专利名称：导电粘着材料注塑到非矩形模具中多个空腔的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在电子焊点上放置诸如焊料之类的导电粘着材料的领域，尤其涉及在集成电路芯片焊点上注塑焊料的填充技术。
背景技术：
在现代半导体器件中，日益增长的器件密度和日益减小的器件尺寸对这些器件的封装或互连技术提出了更苛刻的要求。传统上，在封装IC芯片时使用倒装芯片贴装法。在倒装芯片贴装法中，在管芯的表面上形成焊球阵列，而不是将IC管芯贴附到封装中的引线框架。一种形成焊球的工艺是利用通过掩模蒸镀铅和锡以产生期望的焊球的方法来执行的。
通过掩模蒸镀的一个问题是材料的使用非常低效。由于近来诸如超低α铅和无铅驱动的材料要求增加了材料成本，因此材料使用的效率正变得日益重要。通过掩模蒸镀的另一个问题是，当凸块间距降低到225μm以下时，蒸镀的成品率开始降低。此外，用无铅焊料需要更长的蒸镀时间。蒸镀法的另一个问题是用于300mm晶片的300mm蒸镀掩模不是很稳定或牢靠。
也提出了其它能够对多种衬底形成焊料凸块的焊球形成技术，如焊料电镀和焊膏丝网印刷。在焊料电镀中，焊料层被直接涂敷到导电图案上。可以使用焊料涂层作为蚀刻掩模。当在最小尺寸上对包含焊料结构的半导体衬底形成凸块时，这些技术相当好用。其中更普遍使用的一种技术是焊膏丝网印刷技术，它可以用来覆盖8英寸晶片的整个区域。然而，随着近来器件尺寸微型化和凸块到凸块间隔(或间距)缩小的趋势，焊膏丝网印刷技术变得难以实用。例如，对现代IC器件应用焊膏丝网印刷技术的一个问题是焊膏成分本身。焊膏通常由助焊剂和焊料合金颗粒构成。随着焊料凸块体积减小，焊膏成分的一致性和均匀性变得更加难以控制。
这个问题的一种可能的解决方案是利用包含极小和均匀的焊料颗粒的焊膏。然而，这只能以高成本的代价来实现。在现代高密度器件中使用焊膏丝网印刷技术的另一个问题是凸块之间的间距减少。由于从丝网印刷的焊膏到得到的焊料凸块存在大的体积减少，因此丝网印刷孔的直径必须比最终的凸块的直径大很多。对凸块严格的大小控制使得焊膏丝网印刷技术不适于高密度器件的应用。
最近开发的注塑焊料(“IMS”)技术试图通过分配熔融焊料而非焊膏来解决这些问题。然而，当对晶片形状的衬底实施该技术时发现了问题。国际商业机器公司共同拥有的美国专利No.5,244,143披露了一种注塑焊料(IMS)技术，通过引用将其全部并入这里。IMS技术的一个优点是熔融焊料与得到的焊料凸块之间的体积变化很小。IMS技术利用焊料头(solder head)填充诸如硼硅玻璃、硅、聚合物、金属等各种材料的模具，模具的宽度足够覆盖大多数单芯片模块。当焊料头在模具上移动时多余的焊料被去除。然后通过在转移(transfer)工艺中将熔融焊料施加到衬底上，来执行用于焊料接合的IMS。当遇到较小的衬底(即，芯片级或单芯片模块)时，由于填充焊料的模具和衬底面积相对较小，可以容易地以多种结构对准和结合，因此容易实施转移工艺。例如，在将芯片结合到衬底时常常使用缝隙光学对准(split-optic alignment)工艺。也可以用相同的工艺来将芯片级IMS模具结合到将形成凸块的衬底(芯片)上。当前IMS系统的一个问题是它们被限制为将焊料线性沉积到矩形模具中。即，模具和焊料头彼此线性地移动，使得空腔垂直于焊料头中的狭缝运动，以便在空腔经过时将其填充。模具限于矩形结构。
因此，需要克服上面讨论的现有技术的问题。
发明内容
简单地说，根据本发明披露了一种将导电粘着材料注塑到非矩形模具中的多个空腔中的系统和方法。该方法包括将填充头与非矩形模具对准。非矩形模具包括多个空腔。将填充头放置得与非矩形模具基本上接触。在填充头与非矩形模具基本上接触的同时，对非矩形模具和填充头中的至少一个提供旋转运动。迫使导电粘着材料离开填充头到非矩形模具。在多个空腔中的至少一个空腔与填充头接近的同时，将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
在本发明另一实施例中，披露了一种将导电粘着材料注塑到非矩形模具中的多个空腔中的系统。该系统包括至少一个非矩形模具，该模具包括至少一个空腔。还包括至少一个导电粘着材料放置设备，用于将导电粘着材料提供到至少一个非矩形模具的至少一个空腔中。
该导电粘着材料放置设备包括填充头，用于将填充头与所述至少一个非矩形模具对准。该设备还将填充头放置得与所述至少一个非矩形模具基本上接触。该放置设备中还包括导电材料容器。容器与填充头机械耦接，用于从材料容器将导电粘着材料提供到填充头。该系统还包括用于在填充头与所述至少一个非矩形模具基本上接触的同时对填充头和所述至少一个非矩形模具中的至少一个提供旋转运动的装置。
本发明上述实施例的优点在于，可以使用IMS系统填充非矩形模具或衬底。本发明使得能够使用与其相关晶片更精密相似的模具。此外，本发明的填充头提供用于在填充头中通入气体的装置，以便以更受控制、更精确的方式保持导电粘着材料熔融和凝固导电粘着材料。
附图与下面的详细描述一起在这里构成说明书的部分，用于进一步图解各个实施例和说明根据本发明的各种原理和优点，其中在各个附图中相同的附图标记始终指代相同或功能类似的元件。
图1-5是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、使用旋转填充技术将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔的渐进序列，其中旋转填充技术实现第一类型的填充头(fill head)；图6-9是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、在将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该非矩形模具转移第一类型的填充头的渐进序列；图10-12是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、使用旋转填充技术将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔的渐进序列，其中旋转填充技术实现第二类型的填充头；图13-15是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、在将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该非矩形模具转移第二类型的填充头的渐进序列；图16-20是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、使用旋转填充技术将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔的渐进序列，其中旋转填充技术实现第三类型的填充头；图21-22是IMS系统的顶视图，示出根据本发明实施例的、在将导电粘着材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该非矩形模具转移第三类型的填充头的渐进序列；图23是根据本发明实施例的IMS填充头的横截面视图；图24是根据本发明实施例的、图23的IMS填充头的平面图；图25是根据本发明实施例的另一IMS填充头的横截面视图；图26是根据本发明实施例的、图25的IMS填充头的平面横截面视图；图27是示出使用旋转填充技术填充非矩形模具的示例性工艺的操作流程图。
具体实施例方式
按照要求，这里披露本发明的具体实施例；然而应当理解，所披露的实施例仅仅是本发明的示例，而本发明可以以各种形式实现。因此，这里所披露的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为权利要求的基础以及作为向本领域技术人员讲述以各种方式在任何本质上适合的具体结构中实施本发明的代表性基础。此外，这里使用的术语和短语并非意图限制性的；相反，是为了提供对本发明的易于理解的描述。
这里使用的术语“一”/“一个”(“a”或“an”)被定义为一个或多于一个。这里使用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。这里使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多。这里使用的术语“包括(including)”和/或“具有”被定义为包括(comprising)(即，开放式语言)。这里使用的术语“耦接”被定义为连接，尽管不一定是直接的，也不一定是机械的。
根据实施例，本发明通过提供使用IMS系统填充非矩形模具或衬底的技术，克服了现有技术的问题。本发明使得能够使用与其相关晶片更精密相似的模具。此外，本发明的填充头提供将气体通入填充头各处以便熔融和凝固导电粘着材料的装置。非矩形模具允许模具材料和加工技术的灵活性。例如，硅具有可制造性的优点，并且可以被非常准确地蚀刻。此外，非矩形模具的使用使得能够在产品上直接沉积导电粘着材料。
用于旋转填充技术实现的示例性IMS系统根据本发明的实施例，图1-5示出利用旋转填充技术的示例性IMS系统100的渐进序列。示例性IMS系统100包括非矩形模具102。非矩形模具102在一个实施例中是圆形的，然而根据本发明也可以使用其它非矩形结构。例如，模具102可以包括椭圆、六边形、三角形、星形或这些形状的任何组合。在一个实施例中，非矩形模具102对应于硅晶片。在一个实施例中，非矩形模具102由玻璃、硅、金属等构成。例如，硼硅玻璃具有与硅晶片相同的热膨胀系数。在另一实施例中，对模具可以使用偏置的材料(例如钼)，以校正模具和晶片之间热膨胀系数的不匹配。
非矩形模具102包括对应于晶片(未示出)上的湿焊点(wettingpad)的多个空腔104。正方形边界106表示芯片边界，并且仅仅是用于说明目的。在一个实施例中，通过对硼硅玻璃表面涂敷聚酰亚胺来形成空腔104。然后聚酰亚胺层被激光加工，来仅在聚酰亚胺层中产生空腔104。在另一实施例中，使用湿蚀刻来形成空腔104。然而，考虑到这里给出的讨论，本领域的技术人员应当很好地理解，本发明不限于这两种形成空腔的工艺。
IMS系统100中还包括填充头108。填充头108在一个实施例中由玻璃、金属、石墨等制成。填充头108被配置成使得它在非矩形模具102的表面110上平滑地扫过。示例性填充头108在填充头108的面对模具102的表面上具有光滑涂层(未示出)，该涂层具有低摩擦系数以确保在非矩形模具102上平滑扫过。例如，光滑表面可以是O型环或任何使得能够平滑扫过的其它表面。容器(reservoir)(未示出)耦接到填充头108，以容纳将要通过填充头108提供到空腔104的材料。例如，容器(未示出)内容纳导电有机材料，如导电环氧树脂、焊膏、浸渍有导体(例如金属微粒)的粘合剂等。
在该公开全文中，将使用术语“焊料”作为要沉积到空腔104中的材料类型的例子。填充头108还包括传送槽(或狭缝)112，使得焊料材料能够从容器(未示出)流入空腔104中。在一个实施例中，填充头108还包括至少一个气体通道(未示出)，该气体通道包括具有高于焊料熔点的温度的气体。这使来自填充头108的焊料更充分地液化(熔融)并流入空腔104。将在下面更详细讨论填充头108。
在一个实施例中，可选的填充刀(fill blade)(未示出)也耦接到填充头108。可选的填充刀(未示出)位于填充头108的与模具的表面110接触的部分。可选的填充刀(未示出)被定位为使得空腔104在经过可选填充刀(未示出)下方之前被填充。当焊料提供到空腔104时，可选填充刀(未示出)防止焊料漏出到传送槽(狭缝)112外。当可选填充刀(未示出)的位置对着非矩形模具102的表面110时，产生使得能够排出空腔内的空气的封口。可选填充刀(未示出)包括柔性或刚性材料。在另一实施例中，不需要填充刀。例如，在另一实施例中，填充头108自身用作填充刀。在该实施例中，填充头108的底面(在一个例子中是平坦光滑的)以足够的压力压到模具上，以对模具102产生橡皮刷的效果。
图1-5示出沿着非矩形模具102的半径放置的填充头108。在一个实施例中，填充头108比非矩形模具102的半径稍长。图2-5以90度递增量示出当填充头108绕模具102的中心旋转、或者非矩形模具102绕其中心旋转、或者两者同时旋转时的IMS系统100。应当注意的是，旋转运动可以施加给非矩形模具102和填充头108中的一个或两者。例如，在一个实施例中，非矩形模具102旋转360度，而填充头108保持固定。在另一实施例中，填充头108旋转360度，而非矩形模具102保持固定。在再一个实施例中，非矩形模具102和填充头108彼此相互地旋转。
旋转运动在一个实施例中是连续的，从而非矩形模具102和/或填充头108平滑地旋转而不停止。在另一实施例中，旋转力是以递增的方式施加的。尽管示出以逆时针方式旋转，但也可以以顺时针方式施加旋转运动。在该公开全文中，将描述一个示例性实施例，其中填充头108保持固定，而非矩形模块102旋转。此外，即使在这个例子中示出单个非矩形模具102和单个填充头108，但考虑到这里给出的讨论，本领域的技术人员应当理解，在根据本发明的系统中可以结合多个非矩形模具102和/或多个填充头108。此外，应当理解，根据本发明，非矩形模具102可以位于填充头108上面或下面。
当非矩形模具102绕其中心旋转时，空腔104经过传送槽(或狭缝)112下面。例如，通过将气体(如氮气或氩气)注入容器(未示出)中，向容器(未示出)中的焊料施加背压。背压迫使熔融焊料从容器(未示出)流到传送槽(或狭缝)112，由此熔融焊料离开填充头到非矩形模具102的表面110。当非矩形模具102旋转时，填充头108保持与非矩形模具102的表面110基本上接触。在一个实施例中，熔融焊料被直接沉积到衬底自身(如支持电路的衬底)，而不使用模具102。在该实施例中，衬底是非矩形的，并且具有与模具102上的空腔104类似的空腔。当直接将焊料沉积到非矩形衬底上时，可应用与上面参照模具102描述的过程相同的过程。
填充刀(未示出)(其也与表面110基本上接触)呈现橡皮刷的效果，并且将熔融焊料导入非矩形模具102的空腔104中。在图2-5中，已被填充的空腔用变暗的圆圈表示。根据一个实施例，填充头108还包括至少一个气体通道(未示出)，该气体通道包括具有低于焊料熔点的温度的气体。这使得当空腔经过填充头108的后边沿114下面时，熔融或液化的焊料在空腔104中凝固。填充头108将在下面详细讨论。
本发明的一个优点是用焊料填充非矩形模具的能力。当前的IMS系统以直线方式工作。即，模具和填充头在直线方向上相互运动。就圆形晶片的使用而言，诸如圆形模具之类的非矩形模具是可取的。本发明的旋转填充技术使得能够在不用转换器(adapter)的情况下填充诸如圆形模具之类的非矩形模具。例如，现有技术在圆形模具上放置矩形转换器，并且在直线方向上将填充头扫过模具。
在非矩形模具102旋转了360度之后，所有的空腔104被填充。然后，填充头108可以转移到相邻模具(未示出)。在一个实施例中，当填充头108在模具之间转移时，背压被释放，从而使焊料从传送槽(或狭缝)112缩回。然而，在某些情况下，填充头108或填充头108的一部分将伸展到非矩形模具102以外，从而在填充头108转移时暴露传送槽(或狭缝)112。这可能导致焊料泄漏出填充头，危及已填充的空腔和/或浪费焊料。为了避免这个问题，在一个实施例中，停放刀(parking blade)644耦接到非矩形模具102的边沿，其中在该边沿处填充头108转移到下一非矩形模具102。
图6-9示出停放刀602耦接到非矩形模具102的实施例。一旦用焊料填充了非矩形模具102上的空腔104，就移动非矩形模具102，使得填充头108转移到下一模具(未示出)。当非矩形模具102被移动时，填充头108的一部分或整个填充头108伸展到非矩形模具102以外，如图8或9所示。填充头108保持与停放刀602基本上接触，从而防止焊料的溢出。
利用第二类型的填充头的示例性IMS系统图10-12示出本发明的另一实施例，其中填充头1008比非矩形模具1002的直径稍长。图10-12以90度间隔示出非矩形模具1002旋转180度的渐进序列。填充头1008沿着非矩形模具1002的直径对准。当非矩形模具1002绕其中心旋转时，熔融焊料从传送槽1012流到非矩形模具的表面1010。当非矩形模具1002旋转时，填充刀(未示出)将熔融焊料导入空腔1004。在该实施例中，填充头1008是双向的。换而言之，填充头1008在两个方向上填充空腔1004。例如，从与填充位于非矩形模具1002的下半部1018上的空腔1004的方向相反的方向，填充位于非矩形模具1002的上半部1016上的空腔。
为了填充所有空腔1004，非矩形模具1002只需要旋转180度。因此本发明的一个优点是通过使用不同的填充头108、1008可控制空腔1004的填充时间。在一个实施例中，填充头1008包括填充头1008的第一边沿1014和第二边沿1020上的气体通道1122、1124、1126、1128(图11)的集合。例如，图11-12示出填充头1008的前边沿1014上的第一气体通道1122和第二气体通道1124、以及非矩形模具1002的后边沿1020上的第三气体通道1126和第四气体通道1128。在一个实施例中，第一和第四气体通道1122、1128包括具有高于焊料熔点的温度的气体，而第二和第三气体通道1124和1126包括具有低于焊料熔点的温度的气体。气体通道1122、1124、1126、1128的这种配置使得能够沿逆时针方向填充空腔104，并且在经过填充头108的相反边沿下面时在空腔中凝固熔融焊料。当顺时针旋转时，气体通道1122、1124、1126、1128被反过来。在另一实施例中，第一和第四气体通道1122、1128以及第二和第三气体通道1126、1128分别彼此机械耦接。
图13-15示出本发明的另一实施例，其中停放刀1344耦接到非矩形模具1002，从而非矩形模具1002可以转移到相邻非矩形模具(未示出)而不溢出焊料。停放刀1344具有比填充头1008大的宽度。当移动非矩形模具1002使得非矩形模具1002较窄的部分通过填充头1008下面时，填充头1008伸展到非矩形模具1002的边沿以外。在没有停放刀1344的情况下，焊料将从填充头1008溢出，导致浪费和/或危及已填充的空腔104。停放刀1344通过保持与填充头1008基本上接触，使得填充头1008能够平滑地转移到下一非矩形模具1002。
利用第三类型的填充头的示例性IMS系统图16-20示出根据本发明实施例的、实现基本上弯曲的填充头1608的IMS系统1600。图16-20以90度递增量示出非矩形模具102在旋转360度的同时被填充熔融焊料的渐进序列。在一个实施例中，基本上弯曲的填充头1608相对于非矩形模具1602的周边1630的曲率而基本上弯曲。基本上弯曲的填充头1608沿着非矩形模具1602的半径对准。当非矩形模具1602旋转360度时，空腔1604经过传送槽1612下面。向容器(未示出)施加背压，使得熔融焊料流出填充头1612并流到非矩形模具1602的上表面1610。可选填充刀(未示出)迫使熔融焊料进入空腔1604。当填有熔融焊料的空腔1604经过基本上弯曲的填充头1608的后边沿1614下面时，熔融焊料凝固。
在填充空腔1604之后，基本上弯曲的填充头1608通过转动基本上弯曲的填充头1608而转移到下一非矩形模具1602。例如，图21-22示出转动基本上弯曲的填充头1608，使得基本上弯曲的填充头1608在非矩形模具1602的外周1630的上面经过。传送槽1612与外周1630对准，如图21-22所示。基本上弯曲的填充头1608在转移到相邻模具(未示出)的整个期间，能够不使用停放刀而保持与非矩形模具1602基本上接触。在该实施例中，各非矩形模具1602彼此定位为使得模具1602之间产生最小的间隙。在另一实施例中，当下一非矩形模式(未示出)转移到基本上弯曲的填充头1608下面时，基本上弯曲的填充头1608保持静止不动。
示例性填充头图23和24分别示出根据本发明实施例的填充头2308的横截面视图和平面图。填充头2308具有导电粘着材料容器2346，用于容纳要沉积到模具的空腔中的导电粘着材料。通过将气体经由背压端口2348注入容器2346来施加背压。当诸如焊料之类的导电粘着材料被加热时，它从容器2346通过通道2332流到传送槽(或狭缝)2312中。传送槽(或狭缝)2312使得熔融焊料能够流到非矩形模具的上表面上。填充头2312还包括可选填充刀(未示出)。可选填充刀(未示出)将熔融焊料导入非矩形模具的空腔，并且防止熔融焊料泄漏。
填充头2308还包括气体通道2334、2336，用于容纳气体端口2340提供的气体。每个气体通道位于填充头2308的边沿2314、2320上。耦接到气体端口2340的气体线路2338将气体输送到气体通道2334、2336。根据施加到非矩形模具和/或填充头2308的旋转方向，气体通道2334、2336之一容纳具有高于材料容器2346中的材料熔点的温度的气体。传输“热”气体的气体通道2334、2336位于填充头2308中，使得焊料在被传送到空腔102时保持熔融。另一个气体通道2334、2336容纳具有低于材料熔点的温度的气体。这使得空腔中的熔融材料能够在空腔104经过填充头108的通有“冷”气体的区域下面时凝固。
另一示例性填充头图25-26示出根据本发明另一实施例的填充头2508。与图23和图24的填充头2308类似，图25和26的填充头2508包括容器2546、背压端口2548和传送槽2512。然而，填充头2508的每个边沿2514、2520处包括至少两个气体通道2522、2524、2526、2528。例如，与参照图11所述的填充头1008类似，填充头2508的第一边沿2514包括第一气体通道2522和第二气体通道2524。与参照图11所述的填充头1008类似，填充头2508的第二边沿2520包括第三气体通道2526和第四气体通道2528。填充头2508的第一边沿2514的第一气体通道2522通过第一耦接通道2542耦接到填充头2508的第二边沿2520的第四气体通道2528。类似地，填充头2508的第一边沿2514的第二气体通道2524通过第二耦接通道2544耦接到填充头2508的第二边沿2520的第三气体通道2526。为了简单起见，图25仅示出耦接通道2542、2544的一部分。然而，在一个实施例中，耦接通道2542、2544一上一下彼此交叉，以分别将第一气体通道2522耦接到第三气体通道2528，并将第二气体通道2524耦接到第四气体通道2526，如图26所示。耦接通道2542、2544使得能够将不同的气体放在填充头2508的不同区域。
例如，如参照图11的填充头1008所述，当使用沿着非矩形模具1002的直径工作的填充头1008时，在两个不同方向上沉积焊料。具有如图25和26配置的气体通道使得焊料能够与一种气体紧密相邻，从而保持焊料熔融。气体通道的配置还使得当空腔104经过填充头2508的通有“冷”气体的区域下面时，熔融焊料能够在空腔104中凝固。通过耦接通道2452、2544耦接气体通道使得能够根据模具102和/或填充头108的旋转而冷却和加热要放在不同通道中的气体。
在填充头2508中(至少在填充头2508的特定区域中)通入热气体和冷气体，使得能够对填充头2508和焊料的温度进行的更多控制。例如，来自模具102的热/冷负载可以改变焊料的温度。在不通入气体的情况下，需要以高很多的温度加热容器，以使焊料不过早凝固。在另一实施例中，热电偶探针(未示出)位于填充头2508的边沿2514、2520的至少一个中，以提供精确的温度监控和反馈。
如图23-26所述的填充头2308和2508不仅对于使用非矩形模具是有利的，而且对于使用矩形模具也是有利的。当前的填充头在头中具有电阻加热器。加热器被嵌入填充头的该头接触被填充的模具的表面。由于线路中产生热量再传到头需要的时间，要经历时间延迟。此外，这些填充头没有任何手段来冷却空腔内的焊料。本发明的填充头不经历上述时间延迟。此外，本发明的填充头提供了当空腔经过填充头下面时冷却熔融焊料的手段。
用焊料填充非矩形模具的示例性工艺图27是示出使用旋转填充技术填充非矩形模具中的空腔的示例性工艺的操作流程图。图27的操作流程图在步骤2702开始，并且直接前进到步骤2704。在步骤2704，填充头与非矩形模具102对准。例如，填充头108沿着半径或直径对准，这取决于所使用的填充头类型。在步骤2706，填充头108被放置得与非矩形模具102基本上接触。在步骤2708，将旋转力施加到非矩形模具102和/或填充头108上。在步骤2710，迫使焊料离开填充头108到非矩形模具102。例如，向容器2346施加背压，迫使焊料流过通道2348，并流出填充头108。填充头108的边沿处包括气体通道，具有温度高于焊料熔点的气体。这使得当焊料接触气体时，焊料能够保持液化或熔融。
在步骤2712，当至少一个空腔经过填充头108下面时，焊料被提供给非矩形模具102上的该至少一个空腔。可选填充刀(未示出)呈现橡皮刷的效果，并且将熔融焊料向下引导入到空腔。在步骤2714，当焊料与具有低于焊料熔点的温度的第二气体接触时，该至少一个空腔中的焊料凝固。在步骤2716，填充头108转移到相邻非矩形模具102。在某些示例中，可能需要使用停放刀来帮助转移，以避免焊料溢出。然后在步骤2718，控制流程退出。
非限制性示例本发明的上述实施例是有利的，因为它们提供了使用IMS系统向非矩形模具或衬底填充导电粘着材料的技术。本发明使得能够使用与其相关晶片更精密相似的模具。此外，本发明的填充头提供了一种将气体通入头中的手段，该气体使要沉积到模具的空腔中的材料熔融并且使空腔中的材料凝固。
尽管披露了本发明的特定实施例，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特定实施例进行改变。因此，本发明的范围不限于这些特定实施例，并且期望所附权利要求涵盖本发明范围内的任何和所有这样的应用、修改和实施例。
权利要求
1.一种将导电粘着材料注塑到非矩形模具中的多个空腔中的方法，该方法包括将填充头与非矩形模具对准，其中该非矩形模具包括多个空腔；将填充头放置得与非矩形模具基本上接触；在填充头与非矩形模具基本上接触的同时，对非矩形模具和填充头中的至少一个提供旋转运动；迫使导电粘着材料离开填充头到非矩形模具；以及在所述多个空腔中的至少一个空腔与填充头接近的同时，将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
2.如权利要求1所述的方法，还包括接收从位于填充头内的至少一个热电偶反馈的温度。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述非矩形模具基本上是下述形状之一圆形、椭圆形、多边形或者其组合。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述导电粘着材料是焊料。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述对准填充头的步骤包括将填充头沿着非矩形模具的半径对准，填充头比非矩形模具的半径稍长，并且其中所述旋转运动提供填充头与非矩形模具之间基本上达360度的相对旋转，以将导电粘着材料提供到所述多个空腔中的至少一个空腔中。
6.如权利要求1所述的方法，其中，填充头比非矩形模具的直径稍长，填充头被配置成以两个方向将导电粘着材料提供到所述多个空腔中，并且其中，所述旋转运动提供填充头与非矩形模具之间基本上达180度的相对旋转，以将导电粘着材料提供到所述多个空腔中的至少一个空腔中。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述提供旋转运动的步骤包括下列步骤之一将填充头保持在固定位置，而对非矩形模具提供旋转运动；以及将非矩形模具保持在固定位置，而对填充头提供旋转运动。
8.如权利要求1所述的方法，还包括当填充头从该非矩形模具转移到相邻非矩形模具时，以填充头在耦接到该非矩形模具的转换器上面经过的方式，将填充头从该非矩形模具转移到该相邻非矩形模具，从而防止导电粘着材料从转移中的填充头中溢出。
9.如权利要求1所述的方法，还包括在填充头的第一边沿附近通入第一气体，所述第一气体具有高于导电粘着材料熔点的温度，从而当导电粘着材料与至少第一气体彼此紧密接近时，使导电粘着材料保持在熔融状态；以及在填充头的第二边沿附近通入第二气体，所述第二气体具有低于导电粘着材料熔点的温度，从而当至少一个空腔经过填充头的具有至少第二气体的第二区域下面时，使所述至少一个空腔中的导电粘着材料基本上凝固。
10.如权利要求1所述的方法，其中，填充头包括基本上弯曲的结构，该结构基本上与非矩形模具的周边曲率匹配，填充头相对于非矩形模具的半径对准。
11.一种将导电粘着材料注塑到非矩形模具中的多个空腔中的系统，该系统包括至少一个非矩形模具，该非矩形模具包括至少一个空腔；至少一个导电粘着材料放置设备，用于将导电粘着材料提供到所述至少一个非矩形模具的至少一个空腔中，该导电粘着材料放置设备包括填充头，用于将填充头与所述至少一个非矩形模具对准，并且将填充头放置得与所述至少一个非矩形模具基本上接触；和与填充头机械耦接的导电材料容器，用于从该导电材料容器向填充头提供导电粘着材料；以及用于在填充头与所述至少一个非矩形模具基本上接触的同时对填充头和所述至少一个非矩形模具中的至少一个提供旋转运动的装置。
12.如权利要求11所述的系统，其中，向材料容器中的导电粘着材料施加背压，从而迫使导电粘着材料离开填充头到所述至少一个非矩形模具，并且在所述至少一个非矩形模具的至少一个空腔与填充头接近的同时，将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述非矩形模具基本上是下述形状之一圆形、椭圆形、多边形或者其组合，并且所述导电粘着材料是焊料。
14.如权利要求11所述的系统，其中，填充头的大小和形状被设计成将填充头沿着非矩形模具的半径对准，填充头比非矩形模具的半径稍长，并且其中所述旋转运动提供填充头与非矩形模具之间基本上达360度的相对旋转，以将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
15.如权利要求11所述的系统，其中，填充头的大小和形状被设计成将填充头沿着非矩形模具的直径对准，填充头被配置成以两个方向将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中，并且其中所述旋转运动提供填充头与非矩形模具之间基本上达180度的相对旋转，以将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
16.如权利要求11所述的系统，其中，要么将填充头保持在固定位置，而对非矩形模具提供旋转运动，要么将非矩形模具保持在固定位置，而对填充头提供旋转运动。
17.如权利要求11所述的系统，还包括耦接到所述至少一个非矩形模具和另一个非矩形模具的转换器，从而使得填充头能够在防止导电粘着材料从填充头中溢出的同时从所述至少一个非矩形模具转移到所述另一个非矩形模具。
18.如权利要求11所述的系统，其中，填充头还包括至少第一气体通道，用于在填充头的第一输出区域附近通入第一气体，所述第一气体具有高于导电粘着材料熔点的温度，从而当导电粘着材料与至少第一气体彼此紧密接近时，使导电粘着材料保持在熔融状态；以及至少第二气体通道，用于在填充头的第二输出区域附近通入第二气体，所述第二气体具有低于导电粘着材料熔点的温度，从而当至少一个空腔经过填充头的具有至少第二气体的第二区域下面时，使所述至少一个空腔中的导电粘着材料基本上凝固。
19.如权利要求18所述的系统，其中在填充头与至少一个空腔接近的同时，第二气体被通入填充头的第二区域附近，从而凝固14。
20.如权利要求18所述的系统，还包括第三气体通道，用于通入第一气体，其中第三气体通道与第一气体通道机械耦接，并且位于填充头的第三区域附近，所述第三区域与填充头的第一区域不同；和第四气体通道，用于通入第二气体，其中第四气体通道与第二气体通道机械耦接，并且位于填充头的第四区域附近，所述第四区域与填充头的第二区域不同。
全文摘要
披露了一种将导电粘着材料注塑到非矩形模具中的多个空腔中的系统和方法。该方法包括将填充头与非矩形模具对准。非矩形模具包括多个空腔。将填充头放置得与非矩形模具基本上接触。在填充头与非矩形模具基本上接触的同时，对非矩形模具和填充头中的至少一个提供旋转运动。迫使导电粘着材料离开填充头到非矩形模具。在所述多个空腔中的至少一个空腔与填充头接近的同时，将导电粘着材料提供到所述至少一个空腔中。
文档编号B23K101/40GK101060089SQ200710086339
公开日2007年10月24日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年4月21日
发明者史蒂文A·科德斯, 彼得·A.·格鲁伯, 詹姆斯·L.·斯匹戴尔, 约翰·U.·尼克博克 申请人:国际商业机器公司