JPH10296158A - 塗布方法、塗布装置およびダイボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイボンドペーストの所望の塗布量を確保し
て、半導体チップを所望の精度で搭載し、製品の信頼性
を向上できる塗布方法を提供する。 【解決手段】 ダイボンドペースト６を吐出するための
ノズル１７をリードフレーム２に接近させながら、ノズ
ル１７を加圧してノズル１７からダイボンドペースト６
を吐出してリードフレーム２に付着させる。次に、リー
ドフレーム２からノズル１７を引き離して、リードフレ
ーム２およびノズル１７をつないだ状態を保持しながら
ダイボンドペースト６を引き伸ばす。次に、ノズル１７
を減圧して、ノズル１７からダイボンドペースト６を吸
引して切断する。次に、さらにノズル１７をリードフレ
ーム２から引き離す。このように、ダイボンドペースト
６を塗布すれば、所望の塗布量および塗布形状を確保で
き、かつ切断までの時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを実
装するためのダイボンドペーストをリードフレームに塗
布するときなどに用いる塗布方法、塗布装置およびダイ
ボンディング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複数の半導体チップがより高密度
に実装されるようになってきており、半導体チップは小
型化され、リードフレームはそのパターンが高密度化さ
れている。これに伴って、半導体チップをリードフレー
ムに実装するときに、微量のダイボンドペーストを塗布
する技術が必要である。また、塗布するダイボンドペー
スト材料の改良によって、短時間でペースト硬化が可能
となり、製造時間が短縮されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体チップの実装の
高密度化に伴って、ダイボンドペーストを微量塗布する
ときには、塗布量を所望の値に合わせることが非常に困
難である。また、短時間で硬化するダイボンドペースト
には粘性の低いものがあり、糸引き、液だれなどが発生
することによって、塗布量にばらつきが生じやすいの
で、所望の塗布量とすることは難しい。このように所望
の塗布量を確保できない場合、たとえば塗布量が少ない
ときは、ダイボンドペーストによる接着強度が不足し、
歩留まりが低下するなど、装置の動作における信頼性が
不十分となってしまう。また、塗布量が多いときも、短
絡して導通すべきでない部分が導通するなど、動作の信
頼性に悪影響を与えることがある。

【０００４】本発明の目的は、ダイボンドペーストの所
望の塗布量を確保して、半導体チップを所望の精度で搭
載し、製品の信頼性を向上できる塗布方法、塗布装置お
よびダイボンディング方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、粘性材料を吐
出するための吐出部を基板に接近させながら、吐出部を
加圧して吐出部から粘性材料を吐出して、吐出した粘性
材料を基板に付着させる工程と、次に、基板から吐出部
を引き離して、基板および吐出部をつないだ状態を保持
しながら粘性材料を引き伸ばす工程と、次に、吐出部を
減圧して吐出部から粘性材料を吸引して切断する工程
と、次に、さらに吐出部を基板から引き離す隔離工程と
を含むことを特徴とする塗布方法である。本発明に従え
ば、吐出部を基板からある程度引き離した後に、吸引に
よって粘性材料を切断する。これによって、吐出部を引
き離すだけで粘性材料を切断する場合に比べて、切断さ
れる限界まで粘性材料を引き伸ばす必要が無いので、切
断までに要する時間のばらつきや、伸びた粘性材料の切
断位置のばらつきなどが少くなって、塗布量のばらつき
も少なくなる。また、切断位置は基板に近くなり、切断
後に塗布形状が乱れることがなくなり、糸引きや液だれ
のない整った塗布形状を実現できる。このように、粘性
材料の所望の塗布量および塗布形状を確保できる。しか
も、吸引によって切断が早まり、切断までの時間を短縮
することができる。

【０００６】また本発明は、前記基板、吐出部および粘
性材料は導電性を有し、基板および吐出部の電気的な導
通または遮断を検出しておき、導通から遮断への移行が
検出されたときに、前記隔離工程に移ることを特徴とす
る。本発明に従えば、粘性材料は基板および吐出部とと
もに導電性であるので、基板に付着した状態において、
基板と吐出部との間に介在して両者の電気的な導通を保
持する。また、吸引によって粘性材料が切断されると、
基板と吐出部とは電気的に遮断される。このような基板
と吐出部との間の電気的導通または遮断を検出してお
き、導通から遮断への移行を検知したときにタイミング
を合わせて隔離工程に移るので、誤って切断前に吐出部
が基板から離れることがなくなり、さらに確実に所望の
塗布量および塗布形状を確保できる。また、上記の導通
／遮断の検出によって、粘性材料の切断の瞬間を正確に
把握でき、切断の直後に吐出部を基板から引き離すこと
ができ、余分な時間を削減して粘性材料を能率的に塗布
することができる。

【０００７】また本発明は、導電性の基板上に導電性の
粘性材料を吐出するための導電性の吐出部と、吐出部お
よび基板をつなぐ粘性材料の連絡または切断を電気的に
検出する導通センサと、吐出部および基板の距離を制御
する距離制御手段とを備えることを特徴とする塗布装置
である。本発明に従えば、粘性材料は基板および吐出部
とともに導電性であるので、導通センサは粘性材料が基
板および吐出部をつないで連絡しているか、または切断
されているかを電気的に検出でき、切断の瞬間を正確に
把握できる。粘性材料の切断を正確に検知できれば、距
離制御手段は切断のタイミングに合わせて基板および吐
出部を引き離すことができる。このように、導通センサ
を用いてタイミングよく基板および吐出部を引き離せ
ば、粘性材料の切断は確実に吸引によってのみ実行され
るので、確実に所望の塗布量および塗布形状を確保で
き、かつ塗布時間を短縮できる。

【０００８】また本発明は、ダイボンドペーストを吐出
するための吐出部をリードフレームに接近させながら、
吐出部を加圧して吐出部からダイボンドペーストを吐出
して、吐出したダイボンドペーストをリードフレームに
付着させる工程と、次に、リードフレームから吐出部を
引き離して、リードフレームおよび吐出部をつないだ状
態を保持しながらダイボンドペーストを引き伸ばす工程
と、次に、吐出部を減圧して吐出部からダイボンドペー
ストを吸引して切断する工程と、次に、さらに吐出部を
リードフレームから引き離す工程と、次に、リードフレ
ーム上にダイボンドペーストを介して半導体チップを搭
載して、ダイボンドペーストを硬化する工程とを含むこ
とを特徴とするダイボンディング方法である。本発明に
従えば、リードフレームおよび半導体チップの間に介在
するダイボンドペーストは粘性材料の一種であり、所望
の塗布量および塗布形状で塗布されるので、半導体チッ
プはリードフレーム上に精度よく実装され、動作の信頼
性を向上することができる。しかも、吸引によって製造
時間を大幅に短縮することができる。とくに、大量の半
導体チップを実装して半導体装置を製造する場合に、実
装密度を向上することができ、かつ製造時間をさらに大
幅に短縮でき、格段に能率的となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の一実施形態
である塗布方法に用いるフレーム１を示す平面図であ
り、図１（ｂ）はその側面図であり、図１（ｃ）はその
要部拡大図である。フレーム１は、半導体チップを実装
するための土台であり、２個ずつで１セットのリードフ
レーム２，３を備える。リードフレーム２，３は、金属
などの電気伝導体から成る。リードフレーム２はその先
端に、ダイボンドによって半導体チップを搭載するため
の半導体チップ搭載部４を有する。リードフレーム３は
その先端に、半導体チップとの間をワイヤボンドによっ
て接続するための半導体チップ接続部５を有する。

【００１０】図２は図１のフレーム１への半導体チップ
の実装を段階的に示す平面図であり、図３はその側面図
である。図２（ａ），図３（ａ）は、リードフレーム
２，３を示す。まず図２（ｂ），図３（ｂ）において、
図２（ａ），図３（ａ）の半導体チップ搭載部４に後述
する塗布装置１０を用いてダイボンドペースト６を塗布
する。ダイボンドペースト６は、たとえば「住友金属鉱
山株式会社製」Ｔ３０４０Ｓであり、フレーム１全体で
の平均の塗布量は、０．００７０ｍｇ〜０．０１２０ｍ
ｇ／１ショットである。次に図２（ｃ），図３（ｃ）に
おいて、ダイボンドペースト６に半導体チップ７を搭載
して接着する。次に図２（ｄ），図３（ｄ）において、
図示しない硬化炉によってダイボンドペースト６を硬化
する。次に図２（ｅ），図３（ｅ）において、半導体チ
ップ７と半導体チップ接続部５とを金のワイヤボンド８
によって接続する。

【００１１】なお、半導体チップ搭載部４および半導体
チップ接続部５は、それぞれリードフレーム２，３の先
端の仮想的な領域でもよいし、搭載または接続が容易な
ように成型された部分であってもよいし、別の金属で形
成したものでもよい。

【００１２】図４は、図２（ｂ），図３（ｂ）でダイボ
ンドペースト６を塗布する塗布装置１０を示す図であ
る。塗布装置１０は、シリンジ１１、Ｚ軸可動部１２、
Ｚ軸モータ１３、コントローラ１４、ディスペンサ１
５、および導通センサ１６を備える。シリンジ１１は、
ダイボンドペースト６を一時溜めておく容器であり、そ
の先端にノズル１７を有する。Ｚ軸可動部１２は、シリ
ンジ１１を支持する部材であり、上下方向すなわちＺ軸
方向に可動である。Ｚ軸モータ１３は、Ｚ軸可動部１２
をＺ軸方向に駆動するモータである。ディスペンサ１５
は、シリンジ１１にパイプで接続され、空気を注入して
シリンジ１１内の圧力を上昇させたり、逆に空気を排出
してシリンジ１１内の圧力を下降させたりする。また、
ディスペンサ１５はタイマを内蔵しており、所定圧力の
持続時間を制御することができる。コントローラ１４
は、後述するような所定のタイミングチャートに従っ
て、Ｚ軸モータ１３およびディスペンサ１５を制御す
る。導通センサ１６は、フレーム１およびノズル１７に
接続され、両者がダイボンドペースト６を介して電気的
に導通しているか、または遮断しているかを検出する。

【００１３】図５は、Ｚ軸可動部１２の動作を示す図で
ある。図５（ａ）に示すように、Ｚ軸可動部１２は、ま
ず原点位置で待機する。コントローラ１４は所定のタイ
ミングチャートに従って、Ｚ軸モータ１３を駆動してＺ
軸可動部１２を原点位置から所定位置まで所定速度で移
動させる。Ｚ軸可動部１２はフレーム１上の空間を自由
に上下し、図５（ｂ）に示すように、ノズル１７がフレ
ーム１に接触する寸前の下端位置まで降下できる。

【００１４】図５に示したように移動できるノズル１７
が所定の位置に来たときに、コントローラ１４はディス
ペンサ１５を駆動して、ノズル１７の圧力を制御する。
ノズル１７を所定時間、所定圧力に加圧すると、ノズル
１７から所定量のダイボンドペースト６が吐出される。
また、一度ダイボンドペースト６を吐出したノズル１７
を所定時間、所定圧力に減圧すると、ノズル１７から所
定量のダイボンドペースト６が吸引される。このときの
加圧時間または減圧時間は、ディスペンサ１５に内蔵の
タイマによって制御される。

【００１５】図６は、導通センサ１６の動作を示す図で
ある。図６（ａ）に示すように、ダイボンドペースト６
がノズル１７およびリードフレーム２をつないでいると
き、これらには電流が流れる。また、図６（ｂ）に示す
ように、ダイボンドペースト６がノズル１７およびリー
ドフレーム２を繋いでいないとき、これらには電流が流
れない。導通センサ１６は、この電流の有無を検出する
ことによって、ダイボンドペースト６がノズル１７およ
びリードフレーム２を連絡しているかどうかを検知す
る。

【００１６】図７〜図９は比較例としてそれぞれ塗布方
法Ａ〜Ｃを段階的に示すタイミングチャートであり、図
１０は本発明の塗布方法Ｘを段階的に示すタイミングチ
ャートである。

【００１７】図７に示す塗布方法Ａでは、まず原点位置
Ｙ０に待機したノズル１７は、速度Ｖ１で下降する。ノ
ズル１７が点Ｙ１の高さにくると、ノズル１７は時間Ｔ
１の間圧力Ｐ０から圧力Ｐ１に加圧され、ダイボンドペ
ースト６が吐出される。時間Ｔ１は、ディスペンサ１５
に内蔵されたタイマによって制御される。点Ｙ２の高さ
にくると、ノズル１７は速度Ｖ２まで減速し、点Ｙ３の
高さにくると、ノズル１７は所定の時間停止する。この
間に、吐出されたダイボンドペースト６は、リードフレ
ーム２に付着する。付着後、ノズル１７は速度Ｖ３で上
昇を開始する。上昇中の点Ｙ４の高さでは、その上昇速
度Ｖ３、ダイボンドペースト６の粘性によって、ノズル
１７先端部からリードフレーム２までダイボンドペース
ト６が引き伸ばされる。さらにノズル１７が上昇した点
Ｙ５でダイボンドペースト６は切断され、ノズル１７は
点Ｙ６を通過して原点位置Ｙ０に戻る。塗布方法Ａで
は、ダイボンドペースト６が引き伸ばされる限界まで引
き伸ばされてから切断されるので、塗布量が安定せず、
塗布形状も乱れる。

【００１８】図８に示す塗布方法Ｂでは、塗布方法Ａの
タイミングチャートにおいて、点Ｙ３で停止している間
にノズル１７を時間Ｔ２の間圧力Ｐ０から圧力Ｐ２まで
減圧して、ノズル１７先端部のダイボンドペースト６を
吸引する。時間Ｔ２は、時間Ｔ１と同様にディスペンサ
１５に内蔵されたタイマによって制御される。塗布方法
Ｂでは、リードフレーム２に付着したダイボンドペース
ト６まで吸引してしまうことがあり、その場合、塗布量
が少なくなってしまう。また、吸引しても結局は限界ま
で引き伸ばされてから切断されるので、塗布方法Ａとほ
とんど変わらず、塗布量が安定せず、塗布形状も乱れ
る。

【００１９】図９に示す塗布方法Ｃでは、塗布方法Ａの
点Ｙ３で停止するまで同様な工程を行った後、ノズル１
７は速度Ｖ３に比べてゆっくりした速度Ｖ４で上昇す
る。速度Ｖ４の上昇によってダイボンドペースト６は引
き伸ばされ、その状態のままノズル１７は点Ｙ７まで上
昇して所定の時間停止する。この間に、ダイボンドペー
スト６が自然に切断される。所定の時間が経過した後、
ノズル１７を原点位置Ｙ０まで速度Ｖ３で上昇させる。
塗布方法Ｃでは、ノズル１７はダイボンドペースト６が
切断されるまで、点Ｙ７で待機するので、所望の塗布量
および塗布形状を確保できる。しかし、点Ｙ７で自然に
ダイボンドペースト６が切断されるまで待機するので、
塗布に時間がかかってしまう。

【００２０】図１０に示す塗布方法Ｘでは、塗布方法Ｃ
と同様のタイミングチャートにおいて、点Ｙ７で停止し
ている間にノズル１７を時間Ｔ２の間圧力Ｐ０から圧力
Ｐ２まで減圧して、ノズル１７先端部のダイボンドペー
スト６を吸引する。吸引によって、ダイボンドペースト
６が切断される。塗布方法Ｘでは、吸引によって、ダイ
ボンドペースト６が切断されるので、所望の塗布量およ
び塗布形状を確保でき、しかも、塗布時間が短縮され
る。

【００２１】なお、塗布方法Ｘでは図１０のタイミング
チャートの点Ｙ７において、予め定められた停止時間だ
け停止するが、その停止時間に従わずに、図４の導通セ
ンサ１６を用いて停止時間を決定してもよい。すなわ
ち、導通センサ１６によってダイボンドペースト６の切
断を検出し、コントローラ１４は切断のタイミングに合
わせて、ノズル１７を速度Ｖ３で上昇させる。このよう
に、導通センサ１６を用いれば、ダイボンドペースト６
の切断の直後に速度Ｖ３でノズル１７を上昇させること
ができる。

【００２２】また、ダイボンドペースト６の吐出を始め
る点Ｙ１は、原点位置Ｙ０および下端位置としての点Ｙ
３の間のどの位置でもよい。点Ｙ３に到達するまでに吐
出が終わっていれば、点Ｙ３での停止時間に吐出のため
の時間を使う必要がなく、塗布時間を短縮できる。ま
た、点Ｙ１よりも低く点Ｙ３よりも高い位置である点Ｙ
２で減速することによって、ノズル１７が下降する工程
を速度Ｖ１，Ｖ２の２段階にすれば、比較的速い速度Ｖ
１によって塗布時間を短縮でき、かつダイボンドペース
ト６がリードフレーム２に付着する直前には比較的遅い
速度Ｖ２とすることで、吐出したダイボンドペースト６
の形状を乱すことがない。同様に、ノズル１７をリード
フレーム２から引き離すときも、点Ｙ３および点Ｙ０と
の間の点Ｙ７で停止するときを境に、上昇速度を変え
る。すなわち、停止の前には比較的遅い速度Ｖ４でノズ
ル１７を上昇させることで、付着したダイボンドペース
ト６の形状を乱すことがなく、停止の後には比較的速い
速度Ｖ３でノズル１７を上昇させることで、塗布時間を
短縮できる。

【００２３】図１１は、ダイボンドペースト６の塗布形
状の例を示す図である。塗布方法Ｂにおいてダイボンド
ペースト６を吸引しすぎると、図１１（ａ）に示すよう
に、ダイボンドペースト６が少なくなってしまう。この
場合、半導体チップ７とリードフレーム２との接着強度
が小さく、半導体チップ７がリードフレーム２から剥が
れて動作不良を起こすことがある。図１１（ｂ）に示す
ように、ダイボンドペースト６が多すぎても、半導体チ
ップ７の表面にまでダイボンドペースト６がはい上が
り、半導体チップ７が短絡してしまうことがある。塗布
方法Ａ，Ｂではダイボンドペースト６を限界まで引き伸
ばして切断するので、図１１（ｃ），図１１（ｄ）に示
すように、多すぎるダイボンドペースト６が糸引きの状
態となって、半導体チップ搭載部４からはみ出て、半導
体チップ接続部５に接触し、短絡してしまうことがあ
る。塗布方法Ｘによれば、図１１（ｅ）に示すように、
適量のダイボンドペースト６を適当な形状に塗布でき
る。すなわち、塗布量が図１１（ａ）のように少なすぎ
ず、図１１（ｂ）のように多すぎず、また図１１
（ｃ），図１１（ｄ）のように塗布形状が乱れることも
ない。

【００２４】上述のように塗布方法Ｘでは、所望の塗布
量および塗布形状を確保でき、しかも、塗布時間が短縮
される。また、導通センサ１６を使用すると、ダイボン
ドペースト６の切断を検知できるので、切断を確実に実
行できるとともに、切断が終了すれば直ちに次の工程を
開始できるので、塗布時間が短縮される。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所望の塗
布量および塗布形状で粘性材料を塗布することができ
る。しかも、吸引によって切断が早まり、切断までの時
間を短縮することができる。

【００２６】また本発明によれば、基板と吐出部との間
が電気的な導通から遮断へ移行するタイミングに合わせ
て、吐出部を基板から高速で引き離すことができ、余分
な時間を削減して粘性材料を能率的に塗布することがで
きる。

【００２７】また本発明によれば、導通センサによって
粘性材料が切断される瞬間を正確に把握することがで
き、基板と吐出部との距離を制御するので、装置の誤動
作などが解消され、さらに確実に所望の塗布量および塗
布形状を確保できる。

【００２８】また本発明によれば、半導体チップはリー
ドフレーム上に精度よく実装され、動作の信頼性を向上
することができる。しかも、吸引によって製造時間を大
幅に短縮することができる。とくに、大量の半導体チッ
プを実装して半導体装置を製造する場合に、製造時間を
さらに大幅に短縮でき、格段に能率的となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である塗布方法に用いるフ
レーム１を示す図である。

【図２】図１のフレーム１への半導体チップの実装を段
階的に示す平面図である。

【図３】図１のフレーム１への半導体チップの実装を段
階的に示す側面図である。

【図４】図２（ｂ），図３（ｂ）のダイボンドペースト
６を塗布するための塗布装置１０を示す図である。

【図５】図４のＺ軸可動部１２の動作を示す図である。

【図６】図４の導通センサ１６の動作を示す図である。

【図７】比較例として塗布方法Ａを段階的に示すタイミ
ングチャートである。

【図８】比較例として塗布方法Ｂを段階的に示すタイミ
ングチャートである。

【図９】比較例として塗布方法Ｃを段階的に示すタイミ
ングチャートである。

【図１０】本発明の塗布方法Ｘを段階的に示すタイミン
グチャートである。

【図１１】ダイボンドペースト６の塗布形状を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ フレーム ２，３ リードフレーム ６ ダイボンドペースト １０ 塗布装置 １１ シリンジ １２ Ｚ軸可動部 １５ ディスペンサ １６ 導通センサ １７ ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘性材料を吐出するための吐出部を基板
   に接近させながら、吐出部を加圧して吐出部から粘性材
   料を吐出して、吐出した粘性材料を基板に付着させる工
   程と、 次に、基板から吐出部を引き離して、基板および吐出部
   をつないだ状態を保持しながら粘性材料を引き伸ばす工
   程と、 次に、吐出部を減圧して吐出部から粘性材料を吸引して
   切断する工程と、 次に、さらに吐出部を基板から引き離す隔離工程とを含
   むことを特徴とする塗布方法。
2. 【請求項２】 前記基板、吐出部および粘性材料は導電
   性を有し、 基板および吐出部の電気的な導通または遮断を検出して
   おき、導通から遮断への移行が検出されたときに、前記
   隔離工程に移ることを特徴とする請求項１記載の塗布方
   法。
3. 【請求項３】 導電性の基板上に導電性の粘性材料を吐
   出するための導電性の吐出部と、 吐出部および基板をつなぐ粘性材料の連絡または切断を
   電気的に検出する導通センサと、 吐出部および基板の距離を制御する距離制御手段とを備
   えることを特徴とする塗布装置。
4. 【請求項４】 ダイボンドペーストを吐出するための吐
   出部をリードフレームに接近させながら、吐出部を加圧
   して吐出部からダイボンドペーストを吐出して、吐出し
   たダイボンドペーストをリードフレームに付着させる工
   程と、 次に、リードフレームから吐出部を引き離して、リード
   フレームおよび吐出部をつないだ状態を保持しながらダ
   イボンドペーストを引き伸ばす工程と、 次に、吐出部を減圧して吐出部からダイボンドペースト
   を吸引して切断する工程と、 次に、さらに吐出部をリードフレームから引き離す工程
   と、 次に、リードフレーム上にダイボンドペーストを介して
   半導体チップを搭載して、ダイボンドペーストを硬化す
   る工程とを含むことを特徴とするダイボンディング方
   法。