JP3465650B2 - 導電性ペーストの吐出装置 - Google Patents

導電性ペーストの吐出装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、基板に導電性ペー
ストを塗布するために使用される導電性ペーストの吐出
置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て用いられる。そし
て、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。 【0004】このプランジャ式吐出装置は、シリンダと
プランジャの摺動面を密封する密封手段を備えている。
上記導電性ペースト用のプランジャとシリンダ内面の密
封手段としては、2つの摺動面が相互に直接コンタクト
しない非接触状態のままで密封目的が達成されるよう、
摺動隙間を所定値以内に設定するクリアランスシールが
用いられる場合がある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ク
リアランスシールを導電性ペーストの吐出用として用い
た場合には、以下のような問題点があった。すなわち、
クリアランスシールに採用される摺動隙間はきわめて狭
いものであるため、導電性ペーストに含有される銀粉な
どのフィラー成分が摺動隙間内で分離し、溶剤成分のみ
が摺動隙間から漏出してフィラー成分が摺動隙間内に残
留固着する結果、プランジャの動作異常を生じやすく、
正常な吐出が阻害されるとともに、固着物の除去などの
保守作業に手間を要するという問題点があった。 【0006】そこで本発明は、フィラー成分の固着を発
生せず、保守が容易な導電性ペーストの吐出装置を提供
することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の導電性ペ
ーストの吐出装置は、粘性体と導電性のフィラー成分と
を混合した導電性ペーストを吐出する導電性ペーストの
吐出装置であって、シリンダ室と、このシリンダ室に挿
入されたプランジャと、このプランジャを往復動させる
駆動手段と、前記シリンダ室と連通し導電性ペーストを
供給する供給ポートおよび導電性ペーストを吐出する吐
出ポートと、前記シリンダ室の内周面と前記プランジャ
外周面との隙間を密封する接触式の密封手段とを備え
且つ前記シリンダ室が形成されたシリンダブロックはポ
ートブロックの上面に沿って密閉状態で水平方向に摺動
自在であり、この摺動により前記ポートブロックに形成
された前記供給ポートまたは前記吐出ポート30bの何
れかと連通するようになっており、前記シリンダ室と
プランジャとの摺動隙間は前記フィラー成分の大きさ
に基づいて設定されている。 【0008】本発明によれば、シリンダ室の内周面とプ
ランジャ外周面を密封する密封手段に接触式シールを採
用し、シリンダ室とプランジャとの摺動隙間をフィラー
成分の大きさに基づいて設定することにより、摺動隙間
内でフィラー成分が残留固着する不具合が発生しない。 【0009】 【発明の実施の形態】(実施の形態1) 図1は本発明の実施の形態1のダイボンディング装置の
斜視図、図2は同ペースト吐出装置の断面図、図3は同
ペースト吐出装置の拡大断面図、図4は同ペースト吐出
装置の動作説明図、図5は同ペースト吐出装置の動作タ
イミングを示すタイミングチャートである。 【0010】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。 【0011】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、不動のプレート
21上に固定配置されたペースト吐出装置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。 【0012】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内にはエポキシ樹脂などの粘性体と銀粉などの導電
性のフィラー成分とを混合した導電性ペースト(以下、
単に「ペースト」と略記する)が貯溜されており、ペー
スト吐出装置16を駆動することにより、シリンジ19
内のペーストはペースト吐出装置16によって吸入・吐
出され、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。 【0013】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1
1a、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。 【0014】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。 【0015】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。 【0016】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、ペースト吐出用の駆動機構を収めた駆動ボ
ックス40の下端部にポートブロック30を連結した構
成となっている。ポートブロック30(第1のブロッ
ク)にはペーストの供給ポート30aおよび吐出ポート
30bが設けられている。 【0017】供給ポート30aはチューブ20を介して
シリンジ19と連結されており、吐出ポート30bはチ
ューブ17を介して塗布ノズル18と連結されている。
そして供給ポート30a、吐出ポート30bはともにポ
ートブロック30の内部で2つに分岐してそれぞれポー
トブロック30の上面に開口した2つの開口30c、お
よび2つの開口30dに連通している(図4参照)。 【0018】ポートブロック30の上面には、シリンダ
ブロック31A,31B(第2のブロック)が配設され
ている。ここで、シリンダブロック31A,31Bは同
一構造であり、それぞれのシリンダブロック毎に同様の
ペースト吐出用の駆動機構を備えている。以下に述べる
シリンダブロック31および付随機構部の説明では、区
別する必要がある場合を除いて、A,Bの添字を省略す
る。 【0019】シリンダブロック31は、ポートブロック
30の上面に沿って密接状態で水平方向に摺動自在とな
っており、シリンダブロック31を上下方向に貫通して
設けられたシリンダ室31aの下端部は、シリンダブロ
ック31のポートブロック30上での相対位置により、
開口31c,31dのいずれかを介して供給ポート30
aまたは吐出ポート30bの何れかと連通する。 【0020】プランジャ保持部材33にはシリンダ38
のロッド38aが結合されており、シリンダ38を往復
駆動することにより、プランジャ保持部材33に固着さ
れたシリンダブロック31はポートブロック30の上面
に沿ってスライドする。このスライド移動により、シリ
ンダ室31aのポートブロック30上での相対位置が切
り換えられる。 【0021】シリンダ室31aの上端部のシールハウジ
ング31b(図3参照)には、密封手段としてのシール
部材32が装着されており、シール部材32にはプラン
ジャ35が挿通している。シール部材32は、シリンダ
室31a内のペースト7がプランジャ35の外周面とシ
リンダ室31aの内周面との隙間を伝って上方へ漏出す
るのを防止する。 【0022】シリンダブロック31の上面にはブロック
状のプランジャ保持部33が固着されている。プランジ
ャ保持部33には上下方向の摺動孔33aが設けられて
おり、摺動孔33a内には摺動部34が嵌合している。
摺動部34の上部および下部は、ローラ部材37が装着
されたシャフト部34aおよびプランジャ35とそれぞ
れ一体となっており、摺動部34はシャフト部34aお
よびプランジャ35と共にコイルバネ36によって上方
に付勢されている。 【0023】駆動ボックス40の内側にはガイドレール
41A,41Bが上下方向に配設されており、ガイドレ
ール41A,41Bにスライド自在に装着されたスライ
ダ42A,42Bには押当部材43A,43Bが水平方
向に固着されている。押当部材43A,43Bに固着さ
れたナット44A,44Bには上下方向に送りねじ45
A,45Bが螺入しており、送りねじ45A,45Bを
モータ46A,46Bで回転駆動することにより、押当
部材43A,43Bは上下動する。 【0024】押当部材43A,43Bが下降してローラ
部材37A,37Bに当接すると、シャフト部材34a
を押し下げ、プランジャ35はシリンダ室31a内で下
方に移動する。シリンダ室31a内にペースト7が吸入
された状態でこの下降動作を行うことにより、シリンダ
室31a内のペースト7は吐出ポート30bより吐出さ
れる。 【0025】また、押当部材43が上昇するとコイルバ
ネ36の付勢力によって摺動部34が押し上げられ、こ
れによりプランジャ35はシリンダ室31a内で上方に
移動する。これにより、シリンダ室31a内には供給ポ
ート30aを介してペーストが吸入される。 【0026】したがって、ナット44A,44B、送り
ねじ45A,45B、モータ46A,46Bは、押当部
材43A,43Bを上下動させてプランジャ35A,3
5Bをシリンダ室31a内で往復動させることによりペ
ースト7の吸入・吐出を行うプランジャ駆動手段となっ
ている。 【0027】図3はプランジャ35のシール部を示して
いる。シリンダブロック31に設けられたシリンダ室3
1aの上部にはシールハウジング31bが設けられてお
り、シールハウジング31bの内部にはシール部材32
が装着されている。シール部材32は略4角断面のリン
グ状部品であり、NBRなどのエラストマーや樹脂など
より成る。シール部材32のリップ部がプランジャ35
の円周面に押圧された状態で接触することにより、プラ
ンジャ35のシリンダ室31a内での摺動部が密封され
る。 【0028】ここでシリンダ室31a内周面とプランジ
ャ35の外周面との間の摺動隙間について説明する。図
3に示すシリンダ室31aの内径Dとプランジャ35の
外径dは、直径隙間で5〜30μmの範囲となるように
設定されている。ここでこの直径隙間の設定は、ペース
ト7に含有されるフィラー成分の大きさのデータに基づ
いてなされている。 【0029】すなわち、ペースト吐出時にフィラー成分
が上記隙間内で固着することのないよう含まれるフィラ
ーの最大寸法よりも大きな隙間に設定される。このよう
な隙間設定を行うことにより、粒子状やフレーク状など
各種形状の銀粉などの固形のフィラー成分を含有する導
電性のペースト7を吸入・吐出する動作において、フィ
ラー成分が隙間内で固着することにより生じる不具合が
ない。従って、固着物の除去などの保守作業を頻繁に行
う必要がない。 【0030】このペースト吐出装置は上記のように構成
されており、以下ペースト吐出動作について説明する。
図5はペースト吐出装置16の吸入・吐出動作をプラン
ジャ35の上昇・下降動作における速度パターンによっ
て表したものである。グラフA,Bはそれぞれシリンダ
ブロック31A,31Bにおけるプランジャ35A,3
5Bの昇降動作の速度パターンを示している。図5より
判るように、プランジャ35A,35Bは交互に上昇・
下降動作を繰り返しており、全体的にみればプランジャ
35Aによる吐出が行われている間にプランジャ35B
は吸引動作を行う動作パターンとなっている。 【0031】図5中に示すタイミング(1),(2),
(3)は、シリンダ38を駆動してシリンダブロック3
1A(タイミング(1),(2))、シリンダブロック
31B(タイミング(3))をポートブロック30上で
スライドさせるタイミングを示している。すなわちタイ
ミング(1)では、シリンダブロック35Aの移動によ
りシリンダ室31aは吐出ポート30bから供給ポート
30aへ移動し、タイミング(2)ではシリンダブロッ
ク35Aのシリンダ室31aは逆に供給ポート30aか
ら吐出ポート30bへ移動する。一方、タイミング
(3)では、シリンダブロック35Aの移動により、シ
リンダ室31aは吐出ポート30bから供給ポート30
aへ移動する。 【0032】この移動に際し、プランジャ35A,35
Bによる吐出動作が部分的にオーバラップするように移
動タイミングが設定されている。すなわち、プランジャ
35Aの下降速度の減速開始のタイミングと、プランジ
ャ35Bの下降速度の加速開始のタイミングが同期する
ように設定されている。これによりペースト吐出装置1
6からのペースト7の吐出量の変動が抑えられ、脈動の
ない安定した長時間連続吐出が可能となっている。 【0033】図4は、このときのポートブロック30上
でのシリンダブロック31A,31Bの移動を示してい
る。図4に示すように、シリンダブロック31A,31
Bがポートブロック30上で相対的に交互にスライド移
動することにより、シリンダ室31aは開口30c,3
0dと交互に連通する。シリンダ室31aが開口30c
と連通した状態では、シリンダ室31a内へのペースト
の吸引が、またシリンダ室31aが開口30dと連通し
た状態では、シリンダ室31aからのペーストの吐出が
行えるようになっている。 【0034】すなわち上記ペースト吐出装置16は、シ
リンダ室31aを形成する第2のブロック(シリンダブ
ロック31)と、この第2のブロックの一端側よりシリ
ンダ室31aに挿入されたプランジャ35と、シリンジ
19と連通してペーストを供給する供給ポート30a
と、吐出ノズル18に連通してペースト7を吐出する吐
出ポート30bを備え、さらに第2のブロックに密接し
た状態で相対的に移動することにより、シリンダ室31
aの開口を供給ポート30aと吐出ポート30bの開口
に選択的に重ねる第1のブロック(シリンダブロック3
1)を備えたものとなっている。 【0035】ペースト7の吸入・吐出は、前述のプラン
ジャ駆動手段によって行われる。まず、シリンダ室31
aの開口が供給ポート30aの開口と重なっているとき
に、プランジャ35をシリンダ室31aから引き抜く方
向に移動させてシリンダ室31a内へのペーストの吸引
を行う。そして、シリンダ室31aの開口が吐出ポート
30bと重なっているときにプランジャ35をシリンダ
室31a内へ押し込む方向へ移動させてシリンダ室31
a内のペースト7を吐出ポート30bへ押し出して吐出
させる。 【0036】ここで、プランジャ35とシリンダ室31
aの組み合わせは複数(本実施の形態では2組)となっ
ており、これらのプランジャ35やシリンダ室31aに
よるペーストの吐出動作は、シリンダ室31aの開口が
供給ポート30a、吐出ポート30bと連通した開口3
0c,30dへ移動するタイミングをずらした動作とな
っている。 【0037】(実施の形態2) 図6は本発明の実施の形態2のペースト吐出装置の断面
図、図7は同ペースト吐出装置の動作説明図、図8は同
ペースト吐出装置の動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。実施の形態1においては、プランジャを
駆動する駆動源を各プランジャ毎に備えた例を示した
が、本実施の形態2では、複数のプランジャの駆動を同
一駆動源によって行う構成例を示している。 【0038】図6において、ペースト吐出装置16’
は、ペースト吐出用の駆動機構を収めた駆動ボックス6
6の下端部にポートブロック50を連結した構成となっ
ている。ポートブロック50(第1のブロック)には実
施の形態1と同様にペーストの供給ポート50aと吐出
ポート50bが設けられている。 【0039】供給ポート50aはポートブロック50内
で2つに分岐してポートブロック50の上面に設けられ
た2つの開口50e,50dと連通している。また、吐
出ポート50bはポートブロック50の上面に設けられ
た溝状の開口50cと連通している。この開口50cの
大きさは、シリンダブロック51の2つのシリンダブロ
ック51aが同時に連通するような大きさとなっている
(図7(c)参照)。 【0040】ポートブロック50の上面にはシリンダブ
ロック51が摺動自在に装着されている。シリンダブロ
ック51には、実施の形態1と同様のシリンダ室51a
が2ヶ所に設けられており、2つのシリンダ室51aの
下端部は、供給ポート50aまたは吐出ポート50bと
連通するようになっている。 【0041】シリンダブロック51の上面には、プラン
ジャ保持部53が固着されている。プランジャ保持部5
3は実施の形態1に示すものと同様の摺動部34とプラ
ンジャ35を2本備えており、プランジャ35A,35
Bはそれぞれシリンダ室51aに挿入されている。 【0042】プランジャ35A,35Bの外周面とシリ
ンダ室31aの内周面との間の摺動隙間の設定、および
密封手段としてのシール部材32については実施の形態
1と同様である。摺動部34の上部に一体的に設けられ
たシャフト部材34aを上下動させることにより、プラ
ンジャ35A,35Bはシリンダ室51a内で移動し、
これにより実施の形態1と同様にペーストの吸引・吐出
が行われる。 【0043】次にプランジャ35A,35Bを昇降させ
てペーストの吸入・吐出を行うプランジャ駆動機構につ
いて説明する。駆動ボックス66の上面にはスライドガ
イド67A,67Bが、また右側面にはスライドガイド
68が設けられている。スライドガイド67A,67B
にはシャフト55A,55Bが、スライドガイド68に
はシャフト64が挿通している。シャフト55A,55
Bの下端部には押当部材54A,54Bがそれぞれ結合
されており、シャフト部材55A,55Bの上部にはロ
ーラ部材56A,56Bが装着されている。 【0044】シャフト部材64の左端部はプランジャ保
持部53に結合されており、右端部はカムアーム61に
装着されたカムフォロア63に当接している。そしてカ
ムアーム61の他端のカムフォロア62は上下方向に延
伸されたシャフト60の下端部に当接している。シャフ
ト60の上端部にはカムフォロア56Cが装着されてい
る。 【0045】ここで3個のカムフォロア56A,56
B,56Cにはそれぞれ共通のカムシャフトで回転駆動
されるカム部材57A,57B,58が押当しており、
これらのカム部材をモータ59で回転駆動することによ
り、以下の動作を同一駆動源により行わせることができ
る。すなわち、シャフト55A,55Bが下降すること
により、プランジャ35A,35Bがシリンダ室51a
内で下降する。そして実施の形態1と同様に、プランジ
ャ35A,35Bはコイルバネ36の付勢力により戻り
動作を行う。 【0046】またシャフト60が下降することにより水
平方向のシャフト64に動作が伝達され、これによりシ
リンダブロック51はポートブロック50上面に沿って
水平方向にスライドする。そしてこのスライド動作によ
り、シリンダ室51aの開口と供給ポート50a、吐出
ポート50bとの連通状態が変化する。 【0047】このスライド動作によるポートの切り換え
について図7、図8を参照して説明する。図7(a)
は、図8のタイミングチャートの(1)の状態を示して
いる。此の状態はプランジャ35Bが下降し、吐出が終
了した状態である。図7(b)は図8のタイミング
(2)、すなわちプランジャ35が定速度で下降し、プ
ランジャ35Bが定速度で上昇している状態であり、そ
れぞれのシリンダ室51aではペーストの吐出と吸引が
行われている。 【0048】次に図7(c)は、図8のタイミング
(4)の状態、すなわちプランジャ35Aの下降速度が
減速開始し、またプランジャ35Bの上昇速度が加速開
始するタイミング(3)から、プランジャ35Aが停止
しまたプランジャ35Bが定速に到達するタイミング
(4)までの間の状態を示している。このタイミング
(3)からタイミング(5)までの間では、開口50c
上に2つのシリンダ室51aが重なっており、2つのシ
リンダ室51aからの吐出がオーバーラップされた状態
となっている。 【0049】次に図7(d)は図8のタイミング(6)
の状態を示しており、タイミング(2)と反対にプラン
ジャ35Aは上昇してペースト7を吸引し、プランジャ
35Bは下降してペースト7を吐出している。そして上
記の動作を反復することにより、連続してペーストの吐
出が行われる。 【0050】このように本実施の形態2に示す構成で
は、実施の形態1と同様に吐出装置の変動のないペース
ト吐出が実現されるとともに、プランジャの上下動作や
ポート切り換え動作などの複数の動作を同一の駆動源に
よって駆動することにより、コンパクトでコスト効率に
優れたペースト吐出装置となっている。 【0051】 【発明の効果】本発明によれば、シリンダ室の内周面と
プランジャ外周面を密封する密封手段に接触式シールを
採用し、シリンダ室とプランジャとの摺動隙間をフィラ
ー成分の大きさに基づいて設定するようにしたので、摺
動隙間内でフィラー成分が残留固着することにより発生
する不具合がなく、従って、固着物の除去などの保守作
業を頻繁に行う必要がない。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態1のダイボンディング装置
の斜視図 【図2】本発明の実施の形態1のペースト吐出装置の断
面図 【図3】本発明の実施の形態1のペースト吐出装置の拡
大断面図 【図4】本発明の実施の形態1のペースト吐出装置の動
作説明図 【図5】本発明の実施の形態1のペースト吐出装置の動
作タイミングを示すタイミングチャート 【図6】本発明の実施の形態2のペースト吐出装置の断
面図 【図7】本発明の実施の形態2のペースト吐出装置の動
作説明図 【図8】本発明の実施の形態2のペースト吐出装置の動
作タイミングを示すタイミングチャート 【符号の説明】 3 チップ 6 リードフレーム 6a 塗布エリア 7 ペースト 16 ペースト吐出装置 18 塗布ノズル 30、50 ポートブロック 30a 供給ポート 30b 吐出ポート 31、51 シリンダブロック 32 シール部材 33、53 プランジャ保持部材 35 プランジャ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】粘性体と導電性のフィラー成分とを混合し
    た導電性ペーストを吐出する導電性ペーストの吐出装置
    であって、シリンダ室と、このシリンダ室に挿入された
    プランジャと、このプランジャを往復動させる駆動手段
    と、前記シリンダ室と連通し導電性ペーストが供給され
    る供給ポートおよび導電性ペーストを吐出する吐出ポー
    トと、前記シリンダ室の内周面と前記プランジャ外周面
    との隙間を密封する接触式の密封手段とを備え、且つ前
    記シリンダ室が形成されたシリンダブロックはポートブ
    ロックの上面に沿って密閉状態で水平方向に摺動自在で
    あり、この摺動により前記ポートブロックに形成された
    前記供給ポートまたは前記吐出ポートの何れかと連通す
    るようになっており、前記シリンダ室と前記プランジャ
    との摺動隙間は前記フィラー成分の大きさに基づいて設
    定されていることを特徴とする導電性ペーストの吐出装
    置。
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