CN114188234A - 一种ccga封装器件快速植柱方法 - Google Patents

Abstract

一种CCGA封装器件快速植柱方法，通过解除对器件本体采用机械约束定位的策略，通过贴片机实现器件与固定焊柱的网孔工装实现对准贴装；通过加工与网孔工装相匹配的锥孔工装，实现将焊柱快速摆放进行网孔工装；通过加工典型行列间距的网孔工装，转而通过遮蔽锥孔工装部分锥孔达到调整焊柱摆放图形的目的，实现对绝大部分器件植柱需求的兼容，通过优化实现植柱效率的提升和工装适应性的改进。

Description

一种CCGA封装器件快速植柱方法

技术领域

本发明涉及一种CCGA封装器件快速植柱方法，属于集成电路器件制造设计领域。

背景技术

基于柱栅阵列封装器件植柱工艺技术基础，对植柱工艺步骤和装置进行了改进，使植柱效率得到显著提升。

常规植柱工艺，通过将CCGA器件放置于底座凹槽中，然后利用定位柱将焊柱载板和底座对位固定，将焊柱依次放入焊柱载板的网孔中，通过这种方式保持焊柱在CCGA器件焊盘上的直立，并使用压块保证焊柱稳定，最后通过回流焊实现植柱工艺。由于焊柱为圆柱结构，高径比大，无法通过设备将其放入与其匹配的圆柱网孔内，需手工操作，效率非常低。

同时上述植柱工装结构复杂，需多件结构件配合使用，对植柱工装的加工精度要求较高，当工装发生磨损定位精度下降，亦或是器件加工公差发生变化，用于固定器件位置的底座将无法保证器件本体的定位精度，势必导致植柱精度下降，甚至形成不合格品。

上述植柱方法，由于需要通过底座限制器件的位置，并且通过定位销钉，将底座与固定焊柱的网孔工装进行对准，这就导致一套植柱工装只能适应同一种规格尺寸的器件，即使所植焊柱的规格一致，或者是植柱器件的焊盘行列间距一致，也无法共用工装，这就导致工装规格多样化，且一旦出现新的器件尺寸，就必须加工工装，生产效率和生产响应速度无法快速提升。

在公开发表的文献以及刊物中，未发现可解决上述问题的发明专利。与之稍有关联的有下列几项发明，具体内容如下：

1、《一种CCGA器件植柱装置》，申请号：CN201820443171.5，公开/公告日：2018-10-9，该发明设计了一种CCGA植柱装置，其特征在于：包括上模板和下模板，所述下模板上端面开设用于容纳待植柱器件和上模板的定位凹腔，所述上模板上端面至下端面贯穿开设多个定位孔，该多个定位孔与所述待植柱器件表面的待植柱焊盘一一对应，所述待植柱器件放置在所述上模板和所述下模板之间。

2、《一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法》，申请号：CN201511028690.2，该发明专利公开了一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法，植柱装置包括焊柱载板、底座、压块和定位柱。植柱方法为将CCGA器件放置于底座凹槽中，然后利用定位柱将焊柱载板和底座对位固定，将焊柱依次放入焊柱载板的网孔中，通过这种方式保持焊柱在CCGA器件焊盘上的直立，并使用压块保证焊柱稳定，最后通过回流焊实现植柱工艺。

3、《一种用于CCGA芯片植柱工艺的装置》，申请号：CN201510181711.8，本发明公开了一种用于CCGA芯片植柱工艺的装置，用于为焊柱方格阵列CCGA芯片进行植柱，该装置包括底板、焊柱固定板和固定板支撑架三部分。其中底板、焊柱固定板和固定板支撑架的连接关系为：将焊柱固定板四个角固定安装于安装台阶的方形板与固定板支撑架之间；将CCGA芯片的四个角固定安装在安装台阶端面上，CCGA芯片上焊盘与焊柱固定板上的通孔一一对应；将焊柱一一对应插入焊柱固定板上的通孔中，焊柱一端置于对应的焊盘上，将底板固定安装于固定板支撑架底部，以再流焊接的方式将焊柱焊接在其对应的焊盘上。

4、《柱栅阵列陶瓷封装用焊柱的组装方法》，申请号：CN201310182821.7，本发明涉及一种柱栅阵列陶瓷封装用焊柱的组装方法，包括以下步骤：(1)采用柯伐合金材料制作瓷体定位框、承载片和焊柱载体，在焊柱载体上刻蚀呈阵列排布的焊柱定位孔；(2)将承载片安装在瓷体定位框的底部，将多片焊柱载体安装在承载片的上面，将焊柱安装在焊柱定位孔中；(3)在电路瓷体相应的焊盘上印刷焊膏；(4)将印刷有焊膏的电路瓷体安装到瓷体定位框中，使焊膏与焊柱一一对应；(5)将焊柱、瓷体定位框、印刷有焊膏的电路瓷体放入回流炉中，在210～230℃完成焊柱与电路瓷体的焊接；(6)从电路瓷体上取下焊柱载体，留下电路瓷体，得到封装产品。本发明可以实现不同尺寸、节距的CCGA电路用焊柱的组装，不会在拆卸制具过程中损伤焊柱。

5、《CCGA自动植柱机》，申请(专利)号:CN201510740583.6，本发明涉及自动化设备的技术领域，尤其是一种CCGA自动植柱机，具有机座，所述机座的前端面上设置有人机界面和多个用于控制人机界面的控制按钮，机座的上表面设置有XY工作台，所述XY工作台的上表面上设置有锡柱分配模具、用于将焊柱阵列分配在锡柱模具中的夹具和用于记录焊柱阵列通过夹具把锡柱分配模具过程的识别照相机。该CCGA自动植柱机通过将焊柱准确分配到专用锡柱分配模具中，再由锡柱分配模具转移到焊接治具中进行焊接，完成芯片植柱。

经过对以上专利的分析可知，专利1、2、3、4主要实现柱栅阵列器件的植柱方法，不涉及柱栅阵列封装焊柱摆放效率的提升，也无法降低器件尺寸与植柱工装尺寸之间的强关联关系。专利5设计了自动植柱机，实现将主要实现将焊柱准确分配到专用锡柱分配模具中，再由锡柱分配模具转移到焊接治具中进行焊接，实现过程较为繁琐，对植柱效率的提升有限，也不涉及到优化植柱工装的内容。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，当前柱栅阵列器件的植柱方法存在的各种不足，提出了一种CCGA封装器件快速植柱方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种CCGA封装器件快速植柱方法，步骤如下：

(1)选取满足植柱需求的零部件，包括网孔工装、锥孔工装、耐高温低残留胶膜、销钉、焊膏、器件、焊柱；

(2)将耐高温低残留胶膜粘贴于网孔工装自由面，通过销钉将网孔工装与锥孔工装组合；

(3)将焊柱撒在锥孔工装上，并通过晃动工装使焊柱落入锥孔工装内，并通过进入网孔工装由耐高温低残留胶膜固定；

(4)拆除销钉，将网孔工装平放，通过外部高精度贴片机将涂覆有焊膏的器件贴放于焊柱上，进行焊柱与器件焊盘的对准；

(5)经过回流焊接后，将器件与焊柱进行电气连接，揭开耐高温低残留胶膜，将器件从网孔工装取出，完成柱栅阵列封装植柱过程。

所述网孔工装根据设计获取，工装厚度为焊柱长度缩短0.3mm，网孔工装的网孔直径为焊柱直径增长0.05mm，网孔为阵列式网孔，间距与器件上的焊盘间距相同，网孔数量大于焊盘数量。

所述锥孔工装厚度与网孔工装等厚，表面开贯穿性锥形孔，开孔位置、行列间距、数量与网孔工装相同，与网孔工装贴合面开孔直径为焊柱直径增长0.05mm，另一面开孔直径为焊柱直径增长0.3mm。

所述网孔工装与锥孔工装的定位对准通过加工销钉孔实现，网孔工装自由面贴耐高温低残留胶膜，对网孔进行封闭。

所述锥孔工装自由面撒入焊柱，通过晃动实现焊柱进入锥孔，并进入网孔工装焊柱固定孔内，由胶带实现对焊柱在垂直方向的固定，同时通过封闭锥孔工装部分锥形孔，实现焊柱摆放图形的调整。

所述网孔工装平放后，焊柱于网孔工装的焊柱定位孔内呈竖直状态，将焊盘上印刷有锡膏的器件，通过贴片机贴放于上述焊柱上，实现焊柱与器件焊盘的对准。

所述网孔工装上焊柱定位孔数量大于器件焊盘数量，焊柱摆放图形根据具体需求确定。

所述同一块网孔工装上，贴装器件数量可根据具体需求确定，各器件同时进行植柱工艺。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供的一种CCGA封装器件快速植柱方法，消除了植柱工装对器件本体的机械约束，转而通过高精度贴装设备实现器件与高铅焊柱阵列的对准，降低了植柱工艺对工装结构的依赖性，采用的网板工装，只要焊柱行列间距、焊柱固定孔与待植柱器件匹配，即可用于植柱操作，且同一网板可实现多片器件同时植柱，提升植柱工装适应性的同时，提升了植柱效率；

(2)本发明采用的网板工装、锥孔工装相匹配的方式，可实现迅速摆放焊柱的目的，大幅提升了生产效率，并且在网板工装自由面粘贴耐高温低残留胶膜的方法，便于摆放焊柱的网板工装转运，且在焊接过程中焊柱不会从网孔内脱离。在网板工装自由面粘贴耐高温低残留胶膜的方法，便于摆放焊柱的网板工装转运，且在焊接过程中焊柱不会从网孔内脱离。

附图说明

图1为发明提供的CCGA封装器件植柱工艺方法示意图；

具体实施方式

一种CCGA封装器件快速植柱方法，通过贴片机实现器件与固定焊柱的网孔工装实现对准贴装，解除对器件本体采用机械约束定位，通过加工与网孔工装相匹配的锥孔工装，实现将焊柱快速摆放进行网孔工装，并通过加工典型行列间距的网孔工装，转而通过遮蔽锥孔工装部分锥孔达到调整焊柱摆放图形的目的，实现对绝大部分器件植柱需求的兼容，具体步骤如下：

(1)选取满足植柱需求的零部件，包括网孔工装、锥孔工装、耐高温低残留胶膜、销钉、焊膏、器件、焊柱；

(2)将耐高温低残留胶膜粘贴于网孔工装自由面，通过销钉将网孔工装与锥孔工装组合；

(3)将焊柱撒在锥孔工装上，并通过晃动工装使焊柱落入锥孔工装内，并通过进入网孔工装由耐高温低残留胶膜固定；

(4)拆除销钉，将网孔工装平放，通过外部高精度贴片机将涂覆有焊膏的器件贴放于焊柱上，进行焊柱与器件焊盘的对准；

(5)经过回流焊接后，将器件与焊柱进行电气连接，揭开耐高温低残留胶膜，将器件从网孔工装取出，完成柱栅阵列封装植柱过程。

网孔工装根据设计获取，工装厚度为焊柱长度缩短0.3mm，网孔工装的网孔直径为焊柱直径增长0.05mm，网孔为阵列式网孔，间距与器件上的焊盘间距相同，网孔数量大于焊盘数量；

锥孔工装厚度与网孔工装等厚，表面开贯穿性锥形孔，开孔位置、行列间距、数量与网孔工装相同，与网孔工装贴合面开孔直径为焊柱直径增长0.05mm，另一面开孔直径为焊柱直径增长0.3mm；

网孔工装与锥孔工装的定位对准通过加工销钉孔实现，网孔工装自由面贴耐高温低残留胶膜，对网孔进行封闭；

锥孔工装自由面撒入焊柱，通过晃动实现焊柱进入锥孔，并进入网孔工装焊柱固定孔内，由胶带实现对焊柱在垂直方向的固定，同时通过封闭锥孔工装部分锥形孔，实现焊柱摆放图形的调整；

网孔工装平放后，焊柱于网孔工装的焊柱定位孔内呈竖直状态，将焊盘上印刷有锡膏的器件，通过贴片机贴放于上述焊柱上，实现焊柱与器件焊盘的对准；

网孔工装上焊柱定位孔数量大于器件焊盘数量，焊柱摆放图形根据具体需求确定；同一块网孔工装上，贴装器件数量可根据具体需求确定，各器件同时进行植柱工艺。

下面根据具体实施例进行进一步说明：

如图1所示，本发明一种CCGA封装器件植柱工艺方法相关零部件包含网板工装1、锥孔工装2、耐高温低残留胶膜3、销钉4、焊膏5、器件6、焊柱7。

首先将耐高温低残留胶膜3粘贴于网板工装1自由面，采用销钉4将网板工装1与锥孔工装2组合在一起，将焊柱7撒在锥孔工装上，通过晃动工装，焊柱落入锥孔工装内，进而进入网孔工装被耐高温低残留胶膜所固定。拆除销钉4，将网板工装1平放，采用高精度贴片机将涂覆有焊膏5的器件6贴放于焊柱上，实现焊柱与器件焊盘的对准。经过回流焊接后，器件6与焊柱7实现电气连接，揭开耐高温低残留胶膜3，将器件6从网板工装1中取出，即实现了柱栅阵列封装植柱过程。

在当前实施例中，设计网孔工装，该工装厚度为：焊柱长度-0.3mm，网孔直径：焊柱直径+0.05mm，阵列式网孔间距与元器件焊盘间距相同，网孔数量可远大于元器件焊盘数量。设计锥孔工装，其厚度与网孔工装等厚，在其表面开贯穿性锥形孔，开孔位置、行列间距、数量与网孔工装相同，与网孔工装贴合面开孔直径为：焊柱直径+0.05mm，相对另一面开孔直径为：焊柱直径+0.3mm。二者通过加工销钉孔，实现定位对准。在网孔工装自由面贴耐高温低残留胶膜，对网孔进行封闭。在锥孔工装自由面撒入焊柱，通过晃动实现焊柱进入锥孔，进而进入网孔工装焊柱固定孔内，并由胶带实现对焊柱在垂直方向的固定。可通过封闭锥孔工装部分锥形孔，实现焊柱摆放图形的调整。

将网孔工装平放，焊柱在网孔工装的焊柱定位孔内呈竖直状态，将焊盘上印刷有锡膏的器件，通过贴片机贴放于上述焊柱上，实现焊柱与器件焊盘的对准。由于网孔工装上焊柱定位孔数量远大于器件焊盘数量，且焊柱摆放图形可调整。由此可实现同一块网孔工装上，贴装多个器件同时进行植柱工艺。

将上述结构置于回流焊接设备内，实现焊柱与器件之间的焊接。揭开网孔工装自由面的耐高温低残留胶膜，将器件从网孔工装内取出，即实现多个器件同时植柱的工艺过程。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于步骤如下：

(1)选取满足植柱需求的零部件，包括网孔工装、锥孔工装、耐高温低残留胶膜、销钉、焊膏、器件、焊柱；

(2)将耐高温低残留胶膜粘贴于网孔工装自由面，通过销钉将网孔工装与锥孔工装组合；

(3)将焊柱撒在锥孔工装上，并通过晃动工装使焊柱落入锥孔工装内，并通过进入网孔工装由耐高温低残留胶膜固定；

(4)拆除销钉，将网孔工装平放，通过外部高精度贴片机将涂覆有焊膏的器件贴放于焊柱上，进行焊柱与器件焊盘的对准；

(5)经过回流焊接后，将器件与焊柱进行电气连接，揭开耐高温低残留胶膜，将器件从网孔工装取出，完成柱栅阵列封装植柱过程。

2.根据权利要求1所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述网孔工装根据设计获取，工装厚度为焊柱长度缩短0.3mm，网孔工装的网孔直径为焊柱直径增长0.05mm，网孔为阵列式网孔，间距与器件上的焊盘间距相同，网孔数量大于焊盘数量。

3.根据权利要求1所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述锥孔工装厚度与网孔工装等厚，表面开贯穿性锥形孔，开孔位置、行列间距、数量与网孔工装相同，与网孔工装贴合面开孔直径为焊柱直径增长0.05mm，另一面开孔直径为焊柱直径增长0.3mm。

4.根据权利要求3所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述网孔工装与锥孔工装的定位对准通过加工销钉孔实现，网孔工装自由面贴耐高温低残留胶膜，对网孔进行封闭。

5.根据权利要求4所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述锥孔工装自由面撒入焊柱，通过晃动实现焊柱进入锥孔，并进入网孔工装焊柱固定孔内，由胶带实现对焊柱在垂直方向的固定，同时通过封闭锥孔工装部分锥形孔，实现焊柱摆放图形的调整。

6.根据权利要求5所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述网孔工装平放后，焊柱于网孔工装的焊柱定位孔内呈竖直状态，将焊盘上印刷有锡膏的器件，通过贴片机贴放于上述焊柱上，实现焊柱与器件焊盘的对准。

7.根据权利要求6所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述网孔工装上焊柱定位孔数量大于器件焊盘数量，焊柱摆放图形根据具体需求确定。

8.根据权利要求7所述的一种CCGA封装器件快速植柱方法，其特征在于：

所述同一块网孔工装上，贴装器件数量可根据具体需求确定，各器件同时进行植柱工艺。

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