TWI511800B

TWI511800B - 流體重量測定裝置及流體重量測定方法

Info

Publication number: TWI511800B
Application number: TW102133497A
Authority: TW
Inventors: Kohei Seyama
Original assignee: Shinkawa Kk
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-12-11
Also published as: WO2014174933A1; JP2016136546A; TW201440895A

Description

流體重量測定裝置及流體重量測定方法

本發明是關於一種對自分配器(dispenser)噴出的流體的重量進行測定的裝置及其測定方法。

作為將作為電子零件的半導體晶片(chip)安裝於電路基板的方法，廣泛採用如下的倒裝晶片接合(flip chip bonding)裝置：於半導體晶片形成被稱為凸塊(bump)的突起電極，將半導體晶片直接連接於電路基板。於倒裝晶片接合裝置中，為了確保半導體晶片與電路基板的接合部的連接可靠性，而使用如下方法：藉由分配器而對電路基板預先塗佈熱固性的非導電性膏(Non conductive paste，NCP)，藉由已加熱的接合工具(bonding tool)將半導體晶片的凸塊按壓至電路基板的電極而使凸塊加熱熔融，從而將半導體晶片與電路基板電性連接，同時，使非導電性膏(NCP)加熱硬化而將半導體晶片與電路基板之間樹脂密封(例如，參照專利文獻1)。

又，於將如半導體晶片般的電子零件安裝於導線架(lead frame)等基板上時，亦多使用如下的黏晶機(die bonder)：預先藉由分配器而於基板上的安裝電子零件的位置塗佈膏狀的接著劑，將電子零件壓抵於該接著劑上而將電子零件安裝於基板(例如，參照專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2005-150446號公報

[專利文獻2]日本專利特開2002-110709號公報

然而，若倒裝晶片接合裝置所使用的非導電性膏(NCP)或黏晶機所使用的膏狀的接著劑等向基板上的塗佈量過多，則於接合時，自半導體晶片的周邊溢出的非導電性膏(NCP)或接著劑變得過多，非導電性膏(NCP)或接著劑附著於接合工具即夾頭(collet)的表面等，從而存在無法進行良好的接合的情形，反之，若非導電性膏(NCP)或接著劑的塗佈量過少，則存在無法確保半導體晶片與基板之間的連接可靠性的問題。

又，由於非導電性膏(NCP)或接著劑等隨著時間而黏度等特性產生變化，故而存在自分配器噴出的非導電性膏(NCP)或接著劑的量產生變化而無法塗佈適當量的非導電性膏(NCP)或接著劑的情形。因此，倒裝晶片接合裝置或黏晶機中，多使用如下方法以進行適當量的非導電性膏(NCP)或接著劑的塗佈，該方法為：於進行規定的塗佈動作時對自分配器噴出的非導電性膏(NCP)或接著劑的重量進行測定，並根據其測定結果來修正塗佈動作。

自分配器噴出的非導電性膏(NCP)或接著劑的重量多數情形是藉由如下方法而進行測定：使與規定的塗佈動作相同的量的非導電性膏(NCP)或接著劑自分配器噴出至量杯(measuring cup)中，並對其重量進行測定，但於非導電性膏(NCP)或接著劑的黏度高時，即便進行規定的塗佈動作，亦存在非導電性膏(NCP)或接著劑的液滴自分配器的噴出口未完全下落至量杯中的情形，從而存在所測定的重量出現偏差的情形。因此，存在非導電性膏(NCP)或接著劑的塗佈量出現偏差而接合品質下降的情形。

本發明的目的在於使自分配器噴出的流體的重量測定精度提高。

本發明的流體重量測定裝置是對自分配器噴出的流體的重量進行測定的流體重量測定裝置，其特徵在於包括：秤量台；量杯，載置於秤量台上而貯存流體；以及接收針，安裝於量杯的內表面，自分配器噴出的流體沿其表面傳送而下落至量杯的內表面。

於本發明的流體重量測定裝置中，亦較佳為該流體重量測定裝置包括安裝於量杯、且包圍針的周圍的蓋(cover)。

本發明的流體重量測方法是對自分配器噴出的流體的重量進行測定的流體重量測方法，其特徵在於包括如下步驟：準備流體重量測定裝置，該流體重量測定裝置包括：秤量台；量杯，載置於秤量台上而貯存流體；以及接收針，安裝於量杯的內表面，自分配器噴出的流體沿其表面傳送而下落至量杯的內表面；使分配器的噴出口接近於針的前端；自分配器的噴出口朝向針的前端噴出規定量的流體，且將該流體貯存於量杯；以及藉由秤量台而對貯存於量杯的流體及附著於針的表面的流體所引起的重量的增加進行測定。

於本發明的流體重量測方法中，接近步驟亦較佳為，於自分配器的噴出口停止流體的噴出時，以使噴出口與針的前端的距離小於以自噴出口下垂的狀態殘留於噴出口的流體的液滴的大小的方式，而使噴出口接近於針的前端。

本發明發揮可使自分配器噴出的流體的重量測定精度提高的效果。

51‧‧‧非導電性膏(NCP)

52、53、54‧‧‧液塊

55‧‧‧積存液

100‧‧‧分配器

101‧‧‧X方向引導件

102‧‧‧Y方向引導件

103‧‧‧分配器頭

104‧‧‧噴射器

105‧‧‧噴針

106‧‧‧螺桿泵

110‧‧‧基座

111‧‧‧支撐台

112‧‧‧分配器平台

113‧‧‧搬送軌道

200‧‧‧流體重量測定裝置

201‧‧‧精密秤

202‧‧‧量杯

203‧‧‧接收針

204‧‧‧蓋

204a‧‧‧蓋主體

204b‧‧‧蓋部

205‧‧‧底面

300‧‧‧基板

d‧‧‧距離

圖1(a)、圖1(b)是表示具有本發明的實施方式的流體重量測定裝置的分配器的俯視圖與立體圖。

圖2是表示使用本發明的實施方式的流體重量測定裝置對非導電性膏(NCP)的重量進行測定的步驟的說明圖。

如圖1(a)、圖1(b)所示，本實施方式的流體重量測定裝置200配置於分配器100的旁邊。首先，對分配器100的構成進行說明。分配器100包括：基座110；分配器平台112，安裝於固定於基座110之支撐台111上，且將基板300吸附固定於表面；搬送軌道113，搬送基板300；X方向引導件(guide)101，安裝於基座110，沿作為基板300的搬送方向的X方向延伸；Y 方向引導件102，由X方向引導件引導，沿著與X方向垂直的Y方向延伸；分配器頭(dispenser head)103，由Y方向引導件102引導而沿Y方向移動；噴射器(syringe)104，安裝於分配器頭103，沿作為上下方向的Z方向移動；以及噴針(needle)105，安裝於噴射器104的前端。

分配器頭103可藉由X方向引導件101、Y方向引導件102而沿XY方向自如移動，故而可沿Z方向移動地安裝於分配器頭103的噴射器104及噴針105，構成為可沿XYZ方向自如移動。噴射器104於內部貯存非導電性膏(NCP)或膏狀的接著劑，藉由配置於內部的圖2所示的螺桿泵(screw pump)106，將所貯存的流體即非導電性膏(NCP)或膏狀的接著劑自前端的噴針105的前端的噴出口噴出。

如圖1(b)所示，流體重量測定裝置200包括：精密秤201，作為秤量台而配置於分配器平台112的旁邊；量杯202，載置於精密秤201上；接收針203，自量杯202的內側的底面向垂直上方延伸；以及蓋204，安裝於量杯202的上表面，且包圍接收針203的周圍。

如圖1(b)所示，精密秤201配置於支撐分配器平台112的支撐台111的旁側，一部分成為分配器平台112的下側，如圖1(a)所示，供載置量杯202的部分配置於分配器平台112、搬送軌道113的外側。

如圖2所示，以自量杯202的內側的底面205的中心向垂直上方延伸的方式安裝的接收針203的固定於底面205的根側粗，朝向前端變細，且前端非常尖細，其直徑小於噴針105的內徑。又，如圖2所示，蓋204包含：蓋部204b，覆蓋量杯202的上表面；以及蓋主體204a，安裝於蓋部204b，自蓋部204b包圍接收針203的周圍且向垂直上方延伸。蓋主體204a延伸至接收針203的前端附近為止。本實施方式中，蓋主體204a的上端延伸至較接收針203的前端稍低的位置為止，且接收針203的前端自蓋主體204a的上端稍突出，但亦可構成為蓋主體204a的上端延伸至較接收針203的前端稍高的位置為止。

其次，對自參照圖1(a)、圖1(b)、圖2所說明的分配器100噴出的非導電性膏(NCP)或膏狀的接著劑的噴出重量的測定步驟進行說明。

如圖1(a)、圖1(b)的單點劃線所示，使Y方向引導件102沿X方向引導件101於X方向移動，並且使分配器頭103沿Y方向引導件102於Y方向移動，使噴射器104及噴針105的中心為量杯202的接收針203的前端的XY方向的位置。而且，於噴針105的XY方向的位置成為接收針203的XY方向的位置之後，藉由內置於分配器頭103中的未圖示的Z方向馬達(motor)而使噴射器104下降，從而使噴針105的前端的噴出口向接收針203的前端接近。然後，如圖2所示，使噴針105的前端與接收針203的前端的距離d接近至例如成為0.2mm至0.3mm左右為止。

其次，使內置於噴射器104中的圖2所示的螺桿泵106動作而使非導電性膏(NCP)自噴針105的前端的噴出口噴出。非導電性膏(NCP)的噴出是與向基板300上塗佈非導電性膏(NCP)時的噴出動作同樣地進行。通常，向基板300上塗佈非導電性膏(NCP)，例如是自基板300的接合半導體晶片的區域的四角朝向該區域的中心以「X」字的方式分為4次塗佈，或者自四角及邊的中央朝向該區域的中心以「米」字的方式分為8次塗佈。即，於對一個區域塗佈非導電性膏(NCP)的情形時進行如下的噴出動作，即，將非導電性膏(NCP)的自噴針105的前端的噴出開始、及噴出停止重複數次。因此，於非導電性膏(NCP)的噴出重量的測定中，亦以與對基板300塗佈非導電性膏(NCP)時的噴出動作相同的圖案(pattern)，重複多次非導電膏(NCP)的噴出與停止。

首先，若圖2所示的螺桿泵106起動，則開始自噴針105的前端的噴出口噴出非導電性膏(NCP)51。噴出的黏度高的非導電性膏(NCP)51，如圖2所示，一面覆蓋以距離d接近的接收針203的前端，一面沿接收針203的外表面向下方緩慢傳送而下落。而且，若螺桿泵106停止，則停止自噴針105的噴出口噴出非導電性膏(NCP)。此時，於噴針105的噴出口與接收針203的前端之間，存在黏度高的非導電性膏(NCP)。存在於該噴針105的噴出口與接收針203的前端之間的非導電性膏(NCP)，與沿接收針203的外表面向下方傳送而下落的非導電性膏(NCP)構成連續的液塊52，因此受該液塊52牽引而向下方移動，最終自噴針105的前端的噴出口分離。

而且，如圖2所示，於自螺桿泵106的起動至停止為止的期間所噴出的非導電性膏(NCP)，成為沿接收針203的外表面傳送而下落的液塊52、液塊53、液塊54並到達量杯202的底面205，且作為積存液55而貯存於底面205上。

如此，若以與對基板300塗佈非導電性膏(NCP)51時的噴出動作相同的圖案，重複非導電膏(NCP)的噴出與停止，則每次非導電性膏(NCP)51均成為液塊52~54並沿接收針203的外表面傳送，且作為積存液55而貯存於量杯202中。

上述噴出動作結束後，藉由精密秤201而對噴出動作開始前的量杯202的重量噴出動作結束後的量杯202的重量的差進行測定，並將該重量差設為所噴出的非導電性膏(NCP)的重量。接收針203固定於量杯202的底面205，因此即便所噴出的黏度高的非導電膏(NCP)附著於接收針203的表面，亦可作為自噴針105噴出的重量而予以測量，故而可準確地測定所噴出的非導電件膏(NCP)的重量。

如以上所說明般，根據本實施方式的流體重量測定裝置200，藉由使噴針105的前端與接收針203的前端的距離d接近至例如成為0.2mm至0.3mm左右為止，可大致消除於螺桿泵106停止之後殘留於噴針105的前端的非導電膏(NCP)51。因此，可將於自螺桿泵106的起動至停止為止的期間所噴出的非導電性膏(NCP)51準確地交付至接收針203，即便於非導電性膏(NCP)51的黏度高的情形時亦可準確地測定該非導電性膏(NCP)51的噴出重量。

又，本實施方式中，利用蓋204包圍接收針203的周圍，因此自噴針105的前端噴出的非導電性膏(NCP)51不受外部氣體的流動的影響而順利地交付至接收針203，故而亦不會因外部氣體的流動而導致所噴出的非導電膏(NCP)51的一部分飛散，從而可準確地測定自噴針105的前端的噴出口噴出的非導電膏(NCP)51的量。

本實施方式中，說明了使噴針105的前端與接收針203的前端的距離d接近至例如成為0.2mm至0.3mm左右為止，但該距離d只要成為小於自噴針105的前端的噴出口滴下非導電性膏(NCP)51時的液滴的大小的距離即可，並不限定於0.2mm至0.3mm。例如，於噴針105的噴出口的內徑較大的情形時，所噴出的液滴亦變大，因此亦可使距離d變大，反之，於噴針105的內徑較小的情形時，所噴出的液滴的大小變小，因此亦可使距離d為更小的距離。

再者，本實施方式中，以測定自分配器100噴出的非導電性膏(NCP)的重量的情形為例進行了說明，但本發明不僅適用於測定自分配器100噴出的非導電性膏(NCP)的重量的情形，不僅適用於膏狀的接著劑，亦可適用於對自噴針105噴出的黏度高的流體的重量進行測定的情形。