CN103533769A - 液体材料吐出装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以实现对应于芯片部件周围的实际的间隙尺寸的吐出量控制的液体材料吐出装置及方法。由上方照相机（587）从上方对基板（11）进行摄像，关于各个侧面由图像处理来取得芯片部件（100）的侧面与空腔（111）的内侧面的间隙（120）（芯片部件（100）的周围的间隙（120））的实际的尺寸信息，将对应于所取得的尺寸信息的吐出量控制信息读入到存储部（13）。然后，在间隙（120）的上方移动针（503），吐出控制部（17）按照所读入的吐出量控制信息控制蓄液部（501）的内部的压力，进行树脂的吐出、注入。

Description

液体材料吐出装置及方法

技术领域

本发明涉及将包含粘结剂等的粘性流体的液体材料吐出至对象物的液体材料吐出装置及方法。

背景技术

作为将芯片部件安装于基板上的方法，众所周知的是将连接用的凸点（bump）（突起电极）设置于芯片部件的表面并朝着基板侧安装芯片部件的表面的倒装芯片（flip-chip）安装。在倒装芯片安装中，在安装后，为了保护基板上的电极与凸点的连接，一般将底充胶（underfill）（密封材料）流入到基板与芯片部件之间。对于底充胶等的液体材料的注入来说，可以利用可实现高精度的吐出量控制的液体材料吐出装置（例如参照下述专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2011-147838号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

图10（A）是将芯片部件100倒装芯片安装于基板11的空腔（cavity）111的状态的截面图。图10（B）是在相同状态下没有位置偏移的情况下的平面图。图10（C）是在相同状态下有位置偏移的情况下的平面图。基板11为空腔基板，具有用于安装芯片部件100的空腔111。还有，在取得多个的情况下，设置多个空腔111。在安装状态下，电连接设置于芯片部件100的表面的多个凸点101（焊料等）和空腔111的底面的电极（没有图示）。液体材料从芯片部件100的侧面与空腔111的内侧面的间隙120（芯片部件100的周围的间隙120）被注入，从而流入到芯片部件100的表面与空腔111的底面之间（凸点101的周围）。

间隙120的尺寸L1～L4（图10（B）所表示的没有位置偏移的情况）在现实状态下例如为200μm左右，预想今后会进一步变小。在此，即使将间隙120的尺寸设为200μm来进行安装，如果包括安装时的位置偏移或电极的位置偏移等，则也会产生±50μm左右的误差。即，在液体材料注入前的安装状态下，间隙120的实际的尺寸L1’～L4’（图10（C）所表示的有位置偏移的情况）有150～250μm的宽度。该间隙尺寸的误差会大幅影响到所涂布的液体材料的必要量，所以在不考虑实际的间隙尺寸而是基于估计的间隙尺寸（没有位置偏移的情况下的间隙尺寸）来定量吐出液体材料的方法中，会有产生注入的液体材料的量多或少的问题。

本发明是认识到这样的状况而完成的发明，其目的在于，提供一种可以实现对应于芯片部件周围的实际的间隙尺寸的吐出量控制的液体材料吐出装置及方法。

解决技术问题的技术手段

本发明的一个方式为液体材料吐出装置。该液体材料吐出装置是从安装于基板的芯片部件的周围的间隙注入液体材料的液体材料吐出装置，具备取得所述间隙的实际的尺寸信息的机构，对应于所述尺寸信息控制液体材料的吐出量。

也可以具备存储所述间隙的实际的尺寸信息和对应于其的吐出量控制信息的表格。

也可以具备从上方对所述芯片部件进行摄像的照相机，从由所述照相机摄像的图像取得所述间隙的实际的尺寸信息。

也可以在所述基板上形成有空腔，将所述芯片部件安装于所述空腔，所述间隙是所述芯片部件的侧面与所述空腔的内侧面的间隙。

也可以对于所述芯片部件的多个侧面的各个取得所述间隙的实际的尺寸信息。

所述芯片部件也可以在基板上被面朝下（face down）安装并且所述芯片部件的凸点与所述基板的电极被互相连接，将液体材料流入到所述凸点的周围。

也可以具备蓄液部、吐出存在于所述蓄液部的内部的液体材料的吐出部、以及吐出控制部，所述吐出控制部对应于所述间隙的实际的尺寸信息来控制吐出时附加于所述蓄液部的内部的压力的值、所述压力的附加时间、每规定时间的吐出次数中的至少任意一个。

本发明的另一个方式是液体材料吐出方法。该液体材料吐出方法取得安装于基板的芯片部件的周围的间隙的实际的尺寸信息，对应于所述尺寸信息控制液体材料的吐出量并从所述间隙注入液体材料。

还有，以上的构成要素的任意的组合、在系统等之间变换本发明的表现后的发明，作为本发明的方式也是有效的。

发明的效果

根据本发明，可以实现对应于芯片部件周围的实际的间隙尺寸的吐出量控制。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的液体材料吐出装置的主要部分侧截面图。

图2是表示吐出压力修正表格的制作顺序的流程图。

图3是表示真空压力修正表格的制作顺序的流程图。

图4是表示修正表格制作后的自动运转动作的一个例子的流程图。

图5是相对于一根针（needle）503设置一个的小型照相机585的配置说明图。

图6是本发明的实施方式所涉及的液体材料吐出装置的平面图。

图7是该液体材料吐出装置的正面图。

图8是该液体材料吐出装置的右侧面图。

图9是该液体材料吐出装置的配量器（dispenser unit）5内的配管说明图。

图10（A）是将芯片部件100倒装芯片安装于基板11的空腔111的状态的截面图，（B）是在相同状态下没有位置偏移的情况下的平面图，（C）是在相同状态下有位置偏移的情况下的平面图。

图11是表示使用注射（shot）次数修正表格的制作顺序和注射次数修正表格来进行涂布的动作的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，将相同的符号标注于各个附图所表示的相同或者同等的构成要素、构件、处理等，适当省略重复的说明。另外，实施方式不限定发明而是例示，实施方式所记载的所有特征或其组合不一定限于发明的本质的东西。

首先，在参照图6～图9来说明本装置的整体构成之后，由图1～图5来详细地说明主要部分。

图6是本发明的实施方式所涉及的液体材料吐出装置的平面图。图7是该液体材料吐出装置的正面图。图8是该液体材料吐出装置的右侧面图。图9是该液体材料吐出装置的配量器（dispenser unit）5内的配管说明图。该液体材料吐出装置具备基台1、载置台2、XYZ工作台3、配量器（dispenser unit）5、光学传感器7、光学传感器驱动系统8、搬送单元9、主控制部12。还有，将在水平面内正交的2个方向定义为X方向以及Y方向，将铅垂方向定义为Z方向。

载置台2被固定于基台1的上面，XYZ工作台3被固定于载置台2，配量器5由XYZ工作台3而在XYZ的各个方向上可自由移动地被支撑。光学传感器驱动系统8被固定于基台1的上面，液面检测用的光学传感器7由光学传感器驱动系统8而在Z方向上可自由移动地被支撑。搬送单元9被固定于基台1的上面，作为涂布对象物的基板11由搬送单元9而在X方向上被搬送。在基板11的空腔111，如图10（A）所示，芯片部件100被面朝下安装并且芯片部件100的凸点101与基板11的电极（没有图示）被互相连接，液体材料吐出装置将液体材料流入到芯片部件100的表面与空腔111的底面之间（凸点101的周围）。主控制部12处于基台1（框体）的内部并控制装置整体的动作，并且具有存储部13、运算部15以及吐出控制部17。

XYZ工作台3具有台板301、X轴滑动导轨303、X轴滑块305、Y轴支撑框架311、Y轴滑动导轨313、Y轴滑块315、Z轴支撑框架321、Z轴滑动导轨323、Z轴滑块325。

台板301被固定于载置台2的上面，X轴滑动导轨303被固定于台板301的上面，X轴滑块305被滚珠丝杠（ball screw）驱动机构驱动并能够沿着X轴滑动导轨303进行移动。还有，滚珠丝杠驱动机构通过由电动机（motor）来旋转驱动滚珠丝杠轴，从而在该滚珠丝杠轴的轴方向上移动螺接于该滚珠丝杠轴的滚珠丝杠螺母（ball screw nut）。

Y轴支撑框架311被固定于X轴滑块305，Y轴滑动导轨313被固定于Y轴支撑框架311，Y轴滑块315被滚珠丝杠驱动机构驱动并能够沿着Y轴滑动导轨313进行移动。Z轴支撑框架321被固定于Y轴滑块315，Z轴滑动导轨323被固定于Z轴支撑框架321，Z轴滑块325被滚珠丝杠驱动机构驱动并能够沿着Z轴滑动导轨323进行移动。因此，Z轴滑块325能够在XYZ的各个方向上自由移动，被安装于Z轴滑块325的配量器5也能够在XYZ的各个方向上自由移动。

配量器5在图示的例子中以一个系统具有蓄液部501和作为吐出部的针503、以及相对于它们的配管。如图9所示，各个系统的蓄液部501通过切换阀551而被连接于压缩空气源591以及真空源592。在切换阀551与压缩空气源591以及真空源592之间分别有调压阀596、597，并且能够调整蓄液部501内的压力。负压能够被遮蔽阀561遮蔽。另外，通过开启开放阀562从而能够使蓄液部501的内部压力等于大气压。各个阀被吐出控制部17控制。

能够对下方（即从上方对基板11）进行摄像的上方照相机587（具有铅垂方向的视野轴）被安装固定于作为在水平一轴或者二轴方向（即XY方向）上能够移动的框架的Z轴支撑框架321，并且能够对基板11的空腔111以及空腔111内的芯片部件100进行摄像。为了从侧方对针503进行摄像，横向照相机580被安装于基台1，并且能够对保持于针503的下端的液滴进行摄像。另外，下方照相机581（具有铅垂方向的视野轴）被固定于基台1，能够从下方对针503进行摄像。

概略说明本装置的整体的动作。首先，将作为涂布对象物的基板11提供给图6的搬送单元9的搬入部91。基板11从搬入部91被搬送到涂布部95并被定位于规定位置。配量器5由XYZ工作台3的支撑而在涂布部95上（基板11上）移动，将液体材料涂布于基板11。如果涂布作业结束，则基板11被搬送至搬出部97而被排出。还有，必要时，也可以将预热部设置于涂布部95的前段并以加热器等的预热机构来提高基板11的温度，将冷却部设置于涂布部95的后段并降低基板11的温度，使被涂布的液体凝固、稳定。在对规定数量的基板11实行了涂布作业之后，配量器5在Y方向上后退，在此由光学传感器7来检测配量器5的残存液量（液面）。检测方法在后面详细说明。对应于残存液量，如果有必要的话，则修正液体材料的吐出压力（水头差修正）。修正所需要的数据被储存于主控制部12内的存储部13。数据的取得方法在后面详细说明。这样，维持了对应于液体材料的量的适当的吐出压力。

图1是本发明的实施方式所涉及的液体材料吐出装置的主要部分侧截面图。

蓄液部501和针503被安装成能够互相自由地装卸（蓄液部501下端部的外螺纹与针503上端部的内螺纹被螺接）。针503被保持于针架533，蓄液部501被保持于盒子（case）511。针架533被固定于盒子511，蓄液部更换时，能够从盒子511仅取下蓄液部501。

如图1所示，固定于基台1的上面的光学传感器驱动系统8由滚珠丝杠驱动机构而在蓄液部501的侧方在Z方向（蓄液部501的高度方向）上可自由移动地支撑光学传感器7。

图8所表示的存储部13对于一个液体材料将多组液量以及对应于各个液量的吐出压力和吸引压力互相关联而作为修正表格进行存储。吐出控制部17参照存储部13的修正表格来控制蓄液部501的内部的压力。修正表格被分成吐出压力修正表格和真空压力修正表格。以下，对各个表格的制作顺序进行说明。

图2是表示吐出压力修正表格的制作顺序的流程图。首先，将使作为液体材料的树脂的填充率分别为100%以及20%的2个蓄液部501设（set）于液体材料吐出装置（S11）。操作者按下检测按钮（S12）。由光学传感器7，实施蓄液部501内的树脂量检测（S13）。这是为了知晓正确的填充率。接着，以规定的吐出压力从蓄液部501的针503进行一次注射（one shot）吐出，例如用精密天平测定其重量（S14）。比较填充率100%以及20%的情况下的一次注射吐出的重量（S15），如果两者不同的话，则在本图的情况下，变更填充率20%侧的蓄液部501的吐出压力（S16），直至两者变为相同为止，重复一次注射吐出和重量测定、比较。于是，存储两者成为相同的时候的吐出压力值（S17）。运算部15以规定的函数来插补（interpolation）（例如直线插补）直至填充率100%～20%为止的期间的吐出压力值，并制作吐出压力修正表格（S18）。用于插补的函数可以实验决定。

图3是表示真空压力修正表格的制作顺序的流程图。首先，将使作为液体材料的树脂的填充率分别为100%以及20%的2个蓄液部501设于液体材料吐出装置（S31）。操作者按下检测按钮（S32）。由光学传感器7，实施蓄液部501内的树脂量检测（S33）。在使规定量的液滴吐出至针503的前端（下端）之后，一边用横向照相机580对液滴进行摄像一边由图像处理实施真空校正（S34）。在真空校正中，决定吸引压力（真空值）以使针503的下端的球状液滴以在填充率100%以及20%下相同的方式被引入（S35），存储决定了的真空值（S36）。在真空校正中，能够利用例如本申请人提出的日本专利申请公开2007-29912号所公开的技术。如果简单地说明的话，则在液滴被保持于针503的下端的状态下用横向照相机580进行摄像，并由运算部15根据所摄像的液滴的形状算出该液滴的下端与针503的基准位置（下端）的距离。由吐出控制部17调整真空值以使所算出的距离停留在一定时间设定的范围内。运算部15以规定的函数插补（例如直线插补）直至填充率100%～20%为止的期间的真空值，并制作真空值修正表格（S37）。用于插补的函数可以实验决定。

还有，在吐出压力修正表格以及真空压力修正表格的任意一个的制作顺序中，也可以对蓄液部501的树脂填充率100%以及20%进行替代或者增加，例如对于40%以及60%的填充率决定吐出压力值以及真空值。

对包括吐出压力修正以及真空压力修正的自动运转动作的流程进行说明。图4是表示修正表格制作后的自动运转动作的一个例子的流程图。在本图的例子中，对于一块基板来说，每当涂布结束（S51），实施由光学传感器7进行的树脂量检测（S52）。如果树脂量是充分的话，则判断吐出压力修正的要否（S53），如果有必要的话，则修正吐出压力（S54）。如果树脂残量不充分的话，则进行蓄液部更换（S55），实施蓄液部初始化（initial）（在装置中识别安装填充率100%的蓄液部的操作）（S56），在树脂量检测（S57）之后，判断真空压力修正的要否（S58）。如果有必要的话，则修正真空压力（S59），并实行接下来的基板的涂布。还有，真空压力的修正也可以在S54的步骤中与吐出压力的修正一起进行。

在本实施方式中，除了对应于液量（树脂的填充率）的上述的吐出控制之外，对应于芯片部件100的周围的间隙120的尺寸控制作为液体材料的树脂（底充胶（underfill））的吐出量。如由图10（B）、（C）所已经叙述的那样，在将假定为没有芯片部件100的位置偏移的情况下的（理想状态的）间隙120的尺寸L1～L4设为例如200μm的时候，间隙120的实际的尺寸L1’～L4’，有150～250μm的宽度。因此，在对应于间隙120的尺寸为200μm的情况的定量吐出中，会产生树脂过剩而从空腔111溢出或者相反地树脂不足而未充分地遍及到凸点101的周围等的问题。

因此，在本实施方式中，在吐出之前，取得间隙120的实际的尺寸信息，对应于该尺寸信息控制树脂的吐出量。图8所表示的存储部13对于一个液体材料将芯片部件100的多组的实际的尺寸信息和对应于其的吐出量控制信息互相关联而作为修正表格来存储。尺寸信息，可以是尺寸其本身，也可以是与真值（假定为没有位置偏移的情况下的间隙尺寸）的误差或比例。另外，吐出量控制信息可以是吐出量其本身，也可以是例如吐出控制部17附加于蓄液部501的内部的压力的值、所述压力的附加时间、每个规定时间的吐出次数（注射次数）中的至少任意一个。尺寸信息与吐出量控制信息的关系可以事前由实验或模拟（计算）求得。

吐出量控制的流程如以下所述。在本实施方式中，由上方照相机587从上方对基板11进行摄像，对于各个侧面由图像处理来取得芯片部件100的侧面与空腔111的内侧面的间隙120（芯片部件100的周围的间隙120）的实际的尺寸信息（即，导出与图10（C）的尺寸L1’～L4’相关的信息），将对应于所取得的尺寸信息的吐出量控制信息读入到存储部13。然后，在间隙120的上方移动针503，吐出控制部17按照所读入的吐出量控制信息控制蓄液部501的内部的压力，进行树脂的吐出、注入。树脂的吐出、注入在间隙120的每条边依次实施。来自间隙120的尺寸大的边的注入量多，来自小的边的注入量小。还有，可以在关于间隙120的各条边进行尺寸信息的取得之后在每条边依次实施树脂的注入，也可以是在关于某条边进行尺寸信息的取得和树脂的注入之后，关于下一条边进行尺寸信息的取得和树脂的注入的流程。

图11是表示使用注射次数修正表格的制作顺序和注射次数修正表格来进行涂布的动作的一个例子的流程图。首先，将填充有树脂的蓄液部501（注射筒）安装于液体材料装置（S71），由光学传感器7实施蓄液部501内的树脂量检测（S72）。接着，在每条边设定基准间隙尺寸·基准吐出体积·基准注射次数（S73）。设定后，操作者切换到自动运转画面（S74），自动运转开启（S75）。自动运转开始后，用上方照相机587来实施各条边的间隙尺寸的测量（S76）。如果测量的间隙尺寸与登录的间隙尺寸（基准间隙尺寸）为同值的话（S77的是），则与间隙尺寸一起存储注射次数值（S79）。如果是不同的值的话（S77的否），则对基准注射次数乘上修正系数来算出值（修正后的注射次数值）（S78），与间隙尺寸一起存储修正后的注射次数值（S79）。修正系数根据基准间隙尺寸、基准吐出体积、基准注射次数、由树脂重量测量算出的流量（FlowRate）（每一次注射的重量）来算出。以规定的函数来插补（例如直线插补）（基准间隙-50μm）～（基准间隙+50μm）之间的注射次数值，制作注射次数修正表格（S80）。其后，使用注射次数修正表格的修正值来实行修正（S81），实行涂布（吐出）（S82）。

如图5所示，作为倾斜照相机的小型照相机585（具有倾斜方向的视野轴）与针503一起被安装于Z轴滑块325，小型照相机585能够与针503一起在XYZ各个方向上进行移动。由此，用小型照相机585能够在图示的例子中从斜上方常时对针503的下端进行摄像，例如对于操作者监视针503的下端的污染等来说是便利的。

根据本实施方式，因为进行对应于芯片部件100的周围的实际的间隙尺寸的吐出量控制，所以与定量吐出的情况相比较，可以实现多或少的情况少的恰当的量的树脂注入，并且能够实现可靠性高的液体材料吐出装置。另外，因为关于间隙120的各条边取得实际的尺寸信息并在每条边进行不同的吐出量控制，所以能够灵活地对应各种各样的位置偏移。

以上，将实施方式作为例子来说明了本发明，但是，对于实施方式的各个构成要素或各个处理工艺来说可以在权利要求所记载的范围内进行各种各样的变形，是本领域技术人员能够理解的。以下，对变形例进行说明。

芯片部件100并不限定于安装于基板11的空腔111内的情况，另外，间隙120也可以是芯片部件100与其他的部件之间的间隙。

上方照相机587在Z方向上也可以与配量器5一起进行动作。另外，配量器5也可以被设置多个系统，在此情况下，可以设置相同数量的上方照相机587。

在实施方式中，对每当结束一个基板的涂布，实施由光学传感器7进行的树脂量检测的例子进行了说明，但是，树脂量检测也可以每当结束多个基板或者批次单位的涂布之后进行实施。

实施方式中的配量器5也可以为非接触涂布方式（喷射配量器等，参照日本专利申请公开2002-282740号公报），同样能够实现本发明的作用效果。

符号的说明

1    基台

2    载置台

3    XYZ工作台

5    配量器

7    光学传感器

8    光学传感器驱动系统

9    搬送单元

12   主控制部

13   存储部

15   运算部

17   吐出控制部

501  蓄液部

503  针

511  盒子

533  针架

587  上方照相机

Claims (8)

1.一种液体材料吐出装置，其特征在于：

从安装于基板的芯片部件的周围的间隙注入液体材料，具备取得所述间隙的实际的尺寸信息的机构，对应于所述尺寸信息控制液体材料的吐出量。

2.如权利要求1所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

具备存储所述间隙的实际的尺寸信息和对应于其的吐出量控制信息的表格。

3.如权利要求1或者2所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

具备从上方对所述芯片部件进行摄像的照相机，从由所述照相机摄像的图像取得所述间隙的实际的尺寸信息。

4.如权利要求1～3中的任意一项所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

在所述基板上形成有空腔，所述芯片部件被安装于所述空腔，所述间隙是所述芯片部件的侧面与所述空腔的内侧面的间隙。

5.如权利要求1～4中的任意一项所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

关于所述芯片部件的多个侧面的各个取得所述间隙的实际的尺寸信息。

6.如权利要求1～5中的任意一项所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

所述芯片部件在基板上被面朝下安装并且所述芯片部件的凸点与所述基板的电极被互相连接，将液体材料流入到所述凸点的周围。

7.如权利要求1～6中的任意一项所述的液体材料吐出装置，其特征在于：

具备蓄液部、吐出存在于所述蓄液部的内部的液体材料的吐出部、吐出控制部，所述吐出控制部对应于所述间隙的实际的尺寸信息控制吐出时附加于所述蓄液部的内部的压力的值、所述压力的附加时间、每规定时间的吐出次数中的至少任意一个。

8.一种液体材料吐出方法，其特征在于：

取得安装于基板的芯片部件的周围的间隙的实际的尺寸信息，对应于所述尺寸信息控制液体材料的吐出量，并从所述间隙注入液体材料。

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