CN1901781A - 植球方法以及应用该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种植球方法以及应用该方法的装置，该植球方法包括：将助焊剂转移到基板的多个焊垫；将锡球放置到各该焊垫；进行视觉检测；向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂以及进行回焊；应用该方法的装置可设计成具有助焊剂喷覆机构的新植球装置，也可将助焊剂喷覆机构整合在现有的植球装置中，或成为独立加装助焊剂喷覆机构的装置；本发明的植球方法以及应用该方法的装置在植球工序不会出现掉球的问题，可在应用现有装置中，能够应用在间距微小的产品中，并消除现有技术中助焊剂附着量不足产生的掉球问题，解决现有技术的种种缺点，有利于提高装置的产业利用价值。

Description

植球方法以及应用该方法的装置

技术领域

本发明是关于植球(Ball Placement)方法以及应用该方法的装置，特别是关于一种球栅阵列(Ball grid array，BGA)封装产品的植球方法以及应用该方法的装置。

背景技术

为满足科技产品的功能日趋精致的需求以及IC封装的接脚数越来越多的趋势，IC尺寸缩小也就更为迫切，利用传统表面贴装技术的IC封装渐渐无法满足这些要求。于是，市场主流技术开始由导线式封装(Lead Frame)转向植球式封装(Ball Array)，诸如球栅阵列(Ball grid array，BGA)封装技术便成为新的IC封装主流。

一般诸如BGA的封装产品在完成封装后需要进行置放锡球(Solderball)的植球工序(Ball Placement)，即运用植球方法以及吸球装置将锡球接设到基板上。相关专利技术如美国专利第5,435,481号、第6,739,498号及第6,805,274号案等。现有植球方法如图1至图5B所示。

如图1所示，在进行植球之前，先准备基板10，该基板10以阵列方式排列设置多个焊垫101。例如，可应用美国专利第5,435,481号案的内容。接着，如图2A所示，准备将呈阵列排列的接脚转移(Pin-transfer)用的卡具20；然后，如图2B所示，将该卡具20移到容纳有助焊剂30的助焊剂槽40，使该卡具20的接脚转移部201沾覆该助焊剂30；随后，如图2C所示，将沾覆有该助焊剂30的卡具20，从该助焊剂槽40移开。接下来，如图3A所示，沾覆有助焊剂30的卡具20移动到该基板10上方，并将助焊剂30转移到该基板10；此时，如图3B所示，该焊垫101上即分别沾有该助焊剂30。

之后，当进行植球时，可应用美国专利第6,739,498号以及第6,805,274号案的装置，由吸球装置50如图4A所示地吸附多个锡球60；接着，如图4B所示将该锡球60放置在该基板10的助焊剂30上；最后，如图4C所示移开该吸球装置50，用现有的PMI(Pose MountInspection)进行视觉(Vision)检测有无掉球、漏球等现象后进行回焊(Reflow)，便可将该锡球60分别焊接在该焊垫101上。其中，如图5A以及图5B所示，该助焊剂30的吸附量与该卡具20的接脚转移部201大小成正比；即该接脚转移部201的直径越大，助焊剂30的吸附量越多。而且，该助焊剂30的吸附量越大则湿润(Wetting)能力越大，所吸附的助焊剂30越稳定。

但为了追求轻薄短小且功能提高的产品需求与趋势，诸如BGA的半导体封装产品的I/O数目变多但焊垫面积缩小，且焊垫间距从1.27mm降至1.0mm，再从1.0mm降至0.75mm、甚至降至0.5mm，焊垫上的锡球球径则从0.65mm降至0.5mm，再从0.5mm降至0.4mm、以至于降到0.3mm。这样，该接脚转移部201的直径也必须随之减少，这样就导致接脚转移的助焊剂吸附量经常不足。如图6所示，助焊剂30仅分布在焊垫101的部分表面，结果，进行回焊时部分焊垫的助焊剂润湿性(Wettability)无法完全作用，造成锡球未融熔或融熔不足产生掉球的问题。

同时，由于助焊剂的主要功能在于清洗焊垫上的氧化层，当接脚转移的助焊剂吸附量不足时，会造成对焊垫的清洗能力不足，导致锡球无法焊接在焊垫上，产生掉球的问题。

因此，上述现有技术因助焊剂吸附量不足衍生的种种问题，如何提供一种不会掉球的植球方法以及应用该方法的装置能够解决现有技术的缺点，实为急待探讨的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种不会掉球的植球方法以及应用该方法的装置。

本发明的另一目的在于提供一种可应用在现有装置上的植球方法以及应用该方法的装置。

本发明的再一目的在于提供一种应用在微小间距(Pitch)产品上的植球方法以及应用该方法的装置，。

为达上述以及其它目的，本发明提供一种植球方法以及应用该方法的装置，该植球方法包括：将助焊剂转移到基板的多个焊垫；将锡球放置到各该焊垫；进行视觉检测；向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂以及进行回焊。

该多个焊垫呈阵列排列设置在该基板上。在向各该焊垫放置锡球的步骤中，是使各该锡球底部接触该助焊剂。视觉检测是采用PMI(PoseMount Inspection)方法完成。在向各该焊垫上的锡球表面覆盖助焊剂的步骤中，是用喷洒助焊剂(Flux Jetting)的方式完成。其中，是在该锡球上方直接向锡球喷洒助焊剂，最好是在各该锡球表面覆盖该助焊剂。

应用上述方法的装置可包括助焊剂供应站、锡球置放站以及传送组件。该装置可选择为植球装置。该助焊剂供应站向基板供应助焊剂。该锡球置放站向基板放置锡球，并且具有助焊剂喷覆机构。该传送组件则是在该助焊剂供应站以及该锡球置放站之间移动该基板。该助焊剂供应站供应的助焊剂是沾覆在该锡球底部，该助焊剂喷覆机构喷洒的助焊剂则覆盖在该锡球表面。其中，该助焊剂喷覆机构可选择包括至少一个喷嘴。

应用上述方法的装置是设有助焊剂喷覆机构，其中，该装置可选择为回焊炉，该助焊剂喷覆机构则也可选择包括至少一个喷嘴。

与现有技术相比，本发明的植球方法以及应用该方法的装置在放置锡球到基板之后、进行回焊之前在锡球表面覆盖一层助焊剂，助焊剂不仅分布在锡球底部，更可全面覆盖锡球表面。因此，可解决现有技术中因助焊剂附着量不足在进行回焊时焊垫的助焊剂无法完全发挥作用，造成锡球未融熔或融熔不足产生掉球的缺点。

同时，本发明可在锡球的底部以及表面形成助焊剂，不仅在回焊时可完全去除氧化，更因大量助焊剂起到湿润作用，有助于提高回焊的优良率，且可应用在间距(Pitch)微小的产品。此外，喷覆助焊剂的机构可选择设计在新的植球装置或整合在现有的植球装置中，也可独立加装在诸如回焊炉的装置中，除了具有设计上的灵活性外，更可提高现有装置的产业利用价值，在应用上没有限制。

综上所述，本发明的植球方法以及应用该方法的装置在植球工序不会出现掉球的问题，可在应用现有装置中，能够应用在间距微小的产品中，并消除现有技术中助焊剂附着量不足的掉球问题，解决现有技术的种种缺点，有利于提高装置的产业利用价值。

附图说明

图1、图2A到图2C、图3A、图3B、图4A到图4C、图5A和图5B是现有植球方法的工序示意图；

图6是现有技术中助焊剂分布状态示意图；

图7是本发明的植球方法实施例的流程图；

图8A至图8C是本发明的植球方法实施例的工序示意图；

图9是用于图7的方法的装置结构方块图；以及

图10是应用本发明的方法与装置的助焊剂分布状态示意图。

具体实施方式

实施例

以下实施例进一步说明本发明的观点，并非以任何观点限制本发明的范畴。

图7至图10是根据本发明的植球方法以及应用该方法的装置绘制的。本实施例中的植球方法以及应用该方法的装置是应用在球栅阵列(Ball grid array，BGA)的植球式封装(Ball Array)产品，这种封装产品的结构与工序均属现有技术，所以在本实施例中仅显示相关本发明的特征，省略有关这种封装产品的结构与工序的说明。

图7是本发明的植球方法实施例的流程图。如图所示，首先进行步骤1-1，将助焊剂转移到基板的多个焊垫，其中，该基板可以是含导电线路的基板。如图8A所示，基板1上以阵列方式排列设置的多个焊垫11均沾覆有助焊剂13。其中，由于转移助焊剂到基板的多个焊垫的技术属于现有技术，在此不再进行说明。

接着进行图7的步骤1-2，放置锡球到各该焊垫。在本实施例中，例如可由现有吸球装置(未标出)吸附多个锡球3并放置在该基板1具有助焊剂13的焊垫11，然后再移开该吸球装置。如图8B所示，即可将锡球3放置在各该焊垫11，并令各该锡球3底部接触该助焊剂13。

接着进行图7的步骤1-3，将助焊剂覆盖到各该焊垫上锡球的表面。如图8C所示，可利用例如向锡球表面喷洒助焊剂(Flux Jetting)的方式，在各该锡球3的表面覆盖一层助焊剂15。这样，该助焊剂15便可全面覆盖该锡球3的表面。

接下来，进行图7的步骤1-4，进行视觉(Vision)检测。此步骤也可在步骤1-2将锡球放置到各该焊垫后执行。其中，由于视觉检测技术属现有技术，在此不另做说明。

最后，进行图7的步骤1-5，进行回焊。例如，将该基板1送到回焊炉(未标出)中，借此，便可将该锡球3焊接(Bonded)到该基板1。其中，由于回焊处理的原理以及应用回焊炉的结构属于现有技术，因此不做说明。

图9是本发明的应用上述植球方法的装置的实施例，该装置可以是吸球装置，且该吸球装置主要包括助焊剂供应站(Flux Station)2、锡球置放站(Solder Ball Placement Station)4以及传送组件(ConveyorAssembly)6。

如图9配合上述图8A至图8C所示，该助焊剂供应站2供应助焊剂13到基板1，它包括例如是阵列排列的接脚转移(Pin-transfer)卡具20，以及供沾覆助焊剂的助焊剂槽23，通过该卡具20沾覆助焊剂13转移到基板1的焊垫11上。该锡球置放站4包括吸球装置43，吸取锡球并将锡球3放置在该基板1覆盖有助焊剂13的焊垫11上，并且具有可移动的助焊剂喷覆机构41，由该助焊剂喷覆机构41向该锡球3的表面喷洒助焊剂15。其中，该助焊剂喷覆机构41可选择包括至少一个用于喷射(Jet)助焊剂的喷嘴411，且该助焊剂喷覆机构41喷嘴411喷洒的助焊剂15覆盖在该锡球3的表面。该传送组件6则在该助焊剂供应站2、该锡球置放站4、该检测站45及该助焊剂喷覆机构41之间移动该基板1。其中该检测站45安置在该锡球置放站4之后，也可选择性地安置在该助焊剂喷覆机构41之后。

如图10所示，该助焊剂喷覆机构41可通过喷嘴411在该锡球3上方直接向该锡球3的表面喷洒该助焊剂15，回焊时该助焊剂15可完全具有去除氧化以及增加湿润的能力。如此，便可避免现有技术中产生掉球的问题，进而提高回焊的优良率。

本实施例中所述的吸球装置可应用在新设计的装置上，也可应用在现有装置上。例如，可在美国专利第6,739,498号案中的锡球接设系统(Solder Ball Attachment System)中，整合本实施例中所述的助焊剂喷覆机构41，在植球后直接向锡球3的表面喷洒该助焊剂15，不需要再采用额外的步骤完成。当然，也可将该助焊剂喷覆机构41设在回焊炉(未标出)，在进行回焊之前在向锡球3的表面喷洒该助焊剂15。由于上述专利及回焊炉的结构均为现有技术，因此不再赘述。

由上可知，本发明是将锡球放置在该基板之后、进行回焊之前，在锡球的表面再覆盖一层助焊剂，回焊时可完全去除氧化。因此，采用足量的助焊剂可避免现有技术中助焊剂附着量不足的缺点。同时，由于本发明可提供足够的助焊剂，所以可增加湿润(Wetting)能力，大幅改善现有技术中锡球未融熔、融熔不足或掉球的问题，尤其对于间距小的植球式封装产品更为有效。此外，本发明的植球装置可选择将助焊剂喷覆机构整合到现有的植球装置中，或者将该助焊剂喷覆机构独立加装在回焊炉前，即可应用上述植球方法的装置进行植球生产；此外，应用上述植球方法的装置更可设计成新式的装置。只要锡球的整个表面与底部均有足够的助焊剂的装置均适用于本发明。

综上所述，本发明提供一种不会掉球的植球方法以及应用该方法的装置，该方法既可应用在新装置上，也也可应用现有装置上，对于植球间距微小的产品具有非常好的效果，能够提高产业利用价值。

Claims (15)

1.一种植球方法，其特征在于，该方法包括：

将助焊剂转移到基板的多个焊垫；

将锡球放置到各该焊垫；

进行视觉检测；

向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂；以及

进行回焊。

2.如权利要求1所述的植球方法，其特征在于，该多个焊垫以阵列方式排列设置在该基板上。

3.如权利要求1所述的植球方法，其特征在于，在向各该焊垫放置锡球的步骤中，是使各该锡球底部接触该助焊剂。

4.如权利要求1所述的植球方法，其特征在于，在进行视觉检测的步骤中是采用PMI法实现。

5.如权利要求4所述的植球方法，其特征在于，该进行视觉检测的步骤，是在向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂的步骤之后进行。

6.如权利要求1所述的植球方法，其特征在于，在向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂的步骤中，是用喷洒助焊剂的方式完成。

7.如权利要求6所述的植球方法，其特征在于，向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂的步骤中是在该锡球上方直接向该锡球喷洒助焊剂。

8.如权利要求6所述的植球方法，其特征在于，向各该焊垫上锡球的表面覆盖助焊剂的步骤中是在各该锡球表面覆盖该助焊剂。

9.一种应用权利要求1所述方法的装置，其特征在于，该装置包括：

助焊剂供应站，向基板供应助焊剂；

锡球置放站，在该基板上放置锡球，并且具有助焊剂喷覆机构；以及

传送组件，在该助焊剂供应站、该锡球置放站及该助焊剂喷覆机构之间移动该基板。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该助焊剂供应站供应的助焊剂沾覆在该锡球底部，该助焊剂喷覆机构喷洒的助焊剂则覆盖在该锡球表面。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该助焊剂喷覆机构包括至少一个喷嘴。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置是植球装置。

13.一种应用权利要求1所述方法的装置，其特征在于，该装置设有助焊剂喷覆机构。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，该助焊剂喷覆机构包括至少一个喷嘴。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置是回焊炉。

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