WO2002022278A2 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen fluider stoffe - Google Patents

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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/28—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers
    • B05D1/286—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers using a temporary backing to which the coating has been applied
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B05D1/42—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface by non-rotary members

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying a fluid substance to a body, in particular to the underside of a body intended for a subsequent joining process, in which the fluid substance is first applied to an intermediate carrier, the layer thickness of the fluid substance on the intermediate carrier is kept constant at a predetermined value with a scraper.
  • the method is preferably suitable for use in microsystem and system technology.
  • a further disadvantage is that uniform adhesive material transport through the screen is difficult to achieve during many printing cycles, and fluctuations in the physical properties of the adhesive material, in particular its viscosity, have an immediate influence on this.
  • the application of adhesive material with the aid of dispensing technology primarily requires an amount of adhesive material that can only be achieved with great effort and reproducibly dispensed. This is usually done by positioning a dispensing tool, such as a dispensing needle. Furthermore, malfunctions can occur that unintentional, uncontrollable displacement of the applied adhesive material when the component is being applied lead to areas being provided with adhesive material where this leads to malfunctions for the subsequent processes.
  • a further disadvantage is that the known methods are not suitable for chip-on-chip assembly.
  • Adhesive material specified on flat components such as substrates, semiconductor chips or the like which has an adhesive bed and in which a screen element can be arranged in the area of the adhesive bed surface, the opening of which allows adhesive material to pass through, the adhesive bed and the screen element being matched to one another such that only a limited
  • Amount of adhesive material before, during or after the placement process of the component for wetting its contact surface passes through the sieve element.
  • a device for faster implementation of the coating of electronic components in which a diving head dips electronic components arranged on a holder into fields made of contact paste, which are conveyed to a diving point by a conveyor belt with an upper, flat surface , The fields are generated by means of a stripping device on the belt.
  • the conveyor belt is preferably an endless belt made of stainless steel, which with a support plate on the
  • Dive site is supported vertically to ensure the flatness of the field of contact paste.
  • a scraper with respect to the direction of rotation of the tape in front of the dipping point and can be formed by a paste reservoir traveling along the tape, which metered in the paste by lifting and lowering a blade.
  • a scraper blade can be arranged after the dipping point in order to catch the protruding paste and to lead it into a device which pumps the paste back into the reservoir through a filter.
  • a disadvantage of the known screen printing and dispensing methods is that they cannot be integrated directly into the joining process. Furthermore, the achievable volumetric precision and the desired positioning accuracy are often not sufficient.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device of the type mentioned at the beginning with which simple
  • a precisely defined volume of a fluid substance can be applied to the underside of a body in a jointing process prior to placement.
  • the object is achieved by a method which the in
  • Figure 1 is a schematic representation of the arrangement in section
  • Figure 2 shows the associated top view
  • the film 1 is clamped in a ring 2. With the help of the drive 3, the ring 2 is set with the film 1 in a uniform rotational movement. In front of the stripping device 4 there is a depot 5 with the fluid medium to be applied on the top of the film 1. The gap distance between the support on the base body 6 and the stripping device 4 is adjusted to the respectively required value with the height adjustment device 7. An electric motor with a friction wheel is preferably used for the drive 3. The film 1 moves through the gap at a constant speed, so that a defined layer of the fluid substance 8 is generated on the film, the thickness of which is very constant.
  • the body 9 to be wetted is positioned on the film 1 above the contact surface 10 with the aid of the gripping tool 13.
  • the gripping tool 13 with the body 9 to be wetted arrives in an area monitored by the light barrier 11. That from the
  • the light barrier 11 emitted signal causes the drive 3 to stop and the film 1 to come to a standstill.
  • the light barrier 11 is arranged on a fastening bracket 11. 1, which in turn is connected to the base body 6. While the film 1 is at a standstill, the body 9 is placed on the wetted film 1 and takes a defined one on its underside
  • Fluid layer 8 on. Compliance with the exact layer thickness is ensured by the fact that Foil 1 is moved through a gap of adjustable size, a depot 5 of the fluid substance 8 being located on the foil 1 in front of the gap, which depot provides a sufficient amount for the fluid layer 8 to be applied.
  • the film 1 with the flatly applied fluid material is moved with a rotary movement into a position in which a support surface 10 provided with depressions 10.1 is located under the film 1. In this position, the body 9 to be joined is positioned on the wetted film 1 above this contact surface 10 before the joining process.
  • the rotational movement of the film 1 is interrupted so that the film 1 with the fluid layer 8 is at a standstill. To facilitate the lifting of the body 9 with the now wetted
  • An underside is advantageously generated below the film 1, so that the film 1 lies at least partially in depressions 10.1 of the contact surface 10.
  • Body 9 is now lifted off with the gripping tool 13 and placed at its destination, at which the subsequent joining process is carried out.

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem mit einfachen Mitteln an der Unterseite eines Körpers in einem Fügeprozess vor der Platzierung ein exakt definiertes Volumen eines fluiden Stoffes flächig aufgebracht werden kann. Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass als Zwischenträger eine Folie dient, die eine Bewegung mit konstanter Geschwindkeit ausführt, und der Körper mit seiner Unterseite auf die Oberseite der Folie aufgesetzt wird, während des Aufsetzens des Körpers auf die Folie deren Bewegung unterbrochen ist, und die Folie während des Stillstandes der Bewegung teilsweise abgesenkt wird und dass an einem Grundkörper ein drehbarer Ring angeordnet ist, in dem eine Folie eingespannt ist, und der Ring mit einem Antrieb verbunden ist, wobei sich auf der Folie ein Depot mit dem aufzutragenden fluiden Medium befindet, und dass der Grundkörper eine Auflagefläche aufweist. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Vorrichtung zum Aufbringen eines fluiden Stoffes auf einen Körper, insbesondere auf die Unterseite eines für einen nachfolgenden Fügeprozess vorgesehen Körper, bei denen der fluide Stoff zunächst auf einen Zwischenträger aufgetragen wird, wobei die Schichtdicke des fluiden Stoffs auf dem Zwischenträger mit einer Abstreifvorrichtung auf einen vorbestimmten Wert konstant gehalten wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen fluider Stoffe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines fluiden Stoffes auf einen Körper, insbesondere auf die Unterseite eines für einen nachfolgenden Fugeprozess vorgesehenen Körper, bei denen der fluide Stoff zunächst auf einen Zwischenträger aufgetragen wird, wobei die Schichtdicke des fluiden Stoffs auf dem Zwischenträger mit einer Abstreifvorrichtung auf einen vorbestimmten Wert konstant gehalten wird.
Das Verfahren ist vorzugsweise für den Einsatz in der Mikrosystem- und Systemtechnik geeignet.
Für den Aufbau und die Montage elektronischer Baugruppen werden vor der
Bestückung von Trägerelementen mit gewünschten Bauteilen, Halbleiterchips oder anderen elektronischen Baugruppen die für die Verbindung notwendigen Kleber häufig mit Hilfe von Siebdruckverfahren oder Dispensverfahren auf die Oberflächen von Substraten oder der Bauelemente aufgebracht.
Bei Siebdruckverfahren ist nachteilig, dass für den Kleberauftrag aufwendige Werkzeuge erforderlich sind, die neben hohen Herstellungskosten noch einen umfangreichen Einricht- und Wartungsaufwand verursachen. Ein weiterer Nachteil ist dabei, dass ein gleichmäßiger Klebermaterialtransport durch das Sieb während vieler Druckzyklen nur schwer zu erreichen ist, Schwankungen der physikalischen Eigenschaften des Klebermaterials, insbesondere seine Viskosität, unmittelbar darauf Einfluss nehmen. Das Aufbringen von Klebematerial mit Hilfe der Dispenstechnik erfordert vor allem eine nur mit Aufwand zu erreichende, reproduzierbar zu dispensende Klebermaterialmenge. Dies erfolgt in der Regel durch die Positionierung eines Dispenswerkzeugs, wie z.B. einer Dispensnadel. Ferner können dadurch Störungen auftreten, dass durch unbeabsichtigte, nicht kontrollierbare Verdrängung des aufgebrachten Klebermaterials beim Aufbringen des Bauteils dazu führen, dass Bereiche mit Klebermaterial versehen werden, bei denen dies für die nachfolgenden Prozesse zu Störungen führt. Nachteilig ist ferner, dass die bekannten Verfahren für die Chip-on-Chip-Montage nicht geeignet sind.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden im Stand der Technik verschiedene Verfahren zum Auftragen von notwendigen Medien durch Siebdruck oder Dispensen entwickelt.
In DE 199 08 625 A 1 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von
Klebermaterial auf flächige Bauteile wie Substrate, Halbleiterchips oder dergleichen angegeben, die ein Kleberbett aufweist und bei der im Bereich der Kleberbettoberfläche ein Siebelement angeordnet werden kann, dessen Öffnung ein Hindurchtreten von Klebermaterial erlaubt, wobei das Kleberbett und das Siebelement so aufeinander abgestimmt sind, dass nur eine begrenzte
Menge Klebermaterial vor, während oder nach dem Aufsetzvorgang des Bauteils zur Benetzung dessen Auflagefläche das Siebelement passiert.
Nach DE 44 23 204 A 1 ist eine Vorrichtung zur schnelleren Durchführung des Beschichtens von elektronischen Bauteilen bekannt, bei der ein Tauchkopf auf einem Halter angeordnete elektronische Bauteile in Felder aus Kontaktpaste taucht, die durch ein Förderband mit oberer, ebener Oberfläche zu einer Tauchstelle befördert werden. Die Felder werden mittels einer Abstreif orrichtung auf dem Band erzeugt. Das Förderband ist bevorzugt ein Endlosband aus nichtrostendem Stahl, das mit einer Tragplatte an der
Tauchstelle vertikal abgestützt wird, um die Ebenheit des Feldes der Kontaktpaste zu gewährleisten. Eine AbstreifVorrichtung befindet sich bezüglich der Umlaufrichtung des Bandes vor der Tauchstelle und kann durch ein auf das Band entlang fahrendes Pasten-Reservoir gebildet sein, das die Paste durch Heben und Senken einer Klinge zudosiert. Nach der Tauchstelle kann eine Kratzerklinge angeordnet sein, um die überstehende Paste abzufangen und in eine Einrichtung zu führen, die die Paste durch einen Filter zurück in das Reservoir pumpt.
Bei den bekannten Siebdruck- und Dispensverfahren ist nachteilig, dass sie nicht direkt in den Fugeprozess integrierbar sind. Ferner ist die erreichbare volumetrische Präzision sowie die gewünschte Positioniergenauigkeit oftmals nicht ausreichend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem mit einfachen
Mitteln an der Unterseite eines Körpers in einem Fugeprozess vor der Platzierung ein exakt definiertes Volumen eines fluiden Stoffes flächig aufgebracht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in
Anspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale enthält, gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung ist es möglich, fluide Stoffe auf eine Folie aufzubringen und danach diese Schicht auf die Unterseite eines Körpers übertragen. Damit kann ein fluider Stoff in einer Schicht mit definierter Höhe auf die Unterseite eines Körpers vor dessen nachfolgenden Fugeprozess direkt aufgebracht und der Körper anschließend an einer definierten Stelle platziert werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der Anordnung im Schnitt
und
Figur 2 die zugehörige Draufsicht.
Die Folie 1 ist in einem Ring 2 eingespannt. Mit Hilfe des Antriebs 3 wird der Ring 2 mit der Folie 1 in eine gleichmäßige Rotationsbewegung versetzt. Vor der Abstreifeinrichtung 4 befindet sich auf der Oberseite der Folie 1 ein Depot 5 mit dem aufzutragenden fluiden Medium. Der Spaltabstand zwischen der Auflage am Grundkörper 6 und der Abstreifeinrichtung 4 wird mit der Höhenverstelleinrichtung 7 auf den jeweils erforderlichen Wert eingestellt. Für den Antrieb 3 wird vorzugsweise einem Elektromotor mit Reibrad verwendet. Die Folie 1 bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit durch den Spalt, so dass auf der Folie eine definierte Schicht des fluiden Stoffes 8 erzeugt wird, deren Dicke ein hohe Konstanz aufweist. Soll ein Bauteil an seiner Unterseite benetzt werden, wird der zu benetzende Körper 9 mit Hilfe des Greifwerkzeugs 13 oberhalb der Auflagefläche 10 auf der Folie 1 positioniert. Dabei gelangt das Greifwerkzeug 13 mit dem zu benetzenden Körper 9 in einen von der Lichtschranke 11 überwachten Bereich. Das dadurch von der
Lichtschranke 11 abgegebene Signal bewirkt das Anhalten des Antriebes 3 und damit den Stillstand der Folie 1. Die Lichtschranke 11 ist an einem Befestigungsbügel 11.1 angeordnet, der wiederum mit dem Grundkörper 6 verbunden ist. Während des Stillstandes der Folie 1 wird der Köper 9 auf die benetzte Folie 1 aufgesetzt und nimmt an seiner Unterseite eine definierte
Fluidschicht 8 auf. Die Einhaltung der exakten Schichtstärke wird dadurch gewährleistet, dass die Folie 1 durch einen Spalt einstellbarer Größe bewegt wird, wobei sich auf der Folie 1 vor dem Spalt ein Depot 5 des fluiden Stoffes 8 befindet, das eine ausreichende Menge für die aufzutragende Fluidschicht 8 bereitstellt. Die Folie 1 mit dem flächig aufgebrachten fluiden Stoff wird mit einer Drehbewegung in eine Position bewegt, bei der sich unter der Folie 1 eine mit Vertiefungen 10.1 versehene Auflagefläche 10 befindet. In dieser Position wird der zu fugende Körper 9 vor dem Fugeprozess auf die benetzte Folie 1 oberhalb dieser Auflagefläche 10 positioniert. Dabei wird die Drehbewegung der Folie 1 unterbrochen, so dass sich die Folie 1 mit der Fluidschicht 8 im Stillstand befindet. Zur Erleichterung des Abhebens des Körpers 9 mit der nun benetzten
Unterseite wird vorteilhafterweise unterhalb der Folie 1 ein Unterdruck erzeugt, so dass sich die Folie 1 mindestens teilweise in Vertiefungen 10.1 der Auflagefläche 10 legt. Durch das Anliegen der Folie 1 in den Vertiefungen 10.1 wird die Haftfläche zwischen der Unterseite des Körpers 9 und der Folie 1 verringert und das Abheben des Körpers 9 von der Folie 1 erleichtert. Der
Körper 9 wird nun mit dem Greifwerkzeug 13 abgehoben und an seinem Bestimmungsort platziert, an dem der nachfolgende Fugeprozess ausgeführt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
Folie Ring
Antrieb
Abstreifeinrichtung
Depot des fluiden Stoffes
Grundkörper
Höhenverstelleinrichtung
Fluidschicht
Körper/zu benetzendes Bauelement
Auflagefläche
10.1 Vertiefungen
Lichtschranke
11.1 B efestigungsbügel
Unterdruckgenerator
Greifwerkzeug

Claims

P A T EN T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Aufbringen eines fluiden Stoffes auf einen Körper (9), insbesondere auf die Unterseite eines für einen nachfolgenden Fugeprozess vorgesehenen Körper (9), bei dem der fluide Stoff zunächst auf einen Zwischenträger aufgetragen wird, wobei die Schichtdicke des fluiden Stoffs auf dem Zwischenträger mit einer Abstreifvorrichtung (4) auf einen vorbestimmten
Wert konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenträger eine Folie (1) dient, die eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ausführt, und der Körper (9) mit seiner Unterseite auf die Oberseite der Folie (1) aufgesetzt wird, während des Aufsetzens des Körpers (9) auf die Folie (1) deren Bewegung unterbrochen ist, und die Folie (1) während des Stillstandes der Bewegung teilweise abgesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Absenken der Folie (1) nach dem Aufsetzen des Körpers (9) durch Bewegen der Folie (1) in die der Abheberichtung des Körpers (9) entgegengesetzte
Richtung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Absenken der Folie (1) vor dem Aufsetzen des Körpers (9) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehen der Folie (1) vom Körper (9) durch einen an der Unterseite der Folie (1) erzeugten Unterdruck erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) eine Drehbewegung ausführt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fluide Stoff auf die Folie (1) in einem vor der AbstreifVorrichtung (4) angeordnetem Depot (5) aufgebracht wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Grundkörper (6) ein drehbarer Ring (2) angeordnet ist, in dem eine Folie (1) eingespannt ist, und der Ring (2) mit einem Antrieb (3) verbunden ist, wobei sich auf der Folie (1) ein Depot (5) mit dem aufzutragenden fluiden Medium befindet, und dass der Grundkörper (6) eine Auflagefläche (10) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Folie (1) eine AbstreifVorrichtung (4) angeordnet ist, die mit einer
Höhenverstelleinrichtung (7) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass über der Auflagefläche (10) sich eine Lichtschranke (11) als Erkennungseinrichtung befindet, die bei Anwesenheit eines zu benetzenden Körpers (9) die Bewegung der Folie unterbricht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (10) Vertiefungen (10.1) aufweist, die mit einer unterdruckerzeugenden Einrichtung verbunden sind.
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