KR102558849B1 - 도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법 - Google Patents

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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 도포량 편차를 억제한 도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
[해결 수단] 노즐로부터, 접착재를 부착한 도포침을 꺼내는 토출 공정과, 상기의 접착재를, 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 분리 공정과, 제1 부재에 상기 접착재로 부착시키는 부착 공정을 포함하는 도포 방법을 이용한다. 접착재를 보유한 노즐과, 선단에 상기 접착재가 부착된 상태에서 상기 노즐로부터 토출하는 도포침과, 상기 도포침의 이동 속도를 제어하여 상기 선단의 접착재를 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 제어를 하는 제어부를 갖는 도포 장치를 이용한다.

Description

도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법{METHOD FOR APPLYING, APPARATUS FOR APPLYING, AND METHOD OF MANUFACTURING COMPONENT}
본 발명은, 도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 접착재를 이용한 도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 이미지 센서의 화소부를 보호하기 위해서, 커버 유리를 붙이는 것이 행해지고 있다.
도 1은, 이미지 센서인 반도체소자(4)와 보호 부재(6)의 커버 유리를 붙이는 중의 사시도이다. 반도체소자(4)와 보호 부재(6)를 붙이기 위해서, 우선 반도체소자(4)의 표면에 접착재(5)를 도포할 필요가 있다. 도 2는 접착재(5)를 도포하는 장치의 도면이다. 접착재(5)를 넣은 노즐(2)에 도포침(1)이 삽입되어 있다.
도 3은, 접착재(5)를 반도체소자(4)에 도포하고 있을 때의 도면이다. 도포침(1)을 하부로 이동시켜, 노즐(2)로부터 외부로 꺼낸다. 도포침(1)의 선단에는 접착재(5e)가 부착하고 있어, 도포침(1)을 더욱 내림으로써, 반도체소자(4)에 접착재(5e)가 전사된다. 도포침(1)은 일정한 속도로 동작시키고, 반도체소자(4)에 접착재(5e)가 전사되는 위치까지 하강시킨다. 전사시에는, 도포침(1)의 선단의 접착재(5e)와, 도포침(1)의 선단 부근의 측면(1f)에 부착하는 접착재(5f)가 동시에 전사된다.
접착재(5)의 도포 후, 도 1과 같이 보호 부재(6)를 반도체소자(4)에 접근시킨다. 이 때의 접착재(5)의 확산을, 도 4 (a)~도 4 (c)에 나타낸다. 도 4 (a)~도 4 (c)는, 반도체소자(4)와 보호 부재(6)를 붙일 때의 경시 변화를 나타내는 평면도이다.
도 4 (a)~도 4 (c)의 순으로 접착재(5)가 동심원형으로 확산된다. 보호 부재(6)는 투명하므로, 접착재(5)를 볼 수 있다.
확실히 접착하기 위해서, 보호 부재(6)의 네 모퉁이 부분에 접착재(5)를 돌릴 필요가 있다. 이를 위해서는, 반도체소자(4)의 외형으로부터 접착재(5)가 비어져 나오는 상태로 할 필요가 있기 때문에, 도포량의 편차를 고려하여, 넉넉하게 도포하는 것이 필요로 된다.
최종, 접착재(5)의 도포량이 너무 많았을 경우의 완성품을 도 5의 측면도에 나타낸다. 반도체소자(4)의 측면으로의 접착재 흘러내림(11)이나 커버 유리로의 접착재 타고 오름(10)이 발생한다. 접착재 흘러내림(11)이나 접착재 타고 오름(10)은 보호 부재(6)의 변(邊)의 중앙부에, 보다 많이 발생한다. 접착재 타고 오름(10)은, 변의 중앙이 제일 솟아오른 상태가 되고, 보호 부재(6)의 양측 코너 방향으로 적게 된다. 접착재 흘러내림(11)은, 반도체소자(4)의 변의 중앙이 제일 솟아오른 상태가 되고, 반도체소자(4)의 양측 코너 방향으로 적게 된다. 이들은 보호 부재(6)를 붙일 때, 접착재(5)가 동심원형으로 확산된 것에 의한 흔적이 되고, 다음 공정에서 불필요한 접착재 전사 등이 발생하여 품질 저하의 위험성이 있다. 도포량의 편차를 고려하여 접착재(5)를 넉넉하게 도포해 버리면, 품질이 나쁜 완성품을 많이 생산할 가능성이 높아져 버린다. 이것으로부터 도포량의 편차를 극력 억제하고, 접착재를 도포하는 양을 가능한 많이 하지 않을 필요가 있다.
도포량을 고정밀도로 제어하는 방법으로서, 특허 문헌 1의 방법이 있다. 특허 문헌 1에서는, 접착제를, 반도체소자의 한 변에 도포하여, 타변으로 확산시키는 것이다.
일본국 특허공개 2016－21736호 공보
그러나, 특허 문헌 1은, 도포량 편차를 억제하는 방법이 아니며, 여분의 공정이 필요하다.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 도포량 편차를 억제한 도포 방법과 도포 장치와 부품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 노즐로부터, 접착재를 부착한 도포침을 꺼내는 토출 공정과, 상기 접착재를, 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 분리 공정과, 제1 부재에 상기 접착재로 부착시키는 부착 공정을 포함하는 도포 방법을 이용한다.
노즐로부터, 접착재를 부착한 도포침을 꺼내는 토출 공정과, 상기 접착재를, 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 분리 공정과, 제1 부재에 상기 접착재로 부착시키는 부착 공정과, 상기 제1 부재 상의 상기 접착재 상으로부터 제2 부재를 접합하는 접합 공정을 포함하는 부품의 제조 방법을 이용한다.
접착재를 보유한 노즐과, 선단에 상기 접착재가 부착된 상태에서 상기 노즐로부터 토출하는 도포침과, 상기 도포침의 이동 속도를 제어하여 상기 선단의 접착재를 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 제어를 하는 제어부를 갖는 도포 장치를 이용한다.
본 발명의 전사 도포 장치에 의하면, 미소(微小)한 일점 전사의 도포량 편차를 저감할 수 있기 때문에, 접합 부재의 아래에 네 모퉁이까지 확실히 충전할 수 있는 접착재량을 정밀도 좋게 도포할 수 있어, 반도체칩과 접합 부재의 접착 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 접합 부재로부터의 비어져 나오는 양도 적게 되어, 다음 공정에서의 영향이 없어진다.
도 1은, 종래의 반도체소자와 커버 유리를 접착할 때의 사시도이다.
도 2는, 종래의 접착재 도포침에 의한 접착재 도포를 나타내는 도면이다.
도 3은, 종래의 접착재 도포의 전사 중 도포침과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는, (a)~(c) 종래의 반도체소자와 보호 부재를 접착할 때의 평면도이다.
도 5는, 종래의 접착재 도포 수단을 이용했을 때의 반도체소자의 측면도이다.
도 6은, (a) 실시의 형태의 실장 구조체의 정면도, (b) 실시의 형태의 실장 구조체의 평면도이다.
도 7은, 실시의 형태의 반도체 실장 구조체의 확대 측면도이다.
도 8은, 실시의 형태의 접착재 도포의 도중 정지한 도포침과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시의 형태의 접착재 도포의 도중 정지 후의 도포침과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은, 실시의 형태의 접착재 도포의 재하강한 도포침과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시의 형태의 접착재 도포의 전사 중 도포침과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는, (a) 종래의 접착재 도포 때의 동작 플로우를 나타내는 도면, (b) 실시의 형태의 접착재 도포 때의 동작 플로우를 나타내는 도면이다.
도 13은, 종래 방식과 실시의 형태의 도포량을 플롯한 그래프의 도면이다.
도 14는, (a) 종래의 도포침 선단의 위치와 시간의 관계를 나타내는 도면, (b)~(c) 실시의 형태의 도포침 선단의 위치와 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
＜구조＞
도 6 (a)는, 실시의 형태의 반도체 실장 구조체(100)의 측면도, 도 6 (b)는, 실시의 형태의 반도체 실장 구조체(100)의 평면도이다. 도 7은, 실시의 형태의 반도체 실장 구조체(100)의 확대 측면도이며, 접착재(5)의 단부를 나타내고 있다. 도 7에서는, 반도체소자(4) 상에, 보호 부재(6)가, 접착재(5)로 접착되어 있다.
반도체소자(4)는, 이미지 센서 등의 기능성 소자이다. 이 예에서는, 평면에서 볼 때, 1mm×1mm 정도의 정방형으로, 전체 형상은, 직육면체이다.
보호 부재(6)는, 이 경우, 커버 유리이다. 반도체소자(4)를 보호하는 것이다. 크기는 평면에서 볼 때, 반도체소자(4)보다 작은, 1mm×1mm 미만의 정방형이다.
접착재(5)는, 반도체소자(4)와 보호 부재(6)를 접착하는 것이다.
접착재(5)는, 반도체소자(4)와 보호 부재(6)의 사이의 중간부(5c)와, 중간부(5c)의 주변에 위치하는 주변부(5b)와, 방형의 보호 부재(6)의 측면에 타고 오른 측면부(5a)를 갖는다. 또한, 중간부(5c)는, 보호 부재(6)의 하면(접속면)에만 위치한다. 측면부(5a)는, 주변부(5b)의 정부(頂部)에 위치한다. 이 측면부(5a), 주변부(5b)가 접착재(5)의 도포량 편차에 의해서 크게 변화한다. 적어도 중간부(5c)가 완전하게 채워지는 양을 최소의 도포량으로 할 필요가 있기 때문에, 도포량 편차에 의해서 최소로 될 수 있는 양 이상을 노릴 필요가 있다. 그 때문에 도포량 편차가 크면, 측면부(5a), 주변부(5b)가 필요 이상의 양이 되어, 반도체소자(4)의 측면으로의 접착재 흘러내림(11)의 발생 요인이 된다.
실시의 형태의 반도체 실장 구조체(100)에서는, 접착재(5)의 도포량 편차를 저감할 수 있어, 반도체소자(4)의 측면으로의 접착재 흘러내림(11)의 발생을 저감할 수 있다.
이 구조는, 이하의 제조 방법으로 실현할 수 있다.
＜제조 방법＞
종래는, 도포침(1)의 하강 개시로부터 전사까지를 일정한 속도의 제어로, 접착재(5)를 도포하는 방식을 사용하고 있었다. 여기서, 일정 속도의 영역은, 도포침(1)의 움직이기 시작하는 초기, 도포침(1)이 멈추는 종기의 저속도의 영역을 제외한다.
실시의 형태에서는, 도포침(1)의 하강 동작을 속도 제어함으로써, 접착재(5)의 도포량 편차를 저감할 수 있다.
＜공정＞
도 12 (a)는, 종래의 접착재 도포 동작, 도 12 (b)는, 실시의 형태의 접착재 도포 동작이다. 종래 방식에 대하여, 실시의 형태에서는, 도포침(1)의 이동 속도를 변화시켜, 일시정지하는 제어를 하고 있다.
다음으로 상기 도포침(1)의 하강 동작을 일시정지하는 동작을 사용하여, 반도체소자(4)에 접착재(5)를 도포할 때까지의 공정을 설명한다.
(1) 충전 공정
우선, 노즐(2)에 접착재(5)를 충전하여, 접착재(5)를 보유한다. 접착재(5)는, 이 예에서는, 아크릴 수지계로 1000mPa·s 정도의 저점도의 것을 사용하였다. 도 2는, 접착재(5)를 도포하는 장치의 도면이다. 접착재(5)를 넣은 노즐(2)에 도포침(1)을 삽입하였다. 이미, 노즐(2)에 접착재(5)가 보유되어 있으면, 충전 공정은 불필요하다.
(2) 토출 공정
도 2의 상태로부터, 도포침(1)을 하방으로 이동시켜, 도포침(1)을 노즐(2) 밖으로 토출시킨다.
(3) 분리 공정
토출 공정 후, 도포침(1)의 일정한 이동 속도를 변경하고, 도중에 멈춘다. 도 8은, 도중에 정지한 도포침(1)과 접착재(5)의 관계를 나타내는 도면이다. 도포침(1)을 하방향으로 이동시키고, 노즐(2)로부터 일정한 거리 돌출한 상태에서 일단 정지시킨다. 노즐(2)로부터 밀려 나온 접착재(5)는, 도포침(1)의 선단에 부착하는 접착재(5e)와, 도포침(1)의 측면에 부착하는 접착재(5d)로 분리된다. 정지시킴으로써 접착재(5)를 분리시킨다. 또한, 도포침(1)을, 일정 속도로 이동시켜도, 접착재(5)를 분리할 수 있지만, 분리하는 장소가 편차가 좋지 않다.
이번에는, 노즐(2)의 선단으로부터 도포침(1)이 1mm 돌출한 곳에서 정지시켰다. 노즐(2)의 선단으로부터 돌출하는 도포침(1)의 길이는, 접착재(5)의 종류, 노즐(2)의 외경, 내경, 도포침(1)의 외경에 의해 변화시킬 필요가 있다.
도 9는, 실시의 형태의 접착재 도포의 도중 정지 후의 도포침(1)과 접착재(5)의 관계를 나타내는 도면이다. 도포침(1)의 정지 후, 1초 후의 상태이다. 도포침(1)의 선단면(바닥면)에 부착하는 접착재(5e)는, 도 8과 동등(보유되어 있다)하지만, 도포침(1)의 측면에 부착하는 접착재(5d)는 형상이 다르다. 접착재(5)의 점성에 의해, 도포침(1)에 밀려져 나온 힘에 반발하여 노즐(2)로 다시 되돌려져 분리됨으로써, 도포침(1)의 측면에 부착하는 접착재(5d)가 변화한다. 이 결과, 도포침(1)의 선단 부근의 측면(1f)에는 접착재(5d)는 부착되어 있지 않다.
(4) 도포 공정
분리 공정 후, 재차, 도포침(1)을 이동시킨다. 도 10은 실시의 형태의 접착재 도포의 재하강한 도포침(1)과 접착재의 관계를 나타내는 도면이다. 도포침(1)을 재하강해도 도포침(1)의 선단 부근의 측면(1f)에는 접착재(5d)가 부착되어 있지 않은 상태가 계속된다.
도 11은, 실시의 형태의 접착재 도포의 전사 중의 도포침(1)과 접착재(5)의 관계를 나타내는 도면이다. 반도체소자(4)로의 접착재 도포는, 도포침(1)의 선단부만 전사된다. 도포침(1)의 측면에 부착한 접착재(5d)가 전사의 대상이 되지 않기 때문에, 도포되는 접착재(5)의 양은, 편차가 적게 안정된다.
일시정지의 시간은, 0.5초~5.0초의 범위가 바람직하다. 그것보다 긴 시간이어도 되지만, 생산성을 생각하면, 5초 이하가 바람직하다.
정지하는 장소, 또는, 도포침(1)의 속도를 느리게 하는 장소, 또는, 분리 공정의 장소는, 노즐(2)로부터 1mm~2mm 정도, 3mm 미만 떨어진 곳이다. 노즐(2)로부터의 거리가 너무 길(3mm)면, 노즐(2)측에 다 끌어 들이지 못한 접착재(5)가, 도포침(1) 측면에 쌓이고, 도포량이 안정되지 않는다.
일시정지가 아니어도, 어느 지점으로부터 속도를 떨어뜨림으로써 동일한 효과를 기대할 수 있다. 도 14 (a)는, 종래의 도포침 선단의 위치와 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 14 (b)~도 14 (c)는, 실시의 형태의 도포침 선단의 위치와 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 14 (b)에서는, 도중에 정지시키고 있다. 도 14 (c)에서는, 정지는 시키고 있지 않지만, 도중에 속도를 느리게 하고 있다. 예를 들면, 노즐(2)로부터, 1mm/초로 도포침(1)이 토출하고, 노즐(2)로부터 1mm 떨어진 곳으로부터, 0.11mm/초로 5초 나아가고, 그 후, 1mm/초로 도포침(1)을 이동시켜도, 일시정지와 동일한 결과이다. 도중에 단계적으로 이동 속도를 변화시키는 것이 좋다. 정지, 또는, 속도를 느리게 하는 것은 1개소만 있으면 된다. 전체적으로 완만한 변화보다, 불연속적인 변화가 바람직하다.
또한, 도포침(1)의 속도를 느리게 하는(도포침(1)을 일단 멈추는) 것은, 초기, 종기를 제외한다. 즉, 도포침(1)이 노즐(2)로부터 나온 직후의 초기와, 도포침(1)이, 대상물의 반도체소자(4)에 가까워지고, 접착재(5)를 도포하는 전후의 종기를 제외한다.
(5) 접합 공정
접착재(5)가 도포된 후, 반도체소자(4)와 보호 부재(6)가, 합체된다. 그 후, 접착재(5)가 경화된다.
＜실험＞
도 13은 종래 방식과 실시의 형태의 방식으로 각각 접착재의 도포를 실시하고, 도포량을 플롯한 결과이다. 이하의 조건에서 실시하였다.
접착제：아크릴 수지계 1000mPa·s 정도
노즐 내경：φ800μm
도포침의 속도：1.75mm/초
도포침의 지름：φ400μm
일시정지시킨 위치：노즐로부터 1mm 돌출한 위치
일시정지 시간：1초
종래 방식은 일시정지 없으며, 그 외는 같은 조건이다.
도포량의 편차가 큰폭으로 저감될 수 있어, 종래 방식의 3σ=0.22에 대해서, 실시의 형태에서는 3σ=0.06이 되었다. 적어도, 이번 실시의 형태에서는, 3σ이, 0.20 이하가 된다. 바람직하게는, 0.10 이하가 된다.
이상과 같이, 종래의 도포침 전사에 의한 도포 방법에 대해서, 도포침의 하강 동작을 일시정지함으로써, 도포침 측면의 접착재 부착을 없앨 수 있고, 도포량 편차 저감하는 것이 가능해진다.
(전체적으로)
접착재로서는, 땜납 페이스트, 접합재를 넓게 포함한다.
반도체소자(4) 대신에, 제1 부재로서, 각종 디바이스로도 응용할 수 있다. 보호 부재(6) 대신에, 제2 부재로서, 커버 유리 이외에, 각종 보호 부재, 다른 디바이스도 이용할 수 있다.
도포침(1)의 제어 등 장치에서의 제어는, 도 3의 제어부(12)에서 실시한다.
본 발명의 도포 장치는, 일점 전사에 있어서 도포량의 편차를 저감할 수 있는 특징을 가지고, 품질 좋게 부재를 맞붙이는 용도로 폭넓게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 반도체 실장 방법과 반도체 실장 장치는, 반도체에 한정되지 않고, 광학 부품 등 정밀 부품에 이용될 수 있다.
1 도포침
1f 측면
2 노즐
4 반도체소자
5 접착재
5a 측면부
5b 주변부
5c 중간부
5d 접착재
5e 접착재
5f 접착재
6 보호 부재
10 접착재 타고 오름
11 접착재 흘러내림
12 제어부
100 반도체 실장 구조체

Claims (10)

  1. 노즐로부터, 접착재를 부착한 도포침을 꺼내는 토출 공정과,
    상기 접착재를, 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 분리 공정과,
    제1 부재에 상기 접착재로 부착시키는 부착 공정을 포함하고,
    상기 분리 공정은, 상기 도포침의 이동 속도를 변화시키는 공정이고,
    상기 도포침의 이동 속도의 변화는, 상기 이동 속도를 느리게 하는 것이고,
    상기 분리 공정에서는, 상기 도포침의 측면의 접착재를 상기 노즐까지 되돌리고, 상기 도포침의 선단면의 접착재를 유지하는, 도포 방법.
  2. 노즐로부터, 접착재를 부착한 도포침을 꺼내는 토출 공정과,
    상기 접착재를, 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 분리 공정과,
    제1 부재에 상기 접착재로 부착시키는 부착 공정을 포함하고,
    상기 분리 공정은, 상기 도포침의 이동 속도를 변화시키는 공정이고,
    상기 도포침의 이동 속도의 변화는, 일시정지시키는 것이고,
    상기 분리 공정에서는, 상기 도포침의 측면의 접착재를 상기 노즐까지 되돌리고, 상기 도포침의 선단면의 접착재를 유지하는, 도포 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 분리 공정은, 상기 노즐로부터 1mm 이상, 3mm 미만으로 실시되는, 도포 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 일시정지의 시간은, 0.5초 이상 5.0초 이하인, 도포 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도포 방법을 반복하여 실시하는 경우에, 상기 제1 부재에 부착하는 상기 접착재의 양의 편차의 3σ이, 0.20 이하인, 도포 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 도포 방법과,
    상기 제1 부재에 상기 접착재를 부착하는 공정과,
    상기 제1 부재 상의 상기 접착재 상으로부터 제2 부재를 접합하는 접합 공정을 포함하는 부품의 제조 방법.
  10. 접착재를 보유한 노즐과,
    선단에 상기 접착재가 부착된 상태에서 상기 노즐로부터 토출하는 도포침과,
    상기 도포침의 이동 속도를 제어하여 상기 선단의 접착재를 상기 도포침의 선단과 상기 노즐로 분리하는 제어를 하는 제어부를 갖고,
    청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 도포 방법을 실시하는 도포 장치.
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