CN101060067A - 将导电粘着材料注塑到表面多个空腔的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

披露了一种将导电粘着材料注塑到表面中的多个空腔的系统、方法和装置。该方法包括将填充头与表面对准。该模具包括多个空腔。该方法还包括将填充头放置得与表面基本上接触。在填充头的第一区域附近通入至少第一气体。所述至少第一气体具有高于容器中容纳的导电粘着材料的熔点的温度，从而使导电粘着材料保持在熔融状态。将导电粘着材料从填充头挤出到表面。将导电粘着材料在所述至少一个空腔与填充头接近的同时提供到多个空腔中的至少一个空腔中。

Description

将导电粘着材料注塑到表面多个空腔的方法、装置和系统
技术领域
本发明一般涉及诸如电子焊点(electronic pad)上的焊料(solder)之类的导电粘着材料(conductive bonding material)的放置的领域，尤其涉及用于放置导电粘着材料的装置。
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和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(flip-chip attachment)法。在倒装芯片贴装法中，在管芯(die)的表面上形成焊球(solder ball)阵列，而不是将IC管芯贴附到封装中的引线框架(lead frame)。焊球的形成通常是通过透过掩模蒸镀、焊膏丝网印刷或焊料的注塑进行的。
国际商业机器公司共同拥有的美国专利No.5244143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与其它焊料凸点形成技术相比的一个优点是熔融焊料与得到的焊料凸点之间的体积变化很小。IMS技术利用焊料头(solder head)填充硼硅玻璃(或其它材料)模具，模具的宽度足够覆盖多数单芯片模块。有时在焊料狭缝后面提供接触刷，经过模具的已填充的孔来除去多余的焊料。
然后通过在转移(transfer)工艺中将熔融焊料涂敷到衬底上，来执行IMS以便焊料接合(solder bonding)。当遇到较小的衬底(即，芯片级或单芯片模块)时，由于填满焊料的模具和衬底面积相对较小，所以可以容易地以多个结构调整和结合，因此转移工艺易于完成。例如，在将芯片结合到衬底时频繁使用狭缝-光对准的工艺。也可以用相同的工艺来将芯片级IMS模具结合到将形成凸点的衬底(芯片)上。当前的IMS系统的一个问题是使用填充头(fill head)来将焊料放置到模具的空腔中。这些填充头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，从而当空腔经过时将其填满。IMS的另一个问题是模具限于矩形结构，这鼓励焊料的线性沉积。
IMS使用的当前的填充头和其它焊料凸点形成技术的另一问题是，它们不提供通过精确地控制焊料熔融和凝固所要求的响应时间进行的精确温度控制。当前的填充头被设计为在焊料头中电阻(电)加热器。加热器被置入填充头的表面、头接触正被填充的模具的地方。该设计的加热器的性能受到由于线路中产生热量再传到填充头的时间延迟的限制。此外，因为填充头不提供冷却焊料的手段，因此存在用于冷却空腔中的焊料的时间延迟。
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表面中的多个空腔中的系统、方法和装置。该表面包括多个空腔。该方法还包括将填充头放置得与表面基本上接触。在填充头的第一区域附近通入至少第一气体。所述至少第一气体具有高于与填充头机械耦接的容器中容纳的导电粘着材料的熔点的温度，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。将导电粘着材料从填充头挤出到表面。将导电粘着材料在所述至少一个空腔与填充头接近的同时提供到多个空腔中的至少一个空腔中。
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表面中的多个空腔中的系统。该系统包括至少一个表面，该表面包括至少一个空腔。该系统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表面的至少一个空腔中。该导电粘着材料放置设备包括填充头和导电材料容器。填充头包括位于填充头第一区域附近的至少第一气体通道，所述至少第一气体通道用于通入至少第一气体，所述至少第一气体具有高于导电粘着材料的熔点的温度，从而当导电粘着材料和至少第一气体彼此紧密接近时，保持导电粘着材料处于熔融状态。导电材料容器与填充头机械耦接，用于从导电材料容器向填充头提供导电粘着材料。
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表面中的多个空腔中的填充头。该填充头包括容器，用于容纳导电粘着材料。还包括与容器机械耦接的导电粘着材料通道。该填充头还包括相对于导电粘着材料通道垂直定位的传送槽。传送槽通过导电粘着材料通道从容器接受导电粘着材料，以将导电粘着材料提供到表面上的至少一个空腔。该填充头还包括位于第一区域附近的至少第一气体通道。所述至少第一气体通道用于通入至少第一气体，所述至少第一气体具有高于机械耦接到填充头的容器中容纳的导电粘着材料的熔点的温度，从而当导电粘着材料和至少第一气体彼此紧密接近时，保持导电粘着材料处于熔融状态。
本发明上述实施例的优点在于，提供包括至少一个气体通道的填充头。气体通道使得在填充头内能够容纳具有高于导电粘着材料的熔点的温度的气体。热气体使得导电粘着材料能够在其被提供到模具的空腔时液化或变得熔融。填充头内的另一气体通道使得填充头内能够容纳具有低于导电粘着材料的熔点的温度的气体。这使得导电粘着材料在其与该气体接触时凝固。
附图说明
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合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、在将导电粘合材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该模具转移第一类型的填充头的渐进序列的顶视图；
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合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、在将导电粘合材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该模具转移第二类型的填充头的渐进序列的顶视图；
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合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、在将导电粘合材料填入非矩形模具中的空腔之后、从该模具转移第三类型的填充头的渐进序列的顶视图；
图23是现有技术的IMS填充头的横截面视图；
图24是现有技术的IMS填充头的横截面视图；
图25是根据本发明实施例的示例性IMS填充头的倾斜视图；
图26是根据本发明实施例的IMS填充头的横截面视图；
图27是根据本发明实施例的、图23的IMS填充头的平面图；
图28是根据本发明实施例的另一IMS填充头的横截面视图；
图29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30是示出根据本发明实施例的、使用包括至少一个气体通道的示例性填充头的旋转填充模具的示例性工艺的操作流程图。
具体实施方式
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采用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，本发明通过提供包括至少一个气体通道的填充头来克服现有技术的问题。气体通道使得填充头内能够容纳具有高于导电粘着材料的熔点的温度的气体。热气体使得导电粘着材料能够在被提供到模具的空腔时保持熔融。填充头内的另一气体通道使得填充头内能够容纳具有低于导电粘着材料的熔点的温度的气体。这使得当填充头经过容纳导电粘着材料的空腔上面时，导电粘着材料凝固。
旋转填充技术的示例性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。尽管前述实施例针对非矩形模具，但旋转填充技术也可以应用于诸如矩形或正方形模具之类的矩形模具。在一个实施例中，非矩形模具102对应于硅晶片。在该实施例中，非矩形模具102由硼硅玻璃构成。在另一实施例中，非矩形模具102由玻璃、硅、金属等构成。在一个实施例中，用来制造非矩形模具102的材料应当具有与晶片材料相同的热膨胀系数。例如，硼硅玻璃具有与硅晶片相同的热膨胀系数。然而在另一实施例中，使用诸如钼之类的材料，它具有与晶片材料很不相同的热膨胀系数。
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，考虑到上述讨论，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上光滑地扫过，或者使得模具102在该头下扫过。在填充头108的面对模具102的表面上，示例性填充头108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上光滑扫过。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(金属微粒)的粘合剂等。
在该公开中，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)可选地耦接到填充头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。在另一实施例中，填充头108自身用作填充刀。例如，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，以45度递增的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。在该公开中，将描述一示例性实施例，其中填充头108保持固定，而非矩形模块102旋转。此外，即使在本例子中示出单个非矩形模具102和单个填充头108，但考虑到上述讨论，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，由此熔融焊料离开容器到非矩形模具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。
可选填充刀(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，模具和填充头彼此在直线方向上运动。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，从而在转移时填充头108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，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，可选填充刀(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的第一边沿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的第二边沿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103，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1002(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、使用基本上弯曲的填充头1608的IMS系统1600。图16-20以90度增量示出非矩形模具102在旋转360度期间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)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。
具有电阻加热元件的现有技术填充头
图23和24示出现有技术填充头2308。现有技术填充头2308包括用于容纳焊料的容器2346。焊料通道2332耦接到容器2346，以将焊料引导到传送槽2312。现有技术填充头2308还包括电阻加热元件2450。电阻加热元件2450被嵌入现有技术填充头2308表面中、现有技术填充头2308接触被填充的模具的地方。电阻加热元件2450使模具和焊料被加热，使得焊料能流入模具中的空腔中。
现有技术填充头2308的一个问题是用于加热模具和焊料的电阻加热元件2450的使用。电阻加热元件2450的性能受到线路中产生热量、再传导到现有技术填充头2308的时间延迟的限制。另外，现有技术填充头2308不提供在模具的空腔中冷却焊料的手段。在等待焊料在空腔内冷却的时候还经受填充工艺的时间延迟。
示例性填充头
图25示出示例性填充头2508的倾斜视图，而图26和27分别示出根据本发明实施例的填充头2508的横截面视图和底部平面视图。填充头2508具有导电粘着材料容器2546，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2548注入容器2546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2546通过通道2632流到传送槽(或狭缝)2512中。传送槽(或狭缝)2512使得熔融焊料能够流到矩形或非矩形模具的上表面。
在一个实施例中，填充头2508还包括可选填充刀2552。在另一个实施例中，填充头2508不包括可选填充刀。可选填充刀2552将熔融焊料导入矩形或非矩形模具的空腔，并且防止熔融焊料的泄漏，保持表面没有焊料残渣。如果模具是非矩形的，则如上所述，填充头2508比模具的半径稍长，或者比模具的直径稍长，或者基本上弯曲来匹配模具的曲率。此外，在一个实施例中，填充头2508被配置为使得它可以双向地向矩形或非矩形模具提供导电粘着材料。在一个实施例中，焊料在空腔与填充头2508接近的同时被提供到空腔中。
填充头2508还包括气体通道2634、2736，用于容纳气体端口2740提供的气体。每个气体通道位于填充头2508的边沿2620、2714上。在一个实施例中，气体被容纳在填充头2508外部的气体容器(未示出)中。耦接到气体端口2740的气体线路2738将气体输送到气体通道2634、2736。在一个实施例中，气体通道2634、2736将气体通入填充头2508的各个输出区域附近。在另一实施例中，气体通道2634、2736中的至少一个位于填充头108内，使得焊料在其经过传送槽2512并进入空腔104时保持熔融。此外，气体通道2634、2736中的一个位于填充头108内，使得当空腔104经过填充头108下面时焊料在空腔104内凝固。
如上所述，填充头2508可以在一个方向上或双向地向空腔提供导电粘着材料。根据填充方向，气体通道2634、2736之一容纳具有高热容量和热导率的气体，如氦气。该气体保持在高于材料容器2546中的材料的熔点的温度。在一个实施例中，与具有热气体的气体通道2634、2736紧密接近的填充头2508的边沿2620、2714被刻槽以便最大限度的传热。热气体从外部气体容器(未示出)注入前边沿，即空腔在被填入导电粘着材料之前首先经过其下面的边沿。根据填充方向，上述边沿2620、2714中的任一个可以是前边沿或后边沿。
热气体至少加热前边沿2620，使导电粘合材料在其经过传送槽(或狭缝)2512时保持熔融/液化。另一个气体通道2634、2736容纳具有低于该材料的熔点的温度的气体。第二外部气体容器(未示出)容纳该冷气体，该冷气体被经由气体线路2738和气体端口2740注入该另一个气体通道2634、2736。包括具有冷气体的气体通道2634、2736的后边沿2614被冷却到导电粘着材料的熔点以下。这使得在空腔经过填充头108的后边沿2714下面时能够使空腔中的熔融材料凝固。在另一实施例中，冷气体接触空腔104中的导电粘着材料，从而使材料凝固。
在填充头108中(至少在填充头108的特定区域中)通入热气体和冷气体使得能够对填充头108和焊料的温度进行更多控制。例如，从模具102加载的热/冷可以改变焊料的温度。在不通入气体的情况下，需要以高的多的温度加热容器以使焊料不过早凝固。在另一实施例中，热电偶探头(未示出)位于前边沿2620和后边沿2714的至少一个中，以提供精确的温度监控和反馈。
另一示例性填充头
图28-29示出根据本发明另一实施例的填充头2808。图28和29的填充头2808包括容器2846、与图25的背压端口2548类似的背压端口(未示出)和与图26和图27的填充头2508类似的传送槽2812。然而，填充头2808的每个边沿2820、2914包括至少两个气体通道2922、2924、2826、2828。例如，与参照图11所述的填充头1008类似，填充头2808的第一边沿2914包括第一气体通道2922和第二气体通道2924。与参照图11所述的填充头1008类似，填充头2808的第二边沿2820包括第三气体通道2826和第四气体通道2828。填充头2808的第一边沿2914的第一气体通道2922通过第一耦接通道2842耦接到填充头2808的第二边沿2820的第四气体通道2828。类似地，填充头2808的第一边沿2914的第二气体通道2924通过第二耦接通道2844耦接到填充头2808的第二边沿2820的第三气体通道2826。为了简单起见，图28仅示出耦接通道2842、2844的一部分。然而，在一个实施例中，耦接通道2842、2844一上一下彼此交叉，以分别将第一气体通道2922连接到第三气体通道2828，并将第二气体通道2924连接到第四气体通道2826，如图29所示。
耦接通道2842、2844使得能够将不同的气体放在填充头2808的不同区域，并且能够根据填充头2808的填充方向反转气体位置。气体通过气体线路2938和气体端口2940被提供到气体通道2922、2924、2826、2828，如参照图26和图27所述。在一个实施例中，气体通道2922、2924、2826、2828将气体通入填充头2808的与导电粘着材料紧密接近的各个区域附近，和/或填充头108的与模具102接触的下表面。
例如，如参照图11的填充头1008所述的，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28和29配置的气体通道使得焊料能够在一种气体被通入填充头103中的焊料附近时保持熔融，并且通过将气体通入填充头108的与模具102接触的表面附近而凝固。通过耦接通道2842、2544耦接气体通道还使得能够根据模具1002和/或填充头1008的旋转来冷却和加热要放在不同通道中的气体。或者，当模具是矩形的时，具有如图28和图29所示配置的气体通道使得能够与直线填充方向无关地加热和冷却焊料。
如图25-29所述的填充头2508和2808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。当前的填充头在该头中具有电阻加热器。加热器被嵌入填充头的表面该头接触正被填充的模具的地方。由于线路中产生热量再传到头需要的时间，因此经历时间延迟。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当空腔通过填充头下面时冷却熔融焊料的手段。
使用示例性填充头的用焊料填充模具的示例性工艺
图30是示出使用包括气体通道2634、2736的填充头2508填充模具中的空腔的示例性工艺的操作流程图。尽管下面的讨论是针对图25的填充头2508进行的，但它也可以适用于图28的填充头2808。图30的操作流程图在步骤3000开始，并且直接前进到步骤3002。在步骤3002，填充头对准模具。例如，填充头108沿着非矩形模具的半径或直径对准，这取决于所使用的填充头的类型，或者横跨矩形模具的宽度对准。在步骤3004，填充头2508被放置地与模具基本上接触。在步骤3006，向填充头5608提供具有高于焊料熔点的温度的气体。这使得能够在气体通入焊料附近时使焊料保持液化或熔融。例如，保持在高于焊料熔点的恒定温度上的气体如氦气从外部容器(未示出)传送到填充头2508内的气体槽2634。在步骤3008，将焊料从填充头2508挤出到模具。例如，向容器2546施加背压，迫使焊料流过通道2632，并流出焊料头2508。
在步骤3010，当至少一个空腔通过填充头2508下面时，焊料被提供给模具上的至少一个空腔。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导入到空腔。在步骤3012，具有低于熔点的温度的气体被提供到填充头2508。例如，冷气体从外部容器(未示出)传送到填充头2508内的另一气体通道。这使得当至少一个空腔经过填充头2508的通入冷气体的区域下面时该至少一个空腔中的焊料凝固。然后，控制流程在步骤3014退出。
非限制性示例
本发明的上述实施例是有利的，因为它们提供了包括至少一个气体通道的填充头。气体通道使得在填充头内能够容纳具有高于导电粘着材料的熔点的温度的气体。热气体使得导电粘着材料能够在其被提供到模具的空腔时保持为液体、液化，或者变得熔融。填充头内的另一气体通道使得填充头内能够容纳具有低于导电粘着材料的熔点的温度的气体。这使得导电粘着材料在其与该气体接触时凝固。
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，并且所附权利要求意图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。

Claims (20)

1.一种将导电粘着材料注塑到表面中的多个空腔中的方法，该方法包括：
将填充头与表面对准，其中该表面包括多个空腔；
将填充头放置得与该表面基本上接触；
在填充头的第一区域附近通入至少第一气体，所述至少第一气体具有高于与填充头机械耦接的容器中所容纳的导电粘着材料的熔点的温度，从而当导电粘着材料与所述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；
将导电粘着材料从填充头挤出到该表面；以及
将导电粘着材料在所述至少一个空腔与填充头接近的同时提供到所述多个空腔中的至少一个空腔中。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在填充头的第二区域附近通入至少第二气体，所述至少第二气体具有低于该导电粘着材料的熔点的温度，从而当所述至少一个空腔经过填充头的具有所述至少第二气体的所述第二区域下面时，使所述至少一个空腔中的导电粘着材料基本上凝固。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
将所述至少第一气体通入第三气体通道，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；以及
将所述至少第二气体通入第四气体通道，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。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该表面包括矩形或非矩形之一的模具表面。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述导电粘着材料包括焊料。
6.如权利要求1所述的方法，其中，填充头为下述情况中的至少一种：比该表面的预定区域的半径稍长、比该表面的预定区域的直径稍长、和与该表面的预定区域的宽度基本相等。
7.如权利要求1所述的方法，其中，填充头包括基本上弯曲的构造，该构造基本上与该表面的预定区域的周边曲率匹配，填充头相对于该预定区域的半径对准。
8.一种将导电粘着材料注塑到表面中的多个空腔中的填充头，该填充头包括：
容器，用于容纳导电粘着材料；
与该容器机械耦接的导电粘着材料通道；
相对于导电粘着材料通道垂直定位的传送槽，所述传送槽通过导电粘着材料通道从该容器接受导电粘着材料，以将导电粘着材料提供到该表面上的至少一个空腔；和
位于第一区域附近的至少第一气体通道，所述至少第一气体通道用于通入至少第一气体，所述至少第一气体具有高于机械耦接到填充头的容器中容纳的导电粘着材料的熔点的温度，从而当导电粘着材料和所述至少第一气体彼此紧密接近时，保持导电粘着材料处于熔融状态。
9.如权利要求8所述的填充头，还包括：
位于第二区域附近的至少第二气体通道，所述至少第二气体通道用于通入至少第二气体，所述至少第二气体具有低于该导电粘着材料的熔点的温度，从而当所述至少一个空腔经过填充头的具有所述至少第二气体的所述第二区域下面时，使所述至少一个空腔内的导电粘着材料基本上凝固。
10.如权利要求9所述的填充头，还包括：
位于第三区域附近且机械耦接到第二气体通道的至少第三气体通道，所述至少第三气体通道用于将所述至少第二气体通入不同于第一区域的第三区域附近；和
位于第四区域附近且机械耦接到第一气体通道的至少第四气体通道，所述至少第四气体通道用于将所述至少第一气体通入不同于第二区域的第四区域附近。
11.如权利要求8所述的填充头，其中，所述导电粘着材料包括焊料。
12.如权利要求8所述的填充头，其中，该表面包括矩形或非矩形之一的模具表面。
13.如权利要求8所述的填充头，其中，传送槽为下述情况中的至少一种：比该表面的预定区域的半径稍长、比该表面的预定区域的直径稍长、和与该表面的预定区域的宽度基本相等。
14.如权利要求8所述的填充头，其中，传送槽包括基本上弯曲的构造，该构造基本上与该表面的预定区域的周边曲率匹配。
15.一种用于将导电粘着材料注塑到表面中的多个空腔中的系统，该系统包括：
至少一个表面，所述表面包括至少一个空腔；
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表面的所述至少一个空腔中，该导电粘着材料放置设备包括：
填充头，包括位于填充头的第一区域附近的至少第一气体通道，所述至少第一气体通道用于通入至少第一气体，所述至少第一气体具有高于导电粘着材料的熔点的温度，从而当导电粘着材料和所述至少第一气体彼此紧密接近时，保持导电粘着材料处于熔融状态；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。
16.如权利要求15所述的系统，还包括：
用于在填充头与所述至少一个表面基本上接触的同时对填充头和至少一个模具中的至少一个提供直线和旋转运动中的至少一项的装置。
17.如权利要求15所述的系统，其中，填充头还包括：
位于第二区域附近的至少第二气体通道，所述至少第二气体通道用于通入至少第二气体，所述至少第二气体具有低于导电粘着材料的熔点的温度，从而当所述至少一个空腔经过填充头的具有所述至少第二气体的所述第二区域下面时，使所述至少一个空腔内的导电粘着材料基本上凝固。
18.如权利要求17所述的系统，其中，填充头还包括：
位于第三区域附近且机械耦接到第二气体通道的至少第三气体通道，所述至少第三气体通道用于将所述至少第二气体通入不同于第一区域的第三区域附近；和
位于第四区域附近且机械耦接到第一气体通道的至少第四气体通道，所述至少第四气体通道用于将所述至少第一气体通入不同于第二区域的第四区域附近。
19.如权利要求15所述的系统，其中，该表面包括矩形或非矩形之一的模具表面。
20.如权利要求15所述的系统，其中，所述导电粘着材料包括焊料。
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