KR100683443B1

KR100683443B1 - 재료 액적 분배 방법

Info

Publication number: KR100683443B1
Application number: KR1020060057375A
Authority: KR
Inventors: 알렉 제이. 배비어즈; 리앙 팡; 에릭 피스크; 알랜 레이 루이스; 호러티오 퀴노니스; 그레고리 유진 스노우덴; 테리 피 쥬니어 윌드
Original assignee: 노드슨 코포레이션
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-02-22
Also published as: TW200523039A; TWI298650B; KR20050041940A; US20050095367A1; KR100695664B1; JP2005131638A; KR20060082839A; CN1612675A

Abstract

기판의 표면 상으로 점성 재료를 접촉하지 않고 분배하는 방법은 기판의 표면에 수직하지 않은 분사 방향으로 점성 재료 유동을 지향하는 노즐을 갖는 분사 밸브를 사용한다. 수직하지 않은 분사 방향은 기판 상의 감소된 습윤 영역을 형성하는 액적을 발생시킨다.

점성 재료, 분사밸브, 기판, 노즐, 접촉없는 분사방법

Description

재료 액적 분배 방법{METHOD OF NONCONTACT DISPENSING OF MATERIAL}

도 1은 본 발명의 원리에 따른 점성 재료의 각형 분사를 제공하는 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템의 개략도.

도 2는 각형 분배기를 갖는 도 1의 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템의 개략 블록 다이어그램.

도 3은 도 1의 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템에 각형 노즐을 사용하는 언더필 적용의 개략도.

도 4는 각형 노즐을 갖는 분배기를 구비하는 도 1의 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템의 개략 블록 다이어그램.

도 5는 도 4의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템에 사용될 수 있는 각형 노즐의 확대 단면도.

도 6a는 Z축 회전하지 않은 분배기에 의한 분사의 개략도.

도 6b는 Z축 회전한 분배기에 의한 분사의 개략도.

도 7은 도 1의 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템에 각형 노즐을 사용하는 이중 분사 적용의 개략도.

도 8은 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템에 공지의 노즐을 사용하는 언더필 적용(underfilling application)의 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 분사 시스템

11: 프레임

12: 액적 발생기

14: 위치 설정기

16: LED 라이트 링 조립체

본 발명은 일반적으로 점성 재료의 분배에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 점성 재료 액적의 접촉없는 분배 방법에 관한 것이다.

예를 들면 인쇄 회로("PC") 기판과 같은 기판의 제조시에, 종종 소량의 점성 재료, 즉 50cps(0.5[g/cm.s])이상의 점도를 갖는 재료를 적용할 필요가 있다. 이러한 재료는 예시적으로 및 제한하지 않고, 범용 접착제, 땜납 페이스트(solder paste), 땜납 플럭스(solder flux), 땜납 마스크, 그리스, 오일, 캡슐화제, 포팅 화합물(potting compound), 에폭시, 다이 부착 페이스트, 실리콘, 실온 가황처리 고무(room temperature vulcanization rubber) 및 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate)를 포함한다.

회로 소형화에 대한 요구가 증가함에 따라, 플립 칩 기술로서 공지된 제조 프로세스가 개발되었고, 이는 점성 유체 분배를 필요로 하는 다수의 프로세스를 갖는다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들면 반도체 다이 또는 칩과 같은 장치(device;39)가 땜납 볼 또는 패드를 경유하여 PC 기판(36)과 같은 기판에 부착된다. 언더필(underfill) 프로세스에서, 칩(39)과 PC 기판(36) 사이의 갭이 점성 액체 에폭시 또는 소정의 다른 접착제로 충전된다. 에폭시로의 언더필은 먼저 열 사이클 및/또는 기계적 부하 중에 상호 접속 땜납 패드 상의 응력을 감소시키고 변형(strain)을 제한하는 것을 보조하기 위한 기계적 접합부로서 기능하고, 다음에 땜납 패드를 습기 및 다른 환경적 영향으로부터 보호하는 기능을 한다. 언더필 작업은 칩(39)의 적어도 하나의 측면 에지를 따라 다소 연속적인 방식으로 액체 에폭시를 적층한다. 액체 에폭시는 기판(36)의 주 표면(80)에 실질적으로 수직으로 배향된 접촉 니들 또는 분사 분배기(40)에 의해 적용된 연속적인 비드 또는 일련의 도트(dot)로서 적층될 수 있다. 액체 에폭시는 칩의 하위면과 PC 기판(36)의 기판 표면(80) 사이의 작은 갭에 기인하는 모세관 작용의 결과로서 칩(39)의 하부로 유동한다. 액체 에폭시가 칩의 하부로 유동함에 따라, 에폭시의 얇은 층의 습윤 영역(32)이 기판 상에 잔류한다. 습윤 영역은 2개의 악영향을 갖는다. 먼저, 습윤 영역은 사용되지 않고 폐기되는 에폭시를 제공한다. 다음, 인접 장치는 이들이 습윤 영역의 외부에 있도록 PC 상에 위치되어야 한다. 따라서, 기판 상의 습윤 영역의 크기를 최소화하는 언더필 프로세스를 제공할 필요가 있다.

일단 언더필 작업이 완료되면, 필렛(35)이 칩(39)의 측면 에지를 따라 형성되도록 전기 상호 접속부의 전체를 덮기 위해 충분한 액체 에폭시가 적층되는 것이 바람직하다. 적절하게 형성된 필렛은, 충분한 에폭시가 칩과 PC 기판 사이의 접합부의 최대 기계적 강도를 제공하도록 적층되는 것을 보장한다. 이는 정확한 양의 에폭시가 바로 정확한 위치에 적층되는 것이 언더필 프로세스의 품질에 중요하다. 너무 적은 에폭시는 부식 및 과잉의 열 응력을 초래할 수 있다. 너무 많은 에폭시는 칩의 하위면을 지나 유동하여 다른 반도체 장치와 상호 접속부와 간섭한다. 따라서, 소정의 크기의 필렛을 생성하도록 재료 적층의 정확도를 지속적으로 향상시킬 필요가 있다.

본 발명은 기판 상의 습윤 영역을 감소시키는 점성 재료의 접촉없는 분사 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 분배된 재료의 더 효율적인 사용을 가능하게 하고, 이는 기판의 더 효율적인 사용 및 기판의 크기의 감소를 허용한다. 게다가, 습윤 영역을 감소시킴으로써, 본 발명의 방법은 더 높은 분배기 속도를 위한 가능성을 제공하고, 이는 분배 사이클 횟수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 잠재적으로 특히 언더필 작업을 수행하는데 유용하고 제품 비용 뿐만 아니라 제조 비용을 감소시킬 가능성이 있다.

본 발명의 점성 재료의 접촉없는 분사 방법은 또한 분배 정확도 및 정밀도가 엄격한 적용분야에 특히 유용하다.

본 발명의 원리에 따르고 설명된 실시예에 따르면, 본 발명은 기판의 표면 상으로 점성 재료를 접촉하지 않고 분배하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 먼저 기판의 표면에 수직하지 않은 분사 방향으로 비점성 재료 유동을 지향하는 노즐을 갖는 분사 밸브를 제공한다. 분사 프로세스는 분사 밸브가 분사 방향의 전방 추진력으로 노즐을 통해 점성 재료의 유동을 추진하도록 실행하는 단계, 점성 재료의 액적을 형성하도록 전방 추진력을 사용하여 점성 재료의 유동을 파괴하는 단계, 및 액적의 전방 추진력을 사용하여 기판의 표면에 점성 재료의 액적을 적용하는 단계로 구성된다. 수직하지 않은 분사 방향은 기판 상의 감소된 습윤 영역을 생성하는 액적을 초래한다.

본 발명의 일 양태에서, 분사 밸브를 지지하는 위치 설정기가 제1 운동축 방향으로 분사 밸브를 이동시키도록 작동 가능하고, 장치는 갭에 의해 기판의 표면으로부터 분리된 측벽을 갖는다. 상기 방법은 또한 기판의 표면에 경사지고 갭 내의 또는 그에 인접한 위치에서 기판을 교차시키는 분사 방향을 배향하는 단계를 추가로 포함한다. 다음, 분사 밸브는 분사 밸브를 이동시키면서 기판에 대해 제1 운동축 방향으로 이동하고, 추진, 파괴 및 적용 단계는 갭에 인접한 기판 상에 선형 패턴의 점성 재료를 적용하도록 반복된다.

본 발명의 부가의 양태에서, 위치 설정기는 제2 운동축 방향으로 분사 밸브를 이동시키도록 작동 가능하고, 장치는 제1 및 제2 측벽을 갖는다. 상기 방법은 기판의 표면에 경사지고 기판 상의 분사 방향의 투사가 제1 및 제2 측벽에 대해 경사진 상태로 기판의 표면 및 장치의 측벽 모두를 향해 일반적으로 지향되는 분사 방향을 배향하는 것을 요구한다. 다음, 분사 밸브는 장치의 제1 측벽에 인접하여 기판 상에 선형 패턴의 점성 재료를 적용하도록 추진, 파괴 및 적용 단계가 반복되는 동안 제1 운동축 방향으로 이동한다. 그 후, 분사 밸브는 장치의 제2 측벽에 인접하여 기판 상에 선형 패턴의 점성 재료를 적용하도록 추진, 파괴 및 적용 단계를 반복하는 동안 기판에 대해 제2 운동 축방향으로 이동한다.

본 발명의 부가의 실시예에서, 점성 재료는 순응성 코팅 재료이고, 상기 방법은 먼저 기판의 표면에 수직하지 않고 장치의 측벽을 교차시키는 분사 방향을 배향한다. 다음, 분사 밸브는 기판에 대해 제1 운동 축방향으로 이동하고 분사 밸브가 이동하는 동안 장치의 측벽에 선형 패턴의 순응성 코팅 재료(conformal coating material)를 적용하도록 추진, 파괴 및 적용 단계가 반복된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 장점은 본원의 도면과 관련하여 취한 이하의 상세한 설명 동안 더 즉시 명백해질 것이다.

도 1은 예를 들면 미국 캘리포니아주 칼스배드의 어심텍(Asymtek)으로부터 상업적으로 이용 가능한 "AXIOM" X-1020 시리즈와 같은 컴퓨터 제어형의 접촉하지 않는 점성 재료 분사 시스템(10)의 개략도이다. 액적 발생기(12)가 공지의 방식으로 X, Y 위치 설정기(14)로부터 현수된 Z축 드라이브 상에 장착된다. X, Y 위치 설정기(14)는 프레임(11) 상에 장착되고 운동의 평행하지 않은 제1 및 제2 축을 규정한다. X, Y 위치 설정기는 공지의 방식으로 한 쌍의 독립 제어형 스텝퍼 모터(도시 생략)에 결합된 케이블 드라이브를 구비한다. 비디오 카메라 및 LED 라이트 링 조립체(16)가 도트를 검사하고 참조 기준점을 위치 설정하도록 X, Y, Z축을 따르는 운동을 위해 액적 발생기(12)에 접속된다. 비디오 카메라 및 라이트 링 조립체(16)는 그 전체 개시 내용이 본원에 참조에 의해 합체되어 있는 발명의 명칭이 " 가공편 표면 상부에 일정한 높이로 점성 재료를 분배하기 위한 장치(APPARATUS FOR DISPENSING VISCOUS MATERIALS A CONSTANT HEIGHT ABOVE A WORKPIECE SURFACE)"인 미국 특허 제5,052,338호에 개시된 형태일 수 있다.

컴퓨터(18)가 전체 시스템 제어를 제공하고, 프로그램 가능 논리 제어기("PLC") 또는 마이크로프로세서 기반 제어기, 범용 퍼스널 컴퓨터 또는 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 본원에 설명된 바와 같은 기능을 수행하는 것이 가능한 다른 통상적인 제어 장치들일 수도 있다. 사용자는 키보드(도시 생략) 및 비디오 모니터(20)를 경유하여 컴퓨터(18)와 인터페이스 접속한다. 컴퓨터(18)는 기판 제조 조립 라인에서 이용되는 대부분의 형태의 다른 자동화 설비와 호환 가능한 표준 RS-232 및 SMEMA CIM 통신 버스(50)를 구비한다.

예를 들면 접착제, 에폭시, 땜납 등과 같은 점성 재료의 도트가 그 상부에 적용되는 기판(도시 생략)은 액적 발생기(12)의 바로 아래에 위치된다. 기판은 자동 컨베이어(22)에 의해 수동으로 로딩되거나 반송될 수 있다. 컨베이어(22)는 통상적인 디자인이고, 상이한 치수의 PC 기판을 수용하도록 조절될 수 있는 폭을 갖는다. 컨베이어(22)는 또한 공압 작동식 리프트 및 로크 기구를 구비한다. 본 실시예는 또한 노즐 프라이밍 스테이션(nozzle priming station;24) 및 노즐 보정 셋업 스테이션(nozzle calibration setup station;26)을 구비한다. 제어 패널(28)이 컨베이어(22)의 높이의 바로 아래에서 프레임(11) 상에 장착되고 셋업, 보정 및 점성 재료 로딩 중에 특정 기능의 수동 초기화를 위한 복수의 푸시 버튼을 구비한다.

도 2를 참조하면, 예를 들면 반도체 칩 또는 다이 등과 같은 전기 장치(39) 를 지지하는 예를 들면 PC 기판과 같은 기판(36) 상에 점성 재료의 제트(34)를 배출하는 액적 발생기(12)가 도시되어 있다. PC 기판(36)은 소정 위치에 배치된 점성 재료를 이용하여 상부에 장착된 부품 표면을 갖도록 설계된 형태이다. PC 기판은 컨베이어(22)에 의해 소정 위치로 이동된다.

축 드라이브(38)는, PC 기판(36)에 대해 각각 X, Y 및 Z축(77, 78, 79)을 따라 분배기(40)를 급속하게 이동시키는 것이 가능한 X, Y 위치 설정기(14)(도 1) 및 Z축 드라이브 시스템을 구비한다. 액적 발생기(12)는 하나의 고정 Z 높이로부터 점성 재료의 액적을 배출할 수 있고, 또는 액적 발생기(12)는 다른 Z 높이에서 분배하거나 기판 상에 장착된 다른 부품을 소거하도록 작동의 사이클 동안 프로그램 제어 하에서 상승될 수 있다.

액적 발생기(12)는 미세량의 점성 재료를 분사하기 위해 특정하게 설계된 접촉하지 않는 분배기인 온/오프 분사 분배기(40)를 구비한다. 분배기(40)는 실린더(43) 내에 배치된 피스톤(41)을 갖는 분사 밸브(44)를 구비한다. 피스톤(41)은 재료 챔버(47)를 통해 그로부터 연장하는 하부 로드(45)를 갖는다. 하부 로드(45)의 말단 하단부는 복귀 스프링(46)에 의해 시트(seat)(49)에 대해 편위된다. 피스톤(41)은 또한 마이크로미터(55)의 스크류(53)의 단부 상에 정지면에 인접하여 배치된 말단 상단부에 의해 그로부터 연장하는 상부 로드(51)를 갖는다. 마이크로미터 스크류(53)의 조정은 피스톤(41)의 행정의 상한을 변경한다. 분배기(40)는 공지의 방식으로 점성 재료(도시 생략)의 공급원에 유체 접속된 주사기형 공급 장치(42)를 구비할 수 있다. 액적 발생기 제어기(70)는, 예를 들면 압축 공기를 공 급 장치(42)로 운반하는 유체의 압축원에 접속된 공압 솔레노이드와 같은 전압-압력 변환기(72)에 출력 신호를 제공한다. 따라서, 공급 장치(42)는 챔버(47)에 압축 점성 재료를 공급하는 것이 가능하다.

분사 작동은 액적 발생기 제어기(70)로 명령 신호를 제공하는 컴퓨터(18)에 의해 초기화되고, 이는 예를 들면 유체의 압축원에 접속된 공압 솔레노이드와 같은 전압-압력 변환기(76)에 제어기가 출력 펄스를 제공하게 한다. 변환기(76)의 펄스식 작동은 실린더(43) 내로 압축 공기의 펄스를 운반하고 피스톤(41)의 급속한 상승을 발생시킨다. 시트(49)로부터의 피스톤 하부 로드(45)의 상승은 챔버(47) 내의 점성 재료를 피스톤 하부 로드(45)와 시트(49) 사이의 위치로 흡인한다. 출력 펄스의 종료점에서, 변환기(76)는 원래 상태로 복귀하고, 이에 의해 실린더(43) 내의 압축 공기를 배출하고, 복귀 스프링(46)은 피스톤 하부 로드(45)를 시트(49)에 대해 급속히 하강 복귀시킨다. 이 프로세스에서, 점성 재료의 제트는 노즐(48)의 개구 또는 분배 오리피스(59)를 통해 급속하게 축출되거나 분사된다. 도 2에 과장 형태로 개략적으로 도시된 바와 같이, 매우 작은 점성 재료의 액적(37)이, 그의 전방 추진력의 결과로서 파괴되고, 그의 전방 추진력은 기판(36) 상의 점성 재료의 도트로서 기판(36)의 표면(80)에 이를 적용한다. 실린더(43)의 연속적인 작동은 각각의 점성 재료의 액적(37)을 제공한다. 본원에 사용될 때, 용어 "분사(jetting)"는 점성 재료의 액적(37)을 형성하기 위한 상술한 프로세스를 칭한다. 분배기(40)는 예를 들면 초당 최대 100 이상의 액적의 매우 높은 속도로 노즐(48)로부터 액적을 분사하는 것이 가능하다. 액적 발생기 제어기(70)에 의해 제어 가 능한 모터(61)는 마이크로미터 스크류(53)에 기계적으로 결합되어, 이에 의해 피스톤(41)의 행정이 자동적으로 조정되게 하고, 이는 각각의 액적을 형성하는 점성 재료의 체적을 변화시킨다.

운동 제어기(62)는 액적 발생기(12) 및 그에 접속된 카메라 및 라이트 링 조립체(16)의 운동을 제어한다. 운동 제어기(62)는 X, Y 및 Z축 모터를 위한 개별 구동 회로에 명령 신호를 제공한다. 컨베이어 제어기(66)는 기판 컨베이어(22)에 접속된다. 컨베이어 제어기(66)는 컨베이어(22)의 리프트 및 로크 기구 및 폭 조정을 제어하기 위해 컨베이어(22)와 운동 제어기(62) 사이를 인터페이스 접속한다. 컨베이어 제어기(66)는 또한 재료 적층의 완료시에 시스템 내로의 기판(36)의 도입 및 그로부터의 출발을 제어한다. 몇몇 적용에서, 기판 가열 시스템(68) 및/또는 노즐 가열/냉각 시스템(56)은, 기판이 시스템을 통해 이송될 때 점성 재료의 소정 온도 프로파일을 유지하기 위해 기판 및/또는 노즐을 가열하도록 공지의 방식으로 작동한다.

노즐 보정 셋업 스테이션(26)은 분배된 점성재료의 액적(37)의 중량 또는 크기를 정확하게 제어하기 위한 도트 크기 보정 및 비산시에, 즉 액적 발생기(12)가 기판(36)에 대해 이동하는 동안에 분배된 점성 재료 도트를 정확하게 위치 설정하기 위한 도트 배치 보정을 제공하기 위해 보정 목적으로 사용된다. 게다가, 노즐 보정 셋업 스테이션은, 현재 재료 분배 특성, 즉 액적이 적층되는 속도 및 도트의 패턴으로 분배될 점성 재료의 소정의 총 체적의 함수로서 액적 발생기(12)의 속도를 정확하게 제어하기 위한 재료 체적 보정을 제공하는데 사용된다. 노즐 보정 셋 업 스테이션(26)은 예를 들면 스케일(scale;52)에 의해 계량된 재료의 중량을 나타내는 컴퓨터(18)에 피드백 신호를 제공하는 중량 스케일과 같은 측정 장치(52)와 고정 가공면(74)을 구비한다. 중량 스케일(52)은 예를 들면 컴퓨터 메모리(54) 내에 저장된 점성 재료 중량 설정점 값과 같은 미리 결정된 규정값과 재료의 중량을 비교하는 것이 가능한 컴퓨터(18)에 작동적으로 접속된다. 다른 형태의 장치가 중량 스케일을 대체할 수도 있고, 예를 들면 분배된 재료의 직경, 면적 및/또는 체적을 측정하기 위한 카메라, LED 또는 포토트랜지스터를 포함하는 시각화 시스템과 같은 다른 도트 크기 측정 장치를 포함할 수도 있다. 작동 전에, 노즐 조립체는 종종 유체 유동 경로 내의 기포를 제거하도록 설계된 공지의 폐기형으로 설치된다. 이러한 분배 시스템은 본원에 그대로 참조에 의해 합체되어 있는 2003년 5월 23일 출원된 발명의 명칭이 "점성 재료의 접촉없는 분배 시스템(Viscous Material Noncontact Dispensing System)"인 계류 중인 미국 임시 출원 60/473,161호에 더 상세히 설명되어 있다.

작동시에, 디스크 또는 컴퓨터 통합 제조("CIM") 제어기로부터의 CAD 데이터가 액적 발생기(12)를 이동시키기 위해 운동 제어기(62)에 명령하도록 컴퓨터(18)에 의해 이용된다. 이는 점성 재료의 미세 액적이 소정 위치에서 기판(36) 상에 정확하게 배치되는 것을 보장한다. 컴퓨터(18)는 사용자 사양 또는 부품 라이브러리에 기초하여 특정 부품에 도트 크기를 자동으로 할당한다. CAD 데이터가 이용 가능하지 않은 적용에서는, 컴퓨터(18)에 의해 이용되는 소프트웨어가 도트의 위치가 직접 프로그램되도록 한다. 공지의 방식으로, 컴퓨터(18)는 기판(36)의 상부면 상에 적층되기 위한 점성 재료 도트의 장소 및 수를 결정하기 위해 X 및 Y 위치, 부품 형태 및 부품 배향을 이용한다.

공지된 분사 분배기는 기판(36)에 실질적으로 수직인 분사 방향으로 점성 재료를 지향하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이 분사 분배기(40)는 Y축(78) 둘레로 피벗 가능하도록 장착된다. 분사 분배기(40)는 분배기(40)의 중심선(88)에 실질적으로 평행한 방향으로점성 재료를 배출하는 공지의 직선형 분사 노즐을 사용한다. 그러나, 분배기(40)의 각형 장착은 기판(36)의 상부 표면(80)에 수직하지 않은 분사 방향으로 분사되는 점성 재료의 액적(37)을 초래한다. 이러한 각형 분사는, 점성 재료가 기판 상의 부품 장착 중에 또는 상부에 조립된 부품을 갖는 기판에 하나 이상의 순응성 코팅을 적용할 때에 사용되는 다수의 적용에 사용될 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 언더필 작업에서, 점성재료의 액적(37)은 칩(39)의 측벽(82)의 하부의 갭 또는 공간(84)에 바로 인접하여 적층되고 기판(36)의 상부 표면(80)에 대해 경사진 방향으로 분사된다. 각형 또는 경사진 분사는 갭(84)과 상부 표면(80)에 의해 형성된 코너부에서의 충격력을 생성하고, 이는 점성 재료가 표면(80)에 걸쳐 확산되는 것을 방지하는 것을 보조한다. 따라서, 각형 분사는 충격력이 도 8에 도시된 바와 같이 표면(80)에 수직하지 않은 방향으로 수행되는 공지의 분사보다 더 작은 습윤 영역을 형성한다. 또한, 분사 프로세스의 속도는 다중 경로가 형성되는 것을 허용하므로, 미리 적층된 재료가 모세관 작용에 의해 부품의 하부로 이동할 때 부가의 재료가 적층될 수 있다. 게다가, 최종 경로는 습 윤 영역을 최소로 계속 유지하면서 소정 크기의 필렛(85)을 형성하도록 형성될 수 있다.

분사 방향의 소정 각도는 적용 의존성이 있다. 예를 들면, 언더필 작업에서, 분사 방향은 기판(36)의 상부 표면(80)에 대해 약 10 내지 80°의 범위인 각도에 있을 수도 있다. 다른 적용에서, 예를 들면 칩(39)의 수직 측벽(82)과 같은 수직 기판에 점성 재료를 적용하는 것이 바람직하고, 이러한 적용에서 분사 방향은 칩 측벽(82)에 대해 약 80 내지 100°의 범위인 각도에 있을 수도 있다.

사용시에, 최적 각도는, 그 동안에 점성 재료가 수동 조정에 의해 변경되는 상이한 각도로 장착된 분배기(40)에 의해 분사되는 예비 제조 분사 사이클에서 결정될 수 있다. 습윤 영역의 측정 및 상이한 각도로 분사되는 것에 의해 초래되는 다른 정량 지시기에 기초하여, 최적 각도 또는 각도 범위가 결정되어 기록될 수 있다. 일단 소정의 분사 각도가 결정되면, 제조 사이클 중에, 컴퓨터(18)는 운동 제어기(62)에 출력 신호를 제공하여, 운동 제어기가 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같은 Y 운동축과 같은 제1 운동 축방향을 따라 분배기(40)의 운동을 초기화하도록 한다. 이 운동과 동시에, 운동 제어기는 선형 패턴으로 기판 표면(80) 상에 점성 재료의 액적을 적용하기 위해 상술된 바와 같은 방식으로 분사 밸브(40)를 작동한다.

소정 각도로 분사 분배기(40)를 회전 가능하게 장착하는 것에 부가하여, 다른 구조가 기판 표면(80)과 수직하지 않은 각형 분사 방향을 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 다른 실시예에서, 각형 노즐(90)이 분배 기(40)의 단부에 장착된다. 각형 노즐(90)은 측벽(94)의 개구 또는 분배 오리피스(92)에서 종결되는 각형 출구 통로를 갖는다. 출구 통로는 종종 분배 오리피스(92)의 직경의 2 또는 3배인 길이를 갖는다. 또한, 출구 통로는 직선형 벽을 갖는 원통형일 수 있고, 또는 분배 오리피스(92)를 향해 테이퍼질 수 있다. 분배 오리피스(92)의 직경은 적용 의존성이 있고, 각형 노즐(90)의 최적 형태 및 치수는 종종 실험에 의해 결정된다. 각형 노즐(90)에 의해, 점성 재료가 상부 기판 표면(80)에 수직하지 않은 분사 방향 또는 그에 대해 경사지게 배출된다. 일단 소정 분사각이, 예를 들면 상술한 바와 같이 상이한 각도로 회전된 분배기(40)에 의해 분사 프로세스를 수행함으로써 실험적으로 결정되면, 각형 노즐(90)은 소정 분사각으로 재료를 분사하도록 형성될 수 있다.

다수의 적용에서, 부품의 2개의 상호 수직인 측면을 따라 점성 재료를 적용하는 것이 바람직하다. 도 2를 참조하여 설명된 각형 분사에 의해, 분사 방향은 기판을 향해 하향 지향된, 즉 Y축(78) 둘레의 회전을 제공하는 제1 각도 B축(81)에서 피벗되어, 제1 측벽(82)에 인접한 상부 표면(80)을 교차한다. 이 분사각에 의해, 도 6a에 도시된 바와 같이, 점성 재료의 액적(37)에 의해 일반적으로 나타내는 바와 같은 기판 상부 표면(80) 상의 분사 방향의 투사는 제1 측벽(82)에 실질적으로 수직이고 측벽(86)에 실질적으로 평행하다. 따라서, Y축(78)을 따르는 분배기(40)의 이동은 측벽(82)에 바로 인접한 선형 패턴으로 표면(80) 상에 점성 재료의 액적(37)이 분사되는 것을 허용한다. 그러나, 측벽(82, 86) 사이의 교점에 도달할 때, 분배기(40)는 측벽(86)에 대해 물질을 경사지게 분사하도록 적절하게 배 향되지 않는다. 도 6a에 도시된 배향으로의 측벽(86)을 따른 점성 재료의 분사는 기판(36)에 수직인 공지의 분사에 상당하는 결과를 생성한다. 측벽(82)에 대해 사용되는 소정의 분사각을 성취하기 위해, 분사 분배기(40)는 Z축(79) 둘레의 회전을 제공하는 제2 각도 C축(96)에서 피벗되어야 한다.

부가의 실시예에서, 도 6b를 참조하면, 분배기(40)는 C축(96)에서 더욱 회전 가능하도록 Z축 위치 설정기 상에 장착된다. C축에서의 분사 분배기(40)의 회전은 기판 표면(80) 상의 분사 방향의 투사가 일반적으로 점성 재료의 액적(37)에 의해 나타내는 바와 같이 측벽(82) 및 측벽(86) 모두에 대해 경사지도록 한다. 또한, 분사 분배기(40)는 분사 방향이 소정 각도에 있고 분사 방향이 교차하도록 B축과 C축 모두에서 피벗된다. 따라서, Y축(78)을 따르는 분배기(40)의 이동은 분사된 점성 재료의 액적(37)이 측벽(82)에 바로 인접하여 선형 패턴으로 표면(80) 상에 분사되는 것을 허용한다. 또한, C축 회전에 의해 측벽(82, 86)의 교점에 도달할 때, 분배기(40)가 X축(77)을 따라 이동함에 따라, 점성 재료의 액적이 측벽(86)에 바로 인접하여 기판 표면(80) 상에 분사된다. 따라서, B 및 C축의 고정 각도로 분사 분배기(40)를 초기에 피벗함으로써, 점성 재료 액적은 분배기(40)를 먼저 Y축(78)을 따라 이동시키고 이어서 X축(77)을 따라 이동시킴으로써 2개의 상호 수직 측벽(82, 86)을 따라 분사될 수 있다.

설명된 실시예에서, 각형 운동은 수동 조정 가능하지만, 이해될 수 있는 바와 같이 전기 또는 유압 모터가 분사 방향을 경사지게 설정하는데 사용되는 회전각 중 하나 또는 모두에 동력을 인가하는데 사용될 수 있다. 또한, 전기 및 유압 모 터는 컴퓨터(18) 또는 운동 제어기(62)의 프로그램 제어 하에 배치될 수 있다. Z축 둘레의 각도 운동의 제1 프로그램 가능축 및 Z축에 수직인 축 둘레의 각도 운동의 제2 프로그램 가능축을 갖는 분배 시스템은 그대로 본원에 참조에 의해 합체되어 있는 미국 특허 제6,447,847호에 도시되고 설명되어 있다. 미국 특허 제5,141,165는 Z축 둘레의 각도 운동의 프로그램 가능축을 갖는 분배기에 관한 것이고, 분배기는 Z축에 수직인 각도 운동의 프로그램 가능축 둘레로 피벗 가능한 노즐을 갖는다. 미국 특허 제5,141,165호는 그대로 본원에 참조에 의해 합체되어 있다.

점성 재료를 동시에 분배하기 위해 하나 이상의 위치 설정기에 다수의 분배기를 제공하는 것이 또한 공지되어 있다. 도 7에 도시된 다른 실시예에서, 분배기(40a, 40b)는 기판(36)의 각각의 대향 표면(80a, 80b) 상에 액적(37a, 37b)의 각각의 스트림을 분사하는데 사용된다. 경사지게 분사함으로써, 액적(37a, 37b)은 각각의 장치(39a, 39b)의 각각의 측벽(82a, 82b)에 인접하여 각각의 갭(84a, 84b)에 인접한 코너로 조준된다. 상술한 바와 같이, 각형 분사는 언더필 프로세스 중에 뿐만 아니라 각각의 필렛(85a, 85b)의 형성 중에 각각의 표면(80a, 80b) 상의 습윤 표면(33a, 33b)을 감소시킨다.

또 다른 적용에서, 분사 방향의 각도는 통로 사이에서 변경될 수 있고, 이는 최소 습윤 영역을 유지하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들면, 언더필 작업 후에, 하나 이상의 부가의 통로가 전기적 상호 접속부를 적절하게 덮기 위해 필렛(85)(도 3)을 형성하도록 생성될 수도 있다. 몇몇 적용에서, 기판 표면(80)에 대해 분사 각도를 감소시키고 측벽(82)에 대해 분사 각도를 증가시키는, 즉 측벽(82)에 수직으로 약간 근접하게 분사 방향을 피벗시키는 것이 바람직하다. 따라서, 측벽(82)에 대해 더 많은 액적의 분사의 충격력은 측벽(82)을 따라 필렛이 적층되는 것을 보조하고, 이에 의해 기판 표면(80) 상의 습윤 영역(33)을 감소시킨다.

기판(36)에 대해 경사지게 점성 재료를 분사시키는 것은 다수의 장점을 갖는다. 먼저, 점성 재료의 액적(37)의 분사는, 점성 재료가 기판 표면(80)과 칩 측벽(82) 사이의 코너 영역 내로 적용될 수 있는 정확성 및 반복성을 증가시킨다. 또한, 갭(84)에 인접한 코너 내로 분사된 점성 재료의 액적(37)의 충격력에 의해, 기판 표면(80) 상의 점성 재료의 습윤 영역이 감소된다. 더 적은 습윤 영역은 기판(36) 상의 증가된 장치 밀도에 대한 가능성을 제공하고, 따라서 기판을 더 소형이 되게 한다. 게다가, 분배기(40)가 위치 설정기(14)에 의해 이동되는 속도의 증가는 종종 습윤 영역의 증가를 초래한다. 경사지게 분사함으로써, 위치 설정기 속도는 비각형 분사에 비교할 때 습윤 영역의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있다. 따라서, 언더필 프로세스를 위한 잠재적인 사이클 시간이 단축될 수 있고, 이에 의해 비용이 감소된다. 또한, 더 큰 점성 재료 적층 정확성 및 반복성은 또한 종종 더 적은 점성 재료가 사용될 수 있는 것을 의미하고, 이는 또한 비용의 절감과 관련된다.

본 발명을 일 실시예의 설명에 의해 예시하였고 실시예는 상당히 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범주를 이러한 상세로 제한하거나 한정하는 의도는 없다. 부가의 장점 및 변형이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 명백해질 것 이다. 예를 들면, 설명된 실시예에서, 도 2에서 분배기는 소정의 각형 분사 방향을 제공하도록 Y축(78) 둘레로 회전되어 도시되어 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 다른 실시예에서, 분배기는 도 7에 도시된 장착에 대해 직각으로 장착될 수도 있고, 이 실시예에서 분배기는 소정 분사각을 얻도록 X축(77) 둘레로 회전될 수 있다.

상술된 실시예에서, 장치(39)는 기판 표면(80)에 실질적으로 수직인 측벽(82, 86)을 갖는 것으로서 도시되었지만, 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 적용에서, 하나 이상의 장치 측벽이 수직하지 않은, 만곡형 또는 소정의 다른 형상일 수 있다. 게다가, 위치 설정기(14)는 2개의 상호 수직의 선형 운동축을 갖는 것으로서 도시되고 설명되었다. 또한, 이해될 수 있는 바와 같이, 다른 적용에서, 위치 설정기의 하나 이상의 축은 선형이 아닐 수 있다.

설명된 실시예에서, 점성 재료의 적용이 기판의 언더필 및 형성과 같은 기판(36) 상의 장치(39)의 장착과 관련한 적용에 도시되었다. 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 도시되고 설명된 다양한 실시예에서 점성 재료를 경사지게 분사하기 위해 또한 장치(39) 및/또는 기판(36)에 순응성 코팅을 적용하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 3을 참조하면, 분배기(40)는 측벽(82) 상에 순응성 코팅 재료의 분사 액적(37)에 소정 각도로 피벗될 수 있다.

따라서, 본 발명은 그 광범위한 양태에서 도시되고 설명된 특정 상세에 한정되지 않는다. 따라서, 개선이 이어지는 청구범위의 사상 및 범주로부터 일탈하지 않고 본원에 설명된 상세로부터 수행될 수도 있다.

본 발명의 방법은 분배된 재료의 더 효율적인 사용을 가능하게 하고, 이는 기판의 더 효율적인 사용 및 기판의 크기의 감소를 허용한다. 또한, 습윤 영역을 감소시킴으로써, 본 발명의 방법은 더 높은 분배기 속도를 위한 가능성을 제공하고, 이는 분배 사이클 횟수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 특히 언더필 작업을 수행하는데 유용하고 제조 비용 뿐만 아니라 제품 비용을 감소시킬 가능성이 있다.

Claims

측벽을 갖는 장치가 그 위에 설치된 기판의 표면 상으로 재료의 액적을 분배하는 방법으로서,

재료의 액적을 분사 방향으로 지향시키는 노즐을 구비한 분사 밸브를 지지하는 위치 설정기를 제공하는 단계;

상기 기판의 표면에 비스듬하게 분사 방향을 배향시키도록 상기 분사 밸브를 피벗하는 단계;

상기 분사 밸브가 상기 분사 방향의 전방 추진력으로 노즐을 통해 재료의 유동을 추진하도록 실행하는 단계;

상기 기판의 표면과 분사 밸브 사이의 공기를 통해서 비행하는 재료 액적을 형성하도록 전방 추진력을 사용하여 상기 재료의 유동을 파괴하는 단계; 및

상기 측벽에 인접한 상기 기판의 표면에 재료 액적을 적용하는 단계를 포함하고,

상기 위치 설정기는 제1 운동축 방향으로 상기 분사 밸브를 이동시키도록 작동 가능하고, 상기 분사 밸브는 상기 위치 설정기 상에서 피벗 가능하고,

상기 재료 액적에 의해 형성된 기판 상의 습윤 영역은 상기 기판에 비스듬한 분사 방향에 의해 감소되는 재료 액적 분배 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 운동축은 선형 운동축이고 상기 분사 밸브는 상기 제1 운동축 둘레로 회전 가능한 각형 운동축 둘레로 피벗 가능한 재료 액적 분배 방법.