JP6687874B2 - 流体吐出装置および流体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板および半導体等の電子部品のワーク上に溶融はんだや接着剤等の流体を吐出する装置に関する。

電子機器のプリント基板への半導体等の電子部品の実装や半導体等の電子部品の組み立てには、はんだや接着剤が用いられている。特に、セラミックスなどで形成された電子部品はそのままでははんだ付けできない。そこで、電子部品のワークの表面にメッキ皮膜からなるパッドを設け、該パッドの上にはんだバンプ（こぶ）を形成する。その後、バンプを介したはんだ付けが行われる。

はんだバンプ形成方法として従来多く用いられているのは、はんだペーストを用いる方法である。印刷機やディスペンサではんだペーストをワークのメッキ皮膜上に塗布した後、はんだペーストをリフロー加熱して溶融させ、バンプを形成させる。この方法は、コストが安い。しかしながら、印刷には印刷できる限界があり、微細な回路パターンに対応したバンプは形成できない。

はんだボールを利用したバンプ形成方法もある。電子部品のワーク上に微細なはんだボールを搭載し、これをリフロー加熱することによりバンプを形成させる。この方法は、微細な回路パターンに対応したバンプを形成することができる。しかしながら、はんだボール自体のコストが高いため、全体として高コストとなる。

低コストで微細回路パターンに対応できるバンプを形成する方法として、溶融はんだを吐出してはんだバンプを形成する、所謂、溶融はんだ法が注目されている。溶融はんだ法を実現する装置として、例えば、下記特許文献１に記載のはんだ付着装置が知られている。このはんだ付着装置は、溶融はんだを収容する容器のノズル開口部を水平方向に走査させることによって、複数箇所へ溶融はんだを効率的に供給する。また、作業終了後にノズルヘッドを冷却した後にノズルヘッドをマスクから持ち上げる機構を有するバンプ形成装置も知られている。（例えば、下記特許文献２）

特開平２−０１５６９８号公報 ＷＯ２０１３／０５８２９９A

溶融はんだを利用したはんだバンプ形成装置や接着剤の塗布装置などの流体吐出装置では、一般的に、図１で示されるように、吐出ヘッドのサイズは、シリコンウエハやプリント基板等のワークと同じサイズであり、吐出ヘッドは、一定の方向に移動する。これにより、少ない走査回数で、スキージを動かすことによるマスクの撓みを防止、することができる。

しかし、シリコンウエハやプリント基板等が小型の場合ではこれでも問題がないが、３００mmのシリコンウエハ等の大きなサイズのワークに使用する場合、それに対応して吐出ヘッドの長さを長くする必要がある。吐出ヘッドを長くすると、吐出ヘッドからワークに加わる圧力が必ずしも均等に分散せず、バラ付いてしまう。このため、ストロークにより発生する撓みによって、マスクが変形してしまい、吐出ヘッドから同じ量の流体を吐出できなかった。また、小さいヘッドを用いて複数回で流体を吐出すると、微細な吐出パターンでは隣接する吐出箇所が近いため、重複して吐出してしまい、吐出量が安定しなかった。

このようなことから、３００mmのシリコンウエハ等の大きなサイズのワークに対して流体を吐出する場合であっても、安定した吐出量で流体を塗布できる流体塗布装置を提供することが求められる。また、ワークの極力広い領域に対して流体を塗布できることが望ましい。

本発明は、上述の問題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現可能である。

本発明の第１の形態によれば、電子部品のワーク上のマスク中に流体を塗布するための流体吐出方法が提供される。この方法では、流体を収容可能なタンクと吐出ヘッドからなる、ワークの長さより短い幅のヘッド部を有し、前記吐出ヘッドには、ワーク上のマスクの内容物を吸引するための吸引口とその近傍には流体を吐出するための吐出ノズルが形成されており、かつ吸引口は、吐出ヘッドの進行方向の前方に設置されている流体吐出装置を用い、ワークに対して吐出ヘッドを往復することで吐出を行う。

第１の形態によれば、図２のように吐出ヘッドをワークに対して往復させることで、マスクの変形を低減することが可能となる。具体的には、吐出ヘッドが第１の方向に移動するときに発生していたマスクの変形が、第１の方向と逆方向である第２の方向に再度移動させることにより、一度変形したマスクが元に戻るため、マスクの変形を低減することが可能となる。

本発明の第２の形態によれば、電子部品のワーク上のマスク中に流体を塗布するための流体吐出装置が提供される。この流体吐出装置は、流体を収容可能なタンクと吐出ヘッドからなる、ワークの長さより短い幅のヘッド部であって、前記吐出ヘッドには、流体を吐出するための吐出ノズルの近傍に、ワーク上のマスクの内容物を吸引するためのスリット状の開口部を有する吸引口が、吐出ノズルを挟んで吸引口を両側に配置している。

第２の形態によれば、往復吐出を行うことでマスクの変形が一方向に偏らず、マスクの変形が低減されるので、吐出量がバラ付いてしまうこともなく、安定した吐出量の流体を吐出することが可能である。したがって、従来のワーク中の微細なマスク中への流体塗布で発生していた膨大な修正は無くなり、生産性が飛躍的に向上する。

本発明の第３の形態によれば、電子部品のワーク上のマスク中に流体を塗布するための流体吐出装置が提供される。この流体吐出装置は、流体を収容可能なタンクと吐出ヘッドからなる、ワークより小さな複数のヘッド部を有し、前記ヘッド部はお互いに同期してワーク上の水平方向に移動し、前記吐出ヘッドには、ワーク上のマスクの内容物を吸引するための吸引口とその近傍には流体を吐出するための吐出ノズルが形成されており、かつ吸引口は、吐出ヘッドの進行方向の前方に設置されており、流体吐出前のワーク上のマスク中の空気を脱気、減圧することで、安定した同じ量の流体を吐出することができる。

本発明の第４の形態によれば、電子部品のワーク上のマスク中に流体を塗布するための流体吐出方法が提供される。この流体吐出方法は、流体を収容可能なタンクと吐出ヘッドからなる、ワークより小さく、角度が可変可能な複数のヘッド部を有し、前記ヘッド部はお互いに同期してワーク上の水平方向に移動し、前記吐出ヘッドには、ワーク上のマスクの内容物を吸引するための吸引口とその近傍には流体を吐出するための吐出ノズルが形成されており、かつ吸引口は、吐出ヘッドの進行方向の前方に設置されており、流体吐出前のワーク上のマスク中の空気を脱気、減圧することで、安定した同じ量の流体を吐出する。

複数の分割されたヘッド部は、ヘッド部に加えられた垂直方向からの圧力が均等に加えられるサイズであれば良い。具体的には、ワークの左右の長さの１／２〜１／４が好ましい。また、本願に用いられる複数のヘッド部の数は、ワークのサイズに応じて決定することが可能であるが、扱い易いのは２〜４個が適当である。ワークがシリコンウエハのように円形のものに吐出する場合は、３個のヘッド部を用いるのが最適である。図６のように、円形のワークへの吐出では、ヘッド部は前後に水平に移動させるだけでなく、左右に配置されたヘッド部を円周に沿って角度を変えることで、角形に比べて吐出が難しい円形のワークでも、均一な吐出量を得ることができる。

第４の形態によれば、ヘッド部がワークよりも長さが短いために、吐出ヘッドからワークに加わる圧力が必ずしも均等に分散せず、吐出量がバラ付いてしまうこともなく、均一の圧力がワークに加えることが可能である。また、ヘッド部はお互いに同期してワーク上の水平方向を移動するため、吐出漏れもなく、安定した吐出量の流体を吐出することが可能である。したがって、従来のワーク中の微細なマスク中への流体塗布で発生していた膨大な修正は無くなり、生産性が飛躍的に向上する。

本発明の第５の形態によれば、電子部品のワーク上に流体を塗布するための流体吐出装置が提供される。この流体吐出装置は、ワークを支持するための第１のステージと、ワークの上方を水平方向に直線的に移動しながら流体を吐出するように構成された第１の吐出ヘッドであって、第１のステージの外部の初期位置から、第１のステージの上方を経由して、第１のステージの外部の最終位置まで移動するように構成された第１の吐出ヘッドと、配置角度を変えつつ第１のステージの上方を水平方向に移動しながら流体を吐出するように構成された第２の吐出ヘッドと、第１の吐出ヘッドの移動経路上において、初期位置から第１のステージの外縁まで、および、第１のステージの外縁から最終位置まで配置された第２のステージであって、吐出ヘッドが第２のステージ上を摺動可能に配置された第２のステージと、を備えている。第１の吐出ヘッドおよび第２の吐出ヘッドにおける流体を吐出可能な範囲は、第１のステージ上のワークを配置する領域の幅よりも小さい。

かかる流体吐出装置によれば、ワークのサイズより小さな複数の吐出ヘッドを用いて流体を吐出するので、大型のワークを処理する場合であっても、吐出ヘッドからワークに加わる圧力がほぼ均等に分散する。したがって、吐出ヘッドの吐出量が安定する。また、第１のステージの外部において、第１の吐出ヘッドの移動経路上に第２の移動ステージが配置されているので、第１の吐出ヘッドは、ワークの外縁から外縁まで塗布を行うことができる。さらに、第２の吐出ヘッドは、配置角度を変えながら移動するので、ワーク上の位置から塗布を開始した場合であっても、広範囲に流体を吐出できる。

本発明の第６の形態によれば、第５の形態において、第２の吐出ヘッドは、２つの吐出ヘッドを備えている。２つの吐出ヘッドは、第１の吐出ヘッドの両側に１つずつ配置されている。かかる形態によれば、円形のワークのほぼ全領域に対して流体を効率的に塗布することができる。

本発明の第７の形態によれば、第５または第６の形態において、第１の吐出ヘッドおよび第２の吐出ヘッドは、同期して同時に移動するように構成される。かかる形態によれば、処理時間を短縮化することができる。

本発明の第８の形態によれば、第５ないし第７のいずれかの形態において、第１の吐出ヘッドおよび第２の吐出ヘッドは、互いに協働して、ワーク上の被吐出領域を実質的に重複することなくカバーするように構成される。かかる形態によれば、効率的に流体を塗布することができる。また、同一箇所に複数回にわたって流体が塗布されることがないので、塗布量のバラツキを抑制することができる。

本発明の第９の形態によれば、第５ないし第８のいずれかの形態において、第１の吐出ヘッドおよび第２の吐出ヘッドにおける流体を吐出可能な範囲は、第１のステージ上のワークを配置する領域の幅の１／４以上、１／２以下である。かかる形態によれば、装置構成を過剰に複雑化することなく、第５の形態の効果を得ることができる。

従来の流体塗布装置の吐出ヘッドを示す概略図である。 本発明の一実施形態による流体塗布装置の吐出ヘッドを示す概略図である。 本発明の一実施形態による流体塗布装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態による流体塗布装置の吐出ヘッドを示す概略図である。 本発明の一実施形態による流体塗布装置の吐出ヘッドの構成を示す詳細図である。 本発明の第２実施形態による流体塗布装置の吐出ヘッドを示す概略図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 本発明の第３実施形態による流体塗布装置の吐出ヘッドおよびステージの配置を示す上面図である。 ステージの配置を示す断面図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。 吐出ヘッドの移動経路を示す図である。

Ａ．第１実施形態：
まず、流体塗布装置のヘッド部１の構成を説明する。図３が本発明によるヘッド部１の詳細を示す図である。ヘッド部１は、溶融はんだ等を収容可能な流体タンク２と、下端に設けた吐出ヘッド３と、を備える。溶融はんだなど温度コントロールが必要な流体に用いるときは、流体タンク２の腹部にヒータ４を巻き付けるなど、加熱手段を取り付けることもできる。吐出ヘッド３には、ヘッド下端に設けた流体吐出ノズル５と吸引口６とを有し、吸引口６は流体吐出ノズル５よりも進行方向に向かって先に吸引工程が実施できるように取り付けられている。流体吐出ノズル５及び吸引口６にも温度コントロールが必要な流体に用いるときは、吐出ヘッド３下端にもヒータ４を取り付けることが可能となる。

吐出ヘッド３のノズル開口の形状としては、丸状、スリット状およびその他の公知のものを採用することができる。特に、ノズル開口の形状としてスリット状を用いると、複数のワーク７上の吐出対象に同時に流体を吐出することが可能となる。また、吐出ヘッド３に取り付けられた吸引口６の形状も丸状、スリット状およびその他の公知のものを採用することができるが、開口の形状としてスリット状を用いることで、シリコンウエハやプリント基板等のワーク７に対して複数の箇所を同時にマスク８内の空気や既に吐出した流体を除去することが可能となる。さらに、本願では図４のように、吸引口６を吐出ヘッド３の前後に取り付けることで、マスクの変形を均一化することが可能となり、安定した往復での吐出が可能となる。

次に、全体の構成を説明する。図３に示すように本発明の流体塗布装置は、全体として流体を塗布させるべき電子部品のワーク７に対して接近および離反するように上下方向(Y)に移動可能であるとともに、水平方向(X)にも移動可能である。ワーク７の上部には、ポリイミドやレジストによって形成されたマスク８が置かれている。吐出ヘッド３は、流体吐出時には、流体吐出ノズル５がワーク７に接触する位置まで下降する。流体吐出ノズル５とワーク７との接触状態が維持されたまま液体吐出ヘッド３は水平に移動する。吐出ヘッド３が水平に移動すると、まず進行方向に向かって先に吸引工程が実施できるように取り付けられた吸引口６より、ワーク７上に設置されたマスク８内の空気を吸引させる。複数回目の吐出で、マスク８内に吐出した流体もこの段階で吸引することが可能となる。加熱手段が必要な流体は、吐出ヘッド３下部に設置されたヒータ４で加熱されることで、吸引可能となる。その後、液体吐出ヘッド３が水平移動すると、流体吐出ノズル５の開口から流体が吐出され、ワーク７上のマスク８中には流体が塗布される。流体の塗布が終了すると、液体吐出ヘッド３はワーク７から離れるように持ち上げられる。マスク８を使用しない場合でも、同じ工程が可能である。

流体吐出装置１は、タンク２内の流体を所望の温度に保つためのヒータ４を備える。ヒータ４は、タンク２の壁部に内蔵されたものとすることができる。ヒータ４は、タンク２内の溶融はんだ等の流体９の塗布条件に最適な粘度を保つのに適切な温度に加熱されるよう、管理制御されている。

図示はしないが、流体吐出装置１は、タンク２から延長管路１０を通して、流体連通可能な圧力供給手段１１とつながっており、吸引口６から続く吸引管延長管路１２を通して、流体連通可能な減圧供給手段１３とつながっている。圧力供給手段１１は、例えば０．０６ないし０．１ＭＰａ（これに限定されない）の圧力の窒素ガスを発生させる圧力発生源１４を有している。圧力発生源１４は、ゲート弁１５および３方弁１６を介してタンク２内へ圧力を供給する。タンク２内に保持されていた溶融はんだは、圧力発生源１４からの圧力を受けて流体吐出ノズル５の開口から射出される。

減圧供給手段１３は、減圧発生装置であるマイクロエジェクタ１６を有している。減圧発生装置１６は、例えばレギュレータ１７および絞り弁１８を介して、０．４ＭＰａ（これに限定されない）の圧力の窒素ガスを発生させる圧力発生源１９と連結され、吸引管延長管路１２を介して吸引口６へ負圧を供給する。

流体吐出装置は、圧力センサ２０と制御装置２１とを有する。圧力センサ２０は、タンク２内と流体連通する延長管路１７に設けられた３方弁１８に連結し、タンク２内の圧力を監視する。タンク２内の圧力を示す信号は、圧力センサ２０から制御装置２１に送られる。制御装置２１は、作業工程の進捗に合わせて圧力発生源１４、減圧発生装置１６，レギュレータ１７，圧力発生源１９および各弁を操作し、タンク２内に圧力を供給する。供給すべき適切な圧力値は、圧力センサ２０からの信号に基づいて決定される。タンク２内の溶融はんだを流体吐出ノズル５の開口から射出する場合、タンク２内と圧力センサ２０とが流体連通するように操作される。タンク２内に供給される正圧の大きさは、例えば圧力発生源１４にて発生される圧力値を制御装置２１によって調整することによって変化させることができる。あるいは、圧力供給手段１１に設けた調整弁（図示せず）を制御装置２１が調整することによって圧力値を変化させてもよい。

溶融はんだ等の流体を流体吐出ノズル５の開口から射出させたりタンク２内に保持したりするためにタンク２内に供給されるべき適切な圧力値は、タンク２内に収容されている溶融はんだの量（重量）によっても左右される。したがって、制御装置２１は、タンク２内の流体量に関するデータを入力されるようにしてもよい。この場合、制御装置２１は、タンク２内の流体量のデータから、流体の射出またはタンク内保持のために適切なタンク内圧力値を計算することができる。さらに、制御装置２１は、該適切なタンク内圧力値と圧力センサ２０からの信号が示す実際のタンク内圧力値とを比較し、適切なタンク内圧力が得られるよう、圧力発生源１４および各弁を調整することができる。

また、タンク２内の流体量の変動による、上記適切なタンク内圧力値の変動をできるだけ少なくするため、流体供給装置２２をタンク２に連結させて設けてもよい。流体供給装置２２は、流体吐出装置の稼働中にタンク２内の溶融はんだが消費されたとき、タンク２内の流体量が常にほぼ一定となるように追加の流体を自動供給することができる。タンク２内の流体の量を知るためには、公知のいかなる手法を利用することも可能である。処理した製品数などから、タンク２内の溶融はんだの量を推測することができ、該タンク内の流体量に対応する上記適切なタンク内圧力値を経験により知ることができる場合には、制御装置２１は圧力センサ２０からの信号のみに基づいてタンク２内に供給されるべき圧力を制御することができる。

最後に、第１実施形態の流体吐出装置の動作を説明する。第１実施形態の吐出ヘッド３は、ワーク７から離れた定位置に固定されているが、流体吐出時には、吐出ヘッド３が上下方向、水平方向にも移動して、吐出ヘッド３はワーク７上のマスク８の吐出部分に接触する位置まで下降する。圧力発生源１４から供給された圧力は、ゲート弁１５を介してタンク２内へ圧力を供給する。タンク２内に保持されていた流体９は、圧力発生源１４からの圧力を受けて吐出ノズル５の開口から射出される。必ず流体９を吐出中の吐出ヘッド３が、吸引ノズル５が設置されている方から先に水平に移動し、ワーク７上のマスク８の開口部の空気を減圧してから、吐出ノズル５で流体を吐出するように、吐出ヘッド３は移動する。一方向へのワーク７上のマスク８の開口部への流体の吐出が終了すると、今度は折り返しの吐出ヘッド３の移動を行い、吐出ヘッド３は往復の移動が完了する。かかる動作によれば、吐出ヘッド３がワーク７に対して往復動作を行いつつ、流体を吐出することにより、マスクの変形が一方向に偏らず、マスクの変形が低減される。

Ｂ．第２実施形態：
以下、本発明の第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。第２の実施形態の構成のうち、特に断らない点については、第１実施形態と同じである。

第２実施形態の流体吐出装置の動作を説明する。第２実施形態のヘッド部１は、ワーク７から離れた定位置に固定されているが、流体吐出時には、ヘッド部１が上下方向、水平方向にも移動して、吐出ヘッド３はワーク７上のマスク８の吐出部分に接触する位置まで下降する。図７Ａは、シリコンウエハに流体を吐出するときの複数のヘッド部１が下降した状態を示す一例である。３個のヘッド部１を有しており、中央のヘッド部は進行方向に対して平行であり、左右のヘッド部は、円形のワークに沿って配置されており、進行方向に対して非平行である。初期ポジションから下降した状態では、左のヘッド部が時計回りに１０〜６０度回転しており、中央のヘッド部がワークに対して平行、右のヘッド部が反時計回りに１０〜６０度回転した状態で保持されている。左右のヘッド部のワークの中央側の先端は、中央に配置されたヘッド部１より進行方向に向かって、前方に配置されており、ヘッドが進行報告に向かって水平移動するときに、左のヘッド部は、反時計回りに旋回し、右のヘッド部は、時計回りに旋回して、進行方向に対して平行に近づいている。

図７Ｂは、３個のヘッド部１がシリコンウエハの中央部付近の状態を示した一例である。中央および左右のヘッド部１は、全て進行方向に向かって平行となっている。シリコンウエハの中央部を過ぎて３個のヘッド部１が移動すると、左のヘッド部は反時計回りに旋回し、右のヘッド部は時計回りに旋回する。そして最終ポジションに到達した状態を示すのが図８Ｃである。最終ポジションでは、左のヘッド部が反時計回りに１０〜６０度回転しており、中央のヘッド部がワークに対して平行、右のヘッド部が時計回りに１０〜６０度回転した状態で保持されている。この状態では、初期ポジションとは対称的に、中央のヘッド部１は進行方向に対して平行であり、左右のヘッド部は、円形のワークに沿って配置されており、進行方向に対して非平行である。左右のヘッド部のワークの中央側の先端は、中央に配置されたヘッド部より進行方向に向かって、前方に配置されている。さらに、図８Ｄはマスクを取り外すために３個のヘッド部が、シリコンウエハの外側に移動している状態を示している。このポジションでは、図８Ｃと同様に中央のヘッド部は進行方向に対して平行であり、左右のヘッド部は、円形のワークに沿って配置されており、進行方向に対して非平行である。左右のヘッド部のワークの中央側の先端は、中央に配置されたヘッド部より進行方向に向かって、前方に配置されている。本願の流体吐出装置の左右のヘッド部は初期ポジションから最終ポジションへの移動で、10〜60度ワーク上で外周に向かって旋回することが可能となっている。

本実施形態では、流体９を吐出中の吐出ヘッド３が、吸引ノズル５が設置されている方から先に水平に移動し、ワーク７上のマスク８の開口部の空気を減圧してから、吐出ノズル５で流体を吐出するように、吐出ヘッド３は移動する。圧力発生源１４から供給された圧力は、ゲート弁１５を介してタンク２内へ圧力を供給する。タンク２内に保持されていた流体９は、圧力発生源１４からの圧力を受けて吐出ノズル５の開口から射出される。吐出ヘッド３は、ワーク７のマスク８の上をなぞって、水平に移動して、決められた範囲の流体の塗布を完了する。かかる動作によれば、ワーク７のサイズよりも小さな複数の吐出ヘッド３を用いて流体の吐出を行うことにより、吐出量のバラツキを抑制し、吐出量を安定化させることができる。

図９〜１１は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの移動経路の具体例を示している。図９は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査前の初期位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、ワーク７の外部に配置されている。第１の吐出ヘッド３ａの長手方向は、第１の吐出ヘッド３ａの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して垂直である。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、円形のワーク７の内周に接するように配置されている。換言すれば、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、第１の吐出ヘッド３ａよりも進行方向の前方に配置されている。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの長手方向は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して傾いている。この傾きは、例えば、進行方向に対して１０〜６０度の角度であってもよい。第２の吐出ヘッド３ｂは、進行方向に進むに従って、反時計回りに旋回し、第２の吐出ヘッド３ｃは、進行方向に進むに従って、時計回りに旋回する。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃのこの旋回しながら進行方向に進む動作は、例えば、ロボットアームによって実現できる。

図１０は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査中の中間位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、図９に示した初期位置から、ワーク７の中央まで直線的に移動している。第１の吐出ヘッド３ａの基準点ＲＰａは、直線Ｌ１に沿って移動する。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、図９に示した初期位置から、旋回しながら進行方向に進むことによって、第１の吐出ヘッド３ａと同じ配置角度で配置されている。つまり、第１の吐出ヘッド３ａの長手方向は、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの長手方向と平行である。この旋回移動において、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの基準点ＲＰｂ，ＲＰｃは、それぞれ、直線Ｌ１，Ｌ２に沿って移動する。なお、基準点ＲＰｂ，ＲＰｃは、吐出ノズル５の第１の吐出ヘッド３ａ側の端部に設定されている。

図１１は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査終了後の最終位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、図１０に示した中間位置から、ワーク７の外部（初期位置とは反対側の外部）の位置まで移動している。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、図１０に示した中間位置から、旋回しながら進行方向に進むことによって、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して傾いている。この傾きは、初期位置における傾きと逆の傾きである。この傾きは、例えば、進行方向に対して１０〜６０度の角度であってもよい。

このように吐出ヘッド３ａ〜３ｃが移動することによって、ワーク７のほぼ全領域に対して流体９を塗布することができる。具体的には、第１の吐出ヘッド３ａによって中央の領域Ａ１における塗布がカバーされ、左側の第２の吐出ヘッド３ｂによって左側の領域Ａ２における塗布がカバーされ、右側の第２の吐出ヘッド３ｃによって右側の領域Ａ３におけるが塗布がカバーされる。吐出ヘッド３ａ〜３ｃの吐出ノズル５ａ〜５ｃの形成領域と、基準位置ＲＰ１〜ＲＰ３と、を調節することによって、ワーク７上の被吐出領域を実質的に重複することなくカバーすることも可能である。

Ｃ．第３実施形態：
以下、本発明の第３実施形態について説明する。図３は、第３実施形態による流体塗布装置の一例としてのはんだバンプ形成装置の概略構成を示す模式図である。はんだバンプ形成装置は、電子部品のワーク７（例えば、シリコンウエハやプリント基板等）上に流体９（ここでは、溶融はんだ）を塗布して、はんだバンプを形成する装置である。図３に示すように、はんだバンプ形成装置は、吐出ヘッド部１と、圧力供給手段１１と、圧力発生源１４と、マイクロエジェクタ１６と、圧力発生源１９と、流体供給装置２２と、を備えている。また、はんだバンプ形成装置は、ステージ３０〜３２を備えている（図１２参照）。これらの詳細については後述する。

図５は、はんだバンプ形成装置の吐出ヘッド部１を示す概略図である。図５に示すように、吐出ヘッド部１は、流体９を収容可能な流体タンク２と、その下端に設けられた吐出ヘッド３と、を備えている。この吐出ヘッド部１は、任意のアクチュエータ（図示省略）によって、ワーク７の上方を水平方向に移動可能に構成されている。本実施例では、吐出ヘッド部１は、ワーク７上に配置されたマスク８上を摺動的に移動する。マスク８は、はんだバンプを形成すべき箇所に形成された複数の孔部を有している。これらの孔部は、マスク８を、その厚み方向（鉛直方向）に貫通している。マスク８は、例えば、ポリイミドやレジストによって形成されてもよい。さらに、吐出ヘッド部１は、鉛直方向に、すなわち、ワーク７に対して接近および離反するように移動可能に構成されている。

流体タンク２は、図３に示すように、流体供給装置２２に接続されていてもよい。流体供給装置２２は、流体タンク２内の流体９が消費されたときに、流体タンク２内に収容された流体量が常にほぼ一定となるように、流体９を自動補給することができる。かかる構成によれば、流体タンク２内に収容された流体量の変動によるタンク内の圧力の変動を抑制できる。

本実施例では、吐出ヘッド部１は、タンク２内の流体９を所望の温度に保つためのヒータ４を備えている。ヒータ４は、タンク２の壁部に内蔵されていてもよい。ヒータ４は、タンク２内の流体９の塗布条件に最適な粘度を保つのに適切な温度に流体９を加熱するように制御される。

図５に示すように、吐出ヘッド３は、吐出ノズル５と、吸引口６と、を有している。吐出ノズル５は、吐出ヘッド３を鉛直方向に貫通し、流体タンク２に連通している。図３に示すように、流体タンク２は、延長管路１０を介して、圧力供給手段１１に接続されている。圧力供給手段１１は、例えば０．０６ないし０．１ＭＰａ（これに限定されない）の圧力の窒素ガスを発生させる圧力発生源１４を備えている。圧力発生源１４は、ゲート弁および三方弁を介して吐出ヘッド部１へ圧力を供給する。この圧力によって、流体タンク２内の流体９が吐出ノズル５から吐出される。

図５に示すように、吸引口６は、吐出ヘッド３を鉛直方向に貫通し、吸引管延長管路１２に連通している。図３に示すように、吸引管延長管路１２は、減圧供給手段１３に接続されている。減圧供給手段１３は、減圧発生装置であるマイクロエジェクタ１６を備えている。マイクロエジェクタ１６は、例えばレギュレータおよび絞り弁１８を介して、０．４ＭＰａ（これに限定されない）の圧力の窒素ガスを発生させる圧力発生源１９に接続されている。この減圧供給手段１３によって、吸引管延長管路１２を介して吸引口６へ負圧が供給される。

この吸引口６は、吐出ヘッド部１の進行方向において、吐出ノズル５よりも前方に配置されている。このため、吐出ノズル５から流体を吐出する前に、マスク８の孔部内を吸引口６から脱気・減圧することができる。これにより、安定して同じ量の流体を吐出することができる。

吐出ノズル５の開口形状としては、丸状、スリット状およびその他の公知の形状を採用することができる。特に、吐出ノズル５の開口形状としてスリット状を採用すると、マスク８の複数の孔部内に同時に流体を吐出することが可能となる。また、吸引口６の開口形状も、丸状、スリット状およびその他の公知の形状を採用することができる。吸引口６の開口形状としてスリット状を採用した場合、複数の箇所において同時に空気や既に吐出した流体を吸引することが可能となる。

上述したはんだバンプ形成装置の動作の概略について以下に説明する。吐出ヘッド部１は、流体吐出時には、吐出ヘッド３（すなわち、吐出ノズル５の下端に位置する開口部）がマスク８に接触する位置まで下降する。そして、吐出ヘッド３は、吐出ノズル５とマスク８との接触状態が維持された状態で、水平方向に移動する。吐出ヘッド３が水平に移動すると、まず、吐出ヘッド３の進行方向前方に配置された吸引口６から、ワーク７上に配置されたマスク８の孔部内の空気が吸引される。また、吐出ヘッド３が同一の孔部上を複数回走査する場合には、以前に孔部に吐出された流体９もこの段階で吸引される。吐出ヘッド３の下部には、ヒータが配置されてもよい。こうすれば、以前に孔部に吐出された流体９が固化することがないので、当該流体を確実に吸引することができる。その後、吐出ヘッド３をさらに水平移動すると、吸引口６によって吸引が実施された後のマスク８の孔部内に、吐出ノズル５の開口から流体９が吐出される。これによって、ワーク７上のマスク８の孔部内に流体９が塗布される。流体９の塗布が終了すると、吐出ヘッド３は、マスク８から離れるように持ち上げられる。マスク８を使用しない場合でも、同じ工程が可能である。

図１２は、吐出ヘッド部１および第１のステージステージ３０および第２のステージ３１，３２の配置を示す上面図である。図１２に示すように、本実施例のはんだバンプ形成装置は、３つの吐出ヘッド３ａ〜３ｃを備えている。実際には、吐出ヘッド部１も３つ設けられているが、図１２では、それらの図示を省略している。また、マスク８についても図示を省略している。本実施例では、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの移動形態の違いに着目して、吐出ヘッド３ａを第１の吐出ヘッド３ａとも呼び、吐出ヘッド３ｂ，３ｃを第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃとも呼ぶ。また、はんだバンプ形成装置は、ワーク７を支持するための第１のステージステージ３０と、第１のステージステージ３０の外部に配置された第２のステージ３１，３２と、を備えている。

本実施例では、第１のステージステージ３０は、円形のワーク７よりも若干大きな円形の形状を有している。ただし、第１のステージステージ３０の形状は、ワーク７の形状に応じて、任意の形状を有していてもよい。第２のステージ３１，３２は、第１のステージステージ３０の外縁と接触するように、第１のステージステージ３０の径方向の両端に対向して配置されている。本実施例では、第２のステージ３１，３２は、矩形形状を有している。ただし、第２のステージ３１，３２は、第１のステージステージ３０の外縁まで延在する任意の形状であってもよい。例えば、第２のステージ３１，３２は、第１のステージステージ３０の外縁の円弧形状と一致する円弧を有する凹型形状を有していてもよい。

図１３は、第１のステージステージ３０および第２のステージ３１，３２の配置を示す断面図である。図１３に示すように、第１のステージステージ３０は、その中央にワーク７を配置するための凹部を有している。この凹部は、当該凹部内にワーク７およびマスク８が配置されたときに凹部の上端とマスク８の上端とが一致する大きさに形成されている。また、第２のステージ３１および３２の上端は、第１のステージステージ３０の凹部の上端およびマスク８の上端と同一高さにある。これにより、後述する第１の吐出ヘッド３ａは、ステージ３０〜３２の上面およびマスク８と接触しながら、水平方向に摺動的に移動することができる。

第１の吐出ヘッド３ａは、ワーク７の上方を水平方向に移動するように構成されている。具体的には、第１の吐出ヘッド３ａは、第１のステージステージ３０の外部の初期位置（第２のステージ３１上の位置）から第１のステージステージ３０の外部の最終位置（第２のステージ３２上の位置）まで、ワーク７の中央を通って直線的に移動する。

第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、第１の吐出ヘッド３ａの両側にそれぞれ配置されている。この第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、配置角度を変えながら、第１の吐出ヘッド３ａと同じ進行方向にワーク７の上方を移動する。

吐出ヘッド３ａ〜３ｃの長手方向の幅（換言すれば、吐出ヘッド３ａ〜３ｃにおける流体９を吐出可能な範囲）は、いずれも、ワーク７の幅（換言すれば、ワーク７を配置する領域）よりも小さい。このため、吐出ヘッド３ａ〜３ｃは、互いに協働して、ワーク７の全領域に流体９を塗布する。換言すれば、吐出ヘッド３ａ〜３ｃがそれぞれ異なる領域に流体９を塗布することによって、ワーク７の全領域に流体９が塗布される。吐出ヘッド３ａ〜３ｃの幅は、ワーク７を配置する領域の幅の１／４以上、１／２以下であってもよい。こうすれば、装置構成を過剰に複雑化することなく、流体９を均一に塗布することができる。

図１４〜１６は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの移動経路の具体例を示している。図１４は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査前の初期位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、第２のステージ３１（図１４では図示省略）上に配置されている。第１の吐出ヘッド３ａの長手方向は、第１の吐出ヘッド３ａの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して垂直である。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、円形のワーク７の内周に接するように配置されている。換言すれば、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、第１の吐出ヘッド３ａよりも進行方向の前方に配置されている。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの長手方向は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して傾いている。この傾きは、例えば、進行方向に対して１０〜６０度の角度であってもよい。第２の吐出ヘッド３ｂは、進行方向に進むに従って、反時計回りに旋回し、第２の吐出ヘッド３ｃは、進行方向に進むに従って、時計回りに旋回する。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃのこの旋回しながら進行方向に進む動作は、例えば、ロボットアームによって実現できる。

図１５は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査中の中間位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、図１４に示した初期位置から、ワーク７の中央まで直線的に移動している。第１の吐出ヘッド３ａの基準点ＲＰａは、直線Ｌ１に沿って移動する。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、図１４に示した初期位置から、旋回しながら進行方向に進むことによって、第１の吐出ヘッド３ａと同じ配置角度で配置されている。つまり、第１の吐出ヘッド３ａの長手方向は、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの長手方向と平行である。この旋回移動において、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃの基準点ＲＰｂ，ＲＰｃは、それぞれ、直線Ｌ１，Ｌ２に沿って移動する。なお、基準点ＲＰｂ，ＲＰｃは、吐出ノズル５の第１の吐出ヘッド３ａ側の端部に設定されている。

図１６は、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの走査終了後の最終位置を示している。第１の吐出ヘッド３ａは、図１５に示した中間位置から、第２のステージ３２（図１６では図示省略）上の位置まで移動している。第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、図１５に示した中間位置から、旋回しながら進行方向に進むことによって、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの進行方向（紙面の上方に向かう方向）に対して傾いている。この傾きは、初期位置における傾きと逆の傾きである。この傾きは、例えば、進行方向に対して１０〜６０度の角度であってもよい。

このように吐出ヘッド３ａ〜３ｃが移動することによって、ワーク７のほぼ全領域に対して流体９を塗布することができる。具体的には、第１の吐出ヘッド３ａによって中央の領域Ａ１における塗布がカバーされ、左側の第２の吐出ヘッド３ｂによって左側の領域Ａ２における塗布がカバーされ、右側の第２の吐出ヘッド３ｃによって右側の領域Ａ３におけるが塗布がカバーされる。吐出ヘッド３ａ〜３ｃの吐出ノズル５ａ〜５ｃの形成領域と、基準位置ＲＰ１〜ＲＰ３と、を調節することによって、ワーク７上の被吐出領域を実質的に重複することなくカバーすることも可能である。

上述した吐出ヘッド３ａ〜３ｃの移動は、互いに同期して同時に実施されてもよい。こうすれば、ワーク７の処理時間を短縮化できる。ただし、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの少なくとも１つの移動が終了した後に、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの残りが移動を開始してもよい。

上述したはんだバンプ形成装置によれば、ワーク７のサイズより小さな複数の吐出ヘッド３ａ〜３ｃを用いて流体９を吐出するので、ワーク７が大型の場合であっても、吐出ヘッド３ａ〜３ｃの各々からワーク７に加わる圧力がほぼ均等に分散する。したがって、流体９の吐出量を均一化できる。また、第１のステージステージ３０の外部において、第１の吐出ヘッド３ａの移動経路上に第２のステージ３１，３２が配置されているので、第１の吐出ヘッド３ａは、ワーク７の外縁から外縁まで塗布を行うことができる。さらに、第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃは、配置角度を変えながら移動するので、ワーク７上の位置から塗布を開始した場合であっても、広範囲に流体９を吐出できる。したがって、ワーク７の広範囲の領域にわたって、流体９を吐出できる。特に、本実施例のように、１つの第１の吐出ヘッド３ａと、２つの第２の吐出ヘッド３ｂ，３ｃと、を用いることによって、円形のワーク７のほぼ全領域に対して流体を効率的に塗布することができる。ただし、吐出ヘッド３の数は、ワーク７のサイズや形状に応じて２以上の任意の数とすることができる。

１…吐出ヘッド部
２…流体タンク
３，３ａ，３ｂ，３ｃ…吐出ヘッド
４…ヒータ
５…吐出ノズル
６…吸引口
７…ワーク
８…マスク
９…流体
１０…延長管路
１１…圧力供給手段
１２…吸引管延長管路
１３…減圧供給手段
１４…圧力発生源
１６…マイクロエジェクタ
１８…絞り弁
１９…圧力発生源
２２…流体供給装置
３０…第１のステージステージ
３１，３２…第２のステージ

Claims (5)

1. 電子部品の円形のワーク上のマスク中に溶融はんだを塗布するための流体吐出方法であって、前記溶融はんだを収容可能な、第１のヒータが設置されたタンクと、吐出ヘッドと、からなる、前記ワークの直径より短い長手方向幅のヘッド部を有し、前記吐出ヘッドには、該吐出ヘッドの進行方向の前方に、前記ワーク上のマスクの内容物を吸引するための吸引口が形成されるとともに、前記進行方向の後方に、前記溶融はんだを吐出するための吐出ノズルが形成されており、前記吐出ノズルの下端に第２のヒータが設置されている流体吐出装置を用い、前記第１のヒータで前記タンク内の前記溶融はんだを吐出できるように加熱し、ワークに対して前記吐出ヘッドを水平方向に移動させることで前記吸引口から前記マスク内の空気または流体を吸引した後、前記吐出ノズルから前記溶融はんだの吐出を行う、流体吐出方法。
2. 請求項１の流体吐出方法において、
   前記ワークに対して前記吐出ヘッドを水平方向に移動させることで、前記マスク内に吐出された溶融はんだを前記第２のヒータで加熱し、前記吸引口から前記マスク内に吐出された前記溶融はんだを吸引した後、前記吐出ノズルから前記溶融はんだの吐出を行う、流体吐出方法。
3. 請求項１に記載の流体吐出方法において、前記タンク内の溶融はんだが消費されたとき、流体供給装置により、前記タンク内の溶融はんだの量が一定となるように追加の流体を供給する、流体吐出方法。
4. 請求項１に記載の流体吐出方法において、前記ワークに対して前記吐出ヘッドを往復させる、流体吐出方法。
5. 電子部品の円形のシリコンウエハ上のマスク中に溶融はんだを塗布することによってはんだバンプを形成するためのはんだバンプ形成装置であって、
   前記溶融はんだを収容可能なタンクと吐出ヘッドからなる、前記シリコンウエハの直径より短い長手方向幅のヘッド部と、
   前記タンクに設置され、前記タンク内の前記溶融はんだを吐出できるように加熱する第１のヒータと、
   を備え、
   前記吐出ヘッドには、前記溶融はんだを吐出するための吐出ノズルと、該吐出ノズルの近傍において前記吐出ノズルの両側に配置された吸引口であって、前記シリコンウエハ上のマスクの内容物を吸引するためのスリット状の開口部を有する吸引口と、が形成され、
   前記吐出ヘッドの下端に第２のヒータが設置され、
   前記吐出ヘッドは、前記吸引口から吸引することによって前記マスクの開口部の空気を減圧した後に前記吐出ノズルから前記溶融はんだを吐出するように前記マスク上を移動するように構成された
   はんだバンプ形成装置。

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