JP2004232479A - ペースト吐出装置およびペースト吐出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクト且つ簡単な機構で構成され、保守作業が容易で安定した吐出量を確保することができるペースト吐出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】同心異径の２つの内周面を有する固定部材３３に、第２の回転部材３４を回転自在に組み合わせて、ペースト吸引・吐出用の可変容積空間を形成し、さらに固定部材３３の外周にポート切換用の第１の回転部材３２を配設し、これらの各部材を上下に第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃが設けられたハウジング部材３１内に同軸配置した構成のペースト吐出機構において、ペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後に第２の回転部材３４の沿周凸部３４ｂを所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させて、第１の回転部材３２が摺動するクリアランスＣ内に加圧されたペースト７を進入させた後に、定量吐出動作を行う。
【選択図】 図９
【解決手段】同心異径の２つの内周面を有する固定部材３３に、第２の回転部材３４を回転自在に組み合わせて、ペースト吸引・吐出用の可変容積空間を形成し、さらに固定部材３３の外周にポート切換用の第１の回転部材３２を配設し、これらの各部材を上下に第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃが設けられたハウジング部材３１内に同軸配置した構成のペースト吐出機構において、ペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後に第２の回転部材３４の沿周凸部３４ｂを所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させて、第１の回転部材３２が摺動するクリアランスＣ内に加圧されたペースト７を進入させた後に、定量吐出動作を行う。
【選択図】 図９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ペーストなどのペーストを吐出するペースト吐出装置およびペースト吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品をプリント基板やリードフレームなどに接合する方法として、樹脂接着剤が多用される。樹脂接着剤の種類として樹脂中に金属粉など導電性の成分を添加して接合部に導電性を持たせた導電ペーストが知られている。導電ペーストは、接着剤としての機能を有するとともに、接合部を電気的に導通させることができるので、半導体素子を基板に固着させるとともに基板の電極と導通させる目的などに使用される。
【０００３】
この導電性ペーストを塗布する塗布装置には、導電性ペーストを吐出する吐出装置が備えられており、従来よりプランジャの往復動によってシリンダ室内に導電性ペーストを吸入し吐出するプランジャ式の吐出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平２−７８７７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このプランジャ式の吐出装置では、シリンダを構成するハウジング部や、プランジャを往復動させる往復動手段とともに、シリンダ内にペーストを吸入し吐出するためのポート切換機構を必要とする。このため、吐出装置の構造が複雑でコンパクト化が困難であるとともに、高頻度で行われる保守作業時の分解・組み付け作業が繁雑となり、手間と時間を要するという問題点があった。
【０００６】
さらにこのようなポート切換機構を有するペースト吐出装置には、ペースト吐出量を均一に保つ上で次のような不都合があった。ポート切換動作は、ペースト流路が設けられたポート切換部材をシリンダ部に対して摺動させてシリンダの吸引側・吐出側を、吸引ポート・吐出ポートと交互に連通させることによって行われる。
【０００７】
このようなポート切換機構において、ポート切換部材とシリンダ部材との摺動面にはクリアランスが存在し、ペースト吐出装置の稼働中にはこのクリアランス内にペーストが進入する。ペーストはクリアランス内において圧力が低い部分に進入することから、ポート切換動作によって吐出側と吸引側が入れ替わって圧力分布が変化するたび、シリンダから吐出された加圧状態のペーストの一部は吐出ポートからそのまま吐出されずにクリアランス内の圧力の低い部分に進入する。そしてこのようなペーストのクリアランス内への移動に起因して、ポート切換直後においてはペースト吐出量が変動する傾向にあり、安定した吐出量を確保することが困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、コンパクト且つ簡単な機構で構成され、保守作業が容易で安定した吐出量を確保することができるペースト吐出装置およびペースト吐出方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のペースト吐出装置は、吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出するペースト吐出装置であって、ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えた。
【００１０】
請求項２記載のペースト吐出装置は、請求項１記載のペースト吐出装置であって、前記制御手段は、前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１１】
請求項３記載のペースト吐出方法は、ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたペースト吐出装置によって、吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出せるペースト吐出方法であって、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１２】
請求項４記載のペースト吐出方法は、請求項３記載のペースト吐出方法であって、前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１３】
本発明によれば、吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるようにプランジャの駆動手段を制御することにより、ポート切換直後の圧力分布の変化に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の側断面図、図４（ａ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第１の回転部材の斜視図、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の固定部材の斜視図、図４（ｃ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第２の回転部材の斜視図、図５は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の正断面図、図６、図７、図８，図９、図１０は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図である。
【００１５】
まず図１を参照してダイボンディング装置の構造を説明する。図１においてチップ供給部１にはウェハシート２が図示しない保持テーブルによって保持されている。ウェハシート２には多数の半導体素子であるチップ３が貼着されている。チップ供給部１の側方には搬送路５が配設されており、搬送路５は基板であるリードフレーム６を搬送し、ペースト塗布位置およびボンディング位置にリードフレーム６を位置決めする。チップ供給部１の上方にはボンディングヘッド４が配設されており、ボンディングヘッド４は図示しない移動機構により水平移動および上下動する。
【００１６】
搬送路５の側方にはペースト塗布部９が配設されている。ペースト塗布部９は移動テーブル１０にＬ型のブラケット１５を介して塗布ノズル１８を装着して構成されている。塗布ノズル１８は、ペースト吐出装置１６と可撓性の管部材であるチューブ１７によって連結されている。
【００１７】
ペースト吐出装置１６は、さらにチューブ２０を介してシリンジ１９と連結されている。シリンジ１９内には導電性ペースト（以下、単に「ペースト」と略記する。）が貯溜されている。このペーストは、主剤としてのエポキシ樹脂、エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤および硬化促進剤などの樹脂接着剤としての成分に、導電性を有する金属粉を混入させたものである。金属粉としては銀粉が多用され、導電性を向上させるために粒状やフレーク状などの各種形状の銀粉を混ぜ合わせたスラリー状で供給される。
【００１８】
ペーストはシリンジ１９によって所定の押し込み圧力でペースト吐出装置１６に供給され、供給されたペーストはペースト吐出装置１６によって吸入された後に、所定の吐出圧力でチューブ１７を介して塗布ノズル１８へ圧送される。そして塗布ノズル１８の下端部に設けられた塗布口より吐出されてリードフレーム６の塗布エリア６ａに塗布される。
【００１９】
移動テーブル１０は、Ｙ軸テーブル１１上にＸ軸テーブル１２を段積みし、さらにその上にＬ型のブラケット１３を介してＺ軸テーブル１４を垂直方向に結合して構成されている。Ｙ軸テーブル１１、Ｘ軸テーブル１２、Ｚ軸テーブル１４は、それぞれＹ軸モータ１１ａ、Ｘ軸モータ１２ａ、Ｚ軸モータ１４ａを備えている。Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動することにより、塗布ノズル１８はリードフレーム６上で水平方向および上下方向に移動する。したがって、移動テーブル１０は塗布ノズル１８をリードフレーム６に対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【００２０】
リードフレーム６上面のチップ３の搭載位置は、ペースト７が塗布される塗布エリア６ａとなっている。塗布ノズル１８を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１８からペースト７を吐出させながら塗布ノズル１８を移動させることにより、塗布エリア６ａ内には所定の描画パターンでチップボンディング用のペースト７が描画塗布される。
【００２１】
このペースト塗布後、リードフレーム６は搬送路５上をボンディング位置８に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア６ａ内に塗布されたペースト７上に、ボンディングヘッド４のノズル４ａによってチップ供給部１からピックアップされたチップ３がボンディングされる。
【００２２】
次に図２を参照してペースト吐出装置１６の構造について説明する。図２において、ペースト吐出装置１６は、Ｌ字形の保持ブラケット２１に結合されたベースプレート２１ａの側面にポンプ機構３０を配設し、２つのモータ２３，２４によってポンプ機構３０を駆動する構成となっている。保持ブラケット２１にはモータ２３が固着されており、モータ２３の回転軸２３ａはカップリング部材２６を介してポンプ機構３０の第２の回転部材３４の軸部３４ｃ（図３参照）に結合されている。
【００２３】
保持ブラケット２１の上端部には平板形状のブラケット２２が結合されており、ブラケット２２にはモータ２４が固着されている。モータ２４の回転軸２４ａは、カップリング部材２５を介してプーリ２７ａに結合されている。ポンプ機構３０の第１の回転部材３２（図３参照）にはプーリ２７ｂが結合されており、プーリ２７ａ、およびプーリ２７ｂにはベルト２８が調帯されている。モータ２３，２４は制御部２９によって制御され、モータ２３，２４が所定の回転動作を行うことにより、ポンプ機構３０はチューブ２０を介して吸引したペーストをチューブ１７を介して吐出する。
【００２４】
次に図３，図４，図５を参照してポンプ機構３０の構造を説明する。ポンプ機構３０は、チューブ２０を介してペーストを吸引する第３の固定ポート３１ｂ（供給ポート）およびチューブ１７を介してペーストを吐出する第４の固定ポート３１ｃ（吐出ポート）が、上下方向の対称位置（中心に関して１８０゜等配位置）に設けられたハウジング部３１に、第１の回転部材３２、固定部材３３および第２の回転部材３４を同軸で装着した構成となっている。
【００２５】
図３において、垂直なベースプレート２１ａにはハウジング部３１が固着されている。ハウジング部３１に設けられた円形の嵌合孔（図５に示す内周面３１ａ参照）には、第１の回転部材３２の外周面が回転自在に嵌合し、第１の回転部材３２の内部に外周面と同心に設けられた摺接孔３２ａ（図４（ａ）参照）には、ベースプレート２１ａに固着された固定部材３３が嵌合している。さらに固定部材３３に設けられた嵌入部３３ａ（図４（ｂ）参照）には、第２の回転部材３４が同心に嵌合している。
【００２６】
第１の回転部材３２はベースプレート２１ａを貫通して軸方向に延長されており、延長端部にはプーリ２７ｂが結合されている。プーリ２７ｂはベルト２８を介してモータ２４（図２参照）によって回転駆動される。第２の回転部材３４の軸部３４ｃはカップリング部材２６（図２参照）を介してモータ２３の回転軸２３ａに結合されている。モータ２３，２４を駆動することにより、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４は個別に正逆回転する。
【００２７】
第１の回転部材３２の外周面および内周面、第２の回転部材３２の軸部３４ｃの外周面には、ベースプレート２１ａとの当接面の位置にそれぞれシール部材３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが装着されている。シール部材３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４が回転することによるペーストの吸引・吐出動作時において、ペーストが外部へ漏出するのを防止している。なお、図３では第１の回転部材３２および第２の回転部材３４を軸支する軸受け機構や軸方向保持機構は図示を省略している。
【００２８】
次に図４、図５を参照して、第１の回転部材３２、固定部材３３および第２の回転部材３４の形状について説明する。図５は、図３のＡ−Ａ断面を示しており、ここでは図示の便宜のため、径方向の寸法比率を図３と図５で異ならせている。
【００２９】
図４（ａ）に示すように第１の回転部材３２は、外周面と同心の摺接孔３２ａが設けられた円筒状部材であり、第１の回転部材３２の外周面には、周方向に沿って第１の中心角θ１（図５参照、ここではθ１＝９０゜に設定されている）の範囲に、２つの溝状部３２ｂ（第１のペースト溝）、溝状部３２ｃ（第２のペースト溝）が中心対称配置で設けられている。第１の回転部材３２には、溝状部３２ｂの両端部に位置して、第１の移動ポート３５ａ、第２の移動ポート３５ｂが、また溝状部３２ｃの両端部に位置して、第３の移動ポート３５ｃ、第４の移動ポート３５ｄが、それぞれ径方向に貫通して設けられている。
【００３０】
第１の回転部材３２を回転させることにより、溝状部３２ｂ、３２ｃはハウジング部３１の内周面に沿って移動する。そして、ハウジング部３１に設けられた第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃは、第１の回転部材３２の特定の回転範囲において、溝状部３２ｂ、３２ｃと連通する。
【００３１】
図４（ｂ）は、摺接孔３２ａに嵌合する固定部材３３を示しており、固定部材３３には、深さＤの嵌入部３３ａが設けられている。嵌入部３３ａの内側面は、図５に示すように、摺接孔３２ａに摺接する外周面３３ｅと同心に設けられた２つの内周面、すなわち半径ｒ１で第２の中心角θ２（ここでは、θ２＝１８０゜に設定されている）の範囲に設けられた第１の内周面３３ｆと、ｒ１よりも小さい半径ｒ２の第２の内周面３３ｇとなっている。嵌入部３３ａの底面には、第２の回転部材３４の軸部３４ｃが貫通する軸孔３３ｄが設けられている。
【００３２】
第１の内周面３３ｆの両端部近傍の第２の内周面３３ｇとの境界位置には、１８０゜等配で第１の固定ポート３３ｂおよび第２の固定ポート３３ｃが、径方向に貫通して設けられている。第１の回転部材３２を回転させることにより、第１の回転部材３２に設けられた各移動ポートは固定部材３３の外周面３３ｅに沿って移動する。そして、第１の回転部材３２の特定の回転位置において、第１の固定ポート３３ｂは第３の移動ポート３５ｃ、第４の移動ポート３５ｄと、また第２の固定ポート３３ｃは第１の移動ポート３５ａ、第２の移動ポート３５ｂとそれぞれ選択的に連通する。
【００３３】
すなわち、第１の回転部材３２を回転させて、移動ポート３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを移動させることにより、第３の固定ポート３１ｂの連通ポートをを第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃのいずれかに切換えるとともに、第４の固定ポート３１ｃの連通ポートを第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃのいずれかに切換えるポート切換動作を行うことができる。すなわち、第１の回転部材３２は、ペースト流路である溝状部３２ｂ、３２ｃが設けられたポート切換部材となっている。
【００３４】
図４（ｃ）に示すように、第２の回転部材３４は、軸部３４ｃの先端部に嵌入部３３ａの深さＤに等しい高さＨのロータ部３４ａを設けた形状となっている。図５に示すように、ロータ部３４ａの外側面は、固定部材３３の２つの内周面に摺接する２つの外周面、すなわち第１の内周面３３ｆに摺接する第１の外周面３４ｄと、第２の内周面３３ｇに摺接する第２の外周面３４ｅを有している。ここで第１の外周面３４ｄは、第２の中心角θ２よりも小さい第３の中心角θ３（ここでは、θ３＝９０゜に設定されている）の範囲に設けられており、第１の外周面３４ｄの範囲は、周方向に沿って第２の外周面３４ｅよりも径方向に突出した沿周凸部３４ｂ（凸部）となっている。
【００３５】
固定部材３３の嵌入部３３ａに、第２の回転部材３４のロータ部３４ａを嵌合させた状態では、θ３がθ２よりも小さいことから、図５に示すように沿周凸部３４ｂの両側には、第１の内周面３３ｆと第２の外周面３４ｅとの間に挟まれた第１の空間３７，第２の空間３８が形成される。そして、固定部材３３に対して第２の回転部材３４を回転させることにより、第１の空間３７，第２の空間３８の容積は増減する。
【００３６】
上記構成において、第１の内周面３３ｆと第２の外周面３４ｅに挟まれて形成される空間は、ペースト吸引・吐出動作においてペーストを収容する容積室となっており、沿周凸部３４ｂは、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間３７，第２の空間３８に分割するプランジャに該当する。そしてモータ２３は、沿周凸部３４ｂを移動させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を交互に増減させる駆動手段となっている。
【００３７】
第１の空間３７，第２の空間３８は、それぞれ第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃと連通しており、第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃは、前述のポート切換部材である第１の回転部材３２によるポート切換動作によって、第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃのいずれとも選択的に連通する。すなわち、ポート切換動作により、第１の空間３７，第２の空間３８は、溝状部３２ｂ、３２ｃのいずれかを介して第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃのいずれとも選択的に連通する。
【００３８】
従って、第１の空間３７を第３の固定ポート３１ｂに連通させた状態で、第１の空間３７の容積を増大させることにより、第１の空間３７内にはペーストが吸引される。そしてペーストを吸引した状態の第１の空間３７を第４の固定ポート３１ｃに連通された状態で、第１の空間３７の容積を減少させることにより、第４の固定ポート３１ｃからペーストが吐出される。このペーストの吸引・吐出動作は第２の空間３８についても同様に行われる。
【００３９】
上述のペーストの吸引・吐出動作は、制御部２９によってモータ２３，２４を制御して所定の回転動作を行わせることによって可能となる。すなわち、制御部２９は、モータ２３，２４を制御して、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を増減するとともに第１の空間３７および第２の空間３８を第３の固定ポート３１ｂおよび第４の固定ポート３１ｃに連通させることにより、第１の固定ポート３３ｂおよび第２の固定ポート３３ｃを介してペーストの吸引・吐出動作を行わせる吸引吐出制御手段となっている。
【００４０】
そしてこの吸引・吐出動作において、第１の回転部材３２を回転駆動するモータ２４は、ポート切換部材である第１の回転部材３２を容積室が設けられた固定部材３３に対して摺動させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８を吸引ポートである第３の固定ポート３１ｂおよび吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃに交互に連通させるポート切換手段となっている。
【００４１】
なお上記構成において、第１の中心角θ１，第２の中心角θ２、第３の中心角θ３をそれぞれ９０゜、１８０゜、９０゜に設定した例を示しているが、各固定ポートと移動ポートの相対位置関係を適切に設定すれば、第２の中心角θ２を１８０゜以外の角度に設定してもよい。そして設定された第２の中心角θ２に応じて第１の中心角θ１が決定され、さらに必要とされる定量吐出容積との関係で第３の中心角θ２が決定される。
【００４２】
次に図６，図７を参照して、ペーストの吸引・吐出動作について説明する。図６（ａ）は、ペーストの吸引動作開始の状態を示している。この状態では第２の移動ポート３５ｂは、第３の固定ポート３１ｂに連通する位置にあり、さらに第２の移動ポート３５ｂは、溝状部３２ｂおよび第１の移動ポート３５ａを介して第２の固定ポート３３ｃに連通している。沿周凸部３４ｂは第２の固定ポート３３ｃ側の移動端に位置しており、第２の空間３８の容積が零となる位置にある。そして、第３の固定ポート３１ｂには、シリンジ２０からペースト７が所定の押し込み圧で送給されていることから、第２の固定ポート３３ｃに至る上記連通経路内は、ペースト７で満たされている。
【００４３】
図６（ｂ）は吸引開始後の状態を示している。すなわち、第２の回転部材３４を時計方向に回転させ、沿周凸部３４ｂを矢印方向に移動させる。これにより、第２の空間３８の容積が増加し、第２の空間３８内には第３の固定ポート３１ｂ、第２の移動ポート３５ｂ、溝状部３２ｂ、第１の移動ポート３５ａおよび第２の固定ポート３３ｃを介してペースト７が吸引される。図６（ｃ）は、吸引動作が終了した状態を示している。すなわち、沿周凸部３４ｂが第１の固定ポート３３ｂ側の移動端に到達し、これによりペースト７を吸引した第２の空間３８の容積が最大となるとともに第１の空間３７の容積が零となる。
【００４４】
図６（ｄ）は、吸引動作から吐出動作に移行するためのポート切換動作を示している。このポート切換に際しては、第１の回転部材３２を時計方向に９０゜回転させ、図７（ａ）に示すように、第２の移動ポート３５ｂを第２の固定ポート３３ｃに、また第１の移動ポート３５ａを第４の固定ポート３１ｃにそれぞれ連通させる。
【００４５】
この状態から、図７（ｂ）に示すように第２の回転部材３４を反時計時計方向に回転させて、沿周凸部３４ｂを矢印方向に移動させることにより、第２の空間３８の容積が減少し、これにより第２の空間３８に収容されていたペースト７が、第２の固定ポート３３ｃ、第２の移動ポート３５ｂ、溝状部３２ｂ、第１の移動ポート３５ａおよび第４の固定ポート３１ｃを介して吐出される。
【００４６】
このペースト７の吐出とともに、第１の空間３７内には、第３の固定ポート３１ｂ、第３の移動ポート３５ｃ、溝状部３２ｃ、第１の固定ポート３３ｂを介してペースト７が吸引され、吸引と吐出が同時並行的に行われる。図７（ｃ）は、第２の空間３８に収容されたペースト７の吐出と、第１の空間３７内へのペースト７の吸引がともに完了した状態を示している。
【００４７】
そしてこの後再び新たなペースト吸引・吐出動作へ移行するためのポート切換が行われる。すなわち、図７（ｄ）に示すように、第１の回転部材３２を今度は反時計方向に９０゜回転させ、第２の移動ポート３５ｂを第３の固定ポート３１ｂに、第１の移動ポート３５ａを第２の固定ポート３３ｃに、また第４の移動ポート３５ｄを第４の固定ポート３１ｃに、第３の移動ポート３５ｃを第１の固定ポート３３ｂにそれぞれ連通させる。
【００４８】
これにより、図６（ａ）に示す状態に戻り、第１の空間３７内に収容されたペーストの吐出とともに、第２の空間３８内へのペーストの吸引が可能な状態となる。以後、同様の吸引・吐出動作を反復することにより、ペースト吐出装置１６からのペースト吐出が連続的に行われる。
【００４９】
次に図８、図９を参照して、上述の吸引・吐出動作を反復する過程において実行される圧力補償動作について説明する。図８は、吸引・吐出動作においてポート切換動作のために回転する第１の回転部材３２と、ハウジング部材３１および固定部材３３との間のクリアランス内の圧力分布の変化を示している。
【００５０】
図８（ａ）は、図７（ｂ）に示すペースト吐出動作が終了して、沿周凸部３４ｂが第２の固定ポート３３ｃ側への移動を完了した状態を示している。この状態に至るまでのペースト吐出過程では、吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃと連通した第１の移動ポート３５ａ内の圧力は吐出圧力に上昇している。このため、第１の移動ポート３５ａ内のペースト７は、この吐出圧力により第１の回転部材３２と固定部材３３およびハウジング部３１との間のクリアランスＣ内に進入し、これによりクリアランスＣ内の圧力が上昇する。
【００５１】
このとき、クリアランスＣの大きさおよびペースト７の粘度によってクリアランスＣ内の圧力分布が異なる。すなわち、クリアランスＣが小さいほど、またペースト７の粘度が高いほど、第１の移動ポート３５ａ側と第４の移動ポート３５ｄの間の圧力差が大きくなり、逆に、クリアランスＣが大きいほど、またペースト７の粘度が低いほど、圧力差は小さくなる。
【００５２】
図８（ｂ）は、図７（ｄ）に示すポート切換動作を示している。前述のようにクリアランスＣ内の圧力は前回のペースト吐出動作におけるペースト７の進入により上昇しており、ポート切換動作時においても、クリアランスＣ内のペースト７の圧力が上昇した状態のまま第１の回転部材３２が移動する。このとき、第１の回転部材３２と固定部材３３およびハウジング部３１との摺動によってクリアランスＣ内の圧力分布は多少変動するものの、クリアランスＣ内の圧力が第１の移動ポート３５ａ側から第４の移動ポート３５ｄ側へ向かって漸減するという圧力分布の基本パターンは保たれる。
【００５３】
図８（ｃ）は、ポート切換動作後の状態を示している。この状態では、第４の固定ポート３１ｃに連通した第４の移動ポート３５ｄ内の圧力は、吐出動作前の低圧状態にある。この状態から第２の回転部材３４の沿周凸部３４ｂを時計回りに移動させるペースト吐出動作を開始すると、クリアランスＣ内には加圧されたペースト７が進入する。そしてこのままペースト吐出動作を継続すると、吐出動作開始時においてクリアランスＣ内に進入する分だけ、吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃから吐出されるペースト吐出量が減少し、時間当たりの吐出量が変動する。
【００５４】
そこで本実施の形態に示すペースト吐出方法では、上述のようなペースト吐出量の変動を防止するため、図９に示す圧力補償動作を行ってクリアランスＣ内の圧力を予め上昇させるようにしている。すなわち、図９に示すように、ポート切換動作後、規定量のペースト７を吐出させる定量吐出動作を開始する前に、第２の回転部材３４を、前述のクリアランスＣへの進入量に相当するペースト量を吐出させるための所定移動量（第１の所定量）だけペースト吐出側（矢印ａ側）へ移動させ、その後同一移動量だけペースト反吐出側（矢印ｂ側）へ移動させる。
【００５５】
これにより、ペースト吐出側への移動によってペースト７がクリアランスＣ内に進入しクリアランスＣ内の圧力が上昇した状態で、新たにペースト吐出動作が開始される。したがって、第４の固定ポート３１ｃからペースト７を吐出させる定量吐出動作の開始時には、ペースト７はクリアランスＣ内に進入することなく第４の固定ポート３１ｃから吐出され、ポート切換動作直後の圧力分布の変化に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【００５６】
すなわち、上述の圧力補償動作は、定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作後に沿周凸部３４ｂを第１の所定量だけ、ペースト吐出側と反吐出側に往復移動させる動作となっている。なお、この往復動作は２，３回程度の複数回行ってもよい。そしてこの沿周凸部３４ｂの往復動作は、制御手段である制御部２９によって駆動手段であるモータ２３を駆動することによって行われる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、上述の圧力補償動作を、第２の回転部材３４の回転動作によってペーストの吐出を行うロータリタイプのポンプ機構に適用した例を示しているが、本発明の適用はロータリタイプに限定されない。すなわち、ペーストを収容する容積室を第１の空間および第２の空間に分割して配設されたプランジャを往復移動させる形式であって、容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより、第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段を備えたポンプ機構であれば、プランジャが直線往復動するレシプロ形式のポンプ機構に対しても、同様に本発明を適用することができる。
【００５８】
次に図１０を参照して、吐出動作を反復する過程において実行される吸い戻し（サックバック）動作について説明する。ペースト吐出装置からペースト７を吐出させて、塗布ノズル１８によってペースト７を塗布する塗布動作を反復実行する際には、塗布ノズル１８を塗布エリア６ａに移動させるごとにペーストの吐出を断続する必要がある。本ペースト吐出装置におけるペースト吐出停止は、第２の回転部材３４の回転を停止させることによって行われ、このペースト吐出停止によって塗布ノズル１８からのペースト７の吐出が停止される。
【００５９】
このペースト吐出装置における吐出停止と、実際にペースト７を塗布する塗布ノズル１８からのペースト７の吐出停止とは、必ずしも良好な応答性で同期して行われず、良好な応答性でする際の応答性は必ずしも良好ではなく、チューブ１７などの吐出系統管路の膨張・収縮変形に起因して、ペースト吐出装置からの吐出が停止した後にも塗布ノズル１８から若干量のペースト７が吐出され（図１０参照）、糸引き状態で滴下する不具合を生じる場合がある。
【００６０】
このようなペースト糸引きを防止するため、本実施の形態に示すペースト吐出方法では、沿周凸部３４ｂを移動させるペースト吐出動作（破線で示す矢印ｃ）を終了した後に、前述の糸引き量に相当するペースト量を吸い戻すための所定移動量量（第２の所定量）だけ、沿周凸部３４ｂを反吐出側（矢印ｄ）へ移動させるようにしている。
【００６１】
これにより、一旦塗布ノズル１８から吐出され垂下状態にあるペースト７は、上述の吸い戻し動作によって塗布ノズル１８内に吸い戻され、塗布ノズル１８から垂下状態になったペーストが糸引き状態で滴下する不具合を防止することができる。そして次回の吐出動作は、沿周凸部３４ｂを第２の所定量だけ戻した位置から、新たに正規吐出量分だけペースト吐出側へ移動させる。
【００６２】
すなわち、上述の吸い戻し動作は、定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作前に沿周凸部３４ｂを第２の所定量だけ、ペースト反吐出側に移動させる動作となっている。そしてこの沿周凸部３４ｂの動作は、制御手段である制御部２９によって駆動手段であるモータ２３を駆動することによって行われる。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示すペースト吐出装置では、同心異径の２つの内周面を有する固定部材３３に、これらの内周面に摺接する２つの外周面を有する第２の回転部材３４を回転自在に組み合わせて、ペースト吸引・吐出用の容積が可変な第１の空間３７および第２の空間３８を形成し、さらに固定部材３３の外周にポート切換用の第１の回転部材３２を配設してポンプ機構３０を構成している。
【００６４】
そして、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４を正逆自在に個別に回転させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を増減するとともに第１の空間３７および第２の空間３８を第３の固定ポート３１ｂおよび第４の固定ポート３１ｃに連通させるポート切換動作が可能となっている。
【００６５】
上記構成を備えることにより、従来のプランジャ式のペースト吐出装置と比較して、コンパクト且つ簡単な機構のポンプ機構が実現され、特に銀粉などの金属粉を含有したスラリー状のペーストを使用する場合に高頻度で必要とされる保守作業を簡略化することができる。
【００６６】
また、ポート切換動作後に圧力補償動作を行うことにより、ポート切換直後におけるペースト吐出量の変動を防止することができ、さらには好ましくはペースト吐出後に吸い戻し動作を行うことにより、吐出断続における吐出停止時に不要なペーストが垂れ下がる糸引きを防止することができ、安定した吐出を行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるようにプランジャの駆動手段を制御するようにしたので、ポート切換直後の圧力分布に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の側断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第１の回転部材の斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の固定部材の斜視図
（ｃ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第２の回転部材の斜視図
【図５】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の正断面図
【図６】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図１０】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【符号の説明】
７ ペースト
１６ ペースト吐出装置
２３，２４ モータ
２９ 制御部
３０ ポンプ機構
３１ ハウジング部
３１ｂ 第３の固定ポート
３１ｃ 第４の固定ポート
３２ 第１の回転部材
３２ａ 摺接孔
３２ｂ、３２ｃ 溝状部
３３ 固定部材
３３ｂ 第１の固定ポート
３３ｃ 第２の固定ポート
３３ｆ 第１の内周面
３３ｇ 第２の内周面
３４ 第２の回転部材
３４ａ ロータ部
３４ｂ 沿周凸部
３４ｃ 軸部
３４ｄ 第１の外周面
３４ｅ 第２の外周面
３５ａ 第１の移動ポート
３５ｂ 第２の移動ポート
３５ｃ 第３の移動ポート
３５ｄ 第４の移動ポート
３７ 第１の空間
３８ 第２の空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ペーストなどのペーストを吐出するペースト吐出装置およびペースト吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品をプリント基板やリードフレームなどに接合する方法として、樹脂接着剤が多用される。樹脂接着剤の種類として樹脂中に金属粉など導電性の成分を添加して接合部に導電性を持たせた導電ペーストが知られている。導電ペーストは、接着剤としての機能を有するとともに、接合部を電気的に導通させることができるので、半導体素子を基板に固着させるとともに基板の電極と導通させる目的などに使用される。
【０００３】
この導電性ペーストを塗布する塗布装置には、導電性ペーストを吐出する吐出装置が備えられており、従来よりプランジャの往復動によってシリンダ室内に導電性ペーストを吸入し吐出するプランジャ式の吐出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平２−７８７７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このプランジャ式の吐出装置では、シリンダを構成するハウジング部や、プランジャを往復動させる往復動手段とともに、シリンダ内にペーストを吸入し吐出するためのポート切換機構を必要とする。このため、吐出装置の構造が複雑でコンパクト化が困難であるとともに、高頻度で行われる保守作業時の分解・組み付け作業が繁雑となり、手間と時間を要するという問題点があった。
【０００６】
さらにこのようなポート切換機構を有するペースト吐出装置には、ペースト吐出量を均一に保つ上で次のような不都合があった。ポート切換動作は、ペースト流路が設けられたポート切換部材をシリンダ部に対して摺動させてシリンダの吸引側・吐出側を、吸引ポート・吐出ポートと交互に連通させることによって行われる。
【０００７】
このようなポート切換機構において、ポート切換部材とシリンダ部材との摺動面にはクリアランスが存在し、ペースト吐出装置の稼働中にはこのクリアランス内にペーストが進入する。ペーストはクリアランス内において圧力が低い部分に進入することから、ポート切換動作によって吐出側と吸引側が入れ替わって圧力分布が変化するたび、シリンダから吐出された加圧状態のペーストの一部は吐出ポートからそのまま吐出されずにクリアランス内の圧力の低い部分に進入する。そしてこのようなペーストのクリアランス内への移動に起因して、ポート切換直後においてはペースト吐出量が変動する傾向にあり、安定した吐出量を確保することが困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、コンパクト且つ簡単な機構で構成され、保守作業が容易で安定した吐出量を確保することができるペースト吐出装置およびペースト吐出方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のペースト吐出装置は、吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出するペースト吐出装置であって、ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えた。
【００１０】
請求項２記載のペースト吐出装置は、請求項１記載のペースト吐出装置であって、前記制御手段は、前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１１】
請求項３記載のペースト吐出方法は、ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたペースト吐出装置によって、吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出せるペースト吐出方法であって、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１２】
請求項４記載のペースト吐出方法は、請求項３記載のペースト吐出方法であって、前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御する。
【００１３】
本発明によれば、吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるようにプランジャの駆動手段を制御することにより、ポート切換直後の圧力分布の変化に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の側断面図、図４（ａ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第１の回転部材の斜視図、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の固定部材の斜視図、図４（ｃ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第２の回転部材の斜視図、図５は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の正断面図、図６、図７、図８，図９、図１０は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図である。
【００１５】
まず図１を参照してダイボンディング装置の構造を説明する。図１においてチップ供給部１にはウェハシート２が図示しない保持テーブルによって保持されている。ウェハシート２には多数の半導体素子であるチップ３が貼着されている。チップ供給部１の側方には搬送路５が配設されており、搬送路５は基板であるリードフレーム６を搬送し、ペースト塗布位置およびボンディング位置にリードフレーム６を位置決めする。チップ供給部１の上方にはボンディングヘッド４が配設されており、ボンディングヘッド４は図示しない移動機構により水平移動および上下動する。
【００１６】
搬送路５の側方にはペースト塗布部９が配設されている。ペースト塗布部９は移動テーブル１０にＬ型のブラケット１５を介して塗布ノズル１８を装着して構成されている。塗布ノズル１８は、ペースト吐出装置１６と可撓性の管部材であるチューブ１７によって連結されている。
【００１７】
ペースト吐出装置１６は、さらにチューブ２０を介してシリンジ１９と連結されている。シリンジ１９内には導電性ペースト（以下、単に「ペースト」と略記する。）が貯溜されている。このペーストは、主剤としてのエポキシ樹脂、エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤および硬化促進剤などの樹脂接着剤としての成分に、導電性を有する金属粉を混入させたものである。金属粉としては銀粉が多用され、導電性を向上させるために粒状やフレーク状などの各種形状の銀粉を混ぜ合わせたスラリー状で供給される。
【００１８】
ペーストはシリンジ１９によって所定の押し込み圧力でペースト吐出装置１６に供給され、供給されたペーストはペースト吐出装置１６によって吸入された後に、所定の吐出圧力でチューブ１７を介して塗布ノズル１８へ圧送される。そして塗布ノズル１８の下端部に設けられた塗布口より吐出されてリードフレーム６の塗布エリア６ａに塗布される。
【００１９】
移動テーブル１０は、Ｙ軸テーブル１１上にＸ軸テーブル１２を段積みし、さらにその上にＬ型のブラケット１３を介してＺ軸テーブル１４を垂直方向に結合して構成されている。Ｙ軸テーブル１１、Ｘ軸テーブル１２、Ｚ軸テーブル１４は、それぞれＹ軸モータ１１ａ、Ｘ軸モータ１２ａ、Ｚ軸モータ１４ａを備えている。Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動することにより、塗布ノズル１８はリードフレーム６上で水平方向および上下方向に移動する。したがって、移動テーブル１０は塗布ノズル１８をリードフレーム６に対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【００２０】
リードフレーム６上面のチップ３の搭載位置は、ペースト７が塗布される塗布エリア６ａとなっている。塗布ノズル１８を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１８からペースト７を吐出させながら塗布ノズル１８を移動させることにより、塗布エリア６ａ内には所定の描画パターンでチップボンディング用のペースト７が描画塗布される。
【００２１】
このペースト塗布後、リードフレーム６は搬送路５上をボンディング位置８に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア６ａ内に塗布されたペースト７上に、ボンディングヘッド４のノズル４ａによってチップ供給部１からピックアップされたチップ３がボンディングされる。
【００２２】
次に図２を参照してペースト吐出装置１６の構造について説明する。図２において、ペースト吐出装置１６は、Ｌ字形の保持ブラケット２１に結合されたベースプレート２１ａの側面にポンプ機構３０を配設し、２つのモータ２３，２４によってポンプ機構３０を駆動する構成となっている。保持ブラケット２１にはモータ２３が固着されており、モータ２３の回転軸２３ａはカップリング部材２６を介してポンプ機構３０の第２の回転部材３４の軸部３４ｃ（図３参照）に結合されている。
【００２３】
保持ブラケット２１の上端部には平板形状のブラケット２２が結合されており、ブラケット２２にはモータ２４が固着されている。モータ２４の回転軸２４ａは、カップリング部材２５を介してプーリ２７ａに結合されている。ポンプ機構３０の第１の回転部材３２（図３参照）にはプーリ２７ｂが結合されており、プーリ２７ａ、およびプーリ２７ｂにはベルト２８が調帯されている。モータ２３，２４は制御部２９によって制御され、モータ２３，２４が所定の回転動作を行うことにより、ポンプ機構３０はチューブ２０を介して吸引したペーストをチューブ１７を介して吐出する。
【００２４】
次に図３，図４，図５を参照してポンプ機構３０の構造を説明する。ポンプ機構３０は、チューブ２０を介してペーストを吸引する第３の固定ポート３１ｂ（供給ポート）およびチューブ１７を介してペーストを吐出する第４の固定ポート３１ｃ（吐出ポート）が、上下方向の対称位置（中心に関して１８０゜等配位置）に設けられたハウジング部３１に、第１の回転部材３２、固定部材３３および第２の回転部材３４を同軸で装着した構成となっている。
【００２５】
図３において、垂直なベースプレート２１ａにはハウジング部３１が固着されている。ハウジング部３１に設けられた円形の嵌合孔（図５に示す内周面３１ａ参照）には、第１の回転部材３２の外周面が回転自在に嵌合し、第１の回転部材３２の内部に外周面と同心に設けられた摺接孔３２ａ（図４（ａ）参照）には、ベースプレート２１ａに固着された固定部材３３が嵌合している。さらに固定部材３３に設けられた嵌入部３３ａ（図４（ｂ）参照）には、第２の回転部材３４が同心に嵌合している。
【００２６】
第１の回転部材３２はベースプレート２１ａを貫通して軸方向に延長されており、延長端部にはプーリ２７ｂが結合されている。プーリ２７ｂはベルト２８を介してモータ２４（図２参照）によって回転駆動される。第２の回転部材３４の軸部３４ｃはカップリング部材２６（図２参照）を介してモータ２３の回転軸２３ａに結合されている。モータ２３，２４を駆動することにより、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４は個別に正逆回転する。
【００２７】
第１の回転部材３２の外周面および内周面、第２の回転部材３２の軸部３４ｃの外周面には、ベースプレート２１ａとの当接面の位置にそれぞれシール部材３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが装着されている。シール部材３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４が回転することによるペーストの吸引・吐出動作時において、ペーストが外部へ漏出するのを防止している。なお、図３では第１の回転部材３２および第２の回転部材３４を軸支する軸受け機構や軸方向保持機構は図示を省略している。
【００２８】
次に図４、図５を参照して、第１の回転部材３２、固定部材３３および第２の回転部材３４の形状について説明する。図５は、図３のＡ−Ａ断面を示しており、ここでは図示の便宜のため、径方向の寸法比率を図３と図５で異ならせている。
【００２９】
図４（ａ）に示すように第１の回転部材３２は、外周面と同心の摺接孔３２ａが設けられた円筒状部材であり、第１の回転部材３２の外周面には、周方向に沿って第１の中心角θ１（図５参照、ここではθ１＝９０゜に設定されている）の範囲に、２つの溝状部３２ｂ（第１のペースト溝）、溝状部３２ｃ（第２のペースト溝）が中心対称配置で設けられている。第１の回転部材３２には、溝状部３２ｂの両端部に位置して、第１の移動ポート３５ａ、第２の移動ポート３５ｂが、また溝状部３２ｃの両端部に位置して、第３の移動ポート３５ｃ、第４の移動ポート３５ｄが、それぞれ径方向に貫通して設けられている。
【００３０】
第１の回転部材３２を回転させることにより、溝状部３２ｂ、３２ｃはハウジング部３１の内周面に沿って移動する。そして、ハウジング部３１に設けられた第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃは、第１の回転部材３２の特定の回転範囲において、溝状部３２ｂ、３２ｃと連通する。
【００３１】
図４（ｂ）は、摺接孔３２ａに嵌合する固定部材３３を示しており、固定部材３３には、深さＤの嵌入部３３ａが設けられている。嵌入部３３ａの内側面は、図５に示すように、摺接孔３２ａに摺接する外周面３３ｅと同心に設けられた２つの内周面、すなわち半径ｒ１で第２の中心角θ２（ここでは、θ２＝１８０゜に設定されている）の範囲に設けられた第１の内周面３３ｆと、ｒ１よりも小さい半径ｒ２の第２の内周面３３ｇとなっている。嵌入部３３ａの底面には、第２の回転部材３４の軸部３４ｃが貫通する軸孔３３ｄが設けられている。
【００３２】
第１の内周面３３ｆの両端部近傍の第２の内周面３３ｇとの境界位置には、１８０゜等配で第１の固定ポート３３ｂおよび第２の固定ポート３３ｃが、径方向に貫通して設けられている。第１の回転部材３２を回転させることにより、第１の回転部材３２に設けられた各移動ポートは固定部材３３の外周面３３ｅに沿って移動する。そして、第１の回転部材３２の特定の回転位置において、第１の固定ポート３３ｂは第３の移動ポート３５ｃ、第４の移動ポート３５ｄと、また第２の固定ポート３３ｃは第１の移動ポート３５ａ、第２の移動ポート３５ｂとそれぞれ選択的に連通する。
【００３３】
すなわち、第１の回転部材３２を回転させて、移動ポート３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを移動させることにより、第３の固定ポート３１ｂの連通ポートをを第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃのいずれかに切換えるとともに、第４の固定ポート３１ｃの連通ポートを第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃのいずれかに切換えるポート切換動作を行うことができる。すなわち、第１の回転部材３２は、ペースト流路である溝状部３２ｂ、３２ｃが設けられたポート切換部材となっている。
【００３４】
図４（ｃ）に示すように、第２の回転部材３４は、軸部３４ｃの先端部に嵌入部３３ａの深さＤに等しい高さＨのロータ部３４ａを設けた形状となっている。図５に示すように、ロータ部３４ａの外側面は、固定部材３３の２つの内周面に摺接する２つの外周面、すなわち第１の内周面３３ｆに摺接する第１の外周面３４ｄと、第２の内周面３３ｇに摺接する第２の外周面３４ｅを有している。ここで第１の外周面３４ｄは、第２の中心角θ２よりも小さい第３の中心角θ３（ここでは、θ３＝９０゜に設定されている）の範囲に設けられており、第１の外周面３４ｄの範囲は、周方向に沿って第２の外周面３４ｅよりも径方向に突出した沿周凸部３４ｂ（凸部）となっている。
【００３５】
固定部材３３の嵌入部３３ａに、第２の回転部材３４のロータ部３４ａを嵌合させた状態では、θ３がθ２よりも小さいことから、図５に示すように沿周凸部３４ｂの両側には、第１の内周面３３ｆと第２の外周面３４ｅとの間に挟まれた第１の空間３７，第２の空間３８が形成される。そして、固定部材３３に対して第２の回転部材３４を回転させることにより、第１の空間３７，第２の空間３８の容積は増減する。
【００３６】
上記構成において、第１の内周面３３ｆと第２の外周面３４ｅに挟まれて形成される空間は、ペースト吸引・吐出動作においてペーストを収容する容積室となっており、沿周凸部３４ｂは、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間３７，第２の空間３８に分割するプランジャに該当する。そしてモータ２３は、沿周凸部３４ｂを移動させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を交互に増減させる駆動手段となっている。
【００３７】
第１の空間３７，第２の空間３８は、それぞれ第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃと連通しており、第１の固定ポート３３ｂ、第２の固定ポート３３ｃは、前述のポート切換部材である第１の回転部材３２によるポート切換動作によって、第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃのいずれとも選択的に連通する。すなわち、ポート切換動作により、第１の空間３７，第２の空間３８は、溝状部３２ｂ、３２ｃのいずれかを介して第３の固定ポート３１ｂ、第４の固定ポート３１ｃのいずれとも選択的に連通する。
【００３８】
従って、第１の空間３７を第３の固定ポート３１ｂに連通させた状態で、第１の空間３７の容積を増大させることにより、第１の空間３７内にはペーストが吸引される。そしてペーストを吸引した状態の第１の空間３７を第４の固定ポート３１ｃに連通された状態で、第１の空間３７の容積を減少させることにより、第４の固定ポート３１ｃからペーストが吐出される。このペーストの吸引・吐出動作は第２の空間３８についても同様に行われる。
【００３９】
上述のペーストの吸引・吐出動作は、制御部２９によってモータ２３，２４を制御して所定の回転動作を行わせることによって可能となる。すなわち、制御部２９は、モータ２３，２４を制御して、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を増減するとともに第１の空間３７および第２の空間３８を第３の固定ポート３１ｂおよび第４の固定ポート３１ｃに連通させることにより、第１の固定ポート３３ｂおよび第２の固定ポート３３ｃを介してペーストの吸引・吐出動作を行わせる吸引吐出制御手段となっている。
【００４０】
そしてこの吸引・吐出動作において、第１の回転部材３２を回転駆動するモータ２４は、ポート切換部材である第１の回転部材３２を容積室が設けられた固定部材３３に対して摺動させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８を吸引ポートである第３の固定ポート３１ｂおよび吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃに交互に連通させるポート切換手段となっている。
【００４１】
なお上記構成において、第１の中心角θ１，第２の中心角θ２、第３の中心角θ３をそれぞれ９０゜、１８０゜、９０゜に設定した例を示しているが、各固定ポートと移動ポートの相対位置関係を適切に設定すれば、第２の中心角θ２を１８０゜以外の角度に設定してもよい。そして設定された第２の中心角θ２に応じて第１の中心角θ１が決定され、さらに必要とされる定量吐出容積との関係で第３の中心角θ２が決定される。
【００４２】
次に図６，図７を参照して、ペーストの吸引・吐出動作について説明する。図６（ａ）は、ペーストの吸引動作開始の状態を示している。この状態では第２の移動ポート３５ｂは、第３の固定ポート３１ｂに連通する位置にあり、さらに第２の移動ポート３５ｂは、溝状部３２ｂおよび第１の移動ポート３５ａを介して第２の固定ポート３３ｃに連通している。沿周凸部３４ｂは第２の固定ポート３３ｃ側の移動端に位置しており、第２の空間３８の容積が零となる位置にある。そして、第３の固定ポート３１ｂには、シリンジ２０からペースト７が所定の押し込み圧で送給されていることから、第２の固定ポート３３ｃに至る上記連通経路内は、ペースト７で満たされている。
【００４３】
図６（ｂ）は吸引開始後の状態を示している。すなわち、第２の回転部材３４を時計方向に回転させ、沿周凸部３４ｂを矢印方向に移動させる。これにより、第２の空間３８の容積が増加し、第２の空間３８内には第３の固定ポート３１ｂ、第２の移動ポート３５ｂ、溝状部３２ｂ、第１の移動ポート３５ａおよび第２の固定ポート３３ｃを介してペースト７が吸引される。図６（ｃ）は、吸引動作が終了した状態を示している。すなわち、沿周凸部３４ｂが第１の固定ポート３３ｂ側の移動端に到達し、これによりペースト７を吸引した第２の空間３８の容積が最大となるとともに第１の空間３７の容積が零となる。
【００４４】
図６（ｄ）は、吸引動作から吐出動作に移行するためのポート切換動作を示している。このポート切換に際しては、第１の回転部材３２を時計方向に９０゜回転させ、図７（ａ）に示すように、第２の移動ポート３５ｂを第２の固定ポート３３ｃに、また第１の移動ポート３５ａを第４の固定ポート３１ｃにそれぞれ連通させる。
【００４５】
この状態から、図７（ｂ）に示すように第２の回転部材３４を反時計時計方向に回転させて、沿周凸部３４ｂを矢印方向に移動させることにより、第２の空間３８の容積が減少し、これにより第２の空間３８に収容されていたペースト７が、第２の固定ポート３３ｃ、第２の移動ポート３５ｂ、溝状部３２ｂ、第１の移動ポート３５ａおよび第４の固定ポート３１ｃを介して吐出される。
【００４６】
このペースト７の吐出とともに、第１の空間３７内には、第３の固定ポート３１ｂ、第３の移動ポート３５ｃ、溝状部３２ｃ、第１の固定ポート３３ｂを介してペースト７が吸引され、吸引と吐出が同時並行的に行われる。図７（ｃ）は、第２の空間３８に収容されたペースト７の吐出と、第１の空間３７内へのペースト７の吸引がともに完了した状態を示している。
【００４７】
そしてこの後再び新たなペースト吸引・吐出動作へ移行するためのポート切換が行われる。すなわち、図７（ｄ）に示すように、第１の回転部材３２を今度は反時計方向に９０゜回転させ、第２の移動ポート３５ｂを第３の固定ポート３１ｂに、第１の移動ポート３５ａを第２の固定ポート３３ｃに、また第４の移動ポート３５ｄを第４の固定ポート３１ｃに、第３の移動ポート３５ｃを第１の固定ポート３３ｂにそれぞれ連通させる。
【００４８】
これにより、図６（ａ）に示す状態に戻り、第１の空間３７内に収容されたペーストの吐出とともに、第２の空間３８内へのペーストの吸引が可能な状態となる。以後、同様の吸引・吐出動作を反復することにより、ペースト吐出装置１６からのペースト吐出が連続的に行われる。
【００４９】
次に図８、図９を参照して、上述の吸引・吐出動作を反復する過程において実行される圧力補償動作について説明する。図８は、吸引・吐出動作においてポート切換動作のために回転する第１の回転部材３２と、ハウジング部材３１および固定部材３３との間のクリアランス内の圧力分布の変化を示している。
【００５０】
図８（ａ）は、図７（ｂ）に示すペースト吐出動作が終了して、沿周凸部３４ｂが第２の固定ポート３３ｃ側への移動を完了した状態を示している。この状態に至るまでのペースト吐出過程では、吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃと連通した第１の移動ポート３５ａ内の圧力は吐出圧力に上昇している。このため、第１の移動ポート３５ａ内のペースト７は、この吐出圧力により第１の回転部材３２と固定部材３３およびハウジング部３１との間のクリアランスＣ内に進入し、これによりクリアランスＣ内の圧力が上昇する。
【００５１】
このとき、クリアランスＣの大きさおよびペースト７の粘度によってクリアランスＣ内の圧力分布が異なる。すなわち、クリアランスＣが小さいほど、またペースト７の粘度が高いほど、第１の移動ポート３５ａ側と第４の移動ポート３５ｄの間の圧力差が大きくなり、逆に、クリアランスＣが大きいほど、またペースト７の粘度が低いほど、圧力差は小さくなる。
【００５２】
図８（ｂ）は、図７（ｄ）に示すポート切換動作を示している。前述のようにクリアランスＣ内の圧力は前回のペースト吐出動作におけるペースト７の進入により上昇しており、ポート切換動作時においても、クリアランスＣ内のペースト７の圧力が上昇した状態のまま第１の回転部材３２が移動する。このとき、第１の回転部材３２と固定部材３３およびハウジング部３１との摺動によってクリアランスＣ内の圧力分布は多少変動するものの、クリアランスＣ内の圧力が第１の移動ポート３５ａ側から第４の移動ポート３５ｄ側へ向かって漸減するという圧力分布の基本パターンは保たれる。
【００５３】
図８（ｃ）は、ポート切換動作後の状態を示している。この状態では、第４の固定ポート３１ｃに連通した第４の移動ポート３５ｄ内の圧力は、吐出動作前の低圧状態にある。この状態から第２の回転部材３４の沿周凸部３４ｂを時計回りに移動させるペースト吐出動作を開始すると、クリアランスＣ内には加圧されたペースト７が進入する。そしてこのままペースト吐出動作を継続すると、吐出動作開始時においてクリアランスＣ内に進入する分だけ、吐出ポートである第４の固定ポート３１ｃから吐出されるペースト吐出量が減少し、時間当たりの吐出量が変動する。
【００５４】
そこで本実施の形態に示すペースト吐出方法では、上述のようなペースト吐出量の変動を防止するため、図９に示す圧力補償動作を行ってクリアランスＣ内の圧力を予め上昇させるようにしている。すなわち、図９に示すように、ポート切換動作後、規定量のペースト７を吐出させる定量吐出動作を開始する前に、第２の回転部材３４を、前述のクリアランスＣへの進入量に相当するペースト量を吐出させるための所定移動量（第１の所定量）だけペースト吐出側（矢印ａ側）へ移動させ、その後同一移動量だけペースト反吐出側（矢印ｂ側）へ移動させる。
【００５５】
これにより、ペースト吐出側への移動によってペースト７がクリアランスＣ内に進入しクリアランスＣ内の圧力が上昇した状態で、新たにペースト吐出動作が開始される。したがって、第４の固定ポート３１ｃからペースト７を吐出させる定量吐出動作の開始時には、ペースト７はクリアランスＣ内に進入することなく第４の固定ポート３１ｃから吐出され、ポート切換動作直後の圧力分布の変化に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【００５６】
すなわち、上述の圧力補償動作は、定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作後に沿周凸部３４ｂを第１の所定量だけ、ペースト吐出側と反吐出側に往復移動させる動作となっている。なお、この往復動作は２，３回程度の複数回行ってもよい。そしてこの沿周凸部３４ｂの往復動作は、制御手段である制御部２９によって駆動手段であるモータ２３を駆動することによって行われる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、上述の圧力補償動作を、第２の回転部材３４の回転動作によってペーストの吐出を行うロータリタイプのポンプ機構に適用した例を示しているが、本発明の適用はロータリタイプに限定されない。すなわち、ペーストを収容する容積室を第１の空間および第２の空間に分割して配設されたプランジャを往復移動させる形式であって、容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより、第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段を備えたポンプ機構であれば、プランジャが直線往復動するレシプロ形式のポンプ機構に対しても、同様に本発明を適用することができる。
【００５８】
次に図１０を参照して、吐出動作を反復する過程において実行される吸い戻し（サックバック）動作について説明する。ペースト吐出装置からペースト７を吐出させて、塗布ノズル１８によってペースト７を塗布する塗布動作を反復実行する際には、塗布ノズル１８を塗布エリア６ａに移動させるごとにペーストの吐出を断続する必要がある。本ペースト吐出装置におけるペースト吐出停止は、第２の回転部材３４の回転を停止させることによって行われ、このペースト吐出停止によって塗布ノズル１８からのペースト７の吐出が停止される。
【００５９】
このペースト吐出装置における吐出停止と、実際にペースト７を塗布する塗布ノズル１８からのペースト７の吐出停止とは、必ずしも良好な応答性で同期して行われず、良好な応答性でする際の応答性は必ずしも良好ではなく、チューブ１７などの吐出系統管路の膨張・収縮変形に起因して、ペースト吐出装置からの吐出が停止した後にも塗布ノズル１８から若干量のペースト７が吐出され（図１０参照）、糸引き状態で滴下する不具合を生じる場合がある。
【００６０】
このようなペースト糸引きを防止するため、本実施の形態に示すペースト吐出方法では、沿周凸部３４ｂを移動させるペースト吐出動作（破線で示す矢印ｃ）を終了した後に、前述の糸引き量に相当するペースト量を吸い戻すための所定移動量量（第２の所定量）だけ、沿周凸部３４ｂを反吐出側（矢印ｄ）へ移動させるようにしている。
【００６１】
これにより、一旦塗布ノズル１８から吐出され垂下状態にあるペースト７は、上述の吸い戻し動作によって塗布ノズル１８内に吸い戻され、塗布ノズル１８から垂下状態になったペーストが糸引き状態で滴下する不具合を防止することができる。そして次回の吐出動作は、沿周凸部３４ｂを第２の所定量だけ戻した位置から、新たに正規吐出量分だけペースト吐出側へ移動させる。
【００６２】
すなわち、上述の吸い戻し動作は、定量吐出動作とポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作前に沿周凸部３４ｂを第２の所定量だけ、ペースト反吐出側に移動させる動作となっている。そしてこの沿周凸部３４ｂの動作は、制御手段である制御部２９によって駆動手段であるモータ２３を駆動することによって行われる。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示すペースト吐出装置では、同心異径の２つの内周面を有する固定部材３３に、これらの内周面に摺接する２つの外周面を有する第２の回転部材３４を回転自在に組み合わせて、ペースト吸引・吐出用の容積が可変な第１の空間３７および第２の空間３８を形成し、さらに固定部材３３の外周にポート切換用の第１の回転部材３２を配設してポンプ機構３０を構成している。
【００６４】
そして、第１の回転部材３２および第２の回転部材３４を正逆自在に個別に回転させることにより、第１の空間３７および第２の空間３８の容積を増減するとともに第１の空間３７および第２の空間３８を第３の固定ポート３１ｂおよび第４の固定ポート３１ｃに連通させるポート切換動作が可能となっている。
【００６５】
上記構成を備えることにより、従来のプランジャ式のペースト吐出装置と比較して、コンパクト且つ簡単な機構のポンプ機構が実現され、特に銀粉などの金属粉を含有したスラリー状のペーストを使用する場合に高頻度で必要とされる保守作業を簡略化することができる。
【００６６】
また、ポート切換動作後に圧力補償動作を行うことにより、ポート切換直後におけるペースト吐出量の変動を防止することができ、さらには好ましくはペースト吐出後に吸い戻し動作を行うことにより、吐出断続における吐出停止時に不要なペーストが垂れ下がる糸引きを防止することができ、安定した吐出を行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作とポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるようにプランジャの駆動手段を制御するようにしたので、ポート切換直後の圧力分布に起因するペースト吐出量の変動を防止して、安定した吐出量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の側断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第１の回転部材の斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の固定部材の斜視図
（ｃ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の第２の回転部材の斜視図
【図５】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のポンプ機構の正断面図
【図６】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【図１０】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の動作説明図
【符号の説明】
７ ペースト
１６ ペースト吐出装置
２３，２４ モータ
２９ 制御部
３０ ポンプ機構
３１ ハウジング部
３１ｂ 第３の固定ポート
３１ｃ 第４の固定ポート
３２ 第１の回転部材
３２ａ 摺接孔
３２ｂ、３２ｃ 溝状部
３３ 固定部材
３３ｂ 第１の固定ポート
３３ｃ 第２の固定ポート
３３ｆ 第１の内周面
３３ｇ 第２の内周面
３４ 第２の回転部材
３４ａ ロータ部
３４ｂ 沿周凸部
３４ｃ 軸部
３４ｄ 第１の外周面
３４ｅ 第２の外周面
３５ａ 第１の移動ポート
３５ｂ 第２の移動ポート
３５ｃ 第３の移動ポート
３５ｄ 第４の移動ポート
３７ 第１の空間
３８ 第２の空間
Claims (4)
- 吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出するペースト吐出装置であって、ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするペースト吐出装置。
- 前記制御手段は、前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載のペースト吐出装置。
- ペーストを収容する容積室と、この容積室内に移動自在に配設され容積室を第１の空間および第２の空間に分割するプランジャと、このプランジャを移動させることにより前記第１の空間および第２の空間の容積を交互に増減させる駆動手段と、前記容積室が設けられた固定部材に対してペースト流路が設けられたポート切換部材を摺動させることにより前記第１の空間および第２の空間を吸引ポートおよび吐出ポートに交互に連通させるポート切換手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたペースト吐出装置によって、吸引ポートを介して供給されるペーストを吐出ポートから吐出せるペースト吐出方法であって、前記吐出ポートから規定量のペーストを吐出させる定量吐出動作と前記ポート切換部材を摺動させるポート切換動作を交互に反復する過程において、ポート切換動作後にプランジャを第１の所定量だけペースト吐出側と反吐出側に往復移動させるように前記駆動手段を制御することを特徴とするペースト吐出方法。
- 前記ポート切換動作前にプランジャを反吐出側へ第２の所定量だけ移動させるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項３記載のペースト吐出方法。
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