專利名稱：植球方法以及應用該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于植球(Ball Placement)方法以及應用該方法的裝置，特別是關于一種球柵陣列(Ball grid array，BGA)封裝產品的植球方法以及應用該方法的裝置。
背景技術：
為滿足科技產品的功能日趨精致的需求以及IC封裝的接腳數越來越多的趨勢，IC尺寸縮小也就更為迫切，利用傳統表面貼裝技術的IC封裝漸漸無法滿足這些要求。于是，市場主流技術開始由導線式封裝(Lead Frame)轉向植球式封裝(Ball Array)，諸如球柵陣列(Ball grid array，BGA)封裝技術便成為新的IC封裝主流。
一般諸如BGA的封裝產品在完成封裝后需要進行置放錫球(Solderball)的植球工序(Ball Placement)，即運用植球方法以及吸球裝置將錫球接設到基板上。相關專利技術如美國專利第5,435,481號、第6,739,498號及第6,805,274號案等。現有植球方法如圖1至圖5B所示。
如圖1所示，在進行植球之前，先準備基板10，該基板10以陣列方式排列設置多個焊墊101。例如，可應用美國專利第5,435,481號案的內容。接著，如圖2A所示，準備將呈陣列排列的接腳轉移(Pin-transfer)用的卡具20；然后，如圖2B所示，將該卡具20移到容納有助焊劑30的助焊劑槽40，使該卡具20的接腳轉移部201沾覆該助焊劑30；隨后，如圖2C所示，將沾覆有該助焊劑30的卡具20，從該助焊劑槽40移開。接下來，如圖3A所示，沾覆有助焊劑30的卡具20移動到該基板10上方，并將助焊劑30轉移到該基板10；此時，如圖3B所示，該焊墊101上即分別沾有該助焊劑30。
之后，當進行植球時，可應用美國專利第6,739,498號以及第6,805,274號案的裝置，由吸球裝置50如圖4A所示地吸附多個錫球60；接著，如圖4B所示將該錫球60放置在該基板10的助焊劑30上；最后，如圖4C所示移開該吸球裝置50，用現有的PMI(Pose MountInspection)進行視覺(Vision)檢測有無掉球、漏球等現象后進行回焊(Reflow)，便可將該錫球60分別焊接在該焊墊101上。其中，如圖5A以及圖5B所示，該助焊劑30的吸附量與該卡具20的接腳轉移部201大小成正比；即該接腳轉移部201的直徑越大，助焊劑30的吸附量越多。而且，該助焊劑30的吸附量越大則濕潤(Wetting)能力越大，所吸附的助焊劑30越穩定。
但為了追求輕薄短小且功能提高的產品需求與趨勢，諸如BGA的半導體封裝產品的I/O數目變多但焊墊面積縮小，且焊墊間距從1.27mm降至1.0mm，再從1.0mm降至0.75mm、甚至降至0.5mm，焊墊上的錫球球徑則從0.65mm降至0.5mm，再從0.5mm降至0.4mm、以至于降到0.3mm。這樣，該接腳轉移部201的直徑也必須隨之減少，這樣就導致接腳轉移的助焊劑吸附量經常不足。如圖6所示，助焊劑30僅分布在焊墊101的部分表面，結果，進行回焊時部分焊墊的助焊劑潤濕性(Wettability)無法完全作用，造成錫球未融熔或融熔不足產生掉球的問題。
同時，由于助焊劑的主要功能在于清洗焊墊上的氧化層，當接腳轉移的助焊劑吸附量不足時，會造成對焊墊的清洗能力不足，導致錫球無法焊接在焊墊上，產生掉球的問題。
因此，上述現有技術因助焊劑吸附量不足衍生的種種問題，如何提供一種不會掉球的植球方法以及應用該方法的裝置能夠解決現有技術的缺點，實為急待探討的課題。
發明內容
為克服上述現有技術的缺點，本發明的主要目的在于提供一種不會掉球的植球方法以及應用該方法的裝置。
本發明的另一目的在于提供一種可應用在現有裝置上的植球方法以及應用該方法的裝置。
本發明的再一目的在于提供一種應用在微小間距(Pitch)產品上的植球方法以及應用該方法的裝置，。
為達上述以及其它目的，本發明提供一種植球方法以及應用該方法的裝置，該植球方法包括將助焊劑轉移到基板的多個焊墊；將錫球放置到各該焊墊；進行視覺檢測；向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑以及進行回焊。
該多個焊墊呈陣列排列設置在該基板上。在向各該焊墊放置錫球的步驟中，是使各該錫球底部接觸該助焊劑。視覺檢測是采用PMI(PoseMount Inspection)方法完成。在向各該焊墊上的錫球表面覆蓋助焊劑的步驟中，是用噴灑助焊劑(Flux Jetting)的方式完成。其中，是在該錫球上方直接向錫球噴灑助焊劑，最好是在各該錫球表面覆蓋該助焊劑。
應用上述方法的裝置可包括助焊劑供應站、錫球置放站以及傳送組件。該裝置可選擇為植球裝置。該助焊劑供應站向基板供應助焊劑。該錫球置放站向基板放置錫球，并且具有助焊劑噴覆機構。該傳送組件則是在該助焊劑供應站以及該錫球置放站之間移動該基板。該助焊劑供應站供應的助焊劑是沾覆在該錫球底部，該助焊劑噴覆機構噴灑的助焊劑則覆蓋在該錫球表面。其中，該助焊劑噴覆機構可選擇包括至少一個噴嘴。
應用上述方法的裝置是設有助焊劑噴覆機構，其中，該裝置可選擇為回焊爐，該助焊劑噴覆機構則也可選擇包括至少一個噴嘴。
與現有技術相比，本發明的植球方法以及應用該方法的裝置在放置錫球到基板之后、進行回焊之前在錫球表面覆蓋一層助焊劑，助焊劑不僅分布在錫球底部，更可全面覆蓋錫球表面。因此，可解決現有技術中因助焊劑附著量不足在進行回焊時焊墊的助焊劑無法完全發揮作用，造成錫球未融熔或融熔不足產生掉球的缺點。
同時，本發明可在錫球的底部以及表面形成助焊劑，不僅在回焊時可完全去除氧化，更因大量助焊劑起到濕潤作用，有助于提高回焊的優良率，且可應用在間距(Pitch)微小的產品。此外，噴覆助焊劑的機構可選擇設計在新的植球裝置或整合在現有的植球裝置中，也可獨立加裝在諸如回焊爐的裝置中，除了具有設計上的靈活性外，更可提高現有裝置的產業利用價值，在應用上沒有限制。
綜上所述，本發明的植球方法以及應用該方法的裝置在植球工序不會出現掉球的問題，可在應用現有裝置中，能夠應用在間距微小的產品中，并消除現有技術中助焊劑附著量不足的掉球問題，解決現有技術的種種缺點，有利于提高裝置的產業利用價值。
圖1、圖2A到圖2C、圖3A、圖3B、圖4A到圖4C、圖5A和圖5B是現有植球方法的工序示意圖；圖6是現有技術中助焊劑分布狀態示意圖；圖7是本發明的植球方法實施例的流程圖；圖8A至圖8C是本發明的植球方法實施例的工序示意圖；圖9是用于圖7的方法的裝置結構方塊圖；以及圖10是應用本發明的方法與裝置的助焊劑分布狀態示意圖。
具體實施例方式
實施例以下實施例進一步說明本發明的觀點，并非以任何觀點限制本發明的范疇。
圖7至圖10是根據本發明的植球方法以及應用該方法的裝置繪制的。本實施例中的植球方法以及應用該方法的裝置是應用在球柵陣列(Ball grid array，BGA)的植球式封裝(Ball Array)產品，這種封裝產品的結構與工序均屬現有技術，所以在本實施例中僅顯示相關本發明的特征，省略有關這種封裝產品的結構與工序的說明。
圖7是本發明的植球方法實施例的流程圖。如圖所示，首先進行步驟1-1，將助焊劑轉移到基板的多個焊墊，其中，該基板可以是含導電線路的基板。如圖8A所示，基板1上以陣列方式排列設置的多個焊墊11均沾覆有助焊劑13。其中，由于轉移助焊劑到基板的多個焊墊的技術屬于現有技術，在此不再進行說明。
接著進行圖7的步驟1-2，放置錫球到各該焊墊。在本實施例中，例如可由現有吸球裝置(未標出)吸附多個錫球3并放置在該基板1具有助焊劑13的焊墊11，然后再移開該吸球裝置。如圖8B所示，即可將錫球3放置在各該焊墊11，并令各該錫球3底部接觸該助焊劑13。
接著進行圖7的步驟1-3，將助焊劑覆蓋到各該焊墊上錫球的表面。如圖8C所示，可利用例如向錫球表面噴灑助焊劑(Flux Jetting)的方式，在各該錫球3的表面覆蓋一層助焊劑15。這樣，該助焊劑15便可全面覆蓋該錫球3的表面。
接下來，進行圖7的步驟1-4，進行視覺(Vision)檢測。此步驟也可在步驟1-2將錫球放置到各該焊墊后執行。其中，由于視覺檢測技術屬現有技術，在此不另做說明。
最后，進行圖7的步驟1-5，進行回焊。例如，將該基板1送到回焊爐(未標出)中，借此，便可將該錫球3焊接(Bonded)到該基板1。其中，由于回焊處理的原理以及應用回焊爐的結構屬于現有技術，因此不做說明。
圖9是本發明的應用上述植球方法的裝置的實施例，該裝置可以是吸球裝置，且該吸球裝置主要包括助焊劑供應站(Flux Station)2、錫球置放站(Solder Ball Placement Station)4以及傳送組件(ConveyorAssembly)6。
如圖9配合上述圖8A至圖8C所示，該助焊劑供應站2供應助焊劑13到基板1，它包括例如是陣列排列的接腳轉移(Pin-transfer)卡具20，以及供沾覆助焊劑的助焊劑槽23，通過該卡具20沾覆助焊劑13轉移到基板1的焊墊11上。該錫球置放站4包括吸球裝置43，吸取錫球并將錫球3放置在該基板1覆蓋有助焊劑13的焊墊11上，并且具有可移動的助焊劑噴覆機構41，由該助焊劑噴覆機構41向該錫球3的表面噴灑助焊劑15。其中，該助焊劑噴覆機構41可選擇包括至少一個用于噴射(Jet)助焊劑的噴嘴411，且該助焊劑噴覆機構41噴嘴411噴灑的助焊劑15覆蓋在該錫球3的表面。該傳送組件6則在該助焊劑供應站2、該錫球置放站4、該檢測站45及該助焊劑噴覆機構41之間移動該基板1。其中該檢測站45安置在該錫球置放站4之后，也可選擇性地安置在該助焊劑噴覆機構41之后。
如圖10所示，該助焊劑噴覆機構41可通過噴嘴411在該錫球3上方直接向該錫球3的表面噴灑該助焊劑15，回焊時該助焊劑15可完全具有去除氧化以及增加濕潤的能力。如此，便可避免現有技術中產生掉球的問題，進而提高回焊的優良率。
本實施例中所述的吸球裝置可應用在新設計的裝置上，也可應用在現有裝置上。例如，可在美國專利第6,739,498號案中的錫球接設系統(Solder Ball Attachment System)中，整合本實施例中所述的助焊劑噴覆機構41，在植球后直接向錫球3的表面噴灑該助焊劑15，不需要再采用額外的步驟完成。當然，也可將該助焊劑噴覆機構41設在回焊爐(未標出)，在進行回焊之前在向錫球3的表面噴灑該助焊劑15。由于上述專利及回焊爐的結構均為現有技術，因此不再贅述。
由上可知，本發明是將錫球放置在該基板之后、進行回焊之前，在錫球的表面再覆蓋一層助焊劑，回焊時可完全去除氧化。因此，采用足量的助焊劑可避免現有技術中助焊劑附著量不足的缺點。同時，由于本發明可提供足夠的助焊劑，所以可增加濕潤(Wetting)能力，大幅改善現有技術中錫球未融熔、融熔不足或掉球的問題，尤其對于間距小的植球式封裝產品更為有效。此外，本發明的植球裝置可選擇將助焊劑噴覆機構整合到現有的植球裝置中，或者將該助焊劑噴覆機構獨立加裝在回焊爐前，即可應用上述植球方法的裝置進行植球生產；此外，應用上述植球方法的裝置更可設計成新式的裝置。只要錫球的整個表面與底部均有足夠的助焊劑的裝置均適用于本發明。
綜上所述，本發明提供一種不會掉球的植球方法以及應用該方法的裝置，該方法既可應用在新裝置上，也也可應用現有裝置上，對于植球間距微小的產品具有非常好的效果，能夠提高產業利用價值。
權利要求
1.一種植球方法，其特征在于，該方法包括將助焊劑轉移到基板的多個焊墊；將錫球放置到各該焊墊；進行視覺檢測；向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑；以及進行回焊。
2.如權利要求1所述的植球方法，其特征在于，該多個焊墊以陣列方式排列設置在該基板上。
3.如權利要求1所述的植球方法，其特征在于，在向各該焊墊放置錫球的步驟中，是使各該錫球底部接觸該助焊劑。
4.如權利要求1所述的植球方法，其特征在于，在進行視覺檢測的步驟中是采用PMI法實現。
5.如權利要求4所述的植球方法，其特征在于，該進行視覺檢測的步驟，是在向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑的步驟之后進行。
6.如權利要求1所述的植球方法，其特征在于，在向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑的步驟中，是用噴灑助焊劑的方式完成。
7.如權利要求6所述的植球方法，其特征在于，向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑的步驟中是在該錫球上方直接向該錫球噴灑助焊劑。
8.如權利要求6所述的植球方法，其特征在于，向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑的步驟中是在各該錫球表面覆蓋該助焊劑。
9.一種應用權利要求1所述方法的裝置，其特征在于，該裝置包括助焊劑供應站，向基板供應助焊劑；錫球置放站，在該基板上放置錫球，并且具有助焊劑噴覆機構；以及傳送組件，在該助焊劑供應站、該錫球置放站及該助焊劑噴覆機構之間移動該基板。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，該助焊劑供應站供應的助焊劑沾覆在該錫球底部，該助焊劑噴覆機構噴灑的助焊劑則覆蓋在該錫球表面。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，該助焊劑噴覆機構包括至少一個噴嘴。
12.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，該裝置是植球裝置。
13.一種應用權利要求1所述方法的裝置，其特征在于，該裝置設有助焊劑噴覆機構。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，該助焊劑噴覆機構包括至少一個噴嘴。
15.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，該裝置是回焊爐。
全文摘要
一種植球方法以及應用該方法的裝置，該植球方法包括將助焊劑轉移到基板的多個焊墊；將錫球放置到各該焊墊；進行視覺檢測；向各該焊墊上錫球的表面覆蓋助焊劑以及進行回焊；應用該方法的裝置可設計成具有助焊劑噴覆機構的新植球裝置，也可將助焊劑噴覆機構整合在現有的植球裝置中，或成為獨立加裝助焊劑噴覆機構的裝置；本發明的植球方法以及應用該方法的裝置在植球工序不會出現掉球的問題，可在應用現有裝置中，能夠應用在間距微小的產品中，并消除現有技術中助焊劑附著量不足產生的掉球問題，解決現有技術的種種缺點，有利于提高裝置的產業利用價值。
文檔編號H05K3/30GK1901781SQ200510085129
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月20日 優先權日2005年7月20日
發明者賴裕庭, 魏慶全, 林文奎, 陳耀男 申請人:矽品精密工業股份有限公司