CN100388446C - 用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***及方法，其具有改善传统芯片封装技术的能力，以若干个芯片基板置于载具板上，以耐热粘胶固定，再通过传统的芯片置件技术生产线，将芯片及相关电子零件装设于该个芯片基板上，能提升生产效率，大量节省工时成本，包含下列组成：具有基板粘着定位功能的基板粘着定位模块；及芯片封装模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片基板封装技术(可取代VPT，Virtual Panel Tooling)的方法及***，其具有改善传统芯片封装技术的能力，对传统VPT生产线加以改善以节省生产成本；并且现用芯片封装生产线的个别机台仍能使用，可具有低成本改善而有大效果的发明，可用于大多数传统覆晶芯片生产线的场所。
背景技术
如一般相关业界所认知的，芯片封装生产线(如VPT)量产能力提升是近年来各种的芯片基板封装及代工厂商积极研发及建构的项目，其所使用的技术方式如具真空固定基板能力机台的引用与岁修保养时间的缩短及生产流程改善等等可适用于各种电子芯片应用基板封装的场所，以使得降低维护成本及工时成本需求得以实现；如具众多细小零件的芯片基板组合件，若能使用简易有效放置基板则可避免许多工时浪费的发生可能；相类似地，在机械性能的改善方面，某一工作机台的维护周期若能延长，则表示生产能力的提升，因此生产成本得以降低；目前为止生产流程改善可以说是非常重要的改善项目，因为芯片封装的机台多为精密工业专门制做的机械，略有更改，往往代价高昂，但是可以配合芯片封装的机台特性做出***流程的改善，相对成本较低而且成效显著，在此传统类似工业工程流程改善理论即可派上用场。
在IC基板方面(包括BGA(球型栅状数组基板)、CSP(芯片规格封装基板)、Flip Chip(覆晶基板)三大类)，其中IC基板近年成长幅度大。近年来台湾、南韩及大陆等地积极扩充增层基板的产量及持续投资雷射钻孔机设备，使其增加基板生产上的竞争力。未来由于可携式电子产品轻薄短小的需求趋势，将促使电路板朝向细线化及微孔技术发展，加上小型封装技术的进步，也使得高阶IC基板的需求提高，连带使小尺寸芯片封装前景一片看好。为了满足手机板、通讯产品及汽车工业的需求，预期未来小尺寸芯片封装将会再持续发展。因此有必要对芯片封装做一技术上的开发与突破。
BGA、CSP与Flip chip构装结构虽然变化不少与传统Lead frame型构装比较最大的差异在于有机材料的大量应用；从基板、Solder mask、封装材料都可以发现Polyimide、BT、Epoxy等有机材料的踪影。从这些材料的相关制程观察，其技术内涵极为丰富；大略可分为基板制作(包括如原材料开发、压合、蚀刻、增层、电镀等)、液态封胶配方开发、构装产品应用与可靠度测试分析等技术。无论对原材料开发者(化学品厂)、基板制作者(基板厂)、或封装设计与制造者(半导体厂、封装厂)，了解这些材料及其制程，进一步适当的设计与选用材料，应是掌握终极BGA、CSP与Flip chip构装的不二法门，尤其制程的改善更是台湾科技业的专长。
如图1所示(其中印刷到置晶制程标有精度)，在现有的芯片封装生产线中，有一种芯片封装组合件，其具有装配电子零件及芯片的需求，且基板通常为小片具电路连接能力(类似印刷电路板)，而一般会有较大型芯片的配置，因此芯片封装生产线的配置一般为(放置基板于载具之上)-(印刷制程)-(置件制程)-(置晶制程)-(回焊制程)-(后续封装制程)，其中印刷制程类似SMT生产线锡膏印刷，而置件制程则为放置电子零件，然而基板放置于载具后由(锡膏)印刷制程进入生产线后至回焊制程之前，经历的生产线印刷制程到置晶制程，往往需要真空夹持机台(VPT)以夹持基板印刷锡膏，使得生产复杂(因为VPT有许多构成条件，如精度要求及机构复杂)。在实际操作芯片封装生产线时，但生产线一般为固定而不常变换其顺序，因此为适应产品特性，生产流程安排常难以实现高效能操作的目标。如图2的载具板10上的定位柱12用于定位基板14，该定位柱12的构造使得成本增加且制程复杂化，因为传统印刷制程会使用真空夹持工具(VPT制程)顶起基板14高于定位柱12，以方便印刷锡膏，使得制程复杂化，因此有必要加以改善。
因此为使制程简化且能够配合生产线流程，且能持续高效率运作，有必要以简化的载具板10(取消定位柱12)，将若干基板同时固定在载具板上，以进入芯片封装生产线，然而此一构想又受限于载具板10定位机构(定位柱12)须耐高温的条件限制；这是因为载具板上的定位机构(定位柱)需要通过回焊制程(加热)，需有定位机构具定位能力且耐热以固定基板通过芯片封装生产线，完成封装。其中具有耐热能力的机构虽可设计得出来，然而其具相当复杂度与不易自动化的处理程序，不利于大量生产；但是随着电子产品的需求市场大，因此有必要寻找一种能制做更大生产能力的流程以取代现在芯片封装制程。
但是，新开发的耐热粘胶具定位能力且耐热，于回焊制程内高温时耐热且不固化，可粘着基板在载具板上以通过整个芯片封装生产线，且放置与取下基板(Substrate)过程省时容易，使用耐热粘胶时，该基板(Substrate)的自动取放辅助机具设计容易为可取的优点，新创的芯片封装生产***正需要此种能力，配合进一步架构各***机具，并符合工业工程的流程排配原理，因此寻找出一种更方便的技术使得本发明能够具有处理多方面各种的状况能力，因此研发出本发明来实现上述的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种芯片封装生产***的架构及芯片封装生产流程方法，而且可以工时成本低廉的架构及以配合相关的专用***自动机施行，可用于同一系列产品、不同系列产品等的应用场所，可以提供低成本高品质的效果。
为了实现上述目的，本发明将现有的真空夹持(VPT，Virtual PanelTooling)式芯片封装生产***发明改善成为直接粘贴于一载具板之上，配合使用耐热粘胶的固定载具板构造，加上***配合辅助机台，更经济地定义出有益于实际应用的芯片封装生产***，与现有技术比较更具实用价值。
本发明***包含：基板粘着定位模块，具有基板粘着定位功能；及芯片封装模块；其中该基板粘着定位模块位于芯片封装模块的前端，该基板于封装时先经过该基板粘着定位模块再经过该上述芯片封装模块；其中该基板粘着定位模块为一机器设备所构成，具有视觉定位相机及夹持装置，以将若干个基板定位于一载具板上；其中该芯片封装模块为若干个机器设备所构成，具有锡膏布设机台、电子零件或芯片放置机台、加热机台及封装机台，以将电子零件或芯片组装于该基板之上。
上述***中，该载具板具有设置于预定位置的耐热粘胶，该耐热粘胶将基板定位于该载具板上。
上述***中，该视觉定位相机是电荷耦合组件或接触型影像传感器。
上述***中，该耐热粘胶由硅、甲苯及树脂构成。
上述***中，该载具板的材料为玻璃、陶瓷、金属或复合材料。
上述***中，该夹持装置具有吸盘型构造。
上述***中，该电子零件或芯片放置机台包括电子零件放置机及芯片放置机。
上述***中，该基板粘着定位模块进一步包括一将该基板粘贴于该载具板之上的移动手臂。
上述***中，该载具板上的点胶精度为10-35μm。
上述***中，该***进一步包含一载具板全面涂布耐热胶***，其使耐热粘胶点设于预定的位置。
上述***中，该载具板全面涂布耐热胶***包含载具板承载架、耐热胶涂布胶机、耐热粘胶初始熟化加热机及载具板收集架。
本发明方法包含下列步骤：(1)将耐热构造设于载具板的预定位置；(2)将若干个基板设于载具板的预定位置；(3)将该基板传输经过于锡膏布设机台、电子零件或芯片放置机台、加热机台及封装机台，以将电子零件封装于该基板之上。
上述方法中，该耐热构造为耐热粘胶。
本发明具有以下有益效果：
1、工时降低，产值提升：此点由定位柱的取消，不用传统VPT的夹持印刷锡膏方式，使得经济效果达成。
2、简化机台：一般VPT具真空夹具，本发明至少省下较复杂的机构。
3、减少人力：制程简化使人工自然减少，传统放置基板由人力所施行，但本法为可自动化的制作方法。
4、减维修费：简化机台设备的附带效果。
附图说明
图1为现有的芯片封装生产线流程图；
图2为现有的载具板承载基板示意图；
图3为本发明较佳实施例基板粘贴示意图；
图4为本发明印刷锡膏次***示意图；及
图5为本发明实施例封装生产线流程图。
具体实施方式
请参考以下所述为本发明动作原理，其中本发明为利用耐热粘胶固定多片基板于载具板之上原理，以通过装配芯片及电子零件的封装生产线，该耐热粘胶遭遇回焊制程时不会固化，故基板对载具板而言放置与取起容易，加上***配合辅助机台，能节省工时地定义出有益于实际应用的芯片封装生产***。
请参考图5为本发明较佳实施例的状况，其中在引用耐热粘胶之后，本发明的芯片封装生产线的配置可实施为(粘着基板于载具板之上)-(印刷制程)-(置件制程)-(置晶制程)-(回焊制程)-(后续封装制程)，此种安排方式是为适应多片基板一起装配的生产线，中间无需定位柱并省下放置基板所需的人工成本，使得基板表面零件放置得以低成本完成。
为明白显示出本发明的主要特征，本发明依其特征可分为基板粘着定位模块及芯片封装模块；以一整条芯片封装配置的先后顺序而言，其中该基板粘着定位模块位于芯片封装模块的前端，该基板于进生产线时先经过该基板粘着定位模块再经该芯片封装模块，而基板粘着定位模块利用定位***，使得若干个基板得以定位在一载具板上以通过芯片封装生产线；而其中该基板粘着定位模块为一机器设备所构成，具有视觉定位相机、移动手臂及夹持装置，以将若干个基板定位于一载具板上；而对于一个芯片封装生产线而言，其中该芯片封装模块可为若干个机器设备所构成，与传统SMT生产线相似，具有锡膏布设机台(可为锡膏印刷机)、电子零件或芯片表面放置机台及加热机台，以将电子零件组装于该基板之上。而本发明所产生的卓越功效为不使用定位柱的人工节省造成***机构的简化使生产成本得以降低，而大量生产时会使得经济效果明显，尤其是一般具芯片封装生产线的代工或制造厂商，往往是24小时连续操作至一批次工件完成才停止产线，因此改善效果显著。
请注意图3所示本发明的基板24粘着于载具板20的状况，其中耐热粘胶设置的预定位置可为四个角落或边缘涂胶以方便固定该基板。
请再参考图4所示本发明的基板24粘着于载具板20之后，锡膏布设机台以刮刀32涂布锡膏(配合钢板34)于基板24之上，因此本发明的制程不需真空夹持工具(如VPT)，为简单低成本设备即可完成的制程。
本发明的***尚有以下变化，其中该载具板系具有耐热粘胶设于预定的位置，以将基板定位于其上；又其中该视觉定位相机可为电荷耦合组件(CCD，Charge Coupled Device)或接触型影像传感器(CIS，Contract Imagesensor)所构成；且其中该耐热粘胶组成至少为硅(Silicon)、甲苯(toluene)树脂(Resin)所构成；且为防止热胀冷缩影响精度，因此该载具板的材料为玻璃或陶瓷或金属或复合材料；又为求现成工业规格的夹具设计方便，其中该夹持装置可具有吸盘型构造；且对一般芯片封装生产线而言，其中该电子零件或芯片放置机台包括电子零件放置机及芯片放置机；又为求芯片放置的自动化，其中该基板粘着定位模块进一步包括一移动手臂以将该基板粘贴于该载具板之上；而为了制程中各个机台的精密定位以配合产品需求，其中该载具板上的点胶精度可为10-35μm；为求***配合机具的操作顺畅，本发明可进一步包含一载具板全面涂布耐热胶***，使耐热粘胶点设于预定的位置，且其中该载具板全面涂布耐热胶可包含载具板承载架、耐热胶布胶机、耐热粘胶初始熟化加热机、及载具板收集架。
本发明一种印刷电路板表面粘着技术方法，使用如上述的***，其包含下列步骤：(1)将耐热构造设于载具板的预定位置；(2)将若干个基板设于载具板的预定位置；(3)将该基板传输经过于锡膏布设机台、电子零件或芯片放置机台、加热机台及封装机台，以将电子零件封装于该基板之上。其中该耐热构造可为耐热粘胶所形成。
须知本发明具有以下的优点：
1、工时降低，产值提升：此点由定位柱的取消，不用传统VPT的夹持印刷锡膏方式，使得经济效果达成。
2、简化机台：一般VPT具真空夹具，本发明至少省下较复杂的机构。
3、减少人力：制程简化使人工自然减少，传统放置基板由人力所施行，但本法为可自动化的制作方法。
4、减维修费：简化机台设备的附带效果。
Claims (14)
1.一种用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于，其包含：
基板粘着定位模块，具有基板粘着定位功能；及
芯片封装模块；
其中该基板粘着定位模块位于芯片封装模块的前端，一基板于封装时先经过该基板粘着定位模块再经过上述芯片封装模块；
其中该基板粘着定位模块为一机器设备所构成，具有视觉定位相机及夹持装置，其将若干个基板定位于一载具板上；
其中该芯片封装模块为若干个机器设备所构成，具有锡膏布设机台、电子零件或芯片放置机台、加热机台及封装机台，其将电子零件或芯片组装于该基板之上。
2.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该载具板具有设置于预定位置的耐热粘胶，该耐热粘胶将基板定位于该载具板上。
3.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该视觉定位相机是电荷耦合组件或接触型影像传感器。
4.根据权利要求2所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该耐热粘胶由硅、甲苯及树脂构成。
5.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该载具板的材料为玻璃、陶瓷或者金属。
6.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该载具板的材料为复合材料。
7.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该夹持装置具有吸盘型构造。
8.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该电子零件或芯片放置机台包括电子零件放置机及芯片放置机。
9.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该基板粘着定位模块进一步包括一将该基板粘贴于该载具板之上的移动手臂。
10.根据权利要求1所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该***进一步包含一载具板全面涂布耐热胶***，其使耐热粘胶点设于预定的位置。
11.根据权利要求10所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该载具板上的点胶精度为10-35μm。
12.根据权利要求10所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的***，其特征在于：该载具板全面涂布耐热胶***包含载具板承载架、耐热胶涂布胶机、耐热粘胶初始熟化加热机及载具板收集架。
13.一种用于芯片基板封装的具粘着定位技术的方法，其使用根据权利要求1所述的***，其包含下列步骤：
将耐热构造设于载具板的预定位置；
将若干个基板设于载具板的预定位置；
将该基板传输经过于锡膏布设机台、电子零件或芯片放置机台、加热机台及封装机台，以将电子零件封装于该基板之上。
14.根据权利要求13所述的用于芯片基板封装的具粘着定位技术的方法，其特征在于：该耐热构造为耐热粘胶。
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| SMT生产线设备简介. 顾霭云.世界产品与技术，第5期. 2001 |
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| CN1705090A (zh) | 2005-12-07 |
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