JP5304396B2

JP5304396B2 - ディスペンサおよび液状材料の残量確認方法

Info

Publication number: JP5304396B2
Application number: JP2009088916A
Authority: JP
Inventors: 真二笹栗; 保夫 ▲高▼浪
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: JP2010240510A

Description

本発明は、シリンジに内蔵されたペースト接着剤などの液状材料をノズルから適量ずつ吐出させ、電子部品の接合材料として基板などに塗布するディスペンサおよび液状材料の残量確認方法に関するものである。

ディスペンサは、シリンジに内蔵したペースト接着剤などの液状材料を適量ずつ基板などに塗布する際に広く用いられている。しかし、シリンジの容量には限りがあるため、液状材料がなくなる前に補充しなければならない。従来は、作業者が液状材料を視認するか、ディスペンサの使用時間に基づいて残量管理を行っていたが、より正確な管理手法として、液状材料の液面高さをセンサを用いて検出する装置が提案されている。このうち特許文献１に開示されたものは、液状材料の液面に位置するプランジャにマグネットを配し、これをシリンジの外部から磁気センサで検出することで液面高さを検出するというものである。また特許文献２には、液状材料の液面に位置する可動キャップにシャフトを配し、シャフトの移動を検出することで残量を管理するものが開示されている。
特開平５−２０８１５７号公報特開平９−１０８６０４号公報

両文献で開示された手法によれば、残量管理の精度は著しく向上するが、液面にプランジャやシャフトなどの被検出体を配さなければならないという問題がある。また、被検出体を装着することでシリンジの重量が増加し、運動性能が低下するという問題がある。さらに特許文献１に開示されたものは、非接触型のセンサを用いてはいるが、シリンジとセンサの位置が固定されているため、液面高さを検出することができる範囲が狭くなり、センサと対峙しないところでの液面高さを検出することができないという問題がある。

本発明は、被検出体を用いることなく液状材料の残量管理を行うことができるディスペンサおよびこれを用いた液状材料の残量確認方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のディスペンサは、内蔵する液状材料を先端側へ移動させることにより先端のノズルから吐出させるシリンジと、検知範囲に液状材料が存在するか否かを検知する検知手段と、所定の位置に固定された前記検知手段に対して前記液状材料の移動方向と直交する方向に前記シリンジを移動させるシリンジ移動手段とを備え、前記シリンジ移動手段が、前記液状材料の材質及び前記シリンジの径に応じて予め定められた距離となる位置まで前記所定の位置に固定された検知手段に対して前記直交する方向に沿って前記シリンジを移動させるものであり、また前記検知手段が、前記シリンジ内の物質との間に生じる静電容量を検知する静電容量センサである。

請求項２に記載のディスペンサは、請求項１に記載のディスペンサであって、前記シリンジ移動手段が、前記所定の位置に固定された検知手段に対して液状材料の移動方向に前記シリンジを移動させることで前記シリンジ内の前記液状材料の残留量を確認する。

請求項３に記載の液状材料の残量確認方法は、請求項１又は２に記載のディスペンサを用い、前記シリンジを前記所定の位置に固定された検知手段に対して液状材料の移動方向に移動させたときの前記検知手段の検知結果に基づいて前記シリンジ内の液状材料の残量を確認する。

本発明によれば、シリンジの液状材料の移動方向における液状材料の位置を被検出体を用いることなく検出することができるので、シリンジに液状材料を充填した後に被検出体を装着する手間がなくなり、さらに被検出体を装着することによって重量が増加したシリンジの運動性能の低下という問題を排除することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図、図２および図３は本発明の実施の形態におけるディスペンサとセンサの位置関係の説明図である。

電子部品実装装置１は、図１に示すように、チップ２をウェハシート３からピックアップするピックアップヘッド４と、ピックアップヘッド４がピックアップしたチップ２を仮置きする中継テーブル５と、中継テーブル５に仮置きされたチップ２をピックアップし、基板６に押し付けて熱圧着するボンディングヘッド７と、基板６にチップ接合用のペースト状接着剤（以下ペーストと略称する）を塗布するディスペンサ８を備えている。

ディスペンサ８は、Ｚ軸直動装置１０のスライダ１１に取り付けられ、Ｚ軸直動装置１０はＹ軸直動装置１２のスライダ１３に取り付けられて構成されている。ディスペンサ８は、シリンジ１４に内蔵したペーストを上方からの送気により加圧し、下方（先端）に向けて移動させ、先端のノズル１５から少量ずつ吐出させる。ディスペンサ８は、基板６を支持する基板支持プレート１６の上方に配置されており、ノズル１５から吐出させたペーストを基板６に塗布する。ノズル１５と基板６との距離はＺ軸直動装置１０によってシリンジ１４の高さを変更することで調節する。基板支持プレート１６は基板６の搬送方向であるＸ方向に移動可能であり、ディスペンサ８は、Ｙ軸直動装置１２の駆動によるシリンジ１４のＹ方向への移動と基板支持プレート１６のＸ方向への移動を組み合わせることにより、ノズル１５と基板６の相対的な位置を変更することで任意の形状でペーストを描画することができる。

基板支持プレート１６には静電容量センサ１７が取り付けられている。静電容量センサ１７のプローブ３０（図２参照）はシリンジ１４に対してＹ方向に配置されている。ディスペンサ８は、シリンジ１４をＹ方向へ移動させることによりシリンジ１４とプローブ３０との距離を調節し、Ｚ方向へ移動させることによりプローブ３０に対するシリンジ１４の高さ位置を調節する。Ｚ軸直動装置１０とＹ軸直動装置１２はシリンジ１４を静電容量センサ１７に対して移動させるシリンジ移動手段である。

ボンディングヘッド７はＺ軸直動装置１８のスライダ１９に取り付けられ、Ｚ軸直動装置１８はＹ軸直動装置１２のスライダ２０に取り付けられている。中継テーブル５はＸ軸直動装置２１のスライダ２２に取り付けられている。スライダ２２には、交換用ノズルを収納するノズルストッカ２３と、不要チップを回収するチップ回収箱２４と、カメラ２５が取り付けられている。スライダ２２の移動経路にはクリーニングヘッド２６が配置されている。クリーニングヘッド２６に対してスライダ２２がＸ方向に移動することにより、クリーニングヘッド２６は中継テーブル５のチップ載置面（上面）を清掃し、さらに載置されている不良チップをチップ回収箱２４に払い落とす。

中継テーブル５上のチップは、カメラ２７によって撮影された画像に基づいて形状等の確認がなされ、良品であればボンディングヘッド７でピックアップされて基板６に実装され、不良品であればチップ回収箱２４に回収される。なお、カメラ２５はボンディングヘッド７によってピックアップされたチップを認識するためのものであり、カメラ２８はウェハシート３に貼り付けられているチップ２を認識するためのものであり、カメラ２９は基板６に描画されたペーストを認識するためのものである。

静電容量センサ１７は、図２に示すようにプローブ３０の正面の検知範囲に生じる静電容量を検出する。静電容量センサ１７が検出する静電容量は、プローブ３０の正面に存在する物質によって変化し、またプローブ３０とその物質との距離によって変化する。従って、プローブ３０の側面から距離ａをおいた位置にシリンジ１４を移動させた場合、図２（ａ）に示すようにプローブ３０の正面にペーストが存在するときと、図２（ｂ）に示すようにペーストが存在しないときでは検出する静電容量が異なることになる。

シリンジ１４の下端（ノズル１５の先端）と静電容量センサ１７に高低差ｂが生じるようにシリンジ１４の高さを設定しておけば、静電容量の変化によってペーストの液面がシリンジ１４の下端からの高さｂの位置を下回ったことを確認することができる。この高低差ｂをペースト液面の下限高さに設定しておけば、静電容量の変化によってペーストの補充もしくはシリンジの交換の時期に至ったことを知ることができる。

また、静電容量センサ１７との距離ａを保ったままシリンジ１４をＺ方向に移動させると、ペースト液面位置を境に静電容量が変化するので、静電容量が変化したときの両者の高低差ｂからペーストの残留量を確認することができる。このように静電容量センサ１７は検知範囲にペーストが存在するか否かを検知する検知手段として機能する。

静電容量センサ１７は距離ａが同じであってもペーストの種類や検知範囲内のペースト量によって検出する静電容量が異なるので、ペーストの種類やシリンジの径によって距離ａを変えることで検出感度を一定に保つことが望ましい。例えば図３（ａ）に示す絶縁ペーストの場合、検出される静電容量は極めて小さいので、静電容量の変化を確実に見極めるためにはシリンジ１４ａをプローブ３０に極めて近接した距離ｃまで移動させる必要がある。逆に銀ペーストのような良電導性材料の場合には、図３（ｂ）に示すようにプローブ３０とシリンジ１４ｂの間に距離ｃより大きい距離ｄを設け、感度を落とすことになる。同じ銀ペーストであっても図３（ｃ）に示すようにシリンジ１４ｃの径がシリンジ１４ｂの径より小さい場合には、同じ距離でも静電容量が低下するので、シリンジ１４ｃとプローブ３０との距離ｅは距離ｄより小さくてよい。

本実施の形態は、ディスペンサ８を搭載した電子部品実装装置１を例示し、液状材料としてチップ接合用のペースト接着剤を挙げ、液状材料の吐出対象として基板を挙げたが、本発明は電子部品の実装分野以外の分野においても適用可能であり、液状材料と吐出対象は例示した以外のものであっても本実施の形態と同様の作用効果を奏する。

本発明は、シリンジの液状材料の移動方向における液状材料の位置を被検出体を用いることなく検出することができるので、シリンジに液状材料を充填した後に被検出体を装着する手間がなくなり、さらに被検出体を装着することで重量が増加したシリンジの運動性能の低下という問題を排除することができるという利点があり、シリンジに内蔵されたペースト接着剤などの液状材料を電子部品の接合材料として基板などに塗布して電子部品を実装する分野において有用である。

本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図本発明の実施の形態におけるディスペンサとセンサの位置関係の説明図本発明の実施の形態におけるディスペンサとセンサの位置関係の説明図

８ディスペンサ
１０Ｚ軸直動装置
１２Ｙ軸直動装置
１４シリンジ
１５ノズル
１７静電容量センサ

Claims

内蔵する液状材料を先端側へ移動させることにより先端のノズルから吐出させるシリンジと、
検知範囲に液状材料が存在するか否かを検知する検知手段と、
所定の位置に固定された前記検知手段に対して前記液状材料の移動方向と直交する方向に前記シリンジを移動させるシリンジ移動手段とを備え、
前記シリンジ移動手段が、前記液状材料の材質及び前記シリンジの径に応じて予め定められた距離となる位置まで前記所定の位置に固定された検知手段に対して前記直交する方向に沿って前記シリンジを移動させるものであり、
また前記検知手段が、前記シリンジ内の物質との間に生じる静電容量を検知する静電容量センサであることを特徴とするディスペンサ。
前記シリンジ移動手段が、前記所定の位置に固定された検知手段に対して液状材料の移動方向に前記シリンジを移動させることで前記シリンジ内の前記液状材料の残留量を確認することを特徴とする請求項１に記載のディスペンサ。
請求項１又は２に記載のディスペンサを用い、前記シリンジを前記所定の位置に固定された検知手段に対して液状材料の移動方向に移動させたときの前記検知手段の検知結果に基づいて前記シリンジ内の液状材料の残量を確認することを特徴とする液状材料の残量確認方法。