[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
[0002] Bei der Montage von Halbleiterchips werden häufig Klebstoffe auf Epoxy-Basis eingesetzt, die Silberflocken enthalten. Der Klebstoff befindet sich in einer Spritze, die von einer pneumatischen Vorrichtung mit Druckpulsen beaufschlagt wird, um den Klebstoff portionenweise auszustossen. Das Auftragen des Klebstoffs erfolgt entweder mittels einer Dispensdüse, die mehrere Öffnungen aufweist, durch die der Klebstoff ausgeschieden und auf dem Substrat deponiert wird, oder mittels einer Schreibdüse, die eine einzige Öffnung aufweist, durch die der Klebstoff ausgeschieden wird. Die Schreibdüse wird mittels eines in zwei horizontalen Richtungen bewegbaren Antriebssystems entlang einer vorbestimmten Bahn geführt, so dass der deponierte Klebstoff auf dem Substrat ein vorbestimmtes Klebstoffmuster bildet.
Eine Halbleiter-Montage-Einrichtung mit einer in zwei horizontalen Richtungen bewegbaren Schreibdüse ist beispielsweise aus der EP 1 432 013 bekannt. Die Spritze ist ortsfest angeordnet und deren Austrittsöffnung über einen Schlauch mit der beweglichen Schreibdüse verbunden. Die Abgabe des Klebstoffs erfolgt, indem die pneumatische Vorrichtung einen Druckpuls erzeugt, der gleich lang dauert wie die Schreibbewegung der Schreibdüse. Die abgegebene Klebstoffmenge hängt von mehreren Faktoren ab, wie z.B. dem angelegten Druck, dem Grad der Entleerung der Spritze, der Viskosität, der Geometrie der Dispensdüse. Aus den Patenten US 5 199 607 und US 5 277 333 und den Patentanmeldungen US 2006-0 225 786 und JP 04-200 671 sind pneumatische Vorrichtungen bekannt, die den Einfluss von Variationen des angelegten Drucks auf die abgegebene Klebstoffmenge reduzieren.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss von Variationen der Viskosität des Klebstoffs auf die abgegebene Klebstoffmenge zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren.
[0004] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
[0005] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Temperatur des Klebstoffs ein wichtiger Parameter ist, der einen grossen Einfluss auf die Viskosität des Klebstoffs hat, und dass die Temperatur des Klebstoffs durch zwei Effekte verändert wird, nämlich durch eine Änderung der Umgebungstemperatur und durch eine betriebsbedingte Erwärmung der Spritze. Wenn im Produktionsbetrieb eine Klebstoffportion nach der andern mit hoher Kadenz abgegeben wird, dann führt dies insbesondere bei hohen Drücken zu einer Erwärmung der Spritze. Bei jeder Unterbrechung der Produktion sinkt die Temperatur der Spritze wieder. Diese Temperaturschwankungen bewirken Viskositätsschwankungen und damit Schwankungen der abgegebenen Klebstoffmenge. Als Folge davon müssen die Betriebsparameter häufig manuell nachjustiert werden.
[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat, bei dem eine pneumatische Vorrichtung einen Druckpuls an einen Klebstoffbehälter anlegt, um eine vorbestimmte Klebstoffmenge durch eine Düse abzugeben, wobei der Druckpuls durch ein Druckniveau ? und eine Zeitdauer [tau] charakterisiert ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe wie folgt:
In einer Einrichtungsphase
wird mindestens eine Funktion gespeichert, die es ermöglicht, das anzulegende Druckniveau ? zu berechnen, wenn der Klebstoff die Temperatur T hat,
werden für den Druckpuls eine Soll-Zeitdauer [tau]soll und ein Soll-Druckniveau ?sollund eine dazugehörige Temperatur T1 bestimmt, die bewirken, dass die vorbestimmte Menge an Klebstoff aufgetragen wird, und
wird ein Skalierungsfaktor [gamma] bestimmt, wobei der Skalierungsfaktor [gamma] gleich dem Verhältnis zwischen dem für die Temperatur T1 ermittelten Soll-Druckniveau ?soll und dem mit der mindestens einen Funktion berechneten Wert für das bei der Temperatur T1anzulegende Druckniveau ist.
Im Produktionsbetrieb werden die Werte ? und/oder [tau] bei Bedarf neu berechnet gemäss den Schritten:
Messen der Temperatur Tist des Klebstoffs,
Berechnen des anzulegenden Druckniveaus ?neuund/oder der Zeitdauer [tau]neu mit Hilfe der besagten mindestens einen Funktion und des Skalierungsfaktors [gamma].
[0007] Da es insbesondere die Temperaturabhängigkeit der Viskosität ist, die kompensiert werden muss, kann es vorteilhaft sein, zwei Funktionen zu speichern, nämlich eine erste Funktion, die die Beziehung zwischen der Viskosität des Klebstoffes und der Temperatur des Klebstoffes beschreibt, und eine zweite Funktion, die die Beziehung zwischen dem anzulegenden Druckniveau und der Viskosität beschreibt.
[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt eine Einrichtung zum Auftragen von Klebstoff mit einem stationär angeordneten Klebstoffbehälter,
<tb>Fig. 2<sep>zeigt eine Einrichtung zum Auftragen von Klebstoff mit einer im Raum bewegbaren Schreibdüse
[0009] Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat 1, bei der der Klebstoffbehälter stationär angeordnet ist. Der Klebstoffbehälter ist eine Spritze 2 mit einer Austrittsöffnung, an der eine Düse 3 mit einer oder mehreren Öffnungen lösbar befestigt ist.
[0010] Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat 1, bei der der Klebstoffbehälter auf einem in drei kartesischen Richtungen x, y und z bewegbaren Schreibkopf 4 angeordnet ist, wobei die Austrittsöffnung des Klebstoffbehälters in eine lösbar befestigte Schreibdüse 5 mündet. Die Schreibdüse 5 enthält in der Regel nur eine einzige Austrittsöffnung.
[0011] Die beiden Einrichtungen sind Teil einer Dispensstation einer als "Die Bonder" bekannten Halbleiter-Montageeinrichtung. Die Substrate 1 werden bei beiden Einrichtungen von einer Transportvorrichtung 6 zu einem Auflagetisch 7 transportiert, wo der Klebstoff aufgebracht wird, und anschliessend vom Auflagetisch 7 zu einer Bondstation der Halbleiter-Montageeinrichtung weitertransportiert, wo ein Halbleiterchip auf dem Klebstoff platziert wird. Die Spritze 2 enthält einen im Deckel 8 angebrachten Druckanschluss 9, der über einen Schlauch 10 mit einer pneumatischen Vorrichtung 11 verbunden ist.
Die pneumatische Vorrichtung 11 beaufschlagt die Spritze 2 während sogenannten Haltephasen mit Vakuum, um zu vermeiden, dass Klebstoff heraustropft, und während sogenannten Auftragsphasen mit einem Druckpuls, um eine Klebstoffportion auf dem auf dem Auflagetisch 7 bereitgestellten Substrat 1 zu deponieren. Der Aufbau und die Arbeitsweise der pneumatischen Vorrichtung 11 beeinflussen zwar insgesamt die Art und Weise, wie der Klebstoff abgegeben wird und damit auch die Menge des abgegebenen Klebstoffs. Trotzdem kommt es beim erfindungsgemässen Verfahren nicht darauf an, nach welchem Prinzip die pneumatische Vorrichtung 11 arbeitet. Den für das Verfahren geeigneten pneumatischen Vorrichtungen ist aber gemeinsam, dass sie zum Auftragen des Klebstoffs einen Druckpuls abgeben, der durch zwei Grössen, nämlich durch ein Druckniveau ? und eine Zeitdauer [tau] charakterisierbar ist.
Das Druckniveau ? entspricht beispielsweise dem Druck, der im Ausgang der pneumatischen Vorrichtung 11 zu Beginn des Druckpulses herrscht. Die Zeitdauer [tau] entspricht der Dauer des Druckpulses. Die Erfindung wird beispielhaft erläutert anhand einer pneumatischen Vorrichtung 11, die einen Drucktank 12, einen Vakuumtank 13 und ein Umschaltventil 14 enthält, das den Schlauch 10 entweder mit dem Drucktank 12 oder mit dem Vakuumtank 13 verbindet. Bei diesem Beispiel entspricht das Druckniveau ? dem Druck, der im Drucktank 12 der pneumatischen Vorrichtung 11 zu Beginn des Druckpulses herrscht, und die Zeitdauer [tau] entspricht der Dauer, während der der Schlauch 10 druckmässig mit dem Drucktank 12 verbunden ist.
[0012] Für die Messung der Temperatur des Klebstoffs ist ein Temperatursensor 15 vorgesehen, der entweder an der Schreibdüse 5, aussen an der Spritze 2, bevorzugt in der Nähe der Schreibdüse 5, oder im Inneren der Spritze 2 angebracht ist.
[0013] Die pneumatische Vorrichtung 11 wird von einer Steuereinrichtung, z.B. dem Computer des "Die Bonders" gesteuert, wobei die Steuereinrichtung der pneumatischen Vorrichtung 11 die Soll-Werte ?soll für das Druckniveau ? und [tau]sollfür die Zeitdauer [tau] vorgibt und wobei die Steuereinrichtung die Soll-Werte ?soll und/oder [tau]sollim Produktionsbetrieb aufgrund vorgegebener Kriterien so oft wie nötig aktualisiert. Um zu vermeiden, dass Änderungen der Viskosität des Klebstoffs eine Änderung der abgegebenen Klebstoffmenge zur Folge haben, wird erfindungsgemäss die Viskosität des Klebstoffs indirekt gemessen und es werden die Werte ?soll und/oder [tau]soll an die geänderte Viskosität angepasst.
Die indirekte Messung der Viskosität bedeutet, dass die Viskosität nicht selbst gemessen wird, weil dies schwierig und aufwendig wäre, sondern dass die Temperatur des Klebstoffs gemessen und dann die Viskosität des Klebstoffs berechnet wird. Die Voraussetzung ist, dass die Beziehung zwischen der Viskosität und der Temperatur bekannt ist oder durch eine Messung ermittelt worden ist und dass die Beziehung zwischen dem anzulegenden Druck und der Viskosität bekannt ist. Somit werden in einer Einrichtungsphase
<tb>a)<sep>eine Funktion [upsilon] = f(T) gespeichert, die die Viskosität [upsilon] des Klebstoffs in Abhängigkeit der Temperatur T beschreibt,
<tb>b)<sep>eine Funktion ? = g([upsilon]) gespeichert, die das anzulegende Druckniveau ? in Funktion der Viskosität [upsilon] beschreibt, und
<tb>c)<sep>für den beabsichtigten Prozess die Dispenseparameter Soll-Zeitdauer [tau]soll und Soll-Druckniveau ?sollbestimmt, die bewirken, dass die Schreibdüse die gewünschte Menge Klebstoff abgibt. Der Prozess gibt das Volumen Vsolldes Klebstoffs vor, das aufgetragen werden muss, und das Schreibsystem gibt die Soll-Zeitdauer [tau]soll vor. Die Bestimmung der Dispenseparameter erfolgt aufgrund dieser Vorgaben und der vom Hersteller des Klebstoffs angegebenen technischen Daten, wie üblich gemäss den folgenden Schritten:
<tb><sep>c1) Bestimmen eines Startwerts ?test für das Soll-Druckniveau.
Der Wert ?test wird entweder aufgrund der aktuellen Temperatur Tist des Klebstoffs berechnet zu ?test g([upsilon]) = g(f(Tist)) oder aufgrund anderer Kriterien festgelegt.
<tb><sep>c2) Auftragen einer Portion Klebstoff mit den Dispenseparametern [tau]soll und ?test auf ein Substrat. Dabei wird vom Temperatursensor 15 die aktuelle Temperatur Ttestgemessen.
<tb><sep>c3) Messen des Gewichts der abgegebenen Klebstoffmenge und unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichts des Klebstoffs Berechnen des tatsächlich abgegebenen Volumens Vist.Falls das Volumen Vist vom gewünschten Volumen Vsollabweicht, dann wird das Druckniveau ?testerhöht oder abgesenkt und die Schritte b und c wiederholt. Sobald das abgegebene Volumen Vistgleich dem gewünschten Volumen Vsollist, werden die Parameter [tau]sollund ?soll = letzter Wert von ?testals Dispenseparameter und die zum letzten Wert ?test gehörige Temperatur Ttest als Temperatur T1gemessen und gespeichert.
<tb>d)<sep>ein Skalierungsfaktor y bestimmt zu
[gamma] = ?soll/g(f(T1)).
[0014] Im Produktionsbetrieb werden die Werte ? für den anzulegenden Druck und/oder die Zeitdauer [tau] jeweils periodisch oder zumindest dann neu bestimmt, wenn damit zu rechnen ist, dass die Temperatur des Klebstoffs geändert haben könnte, gemäss den Schritten:
<tb>e)<sep>Messen der Temperatur Tist mit dem Temperatursensor 15,
<tb>f)<sep>neu bestimmen des anzulegenden Druckniveaus ?neu und/oder der Zeitdauer [tau]neu gemäss der Gleichung
[tau]neu* ?neu = [tau]soll * [gamma] * g(f(Tist)).
[0015] Die Funktionen f(T) und g([upsilon]) können beispielsweise als Formel oder als Tabelle gespeichert werden. Diese Funktionen basieren in der Regel auf Erfahrungswerten. Sie können entweder mit theoretischen Modellen berechnet oder experimentell bestimmt werden. Der Skalierungsfaktor [gamma] ist eine Konstante, die verschiedene Einflüsse korrigiert und den beim Setup mit der Funktion g(f(T) berechneten Wert für den Solldruck mit dem tatsächlich einzustellenden Solldruck ?sollabgleicht. Aus dem Schritt f) ist ersichtlich, dass an Stelle der Funktionen f(T) und g([upsilon]) auch die nur noch von der Temperatur abhängige Funktion g(T) = g(f(T)) gespeichert werden kann.
[0016] Die Viskosität hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch von anderen Parametern ab. Ein wichtiger Parameter ist z.B. die Fliessgeschwindigkeit w, d.h. die Geschwindigkeit, mit der der Klebstoff durch die Schreibdüse 5 fliesst. Die Fliessgeschwindigkeit w ergibt sich aus der Zeitdauer [tau]sollund dem aufzutragenden Volumen Vsoll zu w = Vsoll/[tau]soll. Die Funktion f(T) ist deshalb so festzulegen, dass die berechnete Viskosität [upsilon] = f(T) der tatsächlichen Viskosität entspricht, die der Klebstoff bei der Fliessgeschwindigkeit w hat. Je besser die Funktionen f(T) und g([upsilon]) die tatsächlichen Verhältnisse beschreiben, desto näher liegt der Wert des Skalierungsfaktors [gamma] bei der Zahl Eins.
[0017] Wenn die Schreibdüse 5 wie bei der Einrichtung gemäss Fig. 1 stationär angeordnet ist, dann spielt es keine Rolle, ob der Sollwert ?sollfür das Druckniveau oder der Sollwert [tau]sollfür die Zeitdauer des Druckpulses oder beide Grössen verändert werden, um Änderungen der Viskosität und/oder anderer Einflussgrössen zu kompensieren.
[0018] Bei der Einrichtung gemäss Fig. 2wird die Schreibdüse 5 entlang einer vorbestimmten Bahn geführt, um ein Klebstoffmuster auf das Substrat 1 zu schreiben. Hier ist es deshalb sinnvoll, die Zeitdauer [tau]solldes Druckpulses nicht zu ändern und nur den Sollwert ?neu für das Druckniveau zu ändern. In diesem Fall ergibt sich der neue Sollwert ?neuzu:
?neu = [gamma] *g(f(Tist)).
[0019] Eine alternative Möglichkeit besteht darin, anstelle der Funktion [upsilon] = f(T), die eine absolute Beziehung zwischen der Viskosität [upsilon] und der Temperatur T beschreiben, eine Funktion h([Delta]T) zu verwenden, die die relative Änderung der Viskosität in Bezug auf die Temperaturänderung [Delta]T beschreibt. In der Einrichtungsphase werden dann
a) eine Funktion [upsilon] = h([Delta]T) gespeichert, die angibt, um welchen relativen Betrag die Viskosität [upsilon] des Klebstoffs ändert, wenn die Temperatur um den Betrag [Delta]T von einer Soll-Temperatur Tsollabweicht. Die Viskosität [upsilon]ist bei einer aktuellen Temperatur Tist ergibt sich dann zu [upsilon](Tist) = h([Delta]T = Tist - Tsoll) * [upsilon]Tsoll), wobei h([Delta]T = 0) = 1 ist.
Die Viskosität [upsilon](Tsoll) und die Soll-Temperatur Tsoll sind dem Datenblatt des Herstellers des Klebstoffs zu entnehmen.
b) eine Funktion ? = g([upsilon]) gespeichert, die das anzulegende Druckniveau ? in Funktion der Viskosität [upsilon] beschreibt, und
c) für den gewünschten Prozess beispielsweise mit der oben beschriebenen Methode die Dispenseparameter Soll-Zeitdauer [tau]soll und Soll-Druckniveau ?soll bestimmt und die zugehörige Temperatur als Temperatur T1 gemessen, die bewirken, dass die Schreibdüse die gewünschte Menge Klebstoff abgibt, und
d) ein Skalierungsfaktor [gamma] bestimmt zu
[gamma] = ?soll / g[h(T1 - Tsoll) * [upsilon](Tsoll)].
[0020] Im Produktionsbetrieb werden die Werte ? und/oder [tau] in diesem Fall neu bestimmt gemäss den Schritten:
e) Mit dem Temperatursensor 15 Messen der Temperatur Tistder Spritze,
f) Neu bestimmen des anzulegenden Druckniveaus ?neu und/oder der Zeitdauer [tau]neu, wobei [tau]neu * ?neu = [tau]soll* [gamma] * g[h([Delta]T) * [upsilon](Tsoll)] mit [Delta]T = Tist - Tsoll gilt.
[0021] Dabei stellt der Ausdruck [upsilon]ist = h([Delta]T) * [upsilon](Tsoll) die bei der aktuellen Temperatur Tistherrschende Viskosität [upsilon]ist des Klebstoffs dar.
[0022] Die Funktionen h([Delta]T) und g([upsilon]) oder, wie aus dem Schritt f ersichtlich ist, alternativ die Funktion g([Delta]T) = g(h([Delta]T)) können beispielsweise als Formel oder als Tabelle gespeichert werden. Sie können entweder mit theoretischen Modellen berechnet oder experimentell bestimmt werden. Die experimentelle Bestimmung der Funktion f(T) oder der Funktion h([Delta]T) erfolgt beispielsweise, indem die Temperatur im vorgesehenen Arbeitsbereich in diskreten Schritten verändert wird, wobei bei jedem Temperaturwert mit der Schreibdüse unter gleichen Bedingungen Klebstoff auf ein Substrat aufgetragen und das Gewicht oder das Volumen der aufgetragenen Klebstoffmenge gemessen wird. Oder es kann wie oben beschrieben bei jeder Temperatur experimentell der Druck bestimmt werden, der nötig ist, damit die gleiche Menge an Klebstoff aufgetragen wird.
[0023] Das Volumen V der abgegebenen Klebstoffmenge ist in guter Näherung proportional zum Ausdruck
<EMI ID=2.1>
wobei die Funktion k1([upsilon](T), [lambda]) ein von der Viskosität [nu] und anderen Parametern, die durch das Symbol [lambda] repräsentiert sind, abhängiger Faktor ist. Für die bei der Montage von Halbleiterchips üblicherweise verwendeten Klebstoffe hat sich in der Praxis die folgende Beziehung bewährt
[tau]soll* ?soll = k * [nu](T)
wobei die Grösse k eine Konstante ist. Die Abhängigkeit der Viskosität [nu] von der Temperatur T lässt sich beispielsweise darstellen als
[nu](T) = [nu](Tsoll)*j([Delta]T) mit j(0)=1
wobei Tsoll eine vorbestimmte Soll-Temperatur bezeichnet.
[0024] Damit erhält man die Beziehung für die bei der aktuellen Temperatur Tist einzustellenden Werte [tau]neuund ?neu
[tau]neu * ?neu= [gamma] * [tau]soll * j([Delta]T) mit [Delta]T = Tist- Tsoll
wobei der Skalierungsfaktor [gamma] am Schluss der Einrichtungsphase mit der beim Setup herrschenden Temperatur T1 bestimmt worden ist zu
[gamma] = ?soll */j(T1- Tsoll).
The invention relates to a method for applying adhesive to a substrate referred to in the preamble of claim 1 Art.
In the assembly of semiconductor chips are often used epoxy-based adhesives containing silver flakes. The adhesive is in a syringe, which is pressurized by a pneumatic device with pressure pulses to expel the adhesive in portions. The adhesive is applied either by means of a dispensing nozzle having a plurality of openings through which the adhesive is deposited and deposited on the substrate, or by means of a writing nozzle having a single opening through which the adhesive is expelled. The writing nozzle is guided along a predetermined path by means of a drive system movable in two horizontal directions, so that the deposited adhesive forms a predetermined adhesive pattern on the substrate.
A semiconductor mounting device with a writing nozzle which can be moved in two horizontal directions is known, for example, from EP 1 432 013. The syringe is arranged stationary and connected to the outlet opening via a hose with the movable writing nozzle. The release of the adhesive is done by the pneumatic device generates a pressure pulse that lasts the same length as the writing movement of the writing nozzle. The amount of adhesive dispensed depends on several factors, e.g. the applied pressure, the degree of emptying of the syringe, the viscosity, the geometry of the dispensing nozzle. From the patents US 5 199 607 and US 5 277 333 and the patent applications US 2006-0 225 786 and JP 04-200 671 pneumatic devices are known which reduce the influence of variations of the applied pressure on the delivered amount of adhesive.
The invention has for its object to eliminate the influence of variations in the viscosity of the adhesive on the delivered amount of adhesive or at least reduce.
The stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
The invention is based on the finding that the temperature of the adhesive is an important parameter, which has a great influence on the viscosity of the adhesive, and that the temperature of the adhesive is changed by two effects, namely by a change in the ambient temperature and by an operational heating of the syringe. If one adhesive portion after another is delivered with high cadence in production, then this leads to a heating of the syringe, especially at high pressures. Each time the production is interrupted, the temperature of the syringe drops again. These temperature fluctuations cause viscosity fluctuations and thus fluctuations in the amount of adhesive delivered. As a result, the operating parameters often have to be readjusted manually.
The invention relates to a method for applying adhesive to a substrate, wherein a pneumatic device applies a pressure pulse to an adhesive container to deliver a predetermined amount of adhesive through a nozzle, wherein the pressure pulse by a pressure level? and a period of time [tau] is characterized.
The invention achieves the stated object as follows:
In a set-up phase
is at least one function saved, which makes it possible to set the pressure level? to calculate when the adhesive has the temperature T,
for the pressure pulse, a target duration [tau] soll and a target pressure level soll soll and an associated temperature T1 are determined, which cause the predetermined amount of adhesive to be applied, and
a scaling factor [gamma] is determined, wherein the scaling factor [gamma] is equal to the ratio between the target pressure level? soll determined for the temperature T1 and the value calculated with the at least one function for the pressure level to be applied at the temperature T1.
In production, the values are? and / or [tau] recalculated as needed according to the steps:
Measuring the temperature T of the adhesive,
Calculating the pressure level to be applied, new and / or the time period [tau], using the said at least one function and the scaling factor [gamma].
Since it is in particular the temperature dependence of the viscosity that must be compensated, it may be advantageous to store two functions, namely a first function, which describes the relationship between the viscosity of the adhesive and the temperature of the adhesive, and a second Function describing the relationship between the pressure level to be applied and the viscosity.
The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with reference to the drawing.
<Tb> FIG. 1 <sep> shows a device for applying adhesive with a stationary adhesive container,
<Tb> FIG. Fig. 2 shows a device for applying adhesive to a writing nozzle movable in space
Fig. 1 shows a device for applying adhesive to a substrate 1, wherein the adhesive container is arranged stationary. The adhesive container is a syringe 2 having an outlet opening to which a nozzle 3 with one or more openings is releasably attached.
Fig. 2 shows a device for applying adhesive to a substrate 1, wherein the adhesive container is arranged on a movable in three Cartesian directions x, y and z write head 4, wherein the outlet opening of the adhesive container in a releasably attached writing nozzle 5 opens. The writing nozzle 5 usually contains only a single outlet opening.
The two devices are part of a Dispensstation a known as "The Bonder" semiconductor mounting device. The substrates 1 are transported in both devices by a transport device 6 to a support table 7, where the adhesive is applied, and then transported from the support table 7 to a bonding station of the semiconductor mounting device, where a semiconductor chip is placed on the adhesive. The syringe 2 contains a pressure port 9 mounted in the cover 8, which is connected via a hose 10 to a pneumatic device 11.
The pneumatic device 11 pressurizes the syringe 2 during so-called holding phases with vacuum to prevent adhesive from dripping and during so-called application phases with a pressure pulse to deposit an adhesive portion on the substrate 1 provided on the support table 7. Although the structure and operation of the pneumatic device 11 affect the overall manner in which the adhesive is dispensed and thus also the amount of the dispensed adhesive. Nevertheless, in the method according to the invention, it does not matter which principle the pneumatic device 11 works on. However, the pneumatic devices suitable for the process have in common that they deliver a pressure pulse for applying the adhesive, which by two sizes, namely by a pressure level? and a period of time [tau] is characable.
The pressure level? For example, corresponds to the pressure prevailing in the output of the pneumatic device 11 at the beginning of the pressure pulse. The duration [tau] corresponds to the duration of the pressure pulse. The invention is exemplified by means of a pneumatic device 11 which includes a pressure tank 12, a vacuum tank 13 and a switching valve 14 which connects the hose 10 either to the pressure tank 12 or to the vacuum tank 13. In this example, the pressure level corresponds? the pressure prevailing in the pressure tank 12 of the pneumatic device 11 at the beginning of the pressure pulse, and the duration [tau] corresponds to the duration during which the hose 10 is pressure-connected to the pressure tank 12.
For the measurement of the temperature of the adhesive, a temperature sensor 15 is provided, which is attached either to the writing nozzle 5, outside of the syringe 2, preferably in the vicinity of the writing nozzle 5, or inside the syringe 2.
The pneumatic device 11 is controlled by a control device, e.g. controlled by the computer of the "Bonders", wherein the control device of the pneumatic device 11, the target values "should for the pressure level? and [tau] should specify for the period of time [tau], and wherein the controller should update the target values? and / or [tau] in the production mode on the basis of predetermined criteria as often as necessary. In order to avoid that changes in the viscosity of the adhesive result in a change in the amount of adhesive dispensed, according to the invention the viscosity of the adhesive is measured indirectly and the values soll soll and / or [tau] should be adapted to the changed viscosity.
The indirect measurement of the viscosity means that the viscosity is not measured itself, because this would be difficult and expensive, but that the temperature of the adhesive is measured and then the viscosity of the adhesive is calculated. The premise is that the relationship between the viscosity and the temperature is known or has been determined by a measurement and that the relationship between the pressure to be applied and the viscosity is known. Thus, in a furnishing phase
<tb> a) <sep> stores a function [upsilon] = f (T) which describes the viscosity [upsilon] of the adhesive as a function of the temperature T,
<tb> b) <sep> a function? = g ([upsilon]), which is the pressure level to be applied? in function of the viscosity [upsilon] describes, and
<tb> c) <sep> for the intended process, set the dispensing parameters target time period [tau] should and target pressure level?, which cause the pen nozzle to deliver the desired amount of adhesive. The process specifies the volume of the adhesive to be applied, and the writing system specifies the target duration [tau]. The determination of the dispensing parameters is based on these specifications and the technical data provided by the manufacturer of the adhesive, as usual according to the following steps:
<tb> <sep> c1) determining a start value? test for the target pressure level.
The value? Test is determined either on the basis of the current temperature Tact of the adhesive calculated as? Test g ([upsilon]) = g (f (Tact)) or on the basis of other criteria.
<tb> <sep> c2) Apply a portion of adhesive with the dispense parameters [tau] soll and? test on a substrate. In this case, the current temperature Ttest is measured by the temperature sensor 15.
c3) Measuring the weight of the dispensed adhesive amount and taking into account the specific weight of the adhesive Calculating the actual dispensed volume Vist. If the volume Vist deviates from the desired volume Vsoll, then the pressure level? test increases or decreases and steps b and c repeatedly. As soon as the delivered volume V is equal to the desired volume Vsoll, the parameters [tau] sollund? Soll = last value of? Test as dispensing parameter and the temperature Ttest associated with the last value? Test are measured and stored as temperature T1.
<tb> d) <sep> a scaling factor y determines
[gamma] =? soll / g (f (T1)).
In production, the values are? for the pressure to be applied and / or the duration [tau] periodically or at least then newly determined, if it is to be expected that the temperature of the adhesive could have changed, according to the steps:
<tb> e) <sep> measuring the temperature Tist with the temperature sensor 15,
<tb> f) <sep> redetermining the pressure level to be applied new and / or the duration [tau] new according to the equation
[tau] new *? new = [tau] should * [gamma] * g (f (Tist)).
The functions f (T) and g ([upsilon]) can be stored, for example, as a formula or as a table. These functions are usually based on empirical values. They can either be calculated using theoretical models or experimentally determined. The scaling factor [gamma] is a constant that corrects various influences and matches the target pressure value calculated in the setup with the g (f (T) function to the actual setpoint pressure? Soll that is actually set the function f (T) and g ([upsilon]) can also be stored as the function only dependent on the temperature g (T) = g (f (T)).
The viscosity depends not only on the temperature but also on other parameters. An important parameter is e.g. the flow rate w, i. the speed at which the adhesive flows through the writing nozzle 5. The flow velocity w results from the time duration [tau] sollund the volume Vsoll to be applied to w = Vsoll / [tau] soll. The function f (T) is therefore to be determined so that the calculated viscosity [upsilon] = f (T) corresponds to the actual viscosity that the adhesive has at the flow velocity w. The better the functions f (T) and g ([upsilon]) describe the actual conditions, the closer the value of the scaling factor [gamma] is to the number one.
When the writing nozzle 5 is stationarily arranged as in the apparatus of Fig. 1, it does not matter whether the setpoint φ soll for the pressure level or the set value τ τ soll for the duration of the pressure pulse or both are to be changed To compensate for changes in viscosity and / or other factors.
In the device according to FIG. 2, the writing nozzle 5 is guided along a predetermined path in order to write an adhesive pattern on the substrate 1. Therefore, it makes sense here not to change the time duration [tau] of the pressure pulse and only to change the setpoint value again for the pressure level. In this case, the new setpoint results?
? new = [gamma] * g (f (Tist)).
An alternative possibility is to use, instead of the function [upsilon] = f (T), which describe an absolute relationship between the viscosity [upsilon] and the temperature T, a function h ([Delta] T) describes the relative change in viscosity with respect to the temperature change [Delta] T. In the setup phase then will
a) stores a function [upsilon] = h ([Delta] T) which indicates by what relative amount the viscosity [upsilon] of the adhesive changes when the temperature tsollollswifts by the amount [Delta] T from a target temperature. The viscosity [upsilon] is at a current temperature Tact then results in [upsilon] (Tact) = h ([Delta] T = Tact - Tset) * [upsilon] Tset), where h ([Delta] T = 0) = 1.
The viscosity [upsilon] (Tsoll) and the target temperature Tset can be found in the data sheet of the manufacturer of the adhesive.
b) a function? = g ([upsilon]), which is the pressure level to be applied? in function of the viscosity [upsilon] describes, and
c) for the desired process, for example, with the method described above, the dispensing parameters target time period [tau] should and target pressure level? soll determined and measured the associated temperature as the temperature T1, which cause the writing nozzle dispenses the desired amount of adhesive, and
d) determines a scaling factor [gamma]
[gamma] =? soll / g [h (T1 - Tsoll) * [upsilon] (Tsoll)].
In production, the values are? and / or [tau] in this case newly determined according to the steps:
e) With the temperature sensor 15 measuring the temperature of the syringe,
f) redetermining the pressure level to be applied? new and / or the time duration [tau] new, where [tau] new *? new = [tau] shall * [gamma] * g [h ([Delta] T) * [upsilon] (Tsoll)] with [Delta] T = Tact - Tsoll.
Here, the term [upsilon] is = h ([Delta] T) * [upsilon] (Tsoll) which at the current temperature is the predominant viscosity [upsilon] of the adhesive.
The functions h ([Delta] T) and g ([upsilon]) or, as can be seen from the step f, alternatively the function g ([Delta] T) = g (h ([Delta] T)) can be stored, for example, as a formula or as a table. They can either be calculated using theoretical models or experimentally determined. The experimental determination of the function f (T) or the function h ([Delta] T), for example, by the temperature in the intended working range is changed in discrete steps, wherein at each temperature value with the writing nozzle under the same conditions adhesive applied to a substrate and the weight or volume of adhesive applied is measured. Or, as described above, at any temperature experimentally, the pressure needed to apply the same amount of adhesive may be determined.
The volume V of the delivered amount of adhesive is in good approximation proportional to the expression
<EMI ID = 2.1>
where the function k1 ([upsilon] (T), [lambda]) is a factor dependent on the viscosity [nu] and other parameters represented by the symbol [lambda]. For the adhesives commonly used in the assembly of semiconductor chips, the following relationship has been established in practice
[tau] should *? soll = k * [nu] (T)
where k is a constant. The dependence of the viscosity [nu] on the temperature T can be represented as, for example
[nu] (T) = [nu] (Tsoll) * j ([Delta] T) with j (0) = 1
where Tsoll denotes a predetermined target temperature.
This yields the relationship for the values [tau] new and new to be set at the current temperature Tact
[tau] new *? new = [gamma] * [tau] shall * j ([Delta] T) with [Delta] T = Tist- Tsoll
wherein the scaling factor [gamma] at the end of the setup phase has been determined with the temperature T1 prevailing at the setup
[gamma] =? soll * / j (T1- Tsoll).