JP3714198B2 - ペースト吐出装置 - Google Patents

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粘性体とフィラー成分とを混合したスラリー状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。
【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たスラリー状で供給される。
【０００４】
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。そしてプランジャの往復動による吐出は間欠的にしか行えないことから、吐出を間断なく行って高能率のペースト塗布を行う必用がある場合には、一般に複数のプランジャを備えた多連プランジャ型のペースト吐出装置が用いられる。
【０００５】
このような多連プランジャ型のペースト吐出装置は、それぞれのプランジャから順次吐出されるペーストを１つの固定された吐出ポートから吐出させる必要があることから、ポート切り替え機能を備えている。一般にこのポート切換に際しては、プランジャ孔が設けられたシリンダブロックの開孔面を吐出ポートが設けられたヘッドブロックに対して摺接させ、各プランジャの開孔部を吐出ポートに順次連通させるようにしている。この方式においては、シリンダブロックの開孔面とヘッドブロックの摺接面は２つの部材の間からのペーストの漏出を防止するシール面として機能する。このため、この摺接面は隙間が生じないように部品加工において高精度の面仕上げを行い、動作時には所定の面圧を加える機構を用いるなどのペースト漏出防止措置を講じている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性ペーストは銀粉などのフィラー成分や固形粒子を多量に含んだスラリー状であることから、従来のペースト吐出装置では、上記シール面の摺動隙間に挟まれた固形粒子が摺動面に付着しやすく、シール面の密着性が阻害されてペーストの過剰な漏出が生じるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、シール面からのペーストの過剰な漏出を防止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。
【０００８】
【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、粘性体とフィラー成分とを混合したスラリー状のペーストを吐出するペースト吐出装置であって、回転駆動手段によって回転軸廻りに回転しこの回転軸と直交する摺動面を介して固定されたシール部材のシール面と摺接するシリンダブロックと、このシリンダブロックの回転軸方向に設けられ前記摺動面の回転軸心を中心とする同一円周上の等配位置に開孔した開孔部を有する複数のシリンダ孔と、それぞれのシリンダ孔に挿入されたプランジャと、このプランジャを前記シリンダブロックの回転と同期して往復動させる駆動手段と、前記シール面に設けられ前記シリンダブロックの所定回転位置において前記シリンダ孔の開孔部と連通する第１の連通ポート及び第２の連通ポートと、前記シール部材を介して第１の連通ポート及び第２の連通ポートとそれぞれ連通する第１の外部ポート及び第２の外部ポートとを備え、前記摺動面に、前記シール面に付着したペーストを掻き取る掻き取り溝であって、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの前記回転軸心に関する最遠点よりも外側に凹状に形成された外側溝と、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの前記回転軸心に関する最近点よりも内側に凹状に形成された内側溝と、前記各開孔部の周囲に前記内側溝の回転軸心に関する最近点よりも内側の範囲と前記外側溝の回転軸心に関する最遠点よりも外側の範囲とを含んで凹状に形成された中間溝とが設けられている。
【０００９】
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、前記シリンダブロックの材質の硬度が前記シール部材の材質の硬度よりも高く、前記外側溝、内側溝、中間溝はシリンダブロック側の摺動面に形成されている。
【００１０】
請求項３記載のペースト吐出装置は、請求項２記載のペースト吐出装置であって、前記シール部材が、樹脂で形成されている。
【００１１】
本発明によれば、シール部材と摺接するシリンダブロックの摺動面に、シール部材のシール面に付着したペーストを掻き取る掻き取り溝を、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの配置に応じた位置に、かつシール面の全範囲をカバーするように複数配置することにより、シール面の付着物を常に除去して密着性を確保し、シール面からのペーストの漏出を防止することができる。
【００１２】
【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断面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの斜視図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの摺動面を示す図、図４（ａ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のシールディスクの斜視図、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のシールディスクのシール面を示す図、図５は本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの掻き取り溝とシールディスクの連通ポートとの位置関係を示す図、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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１６ａ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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は外筒部２１にモータ２２によって駆動される軸型の多連プランジャポンプを内蔵した構成となっている。モータ２２の回転軸２３には、円筒状の回転体２８が結合されている。回転体２８は軸受け２９に軸支されて回転自在となっており、回転体２８の内径部２８ａには、プランジャホルダ３１が装着されている。プランジャホルダ３１は回転体２８に対して回転軸方向の摺動が許容され、かつ回転体２８からの回転が伝達される。
【００２０】
プランジャホルダ３１の先端部には、アルミナなどの硬質のセラミックより成るプランジャディスク３２が固着されている。プランジャホルダ３１とプランジャディスク３２には、それぞれ複数のシリンダ孔３１ｂ，３２ｂが回転軸方向に連通して設けられており、シリンダ孔３１ｂ，３２ｂには、プランジャ２６が挿通している。プランジャホルダ３１とプランジャディスク３２は、複数のシリンダ孔が設けられたシリンダブロックを構成する。
【００２１】
それぞれのプランジャ２６の上側の端部は、回転体２８の基部に設けられた開口部２８ｂを介して上方へ突出した連結端部２６ｂとなっており、プランジャ２６はフランジ部２６ａとプランジャホルダ３１との間に介装されたスプリング２７によって上方に付勢されている。連結端部２６ｂにはカムフォロア２５が装着されており、カムフォロア２５は外筒部２１に固着された円筒カム２４に当接している。
【００２２】
モータ２２によって回転体２８を回転駆動させることにより、プランジャホルダ３１、プランジャディスク３２が回転し、これによりプランジャ２６はプランジャホルダ３１、プランジャディスク３２とともに回転軸廻りに回転する。この回転に伴い、それぞれのプランジャ２６は、プランジャホルダ３１、プランジャディスク３２の回転に同期して、円筒カム２４のカム形状に追従した軸方向の往復動を行う。モータ２２および円筒カム２４は、プランジャ２６をシリンダブロックの回転と同期して往復動させる駆動手段となっている。円筒カム２４のカム形状は、３つのプランジャ２６を所定順序・タイミングで往復動させるような形状となっており、これにより後述するペーストの吸入・吐出動作が連続して行われる。
【００２３】
プランジャディスク３２は、外筒部２１に固定されたシールディスク３３のシール面３３ａに回転軸と直交する摺動面３２ａを介して摺接しており、シリンダ孔３２ｂはこの摺動面３２ａに開孔している。図３（ｂ）に示すように、シリンダ孔３２ｂが摺動面３２ａに開孔した開孔部は、回転軸心Ｏを中心とする半径ｒの同一円周上の３等配位置に配置されている。
【００２４】
シールディスク３３について説明する。シールディスク３３は上述のようにプランジャディスク３２に摺接するシール面３３ａを備えており、プランジャディスク３２の材質の硬度がシールディスク３３の材質の硬度よりも高くなるように高分子材料などの樹脂で製作されている。図４（ａ）に示すように、シールディスク３３には上記開孔部の回転軸心Ｏを中心とする半径ｒの同一円周上の２等配位置に貫通孔３４ａ，３４ｂが設けられている。シール面３３ａには、貫通孔３４ａ，３４ｂとそれぞれ連通した２つの溝状の凹部３３ｂ，３３ｃが形成されている。図４（ｂ）に示すように、凹部３３ｂ，３３ｃは、回転軸心Ｏを中心とする内径ｅ、外径ｆの２つの円弧に挟まれた範囲に形成されており、２つの非連通部ｇによって隔てられて対称に配置されている。
【００２５】
プランジャディスク３２の摺動面３２ａがシールディスク３３のシール面３３ａに摺接した状態でプランジャディスク３２が回転すると、プランジャディスク３２の所定回転位置において、凹部３３ｂ，３３ｃはシリンダ孔３２ｂの開孔部と連通する。したがって、凹部３３ｂ，３３ｃは、シール面３３ａに設けられシリンダブロックの所定回転位置においてシリンダ孔３２ｂの開孔部と連通する第１の連通ポート及び第２の連通ポートとなっている。
【００２６】
図２において、プランジャホルダ３１には径方向に突出した鍔部３１ａが設けられており、鍔部３１ａと回転体２８の端面との間には皿バネ３０が装着されている。皿バネ３０は、プランジャホルダ３１を下方に押圧することによりプランジャディスク３２の摺動面３２ａをシールディスク３３のシール面３３ａに対して所定面圧で押圧する。この面圧により、摺動面３２ａとシール面３３ａとの密着が確保される。
【００２７】
シールディスク３３の貫通孔３４ａ，３４ｂは、外筒部２１の端面に設けられた第１の外部ポート３５ａ、第２の外部ポート３５ｂにそれぞれ連通している。第１の外部ポート３５ａは、チューブ２０を介してシリンジ１９（図１）と接続されており、第２の外部ポート３５ｂはチューブ１７を介して塗布ノズル１８（図１）と接続されている。
【００２８】
貫通孔３４ａが凹部３３ｂを介してシリンダ孔３２ｂと連通した状態において、プランジャ２６が引き込み方向（図２において上方）へ移動することにより、シリンダ孔３２ｂ内にはシリンジ１９に貯溜されていたペーストがチューブ２０を介して供給される。第１の外部ポート３５ａは、シリンジ１９から供給されるペーストを導入する供給ポートとなっている。
【００２９】
そしてペーストを吸入したシリンダ孔３２ｂが凹部３３ｃを介して貫通孔３４ｂと連通した状態においてプランジャ２６が押し出し方向（図２において下方）に移動することにより、シリンダ孔３２ｂ内のペーストが第２の外部ポート３５ｂから吐出される。第２の外部ポート３５ｂは、ペーストを外部に吐出する吐出ポートとなっている。
【００３０】
次に、プランジャディスク３２の摺動面に設けられた掻き取り溝について説明する。この掻き取り溝は、プランジャディスク３２がシールディスク３３に対して回転することによりペーストの吸入・吐出を行うポンピング動作時において、シール面３３ａに付着するペースト中の粒子成分を掻き取ることにより、プランジャディスク３２とシールディスク３３との摺接面からのペーストの過剰な漏出を防止することを目的として設けられるものである。
【００３１】
図３に示すように、プランジャディスク３２の摺動面３２ａには、３種類の掻き取り溝（外側溝３２ｃ、内側溝３２ｄ、中間溝３２ｅ）が凹状に形成されている。外側溝３２ｃは、外周部の１８０度対向位置に設けられ、回転軸心Ｏからの最近点が半径ｂの円周上に位置する形状となっている。内側溝３２ｄは、回転軸心Ｏを中心として３方向に放射形状に設けられ、最遠点は半径ａの円周上に位置している。また中間溝３２ｅは、３つのシリンダ孔３２ｂの開孔部周縁に設けられ、回転軸心Ｏからの最近点および最遠点は、それぞれ半径ｃ、半径ｄの円周上に位置している。
【００３２】
次に、これらの掻き取り溝と、シール面３３ａに設けられた凹部３３ｂ，３３ｃとの位置関係について説明する。図５（ａ）は、シール面３３ａの凹部３３ｂ、３３ｃの位置を摺動面３２ａに重ね合わせた状態を示している。この状態においては、図５（ｂ）に示すように、内側溝３２ｄの最遠点を示す半径ａは、凹部３３ｂ，３３ｃの最近点を示す半径ｅよりも小さくなるよう、また外側溝３２ｃの最近点を示す半径ｂは、凹部３３ｂ，３３ｃの最遠点を示す半径ｆよりも大きくなるように設定されている。これにより、摺動面３２ａとシール面３３ａとが回転状態で摺接する際に、外側溝３２ｃ、内側溝３２ｄが凹部３３ｂ，３３ｃと重ならず、掻き取り溝を介してペーストが漏出することがない。
【００３３】
図５（ｃ）は、３種類の掻き取り溝相互の位置関係を示している。中間溝３２ｅは、その最遠点の半径ｄが外側溝３２ｃの最近点の半径ｂよりも大きく、かつその最近点の半径ｃが、内側溝３２ｄの最遠点の半径ａよりも小さくなるような形状に設定されている。すなわち中間溝３２ｅは、内側溝３２ｄの回転軸心Ｏに関する最近点よりも内側の範囲と外側溝３２ｃの回転軸心に関する最遠点よりも外側の範囲とを含んで形成されている。
【００３４】
このような位置・形状が異なる３種類の掻き取り溝（外側溝３２ｃ、内側溝３２ｄ、中間溝３２ｅ）を配置することにより、プランジャディスク３２の回転によってシール面３３ａの全ての範囲にいずれかの掻き取り溝が必ず摺接し、シール面３３ａに付着した粒子成分を掻き取り溝のエッジによって掻き取り溝内に掻き取ることができる。掻き取られたペーストは、それぞれの掻き取り溝から外部に排出される。このとき、プランジャディスク３２の材質は、シールディスク３３の材質（樹脂）よりも硬度が高いセラミックであることから、掻き取り溝のエッジが摩耗することがなく、良好な掻き取り機能を確保することができるようになっている。
【００３５】
次に図６を参照して、ペースト吐出装置１６によるペーストの吸引、吐出動作時における凹部３３ｂ，３３ｃと、シリンダ孔３２ｂとの位置関係について説明する。本実施の形態では、３つのプランジャ２６を、連通ポートである凹部３３ｂ，３３ｃを介して２つの外部ポート３５ａ，３５ｂに交互に連通させるポート切り換えにより、ペーストの吐出を連続して行うようにしている。
【００３６】
図６（ａ）は、３つのシリンダ孔３２ｂ−Ａ、３２ｂ−Ｂ、３２ｂ−Ｃが矢印方向へ回転移動する過程において、シリンダ孔３２ｂ−Ａが貫通孔３４ａの位置と一致し、シリンダ孔３２ｂ−Ａへのペーストの供給が行われている状態を示している。このとき、シリンダ孔３２ｂ−Ｃはペーストの吐出を終えて凹部３３ｃから外れるタイミングにあり、シリンダ孔３２ｂ−Ｂが凹部３３ｃの端部に到達して新たにペーストの吐出を開始するタイミングを示している。そして図６（ａ）から図６（ｂ）までの間に、シリンダ孔３２ｂ−Ａへのペーストの供給、シリンダ孔３２ｂ−Ｂからのペーストの吐出が継続して行われる。
【００３７】
この後、図６（ｃ）のタイミングにおいて、シリンダ孔３２ｂ−Ａは凹部３３ｃの端部に到達して新たにペーストの吐出を開始する。このとき、シリンダ孔３２ｂ−Ｂは凹部３３ｃからはずれペーストの吐出を終了する。このように、３つのシリンダ孔３２ｂのうち、いずれかが常にペーストを吐出する状態にあり、これにより第２の外部ポート３５ｂ（吐出ポート）からは間断なくペーストが吐出される。
【００３８】
このペースト吐出動作において、前述のようにプランジャディスク３２の摺動面３２ａにはシール面３３ａに付着した粒子成分を除去する掻き取り溝が設けられていることから、付着物によって摺動面３２ａとシール面３３ａとの密着が損なわれることがなく、摺接面からのペーストの漏出が防止される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、シール部材と摺接するシリンダブロックの摺動面に、シール部材のシール面に付着したペーストを掻き取る掻き取り溝を、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの配置に応じた位置に、かつシール面の全範囲をカバーするように複数配置したので、シール面の付着物を常に除去して密着性を確保しシール面からのペーストの過剰な漏出を防止することができる。
【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断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの摺動面を示す図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のシールディスクの斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のシールディスクのシール面を示す図
【図５】本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のプランジャディスクの掻き取り溝とシールディスクの連通ポートとの位置関係を示す図
【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
【符号の説明】
１６ ペースト吐出装置
２２ モータ
２６ プランジャ
２８ 回転体
３２ プランジャディスク
３２ａ 摺動面
３２ｂ シリンダ孔
３２ｃ 外側溝
３２ｄ 内側溝
３２ｅ 中間溝
３３ シールディスク
３３ａ シール面
３３ｂ、３３ｃ 凹部
３５ａ 第１の外部ポート
３５ｂ 第２の外部ポート

Claims (3)

1. 粘性体とフィラー成分とを混合したスラリー状のペーストを吐出するペースト吐出装置であって、回転駆動手段によって回転軸廻りに回転しこの回転軸と直交する摺動面を介して固定されたシール部材のシール面と摺接するシリンダブロックと、このシリンダブロックの回転軸方向に設けられ前記摺動面の回転軸心を中心とする同一円周上の等配位置に開孔した開孔部を有する複数のシリンダ孔と、それぞれのシリンダ孔に挿入されたプランジャと、このプランジャを前記シリンダブロックの回転と同期して往復動させる駆動手段と、前記シール面に設けられ前記シリンダブロックの所定回転位置において前記シリンダ孔の開孔部と連通する第１の連通ポート及び第２の連通ポートと、前記シール部材を介して第１の連通ポート及び第２の連通ポートとそれぞれ連通する第１の外部ポート及び第２の外部ポートとを備え、前記摺動面に、前記シール面に付着したペーストを掻き取る掻き取り溝であって、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの前記回転軸心に関する最遠点よりも外側に凹状に形成された外側溝と、第１の連通ポート及び第２の連通ポートの前記回転軸心に関する最近点よりも内側に凹状に形成された内側溝と、前記各開孔部の周囲に前記内側溝の回転軸心に関する最近点よりも内側の範囲と前記外側溝の回転軸心に関する最遠点よりも外側の範囲とを含んで凹状に形成された中間溝とが設けられていることを特徴とするペースト吐出装置。
2. 前記シリンダブロックの材質の硬度が前記シール部材の材質の硬度よりも高く、前記外側溝、内側溝、中間溝はシリンダブロック側の摺動面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のペースト吐出装置。
3. 前記シール部材が、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項２記載のペースト吐出装置。

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