TWI498168B - Method and device for adjusting cohesive material coating - Google Patents

Description

黏性材料塗覆調校方法及裝置

本發明係關於黏性材料塗覆方法及裝置，尤其關於高黏度的黏性材料以螺桿方式致動擠出之點膠機必須以目標塗覆重量沿塗覆路徑恰好完成塗覆的一種接觸式連續塗覆的黏性材料塗覆調校方法及裝置。

習知技術於半導體晶片封裝、平面顯示器製造中，通常使用點膠機將黏性材料擠出形成既定圖案於待塗覆物件上，其中常被使用之點膠機致動擠出方式如氣壓致動、旋轉致動或壓電致動；此等黏性材料包括一般功能的接著劑、助銲劑、防銲劑、密封劑等，其黏度大於50 centipoise(CPS)時，在室溫下不易藉由自身重量輕易流動；黏性材料黏度大於3,000CPS時，可於氣壓致動之點膠機內，以柱塞為擠出件藉切換電磁閥方式而間歇性致動空氣壓力進行非接觸噴射塗覆；黏性材料黏度大於10,000CPS時，上述以柱塞為擠出件的氣壓致動方式較難使黏性材料擠出獲得穩定塗覆，因此通常採用螺桿來作為擠出件，主要使點膠機內設有具螺旋棒狀凸緣朝旋轉軸方向旋轉之螺桿，藉由螺桿旋轉以解決不易擠出高黏度黏性材料之問題。

在積體電路小型化發展中，已知如覆晶技術裝配過程需要施配不同的黏性材料，晶片設計者會規定使用一定目標塗覆重量的黏性材料在正確位置封裝所有電氣互連線，太少的黏性材料容易引起腐蝕並造成過度的熱應力，太多的黏性材料導致溢流並易與其它元件干涉，因此能否恰好在正確位置處塗覆精確重量之黏性材料對封裝製程之品質影響甚鉅；習 知技術中以非接觸式噴射塗覆及接觸式塗覆兩種為主要技術分野；其中，非接觸式噴射塗覆在使黏性材料從噴嘴以液滴狀態飛散吐出彈落在待塗覆物件上時，會有慣性飛散偏移，若噴嘴與待塗覆物件間之距離越大，塗覆位置的偏移也越大；接觸式塗覆為一種在黏性材料離開擠出口前便接觸待塗覆物件的擠出方式，其水平位置的變化微小，黏性材料離開擠出裝置擠出口時，瞬間黏性材料的最下端部與待塗覆物件表面間之距離幾乎零，此接觸式連續塗覆可使塗覆位置的偏移達到最小極限，有效解決塗覆位置偏移的問題。

習知技術在高黏度黏性材料之塗覆上具有其需求，但由於其黏度較高之特性，在塗覆劑量、塗覆速度的掌握非常重要，此種高黏度黏性材料之塗覆以接觸式塗覆並採用螺桿來作為擠出件為佳，但如何控制在一黏性材料目標塗覆量要求下，執行一目標塗覆行程，有待在量產前之調校作業精準可靠地控制各項塗覆參數，為有待研究的課題。

爰是，本發明目的，在於提供一種在一黏性材料目標塗覆重量要求下，執行一驗證目標塗覆行程塗覆數據是否可行的黏性材料塗覆調校方法。

本發明另一目的，在於提供一種在一黏性材料目標塗覆量要求下，執行一目標塗覆行程的擠出裝置位移速度確認是否可行的黏性材料塗覆調校方法。

本發明又一目的，在於提供一種可以解決以一定目標塗覆重量沿塗覆路徑恰好完成塗覆而沒有黏性材料供給過剩或不夠問題之黏性材料塗覆調校方法。

本發明再一目的，在於提供一種使黏性材料避免浪費的情況下得到擠出裝置位移速度之黏性材料塗覆調校方法。

本發明又再一目的，在於提供一種以預先程式化多數控制資料檢測是否於塗覆時間內恰好沿目標塗覆行程完成塗覆之黏性材料塗覆調校方法。

本發明又再一目的，在於提供一種使用申請專利範圍第1至12項任一項所述黏性材料塗覆調校方法之裝置。

依據本發明目的之黏性材料塗覆調校方法，包括：提供一載台，其上承載定位待塗覆物件；提供一擠出裝置，設有驅動機構使一螺桿旋轉，而將由一供應器所輸送的黏性材料以螺旋狀凸緣從擠出裝置之一擠出口擠出；提供一控制裝置，與擠出裝置連結並對其進行與載台上待塗覆物件之相對移動控制；設定以沿塗覆路徑恰好完成目標塗覆行程塗覆的目標塗覆重量黏性材料，依控制裝置設定的螺桿轉速、擠出裝置移動速度，使擠出裝置於載台上待塗覆物件依塗覆路徑實施無黏性材料擠出之模擬塗覆者。

依據本發明另一目的之黏性材料塗覆調校方法，包括：以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，藉一重量測量單元之塗覆重量測量來取得一個目標塗覆第一時間及擠出裝置第一位移速度，以該擠出裝置第一位移速度進行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程序，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下，取得一擠出裝置實際位移之目標塗覆第二時間，經由反覆模擬取得第二時間等於第一時間之擠出裝置第二位移速度最佳值後，使擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆者。

依據本發明又一目的之黏性材料塗覆調校方法，包括：以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，以該擠出裝置之一第一位移速度進行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程序，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下經由反覆模擬取得最佳第二位移速度值後，再使擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆者。

依據本發明再一目的之黏性材料塗覆調校方法，包括：使一擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆前，先執行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程序，該模擬程序以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下以該擠出裝置之一第一位移速度進行模擬，使擠出裝置經由反覆模擬取得最佳第二位移速度值。

依據本發明又再一目的之黏性材料塗覆調校方法，包括：提供一載台，其上承載定位待塗覆物件；提供一擠出裝置，設有驅動機構使一螺桿旋轉，而將由一供應器所輸送的黏性材料以螺旋狀凸緣從擠出裝置之一擠出口擠出；提供一控制裝置，與擠出裝置連結並對其進行與載台上待塗覆物件之相對移動控制；根據控制裝置中預先程式化的資訊，以一先前確定的目標塗覆重量使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下在待塗覆物件上實施模擬塗覆，以檢測於塗覆時間內擠出裝置是否恰好沿塗覆路徑完成塗覆。

依據本發明又再一目的之黏性材料塗覆調校裝置，包括：使用使用申請專利範圍第1至12項任一項所述黏性材料塗覆調校方法之裝置。

本發明實施例之黏性材料塗覆調校方法及裝置，根據控制裝置中預先程式化的螺桿轉速、擠出裝置移動速度、目標塗覆行程資訊，以一先前確定的目標塗覆重量模擬實施塗覆，以檢測是否於塗覆時間內恰可沿塗覆路徑完成目標塗覆行程塗覆，而不用實際將預定塗覆式樣之黏性材料塗覆於待塗覆物件上，藉此可以減少黏性材料的浪費、試驗產品的損失，而得到最佳的驗證效益。

1‧‧‧載台

11‧‧‧待塗覆物件

2‧‧‧擠出裝置

21‧‧‧驅動機構

22‧‧‧螺桿

221‧‧‧凸緣

23‧‧‧供應器

24‧‧‧擠出口

3‧‧‧控制裝置

31‧‧‧重量量測單元

32‧‧‧影像量測單元

33‧‧‧位置量測單元

4‧‧‧塗覆路徑

41‧‧‧角緣部

42‧‧‧直線路徑

X‧‧‧目標塗覆重量

S‧‧‧目標塗覆行程

R‧‧‧螺桿轉速

V1‧‧‧擠出裝置第一位移速度

V2‧‧‧擠出裝置第二位移速度

△V‧‧‧位移速度誤差值

T1‧‧‧目標塗覆第一時間

T2‧‧‧目標塗覆第二時間

第一圖係本發明實施例中螺桿式致動點膠機示意圖。

第二圖係本發明實施例中塗覆路徑與目標塗覆行程示意圖。

第三圖係本發明實施例中塗覆校正流程示意圖。

請參閱第一圖所示，本發明實施例黏性材料之塗覆以接觸式連續塗覆並採用螺桿來作為致動擠出件，黏性材料黏度大於10,000CPS，所述黏性材料係例如半導體封裝、平面顯示器製造中使用的黏性材料，如接著劑、助銲劑、防銲劑、密封劑、銀膏、樹脂接著劑等，在實施上可採用如圖所示之點膠機，其上設有包括：一載台1，用以承載定位待塗覆物件11；一擠出裝置2，用以將黏性材料擠出至載台1上之待塗覆物件11；擠出裝置2係利用驅動機構21使螺桿22旋轉，而將由供應器23所輸送的黏性材料從擠出裝置2擠出；所述驅動機構21包括可以驅動螺桿22旋轉及上下位移之機構；螺桿22於桿狀周緣表面上具適當螺距之螺旋狀凸緣221，經由被驅動機構21驅動旋轉而以螺旋狀凸緣221將黏性材料朝擠出口24方向擠出；擠出裝置2所需之黏性材料擠出量可藉控制螺桿22之轉速 及黏性材料自供應器23輸送供給之壓力大小來改變；該黏性材料在擠出結束時，藉由停止驅動機構21的旋轉驅動而停止螺桿22的旋轉，並藉由停止供應器23對擠出裝置11供應受有壓力之黏性材料，而在驅動機構21驅動螺桿22向下位移之下，使螺桿22前端封閉擠出口24而切斷黏性材料之擠出；該擠出裝置2之擠出口24與待塗覆物件11表面間之距離間隙設定在1mm以下；擠出裝置2與待塗覆物件11的相對移動速度1~100mm/s。

一控制裝置3，與擠出裝置2連結並對其進行與載台1上待塗覆物件11之相對移動控制；其同時亦控制一重量測量單元31、一影像測量單元32，一位置測量單元33之功能執行；該重量測量單元31被連接至該控制裝置並提供一回饋信號，其校正方式係：由代表塗覆至該待塗覆物件表面上由量秤稱量的黏性材料重量，與一先前確定的目標塗覆重量進行比較；該影像測量單元32使被連接至該控制裝置，並提供一回饋信號，其校正方式係：比較代表塗覆至該待塗覆物件表面上塗覆式樣之由CCD取得的影像，與一先前確定的目標塗覆式樣進行比較；該位置測量單元33被連接至該控制裝置，並提供一回饋信號，其校正方式係：比較由代表塗覆至該待塗覆物件表面上終點位置之擠出裝置擠出口的絕對位置座標，與一先前確定的目標塗覆行程終點進行比較；控制裝置3可為被建構為多個輸入控制的任何電氣控制裝置，可獨立的控制各單元或組件。

以接觸式請參閱第二、三圖，本發明實施例黏性材料塗覆調校方法上，各參數控制、調整及校正係以「目標塗覆重量X」黏性材料恰好完成「目標塗覆行程S」塗覆路徑4作為調校之基準；另外，在本發明實施例中，保持塗覆過程中「螺桿轉速R」固定也是一個被考慮的調校基準；一個最佳「螺桿轉速R」可參考控制裝置3執行一黏性材料參數資料，藉由改變「螺桿轉速R」可改變所塗覆擠出黏性材料重量，且因而改變該 黏性材料之尺寸；而黏性材料塗覆式樣除可由控制「螺桿轉速R」來決定外，螺桿22之設計如螺距大小、螺紋斜度及螺桿22之前端與擠出口24之間距及黏性材料的黏度，也會影響擠出黏性材料的尺寸大小，但由於上述這些變因在擠出裝置2被設計時已為一固定值，故本發明實施例在黏性材料塗覆之調校上將不再考慮。

「目標塗覆重量X」及「螺桿轉速R」由控制裝置進行設定後，必須藉「重量測量單元31之塗覆重量測量」來取得一個「目標塗覆第一時間T1」；其中「重量測量單元31之塗覆重量測量」可以採用例如磅秤之量具，使擠出裝置2經由以該「螺桿轉速R」擠出一預定黏性材料重量的時間，來計算以「目標塗覆重量X」恰好完成「目標塗覆行程S」之塗覆路徑4所需之「目標塗覆第一時間T1」，而將「目標塗覆行程S」除於該「目標塗覆第一時間T1」即取得「擠出裝置第一位移速度V1」，其可經由反覆多次之「重量測量單元31之塗覆重量測量」而取得最佳值。

在取得「目標塗覆第一時間T1」及「擠出裝置第一位移速度V1」後，以該「擠出裝置第一位移速度V1」進行一「待塗覆物件之塗覆路徑模擬」程序，此程序將使擠出裝置2在未實際擠出黏性材料的情況下，依已設定之「目標塗覆重量X」、「螺桿轉速R」及已取得之「擠出裝置第一位移速度V1」進行「目標塗覆行程S」塗覆路徑4模擬位移，以取得一擠出裝置2實際位移之「目標塗覆第二時間T2」，該T2值為擠出裝置2完成塗覆路徑4之「目標塗覆行程S」的時間；該T2值由於機構因素或其他變因可能會與「目標塗覆第一時間T1」有落差，其可經由反覆多次調整「擠出裝置第一位移速度V1」並進行「待塗覆物件之塗覆路徑模擬」，直到取得T2=T1之最佳值，此時所獲得之「擠出裝置第二位移速度V2」值將與「擠出裝置第一位移速度V1」不同，而形成為V2=V1+△V(位移速 度誤差值)；該「待塗覆物件之塗覆路徑模擬」除擠出裝置2依塗覆路徑4進行模擬位移外，同時亦可進行例如「螺桿轉速R」或其他數據調整之模擬；而塗覆路徑4可能包括為直線路徑42或途經角緣部41，擠出裝置2內黏性材料擠出過程中，在直線路徑42依移動慣性保持連續塗覆使黏性材料之塗覆式樣保持恒定，而在角緣部41則將藉控制擠出裝置2移動速度，依非一定之可變速度相對移動達成，其必須在進入角緣部41後且到達角緣部41結束點之前，使擠出裝置2移動速度依角緣部41弧度大小變速；在「待塗覆物件之塗覆路徑模擬」中，「目標塗覆第二時間T2」係指完成塗覆路徑4之「目標塗覆行程S」之時間，該期間不論「目標塗覆行程S」中有多少段直線路徑42或角緣部41行程，均以「目標塗覆行程S」之全部塗覆路徑4中的總時間作為「目標塗覆第二時間T2」。

完成「待塗覆物件之塗覆路徑模擬」取得T2=T1值後，將使擠出裝置2執行「黏性材料實際塗覆」之程序，使擠出裝置2擠出黏性材料，並在「目標塗覆重量X」、「螺桿轉速R」設定下，依已取得之「擠出裝置第二位移速度V2」執行「黏性材料實際塗覆」，並反覆執行及作「目標塗覆結果檢測」；該等檢測可以包括：由位置測量單元33校正擠出裝置2擠出口24的絕對位置座標，並提供一回饋信號，其校正方式係比較由擠出裝置2擠出口24的絕對位置座標，其代表塗覆至該基板上的工件表面上之終點位置，與一先前確定的目標塗覆行程4終點進行比較，並根據該測量結果進行對前置時間與「擠出裝置第二位移速度V2」的調整；其中，前置時間為用來觸發該螺桿22旋轉的補償值，因黏性材料開始塗覆與擠出裝置2抵達塗覆路徑4起始點不同，此控制設計以補償黏性材料擠出在落至待塗覆物件11之前的水平慣性位移，使黏性材料恰塗覆在塗覆路徑4起始點並 保持塗覆式樣恒定；上述檢測尚可以包括：以影像測量單元32校正塗覆式樣，進而藉此調整黏性材料的流動特性。

完成「黏性材料實際塗覆」並反覆執行及作「目標塗覆結果檢測」取得以「目標塗覆重量X」黏性材料恰好完成「目標塗覆行程S」塗覆路徑4之最佳「擠出裝置第二位移速度V2」後，即屬完成黏性材料塗覆調校而可以進行量產塗覆之作業；本發明實施例若目標塗覆重量、塗覆式樣、塗覆路徑4或黏性材料黏度發生變化，則應重新執行塗覆參數校正，以得到一新的螺桿22轉速、擠出裝置2移動速度、前置時間、塗覆時間與塗覆路徑4資訊。

本發明實施例之黏性材料塗覆調校方法及裝置，根據控制裝置中預先程式化的螺桿22轉速、擠出裝置2移動速度、目標塗覆行程資訊，以一先前確定的目標塗覆重量模擬實施塗覆，以檢測是否於塗覆時間內恰可沿塗覆路徑4完成目標塗覆行程塗覆，而不用實際將預定塗覆式樣之黏性材料塗覆於待塗覆物件11上，藉此可以減少黏性材料的浪費、試驗產品的損失，而得到最佳的驗證效益。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

X‧‧‧目標塗覆重量

R‧‧‧螺桿轉速

V1‧‧‧擠出裝置第一位移速度

V2‧‧‧擠出裝置第二位移速度

T1‧‧‧目標塗覆第一時間

T2‧‧‧目標塗覆第二時間

Claims (13)

1. 一種黏性材料塗覆調校方法，包括：提供一載台，其上承載定位待塗覆物件；提供一擠出裝置，設有驅動機構使一螺桿旋轉，而將由一供應器所輸送的黏性材料以螺旋狀凸緣從擠出裝置之一擠出口擠出；提供一控制裝置，與擠出裝置連結並對其進行與載台上待塗覆物件之相對移動控制；設定以沿塗覆路徑恰好完成目標塗覆行程塗覆的黏性材料目標塗覆重量，依控制裝置設定的螺桿轉速、擠出裝置移動速度，使擠出裝置於載台上待塗覆物件，依塗覆路徑實施無黏性材料擠出之模擬塗覆者。
2. 一種黏性材料塗覆調校方法，包括：以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，藉一重量測量單元之塗覆重量測量來取得一個目標塗覆第一時間及擠出裝置第一位移速度，以該擠出裝置第一位移速度進行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程序，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下，取得一擠出裝置實際位移之目標塗覆第二時間，經由反覆模擬取得第二時間等於第一時間之擠出裝置第二位移速度最佳值後，使擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆者。
3. 一種黏性材料塗覆調校方法，包括：以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，以該擠出裝置之一第一位移速度進行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程 序，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下經由反覆模擬取得最佳第二位移速度值後，再使擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆者。
4. 一種黏性材料塗覆調校方法，包括：使一擠出裝置擠出黏性材料執行黏性材料實際塗覆前，先執行一待塗覆物件之塗覆路徑模擬程序，該模擬程序以恰好完成目標塗覆行程之目標塗覆重量黏性材料，在一控制裝置保持一擠出裝置塗覆過程中驅動黏性材料以螺旋狀凸緣擠出之螺桿轉速固定下，使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下以該擠出裝置之一第一位移速度進行模擬，使擠出裝置經由反覆模擬取得最佳第二位移速度值。
5. 一種黏性材料塗覆調校方法，包括：提供一載台，其上承載定位待塗覆物件；提供一擠出裝置，設有驅動機構使一螺桿旋轉，而將由一供應器所輸送的黏性材料以螺旋狀凸緣從擠出裝置之一擠出口擠出；提供一控制裝置，與擠出裝置連結並對其進行與載台上待塗覆物件之相對移動控制；根據控制裝置中預先程式化的資訊，以一先前確定的目標塗覆重量使擠出裝置在未實際擠出黏性材料的情況下在待塗覆物件上實施模擬塗覆，以檢測於塗覆時間內擠出裝置是否恰好沿塗覆路徑完成塗覆。
6. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，使一重量測量單元被連接至該控制裝置並提供一回饋信號，其校正方式係：由代表塗覆至該待塗覆物件表面上由量秤稱量的黏性材料重量，與一先前確定的目標塗覆重量進行比較。
7. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，使一影像測量單元被連接至該控制裝置，並提供一回饋信號，其校正 方式係：比較代表塗覆至該待塗覆物件表面上塗覆式樣之由CCD取得的影像，與一先前確定的目標塗覆式樣進行比較。
8. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，使一位置測量單元被連接至該控制裝置，並提供一回饋信號，其校正方式係：比較由代表塗覆至該待塗覆物件表面上終點位置之擠出裝置擠出口的絕對位置座標，與一先前確定的目標塗覆行程終點進行比較。
9. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，該擠出裝置目標塗覆行程包括移動速度依非一定速度相對移動之部份。
10. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，該擠出裝置之擠出口與待塗覆物件表面間之距離間隙設定在1mm以下。
11. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，擠出裝置與待塗覆物件的相對移動速度在1~100mm/s。
12. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述黏性材料塗覆調校方法，其中，該黏性材料係關於半導體封裝、平面顯示器製造中，由點膠機擠出使用的黏性材料，如接著劑、助銲劑、防銲劑、密封劑、銀膏、樹脂接著劑等。
13. 一種黏性材料塗覆調校裝置，包括使用申請專利範圍第1至12項任一項所述黏性材料塗覆調校方法之裝置。