JP3855797B2 - 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要がある場合には、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押しつけて摺接させ、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シリンダブロックをヘッドブロックに対して押しつけて回転摺動部分のシールを行う方式では、銀粉などのフィラー成分がシール面に堆積することによって摺接面に隙間が生じやすく、シール面の密着性が阻害されてペーストの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を中心とする外周状の摺動面を有するシリンダブロックと、この摺動面と摺接する内周状のシール面が設けられた固定シール部材と、前記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中間高さ位置に設けられた切り欠き状の開孔部と連通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、前記固定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た。
【０００９】
本発明によれば、シリンダブロックと固定シール部材との摺接面を、シリンダブロックとともに回転する外周状の摺動面と、この摺動面が嵌合する内周状のシール面とで構成することにより、摺接面の隙間を常に一定に保って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。
【００１０】
【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ブロックの斜視図、図３（ｂ）、（ｃ）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ブロックの断面図、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リングの斜視図、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リングの断面図、図５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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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ブロック３２が結合されている。プランジャブロック３２はフランジ部３２ａが設けられた略円柱状の部材であり（図３（ａ）参照）、フランジ部３２ａ側をプランジャホルダ３１に当接させてボルト（図示省略）により締結され、プランジャホルダ３１とともに回転する。
【００１９】
プランジャホルダ３１とプランジャブロック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とプランジャブロック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。プランジャブロック３２の外周は、後述する固定シール部材であるシールリング３３内面のシール面３３ｃが摺接する摺動面３２ｃとなっている。
【００２０】
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。
【００２１】
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，プランジャブロック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，プランジャブロック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，プランジャブロック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。
【００２２】
次に図３を参照して、プランジャブロック３２の構造について説明する。図３（ａ）に示すように、プランジャブロック３２はプランジャホルダ３１との当接側にフランジ部３２ａが設けられた形状となっており、外周面はシールリング３３のシール面３３ｃに摺接する摺動面３２ｃとなっている。摺動面３２ｃの端部には、シール面３３ｃとの摺動状態において摺動面３２ｃとシール面３３ｃと外部とを密封するシール部材３６が装着されている。
【００２３】
図３（ｂ）、（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面、Ａ−Ａ断面をそれぞれ示している。図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、プランジャブロック３２には回転軸方向にシリンダ孔３２ｂが３等配位置に設けられている。それぞれのシリンダ孔３２ｂは、摺動面３２ｃの中間高さ位置に設けられた切り欠き状の開孔部３２ｄに連通している。
【００２４】
次に図４を参照して固定シール部材であるシールリング３３について説明する。シールリング３３は外周がテーパ形状となった円筒リング状の部材であり、内周面は前述のようにプランジャブロック３２の摺動面３２ｃに摺接するシール面３３ｃとなっており、プランジャブロック３２の材質の硬度がシールリング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（ｂ）に示すように、シールリング３３には、２等配位置に貫通孔３３ａ，３３ｂが設けられている。貫通孔３３ａ，３３ｂの高さ位置は、シールリング３３がプランジャブロック３２に装着された状態において開孔部３２ｄの高さ位置に対応する位置となっており、プランジャブロック３２の摺動面３２ｃがシールリング３３のシール面３３ｃに摺接した状態でプランジャブロック３２が回転すると、プランジャブロック３２の所定回転位置において、貫通孔３３ａ，３３ｂはプランジャブロック３２の開孔部３２ｄと連通する。したがって貫通孔３３ａ，３３ｂは、シール面３３ｃ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と連通した開孔部３２ｄ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。
【００２５】
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、プランジャブロック３２のフランジ部３２ａをシールリング３３の上端部のスラスト受け面に対して所定面圧で押圧する。この面圧により、フランジ部３２ａの下面とシールリング３３のスラスト受け面との密着が確保される。
【００２６】
シールリング３３の貫通孔３３ａ，３３ｂは、外筒部２１に設けられた連通孔３４ａ，３４ｂを介して第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。
【００２７】
貫通孔３３ａが開孔部３２ｄ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。
【００２８】
そしてペーストを吸入したシリンダ孔３２ｂが開孔部３２ｄを介して貫通孔３３ｂ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。
【００２９】
次に図５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貫通孔３３ａ，３３ｂと、３つのシリンダ孔３２ｂ（３２ｂ−Ａ、３２ｂ−Ｂ、３２ｂ−Ｃ）との位置関係について説明する。本実施の形態では、これらのシリンダ孔３２ｂを連通ポートである貫通孔３３ａ，３３ｂ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。
【００３０】
図５（ａ）は、３つのシリンダ孔３２ｂ−Ａ、３２ｂ−Ｂ、３２ｂ−Ｃが矢印方向（本図では時計廻り方向）へ回転移動する過程において、ペーストを吸入したシリンダ孔３２ｂ−Ａと連通した開孔部３２ｄ−Ａがまだ吐出側の貫通孔３３ｂに到達しておらず、ペースト吐出が停留状態にある。そして図５（ｂ）に示すように、開孔部３２ｄ−Ａの先端部が貫通孔３３ｂに一致するタイミングから、貫通孔３３ｂを介してペースト吐出が開始され、図５（ｃ）に示すように開孔部３２ｄ−Ａの後端部が貫通孔３３ｂから外れるタイミングまでシリンダ孔３２ｂ−Ａからのペースト吐出が継続される。
【００３１】
そして図５（ｄ）に示すように、開孔部３２ｄ−Ａの先端部が貫通孔３３ａに到達した時点から、シリンダ孔３２ｂ−Ａへのペースト吸引が開始され、図５（ｅ）に示すように開孔部３２ｄ−Ａの後端部が貫通孔３３ａから外れた時点でペースト吸引が停止し、停留状態が開始される。すなわち、シリンダ孔３２ｂ−Ａは、プランジャブロック３２の回転に伴って、ペースト吸引−停留−ペースト吐出−停留の各動作を反復して行う。
【００３２】
そして３つのシリンダ孔３２ｂ−Ａ、３２ｂ−Ｂ、３２ｂ−Ｃが、それぞれ１２０度の位相ずれで上記動作を反復することにより、３つのシリンダ孔３２ｂ（３２ｂ−Ａ、３２ｂ−Ｂ、３２ｂ−Ｃ）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。
【００３３】
このペースト吐出動作において、プランジャブロック３２の摺動面３２ｃとシールリング３３のシール面３３ｃとの間の摺動隙間は、予め部品寸法によって正しく確保されたラジアル隙間であることから、常に安定したシール隙間に保たれる。従って、シール面を軸方向（スラスト方向）に設ける場合に発生するようなシール隙間の変動による不具合、すなわちシール面を介してペーストが過度に漏出したり、外部からの空気混入によってペーストの吐出挙動が不安定になる不具合が発生しない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダブロックと固定シール部材との摺接面を、シリンダブロックとともに回転する外周状の摺動面と、この摺動面が嵌合する内周状のシール面とで構成したので、摺接面の隙間を常に一定に保って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。
【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ブロックの斜視図
（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ブロックの断面図
（ｃ）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ブロックの断面図
【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リングの斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト吐出装置のシールリングの断面図
【図５】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
３１ プランジャホルダ
３２ プランジャブロック
３２ｃ 摺動面
３３ シールリング
３３ｃ シール面
３５ａ 第１の外部ポート
３５ｂ 第２の外部ポート

Claims (1)

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を中心とする外周状の摺動面を有するシリンダブロックと、この摺動面と摺接する内周状のシール面が設けられた固定シール部材と、前記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中間高さ位置に設けられた切り欠き状の開孔部と連通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、前記固定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たことを特徴とするペースト吐出装置。

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