分配裝置和安裝系統的製作方法
2023-10-09 01:54:59 5
專利名稱：分配裝置和安裝系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種分配裝置和一種安裝系統。具體來說，本發明涉及一種可以在底層填料被填充入基板與晶片之間的間隙內時以所需形式填充底層填料的分配裝置，和一種利用這種分配裝置的安裝系統。
背景技術：
圖7示出了一種常規的安裝系統9。這種安裝系統9具有一個基板裝載機91、一個晶片安裝裝置92、一個分配裝置93以及一個機板卸載機94(例如日本專利申請No.2005-102746)。分配裝置93包括一個用於存儲底層填料的存儲裝置95、一個用於放置和保持基板K工作檯96、一個用於將底層填料填充入基板K與晶片C之間的間隙內的分配器97以及一根連接於存儲裝置95與分配器98之間的管道98。
在這種安裝系統9中，從基板裝載機91供送至晶片安裝裝置92的基板K在被安裝了晶片C並且被設置在晶片安裝裝置92中的結合頭施壓之後，被送往分配裝置93。在分配裝置93中，利用分配器97將底層填料填充入基板K與晶片C之間的間隙內，並且利用固化爐(未示出)使得所填充的底層填料在預定溫度下持續預定的時間發生固化。由此，可以提高基板K與晶片C之間的粘結強度，並且可以使得它們之間的電連接部與外界隔絕。填充了底層填料的基板K在底層填料尚未完全固化的狀態下被依次從基板卸載機94取出。
在這種常規的分配裝置93中，可能會存在這樣的問題，即當底層填料通過管道98從存儲裝置95供送至分配器97時，或者當底層填料被填充入基板K與晶片C之間的間隙內時，底層填料中會攜帶氣泡。由於使用包含氣泡的底層填料，或者由於基板K所吸收水分的蒸發，當底層填料固化時會在該底層填料中殘留氣泡(氣體)，基板K與晶片C之間的粘結強度將會降低，或者用於基板K和晶片C的電極將會氧化。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種可以向基板供送不含氣泡的底層填料的分配裝置，和一種利用這種分配裝置的安裝系統。
為了實現前述和其它目的，本發明用於將底層填料填充入基板與晶片之間的間隙內的分配裝置包括用於存儲底層填料的裝置、一個用於容納一塊需要填充底層填料的基板並且能夠被打開/關閉的腔室、一個設置於所述腔室中並且將從存儲裝置導入的底層填料填充入基板與晶片之間的間隙內的分配器、以及一個用於在利用分配器填充底層填料之前將所述腔室中的壓力降低至一個預定真空壓力的第一減壓裝置。
這種分配裝置還可以包括一根連接在存儲裝置與分配器之間的管道，和一個用於在通過所述管道將底層填料從存儲裝置導入分配器內之前將所述管道中的壓力降低至一個預定真空壓力的第二減壓裝置。第二減壓裝置可以與第一減壓裝置單獨設置，或者第一和第二減壓裝置可以被製成同一個減壓裝置。
還有，在根據本發明的分配裝置中，可以採用這樣一種結構，其中存儲裝置包括第一存儲裝置和第二存儲裝置，並且第一存儲裝置和第二存儲裝置被設置成能夠選擇性地與分配器連通。
本發明的安裝系統包括一個用於將晶片安裝到基板上並且將晶片壓持在基板上的晶片安裝裝置、一個用於將基板運送入晶片安裝裝置內的基板裝載機、一個如前所述製成的分配裝置、以及一個用於將在分配裝置中填充了底層填料的基板運送出該分配裝置的基板卸載機。
在這種安裝系統中，可以採用這樣一種結構，即基板裝載機和基板卸載機均具有一個烘箱，該烘箱能夠維持基板以及基板箱的熱量，晶片安裝裝置和分配器均具有一個用於供基板放置並且保持於其上的工作檯，並且該工作檯具有一個用於將基板保持在預定溫度的加熱器。
在根據本發明的分配裝置和安裝系統中，由於第一減壓裝置在利用分配器填充底層填料之前將所述腔室中的壓力降低至一個預定真空壓力，因此可以消除包含在底層填料中的氣泡。因此，分配器可以將不含氣泡的底層填料供送至基板。在這裡，還存在一種無需利用分配器填充底層填料的方法，例如絲網印刷法。對於絲網印刷法來說，需要使得絲網屏上的開口與設置於基板上的晶片之間精確定位。但是，在絲網印刷法中，會存在這樣一種情況，即由於基板扭曲、熱變形等等而在基板與晶片之間產生位置偏移，在這種情況下底層填料將無法被供送至所需位置。鑑於此，在本發明中，填充方法僅限於所述分配器。因此，與採用絲網印刷法的情況不同的是，不會存在涉及絲網屏上的開口與設置於基板上的晶片之間發生位置偏移的問題，並且底層填料可以被容易地精確供送至所需位置。
還有，通過設置第二減壓裝置，由於該第二減壓裝置在將底層填料從存儲裝置導入分配器之前將連接著該存儲裝置與分配器的管道中的壓力降低至一個預定真空壓力，因此所述管道內部可以在沒有空氣的狀態下填充底層填料，因此，可以防止底層填料中存在氣泡。
還有，通過提供可以選擇性與分配器連通的第一和第二存儲裝置作為所述存儲裝置，即使第一存儲裝置中的底層填料被耗盡，仍然可以連續地供給第二存儲裝置中的底層填料。因此，不會因為補充底層填料而浪費時間。
還有，通過向基板裝載機和基板卸載機中的每一個提供能夠維持基板以及基板箱的熱量的烘箱，並且向晶片安裝裝置和分配裝置中的每一個提供帶有加熱器的工作檯，基本上在包括一系列步驟的整個安裝工藝上，基板可以保持在一個預定溫度，並且由此可以抑制基板吸收水分或者基板因為溫度快速變化而變形。
通過下面參照附圖對本發明優選實施例的詳細描述，本發明的其它目的、特徵以及優點將得以明了。
下面將參照附圖對本發明的實施例進行描述，這些附圖僅作為示例給出，並非希望對本發明加以限制。
圖1是一個帶有根據本發明的實施例的分配裝置的安裝系統的示意性正視圖。
圖2是圖1中所繪分配裝置的放大正視圖。
圖3是圖2中所繪分配裝置的局部放大正視圖。
圖4是一個流程圖，示出了一種在圖2所繪分配裝置中用於將底層填料供送至分配器的操作示例。
圖5是一個流程圖，示出了一種在圖2所繪分配裝置中用於向基板填充底層填料的操作示例(前半部分)。
圖6是一個流程圖，示出了一種在圖2所繪分配裝置中用於向基板填充底層填料的操作示例(後半部分)。
圖7是一個常規安裝系統的示意性正視圖。
對附圖標記的解釋1安裝系統2基板裝載機3晶片安裝裝置4分配裝置8基板卸載機21基板箱22烘箱31可移動的工作檯(工作檯)46真空泵(第一減壓裝置，第二減壓裝置)52主腔室(腔室)66第一存儲裝置(存儲裝置)67第二存儲裝置(存儲裝置)68管道71可移動的工作檯(工作檯)73分配器81基板箱82烘箱C晶片K基板具體實施方式
圖1示出了一個安裝系統，帶有一個根據本發明一實施例的分配裝置，圖2示出了圖1中所繪分配裝置的放大正視圖，圖3是圖2中所繪分配裝置的局部放大正視圖。在各個附圖中，分別採用了垂直坐標系統中的三根軸X、Y和Z，橫向被稱作X軸方向，垂直於紙面的方向被稱作Y軸方向，豎直方向被稱作Z軸方向，並且環繞Z軸的旋轉方向被稱作θ方向。
如圖1中所示，安裝系統1具有這樣一種結構，即依次設置有基板裝載機2、晶片安裝裝置3、分配裝置4以及基板卸載機8。儘管未予示出，但是在從基板裝載機2至基板卸載機8之間，設置有一個用於沿著運送路徑L運送基板K的基板運送裝置。該基板運送裝置例如一個機器人，用於保持住基板K並且具有一條可伸展的臂或者帶有滾輪的軌道件，以便能夠運送基板K。
基板裝載機2是一個用於將基板K依次供送至晶片安裝裝置3的裝置，並且具有一個烘箱22，用於維持基板K以及能夠盛裝多塊基板K的基板箱21的熱量，和一個用於使得基板K等待的等待工作檯23。在等待工作檯23中，埋置有一個加熱器(未示出)，用於維持基板K的熱量。
晶片安裝裝置3是一個用於將晶片C安裝到由基板裝載機2供送來的基板K上的裝置，並且具有一個可移動的工作檯31，用於將基板K保持在預定位置並且可以沿著相應的X、Y和θ方向移動，一個晶片儲料器32，用於在待安裝晶片C的凸起形成表面朝上的狀態下存放晶片C，一個晶片翻轉部件33，用於通過真空抽吸從晶片儲料器32獲取晶片C並且對晶片C進行翻轉，從而使得其凸起形成表面朝下，一個雙視野照相機34，其可以同時捕捉位於上方的晶片C的位置信息和位於下方的基板K的位置信息，以及一個結合頭35，用於通過真空抽吸保持住利用晶片翻轉部件33翻轉後的晶片C的凸起形成表面，並且將晶片C安裝和壓持在基板K上。在可移動的工作檯31中，埋置有一個用於加熱並且維持基板K的熱量的加熱器(未示出)。
分配裝置4是一個用於將底層填料填充入基板K與晶片C之間的間隙內的裝置，並且如圖2中所示，分配裝置4具有一個前方腔室51，其可以通過關閉第一門41和第二門42而以密封狀態關閉起來，一個主腔室52，其可以通過關閉第二門42和第三門43而以密封狀態關閉起來，一個後方腔室53，其可以通過關閉第三門43和第四門44以密封狀態關閉起來。
前方腔室51具有第一釋放閥45，並且經由一根管道和第一打開/關閉閥61連接在真空泵46上。在該前方腔室51中，設置有一個等待工作檯511用以使已安裝了晶片C的基板K等待，並且用於填充底層填料。在等待工作檯511中，埋置有一個用於維持基板K的熱量的加熱器(未示出)。
主腔室52具有第二釋放閥47，並且經由一根管道和第二打開/關閉閥62連接在真空泵46上。在該主腔室52中，設置有一個可移動的工作檯71(埋置有一個加熱器)，用於保持住基板K以便填充底層填料(此時，基板K上已放置了晶片C)，並且能夠沿著相應的X、Y和θ方向受到驅動，一個能夠獲取基板K的位置信息的照相機72，以及一個分配器73，帶有用於填充底層填料的分配噴嘴並且能夠沿著Z方向受到驅動。分配器73經由一根管道68和一個三通閥65連接在第一存儲裝置66和第二存儲裝置67上。第一存儲裝置66和第二存儲裝置67例如被構造成注射器型容器，分別能夠存儲預定量的底層填料。還有，分配器73經由一個止回閥69和第四打開/關閉閥64連接在真空泵46上。
三通閥65可以在下述的A模式和B模式之間轉換。也就是說，如圖3中所示，在A模式下，僅第一存儲裝置66與分配器73連通。在B模式下，僅第二存儲裝置67與分配器73連通。在C模式下，第一存儲裝置66與分配器73之間、第二存儲裝置67與分配器73之間以及第一存儲裝置66與第二存儲裝置67之間均不連通。
後方腔室53具有第三釋放閥48，並且經由一根管道和第三打開/關閉閥63連接在真空泵46上。在該後方腔室53中，設置有一個等待工作檯531用於放置已填充了底層填料的基板K。在等待工作檯531中，埋置有一個用於維持基板K的熱量的加熱器(未示出)。
在前述安裝系統1中，需要操作或者驅動的打開/關閉閥等等均利用一個控制器(未示出)加以控制。
接下來，參照圖4-6，將對如此構造而成的安裝系統的工作過程進行闡述。圖4是一個流程圖，示出了用於將底層填料供送至分配器的工作過程，而圖5和6也均是流程圖，示出了用於向基板填充底層填料的工作過程。
在這裡，將基於這種前提對工作過程進行闡述，即分配裝置4的初始狀態如下所述。也就是說，第一門42、第二門42、第三門43以及第四門44均被關閉。第一打開/關閉閥61和第三打開/關閉閥63也均被關閉。而第二打開/關閉閥62被打開。第一釋放閥45和第三釋放閥48均被打開，而第二釋放閥47被關閉。因此，前方腔室51和後方腔室53均處於大氣壓力下，而主腔室52受控處於大約20至10000Pa的預定真空壓力下(在圖5中的步驟12處的狀態為「YES」)。還有，第一存儲裝置66和第二存儲裝置67中的每一個均存儲有足量的底層填料，三通閥65受控處於C模式，而第四打開/關閉閥64被關閉。
首先，如圖4中所示，在安裝操作之前，在分配裝置4中執行一個用於將底層填料供送至分配器73的操作。由於所述三通閥處於C模式，因此管道68的內部受控處於密閉狀態(步驟S1)。因此，分配器73不與第一存儲裝置66和第二存儲裝置67連通，並且底層填料無法導入分配器73。在這種狀況下，第四打開/關閉閥64被打開(步驟S2)，並且管道68內部的壓力降低(步驟S3)。當主腔室52中的壓力被降低至一個預定真空壓力或者更低時(在步驟S4處為「YES」)，第四打開/關閉閥64被關閉(步驟S5)。
接著，在確認於第一存儲裝置66中存在足量的底層填料之後(在步驟S6處為「YES」)，三通閥65轉換至A模式(步驟S7)。在A模式下，由於第一存儲裝置66與分配器73相互連通，因此存儲在第一存儲裝置66中的底層填料通過管道68送入分配器73之內。由於管道68的內部保持一個真空壓力，因此可以防止送往分配器73的底層填料在管道68中攜帶氣泡。在這裡，如果在第一存儲裝置66中沒有存儲足量的底層填料(在步驟S6處為「NO」)，那麼三通閥65轉換至B模式，並且由第二存儲裝置67供給底層填料(步驟S8)。
接下來，執行安裝操作。在烘箱22中，存放在基板箱21中的每塊基板K受控處於一個恆定溫度。所述基板運送裝置通過等待工作檯23將存放在基板箱21中的每塊基板K一個接一個地供送至晶片安裝裝置3。
在晶片安裝裝置3中，晶片翻轉部件33沿著X、Y和Z方向受到驅動，並且通過真空吸引晶片C的凸起形成表面而從存儲有晶片C的晶片儲料器32中獲取晶片C。此後，通過環繞水平軸線J1旋轉晶片翻轉部件33，晶片C得以翻轉，從而使得所述凸起形成表面朝下。結合頭35沿著X、Y和Z方向受到驅動，並且通過真空吸引晶片C而從晶片翻轉部件33中獲取翻轉後的晶片C。接著，雙視野照相機34讀取晶片C和基板K的位置，並且基於讀取的信息，可移動工作檯31沿著X、Y和θ方向移動，由此在晶片C與基板K之間進行定位(對齊)。此後，結合頭35沿著Z方向受到向下驅動，並且由該結合頭35將利用真空吸引保持住的晶片C安裝到基板K上的對應安裝位置處，並且對晶片C進行加熱和施壓。
在晶片安裝裝置3中安裝有晶片C的基板K如下所述被運送入前方腔室51內。也就是說，如圖5和6中所示，在分配裝置4中，在確認主腔室52受控處於一個預定的壓力降低狀態之後(步驟S11和S12)，前方腔室51上的第一門41被打開(步驟S13)，利用基板運送裝置將基板K運送入前方腔室51內，並且將基板K放置和保持在等待工作檯511上(步驟S14)。在基板K被運送入前方腔室51內之後，第一門41被關閉(步驟S15)，此後，第一打開/關閉閥61被打開，並且前方腔室51中的壓力降低(步驟S16)。當前方腔室51中的壓力達到一個大約20至10000Pa的真空壓力時(在步驟S17處為「YES」)，第一打開/關閉閥61被關閉並且第二門42被打開(步驟S18)，利用基板運送裝置將基板K運送入主腔室52內，並且將基板K放置和保持在可移動工作檯71上(步驟S19)。在基板K被運送入主腔室52內之後，第二門42被關閉(步驟S20)。
此後，如下所述執行底層填料的填充操作(步驟S21)。也就是說，利用照相機72讀取晶片在基板K上的位置，並且基於該晶片位置，通過沿著相應的X、Y和θ方向驅動可移動的工作檯71執行對齊操作，從而使得分配器73可以將底層填料填充至一個最佳填充位置。在這種對齊操作之後，分配器73沿著Z方向受到向下驅動，其噴嘴卸出底層填料，並且將底層填料填充入基板K與晶片C之間的間隙內。當填充操作結束時，分配器73沿著Z方向向上返回至其初始位置。
在分配裝置4中，基於由照相機72讀取的晶片在基板K上的位置執行對齊操作，從而使得分配器73可以將底層填料填充入一個最佳填充位置。因此，與利用絲網印刷法的情況不同的是，不存在涉及絲網屏上的開口與基板K上的晶片C之間發生位置偏移的問題。還有，作為晶片C在基板K上的位置信息，待填充的位置可以基於由晶片安裝裝置3中的雙視野照相機34讀取的位置信息。在這種情況下，無需在分配裝置4中執行對齊操作，並且可以減少對齊操作所需的時間。
由此，在分配裝置4中，由於真空泵46在將底層填料從存儲裝置66導入分配器73之前，降低了連接於存儲裝置66與分配器73之間的管道68內部的壓力(步驟S7，步驟S3)，因此管道68內部可以在該管道68中不會留存空氣的狀態下填充底層填料，由此，可以防止底層填料中攜帶氣泡。還有，由於真空泵46在利用分配器73對底層填料進行填充操作之前降低了主腔室52內部的壓力(步驟S21，步驟S16，步驟S17)，因此即使在底層填料中攜帶有氣泡，也會在此時被消除。因此，分配器73可以將不含氣泡的底層填料供送至基板K。
在主腔室52中，在將底層填料填充至基板K的過程中，第一釋放閥45被打開並且前方腔室51恢復至大氣壓力狀態(步驟S22)，此後，第一門41被打開，並且將下一塊新的基板K運送入前方腔室51之內。還有，第三門63被打開，並且後方腔室53的壓力降低(步驟S23)。
當填充操作結束並且後方腔室53中的壓力達到大約20至10000Pa的壓力時(在步驟S24處為「YES」)，第三打開/關閉閥63被關閉，並且第三門43被打開(步驟S25)，利用基板運送裝置將填充了底層填料的基板K運送入後方腔室53之內，並被放置和保持於等待工作檯531上(步驟S26)。在基板K被運送入後方腔室53內之後，第三門43被關閉(步驟S27)。此後，基板K持續一個預定的時間保持在處於真空狀態的後方腔室53中。由此，可以加速底層填料滲入基板K與晶片C之間的間隙內，並且可以縮短這種滲入所需的時間。當預定的時間過去之後(在步驟S28處為「YES」)，第三釋放閥48被打開，並且後方腔室53恢復至大氣壓力狀態(步驟S29)。接著，第四門44被打開(步驟S30)，並且基板K被送出(步驟S31)。
在第三門43被關閉之後，第一門41被打開，並且一塊新的基板K被導入前方腔室51之內，類似於前述方式重複執行將底層填料填充至新的基板K的操作(步驟S32)。也就是說，在底層填料的填充過程中，執行用於將基板K從晶片安裝裝置3運送入前方腔室51內的操作、用於通過降低後方腔室53中的壓力使得底層填料滲入基板K的操作、以及用於將基板K運送至基板卸載機8的操作。由此，由於即使在從送入和送出基板K的過程中主腔室52仍舊保持處於關閉狀態，並且其中的壓力保持在一個真空壓力，因此無需每次在將基板K運送入主腔室52之內和從主腔室52中送出時將主腔室52中的壓力恢復至大氣壓力，由此可以改善間歇時間。
在前述安裝操作中，對烘箱22和82中的加熱器、等待工作檯23、511和531以及可移動工作檯31和71加以控制，從而使得基板K維持在80至120攝氏度。由此，基本上在具有一系列步驟的整個安裝工藝上，基板K被維持在一個預定的溫度，因此，可以抑制基板K吸收水分或者隨同溫度快速變化而變形。
在前述實施例中，儘管分配裝置4被構造成一個所謂的裝載一鎖定類型，即在主腔室52之前和之後具有能夠降低壓力的前方腔室51和後方腔室53，但是也可以形成一個僅具有主腔室的分配裝置。在這種情況下，由於無需設置前方腔室51和後方腔室53，因此裝置的成本可以節省。進一步地，也可以設置主腔室52和後方腔室53而不設置前方腔室51。在這種情況下，前述滲入操作所需的時間可以縮短。
進一步，取代三通閥65，可以針對第一存儲裝置66和第二存儲裝置67中的每一個設置一個打開/關閉閥。在這種情況下，可以使得第一、第四打開/關閉閥64被打開，在管道68的壓力降低之後，取代三通閥65設置的兩個打開/關閉閥被打開，並且將底層填料填充入管道68內，此後，這兩個打開/關閉閥中的任意一個被關閉，並且供給底層填料。利用這種方式，可以防止第一存儲裝置66與第二存儲裝置67之間的管道中存在空氣。
更進一步，也可以採用這樣一種結構，其中除了真空泵46之外，還設置有另外一個真空泵，用於提高第一存儲裝置66和第二存儲裝置67中的真空度，並且可以在供給底層填料之前防止空氣被攜帶入底層填料內。
儘管已經詳細地描述了本發明的實施例，但是本發明的範圍並非局限於此。本技術領域的熟練人員將會明白，在不脫離本發明的範圍的條件下，可以進行多種改進。因此，在這裡公開的實施例僅為示例目的。需要理解的是，本發明的範圍並不局限於此，而是由所附的權利要求加以確定。
權利要求
1.一種用於將底層填料填充入基板與晶片之間的間隙內的分配裝置，包括用於存儲底層填料的裝置；腔室，用於容納需要填充底層填料的基板，並且能夠被打開/關閉；分配器，設置於所述腔室中，並且將從所述存儲裝置導入的底層填料填充入基板與晶片之間的間隙內；以及第一減壓裝置，用於在利用所述分配器填充底層填料之前將所述腔室中的壓力降低至預定的真空壓力。
2.根據權利要求1中所述的分配裝置，還包括連接在所述存儲裝置與分配器之間的管道，和第二減壓裝置，用於在通過所述管道將底層填料從存儲裝置導入分配器內之前將所述管道中的壓力降低至預定的真空壓力。
3.根據權利要求1中所述的分配裝置，其特徵在於，所述存儲裝置包括第一存儲裝置和第二存儲裝置，並且第一存儲裝置和第二存儲裝置被設置成能夠選擇性地與所述分配器連通。
4.一種安裝系統，包括晶片安裝裝置，用於將晶片安裝到基板上並且將所述晶片壓持在基板上；基板裝載機，用於將基板運送入所述晶片安裝裝置內；根據權利要求1中所述的分配裝置；以及基板卸載機，用於將在所述分配裝置中填充了底層填料的基板運送出所述分配裝置。
5.根據權利要求4中所述的安裝系統，其特徵在於，所述基板裝載機和基板卸載機均具有烘箱，該烘箱能夠維持基板以及基板箱的熱量，所述晶片安裝裝置和分配器均具有用於供基板放置並且保持於其上的工作檯，並且該工作檯具有用於將基板保持在預定溫度的加熱器。
全文摘要
一種用於將底層填料填充入基板(K)與晶片(C)之間的間隙內的分配裝置(4)，包括用於存儲底層填料的裝置(66，67)，一個用於容納一塊需要填充底層填料的基板(K)並且能夠被打開/關閉的腔室(52)，一個設置於腔室(52)中並且將從存儲裝置(66，67)導入的底層填料填充入基板(K)與晶片(C)之間的間隙內的分配器(73)，以及一個用於在利用分配器(73)填充底層填料之前將腔室(52)中的壓力降低至一個預定真空壓力的第一減壓裝置(46)。分配裝置(4)可以將不帶有氣泡的底層填料供送至基板(K)。本發明還提供了一種使用這種分配裝置(4)的安裝系統。
文檔編號H01L21/56GK101017787SQ20061013091
公開日2007年8月15日 申請日期2006年11月14日 優先權日2005年11月15日
發明者寺田勝美, 武井崇 申請人:東麗工程株式會社