TWI305733B - Device for applying adhesive to a substrate - Google Patents

Description

1305733 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及將粘著劑塗敷於基板的裝置。 【先前技術】 在安裝半導體晶片時，經常使用包含薄銀片的 環氧樹脂基粘著劑。將粘著劑置於注射器中’從氣 動裝置向該注射器施加壓力脈衝以將粘著劑一部 分一部分地壓出。粘著劑的塗敷借助於具有數個由 > 此擠出粘著劑並將粘著劑沉積在基板上的開口的 分配噴嘴或者借助於具有單個由此擠出粘著劑的 開口的寫噴嘴來實施。寫噴嘴由驅動系統沿著預定 的路徑導向，該驅動系統能在兩個水準方向上運動 以使得沉積的粘著劑在基板上形成預定的粘著劑 圖案。例如從EP 1432013中已知一種具有能在兩個 水準方向上運動的寫噴嘴的半導體安裝裝置。注射 器佈置爲不動並且其出口通過管道連接到可動的 | 寫噴嘴。能傳送粘著劑的原因是，只要寫噴嘴在進 行寫動作，那麼氣動裝置就一直產生壓力脈衝。一 個缺點是所傳送的液體量取決於注射器的排空程 度。從專利說明書US 5 1 99607和US 5 277 3 3 3已知’ 氣動裝置包括其壓力水準由壓力控制器進行調節 的壓力箱。爲了保持液體的傳送量恒定’在液體傳 送期間測量從壓力箱到注射器的管線中的壓力並 求積分，並且壓力脈衝的長度發生變化直到達到預 1305733 定値的積分。這種解決方案妨礙了與寫噴嘴的寫運 動之間的配合。從專利申請案JP 04-20067 1中已 知，基於所傳送的壓力脈衝的數目或者以前傳送的 壓力脈衝的整個持續時間來調節壓力水準或者壓 力脈衝的長度。這種解決方案相對而言是不準確 的。 【發明內容】 本發明的目的是開發一種將粘著劑塗敷於基 板的裝置，由此所傳送的粘著劑量盡可能地與注射 器的排空程度無關。另外’該解決方案應當適於改 型現有裝置。 一種將粘著劑從包含粘著劑的液體容器塗敷 於基板的裝置，包括至少一個借助於通常爲轉換閥 的閥暫時地連接到液體容器以將壓力脈衝施加於 液體容器的壓力箱；以及用於控制閥和調節壓力箱 中壓力的控制單元。根據本發明，該裝置裝備有感 測器，該感測器的輸出信號表示液體容器中粘著劑 的塡充水準。感測器包括聲換能器、聲變換器以及 電子電路，該電子電路用來操作聲換能器和用來處 理由聲變換器或聲換能器所傳送的信號以形成感 測器的輸出信號。感測器可分離地附接到液體容器 上與出口相對的端部處。感測器較佳地測量施加於 聲換能器的交流電信號（電壓或電流）的頻率’在 該頻率下液體容器中出現聲學駐波。如前所述那樣 1305733 調節壓力箱中壓力的控制單元根據來自感測器的 輸出信號，即在考慮到液體容器與已經從液體容器 分配出去的粘著劑量相應的液位元或無用容積的 情況下，調節壓力箱中的壓力水準或者壓力脈衝的 長度。實際上，在液體容器的排空程度或無用容積 增大時，控制單元必須增大壓力水準。 因爲感測器很輕且裝置對於空間的要求很 低，該裝置特別適於與能在三個空間方向上運動且 包括寫噴嘴的寫頭一起使用，其中液體容器可分離 地附接到寫頭並且其出口開口到寫噴嘴內。在此情 況下，控制單元較佳地根據來自感測器的輸出信號 控制壓力箱中的壓力而壓力脈衝的持續時間不 變，因此寫運動的持續時間也無需變化。 【實施方式】 第1圖示出了呈注射器1形式的液體容器，其 例如與已知爲用來將粘著劑2塗敷於基板上的晶片 接合機（Die Bonder)的半導體裝配裝置一起使用。 蓋板3佈置在注射器1的端部上以使注射器氣密。 用來檢測注射器1中液位的感測器4集成在蓋板3 內。粘著劑2較佳地借助於壓縮空氣通過注射器1 的末端5 —部分一部分地擠出。壓縮空氣通過推壓 到壓力接頭7上的管道6而供應，壓力接頭7集成 在蓋板3內。所有類型的環氧樹脂都能用作粘著劑 2 ’尤其是包含銀粉或薄銀片的環氧樹脂。 .1305733 感測器4包括聲換能器8 (sound transducer)、 聲變換器9 (sound transformer)和電子電路10，該 電子電路1 0用來操作聲換能器8和用來測定由聲 變換器9所傳送的電信號。聲換能器較佳地爲壓電 晶體’交流電壓施加於所述壓電晶體以傳送聲波。 聲變換器9例如爲將聲學信號變換爲電信號的麥克 風。聲換能器8和聲變換器9較佳地佈置爲在同一 水平上彼此靠近。電子電路1〇集成在蓋板3內或 者安裝在半導體裝配裝置上的某處。 注射器的液位用長度L表示，從而長度L同時 相當於粘著劑2的液位與聲換能器8和聲變換器9 的水準之間的距離。在注射器1逐漸排空時，長度 L增大。在例子中’當注射器1被排空、需要更換 時，長度增加到L = L== 6cm。 電子電路1 0以預定頻率f傳送較佳地呈正弦狀 的交流電壓U i ’該交流電壓施加於聲換能器8。聲 換能器8傳送聲波，該聲波在注射器1中傳播、被 粘著劑2反射並衝擊聲變換器9。在某些條件下， 聲學駐波形成於注射器1中，並且在聲變換器9的 位置處具有波節。測量的基本原理在於檢測聲學駐 波的發生。聲學駐波在頻率f和長度L滿足下式時 發生： 4f ( 1 ^ 其中常量c表示空氣中的聲速。常量C爲355 m/s 1305733 因此，在施加於聲換能器8的交流電壓的頻率f選 擇爲1 479Hz時，那麼根據公式（1 )，在粘著劑 2達到標識爲L。= 6cm的液位時出現聲學駐波。來 自聲變換器9的作爲時間t函數的輸出信號U2(t) 就能表示爲傅裏葉級數： 〇〇 % ⑴=Σ 4 sin(2;r *«* / ”+识„) ”=】 (2 ) 其中係數An表示振幅，係數％表示相應振盪的相 位。在頻率f下的振盪表示爲基波或基本振盪，在 頻率η * f ( n> 1 )下的振盪表示爲諧波。 聲學駐波出現在聲變換器9的輸出信號U2中爲 顯然的，因爲基波的振幅A,達到了最小値以及第一 諧波的振幅A2在頻率2f下達到了最大値。 爲了獲得實際的液位，因此必須確定出現聲學 駐波的頻率f。第2圖示出了一個簡單的電子電路， 其輸出信號與液位元成比例，也就是與長度L成比 例。該電子電路包括具有兩個串聯佈置的放大器i i 和12且放大因數非常大的放大級。聲變換器9的 輸出丨§號由這兩個放大器Π和1 2放大並且施加於 聲換能器8。聲學回授自動地具有這個閉環控制電 路的頻率f調節其自身的作用以使得在注射器中形 成聲學駐波。第一放大器丨丨的輸出處的信號被供 給到施密特觸發部件1 3，該觸發部件將該信號變換 爲一系列的方波脈衝，該方波脈衝能由更高層的控 Ί305733 制裝置來計數，例如由用來塗敷粘著劑的裝置的控 制裝置來計數。脈衝也具有頻率f。 第3圖示出了用來將粘著劑塗敷於基板14上 的裝置’其中液體容器佈置爲不動。液體容器是具 有一個出口的注射器1，具有一個或多個開口的噴 嘴15可分離地附接至所述出口。 第4圖示出了用來將粘著劑塗敷於基板14上 的裝置’其中注射器被佈置在能在三個笛卡爾方向 X、y和z上可動的寫頭16上，其中液體容器的出 口打開入可分離地附接的寫噴嘴1 7。通常，寫噴嘴 17僅具有一單個出口。 這兩個裝置是已知爲晶片接合機的半導體裝 配裝置的分配站的部件。 利用這兩種裝置，基板14由傳輸系統18傳輸 到支撐台1 9，在該支撐台處塗敷粘著劑，並且隨後 進一步從支撐台1 9傳輸到半導體裝配裝置的結合 站，半導體晶片在結合站處置於粘著劑上。在所謂 的保持階段，將真空施加於注射器1以防止粘著劑 滴落並且在所謂的塗敷階段施加壓力脈衝以將一 部分粘著劑沉積到位於支撐台1 9上的基板1 4上。 第5圖示出了能用來與依照第3圖和第4圖的 裝置一起來傳送粘著劑的氣動裝置的例子。氣動裝 置包括進口 20和出口 21，進口 20用來供應由外界 壓縮空氣源產生的壓縮空氣，出口 21通過第一壓 +C •srf· -10- 1305733 力管線2 2連接到注射器1的壓力接頭7(第3圖）。 氣動裝置包括壓力箱23，該壓力箱23的壓力水準 由第一壓力感測器24測量並且借助於進口閥25來 調節，壓力箱23能經由進口閥25連接到進口 20。 而且，氣動裝置包括真空箱26，真空從真空源27 供應到所述真空箱，並且真空箱的壓力水準由第二 壓力感測器28測量且借助於出口閥29來調節，真 空箱26能經由出口閥29連接到真空源27。真空源 27例如爲由壓縮空氣操作的文氏管噴嘴。 另外，氣動裝置包括轉換閥30、將轉換閥30 連接到壓力箱23的第二壓力管線3 1、將轉換閥30 連接到真空箱26的第三壓力管線32。轉換閥30具 有第一壓力管線22連接到第二壓力管線3 1或第三 壓力管線3 2的兩個位置。 爲了讓注射器1中的壓力在壓力脈衝結束時能 更快地減小以及爲了使在這麼做時真空箱2 6上的 負荷更小，較佳地第二轉換閥3 4在第三壓力管線 32中佈置於轉換閥30和真空箱26之間，該第三壓 力管線32每次暫時地連接注射器1和環境空氣直 到壓力已經降低到大氣壓力的水準。 感測器4的輸出信號以及壓力感測器24和28 的輸出信號被供給到控制單元3 3。控制單元3 3控 制所有的閥2 5、2 9、3 0以及如果必要的話還有3 4。 根據一種較佳的操作方法，在保持階段開始時，壓 -11- f'· *1305733 力箱23就壓力而言連接到進口 20直到壓力箱23 中的壓力已經達到由控制單元3 3根據注射器1的 液位所計算出來的數値。在塗敷階段，壓力箱2 3 較佳地保持與進口 20分離。同樣地，在塗敷階段 開始時，真空箱26就壓力而言連接到真空源27直 到真空箱26中的真空已經達到了規定的設定値。 在操作期間，轉換閥30在其兩個位置之間前 後切換以使得注射器1在保持階段連接到真空源26 以及在塗敷階段連接到壓力箱23。在保持階段，感 測器4測量注射器1中的液位L。相當於注射器1 排空粘著劑時體積的無用容積對於內徑爲r的圓柱 形注射器而言爲： VT = π* r2 * L (3) 利用根據第3圖的裝置，根據注射器1的測量 液位L或無用容積Vt，壓力箱23中的壓力水準和/ 或塗敷階段的持續時間增大，以使得不管噴射1的 排空而將粘著劑的傳送量保持恒定。 利用根據第4圖的裝置，較佳地根據注射器1 的測量液位L或無用容積VT，僅僅是壓力箱23中 的壓力水準增大，以使得不管噴射1的排空而將粘 著劑的傳送量保持恒定，而塗敷階段的持續時間保 持不變。那麼，寫噴嘴17的寫運動的持續時間也 無需改變。 壓力箱23中的壓力水準或者如果需要的話塗 -12- Ί305733 敷階段的持續時間所需要增大的程度取決於整個 系統的實際性質並且需要根據試驗來確定。 用來塗敷粘著劑的裝置較佳地設置爲一旦注 射器1被排空，即一旦液位已經達到數値Le，就觸 發警報器和/或停止半導體裝配裝置。 儘管已經示出和描述了本發明的實施例和應 用’但是對於得益於本公開的所述領域技術人員來 說’很明顯，在不偏離本文的創造性槪念之下，除 了上述之外的很多變型都是可能的。因此除了申請 專利範圍及其等同替換之外，本發明並不受到限制。 【圖式簡單說明】 結合入本發明並構成本說明書一部分的附圖 示出了本發明的一個或多個實施例，並且連同詳細 描述一起用來解釋本發明的原理和實施。附圖並不 是按比例的。在附圖中： 第1圖示出了呈注射器形式的液體容器，其具 有用來供應壓縮空氣的接頭和用來測量注射器液 位的感測器。 第2圖不出了用來操作感測器的電子電路。 第3圖示出了用來塗敷粘著劑的裝置，其中注 射器被佈置爲不動。 第4圖示出了用來塗敷粘著劑的裝置，其中注 射器被佈置在可動的寫頭上。 第5圖示出了用來操作注射器的氣動裝置。 1305733 【元件符號說明】

1 注射器 2 粘著劑 3 蓋板 4 感測器 5 末端 6 管道 7 壓力接頭 8 聲換能器 9 聲變換器 10 電子電路 11 放大器 12 於大器 13 施密特觸發部件 14 基板 15 噴嘴 16 寫頭 17 寫噴嘴 18 傳輸系統 19 支撐台 20 進口 2 1 出口 22 壓力管線 23 壓力箱 -14- Ί305733 24 壓力感測器 25 進口閥 26 真空箱 27 真空源 28 壓力感測器 29 出口閥 3 0 轉換閥 3 1 壓力管線 3 2 壓力管線 3 3 控制單元 3 4 轉換閥 L. 長度 Le. 長度

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Claims (1)

1305733 十、申請專利範圍： 1.—種將粘著劑塗敷於基板的裝置，包括： 一液體容器，包含粘著劑且具有出口； 一壓力箱（23 ); 一閥，暫時地將壓力箱（23 )連接到液體容器以將 壓力脈衝施加於液體容器； 一包括聲換能器（8 )和聲變換器（9 )的感測器（4 ) ’ 其中感測器（4 )可分離地連接到液體容器上與出口相對 # 的端部； 一電子電路（10)，其操作聲換能器（8)並且形成 感測器（4 )的輸出信號，該輸出信號表示在液體容器中 粘著劑的塡充水平；和 一控制單元（33)，其控制在壓力箱（23)中的壓力 以及該閥，其中控制單元（3 3 )根據來自感測器（4 )的 輸出信號，調節在壓力箱（2 3 )中的壓力水準和/或壓力 脈衝的長度。 ® 2 ·如申請專利範圍第1項的裝置，其中還包括具有寫噴嘴 (17)的寫頭（16)，其中寫頭（16)可在三個空間方向 上運動，其中液體容器可分離地安裝在寫頭（16)上， 使得液體容器的出口開口到寫噴嘴（丨7 )內，並且其中 控制單元（3 3 )根據來自感測器（4 )的輸出信號僅調節 壓力箱（2 3 )中的壓力水準。 3 ·如申請專利範圍第1項的裝置，其中感測器的輸出信號 表示施加於聲換能器（8 )的交流電信號的頻率，在該頻 -16- 1305733 率下液體容器中出現聲學駐波。 4.如申請專利範圍第2項的裝置，其中感測器的輸出信號 表示施加於聲換能器（8 )的交流電信號的頻率，在該頻 率下液體容器中出現聲學駐波。 5 .如申請專利範圍第1項至4項中任一項的裝置，其中當 在液體容器中的粘著劑水準已經達到預定水準時觸發一 警報器。

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