JP2021115491A - ボンド塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供給する気体の圧力変動を抑えて高精度の調整が可能で、意図しない設定圧力の変化が生じることの防止が可能な調圧弁を提供する。【解決手段】この調圧弁１は、筒状の本体ケース１０の一端の１次ポート１２から他端の２次ポート１４へ連通する第１流路２０と流路の開閉を行う開閉弁３０を有し、１次ポート１２および２次ポート１４は、吸気口１６ａの中心軸と排気口１８ａの中心軸とが同軸上となるように配設されており、１次ポート１２側の受圧面積が開閉弁３０の弁体３１の第１シール３４が当接する位置における座面３６ａの内径で規定され、２次ポート１４側の受圧面積が弁体３１の第２シール３５が当接する位置における本体ケース１１の内径で規定されており、弁体３１を吸気口１６ａの中心軸および排気口１８ａの中心軸と平行に、１次ポート１２から２次ポート１４へ向かう方向に付勢する付勢部材６２を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ボンド塗布装置に関し、さらに詳細には、シリンジ内に充填されたボンドをエアパルスにより押出して塗布するボンド塗布装置に関する。

半導体装置等の製造プロセスにおいて、例えばチップのボンディング等を行うために液状接着剤等の流動性材料（本願において「ボンド」と総称する）をプリント基板等の塗布対象物に塗布する工程が実施される。この工程では、ボンドが充填されたシリンジを用意し、当該シリンジにエアパルスを付加して（すなわち、一定の時間、圧縮空気等の加圧気体を供給して）、シリンジのノズルから所定量のボンドを吐出させることにより、塗布対象物に当該ボンドを塗布する技術が知られている（特許文献１：特開平８−３１８５２号公報参照）。

特開平８−３１８５２号公報

昨今、ボンド塗布装置において、低温で硬化する熱硬化性樹脂（本願において「低温硬化ボンド」と称する場合がある）が用いられるようになった。例えば、５０［℃］近辺の温度で熱硬化するため、加熱装置における熱発生のためのコストを低下させることができる等のメリットが得られる。

しかし、その一方で、ボンドが充填されたシリンジ内にエアパルスを断続的に送ると、シリンジ内において空気の圧縮と大気解放とが繰返される結果、圧縮による熱が勝って当該シリンジ内の空気の温度が上昇する現象が発生する。この温度上昇に起因して、特に低温で硬化するボンド程、熱による硬化が生じ、シリンジの先端からが吐出不可能となるという課題が生じている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ボンドが充填されたシリンジ内にエアパルスを断続的に送る際に、シリンジ内において空気の圧縮と大気解放とが繰返されることによって生じるシリンジ内の空気の温度上昇を抑制することができ、シリンジから特に低温で硬化するボンドを吐出する際に、シリンジ内の温度上昇による熱によって硬化が生じて吐出不可能となる課題の解決を図ることが可能なボンド塗布装置を提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

開示のボンド塗布装置は、外シリンジ内に充填されたボンドをエアパルスにより押出して塗布するボンド塗布装置であって、前記シリンジを保持するシリンジホルダーと、吸気口に設けられたエアフィルタを通過させて清浄化した空気を取入れ、圧縮空気を生成して供給する圧縮空気発生装置と、前記圧縮空気発生装置と前記シリンジとの間を連通して前記圧縮空気を通過させる第１流路と、前記第１流路の途中に設けられて前記エアパルスを生じさせる切換弁と、を備え、前記第１流路は、前記切換弁と前記シリンジとの間の位置に、上流側内径よりも内径が大きく形成された圧縮空気膨張部を有することを特徴とする。

開示のボンド塗布装置によれば、ボンドが充填されたシリンジ内にエアパルスを断続的に送る際に、シリンジ内において空気の圧縮と大気解放とが繰返されることによって生じるシリンジ内の空気の温度上昇を抑制することができる、したがって、特に低温で硬化するボンドを使用する場合等において、シリンジからボンドを吐出する際に、シリンジ内の温度上昇による熱によって硬化が生じて吐出不可能となってしまう課題の解決を図ることが可能となる。

本発明の実施形態に係るボンド塗布装置の例を示す概略図（斜視図）である。 本発明の実施形態に係るボンド塗布装置の回路構成を示す概略図（回路図）である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係るボンド塗布装置１の例を示す斜視図（概略図）である（図の見易さを考慮し、同様構成として理解容易な箇所についての符号記入を省略している）。また、図２は、ボンド塗布装置１における回路構成の例示す回路図（概略図）ある。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本実施形態に係るボンド塗布装置１は、半導体装置等の製造を行うライン等において用いられ、例えばチップのボンディング等を行うためにボンド（液状接着剤等の流動性材料）をプリント基板等の塗布対象物に塗布する装置である。特に、本実施形態に係る構成は、ボンドとして５０［℃］近辺の温度（一例として、４０〜６０［℃］）で硬化する熱硬化性樹脂（いわゆる、「低温硬化ボンド」）が使用されるボンド塗布装置の場合に好適に適用することができる。なお、ボンドを構成する材料は特に限定されるものではないが、エポキシ系樹脂等が一般的に用いられる。

図１、図２に示すように、本実施形態に係るボンド塗布装置１は、ボンドＢが充填されたシリンジ１０（一例として、内径２３［ｍｍ］、最大容積３０［ｍｌ］であるが、これに限定されるものではない）を保持するシリンジホルダー１２と、圧縮空気を生成して供給する圧縮空気発生装置（例えば、エアコンプレッサー等）１４とを備えている。ここで、圧縮空気発生装置１４とシリンジ１０との間を連通し圧縮空気を通過させる第１流路１６が設けられている。この第１流路１６の途中には、エアパルスを生じさせる切換弁２０が設けられている。一例として、切換弁２０には、３ポートのソレノイドバルブが用いられている。

なお、本実施形態においては、図１、図２に示すように、シリンジ１０を３個併設する３系統での供給構成としているが、これに限定されるものではなく、シリンジ１０の個数を１もしくは２、または４以上備える系統として構成してもよい。

当該切換弁２０を連続的に切換えることによって、シリンジ１０に対してエアパルスを送る作用が得られる。すなわち、切換弁２０を、圧縮空気発生装置１４から第１流路１６に圧縮空気を供給する回路を構成する側に切替えて、シリンジ１０内に圧縮空気を供給する（ピストン１０ａを押動する）作用が得られる。次いで、切換弁２０を、シリンジ１０内に供給された圧縮空気を大気解放する流路（第２流路）１８に通流するように回路を構成する側に切替えて、シリンジ１０内から圧縮空気を放出する作用が得られる。このように、圧縮空気発生装置１４からシリンジ１０内に圧縮空気を供給する際の、当該圧縮空気の供給時間、供給圧力、供給量を制御することによって、所望のエアパルスを送出することができ、シリンジ１０（吐出口１０ｂ）から必要量のボンドＢを吐出させることが可能となる。これらの一連の制御は、制御部（不図示）によって行われる。

上記のボンド塗布装置１の作用についてより具体的に説明する。

ボンドＢを塗布するときは、切換弁２０に通電し、出力ポート２０Ａを入力ポート２０Ｂに連通させる。

圧縮空気発生装置１４から送出される加圧気体（圧縮空気）は、切換弁２０の入力ポート２０Ｂから出力ポート２０Ａに抜けて、第１流路１６を通流し、シリンジ１０内（シリンジ１０内において、ピストン１０ａのボンドＢと接しない面側で第１流路１６と連通する密閉された空間）に入る。

なお、圧縮空気発生装置１４は、吸気口（吸気流路であってもよい）１４ａにエアフィルタ１４ｂが設けられており、清浄化した空気を取入れて、圧縮・供給を行う構成となっている。そのため、第１流路１６においては、切換弁２０の前後いずれの位置においても通流する空気（ここでは圧縮空気）を清浄化するためのフィルタを設ける必要はない。

このようにして、圧縮空気発生装置１４から圧縮空気が供給され、シリンジ１０内で空気が圧縮される。この圧縮空気がシリンジ１０のピストン１０ａを付勢し、これによりピストン１０ａはボンドＢを吐出口１０ｂから押し出して塗布対象物（基板等）の上に塗布する作用が得られる。

この際、圧縮された空気は熱を発生し、この熱の一部は、シリンジ１０およびピストン１０ａを介して、ボンドｂに伝達される現象が生じる（後述する課題の原因となる）。

一方、所定量のボンドＢの塗布が完了したら、切換弁２０への通電を停止する。これにより、出力ポート２０Ａが排気ポート２０Ｃに連通する。この際、入力ポート２０Ｂは閉塞された状態となる。

この際、シリンジ１０内（シリンジ１０内において、ピストン１０ａのボンドＢと接しない面側で第１流路１６と連通する密閉された空間）の圧縮空気は、ボンドＢの塗布作業時とは逆方向に第１流路１６を通流し、切換弁２０の出力ポート２０Ａに入り、排気ポート２０Ｃから出て、第２流路１８を通流して排気される。

なお、シリンジ１０から圧縮空気を大気解放する際に通流させる第２流路１８には、排気の際に発生する騒音を防止するためのサイレンサー２２を設けている（ただし、必須構成ではない）。

このようにして、シリンジ１０内でピストン１０ａを付勢してボンドＢを吐出口１０ｂから吐出させるために用いられた圧縮空気は、排気ポート２０Ｃから排気される。なお、このときには、シリンジ１０内（シリンジ１０内において、ピストン１０ａのボンドＢと接しない面側で第１流路１６と連通する密閉された空間）の圧力が高まることはないため、吐出口１０ｂからボンドＢが吐出されることはない。

以上の構成によれば、シリンジ１０から所定量のボンドＢを吐出させることが可能となる。しかしながら、前述の通り、ボンドＢが充填されたシリンジ１０内にエアパルスを断続的に送ると、シリンジ１０内において空気の圧縮と大気解放とが繰返される結果、圧縮による熱が勝って当該シリンジ１０内の空気の温度が上昇する現象が発生する。この温度上昇に起因して、特に低温で硬化するボンド程、熱による硬化が生じ、シリンジ１０の先端からが吐出不可能となるという課題が生じる。

ここで、本発明者が比較例とするために行った実験結果を表１に示す（具体的には、後述の圧縮空気膨張部２４を設けていない場合のボンド塗布装置を使用）。表中に記載の諸条件の下で、シリンジ１０からボンドｂの塗布を行った回数とシリンジ１０内部の温度変化の様子を測定したデータである。

上記課題の解決を図るため、本実施形態に係るボンド塗布装置１は、以下の特徴的な構成を備えている。具体的に、第１流路１６には、切換弁２０とシリンジ１０との間の位置に、上流側における当該第１流路１６の内径と比較して、内径が大きく形成された圧縮空気膨張部２４が設けられている。この圧縮空気膨張部２４は、圧縮空気発生装置１４から切換弁２０を経由してシリンジ１０へ向かう圧縮空気が通過する際に、当該圧縮空気を膨張させる空間となる。この膨張によって、圧縮空気の圧力が一時的に低下して、その温度が低下する作用が得られる。したがって、冷却された圧縮空気をシリンジ１０内へ送入することができるため、シリンジ１０内部で生じる圧縮による発熱と相殺されて、温度が上昇することの抑制を図ることが可能となる。

ここで、本発明者が、表１に記載の諸条件と同一条件の下で、本実施形態に係る圧縮空気膨張部２４を設けたボンド塗布装置１を使用して、シリンジ１０からボンドｂの塗布を行った回数とシリンジ１０内部の温度変化を測定したところ、塗布回数が１００００点のときのシリンジ１０の内部温度が４２［℃］という結果が得られた。したがって、表１の比較例に対して、約６［℃］の温度低減効果が得られた結果となった。

これによって、例えば、５０［℃］近辺の温度で熱硬化する熱硬化性樹脂（低温硬化ボンド）Ｂをシリンジ１０に充填して塗布する場合においても、シリンジ１０内の温度上昇による熱によって硬化が生じて吐出不可能となってしまう題の解決が可能となる。さらに、低温硬化ボンドＢの使用が可能となることによって、塗布対象物上に塗布されたボンドＢを硬化させる際に加熱を行う加熱装置において、熱発生のためのコストを低下させることもできる。

本実施形態においては、圧縮空気膨張部２４として、第１流路１６の内径よりも内径が大きく形成されたインラインフィルタ装置が用いられることを特徴とする（一例として、第１流路１６の内径は５［ｍｍ］、インラインフィルタ装置の内径は２１［ｍｍ］であるが、これに限定されるものではない）。本発明者は、市販のインラインフィルタ装置を取付けるのみで、シリンジ１０内の温度上昇の抑制が可能となることを発見し、この発明を案出するに至ったものである。これによって、特別な機構を設計・製作して取付けることなく、低コストで上記課題の解決が可能となった。さらに本発明者が鋭意研究した結果、インラインフィルタ装置２４において、フィルタエレメントが取付けられていない状態もしくは取付けられた状態のいずれの場合にも、温度上昇を抑制する効果が得られることを究明した。なお、実験による比較では、フィルタエレメントが取付けられた状態の方が抑制効果が高くなる結果が得られた。

なお、前述の通り、圧縮空気発生装置１４は、吸気口１４ａにエアフィルタ１４ｂが設けられており、清浄化した空気を取入れて、圧縮・供給を行うことが可能となっている。そのため、上記のインラインフィルタ装置２４は、第１流路１６に通流する空気（ここでは圧縮空気）を清浄化することを目的とする機構ではない。

以上説明した通り、開示のボンド塗布装置によれば、ボンドが充填されたシリンジ内にエアパルスを断続的に送る際に、シリンジ内において空気の圧縮と大気解放とが繰返されることによって生じるシリンジ内の空気の温度上昇を抑制することができる、したがって、特に低温で硬化するボンドを使用する場合等において、シリンジからボンドを吐出する際に、シリンジ内の温度上昇による熱によって硬化が生じて吐出不可能となってしまう課題の解決を図ることが可能となる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

１ ボンド塗布装置
１０ シリンジ
１０ａ ピストン
１０ｂ 吐出口
１２ シリンジホルダー
１４ 圧縮空気発生装置
１４ａ 吸気口
１４ｂ エアフィルタ
１６ 第１流路
１８ 第２流路
２０ 切換弁
２０Ａ 出力ポート
２０Ｂ 入力ポート
２０Ｃ 排気ポート
２２ サイレンサー
２４ 圧縮空気膨張部
Ｂ ボンド

Claims (3)

1. シリンジ内に充填されたボンドをエアパルスにより押出して塗布するボンド塗布装置であって、
   前記シリンジを保持するシリンジホルダーと、
   吸気口に設けられたエアフィルタを通過させて清浄化した空気を取入れ、圧縮空気を生成して供給する圧縮空気発生装置と、
   前記圧縮空気発生装置と前記シリンジとの間を連通して前記圧縮空気を通過させる第１流路と、
   前記第１流路の途中に設けられて前記エアパルスを生じさせる切換弁と、を備え、
   前記第１流路は、前記切換弁と前記シリンジとの間の位置に、上流側内径よりも内径が大きく形成された圧縮空気膨張部を有すること
   を特徴とするボンド塗布装置。
2. 前記圧縮空気膨張部として、フィルタエレメントが取付けられていない状態もしくは取付けられた状態のインラインフィルタ装置が用いられること
   を特徴とする請求項１記載のボンド塗布装置。
3. 前記ボンドは、温度５０℃程度で硬化する熱硬化性樹脂であること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のボンド塗布装置。

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