CN107029953B - 泵位置反馈型施配器和施配方法 - Google Patents

泵位置反馈型施配器和施配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种泵位置反馈型施配器和施配方法，其中，捕获待施配粘性液体的工件的图像以确定所述工件的准确位置和方向，并且然后实时接收泵的位置以便对所述工件施配所述粘性液体，同时确保所述泵到达所述工件的所述准确位置。

Description

泵位置反馈型施配器和施配方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2015年10月30日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0151759号韩国专利申请案的权益，所述申请案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及泵位置反馈型施配器(pump position feedback type dispenser)和施配方法，且更具体地说涉及如下的泵位置反馈型施配器和施配方法：其中捕获将施配粘性液体(viscous liquid)的工件的图像，以确定所述工件的准确位置和方向，并且然后实时接收泵的位置以便将所述粘性液体施配到所述工件，同时确保所述泵到达所述准确位置。
背景技术
在通过以粘性液体涂覆半导体芯片执行的底部填充(underfill)工艺或者以磷光溶液涂覆发光二极管(light-emitting diode，LED)的工艺中，施配器(dispenser)广泛用于以粘性液体涂覆工件。
对于在半导体工艺中使用的施配器，重要的是在准确位置快速涂覆准确量的粘性液体。
根据现有技术的一些施配器操作以使得在施配器沿着预设路径移动时涂覆粘性液体。在此情况下，如果工件的位置和角度不同于预设值，那么所述工件上涂覆的粘性液体的位置准确性可能降级。
发明内容
本发明的一或多个示范性实施例包含一种泵位置反馈型施配器和施配方法，其中检查安置的工件的实际位置和角度以便在准确位置涂覆粘性液体，且也可以在多个工件上快速涂覆所述粘性液体。
下文的描述中将部分地阐述额外方面，并且通过描述将清楚地知道这些方面，或者通过实践所提出的实施例可以习得这些方面。
根据一或多个示范性实施例，一种泵位置反馈型施配器包含：泵，包括：喷嘴；储液槽，连接到所述喷嘴且储存了通过所述喷嘴而喷出的粘性液体；阀杆，能够提升地插入到所述储液槽中；及升降单元，用于使所述阀杆相对于所述储液槽移动，以使得通过所述喷嘴喷出所述粘性液体；泵移动单元，包括：泵移动部分，相对于多个工件而输送所述泵，以使得所述泵将所述粘性液体施配到安置于所述泵的下方的所述多个工件；及线性编码器，安装在所述泵移动部分中，以便通过实时确定所述泵的位置而产生泵位置信号；相机，经配置以捕获所述多个工件的图像，以确定安置于所述泵的下方的所述多个工件的位置；以及控制单元，经配置以基于使用所述相机捕获的图像信息而计算所述多个工件的位置，并计算泵操作位置以产生用来根据所述泵的所述升降单元的操作而喷出所述粘性液体的泵操作信号，且操作所述泵移动单元的所述泵移动部分以沿着待施配所述粘性液体的路径输送所述泵，以便实时地从所述线性编码器接收所述泵位置信号，以及通过每次当所述泵到达所述泵操作位置时产生所述泵操作信号而操作所述泵的所述升降单元。
根据一或多个示范性实施例，一种泵位置反馈型施配方法，通过使用泵而执行，所述泵包括：喷嘴；储液槽，连接到所述喷嘴，且储存了通过所述喷嘴而喷出的粘性液体；阀杆，能够提升地插入到所述储液槽中；及升降单元，用于使所述阀杆相对于所述储液槽移动，以使得通过所述喷嘴喷出所述粘性液体，其中，所述泵位置反馈型施配方法包含：(a)通过使用相机，捕获安置于所述泵的下方的多个工件的图像，而获得图像信息；(b)基于所述图像信息计算所述多个工件的位置，且计算泵操作位置以产生用来根据所述泵的所述升降单元的操作而喷出所述粘性液体的泵操作信号；(c)在沿着将对所述多个工件施配所述粘性液体的路径输送所述泵的同时，实时使用线性编码器来确定所述泵的位置，且产生泵位置信号；以及(d)当随着所述控制单元从所述线性编码器接收到所述泵位置信号而确定所述泵已到达所述泵操作位置时，由所述控制单元执行产生所述泵操作信号，以便经由所述升降单元的操作而通过所述喷嘴喷出所述粘性液体。
附图说明
通过下文结合附图对实施例的描述，将可以清楚地知道并且更容易地理解这些和/或其它方面，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的泵位置反馈型施配器的示意图。
图2是图1中说明的泵位置反馈型施配器的泵的横截面图。
图3和图4是用于描述图1中说明的泵位置反馈型施配器的操作以及根据本发明的实施例的泵位置反馈型施配方法的图。
附图标记说明：
100：泵
110：喷嘴
120：阀杆
130：储液槽
140：升降单元
141：杠杆
142：压电致动器
143：压电致动器
200：泵移动单元
210：第一泵移动部分
211：线性编码器
220：第二泵移动部分
221：线性编码器
300：相机
400：相机移动单元
410：第一相机移动部分
420：第二相机移动部分
500：控制单元
C：半导体芯片
L：粘性液体
P1：泵操作位置
P2：泵位置信号的值
P3：泵位置信号的值
具体实施方式
现将参考附图更完整地描述本发明。
图1是根据本发明的实施例的泵位置反馈型施配器的示意图，且图2是图1中说明的泵位置反馈型施配器的泵的横截面图。
参考图1和图2，根据本发明的泵位置反馈型施配器包含：泵100、泵移动单元200、相机300以及控制单元500。
根据本发明的泵位置反馈型施配器是用于通过使用泵100以粘性液体涂覆多个工件的设备。在根据本发明的泵位置反馈型施配器中，可使用各种类型的泵。举例来说，在本实施例中，作为具有如图2中所说明的结构的压电泵(piezoelectric pump)的泵100，用以将粘性液体施配到呈半导体芯片C的形式的工件。
参考图2，根据本发明的实施例的泵100包含：喷嘴110、储液槽130、阀杆120以及升降单元(updown unit)140。储液槽130储存待施配到工件的粘性液体。喷嘴110安置于储液槽130下方，以使得粘性液体通过喷嘴110喷出。阀杆120能够提升地插入到储液槽130中。升降单元140使阀杆120相对于储液槽130以高速度上下移动。在经由升降单元140快速降低阀杆120时，产生压力和力矩，使得储液槽130中的粘性液体的一部分通过喷嘴110向外排放。
使阀杆120移动的升降单元140可具有各种结构。在本实施例中，描述将集中于具有如图2中所说明的结构的升降单元140。
根据本发明的实施例的升降单元140包含：压电致动器142和143以及杠杆(lever)141。压电致动器142和143根据经由控制单元500而被施加的电压来收缩或扩展长度。根据本发明的实施例，所述两个压电致动器142和143被安置成所述杠杆141的旋转轴位于其间。在所述两个压电致动器142和143交替地扩展或收缩时，杠杆141旋转，同时周围所述旋转轴改变其方向。阀杆120连接到杠杆141的末端部分。当杠杆141根据压电致动器142和143的操作而旋转时，连接到杠杆141的阀杆120上升或降低。
所述升降单元可具有除上述结构以外的其它各种结构，例如包含凸轮(cam)的结构、使用气动压力的结构或使用电磁体(electromagnet)的结构。
泵100安装在待移动的泵移动单元200上。待施配粘性液体的工件安置在泵100的下方。根据本发明的实施例，描述将集中于“底部填充工艺”，其中沿着半导体芯片C的外圆周的一部分涂覆粘性液体，以使得所述粘性液体填充于半导体芯片C的下部表面下方。
泵移动单元200包含：第一泵移动部分210和第二泵移动部分220，其各自以线性电机的形式配置。第一泵移动部分210和第二泵移动部分220分别在X方向和Y方向上输送泵100。泵100在经由具有上述结构的泵移动单元200沿着预设路径相对于工件移动的同时，而施配粘性液体。泵移动单元200的第一泵移动部分210和第二泵移动部分220分别具有线性编码器211和221。线性编码器211和221实时确定泵100的位置以产生电信号。泵移动单元200的线性编码器211和221实时确定的泵100的位置，将在下文被称作“泵位置信号”。
相机300安置在工件(半导体芯片C)上方以捕获工件的图像。通过使用经由使用上述相机300捕获的图像的图像信息，控制单元500可确定工件的准确位置。所述相机可为固定的，且同时捕获多个工件的图像且基于所述图像确定工件的相应位置。然而，在本实施例中，描述将集中于经由如图1中所说明的相机移动单元400可移动的相机300。
相机移动单元400包含：第一相机移动部分410和第二相机移动部分420。第一相机移动部分410和第二相机移动部分420分别在X方向和Y方向上输送相机300。在相机移动单元400输送相机300时，相机300捕获其下方的半导体芯片C的图像。
控制单元500控制相机300、泵100、泵移动单元200以及相机移动单元400的操作。使用相机300捕获的图像的图像信息传输到控制单元500。控制单元500基于从相机300接收的图像信息，而计算半导体芯片C的准确位置。控制单元500可已经具有关于半导体芯片C的近似位置的信息，但安置在泵100的下方的半导体芯片C的实际位置和角度，可能每次由于各种原因而变化。在通过操作相机移动单元400将相机300移动到半导体芯片C上方的位置之后，控制单元500通过捕获半导体芯片C的图像而确定半导体芯片C的准确位置和方向。随后基于由控制单元500计算的半导体芯片C的准确位置，控制单元500可计算将施配粘性液体的位置或施配粘性液体将沿着的路径。控制单元500基于计算的结果将泵操作信号传输到泵100的升降单元140，以便计算泵100将操作的泵操作位置P1。控制单元500将产生升降单元140的操作信号时的位置，将在下文被称作“泵操作位置”。
控制单元500操作泵移动单元200以使得泵100沿着泵操作位置P1移动。控制单元500实时地从线性编码器211和221接收泵位置信号，以使得控制单元500在每次泵100到达泵操作位置P1时产生泵操作信号。
下文将描述使用具有上述结构的泵位置反馈型施配器执行的、根据本发明的实施例的泵位置反馈型施配方法。
首先，在步骤(a)中使用相机300捕获安置在泵100的下方的多个半导体芯片C的图像。控制单元500在沿着半导体芯片C预期存在的路径移动的同时，操作相机移动单元400以捕获半导体芯片C的图像。
控制单元500在步骤(b)中基于从相机300接收的图像信息，而计算半导体芯片C的位置，且根据计算的半导体芯片C的位置操作泵100的升降单元140，进而计算泵操作位置P1，在所述位置处将产生用于喷出粘性液体L的泵操作信号。控制单元500可通过使用如上文所描述半导体芯片C的实际布置的图像，而确定半导体芯片C的准确位置和方向。通过使用如上文所描述确定的半导体芯片C的位置和方向，控制单元500可计算泵操作位置P1，在所述位置处将通过操作如图3中所说明的升降单元140而从喷嘴110喷出粘性液体L。在底部填充工艺中，通常沿着半导体芯片C的横向侧施配粘性液体L，且因此，基于泵100的路径和涂覆所需要的粘性液体L的量而计算如上文所描述的多个泵操作位置P1。
接着，控制单元500在步骤(c)中沿着将相对于半导体芯片C施配粘性液体L的路径输送泵100，且线性编码器211和221实时确定泵100的位置且产生泵位置信号。控制单元500并不经由开环方法给出引导泵100移动到特定位置的命令，而是，在控制单元500连续地接收线性编码器211和221的泵位置信号的同时，泵移动单元200操作以使得控制单元500监视泵100向泵操作位置P1的移动以及泵100是否确切处于泵操作位置P1处。
接着，在步骤(d)中，如图4中所说明，当随着控制单元500从线性编码器211和221接收到泵位置信号而确定泵100已到达泵操作位置时，控制单元500产生泵操作信号以操作升降单元140，从而通过喷嘴110喷出粘性液体L。
详细地说，以如下方式执行步骤(d)。
首先，在步骤(d-1)中，如图3中所说明，控制单元500将泵操作位置P1转换为对应于在线性编码器211和221中产生的泵位置信号的值P2。
接着，在步骤(d-2、)中将在线性编码器211和221中实时产生的泵位置信号与泵操作位置进行比较。由于事先将泵操作位置P1转换为线性编码器211和221的泵位置信号的相同形式，因此可实时地将值P2与泵位置信号快速进行比较。
如图4中所说明，在步骤(d-3)中，如果泵位置信号(即，线性编码器211和221传输的泵100的位置)的值P3和泵操作位置P1对应于彼此，那么控制单元500产生泵操作信号。
如上文所描述，通过操作泵100，同时实时检查半导体芯片C的实际位置和泵100的当前位置，可以快速且准确地在所要的位置施配粘性液体L。
同时，当在步骤(c)中操作泵移动单元200以用恒定速度输送泵100时，可易于实时预测并计算将产生泵100的下一泵操作信号的位置P3以及将产生所述下一泵操作信号的时间。确切地说，每当用于一个半导体芯片的施配过程完成且新的施配过程对下一半导体芯片C开始时，泵100可以不停止，而是以恒定速度连续地移动且在准确位置快速施配粘性液体L。因此，总操作速度可增加，进而增强生产力。
同时，当如在本实施例中使用包含压电致动器142和143的泵100时，控制单元500产生泵操作信号的时间与实际上通过喷嘴110喷出粘性液体L的时间之间的时间差(操作时间差)极小。因此，在不考虑操作时间差的情况下，即使在泵100已到达泵操作位置的时间控制单元500产生泵操作信号时也可以在准确位置安置粘性液体L。
替代地，根据环境，根据泵100的结构、粘性液体L的粘度以及粘性液体L的涂覆量可以引起相对大的操作时间差。在此情况下，可进行测试以测量或计算操作时间差，并且然后可提前产生对应于所述操作时间差的泵操作信号，从而进一步增加将涂覆粘性液体L的位置的准确性。确切地说，如上文所描述，当输送泵100同时维持泵100的恒定速度时，可预测泵到达泵操作位置的时间，以便易于预先产生对应于操作时间差的泵操作信号。
如上文所描述，当操作泵100，同时沿着通过使用泵100对半导体芯片C施配粘性液体L的路径以及不施配粘性液体L的路径两者以相同速度移动泵100时，可准确设定粘性液体L的施配开始的位置。
虽然已参考优选实施例描述本发明，但本发明的范围不限于上文描述和说明的结构。
举例来说，虽然以上将相机300描述为经由相机移动单元400而移动且捕获工件的图像，但也可以配置不包含相机移动单元400的泵位置反馈型施配器。另外，可通过在泵移动单元上安装相机以使得所述相机和泵经由泵移动单元一起移动，来配置泵位置反馈型施配器。根据环境，泵位置反馈型施配器可经配置以使得相机是固定的且经配置以捕获工件的图像而不需要使用相机移动单元400或泵移动单元200。
另外，所述泵还可具有除了图2中说明的结构之外的其它各种结构。
根据本发明的泵位置反馈型施配器和施配方法，通过考虑待涂覆的工件的实际位置和角度来执行涂覆粘性液体的过程，从而改善待涂覆粘性液体的工件的位置的准确性。
另外，根据本发明的泵位置反馈型施配器和施配方法，可准确且快速地执行以粘性液体涂覆工件的过程。
尽管已经参考附图描述一个或多个示范性实施例，但所属领域的技术人员应理解，可在不脱离如由所附权利要求书所界定的发明概念的精神和范围的情况下对实施例在形式和细节上进行各种改变。

Claims (14)

1.一种泵位置反馈型施配器，其特征在于包括：
泵，包括：喷嘴；储液槽，连接到所述喷嘴，且储存了通过所述喷嘴而喷出的粘性液体；阀杆，能够提升地插入到所述储液槽中；及升降单元，用于使所述阀杆相对于所述储液槽移动，以使得通过所述喷嘴喷出所述粘性液体；
泵移动单元，包括：泵移动部分，相对于多个工件而输送所述泵，以使得所述泵将所述粘性液体施配到安置于所述泵的下方的所述多个工件；及线性编码器，安装在所述泵移动部分中，以便通过实时确定所述泵的位置而产生泵位置信号；
相机，经配置以捕获所述多个工件的图像，以确定安置于所述泵的下方的所述多个工件的位置；以及
控制单元，经配置以基于使用所述相机捕获的图像信息而计算所述多个工件的位置，并计算泵操作位置以产生用来根据所述泵的所述升降单元的操作而喷出所述粘性液体的泵操作信号，且操作所述泵移动单元的所述泵移动部分以沿着待施配所述粘性液体的路径输送所述泵，以便实时地从所述线性编码器接收所述泵位置信号，以及通过每次当所述泵到达所述泵操作位置时产生所述泵操作信号而操作所述泵的所述升降单元。
2.根据权利要求1所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述泵的所述升降单元包括：
压电致动器，具有根据施加于所述压电致动器的电压而改变的形状；以及
杠杆，连接所述压电致动器和所述阀杆。
3.根据权利要求1所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述控制单元通过操作所述泵移动单元以使得所述泵以恒定速度移动，来操作所述升降单元。
4.根据权利要求3所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述控制单元操作所述泵移动单元，以使得所述泵沿着将通过使用所述泵对所述多个工件施配所述粘性液体的路径、且沿着不施配所述粘性液体的路径，以相同速度移动。
5.根据权利要求3所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述控制单元通过考虑所述泵操作信号产生时的时间与经由所述泵操作信号从所述喷嘴喷出所述粘性液体时的时间之间的操作时间差，而在所述泵到达所述泵操作位置之前，产生对应于所述操作时间差的所述泵操作信号。
6.根据权利要求1所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述相机安装在所述泵移动单元上，且所述控制单元操作所述泵移动单元以移动所述相机且确定所述多个工件的位置。
7.根据权利要求1所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于还包括：
相机移动单元，用于相对于所述多个工件而输送所述相机，以便通过使用所述相机捕获所述多个工件的图像，
其中，所述控制单元操作所述相机移动单元。
8.根据权利要求1所述的泵位置反馈型施配器，其特征在于，
所述控制单元将所述泵操作位置转换为对应于在所述泵移动单元的所述线性编码器中产生的泵位置信号的值，且通过将所述泵位置信号与所述泵操作位置进行比较，而实时产生所述泵操作信号。
9.一种泵位置反馈型施配方法，通过使用权利要求1所述的泵位置反馈型施配器而执行，所述泵位置反馈型施配方法的特征在于包括：
(a)通过使用所述相机，捕获安置于所述泵的下方的多个工件的图像，而获得图像信息；
(b)基于所述图像信息计算所述多个工件的位置，且计算所述泵操作位置以产生用来根据所述泵的所述升降单元的操作而喷出所述粘性液体的所述泵操作信号；
(c)在沿着将对所述多个工件施配所述粘性液体的路径输送所述泵的同时，实时使用所述线性编码器来确定所述泵的位置，且产生所述泵位置信号；以及
(d)当随着所述控制单元从所述线性编码器接收到所述泵位置信号而确定所述泵已到达所述泵操作位置时，由所述控制单元执行产生所述泵操作信号，以便经由所述升降单元的操作而通过所述喷嘴喷出所述粘性液体。
10.根据权利要求9所述的泵位置反馈型施配方法，其特征在于，
所述泵的所述升降单元包括：
压电致动器，具有根据施加电压而改变的形状；以及
杠杆，连接所述压电致动器和所述阀杆。
11.根据权利要求9所述的泵位置反馈型施配方法，其特征在于，
在以恒定速度输送所述泵的同时，执行步骤(c)。
12.根据权利要求11所述的泵位置反馈型施配方法，其特征在于，
在步骤(d)中，通过考虑所述泵操作信号产生时的时间与经由所述泵操作信号从所述喷嘴喷出所述粘性液体时的时间之间的操作时间差，而在所述泵到达所述泵操作位置之前，产生对应于所述操作时间差的所述泵操作信号。
13.根据权利要求9所述的泵位置反馈型施配方法，其特征在于，
在步骤(a)中，在移动所述相机的同时捕获所述多个工件的图像。
14.根据权利要求9所述的泵位置反馈型施配方法，其特征在于，步骤(d)包括：
(d-1)将所述泵操作位置转换为对应于在所述线性编码器中产生的泵位置信号的值；
(d-2)将在所述线性编码器中实时产生的所述泵位置信号与所述泵操作位置进行比较；以及
(d-3)如果所述泵位置信号和所述泵操作位置对应于彼此，那么产生所述泵操作信号。
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