(57)【要約】【課題】ディスペンサから吐出される流体の重量測定精度を向上させる。【解決手段】精密はかり２０１と、精密はかり２０１の上に載置される計量カップ２０２と、計量カップ２０２の内面に取り付けられ、ディスペンサ１００のニードル１０５から吐出された流体がその表面を計量カップ２０２に向って伝わり落ちる受け針２０３とを備える。【選択図】図１
2016136546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスペンサから吐出される流体の重量を測定する流体重量測装置であって、
秤量台と、
前記秤量台の上に載置されて前記流体を溜める計量カップと、
前記計量カップの内面に取り付けられ、前記ディスペンサから吐出された前記流体がその表面に沿って前記計量カップの内面に伝わり落ちる受け針と、
を備えることを特徴とする流体重量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された流体重量測定装置であって、前記計量カップに取り付けられ、前記針の周囲を囲うカバーを備えること、
を特徴とする流体重量測定装置。
【請求項３】
ディスペンサから吐出される流体の重量を測定する流体重量測方法であって、
秤量台と、前記秤量台の上に載置されて前記流体を溜める計量カップと、前記計量カップの内面に取り付けられ、前記ディスペンサから吐出された前記流体がその表面に沿って前記計量カップの内面に伝わり落ちる受け針と、を備える流体重量測定装置を準備するステップと、
前記ディスペンサの吐出口を前記針の先端に近接させるステップと、
前記ディスペンサの吐出口から前記針の先端に向かって所定の量の前記流体を吐出し、前記計量カップに溜めるステップと、
前記計量カップに溜まった前記流体および前記針の表面に付着した前記流体による重量の増加を前記秤量台によって測定するステップと、
を備えることを特徴とする流体重量測方法。
【請求項４】
請求項３に記載の流体重量測定方法であって、
前記近接させるステップは、前記ディスペンサの前記吐出口から前記流体の吐出を停止する際に、前記吐出口から垂下した状態で前記吐出口に残る前記流体の液滴の大きさよりも前記吐出口と前記針の先端との距離が小さくなるように、前記吐出口を前記針の先端に近接させること、
を特徴とする流体重量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスペンサから吐出される流体の重量を測定する装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品である半導体チップを回路基板に実装する方法として、半導体チップにバンプと呼ばれる突起電極を形成し、半導体チップを回路基板に直接接続するフリップチップボンディング装置が広く採用されるようになっている。フリップチップボンディング装置においては、半導体チップと回路基板との接合部の接続信頼性を確保するため、ディスペンサによって回路基板に予め熱硬化性の非導電性ペースト（ＮＣＰ）を塗布しておき、加熱したボンディングツールにより半導体チップのバンプを回路基板の電極に押圧してバンプを加熱溶融させて半導体チップと回路基板とを電気的に接続すると同時に、非導電性ペースト（ＮＣＰ）を加熱硬化させて半導体チップと回路基板との間を樹脂封止する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、半導体チップのような電子部品をリードフレームなどの基板上に実装する際に、ディスペンサによって基板上の電子部品が取り付けられる位置にペースト状の接着剤を塗布しておき、その上に電子部品を押付けて電子部品を基板に実装するダイボンダも多く用いられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５０４４６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フリップチップボンディング装置で用いられる非導電性ペースト（ＮＣＰ）あるいは、ダイボンダで用いられるペースト状の接着剤等の基板上への塗布量が多すぎると、ボンディングの際に半導体チップの周辺からはみ出す非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤が多くなりすぎて、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤がボンディングツールであるコレットの表面などに付着し、良好なボンディングを行えなくなる場合がある反面、逆に、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の塗布量が少なすぎると、半導体チップと基板との間の接続信頼性が確保できないという問題がある。
【０００６】
また、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤などは、時間と共に粘度等の特性が変化するため、ディスペンサから吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の量が変化してしまい適切な量の非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤を塗布できなくなる場合がある。そこで、フリップチップボンディング装置やダイボンダでは、適切な量の非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の塗布が行えるように、所定の塗布動作の際にディスペンサから吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の重量を測定し、その測定結果に基づいて塗布動作を修正する方法が用いられることが多い。
【０００７】
ディスペンサから吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の重量は、計量カップの中に所定の塗布動作と同様の量の非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤をディスペンサから吐出させ、その重量を測定することによって行う場合が多いが、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の粘度が高い場合には、所定の塗布動作を行っても、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の液滴がディスペンサの吐出口から完全に計量カップの中に落下しない場合があり、測定した重量にばらつきが出る場合がある。このため、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や接着剤の塗布量にばらつきが出てボンディング品質が低下する場合があった。
【０００８】
本発明は、ディスペンサから吐出される流体の重量測定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の流体重量測定装置は、ディスペンサから吐出される流体の重量を測定する流体重量測装置であって、秤量台と、秤量台の上に載置されて流体を溜める計量カップと、計量カップの内面に取り付けられ、ディスペンサから吐出された流体がその表面に沿って計量カップの内面に伝わり落ちる受け針と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体重量測定装置において、計量カップに取り付けられ、針の周囲を囲うカバーを備えること、としても好適である。
【００１１】
本発明の流体重量測方法は、ディスペンサから吐出される流体の重量を測定する流体重量測方法であって、秤量台と、秤量台の上に載置されて流体を溜める計量カップと、計量カップの内面に取り付けられ、ディスペンサから吐出された流体がその表面に沿って計量カップの内面に伝わり落ちる受け針と、を備える流体重量測定装置を準備するステップと、ディスペンサの吐出口を針の先端に近接させるステップと、ディスペンサの吐出口から針の先端に向かって所定の量の流体を吐出し、計量カップに溜めるステップと、計量カップに溜まった流体および針の表面に付着した流体による重量の増加を秤量台によって測定するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の流体重量測方法において、近接させるステップは、ディスペンサの吐出口から流体の吐出を停止する際に、吐出口から垂下した状態で吐出口に残る流体の液滴の大きさよりも吐出口と針の先端との距離が小さくなるように、吐出口を針の先端に近接させること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ディスペンサから吐出される流体の重量測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における流体重量測定装置を有するディスペンサを示す平面図と立面図である。
【図２】本発明の実施形態における流体重量測定装置を用いて非導電性ペースト（ＮＣＰ）の重量を測定する工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、本実施形態の流体重量測定装置２００は、ディスペンサ１００の横に配置されている。まず、ディスペンサ１００の構成について説明する。ディスペンサ１００は、ベース１１０と、ベース１１０に固定された支持台１１１の上に取り付けられて表面に基板３００を吸着固定するディスペンサステージ１１２と、基板３００を搬送する搬送レール１１３と、ベース１１０に取り付けられて基板３００の搬送方向であるＸ方向に延びるＸ方向ガイド１０１と、Ｘ方向ガイドにガイドされてＸ方向と直角のＹ方向に延びるＹ方向ガイド１０２と、Ｙ方向ガイド１０２にガイドされてＹ方向に移動するディスペンサヘッド１０３と、ディスペンサヘッド１０３に取り付けられて上下方向であるＺ方向に移動するシリンジ１０４と、シリンジ１０４の先端に取り付けられたニードル１０５と、を備えている。
【００１６】
ディスペンサヘッド１０３は、Ｘ方向ガイド１０１，Ｙ方向ガイド１０２によってＸＹ方向に自由に移動することができるので、ディスペンサヘッド１０３にＺ方向に移動可能に取り付けられたシリンジ１０４およびニードル１０５は、ＸＹＺ方向に自由に移動することができるよう構成されている。シリンジ１０４は、内部に非導電性ペースト（ＮＣＰ）あるいは、ペースト状の接着剤を貯留し、内部に配置された図２に示すスクリューポンプ１０６によって貯留している流体である非導電性ペースト（ＮＣＰ）あるいはペースト状の接着剤を先端のニードル１０５の先端の吐出口から吐出するよう構成されている。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、流体重量測定装置２００は、ディスペンサステージ１１２の横に配置された秤量台である精密はかり２０１と、精密はかり２０１の上に載置された計量カップ２０２と、計量カップ２０２の内側の底面から垂直上方に延びる受け針２０３と、計量カップ２０２の上面に取り付けられ、受け針２０３の周囲をカバー２０４とを備えている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、精密はかり２０１は、ディスペンサステージ１１２を支持する支持台１１１の脇に配置され、一部がディスペンサステージ１１２の下側となっており、図１（ａ）に示すように、計量カップ２０２が載置される部分がディスペンサステージ１１２、搬送レール１１３の外側に配置されている。
【００１９】
図２に示すように、計量カップ２０２の内側の底面２０５の中心から垂直上方に延びるように取り付けられた受け針２０３は、底面２０５に固定される根元側が太く、先端に向って細くなっており、先端は、非常に細くとがっており、その直径は、ニードル１０５の内径より小さくなっている。また、図２に示すように、カバー２０４は、計量カップ２０２の上面を覆う蓋部２０４ｂと蓋部２０４ｂに取り付けられ、蓋部２０４ｂから受け針２０３の周囲を囲って垂直上方に向って延びるカバー本体２０４ａによって構成されている。カバー本体２０４ａは、受け針２０３の先端近傍まで延びている。本実施形態では、カバー本体２０４ａの上端は、受け針２０３の先端よりも少し低い位置まで延び、受け針２０３の先端は少しカバー本体２０４ａの上端から突出しているが、カバー本体２０４ａの上端が受け針２０３の先端よりも少し高い位置まで延びるように構成してもよい。
【００２０】
次に、図１、図２を参照して説明したディスペンサ１００から吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）あるいはペースト状の接着剤の吐出重量の測定工程について説明する。
【００２１】
図１（ａ）、図１（ｂ）の一点鎖線で示すように、Ｙ方向ガイド１０２をＸ方向ガイド１０１に沿ってＸ方向に移動させると共に、ディスペンサヘッド１０３をＹ方向ガイド１０２に沿ってＹ方向に移動させ、シリンジ１０４およびニードル１０５の中心を計量カップ２０２の受け針２０３の先端のＸＹ方向の位置とする。そして、ニードル１０５のＸＹ方向の位置が受け針２０３のＸＹ方向の位置となったら、ディスペンサヘッド１０３に内蔵されている図示しないＺ方向モータによってシリンジ１０４を降下させ、ニードル１０５の先端の吐出口を受け針２０３に先端に近接させていく。そして、図２に示すように、ニードル１０５の先端と受け針２０３の先端との距離ｄを例えば、０．２乃至０．３ｍｍ程度となるまで近接させる。
【００２２】
次に、シリンジ１０４に内蔵されている図２に示すスクリューポンプ１０６を動作させて非導電性ペースト（ＮＣＰ）をニードル１０５の先端の吐出口から吐出させる。非導電性ペースト（ＮＣＰ）の吐出は、基板３００の上への非導電性ペースト（ＮＣＰ）の塗布の際の吐出動作と同様に行う。通常、基板３００の上への非導電性ペースト（ＮＣＰ）の塗布は、例えば、基板３００の半導体チップをボンディングする領域の四隅からその領域の中心に向かって「Ｘ」の字のように４回に分けて塗布したり、四隅と辺の中央からその領域の中心に向かって「米」の字のように８回に分けて塗布したりする。つまり、一つの領域に非導電性ペースト（ＮＣＰ）を塗布する場合には、ニードル１０５の先端からの非導電性ペースト（ＮＣＰ）の吐出の開始、停止を数回繰り返す吐出動作を行うものである。そこで、非導電性ペースト（ＮＣＰ）の吐出重量の測定においても、基板３００に非導電性ペースト（ＮＣＰ）を塗布する際の吐出動作と同一のパターンで非導電ペースト（ＮＣＰ）の吐出と停止を複数回繰り返す。
【００２３】
まず、図２に示すスクリューポンプ１０６が始動すると、ニードル１０５の先端の吐出口から非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１が吐出を始める。吐出された粘度の高い非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１は、図２に示すように、距離ｄで近接している受け針２０３の先端を覆いながら、受け針２０３の外表面に沿って下方向にゆっくりと伝わり落ちていく。そして、スクリューポンプ１０６が停止するとニードル１０５の吐出口からの非導電性ペースト（ＮＣＰ）の吐出が停止する。この際、ニードル１０５の吐出口と受け針２０３の先端との間には、粘度の高い非導電性ペースト（ＮＣＰ）が存在している。このニードル１０５の吐出口と受け針２０３の先端との間に存在している非導電性ペースト（ＮＣＰ）は、受け針２０３の外表面に沿って下方向に伝わり落ちていく非導電性ペースト（ＮＣＰ）と連続した液塊５２を構成しているので、この液塊５２に引かれて下方向に移動し、やがてニードル１０５の先端の吐出口から分離する。
【００２４】
そして、図２に示すように、スクリューポンプ１０６の始動から停止までの間に吐出された非導電性ペースト（ＮＣＰ）は、受け針２０３の外表面を伝わり落ちる液塊５２，５３，５４となって計量カップ２０２の底面２０５に達し、底面２０５の上に溜まり５５ととして貯留される。
【００２５】
このように、基板３００に非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１を塗布する際の吐出動作と同一のパターンで非導電ペースト（ＮＣＰ）の吐出と停止を繰り返すと、その度に非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１は液塊５２〜５４となって受け針２０３の外表面を伝わり計量カップ２０２の中に溜まり５５として貯留される。
【００２６】
上記の吐出動作が終了したら、精密はかり２０１によって、吐出動作開始前の計量カップ２０２の重量吐出動作終了後の計量カップ２０２の重量の差を測定し、その重量差を吐出した非導電性ペースト（ＮＣＰ）の重量とする。受け針２０３が計量カップ２０２の底面２０５に固定されているので、吐出された粘度の高い非導電ペースト（ＮＣＰ）が受け針２０３の表面に付着したままでも、ニードル１０５から吐出された重量として計測されるため、吐出された非導電性ペースト（ＮＣＰ）の重量を正確に測定することができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の流体重量測定装置２００によれば、ニードル１０５の先端と受け針２０３の先端との距離ｄを例えば、０．２乃至０．３ｍｍ程度となるまで近接させることにより、スクリューポンプ１０６の停止後にニードル１０５の先端に残ってしまう非導電ペースト（ＮＣＰ）５１をほとんどなくすことができる。このため、スクリューポンプ１０６の始動から停止までの間に吐出された非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１を正確に受け針２０３に受け渡すことが可能であり、非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１の粘度が高い場合でもその吐出重量を正確に測定することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、受け針２０３の周囲をカバー２０４で囲っているので、ニードル１０５の先端から吐出された非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１は、外気に流れの影響を受けずにスムーズに受け針２０３に受け渡されるので、外気の流れによって吐出された非導電ペースト（ＮＣＰ）５１の一部が飛ばされてしまうようなこともなく、ニードル１０５の先端の吐出口から吐出された非導電ペースト（ＮＣＰ）５１の量を正確に測定することができる。
【００２９】
本実施形態では、ニードル１０５の先端と受け針２０３の先端との距離ｄを例えば、０．２乃至０．３ｍｍ程度となるまで近接させることとして説明したが、この距離ｄは、ニードル１０５の先端の吐出口から非導電性ペースト（ＮＣＰ）５１が滴下する際の液滴の大きさよりも小さい距離となっていればよく、０．２乃至０．３ｍｍに限定されない。例えば、ニードル１０５の吐出口の内径が大きい場合には、吐出される液滴も大きくなるので、距離ｄを大きくしてもよいし、逆にニードル１０５の内径が小さい場合には、吐出される液滴の大きさが小さくなるので、距離ｄをより小さい距離としてもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では、ディスペンサ１００から吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）の重量を測定する場合を例として説明したが、本発明は、ディスペンサ１００から吐出される非導電性ペースト（ＮＣＰ）の重量を測定する場合のみならず、ペースト状の接着剤のみならず、ニードル１０５から吐出される粘度の高い流体の重量を測定する場合にも適用することができるものである。
【符号の説明】
【００３１】
５１  非導電性ペースト（ＮＣＰ），５２，５３，５４  液塊、５５  溜まり，１００  ディスペンサ、１０１  Ｘ方向ガイド、１０２  Ｙ方向ガイド、１０３  ディスペンサヘッド、１０４  シリンジ、１０５  ニードル、１０６  スクリューポンプ、１１０  ベース、１１１  支持台、１１２  ディスペンサステージ、１１３  搬送レール、２００  流体重量測定装置、２０１  精密はかり、２０２  計量カップ、２０３  受け針、２０４  カバー、２０４ａ  カバー本体、２０４ｂ  蓋部、２０５  底面、３００  基板。
【図１】
2016136546.tif 000003
【図２】
2016136546.tif 000004