CN116921856A - 电子装置的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明的电子装置的焊接设备包括一基座、一焊接装置、一取放装置及一支撑装置。基座包括一顶面、一底面、一通口及二轨道。二轨道位在顶面并配置于通口的二相对侧。焊接装置位在底面，并用以对通口投射一焊接光束。取放装置位在顶面，并用以拾取及转置半导体元件。支撑装置位在顶面，且包括一中空座体及一支撑台。中空座体连接二轨道。支撑台连接中空座体，且包括一工作窗。工作窗用以承载一电路基板，且允许焊接光束穿透。取放装置将半导体元件转置接触电路基板的导电线路，并通过焊接光束使导电线路与半导体元件焊接在一起。

Description

电子装置的焊接设备

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，特别是指一种电子装置的焊接设备。

背景技术

传统电子装置的焊接制程通常是采用过锡炉的方式，以让被焊接元件(例如半导体元件)焊接到电路基板上。但随着半导体制程进步，半导体元件的尺寸逐步缩减，过锡炉的方式恐不易形成良好的焊接结果，甚至造成半导体元件短路。

此外，另一种焊接制程是以激光束进行焊接，但受限于承载基座的表面是不透光结构，因此，激光束焊接技术通常是从基板的顶面投射激光束在电路基板及半导体元件的接合处以使两者焊接在一起。但随着相邻半导体元件的间隙越来越窄，无可避免的，当激光束对电路基板上半导体元件进行焊接，激光束会穿过半导体元件才照射在电路基板，如此，半导体元件可能受到激光束影响而被损坏，导致产品良率被降低。

此外，当取放装置的取放平面与晶圆或料盘存在倾斜角度偏差时，会造成取放装置平面与料盘有区域性的相对高度差异，同理当取放装置的取放平面与电路基板存在角度差异时，会造成导电线路位置相较于取放装置拾取的半导体元件的焊垫位置存在区域性的相对高度差异，即使微小相对的高度差异，对于微尺寸的半导体元件进行大量转移、贴合或焊接会发生显著的影响，例如拾取时，相对高度较低的半导体元件被拾取，而相对高度较高的半导体元件未被拾取，或者，贴合时，半导体元件与导电线路表面之间的相对高度较小者已被贴合，而导电线路表面与半导体元件之间相对高度较大者却未被贴合，导致最终产品良率仍然偏低。

发明内容

有鉴于上述缺失，本发明的电子装置的焊接设备可有效率地减少各装置(模块)移动地次数，进而达到缩短移动时间。再者，本发明的电子装置的焊接设备是从电路基板的底部进行焊接，因此，焊接光束不会穿过半导体元件，来避免半导体元件损坏。

为了解决上述缺失，本发明的电子装置的焊接设备包括一基座、一焊接装置、一取放装置及一支撑装置。基座包括一顶面、一底面、一通口及二轨道。通口贯穿顶面及底面。二轨道位在顶面并配置于通口的二相对侧。焊接装置连接基座，且位在底面，并用以对通口投射一焊接光束。取放装置连接基座，且位在顶面，并用以拾取及转置半导体元件。支撑装置位在基座的顶面，且包括一中空座体及一支撑台。中空座体连接二轨道，且包括连通通口的中空通道。支撑台连接中空座体，且包括一工作窗。工作窗用以承载一电路基板，且允许焊接光束穿透。其中，电路基板包括一导电线路。取放装置将半导体元件转置到电路基板的导电线路上，以使半导体元件与导电线路接触，焊接光束穿透中空通道及工作窗，使导电线路与半导体元件焊接在一起。

如此，本发明的电子装置的焊接设备可通过工作窗承载电路基板，并通过位在基座的顶面的取放装置来取得半导体元件及将被取得的半导体元件转移到电路基板，接着通过位在基座的底面的焊接设备对电路基板投射焊接光束，以使半导体元件及电路基板焊接在一起。其中，工作窗除了承载电路基板外也允许焊接光束穿透，因此，焊接光束只要对电路基板的导电线路或半导体元件的焊垫加热即可让贴合在导电线路的半导体元件产生焊接效果，进而让贴合半导电线路的导体组件焊接在一起，并可避免半导体元件损坏。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

有关修补设备的详细构造、特点与其制作方法将于以下的实施例予以说明，然而，应能理解的是，以下将说明的实施例以及图式仅只作为示例性地说明，其不应用来限制本发明的专利范围，其中：

图1是本发明的焊接装置的立体示意图。

图2是图1中本发明的焊接装置的前视图。

图3是图1中的基座及支撑装置的爆炸示意图。

图4是图1中支撑装置的后侧视图，以显示驱动模块的配置。

图5是图1中支撑装置的俯视图。

图6是图1中取放装置的局部放大图。

图7是图6中取放装置的中继模块、取放头及调整件的剖视示意图。

图8是通过本发明焊接装置将电路基板及半导体元件焊接完成的产品示意图。

其中，附图标记：

10:焊接设备

11:基座

111:顶面

113:底面

115:轨道

117:来料轨道

119:通口

13:焊接装置

15:取放装置

151:升降模块

153:力感测模块

155:中继模块

1551:顶面

1553:底面

157:取放头

1571:取放面

159:调整件

1591:固定螺丝

15911:头部

15913:连接部

1593:中空垫片

1595:调整单元

15951:螺纹段

15953:中空管体

17:支撑装置

171:中空座体

1711:中空框

1713:延伸部

1715:中空通道

173:支撑台

1731:工作窗

1733:本体

1735:中空安装部

1737:结合部

1739:调整件

175:转轴

177:驱动模块

1771:气压缸

1773:马达

19:来料装置

191:料盘

30:电子装置

31:电路基板

311:导电线路

33:半导体元件

具体实施方式

为了清楚地说明本发明实施例或习知技术中的技术方案，随后对照附图说明本发明的具体实施例。显而易见地，随后描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域通常知识者来讲能轻易根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施例。

为使图面简洁，各图式中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的通常技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1及图2所示，本发明的电子装置的焊接设备10包括一基座11、一焊接装置13、一取放装置15及一支撑装置17。焊接装置13、取放装置15及支撑装置17被安装在基座11上，其中，图中为了清楚识别各装置的配置，因此，基座11的部分结构被省略。

基座11包括一顶面111、一底面113及二轨道115。二轨道115设置在顶面111，且间隔并排。

焊接装置13连接基座11，且位在底面113，并用以自基座11的底面113向上投射一焊接光束。焊接装置13可相对底面113运行前、后、左、右移动及升降移动。本实施例中，焊接光束是选用雷射光。

取放装置15连接基座11，且位在顶面111。本实施例中，取放装置15是借由龙门连接基座11，取放装置15可在顶面111上左右移动。其他实施例中，取放装置15可借由其他装置来移动，例如龙门可以前后移动，来扩大取放装置可移动的范围。

支撑装置17位在基座11的顶面111，且包括一中空座体171及一支撑台173。中空座体171连接第二轨道115。支撑台173连接中空座体171，且包括一工作窗1731。工作窗1731用以承载一电路基板(图中未绘示)，且允许焊接光束穿透，以对电路基板进行焊接。工作窗1731的材质选用自玻璃、石英、蓝宝石等透明材料，以供焊接光束穿透，穿透率较佳是大于80％，以提高焊接效率及减少能源损耗。其他实施例中，工作窗1731会随着选用的焊接光束特性来选用对应的材料，以维持较高的穿透率。

电路基板包括导电线路及形成在导电线路的焊垫，取放装置15将半导体元件的电极对应接触焊垫，焊接光束通过工作窗对导电线路加热，以使焊垫及电极焊接在一起。

焊接光束对导电线路加热包括二种方式，一种是直接加热焊垫的位置，另一种是加热焊垫附近的导电线路，以使热能传递至焊垫来进行焊接。

本实施例中，电子装置的焊接设备10还包括一来料装置19。基座11包括二来料轨道117，设置在顶面111。来料装置19连接来料轨道117，并可沿着来料轨道117前后移动。来料装置19用以承载半导体元件。

如图3所示，电路基板是以玻璃基板为例，半导体元件是以LED为例，LED的尺寸可以是微型结构，本实施例的电子装置是以自发光面板为例。基板需要红色、蓝色、绿色三种颜色光线的半导体元件。因此，来料装置19会有三个料盘191，以承载产生不同颜色光线的LED。其他实施例中，来料装置19的料盘191可以较少，例如一个或两个。

基座11包括一通口119，通口119贯通顶面111及底面113。二轨道115被配置在通口119的二相对侧，且从顶面111的前侧边延伸至后侧边。中空座体171包括中空框1711及自中空框1711向外侧延伸的一延伸部1713，延伸部1713位在轨道115上。本实施例中，中空框1711的俯视形状概成矩形。中空框1711具有与通口119相连通的一中空通道1715。

支撑台173包括一本体1733及一中空安装部1735。中空安装部1735设置于本体1733上，且供固定设置工作窗1731。其中，焊接光束是穿过通口119、中空通道1715及工作窗1731，以对电路基板及半导体元件进行焊接作业。

支撑装置17包括一转轴175及一驱动模块177。转轴175连接中空座体171及支撑台173的本体1733，且位在中空框1711的一侧边。驱动模块177连接中空座体171，且位在中空框1711的另一侧边。该侧边与该另一侧边是垂直关系。支撑台173包括结合部1737，本实施例中，共有六个结合部1737，该图的其中三个结合部1737是被遮挡，而未显示于图中。结合部1737连接本体1733，且分别间隔面对中空座体171的中空框1711，结合部1737位在中空框1711的外侧。驱动模块177连接其中一结合部1737，以带动被连接的结合部1737而使支撑台173以转轴175为轴转动。本实施例中，支撑台173是以小幅度转动，以调整支撑台173上的电路基板的定位，来顺应取放装置所取得的半导体元件的焊垫位置。

如图4所示，驱动模块177包括一气压缸1771及一马达1773。马达1773连接被连接的结合部1737，且位在被连接的结合部1737的一侧，以推或拉被连接的结合部1737，气压缸1771通过气体驱动，用以推抵被连接的结合块1737的另一侧。结合部1737的一侧及另一侧是相背对。

在本实施例中，当马达1773没有出力时，马达1773支撑结合部1737的力量与气压缸1771的推力平衡，支撑台173是保持不动。当马达1773产生向右的推力时，气压缸1771的推力小于马达1773的推力，致使支撑台173是向右位移转动。当马达1773产生向左的拉力时，气压缸1771的推力顺势将结合部1737向左推，致使支撑台173是向左位移转动。马达1773的力是通过运转产生。

如图5所示，支撑台173包括四个调整件1739，四调整件1739连接本体1733及中空安装部1735，且分别位在中空安装部1735的四个侧边，每个调整件1739可以个别调整本体1733及中空安装部1735的相对位置。换言之，通过调整件1739来改变中空安装部1735相对本体1733的倾斜状态，进而间接改变工作窗1731的倾斜度。

其他实施例中，调整件1739也可以连接工作窗1731及中空安装部1735，而实现直接调整工作窗1731的倾斜度。

如图6所示，取放装置15包括一升降模块151、一力感测模块153、一中继模块155、一取放头157及多个调整件159。升降模块151是沿着轨道向上或向下移动。力感测模块153连接升降模块151及中继模块155。升降模块151用以对力感测模块153及中继模块155施力，力感测模块153用以感测施力的力量。调整件159连接取放头157及中继模块155。取放头157包括一取放面1571，取放面1571可以是平面、或起伏表面，取放头157用以拾取半导体元件，拾取的方式可通过真空吸力、静电力、黏贴力。调整件159用以调整取放面1571的倾斜度。其中，在取放面1571接触半导体元件时通过力感测模块153感应力量的结果来调整升降模块151给予力量或压力，以取得被接触的半导体元件，或者，半导体元件接触电路基板时通过力感测模块153感应力量的结果来调整升降模块151给予力量或压力，以让半导体元件的焊垫确实贴合电路基板的导电线路。其他实施例中，取放装置15为了正确拿取及放置半导体元件通常会通过视觉模块(例如CCD)来进行对位，以提高制程效率。

本实施例中，图5中调整件1739及图6中调整件159是相同结构及组成，且可调整的距离是微小的，约在0-200微米(um)。随后以图6的其中一调整件159的剖视图来做说明，如图7所示。中继模块155包括一顶面1551及一底面1553。调整件159包括一固定螺丝1591、一中空垫片1593及一调整单元1595。固定螺丝1591包括一头部15911及一连接部15913。连接部15913自头部15911向外径向突伸。调整单元1595包括一螺纹段15951及一中空管体15953。外螺纹段15951形成于中空管体15953的外表面，且螺接中继模块155。

头部15911及中空垫片1593位在中继模块155的顶面1551。连接部15913穿过中空垫片1593及调整单元1595的中空管体15953，并连接取放头157。中空管体15953的末端抵靠取放头157。中空垫片1593位在固定螺丝1591的头部15911及中继模块155之间。连接部15913的尾段有外螺纹，以与取放头157连接，来锁紧中继模块155及取放头157。

如此，通过调整各中空管体15953的末端突伸的长度就能调整中继模块155及取放头157的相对位置，进而实现调整取放头157的取放面1571倾斜，以使取放面1571的倾斜状态与料盘或电路基板的倾斜状态一致。因此，在拾取料盘中的半导体元件时，可顺应半导体元件的元件的排列及元件的厚度分布高度情况来改变取放面的倾斜，而实现较正确的拾取。

相同地，支撑台173也可透各调整件1739的中空管体来改变本体1733及中空安装部1735的相对位置，进而实现调整工作窗1731倾斜。其中，对应图7，本体1733可对应中继模块155的位置，中空安装部1735可对应取放头157。

本发明的电子装置的焊接设备可通过上述的组成将半导体元件放置于来料装置上，并将电路基板放置于支撑装置的工作窗上，接着，来料装置沿着来料轨道移至取放装置下方，以供取放装置取得半导体元件，然后，支撑装置沿着轨道移至取放装置下方，随后，取放装置回到电路基板上方，并向下移动以使取得的半导体元件与电路基板接触，接着，焊接装置开始投射焊接光束，以将电路基板31的导电线路311及半导体元件33焊接在一起而形成电子装置30，如图8所示。

其中，当取料阶段中取料盘存在倾斜角度偏差时，可通过取放装置的调整件来调整修正取放面的倾斜角度，来让取放装置的取放面与料盘的倾斜角度保持一致。如此，取放头的取放面能有效地拾取料盘上的半导体元件。

相同地，延续取料阶段，当贴合焊接阶段中取放装置的取放面存在倾斜角度偏差时，通过支撑台的调整件来调整修正倾斜角度，及通过支撑装置的转轴来调整支撑台的水平角度，来让取放装置的取放面与工作窗的倾斜角度与水平角度保持一致。如此，电路基板的导电线路位置与被拾取的半导体元件的焊垫实际位置或整体倾斜状态相对应，来让取放装置上每个半导体元件都能确实接触电路基板的导电线路，而提高结合良率。

如此，本发明的电子装置的焊接设备可在单一设备上完成半导体元件的取放及焊接作业，而实现一站完成来提高生产效率，并且通过从电路基板的背面进行焊接，以避免焊接能量穿过LED，而造成LED损坏。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子装置的焊接设备，其特征在于，包括：

一基座，包括一顶面、一底面、一通口及二轨道，该通口贯穿该顶面及该底面，该二轨道位在该顶面，并配置于该通口的二相对侧；

一焊接装置，连接该基座，且位在该底面，并用以对该通口投射一焊接光束；

一取放装置，连接该基座，且位在该顶面，并用以拾取及转置一半导体元件；及

一支撑装置，位在该基座的顶面，且包括一中空座体及一支撑台，该中空座体连接该二轨道，且包括连通该通口的一中空通道，该支撑台连接该中空座体，且包括一工作窗，该工作窗用以承载一电路基板，且允许该焊接光束穿透，其中，该电路基板包括一导电线路，该取放装置将该半导体元件转置到该电路基板的导电线路上，以使半导体元件与该导电线路接触，该焊接光束穿透该中空通道及该工作窗使该焊垫及该电极焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该支撑台能够相对该中空座体转动。

3.根据权利要求2所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该支撑装置包括一驱动模块及一转轴，该转轴连接该中空座体及该支撑台，该驱动模块用以带动该支撑台以该转轴为轴转动。

4.根据权利要求3所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该中空座体包括一中空框及自该中空框向外延伸的一延伸部，该延伸部位在该轨道上，该转轴位在该中空框的一侧边，该驱动模块位在该中空框的另一侧边，该侧边及该另一侧边是垂直关系。

5.根据权利要求3所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该支撑装置包括一结合部，连接该支撑台，且包括一第一侧及一第二侧，该第一侧及该第二侧相背对，该驱动模块包括一气压缸及一马达，该气压缸用以推抵该结合部的第一侧，该马达连接该结合部，且位在该第二侧。

6.根据权利要求3所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该支撑台包括一本体、一中空安装部、及多个调整件，该本体连接该转轴，该中空安装部连接该本体，且供设置该工作窗，该多个调整件连接该工作窗及该中空安装部，且用以调整该工作窗的倾斜度。

7.根据权利要求1所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该取放装置包括一升降模块、一力感测模块、一中继模块、一取放头及多个调整件，该力感测模块连接该升降模块及该中继模块，且用以感测该升降模块对该中继模块施力，该取放头包括一取放面，用以拾取该半导体元件，该取放装置的多个调整件连接该中继模块及该取放头，并用以调整该取放面的倾斜度。

8.根据权利要求1所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，还包括一来料装置，该基座包括二来料轨道，该二来料轨道设置该顶面，该来料装置连接该二来料轨道，且用以放置该半导体元件。

9.根据权利要求8所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该来料装置包括三料盘。

10.根据权利要求1所述的电子装置的焊接设备，其特征在于，该工作窗的材质包括玻璃、蓝宝石或石英。