JP2016131947A

JP2016131947A - 液剤塗布方法および電子装置の製造方法ならびに液剤塗布装置

Info

Publication number: JP2016131947A
Application number: JP2015009438A
Authority: JP
Inventors: 上田　哲也; Tetsuya Ueda; 哲也上田; 北村　洋一; Yoichi Kitamura; 洋一北村; 洋介近藤; Yosuke Kondo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-25

Abstract

【課題】液剤の吐出速度を長時間にわたり一定にすることができる液剤塗布方法と電子装置の製造方法と液剤塗布装置とを提供する。
【解決手段】ステップＳ１では、液剤を吐出する。ステップＳ２では、吐出して着弾した液剤の着弾位置と着弾形状とを計測することにより着弾情報が得られる。ステップＳ３では、着弾情報と、あらかじめ設定された許容範囲に関する情報とが比較されて、差分が求められる。差分の値が許容範囲内に入らなくなった場合には、ステップＳ４において、吐出条件を補正する。差分の値が許容範囲内に入るまで、ステップＳ１〜Ｓ４の一連の処理が繰り返して行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液剤塗布方法および電子装置の製造方法ならびに液剤塗布装置に関し、半導体装置等の製造の際に液剤を塗布する液剤塗布方法と、その液剤塗布方法を適用した電子装置の製造方法と、液剤を塗布する液剤塗布装置とに関するものである。

近年、電子部品の小型化や高密度実装化に伴い、はんだによって接合した接合部の信頼性を向上させることを目的として、半導体チップと樹脂基板との間にアンダーフィルなどの液状接着剤を塗布する手法が適用されている。一般的に、液状接着剤等の液剤を塗布するには、ディスペンサなどの液剤塗布装置が用いられる。

液剤塗布装置には、隣接する部品に液剤（液状接着剤）が付着するのを抑制するために、また、二次実装時におけるマザーボードとの干渉を抑制するために、液剤の塗布量と塗布位置とを長時間にわたって安定させることが求められている。

特に、微量の液滴（液剤）を連続的に吐出するジェットディスペンサでは、ノズルを挿入するスペースが少ない製品においても非接触で塗布できる利点がある反面、液滴を塗布する位置の精度と塗布された液滴の形状（吐出形状）とを維持することが困難とされる。

従来、一定量の液剤を吐出させる場合に、長時間にわたって液剤を吐出させると、液剤に経時的な粘度変化が生じてしまう。このため、吐出量と吐出形状とを、初期の吐出量と吐出形状に維持することが難しいという問題があった。また、作業時間内での液剤の吐出状態を維持するため、液剤の圧力や時間などのパラメータ（吐出条件）を、作業者が適宜調整する必要があり、段取り時間が長くなって作業工数が増大する問題があった。

たとえば、特許文献１では、吐出条件を補正する段取りを省略するため、自動補正プログラムを有した液剤塗布装置が提案されている。この自動補正プログラムでは、ノズルから吐出する液剤の吐出量が補正周期ごとに計測され、計測された情報に基づいて、吐出動作をさせるパルス信号の回数と吐出動作をさせないパルス信号の回数とを調整することで、液剤の吐出量を一定の吐出量に保つことができるとされる。

国際公開第ＷＯ２００９/１０４３８３号

液剤を特定の位置に精度よく吐出させるために、液剤塗布装置には、液剤の吐出速度を一定に保つことが求められている。

本発明は、そのような液剤塗布装置の開発の一環で、さらなる改善を求めてなされたものであり、一つの目的は、液剤の吐出速度を長時間にわたり一定にすることができる液剤塗布方法を提供することであり、他の目的は、その液剤塗布方法を適用した電子装置の製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、そのような液剤塗布装置を提供することである。

本発明に係る液剤塗布方法は、ノズルを有するディスペンサ部に貯留された液剤を、プランジャを摺動することによりノズルから吐出させてワークに塗布する液剤塗布方法であって、プランジャが摺動する際の移動量および移動速度を含む吐出条件について、ノズルから吐出する液剤の吐出速度を一定にする補正を行う吐出条件補正工程を備えている。

本発明に係る電子装置の製造方法は、上記液剤塗布方法を適用した電子装置の製造方法であって、半導体チップを搭載した基板をワークとし、液状接着剤を液剤として、液状接着剤をノズルから吐出させて半導体チップと前記基板との間に塗布する工程を備えている。

本発明に係る液剤塗布装置は、液剤を吐出させてワークに塗布する液剤塗布装置であって、ディスペンサ部とプランジャと摺動部と吐出条件補正部とを備えている。ディスペンサ部は、液剤を貯留する貯留部および貯留された液剤を吐出するノズルを含む。プランジャは、ディスペンサ部に配置され、摺動することによってノズルから液剤を吐出させる。摺動部は、ディスペンサ部に配置され、プランジャを摺動させる。吐出条件補正部は、プランジャが摺動する際の移動量および移動速度を含む吐出条件について、ノズルから吐出する液剤の吐出速度を一定にする補正を行う。

本発明に係る液剤塗布方法によれば、吐出条件について補正を行う吐出条件補正工程を備えていることで、ノズルから吐出する液剤の吐出速度を長時間にわたり一定にすることができる。

本発明に係る電子装置の製造方法によれば、上記液剤塗布方法を適用することで、液状接着剤を半導体チップと基板との間に確実に充填することができる。

本発明に係る液剤塗布装置によれば、ノズルから吐出する液剤の吐出速度を長時間にわたり一定にすることができる。

本発明の各実施の形態に係る液剤塗布装置に適用される液剤吐出補正フローを示す図である。各実施の形態において、着弾した液剤のイメージを示す図である。各実施の形態において、着弾した液剤が許容範囲から外れた場合の例を示す図である。各実施の形態において、液剤の吐出態様の一例として、一点塗布モードの場合を示す部分平面図である。各実施の形態において、液剤の吐出態様の他の例として、線状塗布モードの場合を示す部分平面図である。本発明の実施の形態１に係る液剤塗布装置の斜視図である。同実施の形態において、吐出部を示す部分拡大正面図である。同実施の形態において、吐出部におけるシリンジ部およびディスペンサ摺動部の構造を示す、一部断面を含む部分拡大正面図である。同実施の形態において、図８に示すシリンジ部およびディスペンサ摺動部の動作を説明するための、一部断面を含む部分拡大正面図である。本発明の実施の形態２に係る液剤塗布装置のディスペンサ摺動部を示す、一部断面を含む部分拡大正面図である。本発明の実施の形態３に係る液剤塗布装置のディスペンサ摺動部を示す、一部断面を含む部分拡大正面図である。同実施の形態において、液剤の粘度と温度との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態４に係る液剤塗布装置のディスペンサ摺動部を示す、一部断面を含む部分拡大正面図である。同実施の形態において、図１３に示すディスペンサ摺動部の動作を説明するための、一部断面を含む第１の部分拡大正面図である。同実施の形態において、図１３に示すディスペンサ摺動部の動作を説明するための、一部断面を含む第２の部分拡大正面図である。

半導体チップと樹脂基板との間に塗布されるアンダーフィル剤などの液状接着剤（液剤）は、絶縁性とされる。このような液剤が、製品の特定の箇所以外の部分に付着した場合、その液剤は絶縁性の異物となってしまう。このため、液剤塗布装置では、ディスペンサから吐出する液剤を、製品における特定の箇所に確実に付着（着弾）させることが求められる。液剤を特定の箇所に確実に着弾させるためには、ディスペンサから液剤を吐出させる吐出速度を一定にすることが求められる。液剤の吐出速度を一定にすることで、ディスペンサの直下の部分（ワークの部分）に液剤を着弾させることができる。

そこで、はじめに、液剤塗布装置に用いられるディスペンサの概要と、液剤を吐出させる吐出条件を補正するフロー（吐出条件補正フロー）と、吐出条件補正用の塗布プログラムとについて説明する。

（ディスペンサ）
後述する実施の形態に係る液剤塗布装置では、液剤を吐出させるために、ジェット式のディスペンサが用いられる。ジェット式とは、ノズルの先端から液剤の微小な液滴を連続して吐出する方式である。一般的には、ノズルの先端からおよそ１ｍ／ｓ以上の速度をもって、毎秒数百ショットの液滴が吐出されることになる。

（吐出条件補正フロー）
次に、液剤塗布装置に備えられた、液剤を吐出させる吐出条件（吐出パラメータ）を補正するフロー（プログラム）について、図１に基づいて説明する。

プログラムには、吐出パラメータを補正するための一定の補正周期が設定されている。その周期ごとに液剤の吐出形状等を計測して、吐出パラメータを補正する必要があるか否かが判断される。ステップＳ１では、その周期ごとに液剤を吐出する。このとき、特定の一箇所に対して、複数のショットの液剤（液滴）を吐出する。次に、ステップＳ２では、図２に示すように、吐出して着弾した液剤１の位置（着弾位置）と形状（着弾形状）とが計測される。具体的には、着弾した液剤１のエッジを検出することによって、着弾中心位置、直径、真円度等が計測される。

次に、ステップＳ３では、計測された着弾位置および着弾形状に関する着弾情報と、あらかじめ設定された着弾位置および着弾形状の許容範囲に関する情報とが比較されて、差分が求められる。その差分として、たとえば、座標（Ｘ−Ｙ座標）の差分が求められる。ここで、求められた差分の値が、あらかじめ設定された許容範囲内に入っている場合には、吐出パラメータは変更されない。これをイメージとして示すと、たとえば、図２に示すように、着弾した液剤１のエッジが２つの点線で示す環状の領域（許容範囲）内に入っている場合である。この場合には、ステップＳ５において、液剤を吐出させて製品へ塗布する作業を継続する。

一方、求められた差分の値が、許容範囲内に入らなくなった場合には、ステップＳ４において、吐出パラメータを再設定（補正）する。これをイメージとして示すと、たとえば、図３に示すように、着弾した液剤１のエッジが２つの点線で示す環状の領域（許容範囲）から外れてしまった場合である。この場合には、ノズルから吐出する液剤の吐出速度を、初期の吐出速度と同じ吐出速度に維持できるように、吐出パラメータを再設定（補正）し、その後、ステップＳ１に戻り、再設定された吐出パラメータをもって液剤を吐出し、ステップＳ２において、液剤の着弾位置と着弾形状とが計測される。

こうして、差分の値が許容範囲内に入るまで、ステップＳ１〜Ｓ４の一連の処理が繰り返して行われる。ステップＳ３において、差分の値が許容範囲内に入ると、ステップＳ５において、補正された吐出パラメータをもって、液剤を吐出させて製品へ塗布する作業を再開する。なお、このフロー（プログラム）では、一定の補正周期をもって実行させる場合について説明したが、液剤を吐出させる動作が行われている間では、常時、このプログラムを実行させるようにしてもよい。

なお、ステップＳ２およびステップＳ３では、着弾情報として、着弾した液剤を上方から計測した平面形状の情報を例に挙げて説明したが、この平面形状の情報に、着弾した液剤を側方から計測した側面形状の情報を加えてもよい。側面形状の情報を加えることで、着弾した液剤の体積をより正確に把握することができ、ステップＳ４において、吐出条件の補正をより精密に行うことができる。

（生産時の塗布プログラムと吐出条件補正用の塗布プログラム）
吐出条件補正用の塗布プログラムは、着弾形状等の変化に対して検出感度の高い条件で行うことが望ましく、製品へ塗布する生産時の塗布プログラムと、必ずしも同じである必要はない。たとえば、製品へ液剤を塗布するモードとして、一般的に、一点塗布モードと線状塗布モードとが用いられる。

一点塗布モードとは、吐出動作をする際にディスペンサ（ヘッド）を動かさずに、特定の位置で行う塗布モードである。この場合、図４に示すように、ディスペンサのノズルから吐出される微小な液剤（液滴）は、チップ２が搭載された実装基板３（製品）の一カ所に集中して供給（塗布）されて、液剤１が着弾する。

一方、線状塗布モードは、吐出動作に連動してディスペンサ（ヘッド）をＸ方向またはＹ方向に動かすモードである。この場合、図５に示すように、実装基板３（製品）に塗布された液剤１は、微小な液滴が一定の間隔をもって線状に配列されるか、または、それぞれの液剤１（液滴）が製品に着弾した後に液剤が滲んで拡がることで、一本の線のように連なった形状となる。

線状塗布モードでは、吐出のタイミングとディスペンサ（ヘッド）の移動速度とのバランスを制御することが難しい。特に、塗布を開始する時点と塗布を終了する時点においては、ディスペンサ（ヘッド）の加速または減速の影響を受けて、液剤の線幅が均一になりにくいという課題がある。

一方、一点塗布モードでは、製品の構造として、たとえば、アンダーフィル剤のように半導体チップの下へ液剤を浸透させる構造の場合には、液滴一つずつが浸透するのに必要な時間を十分に空ける必要があり、生産タクトの面で課題がある。以上のような塗布モードの特徴から、製品の構造や生産タクト等を総合的に考慮した上で、適切な生産プログラムを設定する。

吐出条件を補正する際の液剤の塗布（吐出）にあたっては、たとえば、一点塗布モードが望ましい。線状塗布の場合では、上述したように、ディスペンスヘッドの移動速度が外乱要因として含まれる他、液滴一つずつの着弾位置および着弾形状を把握することが難しい。

これに対し、一点塗布では、着弾した液剤の形状がほぼ円形であるために、液剤が着弾した位置、着弾した液剤の直径および液剤の真円度等を定量化しやすい。さらに、たとえば、製品等において数百ショットの液剤をまとめて塗布する場合においても、吐出パラメータを補正する際には、数ショットのみの液剤を塗布することにより、液剤（液滴）一つずつのばらつきをより明確に検出することができる。後述する液剤塗布装置では、吐出パラメータを補正する際には、加温していない塗布ステージに、３ショット分の液剤を塗布して、液剤の着弾位置および着弾形状を計測した。

以下、実施の形態に係る液剤塗布装置について具体的に説明する。
実施の形態１
液剤を吐出して製品に塗布する自動の液剤塗布装置について説明する。図６に示すように、自動の液剤塗布装置１００は、ジェット式の吐出部２００、移動機構１１０、塗布テーブル１２０、吐出条件補正用ステージ１３０および吐出条件補正部１５０等を備えている。移動機構１１０として、Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向移動機構１１１、Ｙ軸方向に移動するＹ軸方向移動機構１１２およびＺ軸方向に移動するＺ軸方向移動機構１１３が設けられている。

ジェット式の吐出部２００は、ヘッドベース２０１に着脱自在に固定されている。そのヘッドベース２０１はＺ軸方向移動機構１１３に取り付けられ、Ｚ軸方向移動機構１１３はＸ軸方向移動機構１１１に取り付けられている。塗布テーブル１２０と吐出条件補正用ステージ１３０は、Ｙ軸方向移動機構１１２に取り付けられている。塗布テーブル１２０の上にワーク１４０が載置される。

吐出部２００とワーク１４０とを移動機構１１０によって相対移動させながら、吐出部２００からワーク１４０における所望の位置に、所望の量の液剤を塗布することができる。また、Ｚ軸方向移動機構１１３によって、液剤を吐出させる際の、吐出部２００とワークとの距離（クリアランス）を所望の距離に調整することができる。

次に、吐出部２００の構造について、より詳しく説明する。図７に示すように、吐出部２００は、主として、シリンジ部２１０、ディスペンサ摺動部２２０およびカメラユニット２３０から構成される。シリンジ部２１０、ディスペンサ摺動部２２０およびカメラユニット２３０のそれぞれは、ヘッドベース２０１に固定されて、Ｚ軸方向に移動可能とされる。カメラユニット２３０には、液剤（液滴）の着弾位置および着弾形状を計測する筒状のカメラ２３２が設置されている。このカメラ２３２は、カメラホルダ２３１に保持されている。

カメラ２３２は、画像認識部２３３に接続されている。カメラ２３２によって撮像された画像データは、画像認識部２３３に転送される。カメラ２３２の先端部には、その先端部を取り囲むように、カメラ照明２３４が取付けられている。なお、カメラ照明２３４として、ＬＥＤ等の公知の照射手段を用いることができる。また、液剤の着弾形状等を計測する手段としては、カメラを用いた画像処理に限られるものではなく、たとえば、レーザセンサなどを用いて計測するようにしてもよい。

次に、シリンジ部２１０およびディスペンサ摺動部２２０の構造について、さらに詳しく説明する。図８に示すように、まず、シリンジ部２１０は、主として、シリンジ２１１および圧力源２１２から構成される。シリンジ２１１の内部には液剤２１３が貯留されている。シリンジ２１１の内部は、ジョイントパーツ２１４を経由して、ディスペンサ摺動部２２０の液剤貯留部２２１に連通している。ジョイントパーツ２１４は、シリンジ２１１の一方の端部（下端部）に接続されている。シリンジ２１１の他方の端部（上端部）には、エアチューブ２１５が接続されている。圧力源２１２から、そのエアチューブ２１５を介して加圧エアが、シリンジ２１１に供給される。

次に、ディスペンサ摺動部２２０について説明する。ディスペンサ摺動部２２０は、主として、液剤貯留部２２１、プランジャ２２２およびノズル２２３から構成される。プランジャ２２２は、たとえば、ステンレスなどから形成されている。プランジャ２２２の一端部には、プランジャガイド２２４が取付けられている。プランジャガイド２２４は、ディスペンサ摺動部２２０に設けられた空洞部（閉鎖空間）内に、摺動可能に配置されている。

プランジャガイド２２４は、プランジャ２２２が上下動する際の軸ずれを防止する機能を有している。プランジャガイド２２４には、空洞部の壁面と接触する部分にリング状のゴム２２５が取付けられている。プランジャガイド２２４は、ゴム２２５を介在させて空洞部の壁面に接触していることで、プランジャ２２２の下方に位置する空洞部の領域が密閉空間となる。その密閉空間に空気を送り込む電磁弁ユニット２２７が設けられている。

プランジャガイド２２４の上方に位置する空洞部の領域には、プランジャ２２２をノズル２２３へ向かって付勢するバネ２２６が取付けられている。また、プランジャ２２２のストロークを調整するためのストッパ２２８が取付けられている。さらに、そのストッパ２２８の位置を調整するためのサーボモータ２２９が設けられている。

次に、液剤塗布装置１００におけるシリンジ部２１０およびディスペンサ摺動部２２０の動作について説明する。図９に示すように、圧力源２１２から加圧エアをシリンジ２１１に供給することによって、シリンジ２１１に貯留された液剤２１３が、ジョイントパーツ２１４を経て、ディスペンサ摺動部２２０の液剤貯留部２２１に流入する。ここで、シリンジ２１１に印加される加圧力は、シリンジ２１１の先端から液剤貯留部２２１まで液剤を充填するための補助圧の役割をしている。このため、この状態では、液剤２１３はノズル２２３から吐出しない。

液剤２１３をノズル２２３から吐出させるには、プランジャ２２２を上下動させる必要がある。プランジャガイド２２４の下方に位置する密閉空間に、電磁弁ユニット２２７を動作させて加圧空気を送り込むことによって、プランジャ２２２を上昇させることができる。一方、プランジャガイド２２４の上方に配置されたバネ２２６の付勢力によって、プランジャ２２２を下降させることができる。

こうして、上述した液剤塗布装置１００では、プランジャ２２２を上下に摺動させて、プランジャ２２が下降する際の衝撃荷重が液剤貯留部２２１に貯留された液剤２１３に加わることで、液剤２１３がノズル２２３から吐出することになる。高速で連続して液剤を吐出させる場合は、たとえば、電磁弁ユニット２２７等を動作させて、加圧エアをパルス状に送り込むことで、毎秒数百ショットの液剤を吐出させることが可能になる。

プランジャ２２２の上下動によって液剤２１３が受ける荷重は、プランジャ２２２の上下のストローク量や移動速度に依存するため、これらの条件を調整することで、液剤の吐出速度を任意に変えることができる。プランジャ２２２のストローク量は、ストッパ２２８によって調整することができる。ストッパ２２８の位置（Ｚ軸方向）によって、上下動するプランジャ２２２の上昇限界位置が規定される。ストッパ２２８は、サーボモータ２２９によって所定の位置（Ｚ軸方向）に設定される。

吐出条件補正部１５０には、上述した吐出条件補正フローに基づく吐出条件補正用の塗布プログラム等がインストールされている。吐出条件補正部１５０は、ディスペンサ摺動部２２０、カメラユニット２３０および移動機構１１０等と電気的に接続されている。液剤塗布装置１００では、カメラユニット２３０等から得られる着弾情報に基づいて、吐出条件補正用の塗布プログラムが実行される。吐出条件補正用の塗布プログラムを実行する際には、吐出条件補正用ステージ１３０を用いることが好ましい。一方、製品（ワーク１４０）に液剤を塗布する際には、塗布テーブル１２０を用いことが望ましい。

上述した液剤塗布装置１００によれば、カメラユニット２３０等から得られた液剤の着弾情報と、あらかじめ設定された許容範囲に関する情報とを比較した結果、液剤の着弾形状等が許容範囲内にないと判断されて、吐出条件を補正する必要がある場合には、液剤の着弾形状等が所望の着弾形状等になるように、ストッパ２２８の位置が調整される。

具体的には、たとえば、経時変化に伴って液剤の粘性が高くなり、液剤の吐出速度が下がってきた場合等において、ストッパ２２８の位置を上昇させてプランジャ２２２のストローク量を大きくして、プランジャ２２２が液剤２１３に与える荷重を大きくする。これにより、ノズル２２３から吐出する液剤２１３の吐出速度を、当初の吐出速度に合わせることができ、液剤２１３の吐出速度を一定の吐出速度にすることができる。

液剤２１３の吐出速度を一定の吐出速度に保つことで、液剤２１３の粘性が高くなることによる影響を受けることなく、液剤２１３をノズル２２３の直下に向けて吐出させることができ、ノズル２２３から吐出する液剤２１３の液切れ状態を、初期の状態と同等に保つことができ、液剤が飛散してしまうのを抑制することができる。その結果、液剤（液滴）一つずつの着弾出形状を安定化させることができる。さらに、吐出パラメータを変更する段取りを省略することができ、塗布作業の効率を上げることができる。

なお、上述した液剤塗布装置１００では、吐出条件補正用の塗布プログラムは、一定の周期をもって実行させる場合について説明したが、液剤を吐出させる動作が行われている間では、常時、実行させるようにしてもよい。

実施の形態２
前述した液剤塗布装置１００では、ディスペンサ摺動部２２０にバネ２２６の付勢力を利用したディスペンサ摺動部２２０を例に挙げて説明した。ここでは、ピエゾ素子を適用したディスペンサ摺動部を備えた液剤塗布装置について説明する。

図１０に示すように、ディスペンサ摺動部２２０では、プランジャガイド２２４に接触するようにピエゾ素子２４０が配置されている。ピエゾ素子２４は、吐出条件補正部１５０に電気的に接続されている。ピエゾ素子２４０は電圧を力に変換する受動素子である。ピエゾ素子２４０に所定の電圧を印加すると、ピエゾ素子２４０は、その所定の電圧に対応した変形量をもって変形をする。

このため、電源装置２４１によりピエゾ素子２４０に印加する電圧を変えることで、ピエゾ素子２４０の変形量を変えることができる。プランジャガイド２２４に接触するピエゾ素子２４０の変形量を変えることで、プランジャ２２２のストローク量が変えられることになる。なお、これ以外の構成については、図６および図７に示す液剤塗布装置１００の構成と同様の構成（図示せず）を有する。

上述した液剤塗布装置１００では、カメラユニット２３０（図７参照）等から得られた着弾情報と、許容範囲に関する情報とを比較した結果、液剤の着弾形状等が許容範囲内にないと判断されて、吐出条件を補正する必要がある場合には、液剤の着弾形状等が所望の着弾形状等になるように、ピエゾ素子２４０の変形量が調整される。

具体的には、たとえば、経時変化に伴って液剤の粘性が高くなり、液剤の吐出速度が下がってきた場合等において、ピエゾ素子２４０の変形量を増加させてプランジャ２２２のストローク量を大きくし、プランジャ２２２が液剤２１３に与える荷重を大きくする。これにより、ノズル２２３から吐出する液剤２１３の吐出速度を、当初の吐出速度に合わせることができ、液剤２１３の吐出速度を一定の吐出速度にすることができる。

液剤２１３の吐出速度を一定の吐出速度に保つことで、液剤２１３をノズル２２３の直下に向けて吐出させることができ、ノズル２２３から吐出する液剤２１３の液切れ状態を、初期の状態と同等に保つことができ、液剤が飛散してしまうのを抑制することができる。その結果、液剤（液滴）一つずつの着弾出形状を安定化させることができる。さらに、吐出パラメータを変更する段取りを省略することができ、塗布作業の効率を上げることができる。

実施の形態３
ここでは、液剤の温度を調整する加温ユニットを設けたディスペンサ摺動部を備えた液剤塗布装置について説明する。

図１１に示すように、ディスペンサ摺動部２２０では、ノズル２２３を取り囲むように加温ユニット２５０が配置されている。加温ユニット２５０は、吐出条件補正部１５０に電気的に接続されている。なお、これ以外の構成については、図６および図７に示す液剤塗布装置１００の構成と同様の構成（図示せず）を有する。

液剤の吐出速度に影響を与えるパラメータとしては、プランジャ２２２のストローク量および移動速度に限られず、たとえば、液剤の粘度も、吐出速度に影響を与えるパラメータの一つである。液剤として、一般的な樹脂材料の粘度は温度に依存し、図１２に示すように、樹脂材料の温度が高くなるにしたがって、樹脂材料の粘度は低くなる傾向にある。これは、高温度の環境下では、樹脂材料の分子運動が活性化されることで、ポリマー（樹脂材料）全体の流動性が高められることによるものである。

上述した液剤塗布装置１００では、ディスペンサ摺動部２２０のノズル２２３の側方に、加温ユニット２５０が配置されている。このため、液剤として、たとえば、室温の環境下では吐出させることが困難な粘度の高い液剤を使用するような場合であっても、加温ユニット２５０によって液剤の温度を上げることで、液剤の粘度を下げてノズル２２３から吐出させることが可能になる。

ここで、ノズル２２３の管路内の液剤の挙動について説明する。プランジャ２２２の上下動によって、ノズル２２３の管路内の液剤が荷重を受けた場合に、ノズル２２３の管路の壁面における液剤の流速はゼロである。一方、ノズル２２３の管路の中心部分における液剤の流速は最大となる。

プランジャ２２２の上下動の条件を一定とした場合、すなわち、液剤が受ける荷重を一定とした場合、ノズル２２３の管路内の最大流速は、液剤の粘度に反比例する。つまり、液剤の粘度が低いほど、最大流速が速くなり、ノズル２２３から吐出する液剤の吐出量は増加することになる。

液剤を塗布する処理を続けると、時間の経過に伴って液剤の粘度が徐々に高くなり、ノズルから吐出する液剤の吐出量が徐々に減少していく場合がある。また、吐出形状等（着弾形状および着弾位置）が、所望の形状等から徐々にずれてしまう場合がある。

上述した液剤塗布装置１００では、このような場合においても、カメラユニット２３０（図７参照）等から得られた着弾情報と、許容範囲に関する情報とを比較した結果、液剤の着弾形状等が許容範囲内にないと判断されて、吐出条件を補正する必要がある場合には、液剤の粘度を下げて液剤の着弾形状等が所望の着弾形状等になるように、加温ユニット２５０の設定温度が上げられる。これにより、ノズル２２３から吐出する液剤２１３の吐出速度を、当初の吐出速度に合わせることができ、液剤２１３の吐出速度を一定の吐出速度にすることができる。

実施の形態４
ここでは、複数のノズルが配置されたノズルホルダを有するディスペンサ摺動部を備えた液剤塗布装置について説明する。

図１３に示すように、ディスペンサ摺動部２２０では、たとえば、３つのノズル２６１、２６２、２６３が配置されたノズルホルダ２６０が取付けられている。ノズルホルダ２６０をスライドさせる機構（図示せず）が、吐出条件補正部１５０に電気的に接続されている。なお、これ以外の構成については、図６および図７に示す液剤塗布装置１００の構成と同様の構成（図示せず）を有する。

プランジャ２２２を摺動することによって液剤を吐出させるディスペンサ摺動部２２０では、プランジャ２２２が下降してノズル２２３に接触する際に、衝撃荷重がノズル２２３側に伝えられるために、荷重の伝達効率が液剤の流速（吐出速度）に影響を与える。この衝撃荷重の伝達効率は、プランジャ２２２の先端形状とノズル２２３の受け側（液剤が通過する部分）の形状に依存する。このため、たとえば、ノズル２２３の液剤が通過する部分の形状が異なれば、液剤の吐出速度を変えることができる。

上述した液剤塗布装置１００では、カメラユニット２３０（図７参照）等から得られた着弾情報と、許容範囲に関する情報とを比較した結果、液剤の着弾形状等が許容範囲内にないと判断されて、吐出条件を補正する必要がある場合には、液剤の着弾形状等が所望の着弾形状等になるように、テーパ角度が互いに異なる３つのノズル２６１、２６２、２６３のうちから、液剤の粘度に対応したテーパ角度を有するノズル２２３が選択される。

まず、液剤の粘度が低い状態では、所望の吐出速度を得るために必要なプランジャ２２２の荷重は小さくてよい。この場合には、図１４に示すように、荷重を分散させるテーパ角度の大きいノズル２６１を選択する。次に、液剤の粘度が少し高くなった状態では、ノズルの管路方向に対する荷重を少し大きくするため、図１５に示すように、テーパ角度の小さいノズル２６２に変更する。液剤の粘度がさらに高くなった状態では、ノズルの管路方向に対する荷重をさらに大きくするために、図１３に示すように、テーパ角度のさらに小さいノズル２６３に変更する。

こうして、時間の経過とともに液剤の粘度が変動していくような場合であっても、液剤の粘度に対応したテーパ角度を有するノズル２２３（２６１、２６２、２６３）を選択し、選択されたノズル２２３から液剤を吐出させることで、液剤の吐出速度を一定の吐出速度にすることができる。

なお、上述した液剤塗布装置１００では、吐出速度を一定にするための衝撃荷重の伝達効率を変える手法として、テーパ角度の異なるノズルを例に挙げた。衝撃荷重の伝達効率を変える手法としては、このテーパ角度に限られるものではなく、液剤が通過する部分の形状の異なる複数のノズルを備えていてもよい。

なお、各実施の形態において説明した液剤塗布装置については、各部分を必要に応じて種々組み合わせることが可能である。

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、液剤をワークに塗布する液剤塗布方法および液剤塗布装置に有効に利用される。

１液剤、２チップ、３実装基板、１００自動塗布装置、１１０移動機構、１１１Ｘ軸方向移動機構、１１２Ｙ軸方向移動機構、１１３Ｚ軸方向移動機構、１２０塗布テーブル、１３０吐出条件補正用ステージ、１４０ワーク、１５０吐出条件補正部、２００吐出部、２０１ヘッドベース、２１０シリンジ部、２１１シリンジ、２１２圧力源、２１３液剤、２１４ジョイントパーツ、２１５エアチューブ、２２０ディスペンサ摺動部、２２１液剤貯留部、２２２プランジャ、２２３ノズル、２２４プランジャガイド、２２５ゴム、２２６バネ、２２７電磁弁ユニット、２２８ストッパ、２２９サーボモータ、２３０カメラユニット、２３１カメラホルダ、２３２カメラ、２３３画像認識部、２３４カメラ照明、２４０ピエゾ素子、２４１電源装置、２５０加温ユニット、２６０ノズルホルダ、２６１、２６２、２６３ノズル。

Claims

ノズルを有するディスペンサ部に貯留された液剤を、プランジャを摺動することによりノズルから吐出させてワークに塗布する液剤塗布方法であって、
前記プランジャが摺動する際の移動量および移動速度を含む吐出条件について、前記ノズルから吐出する液剤の吐出速度を一定にする補正を行う吐出条件補正工程を備えた、液剤塗布方法。
前記吐出条件補正工程は、周期をもって行われる、請求項１記載の液剤塗布方法。
前記吐出条件補正工程は、液剤を吐出させる動作が実行されている間では、常時行われる、請求項１記載の液剤塗布方法。
前記吐出条件補正工程は、
前記ノズルから吐出して着弾した液剤の着弾形状および着弾位置を計測することにより、液剤の着弾に関する着弾情報を取得する第１ステップと、
取得された前記着弾情報と、あらかじめ設定された液剤の着弾に関する許容範囲の情報とを比較する第２ステップと、
計測された前記着弾形状および前記着弾位置が前記許容範囲を超えている場合には、前記プランジャの前記移動量および前記移動速度を変更する第３ステップと
を含み、
変更された前記移動量および前記移動速度をもって吐出させた液剤の前記着弾形状および前記着弾位置が前記許容範囲に入るまで、前記第１ステップ、前記第２ステップおよび前記第３ステップによる一連の処理が繰り返して行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液剤塗布方法。
前記プランジャは、バネの付勢力によって摺動され、
前記第３ステップは、前記バネの収縮長さを調整するステップを含む、請求項４記載の液剤塗布方法。
前記プランジャは、ピエゾ素子の変形によって摺動され、
前記第３ステップは、前記ピエゾ素子の変形量を調整するステップを含む、請求項４記載の液剤塗布方法。
前記第３ステップは、液剤の温度を調整するステップを含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の液剤塗布方法。
前記第３ステップは、前記ノズルと前記ワークとの相対的な位置関係を調整するステップを含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載の液剤塗布方法。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の液剤塗布方法を適用した電子装置の製造方法であって、
半導体チップを搭載した基板を前記ワークとし、液状接着剤を前記液剤として、
前記液状接着剤を前記ノズルから吐出させて前記半導体チップと前記基板との間に塗布する工程を備えた、電子装置の製造方法。
液剤を吐出させてワークに塗布する液剤塗布装置であって、
液剤を貯留する貯留部および貯留された液剤を吐出するノズルを含むディスペンサ部と、
前記ディスペンサ部に配置され、摺動することによって前記ノズルから液剤を吐出させるプランジャと、
前記ディスペンサ部に配置され、前記プランジャを摺動させる摺動部と、
前記プランジャが摺動する際の移動量および移動速度を含む吐出条件について、前記ノズルから吐出する液剤の吐出速度を一定にする補正を行う吐出条件補正部と
を備えた、液剤塗布装置。
前記吐出条件補正部は、周期をもって動作する機能を含む、請求項１０記載の液剤塗布装置。
前記吐出条件補正部は、液剤を吐出させる動作が行われている間では、常時動作する機能を含む、請求項１０記載の液剤塗布装置。
前記吐出条件補正部は、
前記ノズルから吐出して着弾した液剤の着弾形状および着弾位置を計測することにより、液剤の着弾に関する着弾情報を取得する取得機能と、
取得された前記着弾情報と、あらかじめ設定された液剤の着弾に関する許容範囲の情報とを比較する比較機能と、
計測された前記着弾形状および前記着弾位置が前記許容範囲を超えている場合には、前記プランジャの前記移動量および前記移動速度を変更する変更機能と、
変更された前記移動量および前記移動速度をもって吐出させた液剤の前記着弾形状および前記着弾位置が前記許容範囲に入るまで、前記取得機能、前記比較機能および前記変更機能による一連の処理を繰り返して行う機能と
を含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の液剤塗布装置。
前記摺動部は、バネの付勢力によって前記プランジャを摺動させる機構を含み、
前記吐出条件補正部は、取得された前記着弾情報に基づいて、前記バネの収縮長さを調整する機能を含む、請求項１３記載の液剤塗布装置。
前記摺動部は、ピエゾ素子の変形によって前記プランジャを摺動させる機構を含み、
前記吐出条件補正部は、取得された前記着弾情報に基づいて、前記ピエゾ素子の変形量を調整する機能を含む、請求項１３記載の液剤塗布装置。
前記ディスペンサ部は、吐出させる液剤の温度を調整する温度調整部を含み、
前記吐出条件補正部は、取得された前記着弾情報に基づいて、前記温度調整部の設定温度を調整する機能を含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の液剤塗布装置。
前記ディスペンサ部は、前記ノズルとして、液剤が通過する部分の形状が互いに異なる複数のノズルを含み、
前記吐出条件補正部は、取得された前記着弾情報に基づいて、前記複数のノズルから一のノズルを選択する機能を含む、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の液剤塗布装置。
ワークが載置されるテーブルと、
前記ディスペンサ部と前記テーブルとを相対移動させる駆動部と
を備え、
前記吐出条件補正部は、取得された前記着弾情報に基づいて、前記駆動部を駆動することにより、前記ディスペンサ部の前記ノズルと前記テーブルに載置された前記ワークとの相対的な位置関係を調整する機能を含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の液剤塗布装置。