CN102744487A

CN102744487A - 改进的球植入装置和方法

Info

Publication number: CN102744487A
Application number: CN2012101563796A
Authority: CN
Inventors: 林镍盛; 安松隆; 白德祥
Original assignee: Rokko Ventures Pte Ltd
Current assignee: Rokko Ventures Pte Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2012-10-24
Also published as: US8061583B2; TW200847878A; WO2008063138A2; CN101743480B; JP5341768B2; JP2013251571A; CN101743480A; JP2010517251A; SG194412A1; KR20090096706A; SG161263A1; WO2008063138A3; TWI458410B; US20100051671A1; US20120031954A1

Abstract

本发明为改进的球植入装置和方法。一种用于将焊球阵列安装至集成电路的多块基板的设备，包括：用于在装载位置接收第一基板的第一板；所述第一板适合用于从基板装载位置横向地平移至焊剂接收位置；所述第一板还适合用于从基板装载位置旋转180°，以使第一板处于焊球接收位置，并将焊球安装至第一板。

Description

改进的球植入装置和方法

本申请为分案申请，该分案申请的母案的申请号为200780050270.1，申请日为2009年7月22日，发明名称为“改进的球植入装置和方法”。

技术领域

本发明涉及球栅阵列，并且更具体地涉及切割之前在这种置于基板上的阵列内的焊球贴装。

背景技术

球栅阵列是用于接纳用作用于连接至集成电路的电极的焊球的阵列。它们在集成电路仍处于基板内时在切割所述基板之前或之后被贴装。

基板通常被送入焊剂熔敷工作台内并随后被送至球植入工作台，在该工作台上以精确定位的配置将球植入到焊剂内。

焊球贴装机(Solder Ball Placement Machine)被用于在面阵(area array)封装基板内连接焊球，焊球在该封装基板上构成到基板的终端互连。焊球贴装机完成两个主要过程，这两个主要过程是基板上的焊剂熔敷，随后是基板上的焊球贴装。为了更好的连接和焊合，焊剂被用于去除焊盘上的氧化物，并被用于在将基板送至回流炉以熔化焊球完成焊合之前将焊球固定就位。

在一种方法中，焊剂和焊球加工区域被串联设置，由此基板在焊剂加工区域内经过以将焊剂涂敷至阵列。随后基板被送至球植入工作台，植球机械手在此以精确的基准贴装焊球。基板随后被送出球植入装置并随即被送走进行切割。

对于这种配置，获取每个工作台上的基板的基准图像(fiducial vision)，以定位基板的位置和朝向，并因此精确地贴装焊剂和焊球。

但是，该方法的一个缺点在于需要获取两个独立工作台上的基板的两个分离的基准图像组。这将恶化球植入工作站处的瓶颈，因为取球头作为用于贴装球的装置必须首先确定头部是否已完全被球装满，以使得没有球从用于植球的空腔中遗漏，并随后确认所有的球都已被从头部熔敷出去，而且没有个别空腔仍然具有堵在头部内且因此未被转印至阵列的球。这样的双重检查系统控制基板通过球植入设备的流程，并会因此而影响该过程的整体速度。

在一种不同的配置中，焊剂和球植入区域被彼此平行地设置，以使得基板被送入设备内，且被设置成用于接近基板的焊剂定位头和取球头不必将基板从一个工作站移往下一个工作站。用这种方式，用于确保基板的朝向和位置的基板的基准图像是正确的，只需进行一次获取而不用在焊剂区域和球区域分别进行，因此也由于这个原因，与前述的过程相，将会是更快的过程。但是，这种配置的限制在于单个工作台在任一时刻只能由焊剂或球头进行操作而另一方将会被闲置，由于瓶颈现在是在单个封装工作台处，并且它导致了机器循环周期的增加，因此就浪费了单次基准图像检查的优点。

在所述过程的另一方面，焊剂池通常包括安装在直线滑板上并且设置用于在涂敷在板上的焊剂的供应上方前后行进的一对扫掠式焊剂敷抹器。焊剂敷抹器在扫掠动作期间以由焊剂敷抹器的高度控制的预定厚度形成焊剂层。扫掠动作由速控电机驱动并且通常包括一对气压致动器。

在扫掠期间，一个焊剂敷抹器将处在距离焊剂池固定高度的较低位置以形成预定的焊剂厚度。板上的焊剂厚度将控制由焊剂工具拾取的焊剂量，随后焊剂工具将受控的焊剂量涂敷至基板。作为确保焊剂池具有充足供应量的装置，设有传感器测量焊剂池内的焊剂高度，当焊剂高度达到下限时，传感器激活焊剂填充装置以将新焊剂加入焊剂池中。

焊剂填充装置通常包括注射器，其接收外界空气供应以向注射器的柱塞施加压力，并由此将焊剂注入焊剂池内。

尽管在工业应用中已知有多种变形，但是很多变形通常都具有类似的包括使用注射器在内的配置，以将焊剂注入焊剂池内。因此，这些配置遇到的注射器的问题通常在于不能完全去除注射器中的所有成分。相反，在注射器喷嘴之前的出料腔内残留有焊剂的“废料”或“残渣”。这些残留的焊剂可能会被部分地暴露于外界环境中，并因此会在下一次使用注射器时成为被污染的物质。而且，尽管焊剂是粘性的，但是它仍然会从喷嘴滴下，且由此在喷嘴内残留的残渣就可能会滴下，并由此将焊剂滴在焊剂池的外围元件上。因此接触焊剂池外侧区域的焊剂可能会被进一步污染，并且如果随后不小心被加入焊剂池中，就有可能会导致对整个焊剂池的污染。

这还可能造成会扩散至随后的基板的污染，从而污染连接有焊球的整批基板。

在另一方面，一旦焊剂被涂敷至基板，焊球随后就被植入焊剂，用于进一步的加工。焊球在基板上的配置要求是达到非常高的容差水平的非常精确的配置。

模板被用作建立预定阵列的装置，用于为了下游的加工目的而贴装小型单元例如焊球的成批处理。

在高度精确的阵列内贴装焊球的耗时特性是一种能够通过在所述阵列内使这些单元的贴装自动化而缩短的性质。一种这样的方法涉及将焊球注入用于重力贴装阵列的模板内。可以理解这种方法将是非常不准确的。另一种这样的方法涉及沿模板扫过焊球容器，以通过保持容器和阵列之间的预定间隙来保持与阵列更为精确的对应关系。这种非常精确的间隙保持可以导致高质量的输出和更低的通过焊球在阵列内的错位造成的损耗。

这种方法的难度在于需要用于保持间隙的容差水平。有必要建立一种基准点(darum)，根据该基准点来测量间隙并针对机械系统的需求用于将焊球分配至阵列。相对于容器的固定点，例如模板下方的基板或安装容器以分配球的直线滑板是用于建立该基准点的合理位置。精度需要高标准的机械加工，这就增加了设备的制造成本。必须避免直线滑板进一步的非线性或者基板的变形以保持所需的精度。

如果不保持间隙的高精度，那么将非常难于准确地分配焊球，特别是因为模板可能需要具有300mm×90mm表面积的阵列。在这种区域上所需的平面度代表了关于设备的主要加工成本。

而且，即使机械加工被保持为很高的容差，各种部件包括模板的安装也仍将需要高的质量水平。如果模板没有被精确地安装至设备，那么即使是高容差的加工也将无法克服不良安装的缺点。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种将焊球阵列封装至集成电路的多块基板的方法，包括以下步骤：将第一基板送至装载位置处的第一板；将第一板横向地平移至焊剂接收位置；将焊剂涂敷至所述第一基板；将所述板返回装载位置；将第一板旋转180°，以使第一板处于焊球接收位置，并将焊球安装至第一板。

在第二方面，本发明提供了一种用于将焊球阵列封装至集成电路的多块基板的设备，包括：用于在装载位置接收第一基板的第一板；所述第一板适合用于从基板装载位置横向地平移至焊剂接收位置；所述第一板进一步适合用于从基板装载位置旋转180°，以使第一板处于焊球接收位置，并将焊球安装至第一板。

在第三方面，本发明提供了一种旋转传送装置，包括第一和第二致动器，第一致动器设置为以往复运动移动第二致动器；旋转连杆，适合用于绕旋转固定件旋转并在第一端可旋转地安装至第二致动器，以使第二致动器被设置为以往复运动移动该第一端；所述旋转连杆具有安装在该第一端附近的传送装置托架。

在第四方面，本发明提供了一种模板装置，包括：用于接收焊球的模板；用于容纳多个焊球的容器壳体，所述容器壳体设置为在所述模板上移动并在所述模板内分配焊球；以及用于在模板和容器壳体之间提供流体界面的流体界面设备。

在第五方面，本发明提供了一种用于将焊剂输送至焊剂池的输送设备，包括：焊剂容纳腔；用于向容纳腔内容纳的焊剂施加压力的第一压力源；出料腔和喷嘴，以使得焊剂在压力下从容纳腔移动通过出料腔，并离开喷嘴；其中出料腔包括用于向出料腔内的焊剂施加压力的第二压力源。

在第六方面，本发明提供了一种用于将拾取头安装至焊球贴装机的转接板装置，该转接板包括：具有中心孔的板；具有位于所述板外缘上的用于弹性地接合焊球贴装机内对应凹口的多个弹性可压缩凸起的弹性接合部分；位于所述板的第一面上的设置为与来自拾取头的凸起相对应的多个定位孔，以及用于可释放地接合拾取头的接合部分。

附图说明

参照示出了本发明可行配置的附图将有利于进一步介绍本发明。本发明其他的配置也是可能的，因此附图的特定内容不应被理解为代替了本发明上述说明的一般性。

图1A是根据本发明的一个实施例的基板加工设备的平面图；

图1B是根据本发明的一个实施例的球植入设备的平面图；

图2是图1B中的球植入设备的细部视图；

图3是图2中的球植入设备的立体视图；

图4是根据本发明的一个实施例的球定位过程的流程图；

图5是根据本发明的一个实施例的焊剂熔敷过程的流程图；

图6是根据本发明的一个实施例的球植入过程的流程图；

图7A至图7J是根据本发明的一个实施例在将焊球球植入至多块基板的过程中的双传送带的顺序平面图；

图8是根据本发明的一个实施例的旋转传送装置的平面图；

图9A至图9G是图8中的旋转传送带移动的顺序平面图；

图10A是根据本发明另一实施例的焊球制备模块的立体视图；

图10B是图10A中的焊球制备模块的背面立体视图；

图10C是图10A中的焊球制备模块的底面立体视图；

图11A至图11C是根据本发明另一实施例的焊球容器的各种视图；

图12A和图12B是根据本发明另一实施例的转接板(adaptor plate)的立体视图；

图13A和图13B是根据本发明另一实施例的转接板的立体视图；

图14是现有技术中的焊剂填充装置操作的正视图；

图15是根据本发明另一实施例的焊剂填充装置的正视截面图。

具体实施方式

图1示出了基板加工设备1的概况，包括球植入设备5，恰好处于球植入设备5下游的回流和清洗机10，收集器15和料斗卸载器20。基板加工设备被用于加工基板，并且具体地加工包括具有球栅阵列(BGA)的集成电路(IC)构成的那些基板，其中焊球被植入到所述IC上，以构成所述的阵列。

本发明涉及球植入设备5，在图1B、图2和图3中示出了它的一个实施例。在球植入设备5的上游端是料斗装载器25。通常，装载器25包括上段、下段、料斗夹和推送器，为了清楚起见并未示出整个过程。上段是在植入焊球之前插入装有基板的料斗或板箱(cassette)的位置。由滚筒和感应电机驱动的橡胶带将满载的料斗向料斗夹移动。料斗夹取出料斗并指向送往输入传送带40的第一基板。

当料斗夹指向送往传送带的每块基板时，各块基板被逐一推入输送传送带40。一旦所有基板均已被送出，料斗夹就将空料斗放到下段，操作人员可以在此将空料斗取走。

输入传送带40包括一对导轨41A、41B，由感应电机驱动的驱动带，入口滚筒，清洁刷和真空模块，朝向检测传感器和基板推送器，所有这些部件组合起来用于移动基板通过焊剂和球植入区域。

导轨41A、41B的宽度可以通过具有反馈的步进电机调节，以符合在初始设置期间嵌进产品设计中(product recipe)的基板宽度。入口滚筒将每块基板从料斗送入导轨41A、41B，使导轨上的驱动带携带基板向前直到其到达停止件为止。传感器检测到在停止件处有基板存在，由此朝向传感器即可在该位置检测基板的正确朝向。

停止件由气缸用上/下动作驱动以选择性地允许或阻止基板移动。沿输入传送带40还设有清洁刷和真空模块，以清洁基板。

当基板已经准备好被送往下游时，输入传送带40移向焊剂/球植入区域30，以关闭其自身和位于区域30内的R-Y双传送带65之间的间隙。一旦进行装载，初始间隙对于避免干扰R-Y双传送带65的旋转是有必要的。

该过程继续进行，伴随着收回停止件，且由基板推送器将基板推入更靠近焊剂机械手45的那条R-Y双传送带65内，直到基板沿着该条R-Y双传送带65到达停止件为止。基板推送器的水平X动作由具有反馈的步进电机驱动而上/下动作由气缸驱动。

基准图像(fiducial vision)系统包括安装在两块单独的X-Y滑板上的两组照相机、光学器件和闪光灯。由于在基板的定位孔和定位销之间仍有一定的空转(free play)，因此它在装载基板时记录沿双传送带65的实际基板位置。该机械系统根据当前的基板位置自动提供对初始贴装位置的偏移。这就在基板上提供了更加稳定的焊剂和焊球贴装。

在本实施例中，R-Y机械手和双传送带65包括两块直线滑板80、85，可旋转的双传送带70、75，旋转连接机构67，基板推送器，基板升降台和顶板。双传送带70、75被分别安装在由两台伺服电机驱动的两块直线滑板80、85上，两条传送带70、75能够彼此独立地沿Y方向移动，并且双传送带70、75能够通过利用由伺服电机驱动的旋转连接机构一起旋转。

由根据本实施例的装置实施的过程已在图6的流程图和图7A至图7J的顺序平面图中示出。在每条传送带上都装有一组传送带推送器。当装载了一块新基板235时，传送带推送器用作停止件，并将停止位置设置为使基板定位孔与顶板定位销相一致。传送带推送器由具有反馈的步进电机驱动。

在基板被通过基板升降台提升以定位在顶板上后，传送带推送器返回其推送位置。顶板具有两个将精确定位基板的定位销。可选地，基板可以由升降台利用真空固定而无需使用顶板。基准图像系统记录当前的基板位置。然后，传送带236就将移动至焊剂机械手245的位置，用于在基板上涂敷焊剂。

使用焊剂是为了去除焊盘上的氧化物，以实现更好的连接和焊合，并用于在将基板送至回流炉以熔化焊球完成焊合之前将焊球固定就位。

在涂敷了焊剂并且传送带返回中央位置之后，双传送带将旋转180°以使具有焊剂的传送带更加接近植球机械手250。植球机械手随后即将焊球贴装到由焊剂固定就位的焊盘上。

在植球时，双传送带中的另外一条传送带被装载新的基板242并通过焊剂机械手245涂敷焊剂。传送带随后返回中央位置，并且双传送带再次旋转180°以使载有具有焊球的基板焊球的传送带与输入传送带和植入后检查传送带相对齐。

植入后检查传送带随后将移向左侧，以关闭其自身和双传送带之间的间隙。传送带推送器将基板推出到植入后检查传送带内，并在停止件位置处停止，以阻止由传送带处的基板推送器推入的新的基板被输入。随后对后续装载至传送带的基板重复整个过程自身。

图5示出了焊剂涂敷方法的流程。焊剂池包括安装在直线滑板上的一对扫掠式焊剂敷抹器。焊剂敷抹器将形成焊剂层，其通过设定焊剂敷抹器的高度而具有预定的厚度。扫掠动作150通过使用速控电机而被驱动，并且上/下动作由一对气缸驱动。在扫掠150期间，其中一个焊剂敷抹器将处在距离焊剂池固定高度的较低位置处，以形成具有确定厚度的焊剂层。该焊剂厚度控制由焊剂工具拾取的焊剂量155和涂敷到基板160上的后续的焊剂量。

焊剂机械手包括X和Z滑板以及安装在X和Z滑板上的焊剂加工头，其中X和Z滑板由两台沿X方向和Z方向移动的伺服电机驱动。焊剂加工头能够水平旋转以补偿基板的角度误差，并且也可以由伺服电机驱动。为了稳定操作，焊剂机械手被安装在机架上，与携带焊剂工具的焊剂加工头一起从焊剂池中拾取焊剂，并将焊剂涂敷在固定于R-Y双传送带内的基板的焊盘上。

焊剂工具的阵列图案对应于基板上的焊盘的阵列图案。焊剂工具能够被轻易地拆除转而用于其他的基板产品以及用于进行清洗和保养。其包括可伸缩的销，以用于补偿基板的任意变形，并确保所有的销都接触到焊盘，以将焊剂传输至焊盘。可伸缩机构通过采用弹簧或者海绵型材料而工作。

如图4的流程图中所示，球池包括安装在由速控电机驱动的直线滑板上的焊球容器和球补充模块。球池模块被安装在能够由具有反馈的步进电机驱动沿Y方向移动的滑板上。这就允许微调以使球模板和吸球工具在Y方向内匹配。焊球容器具有开口的底座，焊球将在此与球模板110接触。球模板具有与基板内的焊盘相同阵列模式的真空孔(vacuum aperture)。

球模板的真空孔将保留会通过吸球工具115拾取的焊球。球模板可以被轻易地拆除转而用于不同的基板产品。球补充模块具有用于焊球的储存室，并且它向球容器提供焊球，用于延长操作而无需操作人员的辅助。

球机械手50包括X和Z滑板以及球加工头，球加工头安装在X和Z滑板上，X和Z滑板由两台沿X方向和Z方向移动的伺服电机驱动。球加工头能够水平旋转以补偿基板和球模板的角度误差，并由伺服电机驱动。为了稳定操作，并支撑带有吸球工具的球加工头，球机械手50安装在机架上，具有被图案化为与基板内的焊盘相同的阵列的真空孔。

吸球工具可以被拆除转而用于其他的基板产品。其通过真空从球池115中拾取焊球，移动至球遗漏检查部分120，并最终将焊球125放置在固定于R-Y双传送带内的基板焊盘上。

在将焊球贴装在基板125上之后，球加工头就将吸球工具带至吸球检查部分135。球遗漏检查部分120和吸球检查部分135都处在拾取和贴装焊球的路径内，这可以降低检查的循环周期。

球遗漏检查部分包括红外发射器和红外接收器。红外发射器被安装在球加工头内，而红外接收器被安装在球加工头从球池到R-Y传送带的路径内。可选地，红外接收器可以被安装在球加工头内，而红外发射器被安装在球加工头从球池到R-Y传送带的路径内。

在球加工头已经从球池上的球模板中拾取了焊球之后，它将经过红外发射器或接收器。如果没有遗漏的球，那么红外线将无法通过真空孔，且红外接收器将记录额定电压，机械系统将显示球遗漏检查已经通过。如果有遗漏的球，那么红外线将通过真空孔且红外接收器将记录较高的电压，机械系统将显示检测到遗漏的球，并且该系统将卸下焊球并在重新拾取焊球之前检查吸附的球。如果在重新拾取后，仍然有遗漏的球，那么机械系统将提示操作人员进行协助。

吸球检查装置包括水平地安装在球加工头从R-Y传送带到球池的路径内的一对激光发射器和激光接收器。在吸球工具已经将焊球贴装到基板上之后，球加工头将携带吸球工具在预定的高度通过激光束。如果有焊球粘附在吸球工具上，那么激光束将被部分阻断，并且激光接收器的读数将表现出激光束的强度较弱并输出在吸球工具上检测到吸球的信号。

吸球工具将试图把吸附的焊球丢弃在废料箱140中并重新再检查吸球工具，如果仍然检测到吸球，那么系统将停机并提示操作人员进行协助。如果没有焊球粘附在吸球工具上，那么激光接收器的读数将没有变化并且机械系统会显示吸球检查已通过。

植入后检查31(AMI)包括固定安装的具有低角度环形光100的照相机105。照相机是线扫描式照相机，可以捕捉飞行中的目标的图像并通过线性编码器将目标位置反馈给图像系统。线扫描式照相机具有的优点是，它能够在某一时刻图像捕捉到大幅图像，与普通的区域扫描式照相机需要对大型目标拍摄几次相比要快得多。照相机将在其通过线性编码器扫描基板位置时获取基板的图像，同时基板在具有打开的低角度环形光的照相机下方移动。图像检查将检查遗漏的球、多余的球、球的直径、球间距以及球到盘的距离。

植入后检查传送带包括具有驱动带的一对导轨、基板升降台和安装在由速控电机驱动的直线滑板上的加工顶板。导轨的宽度可以通过具有反馈的步进电机调节，并且它对应于在初始设置期间嵌进产品设计的基板宽度。在将基板从R-Y传送带送入AMI 31传送带之前，AMI传送带将移向左侧以封闭自身和R-Y双传送带之间的间隙。该间隙对于避免干扰R-Y双传送带的旋转是有必要的。

在AMI传送带上，基板将通过基板升降台被升起以放置在顶板上。顶板将在线扫描式照相机下方移动以获取图像。顶板被连接至线性编码器，以在照相机获取图像的同时反馈基板的位置。在获取图像之后，基板将被下降到传送带上并且驱动带将基板向下游移动至多路分配器35。

多路分配器35包括一对具有驱动带的导轨和安装在由具有反馈的步进电机驱动的直线滑板上的基板推送器。导轨的宽度可以通过具有反馈的步进电机调节，并且它对应于在初始设置期间嵌进产品设计的基板宽度。在获取图像之后，通过的基板将被向下游输送至回流炉，而未通过的基板将被送至废弃模块32。

回流炉包括一条缓慢移动的宽金属链传送带，其携带基板通过炉内不同的加热和冷却区域。多路分配器通过标引基板而将回流炉的宽传送带上的基板分配到传送带上不同位置的通道。通常，根据传送带的宽度，使用3到5条通道来平均分配回流炉传送带上的基板。废弃的基板随后即被送往废弃模块32供操作人员重新加工。

可以被加入到装置和加工过程中的更多特征包括：

●用于熔化焊球以完成到焊盘的粘合的回流炉；

●用于清洗和干燥基板以去除焊剂和任意污染物的清洗机；

●卸载机，其包括嵌套式传送带(Nestling Conveyor)、多路加固机、卸载传送带、缓冲柜和料斗处理器。

嵌套式传送带包括在取决于基板宽度的3到5条通道内的一组滚筒。基板将从清洗机卷入滚筒的通道内。基板将由每条通道内的停止件停止，直到多路加固机被定位至该通道并且停止件被降低以允许基板在上方传输通过为止。

多路加固机包括一对具有驱动带的导轨，其被安装在由具有反馈的步进电机驱动的直线滑板上。导轨的宽度可以通过具有反馈的步进电机调节，并且它对应于在初始设置期间嵌进产品设计的基板宽度。多路加固机将通过定位至各条通道而从嵌套式传送带的不同通道接收基板。

在收到基板后，它将定位至卸载传送带，并且停止件被降低以允许基板在上方传输至卸载传送带。

缓冲柜包括用于在没有空料斗或在料斗处理器处发生错误时收集基板的金属盘。缓冲柜的目的在于防止由于回流炉和清洗机的传送带会连续不断地向嵌套式传送带输送基板而在嵌套式传送带处发生堵塞。

卸载传送带包括一对具有驱动带地导轨和基板卸载推送器。导轨的宽度可以通过具有反馈的步进电机调节，并且它对应于在初始设置期间嵌进产品设计的基板宽度。卸载传送带从多路加固机接收基板，并随后通过卸载推送器将其送至料斗。

料斗卸载器包括上段、下段和料斗夹。上段是插入空料斗或板箱的位置。由滚筒和电机驱动的橡胶带将空料斗移向料斗夹。料斗夹随后取出料斗，并将第一基板槽导引至卸载传送带。

卸载推送器将基板推入料斗内的第一基板槽。料斗夹随后导引下一个基板槽。重复该过程直到料斗装满位置。一旦料斗已满，料斗夹就将满载的料斗置于下段，满载的料斗在此即可由操作人员取走。

参照图8和图9A至图9G，示出了用于通过平移和旋转的组合来选择性地移动目标的旋转传送带260。该旋转传送带260不仅可以应用于上述的设备和方法，而且还可以应用于多种不同于本发明的焊球设备的应用场合。在这样的情况下，将该设备独立于前述的设备和方法进行介绍。但是，本领域普通技术人员应该理解根据本发明这种应用的旋转传送带260也可以满足前述的传送带65的要求。

图8示出了整套旋转传送装置的一半，为了清楚起见省略了另一半。应该理解以下的描述可以应用于另一半，他们共同作用以发挥整套装置260的功效。

根据本实施例的旋转传送装置260包括绕固定点330旋转的旋转连杆270。旋转连杆270进一步包括滑板280，滑板280上装有传送装置托架310。当装置260被应用于焊球球植入设备和方法时，传送装置托架适用于接收和传输基板。否则，传送装置托架310可以根据目标用途而应用于接合其他目标。

传送装置托架310被置于滑板280的第一端290附近，它也靠近旋转传送带与平齐于Y轴的致动器360的支架400的接合处。传送装置托架310的中心点320确定了浮点，通过该浮点即可描述旋转连杆270的动作。具体地，如下面将要介绍的那样，浮点320的移动在本实施例中确定了圆形路径335。应该理解，在落入本发明保护范围的配置中，路径335可以根据所需应用确定出不同形状的范围。

未示出的是被设置在另一组滑板上相对端300处的相同的传送装置托架，它同样也可以和类似的致动器接合(未示出)。

Y-致动器360通过螺纹装置偏置旋转连杆270，从而通过Y-致动器360旋转在底板380内的滚珠螺杆370。装有旋转连杆270的支架通过对应的螺纹连接接合滚珠螺杆370。通过防止支架400旋转，由Y-致动器360的致动旋转滚珠螺杆370，它由此造成支架的直线移动。由此支架400和旋转连杆270的旋转组装就至少部分地导致了连接件270的旋转。

装置260进一步包括安装至底板380的X-致动器340。底板380以及Y-致动器360可以沿导轨385A、385B自由移动。底板380以与Y-致动器360安装至支架400类似的方式，也就是通过滚珠螺杆350安装至X-致动器340和导轨385A、385B。因此，通过X-致动器340的致动造成底板380和Y-致动器360沿导轨385A、385B的直线移动。这样一来，X-致动器340就因此可以通过偏置底板380和Y-致动器360而影响旋转连杆270的移动。

图9A至图9G示出了旋转传送装置260的移动顺序。与图8类似，装置260的另一半为了清楚起见而被省略。

该过程在传送装置托架310处于第一位置时开始，第一位置在该情况下为沿Y-轴向下。支架400通过Y-致动器360被置于沿Y-轴完全伸展开的位置。底板380通过X-致动器340被置于其目标路径的左侧位置，以使滑板280平行于Y轴。缩回滑板280，以将传送装置托架310保持在前述的第一位置。

图9B示出了各个部件随着同时偏置X和Y致动器340、360的位置改变。Y-致动器360已经随着X-致动器340部分收回底板380而部分收回支架。这导致旋转连杆260旋转，在此情况下，旋转大约45°。滑板保持在收回位置内，因此传送装置托架310会沿圆形路径335行进。

通过致动器340、360进一步偏置将旋转连杆270转过90°(图9C)。通过翻转X-致动器340的方向，底板380被伸展，并同时收回Y-致动器360。这导致传送器托架310首先旋转至135°(图9D)并随后旋转至180°(图9E)以使其被转向沿Y-轴。

在该位置，致动器340、360被固定。随后，滑板280被逐步伸展(图9F，图9G)以将传送器托架310移至先前步骤中遵循的圆形路径335之外。在此，传送器托架310可以将目标输送至独立于旋转传送装置260的位置，或者可选地允许目标在处于托架内的同时经受加工处理或接收另一个目标。

可以理解的是，在发生上述过程的同时，处于相对侧的传送装置托架(未示出)也会类似地反向移动目标。因此，旋转传送装置同时控制两个目标的加工，这样具有降低瓶颈的效果。

可以理解的是通过致动器而伸展和收回的速率和程度控制着由传送装置托架所遵循的路径。因此，这些速率和动作的改变可以确定出不同形状的路径，包括椭圆形路径、矩形路径或者甚至是一种遵循正弦曲线的路径。

可以进一步理解的是致动器可以是导螺杆或滚珠螺杆或由伺服电机或具有线性编码器的直线电机驱动的带式机构。

进一步还可以理解的是在本实施例中，该机构使用了两个致动器而不是通常的三个致动器来操作三个自由度(X，Y，θ)

图10A至图10C示出了根据本发明一个实施例的焊球制备模块505。该模块包括通过支架516安装在壳体518内的焊球模板515。焊球模板适合从焊球容器510中接收大量的焊球，并以预定的阵列配置固定在凹口517内。

焊球容器510包括空腔507，其中装有焊球用于在其纵向沿X轴扫过512时沿模板515分配至焊球模板515。特别地，焊球容器510包括围绕空腔507的容器壳体525。

焊球容器510被设置为沿模板515和焊球容器510之间的流体界面而被支撑。流体界面由流体界面设备建立，该设备主要包括用于接收压缩空气的入口520。这通过靠在模板的行走面(running surface)519上的空气柱(air column)(如图11A中所示)相连通以将焊球容器510与模板515分开预定的气隙。在优选的实施例中，该气隙可以是0.3mm的数量级，但是在任何情况下都应根据要通过焊球容器510分配的焊球的尺寸而确定。因此该间隙可以小至50微米，并且能够被本领域普通技术人员根据焊球直径所确定的最优间隙而建立。

焊球容器510被设置用于通过使用由速控电机550控制的传送装置546沿纵向方向扫过512。因此在流体界面保持预定间隙的同时，实现扫过512效果的运动由沿直线滑板570的速控电机实现。

而且，通过操作步进电机540，模板515能够相对于焊球拾取头(未示出)侧移(Y-轴)而与安装在壳体518和模板515之间的引导螺杆565相连。因此，为了进一步容许微调，通过使用该装置，步进电机能够实现精确动作。提供支架516固定模板515的一个优点在于使模板515能够轻易地从设备505上拆除。因此，仅仅通过更换模板515以使安装在设备内的不同模板匹配不同的基板类型，设备505就能够被用于各种不同的基板。

模板515的一个特征是在模板的相对两端加入了末端区域534，以使容器510的“行程(run)”不仅包括模板515而且还包括末端区域534。这样提供了很多优点，包括确保了焊球的分配范围得以保持，并且不会受到容器510接近其行程末端时的减速和加速的影响。通过将阵列517设置在行程总长度的中间部分，分配速率即可在整个长度上保持恒定，并且通过提供这些末端区域534即可使焊球的分配不受任何加速因素的影响。而且，模板515可能会由于模板经过长时间使用后的变形而无法完美地匹配端板535的平面度。通过最小化容器515在端板535上方的“行程”，也就降低了对焊球和容器壳体525的损害。

设备505进一步包括端板535，容器可以位于其上方以允许取出模板515。因此容器只有在机器行程的末端才会移动至端板以允许进行维护或如上所述更换模板。

参照图11A至图11C，示出了焊球容器壳体525，为了清楚起见去除了多个部件。如图能够看出，容器壳体525包围空腔507以使得在沿模板515扫过运动512时，焊球能够通过容器直接落在模板上并因此准确地在模板515的凹口517内构成阵列。

根据本发明的流体界面装置在此具体化为进入容器壳体525内的通道并通过向下延伸到模板的行走面519上的空气柱580离开的进气口。应该理解可以通过调节经过位于凹口581内的空气柱580的气流来调节间隙以控制所述流动。

测量气隙所依据的基准点来自从模板515的行走面519。由于在容器壳体525和行走面519之间没有物理接触，因此行走面519的实际表面制备对于气隙的维护来说并不重要。这与通过与整个模块505的任意部分相接触而使壳体525运行通过模板的系统形成对照。需要保持间隙的设备的机械加工必须要给予所需的间隙特别高的容差以实现所需的质量。因为在容器壳体525和模板515之间的这种非接触，所以机械加工方面的这种高度的容差对于根据本发明的装置来说是不需要的。为此模块的直线滑板和壳体518类似地可以被加工成普通容差，从而可以显著的降低设备的生产成本。

在本发明另一实施例中，在气压或随后的阵列完成有变化的情况下，在容器壳体525的下表面590上设置凸起585。在去除气压时，容器壳体525将会落下与模板的行走面519相接触。下表面590上的凸起585将因此保持一定间隙，下表面590的一部分直接位于焊球阵列517上面。而且对于该优选实施例，还进一步设有安全装置以防止污染或损坏焊球阵列517。进一步应该理解如果要操作焊球容器510，例如由操作人员接触容器壳体525并因此克服保持气隙的气体压力，那么容器壳体525将不能被推入焊球阵列517内，以防止意外的损坏。

提供该流体界面进一步的优点包括降低维护成本和增加设备的商用寿命。由于没有接触表面，即容器壳体525保持模板515的清洁，则在正常环境下要求高容差并因此会经受更加快速的磨损的表面不会经受磨损。

图11A中所示的空气柱580由其中设有多个孔的槽581表示。槽581位于下侧面590的相对端以对应于模板的行走面519。但是应该理解，空气柱也可以根据为了保持流体界面所需的气流而采用不同的配置。因此尽管图11A示出了两个狭长的槽并有对应于这些槽的孔，但是其他的各种配置也将落入本发明的保护范围并且可以被本领域普通技术人员意识到。

图12和图13示出了用于安装至焊球贴装机(未示出)的转接板，其有助于安装包括焊球和焊剂拾取头的各种设备焊球。在缺少单一工业标准的情况下，安装固定件会因制造商不同而有所变化。根据本实施例的转接板通过帮助安装各种制造商的设备而解决了缺少工业标准的问题。具体地，图12A和图12B是为了用于焊球拾取，提供了各种有助于连接以及确保封装安全的特征。具体地，转接板605包括具有中心孔615的铝质主体610。在主体610内设置的是定位孔630，来自各种设备的凸起均可插入定位孔。在每个定位孔630内是钢衬套635，如果来自不同制造商的凸起变化明显，那么可以轻易地更换衬套。在任何情况下，钢衬套635都可以被加工成多种规格，以使它们能够容许用于单个衬套的不同尺寸或形状的凸起。衬套由钢制成，以与铝质主体610相比，提供高度的耐磨损性。而且，由于这些衬套可以替换并且相对便宜，在用于容许不同制造商的设备，或者用于替换过度磨损的设备而更换钢衬套的同时保持铝质主体610的完整，从而与它的相对昂贵的制造相协调。而且，工具锁(tool lock)650有必要的话也可以被替换以容许特定制造商的规格。因此，可以选择工具锁650以满足尽可能广泛的制造商连接规格。而且，工具锁650可以被替换为标准设备，以拓宽转接板605的可应用性，而不会带来对每一种改变生产新主体610的额外成本。

为了确保准确安装，主体610还包括要插入所需机器中的特定凹口内的定位销640。弹性接合部分，例如具有弹簧加载凸起625的压配合设备620能够被用于压装入相关设备并且被安全和准确地固定就位而无需比较耗时的紧固件。在利用压配合部分620将转接板605固定安装在设备内的同时，弹簧加载凸起625也允许其被快速拆除和替换，或者被修改例如替换工具锁650或钢衬套635。

图12A和图12B中所示的转接板605需要提供真空源(vacuum supply)并且相应地铝质主体610在其一面带有真空入口655，其通过多个真空孔645接收真空供应。在本实施例中，共有八个这样的真空孔645等间距地绕转接板605的相对面分布，并具有内部通道(未示出)以保持真空孔645和真空源655之间的连通。因此通过简单地压装，转接板605即可被装入焊球拾取以及与其相连的适当设备中。

该配置同样可以应用于图13A和图13B所示的焊剂拾取中，其中也存在具有钢衬套635的定位孔630。而且也存在定位销640和工具锁650以用于连接各种设备。而且，压配合设备的优点是提供了具有弹簧加载的凸起625的类似的弹性部分630。

由于对于焊剂拾取来说不需要真空源，因此转接板665不需要加入焊球拾取的转接板605的真空源特征。但是，焊剂拾取转接板665的主体680仍然在主体680内加入了空腔685，类似于焊球拾取转接板605的主体610内的空腔660。因为对于该应用来说缺少了真空源，因此空腔685可以相对较大，从而进一步降低了转接板605的重量。

图14示出了将焊剂710输送至板722上的焊剂池740的配置。目的在于将焊剂敷抹器735降低到设定高度并沿仍在板722上的焊剂池740扫过745，并因此将焊剂池740平滑到已知的厚度，用于收集和输送至基板。这通常是通过在容纳腔内具有焊剂710的注射器700实现的。压力720通过由气压下压的柱塞715而加至焊剂710。因此焊剂710被推入出料腔705以通过喷嘴725排出，从而将焊剂730输送至焊剂池740。难度在于去除了压力720之后，焊剂仍然会存留在出料腔705内，并且由于重力会以不受控的方式滴下，从而由滴下的焊剂750在各种部件例如焊剂敷抹器735上造成污染。这种污染可以被传递到随后的焊剂池，并可以随即被传递至基板，造成在连接焊球期间大量的产品报废。由于焊剂是有粘性的，它能够吸附异物，这将会影响焊球贴装的准确度。而且如果焊剂被不小心沉积到焊球拾取头或焊球容器上，那么整套机器的运行都会由于被焊剂污染的焊球将连接到与其接触的任意表面而受到影响。图15示出了该问题的一种解决方案，即通过引入第二压力源755将空气压力直接注入出料腔705。通过入口755注入的空气在可控的环境下将过多的焊剂从喷嘴喷出，例如进入废料箱中，或者如果通过入口755的压力充分可控，那么就将残留的焊剂倒入焊剂池740内。结果是在入口755上方的焊剂的最低部分760使得出料腔足够清洁(765)，从而不会再有焊剂以不受控的方式滴下。因此通过入口755加入第二压力源就避免了焊剂的非受控滴落带来的严重的污染问题。

Claims

1.一种旋转传送装置，包括：

第一致动器和第二致动器，第一致动器设置为以往复运动移动第二致动器；

旋转连杆，适合于绕旋转固定件旋转，并在第一端可旋转地安装至第二致动器，以使第二致动器被设置为以往复运动移动该第一端；

所述旋转连杆具有安装在所述第一端附近的传送装置托架。

2.如权利要求1所述的旋转传送装置，其中旋转连杆进一步包括滑板，以允许传送装置托架与旋转固定件一起做相对的直线移动。

3.如权利要求1或2所述的旋转传送装置，其中第一致动器和第二致动器被设置为互相作用，以使传送装置托架能够遵循圆形路径。

4.如权利要求3所述的旋转传送装置，其中由传送装置托架遵循的圆形路径包括第一点和直径上相对的第二点。

5.如权利要求2至4中的任意一项所述的旋转传送装置，其中滑板被设置为将传送装置托架从第二点在直径上延伸至第三点。

6.如权利要求2至5中的任意一项所述的旋转传送装置，其中滑板被设置为将传送装置托架从第一点在直径上延伸至第四点。

7.如权利要求2至6中的任意一项所述的旋转传送装置，其中该第一端通过与第二致动器直接接合的支架而被安装至第二致动器。

8.如权利要求2至7中的任意一项所述的旋转传送装置，其中第二致动器通过直接安装至第一致动器的致动器板而被安装至第一致动器。

9.如权利要求7所述的旋转传送装置，其中在由第二致动器致动时，支架被设置为沿致动器板往复移动。

10.如权利要求7至9中的任意一项所述的旋转传送装置，其中第一致动器和第二致动器是旋转滚珠螺杆的旋转致动器，并且以螺纹配置分别接合致动器板和支架，以使旋转致动器的致动引起致动器板和支架的直线移动。

11.如权利要求2至10中的任意一项所述的旋转传送装置，进一步包括第三致动器，第一致动器设置为以往复运动移动第三致动器；

旋转连杆适合在第二端被旋转安装至第三致动器，以使第三致动器被设置为以往复运动移动该第二端；

所述旋转连杆具有安装在该第二端附近的第二传送装置托架。

12.如权利要求11所述的旋转传送装置，其中第一致动器沿第一轴移动第二致动器，并且第二致动器沿第二轴移动该第一端，所述第一和第二轴设置为彼此垂直。

13.一种模板装置，包括：

用于接收焊球的模板；

用于容纳多个焊球的容器壳体，所述容器壳体设置为在所述模板上移动并在所述模板内分配焊球；和

流体界面设备，用于在模板和容器壳体之间提供流体界面。

14.如权利要求13所述的模板装置，其中容器壳体密封放入焊球的空腔，所述壳体进一步包括在所述壳体下侧面的孔，通过该孔将焊球分配至模板。

15.如权利要求13或14所述的模板装置，其中流体界面将容器壳体保持在所述模板上方的预定距离处。

16.如权利要求13至15中的任意一项所述的模板装置，其中所述流体界面的流体是空气。

17.如权利要求13至16中的任意一项所述的模板装置，其中流体界面设备与容器壳体一体形成，流体界面设备包括与外部空气源相连通的进气口、下侧面内的多个孔，空气通过这些孔离开以形成流体界面，所述孔和入口通过至少一条气体通道相连。

18.如权利要求17所述的模板装置，其中所述孔被设置为两组，所述组位于所述下侧面的相对端附近。

19.如权利要求17或18所述的模板装置，其中所述流体界面被设置在所述孔和所述模板的行走面之间。

20.如权利要求13至19中的任意一项所述的模板装置，其中容器壳体被安装在直线滑板上，用于沿模板移动容器壳体。

21.如权利要求13至20中的任意一项所述的模板装置，其中所述下侧面进一步包括将下侧面的中间部分与孔分离的两个脊部，以使下侧面的中间部分在分配所述焊球期间位于所述相对端的上方。

22.一种用于将焊剂输送至焊剂池的输送设备，包括：

焊剂容纳腔；

用于向容纳腔内容纳的焊剂施加压力的第一压力源；

出料腔，和

喷嘴，以使得焊剂在压力下从容纳腔移动通过出料腔，并离开喷嘴；

其中出料腔包括用于向出料腔内的焊剂施加压力的第二压力源。

23.如权利要求22所述的设备，其中焊剂容纳腔包括注射器筒，且第一压力源包括可选择操作的柱塞，该柱塞设置为沿该筒下滑，以向容纳腔内的焊剂施加压力。

24.如权利要求22或23所述的设备，其中第二压力源包括与加压空气源连通的入口，以使得在第二压力源启动时，加压空气被施加至出料腔内的焊剂，以迫使所述焊剂离开出料腔，并从所述喷嘴出来。

25.如权利要求22至24中的任意一项所述的设备，进一步包括用于测量筒内焊剂量的传感器，以使得在到达预定的最小量时，传感器输出信号，以提示操作人员移去所述筒。

26.一种用于将拾取头安装至焊球贴装机的转接板装置，该转接板包括：

具有中心孔的板；

弹性接合部分，具有位于所述板周边外缘上的用于弹性地接合焊球贴装机内对应凹口的多个弹性可压缩凸起；

多个定位孔，位于所述板第一面上，设置为与拾取头的凸起相对应，和

用于可释放地接合拾取头的接合部分。

27.如权利要求26所述的转接板，其中进一步包括一个面上的入口和相对的第二面上的出口，第二面具有连接所述入口和出口的通道，以通过所述板传递真空。

28.如权利要求26或27所述的转接板，进一步包括用于插入定位孔内的钢衬套。

29.如权利要求26至28中的任意一项所述的转接板，其中所述板由铝制成。

30.如权利要求26至29中的任意一项所述的转接板，其中所述板适合利用所述弹性凸起而被压装为与所述焊球贴装机相接合。

31.如权利要求28至30中的任意一项所述的转接板，其中所述衬套包括居中设置的孔，所述孔被成形为与自所述焊球贴装机的凸起相对应的尺寸。

32.如权利要求26至31中的任意一项所述的转接板，其中所述拾取头是焊球拾取头或焊剂拾取头中的一种。