專利名稱：焊球植球設備及其擷取裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體設備，特別系有關一種焊球植球設備及其 擷取裝置。
背景技術：
球柵陣列式(Ball Grid Array, BGA)為一種先進的半導體晶片封裝技術，其特點在于采用一基板來安置半導體晶片，并于該基板背面植 置多個成柵狀陣列排列的焊球(Solder Ball),使相同單位面積的半導體 晶片承載件上可以容納更多輸入/輸出連接端(1/0 Connection)以符合高 度集成化(Integratkm)的半導體晶片所需，以通過此些焊球將整個封裝 單元焊結及電性連接至外部的印刷電路板。如圖1所示，為美國專利號6,533,159B1中所揭露的一種用于球柵 陣列(Ball Grid Array)封裝的焊球植球設備，系包括有一焊球擷取裝置 10，該焊球擷取裝置10具有一本體11，內部具有一容室12， 一模板 13設置于本體11的一端并于一表面開設多個圖形化排列的焊球座 130，每一焊球座130皆連通一垂直貫穿模板13的導通孔131，本體 11的另一端連接一氣壓裝置(圖中無顯示)并與容室12及導通孔131連 通，并通過氣壓閥14、 15控制內部的壓力變化；以及一焊球儲具20， 系用以儲存焊球21，當焊球擷取裝置10置入焊球儲具20后，通過氣 壓裝置產生真空吸力并通過導通孔131將焊球21吸附于焊球座130， 再將焊球擷取裝置10移動至基板后，通過氣壓裝置產生空氣壓力將焊 球21由焊球座130釋放，以置放至基板，之后再進行回焊作業以使焊 球固著于基板。其他如美國專利字號5,918,792、 5，72，048及6,260，259中所揭露的 擷球裝置，皆是通過單一模板于一表面開設多個圖形化排列的焊球座 來達到擷取圖形化排列的焊球的目的。然而，于實際工藝中，常面臨的問題即在于，針對不同類型基板的焊球布局情況，即需變更及提供相對應不同型態的焊球擷取裝置。 再者，因業界產品不斷地精進，1/0數目的要求愈來愈多，從而基板背 面的焊球及其間距愈來愈小，因而相關植球設備的精度要求也愈來愈 高，進而導致工藝成本的提高，尤其以焊球擷取裝置而言，因其需使 用精密的機械加工，造成工藝費用大幅增加。發明內容鑒于以上現有的缺點，本發明的主要目的在于提供一種可供應用 于各種不同焊球布局需求的焊球植球設備及其擷取裝置。本發明的再一目的系提供一種于對應不同焊球排列需求時不致大 量增加工藝設備成本的焊球植球設備及其擷取裝置。為達上述目的及其他相關的目的，本發明系提供一種悍球植球設備，系用于BGA封裝程序，在對應不同焊球布局的待焊元件時不須更 換焊球擷取模板。該焊球植球設備系包括一焊球置具，具有多個容置孔設置于一表 面； 一焊球儲具，以平行于該焊球置具表面方向可移動的方式設置于 該焊球置具上方，并于相對該焊球置具的表面開設一供給孔，該焊球 儲具系用以儲存多個焊球并將所述焊球經由該供給孔供應至該焊球置 具的容置孔；以及一焊球擷取裝置，系以可動方式設置于該焊球置具 上方，該焊球擷取裝置具有一本體、 一第一模板及一第二模板，該本 體內具有一容室，該第一模板設置于該本體的一端并具有多個以全矩 陣方式排列且貫穿該第一模板的第一導通孔，該第二模板具有多個第 二導通孔，該第一及第二模板系以可拆卸方式設置于該本體一端，且 該第一模板的部分第一導通孔與該第二模板對應位置的第二導通孔相 互連通，以通過吸力擷取容置于該焊球置具表面容置孔中的焊球。該焊球擷取裝置本體另一端連接一氣壓裝置，系用以產生真空吸 力及增壓氣體，以吸取容置于該焊球置具表面容置孔中的焊球；該第 二模板的第二導通孔系依據一待焊元件的焊球布局設計做相對應的排 列，且該第二模板系可置于該第一板模板與本體間，或該第一模板置 于該第二板模板與本體間。當該焊球儲具移動時且該供給孔經過該焊球置具的容置孔時，該焊球儲具內的焊球經由該供給孔落下后置于該焊球置具的容置孔，當 該焊球儲具移離該焊球置具后，該焊球擷取裝置向該焊球置具移動并 通過該第一模板的第一導通孔、該第二模板的第二導通孔及該氣壓裝 置產生的真空吸力擷取位于該焊球置具的容置孔中的所述焊球，而后 再植置于對應的待焊元件上。本發明復揭示一種焊球擷取裝置，系包括有一本體、 一第一模板 及一第二模板，該本體內具有一容室，該第一模板設置于該本體的一 端并具有多個以全矩陣方式排列且貫穿該第一模板的第一導通孔，該 第二模板具多個第二導通孔，該第一及第二模板系以可拆卸方式設置 于該本體一端，且該第一模板的部分第一導通孔與該第二模板對應位 置的第二導通孔相互連通。該本體另一端連接一氣壓裝置，系用以產 生真空吸力及增壓氣體，且該第二模板系可置于該第一板模板與本體 間，或該第一模板置于該第二板模板與本體間。相比于現有技術的焊球植球設備及擷取裝置而言，當針對不同待 焊元件的焊球布局，即需同時變更及提供相對應不同型態的焊球擷取 裝置，導致工藝費用大幅增加的問題，而通過本發明的焊球植球設備 及其擷取裝置，對應不同待焊元件的焊球布局時，僅需變更第二模板 的第二導通孔布設位置及數量以符合實際需求者，并進行抽換該第二 模板，以供應用于各種不同焊球排列需求的植球設備，由于第二模板 可用橡膠、塑膠、特富龍或金屬片等制成，因此其成本相對于傳統模 板較為低廉，因此可藉以節省工藝設備成本。
圖1系顯示現有焊球植球設備的側剖面圖； 圖2系顯示本發明的焊球植球設備及其擷取裝置的側剖面圖； 圖3A系顯示本發明的焊球植球設備及其擷取裝置中第一模板的 底視圖；圖3B系顯示本發明的焊球植球設備及其擷取裝置中第二模板的 底視圖；圖4A系顯示本發明的焊球植球設備在未供應焊球至置具時的示 意圖；圖4B系顯示本發明的焊球植球設備在供應焊球至置具后及焊球擷取裝置開始動作的示意圖；圖4C系顯示本發明的悍球植球設備的焊球擷取裝置擷取焊球時 的示意圖；以及圖4D系顯示本發明的焊球植球設備的焊球擷取裝置將焊球移至 待焊元件的焊接點的示意圖。主要元件符號說明10 焊球擷取裝置11 本體12 容室13 模板14、 15 氣壓閥20焊球儲具21焊球30焊球擷取裝置31第一模板32第二模板33螺絲35導管40焊球儲具41供給孔50焊球置具51容置孔60氣壓裝置61真空泵62空氣壓縮機70焊球80待焊元件81焊點130焊球座131導通孔300 本體301 容室 302卡槽 310焊球座 311第一導通孔 312 固定孔313焊球座斜角截面320 第二導通孔 510容置孔斜角截面610 真空閥620 氣壓閥具體實施方式
以下系通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，所屬技術 領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明 的其他優點與功效。請參閱圖2，為本發明的焊球植球設備，系包括有一焊球置具50、 一焊球儲具40、以及一焊球擷取裝置30。該焊球置具50具有多個用以容置焊球70的容置孔51設置于一表 面，每一容置孔51皆具有一環繞容置孔51周緣的容置孔斜角截面510， 使焊球70置于容置孔51時不至于卡合過緊無法順利取出焊球70。該焊球儲具40系緊貼焊球置具50設置容置孔51的表面設置，并 以平行于該表面方向可移動的方式設置，且于相對焊球置具50設置容 置孔51之處開設一供給孔41，焊球儲具50系用以儲存大量焊球70 并將焊球70經由供給孔41供應至焊球置具50的容置孔51。該焊球擷取裝置30系以可動方式設置于焊球置具50上方，該焊 球擷取裝置30具有一本體300、 一第一模板31及一第二模板32，本 體300內具有一容室301，容室301內并設有一卡槽302，系配合第二 模板32的外形，第一模板31具有數個固定孔312，并通過螺絲33穿 過固定孔312后鎖合于本體300的一端，第一模板31并設有多個以全 矩陣方式排列的焊球座310，每一焊球座310連通一垂直貫穿第一模板31的第一導通孔311，每一焊球座310皆具有一環繞焊球座310周緣 的焊球座斜角截面313，使焊球70吸附于焊球座310后在欲釋放時不 至于卡合過緊而無法順利釋放，第二模板32具有多個第二導通孔320， 并設置于本體300的容室301內并與卡槽302接合，并通過第一模板 31將其緊壓于本體300的容室301內，且第一模板31的第一導通孔 311與第二模板32對應位置的第二導通孔320相互連通。該第二模板32的第二導通孔320系依據一待焊元件的焊球布局設 計做相對應的排列，同時對應不同待焊元件的焊球布局時，僅需提供 相對應第二導通孔布局的第二模板以符合實際需求，并進行抽換該第 二模板，即可滿足各種不同焊球布局需求。再者，于本體30另一端通過一導管35連通一氣壓裝置60，系用以產生真空吸力及增壓氣體，氣壓裝置60具有一真空泵61及一空氣 壓縮機62，分別通過一真空閥610與一氣壓閥620來控制，當焊球擷 取裝置30欲擷取焊球70時，系通過真空泵61產生的吸力并開啟真空 閥610將氣壓裝置60與焊球擷取裝置30導通，進而使焊球擷取裝置 30的第一模板31上的焊球座310產生真空吸力而將該等吸附于焊球座 310，當焯球擷取裝置30欲釋放吸附于第一模板31焊球座310上的焊 球70時，則通過空氣壓縮機62所產生的氣壓并開啟氣壓閥620與關 閉真空閥610將氣壓裝置60與焊球擷取裝置30導通，進而將焊球70 推出第一模板31的焊球座310。參閱圖3A及圖3B，第一模板31的焊球座310系以全矩陣方式整 齊排列，在本實施例中，系以5X5的矩陣排列，第二模板32的第二 導通孔320在本實施例中系以3X3的矩陣排列，該排列方式系對應于 待焊元件上預定的焊球布設情形，同時其位置系分別對應第一模板31 的第一導通孔311，使第二模板32與第一模板31固定至本體300時， 第二模板32的第二導通孔320可與第一模板31對應位置上的第一導 通孔311連通，進而使第一導通孔311與容室301導通，而第一模板 31部份的第一導通孔311未對應至第二模板32的第二導通孔320，則 在第二模板32與第一模板31固定至本體300時不與容室301導通， 固其相對應的焊球座310不會產生吸附力。參閱圖4A至圖4D，為本發明的焊球植球設備操作時的程序示意圖，如圖4A所示，當植球設備未動作時，焊球儲具40系以供給口 41 處緊貼焊球置具50設有容置孔51的一側設置，焊球擷取裝置30則設 置于焊球置具50上方并使第一模板31的焊球座310對應容置孔51， 如圖4B所示，當焊球儲具40移動滑過焊球置具50的容置孔51時， 內部儲存的焊球70經由供給孔41掉落至容置孔51，容置孔51的大小 系配合焊球70，使每一容置孔51僅可容納一個焊球70，因此當焊球 儲具40移動滑過焊球置具50的容置孔51后，焊球置具50的容置孔 51內皆容納有一焊球70，此時焊球擷取裝置30產生吸力并向焊球置 具50移動，如圖4C所示，當焊球擷取裝置30移動至悍球置具50表 面并接觸到焊球70后，與容室301導通的焊球座310具有吸力并將焊 球70吸附，而未與容室301導通的焊球座310則不吸附焊球70，如圖 4D所示，焊球擷取裝置30移動至待焊元件80上并將焊球70置于如 基板的待焊元件80的焊點81后，將焊球70釋放，并進行回焊，以使 該焊球固著于該待焊元件80的焊點81。另外，該第二模板除可置于該焊球擷取裝置本體及第一模板間外， 還可設于第一模板的外表面，且焊球座則移置于第二模板上，仍可通 過該第二模板中所預設的第二導通孔設計連通部分第一模板的第一導 通孔，進而使該焊球擷取裝置吸取所欲取得的焊球分布。相比于現有技術的焊球植球設備及擷取裝置而言，當針對不同待 焊元件的焊球布局，即需同時變更及提供相對應不同型態的焊球擷取 裝置，導致工藝費用大幅增加的問題，而通過本發明的焊球植球設備 及其擷取裝置，對應不同待焊元件的焊球布局時，僅需變更第二模板 的第二導通孔布設位置及數量以符合實際需求者，并進行抽換該第二 模板，以供應用于各種不同焊球排列需求的植球設備，藉以節省工藝 設備成本。上述的具體實施例，僅系用以例釋本發明的特點及功效，而非用 以限定本發明。任何所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本 發明的精神及范疇下，對于上述的實施例進行修飾與改變。因此，本 發明的權利保護范圍，應如說服權利要求書范圍所列。
權利要求
1. 一種焊球植球設備，包括一焊球置具，具有多個容置孔設置于一表面；一焊球儲具，以平行于該焊球置具表面方向可移動的方式設置于該焊球置具上方，并于相對該焊球置具的表面開設一供給孔，該焊球儲具系用以儲存多個焊球并將所述焊球經由該供給孔供應至該焊球置具的容置孔；以及一焊球擷取裝置，系以可動方式設置于該焊球置具上方，該焊球擷取裝置具有一本體、一以可拆卸方式設置于該本體一端的第一模板及一第二模板，該本體內具有一容室，該第一模板具有多個以全矩陣方式排列且貫穿該第一模板的第一導通孔，該第二模板具多個第二導通孔，且該第一模板的部分第一導通孔與該第二模板對應位置的第二導通孔相互連通，以通過吸力擷取容置于該焊球置具表面容置孔中的焊球。
2. 根據權利要求1所述的焊球植球設備，其中，該第二模板以可 拆卸方式設置于該本體與該第一模板之間，且該第一模板具有多個連 通該第一導通孔的焊球座，以接著焊球。
3. 根據權利要求1所述的焊球植球設備，其中，該第一模板以可 拆卸方式設置于該本體與該第二模板之間，且該第二模板具有多個連 通該第二導通孔的焊球座，以接著焊球。
4. 根據權利要求2或3所述的悍球植球設備，其中，該焊球座具 有一環繞該焊球座周緣的斜角截面。
5. 根據權利要求1所述的焊球植球設備，其中，該焊球置具的每 一容置孔皆具有一環繞該容置孔周緣的斜角截面。
6. 根據權利要求1所述的焊球植球設備，其中，該本體另一端連接一氣壓裝置，用以產生真空吸力及增壓氣體，該氣壓裝置具有一真 空產生器及一壓力產生器，使該焊球擷取裝置擷取該焊球時，通過該 真空產生器產生的吸力將所述焊球吸附于該第一模板的焊球座，同時 使焊球擷取裝置欲釋放吸附焊球時，通過該壓力產生器所產生的氣壓 將所述焊球推出。
7. 根據權利要求6所述的焊球植球設備，其中，該真空產生器與 該焊球擷取裝置之間設有一真空閥，該壓力產生器與該焊球擷取裝置 之間設有一壓力閥，用以控制該焊球擷取裝置內的壓力變化。
8. 根據權利要求1所述的焊球植球設備，其中，該第二模板的第 二導通孔是依據一待焊元件的焊球布局設計做相對應的排列。
9. 一種焊球擷取裝置，包括 一本體，該本體內具有一容室；以及一以可拆卸方式設置于該本體一端的第一模板及一第二模板，該 第一模板具有多個以全矩陣方式排列且貫穿該第一模板的第一導通 孔，該第二模板具有多個第二導通孔，該第二模板的第二導通孔是依 據一待焊元件的焊球布局設計做相對應的排列，且該第一模板的部分 第一導通孔與該第二模板對應位置的第二導通孔相互連通，以通過吸 力擷取焊球。
10. 根據權利要求9所述的焊球擷取裝置，其中，該第二模板以 可拆卸方式設置于該本體與該第一模板之間，且該第一模板具有多個 連通該第一導通孔的焊球座。
11. 根據權利要求9所述的焊球擷取裝置，其中，該第一模板以可拆卸方式設置于該本體與該第二模板之間，且該第二模板具有多個 連通該第二導通孔的焊球座。
12. 根據權利要求10或11所述的焊球擷取裝置，其中，該焊球座具有一環繞該焊球座周緣的斜角截面。
13. 根據權利要求9所述的焊球擷取裝置，其中，該本體另一端 連接一氣壓裝置，用以產生真空吸力及增壓氣體，該氣壓裝置具有一 真空產生器及一壓力產生器，使該焊球擷取裝置擷取該焊球時，通過 該真空產生器產生的吸力將所述焊球吸附于該第一模板的焊球座，同 時使焊球擷取裝置欲釋放吸附焊球時，通過該壓力產生器所產生的氣 壓將所述焊球推出。
14. 根據權利要求13所述的焊球擷取裝置，其中，該真空產生 器與該焊球擷取裝置之間設有一真空閥，該壓力產生器與該焊球擷取 裝置之間設有一壓力閥，系用以控制該焊球擷取裝置內的壓力變化。
15. 根據權利要求9所述的焊球擷取裝置，其中，該第二模板系以橡膠、塑膠、特富龍或金屬片為基材制成。
全文摘要
一種焊球植球設備及其擷取裝置，該焊球植球設備包括一表面具有多個容置孔的焊球置具；一用以儲存多個焊球的焊球儲具，以平行于該焊球置具表面方向可移動的方式設置于該焊球置具上方，且相對該焊球置具的表面開設一供給孔；以及一焊球擷取裝置，系以可動方式設置于該焊球置具上方，該焊球擷取裝置具有一本體及以可拆卸方式設置于該本體一端的第一與第二模板，該本體內具有一容室，該第一模板具有多個以全矩陣方式排列且貫穿該第一模板的第一導通孔，該第二模板具有多個第二導通孔，且該第一模板的部分第一導通孔與該第二模板對應位置的第二導通孔相互連通，其中因應不同焊球布局可變更第二模板的第二導通孔布設位置及數量，以節省工藝設備成本。
文檔編號H01L21/60GK101276759SQ20071008949
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者李德浩, 王興召, 王維賓, 鄭坤一, 黃熴銘 申請人:矽品精密工業股份有限公司