流体分配设备的制作方法

1.本发明涉及用于分配流体的分配器，尤其涉及用于分配可能填充有小颗粒的粘合剂的分配器。


背景技术：

2.分配设备用于半导体工业中，用于将流体从容器分配到衬底的分配过程。有许多类型的市售分配设备，它们具有不同的喷嘴设计，以实现不同的分配过程。
3.半导体工业的一种主要的分配应用涉及芯片连接，其中，通常使用颗粒填充的粘合剂，通过粘合剂将半导体芯片连接至引线框架上。分配这种类型的颗粒填充的粘合剂时，粘合剂中的颗粒通常堵塞喷嘴，并且在喷嘴的内径相较于流体中颗粒的尺寸较小的情况下，堵塞可能很快发生。此外，截留在流体中的空气是造成喷嘴堵塞的另一个原因，因为截留的空气能够导致气塞。喷嘴堵塞是一个长期存在的工程问题，并且，市售的常规喷嘴容易堵塞，这已经是公认的问题。
4.具体地，颗粒填充环氧树脂形式的颗粒填充粘合剂被广泛且普遍地应用于半导体工业中。半导体工业的快速增长要求所分配的环氧树脂的体积处于微米级甚至纳米级的数量级，并且具有优良的体积一致性和精度，以满足苛刻的分配过程的要求。为了分配如此少量的环氧树脂，通常，总是优选使用直径较小的喷嘴。然而，随着粒径与喷嘴直径之比的增大，悬浮在环氧树脂中的颗粒更容易造成喷嘴堵塞。
5.为了避免喷嘴堵塞，人们做了很多研究。导致喷嘴堵塞的最重要因素之一是喷嘴的内部几何形状。已经确定了两种喷嘴堵塞的模式。一种是堵塞桥的形成，堵塞桥通常发生在从喷嘴的一部分通往另一部分的入口附近；另一种模式是由于截留在喷嘴中的空气导致的气塞现象而引起的。
6.在现有技术中，用于避免形成堵塞桥（也称为堵塞拱）的常规方法包括：锥形孔。在许多分配过程中，经常使用具有锥形孔的喷嘴，以实现高的流速，并且，一些喷嘴制造商声称：他们的锥形孔喷嘴专门设计用于分配填充颗粒的流体，以防止喷嘴堵塞。
7.由于环氧树脂中存在截留的空气，喷嘴也可能堵塞。许多市售的喷嘴在填充其内部结构的腔室之前，需要对其进行吹扫以排出截留的空气，但是吹扫反而可能会引入气泡，并且无法可靠地保证喷嘴处于无空隙的状态。在某些情况下，由于浮力不足以克服流体的表面张力，气泡无法上升到流体表面逸出并被截留在流体中。当气泡进入分配通道时，甚至更有可能发生气塞，因此，这可能会阻碍或减缓环氧树脂的流动。
8.美国专利公开号2019/0039085a1，名称为“防堵塞喷嘴组件”中描述了为了改进喷嘴以减少堵塞问题的改进型现有技术的喷嘴设计的实例。其中，所述的喷嘴组件具有带有喷嘴孔的喷嘴体，其中，管托架封装在喷嘴体的喷嘴孔中。分配管被粘附在安装在喷嘴体中的管托架上。喷嘴主体具有刚性的外部主体，并且，当喷嘴组件被安装在注射器上时，注射器出口与喷嘴主体的外表面接触。
9.由于上述喷嘴组件直接安装在注射器上，所以很难灵活地显著改变流体路径以不
同的定向分配方向来适应不同的分配器与衬底布局。此外，在喷嘴组件被安装到由刚性材料制成的支持结构上时，由于围绕管托架的所述喷嘴主体的外表面是由刚性材料制成的，因此，无法保证喷嘴主体与所述支持结构的出口之间的密封。这可能导致流体从支持结构泄露和/或在待分配的流体中形成气泡。
10.有利的是，设计一种分配设备，所述分配设备至少避免现有技术的上述一些缺点。


技术实现要素：

11.因此，本发明的一个目的在于提供一种分配设备，所述分配设备适于避免在喷嘴组件中出现的颗粒堵塞和气体阻塞。本发明的另一个目的在于提供一种更通用的分配设备，其促使喷嘴组件和主体之间具有更佳的密封，喷嘴组件安装在主体上。
12.因此，本发明提供一种用于将流体分配到表面上的分配设备，所述分配设备包括：喷嘴，所述喷嘴包括主体和安装在所述主体上由可变形材料制成的管托架；以及延伸通过所述管托架的分配管，所述分配管具有第一端和第二端，所述流体从所述第一端排出到所述表面上，所述第二端浸入正在使用的所述流体中，所述第一端和第二端被布置为从所述管托架的相对端伸出；注射器喷嘴适配器，所述注射器喷嘴适配器具有管状体，喷嘴被配置为通过所述管托架与所述注射器喷嘴适配器的所述管状体之间的过盈配合被可拆卸地联接至所述注射器喷嘴适配器；以及用于存储流体的注射器，所述注射器喷嘴适配器可连接到所述注射器上。
13.在下文中，参考解释本发明的具体优选实施例的附图来更加详细地描述本发明会很方便。附图以及相关说明的特殊性不应被理解为取代权利要求所限定的本发明的广泛标识的一般性。
附图说明
14.现在，将参照附图描述根据本发明所述的用于排出流体的示例性分配设备。
15.图1为根据本发明的优选实施例所述的喷嘴组件的等距视图。
16.图2为图1所示的喷嘴组件的剖视图。
17.图3为已经安装到注射器喷嘴适配器上的喷嘴组件的侧视图。
18.图4为如图3所示安装到注射器喷嘴适配器上的喷嘴组件的剖视图。
19.图5为已经安装到注射器上的注射器喷嘴适配器的剖视图。
具体实施方式
20.图1是根据本发明的优选实施例所述的喷嘴组件10的等距视图。喷嘴组件10通常包括主体12和分配管14，主体12起着外壳的作用，其他部件装配在主体12上，分配管14穿过形式为管托架16的固定装置，以相对于主体12将分配管14固定到位。
21.图2是图1所示的喷嘴组件10的剖视图。分配管14相对于主体12位于中心位置，并且分配管14的两端从分配管14插入的管托架16伸出。使用中，流体从分配管14的第一端14a排出，而与第一端14a相对的分配管14的第二端14b被浸入流体源中并接收随后通过第一端14a排出的流体。可以在主体12的内表面上形成主体内螺纹24，用于安装喷嘴组件10。
22.在主体12和管托架16之间注入结构粘合剂18，用于气密地密封主体12与管托架16
之间的接口。可以仅在管托架16的底部注入这种结构粘合剂18，或在管托架16的顶部和底部注入这种结构粘合剂18，用于气密地密封接口。
23.此外，管托架16的顶部16a从主体12的内表面伸出。这种伸出的顶部16a可在其端部具有大体呈圆柱形的部分和圆锥形或截头圆锥形的尖端。分配管14的第二端14b又从所述顶部16a或管托架16的尖端伸出。
24.值得注意的是：伸出的顶部16a的主要圆柱形部分被设计为直接接合管状体（如下文中进一步详细描述的），以便在该部分与管状体之间直接形成密封。此外，所述锥形或截头圆锥形尖端有助于将管托架16插入管状体，以形成密封。
25.图3是已经安装到注射器喷嘴适配器20的喷嘴组件10的侧视图。分配管14的第一端14a从主体12伸出，并且，使用中，所述第一端14a将被定位在衬底的上方，用于将流体排出到衬底上。
26.图4是图3所示安装到注射器喷嘴适配器20上的喷嘴组件10的剖视图。注射器喷嘴适配器20包括细长的管状体。管状体包括位于注射器喷嘴适配器20的相对端之间的弯曲部分22，所述弯曲部分22优选更加靠近喷嘴组件10的位置。弯曲部分22在其整个长度上具有均匀的横截面，这样确保在被引入所述注射器喷嘴适配器20的流体的流体路径方向上渐变。逐渐改变流体路径的方向有助于维持流线型通道，以使流体流过管状体。
27.可以看出，当主体12被安装在注射器喷嘴适配器20上时，管托架16的顶部16a被插入注射器喷嘴适配器20的管状体，并通过管托架16与管状体之间的过盈配合与注射器喷嘴适配器20的管状体接合。优选地，管托架16包括聚四氟乙烯塑料件(teflon)，其可用于在管托架16与注射器喷嘴适配器20之间形成密封。同样，管托架的顶部16a可用于密封喷嘴组件10与注射器喷嘴适配器20之间的径向接口，在现有技术中不存在这种密封。此外，当流体正在填充喷嘴组件的腔体时，伸出的顶部16a可用于去除可能在喷嘴组件10中引起空气滞留的空腔。
28.用聚四氟乙烯制作管托架16是有利的，因为它是软的且其杨氏模量低，因此它是可以变形的。然而，材料不限于聚四氟乙烯，也可以使用适于用作固定装置的具有类似机械性能的任何其他密封材料，且这些材料可变形以与管状体形成密封。作为固定装置，管托架16应该通过过盈配合来固定管。作为密封件，管托架16的第一部分16a应能够径向密封喷嘴组件10与注射器喷嘴适配器20之间的接口。
29.可选地，为了将喷嘴组件10固定到注射器喷嘴适配器20上，在管状体的外表面上形成配合外螺纹26，通过将主体12旋到注射器喷嘴适配器20的一端上与主体内螺纹24配合。将主体内螺纹24定位在管状体的外部，这样确保了相应的螺纹24、26不暴露在正在被排出的流体中。如下所述，在注射器喷嘴适配器20的另一端还具有安装螺纹28，用于通过鲁尔锁（luer lock）将注射器喷嘴适配器20安装到注射器上。
30.图5是已经安装到注射器30上以形成分配设备40的注射器喷嘴适配器20的剖视图。注射器30填充有颗粒填充流体，例如：环氧树脂（epoxy）36。通过施加来自可移动活塞的32的力，该可移动活塞32在注射器30中推动环氧树脂36，将环氧树脂36从注射器30排出到注射器喷嘴适配器20中。
31.分配设备40被设计为使得注射器喷嘴适配器20的内径d1等于注射器30的出口34的内径d2。通过这种设计，注射器喷嘴适配器20的管状体的内径d1在注射器喷嘴适配器20
的管状体与注射器30的出口34之间形成具有恒定横截面的流线型不间断通道。
32.现在将描述分配设备40的准备以解释其用途。首先，通过鲁尔锁将注射器喷嘴适配器20安装到注射器30上。然后，通过施加来自活塞32的力来吹扫注射器30中的环氧树脂36，以用来使自注射器30的环氧树脂36完全充满注射器喷嘴适配器20的管状体的分配路径。然后，通过将喷嘴组件10拧在注射器喷嘴适配器20的另一端上，并在管托架16与注射器喷嘴适配器20的管状体之间形成过盈配合，将喷嘴组件10安装到注射器喷嘴适配器20的另一端上。
33.应当理解，形式为管托架16的顶部16a的位于喷嘴组件10中的突起消除了可能在喷嘴组件10中引起空气滞留的任何空腔。在使用时，无需单独吹扫喷嘴组件10的空气，因此不会出现气塞来阻挡或减慢颗粒填充的流体或环氧树脂36的流动。由于被分配的流体的流动不再因避免其堵塞而受到影响，并且分配设备40以更加稳定的方式运行，因此，安装在注射器喷嘴适配器20上的喷嘴组件10改善了分配性能。
34.本发明优选实施例中所述的分配设备40能够解决喷嘴堵塞的问题并改善分配颗粒填充流体的性能。根据本发明所述的喷嘴组件10能够防止出现堵塞桥和气塞，这些是造成喷嘴堵塞的根本原因。由于消除了在喷嘴组件10的分配路径中发生堵塞的可能性，排出的流体的流速变得更加稳定，因此，分配的体积将变得更加一致。
35.及时清洁喷嘴组件10也相对容易，并且，由于喷嘴组件10具有易于使用的几何结构，所以其可恢复以供重复使用，因为管托架16适于直接接合注射器喷嘴适配器20的管状体以形成密封。相反，由于清洗困难，不鼓励重复使用市售的常规喷嘴。
36.尽管已经示出了注射器喷嘴适配器20具有弯曲部分22，但其构造不限于所示。因此，细长的管状体也可能是直的，或者，如果存在弯曲部分，可以任何其他方向和/或以任何角度弯曲。
37.除了具体描述的内容外，还可对本发明进行其他改变、修改和/或添加，并且，应当理解，本发明包括落入上述精神和范围内的所有该等改变、修改和/或添加。