JP5705661B2

JP5705661B2 - 液体定量吐出装置及び液体定量吐出方法

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Publication number: JP5705661B2
Application number: JP2011131637A
Authority: JP
Inventors: 和男田倉
Original assignee: 株式会社オーテックエレクトロニクス
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: JP2013004588A

Description

本発明は、半導体チップやバイオチップなどの製造工程において、コーティング液、レジスト液、接着剤、エポキシ樹脂等の液状樹脂等を塗布（吐出）するときに用いられる、液体定量吐出装置（ディスペンサー）及び液体定量吐出方法に関する。

半導体チップやバイオチップなどの電子部品の製造においては、電子部品の表面等に、接着剤、蛍光体、エポキシ樹脂等の液状樹脂などの液体を吐出させる工程がある。かかる工程において、吐出された液体の状態がその部品や部位によって異ならない、ということは電子部品の品質を確保する上で極めて重要なことであり、そのために液体の吐出量を一定にするという様々な技術が開発されている。

吐出量を一定とするための一つの方法として、吐出時間を調整することにより材料の吐出量を一定に保持する時間補正という、制御技術がある。この制御技術は、吐出ごとに正確に補正ができるという利点があるが、液体吐出時間（タクトタイム）が変化してしまい、自動化された生産ラインの中では必ずしも上手く使用できないという問題がある。

このような時間補正方式によるタクトタイムの変化という問題を解決するための一つの技術として、圧力補正方式がある。この制御方法は、残量が少なくなった際に吐出圧力を強くし、それにより吐出量を一定にするという方式である。吐出時間が増加する時間補正方式の欠点を補うものであり、微量の塗布が必要とされる分野でも応用が可能である。

また、特許文献１に記載のような定量吐出装置も知られている。この定量吐出装置は、シリンジに液体を充填し、係る液体をピストンにより押すことで、シリンジ内の液体を一定量吐出するように構成されている。液体の定量吐出のため、ピストンは、例えばステッピングモータとボールネジにより駆動される。液体の必要供給量に対応したステップ数だけステッピングモータを回転させることで、液体が吐出ノズルの先端から一定量吐出される。

特開平５−３４１８４号公報

しかし、このような時間補正方式、圧力補正方式、あるいは特許文献１に記載されるステッピングモータ方式のいずれの方式によっても、液体塗布の工程に起因すると思われる品質のバラツキの問題が、少なからず製造現場から指摘されている。

例えば、このところ急激に生産量が拡大している白色ＬＥＤ照明の分野においても、係る問題が指摘されている。特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のチップをパッケージを介してユニット基板に実装するＣＯＢ（Chip on Board）型のＬＥＤ照明分野において問題となっている。

ＣＯＢは、ＬＥＤのチップをＤＩＰ(Dual Inline Package)型やＳＯＰ（Small Outline Package）型のパッケージに加工することなく、直接カラエポ基板などにＬＥＤを取付け、回路パターと接続する実装技術である。かかるＣＯＢによる白色ＬＥＤ照明の製造工程においては白色を得るために、青色ＬＥＤと樹脂と混練である黄色蛍光体を、ＬＥＤ実装部に充填している。

この黄色蛍光体の充填量、あるいは充填後の黄色蛍光体の形状が、ユニット基板上に形成されているＬＥＤ実装部毎にばらついてしまうと、蛍光体の発色が異なり、その結果、色度がばらつき、品質が一定しないという問題がおこる。そのため、従来、製造現場においては、塗布する蛍光体の吐質量を上述した様々な方式を用いて極めて厳密に行っている。しかし、従来のいずれの方式を用いても色度のバラツキを安定させることができないとう課題がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、半ユニット基板に実装されている導体チップ、バイオチップ、ＬＥＤチップなどの電子部品の表面に、蛍光体、接着剤、エポキシ樹脂等の液状を吐出した際に生じるばらつきを少なくする液体定量吐出方法、及びその方法を用いた液体定量吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の凹部が形成された被処理基板を載置する載置台と、前記被処理基板を前記載置台に受け入れる際に、ＸＹ座標上で前記載置台を任意の角度θに回転させ、前記被処理基板の位置決めを行う位置決定手段と、前記凹部の各々のＸＹ座標値を検出し記憶する位置検出記憶手段と、前記凹部のＸＹ座標上で、所定の位置から所定量の液体を吐出させる液体定量吐出手段と、前記載置台を前記凹部のＸＹ座標上に移動させる移動制御手段とを備えた液体定量吐出装置において、
少なくとも前記凹部の内側の所定部位の基準点からの距離ｈを検出する変位検出手段を備えたことを特徴とする液体定量吐出装置。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体定量吐出装置であって、前記距離ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出手段の吐出口までの距離ｌが同じになるよう前記液体定量吐出手段の前記所定の位置を制御する吐出位置制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体定量吐出装置であって、前記所定部位が前記凹部内側の複数の部位を含むものであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の液体定量吐出装置であって、前記凹部の内側に半導体チップが形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の液体定量吐出装置であって、前記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、複数の凹部が形成された被処理基板を載置する載置台と、前記被処理基板を前記載置台に受け入れる際に、ＸＹ座標上で前記載置台を任意の角度θに回転させ前記被処理基板の位置決めを行う位置決定手段と、前記凹部の各々のＸＹ座標値を検出し記憶する位置検出記憶手段と、前記凹部のＸＹ座標上で、所定の位置から所定量の液体を吐出させる液体定量吐出手段と、前記載置台及び／又は前記液体定量吐出手段を、前記凹部のＸＹ座標上に移動させる移動制御手段とを備えた液体定量吐出装置において、
少なくとも前記凹部の内側の所定部位の基準点からの距離ｈを検出する変位検出手段を備えたことを特徴とする液体定量吐出装置。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体定量吐出装置であって、前記ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出手段の吐出口までの距離ｌが一定となるよう前記液体定量吐出手段の位置を制御する吐出位置制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の液体定量吐出装置であって、前記所定部位が前記凹部内側の複数の部位を含むことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６から８のいずれかに記載の液体定量吐出装置であって、前記凹部には半導体チップが形成されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の液体定量吐出装置であって、前記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、複数の凹部が形成された被処理基板を、載置台に載置し、位置決めを行い、前記凹部の各々のＸＹ座標値を逐次検出し、検出した前記ＸＹ座標値を各々記憶し、検出した前記ＸＹ座標値に基づいて、少なくとも前記被処理基板の凹部に所定の液体を所定量吐出する液体定量吐出部及び／又は前記載置台を移動させ、前記凹部のＸＹ座標値上で所定量の液体を、所定の位置から吐出させる液体定量吐出方法において、
前記凹部のそれぞれについて、凹部内側の所定部位の基準点からの距離ｈを測定し、
前記ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出部の吐出口までの距離ｌを一定に保持しながら、前記凹部に所定の液体を定量吐出することを特徴とする液体定量吐出方法。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の液体定量吐出方法であって、前記所定部位は、前記凹部内側の複数の部位を含むものであることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の液体定量吐出方法であって、前記凹部には半導体チップが形成されていることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、前請求項１１から１３のいずれかに記載の液体定量吐出方法であって、記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする。

本発明によれば、半ユニット基板に実装されている導体チップ、バイオチップ、ＬＥＤチップなどの電子部品の表面に、蛍光体、接着剤、エポキシ樹脂等の液状樹脂などの液体の吐出する際のばらつきを少なくする液体定量吐出方法、及びその方法を用いた液体定量吐出装置を提供することができる。

本発明の一実施例である液体定量吐出装置の概略構成を示した図である。被処理基板の一例を示した図である。

本発明の一実施例である液体定量吐出装置のブロック図である。

載置台上に載置された被処理基板に液体定量吐出部により液体を吐出する様子を示す斜視図である。図４のＩ−Ｉ断面図である。被処理基板のＬＥＤ凹部に液体定量吐出部から液体が吐出する様子を示した図である。

本発明の一実施例である液体定量吐出方法のフローチャートである。

以下に、本発明に基づく一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は本発明の一実施例である液体定量吐出装置１の概略構成を示した図である。また、図２は液体定量塗布装置１により液体を塗布する電子部品の基板（被処理基板）の外観等を示した図であり、図３は本発明の一実施例である液体定量吐出装置１のブロック図である。なお、この実施例における被処理基板は、ＬＥＤ用のＣＯＢであるが、これに限定されるものではない。図１、図２、図３を参照しながら、この液体定量吐出装置１について説明する。

液体定量吐出装置１は、被処理基板４０を載置する載置台２０、載置台２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に走行させる走行部４、走行部４が走行する走行台６、被処理基板４０に液体を塗布する位置（ＸＹ座標値）を検出するために被処理基板４０の画像を撮像するカメラ２、被処理基板４０の所定の部位の変位を検出する変位検出器３、液体を吐出する液体定量吐出器５を含んで構成されている。ここで、液体定量吐出器５は変位検出器３が測定した変位値に基づいて、液体を吐出する際の高さ（Ｚ軸方向の位置）を上下させる手段を備えている。

図２（ａ）に示す被処理基板４０は、上述したようにＬＥＤ用のＣＯＢである。図２（ａ）に示すように被処理基板４０は、外縁４１０、複数のＬＥＤ凹部４２０の集まりであるＬＥＤ照明エリア４００とから構成されている。ＬＥＤ凹部４２０の内側にはＬＥＤチップが設置され、係るＬＥＤに対してボンディング配線が行われる。また、凹部の内側には蛍光体や保護用の樹脂等の塗布が行われる。なお、外縁４１０は被処理基板を載置台２０に固定用のスペースでもある。
被処理基板４０は、図３のブロック図に示す被処理基板受入ユニット１７による制御命令に基づき、載置台２０に載置される。載置台２０に載置された被処理基板４０は、図３に示す走行ユニット１４の制御命令に従い、走行部４により走行台６上を搬送され、カメラ２の真下まで搬送される。ラインセンサーカメラであるカメラ２は、Ｙ軸方向のＬＥＤ凹部４２０を一括して撮影することは好ましい。しかし、複数のカメラによって行っても良い。また、カメラ２の撮影をより鮮明なものとするため、その近傍に被処理基板４０を照らす照明装置を設けることは好ましい。
カメラ２で撮像された情報は、図３に示すメモリ１３に一旦記憶された後、画像処理ユニット１７に送られ画像処理される。これにより、被処理基板４０のＬＥＤ凹部４２０の全ての３次元情報（平面位置（ｘ、ｙ）及び高さ位置ｚ）が得られ、そのＸＹ座標値はメモリ１３に蓄積される。なお、被処理基板４０の位置決め等については従来技術による。
ここで、従来技術においては液体吐出器５が液体を吐出するＺ軸方向の位置（高さ）は、カメラ２による画像を処理することで決定され、その高さを常に一定に保持しながら液体を塗布することが、ＬＥＤ照明デバイスの品質を維持する上で重要であると考えられていた。
しかし本発明者によれば、従来常識とされていた液体吐出器５の高さを常に一定に保持しながら液体の塗布を行うことこそが、デバイスの品質のバラツキを招く要因であるとの知見を得るに至った。
白色ＬＥＤ照明においては、青色ＬＥＤに黄色蛍光体を用いているが、黄色蛍光体の充填量が異なると、蛍光体の濃度が変化する。また、レンズの機能や保護材として透明樹脂が充填されるが、その充填量や充填後の形状が異なると発光輝度が変化する。
これらの黄色蛍光体や透明樹脂等の液体が充填される本実施例における部位は、ＬＥＤ凹部４２０である。図２（ｂ）にＬＥＤ凹部４２０の断面拡大図を示す。図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ凹部４２０の底面にはカラエポやセラミック等のボード８００があり、ボード８００上にＬＥＤチップ５００が設置されている。そして、ＬＥＤチップ５００からワイヤーボンディングされた配線６００が電極７２０に接続される構造となっている。
ここで、一つのＣＯＢにはＬＥＤ凹部４２０が数十から数百個形成されている。そのため、厳密に見ると、凹部自体の成形にバラツキがあり、また凹部底面に設けるボード８００にも厚さ等のバラツキがある。更には、ＬＥＤチップ５００の形状にもバラツキがある。これらのバラツキが加算されると、ＬＥＤ凹部４２０の各部位の高さは、各ＬＥＤ凹部４２０毎にそれぞれ異なる。特にＺ軸方向（ＬＥＤ凹部の所定の部位から液体吐出器５までの高さ）のバラツキは品質管理上大きな問題となることが判明したのである。
即ち、ＬＥＤチップ５００の表面から液体吐出部５１の吐出口までの距離ｈは、ＬＥＤ凹部４２０毎に異なるのに対し、従来技術においては、液体吐出器５までの高さｈを常に一定に保持しながら液体の塗布を行っていた。そのため、厳密にいえばＬＥＤ凹部４２０毎に異なる高さｈで液体吐出部５１から液体が吐出され、その液体の凹部での広がり方に応じた形状で、蛍光体や保護材が形成されていた。即ち、異なる形状の蛍光体や保護材が、ＬＥＤチップ上に形成されていたことになり、この形状の違いは各塗布工程でその都度起こるため、その都度形状の違いが加算され、最終的に出来上がった形状は、ＬＥＤ凹部４２０ごとに異なり、結果としてそれが大きな品質のバラツキを招く要因になっていたのである。
そこで、このような品質のバラツキを解決するため、本発明の特徴とするところは、その一実施例である図１に示す液体定量塗布装置１において、カメラ２による被処理基板４０の画像の撮像後、変位測定器３により、ＬＥＤ凹部４２０の深さ（Ｚ軸方向）を測定するようにしている。そして、測定したデータは図３に示す変位測定ユニット１８により処理され、メモリ１６に蓄積されるように構成している。
図４はカメラ２による画像撮像、変位測定器３による変位測定が完了し、図３に示す分注ユニット１９により、載置台２０の上に載置された被処理基板４０に液体定量吐出部５により液体が吐出される様子を示した斜視図である。
図４に示す被処理基板４０は、上述した通りＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）である。被処理基板４０の外周囲に設けられている外縁４１０を保持金具６１、保持ネジ６２により挟みつけることで、被処理基板４０を載置台２０上に固定している。開口２１は下部から被処理基板４０を持ち上げたり、被処理基板４０を載置台２０から取り外すときに使用する。
図４においては、図１に示す液体定量吐出装置１と異なり、液体吐出部５１がＸＹＺの３軸に駆動するようになっているが、液体吐出部５１を固定とし、載置台２０をＸ軸、Ｙ軸方向に自在に動かすような構成しても良いことは言うまでもない。

図５、図６は図４のＩ−Ｉ断面を液体吐出部５１が液体を吐出する状況を示した図である。液体吐出部５１は、図３に示す分注ユニット１９により、メモリに蓄積されているＬＥＤ凹部４２０の位置情報、変位情報に基づいて、吐出位置、及ぶ吐出高さを変えながら（ｈ１〜ｈｘ）液体を塗布する。

図７はこれまで説明してきた、本発明の一実施例である液体定量吐出方法のフローチャートである。先ず、被処理基板２０を受入れ、保持金具で固定した後、アライメントを行う（Ｓ１）。走行ユニット１４により、被処理基板２０をカメラ２の直下まで搬送し、画像の撮像する（Ｓ２）。

撮像した画像に基づいて被処理基板２０を変位測定器３の直下まで搬送し、ＬＥＤ凹部４２０の変位を測定し、それらのデータをメモリ１３に記憶する（Ｓ３，Ｓ４）。これを繰り返し、全てのＬＥＤ凹部４２０の位置及び変位の測定を完了し、メモリ１３にデータを蓄積する（Ｓ５、Ｓ６）
次に、位置及び変位データに基づいて塗布位置へ移動し、液体定量吐出器５により塗布を開始する（Ｓ７，８）。これを繰り返し、全てのＬＥＤ凹部４２０に液体の塗布を行う（Ｓ９）。

１液体定量塗布装置
２カメラ
３変位検出器
４走行部
５液体吐出器
４０被処理基板

Claims

複数の凹部にＬＥＤチップそれぞれが載置された被処理基板を載置する載置台と、前記載置台をＸ軸及び／又はＹ軸方向に移動させる走行手段と、ＸＹ座標軸の面上で前記載置台を任意の角度θに回転させ位置決めを行う位置決定手段とを備えた駆動機構と、
前記凹部の各々のＸＹ座標値を検出し記憶する位置検出記憶手段と、
前記凹部の各々の位置上で所定量の液体を吐出させる液体定量吐出手段と、
前記駆動機構により前記凹部をそのＸＹ座標位置に移動させ、前記液体定量吐出手段により所定量の液体を前記凹部に吐出させる制御手段とを備えた液体定量吐出装置において、
前記全ての凹部について、前記凹部内側の所定部位の高さの絶対値Ｈ、及び／又は各前記凹部の所定部位の高さの相対値ｈを検出する変位検出手段と、
前記絶対値Ｈ又は相対値ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出手段の吐出口先端までの距離ｌが、常に一定となるようにして前記液体定量吐出手段の位置を制御する吐出位置制御手段とにより、前記凹部に前記液体を定量吐出させることを特徴とする液体定量吐出装置。
ラインセンサーカメラによる前記凹部の撮像画像と、前記変位検出手段により検出した前記Ｈ又はｈとにより、前記液体定量吐出手段の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体定量吐出装置。
前記所定部位は、前記凹部内側の複数の部位の集合であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体定量吐出装置。
前記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体定量吐出装置。
複数の凹部にＬＥＤチップがそれぞれ載置された被処理基板を載置する載置台と、少なくともＸＹ座標軸の面上で前記載置台を任意の角度θに回転させ前記被処理基板の位置を決定する位置決定手段とを備えた駆動機構と、
前記凹部の各々のＸＹ座標値を検出し記憶する位置検出記憶手段と、
前記凹部の位置上で所定量の液体を吐出させる液体定量吐出手段と、
前記載置台及び／又は前記液体定量吐出手段を、前記凹部のＸＹ座標位置に移動させ、前記液体定量吐出手段により所定量の液体を前記凹部に吐出させる制御手段とを備えた液体定量吐出装置において、
前記全ての凹部について、当該凹部内側の所定部位の高さの絶対値Ｈ、及び／又は各前記凹部の所定部位の高さの相対値ｈを検出する変位検出手段と、
前記絶対値Ｈ又は相対値ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出手段の吐出口先端までの距離ｌが、常に一定となるようにして前記液体定量吐出手段の位置を制御する吐出位置制御手段とにより、前記凹部に前記液体を定量吐出させることを特徴とする液体定量吐出装置。
ラインセンサーカメラによる前記凹部の撮像画像と、前記変位検出手段により検出した前記Ｈ又はｈとにより、液体吐出位置及び吐出高さを制御することを特徴とする請求項５に記載の液体定量吐出装置。
前記所定部位は、前記凹部内側の複数の部位の集合であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体定量吐出装置。
前記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の液体定量吐出装置。
載置台上の複数の凹部にＬＥＤチップがそれぞれ載置された被処理基板の位置決めを行い、所定の位置に保持し、
前記凹部の各々のＸＹ座標値を逐次検出し、検出したＸＹ座標値を記憶し、
前記ＸＹ座標値により、前記被処理基板又は前記被処理基板の凹部に所定の液体を定量吐出する液体定量吐出部を移動させ、
前記凹部の位置上で所定量の液体を吐出させる液体定量吐出方法において、
前記凹部のそれぞれについて、凹部内側の所定部位の高さの絶対値Ｈ、及び／又は各凹部の所定部位の高さの相対値ｈを測定し、
前記絶対値Ｈ又は相対値ｈにより、前記凹部内側の所定部位から前記液体定量吐出部の吐出口先端までの距離ｌを常に一定に保持しながら、前記凹部に所定の液体を定量吐出することを特徴とする液体定量吐出方法。
ラインセンサーカメラにより前記凹部を撮像し、前記撮像した画像と、前記前記Ｈ又はｈとにより液体吐出位置及び吐出高さ決定し、前記凹部に所定の液体を定量吐出することを特徴とする請求項９に記載の液体定量吐出方法。
前記所定部位は、前記凹部内側の複数の部位が連続するものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液体定量吐出方法。
前記被処理基板はＬＥＤ（Light Emitting Diode）のＣＯＢ（Chip on Board）であることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の液体定量吐出方法。