KR20140003542A - 액체 재료의 도포 방법, 도포 장치 및 그 프로그램이 기억된 기억 매체 - Google Patents

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

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KR20140003542A
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가즈마사 이쿠시마
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무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 토출량의 변화를 양호한 정밀도로 보정하고, 도포 형상 내지 필릿(fillet) 형상을 안정시킬 수 있는 도포 방법, 도포 장치 및 프로그램을 제공한다. 모세관 현상을 이용하여 토출 장치로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 액체 재료의 도포 방법으로서, 연속된 복수의 도포 영역으로 이루어지는 도포 패턴 작성 단계; 하나의 토출 펄스에 복수의 휴지(休止) 펄스를 소정 비율로 조합한 사이클을 복수 작성하고, 각각의 도포 영역에 할당하는 단계; 각각의 도포 영역에 대하여 할당된 사이클로 도포를 실시하는 단계; 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계; 보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여, 1 이상의 사이클에 대하여, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 비율을 조정하는 단계;를 포함하고, 휴지 펄스의 길이를 토출 펄스의 길이와 비교하여 충분히 짧게 설정한 액체 재료의 도포 방법 및 장치 및 프로그램에 대한 것이다 .

Description

액체 재료의 도포 방법, 도포 장치 및 프로그램{APPLICATION METHOD OF LIQUID MATERIAL, APPLICATION DEVICE AND PROGRAM}
기판과 그 위에 탑재된 공작물(work-object)과의 간극(間隙)에 모세관 현상을 이용하여 토출 장치로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 액체 재료의 도포 방법, 도포 장치 및 프로그램에 관한 것이며, 특히, 반도체 패키징의 언더필(underfill) 단계에서, 토출 장치의 이동 속도를 변경하지 않고, 토출량의 변화를 보정하고, 또한 도포 형상을 안정시킬 수 있는 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
그리고, 본 명세서에서 「토출량」이란 하나의 토출로 노즐로부터 배출되는 액체 재료의 양을 의미하고, 「도포량」이란 복수의 토출이 행해지는 일정한 범위(예를 들면, 도포 패턴이나 도포 영역)에서 필요로 하는 액체 재료의 양을 의미한다.
반도체칩의 실장(實裝) 기술 중 하나로서 플립 칩(flip chip) 방식이라는 기술이 있다. 플립 칩 방식에서는 반도체칩(30)의 표면에 돌기형 전극(범프)(31)을 형성하고, 이것을 기판(29) 상의 전극 패드(32)에 대하여 직접 접속한다.
플립 칩 패키지에서는, 반도체칩(30)과 기판(29)과의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생하는 응력이, 접속부(33)에 집중되어 접속부(33)가 파괴되는 것을 방지하기 위하여, 반도체칩(30)과 기판(29)과의 간극에 수지를 충전하여 접속부(33)를 보강한다. 이 단계를 언더필(underfill)이라고 한다(도 7 참조).
언더필 단계는, 반도체칩(30)의 외주를 따라 액상(液狀) 수지(34)를 도포하고, 모세관 현상을 이용하여 수지(34)를 반도체칩(30)과 기판(29)과의 간극에 충전한 후, 오븐 등으로 가열하여 수지(34)를 경화시킴으로써 행한다.
언더필 단계에서는, 시간 경과에 따른 수지 재료의 점도 변화를 고려할 필요가 있다. 점도가 높아지면, 재료 토출구로부터의 토출량이 감소하고, 또한, 모세관 현상이 불충분하게 되어, 적정량의 재료가 간극에 충전되지 않게 되는 문제가 있기 때문이다. 점도 변화가 격한 것에서는, 예를 들면, 6시간 경과 후, 토출량으로서 10% 이상 줄어드는 경우도 있다. 그래서, 점도의 경시적 변화에 따른 토출량의 변화를 보정할 필요가 있었다.
그런데, 언더필 단계에 사용하는 수지 재료의 충전에는, 일반적으로 디스펜서가 사용되고 있다. 그 디스펜서의 일종으로, 노즐로부터 액체 재료의 작은 물방울을 분사하여 토출하는 제트식 디스펜서가 있다.
제트식 디스펜서를 사용하여 언더필 단계를 실시하는 방법은, 예를 들면, 일본공개특허 제2004-344883호(특허 문헌 1)에 개시되어 있다. 즉, 특허 문헌 1에는, 제트식 디스펜서를 사용하여 기판 상에 점성 재료를 토출하는 방법으로서, 토출해야 할 점성 재료의 총 체적 및 총 체적의 점성 재료가 토출되는 길이를 준비하는 것, 중량계 상에 복수의 점성 재료 액적을 도포하도록 동작시키는 것, 중량계 상에 도포된 복수의 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 1에는, 복수의 액체 재료 액적의 각각의 체적을 구하는 것, 총 체적에 대략 같게 되는 데 필요로 하는 액적의 전체 수를 구하는 것, 길이에 걸쳐 점성 재료 액적을 대략 균일하게 분배하는 데 필요로 하는 각 액적 사이 거리를 구하는 것, 및 최대 상대 속도로 길이에 걸쳐 총 체적의 점성 재료를 토출하기 위해 점성 재료 액적이 디스펜서로부터 토출되는 레이트값을 구하는 것을 더 포함하는 방법인 것으로 하고 있다.
그리고, 언더필을 행하면, 반도체칩(30)의 측면과 기판(29)이 형성하는 코너부에 액상 수지(34)에 의해 채워지는 필릿(fillet) 부분(35)이 생긴다(도 8 참조). 필릿(35)이 균일하게 형성되어 있지 않으면, 필릿(35)이 작은 개소(箇所)로부터 공기가 진입하여 기포가 말려드는 원인이 되거나 도포 대상 칩(30) 주변의 도포 금지 영역까지 수지(34)가 비어져나오거나, 가열 경화 시의 반도체칩(34)의 파손의 원인이 되거나 하는 문제가 있다. 그러므로, 필릿(35)은 일정한 폭(36)과 높이(37)로 균일하게 형성될 필요가 있다.
필릿(35)이 균일하게 형성되지 않는 원인으로서, 범프(31) 배치의 소밀(疏密)에 의한 침투 정도의 차이를 들 수 있다. 일반적으로, 범프(31)의 배치가 조밀한 개소는 액상 수지(34)의 침투가 빠르고, 범프(31)의 배치가 성긴 개소는 액상 수지(34)의 침투가 늦다. 그러므로, 일정량의 도포를 행하면, 전술한 바와 같은 침투 정도의 상위에 따라, 불균일한 폭(36)이나 높이(37)의 필릿(35)이 형성되어, 필릿(35)의 형상의 혼란이 발생하게 된다.
필릿(35)이 균일하게 형성되지 않는 다른 하나의 원인으로서, 도포 동작 중인 속도 변화를 들 수 있다. L자나 U자 등 이동 방향이 변경되는 궤적으로 도포를 행하는 경우, 코너부(방향 전환부)에서는 방향 전환을 위해 감속하지 않으면 안된다. 또한, 동작 초기나 동작 마지막에도 마찬가지로 감속할 필요가 있다. 이것은, 기계로서 피할 수 없는 것이다. 그러므로, 일정량의 도포를 행하고 있으면, 코너부나 시종점부(始終点部)에서의 도포량이 증가하여, 필릿(35)의 형상의 혼란이 발생하게 된다.
그 외에, 언더필 단계에서 액체 재료를 도포하는 기술로서, 예를 들면, 다음에 예를 드는 기술이 있다.
특허 문헌 2에는, 원하는 도포 패턴을 작성하고, 노즐과 공작물을 상대 이동하면서 액체 재료를 노즐로부터 토출하고, 공작물에 대하여 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 방법에 있어서, 토출 펄스 또는 휴지(休止) 펄스를 송신하는 횟수를 총 펄스수로서 규정하고, 그 중 도포량을 달성하기 위해 필요한 토출 펄스수를 규정하고, 나머지를 휴지 펄스수로서 규정하는 단계, 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 노즐로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 단계, 및 산출한 보정량에 기초하여 토출 펄스수와 휴지 펄스수를 조정하는 단계를 포함하는 도포 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는, 기판과 그 위에 탑재된 공작물과의 간극(間隙)에 모세관 현상을 이용하여 토출 장치로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 방법으로서, 연속된 복수의 도포 영역으로 이루어지는 도포 패턴을 작성하는 단계; 각 도포 영역에, 토출 펄스수와 휴지 펄스수를 소정 비율로 조합한 토출 사이클을 복수 할당하는 단계; 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 토출 장치로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 단계를 포함하고, 또한 산출한 보정량에 기초하여, 도포 패턴에 포함되는 토출 펄스와 휴지 펄스의 수를 조정하는 단계, 및/또는, 적어도 하나의 도포 영역과 상기 도포 영역과 연속하는 다른 1 또는 2의 도포 영역의 길이를 각 도포 영역에서의 단위 시간당의 토출량을 변경하지 않고 조정하는 단계로 이루어지는 단계를 포함하는 액체 재료의 충전 방법이 개시되어 있다.
일본공개특허 제2004-344883호 공보 일본공개특허 제2009-190012호 공보 국제 공개 제2010/147052호 팜플렛
특허 문헌 1에서는, 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 생기는 문제점이 있다. 또한, 균일화를 도모하기 위해서는, 1개 1개의 액적의 크기를 정렬할 필요가 있고, 이 때문에 특별한 수단이 필요하다는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 1에서는 노즐과 공작물의 상대 속도를 가변으로 하는 것을 전제로 길이에 걸쳐 균일하게 토출하기 위한 최대 상대 속도를 구하고 있다. 그러나, 상대 속도가 변경되면, 처리 시간이 변하여, 시간당의 처리수가 일정 하지 않은 문제가 발생한다. 또한, 최대 상대 속도를 구하여, 1개의 도포 패턴 중 액적을 균일하게 분배하는 방법에서는, 범프의 배치나 칩의 코너부에 대응시킨 도포를 행하는 것이 곤란하여, 필릿 형상이 흐트러질 우려가 있었다.
특허 문헌 2는, 토출 펄스와 휴지 펄스의 조합에 의해 도포량을 제어하는 것이지만, 보정을 실행하여 토출 펄스수와 휴지 펄스수의 비율을 변경한 경우에, 도포 패턴의 종점에서 원하는 펄스 종별과 보정 후에 할당된 펄스 종별이 잘 맞지 않는다는 문제가 발생하는 경우가 있었다. 예를 들면, 도포 패턴의 종점에서 토출 펄스가 설정될 경우에, 보정에 의해 휴지 펄스가 설정되면 토출량에 약간의 어긋남이 생기게 된다.
특허 문헌 3에서는, 펄스수를 조정하는 것에 의한 특허 문헌 2와 마찬가지의 과제에 더하여, 도포 영역의 길이를 조정하는 것에 따른 문제가 있었다. 즉, 도포 영역의 길이를 바꾸면 도포 형상이 변경되는 것의 조건 변화에 따라, 액체 재료가 남거나 부족하게 되어, 균일하게 필릿이 형성되지 않는 경우가 있었다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하고, 토출량의 변화를 양호한 정밀도로 보정하고, 도포 형상 내지 필릿 형상을 안정시킬 수 있는 도포 방법, 도포 장치 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 문제점을 해결하는 데 있어서, 토출 펄스와 휴지 펄스를 사용한 도포 방법에 있어서, 휴지 펄스의 길이와 토출량의 보정의 정밀도로 상관이 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 이루었다.
즉, 제1 발명은, 기판과 그 위에 탑재된 공작물과의 간극에 모세관 현상을 이용하여 토출 장치로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 액체 재료의 도포 방법으로서, 연속된 복수의 도포 영역으로 이루어지는 도포 패턴 작성 단계; 하나의 토출 펄스에 복수의 휴지 펄스를 소정 비율로 조합한 사이클을 복수 작성하고, 각 도포 영역에 할당하는 사이클 할당 단계; 각 도포 영역에 대하여 할당된 사이클로 도포를 실시하는 도포 단계; 미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 토출 장치로부터의 토출량을 계측하고, 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계; 상기 보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여, 1 이상의 사이클에 대하여, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 비율을 조정하는 토출량 조정 단계;를 포함하고, 휴지 펄스의 길이를 토출 펄스의 길이와 비교하여 충분히 짧게 설정한 것을 특징으로 하는 액체 재료의 도포 방법이다.
제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 휴지 펄스의 길이가 토출 펄스의 길이의 20분의 1 이하인 것을 특징으로 한다.
제3 발명은, 제1 또는 제2의 발명에 있어서, 상기 사이클 할당 단계에서, 각각의 사이클에 같은 길이의 토출 펄스 및 같은 길이의 휴지 펄스를 할당하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명은, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출량 조정 단계에서, 토출 펄스 및 휴지 펄스의 길이를 변경하지 않는 것을 특징으로 한다.
제5 발명은, 제1 내지 제4의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출량 조정 단계에서, 도포 패턴의 전체 길이 및 각 도포 영역의 길이를 변경하지 않는 것을 특징으로 한다.
제6 발명은, 제1 내지 제5의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출량 보정 단계에서, 토출 장치와 공작물과의 상대 이동 속도를 변경하지 않고 토출량의 보정을 행하는 것을 특징으로 한다.
제7 발명은, 제1 내지 제6의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정량 산출 단계 이전의 단계에서, 보정을 행할 것인지의 여부를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 허용 범위를 넘는 경우에 보정을 실행하는 것을 특징으로 한다.
제8 발명은, 제1 내지 제7의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 보정 주기는, 사용자가 보정 주기로 하여 입력한 시간 정보, 공작물의 개수, 또는 기판의 개수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
제9 발명은, 제1 내지 제8의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출량 조정 단계에서, 복수 사이클에 대하여, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 비율을 조정하는 것을 특징으로 한다.
제10 발명은, 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 장치와, 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동 기구와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 도포 장치에 있어서, 제어부에 제1 내지 제9의 발명 중 어느 하나에 기재된 발명에 관한 도포 방법을 실시하게 하는 것을 특징으로 하는 도포 장치이다.
제11 발명은, 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 장치와, 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동 기구와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 도포 장치에 있어서, 제어부에 제1 내지 제9의 발명 중 어느 하나에 기재된 발명에 관한 도포 방법을 실시하게 하는 프로그램이다.
본 발명에 의하면, 토출 장치와 공작물과의 사이의 상대 이동 속도(이하, 단지 「상대 속도」라는 경우가 있음)를 변경하지 않기 때문에, 처리 시간이 변함없이, 생산을 안정적으로 일정하게 행할 수 있다. 부가하여, 액체 재료의 간격으로의 침투와 토출 장치로부터의 공급과의 밸런스가 변하지 않아, 일정한 필릿 형상을 형성할 수 있다.
또한, 1개의 도포 패턴 중 복수의 사이클을 설정할 수 있고, 보정에 있어서 상대 속도나 패턴 길이를 바꾸는 것이 아니라, 사이클에 포함되는 펄스수를 조정하므로, 불균일한 도포 패턴이어도 토출량을 일정하게 유지할 수 있다. 바꾸어 말하자면, 도포 패턴의 작성에 관하여 자유도가 높고, 범프의 배치나 칩의 코너부에 대응한 도포가 가능하다.
또한, 상대 속도를 변경하지 않고, 또한 사이클을 전환하는 위치를 변경하지 않기 때문에, 도포 형상이 변하지 않아, 도포 금지 영역이나 도포 대상이 아닌 부품이 가까이에 있어도 도포를 행할 수 있다.
그리고, 휴지 펄스로부터 우선적으로 조정을 행하므로, 토출 펄스에 주는 영향이 적어, 안정된 토출을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 도포 패턴의 예를 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명에 관한 액체 재료의 토출량 조정 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 3은 실시예에 관한 제트식 토출 장치의 주요부 단면도이다.
도 4는 실시예에 관한 토출 장치에 발신되는 펄스 신호를 설명하는 설명도이다.
도 5는 실시예에 관한 도포 장치의 개략 사시도이다.
도 6은 실시예에 관한 도포 장치에서의 도포 작업 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 언더필 단계를 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 8은 필릿을 설명하기 위한 측면 단면도이다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 일례를 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 도포 패턴의 예이며, 도 2는, 본 실시형태에 관한 토출량의 조정 수순의 플로우차트이다. 그리고, 도 1의 반도체칩(30)과 액체 재료(34)와의 사이에는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해 약간 사이를 두고 도시하고 있다. 실제로 도포를 행하는 경우에는, 전술한 사이는 대부분 비워두지 않고 칩 변의 아주 가까이에 도포한다.
본 실시형태에서 사용하는 토출 장치는, 펄스 신호를 받아 밸브체를 구동하고, 밸브 시트에 밸브체를 충돌시킴으로써 노즐로부터 액체 재료를 비상 토출하는 제트식 토출 장치이다(구체적인 구성은 실시예에서 후술함). 이 토출 장치에서의 하나의 토출은, 하나의 펄스 신호를 받는 것에 의해 행한다.
그리고, 본 발명은, 비상 토출 내지 액적 상태 토출시키는 타입의 토출 장치이면 적용할 수 있고, 제트식에 대한 적용에 한정되지 않는다.
[1] 단위 시간당의 토출량의 설정(STEP 201)
토출 장치로부터 토출되는 액체 재료의 단위 시간당의 토출량을 구한다. 이것은 미리 실험으로 구해도 되고, 그 장소에서 계측해도 된다. 어쨌든, 실제로 사용하는 액체 재료로 토출을 행하여 계측하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 각각의 액체 재료의 특성(점도, 밀도 등)에 의해, 단위 시간당의 토출량이 상이하게 되기 때문이다. 또한, 복수의 토출 장치를 준비하여 번갈아 사용하는 경우, 토출 장치에 의해 이른바 개체차가 존재하므로, 단위 시간당의 토출량은, 각각의 토출 장치에 대하여 구하여 두는 것이 바람직하다. 액체 재료의 종류나 노즐 직경 등을 바꾸었을 때도 마찬가지이다.
또한, 동일 토출 장치에서의 토출량의 불균일(편차)을 구한다. 이 불균일은, 후술하는 STEP 204를 설정할 때 고려하는 것이다.
[2] 필요 도포량의 설정(STEP 202)
기판과 공작물(반도체칩)과의 간극을 충전하고, 또한 필릿을 형성하기 위해 필요한 액체 재료의 양을 구한다. 필요 도포량은, 설계도면 등으로부터 이론값을 구해도 되고, 실제로 도포를 행하여 구해도 된다. 단, 이론값은 어디까지나 이상적(理想的)인 값이므로, 정확을 기하기 위해서는 실제로 도포를 행하여 구하는 것이 바람직하다. 또한, 필요 도포량은, 체적으로서 구해도 되고, 질량으로서 구해도 된다. 이 때, 사용하는 액체 재료의 밀도의 값이 필요하다.
[3] 도포 패턴의 작성(STEP 203)
공작물과 기판을 접속하는 범프의 배치, 공작물 주변의 다른 부품의 상황 등을 고려하여 도포를 행하는 변을 설정한다. 예를 들면, 직사각형의 공작물에 있어서, 한 변을 따라 직선형으로 도포를 행하거나, 또는 인접하는 2변을 따라 L자형으로 도포를 행하는 것을 설정한다. 도포 패턴이 정해지면, 도포 총 길이가 구해진다. 여기서, 「도포 길이」란, 하나의 공작물에 도포를 행할 때의 노즐과 공작물과의 상대 이동량의 총 길이를 의미한다.
그리고, 범프의 배치나 칩 코너부의 경유의 유무 등을 고려하여, 1개의 도포 패턴 중, 단위 시간당의 토출량이 상이한 복수의 도포 영역을 설정하고, 각 도포 영역의 길이를 각각 설정한다. 예를 들면, 도 1에서는, 공작물(30)의 한 변을 따라, 부호 "38"의 방향으로 직선형으로 도포하는 경우에 있어서, X1 ~ X3의 도포 영역을 설정하고, 공작물 변 중앙 부근(X2의 영역)의 도포량을 많게 하고, 그 양측(X1, X3의 영역)의 도포량을 적게 하고 있다. 그리고, 도 1에서는, 설명의 편의 상, 도포량이 많은 영역을 폭의 굵은 선으로, 도포량의 적은 영역을 폭의 가는 선으로 도시하고 있다. 이와 같은 도포량의 다과(多寡)는, 후술하는 STEP 204의 토출 비율을 변경함으로써 설정한다.
[4] 토출 비율의 설정(STEP 204)
상기 [3]에서 설정한 도포 영역마다 상이한 도포량을 실현하기 위해, 토출 펄스와 휴지 펄스를 조합시키는 비율(비율)을 각 도포 영역(X1 ~ X3)에 대하여 설정한다. 구체적으로는, 하나의 도포 영역에서의 전체 펄스 중, 토출 펄스가 차지하는 비율(이하 「토출 비율」이라는 경우가 있음)이 도포 영역마다 상이하도록, 모든 도포 영역에 대하여 토출 비율의 설정을 행한다. 본 실시형태에서는, 토출 비율은, 도포 영역 전체가 토출 펄스만으로 구성될 때를 100%로 하고, 도포 영역 전체가 휴지 펄스만으로 구성될 때를 0%로 하고 있다. 1개의 도포 영역 내에서의 토출 비율은 일정하다.
토출 비율은, 100%에서 0%까지 설정 가능하지만, 하나의 도포 패턴 중 가장 토출량이 많은 영역(예를 들면, 도 1에 나타낸 X2의 영역)에서도 100%로는 하지 않고, STEP 201에서 구한 불균일이나 후의 조정의 폭을 고려하여, 예를 들면, 80%와 같이 상하로 여유를 가지고 설정하면 된다. 그렇게 함으로써, 토출량을 증가시키는 방향으로도 감소시키는 방향으로도 대응이 가능하게 된다.
[5] 펄스 길이(ON 시간/OFF 시간)의 설정(STEP 205)
본 실시형태에서 사용하는 토출 장치는 제트식이므로, 하나의 토출 펄스 신호를 받는 것에 의해, 밸브체가 하나의 왕복 동작을 행하고, 하나의 토출을 행한다. 펄스 신호에는, 밸브체가 밸브 시트로부터 이격되고 있는 시간인 ON 시간과, 밸브체가 밸브 시트에 접하고 있는 시간인 OFF 시간으로 되는 토출 펄스와, ON 시간이 설정되어 있지 않고 OFF 시간 토출 동작을 행하지 않는 휴지 펄스가 있다. 토출 펄스, 휴지 펄스는 각각 일정한 주파수로 발신된다(토출 펄스와 휴지 펄스의 주파수는 상이하다).
이들 토출 펄스와 휴지 펄스의 ON 시간과 OFF 시간을 도포 영역마다 각각 설정한다. 단, 토출 펄스의 ON 시간과 OFF 시간에는 적정 범위가 있고, 이 범위를 벗어나면 문제점(액체 재료가 노즐 선단에 과잉으로 부착되거나, 도포한 결과인 액적(液滴)이 복수 개로 나누어져 비산되거나, 또는 액체 재료가 분사하지 않는 등)이 발생한다. 적정 범위는 액체 재료의 특성이나 토출량 등에 따라 상이하지만, 예를 들면, ON 시간은 2 ~ 10[msec], OFF 시간은 2 ~ 10[msec]의 범위로 설정하면 된다. 그리고, 가장 잘 사용되는 것은, ON 시간이 3[msec], OFF 시간이 3[msec]이다. ON 시간과 OFF 시간은 원칙적으로 같은 값으로 한다. 한편, 휴지 펄스에는 상기와 같은 시간의 범위가 없는 것은 물론이다.
도포 패턴은, 복수의 사이클의 조합으로 구성된다. 여기서, 「사이클」이란, 하나의 토출 펄스와 휴지 펄스와의 조합을 말한다. 전술한 바와 같이, 각 도포 영역에서 상이한 도포량으로 하기 위하여, 각 도포 영역에서 실행되는 사이클은 상이하다. 즉, 각 도포 영역에서 토출 펄스와 휴지 펄스를 조합시키는 비율을 상이하게 한다. 한편, 각 도포 영역에서 각각의 펄스 길이 (펄스 주기. 펄스의 ON 시간과 OFF 시간을 다 더한 시간)는 다르게 하지 않는다. 바꾸어 말하면, 1개의 도포 패턴 중 펄스 길이는 변함이 없다. 이 펄스 길이는, 액체 재료의 종류가 변경되거나, 도포 대상 공작물의 종류가 변경되거나 하지 않는 한, 동일 토출 장치에 있어서는 한 번 설정하면 변경하는 것은 필요하지 않다.
본 발명에서는, 휴지 펄스 길이는 토출 펄스 길이보다 짧게 설정하고 있고, 바람직하게는 20분의 1 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 100분의 1 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 1000분의 1 이하로 한다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 우선적으로 증감을 행하는 휴지 펄스 길이를 짧게 함으로써 보다 섬세한 조정을 행할 수 있도록 하기 위해서이다. 휴지 펄스 길이를 토출 펄스 길이의 100분의 1로 하면 토출 비율을 1%의 오더까지 제어할 수 있고, 1000분의 1로 하면 토출 비율을 0.1%의 오더까지 제어할 수 있다.
[6] 이동 속도의 설정(STEP 206)
토출 장치와 공작물과의 상대 이동 속도 V의 설정에는 2가지의 결정 방법이 있다. 그 중 한가지는, 목표로 하는 생산량 등으로부터, 목표로 하는 이동 속도 V를 결정하여 설정하는 방법이다. 도포 작업이나 제품의 양산 등을 개시하면 그 동안은 기본적으로 속도를 변경시키지 않으므로, 자유롭게 이동 속도 V를 결정해도 된다. 물론, 자유라고 해도 기계가 낼 수 있는 한계의 이동 속도라는 것이 존재하므로, 그 범위 내에서 결정하게 된다.
또 한가지는, 상기 각각의 설정값으로부터 이동 속도 V를 산출하는 방법이다. 도 1을 예로 들면, 단위 시간당의 토출량을 A[g/sec], 필요 도포량을 G0[g] , 도포 영역의 길이를 X[㎜]라고 하면, 이동 속도 V[㎜/sec]는 다음과 같이 된다.
[수식 1]
Figure pct00001
만일, 상기 식 1의 우측 변의 각각의 설정값에 변경이 있는 경우에는, 이동 속도 V는 이 때마다 고쳐서 산출한다.
[7] 펄스수 산출(STEP 207)
전술한 STEP 204에서 설정한 각 도포 영역에서의 토출 비율에 기초하여, 각 도포 영역에서의 토출 펄스와 휴지 펄스의 수를 설정한다. 본 실시형태에서는, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수를 산출하여 기본이 되는 사이클로 한다.
먼저, 하나의 토출 펄스의 길이(ON 시간과 OFF 시간을 다 더한 시간)를 D, 하나의 휴지 펄스의 길이(ON 시간과 OFF 시간을 다 더한 시간)를 S라고 하고, 각 도포 영역의 토출 펄스의 수를 ni, 각 도포 영역의 휴지 펄스의 수를 mi라고 한다. 전술한 바와 같이, 토출 비율이란, 하나의 도포 영역에서의 전 펄스수 중, 토출 펄스가 차지하는 비율이므로, 토출 비율 Ci는, 다음의 식과 같이 된다.
[수식 2]
Figure pct00002
여기서, 첨자 i는 도포 영역의 번호를 나타내고, 예를 들면, 도 1에서는, i는 1, 2, 3 중 어느 하나로 된다.
상기 식으로부터 각 도포 영역의 휴지 펄스의 수 mi는, 다음의 식과 같이 된다.
[수식 3]
Figure pct00003
이로부터, 토출 펄스의 수를 1(즉 ni=1)이라고 했을 때의 각 도포 영역의 휴지 펄스의 수 mi는 다음과 같은 식으로 된다.
[수식 4]
Figure pct00004
구체적인 예를 들면, 토출 펄스의 ON 시간을 3[msec], OFF 시간을 3[msec], 또한 휴지 펄스의 ON 시간을 0.005[msec], OFF 시간을 0.005[msec]이라고 하고, 토출 비율을 80%로 한 경우, 식 4로부터, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수 m은 150개가 된다. 같은 토출 펄스 길이와 휴지 펄스 길이에 의해, 토출 비율을 40%로 한 경우에는, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수 m은 900개가 된다. 이 구체예의 경우에는, 산출 결과가 명료히 나누어지는 수치(자연수)였지만, 명료히 나누어지지 않는 경우에는, 예를 들면, 사사오입하여 자연수로 한다.
각 도포 영역에 대하여 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스를 산출하고, 그것과 하나의 토출 펄스와의 조합을 기본 사이클로 한다. 실제의 도포 작업에서는, 이 기본 사이클을 도포 영역 내에서 상대 이동을 하면서, 시간이나 거리가 설정값에 도달할 때까지 반복한다. 도 1을 예로 들면, 도포 영역(X1)의 좌측단으로부터 토출 장치가 이동을 개시하고, 도포 영역(X1)과 도포 영역(X2)과의 접속점까지는, 제1 기본 사이클을 반복하여 토출을 행한다. 도포 영역(X1)과 도포 영역(X2)과의 접속점에 도달하였으면, 토출 장치는 정지되지 않고 제2 기본 사이클로 전환한다. 그리고, 도포 영역(X2)과 도포 영역(X3)과의 접속점까지는, 제2 기본 사이클을 반복하여 토출을 행한다. 동일하게 하여, 도포 영역 2와 도포 영역 3과의 접속점에 도달하였으면, 제3 기본 사이클로 전환하고, 토출을 계속한다. 그리고, 도포 영역(X3)의 우측단에 토출 장치가 도달했을 때 정지하고, 도포 작업은 종료로 된다. 도포 패턴 내의 도포 영역의 수가 증감하거나, 도포 패턴에 코너부 등이 포함되어 있거나 하는 경우에도 동일한 수순으로 실시할 수 있다.
[8] 보정 주기의 설정(STEP 208)
토출량을 보정하는 주기인 보정 주기를 설정한다. 보정 주기로서는, 예를 들면, 사용자가 입력한 시간 정보, 칩 내지는 기판의 개수 등을 설정한다. 소정 시간을 설정하는 경우에는, 액체 재료의 토출량의 변화가 작업 개시로부터 허용 범위를 넘는다고 예상되는 시간을 설정한다. 개수를 설정하는 경우에는, 1개의 칩을 처리하는 시간 내지는 1개의 기판을 처리하는 시간[반입(搬入)→도포→반출(搬出)의 시간]과 상기 소정 시간으로부터 처리 개수를 구하여, 설정한다.
보정 주기의 설정 시에는, 도포에 사용하는 액체 재료에 대하여, 도포 패턴과 필요 도포량 등과의 관계를 미리 시험에 의해 산출하고, 이들 값을 보정 주기에 반영하는 것이 바람직하다. 이들의 파라미터를 설정함으로써, 온도의 변화에 따라 발생하는 액체 재료의 점도 변화나 토출부의 막힘 및 수두차(水頭差)에 의한 영향이 있는 경우라도, 토출량의 변화에 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 액체 재료의 사용 시간의 한계값으로서, 메이커가 규정하는 포트 라이프(pot life)에 기초하여 산출한 값을 미리 기억해 두고, 보정 주기에 내장해도 된다.
보정 주기 설정 시에는, 시간 경과나 온도의 변화에 따라 발생하는 액체 재료의 점도 변화를 고려할 필요가 있지만, 이하에서는 시간의 경과에 따른 점도 변화만이 발생하는 것을 전제로 설명을 행하는 것으로 한다.
그리고, 토출부의 온도 조정에 의해 액체 재료의 점도를 제어하는 공지의 기술을 본 발명에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
[9] 보정의 실행
설정된 보정 주기로, 액체 재료의 점도 변화에 의한 토출량의 변화에 대응하기 위한 보정량을 산출한다.
보정량의 산출 방법으로서는, (A) 일정 시간 토출했을 때의 중량을 측정하고, 필요 중량과의 차이에 기초하여 보정량을 산출하는 방법, (B) 필요 중량으로 되기까지 요하는 토출 시간을 측정하고, 직전의 토출 시간과의 차이에 기초하여 보정량을 산출하는 방법이 있다. 본 발명에서는, 어느 방법을 적용해도 되지만, 이하에서는 (A)의 방법에 기초하여, 구체적인 보정량의 산출 수순을 설명한다.
(i) 토출량 계측(STEP 209)
노즐(즉, 토출 장치)을 칭량기(秤量器)의 위쪽으로 이동시키고, 고정 위치에서 액체 재료를 토출한다. 칭량기로의 토출은, 일정 시간 동안, 연속하여 행한다. 이 일정 시간은, 예를 들면, 전술한 설정한 도포 패턴을 토출하는 데 요하는 시간이나, 전술한 STEP 201에서 행하는 실험이나 계측에 요하는 시간 등으로 하면 된다.
이어서, 칭량기에 토출된 액체 재료의 중량(G1)을 판독한다. 이 계측 중량 G1과 필요 중량 G0으로부터 변화율 R을 산출한다. 변화율 R은 다음의 식과 같이 된다.
[수식 5]
Figure pct00005
변화율 R이 마이너스인 경우, 일정 토출 시간에서의 토출량이 필요 중량 보다 적은 것으로 되므로, 하기 STEP 210에서 토출량이 증가하도록 보정량의 산출을 행한다. 반대로 변화율 R이 플러스의 경우, 일정 토출 시간에서의 토출량이 필요 중량보다 많은 것으로 되므로, 하기 STEP 210에서 토출량이 줄어들도록 보정량의 산출을 행한다.
그리고, 중량의 계측은, 복수 회 계측하여 평균값을 구하도록 해도 된다. 그렇게 함으로써 보다 양호한 정밀도로 계측값을 구할 수 있다.
(ii) 보정량(새로운 펄스수) 산출(STEP 210)
보정량을 산출하는 데는, 상기 STEP 209의 변화율로부터 새로운 토출 비율을 계산하고, STEP 207의 계산식에 기초하여 새로운 펄스수를 산출한다.
먼저, 새로운 토출 비율로부터 구한다. 전술한 바와 같이 변화율 R이 마이너스의 경우, 토출량이 증가하도록 보정량의 산출을 행하지 않으면 안된다. 즉, 각 영역의 새로운 토출 비율을 Ci'로 하면, 다음과 같이 된다.
[수식 6]
Figure pct00006
여기서, 첨자 i는 도포 영역의 번호를 나타내고, 예를 들면, 도 1에서는, i는 1, 2, 3 중 어느 하나로 된다(다음 식도 같음). 한편, 변화율 R이 플러스의 경우에는, 토출량이 줄어들도록 보정량의 산출을 행하지 않으면 안되므로, 각 영역의 새로운 토출 비율은, 다음과 같이 된다.
[수식 7]
Figure pct00007
이어서, 상기 식 6 또는 식 7에서 구한 각 영역의 새로운 토출 비율과 전술한 STEP 207에서 나타낸 식 4에 기초하여 새로운 펄스수를 각 도포 영역에 있어서 산출한다.
구체적으로 예를 들어 설명한다. 여기서는 전술한 STEP 207과 같은 수치로 고려하는 것으로 한다. 초기 설정 토출 비율이 80%의 영역의 새로운 토출 비율 Ci'는, 어느 보정 주기 경과 후에 토출량을 계측한 결과, 필요 토출량보다 10% 적은 것으로 하면(변화율 R이 마이너스 10%로 하면), 식 6으로부터 88%로 된다. 따라서, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수는, 식 4로부터 82개로 된다. 또한, 초기 설정 토출 비율이 40%의 영역의 새로운 토출 비율 Ci'는, 식 6으로부터 44%로 된다. 따라서, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수는, 식 4로부터 764개로 된다. 이와 같이 하여 구한 새로운 펄스수를 조합시켜 새로운 사이클로 하여, 도포 패턴으로 설정한다.
이와 같이 하여, 각 도포 영역에 있어서, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수를 증감함으로써 보다 섬세한 조정이 가능하게 된다.
(iii) 보정의 실행(STEP 211)
전술한 STEP 209에서 토출량의 보정이 필요한 것으로 판정된 경우에는, 상기 STEP 210에서 새로운 토출 비율 Ci'로부터 새로운 펄스수를 산출하고, 도포 패턴의 전체 도포 영역에 대하여 재설정함으로써 보정을 행한다.
여기서, 토출량 보정의 필요와 불필요의 판정은, 중량차나 변화율이 제로가 아닌 경우에는 항상 보정을 행하도록 하는 것이 아니라, 계측한 토출량(계측값)의 차분이나 변화율 R이 허용 범위(예를 들면 ±5%)를 넘는 경우에만 보정을 행하도록 하는 것이 바람직하다. 허용 범위를 설치한 보정의 바람직한 태양(態樣; aspect)은, 예를 들면, 본 출원인에 관한 일본특허 제3877038호에 상세히 기재되어 있다. 즉, 보정을 행할 것인지의 여부를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 차분값 내지는 변화율이 상기 허용하는 범위를 넘는 경우에만 보정한다.
상기 STEP 209 내지 STEP 211의 단계는, 상기 STEP 208에서 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.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 상대 속도를 변경하지 않기 때문에, 처리 시간이 변경되지 않고, 생산을 안정적으로 일정하게 행할 수 있다. 부가하여, 액체 재료의 간격으로의 침투와 토출 장치로부터의 공급과의 밸런스가 변함없이, 일정한 필릿 형상을 형성할 수 있다.
또한, 1개의 도포 패턴 중 복수의 사이클을 설정할 수 있어, 보정에 있어서 상대 속도나 패턴 길이를 바꾸는 것이 아니라, 사이클에 포함되는 펄스수를 조정하므로, 도포량이 불균일한 도포 패턴이어도 토출량을 일정하게 유지할 수 있다. 바꾸어 말하자면, 도포 패턴의 작성에 관한 것이며 자유도가 높고, 범프의 배치나 칩의 코너부에 대응한 도포가 가능하다.
또한, 상대 속도를 변경하지 않고, 또한 사이클을 전환하는 위치(즉, 각 도포 영역의 길이)를 변경하지 않기 때문에, 도포 형상이 변하지 않고, 도포 금지 영역이나 도포 대상이 아닌 부품이 가까이에 있어도 도포를 행할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는, 보정에 의해 휴지 펄스의 수는 크게 변동되지만, 토출 펄스의 수의 변동은 작으므로, 안정된 토출을 행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[토출 장치]
본 실시예의 토출 장치(1)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상하 이동 가능하게 내설된 밸브체인 피스톤(2)과, 제어부(11)를 통해 압력 조정된 압축 공기에 의해 가압되고 있는 저류 용기(3)와, 저류 용기(3)와 연통되는 노즐(4)을 구비하는 제트식 토출 장치이다. 또한, 피스톤(2)을 위쪽으로 이동시키기 위한 작동 기체를 제어부(11)를 통해서 급배기하는 전환 밸브(6)와, 피스톤(2)을 아래쪽으로 가압하는 스프링(7)을 구비한다. 그리고, 스프링(7)의 상부에는, 피스톤(2)의 이동량을 조정하기 위한 스트로크 조정 부재(8)를 구비한다. 노즐(4) 근방에는 노즐(4)과 그 내부에 있는 액체 재료(34)를 가열하게 하기 위한 히터(9)를 구비한다. 또한, 노즐(4) 근방에는 히터(9)와 대향하여 온도 센서(10)가 형성되어 있고, 노즐(4)과 그 내부에 있는 액체 재료(34)를 소정의 온도로 유지하기 위한 제어를 행할 때 사용된다.
저류 용기(3)에 충전된 액체 재료(34)는, 제어부(11)로부터 발신되는 펄스 신호에 따라 전환 밸브(6)를 작동시켜, 피스톤(2)을 상하동시킴으로써, 노즐(4)로부터 액적 상태로 토출된다. 노즐(4)로부터 토출된 액체 재료(34)는, 토출 장치(1)가 기판(29)과 상대 이동됨으로써, 노즐(4)의 아래쪽에 위치결정된 기판(29)에 점형으로 도포된다.
더욱 상세하게는, 토출 장치(1)는 다음과 같이 동작한다. 토출 장치(1)에 주어지는 펄스 신호는, 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이 되어 있다. 부호 "14"와 같이, 펄스 신호가 ON이 되었을 때, 전환 밸브(6)의 작동에 의해 기체를 급기(給氣)하고, 피스톤(2)을 상승시켜 노즐 입구(5)를 개방한다. 이어서, 펄스 신호가 OFF가 되었을 때, 전환 밸브(6)의 작동에 의해 기체를 배기하고, 피스톤(2)을 스프링(7)의 반발력에 의해 하강시켜 노즐 입구(5)를 폐쇄한다. 즉, 하나의 토출 펄스(14)는, 피스톤(2)을 상승[노즐 입구(5)의 개방]시키는 ON과 피스톤(2)을 하강[노즐 입구(5)의 폐쇄]시키는 OFF를 1단위로 하고, 이 1단위의 동작으로 1방울의 액체 재료(34)를 토출한다. 도 4 중, D가 토출 펄스(14)의 길이이다. 다른 한편, 부호 "15"와 같이, 펄스 신호의 OFF 상태가 계속될 때는, 피스톤(2)을 작동시키지 않고, 하나의 휴지 펄스(15)에 대하여 노즐 입구(5)가 1단위(즉, S의 시간 단위)의 동안 폐쇄된다. 도 4 중, S가 휴지 펄스(15)의 길이이다.
공작물(30)의 변을 따라 도포를 행할 때는, 제어부(11)는, 도포 개시와 동시에 노즐(4)을 이동시키면서 토출 장치(1)에 미리 설정한 펄스 신호(부호 "14", "15")를 발신하고, 연속하여 액체 재료(34)의 토출을 행한다. 공작물(30)의 한 변을 따라 토출된 액체 재료(34)는, 공작물(30)과 기판(29)과의 간극에 모세관 현상에 의해 충전되어 간다.
[도포 장치]
본 실시예의 도포 장치(16)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(1)와, XYZ 구동 기구(17)와, 반송 기구(18)와, 도포 스테이지(19)와, 조정용 기판(20) 및 이것을 탑재하는 조정용 스테이지(21)와, 칭량기(22)와, 검출 장치[터치 센서(23), 레이저 변위계(24) 및 카메라(25)]와, 제어부(11)를 구비한다.
토출 장치(1)는, 전술한 제트식 토출 장치이며, 제어부(11)로부터의 펄스 신호(부호 "14", "15")를 받아 액체 재료(34)를 토출한다.
XYZ 구동 기구(17)에는, 토출 장치(1)와 후술하는 검출 장치의 일부인 레이저 변위계(24) 및 카메라(25)가 설치되고, 토출 장치(1) 및 레이저 변위계(24) 및 카메라(25)를 부호 "26"으로 나타낸 XYZ 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 제어부(11)에 설정한 도포 패턴에 기초하여, 기판의 위쪽으로 토출 장치(1)를 이동시키거나, 칭량기(22)나 구별 위치에 고정되어 있는 후술하는 검출 장치의 일부인 터치 센서(23)라는 기기나, 후술하는 조정용 기판(20)을 탑재한 조정용 스테이지(21)까지 토출 장치(1) 및 레이저 변위계(24) 및 카메라(25)를 이동시킬 수 있다.
반송 기구(18)는, 도포 작업을 행하기 전의 공작물(30)을 탑재한 기판(29)을 장치 밖의 부호 "27"로 나타낸 방향으로부터 반입하고, 도포 작업을 행하는 토출 장치(1) 근처까지 반송을 행한다. 그리고, 도포 작업을 끝낸 기판(29)을 장치 밖의 부호 "28"로 나타내는 방향으로 반출한다.
도포 스테이지(19)는, 반송 기구(18)의 대략 중앙의 반송 기구(18)의 사이에 설치된다. 도포 작업을 행할 때는, 상승하여 기판(29)을 고정시키는 역할을 완수한다. 기판(29)의 반송 시에는, 하강하여 반송의 방해가 되지 않도록 한다.
조정용 스테이지(21)는, 반송 기구(18)의 근방에 설치된다. 미탑재 기판, 즉 부품 등이 실장되어 있지 않은 기판이나 더미의 공작물을 실장한 기판[이들을 총칭하여 조정용 기판(20)이라고 함]을 그 위에 탑재하여, 액체 재료(34)의 토출량의 조정 작업에 따른 작업을 행하기 위한 것이다.
칭량기(22)는, 토출 장치(1)로부터 토출되는 액체 재료(34)의 중량을 측정하기 위한 것이며, 반송 기구(18)의 근방에 설치된다. 칭량기(22)에 의한 계측 결과는 제어부(11)로 전해진다.
검출 장치는, 노즐(4)의 높이 위치를 검출하는 센서인 터치 센서(23), 기판(29)의 높이 위치를 검출하는 센서인 레이저 변위계(24), 공작물(30)의 위치를 검출하는 카메라(25)를 구비한다. 레이저 변위계(24) 및 카메라(25)는, 토출 장치(1)와 함께 XYZ 구동 기구(17)에 설치되고, XYZ 방향(부호 "26")으로 이동 가능하다. 터치 센서(23)는, 조정용 스테이지(21)에 고정 설치된다.
제어부(11)는, 도포 장치(16) 전체의 동작을 제어하는 전체 제어부와, 토출 장치(1)의 동작을 제어하는 토출 제어부로 이루어진다.
[도포 작업]
전술한 도포 장치(16)를 사용한 일련의 도포 작업의 흐름에 대하여 다음에, 설명한다. 도 6에 그 플로우차트를 나타낸다.
전술한 펄스에 관한 파라미터(ON/OFF 시간이나 조합시키는 비율)에 더하여, 토출 장치(1)의 토출량 변경 인자(노즐 직경, 스트로크량, 인가 압력 등)를 조정하여, 안정적으로 토출을 행할 수 있는 조건을 찾아, 설정한다(STEP 601). 이 작업은, 액체 재료(34)를 실제로 도포한 결과인 중량이나 직경 등을 측정하면서 행하면 된다. 또한 이 때, 액체 재료(34)가 노즐(4) 선단에 과잉으로 부착되어 있지 않거나, 도포한 결과인 액적이 복수 개로 나누어져 비산되고 있지 않는가 등도 병행하여 확인하는 것이 바람직하다.
이어서, 전술한 실시형태에서 설명한 토출량 보정 단계(STEP 209 ~ 211 참조)를 실시한다(STEP 602). 토출량 보정 단계는, 보정 주기에 도달했을 때뿐아니라, 준비 단계에서 행하는 것에서도 효과를 발휘할 수 있다. 보정 단계 종료 후, 본 도포를 개시하기 전에, 미탑재 기판이나 더미의 기판을 사용하여 시험 도포를 행하고, 최종 확인을 한다(STEP 603). 이 시험 도포는, 실제의 부품 등이 실장된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 최종 확인을 하여, 불량이 있으면 STEP 601의 조건을 다시 보아, 불량이 없으면 본 도포 작업을 개시한다(STEP 604).
본 도포 작업이 개시되면, 먼저, 기판(29)이 반입되어 토출 장치(1) 근처까지 반송된 후, 도포 스테이지(19)에 고정된다(STEP 605). 그리고, 도포 스테이지(19) 상의 기판(29)에 대하여 카메라(25)에 의한 화상 인식을 행하고, 얼라인먼트를 실행하여 위치맞춤을 행한다(STEP 606). 그리고, 얼라인먼트에 사용하는 기준이 되는 화상은 미리 제어부(11)에 기억시켜 둔다. 위치맞춤을 끝낸 후, 도포가 행해진다(STEP 607). 도포를 끝낸 기판(29)은, 도포 장치(16) 밖으로 반출된다(STEP 608).
도포를 끝낸 기판(29)을 도포 장치(16) 밖으로 반출한 시점에서, 미리 설정한 보정 주기(공작물의 수나 기판의 개수)에 도달했는지의 여부를 판단한다(STEP 609). 보정 주기에 달하고 있는 경우에는, 다음 단계인 보정 단계로 진행되어, 보정 주기에 달하고 있지 않은 경우에는, STEP 611로 진행한다.
보정 단계에서는, 토출 장치(1)를 칭량기(22) 위로 이동하고, 토출을 행하고, 중량을 계측한다. 계측의 결과, 허용 범위를 넘는 경우에는, 전술한 실시형태에서 설명한 토출량 보정 단계(STEP 209 ~ 211)를 실시한다(STEP 610). 반대로, 허용 범위를 초과하고 있지 않는 경우에는, STEP 611로 진행된다.
보정 단계를 끝낸 후, 또는 기판(29)을 반출하여 바로, 계속하여 도포해야 할 도포되지 않은 기판(29)이 있는지 여부를 판단한다(STEP 611). 도포되지 않은 기판(29)이 있는 경우에는, STEP 605로 복귀하고, 다시 기판(29)을 반입하여 도포 작업을 행한다. 도포되지 않은 기판(29)이 없는 경우에는, 본 도포 작업은 종료로 된다.
이상이, 준비 단계로부터 본 도포 작업까지의 기본적인 일련의 흐름이다. 그리고, 여기서 나타낸 것은 일례로서 상기 수순에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지 변경할 수 있다.
[펄스수 산출에 관한 계산식]
전술한 실시형태에서는, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 수를 산출한 후에, 이들의 조합을 기본 사이클로 하여 도포 영역마다 설정하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 도포 영역의 길이에 걸쳐 원하는 토출 비율을 실현하도록, 토출 펄스수 및 휴지 펄스수를 산출하고, 도포한다. 구체적으로는 다음과 같이한다.
먼저, 하나의 토출 펄스의 길이(ON 시간과 OFF 시간을 다 더한 시간)를 D, 하나의 휴지 펄스의 길이(ON 시간과 OFF 시간을 다 더한 시간)를 S라고 하고, 각 영역의 토출 펄스의 수를 ni, 각 영역의 휴지 펄스의 수를 mi라고 한다. 또한, 토출 장치와 공작물의 상대 이동 속도를 V, 각 도포 영역의 토출 비율을 Ci, 각 도포 영역의 길이를 Xi라고 한다. 그리고, 첨자 i는 도포 영역의 번호를 나타내고, 도 1에서는, i는 1, 2, 3 중 어느 하나이다.
시간을 기준으로 하면, 토출 장치가 있는 도포 영역을 통과하는 데 요하는 시간 중, 토출 펄스가 차지하는 비율이 토출 비율이므로, 다음과 같은 식이 성립된다.
[수식 8]
Figure pct00008
이 식으로부터 각 도포 영역의 토출 펄스의 수 ni는 다음과 같이 산출할 수 있다.
[수식 9]
Figure pct00009
한편, 토출 장치가 있는 도포 영역을 통과하는 데 요하는 시간 중, 토출 펄스가 차지하고 있지 않은 부분은, 휴지 펄스가 차지하는 비율이므로, 다음과 같은 식이 성립된다.
[수식 10]
Figure pct00010
이 식으로부터 각 도포 영역의 휴지 펄스의 수 mi는 다음과 같이 산출할 수 있다.
[수식 11]
Figure pct00011
상기 식 9 및 식 11을 사용하여, 각 도포 영역에서의 토출 펄스와 휴지 펄스의 수를 산출한다. 그리고, 이것을 도포 패턴으로 설정한다.
구체적인 예를 들어 설명한다. 도포 패턴을 도 1과 같은 것으로 생각하고, 하나의 토출 펄스의 길이 D를 6[msec], 하나의 휴지 펄스의 길이 S를 0.01[msec], 이동 속도 V를 50[㎜/s]로 하고, 도포 영역 X1 및 X3의 길이를 5[㎜], 토출 비율을 40%, 및 도포 영역 X2의 길이를 10[㎜] , 토출 비율을 80%로 한다.
도포 영역 X1 및 X3의 토출 펄스의 수는, 식 9로부터 7개가 되고, 도포 영역 X1 및 X3의 휴지 펄스의 수는, 식 11로부터 6000개가 된다. 한편, 도포 영역 X2의 토출 펄스의 수는, 식 9로부터 27개로 되고, 도포 영역 X2의 휴지 펄스의 수는, 식 11로부터 4000개가 된다.
이와 같이 하여 구한 각각의 펄스수를 각 도포 영역의 길이에 걸쳐 배분하고, 도포 패턴으로 설정한다.
본 발명은, 토출된 액체 재료가, 도포 대상물에 접촉하기 전에 노즐로부터 이격되는 타입의 토출 장치를 사용한 도포에 응용 가능하다. 상기 토출 장치로서는, 예를 들면, 밸브 시트에 밸브체를 충돌시켜 액체 재료를 노즐 선단으로부터 비상 토출시키는 제트식, 플런저 타입(plunger type)의 플런저를 이동시키고, 이어서, 급격하게 이루게 하여, 동일하게 노즐 선단으로부터 비상 토출시키는 플런저 제트식, 연속 분사 방식 또는 온디맨드 방식(on demand type)의 잉크젯식 등이다.
그리고, 본 발명을 반도체 패키징의 언더필 단계에 이용할 수 있는 것은 물론이다.
1: 토출 장치 2: 피스톤 3: 저류 용기 4: 노즐 5: 노즐 입구 6: 전환 밸브 7: 스프링 8: 스트로크 조정 수단 9: 히터 10: 온도 센서 11: 제어부 12: 기체 배관 13: 전기 배선 14: 토출 펄스(15): 휴지 펄스 16: 도포 장치, 17: XYZ 구동 기구, 18: 반송 기구 19: 도포 스테이지 20: 조정용 기판 21: 조정용 스테이지 22: 칭량기 23: 터치 센서 24: 레이저 변위계 25: 카메라 26: 이동 방향 27: 반입 방향 28: 반출 방향 29: 기판 30: 공작물(반도체칩) 31: 돌기형 전극(범프) 32: 전극 패드 33: 접속부 34: 수지, 액체 재료 35: 필릿 부분, 필릿 36: 필릿 폭, 37: 필릿 높이 38: 도포 방향

Claims (11)

  1. 기판과, 싱기 기판 상에 탑재된 공작물(work-object)과의 간극(間隙)에 모세관 현상을 이용하여 토출 장치로부터 토출한 액체 재료를 충전하는 액체 재료의 도포 방법으로서,
    연속된 복수의 도포 영역으로 이루어지는 도포 패턴 작성 단계;
    하나의 토출 펄스에 복수의 휴지(休止) 펄스를 소정 비율로 조합한 사이클을 복수 작성하고, 각각의 도포 영역에 할당하는 사이클 할당 단계;
    각각의 상기 도포 영역에 대하여 할당된 사이클로 도포를 실시하는 도포 단계;
    미리 설정한 보정 주기로, 보정 주기의 시점에서의 토출 장치로부터의 토출량을 계측하고, 상기 토출량의 보정량을 산출하는 보정량 산출 단계; 및
    상기 보정량 산출 단계에서 산출한 보정량에 기초하여, 1 이상의 사이클에 대하여, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 비율을 조정하는 토출량 조정 단계;
    를 포함하고,
    상기 휴지 펄스의 길이를 상기 토출 펄스의 길이와 비교하여 충분히 짧게 설정한,
    액체 재료의 도포 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 펄스의 길이가 토출 펄스의 길이의 20분의 1 이하인, 액체 재료의 도포 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사이클 할당 단계에서, 각각의 상기 사이클에 같은 길이의 토출 펄스 및 같은 길이의 휴지 펄스를 할당하는, 액체 재료의 도포 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출량 조정 단계에서, 상기 토출 펄스 및 상기 휴지 펄스의 길이를 변경하지 않는, 액체 재료의 도포 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출량 조정 단계에서, 상기 도포 패턴의 전체 길이 및 각각의 상기 도포 영역의 길이를 변경하지 않는, 액체 재료의 도포 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출량 보정 단계에서, 상기 토출 장치와 상기 공작물과의 상대 이동 속도를 변경하지 않고 토출량의 보정을 행하는, 액체 재료의 도포 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정량 산출 단계 이전의 단계에서, 보정을 행할 것인지의 여부를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 허용 범위를 넘는 경우에 보정을 실행하는, 액체 재료의 도포 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정 주기는, 사용자가 보정 주기로서 입력한 시간 정보, 상기 공작물의 개수, 또는 기판의 개수에 기초하여 설정되는, 액체 재료의 도포 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출량 조정 단계에서, 상기 복수 사이클에 대하여, 하나의 토출 펄스에 대한 휴지 펄스의 비율을 조정하는, 액체 재료의 도포 방법.
  10. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 장치와, 상기 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동 기구와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치에 있어서,
    상기 제어부에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 도포 방법을 실시하게 하는, 도포 장치.
  11. 액체 재료를 공급하는 액재 공급부와, 상기 액체 재료를 토출하는 토출구를 가지는 토출 장치와, 상기 토출구로부터 토출된 액체 재료의 양을 계량하는 계량부와, 상기 토출구와 공작물을 상대 이동시키는 구동 기구와, 이들의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 도포 장치에 있어서,
    상기 제어부에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 도포 방법을 실시하게 하는 프로그램.
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