(57)【要約】      （修正有）【課題】塗布液などのアンダーフィル剤の物性の変化を最小限に安定化してチップ部品と基板の間隙にアンダーフィル剤を充填することができるディスペンス装置を提供する。【解決手段】チップ部品と基板の間隙に充填される塗布液４が貯留されている液貯留部１０と、前記液貯留部１０に配管１２を介して接続され、チップ部品が実装された基板に前記塗布液４を充填するディスペンサー１１を備えたディスペンス装置１であって、前記液貯留部１０に貯留される塗布液４の保管温度を一定にする温度調整手段２２を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
2010167412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ部品と基板の間隙に充填される塗布液が貯留されている液貯留部と、前記液貯留部に配管を介して接続され、チップ部品が実装された基板に前記塗布液を充填するディスペンサーを備えたディスペンス装置であって、
前記液貯留部に貯留される塗布液の保管温度を一定にする温度調整手段を備えたことを特徴とするディスペンス装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記液貯留部と前記ディスペンサーが、真空チャンバの内部に設置されており、チップ部品と基板の間隙に塗布液を真空雰囲気で充填する構成であることを特徴とするディスペンス装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２に記載の発明において、
前記温度調整手段が前記塗布液の保管温度を監視し、予め設定されている保管温度の監視幅を超える前記塗布液の保管温度の場合、警報を出力する機能を有したことを特徴とするディスペンス装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
前記温度調整手段が、熱媒の循環を用いることにより前記塗布液の保管温度を一定にする機能を備えた温度調整手段であるディスペンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路素子などのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する場合に、そのアンダーフィル剤をボイドレスにて充填することができるディスペンス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどのチップ部品と基板の間隙に塗布液などのアンダーフィル剤を充填する装置として特許文献１に示されるような半導体製造装置が知られている。特許文献１の装置は、チップ部品を基板に実装するステージと、チップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤を充填する真空チャンバを備えている。チップ部品が実装された基板は、真空チャンバーに搬送される。そして、真空チャンバー内においてチップ部品が実装された基板にアンダーフィル剤が充填され、一定時間の経過後、真空チャンバを大気圧に晒す。真空チャンバの内部にはアンダーフィル剤を充填するディスペンサーが備えられており、真空状態に保たれた状態で、チップ部品に沿ってディスペンサーが動作しアンダーフィル剤を充填するように構成されている。ディスペンサーの吐出部分および基板はアンダーフィル剤の粘度が最も低くなるように約６０〜１００度（あるいはアンダーフィル剤の粘度に応じた所定の温度）に保たれている。このようにアンダーフィル剤の充填に真空状態もしくは減圧状態を保っているので大気の巻き込みによるアンダーフィル剤中の気泡の発生が少ないというメリットがある。
【０００３】
一方、アンダーフィル剤を高速にかつ精密に制御する目的で特許文献２に記載されているようなジェットディスペンサーが知られている。特許文献２のジェットディスペンサーは、アンダーフィル剤を貯留する液貯留部と、液貯留部に配管を経由して取り付けられたニードルバルブを備えている。液貯留部に蓄えられたアンダーフィル剤は、ニードルバルブに備えられたピストンの動作により、ニードルバルブの吐出孔より高速かつ精密に制御されてチップ部品と基板の間隙に充填されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１３０４５号公報
【特許文献１】特開２００１−４６９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、特許文献１に記載されるような真空チャンバを用いたアンダーフィル剤の充填方法と、特許文献２に記載されるようなジェットディスペンサーを組み合わせることで高速かつ精密に大気の巻き込みのないアンダーフィル剤の充填ができるようなる。
【０００６】
しかしながら、ジェットディスペンサーから吐出されるアンダーフィル剤は真空チャンバの外側もしくは真空チャンバの内部に設けられた液貯留部に貯留されるようになっているため、ジェットディスペンサーの吐出部分の温度の影響が配管を経由して液貯留部に及ぶようになる。
【０００７】
具体的には、チップ部品と基板の間隙にアンダーフィル剤を充填開始してから、生産を続行する時間経過と共に、アンダーフィル剤の物性に変化を及ぼすようになる。例えば、生産開始の際の液貯留部内のアンダーフィル剤の粘度と、生産開始から数時間経過後の液貯留部内のアンダーフィル剤の粘度は、液貯留部の温度の上昇と共に変化し、ついにはジェットディスペンサーから吐出されるアンダーフィル剤に気泡を含んでしまうような不良を招くことになる。チップ部品と基板の間隙に充填されたアンダーフィル剤に気泡が含まれていると、気泡がはじけたりする状態が発生し、しいては不良基板の発生となってしまう問題がある。この現象は特にアンダーフィル剤の充填が真空状態、もしくは減圧状態で顕著に発生する。
【０００８】
そこで、上記問題点に鑑み、塗布液などのアンダーフィル剤の物性の変化を最小限に安定化してチップ部品と基板の間隙にアンダーフィル剤を充填することができるディスペンス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
チップ部品と基板の間隙に充填される塗布液が貯留されている液貯留部と、前記液貯留部に配管を介して接続され、チップ部品が実装された基板に前記塗布液を充填するディスペンサーを備えたディスペンス装置であって、
前記液貯留部に貯留される塗布液の保管温度を一定にする温度調整手段を備えたことを特徴とするディスペンス装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の発明において、
前記液貯留部と前記ディスペンサーが、真空チャンバの内部に設置されており、チップ部品と基板の間隙に塗布液を真空雰囲気で充填する構成であることを特徴とするディスペンス装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
請求項１もしくは２に記載の発明において、
前記温度調整手段が前記塗布液の保管温度を監視し、予め設定されている保管温度の監視幅を超える前記塗布液の保管温度の場合、警報を出力する機能を有したことを特徴とするディスペンス装置である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
前記温度調整手段が、熱媒の循環を用いることにより前記塗布液の保管温度を一定にする機能を備えた温度調整手段であるディスペンス装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、塗布液が貯留されている液貯留部の保管温度を一定にする温度調整手段を備えているので、塗布液の物性の変化を最小限にすることができ、しいては安定してチップ部品と基板の間隙に塗布液を充填することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、真空雰囲気で塗布液の充填を行う構成であるので、チップ部品と基板の間隙に発生する大気の巻き込みによる塗布液中の気泡の発生が少ない。また、塗布液の物性の変化を最小限にすることができ、安定してチップ部品と基板の間隙に塗布液を充填することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、塗布液の保管温度を監視しているので、保管温度の上昇により物性の変化した塗布液がチップ部品と基板の間隙に充填することが無くなり、塗布液の充填の信頼性がアップする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、塗布液の保管温度を熱媒の循環を用いて一定にしているので、真空もしくは減圧状態の真空チャンバーに設けられたディスペンス装置であっても、保管温度を安定させることができ、塗布液の信頼性がアップする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るディスペンス装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るディスペンス装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るディスペンス方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のディスペンス装置１が真空チャンバ２に備えられた状態を示す概略斜視図である。図１において、真空チャンバ２の設置面（水平面）をＸＹ平面とし高さ方向をＺ方向として説明する。
【００１９】
図１に示すように、ディスペンス装置１は、真空チャンバ２の上部中央に配置され、ディスペンス装置１の下部に配置された基板３に塗布液であるアンダーフィル剤４（アンダーフィル剤４は図２に斜線部で表記）を充填するようになっている。基板３の所定箇所にアンダーフィル剤４を充填するため基板３を保持している基板保持ステージ５がＸＹ方向に移動可能になっている。なお、ディスペンス装置１がＸＹ方向に移動可能に構成しても良い。また、ディスペンス装置１は、真空チャンバ２の中でＺ方向に移動可能に構成されている。基板保持ステージ５の保持面にはヒータ６が埋め込まれており、基板３を所定の温度に加熱することができるようになっている。
【００２０】
アンダーフィル剤４は本発明の塗布液に相当する。
【００２１】
真空チャンバ２には基板３を出し入れする際に開閉する可動壁７が設けられている。可動壁７は、基板３の搬入用と搬出用それぞれ設けても良いし、一つの可動壁を基板３の搬入および搬出に兼用する構成としても良い。基板３が真空チャンバ２に搬入されると、可動壁７が締まり真空チャンバ２の圧力を大気圧から５０Ｐａまで減圧することができるようになっている。図１では、可動壁７が搬入用と搬出用のそれぞれが個別に構成された状態を示している。また、真空チャンバ２の内部を説明するため、図１において真空チャンバ２と可動壁７は一点鎖線で表記した。
【００２２】
このように、真空雰囲気でアンダーフィル剤４の充填を行う構成であるので、チップ部品８と基板３の間隙に発生する大気の巻き込みによるアンダーフィル剤４中の気泡の発生が少ない。
【００２３】
なお、本実施の形態では、基板３にチップ部品８を実装した後、アンダーフィル剤４を充填する形態について説明を行うが、チップ部品８が実装されていない基板３に、アンダーフィル剤４を充填する形態であっても良い。
【００２４】
次に、ディスペンサ装置１の構成について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、ディスペンス装置１の内部構成を示す断面図である。図２の横方向をＸＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。
【００２５】
図２に示すように、ディスペンス装置１はアンダーフィル剤４を貯留する液貯留部１０と、液貯留部１０に貯留されたアンダーフィル剤４をジェットディスペンサー１１に導く流路配管１２と、アンダーフィル剤４が高速で精密に吐出されるジェットディスペンサー１１とから構成されている。
【００２６】
ジェットディスペンサー１１は、シリンダ１３とシリンダ１３内をＺ方向に移動可能なピストン１４と、ピストン１４の下部に連結されＺ方向に棒状に配置されシリンダ１３から下側に突き出たニードル１５と、突き出たニードル１５を被うニードルバルブ１６とから構成されている。ニードル１５はニードルバルブ１６の内部をピストン１４の動作に連動してＺ方向に動作し、ニードル１５の下側はニードルバルブ１６の下部に設けられたノズル１７を貫通している。ニードルバルブ１６は、ニードル１５とニードルバルブ１６の内壁の間に流路配管１２から供給されたアンダーフィル剤４が満たされるようになっている。ニードルバルブ１６の上部はシール材１８が設けられており、シール材１８の穴を経由してニードル１５がピストン１４と連結されている。
【００２７】
シリンダ１３は、ピストン１４を介して上下にエア室１９が形成されており上側のエア室１９にはバネ２０がシリンダ１３の内壁とピストン１４の間に設置されている。エア室１９のエアーの吸排気を図示していない制御装置で制御することにより、ピストン１４をＺ方向に動作させて、ピストン１４に連結するニードル１５を高速で精度良く上下動させると、ニードルバルブ１６に設けられたノズル１７よりアンダーフィル剤４がＺ方向下側に吐出されるようになっている。
【００２８】
液貯留部１０に供給されたアンダーフィル剤４は、液貯留部１０に設けられたプランジャ２１により所定の圧力が加圧されるようになっている。液貯留部１０はＺ方向に筒状であり、筒状の表面を覆うように温度調整手段２２が備えられている。アンダーフィル剤４の液貯留部１０における保管温度は、温度調整手段２２により一定に保たれるようになっている。一方、ニードルバルブ１６のノズル１７の外周部分にはノズルヒータ２３が設けられ、ノズル１７から吐出するアンダーフィル剤４が加熱され基板３へ充填された際に最適な粘度を維持できるように構成されている。そのため、ノズルヒータ２３によるノズル１７の加熱の影響が、ニードルバルブ１６および流路配管１２，液貯留部１０に及ぼすようになる。アンダーフィル剤４は、一旦液貯留部１０に供給された後基板３への充填が連続して行われている最中は、液貯留部１０の液面が下限にならない限り追加供給されることがない。アンダーフィル剤４はその間、長時間にわたり一定の保管粘度を維持することが望ましいが、基板３へのアンダーフィル剤４の充填作業の続行にともない、ノズルヒータ２３による加熱が液貯留部１０に貯留されているアンダーフィル剤４の温度を上昇させるようになる。これは、アンダーフィル剤４の物性を変化させ、しいては粘度の経時変化を生む。そのため、基板３への充填作業の開始時点と数時間経過後のアンダーフィル剤４の粘度に変化が現れ、基板３に充填されたアンダーフィル剤４に気泡が含まれ、充填後の時間の経過により気泡が破裂するような現象が現れるようになる。
【００２９】
本発明のディスペンス装置１では、このような気泡の破裂を防止するため液貯留部１０におけるアンダーフィル剤４の保管温度を一定にし、ノズルヒータ２３による加熱の影響を受けないようにするため温度調整手段２２を液貯留部１０の外周に備えている。温度調整手段２２は、液貯留部１０のアンダーフィル剤４を冷却する保管状態を形成すると上記の気泡の破裂を抑制することができ、とりわけ真空チャンバ２を用いたアンダーフィル剤４の基板３への充填においては良好にはたらくようになる。アンダーフィル剤４の保管温度を低温にするため、粘度は一定に保たれる。アンダーフィル剤４の粘度は、保管温度が一定であっても常温の保管では保管時間の経過と共に経時変化する。保管温度を低温にすることによりアンダーフィル剤４の粘度の経時変化を最小限に抑えることができる。
【００３０】
温度調整手段２２は、例えば、保冷剤を液貯留部１０に巻き付ける方式や、熱媒（例えばエアーや水など）を液貯留部１０の外周に備えたパイプで循環させる方式や、ペルチェ素子などの冷却素子を用いる方式を採用することができる。本発明のディスペンス装置１は、真空もしくは減圧下の真空チャンバー２に設けられている。そのため、アンダーフィル剤４への熱伝導が難しい。熱媒を液貯留部１０の外周に備えたパイプで循環させる方式を行うことにより、熱伝導が難しい環境にあってもアンダーフィル剤４の保管温度を安定させることができる。また、温度調整手段２２には、液貯留部１０のアンダーフィル剤４の温度を検出する温度センサ２４が備えられている。温度センサ２４によりアンダーフィル剤４の温度を監視することにより、ディスペンス装置１の装置異常のアラームを出力するようにすることもできる。
【００３１】
このように、アンダーフィル剤４の保管温度を監視しているので、物性の変化したアンダーフィル剤４をチップ部品８と基板３の間隙に充填することが無くなり、アンダーフィル剤４の充填の信頼性がアップする。
【００３２】
なお、液貯留部１０から流路配管１２の間のアンダーフィル剤４も冷却もしくは温度調整するようにしても良い。
【００３３】
次に、本発明のディスペンス装置１を用いて基板３にアンダーフィル剤４を充填するディスペンス方法について説明する。図３はアンダーフィル剤４を充填するフローチャートである。
【００３４】
まず、真空チャンバ２の内部に備えられているディスペンス装置１の液貯留部１０にアンダーフィル剤４を供給する。また、チップ部品８が実装された基板３を可動壁７を開閉して真空チャンバ２の基板保持ステージ５に吸着保持させる（ステップＳＴ０１）。
【００３５】
次に、可動壁７を閉じて真空チャンバ２を大気圧から５０Ｐａの圧力になるように減圧する。基板保持ステージ５に埋め込まれているヒータ６をＯＮし基板３を約６０度から１００度に加熱する。ジェットディスペンスサー１１のノズルヒータ２３をＯＮしノズル１７の温度を約６０度から１００度に加熱する。このように、基板３およびノズル１７を加熱することによりアンダーフィル剤４の粘度が基板３に充填された際、最適な粘度になるようにしている。一方、液貯留部１０の外周に備えられている温度調整手段２２を動作させ液貯留部１０に供給されているアンダーフィル剤４を低温に保つようにする（ステップＳＴ０２）。
【００３６】
次に、基板保持ステージ５をＸＹ方向に動作させジェットディスペンサー１１のノズル１７の下側に所定のアンダーフィル剤４の充填位置がくるように制御した後、ディスペンス装置１をＺ方向下側に動作させる。ジェットディスペンサー１１のシリンダ１３のエア室１９の吸排気を行うことによりノズル１７からアンダーフィル剤４を高速で精密な量だけ吐出し、基板３の所定位置に充填する（ステップＳＴ０３）。
【００３７】
次に、基板３の所定位置にアンダーフィル剤４の充填が完了すると、アンダーフィル剤４の硬化が完了するまで真空チャンバ２を減圧状態に保つ。硬化が完了すると、真空チャンバ２を大気開放し、可動壁７を開けて基板３を取り出す。基板３に充填されたアンダーフィル剤４は気泡の破裂なく良好にチップ部品と基板３の間隙に充填されるようになる（ステップＳＴ０４）。
【００３８】
なお、本実施の形態において塗布液としてアンダーフィル剤４を用いた例を説明したが、塗布液が銀ナノペーストで基板３に配線パターンなどを描画する場合などにも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１    ディスペンス装置
２    真空チャンバ
３    基板
４    アンダーフィル剤
５    基板保持ステージ
６    ヒータ
７    可動壁
８    チップ部品
１１    ジェットディスペンサー
１２    流路配管
１３    シリンダ
１４    ピストン
１５    ニードル
１６    ニードルバルブ
１７    ノズル
１８    シール材
１９    エア室
２０    バネ
２１    プランジャ
２２    温度調整手段
２３    ノズルヒータ
２４    温度センサ
【図１】
2010167412.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010167412.tif 000005