TW382767B - Method and apparatus for soldering integrated circuits - Google Patents

Description

A7 B7 經濟部中央標準局tfi工消費合作社印製 五、發明説明（ 發明背景 1.發明領域 本發明係關於積趙電路(IC)之焊接裝置，特別係關於 輪流使用兩塊支承塊焊接包括多條引線之1(:之裝置因而可 縮短焊接時間。本發明亦係關於相關方法。 2.相關技術之說明 以帶載具封裝體（tcp)型奔騰（pentium)處理器作為IC 範例說明將更徹底瞭解本發明。 TCP型奔騰處理器是一種極微小的組件包括條引 線作為輸入及輸出端子。引線間隔為0.25毫米。此外TCP 型ic相當小由於其未含任何尋常IC包含之接線部。因此可 使用TCP型1C製造小型印刷電路板（pCB)。 提供多種焊接及安裝包括多條引線之TCp型ICMPCB 之方法。 其中一種方法為使用熱桿之熱桿焊接法。 參照第1圖’經由切削與成形過程形成的包括多條引 線1〇2之ic 1〇〇置於pCB110上。然後經加熱的熱桿12〇垂 直向下移動至1C 1〇〇上。容納1C 100之塑膠封裝體1〇1之 凹部（未顯示）成形於熱桿120底部《如此當熱桿120向下移 動時’熱桿120之底壁僅與ic 1〇〇之引線102接觸。此時引 線102被壓迫並藉熱桿12〇之熱焊接於pCB上。 但熱桿焊接方法之缺點為當熱桿120過度壓迫時，引 線可能受損’或成形於PCB 110上的導電圖樣可能受損， 引起類似熱桿120高溫造成圖樣斷裂之瑕疵。此外若引線 本紙張尺度適用中賴家縣（CNS )八4規格（21GX297公釐） ----------參-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n 1 n - HI n

In HI -4- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 ____________ B7 五、發明説明（2 ) 102係於引線102於PCB 11〇滑動且由於熱桿壓力而接觸毗 鄰引線102之條件下被焊接則引起瑕疵。 為了有效焊接’ PCB 110成形為PCB陣列整合四片PCB 成為單一本體。1c 藉經加熱的熱桿120成功焊接於PCB 陣列上。當1C 1〇〇焊接於第一及第二PCB時，被熱桿12〇 高溫溶化的引線可能黏著於熱桿120。結果導致第三及第 四片PCB之不良焊接。 為了克服此等熱桿焊接缺點提供光束焊接方法。 光束焊接法中，1C係藉氙（Xe)光束由預定距離施加預 定時間焊接。氙光束可產生3〇〇°c之高溫。 參照第2圖，經由切削與成形法形成的包括多條引線 102之1C 100分別置於包含四片pcB 111、112、113及114 之PCB陣列上。PCB 111、112、113及114藉輸送帶109移 送至預定焊接位置。隨後支承塊13〇移送且藉拾取頭14〇垂 直向下移動至1C 100上。 然後1C 100由支承塊13〇覆蓋。支承塊13〇之功能係於 光束均勻施用於PCB全表面及引線1〇2被焊接時保護ic 1〇〇之塑膠封裝體101不接觸光束熱。如第3A圖所示，支 承塊130之構造為僅其角隅向下延伸。此外，當支承塊13〇 覆蓋1C 100時，如第3B圖所示僅1C 100之引線暴露。 光束連續施加於PCB而支承塊130遮蓋IC 1 〇〇。結果1C 100焊接於PCB 111。經預定時間後被加熱至高溫之支承 塊130垂直向上移動至預定位置。以相同方式ic 1〇〇焊接 於其他PCB 112、113及 114。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------.裝------訂------·冰 (讀先閱讀背面之注.意事項再填寫本頁) -5- 經濟部中央標羋局貝工消費合作社印^ A7 B7五、發明説明（3 ) 然而光束焊接法也有缺點。支承塊130被加熱至高溫 同時覆蓋光束焊接用之1C 100。結果需要預定量之時間使 被加熱的支承塊130冷卻供另一次光束焊接用。如此焊接 過程定期中斷。結果導致焊接時間延長及作業效率下降。 此外，考慮支承塊之冷卻時間，無法使用氙燈，因氙燈發 射大量熱。若非使用氙燈則需延長光束使用時間。用於實 際製程，焊接一片PCB約需24秒。 發明概述 因此本發明之目的係考慮輪流使用多塊支承塊覆蓋1C 無需中斷而縮短作業時間。 根據本發明之另一態樣，一種焊接1C於PCB之方法包 含下列步驟：拾取載於支承塊存放部之至少多於兩塊支承 塊之第一支承塊及覆蓋1C於第一 PCB上；施加光束至第一 PCB之全表面上；移送第一支承塊由第一PCB至支承塊存 放部及冷卻第一支承塊；移送第一PCB至隨後製程及移送 來自前一製程之第二片PCB;由支承塊存放部拾取第二支 承塊及覆蓋1C於第二PCB上，其中重複前述各步驟。 較佳於光束施用前支承塊藉推桿固定。於光束施加於 PCB後，可施用冷卻空氣至PCB。冷卻空氣施用約3秒。 根據本發明之另一態樣，一種焊接1C於包括多片PCB 之PCB陣列之方法，包含下列步驟：拾取載於支承塊存放 部之至少多於兩塊支承塊中之第一支承塊及覆蓋1C於PCB 陣列之第一PCB上；施加光束至第一PCB之全表面上；移 送第一支承塊由第一 PCB至支承塊存放部及冷卻第一支承 裝 訂 J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印聚 A7 B7五、發明説明（4 ) 塊；決定PCB陣列是否存在有任何其他待焊接之PCB ;若 決定PCB陣列存在有任何其他待焊接之PCB，則由支承塊 存放部拾取第二支承塊及及覆蓋1C於待焊接之PCB上，其 中重複前述各步驟至PCB陣列不存在有任何其他待焊接之 PCB為止；及若決定PCB陣歹丨]不存在以任何其他待焊接之 PCB，則將該PCB陣列移送至隨後製程。 支承塊可於施加光束前藉推桿固定。施加光束後施用 冷卻空氣至PCB。較佳冷卻空氣施用約3秒。 因焊接過程係對PCB陣列進行，故施用光束至PCB陣 列之個別PCB之時間漸減。較佳初次施用光束至PCB陣列 之PCB時間約16.8秒。 、 根據本發明之另一態樣，一種焊接1C於PCB之裝置包 含：至少多於兩塊支承塊供於焊接過程保護1C之塑膠封裝 體；一個支承塊存放部供容納支承塊；一個支承塊拾取頭 供吸入支承塊及輪流移送支承塊由支承塊存放部至PCB故 支承塊可覆蓋1C於PCB上；及一根推桿供固定移送至PCB 上的支承塊。 較佳焊接1C於PCB之裝置又包含供給PCB以冷空氣之 裝置。供給PCB以冷空氣之裝置包括一個噴嘴架設於PCB 下方。 較佳支承塊被吸入及藉支承塊拾取頭之真空吸取移送 〇 PCB可成形為包括多片PCB之PCB陣列。 圖式之簡單說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·4規格（210Χ297公釐） -7 - 經濟部中央標牟局員工消费合作社印紫 A7 B7 五、發明説明（5 ) 第1圖為示例說明熱桿焊接方法之視圖； 第2圖為示例說明光束焊接方法之視圖； 第3A圖為用於第2圖之光東焊接方法之支承塊之透視 ΙΞ3 · 歴]» 第3B圖為支承塊及由支承塊覆蓋之ic之頂視圖； 第4圖為根據本發明之焊接裝置之視圖；及 第5圊為根據本發明之焊接方法之流程圖。 較佳具體例之詳細說明 後文參照附圖更完整說明根據本發明之焊接1C於pcb 之方法及裝置之較佳具體例，附圖中顯示本發明之較佳方 法。 但本發明可以多種形式具體表現而非限於此處所述具 體例；反而此等具體例係供使本揭示内容更徹底與完整且 可完整傳遞本發明之範圍給業界人士。 參照第4圖，經由切削及成形法形成之包括多條引線

之 1C 100分別置於PCB 111、112、113及 114上。四片 PCB 111、112、113及114成形為PCB陣列110及藉輸送帶109移 送至焊接位置。支承塊拾取頭140供移送支承塊130而覆蓋 1C 1〇〇及推桿150供推送固定支承塊13〇皆架設於PCB陣列 110上。較佳噴嘴架設於PCB陣列110下方。冷卻1C以焊接 完成之PCB用之冷卻空氣經由喷嘴施加於pcb。 根據本發明於焊接過程保護1C 100之塑膠封裝體ΐ(π 不接觸高溫之至少多於兩塊支承塊13〇載於支承塊存放部 160 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） m : ^1 丨--! ---I - 1 n» ，i— - -I - - - — - 1 I U3 、1' (請先閱讀背面之注意事項再填荇本頁) -8 - A7 A7 經濟部中央標隼局負工消费合作社印製 -_______B7 _ 五、發明説明（6 ) —~~~~ 較佳根據本發明之具體例輪流使用兩塊支承塊亦即第 一支承塊131及第二支承塊132。當使用第一支承塊131時 ，已經用過且經加熱的第二支承塊132於室溫之支承塊存 放部冷卻。如此當使用第一支承塊13丨之焊接步驟結束時 ，第二支承塊132已完全冷卻準備用於另一焊接步驟。 將參照第5圖之流程圖說明使用前述焊接裝置焊接Ic 於PCB之方法。 於步驟S10’包括四片pcB 111、112、113及114之卩〇3 陣列藉輸送帶109移送至焊接位置，PCB上分別載有經由 切削與成形法形成之包括多條引線1〇2之1C 100。 於步驟S20’支承塊拾取頭14〇真空吸入且拾取第一 及第二支承塊131及132中之任一塊，例如由支承塊存放部 160吸取第一支承塊131。然後第一支承塊131移動至載於 PCB陣列110之待焊接PCB 111之1C 100上。 當支承塊拾取頭140連同第一支承塊131位於1C 100上 時，支承塊拾取頭140之吸取力解除。結果第一支承塊131 與支承塊拾取頭140分開並覆蓋1C 100。於步驟S30，支承 塊拾取頭140垂直向上移動。同時推桿150垂直向下移動而 固定第一支承塊131使其不活動。 隨後於步驟S40來自氙（Xe)燈（未顯示）之光束施加於 由推桿150固定之PCB 111全表面上。

同時PCB 111及第一支承塊131藉光束加熱至高溫。 較佳於步驟S50，冷空氣由架設於PCB下方之喷嘴噴壤至 PCB 111底，因而PCB 111被冷卻。較佳喷丨麗冷卻空氣至pcB 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1^1 n^i I— nm ml 1^1 ml ' , n —^n nn n·^— 一^ (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7) 之時間約3秒。 當PCB 111之焊接完成時，於步驟s6〇支承塊拾取頭 140真空吸入第一支承塊覆蓋ρεΒ U1上的ic 1〇〇及移送第 —支承塊131至支承塊存放部丨6〇。第一支承塊131係於支 承塊存放部160冷卻。 隨後於步驟S70 ’決定pcb陣列11〇是否存在有任何其 他待焊接之PCB »若決定存在有任何其他待焊接之Pcb， 則處理轉至步驟S20。此時用過的第一支承塊131於支承 塊存放部160冷卻。如此擇定第二支承塊132並移送至待焊 接之PCB上。如前述PCB陣列11〇之PCB 111、112、113及 114輪流使用第一及第二支承塊131及132個別焊接。如此 等候於支承塊存放部160之第一及第二支承塊131及132之 任一者可充分冷卻同時使用另一支承塊進行焊接。 此外，施加光束於PCB陣列之個別PCB 111、112、113 及114之時間漸減。例如施加於pCB 111、112、113及114 之光束分別歷16.8±1秒，16.7±1秒，16,6±1秒及16.6±1 秒。為何施加光束時間漸減之理由為於PCB陣列11 〇進行 重複焊接步驟由於潛熱故大體導致光東施加於個別pCB 111、112、113及114之時間增加。換言之當Pcb陣列ι10 之PCB 111被施加光束時，其他Pcb 112、113及114也被 施加光束及加熱。PCB 112、113及114時間的增加保持為 潛熱。因此若PCB 111、112 ' 113及114施加光束歷等長 時間’則PCB上的焊料可能熔化並沿著引線102流動。若 焊料沿著引線102流動，則引線1〇2無法完全連接至pcb上 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 -3 10- 經濟部中央標準局t貝工消費合作社印31 A7 —___________ 五、發明説明（8) 之導電圖樣，可能導致PCB瑕疵。因此PCB 111、112、113 及114可藉施加光束歷漸減時間而被完全均勻焊接。 否則若於步驟S70判定PCB陣列不存在有任何待焊接 之PCB，則PCB陣列110於步驟S80移送至隨後製程。 前述焊接製程以其他PCB陣列重複執行。 如前述本發明提供輪流使用至少多於兩塊支承塊因而 免除需要中斷來冷卻支承塊而縮短作業時間之優點。 經由架設供應冷卻空氣之喷嘴於PCB下方可更為縮短 作業時間。因支承塊可藉選擇性安裝於PCB下方之喷嘴供 給的冷卻空氣冷卻，故可進一步縮短支承塊於支承塊存放 部等候的時間》此外，可使用發射大量熱之氙燈。如此可 顯著縮短施加光束時間。 例如包括四片PCB之PCB陣列於先前技術需時約96秒 焊接（24x4=96)。但根據本發明需要66 7 ± 4秒 (16.8+16.7+16.6+16.6±4=66.7±4)。如此導致生產力增高 〇 前文已經參照前述具體例說明本發明。但顯然易知業 界人士鑑於前文說明可知多種替代、修改及變化。如此意 圖涵蓋落入隨附之申請專利範圍之精髓及範圍内之全部此 等替代、修改及變化。例如本發明係以包括多片PCB之pcb 陣列說明。本發明可應用於個別pCB。由氙燈施加光束之 時間可基於考慮氙燈之發光能力及由喷嘴喷灑冷卻空氣之 時間調整。 本紙張尺度剌巾目_解（ I I— I n m - I n I n n I m T 、-'° (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - A7 A7 經濟部中央標窣局負工消費合作社印^ B7 五、發明説明（9 ) 元件標號對照 100 積體電路，1C 130 支承塊 101 封裝體 131 第一支承塊 102 引線 132 第二支承塊 109 輸送帶 140 拾取頭 110 PCB陣列 150 推桿 110-4 印刷電路板，PCB 160 支承塊存放部 120 熱桿 —--------- 择氏------丁 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -12-

Claims (1)

1. 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1. 一種焊接積體電路（1C)於印刷電路板（PCB)之方法，包 含下列步驟： 拾取載於支承塊存放部之至少多於兩塊支承塊中 之一塊支承塊及以該被拾取的支承塊覆蓋1C於第一 PCB 上； 施加光束於第一 PCB之全表面； 移送覆蓋1C於第一 PCB之支承塊至支承塊存放部 及冷卻該被移送的支承塊；及 拾取載於支承塊存放部之至少多於兩塊支承塊中 之另一塊支承塊，以另一塊支承塊覆蓋1C於第二PCB 上，及重複前述步驟焊接其他1C與其他PCB。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其又包含於光束施用步 驟前使用推動件固定支承塊之步驟。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其又包含於光束施用步 驟後施加冷卻空氣至PCB之步驟。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該冷卻空氣係施加 至PCB歷3秒。 5. —種焊接1C與包括多片PCB之PCB陣列之方法，包含 下列步驟： 拾取載於支承塊存放部之至少多於兩塊支承塊中 之一塊支承塊及以該被拾取的支承塊覆蓋1C於PCB陣 列之一片PCB上； 施加光束於至包括覆蓋有支承塊之1C之該片PCB 全表面上； -------- 裝-- (請先聞讀背面之注意事養再·填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -13 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 Βδ C8 D8六、申請專利範圍 移送覆蓋1C於PCB之支承塊至支承塊存放部及冷 卻該被移送的支承塊； 決定PCB陣列是否存在有另一塊待焊接PCB ; 若決定PCB陣列存在有另一塊待焊接PCB，則拾 取載於支承塊存放部之至少多於兩塊支承塊中之另一 塊支承塊，以該另一塊支承塊覆蓋另一片PCB上之1C ，及重複前述步驟供焊接其他1C與其他PCB ;及 若決定PCB陣列不存在有其他待焊接的PCB，則 移送經由前述步驟處理之PCB至隨後製程。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其又包含於光束施用步 驟前使用推動件固定支承塊之步驟。 7. 如申請專利範圍第5項之方法，其又包含於光束施用步 驟後施加冷卻空氣至PCB之步驟。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該冷卻空氣係施加 至PCB歷3秒。 9. 如申請專利範圍第5項之方法，其中施用光束至PCB陣 列之個別PCB之時間漸減。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中首先焊接1C之PCB 係施加光束歷16.8秒。 11. 一種焊接包括多條引線之1C於PCB之裝置，包含： 至少多於兩塊支承塊供於焊接過程保護1C之塑膠 封裝體不接觸局溫熱， 一個支承塊存放部供容納該等支承塊；及 一個支承塊拾取頭供輪流由支承塊存放部吸入支 I I —I I 訂·ν (請先閲讀背面之注貪事^再.填寫本1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210Χ297公釐） -14- 申請專利範圍 ABCD 承塊及移送被吸入的支承塊覆蓋1C於PCB。 12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其又包含於焊接製程 完成後施用冷卻空氣至PCB裝置。 13. 如申請專利範圍第12項之其中該施用冷卻空氣 之裝置包括架設於PCB下方之喰嘴。 14. 如申請專利範圍第11項之&|：j，其中該支承塊係藉支 承塊拾取頭真空吸入及移送 _ 15. 如申請專利範圍第11項之 片PCB之PCB陣列。 16. 如申請專利範圍第11項之 供固定移送至PCB之支承塊

   其中該PCB包括含多 «« ： ， 其又包含一個推動件 I 訂 . V" (請先閲讀背面之注意事；再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15-