(57)【要約】【課題】  半導体素子や固体撮像素子等の半導体チップを接着する基材に、安定した量の接着剤などの塗布液を塗布でき、生産性の低下を防止できる塗布装置及び塗布方法を提供する。【解決手段】  本発明は、塗布液を吐出する吐出部を有するノズルと、塗布液が基材に塗布される前であって且つ吐出部に保持されている状態で、吐出部の水平方向から塗布液の形状に関する二次元情報を取得する二次元情報取得手段と、二次元情報取得手段によって取得された二次元情報に基づいて、塗布液の塗布量を算出する演算部とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記塗布液を吐出する吐出部を有するノズルと、
前記塗布液が前記基材に塗布される前であって且つ前記吐出部に保持されている状態で、前記吐出部の水平方向から前記塗布液の形状に関する二次元情報を取得する二次元情報取得手段と、
前記二次元情報取得手段によって取得された前記二次元情報に基づいて、前記塗布液の塗布量を算出する演算部とを備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記二次元情報取得手段が、前記塗布液の画像情報を取得する画像認識部であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記演算部で算出された前記塗布量に応じて、目標の塗布量となるようにフィードバック制御が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布装置。
【請求項４】
基材に塗布液を塗布する塗布方法であって、
前記塗布液をノズルの吐出部から吐出し、前記塗布液が前記基材に塗布される前で且つ前記吐出部に保持されている状態で、前記吐出部の水平方向から前記塗布液の形状に関する二次元情報を取得し、前記二次元情報に基づいて前記塗布液の塗布量を算出することを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
前記二次元情報が前記塗布液を水平方向から見た状態の画像情報であることを特徴とする請求項４に記載の塗布方法。
【請求項６】
前記塗布量に応じて、目標の塗布量となるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置に関し、特に、半導体素子や固体撮像素子をパッケージやリードフレームや基板に接着するダイボンディング工程において接着剤を塗布するのに好適な塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を半導体基板に接着するときや固体撮像素子をパッケージ容器に接着するときには、接着剤塗布装置からこれら基板に接着剤を塗布し、その後、半導体素子及び固体撮像素子をこれら基板に組み付ける工程が行われている。
【０００３】
半導体素子や固体撮像素子（以下、総称して半導体チップという。）をセラミック製又は樹脂製のパッケージ容器の底部に取り付ける際には、先ずパッケージ容器の底部におけるダイアタッチと称される固体撮像素子の取付け位置に、塗布装置を使用して接着剤を塗布する。塗布装置としては、下記特許文献１及び２に示すものがある。
【０００４】
半導体チップをパッケージ容器の底部に接着剤を取り付ける場合には、底部に塗布装置によって塗布された接着剤の量が適正でないと、接着される半導体チップに僅かな傾きが生じることや固着する位置がずれることがあり、品質の低下の要因となることがある。そこで、特許文献１及び２のように接着剤の塗布量の適正化が図られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３８９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６は、従来の塗布システムを説明する図である。従来、塗布装置１００は、搬送部材によって搬送されるパッケージ容器やリードフレームなどの基材Ｗに、塗布部材１０３におけるノズル１０２の吐出部から銀ペースト等の接着剤Ｐを吐出させて、基材Ｗに該接着剤Ｐを塗布している。そして、基材Ｗに接着剤Ｐを塗布した後、組付部材１０７によって半導体チップＴを把持し、基材Ｗへ接着させている。
【０００７】
特許文献１では、接着剤Ｐを基材Ｗに塗布した後、基材Ｗ上に塗布された接着剤Ｐを、画像認識部１０５によって該基材Ｗの上面から監視し、作業者が塗布時間などの塗布条件の調整を行えるようにしている。しかし、塗布された接着剤Ｐは、糸引きなどによって形状が一定にはならず、計測された塗布面積が実際の塗布量とが精度良く一致しないという問題があった。以下、図７を参照して具体的に説明する。
【０００８】
図７は、基材に塗布された接着剤の状態を説明する図である。図７（ａ），（ｂ）は、ともに基材Ｗに接着剤Ｐが塗布された状態を示しており、各図の上方が基材Ｗを上方（図６において上側）から見た上面図を表し、各図の下方が基材Ｗを側面（図６の正面）から見た側面図を表している。図７（ａ），（ｂ）の上面図では、基材Ｗに塗布された接着剤Ｐの面積はともに等しい。このため、上記特許文献１のように基材Ｗから上面視した場合には、接着剤Ｐの塗布量はともに等しいと認識される。しかし、図７（ａ），（ｂ）の側面図に示すように、接着剤Ｐの塗布された厚みｈ１，ｈ２が異なる場合、接着剤Ｐの塗布量が相違することになる。特許文献１は、接着剤Ｐの形状が一定のなることを前提としているが、塗布された接着剤Ｐが銀ペースト等のように粘性を有する場合は、糸引きなどによって塗布された塗布液の形状が一定にならず、図７（ａ），（ｂ）に示すように、基材Ｗの上方から認識された接着剤Ｐの面積によって塗布量を測定すると誤差が生じることが懸念される。
【０００９】
また、特許文献２の評価方法では、図８に示すように、半導体チップを接着すべきリードフレームなどの基材Ｗのアイランドに塗布したペースト状接着剤Ｐを、塗布体積レーザー変位測定装置等の手段を用いて測定し、その結果を塗布装置にフィードバックし、塗布条件を調整することで接着剤Ｐの塗布量の適正化を図っている。しかし、上述のように塗布した接着剤Ｐは糸引きなどによって形状が一定にはならないことから、塗布された接着剤Ｐの体積を高い精度で計測するためには、レーザー変位計による、塗布液の表面高さの測定ポイントＳ同士のスキャニングピッチを極小にすることで計測ポイントＳを増やし、測定の精度を高める必要がある。すると、計測及び体積測定にかかる時間が膨大となり、生産性が低下することが避けられなかった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体素子や固体撮像素子等の半導体チップを接着する基材に、安定した量の接着剤などの塗布液を塗布でき、生産性の低下を防止できる塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、基材に塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布液を吐出する吐出部を有するノズルと、前記塗布液が前記基材に塗布される前であって且つ前記吐出部に保持されている状態で、前記吐出部の水平方向から前記塗布液の形状に関する二次元情報を取得する二次元情報取得手段と、前記二次元情報取得手段によって取得された前記二次元情報に基づいて、前記塗布液の塗布量を算出する演算部とを備えていることを特徴とする塗布装置によって達成される。
【００１２】
また、基材に塗布液を塗布する塗布方法であって、前記塗布液をノズルの吐出部から吐出し、前記塗布液が前記基材に塗布される前で且つ前記吐出部に保持されている状態で、前記吐出部の水平方向から前記塗布液の形状に関する二次元情報を取得し、前記二次元情報に基づいて前記塗布液の塗布量を算出することを特徴とする塗布方法によって達成される。
【００１３】
本発明の塗布装置は、基材に塗布する前であって吐出部に保持された状態の塗布液をその水平方向からみて、該塗布液の形状に関する二次元情報を取得するものである。このような状態の塗布液は、吐出部から離れるまで重力により垂直方向に変形した状態で保持されているが、水平方向であればどの向きから見ても均一な形状と捉えることが可能である。このため、二次元情報に基づいて塗布液の三次元の形状を計算することで、塗布液の体積とともに塗布量を算出することができる。こうすれば、塗布液として銀ペースト等の接着剤のように粘性を有する場合に、糸引きなどによって塗布された塗布液の形状が一定にならないことに起因して基材に塗布された塗布液を測定することで誤差が生じてしまう不具合を回避することができる。したがって、本発明の塗布装置は、塗布液の塗布量を正確に測定することができ、この塗布量に基づいて、塗布量を一定の量だけ安定して塗布することができるようになる。
【００１４】
本発明の塗布装置は、二次元情報取得手段が、塗布液の画像情報を取得する画像認識部であることが好ましい。また、塗布方法は、二次元情報が塗布液を水平方向から見た状態の画像情報であることが好ましい。こうすれば、水平方向視における塗布液の形状に関する画像情報を一回測定することで、塗布液の塗布量を算出することができ、従来のレーザー変位測定装置によって測定するのに比べ、計測及び体積測定にかかる時間の増加を防止することができるため、生産性の低下を防止することができる。
【００１５】
塗布装置は、演算部で算出された前記塗布量に応じて、目標の塗布量となるようにフィードバック制御が行われることが好ましい。また、塗布方法は、塗布量に応じて、目標の塗布量となるようにフィードバック制御を行うことが好ましい。こうすれば、測定された塗布量に応じ、目標の塗布量に調整するため、塗布装置を制御することができ、塗布液の塗布量の安定化を図ることができるとともに、生産性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体素子や固体撮像素子等の半導体チップを接着する基材に、安定した量の接着剤などの塗布液を塗布でき、生産性の低下を防止できる塗布装置及び塗布方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
なお、本実施形態の塗布装置は、一例として、固体撮像素子をパッケージ容器に接着するときに、接着剤を基材であるパッケージ容器に塗布するのに使用されるディスペンサを用いて説明する。また、塗布液として、固体撮像素子をパッケージ容器に接着するダイボンディング工程で使用される接着剤を用いて説明するが、塗布液は、特に接着剤に限定されない。
【００１８】
本実施形態では、本発明にかかる塗布装置及び塗布方法を使用して基材に接着剤を塗布し、基材に固体撮像素子を接着させる工程を説明する。しかし、本発明の接着剤塗布装置は、半導体素子を半導体基板に接着する接着剤を半導体基材に塗布する工程において適用することができる。
【００１９】
図１は、本発明にかかる塗布装置の構成を説明する図である。
図１に示すように、塗布装置１０は、接着剤Ｐを所定の圧力でパッケージ容器Ｗに吐出する吐出機構１３を備えている。吐出機構１３は、接着剤Ｐを吐出するディスペンサノズル１５を備えている。
【００２０】
また、吐出機構１３には、供給管１２を介して接着剤Ｐをエアで加圧する制御部１１が接続されている。
【００２１】
図２は、ディスペンサノズルを水平方向（図１における左右の方向）にみた状態を示す図である。ディスペンサノズル１５には、接着剤Ｐを吐出するように、鉛直方向下側に突起した、円筒形状の吐出部１６が複数形成されている。
【００２２】
吐出機構１３は、昇降駆動するように構成されている。図示しない搬送機構によって搬送される基材Ｗが塗布位置まで到達したときに、吐出機構１３は、降下駆動することでディスペンサノズル１５の吐出部１６を基材Ｗに接近させて該吐出部１６から接着剤Ｐを基材Ｗに吐出するように制御される。また、基材Ｗに接着剤Ｐを吐出させた後は、吐出機構１３は上昇駆動することでディスペンサノズル１５が基材Ｗから離間するように制御される。
【００２３】
接着剤Ｐを吐出する際には、吐出機構１３に所定の圧力が加えられることで、ディスペンサノズル１５の吐出部１６から接着剤Ｐが噴き出し、吐出部１６に保持されつつ膨張する。このとき、塗布機構１３が下降した状態となって吐出部１６が基材Ｗに接近し、該吐出部１６に保持されていた接着剤Ｐが基材Ｗの所定の部位に付着する。
【００２４】
基材Ｗは、接着剤Ｐが塗布された後、固体撮像素子Ｔを取り付けるダイボンディング位置まで搬送される。ダイボンディング位置では、昇降駆動可能に制御されたアームなどの取付部材１８によって保持された固体撮像素子Ｔが、接着剤Ｐが塗布された基材Ｗにおける、取付位置に取り付けられる。ここで、本実施形態のパッケージ容器Ｗでは、該パッケージ容器Ｗの底面においてダイアタッチと称される固体撮像素子Ｔの取付領域に接着剤Ｐが所定の量だけ塗布され、このダイアタッチを基準として固体撮像素子Ｔが取り付けられる。
【００２５】
本実施形態の塗布装置１０は、接着剤Ｐの形状に関する二次元情報を取得する二次元情報取得手段２１と、この二次元情報取得手段２１によって取得された二次元情報に基づいて、接着剤Ｐの塗布量を算出する演算部２２とを備えている。
【００２６】
二次元情報取得手段２１は、ディスペンサノズル１５が上昇した位置にある状態において、該ディスペンサノズル１５と略等しい高さに設置されている。本実施形態では、二次元情報取得手段２１として、ＣＣＤカメラ等の画像認識部を使用した。二次元情報取得手段２１は、具体的には、図２に示すように、接着剤Ｐを塗布する際に、ディスペンサノズル１５の吐出部１６から接着剤Ｐが噴き出し、接着剤Ｐがパッケージ容器Ｗに塗布される前であって且つ吐出部１６に保持されている状態で、吐出部１６に保持された状態の接着剤Ｐの、水平方向からみた形状に関する二次元情報を取得可能なものである。
【００２７】
なお、本実施形態では、複数の吐出部１６のうちいずれか１つから吐出される接着剤Ｐの塗布量を測定する構成であるが、特にこれに限定されず、複数の吐出部１６のうち全部又は複数を測定できるように、同数の二次元情報取得手段２１を備えていてもよい。また、単一の二次元情報取得手段２１を水平方向上に駆動して、複数の吐出部１６のうち全部又は複数を測定してもよい。複数の吐出部１６がいずれもディスペンサノズル１５の内部に連通している構成であれば、本実施形態のように、これら吐出部１６のうちいずれか１つを測定することで塗布機構１３から塗布される総塗布量を算出することが可能である。
【００２８】
図３（ａ），（ｂ）は、吐出部の水平方向からみた接着剤の形状を示す図である。図３（ａ）に示すように、吐出部１６から噴き出した接着剤Ｐが、圧力を加えられることで更に押し出され、図３（ｂ）に示すように、吐出部１６の先端に保持されつつ重力によって下方に垂れ下がるように変形する。ここで、重力の働く方向と垂直の方向、つまり、水平方向においてはどの向きから見ても略均一な形状となる。二次元情報取得手段２２は、吐出部１６に保持されている接着剤Ｐの輪郭線を示す２次曲線、又は、水平方向視で投影した場合の接着剤Ｐの面積を二次元情報として取得するものである。本実施形態の画像認識部では、吐出部１６に保持されている接着剤Ｐを撮像することで、二次元情報として画像情報を取得している。
【００２９】
図４は、本発明にかかる塗布装置の制御系を示すブロック図である。
図１及び図４に示すように、接着剤Ｐの塗布時に、吐出部の水平方向から接着液の形状に関する二次元情報を取得し、信号配線２３を介して演算部２２に二次元情報を出力している。
【００３０】
演算部２２は、二次元情報取得手段２２から取得された二次元情報に基づいて接着剤Ｐの塗布量を算出するのに必要な演算処理回路やプログラムを有しており、例えば、一般のパーソナルコンピュータを使用することができる。演算部２２においては、例えば、接着剤Ｐの輪郭線を示す２次曲線や面積に基づき、中心軸で回転させた場合を想定し、積分演算することで接着剤Ｐの体積を算出することができ、塗布量を測定することができる。
【００３１】
また、演算部２２は、算出された塗布量に応じて、目標の塗布量との差分を計測することができる。そして、演算部２２により、目標の塗布量となるのに必要な塗布装置における吐出圧力や供給量を算出し、制御信号として配線２４を介して該塗布装置１０に出力することで、フィードバック制御を行うことが可能である。
【００３２】
次に、本発明にかかる塗布装置によって塗布を行う手順を説明する。図５は、本発明にかかる塗布装置によって行われる塗布の手順を示すフローチャートである。
塗布工程を開始した後、ディスペンサノズル１５の吐出部１６の先端に塗布液である接着剤Ｐを吐出させる（ステップ１１）。このとき、接着剤Ｐが基材（パッケージ容器Ｗ）に塗布される前であって且つ吐出部１６に保持されている状態で、画像認識部２１によって吐出部１６の水平方向から塗布液の形状に関する画像情報を取得する（ステップＳ１２）。
【００３３】
画像認識部２１によって取得された画像情報が演算部２２に出力され、演算部２２において、画像情報に基づき接着剤Ｐの塗布量を算出する（ステップＳ１３）。次に、演算部２２において、算出された塗布量が適正値の範囲であるかを判別する（ステップＳ１４）。適正値とは、目標とする塗布量に従って予め設定することができる。算出された塗布量が適正値の範囲より多い場合、又は、少ない場合には、塗布装置１０による塗布量を調整するため、塗布装置１０に制御信号を出力し、塗布量をフィードバック制御する（ステップＳ１５）。
【００３４】
塗布装置１０は、入力された制御信号に基づいて、塗布条件を再設定する（ステップＳ１６）。ここで、塗布条件としては、例えば、図１に示すように、塗布機構１３から接着剤Ｐを押圧する際の制御部１１からのエア圧力の加圧時間あるいはエア圧力である。
【００３５】
算出された塗布量が適正値の範囲である場合、また、塗布装置１０の塗布条件を再設定した後、ディスペンサノズル１５の吐出部１６から吐出された接着剤Ｐを基材Ｗに塗布する（ステップＳ１７）。塗布工程を続行するか判別し（ステップＳ１８）、続行する場合には、搬送機構によって次の基材Ｗを塗布位置に設置する（ステップＳ１９）。そして、塗布工程を終了するまでステップＳ１１からステップＳ１７の手順を繰り返す。
【００３６】
このように、本実施形態の塗布装置及び塗布方法は、基材Ｗに塗布する前であって吐出部１６に保持された状態の接着剤Ｐを、その水平方向から、形状に関する二次元情報を取得するものである。このような状態の接着剤Ｐは、吐出部１６から離れるまで重力により垂直方向に変形した状態で保持されているが、水平方向であればどの向きから見ても均一な形状と捉えることが可能である。このため、二次元情報に基づいて塗布液の三次元の形状を計算することで、接着剤Ｐの体積とともに塗布量を算出することができる。こうすれば、接着剤Ｐとして銀ペースト等のように粘性を有する場合に、糸引きなどによって塗布された接着剤Ｐの形状が一定にならないことに起因して基材に塗布された接着剤Ｐを測定することで誤差が生じてしまう不具合を回避することができる。したがって、塗布装置１０は、接着剤Ｐの塗布量を正確に測定することができ、この塗布量に基づいて、接着剤Ｐを一定の量だけ安定して塗布することができるようになる。
【００３７】
本実施形態では、塗布液の一例として接着剤を用いて説明したが、本発明に係る塗布装置としては、上記の接着剤を塗布する装置に限定されず、一定の塗布量で塗布液を塗布する塗布装置に適用することができる。
【００３８】
また、本実施形態の塗布装置１０ように、二次元情報取得手段２１が、接着剤Ｐの画像情報を取得する画像認識部である構成とすれば、水平方向視における接着剤Ｐの形状に関する画像情報を一回測定することで、接着剤Ｐの塗布量を算出することができ、従来のレーザー変位測定装置によって測定するのに比べ、計測及び体積測定にかかる時間の増加を防止することができるため、生産性の低下を防止することができる。
【００３９】
塗布装置１０は、演算部２２で算出された塗布量に応じて、目標の塗布量となるようにフィードバック制御が行われる構成とすれば、測定された塗布量に応じ、目標の塗布量に調整するため、塗布装置１０を制御することができ、接着剤Ｐの塗布量の安定化を図ることができるとともに、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる塗布装置の構成を説明する図である。
【図２】ディスペンサノズルを水平方向にみた状態を示す図である。
【図３】吐出部の水平方向からみた接着剤の形状を示す図である。
【図４】本発明にかかる塗布装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明にかかる塗布装置によって行われる塗布の手順を示すフローチャートである。
【図６】従来の塗布システムを説明する図である。
【図７】基材に塗布された接着剤の状態を説明する図である。
【図８】レーザー変位計により塗布液を測定する状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    吐出機構
１５    ディスペンサノズル
１６    吐出部
２１    二次元情報取得手段
２２    演算部
Ｐ    接着剤（塗布液）
Ｔ    固体撮像素子
Ｗ    パッケージ容器（基材）
【図１】
2006324494.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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