專利名稱：非接觸的分配粘性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及粘性材料的分配，并且更尤其涉及，粘性材料微滴的非接觸的分配方法。
背景技術(shù)：
在基底的制造中，例如，印刷電路板(“PC”)，經(jīng)常需要施加很少數(shù)量的粘性材料，即那些粘性大于50厘泊的材料。這樣的材料包括，其用于舉例但不局限于此，通用粘合劑，焊膏，焊劑，焊接掩模，油脂，油，密封劑，灌注混合物，環(huán)氧樹脂，模片貼膏，硅酮，RTV和氰基丙烯酸鹽粘合劑。
在不斷增長(zhǎng)的電路小型化追求中，發(fā)展出一種已知為倒裝法的制作過程，該方法有多個(gè)需要分配粘性流體的過程。例如，如圖8所示，一個(gè)器件39，例如，一個(gè)半導(dǎo)體晶片或芯片，通過焊球或盤附著于一個(gè)基底，如一個(gè)PC板36。在一個(gè)底層填充的過程中，界于芯片39和PC板36之間的縫隙由一種粘性流體環(huán)氧樹脂或一些其他的粘合劑所填充。用環(huán)氧樹脂底層填充，首先作為一種機(jī)械的粘合在熱循環(huán)和/或機(jī)械裝載期間幫助在互連的焊盤上減少壓力和限制張力，其次保護(hù)焊盤不受潮氣和其他環(huán)境的影響。底層填充操作以或多或少的連續(xù)方式沿著芯片39的至少一個(gè)邊緣沉積流體環(huán)氧樹脂。該流體環(huán)氧樹脂可以用連續(xù)滴或一串點(diǎn)的方式沉積，該沉積通過將接觸針或噴射分配器40定向在基本垂直于基底36的主要表面80來(lái)施加。由于界于芯片的下面與PC板36的表面80之間的小縫隙而產(chǎn)生毛細(xì)作用，作為該作用的結(jié)果流體環(huán)氧樹脂在芯片39的下面流動(dòng)。隨著流體環(huán)氧樹脂在芯片的下面流動(dòng)，一個(gè)薄層環(huán)氧樹脂的浸潤(rùn)區(qū)32保留在板上。該浸潤(rùn)區(qū)有兩個(gè)不利的影響。第一，該浸潤(rùn)區(qū)表示環(huán)氧樹脂沒有利用而是浪費(fèi)了。第二，鄰近的器件必須在PC板上置于浸潤(rùn)區(qū)之外的位置。因此，有必要提供一種最小化板上浸潤(rùn)區(qū)的大小的底層填充過程。
一旦底層填充操作完成了，需要沉積足夠的流體環(huán)氧樹脂覆蓋所有的電連接線，以使沿著芯片39的側(cè)面邊緣形成一個(gè)填角35。一個(gè)正確形成的填角確保沉積了足夠的環(huán)氧樹脂以提供界于芯片和PC板之間粘接的最大機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)底層填充過程的質(zhì)量來(lái)說把精確數(shù)量的環(huán)氧樹脂沉積在精確的正確位置是至關(guān)重要的。太少的環(huán)氧樹脂導(dǎo)致侵蝕和過多的熱壓力。太多的環(huán)氧樹脂可流到超過芯片的下面并且妨礙其他半導(dǎo)體器件和連線。因此，需要不斷地提高材料沉積的精度來(lái)產(chǎn)生所需尺寸的填角。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供減少基底上浸潤(rùn)區(qū)的非接觸噴射粘性材料的方法。本發(fā)明的方法使分配材料的使用更有效率，允許更有效地使用基底或減少基底的尺寸。另外，通過減少浸潤(rùn)區(qū)，本發(fā)明的方法提供更快的分配器速度的可能，這可以減少分配循環(huán)次數(shù)。因此，本發(fā)明的方法在執(zhí)行底層填充操作(underfill operation)中尤其有用并且可以潛在地減少生產(chǎn)成本和產(chǎn)品成本。
本發(fā)明的非接觸噴射粘性材料的方法在那些分配精確性和精度很重要的應(yīng)用中也尤其有用。
根據(jù)本發(fā)明的原理和描述的實(shí)施例，本發(fā)明提供一種用于非接觸的分配粘性材料到基底表面上的方法。該方法首先提供一個(gè)帶有噴嘴的噴射閥門，該噴嘴引導(dǎo)粘性材料在不垂直于基底表面的噴射方向上流動(dòng)。噴射過程包括啟動(dòng)噴射閥門以通過噴射方向上以前沖力(forwardmomentum)推動(dòng)流動(dòng)粘性材料通過噴嘴，中斷粘性材料利用前沖力的流動(dòng)以形成一個(gè)粘性材料微滴，和利用微滴的前沖力施加該粘性材料微滴到基底的表面。該不垂直的噴射方向?qū)е挛⒌卧诨咨袭a(chǎn)生一個(gè)減小的浸潤(rùn)區(qū)。
本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)支撐噴射閥門的定位器可操作地在第一運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)噴射閥門；該器件有一個(gè)側(cè)壁，由一個(gè)縫隙將該側(cè)壁與基底表面分開。該方法還包括定向噴射方向傾斜于基底的表面且在縫隙內(nèi)或鄰近縫隙的位置與基底相交。然后將該噴射閥門相對(duì)于基底在第一運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)；當(dāng)移動(dòng)噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷，和施加的步騾來(lái)以線形圖案施加粘性材料到鄰近該縫隙的基底上。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，定位器可操作地在第二運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)噴射閥門；且該器件有第一和第二側(cè)壁。該方法需要定向噴射方向傾斜于基底的表面并且通常導(dǎo)向基底表面和該器件的側(cè)壁，同時(shí)噴射方向在基底上的投影傾斜于該第一和第二側(cè)壁。其次，當(dāng)重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加步驟用來(lái)以線形圖案施加粘性材料到鄰近器件的第一側(cè)壁的基底上時(shí)，將該噴射閥門在第一運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)。然后，當(dāng)重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加步驟用來(lái)以線形圖案施加粘性材料到鄰近器件的第二側(cè)壁的基底上時(shí)，將該噴射閥門相對(duì)于基底在第二運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，粘性材料是一種保形涂層材料并且該方法首先定向噴射方向不垂直于基底的表面且與該器件的側(cè)壁相交。其次，將噴射閥門相對(duì)于基底在第一運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)；且當(dāng)將噴射閥門移動(dòng)時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加步驟用來(lái)以線形圖案施加保形涂層材料到該器件的基底上。
本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)通過下面結(jié)合附圖詳細(xì)的描述將更容易明白。


圖1是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的，粘性材料噴射系統(tǒng)的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的原理該系統(tǒng)提供了一種粘性材料的傾斜噴射。
圖2是圖1所示的計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的，粘性材料噴射系統(tǒng)帶有傾斜噴射分配器的原理框圖。
圖3是使用傾斜噴嘴的底層填充應(yīng)用示意圖，該噴嘴與圖1所示計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的粘性材料噴射系統(tǒng)一同使用。
圖4是圖1所示的計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的，粘性材料噴射系統(tǒng)的原理框圖，該系統(tǒng)帶有一個(gè)具有傾斜噴嘴的分配器。
圖5是傾斜噴嘴的放大的剖視圖，該噴嘴可用于圖4所示的非接觸的，粘性材料噴射系統(tǒng)。
圖6A是用沒有Z軸旋轉(zhuǎn)的分配器噴射示意圖。
圖6B是用有Z軸旋轉(zhuǎn)的分配器噴射示意圖。
圖7是使用傾斜噴嘴的雙噴射應(yīng)用的示意圖，該噴嘴與圖1所示計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的粘性材料噴射系統(tǒng)一同使用。
圖8是使用已知噴嘴的底層填充應(yīng)用示意圖，該噴嘴與計(jì)算機(jī)控制的，非接觸的粘性材料噴射系統(tǒng)一同使用。
具體實(shí)施例方式
圖1是一計(jì)算機(jī)控制的非接觸的粘性材料噴射系統(tǒng)10的示意圖，例如，來(lái)自Asymtek of Carlsbad，California的商業(yè)化的“AXIOM”X-20系列。一個(gè)微滴產(chǎn)生器12安裝在Z軸驅(qū)動(dòng)器上，該Z軸驅(qū)動(dòng)器以一種已知的方式自一個(gè)X，Y定位器14懸掛下來(lái)。該X，Y定位器14安裝在框架11上并限定了第一和第二不平行運(yùn)動(dòng)軸。該X，Y定位器包括一以已知的方式連接到一對(duì)可獨(dú)立控制的步進(jìn)馬達(dá)(未示出)的電纜驅(qū)動(dòng)器。一個(gè)視頻照相機(jī)和LED光圈組件16連接到微滴產(chǎn)生器12用于沿著X，Y和Z軸運(yùn)動(dòng)來(lái)檢查點(diǎn)和定位參考基準(zhǔn)點(diǎn)。該視頻照相機(jī)和光圈組件16可以如美國(guó)授權(quán)專利U.S.Pat.No.5,052,338“APPARATUS FOR DISPENSING VISCOUS MATERIALS ACONSTANT HEIGHT ABOVE A WORKPIECE SURFACE”中所描述的類型，其全部公開的內(nèi)容作為這里的參考。
計(jì)算機(jī)18提供全部系統(tǒng)控制，也可以是可編程邏輯控制器(“PLC”)或者其他基于微處理器的控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)這里所描述的功能的固化個(gè)人計(jì)算機(jī)或可以被普通技術(shù)人員知曉的其他傳統(tǒng)控制設(shè)備。通過鍵盤(未示出)和視頻顯示器20提供計(jì)算機(jī)18的用戶界面。計(jì)算機(jī)18提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232和SMEMA CIM通訊總線50，其與大多數(shù)其他類型的應(yīng)用于基底生產(chǎn)組裝線的自動(dòng)設(shè)備兼容。
用于在其上施加粘性材料點(diǎn)的基底(未示出)直接位于微滴產(chǎn)生器12的下面，該粘性材料如粘合劑、環(huán)氧樹脂、焊料等?；卓梢允止ぱb載或由自動(dòng)傳送器22傳送。該傳送器22是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，且具有可調(diào)整的寬度用于接受不同尺寸的PC板。該傳送器22還包括氣動(dòng)升降和鎖止機(jī)構(gòu)。該實(shí)施例還包括噴嘴啟動(dòng)器24和噴嘴校準(zhǔn)設(shè)置器26。在傳送器22之下，一個(gè)控制面板28安裝在框架11上，且包括許多在設(shè)置、校準(zhǔn)、裝載粘性材料期間用于手動(dòng)啟動(dòng)特定功能的控制按鈕。
參照?qǐng)D2，示意了微滴生成器12向基底36上噴出粘性材料的一次噴射34，該基底36例如PC板，用于支撐例如半導(dǎo)體芯片或晶片等的電子器件39。該P(yáng)C板36設(shè)計(jì)成這樣的類型，即在其上有表面安裝器件，使用粘性材料將該器件放置在所需位置。該P(yáng)C板由傳送器22移動(dòng)到所需的位置。
軸驅(qū)動(dòng)器38包括X、Y定位器14(圖1)和Z軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，X、Y定位器14和Z軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以快速地分別相對(duì)于PC板36沿著X，Y，Z軸77，78，79移動(dòng)分配器40。微滴產(chǎn)生器12可以從一個(gè)固定的Z高度噴射粘性材料微滴，或者微滴產(chǎn)生器12可以在一個(gè)操作周期內(nèi)在程序控制下被升高以在其他Z高度分配或者清除安裝在板上的其他元件。
微滴產(chǎn)生器12包括一個(gè)ON/OFF噴射分配器40，ON/OFF噴射分配器40是為噴射微小數(shù)量的粘性材料而專門設(shè)計(jì)的非接觸的分配器。分配器40有一個(gè)活塞41的噴射閥門44，活塞41放置在圓筒43內(nèi)。活塞41有一下桿45從其延伸通過材料腔47。復(fù)位彈簧46把下桿45的遠(yuǎn)端末梢斜抵到座49上?；钊?1還有一上桿51從其延伸，上桿的上部末端位于鄰近千分尺55的螺桿53末端上的停止面處。調(diào)節(jié)千分尺螺桿53改變活塞41的沖程上限。分配器40可以包括一注射器樣的供給裝置42，供給裝置42以已知方式流體地連接到一個(gè)粘性材料供給(未示出)上。微滴產(chǎn)生控制器70提供一個(gè)輸出信號(hào)給一個(gè)電壓-壓力轉(zhuǎn)換器72，例如，連接到一流體加壓源的一氣動(dòng)螺線管，流體加壓源依次輸出壓縮空氣到供給裝置42。這樣，供給裝置42能夠供給加壓的粘性材料到腔47。
通過計(jì)算機(jī)18提供一命令信號(hào)給微滴產(chǎn)生控制器70啟動(dòng)噴射操作，該信號(hào)使控制器70提供一輸出脈沖到一電壓-壓力轉(zhuǎn)換器76，例如，連接到一流體加壓源的氣動(dòng)螺線管。轉(zhuǎn)換器76的脈沖操作輸出一壓縮空氣脈沖進(jìn)入圓筒43里并且產(chǎn)生活塞41的快速上升。從座49抬起活塞下桿45把腔47里的粘性材料吸到位于活塞下桿45和座49之間的位置。在輸出脈沖的末期，轉(zhuǎn)換器76回到其原始狀態(tài)，從而釋放圓筒43里的壓縮空氣，而復(fù)位彈簧46把活塞下桿45快速地降回抵到座49上。在這個(gè)過程中粘性材料的噴射快速地通過噴嘴48的一個(gè)開口或的分配孔59擠出或噴出。如圖2中放大形式所示，作為其自己前沖力的結(jié)果非常小的粘性材料微滴37突然脫離；并且微滴的前沖力將其施加到基底36的表面80上，成為基底36上的粘性材料的點(diǎn)。圓筒43的連續(xù)操作提供了粘性材料37的各微滴。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“jetting”指上述形成粘性材料微滴37的過程。分配器40能以非常高的速率從噴嘴噴射微滴，例如，可達(dá)100微滴每秒或更多。由微滴產(chǎn)生控制器70控制的馬達(dá)61機(jī)械地連接到千分尺螺桿53，從而允許活塞41的沖程自動(dòng)地調(diào)整，這改變形成每個(gè)微滴粘性材料的體積。
一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器62支配微滴產(chǎn)生器12和與其相連的照相機(jī)和光圈組件16的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制器62提供命令信號(hào)分別給用于X，Y，Z軸馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路。一個(gè)傳送控制器66連接到基底傳送器22。傳送控制器66連接在運(yùn)動(dòng)控制器62和傳送控制器22之間用于控制傳動(dòng)器22的寬度調(diào)整和升高和鎖止裝置。傳送控制器66也控制基底36進(jìn)入到系統(tǒng)和在完成材料的沉積后離開系統(tǒng)。在一些應(yīng)用中，一個(gè)基底加熱系統(tǒng)68和/或一個(gè)噴嘴加熱/冷卻系統(tǒng)56以已知的方式運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)加熱基底和/或噴嘴，以把基底傳送通過系統(tǒng)時(shí)保持粘性材料的溫度輪廓。
噴嘴設(shè)置器26用于校準(zhǔn)目的，該校準(zhǔn)提供一種用于精確控制所分配的微滴37的重量或大小的點(diǎn)大小校準(zhǔn)，和一種用于精確定位粘性材料點(diǎn)的點(diǎn)放置校準(zhǔn)，該粘性材料是動(dòng)態(tài)分配的，即當(dāng)微滴產(chǎn)生器12相對(duì)于基底36移動(dòng)時(shí)。另外，噴嘴設(shè)置器用于提供材料體積校準(zhǔn)，該材料體積校準(zhǔn)用來(lái)精確控制微滴產(chǎn)生器12的速度，該速度是當(dāng)前材料分配特性(current material dispensing characteristics)，微滴沉積的速率和所需的粘性材料(以點(diǎn)的方式分配)總體積的函數(shù)。噴嘴設(shè)置器26包括一個(gè)固定工作面74和測(cè)量裝置52，例如，一個(gè)重量計(jì)提供表示重量計(jì)52稱出的材料重量的反饋信號(hào)到計(jì)算機(jī)18。重量計(jì)52可操作地連接到計(jì)算機(jī)18，計(jì)算機(jī)18可以對(duì)材料的重量和先前確定的規(guī)定值進(jìn)行比較，例如，一個(gè)存貯在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器54里的粘性材料重量選點(diǎn)(setpoint)值。其他形式的裝置可以代替重量計(jì)24，例如，可以包括其他點(diǎn)大小測(cè)量裝置如圖像系統(tǒng)，其他點(diǎn)大小測(cè)量裝置包括用于測(cè)量分配材料直徑，區(qū)和/或體積的照相機(jī)，LED，或光電晶體管。在操作之前，安裝一個(gè)噴嘴組件，噴嘴組件通常為已知的安放形式，該安放形式設(shè)計(jì)成在流體流動(dòng)路徑中消除氣泡。這樣的分配系統(tǒng)在待處理的臨時(shí)申請(qǐng)中更充分地描述，該申請(qǐng)是2003年5月23日提交的，序號(hào)為No.60/473,1616，題目為“Viscous Material Noncontact DispensingSystem”，在這里，通過參考將該專利中的全部?jī)?nèi)容結(jié)合入本發(fā)明。
在操作中，計(jì)算機(jī)18利用來(lái)自磁盤或計(jì)算機(jī)集成制造(“CIM”)控制器的CAD數(shù)據(jù)命令運(yùn)動(dòng)控制器62移動(dòng)微滴產(chǎn)生器12。這確保微小的粘性材料點(diǎn)精確地放置在基底上所需的位置?；谟脩艏夹g(shù)要求或元件庫(kù)，計(jì)算機(jī)18自動(dòng)分配點(diǎn)的大小到特定的成分，。在沒有CAD數(shù)據(jù)可用的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)18應(yīng)用的軟件允許對(duì)點(diǎn)的位置直接編程。在已知的方式中，計(jì)算機(jī)18利用X和Y位置，成分類型和成分的方向來(lái)決定在基底36的上表面上沉積粘性材料點(diǎn)的位置和數(shù)量。
已知的噴射分配器在基本垂直于基底36的噴射方向上引導(dǎo)粘性材料；然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，噴射分配器40安裝成可以繞Y軸78樞轉(zhuǎn)。噴射分配器40使用一個(gè)已知的直形噴射噴嘴，該噴嘴在基本平行于分配器40的中心線88的方向噴射粘性材料。但是，分配器40的有角度的安裝導(dǎo)致所噴射粘性材料微滴37的噴射方向不垂直于基底36的上表面80。這種有角度的噴射可以用于許多這樣的應(yīng)用中，即在基底上安放元件或在向有元件裝配于其上的基底上施加一層或多層保形涂層的過程中使用了粘性材料。
例如，在圖3所示的底層填充操作中，微滴37以傾斜于基底36的上表面80的方向噴射，并且立即沉積在與芯片39側(cè)壁82下面的縫隙或空間84鄰近之處。有角度的或傾斜噴射在由縫隙84和表面80形成的角落處產(chǎn)生沖擊力，這有助于阻止粘性材料在表面80上蔓延。這樣，有角度的噴射產(chǎn)生一個(gè)比已知噴射更小的浸潤(rùn)區(qū)，如圖8所示，在該已知噴射中沖擊力發(fā)生在垂直于表面80的方向上。此外，噴射過程的速度允許進(jìn)行多個(gè)傳送，以使當(dāng)先前沉積的材料通過毛細(xì)作用移動(dòng)到元件的下面時(shí)，附加材料可以形成層。另外，可以進(jìn)行最后的傳送以形成所需大小的填角，同時(shí)持續(xù)保持浸潤(rùn)區(qū)為最小。
所需噴射方向的角度是隨實(shí)際應(yīng)用而定的(application dependent)。例如，在底層填充操作中，噴射方向可以在相對(duì)于基底36的上表面80大約10-80度范圍的角度。在另一個(gè)應(yīng)用中，需要施加粘性材料到垂直的基底，例如，芯片39的垂直側(cè)壁82；在這樣應(yīng)用中，噴射方向可以在相對(duì)于芯片側(cè)壁82大約80-100度范圍的角度。
在使用中，在一個(gè)試產(chǎn)(PREPRODUCTION)噴射周期里可以確定一個(gè)最適宜的角度，在該周期中，在分配器40以不同的角度安裝的情況下分配粘性材料，該角度變化由手工調(diào)整?；趤?lái)自不同角度噴射的浸潤(rùn)區(qū)和其他定性的指標(biāo)的測(cè)量，可以確定和記錄一個(gè)最適宜的角度或角度范圍。一旦確定了需要的噴射角度，在一個(gè)生產(chǎn)周期里，計(jì)算機(jī)18提供輸出信號(hào)到運(yùn)動(dòng)控制器26使運(yùn)動(dòng)控制器啟動(dòng)分配器40沿第一運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，例如，如圖2所示Y運(yùn)動(dòng)軸。與該運(yùn)動(dòng)同步，運(yùn)動(dòng)控制器以前述方式操作噴射閥40以線形圖案施加粘性材料微滴到基底表面80上。
除了以一個(gè)角度可旋轉(zhuǎn)地安裝噴射分配器40之外，也可用其他結(jié)構(gòu)來(lái)提供一傾斜噴射方向，該方向不垂直于基底表面80。例如，在圖4和圖5所示的另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)傾斜噴嘴90安裝在分配器40的末端。該傾斜噴嘴90有一個(gè)傾斜出口通道，該通道終止于在側(cè)壁94里的一開口或分配孔92。該出口通道的長(zhǎng)度通常是分配孔92的直徑的二到三倍。另外，該出口通道可以是有直壁的圓柱，或是朝向分配孔92逐漸變細(xì)。分配孔92的直徑是隨實(shí)際應(yīng)用而定的，最適宜的傾斜噴嘴90的構(gòu)造和尺寸通常由實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。通過傾斜噴嘴90，以一個(gè)角度相對(duì)于或在不垂直于基底上表面80的噴射方向噴射出粘性材料。一旦所需噴射角度用實(shí)驗(yàn)方法確定，例如，通過用以如上述的不同角度旋轉(zhuǎn)的分配器40進(jìn)行的噴射過程，可使傾斜噴嘴90用于以所需噴射角度噴射材料。
在很多應(yīng)用中，需要沿著元件兩個(gè)相互垂直的面施加粘性材料。在根據(jù)圖2所示的傾斜噴射里，將噴射方向指向下朝著基底，即，在第一傾斜B軸81上樞轉(zhuǎn)以提供繞Y軸78的旋轉(zhuǎn)，以使該方向與臨近第一側(cè)壁82的上表面80相交。在那樣噴射角的情況下，如圖6A所示，噴射方向在基底上表面80上的投影，通常用微滴37表示，基本垂直于第一側(cè)壁82且基本平行于側(cè)壁86。那么，沿著Y軸78移動(dòng)分配器40允許以線形圖案噴射到表面80上的粘性材料37緊密的靠近側(cè)壁82。但是，接近到達(dá)側(cè)壁82和86之間的交叉線時(shí)，分配器40沒有正確地定向來(lái)相對(duì)于側(cè)壁86傾斜地噴射材料。沿著側(cè)壁86在如圖6A所示方向噴射粘性材料產(chǎn)生類似已知的垂直于基底36噴射的結(jié)果。為得到所期望的相對(duì)于側(cè)壁82使用的噴射角度，噴射分配器40必須在第二傾斜C軸79上樞轉(zhuǎn)來(lái)提供繞Z軸79的旋轉(zhuǎn)。
在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，參照?qǐng)D6B，分配器40安裝在Z軸定位器上以使可進(jìn)一步在C軸96上旋轉(zhuǎn)。分配器40在C軸上的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致噴射方向在基底表面80上的投影相對(duì)側(cè)壁82和側(cè)壁86都傾斜，投影通常用微滴37表示。另外，將噴射分配器40在B軸和C軸上都樞轉(zhuǎn)使噴射方向在所需的角度；且噴射方向相交叉。因此，沿著Y軸78移動(dòng)分配器40允許所噴射的微滴37以線性圖案噴射到緊密靠近側(cè)壁82的表面80上。另外，當(dāng)分配器40到達(dá)側(cè)壁82和86的相交線時(shí)，隨著C軸旋轉(zhuǎn)，由于分配器40沿著X軸77移動(dòng)，將粘性材料的微滴噴射到緊密靠近側(cè)壁86的基底表面80上。那樣，通過起初在B和C軸上以固定角度樞轉(zhuǎn)著的噴射分配器40，僅通過先沿著Y軸78然后X軸77移動(dòng)分配器40，粘性材料微滴可以沿著互相垂直的側(cè)壁82和86噴射。
在所述實(shí)施例中，傾斜運(yùn)動(dòng)是手工調(diào)整的，但是，如同將要意識(shí)到的一樣，電或液態(tài)馬達(dá)可用于給一個(gè)或兩個(gè)角度的旋轉(zhuǎn)都提供動(dòng)力，該旋轉(zhuǎn)用于使噴射方向處于一個(gè)角度。另外，電和液態(tài)馬達(dá)可以置于在計(jì)算機(jī)16的程序或運(yùn)動(dòng)控制器26的控制之下。在U.S.Patent No.6,447,847中示出和描述了一個(gè)分配系統(tǒng)的實(shí)例，該系統(tǒng)有繞一個(gè)Z軸傾斜運(yùn)動(dòng)的第一可編程的軸和繞垂直于該Z軸的軸傾斜運(yùn)動(dòng)的一個(gè)第二可編程的軸，在這里，通過參考將該專利中的全部?jī)?nèi)容結(jié)合入本發(fā)明。U.S.Patent No.5,141,165涉及一種有繞一個(gè)Z軸傾斜運(yùn)動(dòng)的一個(gè)可編程的軸的分配器，在該分配器中有一個(gè)噴嘴，該噴嘴可繞垂直于Z軸的傾斜運(yùn)動(dòng)的可編程的軸樞轉(zhuǎn)。在這里，通過參考將U.S.Patent No.5,141,165中的全部?jī)?nèi)容結(jié)合入本發(fā)明。
還已知在一個(gè)或多個(gè)定位器上提供多個(gè)分配器以同時(shí)分配粘性材料。在圖7中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，分配器40a，40b用于噴射各自的微滴37a，37b串到基底36的各自相對(duì)的表面80a，80b上。通過在一個(gè)角度的噴射，將微滴37a，37b瞄準(zhǔn)發(fā)射鄰近各自的縫隙84a，84b的角落里，該縫隙鄰近各自器件39a，39b的各自側(cè)壁82a，82b。如前所述，不僅在底層填充過程期間而且在各自填角形成期間，該傾斜噴射減少各自表面80a，80b上浸潤(rùn)表面33a，33b。
在更進(jìn)一步的應(yīng)用中，噴射方向的角度可以在傳送之間改變，那樣可以保持最小浸潤(rùn)區(qū)。例如，在一次底層填充操作之后，為了正確覆蓋電連接線可用一個(gè)或更多的附加傳送來(lái)形成填角85(圖3)。在一些應(yīng)用中，可能需要減少相對(duì)于基底表面80的噴射角度而增加相對(duì)于側(cè)壁82的噴射角度，即，樞轉(zhuǎn)噴射方向略微更靠近垂直于側(cè)壁82。這樣，噴射微滴的沖擊力更對(duì)著側(cè)壁82有助于將填角向上沿著側(cè)壁82形成層，從而減少基底表面80上的浸潤(rùn)區(qū)33。
以一個(gè)角度噴射粘性材料到基底36有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，噴射微滴37增加了準(zhǔn)確性和重復(fù)性，這樣可以把粘性材料施加到界于基底表面80和芯片側(cè)壁82的角落區(qū)域里。另外，隨著微滴37的沖擊力引導(dǎo)進(jìn)鄰近縫隙84的角落里，減少了基底80上粘性材料的浸潤(rùn)區(qū)。一個(gè)更小的浸潤(rùn)區(qū)提供了在基底36上增加器件密度的可能并且，使基底更小。另外，定位器14移動(dòng)分配器40的速度的增加經(jīng)常導(dǎo)致浸潤(rùn)區(qū)的增加。通過以一個(gè)角度噴射，與非傾斜噴射相比，可以增加定位器速度而不增加浸潤(rùn)區(qū)的大小。因此，潛在地可以縮短用于底層填充的周期時(shí)間，從而減少成本。另外，粘性材料的沉積精確度和可重復(fù)性越高也通常意味著將更少地使用粘性材料，這也解釋為節(jié)約成本。
雖然通過一個(gè)實(shí)施例的描述闡明了本發(fā)明并且雖然相當(dāng)詳細(xì)地描述了該實(shí)施例，但申請(qǐng)人的本意并不是想把所附的權(quán)利要求范圍局限在或者以任何方式限制在這些細(xì)節(jié)上。附加的優(yōu)點(diǎn)和更改對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員是顯而易見的。例如，在所述的實(shí)施例中，見圖2，所示分配器繞Y軸78旋轉(zhuǎn)用于提供所需的傾斜噴射方向。如即將意識(shí)到的，在其他實(shí)施例中，分配器可以以在圖7所示的適當(dāng)角度安裝到固定處；在那個(gè)實(shí)施例中，分配器可以繞X軸77旋轉(zhuǎn)以獲得所需的噴射角度。
在所述實(shí)施例中，器件39以帶有基本垂直于基底表面80的側(cè)壁82，86的形式示出；但是，如即將意識(shí)到的，在其他應(yīng)用中，一個(gè)或更多器件側(cè)壁可以是不垂直的，曲線或其他一些形狀。另外，定位器14是以這樣的方式示意和描述的，即帶有兩個(gè)相互垂直和線形的運(yùn)動(dòng)軸。再者，如即將意識(shí)到的，在其他應(yīng)用中，該定位器的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)的軸可以是非線形的。
在所述實(shí)施例中，粘性材料的應(yīng)用示意在這樣的應(yīng)用中，即該應(yīng)用涉及在基底36上安裝器件39，如，底層填充和形成一個(gè)基底。如即將意識(shí)到的，在這里示意和描述的用于在一個(gè)角度噴射粘性材料不同的實(shí)施例中也可以用于施加保形涂層到器件39和/或基底36。例如，參照?qǐng)D3，分配器40可以在一個(gè)所需的角度樞轉(zhuǎn)來(lái)噴射保形涂層材料的微滴37到側(cè)壁82上。
因此，從本發(fā)明的更廣泛的方面來(lái)說，本發(fā)明不局限于所示意和描述的特定細(xì)節(jié)，從而，有可能偏離這些細(xì)節(jié)但不偏離權(quán)利要求的主旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種非接觸的分配粘性材料到基底表面的方法，該方法包括提供具有的噴嘴的噴射閥門，該噴嘴在不垂直于所述基底表面的噴射方向上引導(dǎo)粘性材料流；啟動(dòng)所述噴射閥門以利用所述噴射方向上的前沖力推動(dòng)粘性材料流通過該噴嘴；中斷利用前沖力的粘性材料流以形成粘性材料微滴；和施加該粘性材料微滴到所述基底表面，通過不垂直于所述基底表面的噴射方向來(lái)減小由該微滴在基底上產(chǎn)生的浸潤(rùn)區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法進(jìn)一步包括提供定位器以支撐該噴射閥門并且可操作地在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門；相對(duì)于所述基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；并且同時(shí)重復(fù)所述啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料的圖案施加到基底。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一運(yùn)動(dòng)軸是線形運(yùn)動(dòng)軸并且在所述基底上的所述粘性材料的所述圖案是線形圖案。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基底支撐具有側(cè)壁的器件，該側(cè)壁是由縫隙將其與所述基底表面分隔開的，該側(cè)壁不平行于所述基底表面并且平行于該第一運(yùn)動(dòng)軸，該方法進(jìn)一步包括定向所述噴射方向傾斜于所述基底表面并且在所述縫隙中或鄰近縫隙的位置與所述基底相交；相對(duì)于所述基底在第一運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)所述噴射閥門；并且當(dāng)移動(dòng)噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料以線形圖案施加到鄰近該縫隙的基底上。
5.如權(quán)利要求2所述的方法其中所述粘性材料是一種保形涂層材料并且該器件具有不平行于基底表面而基本平行于所述第一運(yùn)動(dòng)軸的側(cè)壁，該方法進(jìn)一步包括定向噴射方向不垂直于基底表面并且使噴射方向與該器件的側(cè)壁相交；相對(duì)于所述基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；并且當(dāng)移動(dòng)噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把保形涂層材料以線形圖案施加到該器件的側(cè)壁上。
6.如權(quán)利要求2所述的方法其中該器件有不平行于所述基底表面而基本平行于第一運(yùn)動(dòng)軸的側(cè)壁，該方法進(jìn)一步包括以噴射方向在基底表面上的投影基本垂直于該元件的側(cè)壁方式定向所述噴射方向傾斜于所述基底表面并且該噴射方向一般同時(shí)指向基底的表面和該器件的側(cè)壁；相對(duì)于所述基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；并且當(dāng)移動(dòng)噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料以一種線形圖案施加到與該器件的側(cè)壁鄰近的基底上。
7.如權(quán)利要求4所述的方法其中該器件的側(cè)壁基本垂直于基底的表面。
8.如權(quán)利要求2所述的方法其中所述定位器可操作地在不平行于所述第一運(yùn)動(dòng)軸的第二運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)所述噴射閥門，并且所述基底有器件安裝于其上，該器件的第一側(cè)壁不平行于基底的表面而基本平行于第一運(yùn)動(dòng)軸，該器件進(jìn)一步具有不平行于基底的表面而基本平行于第二運(yùn)動(dòng)軸的第二側(cè)壁，該方法進(jìn)一步包括以噴射方向在基底上的投影基本傾斜于該第一和第二側(cè)壁的方式定向所述噴射方向傾斜于基底的表面并且該噴射方向一般同時(shí)指向基底的表面和器件的側(cè)壁；相對(duì)于基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；同步地移動(dòng)該噴射閥門并且重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加步驟從而把粘性材料以線形圖案施加到與器件的第一側(cè)壁鄰近的基底上；然后，相對(duì)于基底在第二運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門；并且當(dāng)在第二運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)所述噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料以線形圖案施加到與該器件的第二側(cè)壁鄰近的基底上。
9.如權(quán)利要求6所述的方法其中所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁基本垂直于基底的表面。
10.如權(quán)利要求2所述的方法進(jìn)一步包括相對(duì)于基底的表面以第一角度定向噴射方向；相對(duì)于基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；當(dāng)移動(dòng)所述噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料以線形圖案施加到基底上；相對(duì)于基底的表面以第二角度定向噴射方向；相對(duì)于基底在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)所述噴射閥門；當(dāng)移動(dòng)所述噴射閥門時(shí)，重復(fù)啟動(dòng)，中斷和施加的步驟從而把粘性材料以線形圖案施加到基底上。
11.一種非接觸的分配粘性材料到相對(duì)的第一和第二基底表面上的方法，該方法包括提供具有第一噴嘴的第一噴射閥門，該第一噴嘴在不垂直于第一表面基底的第一噴射方向上引導(dǎo)第一粘性材料流；啟動(dòng)第一噴射閥門以在第一噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)第一粘性材料流通過第一噴嘴；中斷利用前沖力的第一粘性材料流以形成第一粘性材料微滴；施加該第一粘性材料微滴到第一基底表面；提供具有第二噴嘴的第二噴射閥門，該第二噴嘴在不垂直于第二基底表面的第二噴射方向上引導(dǎo)第二粘性材料流；啟動(dòng)第二噴射閥門以在第二噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)第二粘性材料流通過第二噴嘴；中斷利用前沖力的第二粘性材料流以形成第二粘性材料微滴；和施加該第二粘性材料微滴到第二基底表面。
12.如權(quán)利要求11所述的方法其中第一噴射閥門和第二噴射閥門的啟動(dòng)步驟是基本同步發(fā)生的。
13.一種非接觸的分配保形涂層材料到由基底表面支撐的器件上的方法，該方法包括提供具有噴嘴的噴射閥門，該噴嘴在不垂直于基底表面并且對(duì)準(zhǔn)該器件的噴射方向上引導(dǎo)保形涂層材料流；啟動(dòng)噴射閥門以在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)保形涂層材料流通過噴嘴；中斷利用前沖力的保形涂層材料流以形成一個(gè)粘性材料微滴；和施加該保形涂層材料微滴到該器件。
14.一種非接觸分配粘性材料到基底表面的方法，該基底有器件安裝于所述基底之上，所述器件的第一和第二側(cè)壁不平行于基底的表面，該方法包括提供支撐噴射閥門的定位器，該噴射閥門具有在噴射方向引導(dǎo)粘性材料流的噴嘴，所述定位器可操作地沿著X，Y和Z運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門，X和Y運(yùn)動(dòng)軸基本平行于各自的第一和第二側(cè)壁，該噴射閥門可以繞沿Z運(yùn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的第一運(yùn)動(dòng)傾斜軸和沿X和Y運(yùn)動(dòng)軸之一旋轉(zhuǎn)的第二運(yùn)動(dòng)傾斜軸樞轉(zhuǎn)；以噴射方向在基底上的投影傾斜于該第一和第二側(cè)壁的方式定向噴射方向傾斜于基底的表面并且在鄰近第一側(cè)壁的位置與基底相交；沿著X運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門；當(dāng)在X運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)噴射閥門時(shí)，通過重復(fù)下述過程來(lái)產(chǎn)生粘性材料的微滴啟動(dòng)噴射閥門在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)粘性材料流通過噴嘴，中斷利用前沖力的粘性材料流以形成粘性材料微滴，和施加該粘性材料微滴到鄰近第一側(cè)壁的基底表面，通過噴射方向傾斜于基底而減少基底上由微滴產(chǎn)生的浸潤(rùn)區(qū)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法進(jìn)一步包括沿著Y運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門；當(dāng)沿著Y運(yùn)動(dòng)軸上移動(dòng)噴射閥門時(shí)，通過重復(fù)下述過程來(lái)產(chǎn)生粘性材料的微滴，啟動(dòng)噴射閥門以在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)粘性材料流通過噴嘴，中斷利用前沖力的粘性材料流以形成一個(gè)粘性材料微滴，和施加該粘性材料微滴到鄰近該第一側(cè)壁的基底表面。
16.一種非接觸分配粘性材料到基底表面上的方法包括提供支撐噴射閥門的定位器，該噴射閥門有一個(gè)噴嘴在噴射方向引導(dǎo)粘性材料流，該定位器可操作地在第一運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)噴射閥門，且噴射閥門可在定位器上樞轉(zhuǎn)；樞轉(zhuǎn)噴射閥門來(lái)定向噴射方向不垂直于基底表面；啟動(dòng)噴射閥門以在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)粘性材料流通過噴嘴，中斷利用前沖力的粘性材料流以形成一個(gè)粘性材料微滴，和施加該粘性材料微滴到基底表面，通過噴射方向不垂直于基底而減少基底上微滴產(chǎn)生的浸潤(rùn)區(qū)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法其中第一運(yùn)動(dòng)軸是線形運(yùn)動(dòng)軸并且噴射閥門繞運(yùn)動(dòng)傾斜軸可樞轉(zhuǎn)，該運(yùn)動(dòng)傾斜軸可繞第一運(yùn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
18.一種非接觸分配粘性材料到基底表面的方法包括提供帶有噴嘴的噴射閥門，該噴嘴在不垂直于基底的噴射方向引導(dǎo)粘性材料流；啟動(dòng)噴射閥門以在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)粘性材料流通過噴嘴；中斷利用前沖力的粘性材料流以形成粘性材料微滴；和利用粘性材料微滴的前沖力施加該粘性材料微滴到到基底的表面，通過噴射方向不垂直于基底而減少基底上由粘性材料微滴產(chǎn)生的浸潤(rùn)區(qū)。
19.一種非接觸分配粘性材料到基底表面的方法包括提供具有噴嘴的噴射閥門，該噴嘴在噴射方向引導(dǎo)該粘性材料流；樞轉(zhuǎn)該噴嘴來(lái)定向粘性材料流的噴射方向不垂直于基底；啟動(dòng)噴射閥門以在噴射方向上的前沖力作用下推動(dòng)粘性材料流通過噴嘴；中斷利用前沖力的粘性材料流以形成粘性材料微滴，和施加粘性材料微滴到到基底的表面，通過噴射方向傾斜于基底而減少基底上由粘性材料微滴產(chǎn)生的浸潤(rùn)區(qū)。
全文摘要
一種非接觸分配粘性材料到基底表面上的方法，該方法利用一個(gè)帶有一個(gè)噴嘴的噴射閥門，該噴嘴引導(dǎo)粘性材料在不垂直于基底表面的噴射方向流動(dòng)。該不垂直的噴射方向?qū)е挛⒌卧诨咨袭a(chǎn)生減小了的浸潤(rùn)區(qū)。
文檔編號(hào)B05D3/04GK1612675SQ200410086620
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者A·J·巴比亞爾茲, A·R·李維斯, H·基尼奧尼斯, L·方, E·菲斯科, G·E·斯諾登, T·P·小維爾德 申請(qǐng)人:諾德森公司