(57)【要約】【課題】実装基板と電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するに際し、樹脂の充填時にボイドの巻き込みを低減させるとともに、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを上方に向けて抜け易くすることが可能な樹脂充填装置、充填方法および該電子装置の製造方法を提供することを目的とする。また、それにより、巻き込みボイドを著しく低減させた電子装置を製造し、該電子装置の不良品率を低下させて、品質を高度に保つことを目的とする。【解決手段】本発明に係る樹脂充填装置は、基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填装置において、前記基板を傾斜状態で保持するステージと、該基板の傾斜下側から前記空間部に樹脂を充填する塗布ヘッドとを備える。【選択図】図１
2008218708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填装置において、
前記基板を傾斜状態で保持するステージと、該基板の傾斜下側から前記空間部に樹脂を充填する塗布ヘッドとを備えること  
を特徴とする樹脂充填装置。
【請求項２】
前記塗布ヘッドから前記基板上に供給される樹脂が該基板上を傾斜下側に向けて流れていくことを防止する流れ止め機構を備えること
を特徴とする請求項１記載の樹脂充填装置。
【請求項３】
前記ステージにおける前記基板を保持する傾斜角度を任意に調整可能な角度調整機構を備えること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂充填装置。
【請求項４】
前記ステージを振動させる振動機構を備えること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の樹脂充填装置。
【請求項５】
基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するための電子装置の製造方法において、
前記基板を傾斜状態で保持する保持ステップと、
傾斜させた前記基板の傾斜下側から前記空間部を樹脂で充填する充填ステップとを備えること
を特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記充填ステップの実行中に、前記基板の傾斜角度を変化させること
を特徴とする請求項５記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填方法において、
前記基板を傾斜させて、
次いで、該基板の傾斜下側から前記空間部を樹脂で充填すること
を特徴とする樹脂充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填装置、充填方法および基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するための電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置の例として、実装用基板に、半導体チップをフリップチップ接続する電子装置等が挙げられる。
【０００３】
従来、そのような電子装置の空間部に樹脂を充填する場合には、図５に示すように、ホットプレート１１１上で基板１０２を加熱しながら樹脂１０５をニードル１１２から基板１０２と電子部品１０３との間の空間部１０４の近傍に供給し、いわゆる毛細管現象により空間部１０４を充填する方法が知られている。
【０００４】
また、樹脂の充填時間を短縮する方法として、図６により説明される樹脂の充填方法が発明されている（特許文献１参照）。その方法によれば、基板２０３を水平面に対して所定角度αをもって傾斜させ、基板２０３の傾斜方向に対しほぼ直角方向に上辺と下辺とが位置するようにＩＣチップ２０２を配置した状態で、ディスペンスノズル２０１をＩＣチップ２の上辺に沿って相対的に移動させながら、ＩＣチップ２０２と基板２０３との間の隙間に、前記上辺に沿った隙間口から粘着液状態の封止剤２０６を吐出供給するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３２３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来より、空間部が樹脂で充填される電子装置において、樹脂の未充填部が発生すると接着力の低下から信頼性に影響することが課題となっていた。例えば、バンプや配線の間にボイド（充填時に樹脂内に巻き込まれた気泡）が存在した場合は、マイグレーションにより隣接配線との短絡が発生してしまう等の問題が生じる。近年、配線ピッチが微細化している状況下では、より一層の配線間ボイド対策が重要となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、実装基板と電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するに際し、樹脂の充填時にボイドの巻き込みを低減させるとともに、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを上方に向けて抜け易くすることが可能な樹脂充填装置、充填方法および該電子装置の製造方法を提供することを目的とする。また、それにより、巻き込みボイドを著しく低減させた電子装置を製造し、該電子装置の不良品率を低下させて、品質を高度に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。  
【０００９】
本発明に係る樹脂充填装置は、基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填装置において、前記基板を傾斜状態で保持するステージと、該基板の傾斜下側から前記空間部に樹脂を充填する塗布ヘッドとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本前記塗布ヘッドから前記基板上に供給される樹脂が該基板上を傾斜下側に向けて流れていくことを防止する流れ止め機構を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、前記ステージにおける前記基板を保持する傾斜角度を任意に調整可能な角度調整機構を備えることを特徴とし、また、前記ステージを振動させる振動機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電子装置の製造方法は、基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するための電子装置の製造方法において、前記基板を傾斜状態で保持する保持ステップと、傾斜させた前記基板の傾斜下側から前記空間部を樹脂で充填する充填ステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記充填ステップの実行中に、前記基板の傾斜角度を変化させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る樹脂充填方法は、基板と、該基板に実装された電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填方法において、前記基板を傾斜させて、次いで、該基板の傾斜下側から前記空間部を樹脂で充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１によれば、基板を傾斜状態で保持したまま、基板と電子部品との間の空間部内を傾斜下側から傾斜上側に向けて樹脂充填することが可能となる。それにより、充填時に樹脂内に巻き込まれた気泡（ボイド）を傾斜上側に向けて抜け易くすることが可能となる。また、ステージを平坦にして充填する場合と比較して、樹脂の充填速度を遅くすることができ、ボイドの巻き込みを低減させることが可能となる。
【００１６】
請求項２によれば、流れ止め機構を基板の下端部に位置するように設けることで、基板上に供給される樹脂が傾斜下側に向けて流れていくことを防止して、樹脂を電子部品の下辺部近傍に留めておくことが可能となる。それにより、樹脂充填を途切れなく行うことが可能となり、また、電子装置および充填装置の不要な部位への樹脂付着を防止できる。
【００１７】
請求項３によれば、樹脂の材質に応じた最適の角度設定が可能となる。一方、角度を制御することで、樹脂の充填速度を制御することが可能となる。
【００１８】
請求項４によれば、樹脂充填中に基板が加振されることによって、樹脂が空間部に隙間なく充填することが可能となるとともに、巻き込まれたボイドを抜け易くすることが可能となる。
【００１９】
請求項５によれば、電子装置の空間部への樹脂の充填を傾斜下側から傾斜上側に向けて行うことができるため、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを、傾斜状態に保持される該電子装置の傾斜上側に向けて抜け易くすることが可能となる。併せて、電子装置を平坦に保持する場合と比較して、充填中の樹脂に傾斜下側に向けた重力が作用するため、樹脂の充填速度を遅くすることができ、ボイドの巻き込みを低減させることが可能となる。
【００２０】
請求項６によれば、電子装置の空間部への樹脂充填中に、傾斜状態に保持される該電子装置の傾斜角度を変化させることが可能となる。それにより、樹脂の材質、充填状況に応じた最適な充填制御が可能となる。
【００２１】
請求項７によれば、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを傾斜上側に向けて抜け易くするとともに、樹脂充填速度を遅くすることでボイドの巻き込みを低減できる樹脂充填方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂充填装置１の一例を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置７の一例を示す概略図である。図３は、本発明の実施の形態に係る樹脂充填装置１の他の例を示す概略図である。図４は、本発明に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置７と従来の製造方法により製造される電子装置７との比較写真である。なお、図面の符号に関して、符号１７は符号１７ａ、１７ｂ、・・・の総称として用いる（他の符号について同じ）。
【００２３】
樹脂充填装置１は、基板２と、基板２に実装された電子部品３との間の空間部４に樹脂５を充填する装置である。そのような実装の例として、基板２（実装用基板）に、電子部品３（半導体チップ）をフリップチップ接続する場合等が挙げられる。その際の空間部４における基板２と電子部品３との距離は、一例として１０〜２０μｍ程度である。
【００２４】
図１に示すように、樹脂充填装置１は、基板２を傾斜状態で保持可能なステージ１１を備える。なお、基板２をステージ１１に保持させるための機構２１については、クリップ機構、ボルト留め等、基板２を傾斜状態のまま固定できるものであればいずれの機構であっても構わない。
【００２５】
また、樹脂充填装置１は、傾斜状態で保持された基板２の、傾斜下側から空間部４に樹脂を充填する塗布ヘッド１２を備える。塗布ヘッド１２は、一例としてニードル、シリンジ等であり、図１に示すように、傾斜させた基板２上の電子部品３の下辺近傍部に、塗布ヘッド１２の先端部１２ａが配置可能に構成される。ここで、本明細書で用いる「下辺」とは、傾斜させた基板２および電子部品３における傾斜下側に位置する辺を指す。逆に傾斜上側に位置する辺を「上辺」とする。また、下辺と上辺とを結ぶ一対の辺が「側辺」である。なお、「下辺近傍部」には、側辺の下端部（傾斜下側の端部）が含まれる。
【００２６】
上記の構成により、基板２を傾斜状態で保持したまま、基板２上の電子部品３の下辺近傍部に、塗布ヘッド１２から樹脂５を供給することが可能となる。このとき、前記の通り、基板２と電子部品３との間隔は非常に狭いため、いわゆる毛細管現象により、樹脂５は空間部４内を傾斜下側から傾斜上側に向けて自然に充填されていく。なお、自然充填ではなく、樹脂に圧力をかけて空間部に充填する方法でもよい。
【００２７】
このとき、樹脂５の充填を傾斜下側から傾斜上側に向けて行うことによって、充填時に樹脂内に巻き込まれた気泡（ボイド）を傾斜上側に向けて抜け易くする効果を生じる。併せて、ステージを平坦にして行う充填方法と比較して、充填中の樹脂５に傾斜下側に向けた重力が作用するため、樹脂５の充填速度を遅くすることができ、ボイドの巻き込みを低減させる効果を生じる。
【００２８】
ここで、樹脂充填装置１に流れ止め機構１３を設けることが好適である。基板２を傾斜状態にして、基板２上に樹脂５を供給するため、樹脂５の材質、傾斜角度θ等によっては、樹脂５の一部が基板２上を傾斜下側に向けて流れていく恐れがある。これに対し、流れ止め機構１３を基板２の下端部に設けることで、樹脂５のそのような流れを防止して、樹脂５を電子部品３の下辺部近傍に留めておくことが可能となるからである。また、その結果、空間部４への樹脂の供給・充填を安定的に持続させることが可能となり、さらに、電子装置および充填装置の不要な部位への樹脂付着も防止できる。
【００２９】
また、樹脂充填装置１は、図１に示すように、角度調整機構１７を備える。角度調整機構１７は、一例として、エアシリンダ１７ａ、シリンダ制御部１７ｂ、配管１７ｃを備えて構成される。なお、角度調整機構１７は、図３に示すように、歯車機構１７ｄ、駆動制御部１７ｅを備えた構成としてもよい。いずれの場合にも、基板２（電子装置７）の傾斜角度θを０°〜９０°に保持できれば充分であるが、電子装置７の構造等に応じて、θ＞９０°の角度設定が可能なものであってもよい。
【００３０】
上記の構成により、ステージ１１すなわち基板２を任意の角度に調整することが可能となる。その結果、θを樹脂５の材質に応じた最適の角度に設定することが可能となる。一方、同じ材質の樹脂であっても、角度θを変えることにより、樹脂の充填速度を制御することが可能となる。さらに、樹脂５の充填中に角度θを変化させることも可能である。
【００３１】
また、樹脂充填装置１は、図１に示すように、ステージ１１の支持部に、ステージ１１を振動させる振動機構１５を設ける構成としてもよい。振動機構１５は、一例として、超音波加振装置である。
【００３２】
上記の構成により、空間部４に樹脂５を充填中にステージ１１を加振することができ、その結果、基板２を加振することが可能となる。樹脂充填中に基板２が加振されることによって、樹脂５が空間部４に隙間なく充填することが可能となるとともに、巻き込まれたボイドを抜け易くすることが可能となる。
【００３３】
次に、本発明に係る電子装置７の製造方法について説明する。
電子装置７は、一例として、基板２（実装用基板）に、電子部品３（半導体チップ）をフリップチップ接続して、その空間部４に樹脂５を充填して形成される装置である（図２参照）。この製造方法は、例えば、図１に示すような樹脂充填装置１を用いて、電子部品３が実装された基板２を傾斜状態で保持し、その状態で、電子部品３の下辺部近傍に塗布ヘッド１２等から樹脂５を供給することによって、空間部４に樹脂５を充填するものである。
【００３４】
この製造方法により、樹脂５の充填を傾斜下側から傾斜上側に向けて行うことができるため、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを傾斜上側に向けて抜け易くする効果を生じる。併せて、基板２を平坦に保持する場合と比較して、充填中の樹脂５に傾斜下側に向けた重力が作用するため、樹脂５の充填速度を遅くすることができ、ボイドの巻き込みを低減させる効果を生じる。
【００３５】
なお、樹脂５の充填中にステージ１１を加振させてもよい。ボイドをより抜け易くすることができるからである。
【００３６】
また、上記の製造方法においては、樹脂５の充填中に傾斜角度θを変化させてもよい。例えば、樹脂５の充填開始時には、傾斜を急な角度に設定し、次いで、樹脂が空間部内に充填されてくることに応じて、傾斜を緩い角度に変化させる方法等が考えられる。それによって、充填開始時には、ボイドの抜け易さを優先させ、ある程度充填が進んだ時点で充填速度の低下を防止して充填効率を優先させるといった、樹脂の充填状況に応じたきめ細かな充填制御が可能となる。
【００３７】
上記の製造方法により、巻き込みボイドを著しく低減させた電子装置を製造することが可能となり、その結果、当該電子装置の不良品を低減させ、品質を高度に保つことが可能となる。
【００３８】
ここで、図４（ａ）に本発明に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置７の顕微鏡写真の一例を示し、従来の製造方法による電子装置の写真（図４（ｂ））と比較して、本発明の有効性を証明する。それぞれの実験条件については、図４（ａ）は、ステージ温度９０℃、基板傾斜角度θ＝４５°、傾斜下辺からの充填という条件下で製造した電子装置である。一方、図４（ｂ）は、ステージ温度９０℃、基板傾斜角度θ＝０°、一辺からの充填という条件下で製造した電子装置である。両写真における白色部分が充填時の巻き込み等によって生じたボイド８である。一見して明らかなように、本発明に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置においてボイド８が激減している様子が伺える。すなわち、本発明に係る製造方法は、その方法により製造される電子装置のボイドを減少させ、品質を高度に保つことができる点で極めて顕著な効果を奏するものである。
【００３９】
なお、上記の電子装置の製造方法は、狭間隔の空間部への樹脂の充填方法にも応用することが可能であり、ボイドの巻き込みが防止された優れた樹脂充填方法を提供することが可能となる。
【００４０】
以上の説明の通り、本願発明に係る樹脂充填装置、充填方法および電子装置の製造方法によれば、実装基板と電子部品との間の空間部が樹脂で充填される電子装置を製造するに際し、樹脂の充填時にボイドの巻き込みを低減させるとともに、充填時に樹脂内に巻き込まれたボイドを上方に向けて抜け易くすることが可能となる。また、それにより、巻き込みボイドを著しく低減させた電子装置の提供が可能となり、該電子装置の不良品率を低下させて、品質を高度に保つことを可能とするものである。
【００４１】
なお、フリップチップ接続による電子装置を例にとり説明をしたが、本発明の技術的思想を、ワイヤボンディング接続による電子装置等に適用することももちろん可能である。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂充填装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る樹脂充填装置の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る電子装置の製造方法により製造される電子装置と従来の製造方法により製造される電子装置との比較写真である。
【図５】従来の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図６】従来の実施の形態に係る電子装置の製造方法の他の例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  樹脂充填装置
２  基板
３  電子部品
４  空間部
５  樹脂
６  スタッドバンプ
７  電子装置
８  ボイド
１１  ステージ
１２  塗布ヘッド
１２ａ  塗布ヘッドの先端部
１３  流れ止め機構
１５  振動機構
１７、１７ａ、１７ｂ、・・・  角度調整機構
２１  保持機構
２２  ヒンジ
２３  回転軸
２４  回転軸
θ  基板（電子装置）の傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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