(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止剤を吐出する塗布ヘッドと電子部品を実装した回路基板とを相対移動させながら、各電子部品と前記回路基板との各間に複数回繰り返して重ね塗布する封止剤の供給を制御する方法において、電子部品１個当たりに塗布すべき封止剤の供給量を、封止剤の粘性および電子部品のサイズに対応した塗布回数に分割し、且つその封止剤の分割量を、塗布回数が増えるにしたがって交互に増減する量に設定して各塗布時に割り当てるとともに、その各塗布時にそれぞれ割り当てた量の封止剤を、前記塗布ヘッドの吐出圧力の可変による前記塗布ヘッドからの封止剤の吐出量の制御により設定して供給するようにしたことを特徴とする封止剤の供給制御方法。
【請求項２】
封止剤を吐出する塗布ヘッドと電子部品を実装した回路基板とを相対移動させながら、各電子部品と回路基板との各間に複数回繰り返して重ね塗布する封止剤の供給を制御する方法において、電子部品１個当たりに塗布すべき封止剤の供給量を、封止剤の粘性および電子部品のサイズに対応した塗布回数に分割し、且つその封止剤の分割量を、塗布回数が増えるにしたがって交互に増減する量に設定して各塗布時に割り当てるとともに、その各塗布時にそれぞれ割り当てた量の封止剤を、一定量の封止剤を吐出する前記塗布ヘッドと前記回路基板との相対移動の移動速度の可変制御により設定して供給するようにしたことを特徴とする封止剤の供給制御方法。
【請求項３】
第１回目の塗布時の封止剤の供給量を基準量として、第２回目以降の塗布時の封止剤の供給量を、前記基準量に対し増減するよう設定した請求項１または請求項２に記載の封止剤の供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ベアチップなどの電子部品を回路基板に実装する工程において、電子部品と回路基板との間に所定量の封止剤を複数回に分けて重ねるよう塗布する際の封止剤の供給制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器においては小型化および軽量化が求められており、それに伴って、電子回路の実装密度を高めることを目的として、ウエハを個片に分割した半導体ベアチップを裏返して回路基板上に直接実装するフリップチップ実装工法が多用されている。この半導体ベアチップのような電子部品は、その電極パッド上に形成されたバンプにより回路基板に電気的接続状態に取り付けられたのちに、電子部品と回路基板との間に供給される封止剤で電子部品と回路基板との間を封止している。封止剤は塗布ヘッドのシリンジから吐出させて電子部品と回路基板の間に塗布されるが、その封止剤の吐出量は、シリンジ内の封止剤の残量と時間経過に伴って固くなる性質を有する封止剤の使用経過時間とに基づいて生成された制御データにより、シリンジに加える吐出圧力を制御して、常に適正な一定量になるよう制御される。
【０００３】
このような部品実装において、比較的小さな電子部品を回路基板に実装する場合や、粘性の低い封止剤を使用する場合には、塗布した封止剤が電子部品と回路基板との間に迅速に浸透することから、封止剤をシリンジから１回塗布するだけで所要の良品条件を満たす良好な封止結果を得ることが可能である。これに対し、比較的大きな電子部品を回路基板に実装する場合や、粘性の高い封止剤を使用する場合には、１回の塗布で封止するために封止剤の吐出量を上記の適正な一定量よりも多く設定すると、封止剤が電子部品上に覆い被さるように塗着されて良品条件を満たす封止結果を得ることができないので、所定量の封止剤を、均等に分割して複数回に分けて重ねるように塗布している。
【０００４】
例えば、図８（ａ）に示すように、回路基板１に１２個の電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２が実装されている場合、同図（ｂ）のフローチャートに示すように、全ての電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２に対しそれぞれ所定量の封止剤を順次塗布する工程を所定回数だけ繰り返す。なお、（ａ）の各電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２の上方に付した横線は塗布された封止剤１５を模式的に示し、横線の数は封止剤の塗布回数を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように所定量の封止剤を均等に分割して複数回に分けて重ねるように塗布する場合には、図９に示すように、重ね塗布する回数が増えるに従って塗布した封止剤が回路基板１と電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２との間に完全に浸透するまでに要する浸透時間が順次長くなっていく。一方、図１０（ａ）に示すように、一枚の回路基板１の全ての電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２に封止剤を塗布し終えるのに要する時間Ｔは、各電子部品ＩＣ１〜ＩＣ１２に対し常に一定量の封止剤を塗布することから、塗布回数に拘わらず一定である。これに対して、塗布された封止剤が完全に浸透するまでに要する浸透時間は、同図（ｂ）にも示すように、塗布する回数が増えるにしたがって長くなっていく。したがって、（ａ）に示すように、封止剤の４回目以降の塗布時には、前回塗布した封止剤が浸透し終わるまで待って塗布を開始しなければならない。その浸透待ち時間Ｔ１，Ｔ２は設備の稼動を停止する無駄な時間となり、それによって生産性が低下する問題がある。
【０００６】
そこで、塗布した封止剤が回路基板１と電子部品との間に完全に浸透するまでに要する浸透時間は、重ね塗布する回数が増えるに従って長くなるので、塗布する回数が増えるに従って封止剤の供給量を低減させて、封止剤の浸透時間が回路基板の全ての電子部品に封止剤を塗布するのに要する時間内になるよう設定することが考えられる。図１０の例では第４回目および第５回目の封止剤の塗布を行おうとするときに浸透待ち時間が発生するので、第３回目および第４回目の塗布時に封止剤の供給量をそれぞれ低減させれば、回路基板の全ての電子部品に封止剤を１回塗布し終えるまでの間に、そのときの１番目の電子部品に塗布した封止剤の浸透が終わるので、次回の封止剤の塗布に際しての浸透待ち時間がなくなることになる。
【０００７】
しかしながら、そのようにすれば、封止剤の塗布を所定回数繰り返したときの電子部品１個当たりに対する封止剤の合計供給量が減少するので、電子部品と回路基板との空隙を確実に封止することができない。一方、封止剤の塗布回数を増やして封止剤の合計供給量が所定値になるようにすれば、設備の稼動を停止することなく所定量の封止剤を供給できるが、１枚の回路基板に封止剤を供給する時間は塗布回数が増える分だけ長くなるから、生産性が低下する問題を解消できない。
【０００８】
そこで本発明は、所定の塗布回数で所定量の封止剤を重ねるように塗布しながらも、封止剤の浸透待ち時間を無くして連続的に封止剤を塗布することのできる封止剤の供給制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、封止剤を吐出する塗布ヘッドと電子部品を実装した回路基板とを相対移動させながら、各電子部品と前記回路基板との各間に複数回繰り返して重ね塗布する封止剤の供給を制御する方法において、電子部品１個当たりに塗布すべき封止剤の供給量を、封止剤の粘性および電子部品のサイズに対応した塗布回数に分割し、且つその封止剤の分割量を、塗布回数が増えるにしたがって交互に増減する量に設定して各塗布時に割り当てるとともに、その各塗布時にそれぞれ割り当てた量の封止剤を、前記塗布ヘッドの吐出圧力の可変による前記塗布ヘッドからの封止剤の吐出量の制御により設定して供給するよう構成されている。
【００１０】
この封止剤の供給制御方法では、塗布ヘッドからの封止剤の吐出量を塗布回数が増えるにしたがって交互に増減するよう制御するので、各塗布時における封止剤の浸透時間はその封止剤の吐出量つまり供給量に対応した長さになる。すなわち、或る塗布時に封止剤の吐出量を低減させれば、封止剤が浸透し易い状況となるから、次回の塗布時に比較的多い量の封止剤を供給しても、この封止剤は、その時の回路基板の全ての電子部品に封止剤を供給し終えるまでの間に浸透し終わる。さらに、この多い量の封止剤の浸透が終わったあとの次の塗布時には、浸透し難くなっている分だけ封止剤の供給量を減らせばよい。それにより、いずれの塗布時においても、塗布した封止剤はその時の１枚の回路基板に対して塗布を終了する前に浸透し終えるように設定できるから、所定回数の塗布により所定供給量だけの封止剤を供給できるとともに、所定回数の塗布時における何れの場合にも、封止剤の浸透待ちのために塗布ヘッドの駆動を停止させる必要がなくなり、その分だけ設備の稼働率を上げて生産性向上を実現できる。
【００１１】
第２の発明は、封止剤を吐出する塗布ヘッドと電子部品を実装した回路基板とを相対移動させながら、各電子部品と回路基板との各間に複数回繰り返して重ね塗布する封止剤の供給を制御する方法において、電子部品１個当たりに塗布すべき封止剤の供給量を、封止剤の粘性および電子部品のサイズに対応した塗布回数に分割し、且つその封止剤の分割量を、塗布回数が増えるにしたがって交互に増減する量に設定して各塗布時に割り当てるとともに、その各塗布時にそれぞれ割り当てた量の封止剤を、一定量の封止剤を吐出する前記塗布ヘッドと前記回路基板との相対移動の移動速度の可変制御により設定して供給するように構成されている。
【００１２】
この封止剤の供給制御方法では、封止剤の吐出量を一定とし、且つ塗布ヘッドと回路基板との相対移動の移動速度の可変制御により、封止剤の塗布量を塗布回数が増えるに従って交互に増減するよう制御するので、特に、粘性の低い封止剤の供給に際しても、第１の発明と同様に、封止剤の浸透待ちのために塗布ヘッドを停止させることなく封止剤の塗布を効率的に行って、設備の稼働率を上げて生産性向上を実現できる。
【００１３】
上記各発明において、第１回目の塗布時の封止剤の供給量を基準量として、第２回目以降の塗布時の封止剤の供給量を、前記基準量に対し増減するよう設定することが好ましい。
【００１４】
これにより、第２回目以降の塗布時の封止剤の供給量を、第１回目の基準量に対して増減させることにより容易に、且つ正確に設定することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の封止剤の供給制御方法の一実施の形態を適用する封止剤塗布装置を示す斜視図であり、つぎに、この封止剤塗布装置について簡単に説明する。半導体ベアチップなどの所要個数の電子部品（図示せず）がバンプにより予め取り付けられた多数の回路基板１は、装置本体２の一側方（この実施の形態では右側方）に設けられたマガジン部３に上下方向に配して収納されるとともに、その最上部に順次位置する回路基板１が引出し機構部４により順次取り出されて２本の基板搬送ガイドレール部７，７からなる基板搬送ラインに送給される。基板搬送ガイドレール部７，７には、二つの塗布ステージ８，８が移動自在に設置されており、基板搬送ガイドレール部７，７に送給された回路基板１はいずれかの塗布ステージ８上に受けられて位置決めされる。
【００１８】
両塗布ステージ８，８上に回路基板１，１がそれぞれセットされると、Ｙ方向駆動部９は、両塗布ステージ８，８を基板搬送ガイドレール部７の設置方向に対し直交するＹ方向（この場合は装置本体２の後方向）に向け移動させて、塗布ステージ８上の回路基板１の所定部位を塗布ヘッド１０に対し位置決めする。塗布ヘッド１０は、内部に収納されている封止剤を吐出して回路基板１に塗布するシリンジ１１および回路基板１の位置認識用カメラ１２を備えており、Ｘ方向駆動部１３によりＹ方向に対し直交するＸ方向に移動されて位置決めされる。また、シリンジ１１からの封止剤の吐出量をコントロールする後述の制御部が塗布ヘッド１０とは独立して設けられている。
【００１９】
したがって、回路基板１はＹ方向駆動部９の駆動によりＹ方向に移動されて電子部品がシリンジ１１に対向するよう位置決めされるとともに、シリンジ１１は、Ｘ方向駆動部１３の駆動による塗布ヘッド１０のＸ方向への移動に伴って封止剤を吐出しながら各電子部品の各々の一端から他端に向け移動される。それにより、回路基板と各電子部品との各々の間にはシリンジ１１から封止剤が順次塗布されるようになっている。なお、テレビモニタ１４には、認識用カメラ１２からの画像信号に基づいて回路基板１の映像が映写され、また、塗布ステージ８は、これに付着した封止剤をクリーニング部１７により除去されて汚損しないよう保護される。
【００２０】
回路基板１における全ての電子部品に対しそれぞれ所定量の封止剤の塗布が終了すると、Ｙ方向駆動部９は塗布ステージ８を基板搬送ラインに復帰させる。続いて、その塗布ステージ８上の回路基板１は、取り出し機構部１８により塗布ステージ８から取り出されて再び基板搬送ガイドレール部７，７に戻されたのちに、ストック部１９に押し込まれる。さらに、ストック部１９に送られた回路基板１は、加熱されながらストック部１９の側部に沿った矢印で示す移動路を移動する。その移動する過程において、回路基板１に塗布されている封止剤は、加熱により硬化して回路部品と電子部品との空隙を封止する。
【００２１】
この封止剤塗布装置における本発明によって新たに設けられた制御部２０は、図２の概略ブロック構成図に示されている。シリンジ１１内に収納されている封止剤１５は、吐出圧力付加部２７からシリンジ１１内に加えられる吐出圧力Ｐに応じた量だけ吐出され、この吐出圧力付加部２７は制御部２０から入力される圧力データによって制御される。
【００２２】
上記制御部２０は、シリンジ１１から基準量の封止剤を吐出させるための基準の吐出圧力Ｐを設定するための基準吐出圧設定部２１と、この基準吐出圧設定部２１の基準圧力データを補正するための圧力補正データを設定して出力する圧力補正値設定部２３と、基準吐出圧設定部２１の基準圧力データまたはこの基準圧力データおよび圧力補正値設定部２３の圧力補正データに基づきシリンジ１１に加えるべき吐出圧力Ｐを算出して吐出圧力付加部２７に対し圧力データを出力する吐出圧算出部２２と、前述のＸ方向駆動部１３の移動速度を補正するための速度補正データを設定してＸ方向駆動部１３に対し出力する速度補正値設定部２４とを有している。
【００２３】
つぎに、前記封止剤塗布装置におけるシリンジ１１から吐出させる封止剤１５の供給を制御部２０により制御する方法について説明する。この実施の形態における封止剤１５の供給制御方法では、常に一定量の封止剤を複数回塗布していた従来方法に代えて、図３（ａ）に示すように、第１回目の塗布時には、例えば従来の一定量と同量（この実施形態では５ｍｇ）となる基準量の封止剤１５を各電子部品にそれぞれ塗布させ、第２回目の塗布時には前記基準量に対して半分近くに減少させた少ない量の封止剤１５を、第３回目の塗布時には前記基準量よりもかなり多い量の封止剤１５を、第４回目の塗布時には前記基準量よりも少なく、且つ第２回目よりも僅かに多い量の封止剤を、第５回目の塗布時には前記基準量よりも僅かに多い量の封止剤１５をそれぞれ供給するようにする。ここで、この５回の塗布による封止剤１５の合計供給量は、所定量つまり従来方法による一定量ずつ５回塗布するときの合計供給量と同一になるよう設定されている。
【００２４】
上記の封止剤１５の供給量の増減は、制御部２０が吐出圧力付加部２７を介してシリンジ１１の吐出圧力Ｐを制御することにより、シリンジ１１からの封止剤１５の吐出量を増減することにより行われる。したがって、このときのシリンジ１１の移動速度つまり塗布速度は従来と同じであって、何れの塗布時にも回路基板１の全ての電子部品に封止剤１５を塗布し終えるのに要する塗布時間は同一である。すなわち、この実施の形態では、制御部２０における速度補正値設定部２４からは速度補正データが出力されない。
【００２５】
基準吐出圧設定部２１には、第１回目の塗布時に基準量だけの封止剤１５を吐出させるのに必要な吐出圧力Ｐをシリンジ１１に加えるための基準圧力データが設定されている。圧力補正値設定部２３は、第１回目の塗布時のみ圧力補正データを出力せず、第２回目の塗布時以降に予め設定された複種類の圧力補正データが順次出力される。吐出圧算出部２２は、基準吐出圧設定部２１の基準圧力データと圧力補正値設定部２３の圧力補正データとに基づいて、吐出圧力付加部２７がシリンジ１１に対し実際に加える吐出圧力Ｐを発生するための圧力データを算出する。
【００２６】
吐出圧算出部２２は、第１回目の塗布時に、基準吐出圧設定部２１からの基準圧力データのみに基づき圧力データを算出して吐出圧力付加部２７に対し出力する。さらに、吐出圧算出部２２は、第２回目の塗布時に、圧力補正値設定部２３から出力される「１」よりも小さい値の圧力補正データを前記基準圧力データに乗算し、第３回目の塗布時に、「１」よりも大きい値の圧力補正データを前記基準圧力データに乗算し、第４回目の塗布時に、「１」よりも僅かに小さい値の圧力補正データを前記基準圧力データに乗算し、第５回目の塗布時に、「１」よりも僅かに大きい値の圧力補正データを前記基準圧力データに乗算して、それぞれ圧力データを算出する。それにより、吐出圧力付加部２７は、シリンジ１１から図３（ａ）に示したような吐出量の封止剤１５が順次吐出するような吐出圧力Ｐを、各塗布時にシリンジ１１に対し順次加える。
【００２７】
封止剤１５の吐出量を、塗布回数が増えるにしたがって上記のように制御したとき、各塗布時における封止剤１５の浸透時間は、図３（ｂ）に示すように、封止剤１５の吐出量つまり供給量に対応した長さになる。ここで、１枚の回路基板１に対し封止剤１５を１回塗布し終えるのに要する時間は、上述のように何れの塗布時にも一定であり、その塗布時間を図（ｂ）に１点鎖線で示してある。したがって、いずれの塗布時においても、塗布された封止剤１５は、その時の１枚の回路基板１に対して塗布を終了する前に浸透し終えるような量に設定されている。この例では、第２回目の塗布時において、封止剤１５の塗布量を基準量に対し大幅に低減したことにより、封止剤１５が浸透し易い状況を作り出して、それに応じて第３回目の塗布時に基準量よりも相当に多い量の封止剤１５を吐出させながらも１枚の回路基板１の塗布時間内に封止剤１５の浸透が終わるようにしている。この多い量の封止剤１５の浸透が終わったあとの第４回目では、浸透し難くなっている分だけ封止剤１５の塗布量を減らしている。
【００２８】
そのため、図４（ａ），（ｂ）に示すように、所定回数（この実施の形態では５回）の何れの塗布時においても、浸透待ち時間なく塗布を開始することができる。また、１枚の回路基板１の１回の塗布に要する時間Ｔおよび塗布回数は従来と同じであり、且つ所定回数の塗布による封止剤１５の合計供給量も従来と同じ所定量となる。したがって、１枚の回路基板１への封止剤１５の塗布中に封止剤１５の浸透待ちのために塗布ヘッド１０を停止させる必要がないので、その分だけ設備の稼働率を上げて生産性向上を実現できる。
【００２９】
なお、圧力補正値設定部２３に設定する圧力補正データは、図５に示す封止剤１５の吐出量とその浸透時間との関係のデータと、図６に示すシリンジ１１に加える吐出圧力Ｐと封止剤１５の吐出量との関係のデータとを、予め実測して求めた上で、それらのデータに基づいて実験的に算出されたものである。
【００３０】
また、図１の封止剤塗布装置では、左右に一対の塗布用ステージ８，８を備えているので、５回の何れの塗布時においても、２枚の回路基板１，１に封止剤１５を交互に塗布することが可能である。この場合、各回の塗布時に塗布された封止剤１５は、２枚の回路基板に対し封止剤１５の塗布が終了するまでの間に浸透し終えればよいので、封止剤１５の塗布量は図３（ａ）のほぼ２倍に設定しても、設備稼動中に無駄な待ち時間が発生しない。このように封止剤１５の１回の塗布量を増やせるので、それに応じて塗布回数を少なくして所定量の封止剤１５を塗布することができ、さらに生産性が向上する。
【００３１】
また、上記の実施の形態は、封止剤１５の塗布量を、シリンジ１１への吐出圧力Ｐの制御により封止剤１５の吐出量を可変することにより制御している。又他の実施の形態としては、封止剤１５の吐出量を一定とし、且つ塗布ヘッド１０の各電子部品の一端から他端への移動速度つまり塗布速度の変化により塗布量を制御するようにすることができる。すなわち、圧力補正値設定部２３に圧力補正データを設定せずに、基準吐出圧設定部２１に設定した基準圧力データにより吐出圧力付加部２７からシリンジ１１に一定の極低圧力の吐出圧力Ｐを加えるとともに、速度補正値設定部２４に設定した複種類の速度補正データを、第２回目から第５回目の各塗布時にＸ方向駆動部１３に対して出力し、Ｘ方向駆動部１３において、速度補正データを基準速度データに乗算して各回の塗布速度を算出して行う。
【００３２】
なお、速度補正値設定部２４に設定される速度補正データは、図７に示す塗布ヘッド１０の塗布速度と封止剤１５の塗布量との関係のデータを予め実測して求めた上で、それらのデータに基づいて実験的に算出されたものである。また、上述の吐出圧力Ｐまたは塗布速度の何れの手段による封止剤１５の制御においても、用いる封止剤１５の特性に合致した塗布処理を行えるので、特性の近い封止剤１５に対しては同じ圧力補正データまたは速度補正データを用いて塗布量の制御を行える。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明に係る封止剤の供給制御方法によれば、塗布ヘッドからの封止剤の吐出量を塗布回数が増えるにしたがって交互に増減するよう制御するようにしたので、各塗布時における封止剤の浸透時間がその封止剤の吐出量に対応した長さとなり、いずれの塗布時においても、塗布した封止剤がその時の１枚の回路基板に対して塗布を終了する前に浸透し終えるように設定できる。そのため、所定回数の塗布により所定供給量だけの封止剤の供給を完了できるとともに、所定回数の塗布時における何れの場合にも、封止剤の浸透待ちのために塗布ヘッドの駆動を停止させる必要がなくなり、その分だけ設備の稼働率を上げて生産性向上を実現できる。
【００３４】
また、第２の発明に係る封止剤の供給制御方法によれば、封止剤の吐出量を一定とし、且つ塗布ヘッドと回路基板との相対移動の移動速度の可変制御により、封止剤の塗布量を交互に増減するよう制御するようにしたので、特に、粘性の低い封止剤を供給するに際しても、封止剤の浸透待ちのために塗布ヘッドを停止させることなく封止剤の塗布を効率的に行って、設備の稼働率を上げて生産性向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の封止剤の供給制御方法を適用した一実施の形態に係る封止剤塗布装置を示す斜視図。
【図２】同上装置の要部のブロック構成図。
【図３】同上装置における封止剤の供給制御方法の一実施の形態を示し、（ａ）は重ね塗布回数毎の封止剤の吐出量を示す説明図、（ｂ）は重ね塗布回数毎の封止剤の浸透時間を示す説明図。
【図４】同上の封止剤の供給制御方法における封止剤の塗布時間と浸透時間とのタイミングチャート。
【図５】同上装置における封止剤の吐出量と浸透時間との関係を示す特性図。
【図６】同上装置におけるシリンジに加える吐出圧力と封止剤の吐出量との関係を示す特性図。
【図７】同上装置における塗布ヘッドの塗布速度と封止剤の塗布量との関係を示す特性図。
【図８】（ａ）は従来の封止剤の供給制御方法の説明図、（ｂ）は同供給制御方法の処理を示すフローチャート。
【図９】同上の封止剤の供給制御方法における重ね塗布回数毎の封止剤の浸透時間を示す説明図。
【図１０】同上の封止剤の供給制御方法における封止剤の塗布時間と浸透時間とのタイミングチャート。
【符号の説明】
１  回路基板
９，１３  駆動部
１５  封止剤
２０  制御部
２１  基準吐出圧設定部
２２  吐出圧算出部
２３  圧力補正値設定部
２４  速度補正値設定部
２７  吐出圧力付加部
Ｐ  吐出圧力
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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