JP2008114129A - 液体材料の充填方法、装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して吐出部から吐出した液体材料を充填する方法であって、ワークの外周に沿った一時停止点および非停止領域からなる塗布パターンを作成し、液体材料の吐出量の補正を、一時停止点における吐出部の停止時間を増減することにより行うことを特徴とする液体材料の充填方法、並びに、当該方法を実施するための装置およびプログラム。
【選択図】図3
Description
なお、本発明における「吐出」とは、液体材料が吐出部から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式、および、液体材料が吐出部から離間した後にワークに接触されるタイプの吐出方式を含むものである。
アンダーフィル工程は、半導体チップの外周(例えば一辺もしくは二辺)に沿って液状樹脂を塗布し、毛細管現象を利用して樹脂を半導体チップと基板との隙間に充填した後、オーブンなどで加熱して樹脂を硬化させることにより行う。
アンダーフィル工程においては、時間経過に伴う樹脂材料の粘度変化を考慮する必要がある。粘度が高くなると、材料吐出口からの吐出量が減少し、また、毛細管現象が不十分になって、適正量の材料が隙間に充填されなくなってしまうという問題があるからである。粘度変化の激しいものでは、例えば、6時間経過後、吐出量にして10%以上減ることもある。そこで、粘度の経時的変化に伴う吐出量の変化を補正する必要があった。
ジェット式ディスペンサを用いてアンダーフィル工程を実施する方法は、例えば、特開2004−344883号(特許文献1)に開示される。すなわち、特許文献1には、ジェット式ディスペンサを用いて基板上に粘性材料を吐出する方法であって、吐出すべき粘性材料の総体積および総体積の粘性材料が吐出される長さを準備すること、重量計上に複数の粘性材料液滴を塗布するよう動作させること、重量計上に塗布された複数の粘性材料液滴の重量を表すフィードバック信号を生成すること、総体積の粘性材料が長さにわたって吐出されるように、ディスペンサと基板との間の最大相対速度を求めること、を含む方法が開示されている。
第2の発明は、第1の発明において、前記塗布パターンは、一時停止点および非停止領域が交互に連続することを特徴とする。
第3の発明は、第1または2の発明において、補正前の吐出時間(T1)の間吐出した液体材料の重量(W1)を計測し、適正重量(W2)を吐出するための時間(T2)を算出し、時間(T2)と時間(T1)との差分に基づき一時停止点における吐出部の停止時間を増減することを特徴とする。
第4の発明は、第1または2の発明において、液体材料を吐出して適正重量(W2)となるまでの時間(T2)を計測し、時間(T2)と補正前の吐出時間(T1)との差分に基づき一時停止点における吐出部の停止時間を増減することを特徴とする。
第5の発明は、第3または4の発明において、吐出時間または吐出重量と粘度の関係をメモリに記憶し、液体材料交換後の工程において、吐出部の停止時間の増減値を当該メモリの記憶情報に基づき算出することを特徴とする。
第6の発明は、第3、4または5の発明において、補正を行うかを判断する許容範囲を設け、計測値が前記許容する範囲を越える場合に、一時停止点における吐出部の停止時間を調整することを特徴とする。
第7の発明は、第1ないし6のいずれかの発明において、前記塗布パターンの一時停止点が複数ある場合において、各一時停止点における吐出部の停止時間を均等に増減することを特徴とする。
第8の発明は、第1ないし7のいずれかの発明において、液体材料の経時的粘度変化に伴う吐出量の補正を行うことを特徴とする。
第9の発明は、第1ないし8のいずれかの発明において、ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワークの枚数、または基板の枚数に基づき液体材料の吐出量の補正が行われることを特徴とする。
第10の発明は、吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出する液体材料を計量する計量部と、液材を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部が、第1ないし9のいずれかの発明にかかる方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置である。
第11の発明は、吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出する液体材料を計量する計量部と、液材を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に第1ないし9のいずれかの発明にかかる方法を実施させるプログラムである。
また、塗布パターンにおいて、その塗布パターン途中の任意の場所で停止する時間を増減するので、塗布パターン全長に対して均一に塗布することに制約を受けずに、塗布パターンを自由に作成することができる。
また、一つ一つの液滴に対して補正を行う場合に比べて手順が少なくなり、計算による誤差を生じにくい。
また、塗布作業中の補正が不要であり、安定した吐出が可能である。
(1)塗布パターンの作成
一ないし複数の塗布パターンを作成し、その内の一つを選択する。例えば、図3に示すように、方形状のワークであるチップ2の一辺に沿った線であって、交互に連続する一時停止点11と非停止領域12とから構成される塗布パターンを作成する。なお、ワークは方形状のものに限定されず、円形や多角形であってもよい。
塗布パターンの全長や一時停止点11および非停止領域12の数は、チップ2と基板1との隙間を充填するのに必要となる液体材料5の重量ないしは体積などから決定する。例えば、図6のようにチップ2の一辺に対して塗布を行う場合、一つの一時停止点11の両側が非停止領域12となって一つの塗布パターンが構成される。
また、例えば、チップ2が小さい場合や歩留まりを上げたい場合(気泡巻き込みによる不良を減らしたい場合)、辺の中心付近に一点吐出したり、吐出部であるノズル13を一箇所に止めて一定時間吐出することがある。
なお、非停止領域12は線状に限定されずドット状である場合もある。
塗布に用いる液体材料について、塗布パターンと適正重量および/または適正吐出時間との関係を予めの試験により算出し、制御部のメモリに記憶する。吐出量の変化は、温度の変化により生ずる液体材料の粘度変化や吐出部のつまりおよび水頭差による影響もあるが、これらのパラメータを設定することで、吐出量の変化全般に適用することが可能となる。
また、液体材料の使用時間の限界値として、メーカーの規定するポットライフに基づいて算出した値を記憶しておくことが好ましい。
なお、後述する(4)で補正量を算出する際に、吐出重量を一定とした際の「吐出時間と粘度との関係」、吐出時間を一定とした際の「吐出重量と粘度との関係」を制御部のメモリに記憶しておくのが好ましい。同じ種類の液体材料であれば、二度目以降の作業においては、制御部に記憶したデータに基づき補正量を算出することで、補正のための吐出および測定作業は不要となるからである。
塗布パターンを補正する周期である補正周期を設定する。補正周期としては、例えば、ユーザーが入力した時間情報、チップ2ないしは基板1の枚数などを設定する。所定の時間を設定する場合は、液体材料の吐出量の変化が作業開始から許容範囲を超えると予想される時間を設定する。枚数を設定する場合は、一枚のチップ2を処理する時間ないしは一枚の基板1を処理する時間(搬入→塗布→搬出の時間)と、上記所定の時間から処理枚数を求め、設定する。
補正周期設定の際は、時間の経過や温度の変化により生ずる液体材料の粘度変化を考慮する必要があるが、以下では時間の経過に伴う粘度変化のみが生ずることを前提に説明を行うものとする。
なお、吐出部の温度調整により液体材料の粘度を制御する公知の技術を本発明に併用できることは言うまでもない。
設定された補正周期で、液体材料の粘度変化による吐出量の変化に対応するための補正量を算出する。
まず、ノズル13を重量計8の上方に移動させ、固定位置にて液体材料を吐出する。そして、重量計8の計量部へ吐出された液体材料の重量を読み取り、(2)で記憶したパラメータと対比して補正量を求める。
補正量の算出手法としては、(イ)一定時間吐出した際の重量を測定し、適正重量との差に基づいて補正量を算出する手法、(ロ)適正重量となるまでに要する吐出時間を測定し、直前の吐出時間との差に基づいて補正量を算出する手法がある。
まず、チップ2の大きさと、チップ2と基板1との間隙より、液体材料を充填するために必要な適正重量W2を算出する。次に、適正重量W2の液体材料を吐出するのに要する時間T1を算出する。
時間T1の算出方法は複数通りあるが、ここではジェット式ディスペンサにおける代表的な算出方法を2つ開示する。一つは、ノズル13から液滴を吐出するタイミングは一定であるので、そのタイミングと一滴あたりの重量をもとに適正重量W2を吐出するのに要する時間を算出するやり方であり、もう一つは、重量計8の上に適正重量W2になるまで実際に吐出を行って時間を測定するやり方である。
続いて、チップ2の大きさから、塗布パターンの全長Lを算出し、全長Lとノズル13の移動速度Vの関係から、一時停止点11の合計停止時間S1を算出する。
(イ)の場合、変化後の粘度P2で時間T1と同じ時間吐出をすると、重量計8の測定値はW1になる。そこで、時間T1と重量W1との関係から、変化後の粘度P2で適正重量W2と同じ重量を吐出するためにかかる時間T2を算出する。よって、一時停止点11の補正量S2はT2−T1となる。
(ロ)の場合、変化後の粘度P2で適正重量W2と同じ重量を吐出するのに要する時間を測定すると、吐出時間がT1からT2になる。よって、一時停止点11の補正量S2はT2−T1となる。
(4)で、吐出量の補正が必要であると判断した場合には、一時停止点11での停止時間を補正量S2の分だけ延長または短縮する。
補正量S2は、一時停止点11の数に応じて等分するのが好ましい。図6の塗布パターンの場合、一時停止点11の補正量はS2と同じであるが、例えば、図3および4の塗布パターンの場合は各一時停止点11の補正量はS2/3となる。
まず、塗布対象物であるフリップチップ実装基板10を搬送手段9によって液体材料を吐出するノズル13の下まで搬送する。
ノズル13を有するディスペンサ6は、XY駆動手段7に取り付けられており、基板10や重量計8の上へと移動可能である。また、基板10の上方でXY方向に移動しながら液体材料を塗布する動作もXY駆動手段7によって行うことができる。
塗布が終了すると、基板10は搬送手段9によって装置外へ搬出される。そして、次の基板10の搬入され、塗布作業が繰り返される。すなわち、搬入、塗布および搬出が一つのサイクルとなり、対象となる枚数の基板10への塗布が終了するまで、液体材料の塗布が繰り返される。
補正量の算出は、XY駆動手段7によりノズル13を重量計8の上に移動させ、重量計8により吐出する際に要した時間または液体材料の重量を計測することにより行う。
以下に補正量の好ましい算出方法を例示するが、補正量の算出はこれらに限定されない。なお、非停止領域12におけるノズル13の移動速度Vは一定であることを前提とする。
ノズル13から、直前の基板10に塗布パターンを形成するために要した時間T1と同じ時間だけ液体材料を吐出する(STEP11)。吐出された液体材料の重量W1を重量計8で計測する(STEP12)。塗布パターンごとに予め算出して制御部に記憶しておいた適正重量W2と計測重量W1との差を算出し(STEP13)、重量差が許容範囲を超えるか否かにより補正の必要の有無を判定する(STEP14)。STEP14で補正が必要とされた場合には、時間T1とW1との関係から、適正重量W2を吐出するために必要な時間T2を算出する(STEP15)。時間T2と時間T1から、補正量S2(T1とT2との差分)を算出する(STEP16)。一時停止点11における一時停止時間S1を補正量S2の分だけ延長または短縮して塗布パターンを補正する(STEP17)。T1の値をT2に更新する(STEP18)。
なお、変形手順としては、STEP13を省略し、補正量の算出後(STEP16の後)にSTEP14を行うようにしてもい。
ノズル13から、塗布パターンごとに予め算出して制御部に記憶しておいた適正重量W2になるまで液体材料を吐出し(STEP21)、吐出に要した時間T2を計測する(STEP22)。直前の基板10に塗布パターンを形成するために要した時間T1と計測時間T2との差を算出し(STEP23)、時間差が許容範囲を超えるか否かにより補正の必要の有無を判定する(STEP24)。STEP24で補正が必要とされた場合には、時間T2と時間T1から、補正量S2(T1とT2との差分)を算出する(STEP25)。一時停止点11における一時停止時間S1を補正量S2の分だけ延長または短縮して塗布パターンを補正する(STEP26)。T1の値をT2に更新する(STEP27)。
粘度変化による吐出量の補正は、時間の経過とともに粘度が高くなり、吐出量を増やさなければならない場合が殆どであるので、以下では吐出量を増やす場合について説明する。
基本となる塗布パターンの長さや移動速度などは、塗布対象である半導体のチップ2と基板10との隙間を充填するのに必要となる液体材料の重量やチップ2の大きさなどから決定する。
図3から図7は塗布パターン例を示す説明図で、チップ2が実装された基板10を実装面側から見た図である。
吐出量の変化が大きいことが想定される場合には、一時停止点11の数を3以上とすることで、一つの一時停止点11あたりの吐出量の増加は少量とし、チップ2外への液体材料がはみ出しを防ぐことが好ましい。
この際、吐出量の変化に伴い算出した補正量S2をそれぞれの一時停止点11に均等に割り振るようにするとよい。
液体材料の浸透に偏りがある場合や、特定の箇所に多く充填したい場合は、該当する場所に一時停止点11を設けることで、効率よくチップ2全体へ液体材料を充填することができる。
また、チップ2の隣り合う二辺にわたりL字形或いはU字形に塗布する場合やチップ2の外周の全部にわたり塗布する場合にも応用可能である。
液体材料が吐出部から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式としては、先端にノズルを有するシリンジ内の液体材料に調圧されたエアを所望時間だけ印加するエア式、フラットチュービング機構またはロータリーチュービング機構を有するチュービング式、先端にノズルを有する貯留容器の内面に密着摺動するプランジャーを所望量移動して吐出するプランジャー式、スクリューの回転により液体材料を吐出するスクリュー式、所望圧力が印加された液体材料をバルブの開閉により吐出制御するバルブ式などが例示される。
また、液体材料が吐出部から離間した後にワークに接触するタイプの吐出方式としては、弁座に弁体を衝突させて液体材料をノズル先端より飛翔吐出させるジェット式、プランジャータイプのプランジャーを移動させ、次いで急激に停止して、同じくノズル先端より飛翔吐出させるプランジャージェットタイプ、連続噴射方式或いはデマンド方式のインクジェットタイプなどが例示される。
2 チップ
3 電極パッド
4 バンプ(突起状電極)
5 液体材料
6 ディスペンサ
7 XY駆動手段
8 重量計
9 搬送手段
10 フリップチップ実装基板
11 一時停止点
12 非停止領域
13 ノズル
Claims (11)
- 基板とその上に載置されたワークとの間隙に毛細管現象を利用して吐出部から吐出した液体材料を充填する方法であって、ワークの外周に沿った一時停止点および非停止領域からなる塗布パターンを作成し、液体材料の吐出量の補正を、一時停止点における吐出部の停止時間を増減することにより行うことを特徴とする液体材料の充填方法。
- 前記塗布パターンは、一時停止点および非停止領域が交互に連続することを特徴とする請求項1の液体材料の充填方法。
- 補正前の吐出時間(T1)の間吐出した液体材料の重量(W1)を計測し、適正重量(W2)を吐出するための時間(T2)を算出し、時間(T2)と時間(T1)との差分に基づき一時停止点における吐出部の停止時間を増減することを特徴とする請求項1または2の液体材料の充填方法。
- 液体材料を吐出して適正重量(W2)となるまでの時間(T2)を計測し、時間(T2)と補正前の吐出時間(T1)との差分に基づき一時停止点における吐出部の停止時間を増減することを特徴とする請求項1または2の液体材料の充填方法。
- 吐出時間または吐出重量と粘度の関係をメモリに記憶し、液体材料交換後の工程において、吐出部の停止時間の増減値を当該メモリの記憶情報に基づき算出することを特徴とする請求項3または4の液体材料の充填方法。
- 補正を行うかを判断する許容範囲を設け、計測値が前記許容する範囲を越える場合に、一時停止点における吐出部の停止時間を調整することを特徴とする請求項3、4または5の液体材料の充填方法。
- 前記塗布パターンの一時停止点が複数ある場合において、各一時停止点における吐出部の停止時間を均等に増減することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの液体材料の充填方法。
- 液体材料の経時的粘度変化に伴う吐出量の補正を行うことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかの液体材料の充填方法。
- ユーザーが補正周期として入力した時間情報、ワークの枚数、または基板の枚数に基づき液体材料の吐出量の補正が行われることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかの液体材料の充填方法。
- 吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出する液体材料を計量する計量部と、液材を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、
制御部が、請求項1ないし9のいずれかの液体材料の充填方法を実施するプログラムを有することを特徴とする装置。 - 吐出する液体材料を供給する液材供給部と、吐出する液体材料を計量する計量部と、液材を吐出する吐出口を有する吐出部と、吐出部を移動自在とする駆動部と、これらの作動を制御する制御部とを備える塗布装置において、制御部に請求項1ないし9のいずれかの液体材料の充填方法を実施させるプログラム。
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