CN111010817A - 焊料构件安装方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种焊料构件安装方法和系统。所述焊料构件安装方法包括：提供其上形成有接合焊盘的基板；检测所述接合焊盘的图案间隔；选择彼此具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器中的一个焊料构件附接器，使得所述多个焊料构件附接器中的所选择的一个焊料构件附接器具有与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应的图案间隔；以及使用所选择的一个焊料构件附接器将焊料构件分别附接在所述基板的所述接合焊盘上。

Description

焊料构件安装方法和系统
相关申请的交叉引用
2018年10月5日在韩国知识产权局(KIPO)提交的标题为“Solder MemberMounting Method and System(焊料构件安装方法和系统)”的韩国专利申请No.10-2018-0119255通过引入整体并入本文。
技术领域
示例实施例涉及焊料构件安装方法和系统。更具体地，示例实施例涉及同时将焊球安装在基板的接合焊盘上的焊料构件安装方法以及用于执行该焊料构件安装方法的焊料构件安装系统。
背景技术
在用于将电子产品安装在基板(例如，印刷电路板(PCB))上的表面安装技术(SMT)工艺中，可以使用焊料构件(例如，焊球)来将电子产品与基板彼此机械连接和电连接。例如，焊球可以安装在基板的接合焊盘(bonding pad)上，然后将电子产品安装在焊球上。
发明内容
根据示例实施例，在焊料构件安装方法中，提供其上形成有接合焊盘的基板。检测所述接合焊盘的图案间隔。从具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器选择一个焊料构件附接器，所选择的焊料构件附接器的图案间隔与所检测到的图案间隔相对应。使用所选择的焊料构件附接器，将焊料构件分别附接在所述基板的所述接合焊盘上。
根据示例实施例，在焊料构件安装方法中，提供其上形成有接合焊盘的基板。确定多个容许误差范围，使得所述接合焊盘的实际图案间隔落在所述多个容许误差范围中的一个容许误差范围内。提供具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器，所述不同的图案间隔分别与所述多个容许误差范围相对应。检测所述接合焊盘的所述实际图案间隔。使用具有与所检测到的图案间隔相对应的图案间隔的选定焊料构件附接器，将焊料构件分别附接在所述基板的所述接合焊盘上。
根据示例实施例，焊料构件安装系统包括：基板转移台，所述基板转移台被配置为转移和支撑其上形成有接合焊盘的基板；图案识别装置，所述图案识别装置被配置为检测所述接合焊盘的图案间隔；焊料构件附接装置，所述焊料构件附接装置包括具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器；和控制器，所述控制器被配置为从所述多个焊料构件附接器中提供一个所选择的焊料构件附接器，所选择的焊料构件附接器的图案间隔与所检测到的图案间隔相对应。
根据示例实施例，焊料构件安装系统可以包括：图案识别装置，所述图案识别装置被配置为识别基板的接合焊盘的实际图案间隔，所述实际图案间隔根据先前在所述基板上执行的热处理而变化。所述焊料构件安装系统可以包括焊剂涂覆装置和焊料构件附接装置，所述焊剂涂覆装置包括具有不同的图案间隔的多个焊剂涂覆器，所述焊料构件附接装置包括具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器。可以选择与所述实际图案间隔相对应的一个焊剂涂覆器，并且可以选择与所述实际图案间隔相对应的一个焊料构件附接器，以在所述基板的所述接合焊盘上形成焊剂和焊球。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，各个特征对于本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：
图1示出了根据示例实施例的焊料构件安装系统的框图。
图2示出了包括接合焊盘的基板的俯视图，其中，焊料构件通过图1中的焊料构件安装系统安装在接合焊盘上。
图3A示出了包括具有第一图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。
图3B示出了包括具有第二图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。
图3C示出了包括具有第三图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。
图4示出了图1中的焊料构件安装系统的控制器的框图。
图5示出了图1中的焊料构件安装系统的焊剂涂覆装置的俯视图。
图6A示出了图5中的焊剂涂覆装置的第一焊剂涂覆器的截面图。
图6B示出了图5中的焊剂涂覆装置的第二焊剂涂覆器的截面图。
图6C示出了图5中的焊剂涂覆装置的第三焊剂涂覆器的截面图。
图7示出了图1中的焊料构件安装系统的焊料构件附接装置的俯视图。
图8A示出了图7中的焊料构件附接装置的第一焊料构件附接器的截面图。
图8B示出了图7中的焊料构件附接装置的第二焊料构件附接器的截面图。
图8C示出了图7中的焊料构件附接装置的第三焊料构件附接器的截面图。
图9示出了根据示例实施例的焊料构件安装方法的流程图。
图10至图15示出了图9中的焊料构件安装方法中的各个阶段的视图。
图16A至图16C示出了根据示例实施例的焊料构件安装系统的焊剂涂覆装置的第一至第三焊剂涂覆器的截面图。
图17A至图17C示出了根据示例实施例的焊料构件安装系统的第一至第三焊料构件附接器的截面图。
图18至图22示出了根据示例实施例的焊料构件安装方法的各个视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细解释示例实施例。
图1是示出了根据示例实施例的焊料构件安装系统的框图。图2是示出了包括接合焊盘的基板的俯视图，其中，焊料构件通过图1中的焊料构件安装系统安装在接合焊盘上。图3A是示出了包括具有第一图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。图3B是示出了包括具有第二图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。图3C是示出了包括具有第三图案间隔的接合焊盘的基板的截面图。图4是示出了图1中的焊料构件安装系统的控制器的框图。图5是示出了图1中的焊料构件安装系统的焊剂涂覆装置的俯视图。图6A是示出了图5中的焊剂涂覆装置的第一焊剂涂覆器的截面图。图6B是示出了图5中的焊剂涂覆装置的第二焊剂涂覆器的截面图。图6C是示出了图5中的焊剂涂覆装置的第三焊剂涂覆器的截面图。图7是示出了图1中的焊料构件安装系统的焊料构件附接装置的俯视图。图8A是示出了图7中的焊料构件附接装置的第一焊料构件附接器(attacher)的截面图。图8B是示出了图7中的焊料构件附接装置的第二焊料构件附接器的截面图。图8C是示出了图7中的焊料构件附接装置的第三焊料构件附接器的截面图。
参照图1至图8，焊料构件安装系统10可以包括基板转移台100、图案识别装置200、焊剂涂覆装置300、焊料构件附接装置400和控制器500。
在示例实施例中，焊料构件安装系统10可以被配置为一次将多个焊料构件(例如，多个焊球)安装在基板20表面上的接合焊盘22上，例如，被配置为同时将多个焊料构件安装在基板20上。焊料构件安装系统10可以被配置为通过插置在电子产品和基板20之间的焊球将电子产品安装在基板20上。例如，基板20可以包括封装基板，例如印刷电路板(PCB)、半导体芯片、内插件(interposer)等。可以在基板20的表面上形成要在其上附接焊料构件的接合焊盘22。
焊料构件安装系统10可以包括构造成固定地支撑基板转移台100的主框架12、图案识别装置200、焊剂涂覆装置300和焊料构件附接装置400。主框架12可以包括导轨，基板转移台100沿着该导轨在水平方向和垂直方向上移动。
基板转移台100可以包括用于支撑基板20的基板支撑件和用于升降基板支撑件的驱动单元110(参见图13)。可以在基板支撑件中设置用于保持基板20的真空抽吸部件。驱动单元110可以包括用于基板20的精确位置控制的平移驱动部分和/或旋转驱动部分。
基板20可以被保持在基板转移台100的基板支撑件上，然后，基板20可以被依次传送到图案识别装置200、焊剂涂覆装置300和焊料构件附接装置400。
图案识别装置200可以包括至少一个用于检测基板20的接合焊盘22的图案间隔的视觉相机。图案识别装置200可以提供通过视觉相机识别接合焊盘22的图案间隔的图案识别系统。由于制造公差分布以及通过热处理发生的基板的收缩和膨胀，基板20的接合焊盘22的图案间隔可能会改变。
如图3A所示，接合焊盘22可以具有第一图案间隔。具有第一图案间隔的接合焊盘22可以例如沿X方向和沿Y方向彼此间隔开第一距离d1。可以确定第一容许误差范围，使得接合焊盘22的第一图案间隔落在该第一容许误差范围内，以防止在焊料构件偏离接合焊盘处的焊接失败。
如图3B所示，接合焊盘22可以具有大于第一图案间隔的第二图案间隔。具有第二图案间隔的接合焊盘22可以彼此间隔开大于第一距离d1的第二距离d2。可以确定第二容许误差范围，使得接合焊盘22的第二图案间隔落在该第二容许误差范围内，以防止焊料构件的焊接失败。
如图3C所示，接合焊盘22可以具有大于第二图案间隔的第三图案间隔。具有第三图案间隔的接合焊盘22可以彼此间隔开大于第二距离d2的第三距离d3。可以确定第三容许误差范围，使得接合焊盘22的第三图案间隔落在第三容许误差范围内，以防止焊料构件的焊接失败。
例如，在标准图案间隔为100的情况下，当第一图案间隔为93时，第一图案间隔可以落在85至95的第一容许误差范围内。当第二图案间隔为97时，第二图案间隔可以落在95到105的第二容许误差范围内。当第三图案间隔是112时，第三图案间隔可以落在105到115的第三容许误差范围内。
可以考虑接合焊盘的尺寸、接合焊盘之间的间距、焊料构件的尺寸等通过任何合适的方法来确定第一至第三容许误差范围。可以考虑接合焊盘之间的间距、基板的热膨胀系数等来确定容许误差范围的数目、大小等。后面描述的焊剂涂覆器和焊料构件附接器的数目可以基于所确定的容许误差范围的数目来确定。
如图5至图6C所示，焊剂涂覆装置300可以包括多个焊剂涂覆器，例如，第一焊剂涂覆器310a、第二焊剂涂覆器310b和第三焊剂涂覆器310c。第一焊剂涂覆器310a、第二焊剂涂覆器310b和第三焊剂涂覆器310c可以具有分别与第一至第三容许误差范围相对应的第一至第三焊剂图案间隔，并且可以在将焊球附接在基板200的接合焊盘22上之前，在基板20的接合焊盘22上涂覆(例如，点)焊剂30。在图5中，焊剂30的点分别与图6A至图6C中的各个焊剂涂覆器中的点针(dotting pin)的底部相对应。
如图5和图6A所示，第一焊剂涂覆器310a可以包括第一主体320a和从第一主体320a起沿某一方向延伸的多个第一点针322a。例如，如图5和图6A所示，多个第一点针322a可以沿Y方向和X方向以等间隔布置，例如以矩阵图案布置，并且可以从第一主体320a起沿Z方向延伸。第一焊剂涂覆器310a的第一点针322a可以移动到焊剂储存器并且将第一点针322a的端部浸入焊剂中，并且可以将焊剂点到基板20的接合焊盘22上。第一焊剂涂覆器310a的第一点针322a可以具有满足第一容许误差范围的第一焊剂图案间隔。第一焊剂涂覆器310a的第一点针322a可以例如沿Y方向和X方向均彼此间隔开第一间隙X1。
如图5和图6B所示，第二焊剂涂覆器310b可以包括第二主体320b和从第二主体320b起沿某一方向延伸的多个第二点针322b。例如，如图5所示，第二主体320b可以例如沿着Y方向与第一主体320a相邻，并且除了第二主体320b可以沿着X方向和/或Y方向比第一主体320a长之外，第二主体320b可以与第一主体320a基本相同。第二焊剂涂覆器310b的第二点针322b可以具有满足第二容许误差范围的第二焊剂图案间隔。第二焊剂涂覆器310b的第二点针322b可以例如沿X方向和/或Y方向彼此间隔开大于第一间隙X1的第二间隙X2。例如，如图5所示，第二焊剂涂覆器310b中的第二点针322b的总数可以与第一焊剂涂覆器310a中的第一点针322a的总数相同，并且第二点针322b之间的较大的第二间隙X2正是第二主体320b的长度更长的原因。
如图5和图6C所示，第三焊剂涂覆器310c可以包括第三主体320c和从第三主体320c起沿某一方向延伸的多个第三点针322c。例如，如图5所示，第三主体320c可以例如沿着Y方向与第二主体320b相邻，并且除了第三主体320c可以沿着X方向和/或Y方向比第二主体320b长之外，第三主体320c可以与第二主体320b基本相同。第三焊剂涂覆器310c的第三点针322c可以具有满足第三容许误差范围的第三焊剂图案间隔。第三焊剂涂覆器310c的第三点针322c可以例如沿X和/或Y方向彼此间隔开大于第二间隙X2的第三间隙X3。例如，如图5所示，第三焊剂涂覆器310c中的第三点针322c的总数可以与第一焊剂涂覆器310a中的第一点针322a的总数相同，并且第三点针322c之间的较大的第三间隙X3正是第三主体320c的长度更长的原因。
如图7至图8C所示，焊料构件附接装置400可以包括多个焊料构件附接器，例如，第一焊料构件附接器410a、第二焊料构件附接器410b和第三焊料构件附接器410c。第一焊料构件附接器410a、第二焊料构件附接器410b和第三焊料构件附接器410c具有分别与第一至第三容许误差范围相对应的第一至第三焊料构件图案间隔。在图7中，焊球40分别与图8A至图8C中的各个焊料构件附接器中的焊球保持器的底部相对应。
如图7和图8A所示，第一焊料构件附接器410a可以包括第一主体420a和第一焊球保持器421a。第一主体420a可以包括连接到外部真空供应器的内部空间，例如，内部空间可以沿着X方向和Y方向连续地延伸，并且第一焊球保持器421a可以连接到例如第一主体420a的底部。第一焊球保持器421a可以包括多个例如沿Z方向穿过第一焊球保持器421a的第一保持孔422a，第一保持孔422a连接到第一主体420a的内部空间。通过经由外部真空供应器的真空，多个焊球40可以分别被选择性地保持在多个第一保持孔422a中。例如，可以向第一保持孔422a施加真空压力，使得第一保持孔422a保持焊球，并且可以从第一保持孔422a消除真空压力，使得焊球掉落以附接在基板20的接合焊盘22上。第一焊料构件附接器410a的第一保持孔422a可以具有满足第一容许误差范围的第一焊料构件图案间隔。第一焊料构件附接器410a的第一保持孔422a可以彼此间隔开第一长度Y1。
如图7和图8B所示，第二焊料构件附接器410b可以包括第二主体420b和具有第二保持孔422b的第二焊球保持器421b。第二主体420b可以例如沿着Y方向与第一主体420a相邻，并且除了第二主体420b可以沿着X方向和/或Y方向比第一主体420a长之外，第二主体420b可以与第一主体420a基本相同。第二焊料构件附接器410b的第二保持孔422b可以具有满足第二容许误差范围的第二焊料构件间隔。第二焊料构件附接器410b的第二保持孔422b可以例如沿X和/或Y方向彼此间隔开大于第一长度Y1的第二长度Y2。例如，如图7所示，第二保持孔422b的总数可以与第一保持孔422a的总数相同。
如图7和图8C所示，第三焊料构件附接器410c可以包括第三主体420c和具有第三保持孔422c的第三焊球保持器421c。第三主体420c可以例如沿着Y方向与第二主体420b相邻，并且除了第三主体420c可以沿着X方向/或Y方向比第二主体420b长之外，第三主体420c可以与第二主体420b基本相同。第三焊料构件附接器410c的第三保持孔422c可以具有满足第三容许误差范围的第三焊料构件间隔。第三焊料构件附接器410c的第三保持孔422c可以例如沿X和/或Y方向彼此间隔开大于第二长度Y2的第三长度Y3。例如，如图7所示，第三保持孔422c的总数可以与第一保持孔422a的总数相同。
如图4所示，控制器500可以包括数据接收部510、存储部520和输出部530。数据接收部510可以连接到图案识别装置200，以从图案识别装置200接收关于基板20的接合焊盘22(例如，关于基板20上的接合焊盘22的图案和间距)的数据，例如图像数据。存储部520可以存储根据接合焊盘22的图案间隔所映射的容许误差范围的映射数据。输出部530可以根据图像数据确定接合焊盘22的实际图案间隔并且可以确定映射到所确定的图案间隔的容许误差范围。输出部530可以输出用于选择与关于基板20上的接合焊盘22所确定的容许误差范围相对应的第一焊剂涂覆器310a、第二焊剂涂覆器310b和第三焊剂涂覆器310c中的一个以及第一焊料构件附接器410a、第二焊料构件附接器410b和第三焊料构件附接器410c中的一个的控制信号。
参照图1和图4，一旦控制器500根据从图案识别装置200接收的关于基板20上的接合焊盘22的信息确定了合适的焊剂涂覆器和焊料构件附接器，基板转移台100就可以根据来自控制器500的输出部530的控制信号，将基板20依次转移到焊剂涂覆装置300的所选焊剂涂覆器和焊料构件附接装置400的所选焊料构件附接器。焊剂涂覆装置300可以根据控制信号，使用从第一焊剂涂覆器310a、第二焊剂涂覆器310b和第三焊剂涂覆器310c中选择的一个焊剂涂覆器，将焊剂30点在基板20的接合焊盘22上。接下来，焊料构件附接装置400可以使用从第一焊料构件附接器410a、第二焊料构件附接器410b和第三焊料构件附接器410c中选择的一个焊料构件附接器，将焊球40附接在基板20的接合焊盘22上。
如上所述，焊料构件安装系统10可以包括图案识别装置200，以识别基板20的接合焊盘22的实际图案间隔，该实际图案间隔根据先前在基板20上执行的热处理而变化。焊料构件安装系统10可以预测不同的图案间隔，并且可以包括与不同的图案间隔相对应的多个焊剂涂覆器310a、310b、310c和与不同的图案间隔相对应的多个焊料构件附接器410a、410b、410c。可以选择焊剂涂覆器310a、310b、310c中的与实际图案间隔相对应的一个焊剂涂覆器，并且可以选择焊料构件附接器410a、410b、410c中的与实际图案间隔相对应的一个焊料构件附接器。因此，焊球可以附接在基板20的接合焊盘22上的期望位置处，从而防止在焊球偏离相应接合焊盘处的焊球安装失败。
在下文中，将解释使用图1中的焊料构件安装系统来安装焊料构件的方法。
图9是示出了根据示例实施例的焊料构件安装方法的流程图。图10至图15是示出了图9中的焊料构件安装方法的各个视图。
参照图1、图9和图10，可以准备包括焊剂涂覆装置300和焊料构件附接装置400的焊料构件安装系统10(S10)，焊剂涂覆装置300包括具有各自图案间隔的第一焊剂涂覆器310a、第二焊剂涂覆器310b和第三焊剂涂覆器310c，焊料构件附接装置400包括具有各自图案间隔的第一焊料构件附接器410a、第二焊料构件附接器410b和第三焊料构件附接器410c。应当注意，尽管示出了焊剂涂覆装置300包括三个焊剂涂覆器，并且示出了焊料构件附接装置400包括三个焊料构件附接器，但是示例实施例不限于此，焊剂涂覆装置300和焊料构件附接装置400分别可以包括多于三个焊剂涂覆器和多于三个焊料构件附接器。
然后，可以将基板20装载在焊料构件安装系统10的基板转移台100上，并且可以检测基板20的接合焊盘22的实际图案间隔(S20)。也就是说，基板20可以被装载到基板转移台100的基板支撑件上，并且图案识别装置200可以用于确定基板20的接合焊盘22的图案间隔。
详细地，可以在基板支撑件中提供用于保持基板20的真空抽吸部件。例如，基板20可以包括印刷电路板(PCB)、半导体芯片、内插件等。可以在基板20的表面上形成其上将附接焊料构件的接合焊盘22。
图案识别装置200的视觉相机可以沿着基板20的延伸方向移动，以拍摄基板20的接合焊盘22，并将所拍摄的图像数据发送到控制器500。例如，如图10所示，图案识别装置200可以沿着基板20的整个短边延伸，并且可以沿着基板20的长度方向(沿着图10中的箭头)移动，以拍摄基板20的包括接合焊盘22且面向图案识别装置200的整个表面。
如先前参照图4所讨论的那样，一旦图像数据(例如，基板20上的接合焊盘22的照片)被传输到控制器500并由控制器500分析以检测接合焊盘22的图案间隔，就可以选择与检测到的图案间隔相对应的多个焊剂涂覆器310a、310b、310c中的一个焊剂涂覆器，并且可以选择与检测到的图案间隔相对应的多个焊料构件附接器410a、410b、410c中的一个焊料构件附接器(S30)。一旦选择了与检测到的图案间隔相对应的多个焊剂涂覆器310a、310b、310c中的一个焊剂涂覆器，如前面参照图5和图6A-图6C所讨论的那样，具有接合焊盘22的基板20就被转移到所选择的焊剂涂覆器，并且可以将焊剂点在基板20的接合焊盘22上。
接下来，如先前参照图7和图8A至图8C所讨论的那样，具有接合焊盘22的基板20被转移到所选择的焊料构件附接器，并且可以使用所选择的焊料构件附接器将焊球附接在基板20的接合焊盘22上(S40)。然后，可以对基板20执行焊料回流工艺以形成焊料凸块(S50)。
在示例实施例中，由于热历史，基板20的接合焊盘22可以具有图案间隔。控制器500可以确定与通过基板20的热膨胀和热收缩预测的不同的图案间隔相对应的多个容许误差范围。例如，可以确定第一至第三容许误差范围。在标准图案间隔是100的情况下，第一容许误差范围可以是85到95，第二容许误差范围可以是95到105，第三容许误差范围可以是105到115。
例如，如图10所示，基板20的接合焊盘22可以具有落在第三容许误差范围内的第三图案间隔。在这种情况下，可以使用具有与第三容许误差范围相对应的第三焊剂图案间隔的第三焊剂涂覆器310c将焊剂涂覆在基板20的接合焊盘22上。
详细地，如图11所示，基板20可以被转移到焊剂涂覆装置300的第三焊剂涂覆器310c(沿着图11中的箭头)。接下来，如图12所示，第三焊剂涂覆器310c的第三主体320c可以朝向基板20下降(沿着图12中的箭头)，并且可以通过第三焊剂涂覆器310c的第三点针322c将焊剂30点在基板20的接合焊盘22上。如图12所示，第三点针322c之间的第三间隙X3与接合焊盘22之间的第三距离d3相对应，因此第三点针322c与接合焊盘22对齐。
然后，如图13所示，基板20可以被转移到焊料构件附接装置400的第三焊料构件附接器410c，因此可以使用具有与第三容许误差范围相对应的第三焊料构件图案间隔的第三焊料构件附接器410c将焊球40附接在基板20的接合焊盘22上。
如图14所示，第三焊料构件附接器410c的第三保持孔422c可以以真空抽吸方式将焊球40保持并放置在基板20的接合焊盘22上。第三保持孔422c之间的第三长度Y3与接合焊盘22之间的第三距离d3相对应，因此第三保持孔422c与接合焊盘22对齐。
因此，如图15所示，焊剂30和焊球40可以依次堆叠在基板20的接合焊盘22上。然后，可以对基板20执行焊料回流工艺以形成焊料凸块(S50)。
在回流工艺中，在示例实施例中，可以将基板20转移到焊料回流装置的加热室，然后，可以加热焊球以在基板20的接合焊盘22上形成焊料凸块。焊剂30可以选择性地被焊料回流装置加热，并且焊球40可以熔化以形成焊料凸块。
在这种情况下，电子产品可以通过插置在电子产品和基板20之间的焊球40安装在基板20上。因此，基板20和电子产品可以彼此机械连接和电连接。
图16A至图16C是示出根据示例实施例的焊料构件安装系统的焊剂涂覆装置的第一至第三焊剂涂覆器的截面图。图17A至图17C是示出根据示例实施例的焊料构件安装系统的第一至第三焊料构件附接器的截面图。除了焊剂涂覆器和焊料构件附接器的构造之外，焊料构件安装系统可以与参照图1描述的焊料构件安装系统基本相同或相似。因此，相同的附图标记将用于表示相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。
参照图16A至图16C，焊剂涂覆装置可以包括第一焊剂涂覆器310a'、第二焊剂涂覆器310b'和第三焊剂涂覆器310c'。第一焊剂涂覆器310a'、第二焊剂涂覆器310b'、第三焊剂涂覆器310c'可以具有分别与第一至第三容许误差范围相对应的第一至第三焊剂图案间隔。
如图16A所示，第一焊剂涂覆器310a'可以包括具有第一焊剂掩模330a的框架340，第一焊剂掩模330a具有用于涂覆焊剂的第一通孔332a。在第一焊剂掩模330a定位在基板20上之后，可以使用丝网印刷方法将焊剂涂覆在第一焊剂掩模330a的整个上表面上。然后，可以从基板20去除第一焊剂掩模330a，因此具有第一焊剂图案间隔的焊剂图案可以与第一通孔332a一致地保留在基板20上。第一焊剂涂覆器310a'的第一通孔332a可以具有满足第一容许误差范围的第一焊剂图案间隔。第一焊剂涂覆器310a'的第一通孔332a可以彼此间隔开第一间隙X1。
如图16B所示，第二焊剂涂覆器310b'可以包括第二焊剂掩模330b，第二焊剂掩模330b具有用于涂覆焊剂的第二通孔332b。第二焊剂涂覆器310b'的第二通孔332b可以具有满足第二容许误差范围的第二焊剂图案间隔。第二焊剂涂覆器310b'的第二通孔332b可以彼此间隔开大于第一间隙X1的第二间隙X2。
如图16C所示，第三焊剂涂覆器310c'可以包括第三焊剂掩模330c，第三焊剂掩模330c具有用于涂覆焊剂的第三通孔332c。第三焊剂涂覆器310c'的第三通孔332c可以具有满足第三容许误差范围的第三焊剂图案间隔。第三焊剂涂覆器310c'的第三通孔332c可以彼此间隔开大于第二间隙X2的第三间隙X3。
参照图17A至图17C，焊料构件附接装置可以包括第一焊料构件附接器410a'、第二焊料构件附接器410b'和第三焊料构件附接器410c'。第一焊料构件附接器410a'、第二焊料构件附接器410b'和第三焊料构件附接器410c'可以具有与第一至第三容许误差范围相对应的第一至第三焊料构件图案间隔。
如图17A所示，第一焊料构件附接器410a'可以包括具有第一球掩模430a的框架440，第一球掩模430a具有用于使焊球从其中穿过的第一孔432a。在第一球掩模430a定位在基板20上之后，可以使用刷子将焊球移动到第一球掩模430a的第一孔432a中。然后，可以从基板20移除第一球掩模430a，以将具有第一焊球图案间隔的焊球图案附接在基板20上。第一焊料构件附接器'410a的第一孔432a可以具有满足第一容许误差范围的第一焊料构件图案间隔。第一焊料构件附接器410a'的第一孔432a可以彼此间隔开第一长度Y1。
如图17B所示，第二焊料构件附接器410b'可以包括第二球掩模430b，第二球掩模430b具有用于使焊球从其中穿过的第二孔432b。第二焊料构件附接器410b'的第二孔432b可以具有满足第二容许误差范围的第二焊料构件图案间隔。第二焊料构件附接器410b'的第二孔432b可以彼此间隔开大于第一长度Y1的第二长度Y2。
如图17C所示，第三焊料构件附接器410c'可以包括第三球掩模430c，第三球掩模430c具有用于使焊球从其中穿过的第三孔432c。第三焊料构件附接器410c'的第三孔432c可以具有满足第三容许误差范围的第三焊料构件图案间隔。第三焊料构件附接器410c'的第三孔432c可以彼此间隔开大于第二长度Y2的第三长度Y3。
在下文中，将解释使用包括图16A至图16C中的焊剂涂覆装置以及图17A至图17C中的焊料构件附接装置的焊料构件安装系统的安装焊料构件的方法。
图18至图22是示出根据示例实施例的焊料构件安装方法的视图。
参照图1和图18，基板20可以装载在焊料构件安装系统10的基板转移台100上。然后，可以检测接合焊盘22的实际图案间隔。
详细地，参照图18，图案识别装置200的视觉相机可以沿着基板20的延伸方向移动以拍摄基板20的接合焊盘22，并且可以将拍摄的图像数据发送到控制器500。在示例实施例中，由于热历史，基板20的接合焊盘22可以具有图案间隔。控制器500可以确定与通过基板20的热膨胀和热收缩而预测的不同的图案间隔相对应的多个容许误差范围。
例如，可以确定第一至第三容许误差范围。在标准图案间隔是100的情况下，第一容许误差范围可以是85到95，第二容许误差范围可以是95到105，第三容许误差范围可以是105到115。
如图18所示，基板20的接合焊盘22可以具有落在第一容许误差范围内的第一图案间隔。在这种情况下，可以使用具有与第一容许误差范围相对应的第一焊剂图案间隔的第一焊剂涂覆器310a'将焊剂涂覆在基板20的接合焊盘22上。
例如，如图19和图20所示，基板20可以被转移到焊剂涂覆装置300的第一焊剂涂覆器310a'。第一焊剂掩模330a可以定位在基板20上。然后，可以使用丝网印刷方法将焊剂涂覆在第一焊剂掩模330a的整个上表面上。然后，可以从基板20去除第一焊剂掩模330a，以在基板20上形成具有第一焊剂图案间隔的焊剂图案。
然后，可以使用具有与第一容许误差范围相对应的第一焊料构件图案间隔的第一焊料构件附接器410a'将焊球40附接在基板20的接合焊盘22上。也就是说，如图21和图22所示，基板20可以被转移到焊料构件附接装置400的第一焊料构件附接器410a'。在第一球掩模430a被定位在基板20上之后，可以使用刷子450将焊球40移动到第一球掩模430a的第一孔432a中(图22)，并且可以从基板20移除第一球掩模430a，以将具有第一焊球图案间隔的焊球图案附接在基板20上。代替使用刷子，可以将真空压力施加到设置在焊料构件附接装置400中的真空保持器以保持焊球40，然后从第一孔432a消除真空压力并将空气喷出以将焊球40移动到相应的第一孔432a中，或者可以使用旋风将焊球40移动到相应的第一孔432a中。然后，可以在基板20上执行焊料回流工艺，以将焊球40安装在基板20的接合焊盘22上。
在示例实施例中，可以在焊料构件安装系统10中包括焊料构件附接装置400，并且可以省略焊剂涂覆装置300。在这种情况下，焊料构件附接装置400可以包括用于涂覆焊膏的第一至第三膏剂涂覆器。第一至第三膏剂涂覆器可以具有分别与第一至第三容许误差范围相对应的第一至第三焊膏图案间隔。
例如，第一至第三膏剂涂覆器中的每一个膏剂涂覆器可以包括具有用于涂覆焊膏的开口的膏掩模。在将膏掩模定位在基板20上之后，可以通过膏掩模的开口将焊膏印刷在基板20的接合焊盘22上。
可以重复上述方法以制造包括逻辑器件和存储器件的半导体封装件以及包括半导体封装件的半导体模块。例如，半导体封装件可以包括逻辑器件(例如，中央处理单元(CPU)、主处理单元(MPU)或应用处理器(AP)等)，以及易失性存储器件(例如，动态随机存取存储器(DRAM)器件、静态随机存取存储器(SRAM)器件)或非易失性存储器件(例如，闪速存储器器件、相变随机存取存储器(PRAM)器件、磁阻随机存取存储器(MRAM)器件、电阻随机存取存储器(ReRAM)器件等)。
本文中描述的方法、过程和/或操作可以通过将由计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备执行的代码或指令来执行。计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备可以是本文中描述的那些计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备，或者是除了本文中描述的元件之外的一个元件。因为详细描述了形成方法(或计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备的操作)的基础的算法，所以用于实现方法实施例的操作的代码或指令可以将计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备转换成用于执行本文中描述的方法的专用处理器。
所公开的实施例的计算单元、控制单元和其他处理特征可以以逻辑实现，例如可以包括硬件、软件或硬件与软件两者。当至少部分地以硬件实现时，计算单元、控制单元或其他处理特征可以是例如各种集成电路中的任何一种，包括但不限于专用集成电路、现场可编程门阵列、逻辑门的组合、单片系统、微处理器或其他类型的处理电路或控制电路。
当至少部分地以软件实现时，计算单元、控制单元和其他处理特征可以包括例如用于存储要由例如计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备执行的代码或指令的存储器或其他存储设备。计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备可以是本文中描述的那些计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备，或者除了本文中描述的元件之外的一个元件。因为详细描述了形成方法(或计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备的操作)的基础的算法，所以用于实现方法实施例的操作的代码或指令可以将计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备转换成用于执行本文中描述的方法的专用处理器。
通过总结和回顾，当将多个焊球一次安装在基板的接合焊盘上时，由于先前的处理阶段期间基板的收缩和膨胀(例如，根据热历史)，焊球之间的距离可能与接合焊盘之间的距离不匹配。因此，在焊球之间的距离偏离相应接合焊盘之间的距离处，可能导致焊球安装失败。
相反，示例实施例提供了能够制造具有电可靠性的半导体封装件或半导体模块的焊料构件安装方法。示例实施例还提供了用于执行焊料构件安装方法的焊料构件安装系统。
也就是说，根据示例实施例，可以确定多个容许误差范围，使得基板的接合焊盘的实际图案间隔落在其中的一个容许误差范围内。提供了具有不同的图案间隔的焊剂涂覆器和具有不同的图案间隔的焊料构件附接器，其中不同的图案间隔分别与各个容许误差范围相对应。检测接合焊盘的实际图案间隔，并使用具有与检测到的图案间隔相对应的图案间隔的焊剂涂覆器和焊料构件附接器，在基板的接合焊盘上依次形成焊剂和焊料构件。因此，焊球可以附接在基板的接合焊盘上的期望位置处，从而防止在焊球之间的距离偏离相应接合焊盘之间的距离处的焊球安装失败。
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了特定术语，但是他们仅以一般性和描述性意义来使用和解释，而不是出于限制的目的。在某些情况下，如本领域普通技术人员在提交本申请时显而易见的，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另外特别指出。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (25)

1.一种焊料构件安装方法，包括：
提供其上形成有接合焊盘的基板；
检测所述接合焊盘的图案间隔；
选择彼此具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器中的一个焊料构件附接器，使得所述多个焊料构件附接器中的所选择的一个焊料构件附接器具有与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应的图案间隔；以及
使用所选择的一个焊料构件附接器将焊料构件分别附接在所述基板的所述接合焊盘上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
对所选择的一个焊料构件附接器的保持孔施加真空压力以保持焊球；以及
从所述焊料构件附接器的所述保持孔消除所述真空压力，使得所述焊球附接在所述基板的所述接合焊盘上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
定位具有用于使焊球从其中穿过的通孔的球掩模；
将所述焊球移动到所述球掩模的所述通孔中；以及
从所述基板上移除所述球掩模以将所述焊球附接在所述接合焊盘上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
定位具有用于涂覆焊膏的通孔的膏掩模；以及
通过所述膏掩模的所述通孔印刷所述焊膏。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定多个容许误差范围，使得所检测到的所述接合焊盘的图案间隔落在所述多个容许误差范围中的一个容许误差范围内，并且
其中，所述多个焊料构件附接器的所述不同的图案间隔分别与所述多个容许误差范围相对应。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上之前，选择彼此具有不同的图案间隔的多个焊剂涂覆器中的一个焊剂涂覆器，所选择的一个焊剂涂覆器的图案间隔与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应；以及
使用所选择的一个焊剂涂覆器，将焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上包括用所选择的一个焊剂涂覆器的点针将所述焊剂点在所述接合焊盘上。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上包括：
定位具有用于涂覆所述焊剂的通孔的焊剂掩模；以及
通过所述焊剂掩模的所述通孔将所述焊剂印刷在所述接合焊盘上。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：
确定多个容许误差范围，使得所检测到的所述接合焊盘的图案间隔落在所述多个容许误差范围中的一个容许误差范围内，并且
其中，所述多个焊剂涂覆器的所述不同的图案间隔分别与所述多个容许误差范围相对应。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括对附接有所述焊料构件的所述基板执行焊料回流工艺。
11.一种焊料构件安装方法，包括：
提供其上形成有接合焊盘的基板；
确定多个容许误差范围，使得所述接合焊盘的实际图案间隔落在所述多个容许误差范围中的一个容许误差范围内；
提供具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器，所述不同的图案间隔分别与所述多个容许误差范围相对应；
检测所述接合焊盘的所述实际图案间隔；以及
使用所述多个焊料构件附接器中的具有与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应的图案间隔的选定焊料构件附接器，将焊料构件分别附接在所述基板的所述接合焊盘上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
对所述多个焊料构件附接器中的所述选定焊料构件附接器的保持孔施加真空压力以保持焊球；以及
从所述多个焊料构件附接器中的所述选定焊料构件附接器的所述保持孔消除所述真空压力，使得所述焊球附接在所述基板的所述接合焊盘上。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
定位具有用于使焊球从其中穿过的通孔的球掩模；
将所述焊球移动到所述球掩模的所述通孔中；以及
从所述基板上移除所述球掩模以将所述焊球附接在所述接合焊盘上。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上包括：
定位具有用于涂覆焊膏的通孔的膏掩模；以及
通过所述膏掩模的所述通孔将所述焊膏印刷在所述接合焊盘上。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在将所述焊料构件分别附接在所述接合焊盘上之前，提供具有不同的图案间隔的多个焊剂涂覆器，所述不同的图案间隔分别与所述多个容许误差范围相对应；以及
使用所述多个焊剂涂覆器中的具有与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应的图案间隔的选定焊剂涂覆器，将焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上包括用所述焊剂涂覆器的点针将所述焊剂点在所述接合焊盘上。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述焊剂分别涂覆在所述基板的所述接合焊盘上包括：
定位具有用于涂覆所述焊剂的通孔的焊剂掩模；以及
通过所述焊剂掩模的所述通孔将所述焊剂印刷在所述接合焊盘上。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述接合焊盘的所述实际图案间隔包括使用视觉相机获得所述接合焊盘的图像。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括对附接有所述焊料构件的所述基板执行焊料回流工艺。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基板包括印刷电路板、半导体封装件或内插件。
21.一种焊料构件安装系统，包括：
基板转移台，所述基板转移台用于转移和支撑其上具有接合焊盘的基板；
图案识别装置，所述图案识别装置用于检测所述接合焊盘的图案间隔；
焊料构件附接装置，所述焊料构件附接装置包括彼此具有不同的图案间隔的多个焊料构件附接器；和
控制器，所述控制器用于选择所述多个焊料构件附接器中的一个焊料构件附接器，所选择的焊料构件附接器的图案间隔与所检测到的所述接合焊盘的图案间隔相对应。
22.根据权利要求21所述的焊料构件安装系统，其中，所选择的焊料构件附接器用于以真空抽吸方式将焊球附接在所述接合焊盘上。
23.根据权利要求21所述的焊料构件安装系统，其中，所述焊料构件附接器包括其中具有通孔的球掩模。
24.根据权利要求21所述的焊料构件安装系统，其中，所述焊料构件附接器包括其中具有通孔的膏掩模。
25.根据权利要求21所述的焊料构件安装系统，其中：
所述控制器用于确定多个容许误差范围，使得所述接合焊盘的所述图案间隔落在所述容许误差范围中的一个容许误差范围之内，并且
所述多个焊料构件附接器的不同的图案间隔分别对应于所述多个容许误差范围。
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