TW506088B - Placement system apparatus and method - Google Patents
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Description
506088 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(1) 藥明領域- 本發明是關於一種將元件放置在表面上的裝置及其方 法,特別是一種在積體電路元件植球製程中,將錫球及助 焊劑放置在球格陣列(BGA)基板上的裝置及方法。 發明背景 近年來,採用BGA技術應用在高密度1C元件與電路板 連接製程日漸普及。將相同規格的陣列助銲錫球放置在電 路板上準備與1C元件導腳連接位置處。因此1C元件可固定 在板上並利用元件導腳以及與導腳接觸的錫球進行電性連 接。 爲達此目的,在球格陣列技術中,必須將助焊劑及錫 球轉移到基板上預先決定的陣列位置上◦一般是使用球拾 取頭。球拾取頭用來將錫球轉移到基板上,並載送與上板 陣列規格相同的錫球,隨後將錫球放置到基板上。重點是 ,電路板上所有打算提供錫球位置處必須完整提供錫球, 如果1C元件導腳漏上錫球將造成與基板連接失當導致整個 電路板功能失效。習知的球拾取頭形成陣列位置來接收錫 球,這些位置與電路板上錫球陣列規劃相同。相應的助焊 頭則在基板陣列位置放置助焊劑。 雖然此種技術普遍有效,但在及時生產系統中,如何 設計快速及高效率的裝置進行錫球及助焊劑的放置仍面臨 諸多挑戰。設計上,此裝置必須能將球拾取頭及助焊頭載 送到基板上方相同位置,且既然陣列尺寸以及陣列錫球位 置間距相當小,必須採用精密對位技術。在傳送BGA基板 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項
頁 I I I I I 訂 線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 506088 A7 B7 五、發明說明(2) Ϊ程中…必須在基板上精確對位錫球及助焊劑拾取頭’急 欲提供一種快速、高效率的裝置。 習知技術說明 發明槪述 根據本發明,提供一種至少能在平面上放置兩個元件 的裝置,包含: (a) .供應該平面的裝置,該供應裝置用來在第一方向移 動, (b) .第一轉移裝置,將該第一元件轉移到該平面上, (c) .第二轉移裝置,將該第二元件轉移到該平面上, (d) .在至少一具該轉移裝置上提供一種用來辨認及偵測 該對位平面上對位記號位置的裝置, (e) .—種調整該第一及第二轉移裝置位置相對該平面位 置的裝置,以回應該對位記號位置。 其中該第一及第二轉移裝置在該第一方向單一方向上 固定在一起,並在垂直該第一方向的第二方向上提供獨立 移動該第一及第二轉移裝置的移動機構。 在本發明較佳實施例中,該第一及第二轉移裝置在該 平面上方沿著該第二方向移動,且提供一種沿該平面法向 的第三方向,移動該第一及第二轉移裝置的裝置。該轉移 裝置最好個別提供辨識機構,且提供裝置相對各組轉移裝 置沿第一方向移動各該辨識機構。各該辨識機構可包含監 視器組。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再辦寫本頁) 士 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506088 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(3) % '該轉移裝置最好個別提供辨識機構,且提供裝置相對 各組轉移裝置沿第一方向移動各該辨識機構。各該辨識機 構可包含監視器組。此外,最好提供沿第一方向調整平面 位置的機構。 各該轉移裝置可在第一位置上,沿著第二方向移動, 其中該轉移裝置接受欲放置的元件,且在第二位置上使該 轉移裝置位於表面正上方。各該轉移裝置可同時轉移數個 排列成所需圖案的元件。此裝置尤其適用將助焊劑及錫球 轉移到BGA基板上。 對於本發明,從其他基板的觀點,提供一種在球格陣 列基板上放置助焊劑及錫球的裝置,包含: U).供應及支撐該基板的裝置,該供應裝置用來在第一 方向移動, (b) .第一轉移裝置,將助焊劑轉移到該平面上, (c) .第二轉移裝置,將錫球轉移到該平面上, (d) .在至少一具該轉移裝置上提供一種用來辨認及偵測 該基板上對位記號位置的裝置, (e) . —種調整該第一及第二轉移裝置位置相對該基板位 置的裝置,以回應該對位記號位置,其中該第一及第二轉 移裝置在該第一方向上固定在一起,並在垂直該第一方向 的第二方向上提供獨立移動該第一及第二轉移裝置的移動 機構,及 (0·在第一方向相對各該轉移裝置,調整各該辨識機構 位置的裝置, (請先閱讀背面之注意事項再场寫本頁) 士 ·,-------訂---------線 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) θ 506088 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(4) 〜關於本發明,進一步從機板的觀點考量,提供一種在 平面上至少放置兩元件的方法,包含: (a) .在第一方向供應該第一面至接受位置’ (b) .沿垂直該第一方向之第二方向移動第一轉移裝置將 該第一元件轉移到該平面上, (c) .沿垂直該第一方向之第二方向移動第一轉移裝置將 該第二元件轉移到該平面上, (d) .辨識並偵測該平面上對位記號位置’ (e) .回應該對位記號位置,相對該平面調整該第一及第 二轉移裝置的位置, (f) .在垂直該平面第三方向上移動該第一轉移裝置,及 (g) .在垂直該平面第三方向上移動該第二轉移裝置。 最好,轉移裝置在第二方向及相對平行該第三方向軸 向之旋轉方向,其位置能依需要調整且平面位置可沿第一 方向作調整。 步驟(d),最好能利用設在至少一具轉移裝置上的辨識 機構執行。 例如,辨識裝置可提供在一具轉移裝置上,且步驟(d) 可錯由沿第二方向移動該轉移裝置執行,直到該轉移裝置 上的辨識系統確認平面上的第一對位記號爲止,進一步沿 著第二方向移動其中一具轉移裝置,且相對該轉移裝置, 在第一方向移動該辨識系統直到第二對位記號確認爲止。 替代的方案是,同時在各具轉移裝置上及步驟(d)提供 辨識裝置,先利用第一轉移裝置上的辨識系統沿第一方向 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 士
1 -n ϋ mmmmt 11 n ·1-^ · ϋ 11 1 I i·— I « 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506088 A7 __ B7 五、發明說明(5) if預定位,沿第二方向移動該第一.轉移裝置直到該第—轉 移裝置上的辨識系統確認平面上的第一對位記號爲止,且 利用設在第二轉移裝置上的辨識系統沿第一方向作預定位 ,沿第二方向移動該第二轉移裝置直到該第二轉移裝置上 的辨識系統確認平面上的第二對位記號爲止。 此方法特別適用在於BGA基板上放置錫球及助焊劑的 製程。 圖示簡單說明 以下以範例方式參考附圖描述本發明較佳實施例。 圖1.顯示本發明第一實施例立體圖。 圖2.顯示圖1裝置平面圖。 圖3 .顯不圖1裝置側視圖。 圖4.爲圖1裝置平面圖,顯示球拾取頭移動情形。 圖5.爲圖1裝置平面圖,顯示助焊劑拾取頭移動情形 〇 圖6.爲圖1裝置立體圖,顯示助焊劑拾取頭位於球格 陣列基板上方的情形,及 圖7.爲圖6縮小立體圖,顯示球拾取頭位於球格陣列 基板上方的情形。 主要元件對照表 1 支撐 2 BGA基板 ---8------ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------訂---I-----線 (請先閱讀背面之注意事項再_寫本頁) 506088 A7 B7 五、發明說明(6) T ' …球拾取頭 4 助焊劑拾取頭 5 馬達 (請先閱讀背面之注意事項再 6 橫向元件 7 Y軸馬達 8 Y軸馬達 9, 1〇 Z軸馬達 11,12 0軸馬達 13 5 14 相機 較佳實例之詳細說明 首先參考圖1,顯示本發明較佳實施例之裝置。裝置 主要組件包含B G A基板支撐1,用來保持上方的b G A基板 2,球拾取頭3及助焊劑拾取頭4。支撐1利用馬達5沿著X 軸驅動,使B G A基板2可沿著X軸移動。X軸對應b ο A基 板2長邊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 球拾取頭3及助焊劑拾取頭4固定在共用的橫向元件6 上,該橫向元件沿著與X軸方向垂直的Y軸延伸。Y軸對 應BGA基板2短邊。頭3,4利用各自的Y軸馬達在Y軸方 向沿著橫向元件6來回運動。球拾取頭Y軸馬達7如圖1所 示,對應的助焊及Y軸馬達8如圖2所示,但於圖1未顯示 〇 球拾取頭3及助焊劑拾取頭4又分別利用各自的Z軸馬 達9,1 0沿Z軸移動,使得拾取頭3,4可相對BGA基板2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 506088 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____B7 __五、發明說明(7) 1£升及下降。最後,拾取頭3,4利用各自的0軸馬達1 1 ,1 2相對0軸旋轉,使拾取頭3,4利用齒輪組(未顯示)沿 圖1箭頭方向繞β軸旋轉。同時分別在球拾取頭3及助焊劑 拾取頭4上設置相機13,14。相機1 3,14用作對位目的 ,描述如下。以下描述本發明較佳實施例裝置操作。 在將助焊劑及錫球放置到B G Α基板2上之前,相機1 3 ,1 4使用對位技術對準基板2上方的拾取頭3,4。圖2及 3顯示達成後的情形。在BGA基板2對角處設有一對對位記 號。其中一具拾取頭3,4移到該具拾取頭相機辨認到基板 2上對位記號位置處。接著相機沿著X軸移動且拾取頭沿著 Y軸移動直到相機辨識出第二對位記號。一但相機完成兩 對位記號辨識動作,計算機板位置並沿Y軸及0軸做所需 的調整,使拾取頭與基板對位。 替代的對位技術是將其中一具拾取頭3,4沿Y軸移動 ,並使相關的相機13,1 4沿X軸做預定位,使相機組合13 ,14能辨識出基板上對應的對位記號。在第一對位記號完 成辨認的同時,或稍後,另一具拾取頭3,4沿Y軸移動且 相關的相機1 3,1 4沿X軸做預定位以辨識第二對位記號。 在此方法中,將兩拾取頭3,4對位過程分開,各拾取頭辨 識兩對位記號其中一個。根據兩相機13,1 4所獲得的資訊 ,可計算機板相對頭的位置。此替代技術的優點是,由於 X軸方向已經完成預定位,可降低兩相機組13,1 4行走的 時間及距離。由於相同型式兩兩BGA基板的對位記號位置 彼此相當接近,X方向預定位是可行的。 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項
訂 m 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 普 506088 A7 ------ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(8) 〜以下參考圖4至7描述操作程序。首先參考圖4,球拾 取頭3沿γ方向移動至適當位置,使相關相機丨3位於B G A 基板正上方。在球拾取頭3移動前,球拾取頭3相機I 3已 完成X方向預定位使相機對準第一對位記號的X方向。接 著相機組合1 3辨識第一對位記號且將對位記號位置資訊提 供給控制裝置(未顯示)。 接著球拾取頭3沿Y方向移動,遠離BGA基板2至球 供應單元20,助焊劑拾取頭4承載助焊劑沿Y方向移動(圖 5)至BGA基板2正上方,使得助焊劑助焊劑拾取頭相機14 位於第二對位記號正上方。在沿Y方向移動之前,相機1 4 預先定位第二對位記號X軸。第二對位記號一經確認’將 此資訊送至控制裝置並結合從球拾取頭相機丨3取得的資訊 可決定基板位置且可調整助焊劑拾取頭4在Y方向及Θ方 向的位置,.且如果必要,可調整基板支撐在X方向位置使 得助焊劑拾取頭4可在基板2上方做適當調整(圖6) °接著 將助焊劑拾取頭4沿Z方向下降,將助焊劑配置在BGA基 板所需位置。 將助焊劑配置在基板2上後,助焊劑拾取頭4再次上升 並沿Y方向離開基板2朝助焊劑站2 1移動,此處助焊劑拾 取頭4在BGA基板下次循環前,事先接受助焊劑。同時’ 如圖7所示,球拾取頭3利用先前球拾取頭3在0方向對位 以及基板支撐在X方向對位獲得的對位資訊沿Y軸從球供 應站20抵達與BGA基板2對準位置。接著,球拾取頭3沿 Z軸下降,將錫球配置在BGA基板2上。 ^---- (請先閱讀背面之注意事項再 -Ί 本頁 訂---------線 « 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 5〇6〇8δ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____五、發明說明(9) ·在製程循環最後階段,球拾取頭3再次沿Z軸上升。然 而,球拾取頭3不立即離開。而是基板2沿X方向移動至下 一站,供應安裝在基板上的元件,新的基板2移入該位置 進行錫球及助焊劑配置動作。既然球拾取頭3仍保持在新 基板2上方,球拾取頭在離開Y方向進一步供給錫球進行 下次循環前,利用相機1 3採取第一對位操作。 可發現本發明提供多項優點。首先,縱使基板位於單 一支撐上,可同時執行助焊劑及錫球轉移程序,可免除兩 項操作所需分離支撐的成本。第二點,由於助焊劑及錫球 供給作業僅需執行一次對位操作,可縮短整體製程循環時 間。第三點,當執行對位操作時,由於相機組合可沿X方 向移動,球拾取頭本身不需沿X方向移動,可使機構簡化 。最後,當利用由兩相機取得的對位資訊執行位置調整時 ,由於基板支撐可沿X方向移動,球拾取頭本身不需要沿X 方向移動執行位置調整。可進一步簡化拾取頭機構。 値得注意的是,雖然本發明上述應用在將錫球及助焊 劑放置在B G A基板的製程上,本發明不侷限在上述應用, 可應用在任何兩組需要精確配置在平面上的元件或物件, 亦即放置1C及其他元件在BG A或其他半導體封裝體上的平 面黏著技術。 (請先閱讀背面之注意事項再 %·Ί. -填寫本頁) ------訂---------線 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 45·
Claims (1)
- 506088 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 〜〜1 種放置至少兩元件於平面上的裝置’包含: (a) 供應該平面的機構,該供應機構適合沿第一方向移 動, (b) 第一轉移機構,將該第一元件轉移到該平面上, (c) 第二轉移機構,將該第二元件轉移到該平面上, (d) 提供在至少一具該轉移機構上的機構,用來辨識及 偵測該平面上的對位記號位置, (e) 調整該第一及第二轉移機構相對該平面位置的機構 以回應該對位記號位置,其中該第一及第二轉移機構在該 第一方向固定在單一位置,並個別提供機構沿垂直該第一 方向的第二方向獨立移動該第一及第二轉移機構。 2.如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一及第二 轉移機構沿該第二方向移動至該平面上方位置,且提供機 構沿垂直該平面第三方向移動該第一及第二轉移機構。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中在各個轉移機 構上設置各自的辨識機構,並提供沿該第一方向,相對各 個轉移機構移動各自辨識機構的機構。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中各個辨識機構 包含相機組合。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中在各個轉移機 構上設置各自的辨識機構,並提供沿該第一方向,相對各 個轉移機構移動各自辨識機構的機構。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中提供機構沿第 一方向調整平面位置。 ί請先閱讀背面之注意事項再本頁) -裝 士 訂: i線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -13- 506088 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中各該轉移機構 沿該第二方向在該轉移機構接受放置元件的第一位置以及 該轉移機構位於該平面上方的第二位置間移動。 8 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中各該轉移機構 適合轉移數個元件。 9 ·如申請專利範圍第8項之裝置,其中該轉移機構包 含按照所需規劃轉移數個元件至該平面上的機構。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之裝置,其中該第一轉移機 構適合轉移助焊劑且該第二轉移機構適合轉移錫球,且其 中該平面是球格陣列基板。 1 1 · 一種將助焊劑及錫球放置在球格陣列基板上的裝置 ,包含: (a) 供應並支撐該基板的機構,該供應機構適合沿第一 方向移動,. (b) 第一轉移機構,將助焊劑轉移到該平面上, (c) 第二轉移機構,將錫球轉移到該平面上, (d) 提供在至少一具該轉移機構上的機構,用來辨識及 偵測該基板上的對位記號位置, (e) 調整該第一及第二轉移機構相對該基板位置的機構 以回應該對位記號位置,其中該第一及第二轉移機構在該 第一方向固定在單一位置,並個別提供機構沿垂直該第一 方向的第二方向獨立移動該第一及第二轉移機構,以及 (f) 沿第一方向g周整各該辨識機構相對各該轉移機構位 置的機構。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -14 - (請先閱讀背面之注意事項再 -裝--- 本頁) 訂· --線- 506088 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ^ ~ 12.—種放置至少兩元件於平面上的方法,包含: (a) 沿第一方向將該平面供應至接受位置, (b) 沿垂直該第一方向之第二方向移動第一轉移機構將 該第一元件轉移到該平面上方, (c) 沿垂直該第一方向之第二方向移動第二轉移機構將 該第二元件轉移到該平面上方, (d) 辨識並偵測該平面上對位記號位置, (e) 調整該第一及第二轉移機構相對該平面的位置以回 應該對位記號位置, (f) 沿垂直該平面的第三方向移動該第一轉移機構, (g) 沿垂直該平面的第三方向移動該第二轉移機構。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法,其中沿該第二方向 並相對平行該第三方向垂直軸旋轉,依需要調整該轉移機 構位置。 14.如申請專利範圍第13項之方法,其中沿該第一方向 調整該平面位置。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之方法,其中利用設置在至 少一具該轉移機構上的辨識機構執行步驟(d)。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法,其中利用設置在至 少一具該轉移機構上的辨識機構執行步驟(d)。 17.如申請專利範圍第16項之方法,其中沿該第二方向 移動其中一具轉移機構執行步驟(d)直到提供在該轉移機構 上的辨識機構確認平面上的第一對位記號爲止,進一步沿 該第二方向移動該具轉移機構,並相對該轉移機構沿第一* (請先閱讀背面之注意事項,¾本頁) 訂· -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -15 - 506088 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 方向移動該辨識機構直到確認該第二對位記號爲止。 1 8 ·如申請專利範圍第1 2項之方法,其中利用設置在兩 該轉移機構上的辨識機構執行步驟(d) ◦ 1 9.如申請專利範圍第1 8項之方法,其中沿第一方向利 用設置在該第一轉移機構上的辨識機構做預定位,並沿該 第二方向移動該第一轉移機構直到第一轉移機構上的辨識 機構確認平面上的對位記號爲止,且沿第一方向利用設置 在該第二轉移機構上的辨識機構做預定位,並沿該第二方 向移動該第二轉移機構直到第二轉移機構上的辨識機構確 認平面上的對位記號爲止。 2 0 ·如申請專利範圍第1 2項之方法,其中該方法供放置 助焊劑及錫球至球格陣列基板上。 (請先閱讀背面之注意事項再 I --- 本頁) 訂·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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