WO2023145366A1 - 真空減圧装置並びにそれを用いたアンダーフィル充填方法及び脱泡充填方法 - Google Patents

真空減圧装置並びにそれを用いたアンダーフィル充填方法及び脱泡充填方法 Download PDF

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英樹 佐藤
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株式会社フジ機工
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum decompression device, an underfill filling method and a defoaming filling method using the same.
  • an underfill is filled between the substrate and the electronic components mounted on the substrate.
  • a liquid sealing resin is filled in the gap between the substrate and the flip chip after mounting the flip chip on the substrate via the bumps. After the periphery of the gap was sealed with the liquid sealing resin supplied around the flip chip, the air in the gap and the sealing resin was kept sealed by the sealing resin by placing under reduced pressure.
  • a liquid viscous material such as a conductive paste or an insulating resin paste.
  • voids may remain in through holes or non-through holes, and there may be voids in the filled liquid viscous material.
  • Such a resin sealing method is a vacuum stencil printing method applied to the resin sealing of electronic components mounted on a substrate, wherein a squeegee is operated in a vacuum atmosphere to push the sealing resin through the stencil holes. a step of forcing and filling a portion of the sealing resin of the excess supply layer into the stencil passage portion while forming it in layers on the stencil; removing the sealing resin of the excess supply layer remaining after the differential filling from the stencil, and then removing the stencil; It is said that it is preferable to be divided (see Patent Document 3).
  • an object of the present invention to provide a vacuum decompression device that can control the inside of a vacuum chamber from a vacuum state to a predetermined decompressed state without overshooting. .
  • an underfill filling method that fills the underfill without leaving an unfilled portion, and a conductive paste or insulation in the through hole or non-through hole without leaving an unfilled portion or bore.
  • An object of the present invention is to provide a defoaming filling method for filling charging paste, which is a flexible paste.
  • a first aspect of the present invention is a vacuum chamber having a predetermined volume, a sub-tank having a predetermined volume connected through a communication path connected to the vacuum chamber, and communicating with the sub-tank to open the sub-tank to the atmosphere.
  • a decompression adjusting device comprising an atmosphere open passage, a first opening/closing device interposed in a passage between the vacuum chamber and the sub-tank, and a second opening/closing device interposed in the atmosphere open passage; and a vacuum device connected to the vacuum chamber.
  • the vacuum chamber is provided with an atmosphere opening device including a direct opening passage for directly opening the vacuum chamber to the atmosphere and an opening/closing device interposed in the direct opening passage.
  • an atmosphere opening device including a direct opening passage for directly opening the vacuum chamber to the atmosphere and an opening/closing device interposed in the direct opening passage.
  • a third aspect of the present invention is characterized in that a plurality of lines of the decompression adjusting device are provided, each of which is connected to the vacuum chamber, and the sub-tanks of the plurality of lines of the decompression adjusting devices have different capacities.
  • a vacuum decompression device according to the first or second aspect.
  • a fourth aspect of the present invention is the vacuum decompression device according to any one of the first to third aspects, characterized in that the sub-tank of the decompression adjusting device is attached in a replaceable manner.
  • a fifth aspect of the present invention is the vacuum according to the first to fourth aspects, characterized in that at least one capacity adjusting tank that is openable and closable is connected to the sub-tank of the decompression adjusting device. decompression device.
  • a sixth aspect of the present invention is the vacuum pressure reducing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein a heating stage is provided in the vacuum chamber, and a heating device for heating the heating stage is provided. .
  • a seventh aspect of the present invention is the vacuum decompression device according to the sixth aspect, wherein the heating device for heating the heating stage is provided outside the vacuum chamber.
  • the sub-tank opens the first opening/closing device while the second opening/closing device is closed, after the sub-tank opens the second opening/closing device to make the inside atmospheric pressure.
  • the vacuum decompression device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the decompression device functions as a decompression state adjusting device for increasing the decompression state of the vacuum chamber by a predetermined pressure.
  • a ninth aspect of the present invention is the vacuum decompression device according to the eighth aspect, characterized in that the pressure increase by the decompression condition adjusting device is 2 to 15 kPa.
  • a tenth aspect of the present invention uses the vacuum decompression device of the sixth or seventh aspect, in which a semiconductor device mounted on a semiconductor substrate is coated with an underfill and placed on the heating stage of the vacuum chamber.
  • a first filling step of evacuating the vacuum chamber and heating the heating stage while defoaming the underfill and filling a predetermined gap with the underfill;
  • a second filling step of opening the first opening and closing device while the is closed to set the vacuum chamber to a predetermined reduced pressure state and performing differential pressure filling, and opening the vacuum chamber to the atmosphere to set the atmospheric pressure state. and an opening step.
  • a semiconductor device using the vacuum decompression device of the sixth or seventh aspect wherein a filling paste is vacuum-filled or printed in the via of the semiconductor device having at least a through via or a non-through via. is placed on the heating stage of the vacuum chamber, the inside of the vacuum chamber is evacuated, the heating stage is heated to defoam and fill the filling paste, and the sub-tank is set to atmospheric pressure.
  • a defoaming and filling method characterized by comprising a step of opening to the atmosphere.
  • a vacuum decompression device that can control the inside of a vacuum chamber from a vacuum state to a predetermined decompressed state without overshooting.
  • an underfill filling method that fills the underfill without leaving an unfilled part, a conductive paste in a through hole or a non-through hole without leaving an unfilled part or a bore
  • a defoaming filling method for filling charging paste which is insulating paste.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a vacuum decompression device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the effect of the vacuum decompression device according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the first mounting embodiment;
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the first mounting embodiment;
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a mounting embodiment 2;
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a vacuum decompression device according to this embodiment.
  • this vacuum decompression device comprises a vacuum chamber 1, a heating device 2 provided on the bottom surface of the vacuum chamber 1, a vacuum device 3 for evacuating the inside of the vacuum chamber 1, and the vacuum chamber 1. Equipped with an atmosphere release system 4 that opens to the atmosphere and a pressure reduction adjustment device 5 that sets the vacuum chamber 1 to a predetermined pressure reduction state. and a pressure reduction adjustment system 7 .
  • a vacuum chamber 1 is an airtight chamber that maintains a vacuum state.
  • the heating device 2 includes a heating stage 21 provided inside the lower surface of the vacuum chamber 1, and a heater 22 provided outside the vacuum chamber 1 and provided below the heating stage 21.
  • Reference numeral 22 is for heating the object to be processed 8 placed on the heating stage 21 , and the heater 22 is provided so as to be movable away from the lower portion of the heating stage 21 .
  • the vacuum device 3 includes a vacuum passage 31 having one end connected to the vacuum chamber 1 , a vacuum pump 32 connected to the other end of the vacuum passage 31 , and interposed between the vacuum chamber 1 and the vacuum pump 32 . and an open/close valve 33 that
  • the atmosphere release system 4 includes an atmosphere release passage 41 having one end connected to the vacuum chamber 1 and the other end open to the atmosphere, and an open/close valve 42 interposed in the atmosphere release passage 41. .
  • the first pressure reduction adjustment system 6 is connected to a connecting passage 61 branched from the other end of a connecting passage 51 one end of which is connected to the vacuum chamber 1, and to the end of the connecting passage 61 opposite to the branch side.
  • a second opening/closing valve 65 interposed in the middle of the air release passage 63 .
  • the second pressure reduction adjustment system 7 is connected to a connecting passage 71 branched from the other end of the connecting passage 51, one end of which is connected to the vacuum chamber 1, and the end of the connecting passage 71 opposite to the branch side. a second sub-tank 72; an atmosphere release passage 73 having one end connected to the second sub-tank 72 and the other end open to the atmosphere; , and a second opening/closing valve 75 interposed in the middle of the air release passage 73 .
  • connection passages 61 and 71 are provided via connection passages 61 and 71 branched from the connection passage 51.
  • the connection passages 61 and 71 are connected to the vacuum chamber 1, respectively. It may be provided so as to communicate with it.
  • connection passages 51 , 61 , 71 and the atmosphere release passages 63 , 73 of the pressure reduction adjustment device 5 including the first pressure reduction adjustment system 6 and the second pressure reduction adjustment system 7 are narrower than the vacuum passage 31 and the atmosphere release passage 41 . is used. This is because only a smaller volume of air than the air flowing through the vacuum passage 31 and the air opening passage 41 flows.
  • the vacuum decompression device described above is used, for example, as follows. First, the opening/closing valves 42, 64, and 74 are closed, and the vacuum pump 32 is operated with the opening/closing valve 33 opened, thereby evacuating the inside of the vacuum chamber 1 to a vacuum state.
  • the vacuum state refers to a pressure of, for example, 10 kPa or less, preferably about 0.1 to 5 kPa.
  • the second on-off valve 65 of the first pressure reduction adjustment system 6 is closed, and then the first on-off valve is closed. 64 is opened to allow communication between the first sub-tank 62 and the vacuum chamber 1, the air in the first sub-tank 62 is introduced into the vacuum chamber 1, and the inside of the vacuum chamber 1 is brought into a predetermined decompressed state.
  • the pressure in the vacuum chamber 1 at this time is determined by the vacuum state in the vacuum chamber 1, the vacuum chamber 1, the first sub-tank 62, and the capacity.
  • the volume of the vacuum chamber 1 is V 0
  • the volume of the first sub-tank 62 is V 1
  • V 1 /V 0 4.2%
  • the reduced pressure state after introducing air into the first sub-tank 62 increases by 4.0 kPa. Therefore, if the initial vacuum state of the vacuum chamber 1 is 2.3 kPa, it is adjusted to 6.3 kPa.
  • the capacities of the first sub-tank 62 and the second sub-tank 72 are each regulated to a predetermined capacity.
  • These first sub-tank 62 and second sub-tank 72 define the amount of air to be introduced into the vacuum chamber 1 in a vacuum state.
  • the capacities of the vacuum chamber 1 and the first sub-tank 62 and the pressures of the respective pressures determine the reduced pressure state in the vacuum chamber 1 after introduction. is univocally defined.
  • the capacity ratio of the first sub-tank 62 and the second sub-tank 72 to the vacuum chamber 1 should be determined depending on how much the reduced pressure state after the reduced pressure adjustment is defined.
  • the capacity of the first sub-tank 62 or the second sub-tank 72 may be made variable in order to obtain the required reduced pressure state.
  • first sub-tank 62 or the second sub-tank 72 may have a replaceable structure and be replaceable with sub-tanks of other capacities.
  • one or more auxiliary tanks can be connected to the first sub-tank 62 or the second sub-tank 72 via a connection passage that can be opened and closed, and the capacity of the sub-tank can be changed by changing the connection state as necessary. can also be changed.
  • the first sub-tank 62 or the second sub-tank 72 functions as a decompression adjusting device, and can increase the decompression state of the vacuum chamber 1 by a predetermined pressure.
  • the reduced pressure state adjustment by such a reduced pressure state adjustment device may be repeated multiple times, and the increased pressure due to the multiple reduced pressure state adjustments does not need to be constant.
  • the pressure reduction state may be adjusted by alternately using the first pressure reduction adjustment system 6 and the second pressure reduction adjustment system 7 .
  • the pressure increase by such a reduced pressure condition adjusting device is 2 to 15 kPa, preferably 2 to 10 kPa, more preferably 3 to 8 kPa per time.
  • the vacuum decompression device of the present invention there is a feature that overshoot does not occur when the decompression state in the vacuum chamber 1 is adjusted by the decompression state adjusting device.
  • the overshoot means that, when a predetermined target depressurized state is to be achieved, if an attempt is made to directly introduce atmospheric air into the vacuum chamber using a precisely adjustable electromagnetic valve, there will be an instantaneous overshoot immediately before reaching the predetermined depressurized state. It means that the pressure is higher than the predetermined reduced pressure state.
  • the air in the atmosphere is not introduced directly into the vacuum chamber 1, but the first sub-tank 62 or the second sub-tank 72, which is at atmospheric pressure but is isolated from the atmosphere, is evacuated. Since it is connected to the chamber 1 and a completely defined amount of air is introduced into the interior of the vacuum chamber 1 in a vacuum state, there is no fear of overshooting.
  • FIG. 2(a) shows an example of pressure changes in the vacuum chamber 1 when the vacuum decompression device of the present invention is used.
  • Step S1 is a vacuuming step in which the vacuum pump 32 is operated with the opening/closing valves 42, 64, and 74 closed and the opening/closing valve 33 opened. In this step S1, evacuation is started, and the pressure in the vacuum chamber 1 becomes a vacuum state from P0 to P1.
  • step S2 after opening the second on-off valve 75 of the second pressure reduction adjustment system 7 to bring the inside of the second sub-tank 72 into the atmospheric pressure state, the first on-off valve 74 is opened with the second on-off valve 75 closed.
  • This is a decompression state adjustment step in which the second sub-tank 72 and the vacuum chamber 1 are communicated with each other by opening the second sub-tank 72 and the air in the second sub-tank 72 is introduced into the vacuum chamber 1 to bring the inside of the vacuum chamber 1 into a predetermined decompression state.
  • the pressure in the vacuum chamber 1 rises from P1 to P2, but the pressure does not rise above P2 for a moment. That is, no overshoot occurs.
  • step S3 after opening the second on-off valve 65 of the first pressure reduction adjustment system 6 to bring the inside of the first sub-tank 62 into the atmospheric pressure state, the second on-off valve 65 is closed and the first on-off valve is opened. 64 is opened to allow communication between the first sub-tank 62 and the vacuum chamber 1, and the air in the first sub-tank 62 is introduced into the vacuum chamber 1 to bring the inside of the vacuum chamber 1 into a predetermined decompressed state. .
  • the pressure in the vacuum chamber 1 rises from P2 to P3, but the pressure does not rise above P3 for a moment. That is, no overshoot occurs.
  • Step S4 is an atmospheric release step, in which the opening/closing valve 42 of the atmospheric release system 4 is opened to open the vacuum chamber 1 to the atmosphere, whereby the pressure in the vacuum chamber 1 rises to P0.
  • FIG. 2(b) shows that in the vacuum decompression device of the present invention, the atmosphere release system 4 is used without using the first decompression adjustment system 6 and the second decompression adjustment system 7, and a small amount of air is introduced into the vacuum chamber 1 in a vacuum state. is introduced to adjust the reduced pressure state.
  • the pressure P1 is similarly vacuumed, but in the decompression state adjustment process S12, an overshoot momentarily rises to P3 before reaching the predetermined pressure P2. This overshoot always occurs even when the opening/closing valve 42 is an electromagnetic valve capable of highly fine adjustment.
  • a semiconductor-mounted component as shown in the cross-sectional view and plan view of FIGS. 3(a) and 3(b) is prepared.
  • This semiconductor-mounted component is obtained by mounting a semiconductor component 200 having solder bump terminals 201 on a semiconductor substrate 100 having wiring 101 and recesses 102. The gap between the semiconductor substrate 100 and the semiconductor component 200 is and the recess 102 is filled with underfill.
  • the underfill 300 is applied around the semiconductor component 200 and placed on the heating stage 21 of the vacuum chamber 1 .
  • the inside of the vacuum chamber 1 is brought into a vacuum state. That is, with the opening/closing valves 42, 64, and 74 closed and the opening/closing valve 33 opened, the vacuum pump 32 is operated to draw a vacuum.
  • the heater 22 is operated to heat the heating stage 21 .
  • the underfill 300 is heated and its viscosity is lowered, and the gap between the solder bump terminals 201 between the semiconductor substrate 100 and the semiconductor component 200 is filled by capillary action (Fig. 4(b)). )). In this manner, the underfill 300 enters fine gaps due to the capillary action, but does not fill the relatively large gaps in the recesses 102 .
  • a depressurization state adjustment step is performed in which the second sub-tank 72 and the vacuum chamber 1 are communicated with each other and the air in the second sub-tank 72 is introduced into the vacuum chamber 1 to bring the interior of the vacuum chamber 1 into a predetermined depressurized state.
  • the gap in the recess 102 is maintained in a vacuum state, but the surrounding environment is in a predetermined decompressed state, so the gap in the recess 102 is gradually filled with the underfill 300 due to the differential pressure (Fig. 4).
  • the heater 22 is kept on.
  • this reduced pressure state adjustment step may be repeated a plurality of times.
  • the opening/closing valve 42 of the atmosphere opening system 4 is opened to perform an atmosphere opening step in which the vacuum chamber 1 is exposed to the atmosphere. (Fig. 4(d)).
  • the semiconductor component 200 coated with the underfill 300 was placed on the heating stage 21, but the semiconductor component coated with the underfill 300 only on two sides can be similarly filled. can do.
  • a semiconductor mounting substrate 400 is prepared by filling a plurality of through vias 401 with a filling paste 500 using a printing device or a filling device, and placed on the heating stage 21 of the vacuum chamber 1. do.
  • the base of the through via 401 of the semiconductor mounting substrate 400 is blocked by the adhesive layer-attached film 402 and is substantially a non-through via.
  • the paste 500 is not completely filled, or air is entrained, and voids 600 are included inside.
  • the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated and the heating stage 21 is heated in the same manner as in the above-described embodiment.
  • the void 600 in the through via 401 is in a vacuum state, and then the filling paste 500 that serves as the lid of the through via 401 is leveled (FIG. 5B).
  • the first on-off valve 74 is opened with the second on-off valve 75 closed.
  • the second sub-tank 72 and the vacuum chamber 1 are communicated, and the air in the second sub-tank 72 is introduced into the vacuum chamber 1 to bring the inside of the vacuum chamber 1 into a predetermined decompressed state.
  • the space 600 is maintained in a vacuum state, but the surrounding environment is in a predetermined decompressed state, so the filling paste 500 is gradually filled in the space 600 due to the differential pressure (FIG. 5(c)).
  • the heater 22 is kept on.
  • this reduced pressure state adjustment step may be repeated a plurality of times.
  • the opening/closing valve 42 of the atmosphere opening system 4 is opened to perform the atmosphere opening step of opening the vacuum chamber 1 to the atmosphere. (Fig. 5(d)).
  • the semiconductor mounting substrate 400 in which filling paste is filled in substantially non-penetrating vias is treated, but it is of course applicable to semiconductor components in which substrate cutouts are mounted on concave portions.
  • the void 600 inside the vacuum-printed through via is not in a vacuum state, but is filled with air, it may not be removed by normal processing.
  • the voids can be removed by repeatedly performing the above step a plurality of times or increasing the pressure in the pressure reduction state adjustment step.

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Abstract

所定容量の真空チャンバと、前記真空チャンバに接続される連通路を介して接続される所定容量のサブタンクと、前記サブタンクに連通され、当該サブタンクを大気に開放する大気開放通路と、前記真空チャンバと前記サブタンクとの間の通路に介装される第１開閉装置と、前記大気開放通路に介装される第２開閉装置とを具備する、減圧調整装置と、前記真空チャンバに接続される真空装置と、を具備する。

Description

真空減圧装置並びにそれを用いたアンダーフィル充填方法及び脱泡充填方法
　本発明は、真空減圧装置並びにそれを用いたアンダーフィル充填方法及び脱泡充填方法に関する。
　従来、電子部品の製造のフリップチップ実装においては、基板と、該基板上に搭載された電子部品との間にアンダーフィルが充填される。かかるアンダーフィルの充填方法としては、基板上にフリップチップをバンプを介して搭載した後に、上記基板とフリップチップとの間の間隙内に液状封止樹脂を充填する電子部品の製造方法において、上記間隙の周囲を、上記フリップチップの周りに供給した液状封止樹脂により密封した後に、減圧下に置くことにより、上記間隙内並びに封止樹脂中の空気を該封止樹脂による密封状態を保持した状態のままで外部に吸引排出し同時に上記間隙内を真空となし、しかる後に上記減圧を解くことにより、間隙内真空にもとづき、上記封止樹脂を上記間隙内に強制的に吸引充填する手法が提案されている（特許文献１）。
　このようなアンダーフィル充填においては、未充填部のない製品とするために、電極のピッチを均一にすることや電極の配置をできるだけ均一にするという制限があり、近年、電子部品の複雑化などにより、未充填が回避できないという問題がある。
　また、多層回路基板のスルーホールやビアホールなどの貫通孔、又はブラインドスルーホールやブラインドビアホールなどの非貫通孔に、導電性ペーストや絶縁性樹脂ペースト等の液状粘性材料を充填する方法が知られている。このような充填方法として、液状粘性材料を真空雰囲気下で回路基板上に孔版印刷した後、真空雰囲気の真空度を低下せしめるか若しくは真空雰囲気を通常の大気圧雰囲気にせしめて差圧充填を行う充填方法が提案されている（特許文献２参照）。
　このような充填方法によって充填した場合にも、貫通孔や非貫通孔の中に空隙が残存する場合があり、また、充填された液状粘性材料内ボイドが存在する場合があるという問題がある。
　さらに、従来より、真空孔版印刷手段を適用して電子部品素子の樹脂封止を行う方法が提案されている。かかる樹脂封止法は、基板上に搭載の電子部品素子の樹脂封止に適用される真空孔版印刷方法であって、真空雰囲気下に於いてスキージの作動をして封止樹脂を孔版通孔部内に、封止樹脂の過剰供給層を孔版上に層状に形成しながら押し込み充填する工程、過剰供給層の封止樹脂の一部を気圧差により孔版通孔部内に押し込み充填する工程、及び気圧差充填後に残る過剰供給層の封止樹脂を孔版上から取り除き、その後、孔版を離脱する工程、を含んでいる、というものであり、気圧差充填が、少なくとも３０torrの気圧差のもとに行われるのが好ましいというものである（特許文献３参照）。
　このような樹脂封止法では、真空雰囲気下から気圧差充填を行う気圧差まで圧力を上昇させる際に、いかに精密に調整しても、所定の気圧差で停止する直前に、一瞬だけ所定の気圧差より常圧に近い状態になるオーバーシュートが生じてしまい、オーバーシュートによって高圧になった部分には、気圧差充填で封止樹脂が充填されず、空隙が残るという問題がある。
特開平８－２６４５８７号公報 特開平１１－２９８１３８号公報 特開２０００－２１６５２６号公報
　本発明は、上述した課題に鑑み、真空チャンバ内を真空状態から所定の減圧状態に制御する際に、オーバーシュートすることなく所定の減圧状態に制御できる真空減圧装置を提供することを目的とする。また、かかる真空減圧装置を用い、未充填部を残すことなくアンダーフィルの充填を行うアンダーフィル充填方法、未充填部やボアが残存することなく、貫通孔や非貫通孔に導電性ペーストや絶縁性ペーストである充電ペーストを充填する脱泡充填方法を提供することを目的とする。
　前記目的を達成する本発明は以下のとおりである。
　本発明の第１の態様は、所定容量の真空チャンバと、前記真空チャンバに接続される連通路を介して接続される所定容量のサブタンクと、前記サブタンクに連通され、当該サブタンクを大気に開放する大気開放通路と、前記真空チャンバと前記サブタンクとの間の通路に介装される第１開閉装置と、前記大気開放通路に介装される第２開閉装置とを具備する、減圧調整装置と、前記真空チャンバに接続される真空装置と、を具備することを特徴とする真空減圧装置。
　本発明の第２の態様は、前記真空チャンバには、当該真空チャンバを直接大気に開放する直接開放通路と、当該直接開放通路に介装される開閉装置とを具備する大気開放装置が設けられていることを特徴とする第１の態様の真空減圧装置。
　本発明の第３の態様は、前記減圧調整装置が複数系統設けられ、それぞれが前記真空チャンバに接続され、これら複数系統の前記減圧調整装置の前記サブタンクは、それぞれ容量が異なることを特徴とする第１又は２の態様の真空減圧装置。
　本発明の第４の態様は、前記減圧調整装置の前記サブタンクは、交換可能に取り付けられていることを特徴とする第１～３の態様の真空減圧装置。
　本発明の第５の態様は、前記減圧調整装置の前記サブタンクには、開閉可能に接続された少なくとも１つの容量調整用タンクが連結されていることを特徴とする第１～４の態様の真空減圧装置。
　本発明の第６の態様は、前記真空チャンバ内には、加熱ステージが設けられ、前記加熱ステージを加熱する加熱装置が設けられていることを特徴とする第１～５の態様の真空減圧装置。
　本発明の第７の態様は、前記加熱ステージを加熱する加熱装置は、前記真空チャンバの外側に設けられていることを特徴とする第６の態様の真空減圧装置。
　本発明の第８の態様は、前記サブタンクは、前記第２開閉装置を開として内部を大気圧とした後、前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にすることで、前記真空チャンバの減圧状態を所定圧だけ上昇する減圧状態調整装置として機能することを特徴とする第１～７の態様の真空減圧装置。
　本発明の第９の態様は、前記減圧状態調整装置による圧力上昇が、２～１５ｋＰａであることを特徴とする第８の態様の真空減圧装置。
　本発明の第１０の態様は、第６又は７の態様の真空減圧装置を用い、半導体基板に実装した半導体装置の周囲にアンダーフィルを塗布したものを前記真空チャンバの前記加熱ステージ上に載置し、前記真空チャンバ内を真空状態にし、前記加熱ステージを加熱しながら前記アンダーフィルを脱泡すると共に所定の隙間に充填する第１充填工程と、前記サブタンクを大気圧状態として前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にして前記真空チャンバを所定の減圧状態にして差圧充填する第２充填工程と、前記真空チャンバを大気に開放して大気圧状態とする大気開放工程とを具備することを特徴とするアンダーフィル充填方法。
　本発明の第１１の態様は、第６又は７の態様の真空減圧装置を用い、少なくとも貫通ビア又は非貫通ビアであるビアを有する半導体装置の前記ビアに充填ペーストを真空充填又は印刷した半導体装置を前記真空チャンバの前記加熱ステージ上に載置し、前記真空チャンバ内を真空状態にし、前記加熱ステージを加熱して前記充填ペーストを脱泡すると共に充填する充填工程と前記サブタンクを大気圧状態として前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にして前記真空チャンバを所定の減圧状態にして脱泡する脱泡工程と、前記真空チャンバを大気に開放して大気圧状態とする大気開放工程とを具備することを特徴とする脱泡充填方法。
　以上説明したように、本発明によると、真空チャンバ内を真空状態から所定の減圧状態に制御する際に、オーバーシュートすることなく所定の減圧状態に制御できる真空減圧装置を提供することができる。また、かかる真空減圧装置を用いることにより、未充填部を残すことなくアンダーフィルの充填を行うアンダーフィル充填方法、未充填部やボアが残存することなく、貫通孔や非貫通孔に導電性ペーストや絶縁性ペーストである充電ペーストを充填する脱泡充填方法を提供することができる。
実施形態１に係る真空減圧装置の概略構成を示す説明図である。 実施形態１に係る真空減圧装置の効果を説明する説明図である。 実装実施形態１を説明する説明図である。 実装実施形態１を説明する説明図である。 実装実施形態２を説明する説明図である。
　以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（実施形態１）
　図１には、本実施形態に係る真空減圧装置の概略構成を示す。
　図示するように、この真空減圧装置は、真空チャンバ１と、真空チャンバ１の下面に設けられた加熱装置２と、前記真空チャンバ１の内部を真空状態にする真空装置３と、真空チャンバ１を大気に開放する大気開放系統４と、真空チャンバ１を所定の減圧状態とする減圧調整装置５とを具備し、本実施形態では、減圧調整装置５は、第１減圧調整系統６と、第２減圧調整系統７とからなる。
　真空チャンバ１は、真空状態を保持する気密なチャンバである。
　加熱装置２は、真空チャンバ１の下面の内部に設けられた加熱ステージ２１と、真空チャンバ１の外側に設けられて、加熱ステージ２１の下部に設けられた加熱ヒータ２２とを具備する、加熱ヒータ２２は、加熱ステージ２１の上に載置される被処理体８を加熱するためのものであり、加熱ヒータ２２は、加熱ステージ２１の下部から離れる方向に移動可能に設けられている。
　真空装置３は、真空チャンバ１に一端部が接続される真空通路３１と、真空通路３１の他端部に接続される真空ポンプ３２と、真空チャンバ１と真空ポンプ３２との間に介装される開閉バルブ３３とを具備する。
　大気開放系統４は、真空チャンバ１に一端部が接続されて他端部が大気に開放されている大気開放通路４１と、大気開放通路４１の途中に介装される開閉バルブ４２とを具備する。
　第１減圧調整系統６は、真空チャンバ１に一端部が接続された連結通路５１の他端部から分岐した連結通路６１と、連結通路６１の分岐側とは反対側の端部に接続される第１サブタンク６２と、この第１サブタンク６２に一端部が接続されて他端部が大気に開放されている大気開放通路６３と、連結通路６１の途中に介装される第１開閉バルブ６４と、大気開放通路６３の途中に介装される第２開閉バルブ６５とを具備する。
　第２減圧調整系統７は、真空チャンバ１に一端部が接続された連結通路５１の他端部から分岐した連結通路７１と、連結通路７１の分岐側とは反対側の端部に接続される第２サブタンク７２と、この第２サブタンク７２に一端部が接続されて他端部が大気に開放されている大気開放通路７３と、連結通路７１の途中に介装される第１開閉バルブ７４と、大気開放通路７３の途中に介装される第２開閉バルブ７５とを具備する。
　ここで、第１減圧調整系統６と第２減圧調整系統７とは、連結通路５１から分岐した連結通路６１、７１を介して設けられているが、連結通路６１、７１をそれぞれ真空チャンバ１に連通するように設けられてもよい。
　なお、第１減圧調整系統６及び第２減圧調整系統７を含む減圧調整装置５の連結通路５１、６１、７１、及び大気開放通路６３、７３は、真空通路３１や大気開放通路４１より細い管を用いている。真空通路３１や大気開放通路４１に流れる空気より小さな容量の空気しか流通しないからである。
　以上説明した真空減圧装置は、例えば、以下のように使用する。
　まず、開閉バルブ４２、６４、７４を閉にし、開閉バルブ３３を開にした状態で真空ポンプ３２を動作させることにより、真空チャンバ１内を真空状態とする。
　ここで、真空状態とは、例えば、１０ｋＰａ以下、好ましくは、０．１～５ｋＰａ程度の圧力をいう。
　この状態で、例えば、第１減圧調整系統６の第２開閉バルブ６５を開として第１サブタンク６２内を大気圧状態とした後、第２開閉バルブ６５を閉とし、この後、第１開閉バルブ６４を開として第１サブタンク６２と真空チャンバ１とを連通し、第１サブタンク６２内の空気を真空チャンバ１内に導入し、真空チャンバ１内を所定の減圧状態とする。
　このときの真空チャンバ１内の圧力は、真空チャンバ１内の真空状態、真空チャンバ１と第１サブタンク６２と容量で決定する。
　例えば、真空チャンバ１の容量をＶ０、第１サブタンク６２の容量をＶ１とし、Ｖ１／Ｖ０＝４．２％とすると、第１サブタンク６２内の空気を導入した後の減圧状態は、４．０ｋＰａ上昇する。よって、最初の真空チャンバ１の真空状態が２．３ｋＰａとすると、６．３ｋＰａに調整される。
　また、第２サブタンク７２の容量をＶ２とし、Ｖ２／Ｖ０＝７．２％とすると、第２サブタンク７２内の空気を導入した後の減圧状態は、６．７ｋＰａ上昇する。よって、最初の真空チャンバ１の真空状態が２．３ｋＰａとすると、９．０ｋＰａに調整される。
　このように、第１サブタンク６２と第２サブタンク７２の容量は、それぞれ所定容量に規定されている。これらの第１サブタンク６２、第２サブタンク７２は、真空状態の真空チャンバ１の内部に導入する空気量を規定するものである。大気圧状態の第１サブタンク６２内の空気を真空状態の真空チャンバ１内に導入すると、真空チャンバ１と第１サブタンク６２の容量と、それぞれの圧力により、導入後の真空チャンバ１内の減圧状態が一義的に規定される。
　よって、減圧調製後の減圧状態をどの程度に規定するかで、第１サブタンク６２、第２サブタンク７２の真空チャンバ１に対する容量比を決定すればよい。
　本実施形態では、容量の異なる第１サブタンク６２と、第２サブタンク７２とをそれぞれ具備する第１減圧調整系統６と、第２減圧調整系統７とを設けることで、減圧調整後の減圧状態を複数段階に調整できる。それぞれ単独で開放した場合は上述したとおりであるが、第１減圧調整系統６と、第２減圧調整系統７とを両方使用すると、４．０＋６．７＝１０．７ｋＰａ上昇した減圧状態にすることができる。
　よって、必要な減圧状態を得るために、第１サブタンク６２又は第２サブタンク７２の容量を可変とするようにしてもよい。
　例えば、第１サブタンク６２又は第２サブタンク７２を交換可能な構造とし、他の容量のサブタンクと交換可能としてもよい。
　また、第１サブタンク６２又は第２サブタンク７２に補助タンク１つ又は２つ以上を、開閉可能な連結通路を介して連結しておき、必要に応じて連結状態を変更することで、サブタンクの容量を変更できるようにすることもできる。
　このように、第１サブタンク６２又は第２サブタンク７２は、減圧調整装置として機能し、真空チャンバ１の減圧状態を所定圧だけ上昇させることができる。
　また、このような減圧状態調整装置による減圧状態調整は、複数回繰り返して行ってもよく、また、複数回の減圧状態の調整による上昇圧力は、一定である必要はなく、例えば、上述した第１減圧調整系統６と第２減圧調整系統７とを交代で使用して減圧状態を調整してもよい。
　このような減圧状態調整装置による圧力上昇は、１回当たり、２～１５ｋＰａ、好ましくは、２～１０ｋＰａ、さらに好ましくは、３～８ｋＰａである。
　本発明の真空減圧装置によれば、減圧状態調整装置により真空チャンバ１内の減圧状態を調整する際に、オーバーシュートしないという特徴がある。ここで、オーバーシュートとは、目標とする所定の減圧状態とする場合、精密に調節可能な電磁バルブを用いて大気を真空チャンバに直接導入しようとすると、所定の減圧状態となる直前に、一瞬だけ所定の減圧状態よりも高い圧力の状態になることをいう。
　本発明の真空減圧装置を用いると、大気中の空気を直接、真空チャンバ１に導入するのではなく、大気圧ではあるが、大気とは隔離された第１サブタンク６２又は第２サブタンク７２を真空チャンバ１と接続し、完全に規定量の空気を真空状態の真空チャンバ１の内部に導入するので、オーバーシュートが生じる虞はない。
　ここで、本発明の真空減圧装置を用いた場合の真空チャンバ１内の圧力変化の一例を図２（ａ）に示す。工程Ｓ１は、開閉バルブ４２、６４、７４を閉にし、開閉バルブ３３を開にした状態で真空ポンプ３２を動作させる真空引き工程である。この工程Ｓ１では、真空引きが開始され、真空チャンバ１内の圧力がＰ０からＰ１の真空状態になる。
　工程Ｓ２は、第２減圧調整系統７の第２開閉バルブ７５を開として第２サブタンク７２内を大気圧状態とした後、第２開閉バルブ７５を閉とした状態で、第１開閉バルブ７４を開として第２サブタンク７２と真空チャンバ１とを連通し、第２サブタンク７２内の空気を真空チャンバ１内に導入して真空チャンバ１内を所定の減圧状態とする減圧状態調整工程である。この工程Ｓ２では、真空チャンバ１内の圧力は、Ｐ１からＰ２に上昇するが、Ｐ２より高い圧力となることは一瞬もない。すなわち、オーバーシュートは生じない。
　また、工程Ｓ３は、第１減圧調整系統６の第２開閉バルブ６５を開として第１サブタンク６２内を大気圧状態とした後、第２開閉バルブ６５を閉とした状態で、第１開閉バルブ６４を開として第１サブタンク６２と真空チャンバ１とを連通し、第１サブタンク６２内の空気を真空チャンバ１内に導入して真空チャンバ１内を所定の減圧状態とする減圧状態調整工程である。この工程Ｓ３では、真空チャンバ１内の圧力は、Ｐ２からＰ３に上昇するが、Ｐ３より高い圧力となることは一瞬もない。すなわち、オーバーシュートは生じない。
　工程Ｓ４は、大気開放工程であり、大気開放系統４の開閉バルブ４２を開として真空チャンバ１を大気に開放する工程であり、これにより、真空チャンバ１内の圧力はＰ０に上昇する。
　図２（ｂ）は、本発明の真空減圧装置において、第１減圧調整系統６、第２減圧調整系統７を用いないで、大気開放系統４を用いて真空状態の真空チャンバ１に微量の空気を導入して減圧状態を調整する場合を示している。真空引き工程Ｓ１１では、同様に圧力Ｐ１の真空状態となるが、減圧状態調整工程Ｓ１２では、所定の圧力Ｐ２となる前に一瞬だけＰ３まで上昇するオーバーシュートが生じる。このオーバーシュートは、開閉バルブ４２を高度に微調整できる電磁バルブとしても必ず発生してしまう。
（実装実施形態１）
　以下、上述した実施形態の真空減圧装置を用いた実装方法の一例を例示する。
　まず、図３（ａ）、（ｂ）の断面図及び平面図に示すような半導体実装部品を用意する。この半導体実装部品は、配線１０１と凹部１０２とを具備する半導体基板１００上に、はんだバンプ端子２０１を具備する半導体部品２００を実装したものであり、半導体基板１００と半導体部品２００との間の隙間と凹部１０２内にアンダーフィルを充填するものである。
　次に、図４（ａ）に示すように、アンダーフィル３００を半導体部品２００の周囲に塗布したものを、真空チャンバ１の加熱ステージ２１上に載置する。
　この状態で、真空チャンバ１内を真空状態とする。すなわち、開閉バルブ４２、６４、７４を閉にし、開閉バルブ３３を開にした状態で真空ポンプ３２を動作させて真空引きをし、真空チャンバ１が真空状態となった後、加熱装置２の加熱ヒータ２２を動作させ、加熱ステージ２１を加熱する。これにより、アンダーフィル３００は、加熱されて粘度が低下し、毛細現象で、半導体基板１００と半導体部品２００との間の隙間のはんだバンプ端子２０１の間の隙間に充填される（図４（ｂ））。このように、アンダーフィル３００は、毛細現象により微細な隙間に入っていくが、相対的に大きな凹部１０２内の隙間には充填されない。
　次いで、第２減圧調整系統７の第２開閉バルブ７５を開として第２サブタンク７２内を大気圧状態とした後、第２開閉バルブ７５を閉とした状態で、第１開閉バルブ７４を開として第２サブタンク７２と真空チャンバ１とを連通し、第２サブタンク７２内の空気を真空チャンバ１内に導入して真空チャンバ１内を所定の減圧状態とする減圧状態調整工程を実施する。これにより、凹部１０２内の隙間は真空状態が保たれるが、周囲の環境は所定の減圧状態となるので、差圧によりアンダーフィル３００が凹部１０２内の隙間に徐々に充填される（図4（ｃ））。この工程でも、加熱ヒータ２２はオン状態としておく。また、この減圧状態調整工程は、複数回繰り返し行ってもよい。
　因みに、その際、先に説明したオーバーシュートが生じると、凹部１０２内に空気が入り込んでしまうので、差圧充填が行われなくなる。
　最後に、大気開放系統４の開閉バルブ４２を開として真空チャンバ１を大気に開放する大気開放工程を実施し、半導体実装部品を取り出した後、アンダーフィル３００を硬化し、アンダーフィル硬化物３０１とする（図４（ｄ））。
　以上説明した例では、アンダーフィル３００を半導体部品２００の周囲に塗布したものを加熱ステージ２１上に載置したが、アンダーフィル３００を２辺だけ塗布した状態の半導体部品に対しても同様に充填することができる。
　さらに、真空印刷装置などで、アンダーフィルを塗布して充填したが、未充填部やボイドが存在する半導体部品を処理対象とし、未充填部やボイドの除去を行うようにすることもできる。
（実装実施形態２）
　まず、図５（ａ）に示すように、複数の貫通ビア４０１に充填ペースト５００を印刷装置や充填装置により充填した半導体実装用基板４００を準備し、真空チャンバ１の加熱ステージ２１上に載置する。このような半導体実装用基板４００の貫通ビア４０１は粘着剤層付フィルム４０２によって底辺が塞がれて実質的に非貫通ビアとなっているので、貫通ビア４０１の直径が微小になればなるほど充填ペースト５００が全体に充填されず、又は空気を巻き込み、内部に空隙６００が包含される可能性が高い。
　次に、真空チャンバ１内を上述した実施形態と同様に真空状態にすると共に加熱ステージ２１を加熱する。この状態では、貫通ビア４０１内の空隙６００が真空状態となって、その後、貫通ビア４０１の蓋となる充填ペースト５００がレベリングされる（図５（ｂ））。
　次に、第２減圧調整系統７の第２開閉バルブ７５を開として第２サブタンク７２内を大気圧状態とした後、第２開閉バルブ７５を閉とした状態で、第１開閉バルブ７４を開として第２サブタンク７２と真空チャンバ１とを連通し、第２サブタンク７２内の空気を真空チャンバ１内に導入して真空チャンバ１内を所定の減圧状態とする減圧状態調整工程を実施する。これにより、空隙６００内は真空状態が保たれるが、周囲の環境は所定の減圧状態となるので、差圧により充填ペースト５００が空隙６００内に徐々に充填される（図５（ｃ））。この工程でも、加熱ヒータ２２はオン状態としておく。また、この減圧状態調整工程は、複数回繰り返し行ってもよい。
　因みに、その際、先に説明したオーバーシュートが生じると、空隙６００内に空気が入り込んでしまうので、差圧充填が行われなくなる。
　最後に、大気開放系統４の開閉バルブ４２を開として真空チャンバ１を大気に開放する大気開放工程を実施し、半導体実装部品を取り出した後、充填ペースト５００を硬化し、充填ペースト硬化物５０１とする（図５（ｄ））。
　本実施形態では、実質的な非貫通ビアに充填ペーストを充填した半導体実装用基板４００を処理したが、基板くり抜き部を凹部上に実装した半導体部品に適用できることは勿論である。
　また、真空印刷した貫通ビアの内部の空隙６００が真空ではなく、空気が入った状態の場合には、通常の処理では除去できない場合もあるが、この場合には、減圧状態調整工程を連続的に複数回繰り返し行ったり、減圧状態調整工程での昇圧を大きめに行ったりすることで、空隙を除去することができる。
　　１　真空チャンバ
　　２　加熱装置
　　３　真空装置
　　４　大気開放系統
　　５　減圧調整装置
　　６　第１減圧調整系統
　　７　第２減圧調整系統
　２１　加熱ステージ
　２２　加熱ヒータ
　３１　真空通路
　３２　真空ポンプ
　３３　開閉バルブ
　４１　大気開放通路
　４２　開閉バルブ
　５１　連結通路
　６１　連結通路
　６２　第１サブタンク
　６３　大気開放通路
　６４　第１開閉バルブ
　６５　第２開閉バルブ
　７１　連結通路
　７２　第２サブタンク
　７３　大気開放通路
　７４　第１開閉バルブ
　７５　第２開閉バルブ
 
 

Claims (11)

  1. 　所定容量の真空チャンバと、
    　前記真空チャンバに接続される連通路を介して接続される所定容量のサブタンクと、前記サブタンクに連通され、当該サブタンクを大気に開放する大気開放通路と、前記真空チャンバと前記サブタンクとの間の通路に介装される第１開閉装置と、前記大気開放通路に介装される第２開閉装置とを具備する、減圧調整装置と、
    　前記真空チャンバに接続される真空装置と、
    を具備することを特徴とする真空減圧装置。
  2. 　前記真空チャンバには、当該真空チャンバを直接大気に開放する直接開放通路と、当該直接開放通路に介装される開閉装置とを具備する大気開放装置が設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の真空減圧装置。
  3. 　前記減圧調整装置が複数系統設けられ、それぞれが前記真空チャンバに接続され、これら複数系統の前記減圧調整装置の前記サブタンクは、それぞれ容量が異なる
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空減圧装置。
  4. 　前記減圧調整装置の前記サブタンクは、交換可能に取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の真空減圧装置。
  5. 　前記減圧調整装置の前記サブタンクには、開閉可能に接続された少なくとも１つの容量調整用タンクが連結されている
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の真空減圧装置。
  6. 　前記真空チャンバ内には、加熱ステージが設けられ、
    　前記加熱ステージを加熱する加熱装置が設けられている
    ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の真空減圧装置。
  7. 　前記加熱ステージを加熱する加熱装置は、前記真空チャンバの外側に設けられている
    ことを特徴とする請求項６記載の真空減圧装置。
  8. 　前記サブタンクは、前記第２開閉装置を開として内部を大気圧とした後、前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にすることで、前記真空チャンバの減圧状態を所定圧だけ上昇する減圧状態調整装置として機能する
    ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の真空減圧装置。
  9. 　前記減圧状態調整装置による圧力上昇が、２～１５ｋＰａである
    ことを特徴とする請求項８に記載の真空減圧装置。
  10. 　請求項６又は７に記載の真空減圧装置を用い、
    　半導体基板に実装した半導体装置の周囲にアンダーフィルを塗布したものを前記真空チャンバの前記加熱ステージ上に載置し、
    　前記真空チャンバ内を真空状態にし、前記加熱ステージを加熱しながら前記アンダーフィルを脱泡すると共に所定の隙間に充填する第１充填工程と、
    　前記サブタンクを大気圧状態として前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にして前記真空チャンバを所定の減圧状態にして差圧充填する第２充填工程と、
    　前記真空チャンバを大気に開放して大気圧状態とする大気開放工程と
    を具備することを特徴とするアンダーフィル充填方法。
  11. 　請求項６又は７に記載の真空減圧装置を用い、
    　少なくとも貫通ビア又は非貫通ビアであるビアを有する半導体装置の前記ビアに充填ペーストを真空充填又は印刷した半導体装置を前記真空チャンバの前記加熱ステージ上に載置し、
    　前記真空チャンバ内を真空状態にし、前記加熱ステージを加熱して前記充填ペーストを脱泡すると共に充填する充填工程と、
    　前記サブタンクを大気圧状態として前記第２開閉装置を閉とした状態で前記第１開閉装置を開にして前記真空チャンバを所定の減圧状態にして脱泡する脱泡工程と、
    　前記真空チャンバを大気に開放して大気圧状態とする大気開放工程と
    を具備することを特徴とする脱泡充填方法。
     
     
     
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