TWI387414B - 高速推球機 - Google Patents

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TWI387414B TW098118041A TW98118041A TWI387414B TW I387414 B TWI387414 B TW I387414B TW 098118041 A TW098118041 A TW 098118041A TW 98118041 A TW98118041 A TW 98118041A TW I387414 B TWI387414 B TW I387414B
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

高速推球機
本發明是有關於一種高速推球機，且特別是有關於一種可收集掉落之金屬凸塊的高速推球機。
由於以銲接(soldering)的方式來連接電子元件具有快速、便宜、可靠等多項無可替代的優點，因此，現今的微電子工業多利用銲點(solder joints)來連接電子元件與電路板間的電子通路。銲點不但可作為元件間訊號及電能的通路外，尚具有機械支撐的功能。在生產製造時，銲點的品質對成品的良率有直接的影響，因此，電子產業對於銲點品質的重視程度與日俱增。
根據美國半導體協會(Semiconductor Industry Association,SIA)近年之International Roadmap for Semiconductor Technology(2006 update) 資料顯示，目前單一高效能晶片所需之銲點數量已達約4000個。隨著電子產品持續追求輕薄短小以及更多的輸出入端子(Input/Output terminals)，高效能晶片所需之銲點數量預計在五年內還會再增加25%。然而，電子產品中任一銲點失效都將造成整個電子產品的損壞。因此，在電子產品生產製造與持續發展的過程中，如何增進電子零件與基板間的銲點品質已成為最關鍵的技術之一。
銲料凸塊(solder bump)或金屬凸塊(metal bump)是指銲料只連接一側金屬銲墊(pad)而形成之半球銲點結構。在微電子工業，常用推球測試(ball shear test)的方式來評估金屬凸塊的可靠度。其中高速推球測試(high speed ball shear test)是目前逐漸被重視的評估方式之一。高速推球係模擬金屬凸塊受到高速衝擊(high impact)時的情形，從而評估金屬凸塊在高應變速率(high strain rate)下的機械行為。
然而，在高速推球的情況下，斷裂的金屬凸塊會因高速推球機的推刀撞擊而掉落到機台內部。因此若要收集斷裂的金屬凸塊，往往需將機器停止，方可搜尋。這種收集金屬凸塊的過程既耗時又費力，且在收集的過程中易與先前掉落而尚未清除者相互混淆，進而影響後續之斷裂面分析。
本發明提供一種高速推球機，其可收集掉落之金屬凸塊。
本發明提出一種高速推球機，其適於移除固定於一基板上的一金屬凸塊。高速推球機包括一固定座、一推具以及一金屬凸塊捕捉器(metal bump catcher)。基板固定於固定座的第一表面上。推具配置於第一表面的上方，且固定座適於相對於推具沿一平移路徑平移，平移路徑為一直線路徑，當固定座相對於推具沿平移路徑平移時，推具的末端會朝向固定座的一側推動金屬凸塊，以使金屬凸塊斷裂而脫離基板。金屬凸塊捕捉器配置於固定座的側壁上，凸塊捕捉器具有一凹槽，且凹槽的一開放端朝向第一表面的上方。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的內壁為一弧面。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器為漏斗狀，金屬凸塊捕捉器的底端具有一貫孔，貫孔的孔徑大於金屬凸塊的最大直徑。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器具有一彎折線，彎折線將金屬凸塊捕捉器區分成一底盤與一側牆，側牆與底盤的邊緣相連接。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的上緣具有朝向第一表面之上方的一第二表面，第一表面與第二表面位於不同平面，且側壁連接於第一表面與第二表面之間。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器為一長方體。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的長度約為10公分。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的寬度約為8公分。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的高度約為3公分。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器的材質可相同於固定座的材質。
在本發明之一實施例中，金屬凸塊捕捉器與固定座可為一體成型結構。
在本發明之一實施例中，高速推球機更包括一剛性板材以及一黏性膠體，其中剛性板材配置於固定座與基板之間，黏性膠體配置於剛性板材與基板之間。
在本發明之一實施例中，剛性板材可為一玻璃基板、金屬基板、陶瓷基板、塑膠基板、電路板、或複合材料基板。
在本發明之一實施例中，黏性膠體的材質可為氰基丙烯酸酯類(一般俗稱三秒膠)。
在本發明之一實施例中，高速推球機更包括一夾具，其固定於固定座上，夾具包括分別配置於剛性板材之相對二側的一第一部分與一第二部分，第一部份與第二部分夾持剛性板材，以使剛性板材固定於固定座上。
基於上述，綜上所述，本發明之金屬凸塊捕捉器可直接收集推具推落的金屬凸塊，而毋須停止機器以於機器內部搜尋金屬凸塊，故金屬凸塊捕捉器可節省收集金屬凸塊的時間與人力。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A～圖1C繪示本發明一實施例之高速推球機於推球過程中的示意圖。圖2繪示朝方向V觀看圖1A之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。圖3與圖5分別繪示圖1A之高速推球機的二種變化結構的示意圖。圖4繪示朝方向V觀看圖3之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。圖6繪示朝方向V觀看圖5之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。
請同時參照圖1A與圖2，本實施例之高速推球機100適於移除固定於一基板S上的一金屬凸塊B，其中金屬凸塊B例如為一錫球。高速推球機100包括一固定座110、一推具120以及一金屬凸塊捕捉器130，其中基板S固定於固定座110的一第一表面112上。
具體而言，高速推球機100可選擇性地具有一剛性板材140、一黏性膠體150以及一夾具160，其中剛性板材140配置於固定座110與基板S之間，基板S可透過黏性膠體150黏著於剛性板材140上。在本實施例中，剛性板材140可為一玻璃基板、金屬基板、陶瓷基板、塑膠基板、電路板、複合材料基板或是其他具有剛性的基板，黏性膠體150的材質包括氰基丙烯酸酯類(Cyanoacrylate)，其俗稱三秒膠，或是其他具有接著性的材料。夾具160固定於固定座110上，夾具160包括分別配置於剛性板材140之相對二側142、144的一第一部分162與一第二部分164，第一部份162與第二部分164夾持剛性板材140，以使剛性板材140固定於固定座110上。
推具120配置於第一表面112的上方，且固定座110適於相對於推具120沿一平移路徑L平移，平移路徑L為一直線路徑。當固定座110相對於推具120沿平移路徑L平移時，推具120的末端122會朝向固定座110的一側壁114推動金屬凸塊B，以使金屬凸塊B脫離基板S。
值得注意的是，在本實施例中，固定座110相對於推具120沿一平移路徑L平移可以是代表推具120固定不動而固定座110移動、或是固定座110固定不動而推具120移動、又或者是固定座110與推具120朝向彼此移動。
金屬凸塊捕捉器130配置於固定座110的側壁114上，金屬凸塊捕捉器130具有一凹槽132，且凹槽132的一開放端OP朝向第一表面112的上方。金屬凸塊捕捉器130的上緣具有朝向第一表面112之上方的一第二表面134，第一表面112與第二表面134位於不同平面，且側壁114連接於第一表面112與第二表面134之間。詳細而言，固定座110具有遠離推具120的一第三表面116，其中第二表面134相對於第三表面116的高度H1小於第一表面112相對於第三表面116的高度H2。
在本實施例中，金屬凸塊捕捉器130具有一彎折線F，彎折線F將金屬凸塊捕捉器130區分成一底盤136與一側牆138，側牆138與底盤136的邊緣相連接。金屬凸塊捕捉器130例如為一長方體，且金屬凸塊捕捉器130的長度A1可約為10公分、寬度A2可約為8公分、高度A3可約為3公分。金屬凸塊捕捉器130的材質可為金屬或是其他適合的材質，金屬凸塊捕捉器130的材質可相同於固定座110的材質。金屬凸塊捕捉器130與固定座110例如為一體成型結構。金屬凸塊捕捉器130與固定座110亦可為各自成型，並藉由一接合製程將金屬凸塊捕捉器130接合在固定座110上。
接著，請參照圖1B，固定座110相對於推具120沿平移路徑L平移，推具120的末端122朝向固定座110的一側壁114推動金屬凸塊B，此時，金屬凸塊B因受到推具120的推力而斷裂，並順著推具120的推動方向(亦即朝向固定座110的側壁114的方向)移動，從而落入配置於固定座110之側壁114上的金屬凸塊捕捉器130中(請參照圖1C)。值得注意的是，在推具120推斷金屬凸塊B之後，仍然持續移動，在本實施例中，推具120可移動至金屬凸塊捕捉器130的正上方(請參照圖1C)。
由前述可知，本實施例之金屬凸塊捕捉器130可直接收集推具120推落的金屬凸塊B，而毋須停止機器以於機器內部搜尋金屬凸塊B。如此一來，金屬凸塊捕捉器130可節省收集金屬凸塊B的時間與人力。此外，本實施例可先清空金屬凸塊捕捉器130，並利用金屬凸塊捕捉器130收集到單次高速推球所撞斷的金屬凸塊B。因此，本實施例可藉由比對金屬凸塊捕捉器130所收集到的金屬凸塊B的斷裂面B1以及金屬凸塊B殘留在基板S上的部分的斷裂面B2(請參照圖1B)來界定金屬凸塊B界面脆化的位置，進而提升金屬凸塊B之斷裂面分析的準確度。
在其他實施例中，金屬凸塊捕捉器130a的內壁132a為一弧面(請參照圖3與圖4)，金屬凸塊捕捉器130a例如為弧狀。在另一實施例中，金屬凸塊捕捉器130b為漏斗狀，金屬凸塊捕捉器130b的底端132b具有一貫孔132c(請參照圖5與圖6)，貫孔132c的孔徑D大於金屬凸塊B的最大直徑M，如此一來，當金屬凸塊B掉入金屬凸塊捕捉器130b的凹槽132中時，金屬凸塊B可直接穿過貫孔132c而掉入配置於貫孔132c下方的金屬凸塊收集盒(未繪示)中。
綜上所述，本發明之金屬凸塊捕捉器可直接收集推具推落的金屬凸塊，而毋須停止機器以於機器內部搜尋金屬凸塊，故金屬凸塊捕捉器可節省收集金屬凸塊的時間與人力。此外，本發明可利用金屬凸塊捕捉器收集到單次高速推球所撞斷的金屬凸塊，故本發明可藉由比對金屬凸塊捕捉器所收集到的金屬凸塊的斷裂面以及金屬凸塊殘留在基板上的部分的斷裂面來清楚界定金屬凸塊界面脆化的位置，進而提升金屬凸塊之斷裂面分析的準確度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．高速推球機
110．．．固定座
112．．．第一表面
114．．．側壁
116．．．第三表面
120．．．推具
122．．．末端
130、130a、130b．．．金屬凸塊捕捉器
132．．．凹槽
132a．．．內壁
132b．．．底端
132c．．．貫孔
134．．．第二表面
136．．．底盤
138．．．側牆
140．．．剛性板材
142、144‧‧‧剛性板材之相對二側
150‧‧‧黏性膠體
160‧‧‧夾具
162‧‧‧第一部分
164‧‧‧第二部分
A1‧‧‧金屬凸塊捕捉器的長度
A2‧‧‧金屬凸塊捕捉器的寬度
A3‧‧‧金屬凸塊捕捉器的高度
B‧‧‧金屬凸塊
B1、B2‧‧‧斷裂面
D‧‧‧孔徑
F‧‧‧彎折線
H1、H2‧‧‧高度
L‧‧‧平移路徑
M‧‧‧最大直徑
OP‧‧‧開放端
S‧‧‧基板
圖1A～圖1C繪示本發明一實施例之高速推球機於推球過程中的示意圖。
圖2繪示朝方向V觀看圖1A之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。
圖3與圖5分別繪示圖1A之高速推球機的二種變化結構的示意圖。
圖4繪示朝方向V觀看圖3之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。
圖6繪示朝方向V觀看圖5之高速推球機的固定座與金屬凸塊捕捉器的示意圖。
100．．．高速推球機
110．．．固定座
112．．．第一表面
114．．．側壁
116．．．第三表面
120．．．推具
122．．．末端
130．．．金屬凸塊捕捉器
132．．．凹槽
134．．．第二表面
136．．．底盤
138．．．側牆
140．．．剛性板材
150．．．黏性膠體
160．．．夾具
A1．．．金屬凸塊捕捉器的長度
A3．．．金屬凸塊捕捉器的高度
B．．．金屬凸塊
F．．．彎折線
H1、H2．．．高度
L．．．平移路徑
OP．．．開放端
S．．．基板

Claims (16)

  1. 一種高速推球機，適於移除固定於一基板上的一金屬凸塊，包括：一固定座，該基板固定於該固定座的一第一表面上；一推具，配置於該第一表面的上方，且該固定座適於相對於該推具沿一平移路徑平移，該平移路徑為一直線路徑，當該固定座相對於該推具沿該平移路徑平移時，該推具的末端會朝向該固定座的一側壁去推動該金屬凸塊，以使該金屬凸塊斷裂而脫離該基板；以及一金屬凸塊捕捉器，配置於該固定座的該側壁上，該金屬凸塊捕捉器具有一凹槽，其中該金屬凸塊捕捉器隨著該固定座相對於該推具沿該平移路徑平移，且該凹槽的一開放端朝向該第一表面的上方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的內壁為一弧面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器為漏斗狀，該金屬凸塊捕捉器的底端具有一貫孔，該貫孔的孔徑大於該金屬凸塊的最大直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器具有一彎折線，該彎折線將該金屬凸塊捕捉器區分成一底盤與一側牆，該側牆與該底盤的邊緣相連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的上緣具有朝向該第一表面之上方的一 第二表面，該第一表面與該第二表面位於不同平面，且該側壁連接於該第一表面與該第二表面之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器為一長方體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的長度約為10公分。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的寬度約為8公分。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的高度約為3公分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的材質包括金屬。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器的材質相同於該固定座的材質。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之高速推球機，其中該金屬凸塊捕捉器與該固定座為一體成型結構。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之高速推球機，更包括：一剛性板材，配置於該固定座與該基板之間；以及一黏性膠體，配置於該剛性板材與該基板之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之高速推球機，其中該剛性板材為一玻璃基板、金屬基板、陶瓷基板、塑膠基板、電路板、或複合材料基板。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之高速推球機，其 中該黏性膠體的材質包括氰基丙烯酸酯類。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之高速推球機，更包括：一夾具，固定於該固定座上，該夾具包括分別配置於該剛性板材之相對二側的一第一部分與一第二部分，該第一部份與該第二部分夾持該該剛性板材，以使該剛性板材固定於該固定座上。
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