JP2006035058A - ペースト吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト且つ簡単な機構で構成され、保守作業が容易な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】ハウジング部２４の円筒状空間の内周面２４ｅに中心軸廻りに回転自在且つ軸線方向に往復動自在に摺接する外周面２５ｄを有する仕切部材２５を嵌合させて、円筒状空間を２つの吸入吐出空間（３８ａ、３８ｂ）に仕切り、仕切部材の外周面２５ｄを軸線方向に部分的に切除して外部ポート（２４ｃ、２４ｄ）と吸入吐出空間とを連通させるペースト流路（３７ａ、３７ｂ）として機能させ、仕切部材２５の往復動によって吸入吐出空間の容積を増減させてポンピング動作を行うとともに、仕切部材２５を回転させて外部ポートをペースト流路を介して２つの吸入吐出空間と選択的に連通させるポート切換動作を行う。
【選択図】図４

Description

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に関するものである。

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。

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）。
実開平２−７８７７３号公報

このプランジャ式の吐出装置では、シリンダ内でプランジャを往復動させるためのカムやスプリングなどの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り換え機構を必要とすることから吐出装置の構造が複雑にならざるを得ず、コンパクト且つ簡単な機構の吐出装置の実現が困難であった。また吐出ポート側からのペーストの漏出を防止する密封手段として面シール機構を採用していることからペーストの漏出の防止が困難であり、さらには高頻度で行われる保守作業時の分解・組み付け作業が煩雑となり、手間と時間を要するという問題点があった。

そこで本発明は、コンパクト且つ簡単な機構で構成され、保守作業が容易なペースト吐出装置を提供することを目的とする。

本発明のペースト吐出装置は、円形断面の内周面を有する円筒状空間が設けられたハウジング部と、前記内周面に前記円筒状空間の中心軸廻りに回転自在且つ前記中心軸の軸線方向に往復動自在に摺接する外周面を有し、前記円筒状空間に嵌合することにより該円筒状空間を第１の空間および第２の空間に仕切る仕切部材と、前記仕切部材に前記外周面の略対向した位置を軸線方向に部分的に切除して設けられ前記内周面との間に前記第１の空間と連通する第１のペースト流路および前記第２の空間と連通する第２のペースト流路をそれぞれ形成する第１の切除部および第２の切除部と、前記ハウジング部に前記内周面の略対向した位置に開口して設けられた第１のポートおよび第２のポートと、前記仕切部材を回転させ特定の回転角度において前記第１のペースト流路および第２のペースト流路を前記第１ポートおよび第２ポートと連通させる回転手段と、前記仕切部材を前記円筒状空間内で軸線方向に往復動させ前記第１の空間および第２の空間の容積を増減する往復移動手段と、前記回転手段および前記往復移動手段を制御して、第１のポートおよび第２のポートを介してペースト吸引吐出動作を行わせる吸引吐出制御手段とを備えた。

本発明によれば、ハウジング部の円筒状空間の内周面に中心軸廻りに回転自在且つ軸線方向に往復動自在に摺接する外周面を有する仕切部材を嵌合させて円筒状空間を２つの吸
入吐出空間に仕切り、仕切部材の外周面を軸線方向に部分的に切除して外部ポートと吸入吐出空間とを連通させるペースト流路として機能させることにより、仕切部材の往復動によって吸入吐出空間の容積を増減させてポンピング動作を行うとともに、仕切部材を回転させて外部ポートをペースト流路を介して２つの吸入吐出空間と選択的に連通させるポート切換動作を行うことができ、コンパクト且つ簡単な機構で保守作業が容易なペースト吐出装置を実現することができる。

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断面、図３は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の吐出シリンダの分解斜視図、図４は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の吐出シリンダの断面図、図５、図６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に図２、図３，図４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はベースプレート２１上に吐出シリンダ２２およびシリンダ駆動機構２３を配設して構成されている。吐出シリンダ２２はハウジング部２４、仕切部材２５およびエンドプレート２６の３つの部材を組み合わせて構成され、ベースプレート２１に立設されたブラケット２１ａによって保持されている。

ハウジング部２４にはペースト吸入ポートである第１のポート２４ｃおよびペースト吐出ポートである第２のポート２４ｄが設けられており、第１のポート２４ｃ、第２のポート２４ｄには、それぞれチューブ２０，１７が接続されている。後述するように、シリンダ駆動機構２３によって仕切部材２５に往復動および回転動作を組み合わせたペースト吸引吐出動作を行わせることにより、吐出シリンダ２２は第１のポート２４ｃから吸入したペーストを第２のポート２４ｄから吐出する。

シリンダ駆動機構２３の構造を説明する。仕切部材２５がエンドプレート２６を挿通して右方に延出した軸部２５ｂには、結合部材２８が結合されている。結合部材２８の端部２８ａにはスプライン軸２９が挿通するスプライン溝が設けられており、端部２８ａはベアリング３０を介して移動ブラケット３１に回転自在に軸支されている。スプライン軸２９はブラケット２１ｂに固定されたモータ３２によって回転駆動され、モータ３２を駆動することにより、仕切部材２５にはスプライン軸２９、結合部材２８を介して回転が伝達される。

移動ブラケット３１に結合されたナット３３には送りねじ３４が螺合しており、送りねじ３４はブラケット２１ｂに固定されたモータ３５によって回転駆動される。モータ３５を正逆駆動することにより、移動ブラケット３１が進退し、これにより仕切部材２５はハウジング部２４内で往復動する。前述の仕切部材２５への回転伝達はスプライン軸２９を介して行われることから、移動ブラケット３１とともに移動する仕切部材２５がどの位置にあっても、回転伝達が可能となっている。モータ３２およびモータ３５は制御部３６によって制御され、これにより後述するペースト吸引吐出動作が実行される。

次に図３、図４を参照して、吐出シリンダ２２の構造を説明する。図３においてハウジング部２４は、円形断面の内周面２４ｅ（図４（ａ）参照）を有する円筒状空間２４ａが設けられたシリンダ状部材である。円筒状空間２４ａはハウジング部２４の一方側の端部（図３において右側）に開口しており、この端部には軸孔２６ａが設けられたエンドプレート２６が、ボルトなどの締結手段（図示省略）により固定される。ハウジング部２４の他方側の端部には、円筒状空間２４ａと同軸で軸孔２６ａと同径の軸孔２４ｂが設けられている。

仕切部材２５は略円筒形状の摺動部２５ａの両端から、同径の軸部２５ｂ、２５ｃを延出させた形状となっている。摺動部２５ａは、図４（ａ）に示すように、内周面２４ｅに摺接する外周面２５ｄを有している。ここで内周面２４ｅと外周面２５ｄとの摺接隙間は、摺接面相互の相対移動が確保され且つ摺接面からのペースト漏洩が過大量とならないような隙間に設定されている。

軸部２５ｂ、２５ｃの外径は、それぞれ軸孔２６ａ、軸孔２４ｂに摺動隙間を以て填め合う外径寸法となっている。仕切部材２５をハウジング部２４に装着する際には、まず軸部２５ｃを円筒状空間２４ａ内に挿入して、外周面２５ｄを内周面２４ｅに摺接させるとともに、軸部２５ｃを軸孔２４ｂに嵌合させる。次いで、軸部２５ｂに軸孔２６ａを填め合わせ、エンドプレート２６をハウジング部２４の端部に固定する。

この状態では、摺動部２５ａの外周面２５ｄは、内周面２４ｅに円筒状空間２４ａの中心軸（図３に示す矢印ａ参照）廻りに回転自在で、且つ中心軸の軸線方向に往復動自在に摺接し、軸部２５ｂ、２５ｃはそれぞれ軸孔２６ａ、軸孔２４ｂに回転自在且つ往復動自在に隙間填め状態で嵌合している。このとき、軸部２５ｂ、２５ｃの填合い隙間は、図２に示すように、軸孔２６ａ、軸孔２４内に装着されたシール部材２７によって密封される。これにより、仕切部材２５のハウジング部２４内での回転・往復動においてペーストの外部への漏出が防止される。

そして、仕切部材２５の摺動部２５ａが円筒状空間２４ａに嵌合することにより、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、円筒状空間２４ａは摺動部２５ａによって第１の空間３８ａおよび第２の空間３８ｂの２つの吸入吐出空間に仕切られる。この状態で、モータ３５を駆動して仕切部材２５を軸線方向に往復動させることにより、第１の空間３８ａ、第２の空間３８ｂの容積が増減する。すなわち、モータ３５、送りねじ３４およびナット３３は、仕切部材２５を円筒状空間２４ａ内で軸線方向に往復動させて、第１の空間３８ａおよび第２の空間３８ｂの容積を増減する往復移動手段となっている。

円筒状空間２４ａの軸線方向の略中央位置には、ハウジング部２４の外部から内周面２４ａに貫通して、上下２箇所に第１のポート２４ｃおよび第２のポート２４ｄが設けられている。第１のポート２４ｃおよび第２のポート２４ｄは、内周面２４ｅの略対向した位置に開口している。

摺動部２５ａには、外周面２５ｄの略対向した位置を軸線方向に部分的にＤカット加工により切除して、第１の切除部２５ｅ、第２の切除部２５ｆが設けられている。ハウジング部２４に仕切部材２５を装着した状態では、図４（ａ）に示すように、第１の切除部２５ｅ、第２の切除部２５ｆは、内周面２４ｅとの間にペーストが流通可能な第１のペースト流路３７ａ、第２のペースト流路３７ｂを形成する。なおペースト流路を形成するための切除部の形態としては、Ｄカット加工に替えて溝加工を行うことによって外周面２５ｄを切除してもよい。

ここで、第１の切除部２５ｅは外周面２５ｄの左端部を、また第２の切除部２５ｆは外周面２５ｄの右端部を、それぞれ部分的に残して形成されているため、第１のペースト流路３７ａは常に第２の空間３８ｂにのみ連通し、第２のペースト流路３７ｂは常に第１の空間３８ａにのみ連通する。そして第１の切除部２５ｅ、第２の切除部２５ｆがハウジング部２４内において上下方向に位置する状態では、第１のペースト流路３７ａ、第２のペースト流路３７ｂは、第１のポート２４ｃ、第２のポート２４ｄのいずれかと連通する。

すなわち図４（ｂ）に示すように、第１の切除部２５ｅが上方位置にあり、第２の切除部２５ｆが下方位置にある状態では、第１のポート２４ｃが第１のペースト流路３７ａを介して第１の空間３８ａに連通し、第２のポート２４ｄが第２のペースト流路３７ｂを介して第２の空間３８ｂに連通する。また、図４（ｃ）に示すように、第２の切除部２５ｆが上方位置にあり、第１の切除部２５ｅが下方位置にある状態では、第１のポート２４ｃが第２のペースト流路３７ｂを介して第２の空間３８ｂに連通し、第２のポート２４ｄが第１のペースト流路３７ａを介して第１の空間３８ａに連通する。

すなわち、円筒状空間２４ａ内で摺動部２５ａを回転させて、第１の切除部２５ｅ、第２の切除部２５ｆが上下方向に位置する特定の回転角度にすることにより、第１のポート２４ｃおよび第２のポート２４ｄを、第１のペースト流路３７ａを介して第１の空間３８ａと、または第２のペースト流路３７ｂを介して第２の空間３８ｂと、選択的に連通させるポート切換動作を行わせることができる。このポート切換動作は、前述のようにモータ３２を駆動して仕切部材２５を回転させることにより行われる。したがってモータ３２は、仕切部材２５を回転させ特定の回転角度において第１のペースト流路３７ａ、第２のペースト流路３７ｂを第１のポート２４ｃ、第２のポート２４ｄと連通させる回転手段となっている。

次に、図５，図６を参照して、ペースト吸入吐出動作について説明する。このペースト吐出動作は、制御部３６によってモータ３２およびモータ３５を制御することによって実行される。制御部３６は、回転手段であるモータ３２および往復移動手段であるモータ３５を制御して、第１のポート２４ｃおよび第２のポート２４ｄを介してペースト７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。なお、図５，図６においては、ペースト７が存在する範囲をハッチングによって示し、符号の表示を省略している。

図５（ａ）は、ペースト吸引吐出動作を開始する状態を示している。このとき、摺動部２５ａは第２の空間３８ｂの容積が最小となる位置にあり、第２の空間３８ｂには予めペースト７が充填されている。初期状態におけるペースト７の充填は、エア抜き孔（図示省略）を開放して第２の空間３８ｂ内のエア抜きを行いながら、第１のポート２４ｃから第２のペースト流路３７ｂを介してペースト７を第２の空間３８ｂ内に注入することにより行われる。

次いでモータ３５を駆動して、図５（ｂ）に示すように、軸部２５ｂを介して摺動部２５ａを左方向へ移動させる。これにより第２の空間３８ｂの容積が増大して、第１のポート２４ｃからペーストが第２のペースト流路３７ｂを介して第２の空間３８ｂ内に吸入される。この後、図５（ｃ）に示すように、摺動部２５ａが規定のストロークだけ移動して第２の空間３８ｂの容積が最大となったならば、ポート切換動作が実行される。すなわちモータ３２を駆動して、軸部２５ｂを介して摺動部２５ａを１８０°回転させる。

これにより、図６（ａ）に示すように、第２のペースト流路３７ｂが下方に回転移動して第２のポート２４ｄと連通する。これにより、ペースト７が充填された第２の空間３８ｂは第２のポート２４ｄと連通する。そしてこの状態からモータ３５を駆動して、図６（ｂ）に示すように、摺動部２５ａを右方向に移動させることにより、第２の空間３８ｂの容積が減少して、第２の空間３８ｂ内のペースト７が第２のペースト流路３７ｂを介して第２のポート２４ｄから吐出される。

また摺動部２５ａの移動により、第２の空間３８ｂからのペースト７の吐出とともに、第１の空間３８ａの容積が増大することにより第１のポート２４ｃから第１のペースト流路３７ａを介してペースト７が第１の空間３８ａに吸入される。図６（ｃ）は、このようにして摺動部２５ａの左方向へのストロークにより、第２の空間３８ｂからのペースト７の吐出と、第１の空間３８ａへのぺースト７の吸入とが終了した状態を示している。

そしてこの後、モータ３２によって第１のポート２４ｃおよび第２のポート２４ｄを、第１の空間３８ａおよび第２の空間３８ｂに交互に連通させるポート切換動作と、モータ３５によって第１の空間３８ａ、第２の空間３８ｂの容積を交互に増減させるポンピング動作とを組み合わせて行うことにより、吐出シリンダ２２によるペースト吸引吐出動作が反復して実行される。

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においいては、ハウジング部２４の円筒状空間２４ａの内周面２４ｅに回転自在且つ往復動自在に摺接する外周面２５ｄを有する仕切部材２５を嵌合させて円筒状空間２４ａを２つの吸入吐出空間に仕切り、仕切部材２５の外周面２５ｄを軸線方向に部分的に切除して外部ポートと吸入吐出空間とを連通させるペースト流路として機能させるようにしている。

これにより、仕切部材２５の往復動によって吸入吐出空間の容積を増減させてポンピング動作を行うとともに、仕切部材２５を回転させて外部ポートをペースト流路を介して２つの吸入吐出空間と選択的に連通させるポート切換動作を行うことができる。したがって、ハウジング部２４内で仕切部材２５を回転・往復動させるというコンパクト且つ簡単な機構でペースト吐出装置を構成することができる。

したがって、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る。また吐出ポート側からのペーストの漏出を防止する密封手段として、従来装置において必要とされた面シール機構に替えて信頼性の高い軸シール方式を採用していることから、ペーストの漏出を良好に防止することができる。さらにペーストに接触する接液部の構成が極めて簡単であることから、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大幅に簡略化することができる。

なお、ペースト吸引吐出動作においては、必ずしも摺動部２５ａを第１の空間３８ａや第２の空間３８ｂの容積が最大になるまでのストロークで移動させる必要はない。ペーストの量をコントロールしたい場合には、必要なペーストの量に応じて摺動部２５ａのストロークを設定し、そのストロークに応じて摺動部２５ａの移動を制御部３６で制御することにより、所望の量のペースト吸引吐出動作を実現可能である。

本発明のペースト吐出装置は、コンパクト且つ簡単な機構で保守作業が容易なペースト吐出装置を実現することができるという効果を有し、導電性ペーストなどのペーストを基板に塗布するためのペースト吐出装置に有用である。

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 本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の側断面 本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の吐出シリンダの分解斜視図 本発明の一実施の形態のペースト吐出装置の吐出シリンダの断面図 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 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

１６ ペースト吐出装置
２２ 吐出シリンダ
２３ シリンダ駆動機構
２４ ハウジング部
２４ａ 円筒状空間
２４ｃ 第１のポート
２４ｄ 第２のポート
２４ｅ 内周面
２５ 仕切部材
２５ａ 摺動部
２５ｄ 外周面
３２，３５ モータ
３７ａ 第１のぺ−スト流路
３７ｂ 第２のペースト流路
３８ａ 第１の空間
３８ｂ 第２の空間

Claims (2)

1. 円形断面の内周面を有する円筒状空間が設けられたハウジング部と、前記内周面に前記円筒状空間の中心軸廻りに回転自在且つ前記中心軸の軸線方向に往復動自在に摺接する外周面を有し、前記円筒状空間に嵌合することにより該円筒状空間を第１の空間および第２の空間に仕切る仕切部材と、前記仕切部材に前記外周面の略対向した位置を軸線方向に部分的に切除して設けられ前記内周面との間に前記第１の空間と連通する第１のペースト流路および前記第２の空間と連通する第２のペースト流路をそれぞれ形成する第１の切除部および第２の切除部と、前記ハウジング部に前記内周面の略対向した位置に開口して設けられた第１のポートおよび第２のポートと、前記仕切部材を回転させ特定の回転角度において前記第１のペースト流路および第２のペースト流路を前記第１ポートおよび第２ポートと連通させる回転手段と、前記仕切部材を前記円筒状空間内で軸線方向に往復動させ前記第１の空間および第２の空間の容積を増減する往復移動手段と、前記回転手段および前記往復移動手段を制御して、第１のポートおよび第２のポートを介してペースト吸引吐出動作を行わせる吸引吐出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。
2. 前記第１の切除部および第２の切除部は、前記仕切部材の外周面を部分的にＤカットして形成されることを特徴とする請求項１記載のペースト吐出装置。
   

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