CN112259478A - 一种刮球铺球装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刮球铺球装置及方法，包括平台、铺球盒和盒驱动机构，所述平台具有平台平面，所述平台平面具有规则分布有铺球孔的铺球区域，所述平台内部具有与各所述铺球孔均连通的空腔，所述空腔与真空发生装置相连；所述铺球盒具有底部开口的盒腔，所述铺球盒设于所述平台上方，所述铺球盒在盒驱动机构驱动下沿所述平台移动能够使得所述盒腔完全扫过所述铺球区域，所述铺球盒与所述平台平面之间具有不致所述盒腔内的锡球逃逸出的间隙。本发明的刮球铺球具有供料稳定，不会出现多球或少球现象以及锡球与锡球之间也不会发生粘连的优点。

Description

一种刮球铺球装置及方法
技术领域
本发明属于集成电路制造技术领域，涉及BGA植球技术，尤其涉及BGA 植球技术中的刮球铺球装置及方法。
背景技术
球栅阵列封装(BGA、Ball Grid Array，以下简称BGA)技术为应用在集成电路上的一种表面黏着封装技术，此技术常用来永久固定如微处理器之类的装置。BGA封装能提供比其他如双列直插封装(Dual in-line package) 或四侧引脚扁平封装(Quad FlatPackage)所容纳更多的接脚，整个装置的底部表面可全作为接脚使用，而不是只有周围可使用，比起周围限定的封装类型还能具有更短的平均导线长度，以具备更佳的高速效能。
BGA植球机是IC制造中的封装工序关键设备，铺球方式的选择对最终产品有着很大影响。目前，现有技术中普遍采用振动铺球方式，即将大量锡球存放在振动盘中，依靠锡球跳跃震动使其被植球头吸取。这种铺球方式存在如下问题：
1、振动供料时主要靠锡球的跳动进入吸取位置，这其实是随机的，有很高的不确定性，所以经常造成多球或者少球；
2、振动供料时锡球的振动方向无规律性无法避免，会导致多个锡球共同被同一个上治具的球孔吸住，也会出现多球现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种供料更稳定，避免出现多球或少球，锡球不会发生粘连的刮球铺球装置，以克服现有技术存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种刮球铺球装置，其特征在于，包括平台、铺球盒、盒驱动机构，所述平台具有平台平面，所述平台平面具有规则分布有铺球孔的铺球区域，所述平台内部具有与各所述铺球孔均连通的空腔，所述空腔与真空发生装置相连；
所述铺球盒具有底部开口的盒腔，所述铺球盒设于所述平台上方，所述铺球盒在盒驱动机构驱动下沿所述平台移动能够使得所述盒腔完全扫过所述铺球区域，所述铺球盒与所述平台平面之间具有不致所述盒腔内的锡球逃逸出的间隙。
采用上述技术方案，将大量锡球倒入铺球盒的盒腔内，通过驱动铺球盒沿平台移动扫过铺球区域，打开真空发生装置，使得空腔内部形成真空，这样盒腔内的锡球会在重力及真空吸力的双重作用下，落入铺球孔中，这样既可以保证每个铺球孔都会有一个锡球落入，不会有多球或少球问题，且也不会发生锡球粘连问题。
由于铺球盒与平台之间具有间隙，由于锡球比较软，在铺球盒运动过程中有可能还会有锡球进入间隙中导致切球现象，切球会导致落入铺球孔中的锡球是坏球，从而影响最终植球的质量，因此在进一步改进中，所述铺球盒位于所述盒腔的前后壁内还具有将风吹入所述间隙中的吹风机构。通过吹风机构向间隙中吹风形成风墙，这样就可以阻止锡球进入间隙中，从而避免了切球现象的发生。
在本发明的优选实施方式中，所述间隙的高度为锡球的球径25-35％。这样高度的间隙既能够使铺球盒运行过程中不与平台平面发生刮擦，由于缝隙高度低于球半径，又确保了铺球盒在移动过程中，不会有锡球卡入缝隙中。
在本发明的优选实施方式中，所述铺球孔为上孔大、下孔小的阶梯开孔，所述上孔的孔径略大于锡球的直径，高度与锡球的高度相同，而下孔的孔径要小于锡球的直径并与空腔连通。这样的铺球孔结构使得仅能容一个锡球落入。
本发明还提供一种刮球铺球方法，其特征在于，采用上述刮球铺球装置，启动所述真空发生装置，使得所述空腔形成真空；在所述铺球盒沿平台移动扫过铺球区域时，所述空腔形成的真空状态将所述盒腔内的锡球吸入各个所述铺球孔中。
另外，在铺球盒移动过程中，还向所述间隙中吹风形成风墙以阻止锡球进入所述间隙。
采用上述技术方案，本发明的刮球铺球具有供料稳定，不会出现多球或少球现象以及锡球与锡球之间也不会发生粘连的优点，并且也不会发生切球现象，具有铺球效率高、质量好的优点，为后续集成电路高质量的成功植球奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的刮球铺球装置的立体结构示意图；
图2为本发明的刮球铺球装置另一个视角的立体结构示意图；
图3为本发明的铺球盒的结构示意图；
图4为本发明的盒驱动机构的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的刮球铺球装置，包括平台100、底座200、铺球盒300以及盒驱动机构10。
其中，平台100通过前、后位置的两块端板101被支撑固定在底座200 的上方。
平台100由底板110、设于底板110上的平板120和铺球模板130构成，其中平板120中间具有空缺区域，铺球模板130嵌于该空缺区域内，铺球模板130的表面与平板120的表面齐平形成光滑平整的平台平面101。在铺球模板130的中央位置具有矩形的铺球区域131，该铺球区域131内按照集成电路植球位置规则分布有多个铺球孔。在铺球模板130的内部还具有与铺球孔132连通的空腔，该空腔通过气管132可以与真空发生装置(图中未显示) 连通。
结合图3所示，铺球盒300纵向跨设在平台100的上方，中间具有一个矩形的底部开口301的盒腔310。铺球盒300在盒驱动机构10驱动下能够在平台100上横向移动。盒腔310的纵向宽度大于铺球区域131的纵向宽度，盒腔310设置的位置为在铺球盒300横向移动时能够完全扫过铺球模板130 的铺球区域131。
为避免铺球盒300与平台平面101发生刮擦，铺球盒300与平台平面之间具有间隙11，但间隙11要小于锡球的直径使得不至于使得盒腔310中的锡球从间隙逃逸。本实施例中，该间隙11高度优选为锡球半径的25-35％，即85-95微米。
为避免发生切球现象，铺球盒300的位于盒腔310的前、后腔壁中分别设有吹风机构20。
还结合图3所示，具体地，该吹风机构20为设于盒腔310的前、后壁中的吹风腔320，该吹风腔320的底部具有一排沿纵向排列的吹风孔。吹风腔320与外部的风机连通，在铺球盒300移动的过程中，通过该吹风机构20 通过吹风孔向间隙11中吹风，在间隙中形成风墙以阻止锡球进入间隙中，从而避免发生切球现象。
另外，为监测铺球盒300内的锡球消耗情况，在盒腔310内壁接近底部的位置还设有料位传感器311。当盒腔310内的锡球消耗到低于料位传感器 311的位置，料位传感器311感测不到锡球，信号传递给刮球铺球装置的控制器，控制器会触发报警。
结合图4所示，盒驱动机构10由水平滑轨210、支撑座400、滑座500、竖向滑轨504、弹簧600、皮带驱动机构200等组成。具体地结构如下：
底座200顶部位于平台100两侧设有水平滑轨210，铺球盒300的两端超出平台，分别连接在支撑座400上。该两个支撑座400又安装在滑座500 上。
滑座500由纵向横板501以及固定在纵向横板501底部的水平滑脚502 构成，水平滑脚502安装在滑轨210上。纵向横板501的两端还分别固定有竖向支撑板503，该竖向支撑板503的外侧表面固定有两条竖向滑轨504，而在支撑座400的内侧分别具有安装在竖向滑轨504上竖向滑脚401。弹簧 600一端与滑座500连接，另一端连接支撑座400。支撑座400的前、后两端分别设有一个竖直的千分尺610，在竖向支撑板503的前后两侧分别具有支撑部505，千分尺601的下端头抵顶在支撑部505上。通过弹簧600的拉紧以及旋钮千分尺601可以调节铺球盒300与平台平面的间隙。
在底座200的中间位置位于平台100的下方设有皮带驱动机构220。皮带机构220包括分别设置底座220中间的前、后位置的两个皮带轮221，绕在该两个皮带轮221上的皮带222以及固定在底座200的端头上与其中一个皮带轮221连接的电机223。滑座500的纵向横板501则固定在皮带222上。通过电机223驱动的皮带220的牵引，从而能够驱动铺球盒300在平台上横向移动。底座200上在前、后位置位于皮带的下分别设有一个位置传感器 224，皮带上固定有被测感应片225。通过这样的结构，可以自动控制铺球盒前、后移动的极限位置。底座除了采用上述皮带传动驱动方式外，还可以采用其它方式，例如丝杆传动驱动、气缸驱动。
在本实施例中，铺球孔为上孔大、下孔小的阶梯孔，上孔1321的孔径略大于锡球的直径，高度与锡球的高度相同，而下孔1322的孔径要小于锡球的直径并与空腔连通，这样的铺球孔仅能使得一个锡球落入上孔中，但不至于掉落进空腔中。
锡球在分配到铺球孔中后，在后续工序中，还会被从铺球孔中吸出转移植到集成电路上，但锡球在铺球孔中停留有可能导致粘连在铺球孔中，这就使得锡球很难被吸出，有可能会发生锡球被漏吸现象。为克服该现象，再如图1和图2所示，在底板的背面还安装有敲震机构30，在本实施例中，该敲震机构30为4个气缸700。该4个气缸700固定在底板110的背面，位于铺球模板130的铺球区域外的四周，气缸700的活塞杆设置成朝向铺球模板 130，底板上对应活塞杆的位置具有容气缸700的活塞杆穿过的通孔。采用上述结构，在将锡球从铺球孔中吸出时，本发明通过气缸的动作，用活塞杆敲击铺球模板130的底部，使铺球模板130发生震动，进而可以保证铺球孔中的锡球容易被吸出。
以上就是本发明的刮球铺球装置，其刮球铺球的方式为：向铺球盒300 的盒腔310内倒入大量锡球。然后，启动盒驱动机构10，使得铺球盒300 在平台上横向移动；同时启动吹风机构20，向铺球盒300和平台平面101 之间的间隙11中吹风，形成风墙阻止锡球进入间隙中发生切球现象；并且还启动真空发生装置，使得空腔内形成真空，当铺球盒经过铺球模板的铺球区域时，锡球被真空吸入铺球孔中，这样铺球区域的各铺球孔会均被吸入锡球。这样刮球铺球方式不仅供料稳定，还不会出现多球或少球现象，锡球与锡球之间也不会发生粘连。

Claims (10)

1.一种刮球铺球装置，其特征在于，包括平台、铺球盒和盒驱动机构，所述平台具有平台平面，所述平台具有规则分布有铺球孔的铺球区域，所述平台内部具有与各所述铺球孔均连通的空腔，所述空腔与真空发生装置相连；
所述铺球盒具有底部开口的盒腔，所述铺球盒设于所述平台上方，所述铺球盒在盒驱动机构驱动下沿所述平台移动能够使得所述盒腔完全扫过所述铺球区域，所述铺球盒与所述平台平面之间具有不致所述盒腔内的锡球逃逸出的间隙。
2.根据权利要求1所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述铺球盒位于所述盒腔的前后壁内还具有将风吹入所述间隙中的吹风结构。
3.根据权利要求1所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述间隙的高度为锡球的球径的25-35％。
4.根据权利要求1所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述铺球孔为上孔大、下孔小的阶梯开孔，所述上孔的孔径略大于锡球的直径，高度与锡球的高度相同，而下孔的孔径小于锡球的直径并与所述空腔连通。
5.根据权利要求1所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述平台由底板、设于底板上的平板和铺球模板构成；所述平板中间具有空缺区域，所述铺球模板嵌于所述空缺区域内，所述铺球模板的表面与所述平板的表面齐平形成光滑平整的所述平台平面，所述铺球模板具有所述铺球区域。
6.根据权利要求5所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述平台的底部安装有用于能够敲击所述铺球模板的敲震机构。
7.根据权利要求6所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述敲震机构为安装在所述底板背面的气缸，所述气缸的活塞杆朝向所述铺球模板，所述底部具有容所述活塞杆穿过的通孔。
8.根据权利要求1所述的刮球铺球装置，其特征在于：所述盒驱动机构包括水平滑轨，设于所述水平滑轨上的滑座，竖向滑动设于所述滑座上的两个支撑座以及驱动所述滑座沿所述水平滑轨移动的皮带驱动机构，所述两个支撑座分别连接所述铺球盒的两端，所述滑座与所述支撑座之间连接有弹簧，所述支撑座上竖向安装有千分尺，所述滑座上具有被所述千分尺底端抵顶的支撑部。
9.一种刮球铺球方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的刮球铺球装置，启动所述真空发生装置，使得所述空腔形成真空；在所述铺球盒沿平台移动扫过铺球区域时，所述空腔形成的真空状态将所述盒腔内的锡球吸入各个所述铺球孔中。
10.根据权利要求1所述的刮球铺球方法，其特征在于：在所述铺球盒移动过程中，还向所述间隙中吹风形成风墙以阻止锡球进入所述间隙。
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