TWI404575B - A method for filling a liquid material, a device, and a recording medium on which a program is recorded - Google Patents

A method for filling a liquid material, a device, and a recording medium on which a program is recorded Download PDF

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TWI404575B
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Description

液體材料之填充方法，裝置及記錄有程式之記錄媒體
本發明關於一種在基板與其上載置的工件之間隙，利用毛細管現象填充從吐出部吐出之液體材料的方法、裝置及記錄有程式之記錄媒體，特別是關於一種在半導體封裝之填充底膠(underfill)步驟中不必運算複雜之參數即可校正液體材料之吐出量的方法、裝置及記錄有程式之記錄媒體。
另外，本發明所謂「吐出」，包含液體材料在離開吐出部前接觸工件之型式的吐出方式、及液體材料在離開吐出部後接觸工件之型式的吐出方式。
近年來，伴隨電子機器之小型化、高性能化，對於半導體零件之高密度安裝、多插腳化之要求，一種稱為覆晶方式之安裝技術受到重視。覆晶方式之安裝藉由在存在於半導體晶片之表面的電極墊上形成凸起狀電極(bump)而直接接合於相對向基板上之電極墊而進行。當使用覆晶方式時，在安裝上所需要之面積與半導體晶片之面積大致相等，可達到高密度安裝。又，可將電極墊配置於半導體晶片整面，因此亦適於多接腳化。其他方面，連接佈線長度僅為凸塊電極之高度，電性特性良好，且由於半導體晶片之連接部的對向面露出，所以有散熱容易等優點。
在覆晶封裝中，由於半導體晶片與基板間熱膨脹係數之差而產生的應力集中於連接部而破壞連接部，為防止此種狀況發生，在半導體晶片與基板之間隙填充樹脂而補強連接部。此步驟稱為「填充底膠」(參照圖1)。
填充底膠步驟藉由沿半導體晶片之外周(例如一邊或二邊)塗佈液狀樹脂，利用毛細管現象將樹脂填充於半導體晶片與基板之間隙後，透過烘爐等加熱使樹脂硬化而進行。
在填充底膠步驟中，必須考慮樹脂材料隨時間經過之黏度變化。因為當黏度變高時，材料吐出口之吐出量減少，且毛細管現象不充分，存在有無法填充適當量之材料於間隙的問題。在黏度變化激烈之下，亦有例如經過6小時後吐出量會減少100%以上之現象。因此，必須校正因黏度隨時間經過而變化所引起之吐出量變化。
但，在填充底膠步驟中，一般採用注膠器(dispenser)以填充樹脂材料。該注膠器中，有一種在吐出時，從噴嘴噴射液體材料之小滴的噴射式注膠器。
使用噴射式注膠器實施填充底膠步驟之方法，例如由日本專利特開2004－344883號(專利文獻1)所揭示。亦即，專利文獻1揭示一種使用噴射式注膠器在基板上吐出黏性材料之方法，該方法包含：準備應吐出之黏性材料的總體積，及總體積之黏性材料的吐出長度；將複數黏性材料液滴塗佈於重量計上；產生表示塗佈於重量計上之複數黏性材料液滴之重量的回饋信號；以及，為將總體積之黏性材料在整個長度範圍內吐出，而求得注膠器與基板間之最大相對速度。
又，專利文獻1又揭示一種方法，更包含：求得複數黏性材料之液滴各自的體積；求得略等於總體積所必須之液滴總數；求得將黏性材料之液滴沿長度略均勻分配時各液滴間所需要之距離；及求得黏性材料液滴從注膠器吐出之速率，俾以最大相對速度沿長度吐出總體積之黏性材料。
(專利文獻1)：日本專利特開2004－344883號公報
然而，在專利文獻1所記載之方法中，為跨越全長度而均勻吐出，必須有求得液滴之數量和各液滴之間隔的程序，由於在該程序中計算而求得各種參數，所以在其計算時會產生許多誤差。
又，為更正確地達到均勻化，必須使各個液滴之大小一致，因此需要特別之手段。而且，欲變更液滴從噴嘴(吐出部)吐出之速率時，會有最大速率受限於吐出部之機械性能或黏性材料之黏度等情況。亦即，單獨使用專利文獻1所記載之方法作為校正手段並不充分。
因此，本發明之目的在於解決上述問題，不需要複雜之參數計算，即可提供一種易於控制的液體材料之填充方法、裝置及記錄有程式之記錄媒體。
關於吐出量之校正，一般認為藉由控制加壓量、柱塞之移動量、閥之往復動作的速度等，可將每單位時間來自吐出部之吐出量保持為一定。然而，在該等手法中，由於計算求得各種之參數，所以其計算時會有產生許多誤差之虞。因此，本案發明者為簡化校正程序，經詳細研究後完成本發明。
亦即，第1發明為一種液體材料之填充方法，係在基板與其上所載置的工件之間隙，利用毛細管現象填充從吐出部吐出的液體材料之方法；其特徵在於，沿工件之外周作成由暫時停止點及非停止區域所構成的塗佈圖案，藉由增減吐出部在暫時停止點停止之時間校正液體材料之吐出量。
第2發明係在第1發明中，上述塗佈圖案中，暫時停止點及非停止區域係交互連續。
第3發明係在第1或2之發明中，量測在校正前之吐出時間(T1 )間所吐出的液體材料之重量(W1 )，算出用以吐出適當重量(W2 )之時間(T2 )，根據時間(T2 )與時間(T1 )之差而增減吐出部在暫時停止點停止之時間。
第4發明係在第1或2之發明中，量測吐出之液體材料達到適當重量(W2 )為止的時間(T2 )，根據時間(T2 )與校正前之吐出時間(T1 )之差而增減吐出部在暫時停止點停止之時間。
第5發明係在第3或4之發明中，將吐出時間或吐出重量與黏度之關係記憶於記憶體，在液體材料更換後之步驟中，根據該記憶體之記憶資訊算出吐出部之停止時間的增減值。
第6發明係在第3至5發明之任一發明中，設定判斷是否進行校正的容許範圍，當量測值超過上述容許範圍時，調整吐出部在暫時停止點停止之時間。
第7發明係在第1至6發明之任一發明中，在上述塗佈圖案中有複數暫時停止點時，均等增減吐出部在各暫時停止點停止之時間。
第8發明係在第1至7發明之任一發明中，依液體材料隨時間之黏度變化而校正吐出量。
第9發明係在第1至8發明之任一發明中，根據使用者輸入作為校正週期的時間資訊、工件片數、或基板片數而校正液體材料之吐出量。
第10發明為一種塗佈裝置，其具備有：供給所吐出之液體材料的液材供給部；測量所吐出之液體材料的測量部；具有吐出液材之吐出口的吐出部；使吐出部移動自如的驅動部；及控制該等作動的控制部；如此之塗佈裝置，其特徵在於，其控制部具有實施第1至9發明中任一發明之方法的程式。
第11發明為一種記錄程式，其在具備有：供給所吐出之液體材料的液材供給部；測量所吐出之液體材料的測量部；具有吐出液材之吐出口的吐出部；使吐出部移動自如的驅動部；及控制該等作動的控制部；如此之塗佈裝置中，使控制部實施第1至9發明中任一發明的方法。
根據本發明，不需要控制加壓量、柱塞之移動量、閥之往復動作的速度等以將每單位時間來自吐出部之吐出量保持為一定。
又，在塗佈圖案中，由於可在該塗佈圖案中途之任意處增減所停止的時間，所以不受限於必須對塗佈圖案全長均勻塗佈，可自由地作成塗佈圖案。
又，比起校正各個液滴之情況，其程序可減少，故不容易產生計算誤差。
又，不需要在塗佈作業中校正，可穩定地吐出。
以下，說明用以實施本發明之最佳形態。
(1)作成塗佈圖案
作成1至多個塗佈圖案，選擇其中一個。例如圖3所示，作成塗佈圖案，其沿作為方形工件之晶片2一邊的線，由交互連續之暫時停止點11與非停止區域12所構成。其中，工件並不限定於方形者，亦可為圓形或多角形。
塗佈圖案之全長或暫時停止點11及非停止區域12之數目，由填充晶片2與基板1之間隙所需要的液體材料5之重量或體積等所決定。例如，在塗佈晶片2之一邊時，可使一暫時停止點11之兩側成為非停止區域12，而構成一塗佈圖案。
又，例如在晶片2較小或欲提高產出率時(欲減少因氣泡混入而引起不良的情況)，有時會在邊緣之中心附近吐出於一點，或將吐出部之噴嘴13停止於一處而吐出一定時間。
此外，非停止區域12並不限定於線狀，亦有為點狀之情況。
(2)設定初期參數
對於塗佈所使用之液體材料，由預先之試驗算出塗佈圖案與適當重量及/或適當吐出時間之關係，將其記憶於控制部之記憶體。吐出量之變化，亦受到隨溫度變化所生液體材料之黏度變化或吐出部之阻塞及壓力差的影響，但藉由設定該等參數，仍可適用於吐出量之整體變化。
又，最好預先記憶根據製造商規定之可使用時間所算出的值，作為液體材料之使用時間的極限值。
此外，在由後述(4)算出校正量時，最好在吐出重量為一定之下的「吐出時間與黏度之關係」、在吐出時間為一定之下的「吐出重量與黏度之關係」預先記憶在控制部之記憶體。因為就相同種類之液體材料，在第2次以後之作業中，可根據記憶於控制部的資料算出校正量，藉此可省略校正用之吐出及測定作業。
(3)設定校正週期
設定校正週期，即校正塗佈圖案之週期。作為校正週期，例如可設定為使用者輸入之時間資訊、晶片2或基板1之片數等。在設定既定之時間時，可依預計從作業開始後到液體材料之吐出量的變化超過容許範圍之時間而設定。在設定片數時，由處理一片晶片2之時間或處理一片基板1之時間(搬入→塗佈→搬出時間)與上述既定時間，求得處理片數而設定。
在設定校正週期時，必須考慮液體材料由於時間經過或溫度變化而產生的黏度變化，以下以僅隨時間經過產生黏度變化為前提而說明。
此外，藉由調整吐出部之溫度而控制液體材料之黏度的習知技術當然可一併使用於本發明。
(4)算出校正量
依所設定的校正週期，算出對應於因液體材料黏度變化所引起之吐出量變化的校正量。
首先，使噴嘴13往重量計8之上方移動，在固定位置吐出液體材料。然後，讀取吐出至重量計8之測量部的液體材料之重量，與由(2)所記憶之參數比對而求得校正量。
作為校正量之算出手法，有(i)測定吐出一定時間時的重量，根據其與適當重量之差而算出校正量之手法、(ii)測定達到適當重量為止所需之吐出時間，根據與前一的吐出時間之差而算出校正量之手法。
以圖6中塗佈圖案之例子具體說明(i)及(ii)之手法。
首先，根據晶片2之大小和晶片2與基板1之間隙，算出填充液體材料所需要之適當重量W2 。其次，算出吐出適當重量W2 之液體材料所需要的時間T1 。
時間T1 之算出方法有多種，此處揭示二種噴射式注膠器中的代表算出方法。其一，由於從噴嘴13吐出液滴的時機為一定，所以根據其時機與每一滴之重量而算出吐出適當重量W2 所需要之時間，另一方式為實際吐出，直至在重量計8上達到適當重量W2 為止，而測定時間。
接著，由晶片2之大小算出塗佈圖案之全長L，由全長L和噴嘴13移動速度V之關係，算出在暫時停止點11之合計停止時間S1 。
根據圖8說明在液體材料之黏度變高時(P1 →P2 )，校正量之具體算法。其中，以噴嘴13在非停止區域12中之移動速度V保持一定為前提。
(i)的情況，在變化後之黏度P2 下吐出與時間T1 相同之時間後，在重量計8之測定值為W1 。此處，由時間T1 與重量W1 之關係，算出在變化後之黏度P2 下吐出與適當重量W2 相同之重量所需要的時間T2 。因此，在暫時停止點11之校正量S2 為T2 -T1 。
(ii)的情況，測定在變化後之黏度P2 下吐出與適當重量W2 相同之重量所需要的時間後，吐出時間由T1 成為T2 。因此，在暫時停止點11之校正量S2 為T2 -T1 。
此處，在校正量S2 非零之時最好不經常校正，僅在量測到的吐出量(量測值)之變化或算出之校正量超過容許範圍(例如±10%)時才校正。設定有容許範圍之校正的較佳態樣，例如在申請人之日本專利申請案特開2001-137756號公報中有詳細揭示。亦即，設定判斷是否校正的容許範圍，僅在量測值或校正量超過上述容許範圍時才校正塗佈圖案。
(5)校正塗佈圖案
在(4)中判斷為需要校正吐出量況時，以校正量S2 縮短或延長暫時停止點11之停止時間。
校正量S2 最好依暫時停止點11之數目等分。對於圖6之塗佈圖案，暫時停止點11之校正量與S2 相同，而例如對圖3及圖4之塗佈圖案，則各暫時停止點11之校正量為S2 /3。
由以上所述，(4)及(5)之步驟，依由(3)設定之校正週期、或在基板1之種類(大小或形狀)改變時等而執行，因此與液體材料之經時黏度變化無關，隨時皆可形成最佳之塗佈圖案。
以下，由實施例說明本發明之詳細內容，但本發明並不受任何實施例所限定。
(實施例)
圖2表示用以實施本實施例之方法之裝置的概略圖。
首先，將作為塗佈對象物的覆晶安裝基板10利用搬送手段9搬送至吐出液體材料之噴嘴13下。
具有噴嘴13之注膠器6安裝於XY驅動手段7，可往基板10或重量計8上移動。又，XY驅動手段7在基板10之上方沿XY方向移動時，亦可同時進行塗佈液體材料之動作。
基板10運送至噴嘴13下，對基板10定位後開始塗佈。將作為噴嘴13塗佈動作之軌跡的基本塗佈圖案，預先記憶在控制XY驅動手段7或注膠器6等控制動作的控制部(未圖示)內之記憶體等。
塗佈結束後，基板10由搬送手段9搬出於裝置外。然後，搬入下個基板10，反覆塗佈作業。亦即，搬入、塗佈及搬出成為一循環，反覆塗佈液體材料，直至完成塗佈作為對象的既定片數之基板10為止。
在所設定之校正週期時，依液體材料之黏度變化而校正吐出量。
利用XY驅動手段7使噴嘴13移動至重量計8上，利用重量計8量測吐出時所需要之時間或液體材料之重量，藉此算出校正量。
以下例示校正量之較佳算出方法，但校正量之算出並不限定於此。其中，以噴嘴13在非停止區域12中之移動速度V保持一定為前提。
(i)隨重量變化而校正(圖9)從噴嘴13依與在前一基板10形成塗佈圖案所需要之時間T1 相同的時間吐出液體材料(步驟11)。利用重量計8量測吐出之液體材料的重量W1 (步驟12)。算出針對各個塗佈圖案預先算出並記憶在控制部的適當重量W2 與量測重量W1 之差(步驟13)，依重量差是否超過容許範圍，判斷是否有校正之必要(步驟14)。在步驟14中判斷為需要校正時，由時間T1 與W1 之關係，算出吐出適當重量W2 所需要之時間T2 (步驟15)。由時間T2 與時間T1 ，算出校正量S2 (T1 與T2 之差)(步驟16)。依校正量S2 延長或縮短暫時停止點11之暫時停止時間S1 ，而校正塗佈圖案(步驟17)。將T1 值變更為T2 (步驟18)。
此外，作為程序之變化，亦可省略步驟13，在算出校正量之後(步驟16後)進行步驟14。
(ii)隨時間變化而校正(圖10)從噴嘴13吐出液體材料直至達到針對各個塗佈圖案所預先算出並記憶在控制部的適當重量W2 為止(步驟21)，量測吐出所需要之時間T2 (步驟22)。算出在前一基板10形成塗佈圖案所需要的時間T1 與量測時間T2 之差(步驟23)，依時間差是否超過容許範圍，判定是否有校正之必要(步驟24)。在步驟24中判定為需要校正時，由時間T2 與時間T1 ，算出校正量S2 (T1 與T2 之差)(步驟25)。依校正量S2 延長或縮短暫時停止點11之暫時停止時間S1 ，而校正塗佈圖案(步驟26)。將T1 值更新為T2 (步驟27)。
以所設定之校正週期自動校正塗佈圖案。當液體材料到達使用時間之極限值時、或直至液體材料用完為止，以所設定的校正週期校正，並持續塗佈作業。在更換液體材料後最初開始塗佈時，為校正液體材料之品質不均，最好在塗佈前先校正。
接著，說明作成數個塗佈圖案之例子。
在依黏度變化而校正吐出量時，黏度隨時間經過而變高，通常必須增加吐出量，因此以下說明增加吐出量之情況。
基本塗佈圖案之長度或移動速度等，由填充作為塗佈對象之半導體晶片2與基板10之間隙所需要的液體材料之重量或晶片2之大小等決定。
圖3至圖7為表示塗佈圖案例子的說明圖，其為從安裝面側觀看安裝有晶片2之基板10的圖式。
圖3及圖4為將三個暫時停止點11設置於沿晶片2一邊之直線狀非停止區域12中的塗佈圖案。暫時停止點11之數目及位置不限於圖3及圖4所示者，可在構成塗佈圖案之非停止區域12中之任意處形成暫時停止點11。
預計吐出量之變化為較大時，最好藉由將暫時停止點11之數目設定為3個以上，而使在每一暫時停止點11增加之吐出量為少量，防止液體材料往晶片2之外溢出。
此時，可將依吐出量之變化而算出的校正量S2 均等地分配給各個暫時停止點11。
圖5為將暫時停止點11設置於沿晶片2一邊之直線狀非停止區域12兩端的塗佈圖案。在該塗佈圖案中，由於可在比中央部還快滲透的兩端部塗佈較多液體材料，所以可有效率地使晶片2整體填充液體材料。
圖6及圖7為將一個暫時停止點11設置於沿晶片2一邊之直線狀非停止區域12的塗佈圖案。
在液體材料之滲透不均勻時或欲在特定處填充較多時，藉由在該處設置暫時停止點11，可有效率地對晶片2整體填充液體材料。
塗佈圖案不限於圖3至圖7之例子，根據一邊之長度或晶片2與基板10之連接部的接腳配置等，亦可設置4個以上之暫時停止點11。
又，亦可應用在沿晶片2之相鄰兩邊塗佈為L字形或U字形的情況、或沿晶片2之外周全部塗佈的情況。
本實施例之注膠器不限於噴射式，亦可為利用壓縮空氣吐出液體材料之氣壓式。此外，在氣壓式注膠器之情況，最好在噴嘴13與XY驅動手段7之間安裝Z驅動手段，可使噴嘴13沿鉛直方向上下移動。
(產業上之可利用性)
本發明可實施在吐出液體材料之各種裝置中。
液體材料在離開吐出部前接觸工件之型式的吐出方式，可例示有：對前端具有噴嘴之氣壓缸內的液體材料依既定時間施加經調壓之空氣的氣壓式、具有平管狀(flat tubing)機構或旋轉管狀(rotary tubing)機構的管狀式、將密接且可滑動於前端具有噴嘴之貯存容器內面的柱塞移動既定量而吐出的柱塞式、藉螺桿之旋轉而吐出液體材料的螺桿式、藉閥之開閉而控制施加有既定壓力的液體材料之吐出的閥式等。
又，作為液體材料在離開吐出部後接觸工件之型式的吐出方式，可例示有：使閥體衝撞閥座而使液體材料從噴嘴前端飛踐而吐出的噴射式、使柱塞型式的柱塞在移動後急遽停止，同樣地使其從噴嘴前端飛踐而吐出的柱塞噴射式、連續噴射方式或依指令動作之噴墨型式等。
1．．．基板
2．．．晶片
3．．．電極墊
4．．．凸塊(凸起狀電極)
5．．．液體材料
6．．．注膠器
7．．．XY驅動手段
8．．．重量計
9．．．搬送手段
10．．．覆晶安裝基板
11．．．暫時停止點
12．．．非停止區域
13．．．噴嘴
圖1為用以說明填充底膠之步驟的側視圖。
圖2為實施例1之裝置的概略立體圖。
圖3為表示第1塗佈圖案之例子的說明圖。
圖4為表示第2塗佈圖案之例子的說明圖。
圖5為表示第3塗佈圖案之例子的說明圖。
圖6為表示第4塗佈圖案之例子的說明圖。
圖7為表示第5塗佈圖案之例子的說明圖。
圖8為用以說明塗佈圖案之校正手法的圖形。
圖9為用以說明隨重量變化而校正的圖形。
圖10為用以說明隨時間變化而校正的圖形。
2．．．晶片
11．．．暫時停止點
12．．．非停止區域

Claims (12)

  1. 一種液體材料之填充方法，為對於基板與其上所載置的工件之間隙利用毛細管現象填充從吐出部吐出之液體材料的方法；其特徵在於，沿工件之外周作成由暫時停止點及非停止區域所構成的塗佈圖案，藉由增減吐出部在暫時停止點之停止時間，而校正液體材料之吐出量。
  2. 如申請專利範圍第1項之液體材料之填充方法，其中，上述塗佈圖案中，暫時停止點及非停止區域係交互連續。
  3. 如申請專利範圍第1項之液體材料之填充方法，其中，測量在校正前之吐出時間(T1 )內所吐出的液體材料之重量(W1 )，算出用以吐出適當重量(W2 )之時間(T2 )，根據時間(T2 )與時間(T1 )之差而增減吐出部在暫時停止點的停止時間。
  4. 如申請專利範圍第1項之液體材料之填充方法，其中，測量吐出之液體材料達到適當重量(W2 )為止的時間(T2 )，根據時間(T2 )與校正前之吐出時間(T1 )之差而增減吐出部在暫時停止點的停止時間。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之液體材料之填充方法，其中，將吐出時間或吐出重量與黏度之關係記憶於記憶體，在更換液體材料後之步驟中，根據該記憶體之記憶資訊算出吐出部停止時間之增減值。
  6. 如申請專利範圍第3或4項之液體材料之填充方法，其中，設定判斷是否校正的容許範圍，當測量值超過上述 容許範圍時，調整吐出部在暫時停止點之停止時間。
  7. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法，其中，在上述塗佈圖案具有複數暫時停止點時，均等地增減吐出部在各暫時停止點之停止時間。
  8. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法，其中，依液體材料隨時間之黏度變化而校正吐出量。
  9. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法，其中，根據使用者輸入作為校正週期的時間資訊、工件片數、或基板片數而校正液體材料之吐出量。
  10. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法，其中，上述非停止區域係藉由連續之塗佈線所構成。
  11. 一種塗佈裝置，其具備有：供給所吐出之液體材料的液材供給部；測量所吐出之液體材料的測量部；具有吐出液材之吐出口的吐出部；使吐出部移動自如的驅動部；及控制該等作動的控制部；如此所成之塗佈裝置，其特徵在於，控制部具有實施申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法的程式。
  12. 一種記錄有程式之記錄媒體，該程式具備有：供給所吐出之液體材料的液材供給部；測量所吐出之液體材料的測量部；具有吐出液材之吐出口的吐出部；使吐出部移動自如的驅動部；及控制該等作動的控制部；如此之塗佈裝置中，使控制部實施申請專利範圍第1、2、3或4項之液體材料之填充方法。
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