分配器以及利用流量计的分配和控制方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年11月21日提交的序列号为61/728, 886的申请（待决）的优 先权，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
技术领域
[0003] 本申请总体涉及流体分配器领域，流体分配器以各种形式，诸如点或液滴或管线 精确地分配少量粘性流体。
【背景技术】
[0004] 在各种物件，诸如印刷电路（"PC"）板的制造中，必需频繁地向衬底施加少量粘性 流体材料，即，粘性大于50厘泊的那些粘性流体材料。这些材料例如包括但不限于通用粘 合剂、焊膏、助焊剂、组焊层、油脂、油、密封剂、灌封化合物、环氧树脂、贴片膏、硅树脂、RTV 和氰基丙烯酸盐粘合剂。
[0005] 作为实例，已经开发出一种称为倒装芯片技术（flip chip technology)的制作工 艺，其具有需要粘性流体分配的多个过程。例如，首先经由焊球或垫将半导体芯片或倒装芯 片附接至PC板，并且在该过程中，在倒装芯片和PC板之间施加粘性助焊剂。然后分配粘性 液体环氧树脂，并且允许其流动并完全地覆盖芯片的下侧。这种底部充满操作要求沿半导 体芯片的至少一个侧边缘沉积精确量的液体环氧树脂。随着环氧树脂的体积在固化过程期 间减小，将在焊球或垫上施加类似流体静力学状态的应力，并且这将提供对焊球或垫变形 的抵抗力，并且因此提供对破裂的抵抗力。由于芯片的下侧和PC板的上表面之间的小间隙 导致的毛细管作用，液体环氧树脂在芯片之下流动。一旦底部填充完成，就期望沉积足够的 液体环氧树脂，以囊封全部电互连，以便沿芯片的侧边缘形成倒角。正确成型的倒角确保已 经沉积了足够的环氧树脂，以在芯片和PC板之间提供最大粘合机械强度。对于底部填充过 程的质量关键的是，在正确位置精确地沉积精确量的环氧树脂。太少环氧树脂能够导致腐 蚀和热应力过大。太多环氧树脂能够流动超出芯片的下侧，并且干扰其它半导体装置和互 连。在需要高速生产力的制造环境的背景下，必须精确地控制这些参数。
[0006] 在另一应用中，芯片被粘合至PC板。在该应用中，在PC板上沉积一定图案的粘合 剂；并且以向下的压力将芯片布置在粘合剂上。将粘合剂图案设计成粘合剂在芯片的底部 和PC板之间均匀地流动，并且不从芯片的下部流出。同样地，在该应用中，重要的是在PC 板上的精确位置处沉积精确量的粘合剂。
[0007] 通常由经过粘性材料分配器的运输机承载PC板，粘性材料分配器被安装成用于 在PC板上双轴运动。移动分配器通常为下列类型，其能够在PC板上的期望位置处沉积粘性 材料的小点或液滴。通常将这种分配器称为非接触式喷射分配器。存在通常控制的几个变 量，以便提供高质量粘性材料分配过程。首先，控制每个点的重量和大小。已知的粘性材料 分配器具有闭环控制器，闭环控制器被设计成在材料分配过程期间保持点的大小恒定。已 知通过改变粘性材料的供应压力、分配器内的分配阀的开启时间以及喷射分配器的阀构件 的冲程长度控制所分配的重量或点大小。取决于具体分配的设计和所分配的粘性材料，已 知的控制环具有优势和劣势。然而，已知技术通常需要另外的组件和机械结构，诸如天平， 由此提出额外的成本、时间和可靠性问题。此外，已知方法通常包括使用与制造过程分离的 校准程序，这降低生产力。因此，存在一种对提供更快和更简单的措施，以控制诸如点大小 以及所分配的流体体积或重量的参数的持续需求。
[0008] 在分配过程中可能控制的另一重要变量是，将在具体循环中分配的粘性材料的总 量或体积。通常，芯片的设计师指定粘性材料的总量或体积，例如底部填充中的环氧树脂或 粘合时的粘合剂，其用于提供期望的底部填充或粘合过程。在喷射时，例如，对于给定的点 大小和分配器粘性，已知对分配器控制器编程，以便分配器分配适当数目的点，从而在期望 位置处以期望的线或图案分配特定量的粘性材料。当分配参数保持恒定时，这种系统相当 有效。然而，这些参数持续变化，虽然短期内仅稍微变化。这些变化的累积效应能够导致分 配器分配的流体体积不良地变化。因此，也存在一种对能够检测所分配重量的变化并且做 出自动调节的控制系统的需求，以便在整个分配循环期间都均匀地分配期望总体积的粘性 材料。
[0009] 总而言之，存在一种对改进的计算机控制粘性流体分配系统的需求，其解决高生 产力制造过程等中的精确分配少量粘性流体的这些和其它挑战。
【发明内容】
[0010] 本发明提供一种精确地分配粘性流体和控制分配操作的粘性流体分配系统。该系 统包括具有进口和出口的粘性流体分配器。该分配器可操作用以开始和停止以各种方式将 粘性流体通过出口分配到衬底上。所述分配可包括各种类型的离散体积输出，诸如粘性流 体的点、液滴或线，或者其它类型的输出。该系统还包括粘性流体供应容器，粘性流体供应 容器适于保持粘性流体，并且粘性流体供应容器与粘性流体分配器的进口以流体连通的方 式联接，以在粘性流体供应容器和粘性流体分配器的出口之间建立粘性流体的流动路径。 电子流量计装置可操作地联接在流动路径中，以在分配器通过出口分配流体时产生与流经 流动路径的流体的流量成比例的电输出信号。控制器可操作地联接至电子流量计，以连续 地接收和处理电输出信号并以闭环方式执行响应控制功能。
[0011] 可替代地，电子流量计装置被设置成与系统的气动侧连通。也就是说，当通过加 压空气操作粘性流体供应时，可使用电子流量计产生与加压空气的流量成比例的电输出信 号，所述加压空气用于迫使来自供应的粘性流体流入到流动路径中，并且最终通过出口分 配。控制器可操作地联接至电子流量计，以连续地接收和处理电输出信号并以闭环方式执 行响应控制功能。在该实施例中，通过控制器使致动空气的流量与所导致的被分配的粘性 流体的流量相关。
[0012] 可在系统中包括各种另外的或可替换的方面。电输出信号可为输出数据集的形 式。参考数据集被存储在控制器中，并且处理包括：将输出数据集与参考数据集进行比较。 处理电输出信号还包括：检测流经分配器的出口且通过分配器的出口分配的粘性流体的流 量的不一致。在该情况下，响应控制功能还包括：做出调节，以改变流经分配器的出口且通 过分配器的出口分配的粘性流体的流量。也可能存在维持期望分配量的其它控制功能。例 如，可调节总分配时间，以改变总分配体积，或者可调节分配器相对于衬底移动的速度。处 理电输出信号还包括：检测流经分配器的粘性流体中的气泡和/或检测阻塞或半阻塞状 况。在检测出诸如这些状况的情况下，控制器可向操作者提供合适的指示，诸如警报声或光 指示器，或者是在关联控制器的屏幕或监控器上的指示。
[0013] 在不同实施例中，电子流量计可位于各种位置，诸如在分配器中，或者与通往分配 器的供应导管联接，或者也如上文所述的，联接在通往粘性材料供应容器的加压空气供应 路径中。控制器可在粘性流体分配器将粘性流体分配到衬底上时处理电输出信号并执行响 应控制功能。在其它实施例中，控制器在粘性流体分配器远离衬底并且位于校准站处时操 作，以处理电输出信号并执行响应控制功能。
[0014] 还提供一种控制粘性流体分配系统以精确地分配粘性流体的方法。该方法主要包 括将来自粘性流体供应的粘性流体引导到分配器中，并从分配器的出口排出粘性流体。电 子流量计装置可操作地联接在供应和分配器的出口之间的流动路径中，并且产生与流过流 动路径的流体的流量成比例的电输出信号。处理该电输出信号并以闭环方式执行响应控制 功能。通过回顾上文所述以及下文更详细所述的系统操作，将理解该方法的另外方面。
[0015] 在另一可替代方法中，流量计被联接至通往粘性流体供应容器的加压空气流动路 径，并且监控空气的流动，并且使其与所导致的粘性流体的流动相关。然后使用电输出信 号，以使得能够按本文所述，通过控制器执行期望的控制功能。
[0016] 在另一实施例中提供一种非接触式喷射分