JP4531441B2

JP4531441B2 - 塗布ノズル、接着剤塗布装置、及び接着剤塗布方法

Info

Publication number: JP4531441B2
Application number: JP2004134417A
Authority: JP
Inventors: 晃一保戸塚
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: JP2005313087A

Description

本発明は、半導体素子や受動部品等の電子部品の接着に用いる塗布ノズル、接着剤塗布装置、及び接着剤塗布方法に関する。

半導体素子や受動部品等の電子部品は、樹脂系接着剤等の接着剤や半田等を用いて基板等に接着固定される。近年は、低温加熱による接着が可能であり、コスト的にも安価な樹脂系接着剤の使用が増加している。以下、樹脂系接着剤を用いた従来の接着剤塗布ノズル（特許文献１、特許文献２参照）について図３及び図４を用いて説明する。図３（ａ）は、従来の接着剤塗布方法における塗布ノズルの底面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。図４は、接着剤の塗布方法を説明するための塗布ノズルの断面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、従来の塗布ノズル１１０は、被塗布面１６と間隙を持って対向する平面状の被塗布面対向部１１と、被塗布面対向部１１に形成された複数の塗出孔１２と、被塗布面対向部の外周に被塗布面と当接して塗出孔１２と被塗布面との対向ギャップを一定に保つための突部１３とを備えている。
このような塗布ノズル１１０において、まず、接着剤が充填された塗布ノズル１１０が接着せしめたい被塗布面１６の上方まで移動し（図４（ａ）参照）、塗布ノズル１１０の突部１３が被塗布面１６と当接するように塗布ノズル１１０が下降する（図４（ｂ）参照）。続いて、圧力等により接着剤が塗出孔１２を介して吐き出され、被塗布面１６と被塗布面対向部１１との間である接着剤の充填空間１５に接着剤が充填される（図４（ｃ）参照）。その後、塗布ノズル１１０を被塗布面１６から離間せしめ（図４（ｄ））、不図示の半導体素子等と被塗布面１６とが接着せしめられる。

なお、後述する課題を解決する手段で限定する被塗布面対向部の形状をテーパー状にする技術に類似する技術が開示されているが（特許文献３）、これについては後述する。
特開平１−２４９１６３号公報特開平１１−７６８６９号公報特開平８−２８１１７５号公報

上記のような塗布ノズルにおいては、従来より被塗布面１６に塗布する接着剤の塗布量が多すぎると、半導体素子等の接着部から接着剤がはみ出して側面や、上面に接着剤の回り込み現象（以下、「接着剤の這い上がり」ともいう）が発生してしまうという問題がある。かかる場合、製造不良を招来する恐れがある。例えば、導電性の接着剤を使用する場合に接着剤の這い上がりが発生すると、半導体素子等に形成された回路を短絡させてしまう恐れがある。

ところで、半導体装置等は軽薄短小化が求められている。ことに、薄型化の要望の高い携帯用装置等においては、搭載される半導体装置等の薄型低背化が求められている。薄型低背化を実現するためには、半導体装置等に用いられる構成部品たるコンデンサ等の受動部品や半導体素子の大きさを小型化する必要がある。しかしながら、構成部品を小型化すると上記接着剤の這い上がりが従来に比して起こりやすくなり、かつ、接着剤の這い上がりの影響がより大きくなってしまった。

小型化した構成部品を接着するに際して、上記接着剤の這い上がりの問題を回避する方法としては、被塗布面対向部１１と被塗布面１６との対向距離を小さくして、接着剤の塗布量を低減させる方法、塗布後にエアー等を吹き付けて接着剤を薄く広げる方法が考えられる。
しかしながら、接着剤の這い上がりを防止可能なように被塗布面対向部１１と被塗布面１６との対向距離を狭くして接着剤の塗布量を低減する方法では、接着剤が被塗布面に均一にいきわたらなくなってしまった。その結果、接着剤が塗布されていない箇所や塗布量にムラが発生するといった塗布ムラが発生し、製造不良を招来してしまった。
また、塗布後にエアー等を吹き付けて接着剤を薄く広げる方法では、構成部品の大きさよりも広い塗布面積を必要とするため、半導体装置の軽薄短小化が実現できなかった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接着せしめられる電子部品の大きさ如何にかかわらず接着剤の這い上がりを簡易な構成で防止可能な塗布ノズル、接着剤塗布装置、及び接着剤塗布方法を提供することである。

本発明に係る塗布ノズルは、接着剤を被塗布面（例えば、本実施形態に係る基板６）に塗布する塗布ノズル（例えば、本実施形態に係る塗布ノズル１０）であって、該被塗布面と間隙を持って対向することにより該被塗布面との間で接着剤の充填空間を形成する被塗布面対向部（例えば、本実施形態に係る基板対向部１）と、該被塗布面対向部に該被塗布面と所定のギャップをもつように形成された該接着剤を塗出させるための孔部（例えば、本実施形態に係る塗出孔２）と、該被塗布面と当接して該被塗布面対向部が凹形状となるように該被塗布面対向部の端部に突状に形成された枠部（例えば、本実施形態に係る枠部３）とを備え、該該孔部の外縁から該枠部に向かうにつれて該被塗布面との対向距離が短くなるように、かつ、該孔部の外縁と該枠部の最短距離を結ぶラインが直線か、若しくは曲線となるように形成したものである。

上述したように従来の塗布ノズルにおいて、上記接着剤の這い上がりを防止しようとして接着剤の塗出量を低減すべく被塗布面対向部と被塗布面との対向距離を狭くすると、接着剤が被塗布面に均一にいきわたらなくなり塗布ムラが発生してしまった。
本発明に係る塗布ノズルによれば、孔部の外縁から枠部に向かうにつれて被塗布面との対向距離が短くなるように、かつ、孔部の外縁と枠部の最短距離を結ぶラインが直線か、若しくは曲線となるように形成しているので、従来のものに比して被塗布面対向部、枠部、被塗布面とで囲まれる空間の容積、すなわち、接着剤が被塗布面に塗出される空間の容積を小さくすることができる。従って、被塗布面対向部に形成された孔部と被塗布面との対向ギャップを狭くするのを抑制しつつ、接着剤の塗出量を低減させることができる。その結果、接着せしめられる電子部品の接着部以外の側面や上面に、接着剤がはみだして回り込むのを抑制することができる。また、接着剤の充填空間への塗出量を一定とした場合において、被塗布面と孔部との対向距離を従来の塗布ノズルに比して広くすることができるので、塗布ムラの発生を抑制して安定した塗布を行うことができる。

本発明に係る塗布ノズルは、被塗布面対向部に複数の孔部を備えることができる。塗出孔を複数備えることにより、接着剤の塗布をより均一に行うことができる。
かかる複数の孔部を有する塗布ノズルは、上記複数の孔部を連結する線分もしくは該複数の孔部により囲まれる領域と、上記被塗布面との対向距離を一定とすることができる。このように構成することにより、電子部品の接着領域中央部では十分な接着剤を供給し、接着領域の外縁では接着剤の這い上がりを防止すべく接着剤量を低減することができる。

なお、上記特許文献３に開示された塗布ノズルは、吐出平面の略中央に設けられたノズルと、吐出平面に形成された切り溝と、突起部とを備えている。そして、吐出平面に設けられた切り溝をノズルの位置から外側に向かうにつれてテーパー状に狭くする構成が開示されている。かかる構成によれば、アスペクト比が大きな半導体チップに対してペーストが半導体チップの長手方向端部まで十分に広がり、かつ、半導体チップ長辺の側面への回り込みがないようにすることができるとしている。
しかしながら、かかる構成は、吐出平面に設けられた溝部にテーパーを形成したものであり、本件発明に係る被塗布面対向部自体にテーパーを形成したものとは構成が異なる。また、被塗布面とノズルとの対向距離を一定とした場合、上記従来の塗布ノズルに比して溝が形成されている分、接着剤の充填空間の容積が大きくなってしまう。従って、上記接着剤の這い上がりの問題が上記従来例の構成よりも深刻となる。

本発明に係る接着剤塗布装置は、上記本発明に係る塗布ノズルと、該塗布ノズルの上記枠部を上記被塗布面に当接させる手段と、上記接着剤を該塗布ノズルから該被塗布面に塗出する手段と、該塗布ノズルを該被塗布面から離間させる手段とを含むものである。

本発明に係る接着剤塗布装置によれば、孔部近傍の接着剤の充填空間よりも枠部近傍の接着剤の充填空間のほうが小さくなるように被塗布面対向部を形成しているので、従来のものに比して被塗布面対向部、枠部、被塗布面とで囲まれる空間の容積、すなわち、接着剤が被塗布面に塗出される空間の容積を小さくすることができる。従って、被塗布面対向部に形成された孔部と被塗布面との対向ギャップを狭くするのを抑制しつつ、接着剤の塗出量を低減させることができる。その結果、接着せしめられる電子部品の接着部以外の側面や上面に、接着剤がはみだして回り込むのを抑制することができる。また、接着剤の充填空間への塗出量を一定とした場合において、被塗布面と孔部との対向距離を従来の塗布ノズルに比して広くすることができるので、塗布ムラの発生を抑制して安定した塗布を行うことができる。

本発明に係る接着剤塗布方法は、上記本発明に係る塗布ノズルを用いる接着剤塗布方法であって、上記塗布ノズルの上記枠部を上記被塗布面に当接させる工程と、上記接着剤を該塗布ノズルから塗出させる工程と、該塗布ノズルを該被塗布面から離間させる工程とを含むものである。

本発明に係る接着剤塗布方法によれば、上記本発明に係る塗布ノズルを用いているので、接着せしめられる電子部品の接着部以外の側面や上面に接着剤がはみだして回り込むのを抑制することができる。また、接着剤の塗出量を一定とした場合において、被塗布面と孔部との対向距離を従来の塗布ノズルに比して広くすることができるので、塗布ムラの発生を抑制して安定した塗布を行うことができる。

本発明によれば、接着せしめられる電子部品の大きさ如何にかかわらず、接着剤の這い上がりを簡易な構成で防止可能な塗布ノズル、接着剤塗布装置、及び接着剤塗布方法を提供することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した塗布ノズルの一例について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る接着剤塗布装置の接着剤塗布部分の拡大図である。図１（ａ）は、塗布ノズルの底面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。
塗布ノズル１０は、同図に示すように、被塗布面となる基板６と対向する基板対向部１、基板対向部１に設けられた２つの塗出孔２、基板対向部１の外周端部であって、接着剤の突出方向に突形状となる枠部３を備える。また、塗出孔２から枠部３に向かうにつれて、基板６と基板対向部１との対向距離が狭くなるようにテーパーが形成されている。また、２つの塗出孔２を結ぶ線分は、塗出孔２と基板６との対向距離と同一となるように構成されている。
なお、本実施形態においては、塗出孔２の個数を２としたがこれに限定されるものではなく、塗出孔を１としてもよく、又は２より多くしてもよい。また、基板６と基板対向部１との対向距離が狭くなるようにテーパーを形成するものに限定されず、塗出孔２近傍の接着剤の充填空間よりも枠部３近傍の接着剤の充填空間のほうが小さくなるように基板対向部１を形成するものであればよい。例えば、塗出孔２の外縁から枠部３までを階段形状としたり、曲面となるように構成してもよい。

塗布ノズル１０は、左右、上下に自在に移動可能なように構成されている。基板対向部１に形成された塗出孔２と基板６との距離は、本実施形態においては０．１［ｍｍ］に設定した。また、本実施形態では、接着せしめられる半導体素子として、接着部の面積が１．２（１．５［ｍｍ］×０．８［ｍｍ］）［ｍｍ^２］、高さが０．１［ｍｍ］のものを用いた。
なお、基板６と基板対向部１に形成された塗出孔２との距離は、０．０２［ｍｍ］以上となることが好ましい。０．０２［ｍｍ］未満では、接着剤の塗布均一性に問題が生じる恐れがあるためである。また、接着せしめられる半導体素子等の電子部品の接着部の面積、高さは上記のものに限定されるものではなく、任意に変更することができる。

上記塗布ノズル１０は、被塗布面たる基板６から離れた初期位置に設けられている。そして、接着剤が充填された塗布ノズル１０が接着せしめたい基板６の上方まで移動し（図２（ａ）参照）、塗布ノズル１０の突部が基板６と当接するように塗布ノズル１０が下降する（図２（ｂ）参照）。続いて、不図示の加圧供給源等により塗布ノズル１０内部が加圧され、接着剤Ｄが塗出孔２を介して基板上に吐き出される。そして、基板６と基板対向部１との間である、接着剤充填空間１５に接着剤が充填される（図２（ｃ）参照）。その後、塗布ノズル１０を基板６から離間せしめ（図２（ｄ））、不図示の半導体素子と基板６とが接着せしめられる。

本実施形態に係る塗布ノズルによれば、塗出孔２の外縁から枠部３に向かうにつれて基板６との対向距離が短くなるようにテーパーを形成しているので、基板対向部１、枠部３、基板６とで囲まれる空間の容積、すなわち、接着剤が基板６に塗出される空間の容積を従来の塗布ノズルに比して小さくすることができる。従って、基板対向部１に形成された塗出孔２と基板６との対向ギャップを狭くするのを抑制しつつ、接着剤の塗出量を低減させることができた。その結果、接着せしめられる上記小型の半導体素子の接着部以外の側面や上面に接着剤がはみだして回り込むのを抑制することができた。また、接着剤の塗出量を一定とした場合において、基板６と塗出孔２との対向距離を従来の塗布ノズルに比して広くすることができるので、塗布ムラの発生を抑制して安定した塗布を行うことができた。

また、本実施形態に係る塗布ノズルによれば、塗出孔２を複数設けているので接着剤の塗布をより均一に行うことができた。
本実施形態によれば、従来、接着剤の這い上がりの問題がより深刻であった小型の電子部品、例えば、電子部品の高さが０．２［ｍｍ］〜０．０７［ｍｍ］程度のような小型の電子部品についても接着剤の這い上がりを簡易な構成で防止することができた。

なお、上記実施形態の接着剤塗布ノズルは、塗布ノズルを左右、上下自在に移動可能なように構成されている例について説明したが、逆に基板６を載置するステージを移動させることにより所望の位置に接着剤を塗布するように構成したり、当該ステージと塗布ノズルとの両者を移動自在に構成してもよい。また、電子部品のサイズに応じて塗布量を変更可能なように、複数の塗布ノズルを備えて適宜選択的に使用することができる。また、枠部の高さや厚みを可変に構成することにより、基板対向部１と枠部５と基板６とで囲まれる空間の容積を変動可能なように構成して、塗出される接着剤量の調整を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態においては基板上に半導体素子を接着する例について説明したが、本件発明はこれに限定されるものではなく、電子部品同士を接着せしめる場合に適用することができる。

（ａ）は本実施形態に係る塗布ノズルの底面図、（ｂ）及び（ｃ）は本実施形態に係る塗布ノズルの断面図。（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る塗布ノズルによる接着剤の塗布方法を説明するための塗布ノズルの断面図。（ａ）は従来例に係る塗布ノズルの底面図、（ｂ）及び（ｃ）は従来例に係る塗布ノズルの断面図。（ａ）乃至（ｄ）は、従来例に係る塗布ノズルによる接着剤の塗布方法を説明するための塗布ノズルの断面図。

符号の説明

１基板対向部
２塗出孔
３枠部
４テーパー部
５凹部
６基板
１０塗布ノズル

Claims

接着剤を被塗布面に塗布する塗布ノズルであって、
上記被塗布面と間隙を持って対向することにより該被塗布面との間で接着剤の充填空間を形成する被塗布面対向部と、
該被塗布面対向部に該被塗布面と所定のギャップをもつように形成された該接着剤を塗出させるための孔部と、
該被塗布面と当接して該被塗布面対向部が凹形状となるように該被塗布面対向部の端部に形成された枠部とを備え、
該孔部の外縁から該枠部に向かうにつれて該被塗布面との対向距離が短くなるように、かつ、該孔部の外縁と該枠部の最短距離を結ぶラインが直線か、若しくは曲線となるように形成した塗布ノズル。
請求項１の塗布ノズルにおいて、
上記孔部は、上記被塗布面対向部に複数形成されていることを特徴とする塗布ノズル。
請求項２の塗布ノズルにおいて、
上記複数の孔部を連結する線分もしくは該複数の孔部により囲まれる領域と、上記被塗布
面との対向距離を一定としたことを特徴とする塗布ノズル。
請求項１、２、又は３に記載の塗布ノズルと、
該塗布ノズルの上記枠部を上記被塗布面に当接させる手段と、
上記接着剤を該塗布ノズルから該被塗布面に塗出する手段と、
該塗布ノズルを該被塗布面から離間させる手段とを備える接着剤塗布装置。
請求項１、２、又は３に記載の塗布ノズルを用いる接着剤塗布方法であって、
上記塗布ノズルの上記枠部を上記被塗布面に当接させる工程と、
上記接着剤を該塗布ノズルから塗出させる工程と、
該塗布ノズルを該被塗布面から離間させる工程とを備える接着剤塗布方法。