KR101457459B1 - 액체 재료의 충전 방법 및 장치 - Google Patents

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무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 장치 구성의 자유도가 높고, 복잡한 제어를 행하지 않고 액체 재료를 적정량 공급할 수 있는 액체 재료의 충전 방법 및 충전 장치를 제공하고자 한 것으로서, 기판과 그 위에 유지된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 토출부로부터 토출된 액체 재료를 충전하는 방법에 있어서, 공작물 에지부에 토출부로부터 액체 재료를 공급하는 공급 단계와, 상기 공급 단계에서 공급된 액체 재료가 모세관 현상에 의해 스며나오는 것이 상정(想定)되는 영역의 공작물 에지부의 화상을 촬상 수단에 의해 촬상하는 촬상 단계와, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부에서의 액체 재료의 존재 여부를 검출하여 기판과 공작물과의 간극의 전역에 액체 재료가 충전되었는지를 판정하는 판정 단계와, 판정 불량이 된 경우에, 상기 공작물 에지부에 토출부로부터 액체 재료를 공급하는 보충 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 재료의 충전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
액체 재료, 충전 방법, 충전 장치, 토출부, 공작물

Description

액체 재료의 충전 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PLACING LIQUID MATERIAL}
본 발명은, 기판과 그 위에 유지된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 토출부로부터 토출된 액체 재료를 충전하는 방법에 관한 것이며, 특히 반도체 패키징의 언더필(underfill) 단계에서 액체 재료를 과부족없이 충전할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
그리고, 본 발명에 있어서의 「토출」이란, 액체 재료가 토출부로부터 배출되기 전에 공작물에 접촉되는 타입의 토출 방식, 및 액체 재료가 토출부로부터 배출된 후에 공작물에 접촉되는 타입의 토출 방식을 포함하는 것이다.
반도체 패키지는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 상에 납땜 범프를 통하여 반도체칩을 접속하여 구성된다. 기판과 반도체칩과의 간극에는 언더필재가 충전되어 열응력이나 외부로부터의 응력 등의 영향을 완화시킨다.
언더필재를 기판과 반도체칩과의 간극에 충전하는 단계는 언더필 단계라고 한다. 언더필 단계는, 도 2의 (a)~(c)와 같이, 반도체칩의 단부 근방에 위치한 토출부로부터 언더필재를 공급하고, 모세관 현상을 이용하여 수지를 반도체칩과 기판과의 간극에 충전시킨 후, 오븐 등으로 가열하여 수지를 경화시킴으로써 행한다.
언더필 단계에서, 반도체칩과 기판과의 간극에 기포가 남으면, 언더필재를 경화시킬 때의 가열에 있어서, 간극에 남은 기포가 팽창하여 악영향을 준다. 그러므로, 기포가 남지 않는 것, 말려들게 하지 않는 것이 필요하다.
토출부를 반도체의 전 주위에 따라 이동시키면서 언더필재를 공급하면, 언더필재는 반도체칩의 전 주위로부터 향하여 흐르므로, 도 3과 같이, 반도체칩의 중심에 빠져 나갈 수 없게 된 기포가 남는다.
그래서, 일반적으로는, 도 2의 (a)~(c)와 같은 방법으로 언더필재를 공급하는 경우가 많다. 도 2의 (a)는 토출부를 반도체칩에 대하여 정지시켜 언더필재를 공급하는 방법이며, 도 2의 (b)는 토출부를 반도체칩의 한 변을 따라 이동시키면서 언더필재를 공급하는 방법이며, 도 2의 (c)는 토출부를 반도체칩의 2변에 대하여 따라 이동시키면서 언더필재를 공급하는 방법이다.
도 2의 (a)~(c)와 같은 방법에 의하면, 언더필재는, 반도체칩과 기판과의 간극을 1방향으로 흐르므로, 반도체칩과 기판과의 간극의 공기는 언더필재에 밀려나와 공급된 측과는 반대측으로부터 배출되므로, 그 결과, 기포를 남기지 않고 충전할 수 있다.
토출부로부터 공급되는 언더필재의 양은, 미리 산출된 반도체칩과 기판과의 간극 전체에 고르게 미치는 양이다. 이 양의 언더필재를 공급함으로써, 대부분의 반도체칩은, 반도체칩과 기판과의 간극 전역에 언더필재가 고르게 미친 양호한 결과를 얻을 수 있다.
도 4의 (a)는, 반도체칩과 기판과의 간극 전체에 언더필재가 고르게 퍼진 상 태이다. 이와 같이, 반도체칩 에지부(주변)로부터 약간 언더필재가 비어져 나와 있는 상태가 되는 것이 바람직하다.
그러나, 반도체칩의 주변 전체에 언더필재가 미치지 않는 경우도 있고, 이와 같은 상태의 반도체 패키지는 불량으로 된다. 도 4의 (b)는 반도체칩의 주변 전체에 언더필재가 미치지 않은 상태를 나타낸 도면이다.
특허 문헌 1에는, 반도체칩을 탑재한 기판을 기울여 상부 측으로부터 반도체칩과 기판과의 간극에 언더필재가 흐르게 하여, 하부 측에 설치된 감시 카메라에 의해 언더필재가 아래쪽에 도달한 것을 확인하고, 이로써, 언더필재가 고르게 미친 것을 확인하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 노즐의 선단부에 수지 구슬을 형성하고, 상기 수지 구슬을 기판 상에 전사시켜 도포하는 밸브식의 디스펜서와, 노즐의 선단부에 부착되어 있는 수지를 촬상하는 촬상부를 구비하는 화상 인식 수단과, 촬상된 화상 데이터에 기초하여, 노즐로부터의 수지의 토출량을 제어하는 제어 수단을 포함하는 수지 도포 장치에 있어서, 본 단계에 앞서 수지의 폐기를 행하고, CCD 카메라에 의해, 수지 나머지의 면적(토출 전의 면적 S1)과 노즐 선단부에 형성한 수지 구슬의 면적(토출 후의 면적 S2)을 측정하고, 측정된 토출 후의 면적 S2와 토출 전의 면적 S1의 차이로부터 수지 토출량 측정을 행하는 언더필재의 충전 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허출원 공개번호 2000-82715호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허출원 공개번호 2004-273541호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 언더필재의 과잉 공급이 발생하지 않도록, 언더필재가 타단에 도달한 순간을 검지할 필요가 있다. 그러므로, 토출 중에는 감시 카메라의 화상을 리얼 타임으로 해석하여, 언더필재의 도달을 판단할 필요가 있지만, 이 제어는 매우 복잡하다.
또한, 감시 카메라에 의해 도달한 것을 확인한 시점에서는, 반도체칩과 기판과의 간극의 언더필재의 유동(流動)은 제어되고 있지 않는 상태에 있다. 도달을 확인하고, 토출부로부터의 공급을 정지한 후에 있어서도, 이미 공급된 언더필재는 유동한다. 따라서, 토출부로부터의 공급을 행했음에도 불구하고, 반도체칩의 주위로부터 언더필재가 넘쳐 나온다고 하는 현상이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 특히 점도가 높은 언더필재의 경우(반도체칩과 기판과의 간극을 흐르는 것이 늦은 언더필재의 경우)에 발생하기 쉽다.
한편, 언더필재의 도달을 리얼 타임으로 확인한 후, 토출부로부터 실제의 토출이 정지하기까지에 타임랙(time lag)이 있고, 이것이 원인으로 과잉 공급이 생기는 경우가 있다. 이러한 문제는, 언더필재의 공급 속도가 빠른 경우에 과잉 공급은 발생하기 쉽기 때문에, 공급 속도가 늦어지도록 하여 대응하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 점도가 낮은 언더필재에서는 그 유동성으로부터 공급 속도가 늦어지게 하는 것은 어렵고, 또한 공급 속도가 늦어지게 함으로써 고속화가 방해되는 문제도 있다.
그런데, 특허 문헌 1에는, 유입시에 기판을 경사지게 유지하고, 도달을 확인하고 나서 수평으로 하여, 반도체칩의 반대측으로부터 유출된 언더필재를 모세관 현상에 의해 되돌림으로써 양호한 충전을 행하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 기판을 경사지게 하는 기구는 생산 설비가 증가되게 하거나 하는 하는 원인이 된다. 또한, 각 반도체칩의 충전마다 기판을 경사·수평으로 변화시키는 단계가 필요하므로, 불필요한 시간이 소요되어 생산성이 나쁘다.
또한, 반도체칩은 소형의 것이 많기 때문에, 토출부를 포함한 토출 기구와 감시 카메라를 근접하여 배치할 필요가 있다. 그러므로, 토출 기구와 감시 카메라의 크기에 제한이 있고, 또한 토출 기구와 감시 카메라의 배치에 제한이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하는 것이다. 즉, 장치 구성의 자유도가 높고, 복잡한 제어를 행하지 않고 액체 재료를 적정량 공급할 수 있는 액체 재료의 충전 방법 및 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
액체 재료가 기판과 공작물의 간극에 충분히 충전되었는지를 확인하면서 액체 재료의 공급을 행하는 방법에 있어서는, 전술한 바와 같은 문제점이 있다. 그래서, 본 발명자는, 원하는 양의 액체 재료를 공급하여 공작물과 기판과의 간극에 충전한 후에, 충전 상태를 확인하고, 충전이 불량인 경우에만 나중에 보충하는 방법을 채용하였다.
즉, 제1 발명은, 기판과 그 위에 유지된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 토출부로부터 토출된 액체 재료를 충전하는 방법에 있어서, 공작물 에지부에 토출부로부터 액체 재료를 공급하는 공급 단계와, 상기 공급 단계에서 공급된 액체 재료가 모세관 현상에 의해 스며나오는 것이 상정(想定)되는 영역의 공작물 에지부의 화상을 촬상 수단에 의해 촬상하는 촬상 단계와, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부에서의 액체 재료의 존재 여부를 검출하여 기판과 공작물과의 간극의 전역에 액체 재료가 충전되었는지를 판정하는 판정 단계와, 판정 불량이 된 경우에, 상기 공작물 에지부에 토출부로부터 액체 재료를 공급하는 보충 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 재료의 충전 방법이다.
제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 보충 단계는, 상기 공급 단계에서 액체 재료를 공급했을 때의 토출부의 위치와 겹치는 위치로부터 액체 재료를 공급하는 것을 특징으로 한다.
바꾸어 말하면, 공급 단계에서 액체 재료를 공급한 측의 에지부로부터, 보충을 행하는 것이며, 기포가 말려들어가는 것을 방지할 수 있다. 공급 단계에서 정지한 토출부로부터 공급하고, 보충 단계에서 토출부를 약간 어긋나 공급한 경우라도, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이 상정된다.
제3 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 보충 단계는, 상기 판정 단계에서 액체 재료가 존재하지 않는 공작물 에지부에 토출부를 이동시켜 액체 재료를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명은, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 공작물이 다각형인 경우에 있어서, 상기 촬상 단계에서 공작물의 각(角)의 에지부를 촬상하는 것을 특징으로 한다.
제5 발명은, 제4 발명에 있어서, 상기 공작물의 각은, 공급 단계에서의 토출부의 위치가 속하는 변과 가장 먼 위치에 있는 변을 구성하고, 또한 토출부의 위치가 속하는 변을 구성하지 않는 1이상의 각인 것을 특징으로 한다.
제6 발명은, 제1 내지 제5의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 판정 단계는, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부로부터 비어져 나온 액체 재료의 양을 인식하는 프로세스를 포함하고, 상기 보충 단계는, 상기 판정 단계에서 인식한 비어져 나온 액체 재료의 양에 기초하여 산출된 보충량의 액체 재료를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제7 발명은, 제6 발명에 있어서, 상기 판정 단계는, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부로부터 비어져 나온 액체 재료의 폭을 인식하고, 상기 폭으로부터 비어져 나온 액체 재료의 보충량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제8 발명은, 제6 발명에 있어서, 상기 판정 단계는, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부로부터 비어져 나온 액체 재료의 면적을 인식하고, 상기 면적으로부터 비어져 나온 액체 재료의 보충량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제9 발명은, 제6 발명에 있어서, 상기 촬상 단계는, 공작물 에지부의 복수 개의 지점에서 촬상을 행하고, 상기 판정 단계는, 촬상된 화상에 기초하여 공작물의 에지부의 복수 개의 지점에서의 액체 재료의 존재 여부를 검출하고, 액체 재료가 존재하지 않는 지점의 수에 기초하여 액체 재료의 보충량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제10 발명은, 제1 내지 제8의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 촬상 단계는, 공작물 에지부의 복수 개의 지점에서 촬상을 행하고, 상기 판정 단계는, 촬상된 화상에 기초하여 공작물 에지부의 복수 개의 지점에서 액체 재료가 에지부에 존재하는지를 확인하고, 모든 지점에서 액체 재료가 존재하는 경우에는 양호한 것으로 판정하고, 어느 하나의 지점에서 액체 재료가 존재하지 않는 경우에는 불량인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
제11 발명은, 제1 내지 제10의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 기판은, 얼라인먼트 마크를 가지고, 상기 공급 단계 전에, 기판의 얼라인먼트 마크를 촬상 수단에 의해 촬상하고, 기판 및/또는 기판 상의 공작물의 유지 위치의 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제12 발명은, 제11 발명에 있어서, 상기 얼라인먼트 단계와 상기 촬상 단계에서 동일한 촬상 수단을 사용하는 것을 특징으로 한다.
제13 발명은, 제1 내지 제12의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 기판 상에 복수 개의 공작물이 유지되는 경우에 있어서, 2 이상의 공작물에 대하여 공급 단계를 실시한 후에, 촬상 단계 내지 보충 단계를 행하는 것을 특징으로 한다.
제14 발명은, 제1 내지 제13의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 기판 상에 복수 개의 공작물이 유지되는 경우에 있어서, 상기 촬상 수단은, 토출부와 독립된 구동 수단을 포함하고, 기판 상의 모든 공작물에 대한 공급 단계가 완료하기 전에, 상기 기판 상의 공급 단계가 완료된 공작물에 대한 촬상 단계의 실시를 개시하는 것을 특징으로 한다.
제15 발명은, 제1 내지 제14의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 촬상 단계에서, 촬상 수단에 연장된 복수 개의 조사부(照射部)로 이루어지는 조명 수단에 의해 공작물 에지부를 조사하여 촬상하는 것을 특징으로 한다.
제16 발명은, 액체 재료를 공급하는 액재(液材) 공급부와, 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서, 제어부는, 제1 내지 제14의 발명 중 어느 하나의 발명에 관한 액체 재료의 충전 방법을 실시하는 프로그램을 가지는 것을 특징으로 하는 장치이다.
제17 발명은, 제16 발명에 있어서, 상기 촬상 수단에 연장된 복수 개의 조사부로 이루어지는 조명 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 토출 장치에 있어서, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키기 위한 구체적 구성을 예시하면, 에어식 디스펜서의 경우에는 가압 에어의 압력값과 가압 시간을 제어하는 것, 튜빙식의 경우에는 튜브 내의 액체를 이송하기 위해 튜브를 누르는 부재의 이동량이나 누르는 횟수를 제어하는 것, 제트식 등 액적(液滴)을 분사하는 타입의 경우는 액적을 토출하는 횟수를 제어하는 것, 스크루식의 경우는 스크류의 회전량을 제어하는 것, 밸브식의 경우는 액체 재료의 가압력의 크기와 버블부의 개폐량 및 개폐 시간을 제어하는 것 등이 개시되어 있다.
본 발명에 의하면, 일련의 단계에서 복잡한 제어를 행하지 않고 액체 재료를 적정량 공급할 수 있고, 또한 판정 시간을 단축할 수 있다.
또한, 토출부와 촬상 수단을 근접하여 배치할 필요가 없고, 또한 기판을 경사지게 하는 기구 등도 불필요하므로 장치 구성이 간단하고, 또한 설계의 자유도가 높다.
도 1은 언더필 단계를 설명하기 위한 측면도 및 평면도이다.
도 2는 언더필 단계에서의 노즐의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 반도체칩과 기판의 간극에 기포가 존재하는 모양을 설명하기 위한 투과도이다.
도 4는 언더필재의 충전이 적정하게 행해진 상태(a)와 보충이 필요한 상태(b)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 실시예 1에 관한 토출 장치의 개요를 나타낸 측면도이다.
도 6은 조사 수단의 설명도이다.
도 7은 얼라인먼트 마크가 부여된 기판과 반도체칩의 각 지점을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 실시예 1에 관한 보충 단계의 설명도이다.
도 9는 실시예 2에 관한 판정 단계의 설명도이다.
도 10은 실시예 3에 관한 각 단계의 설명도이다.
도 11은 실시예 4에 관한 토출 장치의 개요를 나타낸 측면도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 기판
2: 반도체칩
3: 유지 수단
4: 납땜 범프
5: 언더필재
6: 토출부(노즐)
7: 시린지
8: 시린지 홀더
9: Z테이블
11: 가이드 샤프트
12: 볼나사
13: 에어 튜브
14: 디스펜서
15: 헤드 베이스
16: 광섬유 케이블
17: 반송 레일
18: XY 방향 이동 기구
19: Z방향 이동 기구
20: 조사 수단
21: 조사부
30: 광원
31: 화상 인식부
40: 카메라
41: 카메라 홀더
50: 기포
60: 얼라인먼트 마크
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태는, 액체 재료를 과부족없이 충전할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
기판(1) 상에 탑재된 공작물에 대하여, 1 내지 복수 개의 패턴을 작성하고, 패턴에 따라 액체 재료를 토출한다. 예를 들면, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 사각형상의 공작물인 반도체칩(2)의 한 변을 따르는 선인 도포 패턴이나 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 사각형상의 공작물인 반도체칩(2)의 2변을 따르는 선인 도포 패턴을 작성한다. 그리고, 공작물은 사각형상의 것에 한정되지 않고, 원형이나 다각형이어도 된다.
본 발명의 바람직한 태양의 기판(1)은, 도 7에 나타낸 바와 같은, 얼라인먼트 마크(60)를 가진다. 그리고, 최선의 형태의 본 발명은, 기판(1)의 얼라인먼트 마크(60)를 촬상 수단에 의해 촬상하고, 기판(1) 상의 공작물의 유지 위치의 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 단계와, 공작물 에지부에 토출부(6)로부터 액체 재료를 공급하는 공급 단계와, 상기 공급 단계에서의 토출부(6)의 위치와 겹치지 않는 공작물 에지부의 화상을 촬상 수단에 의해 촬상하는 촬상 단계와, 촬상된 화상에 기초하여 액체 재료가 공작물 에지부에 존재하는지 여부에 따라, 기판(1)과 공작물과의 간극 전역에 액체 재료가 충전되었는지를 판정하는 판정 단계와, 판정 불량이 된 경우에, 상기 공작물 에지부에 액체 재료의 공급을 행하는 보충 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 재료의 충전 방법 및 상기 방법을 실시하는 프로그램을 가지는 토출 장치이다.
여기서, 공급 단계에서 공급하는 액체 재료의 양은, 원하는 양이며, 미리 계산이나 테스트에 의해 결정되어 있다. 그러므로, 액체 재료가 공작물의 반대측에 도달한 것을 검지하고 나서 공급을 정지하는 종래 방법과 같은, 타임랙에 의한 과잉 공급은 일어나지 않는다. 또한, 미리 정해진 양의 액체 재료를 공급하므로, 충전된 액체 재료가 극단으로 과잉 공급이 되는 경우도 없다. 공작물의 반대측으로부터 유출된 액체 재료를 되돌리는 것은 불필요하므로, 기판을 경사지게 하는 기구를 설치하는 것도 불필요이다.
또한, 본 발명에 의하면, 과잉 공급을 방지하기 위해 액체 재료의 공급 속도를 제한할 필요가 없기 때문에, 공급 속도를 높일 수 있다.
촬상 단계에서는, 공작물 에지부에 액체 재료가 존재하는지 여부를 판정하기 위해 필요한 화상 데이터를 촬상 수단에 의해 취득한다. 촬상 단계에서는, 공급 단계에서 액체 재료가 공급되었을 때의 토출부(6)의 위치와 겹치지 않는 위치에 있어서, 1 내지 복수 군데를 촬상한다.
여기서는, 공작물의 단부를 중심으로 촬상할 수도 있고, 공작물의 단부로부터 떨어진 부분을 중심으로 촬상할 수도 있다. 후자의 경우에는, 공작물로부터 일정 거리까지 액체가 달하고 있는 것을 확인할 수 있고, 그 사실에 의해 액체 재료의 양이 충분하여, 다른 부분에도 높은 확률로 적절히 충전이 되어 있는 것(즉, 공 작물과 기판(1)의 전역에 액체 재료가 널리 퍼져 있는 것)을 판정할 수 있다.
그리고, 촬상 수단에 의해 얻어진 화상 데이터는, 공작물로부터 필요 이상으로 액체 재료가 비어져 나오고 있지 않은지를 판정하기 위해 사용하거나, 공작물로부터 비어져 나온 액체 재료가 공작물의 표면에 부착되어 있는지 여부를 판정하기 위해 사용해도 된다.
또한, 동일한 공작물에 대하여 공급 단계와 촬상 단계를 동시에 실시하지 않음으로써, 공급 단계의 종료 후로부터 촬상 단계를 개시하기까지의 시간을 조정할 수 있다. 예를 들면, 공급한 액체 재료가 공작물과 기판과의 간극에 고르게 미치기까지 시간이 걸리는 경우에, 촬상 단계를 개시하는 시간을 적당히 조정할 수 있다. 즉, 액체 재료의 유동이 낙착(落着)하고 나서 촬상·판정을 행함으로써, 토출부로부터 공급했음에도 불구하고, 액체 재료가 넘쳐 나오는 현상을 방지할 수 있다.
기판(1) 상에 복수 개의 공작물이 유지되는 경우에 있어서는, 2 이상의 공작물에 대하여 공급 단계를 실시한 후에, 촬상 단계 내지 보충 단계를 행하는 것이 바람직하다.
공급 단계를 행한 공작물에 대한 촬상 단계를 실시하기 전에, 다른 공작물 공급 단계를 행함으로써, 액체 재료의 유동이 제어될 때까지의 대기 시간을 유효하게 활용할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명자는, 경험칙상, 대략 사각형 등의 다각형의 공작물에 있어서는, 액체 재료가 고르게 미치기 어려운 것은 공급 단계에서의 토출부의 위치 내지 는 토출 패턴과 가장 먼 장소에 위치하는 코너부일 것이라는 지견으로부터, 상기 코너부에 액체 재료가 도달하여 넣어진다면, 높은 확률로 공작물과 기판(1)과의 간극 전체에 액체 재료가 고르게 미치고 있는 것으로 생각했다. 그리고, 예의 검토한 결과로부터, 코너부에 있어서 판정을 행함으로써, 적은 판정 부분에서 효율적으로 액체 재료의 충전이 양호하게 행해졌는지를 판단하는 것을 고안했다.
구체예로서 설명하면, 공작물이 대략 삼각형인 경우에 있어서, 그 1변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 1변으로부터 가장 먼 위치에 있는 1각에 대하여 판정을 행하면 되고, 공작물이 대략 사각형인 경우에 있어서, 그 1변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 1변으로부터 가장 먼 위치에 있는 2각(즉, 상기 1변과 대향 위치에 있는 1변을 구성하는 2각)에 대하여 판정을 행하면 되고, 그 인접하는 2변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 2변으로부터 가장 먼 위치에 있는 1각(즉, 상기 2변이 교차하는 각과 대향 위치에 있는 각)에 대하여 판정을 행하면 된다.
공작물이 대략 5각형인 경우에 있어서, 그 인접하는 2변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 2변과 가장 먼 위치에 있는 1변을 구성하는 2각에 대하여 판정을 행하면 되고, 그 인접하는 3변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 3변으로부터 가장 먼 위치에 있는 1각에 대하여 판정을 행하면 된다.
공작물이 대략 육각형인 경우에 있어서, 그 인접하는 2변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 2변과 가장 먼 위치에 있는 2변을 구성하는 3각에 대하여 판정을 행하면 되고, 그 인접하는 3변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상 기 3변과 가장 먼 위치에 있는 1변을 구성하는 2각에 대하여 판정을 행하면 된다.
공작물이 대략 정팔각형인 경우에 있어서, 그 인접하는 3변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 3변과 가장 먼 위치에 있는 1변을 구성하는 2각(정밀도를 구하려는 경우에는 대향 위치에 있는 3변을 구성하는 4각)에 대하여 판정을 행하면 되고, 그 인접하는 4변을 따라 액체 재료가 토출되었을 때는, 상기 4변과 가장 먼 위치에 있는 2변을 구성하는 3각에 대하여 판정을 행하면 된다.
이하에서는, 언더필 단계에서의 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명의 실시예에 관한 토출 장치의 개략 측면도를 도 5에 나타낸다. 도 5에 있어서는, 지면의 가로 방향을 X방향이라고 하고, 지면에 수직인 방향을 Y방향이라고 하고, 지면의 세로 방향을 Z방향이라고 한다.
본 실시예에 관한 토출 장치의 구성 및 동작을 이하에 설명한다.
《구성》
대략 통형인 시린지(syringe)(7)는, 내부에 언더필재(5)가 저류되어 있다. 시린지(7)의 하방 단부에는 시린지(7)보다 소경인 토출부(노즐)(6)가 연통되고, 시린지(7)의 반대측의 단부에는 에어 튜브(13)가 연통된다.
에어 튜브(13)는, 디스펜서(14)에 접속되어 있고, 에어 튜브(13)를 통하여 가압 에어가 시린지(7)에 공급된다. 디스펜서(14)는, 가압 에어를 설정한 압력으로 설정한 시간 공급할 수 있다.
시린지(7)는, 시린지 홀더(8)에 의해 Z테이블(9)에 고정된다. Z테이블(9)은, Z방향 이동 기구(19)에 의해, Z축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
Z방향 이동 기구(19)는, 헤드 베이스(15)에 고정된다. Z방향 이동 기구(19)는, 도시하지 않은 모터를 가지는 구동 수단, 모터에 의해 회전하는 볼나사 및 가이드 샤프트로 구성되며, 모터를 구동함으로써 Z축 테이블을 Z방향으로 이동시킬 수 있다.
헤드 베이스(15) 상에는, Z방향 이동 기구(19) 외에, 카메라 홀더(41)에 의해 통형의 카메라(40)가 설치된다. 카메라(40)는 화상 인식부(31)에 접속되어 있고, 카메라(40)로 촬상한 화상 데이터는, 화상 인식부(31)에 전송된다.
카메라(40)에는, 그 선단부를 에워싸도록 조사(照射) 수단(20)이 설치되어 있다. 조사 수단(20)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 광을 조사하는 조사부(21)를 복수 개 가지고 있다. 본 실시예의 장치에서는, 조사부(21)는 카메라(40)를 중심으로 하여 주위 방향으로 균등한 간격으로 3중으로 나란히 설치되어 있다. 이와 같이, 카메라(40)를 중심으로 균등한 밝기로 광을 조사함으로써 콘트라스트가 명확해 지게 되어, 화상 인식을 양호하게 행할 수 있다.
각각의 조사부(21)에는 광섬유의 일단이 접속되고, 이들은 다발이 되어 광섬유 케이블을 구성하고, 조사 수단(20)과 반대측에 설치된 광원에 접속된다. 광원의 광은 광섬유 케이블을 통해 조사부(21)로부터 조사된다. 그리고, 조사 수단(20)은, LED 등의 공지의 조사 수단에 의해서도 구성할 수 있는 것은 물론이다.
헤드 베이스(15)의 아래쪽에는 반송 레일(17)이 설치되어 있고, 언더필을 행 할 기판(1)을 반송한다. 헤드 베이스(15)는 도시하지 않은 공지의 XY 방향 이동 기구(18)에 의해 반송 레일(17) 상에 탑재된 기판(1)에 대하여, XY 방향으로 이동 가능하게 구성된다.
기판(1) 상에는, 위쪽에서 볼 때 정사각형의 반도체칩(2)이, 납땜 범프(4)를 통하여 탑재되어 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(1)은, 코너부 부근에 2개의 얼라인먼트 마크 α, β를 가진다. 얼라인먼트 마크는, 충전 작업시의 기판(1)의 어긋남을 보정하기 위해 이용된다.
그리고, 동일하게 공작물에 얼라인먼트 마크를 부여하고, 기판(1) 상의 공작물의 유지 위치의 어긋남을 보정해도 된다.
《동작》
도 7, 도 8을 참조하면서, 동작을 설명한다.
(가) 얼라인먼트 단계
언더필재(5)의 충전 작업을 행하는 기판(1)에는, 전 단계에 의해, 반도체칩(2)이 탑재되어 있다. 여기서, 반도체칩(2)은, 얼라인먼트 마크 α, β에 대하여 같은 위치에 배치되어 있다. 또한, 납땜 범프(4)를 통하여 탑재되어 있으므로 기판(1)과 반도체칩(2) 사이에는 간극이 있다.
기판(1)은, 반송 레일(17)에 설치한 도시하지 않은 반송 벨트에 의해, 반송 레일(17) 상을 이동시키고, 반송 레일(17) 상의 작업 위치에서 정지한다. 정지 후, 위치가 어긋나지 않도록, 도시하지 않은 유지 수단(3)이 기판(1)을 유지한다.
유지 수단(3)이 유지하는 기판(1)의 XY 방향의 위치는, 기판(1)마다 어긋나 있고, 전혀 같은 위치로는 되지 않는다. 이 위치의 어긋남은 언더필재(5)의 충전의 양호 또는 불량에 영향을 준다. 반도체칩(2)과 토출부(6)와의 위치 관계가 상이하기 때문이다. 따라서, 기판(1)마다의 어긋남을 교정하는 얼라인먼트 단계가 필요하다.
얼라인먼트 단계는 다음과 같이 하여 행한다.
먼저, 카메라(40)를 얼라인먼트 마크 α의 위쪽으로 이동시키고, 얼라인먼트 마크 α를 촬상한다. 화상 위의 얼라인먼트 마크 α의 위치와, XY 방향 이동 기구(18)의 좌표값 α를 기억한다. 동일하게, 얼라인먼트 마크 β를 촬상한다. 화상 위의 얼라인먼트 마크 β의 위치와, XY 방향 이동 기구(18)의 좌표값 β를 기억한다. 여기서, 카메라(40)의 이동은 XY 방향 이동 기구(18)에 의해 헤드 베이스(15)마다 이동시켜 행한다.
반도체칩(2)은, 얼라인먼트 마크 α, β에 대하여 같은 위치에 설치되어 있다. 그러므로, 좌표값 α, β 및 화상 위의 얼라인먼트 마크 α, β의 위치 정보로부터, 언더필재(5)를 충전할 때의 토출부(6)의 위치를 구하고, 이 위치의 XY 방향 이동 기구(18)의 좌표를 산출하여 기억한다. 여기서, 본 실시예에서는, 토출부(6)가 기판(1) 상을 A→B→C로 이동하여, 언더필재(5)의 충전을 행하므로, A→B→C의 경로에 상당하는 XY 방향 이동 기구(18)의 좌표값을 구할 필요가 있다. 얼라인먼트 단계를 거침으로써, 기판(1)의 위치 어긋남의 영향은 배제된다.
(나) 공급 단계
먼저, 기판(1) 상의 A지점의 바로 위에 토출부(6)의 선단이 위치하도록, XY 방향 이동 기구(18)에 의해 토출부(6)를 이동시키고, 원하는 높이에 토출부(6)의 선단이 위치하도록, Z축 이동 기구(19)에 의해 높이를 조정한다.
원하는 압력의 가압 에어를, 디스펜서(14)로부터 에어 튜브(13)를 통하여 시린지(7) 내에 공급하면서, 토출부(6)를 기판(1) 상의 A→B→C의 경로 상을 이동시킴으로써 언더필재(5)를 공급한다(도 7 참조). C지점까지 토출부(6)를 이동시켰으면, 디스펜서(14)로부터의 가압 에어의 공급을 정지하여, 언더필재(5)의 공급을 종료한다. Z축 이동 기구(19)에 의해 토출부(6)를 위쪽으로 이동시킨다.
토출부(6)로부터 공급된 언더필재(5)는, 모세관 현상에 의해 반도체칩(2)과 기판(1)과의 간극에 충전되어 공급 단계가 완료된다.
최적의 언더필재(5)의 양은, 반도체칩(2)과 기판(1)과의 간극에 고르게 미치는 것으로 상정되는 양이며, 미리 시행 착오적인 테스트나 이론에 따른 계산을 행하여 산출한다. 최적의 언더필재(5)의 양에 기초하여, 토출 조건을 제어하여 토출이 행해진다. 본 실시예의 제어에서의 토출 조건은, 시린지(7) 내에 공급되는 가압 에어의 압력과 가압 시간이다. 구체적으로는, 시린지(7) 내의 가압 에어의 압력을 디스펜서(14)에 의해 제어하고, 가압 시간을 토출부(6)가 A→B→C의 이동이 완료되었을 때, 디스펜서(14)에 의해 가압을 정지시킴으로써 제어한다. 본 실시예의 제어 방법에 의하면, 이동 속도와 이동 거리가 같은 것으로 함으로써, 토출 시간은 항상 일정해진다. 토출부(6)의 이동 속도는 XY 방향 이동 기구(18)에 의해 제어 가능하다.
또한, 온도가 토출량에 영향을 주는 경우에는, 온도도 제어의 대상으로 한 다. 온도의 제어는, 시린지(7), 토출부(6), 기판(1) 등에 가열·냉각 수단을 설치하여 제어하는 방법이나, 장치의 주변에 설치한 가열·냉각 수단에 의해 방사된 열로 주변 온도를 전체적으로 제어하는 방법이 예시된다. 이들은, 필요에 따라 선택한다.
또한, 그 외의 조건(경시적 점도 변화나 토출부의 가득참 및 수두차(水頭差) 등)이 토출량에 큰 영향을 주는 경우에는, 그 조건도 원하는 값으로 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 시린지(7) 내의 언더필재(5)의 양에 따라 토출 압력이나 시간을 변화시켜, 공급하는 언더필재(5)의 양을 제어해도 된다. 토출량을 직접 계량하는 수단을 갖지 않는 토출 장치에 있어서도, 필요한 토출 조건을 제어하면, 원하는 양의 토출을 행할 수 있다.
(다) 촬상 단계
공급 단계를 경과한 반도체칩(2)이 촬상 단계의 대상이 된다. 촬상 단계는, 간극에 충전한 언더필재(5)의 유동이 제어되고 나서 행하는 것이 바람직하다.
촬상 단계에서는, 공급 단계에서 언더필재(5)가 공급된 경로 이외의 반도체칩(2)의 주변(도 8에서 말하는 A→B→C 이외의 주변)에 있어서, 언더필재(5)가 도달하고 있는지를 판정하기 위한 화상 데이터를 취득한다. 이하 상세하게 설명한다.
먼저, 카메라(40)를 a지점 상에 위치시킨다. 그리고, 조사 수단(20)에 의해 촬상 부분을 조사하여, 반도체칩(2)의 주변과 기판(1)을 포함하는 화상을 촬상한 다. 여기서, 촬상하는 화상은 동영상이 아니고 정지 화상이 된다. 동일하게, 점 b, 점 c, 점 d, 점 e에 있어서도, 반도체칩(2)의 주변과 기판(1)을 포함하는 화상을 촬상한다.
조사 수단(20)은, 카메라(40)의 주위에 환형으로 균등하게 배치된 조사부(21)에 의해 조사를 행하므로, 카메라(40) 등의 그림자가 촬상 범위에 비치지 않아, 촬상 범위에 걸쳐서 균등한 밝기의 광을 조사할 수 있다. 따라서, 화상 인식에 최적인, 명확한 콘트라스트의 화상을 얻을 수 있다.
촬상에 사용하는 카메라(40)는 얼라인먼트 단계에서 사용하는 카메라(40)와 공용이다. 얼라인먼트용 카메라(40)는 얼라인먼트의 마크를 촬상하는 것을 목적으로 하는 것이므로, 일반적으로는 넓은 시야의 촬상을 행할 수 없다. 그러므로, 얼라인먼트용의 것에서는 반도체칩(2) 주변의 일부 밖에 촬상할 수 없으므로, 본 실시예에서는, 점 a로부터 점 e의 각각의 지점에 카메라(40)를 이동하여 촬상을 행하는 것으로 하였다(그리고, 넓은 시야의 촬상을 행할 수 있는 카메라를 사용하는 경우에는, 점 a로부터 점 e의 모두를 포함하는 화상을 한번에 촬상해도 된다). 이와 같이, 본 실시예의 구성에 의하면, 카메라(40)를 복수 개 설치할 필요가 없기 때문에, 장치 전체를 소형화할 수 있고, 또한 염가에 구성할 수 있다.
(라) 판정 단계
카메라(40)에 의해 촬상한 화상 데이터는, 화상 인식부(31)에 보내진다. 화상 인식부(31)에서 점 a로부터 점 e의 각각에 대하여 화상 인식을 행하고, 반도체칩(2)의 주변보다 외측에 언더필재(5)가 존재하고 있는지를 확인한다. 화상 인식 은 공지의 간단한 방법으로 되고, 예를 들면, 2치화 등의 감색(減色) 처리를 행한 화상 데이터에 대하여, 임의의 영역으로 분할하여 상기 영역에 있어서의 언더필 단계의 전후에서 면적비 판정을 행하는 방법이나 기판(1)의 표면과 언더필재(5)와의 콘트라스트 차이에 의해 판정을 행하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같이, 본 실시예의 장치에서는, 조사 수단(20)에 의해 콘트라스트가 명확한 화상을 얻을 수 있으므로, 복잡한 화상 인식을 행하지 않고, 언더필재(5)의 존재를 확인할 수 있다.
모든 지점에서, 언더필재(5)가 반도체칩(2)의 외측에 존재하고 있는 경우에는, 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해진 것으로 판정한다. 어느 하나의 지점에라도 외측에 언더필재(5)의 존재를 확인할 수 없는 경우에는, 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해지지 않은 것으로 판정한다. 예를 들면, 도 8에 있어서는, 점 c에 있어서, 언더필재(5)가 도달하고 있지 않으므로, 충전이 양호하게 행해지지 않은 것으로 판정된다.
(마) 보충 단계
판정 단계에서, 충전이 양호하게 행해진 것으로 판정된 경우에는, 반도체칩(2)의 언더필 단계는 완료된다. 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해지지 않은 것으로 판정된 경우에는 보충 단계가 실시된다. 예를 들면, 도 8에 있어서는, 점 c에 있어서, 언더필재(5)가 도달하고 있지 않으므로, 충전이 양호하게 행해지지 않은 것으로 판정되므로, 보충 단계가 실시되게 된다.
도 8의 경우에 있어서, 보충 단계는 다음과 같이 하여 행해진다.
(1) 먼저, 토출부(6)를 D지점 상으로 이동시킨다. 그리고, 토출부(6)를 D→ B→E의 경로로 이동시키면서, 토출부(6)로부터 언더필재(5)를 토출한다. 토출된 언더필재(5)는, 반도체칩(2)과 기판(1)과의 간극에 충전되고, 이미 간극에 충전되어 있는 언더필재(5)가 밀려 나와, 언더필재(5)가 부족한 점 c의 부분이 보충된다. 여기서, 보충 단계는 족하지 않을 정도의 보충만을 행하므로, 공급 단계보다 소량의 언더필재(5)를 공급할 수 있게 된다. 그러므로, 공급 단계보다 짧은 거리의 D→B→E를 이동하면서 토출하므로 바람직하다.
소량의 언더필재(5)를 보충하기 위해서는, 거리를 짧게 하는 것만 아니고, 토출 압력을 줄이거나 이동 속도를 높이는 등하여 토출량을 감소시켜도 된다. 또한, 토출부(6)를 정지한 채로 토출하는 경우에는, 토출 시간을 짧게 하여 토출량을 감소시켜도 된다.
공급 단계에서 언더필재(5)의 공급을 행한 변 AB, 변 BC 측으로부터, 재차 언더필재(5)를 공급함으로써, 기판(1)과 반도체칩(2)과의 간극에 공기가 남는 것을 방지할 수 있다. 기판(1)과 반도체 칩(2)의 간극에 위치하는 언더필재(5)가, 점 c 부근의 간극에 존재하는 공기를 외측으로 압출하기 때문이다. 복수 군데에서의 보충이 필요한 경우나 상기 간극에 공기가 남을 우려가 높은 경우에는, 공급 단계와 토출부(6)의 경로를 중첩시키는 것이 바람직하다.
(2) 또한, 언더필재(5)가 존재하고 있지 않은 부분에 직접 언더필재(5)를 공급하는 것도 가능하다. 이 경우는, 토출부(6)의 동작을 최소한으로 할 수 있으므로 효율이 좋다. 언더필재(5)가 고르게 미치고 있지 않은 부분이 적은 경우 등, 에어가 말려드는 것에 의한 영향이 적은 경우에는, 이 쪽이 소요 시간을 짧게 할 수 있으므로 바람직하다.
도 8의 경우, c지점으로 토출부(6)를 이동시켜, 언더필재(5)를 공급함으로써 보충을 행한다. 또한, c지점과 e지점의 2개소에 있어서, 언더필재(5)가 도달하고 있지 않은 것으로 판정된 경우에는, c지점과 e지점의 각각의 위치에 토출부(6)를 이동시켜, 언더필재(5)를 공급함으로써 보충을 행한다.
(3) 보충 단계에서 보충하는 언더필재(5)의 양을 소정의 계산 방법에 따라 산출해도 된다. 특히, 공급 단계에서 액체 재료를 공급했을 때의 토출부의 위치와 겹치는 위치로부터 액체 재료를 공급하는 경우에 유효하다.
제1 방법으로서는, 판정 단계에서 점 a ~ 점 e마다 언더필재(5)의 유무를 판정하고, 보충 단계에서 보충하는 언더필재(5)의 양을 언더필재(5)가 존재하지 않는 부분의 개수에 따라 결정하는 것이다. 언더필재(5)가 존재하지 않는 부분의 개수와 보충이 필요한 언더필재(5)의 양은 일정한 상관 관계가 있기 때문이다.
제2 방법으로서는, 판정 단계에서 점 a ~ 점 e마다 반도체칩(2)의 에지로부터 비어져 나온 언더필재(5)의 폭을 검출하고, 이 폭으로부터 보충 단계에서 보충하는 언더필재(5)의 양을 결정하는 것이다. 비어져 나온 언더필재(5)의 폭과 보충이 필요한 언더필재(5)의 양은 일정한 상관 관계가 있기 때문이다. 여기서, 폭의 검출에는 다양한 방법이 사용되지만, 일례로서는, 공작물의 에지에 대하여 평행한 선상에 있어서 언더필재(5)의 유무를 확인하는 작업을, 공작물의 에지에 대하여 일정한 거리에 있는 복수 개의 평행선에 대하여 행하고, 언더필재(5)가 없는 것으로 인식되는 선과 언더필재(5)가 있는 것으로 인식되는 선과의 경계에 의해 비어져 나 온 것에 대한 폭을 검출하는 방법을 들 수 있다. 여기서는, 각 평행 선상에 있어서 언더필재(5)가 조금이라도 존재하고 있는 경우 또는 있는 일정 범위 이상 존재하고 있는 경우 등에, 그 선상에는 언더필재(5)가 존재하는 것으로 판정한다. 다른 예로서는, 촬영된 화상에 있어서의 공작물의 에지에 대하여 직각인 선상에 있어서, 콘트라스트의 변화가 큰 부분을 검출함으로써, 공작물과 언더필재(5)와의 경계선 및 언더필재(5)와 기판과의 경계선을 인식하고, 비어져 나온 언더필재(5)의 폭을 검출하는 방법을 들 수 있다. 여기서는, 필요에 따라 촬영된 화상의 복수 군데에서 선폭을 계측하여 통계 처리를 행하는 것이 바람직하다, .
그리고, 제1 방법과 제2 방법을 조합시켜 사용해도 되는 것은 물론이다.
실시예 2
촬상 단계 및 판정 단계에서, 높은 신뢰성으로 판정을 행하기 위해서는, 1개의 반도체칩(2)에 대하여, 가능한 한 많은 부분에 있어서, 액재가 도달한 것을 판정하는 것이 바람직하다. 그러나, 생산성의 관점에서는, 판정의 대상이 되는 부분은 적은 쪽이 바람직하다. 그래서, 본 실시예에서는, 적은 판정 부분에서 효율적으로 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해졌는지를 판단하는 것을 시도했다.
도 9의 (a)는, 토출부(6)를 반도체칩(2)의 한 변인 변 AB에 따라 이동시키면서 언더필재(5)를 공급하는 장면을 나타내고 있다. 이 경우에 있어서는, 언더필재(5)가 공급된 변에 속해 있지 않은 각 C, 각 D에 있어서, 반도체칩(2)의 주변을 포함하는 화상을 촬상하고, 언더필재(5)가 도달하고 있는지 판정하면 된다. 보다 단시간에 촬상 판정을 행하려고 하는 경우에는, 판정 정밀도 저하의 문제는 별개 로, 각 C, 각 D 중 어느 하나에 있어서, 촬상·판정을 행하면 된다.
도 9의 (b)는, 토출부(6)를 반도체칩(2)의 2변인 변 AB, 변 BC에 따라 이동시키면서 언더필재(5)를 공급하는 장면을 나타내고 있다. 이 경우에 있어서는, 언더필재(5)가 공급된 변 AB, 변 BC에 속해 있지 않은 각 D에 있어서, 반도체칩(2)의 주변을 포함하는 화상을 촬상하고, 언더필재(5)가 도달하고 있는지 판정하면 된다.
도 9의 (c)는, 토출부(6)를 a지점 상에서 정지시켜 언더필재(5)를 공급하는 장면을 나타내고 있다. 이 경우에 있어서는, 언더필재(5)가 공급된 a지점이 속해 있는 변 AB에 속해 있지 않은 각 C, 각 D에 있어서, 반도체칩(2)의 주변을 포함하는 화상을 촬상하고, 언더필재(5)가 도달하고 있는지 판정하면 된다. 보다 단시간에 촬상·판정을 행하려고 하는 경우에는, 판정 정밀도 저하의 문제와는 별개로, 각 C, 각 D 중 어느 1개에 있어서, 촬상·판정을 행하면 된다.
이상과 같이, 실시예 2에 관한 판정 방법에 의하면, 실시예 1에 관한 판정 방법과 비교하여, 적은 판정 부분에서 효율적으로 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해졌는지를 판단하는 것이 가능해진다.
실시예 3
본 실시예에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 1매의 기판(1) 상에, 복수 개의 반도체 칩(2A, 2B, 2C, 2D)이 탑재된 경우에서의 각 단계를 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 반도체칩(2A~2D)의 각각에 대하여, 공급 단계 ~ 보충 단계를 실시하는 것은 아니고, 먼저 반도체칩(2A~2D) 모두에 공급 단계를 실시한 후에, 촬상 단계 ~ 보충 단계를 실시한다. 즉, 반도체칩(2A, 2B, 2C, 2D)의 순서 로 공급 단계를 행한 후에, 반도체칩(2A, 2B, 2C, 2D)의 순서로 촬상 단계와 판정 단계를 실시하고, 그 후, 언더필재(5)의 충전이 양호하지 않은 것으로 판정된 반도체칩(2)에 대하여만 보충 단계를 행한다.
이와 같이, 반도체칩(2A~2D)의 각각에 대하여, 공급 단계 ~ 보충 단계를 실시하지 않는 것은, 공급한 언더필재(5)가 반도체칩(2)과 기판(1)과의 간극에 유입되고 나서 유동이 제어되기까지는 타임랙이 있으므로, 반도체칩(2A)의 공급 단계를 행한 직후에 반도체칩(2A)의 촬상 단계를 행하려고 하면, 유동이 제어될 때까지 촬영을 기다리지 않으면 안되므로, 시간이 낭비되기 때문이다.
본 실시예와 같이, 기판 단위로 먼저 공급 단계를 실시하고 나서 촬상 단계 및 보충 단계를 실시하면, 유동이 제어될 때까지의 시간에 다른 반도체칩(2)에 대하여 충전 작업을 행할 수 있으므로, 기판 1매당의 언더필 단계의 소요 시간을 짧게 할 수 있다. 그리고, 촬상 단계와 판정 단계는, 패럴렐로 실시해도 되는 것은 물론이다. 예를 들면, 반도체칩(2A)을 촬상한 후, 반도체칩(2A)의 판정을 행하고, 그 사이 반도체칩(2B)을 촬상하는 것이 효율적이다.
실시예 4
본 실시예의 장치는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트용 카메라(40a)와 별도로, 촬상 단계용 카메라(40b)를 구비하고 있다.
촬상 단계용 카메라(40b)는, 얼라인먼트용 카메라(40a)나 토출부(6)는, 다른 XY 방향 이동 기구(18b)에 의해 자유롭게 이동된다. 그러므로, 촬상 단계용 카메라(40b)는, 얼라인먼트용 카메라(40a)나 토출부(6)와는 독립적으로 XY 방향으로 이 동할 수 있다. 이와 같은 구성의 장치에 의해, 도 10의 기판(1)에 언더필하는 경우의 동작을 설명한다.
먼저, 반도체칩(2A~2D)에 대하여, 공급 단계를 실시한다. 즉, 반도체칩(2A)에 언더필재(5)의 공급이 완료되었으면, 바로 반도체칩(2B)에 대하여 토출부(6)로부터 언더필재(5)를 공급하고, 동일하게 반도체칩(2C), 반도체칩(2D)에도 차례로 언더필재(5)를 공급한다.
공급 단계와 병행하여 촬상 단계를 실시한다. 즉, 반도체칩(2A)에 공급한 언더필재(5)의 유동이 제어되는 대로, 촬상 단계용 카메라(40b)에 의해, 반도체칩(2A)을 촬상하고, 동일하게 반도체칩(2B), 반도체칩(2C), 반도체칩(2D)을 차례로 촬상한다.
촬상 단계와 병행하여 판정 단계를 실시한다. 즉, 반도체칩(2A)의 촬상이 완료된 후, 반도체칩(2A)에 대하여 판정을 행하고, 동일하게 반도체칩(2B), 반도체칩(2C), 반도체칩(2D)에 대해서도 판정을 행한다.
반도체칩(2D)의 공급 단계가 완료된 후, 반도체칩(2A~2D)의 판정 단계에서 언더필의 충전이 양호하지 않은 것으로 판정된 반도체칩(2)에 대하여, (2A)로부터 차례로 보충 단계를 실시한다. 이와 같이, 토출부(6)와, 촬상 단계용 카메라(40b)를 독립적으로 XY 방향으로 이동시킴으로써, 1개의 기판 상에서, 공급 단계·촬상 단계·판정 단계·보충 단계를 병행하여 행하는 것이 가능해지므로, 기판 1매당의 언더필 단계의 소요 시간을 보다 짧게 할 수 있다.
실시예 5
본 실시예에서는, 실시예 2에 추가적인 개량을 시도하여, 보다 적은 판정 부분에서 효율적으로 언더필재(5)의 충전이 양호하게 행해졌는지를 판단하는 것을 시도했다.
실시예 2에서는, 도 9의 (a)의 패턴에 있어서, 언더필재(5)가 적절히 충전되었는지를 판정하기 위해 각 C, 각 D에 대하여 언더필재(5)가 존재하는지의 판정을 행하였다. 그러나, 언더필재(5)가 고르게 미치는 것의 용이함이 코너부와 변부에서 그만큼 차이가 없는 것과 같은 경우에는, 변 CD 중의 1점만에 대하여 판정을 행하는 것이 효율적이다. 그래서, 본 실시예에서는, 변 CD의 중앙의 1점에서, 반도체칩(2)의 주변을 포함하는 화상을 촬상하고, 언더필재(5)가 도달하고 있는지 판정함으로써, 보다 단시간에 행하는 것을 가능하게 하였다.
도 9의 (c)의 패턴에 있어서도 동일하게 변 CD 중 1점만에 대하여 판정을 행하는 것이 효율적이라고 할 수 있다. 도 9의 (b)의 패턴에 있어서는, 변 CD 중의 1점과 변 AD 중의 1점(바람직하게는, 각각 각 D에 가까운 1점으로 함)을 판정하면 된다.
그리고, 전술한 바와 같이, 보충하는 언더필재(5)의 양을 소정의 계산 방법에 따라 산출해도 되는 것은 물론이다.
본 발명은, 액체 재료를 토출하는 각종의 장치에 있어서 실시 가능하다.
액체 재료가 토출부로부터 배출되기 전에 공작물에 접촉하는 타입의 토출 방식으로서는, 선단에 노즐을 가지는 시린지 내의 액체 재료에 압력 조절된 에어를 원하는 시간만큼 인가하는 에어식, 플랫 튜빙 기구 또는 로터리 튜빙 기구를 가지는 튜빙식, 선단에 노즐을 가지는 저류 용기의 내면에 밀착 슬라이드 이동하는 플런저를 원하는 양 이동하여 토출하는 플런저식, 스크류의 회전에 의해 액체 재료를 토출하는 스크루식, 원하는 압력이 인가된 액체 재료를 밸브의 개폐에 의해 토출 제어하는 밸브식 등이 예시된다.
또한, 액체 재료가 토출부로부터 배출된 후에 공작물에 접촉하는 타입의 토출 방식으로서는, 밸브 시트에 밸브체를 충돌시켜 액체 재료를 노즐 선단으로부터 비상(飛翔) 토출시키는 제트식, 플런저 타입의 플런저를 이동시키고, 이어서, 급격하게 정지하여, 동일하게 노즐 선단으로부터 비상 토출시키는 플런저 제트 타입, 연속 분사 방식 또는 디맨드 방식의 잉크젯 타입 등이 예시된다.

Claims (17)

  1. 기판과 그 위에 유지된 사각형상의 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 토출부로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 방법에 있어서,
    복수 개의 공작물에 대하여, 각 공작물의 에지부의 1변을 따라 토출부로부터 액체 재료를 공급하는 공급 단계와,
    상기 각 공작물에 대하여, 상기 공급 단계에서 액체 재료가 공급된 변과 대향하는 변의 1군데의 화상을 촬상 수단에 의해 촬상하는 촬상 단계와,
    상기 각 공작물에 대하여, 촬상된 변의 1군데의 화상에 기초하여 액체 재료가 공급된 변과 대향하는 변의 1군데에서의 액체 재료의 존재 여부를 검출용 마크를 사용하지 않고 화상 인식에 의해 검출하여 상기 액체 재료의 존재 여부에 기초하여 상기 기판과 공작물과의 간극의 전역에 액체 재료가 충전되었는지를 판정하는 판정 단계와,
    판정 불량이 된 공작물에 대하여, 촬상된 변의 1군데로부터 비어져 나온 액체 재료의 폭을 인식하고, 상기 폭으로부터 액체 재료의 보충량을 산출하고, 상기 공급 단계에서 액체 재료를 공급했을 때의 토출부의 위치와 겹쳐지는 위치에서 상기 공작물의 에지부에 토출부로부터 상기 보충량의 액체 재료를 공급하는 보충 단계
    를 포함하는, 액체 재료의 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보충 단계는, 상기 공급 단계에서 액체 재료를 공급했을 때의 토출부의 위치와 겹쳐지는 위치에서 공급 단계보다 짧은 거리를 이동시키면서 액체 재료를 공급하는, 액체 재료의 충전 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토출부는, 액적(液滴)을 분사하여 토출하는 것이며,
    상기 보충 단계에서, 액적을 토출하는 횟수를 제어함으로써, 원하는 양의 액체 재료를 공급하는, 액체 재료의 충전 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 촬상된 변의 1군데는 변의 중앙인, 액체 재료의 충전 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬상된 변에 대하여 일정한 거리에 있는 복수 개의 평행선에 대하여 액체 재료의 유무를 판정함으로써, 상기 변의 1군데로부터 비어져 나온 액체 재료의 폭을 인식하는, 액체 재료의 충전 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬상된 변에 대하여 직각인 선 상에 있어서의 콘트라스트의 변화에 기초하여 상기 변의 1군데로부터 비어져 나온 액체 재료의 폭을 인식하는, 액체 재료의 충전 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬상 수단은, 상기 토출부와 독립된 구동 수단을 포함하고,
    모든 공작물에 대한 공급 단계가 완료되기 전에, 상기 공급 단계가 완료된 공작물에 대한 촬상 단계의 실시를 개시하는, 액체 재료의 충전 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은, 얼라인먼트 마크를 가지고,
    상기 공급 단계의 전에, 상기 기판의 얼라인먼트 마크를 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 기판 및 기판 상의 공작물의 유지 위치 중 어느 하나 이상의 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 단계를 포함하고,
    상기 얼라인먼트 단계와 상기 촬상 단계에서 동일한 촬상 수단을 사용하는, 액체 재료의 충전 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬상 단계에서, 촬상 수단을 중심으로 하여 주위 방향으로 설치된 복수 개의 조사부(照射部)를 가지는 조명 수단에 의해 공작물의 에지부를 조사하여 촬상하는, 액체 재료의 충전 방법.
  10. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 상기 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제1항 또는 제2항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  11. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제3항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  12. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제4항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  13. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제5항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는 토출 장치.
  14. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제6항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  15. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 촬상 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제7항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  16. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부에 근접하여 일체로 배치된 촬상 수단과, 상기 토출부 및 촬상 수단을 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치로서,
    상기 제어부는, 제8항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
  17. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출부를 자유롭게 이동시키는 구동 기구와, 상기 토출부에 근접하여 배치된 촬상 수단과, 상기 촬상 수단을 중심으로 하여 주위 방향으로 설치된 복수 개의 조사부를 가지는 조명 수단과, 이들의 작동을 제어하고, 원하는 양의 액체 재료를 토출시키는 제어부를 포함하는 토출 장치로서,
    상기 제어부는, 제9항에 기재된 액체 재료의 충전 방법을 실시하는, 토출 장치.
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