TW400628B - Solder ball placement apparatus - Google Patents

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TW400628B
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Richard F Foulke
Richard F Foulke Jr
Cord W Ohlenbuch
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Speedline Technology Copr
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Description

經濟部中央標準局員工消费合作社印掣 A7 __B7 五、發明説明（丨） 發明背景 在半導體製程中’將小焊球以球狀晶格陣列之方式放 置在半導體裝置之基板上，且接著將焊球回流至錫爐中， 用以在基板上形成一系列之電氣連接點，如此之製程係相 當普遍的。現今，有數種不同之方法可用以放置焊球，使 其在半導體及其他之電子裝置上形成球狀晶格陣列。 在第一種方法中，一系列之焊球係以一真空吸頭加以 吸取》每一焊球係由一位在真空吸頭中分開的真空噴嘴所 固持。此真空吸頭接著便將焊球放置在半導體基板上，並 且將位於其上之焊球釋放出來。 在另一種方法中，一屏罩係放置在半導體基板上。此 屏罩係具有一開口陣列形成於其上，且此開口陣列係相同 於在基板上所欲形成之電氣連接點之模樣。複數個焊球接 著便由一氣刀或橡膠滾子而散佈在整個屏罩上。某些焊球 會掉落至屏罩上之開口，且由該開口所捕捉，藉此便可將 焊球以所需要之模樣放置在基板上。 在另一種方法中，一轉印基板係形成有一凹口陣列， 此凹□陣列係相同於在基板上所欲形成之電氣連接點之模 樣。此凹Q陣列接著便以焊球加以塡滿。接著將半導體基 板以面部朝下之方式，與靜置在轉印基板上之焊球陣列相 接觸◊此焊球接著便回流，而以冶金方式結合在半導體基 板上。 發明 本紙張尺㈣巾酬$縣（CNS ) Λ4規柘（21(;297公势） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（η/ ) 在某些應用中，多達1000個焊球，其直徑約爲0.020 英吋至0.030英吋之間’係需要被放置在面積係約爲4平 方英吋之半導體基板上。因此’以目前之機器要將如此大 量之小尺寸焊球，精密地擺放在半導體基板上之完整的焊 球陣列中，有時係相當困難的。 本發明係提供一種可用以將一焊球陣列擺放在半導體 基板上之裝置，其係較習知之裝置在焊球擺放上更具有可 靠性。本發明之裝置包括一載運平板，其具有一系列之開 孔形成於其中。每一開孔皆可容納一焊球。在一焊球放置 座之第一樣式之突出件，其至少至少一部分係對準由載運 平板所容納之第一樣式的焊球。此突出件係用以將第一樣 式之焊球由載運平板之開孔中推擠出來而落在該基板上。 在較隹實施例中，一焊球饋進器係將焊球充塡至載運 平板上。此饋進器包括一柔軟性之刮除元件，用以將過多 之焊球由載運平板上刮除。在一模樣型座上之第二樣式突 出件’係對準由載運平板所容納之某些焊球，用以將第二 樣式之焊球由載運平板中推擠出來，使得僅有第一樣式之 焊球仍由載運平板所容納。在焊球放置座及模樣型座上之 突出件係一種針體，其可自行對準在載運平板中之對應開 孔。 在由焊球饋進器加以充塡之後，一第一偵測系統係用 以偵測在載運平板所有必要之開孔中是否皆容納有一焊球 。此第一偵測系統包括一觀測裝置以及一光源，此光源係 配置在載運平板之後方，用以由背面照射載運平板。在模 4 本紙张尺度適用中國國家標準（)八4现枋（2i0X297,公势.） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 A7 B7__ 五、發明説明（） 樣型座將第二樣式之焊球由載運平板推擠出來之後，一第 二第二偵測系統係用以偵測載運平板所容納之焊球是否僅 係第一樣式之焊球。此第二偵測系統包括一觀測裝置、一 光源，其係配置在載運平板之後方，用以由背面照射該載 運平板；以及一光源，其係配置在載運平板之前面，用以由 前面照射該載運平板。 該載運平板在一較佳實施例中係包括一膜片，其係夾 擠在一第一平板部及一第二平板部之間。在載運平板上之 一系列開孔係貫穿第一平板部、膜片及第二平板部。在第 一及第二平板部中之開孔的尺寸，係可使焊球通過於其間 ，而穿過膜片之開孔的尺寸，係可防止焊球藉由其重力而 穿過該膜片，然而當焊球由焊球放置座推擠時’該焊球便 可通過膜片。 第一偵測裝置、模樣型座、第二偵測系統以及焊球放 置座，係分別在一第一偵測站、模樣型座站、第二偵測站 以及焊球放置站中排列成一圓圈狀。一可轉動之旋轉式輸 送帶係具有用以支撐載運平板之支撐指部’此旋轉式輸送 帶係用以將載運平板傳送至每一工站。此旋轉式輸送帶係 提供在每一工站中之同步運作，因此可以有較高之產能輸 出。 圖式之簡單說明 本發明之上述及其他之目的、特徵及優點’可由以下 圖式之較佳實施例的詳細說明中得到更深入之瞭解’其中 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梢（210X297公势） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
Μ Β7 五、發明説明（k) 在不同視圖中，相同之參考標號係表示相同之元件。這些 圖式並不一定係表示實際之尺寸，其重點應係在於說明本 發明之原理。 圖1係本發明焊球擺放裝置之平面圖。 圖2係使用在本發明裝置中之載運平板之平面圖。 圖3係載運平板之端視圖。 圖4係載運平板之部分側剖視圖，其中顯示一穿過載 運平板之單一開孔。 圖5係載運平板之平面圖，其中顯示其包含一完整之 焊球陣列。 圖6係載運平板之平面圖，其中顯示在由模樣型座移 除不需要之焊球之後’其所包含之所需焊球模樣的部分陣 列。 圖7係配竄在載運平板上方之焊球饋進器的部分剖視 圖。 圖8係傳送焊球至載運平板之焊球饋進器的部分剖視 圖。 圖9係第一偵測系統之槪要側視圖° 圖10係配藺在載運平板上方之模樣型座的部分側剖視 圖。 圖11係模樣型座/焊球放置座之針體的側視圖。 圖12係模樣型座總成之端視圖’其中載運平板係藉由 模樣型座握持器在載運平板之側緣上加以固定。 圖13係載運平板之平面圖’其係由模樣型座握持器握 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297^^ ) (讀先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -β 經濟部中央標嗥局員工消費合作社印裝 A7 A7 經濟部中央標丰局負工消费合作.社印製 五、發明説明（$ ) 持在側緣上。 圖I4 ' 15及16係描示一單一模樣型座針體，其推濟 一焊球通過載運平板之情況。 圖17係第二偵測系統之槪要側視圖。 圖18係定位在載運平板上方之焊球放置座的部分側剖 視圖。 圖19係焊球放置座總成之端視圖，其中載運平板係藉 由焊球放置座握持器在載運平板之側緣上加以固定，且一 半導體基板係藉由真空卡盤加以定位，以使焊球放置於其 上。 圖20、21、22及23係描示一單一焊球放置座針體， 其推擠一焊球通過載運平板而落在半導體基板上之情況。 圖24係另一較佳載運平板之部分側剖視圖。 圖25係圖24之載運平板的部分底視圖。 圖20係又一較隹載運平板之部分底視圖^ 較佳奮施例夕詳細說昍 現請參照圖1 ’焊球擺放裝置10係包括一具有標記之 旋轉式輸送帶I4 ’其係配置在一桌面12上。旋轉式輸送 帶14包括十個臂部14a ’其係由一中央輪軸π向外延伸 而出，而該中央輪軸11則係繞著一旋轉點lla而轉動。臂 部14a係支撐十對彈簧負載之支撐指部16a及16b，而此 支擦指部16a及16b則係支撐十個具有銷釘17之載運平板 18。每一載運平板18係包括—開孔82之陣列8〇形成於其 {讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 kl ____B7 五、發明説明U ) 間’此開孔陣列係用以支撐欲放置在一半導體基板零件72 上之焊球102(圖5)。旋轉式輸送帶14係藉由在箭頭8之 方向（順時鐘方向）上漸進地轉動，而在十個排列成圓圏狀 之不同工作站之間傳送載運平板18。 裝置10包括一裝載/卸載站20，於該處可使載運平板 18加以裝載或卸載。五個焊球饋進站22、24、26、28及 30係配置在裝載/卸載站20之後，用以漸進地將焊球102 充塡至載運平板18上之開孔82的陣列80。一第一偵測站 32係配置在焊球饋進站30之後，用以偵測在載運平板18 之陣列80上的所有開孔82是否皆已塡滿焊球102 模 樣型座站34係配置在第一偵測站32之後，用以產生焊球 102所需要之模樣81(圖6)，其係藉由將不需要之焊球102 之模樣83由開孔82之陣列80中移除而達成。一第二偵測 站36係配置在模樣型座站34之後，其係用以偵測所需要 之焊球102之模樣81是否已完成。一焊球放置站38係配 置在模樣型座站34之後，其係用以將載運平板18上之焊 球102之模樣81放置在一零件72上。一 Χ-Υ臺面66係 與焊球放置站38鄰接配置，其係用以將固定在JEDEC可 相容性托盤70上之零件72的陣列，傳送至焊球放置站38 中〇 在操作上，裝置10首先必須先裝上至少一個且最多十 個之載運平板18(圖2)。此可藉由在裝載/卸載站20處，將 一載運平板18放置在支撐指部16a/16b及銷釘頂部17之 間而達成。旋轉式輸送帶I4係以一爲增量來加以標示，且 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X 297公犛） I n I -I I I I H^J/ I I n I I I T c i (#先閱讀背面之注意事^再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消贽合作社印掣 A 7 _ B7 五、發明説明（η ) 此程序最好係再重複操作九次。 以下之討論係說明當載運平板18由旋轉式輸送帶14 加以指定時，由.18充塡及施配焊球102之連續操作。載 運平板18係由支撐指部16a/16b在裝載/卸載站20處加以 支撐，且由旋轉式輸送帶14指定至焊球饋進站22。焊球 饋進器40係滴下一定數量之焊球102至載運平板18上， 以使開孔82之陣列80可充滿焊球102。焊球饋進站22係 充塡在陣列80中之大部分開孔82。載運平板18接著便被 指定至焊球饋進站24中。當載運平板18被指定時，一刮 拭元件44便會將在載運平板18頂面上未掉落至開孔82內 之焊球102，由載運平板18上加以刮除。焊球饋進站24、 26、28及30係視情況需要，而重複執行在焊球饋進站22 中所執行之焊球饋進程序，以逐漸地將陣列80中其餘未充 塡之開孔82加以塡滿。旋轉式輸送帶14保指定載運平板 18至每一工站。 被指定由.30至第一偵測站32之載運平板18，最好係 已完全塡滿了焊球1〇2(圖5) » —光源46係由載運平板18 之下方將載運平板18加以照亮。攝像器50係可經由鏡子 48來觀看在載運平板18上之陣列80。若開孔82之陣列 8〇係未完全充滿所需要之焊球1〇2時，則載運平板18便 被指定向前以略過其餘之操作，而回到焊球饋進站22。若 陣列80係如所需地完全充滿焊球102時，載運平板18便 被指定至模樣型座站34。陣列80亦可具有未充塡焊球1〇2 之開孔82，但其必須不是所需模樣81之部分(將在下文中 9 本紙張尺度適用中國國家標淳·（ CNS ) 格（210Χ 297公兑） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央樣率局S工消f合作社印製 A7 B7 ________一——----- I、發明説明U ) 討論）° 模樣型座站34包括一模樣型座總成52 ’其具有一模 樣型座1〇4以及模樣型座握持器74a/74b〇在模樣型座站 34中，模樣型座握持器74Wb係握持載運平板18。模樣 製座握持器74a/74b接著便將載蓮平板18拉起而脫離支撐 指部I6a/I6b之銷釘17，而將載運平板18向上抵靠於模樣 型座1〇4。模樣型座1〇4係以一系列之針體108，而將不需 要之焊球102的預定模樣83推離該載運平板18之陣列 8〇(圖及圖u) ’而留下如圖6所示之所要模樣81。載 蓮平板18接著便降回至支撐指部l6a/i6b之銷釘17處。 模樣型座握持器74a/74b接著便釋放載運平板18，且 旋轉式輸送帶I4便將載運平板18指定至第二偵測站36。 載蓮平板18係以一光源46由下方加以照亮，以及以—光 源54由上方加以照亮。如同在第一偵測站32中，在載運 乎板I8上之陣列80係透過一鏡子48而由一攝像器50來 観看之。光源46係可使攝像器50看出在陣列80中之焊球 102是否是呈所需要之模樣。光源54係可使攝像器50看 出是否有任何散開之焊球102在載運平板18之頂面，而此 政開之焊球102接著係藉由’例如，噴氣或刮除器來加以 移除。若焊球102在載運平板18上之模樣係正確的，則載 運平板18便被指定至焊球放置站38。光感器78a及？8b 係用以確保載運平板18可正確地被指定至焊球放置站38 中。 焊球放置站38包括一焊球放置座總成56，其具有一 10 本紙張尺度適用中國國家標準（（、NS ) Λ4规輅（210X297公筇1 " ---------0-------、玎-------線1,1 一 (祷先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局—工消費合作社印掣 A7 _ B7 五、發明説明（q ) 焊球放置座126以及焊球放置握持器127a/127b。在焊球放 置站38中，載運平板18係由焊球放置握持器127a/127b 所握持。以握持器68固持零件72之托盤70之X-Y臺面 66，係與位在載運平板18之陣列80下方之零件72成一直 線。定位在零件72下方之真空卡盤76係向上移動，且以 一直空噴嘴76a將零件72牢固於其上。真空卡盤76係將 零件72抬起，而使其略高於其靜置在托盤70之位置。指 部致動器62係使支撐指部16a/16b打開。焊球放置握持器 127a/127b便將載運平板18向下移動至略高於零件72之位 置(在零件72上方約0.020英吋處）。焊球放置座126接著 相對於載運平板18而向下移動，而以針體108之陣列(圖 18)將焊球102之所需模樣81(圖6)由載運平板18上推移 至零件72上。焊球102接著便定位在一小塊之助熔劑72a 上(圖20)，其中該助熔劑72a係藉由銷針轉移製程或網罩 製程而沉積在零件72上。焊球放置座126接著便向上移動 。焊球放置握持器127a/127b亦將載運平板18向上推移， 且支撐指部16a/16b由指部致動器62加以閉合，以支撐載 運平板18。真空卡盤76向下移動以將零件72放回至托盤 70。焊球放置握持器127a/127b便釋放載運平板18，且載 運平板18接著便被指定至裝載/卸載站20而重複此一循環 操作。 由每一工站 22 ' 24 ' 26、28、30 ' 32 ' 34、36 及 38 所執行之程序，係隨著旋轉式輸送帶14之逐漸轉動而同時 進行。X-Y臺面66係在焊球放置座126之下方推動位在托 11 本紙張尺度遍用中國國家擂準（C、NS ) Λ4说梠（2]0Χ21;7公# ) (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（β ) 盤70上之每一零件72 ’直到焊球102所要之模樣81己經 定位在所有零件上爲止。一旦此一步驟完成後，便將一新 的零件72托盤70放置在X-Y臺面66上。 若其中有一載運平板18在第一偵測站32或第二偵測 站36中被剔除一次以上，則裝置1〇便會發出警告給機器 操作員。在此狀況下’此載運平板18應該是有瑕疵，因此 應在裝載/卸載站20中重新更換新的載運平板18。 現將針對裝置10之元件來做更爲詳細的說明。在旋轉 式輸送帶I4上之每一臂部l4a係支撐兩個指部i6a及16b ’而此兩支撐指部16a及16b係呈夾剪狀之配置而可樞轉 地安裝在臂部14a上。此一夾剪狀配置係以一彈簧組件13 來加以彈力負載。在一旋轉式輸送帶臂部14a上之指部 l6a ’係藉由一凸輪15而與安裝在鄰接臂部14a上之相對 指部16b相連接，使得相對之指部16a/16b可以藉由指部 致動器62而打開及閉合。每一相對指部16a/16b係包括兩 個水平銷釘17，且兩對水平銷釘17彼此係呈面部相對， 用以銜接在載運平板18上之凹口 88(圖2及圖3)，以將載 運平板IS支撐在一適當之位置上。旋轉式輸送帶14係由 一伺服馬達所控制，而此伺服馬達係聯結於一減速齒輪箱 ° 一焊球屏壁9係配置在旋轉式輸送帶14之下方，用以將 焊球饋進站22、24、26、28及30與工站32、34、36、38 及2〇加以隔開。 現請參照圖2、3及4，載運平板18係由一彈性塑膠 之膜片98(諸如KaptonTM)在兩個印刷電路板材料製成之平 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（2丨0X29*/公兑） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（\\ ) 板92及100之間加以層疊而形成。最好，上方平板92係 約爲0.020英吋厚’膜片98係約爲0·0005英吋厚，而下 方平板100係約爲.125英吋厚。上方平板92、膜片98及 下方平板1〇〇係以兩黏膠層96層疊而成，而此兩黏膠層 96係約爲0.0005英吋厚。平板92及1〇〇之外層表面係加 以鍍金’而使載運平板18可加以接地，以防止靜電干擾以 及防止零件72受損。此鍍金層亦可輕易地提供乾淨之表面 。載運平板18最好係約爲5英吋長及2.5英吋寬。 在陣列80中之每一開孔82在上方頂板92中係包括一 第一部分82a(圖4) ’其直徑係大約爲〇.〇36英吋，用以容 納一直徑約爲0.030英吋之焊球。每—開孔82在下方平板 100中亦包括有漏斗孔部，此漏斗孔部具有一較寬之注入 口 S2b以及一較窄之排出口 82c，其直徑係約爲0.032英吋 ’用以精確地放置焊球。開孔82彼此之間最好係隔開約 0.050英吋。膜片98具有一開口 98a ’其係藉由將膜片98 撕開成兩個彼此垂直相交之狹縫而形成。此膜片98之硬度 係足以防止一焊球102在其重量作用下穿過開口 98a，但 其可撓性則可使焊球102能由模樣型座1〇4及焊球放置座 126之針體108(圖11)將其推出。 載運平板18在兩相對端係包括有兩個對正孔90，其 直徑係大約爲，125英吋。對正孔90係可與對正銷90a(圖 10及圖18)相配合，以使載運平板18能與模樣型座1〇4及 焊球放置座126對齊。四個開孔86係位在載運平板18之 四個邊角上’且其直徑係大約爲·191英吋。開孔86係提供 13 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规栝（21〇><2叼公龙） m nn In IK n (請先閲讀背面之注意事項再填离本頁)
、tT 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 137 ___ _____ ._________________ · _ — 五、發明説明（a ) 可使由模樣型座104及焊球放置座126延伸而出之螺絲頭 伸入之間隙。在載運平板18兩端之凹口 88係用以收納由 支撐指部16a及16b所插入之銷釘Π。定位在載運平板18 兩側邊之凹口 84，係用以收納模樣型頭握持器74a/74b及 焊球放置握持器127a/127b上之突起71(圖13)。雖然膜片 最好係由KaptonTM所製成，然而其他適當之堅硬塑膠材 料亦可使用，諸如MylarTM。此外，亦可採用金屬箔片或 膜片β再者，上方平板92亦可以金屬材料取代印刷電路板 材料。在此情況下，貫穿金屬性上方平板92之開孔82亦 可以蝕刻方式來形成。再者，陣列80之尺寸亦可視欲放置 在零件72上之所需焊球的最大數量而改變。舉例來說，在 圖2所示之陣列係具有441個開孔，而另一種習用之陣列 係包含10S9個開孔。事實上，陣列80係涵蓋大部分之載 運平板18。可用於多個零件72之複數個陣列80亦可形成 在載運平板18上。最後，載運平板18之尺寸亦可視目前 之應用而改變，舉例來說，若使用於多個零件，則可將其 加大。 請參照圖1、7及8 ’每一焊球饋進器40包括一用以 供應焊球102至焊球饋進器40之供應管42。焊球1〇2係 藉由重力而向下移動至饋進構件41之內部腔室49 〇包圍 內部腔室49之壁體45a係具有一開口 45b，其可使焊球 102排放至外部腔室47。包圍外部腔室之壁體43a係具有 一開口 43b，其係定位成與開口 45b相差90。。當饋進構 件W轉動而將開口 43b移動成面向載運平板18時，容納 14 ϋ張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規桔（2丨(以^97公趣) '~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
B7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 五、發明説明（A ) 在外部腔室47內之全數焊球102便會灑落在載運平板18 上，而散佈在開孔82之陣列80中。同時’開口 45b係轉 動至側邊，而使焊球102可被收集在內部腔室49中。每一 焊球饋進器40包括一包圍焊球饋進器40之圈圍件58，其 係配置在相當靠近載運平板18之位置，用以將大部分之焊 球102集中在開孔82之陣列80中。一刮除元件44係以 45°角與焊球饋進器40鄰接配置，其係用以當載運平板 18由旋轉式輸送帶14所指定時，將過多之焊球102由載 運平板18上刮除。最好，刮除元件44係由柔軟滑順之透 明塑膠所製成，但其亦可由橡膠或諸如鋁、銅、鋼等金屬 所製成。一轉輪44a係在刮除元件44與載運平板18之間 提供適當之間隙。在另一實施例中，亦可使用噴氣注來移 除過多之焊球102，或者係將載運平板18加以傾斜來移除 過多之焊球102。雖然焊球饋進站最好係漸進地將焊球102 充塡至載運平板18上，然而在載運平板18到達焊球饋進 站30之前即已塡滿其所需要之焊球102時，則裝置10便 可如同載運平板18已離開所有之焊球饋進站而來執行檢査 載運平板18之程序，所以若載運平板18已適當地塡滿焊 球102時，則載運平板18便可略過其他之焊球饋進站。 現請參照圖9，第一偵測站32係包括一平面光源46， 其係配置在載運平板18之下方，用以由後面照射載運平板 18。光源46係安裝在一板塊47上，而該板塊47則係定位 在桌面12上。攝像器50最好係一種CCD攝像器，且係水 平地裝設在載運平板18之上方。一鏡子48係以相對於載 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4^格（210Χ 297公# ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（今） . ， 運平板18而呈45°角之方向而安裝在一托架49上，其可 使攝像器50觀看在載運平板18上之開孔82的陣列80 » 雖然攝像器50最好係呈水平定位，然而攝像器50亦可垂 直定位在載運平板18之上方。在此情況下，鏡子48便可 省略不用。 現請參照圖10、11、12及13 ’模樣型座總成52係包 括一模樣型座104，其係安裝在模樣型座總成52之下端 124。模樣型座1〇4具有一垂直配置之針體1〇8之模樣，用 以將焊球102之不需要的模樣83由載運平板18上推離， 如圖6所示。在模樣型座104中之針體1〇8的模樣係設計 成相等於模樣83。針體108係定位成可使其端部108a及 圓形末端107面部朝下。針體108係藉由平板11〇、丨12及 II4而固定在定位上’其中之平板係由鍍金之印刷電路板 材料所製成。平板110、112及114係安裝在端件116之間 ，且包括一開孔82之陣列80貫穿於其間，而此陣列8〇則 係相同於在載運平板18上之開孔82之陣列80 »平板110 及112係藉由兩個分隔件113而與平板Π4隔開。在針體 108上之肩部105係定位在平板112之上方，且位在兩分 隔件Π3之間的凹口內，用以限制針體丨〇8上下方向之移 動量。針體108之端部108b係抵靠在一塞夾件中，而此塞 夾件則係由硬橡膠118、塡隙料120及發泡乳膠122所構 成。此塞夾件提供每一針體108有足夠之移動量，而使針 體108可以自行對準該位在載體平板18上之對應開孔82 。一彈力負載之剝落平板106係配置在針體80之末端107 16 _本紙张國國家標冢( (、NsT/\4規格(210Χ2^7；>^ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局一貝工消费合作社印？木 A7 B7 五、發明説明（、4 ) 的上方，用以保護針體108以及用以保持其有一適當之對 齊性。剝落平板106亦包括一相等於載運平板18上之開孔 82之陣列8G »當載運平板18由模樣型頭握持器74a/74b 向上推動而抵頂剝落平板106時，剝落平板106便會沿著 箭頭103之方向向上移動而抵頂平板110。剝落平板1〇6 係保持載運平板18可垂直於針體1G8，以避針體108卡在 載運平板18中。平板106、110、112及114係加以鍍金而 使其可電性接地，以降低靜電干擾以防止零件72受損。平 板106、110、112及114係沿著兩個對正銷90a而加以安 裝，而使在這些平板上之開孔82陣列80可以彼此對準。 所製72受損。平板106、110、112及114係沿著兩個對準 〇 握持器74a/74b係分別繞著樞轉點75a及75b而轉動 ，以使握持器74a/74b可以握持及釋放載運平板18，如箭 頭77所示。握持器74a/74b具有突起71(圖13)，其係可銜 接凹口 84，以將載運平板18對正於握持器74a/74b中。底 部73a及73b係由底部來支撐載運平板18。握持器 74a/74b係相對於模樣型座104而上下滑動，且係由一曲柄 滑座機構所驅動，而該曲柄滑座機構則係由一聯結有減速 齒輪之無刷伺服馬達所驅動。 爲了將不需要之焊球102的模樣由載運平板18上之開 孔82的陣列80中移除，載運平板18係要由握持器 74a/74b將其沿著箭頭101之方向向上移動。載運平板18 係沿著箭頭103之方向而向上銜接及推擠剝落平板1〇6’ 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-°
T 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4叱#, ( 210X297公f ) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 Λ7 Β7 五、發明説明（、u ) 而使針體108可以突穿剝落平板106。針體108之模樣可 以將不需要之焊球1〇2之相同模樣83推出載運平板18。 這便可以在陣列80中僅留下所需要之焊球1〇2之模樣81 ，如圖6所示。 圖14、15及16係描示一單一焊球102被推出載運平 板18之情況。現請參照圖14 ’焊球102係藉由膜片98而 被支撐在開孔82之第一部分82a中。針體108之末端107 係首先開始接觸焊球102。在圖I5中，針體108係將焊球 102推入開孔82之第二部分82b。針體108之力量造成膜 片98向下撓曲，而推擠焊球穿過開口 98a。在圖16 中，焊球102係藉由針體1〇8而被推擠穿過開孔82之第三 部分82c，且推出於載運平板W。 藉由將開孔82之完整的陣列80包含在模樣型座104 之平板110、112及114上’在模樣型座104中之針體108 的外形便可改變，以配合不同之零件72。此一優點係在於 其可處理相當廣泛之不同零件72，而不需要手邊有相當多 之特定工具。若有需要將零件72快速變換時，便將第二模 樣型座104存放在身邊’使得不同零件之處理僅需要解下 螺栓，而將模樣型座總成52上之模樣型座加以更換即 可。 現請參照圖17，第二偵測站36包括一平面光源46， 其係配置在載運平板18之下方’用以由背面照射載運平板 18。光源46係安裝在一板塊47上。攝像器5〇係水平地安 裝在載運平板18之上方。—鏡子48則係以托架49而以 18 本紙張尺度適用中國國家標專（CNS ) Λ4規格（公筇） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 [ 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 Μ Β7 五、發明説明) 45°角安裝在載運平板18之上方。一具有光線發射元件 54a之第二光源54係安裝在板塊47a上，其係位在載運平 板18之上方且遠離載運平板18之一側邊，用以正面照射 載運平板18。以光源46由載運平板18之背面加以照射之 ，係可使攝像器50査看在載運平板18上之開孔82之陣列 80的焊球102是否呈所需要之模樣81(圖6)。以光源54由 載運平板18之正面加以照射之，係可使攝像器50査看是 否有任何散落之焊球102停留在載運平板18之上面，使得 散落之焊球102可由噴氣注或刮除器將其移除。光源54及 56所提供之光波長度，係足以使攝像器50可觀察該載運 平板18。 現請參照圖18及19，焊球放置座126係安裝在焊球 放置座總成56之下方部分128。焊球放置座126包括一針 體108之陣列，其係相同於在載運平板18中之開孔82的 陣列80。針體之端部l〇8b及末端109係朝下配置。末端 1〇9(圖11)係呈杯狀，可用以更精確地放置焊球102。針體 108係藉由類似於模樣型座104之平板110、112及1142 之平板132、134及138而固定在定位上。由硬橡膠118、 塡隙料120及發泡乳膠122所構成之塞夾件，係配置在針 體108之上方，用以使針體可以自行對正，並且在垂直方 向上具有柔順性。兩分隔件136係將平板138與平板132 與134隔開。平板132、134及138係安裝在端件140之間 。對正銷90a係可使載運平板18與焊球放置座126適當地 對齊。一彈力負載之剝落平板130係用以保護及對正針體 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 格（210Χ2〔;7公筇） (請先閲讀背面之注意事項再填苑本頁) 1Τ------_1· 經濟部中央標準局員工消t合作.社印取 ΑΊ Β7 五、發明説明（J) 108之末端l〇9。剝落平板130係相同於剝落平板106(圖 10P焊球放置座總成56包括握持器127a/127b，其係用以 握持載運平板18，且將載運平板18下降至零件71之上方 。握持器127a/127b係可分別繞著樞轉點75a及75b而轉 動。焊球放置座126及握持器127a/127b係可相對於焊球 放置座總成56而上下地滑動，且其皆係由相同於模樣型座 總成52所採用之曲柄滑座機構所驅動。此外，配置在焊球 放置座總成56下方之真空卡盤76亦係藉由曲柄滑座機構 所驅動。 在操作上，在握持器127a/127b將載運平板18下降至 零件72上方之後，焊球放置座126接著便相對於載運平板 18而向下移動。當剝落平板130接觸到載運平板18時， 1030便被向上推動，藉此使其接觸針體108。針體108之 末端109係碰觸焊球102之模樣81，並將其向下推擠穿過 載運平板18而落在零件72上。由於針體108在垂直方向 上具有柔順性，因此針體108便可針對不平均或略微傾斜 之零件表面來加以調整。一旦焊球1〇2固定在定位時，載 運平板18及焊球放置座126便會向上移動。 圖20、21、22及23係描示一單一焊球102被推擠穿 過載運平板18而掉落至零件72上之情況。現請參照圖20 載運平板18係配置在零件72之上方。一團助熔劑72a係 配置在開孔82之下方。焊球102係藉由膜片98而被支撐 在開孔82之第一部分82a中。針體108之末端109係首先 開始接觸焊球102。在圖21中，針體108係將焊球102推 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梢（210X297公麓） (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經滴部中央標率局員工消费合作社印製 kl _____^____ 五、發明説明（1 ) 擠穿過在膜片98中之開口 98a而進入開孔82之第二部分 82b。在圖16中’焊球1〇2係藉由針體1〇8而被推擠穿過 開孔82之第三部分82c，且落在零件72上之助溶劑72a。 在圖23中’針體1〇8及載運平板18係遠離零件D而向上 移動。在不需要助熔劑之情況中，亦可使用一小團之情性 物質’以使焊球102可以黏著在零件72上。 雖然載運平板18及焊球放置座126最好皆能包括一整 體性之開孔82的陣列80以及針體1〇8，其係需要配合使 用模樣型座1〇4以產生所需要之焊球102之模樣81，然而 ’載運平板18及焊球放置座126亦可具有一開孔82之陣 列以及針體108，其係相同於欲放置在零件72上之焊球 之實際所需模樣。在此情況下，偵測站32及模樣型頭 站34便可省略。然而，爲了配合不同之零件，具有可用於 每一種不同零件之實際形狀的載運平板及焊球放置座，係 必須保留在手邊。 現請參照水24及25，載運平板142係另一種較佳載 運平板。載運平板142與載運平板18之不同處係在於其係 由一種材料所製成。開孔144之陣列係形成於載運平板 142上。每一開孔144係具有一第一部分144a，其係用以 捕捉一焊球102。一第二部分144b係具有比第一部分144a 還小之直徑，其係當焊球102由一針體108將其擠入第二 部分144b時，可用以彈性地固持該焊球1〇2。相較於焊球 擺放機器，這便可使載運平板142能在一分開之機器中預 先裝塡焊球102，因爲載運平板142係可加以傳送，且甚 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4坭輅（210X29*?公犮） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 " 經濟部中央樣準局R工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（，） 至將其上下倒置固持，而不會使焊球102掉落。將裝置10 之操作分散在兩個不同機器中來執行’可使焊球102放置 在零件72上之速度增加。在載運平板142底部上之同心溝 槽146係形成一薄壁148，此薄壁148係包圍第二部分 144b及第三部分144c。這使得當焊球1〇2被擠入時，該第 二部分l44b可以伸展。第三部分144c係具有一小於第二 部分144b之直徑，並且可彈性地伸展，以使一焊球102當 由一針體108所擠入時可以通過。載運平板142最好係由 塑膠所製成，然而，其亦可由金屬或疊層薄板所構成。 現請參照圖26，載運平板150係另一種較佳之載運平 板，其與載運平板142之不同處係在於，載運平板150之 底部係具有十字交叉之溝槽152，此溝槽152係形成環繞 開孔〗44之第二部分l44b及第三部分144c之壁部154。 溝槽152最好係模製在載運平板150上，然而，其也可以 係鋸開而形成。在另一較佳實施例中，開孔144之第二部 分144b係可省略，而以靜電力將焊球固持在載運平板150
Cp 〇 魏件 雖然本發明已參照其較佳實施例而詳細地加以說明， 然而熟習此項技術之人士應可瞭解，在形狀及細節上，不 同之變化仍可在不脫離本發明之精神及範圔下來實施，而 本發明之精神及範圍則係由後附之申請專利範圍所界定。 舉例來說，裝置10之其他較佳實施例’係可具有少於 22 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0Χ 297公费） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T A7 __ B7__ 五、發明説明（V丨） 五個之焊球饋進站。在此情況中，所省略之焊球饋進站亦 能以額外之模樣型座站來取代，而使不同之焊球102之模 樣亦可放置在不同的半導體基板零件上，而不需要做任何 結構上之改變。支撐指部16a/16b亦可藉由一大得足以使 焊球放置座126能向下移動穿過之開口，將其彼此固定或 分隔開。在此設計中，其係僅有採用五個載運平板18 〇再 者，所顯示在裝置10中之工站係排列成一圓形，然而這些 工站亦可成直線排列》在此情況中，一直線致動器將用以 移動載運平板I8 〇此外，雖然所說明之裝置係用以將焊球 102擺放在個別之零件72上，然而，裝置10亦可用以將 焊球102擺放在料帶或面板上。用以固持零件72之其他容 器亦可採用，諸如AuerTM Boat。最後，具有不同於上述 尺寸之焊球亦可擺放在零件72上。在此情況中，裝匱10 之元件尺寸亦應隨之而改變。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10衮-- « m 1'J -- ml nn ---. --5 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 23

Claims (1)

  1. 經濟部中央標率局員工消費合作社印聚 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種用以擺放焊球以與一基板接觸之裝匱，其包含： —載運平板，其包括一系列之開孔貫穿於其中，每一 開孔係用以容納一焊球;以及 一焊球放置座’其具有一第一樣式之突出件，該第一 樣式之突出件的至少一部分’係對準由載運平板所容納之 第一樣式的焊球’用以將第一樣式之焊球由載運平板之開 孔中推擠出來而與該基板相接觸。 2. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含一 模樣型座，該模樣型座具有一第二樣式之突出件，而該第 二樣式之突出件係對準由載運平板所容納之某些焊球，用 以將一第二樣式之焊球由載運平板中推擠出來，而僅留下 第一樣式之焊球係容納在載運平板中。 3. 根據申請專利範圍第2項之裝置，其中焊球放置座 及模樣型座之每一突出件係可與載運平板中對應之開孔自 行對準。 4. 根據申請專利範圍第2項之裝置，其中該突出件係 針體。 5. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含一 第一偵測系統，其係用以偵測在載運平板所有必要之開孔 中是否皆容納有一焊球。 6_根據申請專利範圍第5項之裝置，其中該第一偵測 系統包含： 一觀測裝置，其係用以偵測在載運平板所有必要之開 孔中是否皆容納有一焊球;以及 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0Χ297公釐） 六 AS D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 射㈣^_ ’類隨在魏M之㈣，腿由龍照 射孩戰蓮平板。 7占根據申請專繼圍第！項置進 系統，其係用以偵測_平板所容納之焊球是否 僅係第一樣式之焊球。 8‘根據糊專利範圍第7項之裝置，其中第二偵測系 統包含： —觀測麵’其侧以觸賴稍所容納之焊球是 否僅係第一樣式之焊球； 一光源，其係配置在載運卒板之後方，用以由背面照 射該載運平板;以及 —光源，其係配置在載運平板之前面，用以由前面照 射該載運平板。 9.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該載運平板 包括一膜片，其係夾擠在一第一平板部及一第二平板部之 間，且在載運平板上之一系列開孔係貫穿該第一平板部、 膜片及第二平板部’在第一及第二平板部中之開孔的尺寸 ’係可使焊球通過於其間’而穿過膜片之開孔的尺寸，係 可防止焊球藉由其重力而穿過該膜片，然而當焊球由焊球 放置座之突出件推擠時，該焊球便可通過膜片。 10·根據申請專利範圍第5項之裝置，其進一步包含： 一第一偵測站，第一偵測系統係定位於其上； 一模樣型座站，模樣型座係定位於其上； 一第二偵測站，第二偵測系統係定位於其上； (請先聞讀背面之注意事碩再填寫本頁)
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 、 C8 ' D8 六、申請專利範圍 一焊球放置站，其係使焊球可被擺放至基板上。 U·根據申請專利範圔第10項之裝置，其中該工站係 排列成圓圈狀，該裝置進一步包含一可轉動之旋轉式輸送 帶’其係用以將載運平板傳送至每一工站。 12·根據申請專利範圍第11項之裝置，其中該旋轉式 輸送帶包括一支撐指部，其係用以支撐該載運平板 13·—種用以擺放焊球以與一基板接觸之方法，其包含 提供一載運平板，其具有一系列之開孔貫穿於其中， 每一開孔係用以容納一焊球;以及 以一焊球放置座將第一樣式之焊球由載運平板之開孔 中推擠出來而與該基板相接觸，該焊球放置座具有一第一 樣式之突出件，該第一樣式之突出件的至少一部分，係對 準由載運平板所容納之第一樣式的焊球。 根據申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含 將該載運平板放置成與基板鄰接之步驟。 15. 根據申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含 —步驟，其係以模樣型座中之第二樣式之突出件，將一第 二樣式之焊球由載運平板中推擠出來，而僅留下第一樣式 之焊球係容納在載運平板中。 16. 根據申請專利範圍第15項之方法，其進一步包含 一步驟，其係以一第一偵測系統來偵測在載運平板所有必 要之開孔中是否皆容納有一焊球。 17. 根據申請專利範圍第16項之方法，其中以第一偵 13 IRS HLBH'lr»_ *ϋ Λ ! Μ —HUB -s〆：-^ rbbn^B pfp. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 • xvn nn i Sana · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210 X 297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 測系統偵測之方法係包含以下之步驟： 以一配置在載運平板後方之光源，由背面照射該載運 平板;以及 以一觀測裝 皆容納有一焊球 _測在載運平板所有必要之開孔中是否
    經濟部中央標準局員工消費合作社印製 逆、理 18.根據申#1(1範圍第16項之方法，其進一步包含 一步驟，其係以一第二偵測系統來偵測載運平板所容納之 焊琴是否係第一樣式之焊球。 】9.根據申請專利範圍第18項之方法，其中以第二偵 測系統偵測之方法係包含以下之步驟： 以一配置在載運平板後方之光源’由背面照射該載運 平板； 以一係配置在載運平板前面之光源，由前面照射該載 運平板;以及 以一観測裝置偵測載運平板所容納之焊球是否僅係第 一樣式之焊球。 20.根據申請專利範圍第13項之方法’其進一步包含 以下之步驟： 藉由將一膜片層疊在一第一平板部及一第二平板部之 間而形成該載運平板，且一系列之開孔係貫穿該第一平板 部、膜片及第二平板部； 量製在第一及第二平板部中之開孔的尺寸，使焊球可 通過於其間;以及 量製該穿過膜片之開孔的尺寸’使其可防止焊球藉由 4 (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 ) Λ4规格（？丨〇Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 ' 曾 - D8 六、申請專利範圍 其重力而穿過該膜片，然而當焊球由焊球放置座推擠時， 該焊球便可通過膜片。 21. 根據申請專利範圍第18項之方法，其進一步包含 以下之步驟： 將第一偵測系統定位在一第一偵測站； 將模樣型座定位在一模樣型座站； 將第二偵測系統定位在一第二偵測站;以及 提供一焊球放置站，其係使焊球可被擺放至基板上。 22. 根據申請專利範圍第21項之方法，其進一步包含 以下之步驟： 將該工站排列成圓圏狀;以及 以一可轉動之旋轉式輸送帶，將載運平板傳送至每一 工站。 23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其進一步包含 一步驟，其係以一位在該旋轉式輸送帶上之支撐指部來支 撐該載運平板。 5 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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