(57)【要約】  本発明は、はんだ付け用フラックスを半導体チップのバンプに塗布する方法及び装置であって、はんだ付け用フラックスを収容し、底部が開かれた容器（４）及び少なくとも１つのキャビティ（３）を含むベースプレート（２）を、キャビティ（３）の片側からキャビティ（３）の他方の側に互いに対して前後に移動させる方法及び装置に関する。移動方向から見て、容器（４）の前壁（５又は６）は相対移動中に持ち上げられ、それにより、ベースプレート（２）上方のある距離に配置される。この距離は、はんだ付け用フラックスがベースプレート（２）の表面の高さよりも上に突出する高さの差よりもいくらか大きい。この対策には、容器（４）の前壁（５又は６）が、今までこのはんだ付け用フラックスの損失の原因であった、いかなる量のはんだ付け用フラックス（３）もベースプレート（２）に運ばないという効果がある。【選択図】図４
2010504633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ付け用フラックス（１２）を収容し、底部が開かれた容器（４）及び少なくとも１つのキャビティ（３）を含むベースプレート（２）が、互いに対して移動し、前記容器（４）は、相対移動中に前記ベースプレート（２）上で摺動し、前記キャビティ（３）の片側から前記キャビティ（３）の他方の側に移動し、半導体チップのバンプが前記キャビティ（３）内に浸漬される、前記はんだ付け用フラックス(１２)を前記半導体チップの前記バンプに塗布する方法であって、前記移動方向から見て、前記容器（４）の前壁が前記相対移動中に持ち上げられ、それにより、前記ベースプレート（２）上方のある距離に配置されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのキャビティ（３）及び前記キャビティ（３）を囲む表面を有するベースプレート（２）と、底部が開かれ、はんだ付け用フラックス（１２）を収容する容器（４）と、前記容器（４）及び前記ベースプレート（２）を互いに対して前後に移動させる駆動機構とを有する、請求項１に記載の方法を実行する装置であって、前記移動方向から見て前記容器（４）の前壁を持ち上げる手段を特徴とする、装置。
【請求項３】
前記容器（４）が、前記相対移動中に前記容器（４）と前記ベースプレート（２）との間に発生する摩擦が、トルクを前記容器（４）に対して及ぼし、それにより、前記容器（４）が、前記移動中に、前記移動方向から見て前記容器（４）の後壁を中心として傾斜するように取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記駆動機構が、前記ベースプレート（２）の表面に対して平行に移動可能なスライド（８ａ、８ｂ）を備え、前記手段が、前記容器（４）の側壁に固定されるプレート（１４）を備え、前記プレート（１４）が、前記ベースプレート（２）の前記表面の下に配置され、前記スライド（８ａ、８ｂ）に固定されたピン（１０）が係合する窪み（１５）を有するか、又は前記プレート（１４）が、前記ベースプレート（２）の前記表面よりも下に配置され、前記スライド（８ａ、８ｂ）に配置される窪み（１５）に係合するピン（１０）を有するかのいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付け用フラックスを半導体チップのバンプに塗布する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを実装するために、半導体チップがまず、いわゆるダイボンダを使用して基板に取り付けられる技術が広く普及している。続けて、半導体チップの電気接続エリアが、いわゆるワイヤボンダを使用して基板に配線される。別の技術は、半導体チップの接続エリアにいわゆるバンプが設けられるフリップチップ技術である。基板への実装中、半導体チップが裏返され、これが専門用語で「フリップ」と呼ばれる。次に、半導体チップのバンプにはんだ付け用フラックスが塗布される。このために、半導体チップのバンプは、例えばはんだ付け用フラックスが充填されたキャビティ内に浸漬される。続けて、半導体チップは基板上に配置され、バンプが基板の電気接続エリアに接触する。次に、半導体チップ及び基板は炉の中で、はんだ付けされる。
【０００３】
請求項２のプリアンブルに記載のはんだ付け用フラックスを半導体チップのバンプに塗布する装置が、（特許文献１）から既知である。この装置は、はんだ付け用フラックスが充填され、半導体チップのバンプが塗布された後、底部が開いた容器の前後移動によって補充される少なくとも１つのキャビティを有するベースプレートを含む。キャビティの平均はんだ付け用フラックス層の高さは、通常、０〜２００マイクロメートル(μｍ）の範囲内にある。
【０００４】
半導体チップのバンプに塗布するさらなる装置が、(特許文献２）、（特許文献３）、及び(特許文献４）から既知である。
【０００５】
こういった装置はすべて、はんだ付け用フラックスの損失が比較的大きいという欠点を共有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】スイス国特許第６９４６３４号明細書
【特許文献２】欧州特許第７８９３９１号明細書
【特許文献３】国際公開第０１／３５７０９号パンフレット
【特許文献４】日本国特許第８−３４０１７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、はんだ付け用フラックスの損失がかなり少ないこの種の装置を開発する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
挙げられた目的は、請求項１及び２の特徴によって本発明により解決される。
【０００９】
本発明は、底部が開いた、はんだ付け用フラックスを収容する容器及び少なくとも１つのキャビティを含むベースプレートが、キャビティの片側からキャビティの他方の側に互いに対して前後に移動する装置に関する。挙げられた目的は、移動方向から見て容器の前壁が、ベースプレートの上方、距離Ａのところに配置されるように相対移動中に持ち上げられる方法によって達成される。距離Ａは、はんだ付け用フラックスがベースプレートの表面高さを超えて突出する高さの差よりもいくらか大きい。この高さの差は通常、わずか数μｍであるため、容器の前壁もごくわずか持ち上げられる必要がある。距離Ａは通常、２０〜２００μｍの範囲内にある。この対策の結果として、今までこのはんだ付け用フラックスの損失を引き起こしてきた、容器の前壁によりはんだ付け用フラックスがキャビティからベースプレートに出ることの回避に繋がる。
【００１０】
本発明によれば、方法を実行可能な装置は、移動方向から見て容器の前壁を持ち上げる手段を有する。容器は、好ましくは、相対移動中に容器とベースプレートとの間で発生する摩擦が容器にトルクを及ぼし、それにより、容器が、相対移動中に移動方向から見て容器の後壁の下縁を中心として自動的に傾斜し、ベースプレート上に置載するように取り付けられる。一方、移動開始前に、各ケースで容器を後壁の下縁を中心として傾斜させる追加の能動駆動機構を設けてもよい。能動駆動機構は、機械的、電気機械的、空気的、又は液圧的な性質のものであってよい。
【００１１】
本発明による方法を実行可能な装置の例示的な実施形態が、図面に基づいて以下にさらに詳細に説明される。特徴は一定の縮尺で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（特許文献１）に記載の半導体チップのバンプに塗布する装置の上面図を示す。
【図２】（特許文献１）に記載の半導体チップのバンプに塗布する装置の側面図を示す。
【図３】キャビティを有するこの装置のベースプレートを示す。
【図４】本発明による半導体チップのバンプに塗布する装置の例示的な第１の実施形態を示す。
【図５】本発明による装置の例示的な第２の実施形態を示す。
【図６】本発明による装置の例示的な第３の実施形態を示す。
【図７】本発明による装置の例示的な第４の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２は、液体物質、導電性エポキシ、又ははんだ付けペーストの形態を有し得る、はんだ付け用フラックスを半導体チップのバンプに塗布する（特許文献１）から既知の装置１の上面図及び側面図を示す。装置１は、少なくとも１つのキャビティ３が組み込まれた細長いベースプレート２と、底部が開き、液体物質を収容する容器４とを備える。動作に際して、容器４は、キャビティ３の左側及び右側に配置されるベースプレート２上の２つの位置Ｐ１及びＰ２との間を予め定めされた速度で前後に摺動する。容器４は、移動方向に対して交互に前壁又は後壁を表す２つの壁５及び６を有する。
【００１４】
容器４は、例えば、容器４が取り外し可能に取り付けられるスライドを使用して駆動される。スライドは、スライド底部８ａ及びスライド上部８ｂを備える。容器４は、スライド上部８ｂの円形窪みに取り付けられる２つのピン１０を有する。スライド上部８ｂは、スライド底部８ａに対するバネによってベースプレート２に向かう方向に付勢され、それにより、容器４の下縁が所定の力でベースプレート２に押しつけられる。スライド８自体は、空気式駆動機構（図示せず）を使用して、例えばベースプレートに対して平行に走るガイドレール９に沿って前後に移動し、それにより、ベースプレート２上で摺動する容器４も移動する。
【００１５】
図３は、はんだ付け用フラックス１２が充填されたキャビティ３を示す。キャビティ３は深さｔを有する。はんだ付け用フラックス１２は、キャビティ３の上縁１３までキャビティ３の円周に沿って延在する。はんだ付け用フラックスが、表面張力によってキャビティを囲むベースプレート２の表面の高さを超えて突出することが往々にして発生する。キャビティ３にはフラックス１２が均質に充填され、フラックス１２の粘度は重要ではなく、少なくとも８〜４５Ｎｓ／ｍ２（８０００〜４５０００ｃｐ）という広い範囲内にある。したがって、バンプが設けられた半導体チップがキャビティ３内に浸漬されると、すべてのバンプにはんだ付け用フラックスが均一に塗布される。
【００１６】
本発明は、容器４の駆動が、移動方向から見た容器４の前壁が前後移動中にいくらか持ち上げられ、それにより、前壁の下縁がはんだ付け用フラックスの表面上方のある距離にある状態でベースプレート２上を移動するように変更されるこの種の装置において実施することができる。容器４の後壁の下縁は、ベースプレート２に接触し、ベースプレート２の表面上を摺動し、それにより、ヘラのようにはんだ付け用フラックスを均一に除去する。
【００１７】
以下に、ベースプレート２に沿った移動中に容器４の前壁をどのように持ち上げることができるかについての各種解決策を示す。固体材料から圧延され機械的に加工されて、所要の精密さを有する平らな表面が得られたスチールプレートが、往々にしてベースプレート２として使用される。キャビティは実質的に圧延によって形成される。しかし、このようなベースプレート２に代えて、好ましくはエッチングによって生成される組み込みキャビティを有するスチールシートが挿入されるキャリアプレートを使用してもよい。したがって、ベースプレートという用語は、このようなスチールシートも意味するものと理解されたい。
【００１８】
例１
この例では、（特許文献１）から既知の駆動機構は、前壁が、移動中にベースプレート２から自動的に持ち上がるように、駆動機構がトルクを容器４に対して及ぼすように変更される。上述したように、容器４は、容器４が取り外し可能に取り付けられる、スライド底部８ａ及びスライド上部８ｂによって形成されるスライドによって駆動される。駆動機構の変更は、変更された駆動機構を側面図で示す図４から明らかである。各ケースで、プレート１４（図４では見えないが、図５の例において実施される）が、２つの側壁に取り付けられ、ベースプレート２に隣接して側方下方に突出する。プレート１４はピン１０を含み、ピン１０は、ベースプレート２の上面の高さよりも下に配置されるスライド上部８ｂの窪み１５に係合する。バネが、スライド上部８ｂをガイドレール９に対して下方に引っ張る。スライド底部８ａがガイドレール９に沿って移動する際、スライド上部８ｂは、移動方向に向けられた力をプレート１４に対して及ぼす。この力は、一方で容器４にスライドの移動を実行させるとともに、他方で容器４に対して作用するトルクを生成させもし、これは、容器４を後壁の下縁を中心として傾斜させる。後壁はベースプレート２上に置載しているため、前壁はベースプレート２から持ち上がる。トルクの強度ひいては傾斜の程度は本質的に、２つの要因、すなわちベースプレート２の上面からのピン１０の距離、バネの力の強さ、及びはんだ付け用フラックスの粘度の関数である。したがって、スライド底部８ａからガイドレール９までの距離は、有利なことに調整可能である。この距離が増大される場合、バネによって及ぼされる力、ひいてはトルクも増大する。当然ながら、ピン１０及び窪み１５を交換してもよい。すなわち、ピン１０をスライド上部８ｂに固定してもよく、窪み１５をプレート１４に適用してもよい。
【００１９】
例２
この例は前の例に基づくが、それぞれ交互に前壁又は後壁になる容器４の壁５及び６の下縁が、容器４が傾斜すると表面１６上に置載するように実施される。図５は可能な解決策を示す。駆動機構が矢印１９で識別される方向に容器４を移動させ、力がピン１０において伝達される場合、壁６は前壁であり、壁５は後壁である。このような壁５、６等の下縁は、上述した表面１６を画定する内縁１７及び外縁１８を備える。置載状態において、容器４は前壁及び後壁の内縁１７上にある。外縁１８が容器４の置載状態時にベースプレート２に接触しないように、表面１６は、内縁１７から発して外縁１８まで所定の角度でわずかに斜め上方に延びる。移動中、容器４は、ピン１０で係合する力及びそれによって後壁の内縁１７を中心として生成されるトルクの結果として、傾斜する。生成されるトルクが第１の値Ｍ１を超える場合、容器４は表面１６上に置載するまで傾斜する。この表面１６は幅広のため、トルクが第２の値Ｍ２＞Ｍ１を超える場合、容器４は外縁１８を中心としてのみ傾斜する。この下縁設計では、ベースプレート２からの前壁の下縁の距離は、Ｍ１〜Ｍ２のトルク範囲内のトルクから独立している。このような設計は、動作条件変更時及び予測不能な外部条件変化時に、容器４の前壁がベースプレート２の上面から精密に定められた距離だけ持ち上げられるロバストな動作範囲を提供するという利点を提供する。図５は一定の縮尺で描かれておらず、特に角度は実際の角度よりもはるかに大きく示されている。
【００２０】
例３
この例では、駆動機構によって生成される力がベースプレート２の上方で係合する。スライド上部８ｂもここで設けられる。図６は、一定の縮尺で描かれておらず、容器４の前壁及び後壁６、５を断面図で示す。断面平面はベースプレート２に垂直に、且つ矢印１９で表される容器４の移動方向に平行に延びる。前壁及び後壁は、壁の厚さよりも狭い下縁を有する。壁は、壁の外面２０において斜め上方に延びる表面２１を有する。スライド上部８ｂは、同じ傾斜角度を有する、この表面２１と直径方向において対向する表面を有する。スライド上部８ｂは、前壁及び後壁の上端が突出する溝２４を有する突起部２３をさらに含む。スライドが矢印の方向に移動する場合、スライド上部８ｂはトルクを容器４に対して及ぼし、トルクは容器４を後壁の下縁を中心として傾斜させる。前壁の上端は、溝２４の画定表面上のストップに当たる。この例でも同様に、前後移動中に発生するベースプレート２からの前壁の下縁の距離は大方、動作条件から独立している。
【００２１】
例４
この例では、容器４は、能動駆動機構を使用して後壁を中心として傾斜する。能動駆動機構は、機械的、電気機械的、空気的、又は液圧的な性質のものであってよい。この例では、駆動機構は機械的な性質のものである。図７も、一定の縮尺で描かれておらず、スライド上部８ｂに取り付けられる単純な機械的駆動機構２５によって拡張されるスライド上部８ｂを示す。スライド上部８ｂは２つのガイド２６を含み、ガイド２６の中に、容器４の前壁及び後壁６、５の上端が（移動方向に関連して）突出する。ジョイントを介して、第１のロッド２７が前壁の上端に固定され、第２のロッド２８が後壁の上端に固定される。２本のロッド２７及び２８の各他端も、ジョイントを介して偏心器２９に取り付けられる。図示の位置では、偏心器２９は、容器４の後壁５をベースプレート２に押しつけ、容器４の前壁６をベースプレート２から離れるように引っ張る。位置Ｐ１及びＰ２（図１）での容器４の方向が変化すると、偏心器２９がここでは容器４の特定の他方の壁をベースプレート２に押しつけるように、又はベースプレート２から持ち上げるように、偏心器２９は回転して別の位置になる。
【００２２】
さらなる例
図４〜図７に基づいて説明した装置では、ベースプレート２は、所定位置に固定されて配置され、スライドが、容器４を前後に移動させる駆動機構として使用される。しかし、これらすべての装置がスライドを所定位置に固定し、駆動機構を使用してベースプレート２を容器４に対して移動させることも可能である。スライドが図４に示す装置において固定され、駆動機構がベースプレート２を前後に移動させる場合、スライドは、一方、容器を容易に取り出すことができる機構として使用される。他方、スライド上部８ｂと容器４との（溝１５及びピン１０の形態の）結合点はベースプレート２の高さよりも下にあるため、ベースプレート２の移動中のベースプレート２と容器４との間で発生する摩擦力が、容器４に作用するトルクを生成する。トルクは、ベースプレート２の移動方向から見て、容器４に後壁の下縁を中心として傾斜させる。
【００２３】
これは、ベースプレート２が前後に移動し、容器が所定位置に固定される場合、図５及び図６に示す装置についても当てはまる。ここでも同様に、ベースプレート２と容器４との間に発生する摩擦力は、ベースプレート２の移動方向から見て、後壁を中心として容器４を傾斜させるトルクを発生させる。
【００２４】
容器４は、所定位置に固定して配置してもよく、ベースプレート２が、図７に示される装置内で前後に移動してもよい。
【００２５】
本発明による装置は、複数の利点を提供する。
−はんだ付け用フラックスの損失が従来技術によりもはるかに少ない。
−２つの壁の下縁の摩耗が半減する。
【符号の説明】
【００２６】
１：装置
２：ベースプレート
３：キャビティ
４：容器
５、６：壁
８ａ：スライド上部
８ｂ：スライド下部
９：ガイドレール
１０：ピン
１２：フラックス
１３：上縁
１４：プレート
１５：窪み
１６、２１：表面
１７：内縁
１８：外縁
１９：矢印
２０：外面
２３：突起部
２４：溝
２５：駆動機構
２６：ガイド
２７、２８：ロッド
２９：偏心器
【図１】
2010504633.tif 000003
【図２】
2010504633.tif 000004
【図３】
2010504633.tif 000005
【図４】
2010504633.tif 000006
【図５】
2010504633.tif 000007
【図６】
2010504633.tif 000008
【図７】
2010504633.tif 000009
【国際調査報告】
2010504633.tif 000010
2010504633.tif 000011
2010504633.tif 000012
2010504633.tif 000013