CN108010866A - 安装设备及安装方法 - Google Patents

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陈培领
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Abstract

一种安装设备及安装方法,该方法先藉由清洁装置清洁物件,以清除该物件的氧化部分,再藉由电接装置将导电元件结合于该物件上,使该导电元件得以有效结合至该物件上。

Description

安装设备及安装方法
技术领域
本发明有关一种封装制程,尤指一种安装设备及安装方法。
背景技术
现有的半导体封装技术,藉由打线技术(wire bonding)将焊线由芯片焊接至如导线架或封装基板,再将导线架或封装基板藉由多个导电元件电性连接至电路板。
悉知打线设备中,通过于钢嘴上形成金线的球体端,然后于芯片上进行球体端加压(ball bond)作业,使芯片的电极垫表面与球体端相互固接,再由该球体端延伸金线至导线架或封装基板的焊垫表面上,以进行接点加压(bond)作业,最后以该钢嘴将多余的金线剪断。
由于进行打线之前,悉知封装基板的铜焊垫容易发生氧化(如氧化铜),而造成金线与铜焊垫焊接的共晶性不良,因而发生线脱落的情况,故一般会先于该铜焊垫的表面上形成镍金层,以防止该铜焊垫氧化,再将焊线(如金线)结合至该铜焊垫上。
图1A至图1B为悉知打线制程的剖视示意图。如图1A所示,先将具有多个电极垫110的电子元件11设于一具有多个铜材焊垫100的承载件10上,该承载件10上具有一外露该些焊垫100的防焊层101,且该焊垫100的表面上形成有镍金层12。如图1B所示,接着进行打线作业,以令焊线13连接该电极垫110与焊垫100。
然而,悉知打线制程中,该焊垫100的表面上需形成该镍金层12,以避免该焊垫100(铜材)氧化而造成该焊线13脱落或作业性问题,且该镍金层12的价格昂贵,致使打线制程的成本难以降低,因而导致电子产品的制作成本无法降低。
此外,为了降低成本,免用该镍金层12为发展趋势,故目前于实务上,会于打线作业前,使用真空等离子机台提供真空等离子,以清洗该焊垫100的铜氧化部分,其中,该真空等离子机的体积极大,因而需独立为单一机台为独立机台,致使其与该打线机台位于不同位置。因此,将清洁完成后的承载件10从该真空等离子机台运送至该打线机台的流程排设需经过至少40小时,才会进行打线作业。
然而,由于铜氧化的速度快,故清洁完成后的承载件10经过至少40小时,该焊垫100的表面会再次氧化(如图1C所示的氧化层100a),导致经由清洗作业再进行打线作业的制程效果并不佳。
因此,如何克服悉知技术中的种种问题,实已成目前亟欲解决的课题。
发明内容
鉴于上述悉知技术的缺失,本发明揭露一种安装设备及安装方法,能降低打线制程的成本,进而降低电子产品的制作成本。
本发明的安装设备,包括:机台本体;清洁装置,其设于该机台本体上,以进行一物件的表面清洁;以及电接装置,其设于该机台本体上,用以将导电元件结合于完成表面清洁的该物件上。
本发明还揭露一种安装方法,包括:将一物件置放于一前述的安装设备;藉由该清洁装置清洁该物件的表面;以及藉由该电接装置将导电元件结合于完成表面清洁的该物件上。
前述的安装设备及安装方法中,该清洁装置为大气等离子式清洗装置。
前述的安装设备及安装方法中,还包括控制装置,其连接至该机台本体上以操控该清洁装置。
前述的安装设备及安装方法中,该物件为一其上接置有电子元件的承载件。例如,该电子元件的表面设有电极垫,该承载件的表面设有焊垫,使该清洁装置清除该电极垫及/或该焊垫的表面氧化部分。
前述的安装设备及安装方法中,该物件为表面设有焊垫的承载件,使该清洁装置清除该焊垫的表面氧化部分。
前述的安装设备及安装方法中,该电接装置为打线装置或覆晶装置。
前述的安装设备及安装方法中,该导电元件为焊线或焊接凸块。
由上可知,本发明的安装设备及安装方法,主要藉由该清洁装置清除该物件的氧化部分,使该导电元件(如焊线)能有效结合至该物件(如焊垫)上,故相较于悉知技术,本发明不需于焊垫上形成镍金层,即能避免发生焊线脱落等作业性不佳的问题,因而不仅能维持打线制程的品质,且能降低打线制程的成本,进而降低电子产品的制作成本。
附图说明
图1A至图1B为悉知打线制程的剖视示意图;
图1C为焊垫表面氧化的情况的剖视示意图;
图2A至图2B为本发明的安装方法的第一实施例的剖视示意图;
图3A至图3B为本发明的安装方法的第二实施例的剖视示意图;以及
图4为本发明安装设备的立体示意图。
符号说明
10 承载件
100 焊垫
100a 氧化层
101 防焊层
11 电子元件
110 电极垫
12 镍金层
13 焊线
2 安装设备
20 机台本体
21 电接装置
22 清洁装置
23 控制装置
33 焊接凸块。
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、及“一”等的用语,也仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当也视为本发明可实施的范畴。
图2A至图2B为本发明的安装方法的第一实施例的剖视示意图。于本实施例中,该安装方法为打线方法。
如图2A所示,提供一物件,该物件包括一具有多个焊垫100的承载件10、及一设于该承载件10上且具有多个电极垫110的电子元件11。接着,藉由一清洁装置22移动至该承载件10的各焊垫100上方(如图2A所示的箭头方向),以清洁该承载件10的焊垫100(或该电极垫110)的表面。
于本实施例中,该承载件10为导线架或封装基板。如图所示,该封装基板例如为半导体板材、陶瓷板材或绝缘板材等,其具有核心层或无核心层(coreless)的线路层(图略),且其定义有相对的置晶侧与植球侧,其中,图2A为显示该置晶侧与植球侧的任一者的构造。应可理解地,该封装基板的种类繁多,并不限于上述。
此外,该电子元件11为主动元件、被动元件或其二者组合,且该主动元件例如为半导体芯片,而该被动元件例如为电阻、电容及电感。
又,该焊垫100与该电极垫110为金属材质,如铜材或铝材,但不限于上述。
另外,该清洁装置22为大气等离子式清洗装置。
如图2B所示,紧接着于利用清洁装置22清洁该承载件10的焊垫100(或该电极垫110)的表面后,随即于1秒钟之内(该焊垫100氧化之前)进行电性连接作业,即藉由一电接装置21将多个导电元件(如焊线13)结合于该电极垫110与焊垫100上。
于本实施例中,该电接装置21为打线装置,且该焊线13为金属材质,如金线或铜线,但不限于上述。
因此,本发明的安装方法中,先以该清洁装置22清洁该焊垫100(或该电极垫110)表面的碳化物或有机物,即清除该焊垫100因长时间曝露于空气中而形成的氧化部分(如图2A所示的氧化层100a),再即时将该焊线13结合至该焊垫100上,使该焊线13得以有效焊接至该焊垫100上,故相较于悉知技术,本发明的安装方法由于可在打线前即时移除该焊垫100的表面上的氧化部分(如碳化物、有机物等),而不需于该焊垫100(或该电极垫110)上再增加制作一镍金层,即能避免发生焊线脱落的情况,因而不仅能维持打线制程的品质,且能降低打线制程的成本。
图3A至图3B为本发明的安装方法的第二实施例的剖视示意图。本实施例与第一实施例的差异在于该安装方法为覆晶方法,故以下仅说明相异处,而有关相同处不再赘述。
如图3A所示,提供一物件,该物件为一表面具有多个焊垫100的承载件10。接着,藉由一清洁装置22移动至该承载件10的各焊垫100上方(如图3A所示的箭头方向),以清洁该承载件10的焊垫100的表面。
于本实施例中,该承载件10为封装基板,且该封装基板的种类繁多,并无特别限制。
如图3B所示,于利用清洁装置22清洁该承载件10的焊垫100(或该电极垫110)的表面后,随即于1秒钟之内(该焊垫100氧化之前)进行电性连接作业,即藉由该电接装置21将一电子元件11的电极垫110上的导电元件(如焊接凸块33)结合于该焊垫100上,以将该电子元件11覆晶结合至该承载件10上。
于本实施例中,该电接装置21为覆晶装置,且该焊接凸块33,其为金属材质,如焊锡材料或铜核心焊锡球等,但不限于上述。
因此,本发明的安装方法中,先以该清洁装置22清洁该焊垫100,以清除该焊垫100的氧化部分,再即时将该焊接凸块33结合至该焊垫100上,使该焊接凸块33得以有效焊接至该焊垫100上,故本发明的安装方法不需于该焊垫100上形成镍金层,即能避免发生焊接凸块33脱落的情况,因而不仅能维持覆晶制程的品质,且能降低覆晶制程的成本。
如图4所示,本发明提供一种安装设备2,其包括:一机台本体20、设于该机台本体20上的电接装置21、以及整合于该机台本体20上的清洁装置22(图中仅以虚线表示其布设位置,并未详细显示其机构)。
所述的机台本体20配置有打线制程或覆晶制程相关的机电配备。
所述的电接装置21用以将导电元件(如该焊线13或该焊接凸块33)结合于完成表面清洁的该物件上,且其种类繁多,如打线装置或覆晶装置,并无特别限制。例如,该打线装置包含用以输出该焊线13的焊嘴及用以固定该焊线13的线夹。
所述的清洁装置22为大气等离子式清洗装置,因该大气等离子式清洗装置的体积小,故可设于该机台本体20上而令该清洁装置22与电接装置21整合在一起,因此,对于清洁完成后的物件能立即进行电性连接作业(如打线作业或覆晶作业),也就是于该焊垫100氧化形成氧化层100a前,已完成打线制程或覆晶作业。
于一实施例中,该安装设备2还包括一控制装置23,设于该机台本体20上以操控该清洁装置22。于本实施例中,该控制装置23外挂于该机台本体20上;应可理解地,该控制装置23也可内建于该机台本体20中。
综上所述,本发明的安装设备及安装方法,主要藉由该清洁装置与该电接装置整合于同一机台本体上,故于清除该焊垫的氧化部分后,能于该焊垫再氧化之前,完成电性连接作业,故本发明不需于该焊垫上形成镍金层,即能避免发生该导电元件脱落的情况,因而不仅能维持安装制程的品质,且能降低安装制程的成本,进而降低电子产品的制作成本。
上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围,应如权利要求书所列。

Claims (20)

1.一种安装设备,其特征为,该设备包括:
机台本体;
清洁装置,其设于该机台本体上,以进行一物件的表面清洁;以及
电接装置,其设于该机台本体上,用以将导电元件结合于完成表面清洁的该物件上。
2.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该清洁装置为大气等离子式清洗装置。
3.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该设备还包括连接至该机台本体上且用以操控该清洁装置的控制装置。
4.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该物件为一其上接置有电子元件的承载件。
5.如权利要求4所述的安装设备,其特征为,该电子元件的表面设有电极垫,该承载件的表面设有焊垫。
6.如权利要求5所述的安装设备,其特征为,该清洁装置用以清除该电极垫及/或该焊垫的表面氧化部分。
7.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该物件为表面设有焊垫的承载件。
8.如权利要求7所述的安装设备,其特征为,该清洁装置用以清除该焊垫的表面氧化部分。
9.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该电接装置为打线装置或覆晶装置。
10.如权利要求1所述的安装设备,其特征为,该导电元件为焊线或焊接凸块。
11.一种安装方法,其特征为,该方法包括:
将一物件置放于一如权利要求1所述的安装设备;
藉由该清洁装置清洁该物件的表面;以及
藉由该电接装置将导电元件结合于完成表面清洁的该物件上。
12.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该清洁装置为大气等离子式清洗装置。
13.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该方法还包括藉由连接至该机台本体的控制装置以进行该清洁装置的操控。
14.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该物件为一其上接置有电子元件的承载件。
15.如权利要求14所述的安装方法,其特征为,该电子元件的表面设有电极垫,该承载件的表面设有焊垫。
16.如权利要求15所述的安装方法,其特征为,该清洁装置用以清除该电极垫及/或该焊垫的表面氧化部分。
17.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该物件为表面设有焊垫的承载件。
18.如权利要求17所述的安装方法,其特征为,该清洁装置用以清除该焊垫的表面氧化部分。
19.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该电接装置为打线装置或覆晶装置。
20.如权利要求11所述的安装方法,其特征为,该导电元件为焊线或焊接凸块。
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