TW201406239A - 錫球組裝用遮罩、錫球組裝裝置、包含上述裝置之錫球組裝系統及使用此系統之錫球組裝方法 - Google Patents

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Abstract

本發明乃是有關於一種錫球組裝用遮罩、錫球組裝裝置，以及包含上述裝置之錫球組裝系統及使用該系統之錫球組裝方法。本發明之錫球組裝裝置，係具備台板、組裝用遮罩及至少一個橡膠刮刀，台板係將印刷電路板組裝於上部面，組裝用遮罩係具有各自對應於該印刷電路板各接墊之開口部，且透過該印刷電路板重疊於該台板而安裝，該橡膠刮刀係分別位於組裝用遮罩之上部面一側，且沿一個方向將許多錫球壓入。

Description

錫球組裝用遮罩、錫球組裝裝置、包含上述裝置之錫球 組裝系統及使用此系統之錫球組裝方法
本發明乃是有關於錫球組裝用遮罩、錫球組裝裝置、包含上述裝置之錫球組裝系統及使用此系統之錫球組裝方法。
以往在印刷電路板(PCB,Printed Circuit Board)上形成錫凸塊(Solder Bump)，再於其上組裝元件之覆晶(Flip Chip)之方式越來越普及。
特別是高速演算大容量資料之CPU及圖像用演算裝置，從使用以往的金線(Au wire)連結基板與元件，急速演變為傾向以錫凸塊連結基板和元件，以改善連接電阻之覆晶方式。
如上所述之錫凸塊，其形成方法可分類為以下兩種：一是將錫膏(Solder Paste)印刷在基板上回焊(Reflow)而形成之方式，另一是將微細的錫球(Solder Ball)組裝於基板上而形成之方式，將被融化的錫直接注入、或使用遮罩注入基板而形成。如上所述而形成之錫凸塊，因形成於晶片間之銅墊(Cu pad)或錫凸塊之連接而融化，結合金屬之間隙。
上述形成錫凸塊之方法，如韓國公開專利公報2008-0014143(2008年2月13日公開)號所記載，有以下幾種方式：一是植球(Ball placement)方式，係形成與遮 罩(Mask)相同大小之開口部後，使用橡膠刮刀將錫凸塊壓入，藉此將錫凸塊藉由遮罩開口部組裝於基板之輸出/輸入墊；另一種是在治具形成與基板圖案相同之真空孔，以真空吸取(pick-up)錫凸塊，組裝於基板。
但是，上述之錫球組裝方式的缺點是，因僅使用相同大小之錫球，只能於基板之輸出/輸入墊形成相同大小的錫凸塊。上述之錫球組裝方式，若欲於組裝第一批之錫球後，再以相同方式組裝不同大小的錫球時，因治具或遮罩會受第一批組裝之錫球不同之干擾，因此實際上是不可能實現的。
上述非得使用相同大小錫球之缺點，在設計元件時也會帶來許多限制。一般而言，對元件傳遞輸入與輸出訊號的錫凸塊即使較小，亦不致使妨礙元件的功能，但若是傳導強電源的端子，以及再除去驅動元件之電源之接地(ground)端子時，錫凸塊越大，就越可提高元件的穩定性。
然而，以往之錫球組裝方式，僅使用相同大小的錫球，因此為了維持元件功能的穩定性，必須補充晶片的設計，但該設計上的變更將導致產品成本提高。
本發明之目的在於，提供一種錫球組裝用遮罩，可組裝各種大小之錫球，以解決上述問題。
本發明之另一目的在於，提供一種錫球組裝裝置，可組裝各種大小之錫球，以解決上述問題。
本發明之另一目的在於，提供一種包含錫球組裝裝置之錫球組裝系統，可組裝各種大小之錫球，以解決上述問題。
本發明之其他目的在於，提供一種錫球組裝方法，該方法可使用錫球組裝裝置，組裝各種大小之錫球，以解決上述問題。
本發明一實施例中之錫球組裝用遮罩，具備有開口部，該開口部係用於各自對應於印刷電路板之各接墊而組裝錫球，且對應該錫球之直徑，具有相異之大小。
本發明一實施例中之錫球組裝用遮罩中，該開口部具有許多第一開口部和第二開口部，該第一開口部係對應該印刷電路板之接地墊及電源接墊，該第二開口部係對應於該印刷電路板之輸入及輸出墊，該第一開口部較該第二開口部大。
另外，本發明一實施例中之錫球組裝裝置，包含台板、組裝用遮罩，和至少一支橡膠刮刀，該台板係將印刷電路板組裝於上部面，該組裝用遮罩係具有分別對應於該印刷電路板各接墊之各開口部，介入該印刷電路板，重疊於該台板而安裝，該橡膠刮刀係分別位於該組裝用遮罩之上部面一側，朝一個方向將許多錫球壓入。
本發明一實施例中之錫球組裝裝置中，該開口部具有對應該錫球直徑之相異大小。
本發明一實施例中之錫球組裝裝置中，該開口部包含許多第一開口部和第二開口部，該第一開口部係對應該印刷電路板之接地墊及電源接墊，該第二開口部係對應於該 印刷電路板之輸入及輸出墊，該第一開口部較該第二開口部大。
本發明一實施例中之錫球組裝裝置中，該橡膠刮刀包含第一橡膠刮刀和第二橡膠刮刀，該第一橡膠刮刀係將對應於該第一開口部之第一錫球壓入，該第二橡膠刮刀係將對應於第二開口部之第二錫球壓入。
另外，本發明其他實施例之錫球組裝系統，包含錫球組裝裝置、與該錫球組裝裝置連結之控制部、位於錫球組裝裝置上部，對該控制部傳達影像資訊之攝影部，以及與該控制部連結之顯示部。
本發明之其他實施例之錫球組裝系統中，該錫球組裝裝置包含台板、組裝用遮罩，和至少一支橡膠刮刀，該台板係將印刷電路板組裝於上部面，該組裝用遮罩係具有分別對應於該印刷電路板各接墊之各開口部，介入該印刷電路板，重疊於該台板而安裝，該橡膠刮刀係分別位於該組裝用遮罩之上部面一側，朝一個方向將許多錫球壓入。
本發明之其他實施例之錫球組裝系統中，該開口部係具有對應該錫球直徑之相異大小。
本發明一實施例中之錫球組裝系統中，該開口部包含許多第一開口部和第二開口部，該第一開口部係對應該印刷電路板之接地墊及電源接墊，該第二開口部係對應於該印刷電路板之輸入及輸出墊，該第一開口部較該第二開口部大。
本發明其他實施例之錫球組裝系統中，該橡膠刮刀包含第一橡膠刮刀和第二橡膠刮刀，該第一橡膠刮刀係將對 應於該第一開口部之第一錫球壓入，該第二橡膠刮刀係將對應於第二開口部之第二錫球壓入。
另外，本發明其他實施例之錫球組裝方法包括以下步驟：(A)準備組裝有錫球之印刷電路板之步驟，(B)將該印刷電路板組裝於錫球組裝裝置之步驟，(C)控制部使用該錫球組裝裝置，將許多第一錫球組裝於該印刷電路板之步驟，(D)該控制部使用該錫球組裝裝置將許多第二錫球組裝於該印刷電路板之步驟，其中該第一錫球之大小較該第二錫球大。
本發明之其他實施例之錫球組裝方法，更包括以下步驟：(E)該控制部使用該錫球組裝裝置，將較該第二錫球小的其他許多錫球依序組裝於該印刷電路板之步驟。
本發明之其他實施例之錫球組裝方法，更包括以下步驟：(F)執行對該錫球回焊工程之步驟。
在本發明其他實施例之錫球組裝方法中，於該(B)步驟，介入該印刷電路板於該錫球組裝裝置之台板與上部組裝用遮罩之間，該組裝用遮罩之開口部對應於該印刷電路板之各接墊而組裝。
在本發明之其他實施例之錫球組裝方法中，該(C)步驟包含以下步驟：(C-1)對該組裝用遮罩供給許多第一錫球之步驟，(C-2)使用該組裝用遮罩一側所具備之第一橡膠刮刀壓入之步驟，(C-3)分析透過該組裝用遮罩上部所具備之攝影部所得之該組裝用遮罩之影像資訊，判斷該第一錫球是否組裝完畢之步驟，(C-4)配合該第一錫球是否組裝完畢，再將該組裝用遮罩所剩餘之第一錫球壓入之 步驟。
在本發明其他實施例之錫球組裝方法中，該(D)步驟包含以下步驟：(D-1)對組裝有該第一錫球之組裝用遮罩，供給許多第二錫球之步驟，(D-2)使用該組裝用遮罩另一側所具備之第二橡膠刮刀壓入之步驟，(D-3)分析透過該組裝用遮罩上部所具備之攝影部所得該組裝用遮罩之影像資訊，判斷該第二錫球是否組裝完畢之步驟，(D-4)配合該第二錫球是否組裝完畢，再將該組裝用遮罩所剩餘之第二錫球壓入之步驟。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
透過以下所附圖式之詳細說明及理想實施例，可更清楚明白本發明之目的、優點及新特徵。在本說明書中，對各圖式之構成要件編註參考編號時，只要是同一構成要素，即使於不同圖式中出現，亦盡可能編上同樣編號，尚請注意。另外，「一面」、「另一面」、「第一」、「第二」等用語，乃是用來區分一個構成要件與其他構成要件，並非以該用語限制構成要件。以下說明並省略眾所周知技術之詳細說明，以免混淆本發明之主旨。
以下參照所附圖式，詳細說明本發明之理想實施例。
第1a圖為表示包含本發明一實施例之錫球組裝裝置之系統之構造圖，第1b圖為構成本發明一實施例之錫球組裝裝置之遮罩之俯視圖。
如第1a圖所示，包含本發明一實施例之錫球組裝裝置之系統，係包含以下：錫球組裝裝置、與錫球組裝裝置相連結之控制部400、錫球組裝裝置上部所具備之攝影部600，以及與控制部400連結之顯示部500。
特別是錫球組裝裝置，具備上部面組裝有印刷電路板110之台板100、與印刷電路板110各接墊相對應之各開口部210，介入印刷電路板110重疊於台板100而安裝之組裝用遮罩200，以及分別位於組裝用遮罩200之上部面一側、對應於控制部400、朝一個方向執行往返動作之第一橡膠刮刀310及第二橡膠刮刀320。在此，錫球組裝裝置雖具備第一橡膠刮刀310及第二橡膠刮刀320兩支橡膠刮刀，但不限於此，亦可僅使用一支橡膠刮刀，或是使用三支以上橡膠刮刀。
台板100，為上部面組裝有印刷電路板110而支撐之部材，透過夾鉗等結合手段，重疊安裝組裝用遮罩200，台板100和組裝用遮罩200之間，可介入印刷電路板110而固定安裝。
組裝用遮罩200係由組裝面，以及沿組裝面邊緣所形成之側壁所構成，該組裝面具備分別對應於印刷電路板110各接墊之開口部210。上述組裝用遮罩200，承接許多錫球之供給。
特別是組裝用遮罩200之組裝面，如第1b圖所示，具有對應於印刷電路板110各接墊而大小相異之開口部210。例如開口部210，可含有許多具有大直徑之第一開口部211，和直徑相對較小之第二開口部212。當然，組裝用 遮罩200之組裝面，除了第一開口部211和第二開口部212外，還可具備許多其他開口部，該開口部之直徑可配合所供給之錫球大小而有所不同。
此時，組裝用遮罩200之一側所分別具備之第一橡膠刮刀310和第二橡膠刮刀320，分別對組裝用遮罩200之一面，沿一個方向進行往返運動，藉此，依序由最大到最小，將許多個別供給之錫球組裝於各自對應之開口部。
例如，對組裝用遮罩200供給許多具有最大直徑之第一錫球後，第一橡膠刮刀310沿一個方向對組裝用遮罩200之一面進行壓入，藉此將具有最大直徑之第一錫球分別組裝於組裝用遮罩200之第一開口部211。
其次，對組裝用遮罩200供給許多直徑較第一錫球小之第二錫球，第二橡膠刮刀320沿其他方向對組裝用遮罩200之一面進行壓入，藉此將第二錫球分別組裝於組裝用遮罩200之第二開口部212。
當然，供給組裝用遮罩200之錫球，除第一錫球及第二錫球外，亦可依各別直徑供給數個錫球，使用第一橡膠刮刀310或第二橡膠刮刀320，可將數個依直徑而供給的錫球安裝於開口部。
依上數構造之本發明一實施例之錫球組裝裝置中，控制部400，控制第一橡膠刮刀310或第二橡膠刮刀320，第一橡膠刮刀310或第二橡膠刮刀320沿一個方向對組裝用遮罩200之一面重覆壓入，藉此將數個依各別直徑而供給之錫球安裝於組裝用遮罩200。
此時，控制部400，自位於錫球組裝裝置上部之攝影 部600接收關於組裝用遮罩200一面之影像資訊，而掌握組裝用遮罩200開口部之錫球是否為已組裝完畢之狀態，控制第一橡膠刮刀310或第二橡膠刮刀320，將錫球完全組裝。
因此，包含本發明一實施例之錫球組裝裝置之系統，使用錫球組裝裝置，可對應印刷電路板110之各接墊，例如對傳導強電源之接墊及接地墊組裝大直徑之錫球，對輸入及輸出接墊分別組裝小直徑之錫球。
藉此，電源接墊及接地墊，透過組裝之大直徑之錫球具備相對較大之錫凸塊，可提高元件之穩定性。
以下參照第4a圖至第4d圖，說明使用本發明其他實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法。第2圖為使用本發明其他實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法中，表示第一橡膠刮刀動作之示例圖，第3圖為使用本發明其他實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法中，表示第二橡膠刮刀動作之示例圖。第4a圖至第4d圖為說明使用本發明其他實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法之工程剖面圖。
如第4a圖所示，使用本發明其他實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法，首先準備組裝有錫球之印刷電路板110。
第4a圖所示之印刷電路板110例如包含基板111、接墊112及防焊圖案層(Solder Resist pattern)113之結構。另外，上述印刷電路板110，可分割為對接地墊之A區域、對電源接墊之B區域，以及對輸入與輸出端子之C區域。當然，除了第4a圖所示之印刷電路板110外，亦可適用於 具有相異大小之接墊之各種印刷電路板。
然後，如第4b圖所示，錫球組裝裝置上組裝有上述之印刷電路板110。
也就是說，將印刷電路板110組裝於台板100和組裝用遮罩200之間，組裝用遮罩200之開口部210對應於印刷電路板110之各接墊112而組裝。在此，台板100與組裝用遮罩200，可透過夾鉗等締結手段，在介入印刷電路板110之狀態下而彼此重疊安裝。
介入印刷電路板110之狀態下，將台板100與組裝用遮罩200彼此重疊安裝後，對組裝用遮罩200供給許多第一錫球121，該第一錫球121具有組裝於對接地墊之A區域及對電源接墊之B區域之最大直徑。
其次，配合控制部400之控制，第一橡膠刮刀310對組裝用遮罩200之一面，沿一個方向壓入，如第2圖所示，藉此將許多第一錫球121分別安裝於組裝用遮罩200之第一開口部211。
藉此，如第4b圖所示，第一錫球121分別與A區域和B區域之該接墊相接。
然後，控制部400，使用自攝影部600接收之組裝用遮罩200之影像，判斷第一錫球121分別完全填滿第一開口部121。
若第一錫球121在未完全填滿第一開口部211之狀態下，控制部400控制第一橡膠刮刀310，將組裝用遮罩200所剩餘之第一錫球121再次壓入。
如此將第一錫球121完全填滿於第一開口部211後， 去除組裝用遮罩200所剩餘之第一錫球121，並對組裝用遮罩200供給許多第二錫球122，該第二錫球122係組裝於對輸入和輸出端子C區域，具有較小之直徑。
其次，配合控制部400之控制，對第一開口部211完全被第一錫球121填滿之組裝用遮罩200之一面，第二橡膠刮刀320沿其他方向執行壓入，藉此，如第3圖所示，將許多之第二錫球122分別組裝於組裝用遮罩200之第二開口部212。
藉此，如第4c圖所示，第二錫球122分別與C區域之該接墊相接。
然後，控制部400使用自攝影部600接收之組裝用遮罩200之影像，判斷第二錫球122是否完全填滿第二開口部212。
若第二錫球122未完全填滿第二開口部212，控制部400控制第二橡膠刮刀320，將組裝用遮罩200所剩餘之第二錫球122再次壓入。
如上所述，將第二錫球122填滿第二開口部212後，可將組裝用遮罩200自印刷電路板110分離，執行回焊(reflow)工程。
藉此，第一錫球121及第二錫球122經過回焊，第一錫球121及第二錫球122，可自防焊圖案層113之高度t形成相等之錫凸塊。
因此，透過自防焊圖案層113之高度t形成相等之錫凸塊而接合之元件，具備自印刷電路板110相等之高度，透過與A區域和B區域之接墊相對應大小之錫凸塊，而可 提高穩定性。
本發明一實施例之錫球組裝系統，係使用錫球組裝裝置，透過組裝於印刷電路板之電源接墊及接地墊之大直徑之錫球，具備有相對較大之錫凸塊，因此可獲得提高元件穩定性之效果。
本發明其它實施例之錫球組裝方法，依據以尺寸組裝的錫球，所形成同高的錫凸塊而接合的裝置，其高安定性係可獲得。
以上為根據本發明之具體實施例之詳細說明，但僅用來具體說明本發明，本發明並不限於上述內容，若為具有該領域之一般知識者，可於本發明之技術思想範疇內加以變更或改良，此自不待言。
本發明之單純變形乃至於變更，皆屬於本發明之領域，透過所附之申請專利範圍，可更加明確闡釋本發明之具體保護範圍。
100‧‧‧台板
110‧‧‧印刷電路板
111‧‧‧基板
112‧‧‧接墊
113‧‧‧防焊圖案層
200‧‧‧組裝用遮罩
210‧‧‧開口部
211‧‧‧第一開口部
212‧‧‧第二開口部
310‧‧‧第一橡膠刮刀
320‧‧‧第二橡膠刮刀
400‧‧‧控制部
500‧‧‧顯示部
600‧‧‧攝影部
第1a圖係包含本發明一實施例之錫球組裝裝置之系統之構造圖。
第1b圖係構成本發明一實施例之錫球組裝裝置之遮罩之俯視圖。
第2圖係於使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法中，表示第一橡膠刮刀動作之示例圖。
第3圖係於使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫 球組裝方法中，表示第二橡膠刮刀動作之示例圖。
第4a圖係說明使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法之工程剖面圖。
第4b圖係說明使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法之工程剖面圖。
第4c圖係說明使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法之工程剖面圖。
第4d圖係說明使用本發明一實施例之錫球組裝裝置之錫球組裝方法之工程剖面圖。
100‧‧‧台板
110‧‧‧印刷電路板
200‧‧‧組裝用遮罩
210‧‧‧開口部
310‧‧‧第一橡膠刮刀
320‧‧‧第二橡膠刮刀
400‧‧‧控制部
500‧‧‧顯示部
600‧‧‧攝影部

Claims (15)

  1. 一種錫球組裝用遮罩，包括對應於印刷電路板之各接墊而為了組裝錫球之各開口部，該些開口部係具有對應於該些錫球直徑之相異大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之錫球組裝用遮罩，其中該開口部包含複數個對應於該印刷電路板之接地墊及電源接墊之第一開口部，及複數個對應於該印刷電路板之輸入及輸出墊之第二開口部，且該些第一開口部較該些第二開口部大。
  3. 一種錫球組裝裝置，包括：一台板，係將印刷電路板組裝於上部面；一組裝用遮罩，具有對應於該印刷電路板之各接墊之各開口部，介入該印刷電路板重疊於該台板而安裝；至少一橡膠刮刀，分別位於該組裝用遮罩之上部面的一側，且沿一個方向將許多錫球壓入；其中，該些開口部具有對應該些錫球直徑的相異大小。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之錫球組裝裝置，其中該些開口部包含複數個第一開口部和複數個第二開口部，該些第一開口部對應於該印刷電路板之接地墊及電源接墊，該些第二開口部對應於該印刷電路板之輸入及輸出墊，且該些第一開口部較該些第二開口部大。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之錫球組裝裝置，其中該橡膠刮刀係包含：第一橡膠刮刀，係壓入對應於該些第一開口部之第一錫球；以及第二橡膠刮刀，係壓入對應於該些第二開口部之第二錫球。
  6. 一種錫球組裝系統，包括：一錫球組裝裝置；一控制部，與該錫球組裝裝置連結；一攝影部，係位於該錫球組裝裝置之上部，對該控制部傳達影像資訊；以及一顯示部，係與該控制部連結。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之錫球組裝系統，其中該錫球組裝裝置係包含：一台板，係將印刷電路板組裝於上部面；一組裝用遮罩，具有對應於該印刷電路板各接墊之各開口部，透過該印刷電路板重疊於該台板而安裝；至少一橡膠刮刀，係分別位於該組裝用遮罩之上部面之一側，且沿一個方向將許多錫球壓入；其中該些開口部係具有對應該些錫球直徑之相異大小。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之錫球組裝系統，其中 該些開口部包含複數個第一開口部和複數個第二開口部，該些第一開口部係對應於該印刷電路板之接地墊及電源接墊，該些第二開口部對應於該印刷電路板之輸入及輸出墊，且該些第一開口部較該些第二開口部大。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之錫球組裝系統，其中該橡膠刮刀係包含：第一橡膠刮刀，係壓入對應於該些第一開口部之第一錫球；以及第二橡膠刮刀，係壓入對應於該些第二開口部之第二錫球。
  10. 一種錫球組裝方法，包含：(A)準備組裝有錫球之印刷電路板之步驟；(B)將該印刷電路板安裝於錫球組裝裝置之步驟；(C)控制部使用該錫球組裝裝置將複數個第一錫球組裝於該印刷電路板之步驟；(D)該控制部使用該錫球組裝裝置將複數個第二錫球組裝於該印刷電路板之步驟；其中，所組裝之該些第一錫球具有較該些第二錫球大的尺寸。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之錫球組裝方法，更包含：(E)該控制部使用該錫球組裝裝置，將其它比該些第二錫 球尺寸小的數個錫球由大到小依序組裝於該印刷電路板之步驟。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之錫球組裝方法，更包含：(F)執行對該錫球回焊工程之步驟。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之錫球組裝方法，其中於該(B)步驟，介入該印刷電路板於該錫球組裝裝置之台板與組裝用遮罩之上部之間，該組裝用遮罩之開口部對應於該印刷電路板之各接墊而組裝。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之錫球組裝方法，該方法之該(C)步驟更包含：(C-1)對該組裝用遮罩供給數個該第一錫球之步驟；(C-2)使用該組裝用遮罩一側所具備之第一橡膠刮刀壓入之步驟；(C-3)分析來自該組裝用遮罩上部所具備之攝影部之該組裝用遮罩的影像資訊，判斷該些第一錫球是否組裝完畢之步驟；(C-4)回應該些第一錫球是否組裝完畢，將該組裝用遮罩所剩餘之第一錫球再次壓入之步驟。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之錫球組裝方法，該方法之該(D)步驟更包含以下步驟： (D-1)對組裝有該第一錫球之組裝用遮罩供給數個該第二錫球之步驟；(D-2)使用該組裝用遮罩另一側所具備之第二橡膠刮刀壓入之步驟；(D-3)分析來自該組裝用遮罩上部所具備之攝影部之該組裝用遮罩之影像資訊，判斷該些第二錫球是否組裝完畢之步驟；(D-4)回應該些第二錫球是否組裝完畢，將該組裝用遮罩所剩餘之第二錫球再次壓入之步驟。
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