WO2000029128A1 - Procede de formation d'une pate - Google Patents

Description

明

ペース卜の形成方法

技術分野

本発明は、 ペーストなどの液体材料を、 金属片などの表面へ均一に塗 布する方法に関するものである。

本発明において、 「ペースト」 とは、 被着面に線状に置くことができ る程度の粘度を有する接着剤、 塗料などの液体材料をいう。 熱硬化性の 導電性樹脂が例示される。

本発明において、 「被着体」 とは、 上記のペーストを置く被着面を有 する物体をいう。 リードフレームが例示される。

背景技術

半導体の製造工程などに用いられる導通ペース卜は、 リ一ドフレーム と呼ばれる金属製の短冊片の所定位置に点形状で塗布されている。

半導体素子が大型化するにつれ、 多点ノズルを用いて大量のペースト を一度に塗布する方式を採ってきたが、 この方式では半導体チップを所 定位置に搭載する際に、 半導体チップ裏面とリードフレームの間に気泡 を巻き込みやすく、 ノズル外径や配置等に種々の工夫をしているものの. 画期的な解決には至つ

発明の開示 従来の方法においては、 気泡の巻き込みを起こすと、 ペーストを乾燥 工程させることで、 気泡が膨張してしまい半導体素子を破壊するといつ た不具合を生じる。 また、 多点ノズルは半導体素子のサイズや、 リード フレームの形状に合わせて、 その都度、 設計、 製作しなければならない という不都合があった。

本発明は、 こうした多数のノズルを所望の描画形状に並べ点状塗布を 行う従来の方法に比べて、 全く液量のばらつきがなく、 しかも液体材料 の上に半導体チップなどの接着体を貼り合わせる作業において、 気泡の 卷き込みを起こすことが皆無となるペース卜の形成方法を提供しょうと するものである。 本発明は、 上記従来法の問題点を解決するためのペース卜の形成方法 であって、 被着体上に線状のペーストの描画線で描画形状を形成するこ とを特徴としている。 上記の本発明の方法においては、 ノズル、 ペース ト、 ペーストを貯留する容器およびペースト供給手段を用いて、 被着体 上にペーストで線状に描画しており、 したがって本発明は、 ノズル、 ぺ 一スト、 ペーストを貯留する容器およびペースト供給手段を用いて、 被 着体上に線状のペーストの描画線で描画形状を形成するペース卜の形成 方法である。

ノズルからペーストを連続的に吐出させて行っており、 したがって本 発明は、 被着体上に、 ノズルから連続的に吐出させた線状のペーストの 描画線で描画形状を形成するペース卜の形成方法である。

より詳細には本発明は、 ノズル、 ペースト、 ペーストを貯留する容器 およびペース卜供給手段を用いて、 被着体上にノズルから連続的に吐出 させた線状のペース卜の描画線で描画形状を形成するペース卜の形成方 法である。 この方法において、 被着体、 ノズル、 あるいはペーストの何 れかに移動作用を与えて描画を行っており、 ノズル、 ペースト、 ペース トを貯留する容器およびべ一スト供給手段を用い、 被着体、 ノズル、 あ るいはペース卜の何れかに移動作用を与えて、 被着体上にノズルから連 続的に吐出させた線状のペーストの描画線で描画形状を形成するペース 卜の形成方法である。 上記の方法において、 被着体はリードフレームであり、 ペース卜はダ ィボンディング用接着剤である。

本発明のダイボンディング用接着剤の形成方法は、 リ一ドフレーム上 に線状のダイボンディング用接着剤の描画線で描画形状を形成すること を特徴としている。 本発明は、 ノズル、 ダイボンディング用接着剤、 ダ ィボンディング用接着剤を貯留する容器およびダイボンディング用接着 剤供給手段を用いて、 リードフレームに線状のダイボンディング用接着 剤の描画線で描画形状を形成するダイボンディング用接着剤の形成方法 である。

本発明は、 リードフレーム上に、 ノズルから連続的に吐出させた線状 のダイボンディング用接着剤の描画線で描画形状を形成するダイボンデ ィング用接着剤の形成方法である。

本発明は、 ノズル、 ダイボンディング用接着剤、 ダイボンディング用 接着剤を貯留する容器およびダイボンディング用接着剤供給手段を用い て、 リードフレーム上にノズルから連続的に吐出させた線状のダイボン ディング用接着剤の描画線で描画形状を形成するダイボンディング用接 着剤の形成方法である。 ノズル、 ダイボンディング用接着剤、 ダイボン ディング用接着剤を貯留する容器およびダイボンディング用接着剤供給 手段を用い、 リードフレーム、 ノズル、 あるいはダイボンディング用接 着剤の何れかに移動作用を与えて、 リードフレーム上にノズルから連続 的に吐出させた線状のダイボンディング用接着剤の描画線で描画形状を 形成するダイボンディング用接着剤

の形成方法である。 本発明の方法で描く描画形状の態様について説明する。

代表的な描画形状は、 複数の線分で構成される図形である。 ここで 「線分」 とは、 描画線で構成する描画形状の線状体の部分を指している < 描画形状が例えば十字の場合、 4つの線分で構成される図形である。 好 ましい描画形状の態様は放射状の図形である。 本発明の方法が適用され る例えば半導体素子の製造における、 半導体チップのセラミックパッケ ージ （P K G ) へのダイボンディングにおいて、 塗布された接着剤の形 状が放射状の図形であると、 そのうえにのせられた半導体チップに均等 な力を印加し P K Gに密着させたとき、 半導体チップ ·サイズが大きく ても、 被着面への接着剤のまわりがよく、 半導体チップと P K Gとのボ ンデイングが良好となるからである。 描画形状は、 閉じた形状を含む図形であることができる。 複数の線分 で構成される描画形状において、 少なくとも一つの線分を描画線 2本で 形成することが好ましい。 この描画線 2本は描画線を往復させて形成す ることが好ましい。 すなわち、 少なくとも一つの線分をノズル、 被着体、 あるいはペース卜の往復動作を行うことで形成する。 上記のようにして 形成する線分の複数個で一つの描画形状、 すなわち一つの図形を形作る ことができる。 その場合、 一つの線分を一つの始点および終点で描くこ とができる、 あるいは複数の線分を一つの始点および終点で描くことが できる。 すなわち、 一つの描画形状を描画線の始点および終点の総数が 線分の数以下となるよう形成する。 描画形状はその端点でない部分に描 画線の始点および終点がくるように形成することが好ましい。 塗布され た接着剤の図形の端点でない部分に描画線の始点および終点がくるよう に形成すると、 すなわちペースト描画の始点と終点が中央付近に配置さ れることになり、 半導体チップをのせて均等な力を印加したとき、 接着 剤は外周に向かって極めて均一に広がり気泡を巻き込むことがないから である。 また、 描画形状は曲折数が最も少なくなるように形成すること が好ましい。 ペーストの描画線で描画形状を形成する手段は、 ノズル、 ペースト、 ペーストを貯留する容器およびペース卜供給手段からなり、 ペーストを 貯留する容器からのペーストをノズルから定量吐出する装置であって、 本発明の方法を実現できるものであれば特に制限がないが、 リードフレ ームなどに微小な線画を高速度に高精度に描く必要があり、 本発明者が 発明し別途特許出願した液体定量吐出装置を用いることが好ましい。 液体定量吐出装置は、 例えば、 液体貯留容器、 液体貯留容器内の液体 の直接的もしくは間接的な加圧手段、 液体貯留容器に連通して吐出口を 機械的に開閉する吐出バルブ、 吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する 圧力センサ、 および圧力センサからの信号に基づいて加圧手段の作動を コントロールする制御手段を備える装置である。 この装置では、 加圧手 段への圧力信号および加圧時間信号に基づいて、 液体貯留容器内の液体 を、 圧力信号に応じた圧力に、 加圧時間信号に応じた時間加圧するとと もに、 加圧手段の作動とタイミングを合わせて吐出バルブを開放して、 その吐出口から液体を吐出することで、 タイムラグなしに吐出を開始す ることができる。 ここで、 加圧手段による液体の加圧時間が所定の時間 に達し、 これによつて液体の吐出量が所定量に達したときは、 吐出バル ブの機械的な閉止を、 加圧手段の作動停止とタイミングを合わせて行う。 D 吐出バルブはこの閉止によって、 吐出口を物理的に閉止されることから、 すぐれた液切れ性をもたらすとともに、 その後の液体の不足の洩出を完 全に防止することができる。 このようにして一回の吐出を終えた後は、 圧力センサをもって吐出近 傍部分の液体圧力を検出するとともに、 この時の圧力信号を制御手段へ 入力する。 制御手段はこの信号に基づいて、 吐出口近傍部分の残圧を、 予め定めた特定値とするべく、 加圧手段をもって液圧の増加もしくは減 少をもたらす。 なおここで、 検出液圧が上記特定値と一致するときは、 加圧手段の再作動が不要であることはもちろんである。

吐出終了後の吐出口近傍部分、 ひいては、 液体流路の内圧を、 このよ うに、 常に一定値として流路条件の変動を除去した場合には、 次回の定 量吐出に際して、 液体の加圧力、 加圧時間等を、 不確定要素を考慮する ことなく決定することができ、 また、 高精度の定量吐出を行うことがで きる。 液体の一回の吐出が、 液体の線状塗布等のように、 比較的長い時 間にわたって継続される場合には、 その吐出の途中においても圧力セン サによる圧力検出を行ない、 この検出結果に基いて、 加圧手段による液 体加圧力をコントロールすることが好ましい。

このような装置において、 好ましくは、 吐出バルブを二一ドルバルブ とする。 ニードルそれ自体は、 十分小型化できるので、 たとえば、 1 0 0〜2 0 0 k g f / c m²程度の高圧下にても、 比較的小さな駆動力によ つて、 円滑にかつ迅速に開閉変位することができ、 従って、 吐出の終了 時の液切れ性を高め、 また、 吐出の開始時のタイムラグをより有効に除 去することができる。

しかも、 駆動力が小さくて済むこととの関連において、 吐出バルブの 全体を小型化することもできる。 そして、 より好ましくは、 前記ニード ルバルブに、 液体圧力補償ピストンを設ける。

これによれば、 液体圧力補償ビストンの進退変位をもって液体流路、 なかでも吐出およびその近傍部分の圧力変動に、 より簡単かつ迅速に、 しかも的確に対処することができる。 たとえば、 ニードルバルブが開放 作動させるときは、 吐出口近傍部分に占める二一ドルの体積が減少し、 逆に、 ニードルバルブを閉止作動させるときはニードルの占有体積が増 加することになるので、 前者の場合には、 液体圧力補償ピストンを進出 変位させることで、 吐出近傍部分の液圧の低下を防止することができ、 また後者の場合には、 そのピストンを後退変位させることで、 液圧の増 加を防止することができる。

従って、 この液体圧力補償ピストンは、 吐出の終了後における液体残 圧を、 予め定めた特性値とするために、 前記加圧手段とともに、 または、 それに代えて適用することもできる。

さらに、 このような装置において、 ワークに対して吐出ノズルを移動 させる必要がある場合には、 その吐出ノズルを、 たとえば直角座標型、 即ち三次元方向へのマニピュレータの制御を加圧手段の制御および吐出 バルブの制御に同期させて制御することがさらに好ましい。 ノズル、 被着体、 あるいはペースト自身を移動させて連続的に描画を 行うため、 多数のノズルを所望の描画形状に並べ点状塗布を行った場合 に比べて、 全く液量のばらつきがない。

被着体上に線状のペース卜の描画線で描画形状を形成することができ るので、 すなわち一つの図形をいわゆる一筆書きの方法で描くことがで きるので、 高速度に高精度の図形が仕上がる。

描画する形状をプログラムすればよく、 交換作業なしに所望のペース 卜描画に切り換えることが容易である。 任意形状の描画形状、 すなわち任意形状の図形を描くことが可能であ り、 半導体チップなどの接着体を貼り合わせる作業において、 被着面へ のペース卜のまわりがよく、 接着体と被着体とのボンディングが良好と なる図形、 すなわち気泡を巻き込むことがなく、 接着後の接着体側面へ のペース卜のはみ出し量が均一になる図形に描くことができる。

特に、 一つの描画形状ごとに一つの始点および終点で任意の形状に描 くことができ、 また、 図形の端点でない部分に描画線の始点および終点 がくるように形成するができ、 ペース卜の盛り上がった点の位置および 数を制御できるため、 半導体チップなどの接着体を貼り合わせる作業に おいて、 該図形を構成するペース卜は、 被着面全体に、 かつ、 外周面に 押し出されるように拡散する。

図面の簡単な説明

第 1図は、 ノズルの軌跡に従ってリードフレーム上に線状のペースト が順次描画されて行く本発明の一実施例を模式的に示す図面である。 第

2図は、 本発明の方法で十字状の図形が描かれたリードフレームを示す 図面である。 第 3図 （A ) は、 十字状の図形の描画手順を説明する図面 である。 第 3図 （B ) は、 描画線幅よりも細径のノズルを用いて、 描画 の端点部にて吐出しながら折り返しを行って十字状の図形を描く手順を 説明する図面である。 第 4図 （A ) は、 本発明の方法で形成したペース 卜のうえに半導体素子をのせる工程、 第 4図 （B ) は、 均等な力を印加 し半導体素子を密着させる工程を示した図面である。 第 5図は、 従来例 において、 （A ) 複数のノズルを用いて行った点状塗布、 （B ) 接着後 の半導体チップ側面へのペース卜のはみ出し、 および （C ) 接着した中 央付近に巻き込んだ気泡を示す図面である。 第 6図は、 本発明の方法に よって、 （A ) ノズルを用いて行った線状塗布、 （B ) 接着後の半導体 チップ側面へのペーストの均一なはみ出し、 および （C ) 接着した中央 付近に巻き込んだ気泡がないことを示す図面である。 第 7図は、 本発明 の方法によって、 容易に制作可能なペース卜形状を示す図面である。

発明を実施するための最良の形態

本願発明の詳細を実施例で説明する。 本願発明はこれら実施例によつ て何ら限定されるものではない。 実施例 1

本実施例では、 ノズルを X Y Z方向へ移動させる方式とし、 ノズル下 方にペーストを被着する材料 （以下リードフレーム） を配置した。 他の 方式としては、 リードフレームを X Y Zに移動させる方法、 ノズルのみ Z方向に移動し、 リードフレームを X Y方向に移動させる方法、 或いは ノズルから吐出されたペースト自身に外部から応力を印加し、 リードフ レーム上で X Y方向に描画させる方式のいずれでも良い。

ペース卜が貯留された容器の先端にはノズルが接続されている。 図示 をしない供給手段によって、 ノズルからペーストが吐出される。

第 1図のようにリードフレームは、 ノズル下方に配置、 固定されてい る。

ノズルが下降し、 ペース卜が吐出されると同時にノズルが X Y方向へ 移動する。 第 2図のように、 ノズルの軌跡に従ってリードフレーム上に は線状のペース卜が順次描画されて行く。

ノズルをどのような順序で移動させるかは、 図示しない移動制御部に 予め設定したシーケンス · プログラムによって決定される。 実際の描画手順を図によって説明する。

第 3図 （A ) 、 および第 3図 （B ) は、 十字に描画を行う場合を示し ている。 描画の端点、 すなわち先端部分に始点ゃ終点を配置すると、 そ の位置でペーストの吐出を開始、 或いは終了することになる。 この場合, 先端部には余剰のペーストが集まって同一の線幅を維持することができ なくなる。

第 3図 （A ) 、 および第 3図 （B ) は実際の描画線幅よりも細径のノ ズルを用いて、 描画の端点部にて吐出しながら折り返しを行った例で、 こうすることにより先端部での余剰ペーストをなくすことができる。 このようにして塗布されたペース卜をリ一ドフレームの側面から見る と、 第 4図 （A) のようになる。 実際にはペースト周辺部よりも中央部 の方が、 余剰ペーストの作用で若干高くなつている。

第 4図 （A) 、 および第 4図 （B ) は半導体素子を接着する工程を示 したものであるが、 この様にペースト描画の始点と終点を中央付近に配 置することにより、 先端部では問題があった余剰ペース卜が、 接着工程 において半導体素子裏面の中央付近に先にペース卜が付着し、 次第に周 辺へ広がる作用を持っため、 接着後のペーストの形状を極めて均一にす ることができる。 一方、 複数のノズルを用いて点状塗布を行った例が第 5図 （A) であ る。 上記と同じ様に接着作業を行うと、 第 5図 （B ) の様に半導体素子 外周の広がり方にばらつきを生じる。 しかも致命的な問題として、 中央 部にペース卜が行き渡らない空間、 すなわち気泡を形成してしまう。

この気泡は、 ペーストを加熱乾燥して、 リードフレームと半導体素子 とを固定する工程で熱膨張を起こし、 半導体素子をその膨張時の応力に よって破壊してしまうという不具合の原因となる。

本発明の手順によって、 第 6図 （A ) のようにペース 卜を描画すると 半導体素子を接着した後のペースト形状は、 第 4図 （B ) のようになり 更に半導体素子側面のペース トの広がり方は、 第 6図 （B ) に示すよう に外周に沿って極めて均一な形状を得る。

しかもペース卜描画の始点と終点を半導体素子が接着される中央付近 に配置することによって、 気泡を巻き込むことがないため、 前記不具合 を起こすことがない。 また、 半導体素子は必ずしも正方形とは限らない。

複数ノズルによる点状塗布では、 従来、 半導体素子形状に合わせたノ ズル配置としその都度工具を用いてノズルを交換していたが、 本発明に よれば、 描画する形状をプログラムすれば良く、 交換作業なしに所望の ペースト描画に切り換えることも、 また極めて容易である。

第 7図に上記切り換えによって、 容易に制作可能なペース卜形状を示 した。

産業上の利用可能性

高速度に高精度の図形を描くことができ、 半導体チップなどが被着面 に対し押圧されることによって、 該図形を構成するべ一ストは、 被着面 全体に、 かつ、 外周面に押し出されるように拡散し、 接着面に気泡を巻 き込むことなく被着面全体に均一にペーストがまわりこむため、 均一な 製品が高速度で得られ、 気泡に基づく不良品の発生を極力なくすること ができる。

Claims

請 求 の 範 囲

I . 被着体上に線状のペース卜の描画線で描画形状を形成するペース 卜の形成方法。

2 . ノズル、 ペースト、 ペーストを貯留する容器およびペースト供給 手段を用いて、 被着体上にペース卜で線状に描画する請求項 1のペース 卜の形成方法。

3 . ノズルからペース卜を連続的に吐出させて行う請求項 1または 2 のペース卜の形成方法。

4 . 被着体、 ノズル、 あるいはペーストの何れかに移動作用を与えて 描画を行う請求項 2または 3のペース卜の形成方法。

5 . 被着体がリードフレームであり、 ペーストがダイボンディング用 接着剤である請求項 1ないし 4のいずれかのペース卜の形成方法。

6 . 描画形状が複数の線分で構成される図形である請求項 1ないし 5 のいずれかのペース卜の形成方法。

7 . 描画形状が放射状の図形である請求項 6のペース卜の形成方法。

8 . 描画形状が閉じた形状を含む図形である請求項 1ないし 6のいず れかのペース卜の形成方法。

9 . 少なくとも一つの線分を描画線 2本で形成する請求項 6ないし 8 のいずれかのペース卜の形成方法。

1 0 . 少なくとも一つの線分をノズル、 被着体、 あるいはペーストの 往復動作を行うことで形成する請求項 9のペース卜の形成方法。

I I . 描画形状を描画線の始点および終点の総数が線分の数以下とな るように形成する請求項 1ないし 1 0のいずれかのペーストの形成方法。

1 2 . 描画形状をその端点でない部分に描画線の始点および終点がく るように形成する請求項 1ないし 1 1のいずれかのペース卜の形成方法。

1 3 . 描画形状を曲折数が最も少なくなるように形成する請求項 1な いし 1 2のいずれかのペース 卜の形成方法。