JPH1012642A - 樹脂塗布方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目的部位に正確に常に一定量の樹脂を塗布する
ことができる樹脂塗布装置を提供することにある。 【解決手段】複数のバンプ電極を有するチップ部品３と
プリント基板２との間に液状樹脂を注入塗布する樹脂塗
布装置において、プリント基板２を載置するテーブル１
と、このテーブル１に対して交差する方向に移動自在に
設けられたステージ１ａと、前記ステージ１ａに搭載さ
れ且つニードル１３を有するとともに前記液状樹脂を収
容して前記ニードルから前記液状樹脂を吐出するシリン
ジ１２と、前記ステージに前記ニードルに対して一定の
オフセット量だけ離間した位置に一体的に設けられ前記
テーブルに載置されている基板を撮像するテレビカメラ
１９と、予め設定された塗布プログラム及びテレビカメ
ラに置ける撮像結果に基づいて前記ステージを駆動し前
記ニードルから液状樹脂をチップ部品に隣接する位置に
吐出させるコントローラ２１とを具備したことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリント基板上
に実装したチップ部品を保護するための樹脂塗布方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の実装方法として知られてい
る、複数のバンプ電極を有するチップ部品を導電パター
ンを有するプリント基板にマウントし、バンプ電極と導
電パターンとを電気的に接続している。そして、チップ
で部品および接続部を保護するために、エポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂を前記チップ部品とプリント基板との間
に塗布し、前記樹脂を硬化させている。

【０００３】従来、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を塗
布する樹脂塗布装置は、シリンダに液状樹脂を収容し、
ディスペンサによってシリンジ内の液状樹脂を加圧し、
シリンジに設けられたニードルから液状樹脂を一定量吐
出して目的の部位に塗布している。

【０００４】したがって、一定量の樹脂を目的部位に塗
布するためには、液状樹脂の塗布量を安定化させること
が重要である。樹脂の粘度は一般に温度の影響を受け易
く、温度が高くなると、樹脂粘度が高くなり、温度が低
くなると、樹脂粘度が低くなる。このため、液状樹脂を
塗布する際に、一定の圧力、一定の時間、ディスペンサ
によってシリンジ内の液状樹脂を加圧しても樹脂塗布量
が変化してしまう。

【０００５】そこで、従来においては、シリンジ内の液
状樹脂の温度を一定に保つために、シリンジを保持する
シリンジホルダに電気ヒータを設け、シリンジ内の液状
樹脂高温領域（３０℃〜３８℃）で略一定に保ってい
る。

【０００６】また、シリンジはＸ・Ｙ方向に移動自在
で、シリンジの隣側には撮像手段としてのテレビカメラ
が設置され、テレビカメラ中心とニードル中心のオフセ
ット量は機械設計値にしたがって一定の値に決められて
いるため、液状樹脂を塗布すべきプリント基板を認識し
た後、決められた塗布動作プログラムにしたがってディ
スペンサによって塗布動作を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用す
る樹脂は、一般に、ＣＶ５１８３Ｆ（松下電工製で、使
用温度範囲８０℃以下）やＴ−４４８／Ｄ−０６０Ｆ
（長瀬チバ製で、使用温度範囲６０℃以下）であるが、
何れも熱硬化性樹脂であり、シリンジの加熱に伴って樹
脂の硬化反応が促進され、長時間（５〜６日）樹脂を加
熱していると、樹脂粘度が高くなり、結果的に樹脂塗布
量が減少してしまうという問題がある。

【０００８】この樹脂塗布量の現象は、封止不良とな
り、製品の耐湿性等の信頼性を低下させる原因になって
いた。また、テレビカメラによってプリント基板を認識
し、予め決められた塗布動作プログラムにしたがって塗
布動作を行っているものの、ニードルの製造誤差によっ
て曲りが生じていたり、ニードル交換時のシリンジへの
ニードルの取付け状態の誤差により樹脂塗布位置が狂
い、樹脂が所定の位置に塗布できず、樹脂塗布不良にな
ったり、狭い間隙に樹脂を塗布する場合などは、ニード
ル自身がチップ部品に接触し、ニードルやチップ部品を
破損させてしまう。

【０００９】すなわち、フリップチップの樹脂封止の場
合、プリント基板とチップ部品との僅かな隙間に樹脂を
充填させるため、チップ部品の側面の極近傍にニードル
を位置合わせする必要があり、ニードルを誤ってチップ
部品に衝突させ、チップ部品を破損させてしまうという
問題があった。

【００１０】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、目的部位に正確に常
に一定量の樹脂を塗布することができる樹脂塗布方法お
よびその装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、複数のバンプ電極を介し
てチップ部品が接続された基板上の前記チップ部品の側
部位置に絶縁性を有する液状樹脂を塗布する樹脂塗布装
置において、前記チップ部品が接続された基板を載置す
るテーブルと、このテーブルの前記基板を載置する面に
平行な方向に移動自在であるとともに前記テーブルに対
して交差する方向に移動自在に設けられたステージと、
前記ステージに搭載され且つニードルを有するとともに
前記液状樹脂を収容して前記ニードルから前記液状樹脂
を吐出するシリンジと、前記ステージに前記ニードルに
対して一定のオフセット量だけ離間した位置に設けられ
前記テーブルに載置されている基板を撮像する撮像光学
系と、予め設定された塗布プログラム及び前記撮像光学
系による撮像結果に基づいて前記ステージを駆動し前記
ニードルから前記液状樹脂を所定位置に吐出させるコン
トローラと、前記シリンジに収納されている前記液状樹
脂を最適粘度にまで冷却する温調手段とを具備し、前記
コントローラは、前記オフセット量を更新させるオフセ
ット量更新手段を有し、前記オフセット量更新手段は、
任意に形成された樹脂塗布点に向って前記撮像光学系を
予め設定されたオフセット量だけ前記樹脂塗布点位置か
ら移動させたのに基づき前記撮像光学系により撮像され
ている前記樹脂塗布点の前記撮像光学系の光軸に対する
距離をオフセット誤差として算出し、この算出結果に基
づいて前記オフセット量を更新することを特徴とする。

【００１２】請求項２は、請求項１の温調手段は、シリ
ンジに巻装された冷却媒体を循環する冷却パイプである
ことを特徴とする。請求項３は、請求項１の温調手段の
調節温度範囲は、２０℃〜２６℃であることを特徴とす
る。

【００１３】請求項４は、複数のバンプ電極を介してチ
ップ部品が接続された基板上の前記チップ部品の側部位
置に絶縁性を有する液状樹脂を塗布する樹脂塗布方法に
おいて、前記基板上に前記ニードルから前記液状樹脂を
吐出させ樹脂塗布点を形成する樹脂塗布点設定工程と、
この樹脂塗布点設定工程後に前記樹脂塗布点に向って前
記撮像光学系を前記オフセット量だけ前記樹脂塗布点位
置から移動させ前記撮像光学系の光軸を前記樹脂塗布点
に合わせる撮像光学系位置決め工程と、この撮像光学系
位置決め工程後に前記撮像光学系により撮像されている
前記樹脂塗布点の前記撮像光学系の光軸に対する距離を
オフセット誤差として算出するオフセット誤差算出工程
と、このオフセット誤差算出工程にて算出されたオフセ
ット誤差に基づいて前記オフセット量を更新するオフセ
ット量更新工程とを具備することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は樹脂塗布装置の全体構成
を示し、図２は樹脂塗布機構を示し、図３はチップ部品
の実装状態を示す。図１に示すように、１はテーブルで
あり、このテーブル１の一部にはステージ１ａが設けら
れ、このステージ１ａの上面には被塗布部材としてのプ
リント基板２が搭載されている。このプリント基板２上
にはＬＳＩチップ等のチップ部品３が実装され、チップ
部品３のバンプ電極３ａとプリント基板２の電極２ａと
が電気的に接続されている。

【００１５】テーブル１上にはＸ軸レール４が設けら
れ、このＸ軸レール４にはＸ方向に移動自在なＸ軸駆動
部５が設けられている。Ｘ軸駆動部５にはＹ軸レール６
が設けられ、このＹ軸レール６にはＹ方向に移動自在な
Ｙ軸駆動部７が設けられている。さらに、Ｙ軸駆動部７
にはＺ軸レール８が設けられ、このＺ軸レール８にはＺ
方向に移動自在なＺ軸駆動部９が設けられている。

【００１６】そして、Ｚ軸駆動部９には樹脂塗布機構１
０が搭載され、この樹脂塗布機構１０はテーブル１上を
Ｘ・Ｙ方向に移動自在であると共に、テーブル１に対し
て上下動自在（ＸＹ方向に対して交差する方向）であ
る。

【００１７】樹脂塗布機構１０は、図２に示すように、
シリンジホルダ１１が設けられ、このシリンジホルダ１
１に対して円筒状のシリンジ１２が垂直状態に取付けら
れている。シリンジ１２の内部には液状樹脂、例えばＣ
Ｖ５１８３Ｆ（松下電工製で、使用温度範囲８０℃以
下）またはＴ−４４８／Ｄ−０６０Ｆ（長瀬チバ製で、
使用温度範囲６０℃以下）の熱硬化性樹脂が収容されて
おり、その下端部にはニードル１３が設けられている。

【００１８】シリンジ１２は図示しないディスペンサに
接続され、シリンジ１２の内部の液状樹脂に加圧力を付
与することにより、前記ニードル１３から液状樹脂を吐
出して前記プリント基板２とこれに実装されたチップ部
品３との間に塗布して硬化させることにより保護するよ
うになっている。

【００１９】さらに、シリンジ１２の胴部には冷却パイ
プ１４が螺旋状に巻装されている。この冷却パイプ１４
は、一端側が循環ポンプ１５を介して冷却媒体供給源１
６の吐出口１７ａに、他端側が冷却媒体供給源１６の吸
込み口１７ｂに接続され、冷却媒体を循環してシリンジ
１２の内部の液状樹脂を冷却するようになっている。

【００２０】循環する冷却媒体は冷却水、フロンガスま
たは空気であり、冷却媒体供給源１６は外部に設けられ
た後述する温度コントローラに接続され、冷却媒体の温
度を低温領域（２０℃〜２６℃）の範囲で一定に保って
いる。

【００２１】また、前記Ｙ軸駆動部７にはカメラホルダ
１８が設けられ、このカメラホルダ１８にはプリント基
板２を認識するための撮像光学系としてのテレビカメラ
１９が設けられている。

【００２２】さらに、前記Ｘ軸駆動部５、Ｙ軸駆動部７
およびＺ軸駆動部９は、これらを独立して駆動するモー
タ等の駆動機構２０に接続されており、この駆動機構２
０はコントローラ２１に接続されている。コントローラ
２１は、基準となる樹脂塗布点の座標（Ｘ０，Ｙ０）を
記憶し、駆動機構２０を制御する駆動制御部２２、冷却
媒体供給源１６の温度を制御する温度コントローラ２３
およびニードル１３とテレビカメラ１９中心とのオフセ
ット量を認識してテレビカメラ１９を制御するカメラコ
ントローラ２４を有している。

【００２３】次に、樹脂塗布方法について、図４〜図６
に基づいて説明する。まず、図４のフローチャートに示
すように、ステージ２の所定の位置にプリント基板３を
セットする（ステップＳ１）。次に、プリント基板３の
塗布プログラムをティーチングし、コントローラ２１に
格納する（ステップＳ２）。

【００２４】次に、シリンジホルダ１１に液状樹脂が収
容されたシリンジ１２をセットする（ステップＳ３）。
次に、Ｘ軸駆動部５およびＹ軸駆動部７をマニュアル動
作によってＸ・Ｙ方向に移動してプリント基板３上の任
意の位置にシリンジ１２を位置決めする。

【００２５】次に、Ｚ軸駆動部９をマニュアル動作によ
ってＺ方向に移動してシリンジ１２を下降させ、ニード
ル１３とプリント基板３とのギャップ（例えば１００μ
ｍ）を調整する（ステップＳ４）。

【００２６】ギャップを設定した後、ステップＳ５に移
り、テレビカメラ１９とニードル１３とのオフセットテ
ィーチングを行うが、このオフセットティーチングは、
図５および図６に示すように行われる。

【００２７】まず、図５のフローチャートおよび図６
（ａ）に示すように、ステージ１ａの所定の位置にプリ
ント基板２をセットし、Ｘ軸駆動部５およびＹ軸駆動部
７をマニュアル動作によってＸ・Ｙ方向に移動してプリ
ント基板２の任意の位置に対向する位置にニードル１３
を位置決めする（ステップＴ１）。次に、同図（ｂ）に
示すように、Ｚ軸駆動部９をマニュアル動作によってＺ
方向に移動してシリンジ１２を降下させ、ニードル１３
とプリント基板２とを接近させ、シリンジ１２内の微量
の液状樹脂をニードル１３を介して吐出させ、プリント
基板２上に樹脂塗布点Ｐを形成する（ステップＴ２）。

【００２８】次に、同図（ｃ）に示すように、前回のカ
メラオフセット分（Ｘ０，Ｙ０）だけ、テレビカメラを
移動させる（ステップＴ３）。次に、前記樹脂塗布点Ｐ
の真上にテレビカメラ１９の撮像中心（光軸Ｌ）と樹脂
塗布点Ｐとが一致しているか否かを判定する（ステップ
Ｔ４）。

【００２９】そして、テレビカメラ１９の撮像中心（光
軸Ｌ）と樹脂塗布点Ｐとが一致している場合、すなわち
「ＹＥＳ」のときは、所定の塗布動作プログラムに従っ
てプリント基板２の所定の塗布位置に樹脂を塗布する
（ステップＴ５）。すなわち、まず、プリント基板２を
テレビカメラ１９により撮像し、このときの認識結果に
基づいてプリント基板２に予め設けられている基準点
（Ｘｐ，Ｙｐ）にテレビカメラ１９の中心がくるように
駆動機構２０を制御する。

【００３０】次に、カメラオフセット量（Ｘ０，Ｙ０）
に基づき、塗布動作プログラムに従って、逐次、シリン
ジ１２を塗布位置に位置決めした後、ティスペンサによ
りシリンジ１２内の樹脂をニードルを介して吐出させ、
プリント基板２上の塗布位置（チップ部品３の側部）に
樹脂を塗布する。その結果、塗布した液状樹脂は、毛細
管現象によりプリント基板２とチップ部品３とのギャッ
プに浸入し、液状樹脂がプリント基板２とチップ部品３
との間に介挿される。

【００３１】一方、テレビカメラ１９の撮像中心（光軸
Ｌ）と樹脂塗布点Ｐとが一致していないと判定した場
合、すなわち、「ＮＯ」のときは、テレビカメラ１９の
中心が樹脂塗布点Ｐに合うように位置決めし、そのとき
の移動量（Ｘ１，Ｙ１）を記憶する（ステップＴ６）。
次に、移動量（Ｘ１，Ｙ１）を前回のカメラオフセット
量（Ｘ０，Ｙ０）を加算し、新規カメラオフセット量
（Ｘ０＋Ｘ１，Ｙ０＋Ｙ１）を算出して登録する（ステ
ップＴ７）。そして、ステップＴ１からステップＴ７ま
でをステップＴ４において、「ＹＥＳ」となるまで繰り
返す。しかして、ステップＴ４にて「ＹＥＳ」が出る
と、新規カメラオフセット量（Ｘ０＋Ｘ１，Ｙ０＋Ｙ
１）に基づき、所定の塗布動作プログラムに従って、プ
リント基板２上の塗布位置に樹脂を塗布する（ステップ
Ｔ５）。すなわち、まず、プリント基板２をテレビカメ
ラ１９により撮像し、このときの認識結果に基づいて、
プリント基板２に予め設けられている基準点（Ｘｐ，Ｙ
ｐ）にテレビカメラ１９の撮像中心（光軸Ｌ）がくるよ
うに駆動機構２０を制御する。次に、カメラオフセット
量（Ｘ０＋Ｘ１，Ｙ０＋Ｙ１）に基づき、塗布動作プロ
グラムに従って、逐次、シリンジ１２を塗布位置に位置
決めした後、ディスペンサによりシリンジ１２内の樹脂
をニードル１３を介して吐出させ、プリント基板２上の
塗布位置に樹脂を塗布する。

【００３２】この動作を繰り返し行い、プリント基板２
の多数の塗布位置に対する樹脂の塗布が完了した場合、
樹脂の塗布が完了したプリント基板２をステージ１ａか
ら取り外し、次の新しいプリント基板２をステージ１ａ
にセット（手動または自動）した後、前述と同様にオフ
セットティーチングを行ってからプリント基板２に対す
る実際の樹脂の塗布動作を行うことにより、塗布位置に
正確に樹脂を塗布することができる。

【００３３】また、シリンジ１２を新しいものと交換し
た場合、ニードル１３を新しいものと交換した場合に
は、ステップＴ２に戻り、Ｚ軸駆動部９をマニュアル動
作によってＺ方向に移動してシリンジ１２を下降させ、
ニードル１３とプリント基板２とのギャップを設定した
後、プリント基板２に対する実際の樹脂の塗布動作を行
うことにより、塗布位置に正確に樹脂を塗布することが
できる。

【００３４】また、前述のようにギャップ調整およびオ
フセットティーチングを行うことにより、ニードル１３
がプリント基板２上のチップ部品３等の障害物に接触し
てニードル１３やチップ部品３の損傷を未然に防止する
ことができる。

【００３５】さらに、前記シリンジ１２内の液状樹脂は
冷媒パイプ１４の内部を循環する冷却媒体によって低温
領域（２０℃〜２６℃）の範囲で一定に保たれているた
め、液状樹脂の粘度が経時変化せず、ディスペンサによ
って加圧される圧力によってニードル１３から常に一定
量の樹脂が吐出してプリント基板２の塗布位置に一定量
の樹脂を塗布することができる。

【００３６】なお、前記実施形態においては、ニードル
１３は、その軸線方向がプリント基板２に対して垂直に
配設された状態で、樹脂が吐出するようにしているが、
これに拘束する必要はなく、ニードル１３の先端が、プ
リント基板２のチップ部品３との境界に近接して対向す
るように、ニードル１３の軸線方向を例えば、４５゜傾
斜させてもよい。この場合、ニードル１３の軸線方向が
プリント基板２に対して垂直に配設された状態で塗布す
る場合よりも、液状樹脂をプリント基板２とチップ部品
３とのギャップに浸透させることができる利点を持って
はいるが、ニードル１３の位置制御が複雑化する難点を
有している。

【００３７】さらに、前記実施形態においては、液状樹
脂を冷却するためにシリンジに冷却パイプを巻装し、冷
却媒体を流通するようにしたが、ペルチェ効果によって
冷却するようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】この発明の請求項１によれば、目的部位
に樹脂を確実に塗布することができ、また動作中にニー
ドルが被塗布部材や障害物に接触してニードルや障害物
の損傷を未然に防止することができる樹脂塗布装置を提
供できる。

【００３９】請求項２〜３によれば、液状樹脂を最適粘
度に冷却する温調手段を設けることにより、樹脂の粘度
が経時変化せず、ディスペンサによって加圧される圧力
によってニードルから常に一定量の樹脂が吐出して塗布
位置に一定量の樹脂を塗布することができる。

【００４０】請求項４によれば、目的部位に樹脂を確実
に塗布することができ、また動作中にニードルが被塗布
部材や障害物に接触してニードルや障害物の損傷を未然
に防止することができる樹脂塗布方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の樹脂の塗布装置の斜視
図。

【図２】同実施形態の樹脂塗布機構の構成図。

【図３】同実施形態のプリント基板にチップ部品が搭載
された状態の斜視図および断面図。

【図４】同実施形態の作用を示すフローチャート。

【図５】同実施形態の作用を示すフローチャート。

【図６】同実施形態のオフセットティーチングの作用説
明図。

【符号の説明】

２…プリント基板 ３…チップ部品 ５…Ｘ軸駆動部 ７…Ｙ軸駆動部 ９…Ｚ軸駆動部 １２…シリンジ １３…ニードル １９…テレビカメラ（撮像光学系）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバンプ電極を介してチップ部品が
   接続された基板上の前記チップ部品の側部位置に絶縁性
   を有する液状樹脂を塗布する樹脂塗布装置において、 前記チップ部品が接続された基板を載置するテーブル
   と、 このテーブルの前記基板を載置する面に平行な方向に移
   動自在であるとともに前記テーブルに対して交差する方
   向に移動自在に設けられたステージと、 前記ステージに搭載され且つニードルを有するとともに
   前記液状樹脂を収容して前記ニードルから前記液状樹脂
   を吐出するシリンジと、 前記ステージに前記ニードルに対して一定のオフセット
   量だけ離間した位置に設けられ前記テーブルに載置され
   ている基板を撮像する撮像光学系と、 予め設定された塗布プログラム及び前記撮像光学系によ
   る撮像結果に基づいて前記ステージを駆動し前記ニード
   ルから前記液状樹脂を所定位置に吐出させるコントロー
   ラと、 前記シリンジに収納されている前記液状樹脂を最適粘度
   にまで冷却する温調手段とを具備し、 前記コントローラは、前記オフセット量を更新させるオ
   フセット量更新手段を有し、前記オフセット量更新手段
   は、任意に形成された樹脂塗布点に向って前記撮像光学
   系を予め設定されたオフセット量だけ前記樹脂塗布点位
   置から移動させたのに基づき前記撮像光学系により撮像
   されている前記樹脂塗布点の前記撮像光学系の光軸に対
   する距離をオフセット誤差として算出し、この算出結果
   に基づいて前記オフセット量を更新することを特徴とす
   る樹脂塗布装置。
2. 【請求項２】 温調手段は、シリンジに巻装された冷却
   媒体を循環する冷却パイプであることを特徴とする請求
   項１記載の樹脂塗布装置。
3. 【請求項３】 温調手段の調節温度範囲は、２０℃〜２
   ６℃であることを特徴とする請求項１記載の樹脂塗布装
   置。
4. 【請求項４】 複数のバンプ電極を介してチップ部品が
   接続された基板上の前記チップ部品の側部位置に絶縁性
   を有する液状樹脂を塗布する樹脂塗布方法において、 前記基板上に前記ニードルから前記液状樹脂を吐出させ
   樹脂塗布点を形成する樹脂塗布点設定工程と、 この樹脂塗布点設定工程後に前記樹脂塗布点に向って前
   記撮像光学系を前記オフセット量だけ前記樹脂塗布点位
   置から移動させ前記撮像光学系の光軸を前記樹脂塗布点
   に合わせる撮像光学系位置決め工程と、 この撮像光学系位置決め工程後に前記撮像光学系により
   撮像されている前記樹脂塗布点の前記撮像光学系の光軸
   に対する距離をオフセット誤差として算出するオフセッ
   ト誤差算出工程と、 このオフセット誤差算出工程にて算出されたオフセット
   誤差に基づいて前記オフセット量を更新するオフセット
   量更新工程とを具備することを特徴とする樹脂塗布方
   法。