JP6520738B2 - スタンプユニット - Google Patents

Description

本開示は、接着剤を転写するスタンプピンを備えたスタンプユニットに関する。

半導体素子は、通常、接着剤によってパッケージに接着される。接着剤の形成方法（塗布方法）としてはピン転写方式と呼ばれる方法が適している。この方法は、ペースト状の接着剤を保持するスタンプ台に、転写用のスタンプピンの先端を当接させて接着剤を先端のスタンプ面に転写し、その転写された接着剤を保持した状態で半導体素子の載置位置に先端を移動させ、載置位置に当接して接着剤を転写（塗布）するという方法である。

このようなピン転写装置として、転写ヘッドに配置されたスタンプピンが、その中心軸方向にスライド自在になるように設けられたピン転写装置が知られている。さらに、スタンプピンを先端側に押し出す弾性材が、スタンプピンと転写ヘッドの間に係装されたピン転写装置が知られている（例えば、特許文献１）。

実開平５−２２０６１号公報

しかしながら、転写ヘッドに配置されたスタンプピンが、その軸方向にスライドする際に、軸を中心として回転する場合がある。その場合、スタンプ面が円形の場合は、スタンプピンが回転しても問題はないが、四角形、長方形など、回転によりスタンプされる接着剤の形状が変化する場合は、半導体素子を接着すべき位置からずれて転写される場合がある。そのため、実装不良などの問題になる虞がある。

本実施形態は、以下の構成を含む。
スタンプピンと、スタンプピンが挿通される貫通孔を備えた筒状のスタンプハウジングと、を備えたスタンプユニットであって、スタンプピンは、側面に少なくとも１つの凸部を備え、スタンプハウジングは、内側面に、前記スタンプピンの凸部をガイドする溝又はスリットを備える。

以上により、転写される接着剤の位置ズレを低減することができるスタンプピンユニットとすることができる。

図１Ａは実施形態１に係るスタンプユニットを示す概略斜視図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線における概略断面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ線における概略断面図である。 図１Ｄは、図１Ａの概略下面図である。 図１Ｅは、図１Ｃにおいてスタンプピンが移動した状態を示す概略断面図である。 図２は、実施形態２に係るスタンプユニットを示す概略断面図である。

本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するためのスタンプユニットを例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではい。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

スタンプユニットは、スタンプピンと、スタンプハウジングと、を備える。スタンプピンは、スタンプハウジング内において、スタンプピンの軸方向（以下、単に「軸方向」とも称する）に上下方向に動くように支持されており、更に、軸を中心として回転することを抑制するように支持されている。スタンプピンの回転は、スタンプピンの側面又はスタンプハウジングの内壁に設けられた凸部が、軸に平行な方向に設けられたスリット又は溝内を上下方向に動くようにすることで抑制することができる。

＜実施形態１＞
実施形態１に係るスタンプユニット１０を図１Ａ〜図１Ｅに示す。スタンプユニット１０は、側面に凸部を備えたスタンプピン１２と、溝又はスリットを備えたスタンプハウジング１１と、を備える。さらに、スタンプハウジング１１内に挿通されたスタンプピン１２の上に配置され、スタンプハウジングに固定される保持部材１４を備える。保持部材１４とスタンプピン１２の上面１２ｄとの間には、弾性部材１５が配置される。スタンプハウジング１１、カバー１３は円筒状であり、スタンプピン１２は円柱状（先端部以外）であり、それぞれの中心軸が一致するよう同軸配置されている。

（スタンプハウジング）
スタンプハウジング１１は、その内部に挿通されるスタンプピンが上下方向に可動なように保持する部材である。スタンプハウジング１１は円筒形であり、上部及び下部に開口を有している。スタンプピンの上部開口側の内側面１１ａには、スリット１１ｂが設けられている。スリット１１ｂは、スタンプハウジング１１の内側面から外側面にかけて貫通しており、このスリット１１ｂの内部に、後述するスタンプピン１２の凸部１２ｅが配置される。また、スリット１１ｂに代えて、溝を設けてもよい。溝は、スタンプハウジングの外側面に達しない深さで設けられている点がスリットと異なる。

スリット又は溝は、スタンプピン１２の軸方向と平行となるように形成されている。そのため、スタンプピン１２が軸方向にスライドする際に、スタンプピン１２の凸部１２ｅがスタンプハウジング１１のスリット１１ｂ又は溝によってガイドされ、軸方向と平行な方向にスライドするようにガイドされる。つまり、スタンプピン１２の回転方向への動きが制限される。これにより、スタンプ面１２ｂｂが回転することを抑制することができ、接着剤を目的の位置に形成することができる。スリット又は溝は、スタンプピンの凸部が可動する範囲内において、同じ幅となるように形成される。

スタンプハウジング１１の上端側の外側にはカバー１３が配置されており、スリット１１ｂ又は溝部の下端が、このカバー１３の内側になる領域に形成されることが好ましい。また、スリット１１ｂ又は溝の上端は、スタンプハウジング１１の上端にまで達していてもよい。これにより、スリット１１ｂ又は溝を形成し易くすることができる。

スタンプハウジング１１の開口の内径は、上部開口径はスタンプピン１２を挿入可能な大きさである。また、保持部材１４は図１Ｂ等に示すようにスタンプハウジング１１内に配置してもよく、その場合は、スタンプハウジング１１の上部開口径は、保持部材１４の径（最長長さ）よりも大きくする。また、保持部材１４を固定するためのネジ山をスタンプハウジング１１の内壁に設けてもよい。

（スタンプピン）
スタンプピン１２は、接着剤を塗布（転写）するためのスタンプ面１２ｂｂを備えた略円柱状の部材である。スタンプピン１２は、スタンプハウジング１１内に収納される上側部分の側面に凸部１２ｅを備えており、この凸部１２ｅがスタンプハウジング１１のスリット１１ｂ又は溝の内部に配置される。

凸部１２ｅは、円柱状のスタンプピン１２の側面から径方向に突出した部分であり、スタンプピン１２の側面に１又は２以上設けられる。スタンプピン１２が２以上の凸部１２ｅを備える場合は、それぞれが、スリット１１ｂ又は溝の内部に配置される。例えば、２つの凸部１２ｅが、スタンプピン１２の軸と平行な１つの直線状に配置されるように配置することができる。あるいは、スタンプピン１２の軸に対して対向する側面に２つの凸部を配置することができる。さらに、スタンプピン１２の軸に対して対向する位置、すなわち、軸方向の位置が同じであり、且つ、軸に対して対称となる位置に配置してもよい。好ましくは、スタンプピン１２の軸に対して対向する位置に２つの凸部を配置する。

凸部１２ｅの高さ（スタンプピン１２の側面とスタンプピンの径方向の最外部の距離）は、スタンプハウジング１１が溝を備える場合は、その溝の深さよりも小さい高さとする。スタンプハウジング１１がスリット１１ｂを備える場合は、そのスリット１１ｂの深さ（すなわちスタンプハウジング１１の側壁の厚み）よりも小さい高さ、又は、同じ高さとすることができる。あるいは、スリット１１ｂから突出するように、すなわちスタンプハウジング１１の外側面よりも突出するような高さの凸部１２ｅとすることができる。

凸部１２ｅは、例えば、凸部を有さない円柱状のスタンプピンに、その軸と垂直な貫通孔を設け、その貫通孔にピンを通し、固定するなどによって形成することができる。例えば、直径２．８ｍｍ、軸方向長さ３０．８ｍｍのスタンプピンの上端（先端と反対側）から約２ｍｍの位置に、直径１．０ｍｍの貫通孔を設ける。貫通孔はスタンプピンの軸と直交しており、スタンプピンの側面と対向する側面とにそれぞれ開口している。そして、その貫通孔に直径１ｍｍで長さが６．０ｍｍのピン（円柱状）を挿通し、接着剤等で固定する。挿通するピンの長さを、スタンプピンの直径よりも長くすることで、スタンプピンの側面から突出させることができる。この突出した部分がスタンプピンの凸部となる。尚、１つの貫通孔に１つのピンを挿通させるほか、１つの貫通孔に２つのピンを各開口から挿入して凸部を形成してもよい。また、スタンプピンの側面に貫通しない孔を形成し、その中に、孔の深さよりも長いピンを挿入して凸部としてもよい。また、スタンプピンが挿通可能なリングであって、外側に突出する凸部を備えた凸部付リングをスタンプピンの外周に固定してもよい。凸部は、突出側から見た形状が円形、正方形、長方形、楕円形などの形状とすることができる。

スタンプピン１２は、スタンプハウジング１１の下側開口から突出する部分に先端部１２ａを備える。先端部１２ａは、本体部分（先端部よりも上の部分）よりも細くなるよう、先端に向けて径が小さくなっている。更に、例えば、円錐台状、角錐台状などのように、先端に向けて徐々に径が小さくなっている。スタンプピンの全体を細くすると、スタンプピンの強度が低下し易く、また、取扱いにくい。そのため、極小の面積であるスタンプ面を下面に有する先端部を細く、本体部をそれよりも太くすることで、スタンプピンの強度を向上させることができる。

スタンプピン１２の先端部１２ａには、スタンプ面１２ｂｂを備える最先端部１２ｂを備える。最先端部１２ｂは、側面が略垂直となっている。すなわち、スタンプ面が円形である場合、最先端部は円柱状であり、スタンプ面が四角形であれば、最先端部は角柱状である。このように柱状の最先端部とすることで、接着剤を備えたスタンプ台に最先端部１２ｂのスタンプ面１２ｂｂを当接させた際、接着剤がスタンプ面１２ｂｂだけではなく、側面にも転写されるためである。そのため、先端部１２ａのように傾斜面ではなく、最先端部１２ｂのように垂直な面とすることで、接着剤が過剰に転写されることを抑制することができる。また、最先端部として、側面が傾斜しているものを用いてもよい。例えば、円錐台状、円錐状、角錐台状、角錐状などとすることができる。

スタンプ面１２ｂｂの形状（軸方向から見た形状）は、接着剤を介して接着する半導体素子の形状に合わせた形状とすることが好ましい。その場合、１又は２以上の複数のスタンプ面１２ｂｂが、半導体素子の形状と対応するようにしてもよい。例えば、半導体素子の底面が２００μｍ×１００μｍの長方形の場合、スタンプ面を２００μｍ×１００μｍとしてもよい。あるいは、１００μｍ×９０μｍのスタンプ面を備えた２つの最先端部を、１０μｍ離して配置することで、擬似的に長方形のスタンプ面としてもよい。

スタンプ面１２ｂｂの形状は、例えば、スタンプ面１２ｂｂが１つの場合、楕円形や、長方形、台形、ひし形等の多角形、及びこれらを組み合わせた形状とすることができる。また、円が連なったような形状のスタンプ面も適用できる。

スタンプ面が２以上である場合、各スタンプ面は、上述の楕円形、長方形、台形、ひし形等の多角形に加え、円形、正方形も用いることができる。

スタンプ面を２以上備える場合、それぞれのスタンプ面は同じ形状であってもよく、また、異なる形状であってもよい。図１Ｄでは、大きさ、及び面積が同じ四角形のスタンプ面を２つ並べて配置している。このようにスタンプ面を複数にすることで、例えば長方形の発光素子を、長方形の開口部を備えたパッケージに載置する場合などにおいて、適切な量の接着剤を転写し易くすることができる。

スタンプピン１２の上面１２ｄは、スタンプハウジング１１の内部に収容されており、同じくスタンプハウジング１１の内部に収容される弾性部材１５が当接される。

（カバー）
カバー１３は、スタンプハウジング１１を支持する部材であり、スタンプハウジング１１が挿通可能な貫通孔を備える。スタンプハウジング１１の上側の外側面は、下側の外側面よりも径が大きい。すなわち、スタンプハウジング１１の外側面には段差がある。カバー１３は、その内側面の下側に内側に突出した部分を備えており、この突出した部分に、スタンプハウジング１１の外側面段差が当接されている。これにより、カバー１３からスタンプハウジング１１が脱落することを抑制することができる。

（保持部材）
保持部材１４は、スタンプハウジング１１の上側開口からスタンプピン１２が飛び出さないようにする部材である。保持部材１４は、スタンプハウジング１１に固定される。例えば、保持部材１４の外側面にはネジ山を形成し、スタンプハウジング１１の内側面にもネジ山を形成してネジ止めすることで、スタンプハウジング１１と保持部材１４とを固定することができる。また、ネジ山を備えず、接着剤などで固定されていてもよく、あるいは、他の押さえ部材によって固定されていてもよい。

（弾性部材）
弾性部材１５は、スタンプピンを上下に可動するように支持する部材であり、コイル、板バネ等の部材が用いられる。弾性部材１５の上端は保持部材１４に当接され、弾性部材１５の下端はスタンプピン１２の上面に当接される。保持部材１４は、スタンプハウジング１１に固定されているため、上下方向に動くのはスタンプピン１２のみである。図１Ｅは、スタンプ台又は素子載置領域にスタンプ面を当接させることで弾性部材１５が縮んだ状態を示す図である。このように、弾性部材１５を備えることで、スタンプ面１２ｂｂに加わる衝撃を緩和することができる。尚、弾性部材１５が縮み、スタンプピン１２がスタンプハウジング１１内において上昇する。このとき、スタンプピン１２の凸部１２ｅは、スタンプハウジング１１のスリット１１ｂ内を移動する。スリット１１ｂが軸に平行であるため、スタンプ面１２ｂｂは回転することなく、上下移動のみとなる。

＜実施形態２＞
実施形態２に係るスタンプユニット２０を図２に示す。スタンプユニット２０は、側面に溝２２ｇを備えたスタンプピン２２と、内壁２１ａに凸部２１ｂを備えたスタンプハウジング２１と、を備える。すなわち、実施形態１とは、溝又はスリットと、それによってガイドされる凸部とを備える部材が、スタンプピンであるか、スタンプハウジングであるか、が異なる。それ以外の構成については実施形態１と同じであるため、以下において説明を省略する。

（スタンプハウジング）
スタンプハウジング２１は、実施形態１で説明したスタンプハウジングの溝又はスリットに代えて、凸部２１ｂを備えている。凸部２１ｂは、例えば、スタンプハウジング２１の側壁に設けた貫通孔に挿通されるピンを用いることができる。凸部２１ｂの位置については、スタンプハウジング２１の上側であって、カバー１３に内包される領域が好ましい。凸部２１ｂの先端（最も軸に近い部分）は、スタンプピン２２の側面に設けられた溝２２ｇに収容され、スタンプピン２２がスライドする際に、凸部２１ｂは溝２２ｇによってガイドされる。

（スタンプピン）
スタンプピン２２は、側面に溝２２ｇを備える。溝はスタンプピン２２の軸と平行な方向に延伸するよう設けられている。スタンプピンの溝は、スタンプピン２２の側面において１又は２以上設けることができる。溝の幅は、スタンプハウジング２１の凸部２１ｂの可動範囲において同じ幅となるように設けられる。

本発明に係るスタンプユニットは、半導体素子を実装部に接着させるための接着剤の塗布工程において用いることができる。

１０…スタンプユニット
１１…スタンプハウジング
１１ａ…内壁
１１ｂ…スリット
１２…スタンプピン
１２ａ…先端部
１２ｂ…最先端部
１２ｂｂ…スタンプ面
１２ｃ…側面
１２ｄ…固定部
１２ｅ…凸部
１３…カバー
１４…保持部材
１５…弾性部材
２０…スタンプユニット
２１…スタンプハウジング
２１ａ…内壁
２１ｂ…凸部
２２…スタンプピン
２２ａ…先端部
２２ｃ…側面
２２ｇ…溝

Claims (4)

1. スタンプピンと、
   前記スタンプピンが挿通される貫通孔を備えた筒状のスタンプハウジングと、
   を備えたスタンプユニットであって、
   前記スタンプピンは、側面に少なくとも１つの凸部を備え、
   前記スタンプハウジングは、内側面に、前記スタンプピンの凸部をガイドする溝又はスリットを備えることを特徴とするスタンプユニット。
2. 前記スタンプピンは、前記スタンプピンの軸に対して対称な位置に配置される２つの凸部を有する請求項１記載のスタンプユニット。
3. スタンプピンと、
   前記スタンプピンが挿通される開口部を備えた筒状のスタンプハウジングと、
   を備えたスタンプユニットであって、
   前記スタンプピンは、側面に少なくとも１つの溝部を備え、
   前記スタンプハウジングは、内壁に、前記スタンプピンの溝部によってガイドされる凸部を備えることを特徴とするスタンプユニット。
4. 前記スタンプピンは、２つのスタンプ面を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタンプユニット。

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