JPH09108604A - ディスペンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する塗布材料の物性に左右されることな
く、材料容器内での塗布材料の残量を正確に検出するこ
とができるディスペンサを提供する。 【解決手段】 先端に塗布ノズル２が装着された筒状の
材料容器１と、この材料容器１に注入された塗布材料３
の上層面に接触する状態で材料容器１内に挿入された可
動キャップ４を有し、この可動キャップ４にエアー圧を
加えることにより塗布ノズル２から塗布材料３を吐出さ
せる材料押出機構と、材料容器１内での可動キャップ４
の動きに連動するシャフト９を有し、このシャフト９を
被検出体としてセンサ１３の出力信号から可動キャップ
４の位置を検出する検出機構とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体チッ
プをリードフレームにボンディングするダイボンディン
グ工程において、リードフレームのチップ実装面（ダイ
パッド面）に接合材料を塗布する際に用いられるディス
ペンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７はディスペンサを備えたダイボンド
装置の構成を示す斜視図である。図７に示すダイボンド
装置５０は、大きくは、リードフレーム供給部５１と、
リードフレーム搬送部５２と、ディスペンサ５３と、ボ
ンディングヘッド部５４と、リードフレーム収納部５５
とから構成されている。

【０００３】リードフレーム供給部５１は、成形加工済
のリードフレーム５６を一枚ずつ取り出してリードフレ
ーム搬送部５２のガイドレール５２ａ上に供給するもの
である。リードフレーム搬送部５２は、ガイドレール５
２上に供給されたリードフレーム５６をプッシャー５２
ｂで押し出すとともに、一定の間隔で配設された３個の
クランプレバー５２ｃによりリードフレーム５６をガイ
ドレール５２ａに沿って順次搬送するものである。ディ
スペンサ５３は、材料容器（シリンジ）５３ａに注入さ
れた液状の接合材料をエアー圧によって塗布ノズル５３
ｂから吐出させ、この吐出させた接合材料を所定の塗布
パターンでリードフレーム５６のチップ実装面（ダイパ
ッド面）に塗布するものである。ボンディングヘッド部
５４は、ウエハ５７から個片に分割された半導体チップ
５８をコレット５４ａで吸着保持しつつ、リードフレー
ム５６のチップ実装面にを移載し、先に塗布した接合材
料にて両者を接合させるものである。リードフレーム収
納部５５は、チップ実装済のリードフレーム５６をマガ
ジン５５ａに一枚ずつ収納するものである。

【０００４】ところで、材料容器５３ａに注入された接
合材料の残量は、リードフレーム５６への塗布を繰り返
すうちに徐々に減ってくる。材料容器５３ａ内での接合
材料の残量がゼロになると、空打ちによる半導体チップ
５８の接合不良が発生するため、一般的にはタイマーで
設定した時間だけ材料容器５３ａ上部から圧縮エアーを
供給し、その供給回数（接合材料の塗布回数）を図８に
示す如き別個に設けたカウンタ５９でカウントし、その
カウント値が予め設定された基準カウント値になった時
点で、接合材料が無くなったこと（残量ゼロ）を検出す
るようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来にお
いては、材料容器５３ａ内での接合材料の残量に対する
基準カウント値の設定が作業者の経験に頼って行われて
いたため、残量ゼロ検出にバラツキが生じ、接合材料が
無くなったことを正確に検出することが出来なかった。
したがって、残量ゼロでの空打ちを回避するには、所定
分の余裕を見込んで基準カウンタ値を設定せざるを得
ず、これによって接合材料の無駄が生じたり、ダイボン
ド装置等の停止回数が増えるなどの不具合があった。

【０００６】そこで従来技術の中には、センサを利用し
て接合材料の残量を検出しようとする考えもある。その
代表的な例を挙げると、一つは、図９（ａ）に示すよう
に、材料容器５３ａの上方にセンサ６０を取り付けて、
容器内に注入された接合材料６１の上層面でセンサ光を
反射させ、その反射光を感知することで接合材料の残量
検出を行うもので、もう一つは、図９（ｂ）に示すよう
に、材料容器５３ａの外周面にセンサ６０を取り付け
て、接合材料６１の上層面がセンサ６０の検知位置Ｌを
下回ったところで接合材料６１の残量を検出するもので
ある。

【０００７】しかしながら、前者の場合は、接合材料６
１が粘性の高いものになると、センサ６０の光が反射す
る材料上層面が必ずしも平坦にならないため、入射光と
反射光の光軸ずれによって接合材料の残量を正確に検出
できなくなるという問題があった。また、後者の場合で
も、接合材料６１が粘性の高いものになると、材料容器
５３ａの内周面に接合材料６１が付着残留し、この残留
した接合材料６１をセンサ６０が検出してしまうため、
本来検出すべき材料上層部を検出できず誤検出を招くと
いう問題があった。さらに、両者の場合、いずれも接合
材料６１が透明なものになると、センサ６０が全く感知
しなくなるため検出不能に陥るという問題も抱えてい
た。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、塗布材料の物性に左右される
ことなく、材料容器内での塗布材料の残量を正確に検出
することができるディスペンサを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、先端に塗布ノズルが装着
された筒状の材料容器と、この材料容器に注入された塗
布材料の上層面に接触する状態で該材料容器内に挿入さ
れた可動キャップを有し、この可動キャップにエアー圧
を加えることにより塗布ノズルから塗布材料を吐出させ
る材料押出機構と、材料容器内での可動キャップの位置
を検出する検出機構とを備えた構成を採用している。

【００１０】上記構成を採用したディスペンサにおいて
は、材料押出機構によって可動キャップに所定時間だけ
エアー圧を加えると、そのエアー圧によって可動キャッ
プが一方向に押し込まれ、その押し込み量に応じて定量
の塗布材料が塗布ノズルから吐き出される。このとき、
材料容器内での可動キャップの位置は塗布材料の残量に
対応した位置となるため、その可動キャップの位置を検
出機構によって検出することで、塗布材料の残量が正確
に検出されることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
わるディスペンサの第１実施形態を示す側断面図であ
る。図１に示すディスペンサにおいては、筒状をなす材
料容器（シリンジ）１の先端に点塗布用の塗布ノズル２
が装着されている。この塗布ノズル２については、塗布
対象となる所定面への塗布パターン（点塗布、線塗布
等）に応じて、種々の形状のものを採用することができ
る。

【００１２】材料容器１の中には液状の塗布材料３が注
入されている。塗布材料３としては、例えば半導体製造
関連でいえば、半導体チップの封止樹脂や半導体チップ
を固定するためのダイボンディングペースト、クリーム
はんだ、接着剤、マーキング液などがある。さらに、塗
布材料３を注入してなる材料容器１内には可動キャップ
４が挿入されている。この可動キャップ４は、材料容器
３の内径と略同一の外径をもって円板状に形成されてお
り、材料容器１内ではその軸方向（図中上下方向）に移
動自在に挿入されている。また、可動キャップ４はその
下面側が塗布材料３の上層面に接触する状態で材料容器
１内に挿入配置されている。

【００１３】一方、材料容器１の後端部にはアダプター
５が取り付けられている。このアダプター５は、容器後
端の鍔部１ａにシール材６を介して係合固定されてい
る。また、アダプター５の下端部は所定量だけ材料容器
１の後端部に嵌合され、これにより材料容器１とアダプ
ター５とが互いに同軸状態に結合されている。さらにア
ダプター５の中心には、後述するシャフト径に対応した
ガイド孔７とそれよりも若干孔径の大きな逃げ孔８が同
軸状態で穿設されている。このうち、下方に位置するガ
イド孔７にはシャフト９が挿入されている。

【００１４】シャフト９は、材料容器１内での可動キャ
ップ４の位置を検出する検出機構の被検出体となるもの
で、逃げ孔８の途中に組み込まれたシール部材１０とそ
の下方に位置するガイド孔７によって摺動自在に支持さ
れている。また、シャフト９の下端９ａは可動キャップ
４の上面に当接し、この状態を保ちながら被検出体であ
るシャフト９が可動キャップ４の動きに追従して摺動し
得る構成となっている。

【００１５】加えて、アダプター５の上側外周面には、
上下に所定の間隔をおいてセンサ取付用孔１１とエアー
供給孔１２とが穿設されている。このうち、センサ取付
用孔１１は上記シール部材１０の取付位置よりも上方で
且つ逃げ孔８に連通する状態で形成され、エアー供給孔
１２はシール部材１０の取付位置よりも下方で且つ逃げ
孔８に連通する状態で形成されている。センサ取付用孔
１１には、検出機構の能動部品となる非接触式のセンサ
（近接センサ）１３が取り付けられている。センサ１３
は、その検出位置Ｌにシャフト９が存在するか否かによ
ってオン／オフ信号が切り換わるようになっている。一
方、エアー供給孔１２には継手１４が取り付けられてお
り、この継手１４に図示せぬエアーチューブを介してエ
アー供給器が接続されている。

【００１６】ここで、検出機構の被検出体となるシャフ
ト９の長さは、材料容器１内で可動キャップ４が最も下
がった時点、つまり塗布材料３の残量がゼロになった時
点で、シャフト上端９ｂがセンサ１３の検出位置Ｌから
外れるように設定されている。また、図示せぬエアー供
給器からエアー供給孔１２を介して圧縮エアーを供給し
た際、そのエアー圧を可動キャップ４に加えるべく、シ
ール部材１０によって密閉された逃げ孔８の空間とキャ
ップ上方の空間とを連通させるエアー導入孔（不図示）
がアダプター５に穿設されている。

【００１７】続いて、本第１実施形態のディスペンサの
動作機能について説明する。先ず、一回あたりの塗布動
作にあたっては、材料押出機構の駆動源となる図示せぬ
エアー供給器から所定時間だけ圧縮エアーを供給する。
そうすると、圧縮エアーの供給に伴うエアー圧が逃げ孔
８及びエアー導入孔（不図示）を介して材料容器１内の
可動キャップ４に加えられる。これにより、可動キャッ
プ４は所定量だけ下方に押し込まれ、その押し込み量に
応じて容器先端の塗布ノズル２から定量の塗布材料３が
吐き出される。このとき、可動キャップ４の動きに追従
してシャフト９が摺動することから、エアー圧によって
可動キャップ４が下方に押し込まれた分だけシャフト９
も下方に変位する。

【００１８】その後、塗布の回数を重ねていくと、材料
容器１内での塗布材料３の残量が徐々に減ってくる。塗
布材料３の残量がゼロになるまでは、センサ１３の検出
位置Ｌを遮るかたちでシャフト９が近接配置されるた
め、その間のセンサ１３の出力信号はオン状態に保持さ
れる。これに対して、可動キャップ４が下限位置に達し
て塗布材料３の残量がゼロになると、シャフト９の上端
９ｂがセンサ１３の検出位置Ｌから外れるため、それま
でオン状態に保持されていたセンサ１３の出力信号がオ
フ状態に切り換わる。したがって、センサ１３の出力信
号の切り換わりタイミングでダイボンド装置等を停止さ
せるようにすれば、塗布材料３の無駄や空打ちによる接
合不良等の不具合を同時に解消することができる。

【００１９】このように本第１実施形態においては、塗
布材料３の減り具合を可動キャップ４の動きに置き換
え、その可動キャップ４の動きにリンクして摺動するシ
ャフト９を被検出体として、センサ１３の出力信号を基
に可動キャップ４の位置を検出できるようにしたので、
その検出結果から塗布材料３の残量を一義的に求めるこ
とが可能となる。また、塗布材料３の物性（粘性、反射
率、色等）に関係なく、塗布材料３の減り具合が可動キ
ャップ４の動きに反映されるため、どのような物性の塗
布材料３を使用した場合でも正確な残量検出を行うこと
ができる。

【００２０】ところで上記第１実施形態においては、可
動キャップ４にエアー圧を加えるためにシャフト９をシ
ール部材１０で支持するようにしているが、シャフト９
とシール部材１０の間に生じる摩擦力によっては、可動
キャップ４の動きにリンクしてシャフト９がスムーズに
摺動しなくなる虞れも若干懸念される。そこで、上記懸
念を解消するためのディスペンサ構成を本発明の第２実
施形態として以下に説明する。

【００２１】図２は本発明に係わるディスペンサの第２
実施形態を示す側断面図である。なお、本第２実施形態
においては、上記第１実施形態と同様の構成部分に同じ
符号を付し、重複する説明は省略する。図２に示すディ
スペンサにおいては、材料容器１の後端にシール部材６
を介してアダプター５が装着されている。このアダプタ
ー５には螺子締結によってアダプタープラグ１５が一体
に結合されている。

【００２２】アダプタープラグ１５は、図３に示すよう
に、材料容器１への嵌合部分となる嵌合部１５ａと、そ
れよりも外径が小さく且つ雄螺子が切られた結合部１５
ｂとから成り、その結合部１５ｂがアダプター５側のプ
ラグ取付部１６（図２）にねじ込まれている。また、ア
ダプタープラグ１５の中心には、シャフト９をガイドす
るためのガイド孔１５ｃが穿設され、さらにガイド孔１
５ｃの周りには４つのエアー導入孔１５ｄが同心円上に
等ピッチで穿設されている。

【００２３】加えて、可動キャップ４の上面には、図４
に示すようにシャフト９の外径に対応した凹部４ａが形
成されている。この凹部４ａは、上記アダプタープラグ
１５のガイド孔１５ｃとともにシャフト９を直立状態に
支持するためのもので、ガイド孔１５ｃに挿入したシャ
フト９の下端９ａが凹部４ａに嵌合している。これによ
り、シール部材による摩擦力を発生させることなく、可
動キャップ４の動きにリンクしてシャフト９をスムーズ
にスライドさせることができる。

【００２４】また、アダプター５には上記プラグ取付孔
１６に連通してシャフト収容筒１７が一体形成されてい
る。シャフト収容筒１７は、被検出体となるシャフト９
を収容するためのもので、その上端の開口部分は継手１
４によって閉塞されている。継手１４にはエアーチュー
ブ１８の一端が接続されており、チューブ他端は材料押
出機構の駆動源となるエアー供給器１９に接続されてい
る。一方、シャフト収容筒１７の根本部分にはセンサ取
付用孔１１が穿設され、このセンサ取付用孔１１に検出
機構の能動部品であるセンサ１３が取り付けられてい
る。そして、被検出体となるシャフト９の長さは、上記
第１実施形態と同様に、材料容器１内で可動キャップ４
が最も下がった時点（塗布材料３の残量がゼロになった
時点）で、シャフト上端９ｂがセンサ１３の検出位置か
ら外れるように設定されている。

【００２５】上記構成からなる第２実施形態のディスペ
ンサにおいては、材料押出機構の駆動源となるエアー供
給器１９から所定時間だけ圧縮エアーを供給すると、こ
れがエアーチューブ１８を介してアダプター５内に送り
込まれる。これにより、圧縮エアーによるエアー圧がア
ダプタープラグ１５のエアー導入孔１５ｄ（図２）を通
して可動キャップ４に加えられる。そのため、可動キャ
ップ４は所定量だけ下方に押し込まれ、その押し込み量
に応じて容器先端の塗布ノズル２から定量の塗布材料３
が吐き出される。このとき、可動キャップ４の動きに追
従してシャフト９がスムーズにスライドすることから、
エアー圧によって可動キャップ４が下方に押し込まれた
分だけシャフト９も下方に変位する。

【００２６】その後、塗布の回数を重ねるごとに塗布材
料３の残量が減っていくが、材料容器１内での塗布材料
３の残量がゼロにまるまではセンサ１３の検出位置にシ
ャフト９が近接配置されるため、その間のセンサ１３の
出力信号はオン状態に保持される。これに対して、図５
に示すように、可動キャップ４が下限位置に達して残量
ゼロになった時点では、シャフト上端９ｂがセンサ検出
位置から外れ、センサ出力信号がオン状態からオフ状態
に切り換わる。

【００２７】このように本第２実施形態においては、上
記第１実施形態と同様に塗布材料３の物性に左右される
ことなく、塗布材料３の残量を一義的に求めることがで
きるうえ、シール部材による摩擦力を発生させることな
く、可動キャップ４の動きにリンクしてシャフト９をス
ムーズにスライドさせ得る構成を採用したため、きわめ
て高い信頼性をもって塗布材料３の残量検出を行うこと
ができる。

【００２８】なお、上記第１及び第２実施形態において
は、いずれも塗布材料３の残量がゼルになった時点を的
確に検出し、空打ちによる不具合等を回避することを主
眼として、１個のセンサ１３のみで対応しているが、例
えば残量ゼロ検出用のセンサ１３に加えて、残量ゼロ時
期を事前に把握するためのセンサを別途設けるようにし
てもよい。これにより、オペレータ側では、残量ゼロ時
に必要となる塗布材料３の補充作業若しくは塗布材料３
を充填した材料容器１との交換作業等に備え、その準備
事前に整えて待機することができるため、残量ゼロに伴
う装置の停止時間（無為時間）を極力短縮することが可
能となり、稼働率の向上が図られる。

【００２９】図６は本発明に係わるディスペンサの第３
実施形態を示す側断面図である。図６に示すディスペン
サにおいては、材料容器１内での可動キャップ４の位置
を検出する検出機構としてリニアセンサ２０を採用して
いる。リニアセンサ２０は、スライド自在なセンサシャ
フト２０ａを備え、このセンサシャフト２０ａの突出量
からキャップ位置をリニアに検出するもので、材料容器
１に装着されたアダプター５の上端部に取り付けられて
いる。また、リニアセンサ２０のセンサシャフト２０ａ
は、アダプター５に穿設された逃げ孔８とガイド孔７を
貫通して材料容器１内に導出され、その下端が可動キャ
ップ４の上面に突き当てられている。これ以外の構成に
ついては上記第１実施形態とほぼ同様であるため、説明
を省略する。

【００３０】本第３実施形態においては、可動キャップ
４にエアー圧を加えて塗布ノズル２から塗布材料３を吐
出させると、可動キャップ４の動きに連動してセンサシ
ャフト２０ａがスライドする。したがって、センサシャ
フト２０ａが最も下がった状態でのシャフト突出量を予
め基準量として把握しておけば、リニアセンサ２０によ
って検出されるシャフト突出量と予め把握した基準量と
の比較によって塗布材料３の残量をリアルタイムに検出
することができる。その結果、各種装置の稼働状況や塗
布材料３の使用状況をきめ細かに管理することが可能と
なるため、生産性の向上が図られる。さらに、先述の第
１、第２実施形態では圧縮エアーの供給時間から間接的
に塗布材料の塗布量を管理せざるを得ないが、本第３実
施形態の場合には、材料容器１の内径とリニアセンサで
検出される可動キャップ４の移動量との関係から塗布材
料の塗布量を直に把握、管理できることから、材料容器
１と可動キャップ４間に摺動抵抗や塗布材料３の水頭差
等に起因した塗布量のバラツキをも解消することができ
る。

【００３１】なお、本発明に係わるディスペンサは、上
述したダイボンディング工程などの半導体製造分野に限
らず、例えば電気部品や機械部品、さらには家庭用品や
玩具用品等の製造分野など、あらゆる分野に対して塗布
対象となる箇所に液状材料を塗布する際に広く採用する
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のディスペン
サによれば、材料容器内での可動キャップの位置が塗布
材料の残量に対応した位置となるため、その可動キャッ
プの位置を検出機構によって検出することにより、使用
する塗布材料の物性に左右されることなく、塗布材料の
残量を正確に検出することが可能となる。その結果、従
来より発生していた空打ちによる種々の問題（例えばダ
イボンド装置でのチップ接合不良）を解消することがで
きる。また、一度材料容器に注入した塗布材料を完全に
使い切った状態で装置を停止させることができるため、
塗布材料の無駄が生じないだけでなく、段取り替えによ
る装置停止回数の低減によって稼働率の向上も大いに期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるディスペンサの第１実施形態を
示す側断面図である。

【図２】本発明に係わるディスペンサの第２実施形態を
示す側断面図である。

【図３】アダプタープラグの構造説明図である。

【図４】図２の一部を拡大した断面図である。

【図５】第２実施形態での残量検出動作を説明する側断
面図である。

【図６】本発明に係わるディスペンサの第３実施形態を
示す側断面図である。

【図７】ディスペンサを備えたダイボンド装置の斜視図
である。

【図８】従来における残量検出手段の一例を示す図であ
る。

【図９】従来における残量検出手段の他の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 材料容器 ２ 塗布ノズル ３ 塗布材料 ４ 可動キャップ ５ アダプター ９ シャフト（被検出体） １２ エアー供給孔 １３ センサ １８ エアーチューブ １９ エアー供給器 ２０ リニアセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に塗布ノズルが装着された筒状の材
   料容器と、 前記材料容器に注入された塗布材料の上層面に接触する
   状態で該材料容器内に挿入された可動キャップを有し、
   この可動キャップにエアー圧を加えることにより前記塗
   布ノズルから前記塗布材料を吐出させる材料押出機構
   と、 前記材料容器内での前記可動キャップの位置を検出する
   検出機構とを備えたことを特徴とするディスペンサ。