KR101605434B1 - 액체 재료의 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램이 기억된 기억 매체 - Google Patents

액체 재료의 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램이 기억된 기억 매체 Download PDF

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무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 복잡한 파라미터의 계산이 불필요하며, 토출부의 이동 속도로 영향을 미치지 않는 액체 재료의 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램에 대한 것으로서, 노즐과 공작물을 상대 이동시키면서 액체 재료를 노즐로부터 토출하고, 공작물에 대하여 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 도포 방법에 있어서, 토출 펄스 신호 및 휴지(休止) 펄스 신호를 송신하는 횟수를 총 펄스수로서 규정하고, 총 펄스수 중 도포량을 달성하기 위해 필요한 토출 펄스 신호의 수를 규정하고, 나머지를 휴지 펄스 신호로서 규정하는 초기 파라미터 설정 단계, 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 노즐로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계, 및 보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여 토출 펄스 신호의 수와 휴지 펄스 신호의 수를 조정하는 토출량 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램을 제공한다.

Description

액체 재료의 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램이 기억된 기억 매체{METHOD FOR APPLYING LIQUID MATERIAL, DEVICE THEREFOR AND STORGE MEDIUM RECORDING PROGRAM THEREFOR}
본 발명은, 공작물에 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 방법 및 장치 및 프로그램에 관한 것이며, 예를 들면, 반도체 패키징의 언더필(underfill) 단계에 있어서 액체 재료의 토출량을 복잡한 파라미터의 계산을 행하지 않고 보정할 수 있는 방법 및 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
종래, 액체 재료의 정량 토출에 있어서는, 장시간에 걸쳐 토출을 행하면, 액체 재료에 시간 경과에 따른 점도 변화가 생겨, 토출량의 불균일이 발생하는 문제점이 있었다.
그래서, 본 출원인은, 선단에 노즐을 가지는 시린지(syringe) 내의 액체 재료에 압력 조정된 에어를 원하는 시간만큼 인가하는 에어식의 토출 장치에 있어서, 토출 시간의 조정에 의해 토출량의 제어를 행하는 액체 정량 토출 장치를 제안하였다(하기 특허 문헌 1).
최근, 칩의 소형화나 고밀도 실장화, 또는 도포 작업의 다양화에 따라, 미량으로 정밀한 도포를 지속적으로 행하는 것이 요구되고 있고, 토출량의 불균일을 보다 적게 억제하는 것이 필요해지고 있다. 그 중에서도, 언더필 단계에서는, 보다 미량으로 보다 정밀한 도포가 요구된다.
언더필 단계에서는, 접속부(103)를 보강하기 위해, 반도체 칩(101)과 기판(102)과의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액체 재료인 수지(104)가 충전된다(도 1 참조). 그러므로, 시간 경과에 따라 수지 재료의 점도가 높아지면, 재료 토출구에서의 토출량이 감소하고, 모세관 현상이 불충분하게 되어, 적정량의 재료가 간극에 충전되지 않게 되는 문제가 생긴다. 상기한 수지 재료 중, 점도 변화가 심한 것은, 예를 들면, 6시간 경과 후, 토출량으로서 10% 이상 감소하는 경우도 있었다.
언더필 단계에 있어서 토출량 보정을 실시하는 방법은, 예를 들면, 일본공개특허 제2004-344883호(하기 특허 문헌 2)에 개시되어 있다. 즉, 특허 문헌 2에는, 제트식 디스펜서를 사용하여 기판 상에 점성(粘性) 재료를 토출하는 방법으로서, 토출해야 할 점성 재료의 총 체적 및 총 체적의 점성 재료가 토출되는 길이를 준비하는 것, 중량계 상에 복수 개의 점성 재료 액적(液滴)을 도포하도록 동작시키는 것, 중량계 상에 도포된 복수 개의 점성 재료 액적의 중량을 나타내는 피드백 신호를 생성하는 것, 총 체적의 점성 재료가 길이에 걸쳐 토출되도록, 디스펜서와 기판과의 사이의 최대 상대 속도를 구하는 것을 포함하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에는, 복수 개의 점성 재료 액적 각각의 체적을 구하는 것, 총 체적과 대략 같게 되는 데 필요한 액적의 전체 수를 구하는 것, 길이에 걸쳐 점성 재료 액적을 대략 균일하게 분배하는 데 필요한 각 액적 사이의 거리를 구하는 것, 및 점성 재료 액적의 전체 수가 길이에 걸쳐 대략 균일하게 토출되도록, 디스펜서와 기판과의 사이의 최대 상대 속도를 구하는 것을 더 포함하는 방법이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허 제1992-200671호 공보
[특허문헌 2] 일본공개특허 제2004-344883호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 액체 정량 토출 장치는, 액체 재료가 토출부로부터 떨어지기 전에 공작물에 접촉하는 토출 방식이므로, 액체 재료가 토출부로부터 떨어진 후에 공작물에 접촉하는 토출 방식과는 달리, 토출을 끝낸 후, 토출부를 위쪽으로 이동시키거나, 토출부의 상대 이동을 도포 길이보다 조금 길게 계속하거나 함으로써, 토출부로부터 액체 재료를 떨어뜨리고 있었다. 그러므로, 토출부와 공작물과의 사이에서 액체 재료가 실을 당겨, 실이 끊어질 때 토출부 측의 액체 재료가 공작물에 끌어당겨져 토출량이 잉여(剩餘)로 되거나 반대로 공작물 측의 액체 재료가 토출부 측으로 끌어당겨져 토출량이 부족하거나 하는 등, 도포량에 불균일이 생기는 문제점이 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 방법에 있어서는, 길이에 걸쳐 균일하게 토출하기 위해 액적의 수나 각 액적의 간격을 구하는 수순이 필요하며, 이 수순 내에서는 다양한 파라미터를 계산에 의해 구하므로, 그 계산 시에 오차가 많이 생긴다.
또한, 보다 정확하게 균일화를 도모하기 위해서는, 1개 1개의 액적의 크기를 고르게 맞출 필요가 있고, 이 때문에 특별한 수단이 필요하다.
또한, 노즐(토출부)과 기판과의 사이의 최대 상대 속도의 변경은, 점도가 커질 경우, 속도는 지연되는 방향에 대한 변화로 된다. 속도가 지연되면 도포 시간이 길어져, 생산성에 영향을 미친다는 과제가 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하고, 복잡한 파라미터의 계산이 불필요하며, 토출부의 이동 속도에 영향을 미치지 않는 액체 재료의 도포 방법, 그 장치 및 그 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자는, 액체 재료를 펄스형으로 토출하고, 펄스 신호의 주파수를 변경함으로써, 토출량의 보정을 간단하고 용이하게 행하는 것을 시도했다. 그러나, 펄스 신호의 주파수를 가변한 방식으로 실험을 행했던 바, 토출량의 보정을 적절히 행할 수 없었다. 특히 제트식 디스펜서에 있어서는, 피스톤(플런저)을 상하 이동시키는 주파수를 늦어지게 하거나, 빨라지게 하거나 하면, 액체 재료가 노즐의 선단으로부터 떨어지지 않게 되거나, 2개 이상의 방울로 나누어져 떨어지거나 하는 경우가 있었다. 본 발명자는, 액체 재료마다, 1개의 방울을 노즐 선단으로부터 분리하기 위해 최적의 펄스 신호의 주파수의 범위가 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루었다.
제1 발명은, 원하는 도포 패턴을 작성하고, 노즐과 공작물을 상대 이동시키면서 액체 재료를 노즐로부터 토출하고, 공작물에 대하여 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 도포 방법에 있어서, 토출 펄스 신호 및 휴지(休止) 펄스 신호를 송신하는 횟수를 총 펄스수로서 규정하고, 총 펄스수 중 도포량을 달성하기 위해 필요한 토출 펄스 신호의 수를 규정하고, 나머지를 휴지 펄스 신호로서 규정하는 초기 파라미터 설정 단계, 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 노즐로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계, 및 보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여 토출 펄스 신호의 수와 휴지 펄스 신호의 수를 조정하는 토출량 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 방법이다.
제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 토출량 보정 단계는, 상기 토출 펄스 신호 및 상기 휴지 펄스 신호를 발신하는 주파수를 변경하지 않고 토출량의 보정을 행하는 것을 특징으로 한다.
제3 발명은, 제2 발명에 있어서, 상기 주파수가 수십 헤르츠(Hz) ~ 수백 헤르츠(Hz)인 것을 특징으로 한다.
제4 발명은, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정량 산출 단계는, 일정 시간에 토출한 액체 재료의 중량을 계측한 값과 상기 일정 시간에 있어서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제5 발명은, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정량 산출 단계는, 일정 시간에 토출한 액체 재료의 면적 및/또는 높이를 계측한 값과 상기 일정 시간에 있어서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제6 발명은, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정량 산출 단계는, 상기 도포 패턴에 기초한 도포가 행해진 공작물 끝에 형성되는 액체 재료의 필릿 폭(fillet width)을 계측한 값과 상기 도포 패턴에서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제7 발명은, 제4 발명 내지 제6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정량 산출 단계 이전의 단계에 있어서 보정을 행할 것인지를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 상기 보정량 산출 단계는, 상기 차분값이 상기 허용 범위를 넘는 경우에, 토출량의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
제8 발명은, 제1 발명 내지 제7 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 도포는, 액체 재료가 노즐로부터 떨어진 후에 공작물에 접촉하는 토출 방식에 의해 행해지는 것을 특징으로 한다.
제9 발명은, 제8 발명에 있어서, 상기 도포는, 기판과 그 위에 탑재된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 규정한 도포량의 액체 재료를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
제10 발명은, 제9 발명에 있어서, 상기 토출량 보정 단계는, 휴지 펄스 신호를 증가시킬 때, 휴지 펄스 신호의 수에 대한 토출 펄스 신호의 수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
제11 발명은, 제1 발명 내지 제10 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정 주기는, 사용자가 보정 주기로서 입력한 시간 정보, 공작물의 개수, 또는 기판의 매수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
제12 발명은, 제1 발명 내지 제11 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출량 보정 단계는, 상기 도포 패턴의 도포 길이, 및 노즐과 공작물의 상대 이동의 속도를 변경하지 않고, 토출량의 보정을 행하는 것을 특징으로 한다.
제13 발명은, 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 액재 공급부로부터 공급된 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동부와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치에 있어서, 제어부는, 제1 발명 내지 제12 발명 중 어느 한 항에 관한 발명의 도포 방법을 실시하는 프로그램을 가지는 것을 특징으로 하는 장치이다.
제14 발명은, 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동부와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치에 있어서, 제어부에 제1 발명 내지 제12 발명 중 어느 한 항에 관한 발명의 도포 방법을 실시하게 하는 프로그램이다.
본 발명에 의하면, 도포 패턴 전체 길이에 대하여 균일하게 도포하는 것에 제약을 받지 않고, 도포 패턴을 자유롭게 작성할 수 있다.
또한, 1개 1개의 액적에 대하여 보정을 행하는 경우에 비해 수순이 간편지므로, 계산에 의한 오차가 쉽게 생기지 않는다.
또한, 토출 장치의 이동 속도를 변경시키지 않으므로, 도포 시간에 영향을 미치지 않는다.
또한, 도포 길이 및 펄스 신호의 주파수를 변경시키지 않고 토출량을 보정할 수 있으므로, 보정이 공작물 상의 도포 품질에 영향을 주지 않는다.
도 1은 언더필 단계를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 도포 패턴의 예를 나타낸 설명도이다.
도 3은 실시예에 관한 장치의 개략 사시도이다.
도 4는 실시예에 관한 토출 장치의 주요부 단면도이다.
도 5는 실시예에 관한 토출 장치에 발신되는 펄스 신호를 설명하는 설명도이다.
도 6은 실시예에 관한 보정 수순을 나타낸 플로차트이다.
도 7은 실시예 2에 관한 계량부를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시예 3에 관한 계량부를 설명하는 도면이다.
도 9는 실시예 4에 관한 계량부를 설명하는 도면이다.
최선의 형태의 본 발명은,
[1] 도포 패턴을 작성하고,
[2] 상기 도포 패턴에 있어서의 초기 파라미터(토출 펄스의 수와 휴지 펄스의 수)를 설정하고,
[3] 시간의 경과 등에 따라 변화된 토출량의 보정 주기를 설정하고, 도포 작업을 개시한다.
[4] 도포 작업의 도중, [3]에서 설정한 보정 주기로 보정량을 산출하여,
[5] 토출량의 보정이 필요한지를 판정하고, 필요에 따라 토출량의 보정을 행한다.
이하, 이들의 각 단계를 상세하게 설명한다.
[1] 도포 패턴의 작성
공작물 형상에 따라 정해지는 도포량이나 도포 길이 등을 고려하여 도포 패턴을 작성한다. 여기서, 「도포량」이란 도포 패턴에 필요한 액체 재료의 양이며, 「도포 길이」란 노즐과 공작물과의 상대 이동량의 총길이를 의미한다.
도포 패턴은, 1회 이상의 토출 펄스(601)와, 0회 이상의 휴지 펄스(602)로 구성된다. 토출 펄스(601) 및 휴지 펄스(602)로 이루어지는 펄스 신호는, 소정의 주파수로 발신된다. 주파수와 숏(shot)수/초는 원칙적으로 일치한다. 주파수는 수십 헤르츠(Hz) 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 수백 헤르츠(Hz)로 한다.
도 2를 참조하면서, 사각형상의 공작물인 칩(101)의 한 변을 따른 선 상에 도포하는 패턴의 작성에 대하여 설명한다. 도 2 중, 도포 영역(141)이 토출 펄스(601)에 대응한다. 도포 영역(141)에 있어서의 토출량은, 토출 펄스(601)를 설정함으로써 제어되고, 이로써, 도포 영역(141)의 길이가 신축(伸縮)된다. 또한, 휴지 펄스(602)를 설정함으로써, 비도포 영역(142)이 신축된다.
그리고, 칩(101)의 한 변을 따르는 것에 한정되지 않고, 2변, 3변 또는 전 주위를 따르는 것이어도 된다. 또한, 공작물은 사각형상의 것에 한정되지 않고, 원형이나 다각형이어도 된다.
도포 패턴의 전체 길이나 도포 영역(141) 및 비도포 영역(142)의 수는, 원하는 도포 패턴에 필요한 액체 재료(5)의 중량 내지는 체적 등으로 결정한다. 도포 영역(141)은 선형에 한정되지 않고 도트형인 경우도 있고, 예를 들면, 언더필 단계에 있어서 칩(101)이 작은 경우나 수율을 올리고 싶은 경우(기포가 말려드는 것에 의한 불량을 감소시키고 싶은 경우), 변의 중심 부근에 1점 토출하거나, 노즐을 1개소에 멈추어 일정 시간 토출하는 경우가 있다.
[2] 초기 파라미터의 설정
초기 파라미터로서, 토출 펄스(601)의 수 및 휴지 펄스(602)의 수를 설정한다. 제어부에는 미리 토출 펄스(601)의 수와 휴지 펄스(602)의 수의 조합을 규정한 설정표(301)가 기억되어 있다.
표 1은, 제어부에 기억된 설정표(301)의 일례이다. 표 1 중, 설정예 A는 총 펄스수가 100인 경우의 토출량의 설정예를 나타내고, 설정예 B는 총 펄스수가 111인 경우의 토출량의 설정예를 나타내고, 설정예 C는 총 펄스수가 125인 경우의 토출량의 설정예를 나타내고 있다. 설정예 A, B, C에서는, 토출 펄스수가 토출량에 상당하고 있고, 총 펄스수 중의 휴지 펄스의 수를 증감함으로써 토출량의 조정이 가능해진다.
설정예 A는, 토출 펄스수가 100이 되는 경우에 있어서, 1회의 토출 펄스에 대하여 휴지 펄스를 설정하지 않는(0회의 휴지 펄스) 조합을 기준으로 토출량을 변화시키기 위한 설정예를 규정하고 있다.
설정예 B는, 토출 펄스수가 100이 되는 경우에 있어서, 9회의 토출 펄스에 대하여 1회의 휴지 펄스(11회의 휴지 펄스)를 설정하는 조합을 기준으로 토출량을 변화시키기 위한 설정예를 규정하고 있다.
설정예 C는, 토출 펄스수가 100이 되는 경우에 있어서, 4회의 토출 펄스에 대하여 1회의 휴지 펄스(25회의 휴지 펄스)를 설정하는 조합을 기준으로 토출량을 변화시키기 위한 설정예를 규정하고 있다.
그리고, 표 1에서는 하나의 단계에 있어서 설정하는 휴지 펄스수를 1회로 한 조합의 예를 나타내고 있지만, 하나의 단계에 있어서 설정하는 휴지 펄스수를 2회, 3회로 증가시킴으로써, 보다 미세한 분해능(分解能)으로 토출량을 제어할 수 있는 것은 물론이다.
휴지 펄스수를 증가시킬 때, 또는 후술하는 토출량의 보정에 있어서 휴지 펄스수를 증감시킴으로써, 휴지 펄스의 타이밍이 등간격으로 되도록 초기 파라미터를 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 언더필 단계에서는, 휴지 펄스수를 2회, 3회로 증가시킬 때는, 휴지 펄스수를 연속시켜 간극(비도포 영역)을 크게 하는 것보다, 휴지 펄스수에 대한 토출 펄스수를 감소시켜 간극(비도포 영역)을 작게 하는 편이, 기포가 말려드는 것을 방지하는 관점에서는 바람직하다.
[표 1]
Figure 112010059285138-pct00001
초기 파라미터를 설정할 때는, 휴지 펄스가 포함되어 있지 않은 조합(즉, 휴지 펄스수 = 0의 조합)으로부터 조정을 개시하는 것이 아니고, 휴지 펄스가 포함된 조합으로부터 조정을 개시하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 1이상의 휴지 펄스가 설정된 파라미터에 있어서는, 토출량을 늘리지 않으면 안되는 경우, 감소시키지 않으면 안되는 경우의 양쪽에 대응할 수 있다. 그리고, 후술하는 보정에 있어서는, 초기 파라미터 설정시의 토출량을 100%로 하여 토출량의 보정을 행한다.
[3] 보정 주기의 설정
토출량을 보정하는 주기인 보정 주기를 설정한다. 보정 주기로서는, 예를 들면, 사용자가 입력한 시간 정보, 칩(101) 내지는 기판(102)의 매수 등을 설정한다. 소정 시간을 설정하는 경우에는, 액체 재료(104)의 토출량의 변화가 작업 개시로부터 허용 범위를 넘을 것으로 예상되는 시간을 설정한다. 매수를 설정하는 경우에는, 1매의 칩을 처리하는 시간 내지는 1매의 기판을 처리하는 시간(반입→도포→반출의 시간)과, 상기 소정 시간으로부터 처리 매수를 구하여, 설정한다.
보정 주기의 설정 시에는, 도포에 사용하는 액체 재료에 대하여, 도포 패턴과 적정 중량 및/또는 적정 토출 시간과의 관계를 미리 시험에 의해 산출하고, 이들 값을 보정 주기에 반영하는 것이 바람직하다. 온도의 변화에 따라 생기는 액체 재료의 점도 변화나 토출부의 막힘 및 수두차(水頭差)에 의한 영향도 있지만, 이들의 파라미터를 설정함으로써, 토출량의 변화 전반에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 액체 재료의 사용 시간의 한계값으로서, 메이커가 규정하는 포트 라이프(pot life)에 기초하여 산출한 값을 미리 기억해 두고, 보정 주기에 포함해도 된다.
보정 주기 설정 시에는, 시간의 경과나 온도의 변화에 따라 생기는 액체 재료의 점도 변화를 고려할 필요가 있지만, 이하에서는 시간의 경과에 따른 점도 변화만이 생기는 것을 전제로 설명을 행하는 것으로 한다.
그리고, 토출부의 온도 조정에 의해 액체 재료의 점도를 제어하는 공지의 기술을 본 발명에 병용할 수 있는 것은 물론이다.
[4] 보정량의 산출
설정된 보정 주기로, 액체 재료의 점도 변화에 의한 토출량의 변화에 대응하기 위한 보정량을 산출한다.
보정량의 산출 방법으로서는, (A) 일정 시간 토출했을 때의 중량을 측정하고, 적정 중량과의 차에 기초하여 보정량을 산출하는 방법, (B) 적정 중량으로 되기까지 필요한 토출 시간을 측정하고, 직전의 토출 시간과의 차에 기초하여 보정량을 산출하는 방법이 있다. 본 발명에서는, 어떠한 방법을 적용해도 되지만, 이하에서는 (A)의 방법에 기초하여, 구체적인 보정량의 산출 수순을 설명한다.
먼저, 노즐을 중량계의 위쪽으로 이동시키고, 고정 위치에서 액체 재료(104)를 토출한다. 중량계로의 토출은, 산출한 적정 토출 시간 동안, 연속하여 행한다. 적정 토출 시간은, 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)를 포함하는 초기 설정 파라미터를, 적정 도포 길이에 대하여 적정 도포 속도로 토출함으로써 얻어지는 적정 토출량으로부터 산출한다.
이어서, 중량계에 토출된 액체 재료(104)의 중량 G1을 판독한다. 이 계측 중량 G1과 적정 중량 G0으로부터 변화율 R(=(G1-G0)/G0×100)을 산출함으로써, 상기 보정 주기에서의 현재의 토출량 Vt를 알 수 있다. 변화율 R이 마이너스인 경우, 적정 토출 시간에 있어서의 토출량 Vt가 적정 중량보다 적어지게 되므로, 상기 변화율 R에 따른 토출량의 증가분이 가미된 설정을, 제어부가 기억하는 설정표(301)로부터 선택하여, 보정 후의 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)와의 수를 설정한다. 반대로 변화율 R이 플러스인 경우, 적정 토출 시간에 있어서의 토출량 Vt가 적정 중량보다 많아지게 되므로, 상기 변화율 R에 따른 토출량의 감소분이 가미된 설정을, 제어부가 기억하는 설정표(301)로부터 선택하여, 보정 후의 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)와의 수를 설정한다.
[5] 토출량의 보정
상기 [4]에서, 토출량의 보정이 필요한 것으로 판정된 경우에는, 변화율 R에 따른 토출량의 증가 또는 감소분이 가미된 설정을, 제어부가 기억하는 설정표(301)로부터 선택하고, 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)와의 수의 설정을 변경함으로써 보정을 행한다.
여기서, 토출량의 판정은, 중량차나 변화율이 제로가 아닌 경우에는 항상 보정을 행하도록 하는 것이 아니라, 계측한 토출량(계측값)의 차분이나 변화율이 허용 범위(예를 들면 5%)를 넘는 경우에만 보정을 행하도록 하는 것이 바람직하다. 허용 범위를 설정한 보정의 바람직한 태양은, 예를 들면, 본 출원인에 관한 일본 특허 제3877038호에 상세히 기재되어 있다. 즉, 보정을 행할 것인지를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 차분값 내지는 변화율이 상기 허용 범위를 넘는 경우에만 도포 패턴을 보정한다.
전술한 바와 같이, 상기 [4] 및 상기 [5]의 단계는, 상기 [3]에서 설정한 보정 주기에 있어서, 또는 기판의 종류(크기나 형상)가 변경되었을 때 등에 실행함으로써, 액체 재료의 경시적 점도 변화에 관계없이, 항상 최선의 도포량을 실현하는 것이 가능해진다.
이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
[도포 장치(4O1)]
본 실시예의 도포 장치(401)는, 예를 들면, 언더필 단계에 사용되는 도포 장치이며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(501)와, XY 구동 기구(402)와, 계량부인 중량계(403)와, 반송 기구(404)와, 이들의 동작을 제어하는 제어부(502)(도 3에서는 도시하지 않음)를 구비하고 있다.
토출 장치(501)는 제트식이며, 액체 재료(104)를 토출하기 위한 노즐(506)을 가지고 있다. 토출 장치(501)는, XY 구동 기구(402)에 장착되어 있고, 기판(102)의 위 및 중량계(403)의 위로 이동 가능하다.
XY 구동 기구(402)는, 기판(102)의 위쪽에서 XY 방향으로 이동시키면서 액체 재료(104)를 원하는 패턴으로 도포 동작할 수 있다.
도포의 개시 시에는, 먼저, 도포 대상물인 플립 칩 실장 기판(102)을 반송 기구(404)에 의해 토출 장치(501) 아래까지 반송한다.
토출 장치(501)에 의한 도포는, 기판(102)이 노즐(506) 아래까지 진행하여 기판(102)이 위치결정된 후, 개시된다. 노즐(506)의 도포 동작의 궤적, 즉 기본이 되는 도포 패턴은, 제어부(502) 내의 메모리 등에 미리 기억되어 있다.
도포가 종료되면, 기판(102)은 반송 기구(404)에 의해 도포 장치(401) 밖으로 반출된다. 이어서, 다음 기판(102)이 반입되어 도포 작업이 반복된다. 이와 같이, 반입, 도포 및 반출이 하나의 단계로 되고, 원하는 매수의 기판에 대한 도포가 종료하기까지, 도포 작업이 반복된다.
상기 사이클의 도중, 미리 설정한 보정 주기의 타이밍에서, 토출량의 보정이 행해진다. 즉, 액체 재료(104)의 점도 변화에 따라 변화된 토출량의 보정이 행해진다. 보정량의 산출은, XY 구동 기구(402)에 의해 노즐(506)을 중량계(403) 상으로 이동시키고, 중량계(403)에 의해 액체 재료(104)의 중량을 계측함으로써 행한다. 보정 순서의 상세한 것에 대하여는 후술한다.
[토출 장치(501)]
토출 장치(501)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상하 이동 가능하게 내측 설치된 피스톤(504)과, 압축 기체 공급 라인(507)을 통해 압력 조정된 압축 기체에 의해 가압되어 있는 저류 용기(505)와, 저류 용기(505)와 연통되는 노즐(506)을 구비하고 있다.
저류 용기(505)에 충전된 액체 재료(104)는, 제어부(502)로부터 펄스 신호 공급 라인(503)을 통해 발신되는 펄스 신호(601, 602)에 따라 피스톤(504)을 상하 왕복 운동시킴으로써, 노즐(506)로부터 액적(液滴) 상태로 토출된다. 노즐(506)로부터 토출된 액체 재료(104)는, 노즐(506) 아래에 위치결정된 기판(102)이나 중량계(403) 등에 점형으로 도포된다. 여기서, 저류 용기(505)는, 제어부(502)로부터 압축 기체 공급 라인(507)을 통해 공급되는 압력 조정된 압축 기체에 의해 가압되어 있다.
토출 장치(501)는, 1회의 펄스 신호(601)에 대하여, 피스톤(504)을 1왕복 운동시켜, 1방울의 액체 재료(104)를 노즐(506)로부터 토출한다. 즉, 1사이클이 1숏에 상당한다.
펄스 신호(601, 602)는, 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이 주어지고, 펄스 신호가 온 상태(601)일 때 피스톤을 상승시켜 노즐 입구를 개방하고, 이어서, 펄스 신호가 오프로 되었을 때 피스톤을 하강시켜 노즐 입구를 폐쇄한다. 그리고, 피스톤의 상승(노즐 입구 개방)과 피스톤의 하강(노즐 입구 폐쇄)을 1사이클로 하고, 1사이클의 동작으로 1방울의 액체 재료를 토출한다. 한편, 펄스 신호가 오프 상태(602)일 때는, 피스톤을 작동시키지 않고, 노즐 입구가 1사이클 폐쇄된다.
그리고, 1사이클 내의 온 상태의 시간(상승의 시간)과 오프 상태의 시간(하강의 시간)을 조정해도 된다.
공작물의 변을 따라 도포를 행할 때는, 제어부(502)는, 도포 개시와 동시에 노즐(506)을 이동시키면서 토출 장치(501)에 미리 설정한 주파수에 의해 펄스 신호(601, 602)를 발신하고, 연속적으로 액체 재료(104)의 토출을 행한다. 공작물의 변을 따라 토출된 액체 재료(104)는, 공작물(101)과 기판(102)과의 간극에 모세관 현상에 의해 충전되어 간다.
토출 장치(501)에 대하여 발신되는 펄스 신호의 주파수의 설정은, 토출 장치(501)의 기계적인 응답 특성과 액체 재료(104)의 특성에 따라 행한다. 최적의 주파수는 토출량에 따라 상이하지만, 예를 들면, 약 100~200 헤르츠(Hz)로 사용되는 경우가 많다.
주파수를 변경하면 토출량 등이 변경되지만, 주파수의 변경에 대한 토출량의 변화 특성은 선형이 아니고, 조건에 따라서는 분사할 수 없게 되는 경우도 있다. 따라서, 동일한 도포 패턴에서의 도포 작업 중에 토출량의 보정을 행할 때는, 1번 설정한 주파수는 변경시키지 않는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에서는, 토출 펄스(601) 및 휴지 펄스(602)의 비율을 조정함으로써 토출량의 보정을 행하지만, 펄스 신호의 주파수를 변경함으로써는 토출량의 보정을 행하지 않는 것을 특징으로 한다.
[보정 수순]
도 6에 본 실시예의 보정 수순을 설명하는 플로차트를 나타낸다.
먼저, 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)를 포함하는 복수 개의 펄스를, 적정 도포 길이와 적정 도포 속도로부터 구해지는 적정 토출 시간만큼 발신한 토출을 행한다(단계 11). 다음에, 토출된 액체 재료(104)의 중량 G1을 계측한다(단계 12). 이어서, 적정 중량 G0와 계측 중량 G1을 비교하고(단계 13), 중량차가 허용 범위를 넘는지 여부에 따라 보정의 유무를 판정한다(단계 14).
단계 14에서 보정이 필요한 것으로 판단된 경우에는, 적정 중량 G0와 계측 중량 G1으로부터 변화율 R(= (G1-G0)/G0×100)을 산출하고(단계 15), 변화율 R의 플러스 마이너스를 판단한다(단계 16).
변화율 R이 마이너스인 경우, 토출량이 적정 중량보다 적어지게 되므로, 상기 변화율에 따른 토출량의 증가분이 가미된 설정을 제어부에 기억시킨 표로부터 선택하여 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)와의 수를 재설정한다(단계 17).
변화율 R이 플러스인 경우, 토출량이 적정 중량보다 많아지므로, 상기 변화율에 따른 토출량의 감소분이 가미된 설정을 제어부에 기억시킨 표로부터 선택하여 토출 펄스(601)와 휴지 펄스(602)와의 수를 재설정한다(단계 18).
상기 보정 순서의 변형예로서는, 허용 범위를 중량차가 아니라 변화율로 설정하고, 보정의 유무를 판정해도 된다. 이 경우, 단계 14를 행하지 않고, 단계 15와 단계 16과의 사이에서 판정을 행한다.
전술한 본 실시예의 장치에 의하면, 미리 연산에 의해 규정한 조정 비율(설정표)을 기억시켜 둔 것에 의해, 액체 재료의 성질 등을 고려 하지 않고 조정을 행할 수 있다. 또한, 보정시에 도포 길이를 변경시키지 않는 것에 의해, 필릿의 형상(폭 등)을 안정된 상태로 유지하는 것이 가능하다.
[실시예 2]
실시예 1의 도포 장치에서는, 계량부를 중량계(403)에 의해 구성하고, 액체 재료(104)의 중량을 계측하고 있었지만, 본 실시예의 도포 장치에서는, 액체 재료(104)의 양을 계측하기 위해 상이한 태양의 계량부를 사용하고 있다.
본 실시예에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(501)로부터 기판(102) 등의 적당한 면에 액체 재료(104)를 일정 시간 토출하여, 액체 재료의 면을 형성한다. 이것을 CCD 카메라 등의 촬상 장치(801)에 의해 위쪽으로부터 촬영하고, 그 화상으로부터 액체 재료의 면적을 계측한다. 이 계측한 면적과 초기 파라미터 설정 당초의 토출량과 상기한 일정 시간에 있어서의 토출량의 이론값(적정 토출량)에 기초하여 변화율 R을 산출하여, 토출량의 보정값을 산출한다.
그리고, 촬상 장치(801)는, 토출 장치(501)와 가로로 일체적으로 설치해도 되고, 토출 장치(501)와는 독립적으로 XY 구동 기구(402)에 설치해도 된다.
[실시예 3]
본 실시예 3의 도포 장치는, 일정 시간에서의 토출량을 면적에 의해 계측하는 것이 아니고, 체적에 의해 계측하는 점에서 실시예 2의 도포 장치와 상위하다. 즉, 본 실시예 3의 도포 장치에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기판(102) 등의 적당한 면에 점형으로 도포된 액체 재료(104)의 작은 방울의 높이를 레이저 변위계(901)를 사용하여 계측하고, 전술한 촬상 장치를 사용하여 구하는 면적과 조합시켜 액체 재료의 체적을 계측한다. 이 계측한 체적과 초기 파라미터 설정 당초의 토출량과 상기한 일정 시간에 있어서의 토출량의 이론값(적정 토출량)에 기초하여 변화율 R을 산출하여, 토출량의 보정값을 산출하는 점은, 실시예 2와 같다. 이 때, 액체 재료(104)의 밀도를 고려에 넣어 중량을 산출하고, 이것을 계측량으로서 보정을 실행해도 된다.
그리고, 레이저 변위계(901)는, 토출 장치(501)와 가로로 일체로 하여 설치해도 되고, 토출 장치(501)와는 독립적으로 XY 구동 기구(402)에 설치해도 된다.
[실시예 4]
본 실시예 4의 도포 장치는, 촬상 장치를 구비하는 점에서, 실시예 2 및 실시예 3의 도포 장치와 일치하지만, 필릿(1001)의 폭 W1 및/또는 폭 W2에 기초하여 보정량을 산출하는 점에서 상위하다. 즉, 본 실시예 4의 도포 장치는, 언더필 단계에 있어서의 실제로 생산 중에, 액체 재료(104)의 공작물(101)로부터의 비어져 나온 양인 필릿(1001) 폭이 일정한 범위에 들어가 있는 것을 전제로 한 보정 방법을 채용하고 있다.
필릿(1001)의 폭 W1 및/또는 폭 W2의 계측은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 도포 후의 공작물(101)을 촬상 장치(801)에 의해 촬영하고, 그 화상으로부터 액체 재료(104)의 공작물(101)로부터의 비어져 나온 양을 필릿(1001)으로 함으로써 행한다. 계측한 필릿(1001)의 화상으로부터 폭 W1 및/또는 폭 W2를 계측하고, 시점에서의 토출량을 산출하고, 계측한 토출량과 초기 파라미터 설정 당초의 토출량(이론값)에 기초하여 변화율 R을 산출하고, 토출량의 보정값을 산출한다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 액체 재료를 토출하는 각종 장치에 있어서 실시 가능하다. 본 발명은, 예를 들면, 밸브 시트에 밸브체를 충돌시켜 액체 재료를 노즐 선단으로부터 비상(飛翔) 토출시키는 제트식, 플런저 타입의 플런저를 이동시키고, 이어서, 급격하게 정지시켜, 동일하게 노즐 선단으로부터 비상 토출시키는 플런저젯 타입, 연속 분사 방식 또는 디맨드 방식의 잉크젯 타입 등의 장치에 있어서 실시 가능하다.
또한, 본 발명은, 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 각종 도포 장치에 있어서 실시 가능하다. 본 발명은, 예를 들면, 액정 패널 제조 단계에 있어서의 실링 도포 장치나 액정 적하 장치, 프린트 기판에 대한 납땜 페이스트 도포 장치 등에 있어서 실시 가능하다.
101: 칩, 공작물, 102: 기판, 103: 접속부, 104: 수지, 액체 재료, 141: 도포 영역, 142: 비도포 영역, 301: 설정표, 401: 도포 장치, 402: XY 구동 기구, 403: 중량계. 404: 반송 기구, 501: 토출 장치, 502: 제어부, 503: 펄스 신호 공급 라인, 504: 피스톤, 505: 저류 용기, 506: 노즐, 507: 압축 기체 공급 라인, 601: 토출 펄스, 602: 휴지 펄스, 801: 촬상 장치, 901: 레이저 변위계, 1001: 필릿, S: 면적, H: 높이, W1, W2: 폭

Claims (14)

  1. 원하는 도포 패턴을 작성하고, 노즐과 공작물을 상대 이동시키면서 액체 재료를 노즐로부터 토출하고, 상기 공작물에 대하여 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 도포 방법에 있어서,
    토출 펄스 신호 및 휴지(休止) 펄스 신호를 송신하는 횟수를 총 펄스수로서 규정하고, 상기 총 펄스수 중 도포량을 달성하기 위해 필요한 토출 펄스 신호의 수를 규정하고, 나머지를 휴지 펄스 신호로서 규정하는 초기 파라미터 설정 단계와,
    미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 노즐로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계와,
    보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여 토출 펄스 신호의 수와 휴지 펄스 신호의 수를 조정하는 토출량 보정 단계
    를 포함하는, 도포 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토출량 보정 단계는, 상기 토출 펄스 신호 및 상기 휴지 펄스 신호를 발신하는 주파수를 변경하지 않고 토출량의 보정을 행하는, 도포 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수가 수십 헤르츠(Hz) ~ 수백 헤르츠(Hz)인, 도포 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보정량 산출 단계는, 일정 시간에 토출한 액체 재료의 중량을 계측한 값과, 상기 일정 시간에 있어서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는, 도포 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보정량 산출 단계는, 일정 시간에 토출한 액체 재료의 면적 및/또는 높이를 계측한 값과, 상기 일정 시간에 있어서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는, 도포 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보정량 산출 단계는, 상기 도포 패턴에 기초한 도포가 행해진 공작물 끝에 형성되는 액체 재료의 필릿 폭(fillet width)을 계측한 값과, 상기 도포 패턴에 있어서의 이론값과의 차분값에 기초하여 토출량의 보정량을 산출하는, 도포 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 보정량 산출 단계 이전의 단계에 있어서 보정을 행할 것인지를 판단하는 허용 범위를 설정하고,
    상기 보정량 산출 단계는, 상기 차분값이 상기 허용 범위를 넘는 경우에, 토출량의 보정량을 산출하는, 도포 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도포는, 상기 액체 재료가 노즐로부터 떨어진 후에 상기 공작물에 접촉하는 토출 방식에 의해 행해지는, 도포 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도포는, 기판과 상기 기판 위에 탑재된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 규정한 도포량의 액체 재료를 충전시키는, 도포 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 토출량 보정 단계는, 상기 휴지 펄스 신호를 증가시킬 때, 증가된 휴지 펄스 신호의 수만큼 토출 펄스 신호의 수를 감소시키는, 도포 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보정 주기는, 사용자가 보정 주기로서 입력한 시간 정보, 공작물의 개수, 또는 기판의 매수에 기초하여 설정되는, 도포 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토출량 보정 단계는, 상기 도포 패턴의 도포 길이, 및 노즐과 공작물의 상대 이동의 속도를 변경하지 않고 토출량의 보정을 행하는, 도포 방법.
  13. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액재 공급부로부터 공급된 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동부와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치에 있어서,
    상기 제어부는, 제1항 또는 제2항에 기재된 도포 방법을 실시하는 프로그램을 가지는, 도포 장치.
  14. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출부와, 상기 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동부와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치의 상기 제어부에 제1항 또는 제2항에 기재된 도포 방법을 실시하게 하는 프로그램이 기억된 기억 매체.
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