2に設けられている換気口31は、換気配管26を介して接続されている。これにより、筒室19が大気雰囲気になるようになっている。
In the
ピストン14の下側の筒室25の側面には孔32が設けられており、孔32と真空チャンバ2の外側に設けられている切替弁28が加圧配管27を介して接続されている。切替弁28には加圧ポンプ29が接続され、加圧ポンプ29で加圧された流体が切替弁28をONすることにより加圧配管27を介して筒室25に供給されるようになっている。切替弁28がOFFすると、筒室25に供給された流体が切替弁28に設けられた排出口33より放出されるようになっている。本実施の形態では、筒室25に供給される流体が気体で加圧ポンプ29及び切替弁28は気体(例えば空気)を対象とした圧空機器として説明する。
A
加圧ポンプ29は、本発明の流体圧力源に相当する。
The pressurizing
筒室25の流体の吸入および排出を切替弁28で制御すると、筒室19に設けられたバネ20のバネ力と筒室25の圧力のバランスにより、ピストン14をZ方向に動作させることができる。ピストン14の動作により、ピストン14に連結するニードル15が上下動し、ニードルバルブ16に設けられたノズル17よりアンダーフィル剤4がZ方向下側に吐出されるようになっている。
When the suction and discharge of the fluid in the
ピストン14を動作させる筒室19,25の環境は、ディスペンス装置1が真空チャンバ2に被われた真空雰囲気であっても、換気配管26により真空チャンバ2の外側と接続されているため、大気雰囲気の環境下と同じになる。そのため、アンダーフィル剤4を大気圧雰囲気と同じ条件で精度良く高速に吐出することができる。
The environment of the
液貯留部10に供給されたアンダーフィル剤4は、液貯留部10に設けられたプランジャ21により所定の圧力が加圧されるようになっている。また、ニードルバルブ16に設けられたノズル17はノズルヒータ23で加熱されるようになっている。
A predetermined pressure is applied to the
次に、本発明のディスペンス装置1を用いて基板3にアンダーフィル剤4を充填するディスペンス方法について説明する。図3はアンダーフィル剤4を充填するフロチャートである。
Next, a dispensing method for filling the substrate 3 with the
まず、真空チャンバ2の内部に備えられている液貯留部10にアンダーフィル剤4を供給する。また、チップ部品8が実装された基板3を可動壁7を開閉して真空チャンバ2の基板保持ステージ5に吸着保持させる(ステップSP01)。
First, the
次に、可動壁7を閉じて真空チャンバ2を大気圧から50Paの圧力になるように減圧する。基板保持ステージ5に埋め込まれているヒータ6をONし基板3を約60度から100度に加熱する。ディスペンス装置1のノズルヒータ23をONしノズル17の温度を約60度から100度に加熱する(ステップSP02)。
Next, the movable wall 7 is closed and the
次に、基板保持ステージ5をXY方向に動作させディスペンス装置1のノズル17の下側に所定のアンダーフィル剤4の充填位置がくるように制御した後、ディスペンス装置1をZ方向下側に動作させる。ディスペンス装置1のシリンダ13の筒室25の流体の吸入および排出を行うことによりノズル17からアンダーフィル剤4を高速で精密な量だけ吐出し、基板3の所定位置に充填する(ステップSP03)。
Next, the substrate holding stage 5 is moved in the X and Y directions to control the filling position of the
次に、基板3の所定位置にアンダーフィル剤4の充填が完了すると、アンダーフィル剤4の硬化が完了するまで真空チャンバ2を減圧状態に保つ。硬化が完了すると、真空チャンバ2を大気開放し、可動壁7を開けて基板3を取り出す。基板3に充填されたアンダーフィル剤4は気泡の破裂なく良好にチップ部品と基板3の間隙に充填されるようになる(ステップSP04)。
Next, when the filling of the
なお、本実施の形態において塗布液としてアンダーフィル剤4を用いた例を説明したが、塗布液が銀ナノペーストで基板3に配線パターンなどを描画する場合などにも本発明を適用できる。
Although an example in which the
また、液貯留部10は真空チャンバ2の外部に備えられていても良い。さらに、シリンダ13の筒室19をピストン14の下側に配置し、筒室25を上側に配置する形態であっても良い。
Further, the
また、筒室25に供給される流体が液体であっても良い。液体の場合(例えば油)、加圧ポンプ29及び切替弁28は液体を対象とした油圧機器を用いる。
The fluid supplied to the
1 ディスペンス装置
2 真空チャンバ
3 基板
4 アンダーフィル剤
5 基板保持ステージ
6 ヒータ
7 可動壁
8 チップ部品
12 流路配管
13 シリンダ
14 ピストン
15 ニードル
16 ニードルバルブ
17 ノズル
18 シール材
19 筒室
20 バネ
21 プランジャ
23 ノズルヒータ
25 筒室
26 換気配管
27 加圧配管
28 切替弁
29 加圧ポンプ
30 孔
31 換気口
32 孔
33 排出口
DESCRIPTION OF
Claims (1)
シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されるニードルを備え、
前記ニードルが塗布液を蓄えたニードルバルブの中を移動することにより塗布液をニード
ルバルブの先端に設けられた吐出孔より吐出する構成であって、
前記シリンダの内部を前記ピストンで仕切ることにより形成される筒室の一方が大気開放
される換気口に接続され、他方の筒室が前記ピストンを駆動する流体圧力源に切替弁を介
して接続されていることを特徴とするディスペンス装置。 A dispensing device provided in a vacuum atmosphere formed in a vacuum chamber,
A cylinder, a piston moving in the cylinder, and a needle coupled to the piston ;
A configuration in which pre-Symbol needle is discharged from the discharge hole provided a coating solution to the tip of the needle valve by moving through the needle valve accumulated a coating solution,
One of the cylindrical chambers formed by partitioning the inside of the cylinder with the piston is connected to a vent opening that is open to the atmosphere, and the other cylindrical chamber is connected to a fluid pressure source that drives the piston via a switching valve. Dispensing device characterized by that.
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