JP3453075B2 - ペーストの形成方法 - Google Patents

ペーストの形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造工程などに用いられる導通
ペーストは、リー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
解決には至っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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
るといった不具合を生じる。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、気泡の巻
き込みを起こすことが皆無となるペーストの形成方法を
提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来法の
問題点を解決するためのペースト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、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、被着体上に線状のペーストの描画線で描画形状
を形成するペーストの形成方法である。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トの形
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ト供給手段を
用いて、被着体上にノズルから連続的に吐出させた線状
のペーストの描画線で描画形状を形成するペーストの形
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
よびペースト供給手段を用い、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、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トの形成方法である。
【０００５】上記の方法において、被着体はリードフレ
ームであり、ペーストはダイ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、
リー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、ペースト
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、ペースト、ダイボンディング用接着剤を貯留する容
器およびペースト供給手段を用いて、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。
【０００６】
【発明の実施の形態】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（ＰＫ
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ＰＫＧ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ＰＫＧとのボンデ
ィングが良好となるからである。
【０００７】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、あるいはペーストの往復動作を行う
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。
【０００８】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
びペースト供給手段からなり、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、これによっ
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。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。
【０００９】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、吐出バルブをニードルバルブとする。ニード
ルそれ自体は、十分小型化できるので、たとえば、１０
０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2程度の高圧下にても、比較的
小さな駆動力によって、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
体圧力補償ピ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
傍部分に占めるニー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。
【００１０】
【作用】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トの描画
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
ト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、被着面へのペーストのまわりがよく、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
ト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、ペースト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する。
【００１１】
【実施例】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って何ら限定されるものではな
い。
【００１２】実施例１ 本実施例では、ノズルをＸＹＺ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ＸＹＺ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ＸＹ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ＸＹ方向に描画させる方
式のいずれでも良い。ペースト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。図１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、ペーストが吐出されると同時にノ
ズルがＸＹ方向へ移動する。図２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トが順次
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。
【００１３】実際の描画手順を図によって説明する。図
３（Ａ）、および図３（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や
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。図３（Ａ）、および図３（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トをリードフレームの側面か
ら見ると、図４（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
高くなっている。図４（Ａ）、および図４（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トが、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トが
付着し、次第に周辺へ広がる作用を持つため、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。
【００１４】一方、複数のノズルを用いて点状塗布を行
った例が図５（Ａ）である。上記と同じ様に接着作業を
行うと、図５（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
にペースト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、図６（Ａ）のようにペーストを描画すると、半導体
素子を接着した後のペースト形状は、図４（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、
図６（Ｂ）に示すように外周に沿って極めて均一な形状
を得る。しかもペースト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。
【００１５】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。図７に上記切り換えによって、容易に制作可能なペ
ースト形状を示した。
【００１６】
【発明の効果】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、該図形を構成するペーストは、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】（Ａ）十字状の図形の描画手順を説明する図面
である。 （Ｂ）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。
【図４】（Ａ）本発明の方法で形成したペーストのうえ
に半導体素子をのせる工程、（Ｂ）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。
【図５】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
ペーストのはみ出し、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。
【図６】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。
【図７】本発明の方法によって、容易に制作可能なペー
スト形状を示す図面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05D 1/26 B05C 5/00 - 5/02 H01L 21/52

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被着体上に線状のペーストの描画線で貼
    り合わせ接着時気泡を巻き込むことなく全体に均一にま
    わりこむ描画形状を、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ペーストの形成方
    法。
  2. 【請求項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
    ストで線状に描画する請求項１のペーストの形成方法。
  3. 【請求項３】 ノズルからペーストを連続的に吐出させ
    て行う請求項１または２のペーストの形成方法。
  4. 【請求項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
    ペーストの形成方法。
  5. 【請求項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トの形成方法。
  6. 【請求項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トの形成方
    法。
  7. 【請求項７】 描画形状が放射状の図形である請求項６
    のペーストの形成方法。
  8. 【請求項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トの形成方法。
  9. 【請求項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トの形成方
    法。
  10. 【請求項１０】 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のペーストの形成方法。
  11. 【請求項１１】 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１０のいずれかのペーストの形成方法。
  12. 【請求項１２】 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１１のいずれかのペースト
    の形成方法。
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