JPH04105355A - 粘液体の塗布方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 平面的に整列配置された複数の被塗布面に一定量の粘液
体を順次供給して塗布する粘液体の塗布方法とその装置
に関し、 粘液体の供給量とその塗布形状を均一化することで生産
性の向上を図ることを目的とし、ニードルから吐出する
一定量の粘液体を平面的に整列配置した複数の被塗布面
に順次塗布する粘′液体の塗布方法であって、被塗布面
に近接して位置するニードルを粘液体吐出開始直後から
、吐出して被塗布面上に溜まった粘液体と該ニードル先
端部とが接触状態を保つような速さで被塗布面から離れ
る方向に移動させ、更に一定量の該粘液体の吐出が終了
して停止した後の該ニードルを上記移動速度を越える速
さで被塗布面から離れる方向に移動させて構成する。

また、ニードルから吐出する一定量の粘液体を平面的に
整列配置した複数の被塗布面に順次塗布する粘液体の塗
布装置であって、被塗布面に近接して位置するニードル
を、粘液体吐出開始直後から所定速さで被塗布面から離
れる方向に移動させる手段と、一定量の該粘液体の吐出
が終了して停止した後の該ニードルを上記移動速度を越
える速さで被塗布面から離れる方向に移動させる手段と
を制御する制御系を少なくとも具えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は例えば半導体装置等電子デバイスのパッケージ
表面に水冷用冷却ヘッドを添着する場合両者間の熱伝導
を確保するためにその両者間に介在させる粘液状コンバ
ラン）・のような粘液体の被塗布面に対する塗布方法に
係り、特に該粘液体の供給量とその塗布形状を均一化す
ることて生産性の向上を図った粘液体の塗布方法とその
装置に関する。

例えば、複数の半導体装置か実装された基板では各半導
体装置から発生する大量の熱によるダメージを防ぐため
に種々の冷却手段を講じているが、該冷却手段の一つに
上記半導体装置を個々に液冷する方法がある。

この場合、循環液で冷却される冷却板に繋がる複数の冷
却ヘットを上記各半導体装置の表面に接触させて個々の
半導体装置をその表面から冷却する手段が実用化されて
いるが、該冷却ヘットと半導体装置表面との間の熱伝導
を確保するために両者の間に熱伝導率のよいコンパウン
ドを介在させるようにしている。

かかる場合では、冷却ヘットを各半導体装置の表面に接
触させる前に該冷却ヘッドの半導体装置と接触する面に
予め粘液状のコンパウンドを塗布する工程が必要である
が、該コンパウンドの供給量やその塗布形状が一定でな
（両者を接合した後の熱伝導性にバラツキが生ずるため
各半導体装置の冷却が充分に行われないことがあるので
その解決が望まれている。

〔従来の技術〕

半導体装置等電子デパ゛イスのパッケージ表面に粘液体
を供給して塗布する方法の一例を半導体装置の液冷手段
の場合について簡単に説明する。

第３図は半導体装置の液冷装置を示す構成図であり、第
４図は粘液体の塗布方法を説明する図、第５図は問題点
を説明する図である。

なお図で示す粘液体は熱伝導性を持つ粘液状コンパウン
ドである。

第３図で、回路基板１には複数の半導体装置２　。

が実装されている。

一方該各半導体装置２を冷却する水冷式冷却装置５は、
例えば厚さが１０ｍｍ程度で上記回路基板ｌをカバーで
きる大きさを持ち、且つその内部に一方向に平行する複
数の貫通孔６ａと上記各半導体装置２と対応する位置の
片面に該貫通孔６ａに連通する孔６ｂを具えた冷却基板
６と、該冷却基板６の各孔６ｂ部分にフランジ７ｂを介
して螺子８等の手段で装着されているベリリウム・銅（
Ｂｅ−Ｃｕ）の如きバネ性を持つ銅合金からなる複数の
冷却ヘッド７とて構成されている。

特にこの場合の該各冷却ヘッド７は、片側の開口には上
述したフランジ７ｂがまた他方の開口には該開口を覆う
冷却板７ａか気密を保って装着されている蛇腹７ｃとで
形成されている。

そこで、上記冷却基板６の各貫通孔６ａに図示されない
注入ポートから冷却液を注入すると、該冷却液は該貫通
孔６ａに繋がる孔６ｂから図の１１のように冷却ヘッド
７の蛇腹７０部分に流入し、７２−＋−１３のように該
蛇腹７ｃの内部を循環して上記貫通孔６ａに戻る流路を
繰り返した後接貫通孔６ａの他端に位置する図示されな
い排出ポートから排出されるので、該各冷却板７ａと接
触している半導体装置２を効率よく冷却することができ
る。

しかし複数の半導体装置２の表面に上記冷却へ、７１へ
７の冷却板７ａを一様に接触させることは困難であり、
該冷却板７ａと半導体装置２の表面との間に微小な隙間
が生じたり傾いたまま接触する等の現象が起こり易く、
結果的に総ての半導体装置２を均一に冷却することがで
きない。

そこで、冷却板７ａの露出面すなわち半導体装置２の表
面との接触面に予め熱伝導性のよい粘液状コンパウンド
を塗布することで両者の接触性の一様化を図り総ての半
導体装置２を均一に冷却するようにしている。

この場合の粘液体（コンパウンド）の塗布方法を説明す
る第４図で、（ａ）は装置全体の構成概念図、（ｂ）は
主要部のバレルの動作を説明する断面図である。

図（ａ）で複数個の冷却ヘッド７が装着されている第３
図で説明した水冷式冷却装置５は、基盤１０に設置され
ているＸ−ＹテーブルＩＩに冷却ヘット７の冷却板７ａ
が表面（図では上面）を露出させて位置決め搭載されて
いる。

また該基盤１０の上記Ｘ−Ｙテーブル１１を避ける位置
に固定されているアーム１２の先端には、上記Ｘ−Ｙテ
ーブル【１と対応する位置で該アーム１２に対して等速
で上下動するＺステージ１３が駆動源のモータ１３ａと
共に装着されており、更に該ＺステージＩ３に固定され
たバレルホルダ１４にはバルブ１６を介する圧気パイプ
１５ａで図示されない加圧ポンプに繋がるバレル１５か
垂直に装着されている。

特にこの場合のバレル１５は（ｂ）に示す如く、微細貫
通孔１７ａを持つニードル１７が先端に装着されたパイ
プ１８と、該パイプ１８の内壁に沿って軸方向に移動で
きるプランジャ１９および該パイプ１８の他端側に装着
したパイプ接続具１８ａで該パイプ１８に接続されてい
る上記圧気パイプ１５ａとで構成されており、該ニード
ル１７とプランジャ１９との間の空間領域には第３図で
説明した粘液体９が充填されている。

そこで図示されない加圧ポンプを作動させながら上記バ
ルブ１６を所定の時間ピッチで開閉すると、その際の圧
気で上記プランジャ１９が〔１〕、〔２〕、・・・・・
・。

（ｎ）のようにほぼ一定したピッチで押圧されるので内
在する上記粘液体９が等量ずつ押し出されて冷却ヘッド
７の冷却板７ａに破線Ａで示すように供給・塗布される
。

従って上記Ｘ−Ｙテーブル１１の間欠移動とＺステージ
１３の上下動および該バルブ１６の開閉動作を同調させ
て制御することで総ての冷却ヘッド７の冷却板７ａにほ
ぼ等量の粘液体９を塗布することができる。

問題点を説明する第５図で、（Ａ）はニードルと冷却板
間の隔たりδが小さい場合を示し、（Ｂ）は該間隔Δが
大きい場合を示している。

なお図の７ａが冷却板を、１７がバレル１５のニードル
を表わしていることは第３図の通りである。

（Ａ）で、ニードル１７から吐出する粘液体９は当初（
Ａ−１）に示すようにほぼ円錐状に盛り上がるが、該粘
液体９を一定した量まで吐出するとニードル１７の先端
部が（Ａ−２）で示すように該粘液体９の中に潜り込む
ことになる。

そこで一定量の該粘液体９が吐出した時点でバレル１５
すなわちニードル１７が上昇すると、（Ａ−３）に示す
如（ニードル１７の先端部に付着した粘液体９′が該ニ
ードルＩ７と共に上昇するので冷却板７ａ面に付着する
粘液体９の量が粘液体９′の分だけ減少する。

このことは逆に先端に粘液体９′が付着したニードル１
７で新規の冷却板７ａに粘液体９を供給する場合には該
先端に付着した粘液体９′が新たに吐出する一定量の粘
液体９と共に新規の冷却板７ａに供給される場合がある
ことを示しており、結果的に冷却板７ａ上の粘液体９の
量にバラツキが生ずることになる。

また間隔Δが大きい（Ｂ）の場合では、ニードル１７か
ら吐出する粘液体９は当初（Ｂ−１）に示すように連な
った直線状になるが、該粘液体９を一定した量まで吐出
すると（Ｂ−２）に示すように彎曲した状態で冷却板７
ａ上に供給される。

そこで上記同様の時点でニードル１７が上昇すると、（
Ｂ−３）に示す如（該冷却板７ａ上の粘液体９の供給形
状が一定せず、該冷却板７ａ上からダして流出したりそ
の周辺の一部にのみ塗布されることがあり、第３図で説
明した如く半導体装置が搭載された回路基板を冷却板７
ａに接合したときに熱伝導性を確保することができない
場合が生ずる欠点がある。

〔発明か解決しようとする課題〕

従来の粘液体の塗布方法と塗布装置では、一定量の粘液
体を均一な形状に供給し塗布することができないため、
例えば半導体装置の水冷式冷却装置等に適用する場合に
は半導体装置を冷却することができない等のことが発生
し、結果的に生産性の向上を期待することができないと
言う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、ニードルから吐出する一定量の粘液体を
平面的に整列配置した複数の被塗布面に順次塗布する粘
液体の塗布方法であって、被塗布面に近接して位置する
ニードルを粘液体吐出開始直後から、吐出して被塗布面
上に溜まった粘液体と該ニードル先端部とが接触状態を
保つような速さで被塗布面から離れる方向に移動させ、
更に一定量の該粘液体の吐出が終了して停止した後の該
ニードルを上記移動速度を越える速さで被塗布面から離
れる方向に移動させる粘液体の塗布方法によって解決さ
れる。

また、ニードルから吐出する一定量の粘液体を平面的に
整列配置した複数の被塗布面に順次塗布する粘液体の塗
布装置であって、被塗布面に近接して位置するニードル
を、粘液体吐出開始直後から所定速さで被塗布面から離
れる方向に移動させる手段と、一定量の該粘液体の吐出
が終了して停止した後の該ニードルを上記移動速度を越
える速さで被塗布面から離れる方向に移動させる手段と
を制御する制御系を少なくとも具えて構成されている粘
液体の塗布装置によって解決される。

〔作　用］ ニードルの先端を被塗布面に近接させた状態で粘液体の
吐出を開始した後一定量の吐出か終わるまで該ニードル
を上昇させ更に吐出終了時点て該ニードルを被塗布面か
ら急激に離すと、ニードル先端への粘液体の付着抑制と
被塗布面上の粘液体供給形状の均一化を図ることができ
る。

本発明になる粘液体の供給方法では、被塗布面に近接さ
せて配置したニードルを一定量の粘液体吐出が終わるま
での間を低速で上昇させると共に、吐出終了時点で該ニ
ードルを急激に上昇させるようにしている。

従って一定量の粘液体を均一な形状に供給し塗布するこ
とができて生産性を向上させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になる塗布方法をタイミング的に説明す
るチャート図であるが、図では粘液体か第４図で説明し
たコンパウンドである場合を例として説明する。

また第２図は本発明を実現する制御系を具えた塗布装置
の主要部構成例を示す図である。

第１図で、〔１〕は縦軸Ｙ１をニードル移動速度（Ｖ）
、横軸Ｘ１を時間（Ｔ）としてニードルの移動状態を示
したものであり、〔２〕は縦軸Ｙ２をニードルと被塗布
面（冷却板）間の間隔（Ｈ）。

横軸Ｘ２を時間（Ｔ）としてニードルの被塗布面（冷却
板）からの距離の変化状態を表わし、また（３）はそれ
ぞれの時間帯における粘液体（コンパウンド）の塗布状
態を示している。

なお、横軸に示す時間ｔＩはニードルからの粘液体吐出
開始時間であり＋　ｔ２はニードルの上昇移動開始時間
を、またｔ３は粘液体吐出終了とニードルの上昇移動終
了時間＋　ｊ４はニードルの上方への逃避開始時間をそ
れぞれ表わしている。

〔１〕、〔２〕で、時間０−ｔ＋の間にニードル１７が
降下して被塗布面（図では冷却板）　７ａからの所定距
離δの位置で停止した状態は（３）の■で示すことがで
きる。

そこで時間ｔ１で該ニードル１７から粘液体９が吐出す
るがこの時点ではニードル１７と被塗布面７ａ間の隔た
りδが小さいため（３）の・■て示す如く粘液体９は該
ニードルＩ７の先端部から被塗布面７ａ上に供給される
っ 次いで時間ｔ２に至って〔１〕で示すｌ−１のようにニ
ードル１７が上方に移動を開始しく２）の２−１のよう
にニードル１７と被塗布面７ａ間の隔たりδが徐々に大
きくなり時間ｔ３に至って該ニードル１７の上昇移動と
粘液体９の吐出が停止する。

この間粘液体９の吐出が継続されているが、この間のニ
ードルＩ７の移動速度は被塗布面７ａ上に溜まった粘液
体９の上面が該ニードル１７の先端部とほぼ接触するよ
うに設定されているので、第５図の（Ａ−２）や（Ｂ〜
２）に示す現象が発生せず（３）の■のようにニードル
１７の先端部に接触した状態が継続して■の状態に到達
する。

そこで時間ｔ４でニードルの上方への逃避が開始される
が、この場合の上方への移動速度Ｖを〔１〕で示すｌ−
２のように前記移動速度より大きくすることで（３）の
■に示すようにニードルＩ７の先端部を粘液体９の塗布
された部分から容易に分離することができる。

特にこの場合には第５図の（Ａ−３）や（Ｂ−３）に示
す現象が発生しないため、結果的に一定した量の粘液体
９を被塗布面７ａ上に均一な形で塗布（供給）すること
ができる。

なお、粘液体９の粘度（粘性率）が１００〜２００ｐａ
−８（パスカル・秒）の範囲にある場合、例えばニード
ル１７からの吐出量を０．００８　ｃｃ／ｓｅｃ位に設
定し且つ上記δを０．８ｍｍ程度としたときに、時間ｔ
１〜ｔ２間を０．５ｓｅｃ、時間４２〜１３間を２．０
ｓｅｃとして該時間４２〜１３間におけるニードル１７
の上方への移動速度を０．８　ｍｍ　／　ｓｅｅ程度と
すると、良好な結果が得られることを実験的に確認して
いる。

本発明になる塗布方法を実現する制御系を第４図の塗布
装置に付加した場合を例とする第２図で、１３ａがバレ
ルＩ５をアームＩ２に対して上下動するＺステージ１３
の駆動源としてのモータを示し、また１６が該バレル１
５のニードルＩ７がらの粘液体（コンパウンド）９の押
出量を制御するバルブを示していることは第４図で説明
した通りである。

なお、被塗布面７ａは第４図の冷却板である。

一方、上記モータ１３ａとバルブ■６はコントローラ２
１に接続され、更に該コントローラ２１がモータトライ
バ２２を介して上記モータ１３ａに繋がると共にパソコ
ン２３に接続されて制御系２４が構成されている。

かかる制御系２４では、パソコン２３に繋がるコントロ
ーラ２１でバルブ１６の開閉とモータ１３ａの回転動作
を制御することができる。

更にバルブ１６を開いて粘液体９を被塗布面７ａに供給
している間のモータ１３ａの回転ひいては上記バレル１
５の上昇速度を制御することができる。

従って、第１図の（３）で説明したような粘液体９の塗
布方法を実現することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、粘液体の供給量とその塗布形
状を均一化して生産性の向上を図った粘液体の塗布方法
とその塗布装置を提供することかできる。

なお本発明の説明では粘液体が熱伝導性コンパウンドで
ある場合を例としているが、粘性を持つ液体であれば接
着剤や塗料等如何なる材料でも同等の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる塗布方法をタイミング的に説明す
るチャート図、 第２図は本発明を実現する制御系を具えた塗布装置の主
要部構成例を示す図、 第３図は半導体装置の液冷装置を示す構成図、第４図は
粘液体の塗布方法を説明する図、第５図は問題点を説明
する図、 である。 図において、 ７ａは被塗布面（冷却板）、 ９は粘液体（コンパウンド）、 １２はアーム、 １３はＺステージ、　　　　１３ａはモータ、ｌ５はバ
レル、　　　　　　１６はバルブ、１７はニードル、　
　　　　２１はコントローラ、２２はモータドライバ、
　２３はパソコン、２４は制御系、 をそれぞれ表わしている。 本年明＋：１；ろ塗ｍ与汰にタイミシゾ的に説明１６ヂ
ヤート図構Ａ例Ｎ示す図 第　２　図 −Ｖ−導体校Ｅ１７）清冷狡置Σ示１構八図呆３圓 （α） 粘清体のすｍ布法五綻明Ｔ６図 （Ａ） （Ａ−３） 閉居点Ｎ説明Ｔ３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕ニードルから吐出する一定量の粘液体を平面的に
   整列配置した複数の被塗布面に順次塗布する粘液体の塗
   布方法であって、 被塗布面（７ａ）に近接して位置するニードル（１７）
   を粘液体吐出開始直後から、吐出して被塗布面上に溜ま
   った粘液体（９）と該ニードル先端部とが接触状態を保
   つような速さで被塗布面（７ａ）から離れる方向に移動
   させ、一定量の該粘液体（９）の吐出が終了して停止し
   た後の該ニードル（１７）を上記移動速度を越える速さ
   で被塗布面（７ａ）から離れる方向に移動させて行うこ
   とを特徴とした粘液体の塗布方法。 〔２〕ニードルから吐出する一定量の粘液体を平面的に
   整列配置した複数の被塗布面に順次塗布する粘液体の塗
   布装置であって、 被塗布面（７ａ）に近接して位置するニードル（１７）
   を、粘液体吐出開始直後から所定速さで被塗布面（７ａ
   ）から離れる方向に移動させる手段と一定量の該粘液体
   （９）の吐出が終了して停止した後の該ニードル（１７
   ）を上記移動速度を越える速さで被塗布面（７ａ）から
   離れる方向に移動させる手段とを制御する制御系（２４
   ）を少なくとも具えて構成されていることを特徴とした
   粘液体の塗布装置。