JP5242947B2 - シート貼付装置及び貼付方法 - Google Patents
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Description
本発明は、シート貼付装置及び貼付方法に係り、特に、半導体チップをリードフレーム等の基板に封止することに適したシート貼付装置及び貼付方法に関する。
一般に、半導体ウエハは、リングフレームへのマウント工程、裏面研削工程、ダイシング工程、或いは種々の洗浄工程等を経て最終的にチップに個片化され、リードフレーム等の基板に搭載される。
特許文献１には、前記チップを基板にワイヤボンディングした後に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いてチップを基板にモールドする方法が開示されている。
特開２００３−６０１２６号公報
特許文献１には、前記チップを基板にワイヤボンディングした後に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いてチップを基板にモールドする方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１の方法にあっては、モールド金型が必要になるばかりでなく、チップ薄型化という現状の要請に対し、樹脂の厚みを高精度にコントロールしなければならない、という不都合がある。また、チップをスタックして使用する場合には、より正確な精度が要求される。更に、樹脂モールドの場合、半導体製造装置周辺に樹脂材料が付着して当該装置を汚損したり、誤動作の原因を誘発する等の不都合もある。
そこで、本発明者は、図７に示されるように、樹脂モールドに替えて感熱性の封止樹脂シートでチップをリードフレームに封止するシート貼付装置を試作し、同装置を用いて封止樹脂シートの貼付試験を行った。
図７において、シート貼付装置７０は、リードフレームＷ１及び半導体チップＷ２からなる被着体Ｗを支持するテーブル７３と、前記被着体Ｗの上面側に感熱性の封止樹脂シートＳを供給するシート供給装置７５と、被着体Ｗの外周に沿って封止樹脂シートＳを図示しない切断装置で切断した後、被着体Ｗの外周側に存在する封止樹脂シートＳを不要封止樹脂シートＳ１として巻き取る巻取装置７６とを備えて構成されている。ここで、テーブル７３は、図示しない減圧室内に配置されるようになっており、当該減圧室を開放した状態で封止樹脂シートＳが被着体Ｗの上方を横断するように供給される。なお、封止樹脂シートＳは、減圧室を閉塞して圧力制御することで被着体Ｗに貼付される。
図７において、シート貼付装置７０は、リードフレームＷ１及び半導体チップＷ２からなる被着体Ｗを支持するテーブル７３と、前記被着体Ｗの上面側に感熱性の封止樹脂シートＳを供給するシート供給装置７５と、被着体Ｗの外周に沿って封止樹脂シートＳを図示しない切断装置で切断した後、被着体Ｗの外周側に存在する封止樹脂シートＳを不要封止樹脂シートＳ１として巻き取る巻取装置７６とを備えて構成されている。ここで、テーブル７３は、図示しない減圧室内に配置されるようになっており、当該減圧室を開放した状態で封止樹脂シートＳが被着体Ｗの上方を横断するように供給される。なお、封止樹脂シートＳは、減圧室を閉塞して圧力制御することで被着体Ｗに貼付される。
しかしながら、このようなシート切断装置７０による貼付方法にあっては、図示されるように、封止樹脂シートＳが自重により垂れ下がってしまい、当該封止樹脂シートＳが被着体Ｗに対して部分的に接着（先付け）してしまい、これにより封止樹脂シートＳに皺を発生させたり、封止樹脂シートＳと被着体Ｗとの間に気泡を巻き込んでしまう、という不都合を生ずることを知見した。
これは、封止樹脂シートＳが封止樹脂層のみの単層構造であって、それ自体が引っ張りに弱いものであるため、封止樹脂シートＳの意図しない切断や伸びを避ける条件を満足するために、シート供給装置７５と巻取装置７６との間の封止樹脂シートＳに前述した垂れ下がりを回避する張力を付与できないことに起因する。
これは、封止樹脂シートＳが封止樹脂層のみの単層構造であって、それ自体が引っ張りに弱いものであるため、封止樹脂シートＳの意図しない切断や伸びを避ける条件を満足するために、シート供給装置７５と巻取装置７６との間の封止樹脂シートＳに前述した垂れ下がりを回避する張力を付与できないことに起因する。
［発明の目的］
本発明は、このような知見に基づいて案出されたものであり、その目的は、封止樹脂シートを基材シートに保持させた原反を用い、基材シートに張力を付与することで封止樹脂シートの垂れ下がりを防止しつつ被着体に貼付できるようにし、皺の発生や気泡の巻き込み等を回避する一方、樹脂モールドに比べて薄肉化を精度よく達成することのできるシート貼付装置及び貼付方法を提供することにある。
本発明は、このような知見に基づいて案出されたものであり、その目的は、封止樹脂シートを基材シートに保持させた原反を用い、基材シートに張力を付与することで封止樹脂シートの垂れ下がりを防止しつつ被着体に貼付できるようにし、皺の発生や気泡の巻き込み等を回避する一方、樹脂モールドに比べて薄肉化を精度よく達成することのできるシート貼付装置及び貼付方法を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、基材シートに封止樹脂シートが仮着された帯状の原反を用い、基板に被封止部材が配置された被着体上に前記原反を供給するとともに、当該原反を前記被着体に貼付して基板に被封止部材を封止するシート貼付装置であって、
前記被着体の相対位置に前記原反を供給する原反供給手段と、前記原反を被着体に貼付する貼付手段と、被着体に貼付された封止樹脂シートから前記基材シートを剥離する剥離手段と、前記基材シートを剥離した後に前記基板の外周からはみ出す封止樹脂シートを切断する切断手段とを備え、前記貼付手段は真空を含む減圧雰囲気を形成する減圧室を含み、当該減圧室を圧力制御することで前記原反が被着体に貼付される、という構成を採っている。
前記被着体の相対位置に前記原反を供給する原反供給手段と、前記原反を被着体に貼付する貼付手段と、被着体に貼付された封止樹脂シートから前記基材シートを剥離する剥離手段と、前記基材シートを剥離した後に前記基板の外周からはみ出す封止樹脂シートを切断する切断手段とを備え、前記貼付手段は真空を含む減圧雰囲気を形成する減圧室を含み、当該減圧室を圧力制御することで前記原反が被着体に貼付される、という構成を採っている。
前記シート貼付装置において、前記基板の外周からはみ出す封止樹脂シートを不要封止樹脂シートとして巻き取る巻取手段を更に含む構成とすることができる。
また、本発明に係るシート貼付方法は、基板上に被封止部材が配置された被着体を支持した状態で、基材シートに封止樹脂シートが仮着された帯状の原反を前記被着体の相対位置に供給し、真空を含む減圧雰囲気で前記原反を被着体に貼付した後、前記封止樹脂シートから基材シートを剥離し、当該基材シートを剥離した後に、前記被着体の大きさに合わせて前記封止樹脂シートを切断する、という手法を採っている。
また、前記シート貼付方法において、前記封止樹脂シートを切断した後に、前記被着体の外周からはみ出す封止樹脂シートを不要封止樹脂シートとして巻き取る工程を含む、という手法を採るとよい。
本発明によれば、基材シートに封止樹脂シートが積層された帯状の原反を被着体に沿って供給し、前記封止樹脂シートを被着体に貼付することで被封止部材を基板に封止する構成としたから、樹脂モールドに比べて封止材の厚みを高精度にコントロールでき、モールドされた製品の薄肉化を達成することができるうえ、樹脂材料が付着して装置を汚損するといった不都合を解消できる。
また、基材シートに一定の張力を付与することにより、封止樹脂シートのみの単層シートを供給して貼付する際に見られるシート垂れ下がりを防止することができ、これにより、封止樹脂シートに皺を発生させたり、被着体に対する先付けに伴う気泡の巻き込みを防止することができる。
しかも、モールド金型等を採用する必要がないため、設備コストの高騰も回避可能となる他、シート貼付装置に汎用性を付与することができる。
また、基材シートに一定の張力を付与することにより、封止樹脂シートのみの単層シートを供給して貼付する際に見られるシート垂れ下がりを防止することができ、これにより、封止樹脂シートに皺を発生させたり、被着体に対する先付けに伴う気泡の巻き込みを防止することができる。
しかも、モールド金型等を採用する必要がないため、設備コストの高騰も回避可能となる他、シート貼付装置に汎用性を付与することができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本実施形態に係るシート貼付装置の概略正面図が示され、図２には、図１の一部を省略した概略右側面図が示されている。これらの図において、シート貼付装置１０は、図１中Ｐ部拡大図に示されるように、基材シートＢＳに感熱性の封止樹脂シートＳが仮着（積層）された帯状の原反Ｒを供給する原反供給手段１１と、当該原反供給手段１１から供給された原反Ｒを被着体Ｗに貼付する貼付手段１２と、被着体Ｗに貼付された封止樹脂シートＳから前記基材シートＳＢを剥離する剥離手段１４と、前記被着体Ｗの大きさに合わせて封止樹脂シートＳを切断する切断手段１５（図２参照）と、被着体Ｗの外周からはみ出す封止樹脂シートＳを不要シートＳ１として巻き取る巻取手段１６とにより構成されている。ここで、本実施形態における被着体Ｗは、基板としてのリードフレームＷ１と、当該リードフレームＷ１に搭載される被封止部材としての半導体チップＷ２が対象とされている。
なお、前記原反Ｒを構成する基材シートＢＳは、所定の張力を付与しつつ被着体Ｗ上に繰り出したときに、その中間部が垂れ下がることがない程度の剛性を備えたフィルム、紙等の材料によって構成されている。この一方、封止樹脂シートＳは、半導体チップＷ２を封止したときの要求厚みに対応する肉厚に設定されている。
なお、前記原反Ｒを構成する基材シートＢＳは、所定の張力を付与しつつ被着体Ｗ上に繰り出したときに、その中間部が垂れ下がることがない程度の剛性を備えたフィルム、紙等の材料によって構成されている。この一方、封止樹脂シートＳは、半導体チップＷ２を封止したときの要求厚みに対応する肉厚に設定されている。
前記原反供給手段１１は、図示しない移動装置を介して上下方向に移動可能に設けられたフレームＦと、当該フレームＦの前面側に支持されるとともに、ロール状に巻回された原反Ｒを繰出可能に支持する支持ローラ２０と、前記フレームＦの背面側に位置するモータＭ１と、フレームＦの前面側に位置するようにモータＭ１の出力軸に連結された繰出ローラ２１と、当該繰出ローラ２１と相互に作用して原反Ｒに繰出力を付与するピンチローラ２３とを備えて構成されている。
前記貼付手段１２は、上端が開放する下部ケース２５と、当該下部ケース２５の上端を開閉する上部ケース２６とからなるケース２７と、下部ケース２５内に配置されたテーブル２９と、上部ケース２６内に配置された筒部３０（図３参照）の下端側を閉塞するように取り付けられた弾性シートからなる押圧力付与シート３２とを含む。下部ケース２５は、底壁３４及び当該底壁３４の周縁に連なる側壁３５を備え、側壁３５には図示しない減圧ポンプのホースが連結される通孔３５Ａが形成されている。この一方、上部ケース２６は、図３に示されるように、頂壁３７及び当該頂壁３７に連なる周壁３８からなり、頂壁３７には、前記減圧ポンプのホースが連結される通孔３７Ａが形成されている。また、図２に示されるように、上部ケース２６はアーム４０に固定されており、当該アーム４０の一端（図２中下端）は、回転軸受４１に支持された回転軸４２に固定され、当該回転軸４２がモータＭ２によって駆動されることにより、上部ケース２６が下部ケース２５の上部開口部を開閉するようになっている。更に、上部ケース２６の周壁３８の図３中下端面には、周方向に沿って延びる溝３８Ａが形成され、当該溝３８Ａ内にシールリング４４が装着されている。なお、ケース２７において、押圧力付与シート３２と前記筒部３０及び頂壁３７とにより第１の減圧室Ｃ１が形成される一方、ケース２７が閉塞された状態で、第１の減圧室Ｃ１を除く空間が第２の減圧室Ｃ２として形成される。
前記テーブル２９は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、リードフレームＷ１の大きさに略対応した大きさに設けられている。このテーブル２９は、リードフレームＷ１を保持可能に設けられているとともに単軸ロボット４６を介して昇降可能に設けられ、ヒーター４７を内蔵して構成されている。
前記剥離手段１４は、フレームＦ１に回転可能に支持されるとともに、モータＭ３によって回転可能な剥離ローラ５０と、この剥離ローラ５０の外周面との間に基材シートＢＳを挟み込むピンチローラ５１と、前記モータＭ３の出力軸に図示しないプーリ、ベルト等の連動機構を介して連結されて回転可能となる基材シート巻取ローラ５４とを含む。フレームＦ１は下部に設けられたスライダ５５が単軸ロボット５６に支持される構成とされ、当該単軸ロボット５６を介して図１中左右方向に移動可能に設けられている。また、フレームＦ１の下端部とスライダ５５との間にはシリンダ５７が設けられており、当該シリンダ５７によりフレームＦ１を昇降させて剥離ローラ５０等の軸線高さ位置が調整可能となっている。
前記切断手段１５は、多関節型ロボット６０と、当該多関節型ロボット６０に保持されたカッター刃６１とにより構成されている。この多関節型ロボット６０及びカッター刃６１は、本出願人によって既に出願された特願２００６−１５７８３号に記載されたものと実質的に同一のものであり、従って、ここでは詳細な説明を省略する。
前記巻取手段１６は、実質的に、前記剥離手段１４と同様の構成となっている。すなわち、フレームＦ２に回転可能に支持されてモータＭ４によって回転可能な巻取駆動ローラ６４と、この巻取駆動ローラ６４の外周面との間に不要封止樹脂シートＳ１を挟み込むピンチローラ６５と、図示しないプーリ、ベルト等の連動機構を介して回転可能に設けられた巻取ローラ６６とを含む。フレームＦ２は下部に設けられたスライダ６７が単軸ロボット６８に支持される構成とされ、当該単軸ロボット６８を介して図１中左右方向に移動可能に設けられている。また、フレームＦ２の下端部とスライダ６７との間にはシリンダ６９が設けられており、当該シリンダ６９によりフレームＦ２を昇降させて巻取駆動ローラ６４等の軸線高さ位置が調整可能となっている。
次に、本実施形態に係るシート貼付方法について図４ないし図６をも参照しながら説明する。
初期設定において、ケース２７の上ケース２６を開放位置とし、支持ローラ２０に支持された原反Ｒのリード端を所定長さ引き出して当該原反Ｒの先端側一定領域における基材シートＢＳと封止樹脂シートＳとを剥離する。そして、基材シートＢＳと封止樹脂シートＳの各リード端を基材シート巻取ローラ５４と巻取ローラ６６にそれぞれ固定しておく。また、フレームＦ、Ｆ１、Ｆ２は、それぞれ上昇位置に保たれ、リードフレームＷ１に半導体チップＷ２が搭載された被着体Ｗをテーブル２９に移載するための必要な空間が形成される。なお、被着体Ｗの移載は、前記多関節型ロボット６０の先端に取り付けられているカッター刃６１を適宜な吸着アーム等に持ち替えることにより、当該多関節型ロボット６０を利用して行ってもよい。
次いで、前記フレームＦ、Ｆ１、Ｆ２をそれぞれ下降して原反Ｒを下ケース２５の側壁３５上端面位置に略一致する高さにセットする。そして、モータＭ２を駆動して上部ケース２６で下ケース２５の上部を閉塞し、封止樹脂シートＳを上下のケース２５、２６間に挟み込むとともに、単軸ロボット４６を駆動して半導体チップＷ２の上面位置が封止樹脂シートＳの下面に近接するようにテーブル２９を上昇させる。この状態で、第１、第２の減圧室Ｃ１、Ｃ２を略同じ減圧状態になるように圧力制御しつつ所定の減圧状態とする。次いで、第２の減圧室Ｃ２を所定の減圧状態としたまま、第１の減圧室Ｃ１側のみの減圧状態を徐々に開放する（大気圧に近づける）。
前記第１の減圧室Ｃ１の減圧開放により、貼付力付与シート３２は第２の減圧室Ｃ２との圧力差によって弾性変形しつつ面位置が下方に押し下げられ、この押し下げで生ずる押圧力により、原反ＲがウエハＷに貼り付けられる。この際、テーブル２９に設けられたヒーター４７によって封止樹脂シートＳが加熱されて被着体Ｗに接着し、半導体チップＷ２がリードフレームＷ１に封止されることとなる（図４参照）。
このようにして原反Ｒの貼付が完了した後は、第１、第２の減圧室Ｃ１、Ｃ２を共に大気圧となるように圧力制御し、上部ケース２６を開いて下ケース２５の上部を開放する。そして、図５に示されるように、フレームＦ１を単軸ロボット５６を介して同図中左側に移動しつつ基材シートＢＳを封止樹脂シートＳから剥離しながら巻き取る。
このようにして基材シートＢＳの剥離と巻き取りが完了した後において、多関節型ロボット６０が予め設定されたティーチング軌跡に従ってカッター刃６１を移動操作し、リードフレームＷ１の外周に沿って当該リードフレームＷ１の大きさに合うように封止樹脂シートＳに閉ループ状の切断を行うこととなる。この切断により、被着体Ｗに貼付された封止樹脂シートＳを除く外周領域は不要封止樹脂シートＳ１として巻取対象となる。
次いで、図６に示されるように、巻取手段１６のフレームＦ２が単軸ロボット６８を介して同図中左側に移動しつつ不要封止樹脂シートＳ１を順次巻き取ることとなる。
被着体Ｗに対して封止樹脂シートＳの貼付が完了すると、当該被着体Ｗは、前記多関節型ロボット６０若しくは図示しない搬送装置により後工程へ搬送される。また、前記剥離手段１４及び巻取手段１６は、原反Ｒを引き出しながら図１に示される初期位置に復帰動作し、次なる被着体への貼付動作に備えることとなる。
従って、このような実施形態によれば、封止樹脂シートＳによって半導体チップＷ２をリードフレームＷ１に封止できるので、従来の樹脂モールドに比べて封止材の厚みを高精度にコントロールでき、モールドされた製品の薄肉化を達成することができる。
また、減圧を利用して封止樹脂シートＳを貼付する構成であるから、被着面が凹凸である場合や、半導体チップＷ２がスタックされているような場合でも、気泡なくそれらを封止することができる。
更に、基材シートＢＳを利用して封止樹脂シートＳを保持し、この封止樹脂シートＳの意図しない切断や伸びを回避しつつ当該封止樹脂シートＳを被着体Ｗに貼付できる構成としたから、封止樹脂シートＳに皺を生じさせたり、当該封止樹脂シートＳと被着体Ｗとの間に気泡を混入させてしまうような不都合を解消することができる、という効果を得る。
また、減圧を利用して封止樹脂シートＳを貼付する構成であるから、被着面が凹凸である場合や、半導体チップＷ２がスタックされているような場合でも、気泡なくそれらを封止することができる。
更に、基材シートＢＳを利用して封止樹脂シートＳを保持し、この封止樹脂シートＳの意図しない切断や伸びを回避しつつ当該封止樹脂シートＳを被着体Ｗに貼付できる構成としたから、封止樹脂シートＳに皺を生じさせたり、当該封止樹脂シートＳと被着体Ｗとの間に気泡を混入させてしまうような不都合を解消することができる、という効果を得る。
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、封止樹脂シートＳが感熱性である場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、感圧接着性を有する封止樹脂シート等、その他の封止樹脂シートを適用することができる。
更に、貼付手段１２は、第１及び第２の減圧室Ｃ１、Ｃ２を減圧し、その後に差圧を生じさせることで封止樹脂シートＳを被着体Ｗに貼付するものとしたが、真空状態を形成した後に差圧を形成する場合も含む。
また、被着体ＷはリードフレームＷ１及び半導体チップＷ２に限らず、その他の基板若しくは板状部材、例えば、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等も対象とすることができる。
１０ シート貼付装置
１１ 原反供給手段
１２ 貼付手段
１４ 剥離手段
１５ 切断手段
１６ 巻取手段
２９ テーブル
４７ ヒーター
Ｃ１ 第１の減圧室
Ｃ２ 第２の減圧室
ＢＳ 基材シート
Ｒ 原反
Ｓ 封止樹脂シート
Ｗ 被着体
Ｗ１ リードフレーム（基板）
Ｗ２ 半導体チップ（被封止部材）
１１ 原反供給手段
１２ 貼付手段
１４ 剥離手段
１５ 切断手段
１６ 巻取手段
２９ テーブル
４７ ヒーター
Ｃ１ 第１の減圧室
Ｃ２ 第２の減圧室
ＢＳ 基材シート
Ｒ 原反
Ｓ 封止樹脂シート
Ｗ 被着体
Ｗ１ リードフレーム（基板）
Ｗ２ 半導体チップ（被封止部材）
Claims (4)
- 基材シートに封止樹脂シートが仮着された帯状の原反を用い、基板に被封止部材が配置された被着体上に前記原反を供給するとともに、当該原反を前記被着体に貼付して基板に被封止部材を封止するシート貼付装置であって、
前記被着体の相対位置に前記原反を供給する原反供給手段と、前記原反を被着体に貼付する貼付手段と、被着体に貼付された封止樹脂シートから前記基材シートを剥離する剥離手段と、前記基材シートを剥離した後に前記基板の外周からはみ出す封止樹脂シートを切断する切断手段とを備え、前記貼付手段は真空を含む減圧雰囲気を形成する減圧室を含み、当該減圧室を圧力制御することで前記原反が被着体に貼付されることを特徴とするシート貼付装置。 - 前記基板の外周からはみ出す封止樹脂シートを不要封止樹脂シートとして巻き取る巻取手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載のシート貼付装置。
- 基板上に被封止部材が配置された被着体を支持した状態で、基材シートに封止樹脂シートが仮着された帯状の原反を前記被着体の相対位置に供給し、真空を含む減圧雰囲気で前記原反を被着体に貼付した後、前記封止樹脂シートから基材シートを剥離し、当該基材シートを剥離した後に、前記被着体の大きさに合わせて前記封止樹脂シートを切断することを特徴とするシート貼付方法。
- 前記封止樹脂シートを切断した後に、前記被着体の外周からはみ出す封止樹脂シートを不要封止樹脂シートとして巻き取る工程を含むことを特徴とする請求項３記載のシート貼付方法。
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