JP4090803B2 - 樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂を滴下するのに適した樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置には、樹脂ポッティングにより封止されるものがある。例えば、図3に示す半導体発光装置101では、樹脂ケース102をインサート成形により各リード103と一体化して形成し、樹脂ケース102のすり鉢状凹部の内側で各リード103の一部を露出させ、このすり鉢状凹部にLEDチップ(図示せず)を収容し、LEDチップの各端子を導電性ペーストや金属ワイヤー等によりそれぞれのリード103に接続し、この後に樹脂104をすり鉢状凹部に滴下してポッティングし、この樹脂104を硬化させている。樹脂104としては、エポキシ系の熱硬化樹脂を用いることが多い。また、半導体発光装置101の用途に応じて、光の散乱材や蛍光材料を混入することもある。
【0003】
また、この様な製造工程では、図4(a)及び(b)に示す様に多数のリード103をフレーム105に接続したままの状態で、各半導体発光装置101を同時に製造しており、最後に各半導体発光装置101のリード103をフレーム105から切り離している。従って、ダイボンド装置、ワイヤボンド装置、及び樹脂吐出装置等は、このフレームの大きさに合わせて設計されている。
【0004】
フレームの大きさを共通化し、このフレームを用いて、各種の半導体装置を製造するので、半導体装置のサイズに応じて、1つのフレーム上の各半導体装置の個数が制限される。ただし、材料の利用効率を向上させるために、1つのフレーム上により多くの半導体装置を配置する。例えば、半導体装置のケースのサイズやリードの長さに応じて、各半導体装置の配列方向やピッチ等を適宜に設定して、1つのフレーム上により多くの半導体装置を配置する。図4(a)では、各半導体発光装置101を横2列で配置し、図4(b)では、各半導体発光装置101を横4列で配置している。
【0005】
一方、樹脂を滴下するための樹脂吐出装置としては、図5に示す様なものがある。この樹脂吐出装置では、樹脂容器201の内側にプランジャバレル202を回転自在に支持し、このプランジャバレル202の下側に吐出ニードル203を配置し、この吐出ニードル203を樹脂容器201の底から突出させている。また、プランジャバレル202のシリンダ内にプランジャ204を挿入し、このプランジャ204を駆動部205の駆動アーム206に接続している。駆動部205は、駆動アーム206を回転させることができ、これに伴ってプランジャバレル202及びプランジャ204も回転する。また、駆動部205は、駆動アーム206を上下に移動させることができ、これに伴ってプランジャ204もプランジャバレル202のシリンダ内で上下に移動する。
【0006】
ここで、樹脂容器201の液供給口201aから樹脂を供給して、樹脂を樹脂容器201内に貯める。このとき、樹脂容器201のドレイン201bから空気が抜けて、樹脂容器201内の気圧が調整される。この状態で、図6(a)に示す様に駆動部205によりプランジャバレル202のシリンダを吸入位置Pに回転移動させ、図6(b)に示す様に駆動部205によりプランジャ204を該シリンダ内で引き上げると、このシリンダに樹脂が吸入される。この後、図6(c)に示す様に駆動部205によりプランジャバレル202のシリンダを吐出ニードル203の位置に回転移動させ、図6(d)に示す様に駆動部205によりプランジャ204を該シリンダ内で押し下げると、このシリンダから吐出ニードル203を通じて樹脂が吐出され滴下される。
【0007】
図6(a)〜(d)に示すプランジャ204の回転移動とストロークを繰り返せば、吐出ニードル203から樹脂が逐次滴下される。
【0008】
この様な樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でXY方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下し、各半導体装置の凹部に樹脂をポッティングする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の樹脂吐出装置による樹脂ポッティングに要する時間をより短縮化して、半導体装置の生産性を向上させることが望まれている。
【0010】
仮に、複数の樹脂吐出装置をフレーム上の複数の半導体装置に対向配置し、各樹脂吐出装置により樹脂を各半導体装置の凹部に滴下すれば、樹脂ポッティングに要する時間を大幅に短縮することができる。ところが、先に述べた様にフレームの大きさを共通化し、各種の半導体装置に応じて、フレーム上の各半導体装置の配列を変更するので、この配列の度に、各樹脂吐出装置の配置を変更する必要が生じる。
【0011】
従って、1台の樹脂吐出装置をフレーム上でXY方向に移動させつつ、樹脂吐出装置からフレーム上の各半導体装置へと樹脂を順次滴下することが望ましく、樹脂吐出装置からの樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させることが必要になる。しかしながら、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させるために、プランジャのストローク速度を上昇させると、樹脂吐出量が不安定になるという問題点があった。
【0012】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、樹脂吐出量を一定に保つことが可能な樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂が貯められる樹脂容器と、樹脂容器の内側に固定配置されたバレル支持体と、バレル支持体上で回転自在に支持されたプランジャバレルと、プランジャバレルのシリンダに挿入されたプランジャと、樹脂容器の底から突出した吐出ニードルとを備え、樹脂の吸入孔と吐出ニードルに通じる吐出孔とをバレル支持体に設け、プランジャバレルの回転に伴い、プランジャバレルのシリンダがバレル支持体の吐出孔及び吸入孔に重なるようにし、プランジャバレルを回転させて、プランジャバレルのシリンダをバレル支持体の吸入孔に重ねてから、シリンダのプランジャを引き上げることにより樹脂容器内の樹脂をバレル支持体の吸入孔を介してシリンダに吸入し、この後にプランジャバレルを回転させて、プランジャバレルのシリンダをバレル支持体の吐出孔に重ねてから、プランジャを押し下げることによりシリンダから樹脂をバレル支持体の吐出孔及び吐出ニードルを通じて吐出し滴下する樹脂吐出装置において、シリンダから吐出ニードルまでの樹脂の流路の内径を均一にしている。
【0014】
この様な構成の本発明によれば、シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしている。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れる。これにより、シリンダ内のプランジャのストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【0015】
また、本発明においては、プランジャを押し引きするための駆動部と、プランジャと駆動部間に介在する弾性体とを備え、弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定されている。
【0016】
ここでは、駆動部の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部を弾性体を介してプランジャに接続している。この弾性体の弾性係数が小さい程、つまり弾性体が柔らかい程、その吸収効果が向上するものの、その一方では弾性体の伸縮によりプランジャのストロークが吸収されてしまい、ニードルからの樹脂吐出量が不足する。このため、弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定される。
【0017】
更に、本発明においては、ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形している。
【0018】
この様にニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形すると、ニードルから滴下される樹脂の切れが良く、ニードル先端に樹脂が残ることはない。
【0019】
次に、本発明の半導体装置の製造装置は、本発明の樹脂吐出装置と、樹脂吐出装置をXY方向に移動自在に支持して移動させる移動手段とを備え、移動手段により樹脂吐出装置をXY方向に移動しつつ、樹脂吐出装置から半導体装置へと樹脂を吐出している。
【0020】
先に述べた様に本発明の樹脂吐出装置は、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことができる。このため、この樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でXY方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下しすれば、各半導体装置のへの樹脂の滴下を高速で行なうことが可能になる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0022】
図1は、本発明の樹脂吐出装置の一実施形態を示す図である。本実施形態の樹脂吐出装置では、樹脂容器11の内側にバレル支持体12を固定配置し、プランジャバレル13をバレル支持体12上に回転自在に支持し、吐出ニードル14をバレル支持体12の吐出孔12aの下側に設け、この吐出ニードル14を樹脂容器11の底板から突出させている。
【0023】
また、プランジャバレル13のシリンダ13a内にプランジャ15を挿入している。シリンダ13aには、Oリング16を設けており、このOリング16によりシリンダ13aとプランジャ15間をシールしている。また、Oリング16として、毎分300回〜600回上下移動するプランジャ15との摩擦に耐え得るフッ素ゴム製のものを適用している。
【0024】
プランジャ15は、駆動部17の駆動アーム18に接続されている。駆動部17は、駆動アーム18を回転させることができ、これに伴ってプランジャ15及びプランジャバレル13も回転する。また、駆動部17は、駆動アーム18を上下に移動させることができ、これに伴ってプランジャ15もプランジャ13のシリンダ13a内で上下移動する。
【0025】
ここで、樹脂容器11の液供給口11aから樹脂を供給して、樹脂を樹脂容器11内に貯める。このとき、樹脂容器11のドレイン11bから空気が抜けて、樹脂容器11内の気圧が調整される。この状態で、駆動部17によりプランジャバレル13を回転移動させて、プランジャバレル13のシリンダ13aをバレル支持体12の吸入孔12bに重ね合わせる。そして、駆動部17によりプランジャ15をシリンダ13a内で引き上げ、樹脂を吸入孔12bを通じてシリンダ13aへと吸入させる。この後、駆動部17によりプランジャ13を回転移動させて、プランジャバレル13のシリンダ13aをバレル支持体12の吐出孔12aに重ね合わせ、駆動部17によりプランジャ15をシリンダ13a内で押し下げて、このシリンダ13aから吐出孔12a及び吐出ニードル14を通じて樹脂を吐出し滴下する。
【0026】
この様なプランジャ15の回転移動とストロークを交互に繰り返せば、吐出ニードル14から樹脂が逐次滴下される。
【0027】
さて、本実施形態の樹脂吐出装置では、プランジャバレル13のシリンダ13aの内径r1、バレル支持体12の吐出孔12aの内径r2、及び吐出ニードル14の内径r3を等しくしている。このため、シリンダ13aから吐出孔12aを通じて吐出ニードル14へと樹脂が速やかに流れる。これにより、プランジャ15のストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、吐出ニードル14からの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【0028】
プランジャ15のストローク1回当たりの樹脂吐出量は、シリンダ13aの内径r1とプランジャ15のストロークにより定まり、プランジャ15のストロークを変更することにより調整され、例えば1〜10μl程度に調整される。また、この樹脂吐出量を多くするためにシリンダ13aの内径r1を広くする傾向にある。ここでは、プランジャ15のストロークを0.5mm〜5mmの範囲で変更し、またシリンダ13aの内径r1を1.6mmとしている。
【0029】
これに対して従来の樹脂吐出装置では、シリンダの内径を広げた上、ニードル先端を半導体装置の小さな凹部(径が2mm〜4mm程度)まで下降させることから、ニードルの内径を狭くしており、内径を広げたシリンダと内径を狭くしたニードル間に段差を生じていた。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れず、シリンダ内のプランジャの移動速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させると、シリンダとニードル間の段差の部位で空気等が貯まって、ニードルからの樹脂吐出量が不安定になった。
【0030】
また、本実施形態の樹脂吐出装置では、駆動部17の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部17と駆動アーム18間、もしくは駆動アーム18とプランジャ15間にバネ等の弾性体(図示せず)を介在させている。この弾性体の弾性係数kが小さい程、つまり弾性体が柔らかい程、その吸収効果が向上する。ただし、弾性体が柔らかい程、弾性体の伸縮によりプランジャ15のストロークが吸収されてしまい、吐出ニードル14からの樹脂吐出量が不足する。
【0031】
図2のグラフは、プランジャ15のストローク速度に対する樹脂吐出量の特性曲線Aを示すグラフであり、弾性体の弾性係数kを任意の値に設定したときの樹脂吐出量の特性を示している。尚、弾性体の弾性係数kが如何なる値であっても、特性曲線Aの形状が略変わらず、ストローク速度及び樹脂吐出量のスケールのみが変わる。
【0032】
このグラフから明らかな様に特性曲線Aが平坦な領域でプランジャ15のストローク速度を設定すれば、樹脂吐出量が安定する。そこで、まず必要なプランジャ15のストローク速度を設定し、このストローク速度近傍が特性曲線Aの平坦な領域に入るという条件、つまりこのストローク速度近傍で樹脂吐出量が安定するという条件のもとで、可能な限り小さな弾性係数kの弾性体を選択して設定すれば良い。
【0033】
更に、本実施形態の樹脂吐出装置では、吐出ニードル14先端の内周縁14aにRを持たせ、この内周縁14aを滑らかな曲面に成形している。これにより、吐出ニードル14から滴下される樹脂の切れが良くなり、吐出ニードル14先端に樹脂が残ることがなくなる。このため、吐出ニードル14を半導体装置から離間させた状態で、吐出ニードル14から半導体装置の凹部へと樹脂を滴下することが可能になる。
【0034】
本実施形態の樹脂吐出装置を半導体装置の製造装置に適用する場合は、樹脂容器11の底板を該樹脂吐出装置の基準位置にして、吐出ニードル14をフレーム上に配置された各半導体装置の凹部よりも2mm程度高い位置に支持した上で、この樹脂吐出装置をフレーム上でXY方向に移動させつつ、この樹脂吐出装置から各半導体装置の凹部へと樹脂を順次滴下する。これにより、滴下された樹脂液が飛び散らず、樹脂ポッティングが良好に行なわれる。また、XY方向の移動制御の内容を変更すれば、フレーム上の各半導体装置の多様な配列に対処することができるので、多品種の半導体装置の生産に好適である。
【0035】
これに対して従来の樹脂吐出装置では、ニードル先端での樹脂切れが悪いため、先に述べた様にニードル先端を半導体装置の小さな凹部まで下降させて、樹脂ポッティングを行ない、この後にニードル先端を引き上げて、ニードル先端に樹脂が残ることを防止し、樹脂吐出量を安定化させていた。しかしながら、この場合は、樹脂吐出装置をフレーム上でXY方向に移動させるだけではなく、半導体装置毎に、樹脂吐出装置をZ方向に往復移動させねばならず、このために樹脂吐出装置の移動時間が長くなった。しかも、ニードルからの樹脂吐出量を安定化させるには、樹脂滴下の繰り返し速度を低く抑える必要があり、半導体装置の生産性の向上を望めなかった。
【0036】
本実施形態の樹脂吐出装置では、吐出ニードル14を一定高さに支持した上で、この樹脂吐出装置をフレーム上でXY方向に移動させるので、この樹脂吐出装置をZ方向に移動させる必要がなく、樹脂吐出装置の移動時間を短縮化することができる。しかも、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、吐出ニードル14からの樹脂吐出量を一定に保つことができるので、半導体装置の生産性の向上を図ることができる。
【0037】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、樹脂吐出量、プランジャのストローク、ストローク回数、吐出ニードルの内径等を適宜に変更しても構わない。
【0038】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の樹脂吐出装置によれば、シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしている。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れる。これにより、シリンダ内のプランジャのストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【0039】
また、駆動部の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部を弾性体を介してプランジャに接続している。そして、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で、弾性体の弾性係数を設定している。
【0040】
更に、ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形しているので、ニードルから滴下される樹脂の切れが良く、ニードル先端に樹脂が残ることはない。
【0041】
また、本発明の製造装置によれば、本発明の樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でXY方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下しているので、各半導体装置のへの樹脂の滴下を高速で行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂吐出装置の一実施形態を示す図である。
【図2】図1の装置におけるプランジャのストローク速度に対する樹脂吐出量の特性曲線を示すグラフである。
【図3】半導体発光装置を例示する斜視図である。
【図4】(a)及び(b)は、フレーム上の各半導体発光装置の配列をそれぞれ例示する図である。
【図5】従来の樹脂吐出装置を例示する図である。
【図6】(a)〜(d)は、図5の装置による樹脂の吐出過程を示す図である。
【符号の説明】
11 樹脂容器
12 バレル支持体
13 プランジャバレル
14 吐出ニードル
15 プランジャ
16 Oリング
17 駆動部
18 駆動アーム
Claims (4)
- 樹脂が貯められる樹脂容器と、樹脂容器の内側に固定配置されたバレル支持体と、バレル支持体上で回転自在に支持されたプランジャバレルと、プランジャバレルのシリンダに挿入されたプランジャと、樹脂容器の底から突出した吐出ニードルとを備え、樹脂の吸入孔と吐出ニードルに通じる吐出孔とをバレル支持体に設け、プランジャバレルの回転に伴い、プランジャバレルのシリンダがバレル支持体の吐出孔及び吸入孔に重なるようにし、プランジャバレルを回転させて、プランジャバレルのシリンダをバレル支持体の吸入孔に重ねてから、シリンダのプランジャを引き上げることにより樹脂容器内の樹脂をバレル支持体の吸入孔を介してシリンダに吸入し、この後にプランジャバレルを回転させて、プランジャバレルのシリンダをバレル支持体の吐出孔に重ねてから、プランジャを押し下げることによりシリンダから樹脂をバレル支持体の吐出孔及び吐出ニードルを通じて吐出し滴下する樹脂吐出装置において、
シリンダから吐出ニードルまでの樹脂の流路の内径を均一にしたことを特徴とする樹脂吐出装置。 - プランジャを押し引きするための駆動部と、プランジャと駆動部間に介在する弾性体とを備え、
弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定されることを特徴とする請求項1に記載の樹脂吐出装置。 - ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形したことを特徴とする請求項1に記載の樹脂吐出装置。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の樹脂吐出装置と、
樹脂吐出装置をXY方向に移動自在に支持して移動させる移動手段とを備え、
移動手段により樹脂吐出装置をXY方向に移動しつつ、樹脂吐出装置から半導体装置へと樹脂を吐出することを特徴とする半導体装置の製造装置。
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