JPH11260842A - ダイボンダ用供給ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液滴がしたたり落ちてしまうノズルの挙動を
改良するように開発された供給ノズルを提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの出口開口部１０；１０
ａが設けられたノズルプレート６へと粘性を有する接着
媒体を通過させて導くことができる供給用溝部７を有す
る、サブストレート上に接着媒体を塗布するための供給
ノズル２において、供給用溝部７は、供給ノズル２の充
填時に形成される接着媒体の前部１２が供給ノズル２内
に存在する空気を少なくとも一つの出口開口部１０；１
０ａへと導くことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、壁面により囲まれ
た供給用溝部が設けられた供給ノズルを具備する、所定
量の粘性接着媒体を計量しかつ塗布するダイボンダ（di
e bonder）用装置に関する。接着媒体は、供給用溝部を
介して、少なくとも一つの出口開口部が形成されたノズ
ルプレートへと運搬され得るようにされている。供給用
溝部は、少なくとも一つの出口開口部内へと排出方向に
延在している。供給用溝部の断面積は、排出領域におい
て、少なくとも一つの出口開口部の断面積よりも大きい
ものとされている。さらに本発明は、前記装置の特定の
使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この技術分野において、例えば粘性を有
する接着媒体とされた液体を計量しつつ所定量供給する
こと及び、随意に、液体を所定のパターンで表面上に塗
布することがしばしば必要とされる。このような用途の
一例として、例えば、電子部品（チップ）をサブストレ
ート上に接着する、いわゆる“ダイボンディング（dieb
onding）”がある。このために、いわゆるダイボンダと
称される計量装置を用いることによって、予め決定され
た量の接着媒体がサブストレートに対して塗布される。
ダイボンダの操作ツールによって、接着媒体が塗布され
たサブストレートの接着面上に電子部品が載置される。
高速ダイボンディングにおいては、この作業は６００ｍ
ｓよりも短いものとされる。

【０００３】粘性を有するダイボンディング用接着媒体
を計量するために、この接着媒体は、貯蔵容器から、い
わゆる供給ノズルとされた略円筒状の収容領域へと運ば
れる。ノズルの供給側には、通過する接着媒体が計量さ
れて分配される少なくとも一つの出口開口部が設けられ
ている。さらに、接着媒体を所定パターンで塗布するこ
とができるように特定のパターンで配列された複数の出
口開口部がしばしば設けられている。接着媒体を特定の
量だけ計量するために、例えば貯蔵容器内等に存在する
接着媒体に対して特定の圧力パルスが付加される。圧力
パルスの大きさ及び長さ、液体の粘性、出口開口部の断
面積、並びにその他のパラメータ間には相互依存性があ
るので、要求される圧力パルスは、実質的に予め決定す
ることができる。これに関連して、“Dispensing Techn
ology, The Key to High Quality/High Speed Die Bond
ing, ESEC Process Information”という刊行物に注意
を向けて、該刊行物の内容を参照することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】理論的に決定された圧
力パルスと実際に必要とされる圧力パルスとの間には矛
盾が生じるということは再三指摘されていることであ
る。その結果として、計量された液体量が必要な液体量
に一致しなかったり、必要な液体量を十分な速度で塗布
することができなかったりする。この後者の問題は、ダ
イボンディングプロセスにかかる時間に対して重大な影
響を与え得るものであり、したがって生産率を制限する
ものとなる。

【０００５】さらに、たとえ圧力パルスが長時間液体か
ら取り除かれ、かつ液体が単独で流出しないようにする
液体制限手段（flow limit）を液体に対して設けたとし
ても、従来より知られているノズルはしばしば液滴をし
たたり落としてしまう。この場合には、ダイボンダのノ
ズルをサブストレート上に位置させることができないの
で、したたり落ちて排出された液体は接着のために使用
することができないものとなる。それどころか、したた
り落ちる液体による作業環境が汚染され、機械装置を定
期的に停止させなければならなくなってしまう。

【０００６】したがって、本発明の目的は、液滴がした
たり落ちてしまうノズルの挙動および圧力パルスの各パ
ラメータを予め決定する能力を改良するように開発され
た供給ノズルを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本明細書の
冒頭で述べた装置に以下の手段を採用することにより達
成することができる。それは、供給用溝部内に、粘性接
着媒体の積極的なガイド（positive guiding）を行うガ
イド手段を設け、該ガイド手段によって、供給溝部内に
存在する全ての空気を少なくとも一つの出口開口部の方
向へと接着媒体が実質的にガイドするように、ノズルの
充填中に粘性接着媒体の前部を所定の流れ方向に維持す
る。本発明において、“粘性を有する”液体とは、室温
において少なくとも１Ｐａ・ｓの粘度を有する液体であ
ると理解される。

【０００８】本発明の枠内では、ガス及び／又は空気の
ポケット部が、上述した各問題点の原因であるとしばし
ば考えられている。貯蔵容器からノズル内へと流れ込む
流れの前部はノズルを部分的にのみ排気しうるだけなの
で、各空気ポケット部は、ノズルの（初期）充填中に通
常形成されるものである。特に各出口開口部が設けられ
ているノズルプレートの外側周縁領域では、液体が空気
をカプセル状に包含する“使用されない（dead）”キャ
ビティ（死水領域）がしばしば形成される。圧力パルス
が付加されると、各空気ポケット部はショックアブソー
バーのように作用する。第一に、空気の圧縮性により各
ポケット部にはエネルギーの一部分が蓄えられるので、
液体を排出させるために付加されたエネルギーの全てを
使用することができない。第二に、パルスの終端及び／
又は各末端部分（termination）において、空気は、動
力学的エネルギーの形態で液体へと再び貯蔵されたエネ
ルギーを付加することになる。特にこれはノズルから液
滴がしたたり落ちるという問題点の原因であることが知
られている。

【０００９】本発明による供給ノズルによれば、このよ
うな空気ポケット部は、構造上の観点から即ち接着媒体
の前部自身がノズル内に存在するガスを各出口開口部へ
と輸送するという廉価な方法で回避することができる。
本発明によれば、“接着媒体の前部”とは、ノズルが充
填されかつノズルのノズルプレートおよび各出口開口部
の方向に液体が流れる際に形成される液体の表面をいう
ものと理解される。好都合なことに、接着媒体の前部
は、積極的にガイドすることにより、本発明によるノズ
ルを実質上完全に排気することになる。しかし、当然な
がら、ノズル内に残されたガス成分が実際にゼロとなる
ということまでは必ずしも必要ない。従来のノズルが有
する有利点を得るために、関連する問題点を実際上回避
することができる程度まで残留する空気ポケット部を減
少させれば十分である。

【００１０】積極的なガイド手段は、出口開口部の全数
および／またはノズルプレート上の各出口開口部の分布
に応じて異なった態様で構成することができる。ただ
し、積極的なガイド手段を、供給用溝部内にノズルプレ
ートに対向させて設けられたシケイン部（chicane）を
有するようにすれば、有利点を明らかにすることができ
る。“シケイン部”とは、接着媒体の流通に使用するこ
とができる供給用溝部の断面積を減少させるような流れ
ガイド部材を意味する。シケイン部を用いれば、接着媒
体は、少なくとも各部分において、シケイン部を有して
いない積極的なガイド手段を有する接着媒体の流れ方向
とは異なる流れ方向を積極的にガイドされた際に維持す
ることができる。

【００１１】積極的なガイドを行う結果として液体の前
部が、ノズルプレートの長手方向軸線から最も離れた位
置にあるノズルプレートの領域と最初に接触する際に、
多くの用途に対して有利点を明らかとすることができ
る。続けて接着媒体は、積極的なガイドによって、中央
長手方向軸線すなわちノズルプレートの中央に向けて導
かれることになる。このようにすれば、接着媒体がノズ
ルプレートと接触する際に供給用溝部内に存在する全て
の空気を接着媒体で閉じこめることができ、かつ、少な
くとも一つの出口開口部へと接着媒体を導くことができ
る。このように接着媒体は、ノズルプレートの長手方向
軸線に対して直交する成分を有する流れ方向を維持する
ことができる。

【００１２】さらに好ましい本発明の態様は、各従属項
から明らかとされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、各図面に概略的に示さ
れた各実施形態を参照してさらに詳細に説明される。図
１は、ダイボンダの一部を示した斜視図である；図２
は、従来より知られている供給用ノズルの一部を示した
断面図である；図３は、部分的に切断面として示された
本発明による装置の断面図である；図４は、図３の装置
の一部を示した断面図である；図５は、図４のＶ−Ｖ線
に沿って示された断面図である；図６および図７は、本
発明による装置の変形例を示した断面図である。

【００１４】図１には、本発明による供給ノズルを取り
付けることができるダイボンダ１の一部分が示されてい
る。ダイボンダには、それ自体は以前から知られている
一つの出口開口部を有するノズルとされた供給ノズル
２”が取り付けられている。接着媒体は貯蔵容器３から
供給ノズル２”へと導入される。これに必要とされる圧
力は、貯蔵容器３内の接着媒体上に所定の大きさで一時
的に圧縮空気を吹き込む噴射機によって得ることができ
る。このために必要な空気はライン４を介して供給され
る。

【００１５】本発明をさらに理解するために、図２にさ
らに詳細に示された供給ノズル２’を第一に説明する。
この供給ノズル内には、貯蔵容器（図示せず）から接着
媒体５’が導入される。供給ノズルには、ノズルプレー
ト６’に向かって拡径する円形断面を有する供給用溝部
７’が形成されている。この供給用溝部は、供給ノズル
２’の挿入体９’の実質的に円錐形とされた壁面８’に
よって形成されている。供給用溝部７’はノズルプレー
ト６’における供給側において終端している。ノズルプ
レート６’には、円形面内に全部で１７個の出口開口部
１０’が形成されており、これらのうち７個が図２に示
されている。各出口開口部１０’のそれぞれには供給チ
ューブ１１’が設けられている。

【００１６】本実施形態から解るように、ノズルプレー
ト６’の中央部すなわち各出口開口部１０’が形成され
たノズルプレート６’の円形面に対して、接着媒体の前
部１２’が既に接触している。しかし、出口開口部１
０’と壁面８’との間に位置する前部１２’の一部分は
完全に接触していないので、出口開口部１０’と壁面
８’との間で空気部１５’が包囲されている。たとえ前
部１２’がこのまま流れ続けるとしても、この空気部１
５’はもはや漏れ出すことはできず、ノズルプレート
６’と壁面８’とによって形成されたコーナー部１６’
と、各出口開口部１０’との間の領域内に取り残される
こととなる。明らかに解るように、これらの空気のポケ
ット部は、コーナー部１６’に対する各出口開口部１
０’の距離が大きくなるにつれて増大することになる。

【００１７】図３および図４に示された本発明による装
置の実施形態において、供給ノズル２の実質的に円柱と
されたハウジング１７内には挿入体９が配置されてお
り、該挿入体内には供給用溝部７が形成されている。供
給用溝部７の上方には、接着媒体５が充填された貯蔵容
器３が配置されている。この貯蔵容器内には、詳細には
示されていない駆動手段およびダイボンダ１の対応する
機構によって駆動される圧力ピストン１８が設けられて
いる。したがって、特定の時間内でピストン１８を特定
のストロークだけ動作させることができ、これにより、
予め決定された量の接着媒体５を供給ノズル２の方向に
輸送することができる。

【００１８】図３および図４はさらに、供給ノズル２の
供給用溝部７は実質的に円形断面とされていることを示
している。接着媒体５の流れ方向に関する供給用溝部７
の端部に設けられかつ同様に円形とされたノズルプレー
トには、複数の出口開口部１０が形成されている。これ
ら出口開口部は、それぞれ互いに略対称パターンとされ
て配列されている（図５参照）。各出口開口部１０には
円筒状供給チューブ１１が設けられている。特に図４お
よび図５に示されているように、供給用溝部は、各出口
開口部１０の直前部に、出口開口部のそれぞれの断面積
よりもずっと大きい断面積を有している。

【００１９】供給用溝部７には、長手方向および対称軸
２０に沿ってシケイン部（chicane）２１が設けられて
いる。本実施形態において、シケイン部２１は、ノズル
プレート６に向かって幅広状に形成された供給用溝部７
内に同心状に円錐部が設けられるように実質的に構成さ
れている。特に図５から明らかなように、シケイン部
は、ノズルプレート６に対して三本の支柱２２で固定さ
れている。

【００２０】したがって、接着媒体のための積極的なガ
イド手段が、シケイン部２１と供給用溝部７の壁面８と
の間、およびシケイン部２１とノズルプレート６との間
に形成されている。この供給ノズル２の積極的なガイド
手段は、供給用溝部７の壁面８とシケイン部２１の収容
面との間の空間に形成された、実質的に環形状とされた
自納式（self-contained）の第一の部分２３を有してい
る。積極的なガイド手段の第二の部分２４は、シケイン
部２１の基面２５からノズルプレート６までの距離によ
って決定される。本実施形態において、積極的なガイド
手段の第一および第二の部分２３，２４の幅Ｂは、実質
的に一定とされかつ同一の大きさとされている。

【００２１】初期状態として空とされた供給ノズル２に
接着媒体を充填するために、圧力ピストン１８を動作さ
せることにより接着媒体を供給用溝部７内に導入する。
接着媒体がシケイン部２１に接触するとすぐに、接着媒
体５は積極的なガイド手段に到達し、これにより、接着
媒体流れの前部１２の幾何形状が変化する。そして接着
媒体５は、積極的なガイド手段の第一の部分２３内へと
−即ち同心状に傾斜した供給ノズル２の壁面８と直接近
接して−ノズルプレート６へと流れる。接着媒体５は、
第一の部分２３の端部において、即ち外側周縁部領域に
おける積極的なガイド手段の壁面８と直接近接して、ま
ずノズルプレート６と接触する。これにより、壁面８と
接着媒体５との間に形成される空気ポケット部を少なく
とも可能な限り回避することができる。図４から明らか
なように、半径部１４のおかげで、壁面８からダイプレ
ート６への移動が実質的に連続的に行われる。このよう
に接着媒体は第二の領域２４内に輸送されるので、“死
水領域”の形成を回避することができる。

【００２２】さらに十分に接着媒体が流通した後に、積
極的なガイド手段の第二の部分２４において、ノズルプ
レート６とシケイン部の基面２５との間に存在する環形
状に取り囲まれた流れの前部が形成される。この前部
は、いずれの位置においても、外側から内側へとノズル
プレート６の長手方向軸線２０に向かって実質上均一に
流れる。換言すれば、前部１２は、直交方向に、すなわ
ち各出口開口部１０の長手方向軸線に関して半径方向に
流れることになる。したがって、前部１２は、ノズル２
内に存在する残りの空気１５を各出口開口部１０へと押
し出すことになる。

【００２３】空気１５を流出させることによりノズル内
を完全に排気するためには、積極的なガイド手段は、出
口開口部１０の一つを少なくとも所定面積内で直接覆っ
た状態で環形状の前部１２が閉じるように形成されるべ
きである。本実施形態では、ノズル２の長手方向軸線２
０に沿って走行する出口開口部１０ａ上で閉じるように
なっている。ここで、“閉じる”とは、ノズルプレート
６の上側および基面２５のいずれもが実質的に完全に濡
れていることを示すものと理解される。全ての供給用チ
ューブ１１内に接着媒体が配置されると、ダイボンダの
使用準備が完了することになる。

【００２４】もちろん、例えば、ノズルプレート上の各
出口開口部の分布が異なるものであるために、或いは特
定の挙動の流れを得たりするために、シケイン部の形状
を上述の実施形態とは異なったものとすることができ
る。図６には、本発明により実施可能な変形例が示され
ている。上述した実施形態と実質的に異なる点は、この
変形例ではシケイン部２１がディスク状に形成されてい
る点である。この変形例では、全ての出口開口部１０が
ノズルプレート６の中心に対して外側に配置されてお
り、長手方向軸線２０に沿うシケイン部２１内の積極的
なガイド手段は、追加的に、中央部に第三の部分２６を
有している。このように連続的な凹所が形成され、これ
により、接着媒体がノズルプレートに到達することがで
きる。したがって、この供給ノズルが充填されたときに
は、接着媒体がシケイン部２１と接触するとすぐに二つ
の流れの前部１２が形成されることになる。

【００２５】第一の流れの前部は、この変形例において
も存在する第一の部分２３を通過し、供給用溝部の壁部
８と第二の部分２４へと向かうシケイン部２１との間
で、ノズルプレート６の中央部に向かって環状をなして
閉じるように流れる。第二の流れの前部は、ノズルプレ
ート６上の第三の部分２６を通過し、第二の部分２４へ
と向かって、ノズルプレートの中央部から他の流れの前
部と反対方向である半径方向外方へと向かって流れる。

【００２６】図７には、供給ノズル２の特に単純な構成
が示されている。ハウジング１７は、上方ハウジング部
分１７ａとノズルプレート６とを有している。ハウジン
グ部分１７ａは挿入体９による形状特定機能を備えてい
る。ハウジング部分１７ａには、シケイン部２１の各突
起部３１が係合する四つの対応部分３０が設けられてい
る。これにより、ハウジング部分１７ａに対するシケイ
ン部２１の位置、ひいては部分２３における積極的なガ
イド手段の幅までもが明確に定義されることになる。

【００２７】ハウジング部分１７ａとノズルプレート６
との間で十分な密閉度を得るために、半径部１４（図４
参照）に対応する凹面３３を有するシールリング３２が
設けられている。シールリング３２は例えばゴム製とさ
れている。好ましくは、ハウジング部１７ａに対してノ
ズルプレート６を固定するために、差込み式ロックを行
うロック片３４が設けられている。これにより、ハウジ
ング部１７ａ内にシケイン部２１、シールリング３２お
よびノズルプレート６を挿入した後に、ハウジング部分
１７ａ上で回転させることによりロック片３４を固定す
ることができる。積極的なガイド手段の幅を部分２４に
おいても明確に定義するために、シケイン部２１は、組
立状態においてノズルプレートを押圧する四つのピン３
５を備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ダイボンダの一部を示した斜視図である。

【図２】 従来より知られている供給用ノズルの一部を
示した断面図である。

【図３】 部分的に切断面として示された本発明による
装置の断面図である。

【図４】 図３の装置の一部を示した断面図である。

【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿って示された断面図であ
る。

【図６】 本発明による装置の変形例を示した断面図で
ある。

【図７】 本発明による装置の変形例を示した断面図で
ある。

【符号の説明】

２ 供給ノズル ６ ノズルプレート ７ 供給用溝部 １０ 出口開口部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの出口開口部（１０；１
   ０ａ）が設けられたノズルプレート（６）へと粘性を有
   する接着媒体を通過させて導くことができる供給用溝部
   （７）を有する、サブストレート上に前記接着媒体を塗
   布するための供給ノズル（２）において、 前記供給用溝部（７）は、前記供給ノズル（２）の充填
   時に形成される前記接着媒体の前部（１２）が前記供給
   ノズル（２）内に存在する空気を少なくとも一つの前記
   出口開口部（１０；１０ａ）へと導くことを特徴とする
   供給ノズル。
2. 【請求項２】 前記接着媒体の前記前部の方向に影響を
   与えるシケイン部（２１）が、前記供給用溝部（７）内
   に設けられていることを特徴とする請求項１記載の供給
   ノズル。
3. 【請求項３】 前記接着媒体の前記前部（１２）は、前
   記供給ノズル（２）の充填時に、前記ノズルプレート
   （６）上において該ノズルプレート（６）の縁部領域と
   先ず接触し、前記ノズルプレート（６）の中央の方向へ
   と流れることを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の供給ノズル。
4. 【請求項４】 少なくとも二つの前記出口開口部（１
   ０）を有する請求項１または請求項２記載の供給ノズル
   において、 記接着媒体の前記前部（１２）は、前記供給ノズル
   （２）の充填時に、前記ノズルプレート（６）の縁部領
   域および該ノズルプレート（６）の中央において該ノズ
   ルプレート（６）と先ず接触し、前記ノズルプレート
   （６）の方向へと流れることを特徴とする供給ノズル。
5. 【請求項５】 前記供給用溝部（７）は、前記ノズルプ
   レート（６）の縁部領域において凹形状となるように構
   成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の
   いずれかに記載の供給ノズル。