JP6543421B2 - 転写方法および実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、転写技術およびこれを用いる実装技術に関する。

特開２０１１−８２２４２号公報（特許文献１）には、転写ピンの下端に付着させたペースト（接着剤）を基板の所定位置に転写させ、その位置に電子部品を実装（装着）させる技術が記載されている。

特開２０１１−８２２４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電子部品の大きさ（すなわちペースト量）に合わせた転写ピンが必要となり、電子部品毎に交換しなければならない。また、基板の所定位置に合わせてペーストを転写し、更にその位置に合わせて電子部品を実装するため、精度良く位置合わせしなければならず調整に時間がかかってしまう。このように、転写ピンを用いて基板にペーストを転写する工程を含む場合、生産性が低下するおそれがある。あるいは、転写装置、実装装置に高い位置決め精度を求めた場合、構造が複雑になり装置価格が高くなってしまう。

本発明の一目的は、電子部品にペーストを転写することのできる技術を提供することにある。なお、本発明の一目的および他の目的ならびに新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかにしていく。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の一解決手段に係る転写方法は、（ａ）ペーストを第１設置部に設ける工程と、（ｂ）電子部品を第２設置部に設ける工程と、（ｃ）前記ペーストと前記電子部品とが互いに向かい合うように、前記第１設置部と前記第２設置部とを間を開けて設ける工程と、（ｄ）前記第１設置部または前記第２設置部が弾性を有するシートであり、前記ペーストと前記電子部品とが近づくように前記シートを撓ませていき、前記ペーストに前記電子部品を押し付ける工程と、（ｅ）前記第１設置部に設けられている前記ペーストから前記電子部品を離すことで、前記電子部品に前記ペーストを付着させる工程と、を含むことを特徴とする。これによれば、電子部品にペーストを転写することができる。

前記（ａ）工程では、スキージを用いて、前記ペーストの厚みを均一にすることがより好ましい。これによれば、第１設置部からのスキージの距離を調整することによって、ペーストの厚みを調整することができる。

前記（ｂ）工程では、前記電子部品を前記第２設置部に複数設け、前記（ｄ）工程では、前記ペーストに複数の前記電子部品を一括して押し付けることがより好ましい。これによれば、電子部品ごとにペーストを転写する場合と比べて、より生産性を向上することができる。

前記（ａ）工程では、前記第１設置部が有する第１面に前記ペーストが設けられ、前記（ｂ）工程では、前記第２設置部が有する第２面に前記電子部品が設けられ、前記（ｃ）工程では、前記第１設置部の前記第１面と前記第２設置部の前記第２面とが平行になるように、前記第１設置部と前記第２設置部とを間を開けて設けることがより好ましい。これによれば、電子部品へ転写させるペーストの量を調整し易くなる。

前記（ｄ）工程の前では、前記シートが平坦な状態とされ、前記（ｄ）工程では、端面を有し、前記端面に向かって先細る形状の押圧部を用いて、平坦な状態の前記シートに対して前記押圧部の前記端面を平行にして前記押圧部で前記シートを押して撓ませることがより好ましい。これによれば、押圧部の端面の縁部でシートが破れてしまうのを防止することができる。

前記第１設置部がテーブルであり、前記第２設置部が前記シートであり、前記（ｄ）工程では、前記電子部品が設けられている側とは反対側から前記ペーストに向かうように、前記シートを撓ませることがより好ましい。これによれば、ペーストに電子部品を押し付けることができる。ここで、前記テーブルに付加された温調機構によって、前記テーブルに設けられた前記ペーストを所定温度に保持することがより好ましい。これによれば、ペーストの粘度を安定させ、転写の品質を向上させることができる。

前記第１設置部が前記シートであり、前記第２設置部がテーブルであり、前記（ｄ）工程では、前記ペーストが設けられている側とは反対側から前記電子部品に向かうように、前記シートを撓ませることがより好ましい。これによれば、電子部品にペーストを押し付けることができる。言い換えると、ペーストに電子部品を相対的に押し付けることができる。

前記転写方法を含む実装方法であって、前記（ｅ）工程の後に、前記ペーストを介して前記電子部品を基板に実装することがより好ましい。これによれば、基板にペーストを転写させなくとも、基板に電子部品を実装することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一解決手段に係る転写方法によれば、電子部品にペーストを転写することができる。

本発明の一実施形態に係る実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図１に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図２に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図３に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図４に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図５に続く実装方法の概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図７に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図８に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図９に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。 図１０に続く実装方法（転写方法）の概略説明図である。

以下の本発明における実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

（第１実施形態）
本発明の実施形態に係る転写方法を含む実装方法について、図１〜図６を参照して説明する。図１〜図６は、実装方法の概略説明図である。本実施形態では、半導体装置（電子装置）の製造方法に含まれる実装工程（ボンディング工程）に本発明に係る転写技術を適用する。すなわち、電子部品１３にペースト１１を転写し（図５）、この電子部品１３が基板１６に実装される（図６）。電子部品１３としては半導体チップ（ＩＣチップ、ＬＥＤチップなど）を用いる。また、基板１６としてはセラミック基板、プリント基板、リードフレームなどを用いる。

まず、図１に示すように、ペースト１１が設けられるペースト設置部（第１設置部）として転写用のテーブル１０を準備する。テーブル１０は、平坦な面１０ａ（図中、上面）を有し、固定される。ペースト１１は、例えば、図示しないディスペンサから吐出されて、面１０ａに設けられる（載せられる）。本実施形態では、ペースト１１として異方性導電ペーストを用いる。異方性導電ペーストは、熱硬化性樹脂中に、導電粒子を含有させたものである。この導電粒子には、ハンダ粒子や、樹脂粒子表面に金属膜が形成されたものがある。また、テーブル１０には温調機構（図示せず）が付加されてもよい。この温調機構によってテーブル１０に設けられたペースト１１を所定温度に保持することで、ペースト１１の粘度を安定させ、転写の品質を向上させることができる。

続いて、図２に示すように、ペースト１１の厚みを調整してペースト１１をテーブル１０に設ける。具体的には、テーブル１０の面１０ａにペースト１１が載せられている状態で、スキージ１２を用い、これを移動させてペースト１１を面状に拡げ、厚みを均一にする（ペースト１１の薄膜を形成する）。この際、テーブル１０に面状に設けられたペースト１１の平面視の大きさが、シート１４に設けられる複数の電子部品１３の占有領域（図３）よりも大きくなるものとしている。テーブル１０の面１０ａからのスキージ１２（先端）の距離（スキージ１２の押し付け量）を調整することによって、ペースト１１の厚みを調整することができる。ペースト１１の厚みを均一としておくことで、電子部品１３に転写されるペースト１１の量を調整しやすくなる。

続いて、図３に示すように、電子部品１３が設けられる部品設置部（第２設置部）として弾性を有するシート１４を準備する。電子部品１３は、外部接続端子となる電極１３ａ（図６参照）が設けられる面１３ｂ（図中、下面）およびこれとは反対側の面１３ｃ（上面）を有する。また、シート１４は、面１４ａ（図中、下面）およびこれとは反対側の面１４ｂ（上面）を有する。ここでは、電子部品１３の面１３ｃとシート１４の面１４ａとが接して、シート１４に電子部品１３が設けられる（貼り付けられる）。

本実施形態では、シート１４に電子部品１３としての半導体チップを複数設けるにあたり、まず、半導体ウエハにシート１４（例えば、ダイシングシートなどの粘着シート）を貼り付ける。ここでは、シート１４を平坦な状態とし、このシート１４の中央部に半導体ウエハが貼り付けられるようにする。グリップリング（シート１４の外周部をインナーリングとアウターリングで挟み込む構造）などのシート保持部を用いることで、シート１４が平坦となるように張られた状態で保持される。次いで、シート１４と共に半導体ウエハをダイシングして、シート１４をエキスパンドすれば、シート１４の中央部に電子部品１３が複数設けられる。

また、図３に示すように、押圧部として転写用のヘッド１５を準備する。ヘッド１５は、例えば、リニアモーターやボールねじ機構など公知の駆動機構によって往復動（図中、上下動）可能に構成される。これにより、ヘッド１５は、固定して設けられるテーブル１０に対して近づいたり、離れたりすることができる。ヘッド１５は、端面１５ａ（図中、下面）およびテーパ面１５ｂ（面取り部）を有し、端面１５ａに向かって先細る形状に形成されている。ヘッド１５でシート１４を押していく際に、このようなヘッド１５によれば、ヘッド１５の端面１５ａの縁部でシート１４が破れてしまうのを防止することができる。

続いて、図３に示すように、ペースト１１と電子部品１３とが互いに向かい合うように、テーブル１０とシート１４とを間を開けて設ける。ここでは、テーブル１０の面１０ａとシート１４の面１４ａとが平行になるように、テーブル１０とシート１４とを間を開けて設ける。これによれば、薄膜化されたペースト１１に対して電子部品１３を押し付けていくにあたり、電子部品１３へ転写させるペースト１１の量を調整し易くすることができる。また、シート１４の面１４ｂとヘッド１５の端面１５ａとが平行になるように、シート１４とヘッド１５とを間を開けて設ける。

したがって、図３に示すように、薄膜化されたペースト１１が設けられているテーブル１０の上方に、電子部品１３が設けられたシート１４を配置し、シート１４の上方にヘッド１５を配置する。本実施形態では、このようなテーブル１０、シート１４およびヘッド１５の位置（待機位置）にあるときを待機状態とする。

続いて、図４に示すように、ペースト１１と電子部品１３とが近づくようにシート１４を撓ませていき、ペースト１１に電子部品１３を押し付ける。具体的には、図３に示す状態から、ヘッド１５を用いて、電子部品１３が設けられている側とは反対側からペースト１１に向かうようにヘッド１５を下降させてシート１４を撓ませる。これにより、ペースト１１に電子部品１３を押し付けることができる。このとき、平坦な状態のシート１４に対してヘッド１５の端面１５ａを平行にしてヘッド１５でシート１４を押して撓ませる。このヘッド１５の移動量によって、電子部品１３に転写されるペースト１１の量を容易に調整することができる。

また、シート１４の外周部が待機位置にあるようにしてシート１４を撓ませている。本実施形態では、グリップリングを固定して、これにシート１４（この外周部）が保持されているので、シート１４の外周部が待機位置にある。これによれば、シート１４の外周部が待機位置にある状態でシート１４の中央部をペースト１１に向かって突き出させることができる。すなわち、シート１４から電子部品１３を突き出すようにしてペースト１１に押し付けることができる。なお、シート１４の外周部を真空吸引して待機位置に保持させてもよい。

また、複数の電子部品１３がペースト１１に一括して押し付けられる。これによれば、電子部品１３ごとにペースト１１を転写する場合と比べて、より生産性を向上することができる。本実施形態では、ヘッド１５の端面１５ａの大きさが、シート１４に設けられた複数の電子部品１３の占有領域（平面領域）よりも大きいものとしている。このようなヘッド１５によれば、複数の電子部品１３に一括してペースト１１を転写（塗布）することができるようになる。

続いて、図５に示すように、テーブル１０に設けられているペースト１１から電子部品１３を離すことで、電子部品１３にペースト１１を付着させる。具体的には、撓んでいるシート１４を待機状態まで戻すように、テーブル１０からヘッド１５を上方に離していく（上昇させていく）。すなわち、シート１４に貼り付けられている電子部品１３をテーブル１０に設けられているペースト１１から剥離させる。このとき、電子部品１３の電極１３ａが設けられている面１３ｂにペースト１１が付着していればよい。

このようにして、シート１４に貼り付けられた電子部品１３にペースト１１を転写することができる。なお、電子部品１３にペースト１１が転写されているか否かを確認するために、カメラから撮影した画像データを解析することもできる。

その後、図６に示すように、ペースト１１を介して電子部品１３を基板１６に実装する。具体的に、ペースト１１としては熱硬化性樹脂１１ａ中にハンダ粒子１１ｂ（導電粒子）を含有する異方性導電ペーストを用いる場合について説明する。まず、基板１６の電極１６ａ（パターン）と電子部品１３の電極１３ａとを向かい合わせて基板１６上に電子部品１３を配置する。次いで、ヒータにより例えば１６０℃程度に加熱してハンダ粒子１１ｂを溶融させる。この溶融したハンダ粒子１１ｂ同士は電極１３ａと電極１６ａとの間で次第に凝集していく。次いで、ヒータ温度を１４０℃程度にまで低下させることで、熱硬化性樹脂１１ａを熱硬化させる。

このようにして、電子部品１３を基板１６に実装することができる。電子部品１３の電極１３ａと基板１６の電極１６ａとはペースト１１（ハンダ粒子１１ｂ）によって電気的に接続される。本実施形態に係る実装方法によれば、基板１６の所定位置（電極１６ａ）に合わせてペースト１１を転写し、更にその位置に合わせて電子部品１３の電極１３ａを実装する場合よりも、位置合わせ回数を少なくでき、生産性の向上や精度の向上を図ることができる。

なお、ペースト１１として熱硬化性樹脂１１ａ中に樹脂粒子表面に金属膜が形成されたもの（導電粒子）を含有する異方性導電ペーストを用いる場合であってもよい。その場合、基板１６上に電子部品１３を配置した後、ヒータにより加熱しながら基板１６に対して電子部品１３を加圧することによって電極１３ａと電極１６ａとで導電粒子を挟んだ状態で熱硬化性樹脂１１ａを熱硬化させればよい。

（第２実施形態）
本発明の実施形態に係る転写方法を含む実装方法について、図７〜図１１を参照して説明する。図７〜図１１は、実装方法の概略説明図である。第１実施形態（図３参照）では、ペースト１１が設けられるペースト設置部をテーブル１０とし、電子部品１３が設けられる部品設置部をシート１４とした場合について説明した。これに対して、本実施形態（図９参照）では、ペースト設置部をシート３０とし、部品設置部をテーブル３１とした点で相違する。以下では、相違点を中心に説明する。

まず、図７に示すように、ペースト１１が設けられるペースト設置部として弾性を有するシート３０を準備する。シート３０は、面３０ａ（図中、上面）およびこれとは反対側の面３０ｂ（下面）を有する。このシート３０としては、例えば、ダイシングシートや延伸シートなどを用いることができる。図７に示す状態のシート３０は、テーブル（図示せず）の上面に敷かれている。このシート３０の面３０ａに、ペースト１１が、例えばディスペンサ（図示せず）から吐出されて設けられる（載せられる）。本実施形態では、ペースト１１として異方性導電ペーストを用いている。

続いて、図８に示すように、ペースト１１の厚みを調整してペースト１１をシート３０に設ける。具体的には、シート３０の面３０ａにペースト１１が載せられている状態で、スキージ１２を用い、これを移動させてペースト１１を面状に拡げ、厚みを均一にする（ペースト１１の薄膜を形成する）。ここでは、シート３０の中央部にペースト１１が設けられる。この際、シート３０に面状に設けられたペースト１１の平面視の大きさが、テーブル３１に設けられる複数の電子部品１３の占有領域（図９）よりも大きくなるものとしている。

続いて、図９に示すように、電子部品１３が設けられる部品設置部として転写用のテーブル３１を準備する。このテーブル３１は、平坦な面３１ａ（図中、下面）を有し、固定される。ここでは、電子部品１３の面１３ｃとテーブル３１の面３１ａとを向かい合わせて、テーブル３１に電子部品１３がシート３２（例えば、ダイシングシートなどの粘着シート）を介して設けられる。この際、例えば、電子部品１３が貼付されたシート３２をテーブル３１の面３１ａで吸着保持することができる。

また、図９に示すように、押圧部として転写用のヘッド１５を準備する。端面１５ａ（図中、上面）を有するヘッド１５は、例えば、リニアモーターやボールねじ機構など公知の駆動機構によって往復動（図中、上下動）可能に構成される。これにより、ヘッド１５は、固定して設けられるテーブル３１に対して近づいたり、離れたりすることができる。

そして、ペースト１１と電子部品１３とが互いに向かい合うように、シート３０とテーブル３１とを間を開けて設ける。ここでは、シート３０の面３０ａとテーブル３１の面３１ａとが平行になるように、シート３０とテーブル３１とを間を開けて設ける。

したがって、図９に示すように、ペースト１１の薄膜が設けられているシート３０の上方にテーブル３１の面３１ａに設けられた電子部品１３を配置し、シート３０の下方にヘッド１５を配置する。本実施形態では、このようなテーブル３１、シート３０およびヘッド１５の位置（待機位置）にあるときを待機状態とする。

続いて、図１０に示すように、ペースト１１と電子部品１３とが近づくようにシート３０を撓ませていき、電子部品１３にペースト１１を押し付ける。具体的には、ヘッド１５を用いて、ペースト１１が設けられている側とは反対側から電子部品１３に向かうようにヘッド１５を上昇させてシート３０を撓ませる。これにより、ペースト１１に電子部品１３を相対的に押し付けることができる。

ここでは、シート３０の外周部が待機位置にあるようにしてシート３０を撓ませている。シート３０の外周部は、例えば、真空吸引することで待機位置に保持させることができる。これによれば、シート３０の外周部が待機位置にある状態において、ヘッド１５によってシート３０の中央部を電子部品１３に向かって突き出させることができる。すなわち、シート３０からペースト１１を突き出すようにして電子部品１３に押し付けることができる。

また、複数の電子部品１３がペースト１１に一括して押し付けられる。これによれば、電子部品１３ごとにペースト１１を転写する場合と比べて、より生産性を向上することができる。本実施形態では、ヘッド１５の端面１５ａの大きさが、テーブル３１に設けられた複数の電子部品１３の占有領域（平面領域）よりも大きいものとしている。このようなヘッド１５によれば、複数の電子部品１３に一括してペースト１１を転写することができるようになる。

続いて、図１１に示すように、テーブル３１に設けられている電子部品１３からペースト１１を離すことで、電子部品１３にペースト１１を付着させる。具体的には、撓んでいるシート３０を待機状態まで戻すように、テーブル３１からヘッド１５を下方に離していく（下降させていく）。すなわち、シート３０に設けられているペースト１１をテーブル３１に設けられている電子部品１３から剥離させる。このとき、電子部品１３の電極１３ａが設けられている面１３ｂにペースト１１が付着していればよい。

このようにして、テーブル３１に設けられた電子部品１３にペースト１１を転写することができる。その後、図６を参照して説明したように、ペースト１１を介して電子部品１３を基板１６に実装する。これによれば、基板１６にペースト１１を転写させなくとも、基板１６に電子部品１３を実装することができるので、第１実施形態と同様に、生産性の向上や精度の向上を図ることができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施形態では、部品として半導体チップを適用した場合について説明した。これに限らず、部品としてシートに貼り付けられるもの（例えば、チップ状の部品）であればよく、半導体チップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタなどの電子部品にも適用することができる。

前記実施形態では、ペーストとして異方性導電ペーストを適用した場合について説明した。これに限らず、ペーストとしてハンダ、フラックスなどにも適用することができる。

前記実施形態では、複数の電子部品に一括でペーストを転写させる場合について説明した。これに限らず、１つの電子部品にペーストを転写させることができる。

Claims (8)

1. （ａ）ペーストを第１設置部に設ける工程と、
   （ｂ）電子部品を第２設置部に設ける工程と、
   （ｃ）前記ペーストと前記電子部品とが互いに向かい合うように、前記第１設置部と前記第２設置部とを間を開けて設ける工程と、
   （ｄ）前記第１設置部がテーブルであるとともに前記第２設置部が弾性を有するシートであり、前記ペーストと前記電子部品とが近づくように前記シートを撓ませていき、前記ペーストに前記電子部品を押し付ける工程と、
   （ｅ）前記第１設置部に設けられている前記ペーストから前記電子部品を離すことで、前記電子部品に前記ペーストを付着させる工程と、
   を含むことを特徴とする転写方法。
2. 請求項１記載の転写方法において、
   前記（ａ）工程では、スキージを用いて、前記ペーストの厚みを均一にすることを特徴とする転写方法。
3. 請求項１または２記載の転写方法において、
   前記（ｂ）工程では、前記電子部品を前記第２設置部に複数設け、
   前記（ｄ）工程では、前記ペーストに複数の前記電子部品を一括して押し付けることを特徴とする転写方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の転写方法において、
   前記（ａ）工程では、前記第１設置部が有する第１面に前記ペーストが設けられ、
   前記（ｂ）工程では、前記第２設置部が有する第２面に前記電子部品が設けられ、
   前記（ｃ）工程では、前記第１設置部の前記第１面と前記第２設置部の前記第２面とが平行になるように、前記第１設置部と前記第２設置部とを間を開けて設けることを特徴とする転写方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の転写方法において、
   前記（ｄ）工程の前では、前記シートが平坦な状態とされ、
   前記（ｄ）工程では、端面を有し、前記端面に向かって先細る形状の押圧部を用いて、平坦な状態の前記シートに対して前記押圧部の前記端面を平行にして前記押圧部で前記シートを押して撓ませることを特徴とする転写方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の転写方法において、
   前記（ｄ）工程では、前記電子部品が設けられている側とは反対側から前記ペーストに向かうように、前記シートを撓ませることを特徴とする転写方法。
7. 請求項６記載の転写方法において、
   前記テーブルに付加された温調機構によって、前記テーブルに設けられた前記ペーストを所定温度に保持することを特徴とする転写方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の転写方法を含む実装方法であって、
   前記（ｅ）工程の後に、前記ペーストを介して前記電子部品を基板に実装することを特徴とする実装方法。

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