JP3324376B2

JP3324376B2 - 高粘度材料の成形方法

Info

Publication number: JP3324376B2
Application number: JP00198496A
Authority: JP
Inventors: 孝夫井上; 順治池田; 和弘森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: JPH08250502A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高粘度材料の成形
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高粘度材料を成形して用いる技術の具体
例として、半導体ＩＣにバンプ電極を作製する技術があ
る。バンプ電極となる金属材料をバインダーとともに高
粘度の混合液状態とし、これをノズルから所定量づつ吐
出して基板上に所定の電極形状になるように成形する。
この方法は、従来一般的に行われていた、写真製版技術
やエッチング技術を用いてバンプ電極を作製する技術に
比べて、作業が簡単で工程も削減できるという特徴を有
している。

【０００３】一方、ダイボンド等の目的で基板上に高粘
度の接着剤をスポット状に付着させることが行われてい
る。この場合も上記同様のノズルを用いて、高粘度接着
剤を所定のスポット形状に成形している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなバンプ電
極などの作業技術では、高粘度材料の成形形状が非常に
重要である。所定の形状および大きさの揃った成形物を
得ることが要求される。しかし、粘度の高い材料液は流
動性が悪く、ノズルからの吐出量を精密に制御するのが
難しい。そのため、成形された高粘度材料の形状や大き
さにバラツキが出やすい。また、上記バンプ電極の場
合、ひとつのＩＣ基板に数十から百個を超えるような多
数のバンプ電極を設けることがあるので、多数のバンプ
電極毎に場所を変えてノズルから高粘度材料液を吐出し
て成形していくのは大変に面倒な作業である。特に、流
動性の悪い高粘度材料液は、ゲートを開いたり圧力をか
けてノズルから吐出させようとしても直ぐには吐出が開
始されず、逆に、ノズルからの吐出を終了させようとし
ても直ぐには吐出が終わらない。そのために、１回毎の
成形時間が長くかかり、上記のような多数の成形を繰り
返す場合には作業性が非常に悪くなる。ノズルの形状や
構造を改良して、上記のような問題点を解消しようとす
る技術も提案されているが、十分な解決は果たされてお
らず、ノズルなどの装置構造が複雑になるという問題が
残る。

【０００５】本発明の目的は、上記のような高粘度材料
を所定形状に成形する際に、迅速かつ正確に成形用凹部
に供給し、正確な形状および大きさの成形物を正確な位
置に作業性良く形成し得る成形方法を提供することにあ
る。この目的を達成するためには、バンプ成形装置を例
にとると、バンプ材料を高粘性を有しない非溶融状態で
供給する必要があるが、このためには非溶融状態にある
高粘度材料を成形用凹部で加熱溶融し、次いで冷却する
加熱冷却サイクルを迅速に行う必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、成形
型内部で迅速な加熱冷却サイクルを達成するためには成
形型自体が熱伝導性に優れ、型外部から成形用凹部を型
材料を介して加熱および冷却を行えるように構成する必
要があることに着目して完成されたもので、溶融時に高
粘性を示す高粘度材料を成形するにあたり、高配向性グ
ラファイト材料で製造された成形型を用意し、該型内の
成形用凹部に高粘度材料を非溶融状態で供給し、上記型
を介して外部から上記成形用凹部内にある高粘度材料を
加熱溶融し、上記型を介して溶融した高粘度材料を冷却
して所望形状に成形する成形方法にある。

【０００７】本発明においては、上記成形方法を実施す
るためには、上記成形型がその成形用凹部に対し型外部
より迅速かつ正確に伝熱する必要があり、上記成形型を
構成する高配向性グラファイト材料を高配向性グラファ
イトシートが積層された積層体とし、上記シートの端面
が並列した一方の側面に前記成形用凹部を形成してな
り、反対側面へとグラファイト結晶を配向させるのがよ
い。

【０００８】更に、上記成形型の成形用凹部を均一に加
熱冷却するためには、上記成形型を形成する高配向性の
第１グラファイトシート積層体の端面が並列してなる一
方の側面とは反対側面に、配向性が直交するように第２
のグラファイトシートが積層された積層体を接合し、該
第２積層体から上記第１積層体を介してその端面に形成
された前記成形用凹部を加熱冷却するのが好ましい。

【０００９】上記シートの積層体は、特開平４−２１５
０８号に記載の方法を利用し、特定の高分子フィルムを
積層して２０００℃以上の温度領域での熱処理は不活性
ガス中で行いながら最終的に２４００℃以上の温度で熱
処理することにより製造することができるが、耐熱性バ
ンドで結束されて一体的に固定されるのが好ましい。上
記高分子フィルムは、フィラーを含有し、２００μｍ以
下の厚さを有するポリオキサジアゾール、ポリベンゾチ
アゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキ
サゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリ（ピロミ
リットイミド）、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミ
ド）、ポリ（フェニレンベンゾビスイミダゾール）、ポ
リチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンからなる群
から選ばれるが、特に、ポリピロリミットイミドなどの
芳香族ポリイミドフィルムが好ましい。

【００１０】上記成形型内の成形用凹部に高粘度材料を
供給するために、上記成形型には上記成形用凹部に前記
高粘度材料を供給する高粘度材料供給手段を設けるのが
好ましい。また、上記成形型を介して外部から上記成形
用凹部内にある高粘度材料を加熱溶融し、溶融した高粘
度材料を冷却するために、上記成形型には成形用凹部の
型外面に成形用凹部内を選択的に加熱および冷却する加
熱冷却手段を設けるのが好ましい。

【００１１】上記粉体形態を用いて成形する場合は、印
刷用バインダーと混練してペースト状とした高粘度材料
を調製するのが好ましく、粉体としては、成形用途に応
じて金属粉体、バンプ材料粉体、誘電材料粉体、絶縁材
料粉体、光学部品材料粉体等の種々の粉体が選ばれる。
印刷用バインダーは成形用凹部における加熱時に揮散消
失する。このペースト状高粘度材料の供給手段として
は、上記成形型の前記成形用凹部を有する表面の上方に
配置された前記成形用凹部に対応する位置に粉体通過部
を有するスクリーン印刷版と、上記スクリーン印刷版の
上面に供給された上記粉体を上記スクリーン印刷版に沿
って押し動かすスキージとを有するスクリーン印刷装置
で構成するのが好ましい。

【００１２】上記高粘度材料がワイヤーボンディング用
等の線状体である場合は、上記高粘度材料供給手段は、
上記成形型の上記成形用凹部を有する表面の上方に配置
され、上記成形用凹部に上記線状体の先端を送り込む線
状体供給装置として構成される。他方、上記加熱冷却手
段としては、上記成形型の上記反対面に選択的に当接自
在な加熱体および冷却体を備えているのが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明方法は、高粘度材料用成形
型が、高配向性グラファイトからなり、熱伝導性が優れ
ているため、成形用凹部に高粘度材料を供給して加熱溶
融させる際に、成形型を介しての高粘度材料の加熱が迅
速かつ効率的に行われる。加熱溶融されて成形された高
粘度材料の成形物を冷却する際にも、成形型を介して迅
速かつ効率的に冷却することができる。したがって、粉
状体または線状体を成形用凹部に供給し、迅速な加熱冷
却サイクルを利用して所定の成形体が成形できることに
なる。この高配向性グラファイトは耐熱性にも優れてい
るので、高温で溶融させなければならない高粘度材料に
も問題なく適用することができる。

【００１４】なお、高配向性グラファイトが、成形用凹
部を有する表面から反対面へと配向されていれば、高配
向性グラファイトはその配向に沿う方向における熱伝導
率が特に大きいので、成形型内部の成形用凹部に対向す
る外部反対面から加熱あるいは冷却することで、上記表
面の成形用凹部内の粉体あるいは成形物を迅速かつ効率
的に加熱および冷却することができる。

【００１５】高配向性グラファイトは、薄いシート状態
で製造されるのが一般的である。このような高配向性グ
ラファイトシートを積層して積層体にすれば、厚みのあ
る成形型を容易に構成することができる。面方向に配向
された高配向性グラファイトシートの積層体は、全体と
してもシートの面方向に良好に配向された状態になる。
シートの端面が並んで配置された表面に成形用凹部を有
すれば、成形用凹部を有する表面から反対面へと高配向
性グラファイトの配向が揃ったきわめて配向性の良好な
成形型となり、表面から反対面への熱伝導性が向上す
る。

【００１６】高配向性グラファイトシートの積層体が、
耐熱性バンドで結束されて一体的に固定されていれば、
積層体を構成するシートをいちいち接着したりしなくて
も簡単に成形型が作製できる。成形型は高温に加熱され
たり、急激に加熱冷却を繰り返したりするので、接着な
どの手段ではシート同士の一体性が低下してしまうが、
耐熱性バンドで結束しておけば、高温への加熱や急激な
加熱冷却にも十分に耐えることができる。

【００１７】上記成形型に、高粘度材料供給手段と加熱
冷却手段とを設けると、成形用凹部への高粘度材料の供
給、高粘度材料の加熱溶融および成形、さらに冷却まで
の一連の作業工程を迅速に行うことができる。なお、成
形材料が粉体である場合は、粉体と加熱により揮発する
印刷用バインダーを混練して高粘度材料を構成すると、
取り扱いが容易で加熱溶融や成形も行い易い。この場
合、高粘度材料供給手段が、スクリーン印刷版とスキー
ジを有するスクリーン印刷装置を備えていれば、成形型
の成形用凹部に確実かつ能率的に必要量の粉体を供給す
ることができる。成形型に多数の成形用凹部が設けられ
ている場合にも、同時に多数の成形用凹部に対して均等
に粉体を供給することができる。

【００１８】高粘度材料が加熱溶融可能な線状体であれ
ば、粉体のようには飛散し難く、保管や持ち運びが行い
易い。この場合、高粘度材料供給手段が、成形用凹部に
線状体の先端を送り込めば、必要長さ分の線状体だけを
成形用凹部内で加熱溶融させて成形することができる。
高粘度材料が成形用凹部の外に漏れる心配がない。線状
体を供給する装置の構造が簡単になる。

【００１９】加熱冷却手段が、成形型の反対面に選択的
な当接自在な加熱体および冷却体を備えていれば、高配
向性グラファイトからなる成形型の内部に複雑な加熱機
構や冷却機構を設ける必要がなく、成形型の製造が容易
である。成形型に加熱体を接触させれば迅速に加熱が開
始され、成形型から加熱体を離して冷却体を接触させれ
ば迅速と冷却が開始されるので、加熱と冷却の切り換え
が迅速に行われ、作業の能率化を図ることができる。

【００２０】本発明の高粘度材料の成形方法は、高粘度
材料を、粉体、粉体混練ペーストまたは線状体の非溶融
状態で成形型の成形用凹部に供給するので、高粘度溶融
状態の材料を供給するのに比べて、はるかに簡単に成形
型への材料供給が行える。また、高粘度材料の供給量も
正確に設定することができる。成形型の成形用凹部とは
反対面に加熱体を接触させれば、熱伝導性に優れた高配
向性グラファイトからなる成形型を介して、表面の成形
用凹部に供給された粉体が迅速に加熱溶融され、成形用
凹部の形状にしたがって成形される。加熱体に変わって
冷却体を成形型に接触させれば、成形用凹部内の成形物
は迅速に冷却されて所定の成形形状を維持できる状態に
なる。冷却された成形物は、成形型から取り出して自由
に利用することができる。

【００２１】なお、高粘度材料が、金属とバインダーと
の混合粉体であれば、金属焼結品を作るための成形物や
バンプ電極となる成形物などを簡単かつ効率的に製造す
ることができる。高粘度材料がバンプ材料であれば、バ
ンプ電極の作製を簡単かつ効率的に行うことができる。
高粘度材料が誘電材料または絶縁材料であれば、各種の
電子装置などに利用される誘電部材や絶縁部材の作製を
簡単かつ効率的に行える。高粘度材料が光学部品材料で
あれば、各種の光学装置などに利用される光学部品の作
製を簡単かつ効率的に行える。高粘度材料がワイヤーボ
ンディング用線状体であれば、各種の電子装置などに利
用されるワイヤーボンディング構造の作製を簡単かつ効
率的に行える。

【００２２】図１に示す成形装置は、ＩＣ基板にバンプ
電極を作製するのに利用する成形装置である。成形型１
０と加熱体２１と冷却体３０とを備えている。成形型１
０は、短冊状をなす高配向性グラファイトシート１２ａ
がその厚み方向に多数積層された直方体状の積層体１２
と、シート１２ａの積層方向に沿って積層体１２の外周
に配置された耐熱性バンド１４とからなる。

【００２３】グラファイトとは炭素の結晶体であり、結
晶が層状構造をなしている。この炭素の結晶体が一定の
配向を持って配置されている材料が高配向性グラファイ
トである。高配向性グラファイトを製造するには、例え
ば、上述したように特定の高分子フィルムを以下の条件
で焼き固めることによって得られる。高分子フィルムを
複数枚重ねた状態で焼き固めれば、シート状あるいはブ
ロック状の高配向性グラファイトも得られる。高配向性
グラファイトシート１２ａは、上記のような高分子フィ
ルムからなる高配向性グラファイトフィルムそのものを
用いてもよいし、薄い高配向性グラファイトフィルムを
複数枚積層した状態で焼き固めて所定厚みのシートにし
たものでもよい。シート１２ａの厚みは、５〜２００μ
ｍ程度のものが用いられる。

【００２４】製造例１厚さ２５μｍのポリピロメリットイミド（デユポン社
製、カプトンＨフィルム）を２００枚重ね、グラファイ
ト製治具にセットし、アルゴンガス中で１０℃/minの速
度で１４００℃まで昇温した。この間試料には１００ｇ
／cm²の治具重量の圧力が加わるようにした。次に、１
４００℃に達した後、同様の昇温速度を保ちながら３０
ｋｇ／cm²の圧力を加えながら１６００℃まで加熱し
た。その後圧力を減少させ、治具の圧力のみが加わるよ
うにし、２７００℃まで加熱した。その後圧力を３００
ｋｇ／cm²とし、３０００℃まで昇温し、熱処理を完了
し、グラファイトブロックを得た。

【００２５】製造例２５重量％のリン酸水素カルシウムを含む厚さ２５μｍの
ポリピロメリットイミド（デユポン社製、カプトンＨフ
ィルム）を、産協電炉（株）製ＬＴＦ−Ｓ型電気炉を用
いて窒素ガス中で３℃/minの速度で１０００℃まで昇温
し、１０００℃で１時間保ち予備熱処理した。次に、得
られた炭素化シートを自由に伸縮できるようにグラファ
イト製の円筒の内部にセットし、進成電炉（株）製超高
温炉４６−５型を用いてグラファイト筒とともに５℃/m
inの速度で２８００℃まで加熱した。加熱はアルゴン雰
囲気中常圧で行った。得られたシートをステンレス製の
２本のローラ（熊谷理機工業（株）製）の間を通して圧
延処理を施した。引っ張り強度６３０Kgf/cm²の熱伝導
度８６０ｋｃａｌ/ｍ・ｈ・℃のシートが得られた。

【００２６】耐熱性バンド１４は、積層体１２と同じ高
配向性グラファイトシートで作製されており、積層体１
２の外周に巻回されて積層体１２を構成するシート１２
ａ同士を強く結束し一体化させて固定している。耐熱性
バンド１４の端部は重ねて接着したり機械的に接合した
りしている。シート１２ａの端面が並ぶ成形型１０の上
面には、外周に沿って多数の成形用凹部１６が設けられ
ている。高配向性グラファイトシート１２ａからなる成
形型１０の表面に成形用凹部１６を加工するには、放電
加工が適用される。

【００２７】成形用凹部１６は、平面円形の柱状であり
底部が球面になっている。成形用凹部１６の形状と配置
は、作製するバンプ電極の形状と配置に合わせて設定さ
れている。加熱体２０は、熱容量が大きな金属などから
なり、成形型１０の底面に当接する上面形状を備え、全
体が直方体状をなしている。冷却体３０も加熱体２０と
同様の材料からなり同様の形状を備えている。

【００２８】加熱体２０は、成形型１０の底面に当接す
る位置と、成形型１０から離れた位置で加熱体２０を加
熱する加熱炉や加熱ヒータなどの加熱装置(図示省略)と
の間を移動自在に設けられている。冷却体３０は、成形
型１０の底面に当接する位置と、成形型１０から離れた
位置との間を移動自在に設けられている。冷却体３０に
は特別な冷却装置を設けなくても、室温で放冷させるこ
とで加熱体２０に対して低温に維持しておけばよい。

【００２９】上記加熱体２０および冷却体３０から均一
に加熱または冷却を容易にするために上記成形型１０の
加熱および冷却側に図８または図９に示す面方向に高配
向性を有する加熱体２００または加熱冷却体３００を使
用することができる。図８の場合、上記成形用凹部１６
を形成する高配向性の第１グラファイトシート積層体で
ある成形型１００の端面が並列してなる一方の側面とは
反対側面に配向性が直交してなる第２のグラファイトシ
ートが積層された積層体２００を柔軟性を有する接合グ
ラファイトシート２０１（特開平２−１０３４７８号に
示す方法で製造することができる）を介して接合してな
り、水平方向に往復動するＹＡＧまたはＣＯ₂レーザビ
ーム装置２０２からレーザビームを該第２積層体２００
に照射し、該第２積層体２００の面方向に広がる熱を上
記第１積層体１００を介して受け、その端面に形成され
た前記成形用凹部１６を加熱することができるようにな
っている。上記第２積層体２００は面方向に高配向性を
有するので、レーザビームが中央を照射しても１mm以上
の厚みがあると第２積層体２００は均熱加熱源として機
能する性質を有している。

【００３０】他方、図９では図８で使用するレーザビー
ム装置の代わりにペルチェ素子３００を加熱冷却体とし
て使用するもので、第２積層体２００の両端の１部にペ
ルチェ素子３００を設けることにより第２積層体２００
の面方向での高配向性を利用して第１積層体１００への
均一加熱冷却源として利用するようにしてもよい。上記
構造の成形装置を用いる成形方法を説明する。

【００３１】図２に示すように、成形型１０の上方にス
クリーン印刷装置４０を配置する。スクリーン印刷装置
４０は、いわゆるシルクスクリーン印刷に用いられる装
置である。スクリーン印刷装置４０には、周囲を枠で支
持されたスクリーン印刷版４２を有する。スクリーン印
刷版４２は、金属や合成樹脂の板あるいはメッシュから
なり、印刷を施す個所のみに印刷材料が通過する孔があ
いている。この実施の形態では、成形型１０の成形用凹
部１６の上方になる個所で成形用凹部１６の平面形状と
ほぼ同じ円形の粉体通過孔４６がスクリーン印刷版４２
に設けられている。

【００３２】スクリーン印刷版４２の上面には高粘度材
料の粉体ペースト５０が供給され、下端が尖ったナイフ
状のスキージ４４が、スクリーン印刷版４２の上面に沿
って移動する。粉体ペースト５０は、バンプ電極となる
金属粉と、成形時に金属粉同士をまとめる作用などを発
揮する合成樹脂からなるバインダーとが混合された粉体
である。

【００３３】スキージ４４の移動に伴って粉体通過孔４
６から落下した粉体ペースト５０は、各成形用凹部１６
の内部に溜まる。粉体ペースト５０は、成形用凹部１６
の上端近くあるいは上端を少し超えるぐらいの量まで供
給することができる。成形用凹部１６に粉体ペースト５
０が供給された後、図１に示すように、成形型１０の底
面に、約３００℃程度の高温に加熱された加熱体２０を
当接させる。そうすると、加熱体２０から成形型１０を
介して成形用凹部１６内の粉体ペースト５０に熱が伝わ
る。加熱された粉体ペースト５０は溶融し、成形用凹部
１６の形状にしたがって成形される。上記バインダーと
して印刷用バインダーを使用すると加熱時に揮発消失さ
せることができる。

【００３４】図３(a)に示すように、加熱溶融した粉体
５０は自らの表面張力などの作用で成形用凹部１６の底
部形状に沿った球状に成形されて成形物５２が形成され
る。粉体５０が加熱溶融して成形物５２になれば、成形
型１０の底面から加熱体２０を取り去り、約２０℃程度
の温度に維持された冷却体３０を成形型１０の底面に当
接させる。成形型１０を介して成形物５２は冷却され
る。成形物５２の取り扱いが可能な程度に冷却すれば、
冷却体３０を成形型１０から離して、冷却を終了すれば
よい。成形物５２は、成形用凹部１６から取り出すこと
ができる。

【００３５】この実施の形態では、図３(b)に示すよう
に、成形型１０から、バンプ電極を作製する基板６０に
直接に成形物５２を移行させる。すなわち、基板６０の
下面には電極支持用の突起６２が設けられている。この
突起６２は、ＩＣ基板の端子や配線部材の一部であって
もよい。基板６０の成形型１０に近づけて、突起６２を
成形物５２に突き刺す。このとき、成形物５２は完全に
冷却して固化する前の変形容易な状態にある。成形物５
２に突き刺さった突起６２を基板６０とともに持ち上げ
れば、突起６２の先端に成形物５２が突き刺さった状態
で、成形用凹部１６から成形物５２が取り上げられて基
板６０に移行する。基板６０に移行した成形物５２がさ
らに冷却して固化してしまえば、成形物５２は突起６２
に突き刺さった状態で固定される。

【００３６】このようにして、成形物５２を成形型１０
から基板６０に直接に移行させれば、成形型１０から成
形物５２を取り出す作業、取り出した成形物５２を基板
６０の所定位置毎に取り付ける作業などを別々に行う必
要がなく、バンプ電極の作製作業が非常に能率的に行え
る。しかも、成形物５２に他の器具や部材が接触するこ
とがないので、作製されるバンプ電極の形状は成形時の
成形物５２と同じ正確な形状になる。成形物５２に異物
が侵入することも防げる。

【００３７】成形型１０に設ける成形用凹部１６の形状
は、上記した円柱状のもののほか、図４(a)に示すよう
な半球状であってもよい。半球状の成形用凹部１６の場
合、図４(b)に示すように、成形用凹部１６の上端を超
えて成形型１０の表面に盛り上がるように粉体５０を供
給する。粉体５０が成形用凹部１６の周囲の成形型１０
表面にはみ出していても構わない。

【００３８】図４(c)に示すように、粉体５０を加熱溶
融させると、上記実施の形態と同様に球状の成形物５２
が形成される。粉体５０が加熱溶融するのに伴って表面
張力の作用などで球状にまとまるので、成形用凹部１６
の外にはみ出して粉体５０も成形物５２に一体化され
る。この実施の形態では、成形物５２が成形用凹部１６
の上部に突き出しているので、上記した基板６０への移
行作業が行い易い。基板６０に突起６２が無くても、基
板６０の平坦な表面を、成形型１０の表面から突出した
球状の成形物５２の上端に当接させて基板６０に成形物
５２を付着させて、成形物５２を基板６０に移行させる
ことができるのである。

【００３９】次に、図５(a)〜(c)に示すように、円錐状
の成形用凹部１６を用いることもできる。この場合も、
成形用凹部１６の外にはみ出すぐらいに供給された粉体
５０が加熱溶融する際に表面張力などで球状にまとま
り、円錐状の成形用凹部１６に内接する球状の成形物５
２が得られる。この実施の形態では、成形用凹部１６に
供給された粉体５０の量によって、形成される成形物５
２の球径が変わる。１種類の円錐状の成形用凹部１６で
様々な球形の成形物５２を容易に成形することができ
る。

【００４０】図６に示すように、高粘度材料であるワイ
ヤーボンディング用材料を細いワイヤ状に成形してなる
線状体５４を用いることができる。図６(a)に示すよう
に、線状体５４を成形型１０の成形用凹部１６の上方に
配置する。線状体５４の取り扱いは、通常のワイヤーボ
ンディング装置などと同様の線状物の取り扱い装置を用
いて行われる。

【００４１】図６(b)に示すように、加熱された成形型
１０の成形用凹部１６に線状体５４の先端を押し付け
る。線状体５４は先端から徐々に加熱溶融する。線状体
５４を続けて成形用凹部１６に押し付ければ、線状体５
４は次々に加熱溶融して成形用凹部１６内に加熱溶融状
態に高粘度材料が溜まる。図６(c)に示すように、成形
用凹部１６内に必要量の線状体１６の高粘度材料が供給
されれば、線状体５４を成形用凹部１６から遠ざける。
成形用凹部１６内に溜まった加熱溶融状態の高粘度材料
は、上記実施の形態と同様に自然に球状に成形されて球
状の成形物５６が得られる。その後の冷却工程は上記実
施の形態と同様に行われる。

【００４２】［真空吸引を行う実施の形態］図７に示す
ように、基本的な工程は上記図４に示した実施の形態と
同様であるが、この実施の形態では、図７(a)に示すよ
うに、高粘度材料の粉体５０を成形型１０の成形用凹部
１６に供給した後、図７(b)に示すように、成形型１０
を真空吸引装置８０に送り込む。真空吸引装置８０内
で、成形型１０を加熱して粉体５０に含まれるバインダ
ー分などの揮発成分を放出させるとともに、真空吸引装
置８０内の気体を真空吸引して粉体５０から放出された
揮発成分を外部に除去する。

【００４３】図７(c)に示すように、揮発成分が除去さ
れた粉体５０は加熱溶融し成形用凹部１６の形状にした
がって成形され、概略レンズ形状の成形物５２が得られ
る。この実施の形態では、高粘度材料に含まれる揮発成
分を真空吸引によって迅速かつ効率的に除去することが
でき、成形工程の作業性を向上させることができるとと
もに得られた成形物５２は揮発成分の残留が少なく高品
質となる。

【００４４】［その他の実施の形態］ (１)成形型１０は、上記した高配向性グラファイトシー
ト１２ａを積層した積層体１２で構成してもよいし、ブ
ロック状の高配向性グラファイトを用いて構成すること
もできる。 (２)成形用凹部１６の加工は、上記した放電加工のほ
か、エッチングやレーザ加工などの加工技術も適用でき
る。

【００４５】(３)耐熱性バンド１４は、成形過程での加
熱に耐える程度の耐熱性と、高配向性グラファイトシー
ト１２ａを結束できる機械的強度を有していれば、高配
向性グラファイト以外の材料を用いることもできる。成
形時の加熱温度が１２００℃を超えるような場合には、
セラミック断熱布または高配向性グラファイトシートが
好ましい。成形時の加熱温度が低い場合には、金属製の
バンドを用いることもできる。

【００４６】(４)高粘度材料は、上記したバンプ電極用
の材料など、各種の金属、合成樹脂、セラミックスその
他の有機物、無機物を含む材料であれば、任意の材料が
利用できる。従来、高粘度の液状態にして成形していた
材料に適用するのが好ましい。具体的には、各種の電子
部品に用いられる電極材料、誘電材料、絶縁材料、接着
剤などが用いられる。また、各種の機構部品の焼結製造
するための焼結材料も用いることができる。ガラスなど
の光学部品材料も用いられる。高粘度材料を粉体または
線状体で用いるには、それぞれの形態に加工できる材料
を用いればよい。

【００４７】(５)高粘度材料を加熱溶融して成形するに
は、それぞれの高粘度材料に応じた加熱温度に加熱す
る。加熱温度が比較的低い場合には大気中でも成形でき
るが、加熱温度が８００℃以上の高温になるような場合
には、不活性ガス中で成形を行うのが好ましい。 (６)高粘度材料の粉体５０または線状体５４から成形物
５２を成形するには、成形型１０を加熱する手段は必須
であるが、放冷のみで冷却させる場合には特別な冷却手
段は必要のない場合もある。但し、迅速に冷却して作業
性を高めるには上記した冷却体３０などの冷却手段が有
効である。

【００４８】(７)この発明は、上記したバンプ電極やス
ポット状接着剤の形成に適用するほか、各種の機構部品
を焼結製造するための焼結材料の成形に適用することも
できる。ガラス等の光学部品の溶融成形にも適用でき
る。回路実装において、従来方法と本発明方法を適用し
た場合とを比較すると図１０に示すようになる。すなわ
ち、従来は搬送されるＩＣに対し接合部品をボンディン
グワイヤおよび金ボールにより形成し接合する。接合箇
所がＮ箇所であると、Ｎ回接合を繰り返す。次いで半田
／銀ペーストを印刷し、該ＩＣ部品を別途搬送される回
路基板に表面実装する。次いで、ＩＣ部品を実装した回
路基板にリフロー／レーザリフローを施した後、回路実
装の最終検査を行っている。

【００４９】本発明によれば、接合部品用高粘度材料の
粉体と印刷用バインダーを混練して形成された印刷用ペ
ーストを、スクリーン印刷により本発明の成形型の凹部
に供給し、加熱溶融後冷却して成形する。１回の成形に
より立体形状の接合部品が成形型内に整列して製造され
る。したがって、この整列した接合部品を備える成形型
に所定のＩＣを搬送して接合部品を一括転写し、接合す
ることができる。回路基板に対する表面実装は従来と同
じである。

【００５０】光学部品の成形において、従来方法と本発
明方法と適用した成形方法を比較すると図１１に示すよ
うになる。すなわち、従来はレンズ素材としてレンズロ
ッドからボールレンズを切断して切り出し、これを所定
の形状に研磨して加熱加圧プレスにより所定の形状とな
し、これを研磨して最終検査に回している。これに対
し、本発明を適用すると、レンズ素材のガラスフリット
を粉砕して超微粉化し、印刷用バインダーであるアクリ
ル系低分子組成物（例えば、セラミック用グリーンシー
ト用バインダー）と混練してペーストとなす。このペー
ストは本発明の印刷方法により成形型の成形用凹部に注
入する。そこで、レーザビームにより熱サイクルを精密
制御しながら１６００℃程度の高温に加熱して熔融する
とともにバインダー成分を揮発させ、プレス成形を施
す。本発明方法によれば、レンズボールの切断、研磨の
工程を必要とせず、成形工程が極めて容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を表す成形装置の斜視図

【図２】高粘度材料の供給工程を表す断面図

【図３】成形された高粘度材料の移行工程を段階的に表
す断面図

【図４】成形用凹部の別の実施の形態を用いた成形工程
を段階的に表す断面図

【図５】成形用凹部の別の実施の形態を用いた成形工程
を段階的に表す断面図

【図６】線状体を用いた本発明の実施の形態の成形工程
を段階的に表す断面図

【図７】真空吸引装置を用いた本発明の実施の形態の成
形工程を段階的に表す断面図

【図８】レーザビームを加熱源として用いる場合成形型
の概要を示す側面図

【図９】ペルチェ素子を加熱冷却源として用いる場合の
成形型の概要を示す側面図

【図１０】従来の回路実装の工程と本発明方法を適用し
た場合の回路実装の工程を比較する工程図

【図１１】従来の光学部品の成形工程と本発明方法を適
用した場合の成形方法を比較する工程図

【符号の説明】

１０成形型１２積層体１２ａ高配向性グラファイトシート１４耐熱性バンド１６成形用凹部２０加熱体３０冷却体４０スクリーン印刷装置４２スクリーン印刷版５０高粘度材料の粉体５２高粘度材料の成形物５４高粘度材料の線状体

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−17118（ＪＰ，Ａ) 特開平５−17117（ＪＰ，Ａ) 特開平５−97418（ＪＰ，Ａ) 特開平６−69282（ＪＰ，Ａ) 特開平８−115946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 C01B 31/04 101 C04B 35/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融時に高粘性を示す高粘度材料を成形
するにあたり、高配向性グラファイト材料で製造された成形型を用意
し、該型内の成形用凹部に高粘度材料を非溶融状態で供給
し、上記型を介して外部から上記成形用凹部内にある高粘度
材料を加熱溶融し、上記型を介して溶融した高粘度材料を冷却して所望形状
に成形する高粘度材料の成形方法。
【請求項２】上記成形型がその成形用凹部に対し外部
より伝熱するために、上記成形型を構成する高配向性グ
ラファイト材料が高配向性グラファイトシートが積層さ
れた積層体であり、上記シートの端面が並列した一方の
側面に上記成形用凹部を形成してなり、反対側面へとグ
ラファイト結晶を配向させる請求項１記載の高粘度材料
の成形方法。
【請求項３】上記成形用凹部を形成する高配向性の第
１グラファイトシート積層体の端面が並列してなる一方
の側面とは反対側面に、配向性が直交するようにしてな
る第２のグラファイトシートが積層された積層体を接合
してなり、該第２積層体から上記第１積層体を介してそ
の端面に形成された前記成形用凹部を加熱冷却してなる
請求項２記載の高粘度材料の成形方法。
【請求項４】上記シートの積層体が、耐熱性バンドで
結束されて一体的に固定されている請求項３記載の高粘
度材料の成形方法。
【請求項５】上記成形型内の成形用凹部に高粘度材料
を供給するため、上記成形型が上記成形用凹部に前記高
粘度材料を供給する高粘度材料供給手段を備え、上記成
形型を介して外部から上記成形用凹部内にある高粘度材
料を加熱溶融し、溶融した高粘度材料を冷却するため、
上記成形型の成形用凹部の型外面に成形用凹部内を選択
的に加熱および冷却する加熱冷却手段とを備える請求項
１記載の高粘度材料の成形方法。
【請求項６】上記高粘度材料が粉体である場合は、そ
のまま、あるいは印刷用バインダーと混練してペースト
となし、上記高粘度材料供給手段が、上記成形型の前記
成形用凹部を有する表面の上方に配置された前記成形用
凹部に対応する位置に粉体通過部を有するスクリーン印
刷版と、上記スクリーン印刷版の上面に供給された上記
粉体を上記スクリーン印刷版に沿って押し動かすスキー
ジとを有するスクリーン印刷装置を備える請求項５記載
の高粘度材料の成形方法。
【請求項７】上記高粘度材料が、金属粉体、バンプ材
料粉体、誘電材料粉体、絶縁材料粉体および光学部品材
料粉体からなる群より選ばれる１種の粉体である請求項
６記載の高粘度材料の成形方法。
【請求項８】上記高粘度材料が線状体である場合は、
上記高粘度材料供給手段が、上記成形型の上記成形用凹
部を有する表面の上方に配置され、上記成形用凹部に上
記線状体の先端を送り込む線状体供給装置を備える請求
項５記載の高粘度材料の成形方法。
【請求項９】上記高粘度材料が、ワイヤーボンディン
グ用線状体である請求項８記載の高粘度材料の成形方
法。
【請求項１０】上記加熱冷却手段が、上記成形型の上
記反対面に選択的に当接自在な加熱体および冷却体を備
えている請求項５記載の高粘度材料の成形方法。