TWI455244B - 用於重工製程之夾持治具及設備 - Google Patents

Description

用於重工製程之夾持治具及設備

本發明有關於一種夾持治具及設備，尤指一種用於重工製程之夾持治具及設備。

系統級封裝(System in Package,SiP)是一種新的封裝技術，其不僅可在一個封裝體內組裝多個晶片，還可將不同類型的元件(例如，被動元件、電容、電阻、連接器、天線等)和晶片堆疊在一起，進而構建成更為複雜與完整的系統。SiP包含多晶片模組(Multi-chip Module,MCM)技術、多晶片封裝(Multi-chip Package,MCP)技術、晶片堆疊(Stack Die)、堆疊式封裝(Package on Package,PoP)、封裝內封裝(Package in Package,PiP)以及將主/被動元件內埋於基板(Embedded Substrate)等技術。以結構外觀來說，MCM屬於平面的2D構裝，而MCP、Stack Die、PoP、PiP等則屬於立體的3D構裝。由於3D更能符合小型化、高效能等需求，因而在近年來備受業界青睞。

一般而言，PoP係利用球柵陣列(Ball Grid Array,BGA)封裝技術來實現。球柵陣列(Ball Grid Array,BGA)封裝是在封裝基板底部利用錫球矩陣與電路板連接，以錫球取代傳統的金屬導線架做引腳。當電路板上的BGA零件需要更換或維修時，需藉由重工(rework)製程將舊的BGA零件自電路板上拔除，再重焊新的BGA零件上去。

當PoP元件進行重工的時候，由於熱風由上方吹來，造成PoP的上層元件的錫球先熔解，因此只能取下上層元件。此外，當上層元件的錫球數量與下層元件的錫球數量不同時，有些PoP會由上層元件的錫球先熔解，而有些PoP會由下層元件的錫球先熔解，造成取下元件的時候不知道會取下哪一層的元件。再者，目前用來取下PoP元件的治具皆必須針對PoP元件特製化，不同PoP元件要不同治具，如此會造成成本上升。

本發明提供一種用於重工製程之夾持治具及設備，以解決上述之問題。

根據一實施例，本發明之用於重工製程之夾持治具包含一殼體、二夾持元件以及一熱膨脹元件。殼體具有一底座。二夾持元件樞接於殼體上且位於底座之相對二側。熱膨脹元件設置於殼體中且位於底座上。熱膨脹元件可受熱膨脹而推動二夾持元件相對轉動。

根據另一實施例，本發明之用於重工製程之設備包含一熱風腔、一移動機構以及一夾持治具。移動機構可移動地設置於熱風腔中。夾持治具設置於熱風腔中。夾持治具包含一殼體、二夾持元件以及一熱膨脹元件。殼體具有一底座。移動機構連接殼體，以帶動殼體相對熱風腔移動。二夾持元件樞接於殼體上且位於底座之相對二側。熱膨脹元件設置於殼體中且位於底座上。熱膨脹元件可受熱膨脹而推動二夾持元件相對轉動。

綜上所述，當本發明之夾持治具用於重工製程時，可利用移動機構帶動夾持治具移動至需重工的元件上方的特定位置。接著，在熱風腔吹熱風以對需重工的元件進行加熱的同時，熱膨脹元件也會受熱風加熱而膨脹，進而推動二夾持元件相對轉動，以夾持需重工的元件。在錫球熔解後，即可利用移動機構帶動夾持治具移動，以將需重工的元件夾起。因此，當本發明之夾持治具用於重工多層的PoP元件時，可藉由改變夾持治具與PoP元件的距離，來控制欲取下的元件層數，使得本發明之夾持治具可適用於任何PoP元件，不需特製化。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1圖以及第2圖，第1圖為根據本發明一實施例之用於重工製程之設備1以及電路板3的剖面示意圖，第2圖為第1圖中的熱膨脹元件144受熱膨脹後的示意圖。如第1圖與第2圖所示，用於重工製程之設備1包含一熱風腔10、一移動機構12以及一夾持治具14。移動機構12可移動地設置於熱風腔10中。夾持治具14設置於熱風腔10中。夾持治具14包含一殼體140、二夾持元件142以及一熱膨脹元件144。殼體140具有一底座1400。移動機構12可連接殼體140，以帶動殼體140相對熱風腔10移動。於此實施例中，移動機構12可為一真空吸嘴，用以吸附殼體140，但不以此為限。二夾持元件142樞接於殼體140上且位於底座1400之相對二側。熱膨脹元件144設置於殼體140中且位於底座1400上。熱膨脹元件144可受熱膨脹而推動二夾持元件142相對轉動。熱膨脹元件144可由塑膠材料或橡膠材料製成。舉例而言，熱膨脹元件144可由聚醯亞胺(Polyimide,PI)等高熱膨脹係數之材料製成。此外，熱膨脹元件144可耐受攝氏350度以上之高溫。殼體140與二夾持元件142可由不銹鋼製成，但不以此為限。

如第1圖與第2圖所示，設備1設置於一電路板3上，且電路板3上設置有需重工的元件30，其中元件30由上層元件300以及下層元件302經由BGA封裝技術堆疊而成。當設備1用於對電路板3上之元件30進行重工製程時，熱風腔10係位於電路板3之上方，且熱風腔10之熱風出口100正對元件30，以使自熱風出口100吹出之熱風朝向元件30，以對元件30進行加熱。需說明的是，電路板3上需重工的元件30並不以兩層為限。

於此實施例中，移動機構12可帶動夾持治具14相對熱風腔10上下移動，以改變殼體140與元件30之間的距離D，進而控制欲取下的元件層數。如第1圖所示，若欲取下上層元件300，可使移動機構12帶動夾持治具14相對熱風腔10移動，以使二夾持元件142的夾持端1420位於上層元件300之二側。在熱風腔10吹熱風以對元件30進行加熱的同時，熱膨脹元件144也會受熱風加熱而膨脹，進而推動二夾持元件142相對轉動，以使夾持端1420夾持上層元件300。在上層元件300與下層元件302之間的錫球熔解後，即可利用移動機構12帶動夾持治具14向上移動，以將上層元件300夾起。

請參閱第3圖，第3圖為第1圖中的夾持治具14用來夾持下層元件302的示意圖。如第3圖所示，若欲取下下層元件302，可使移動機構12帶動夾持治具14相對熱風腔10移動，以使二夾持元件142的夾持端1420位於下層元件302之二側。在熱風腔10吹熱風以對元件30進行加熱的同時，熱膨脹元件144也會受熱風加熱而膨脹，進而推動二夾持元件142相對轉動，以使夾持端1420夾持下層元件302。在下層元件302與電路板3之間的錫球熔解後，即可利用移動機構12帶動夾持治具14向上移動，以將下層元件302夾起。

請參閱第4圖，第4圖為根據本發明另一實施例之用於重工製程之設備1'以及電路板3的剖面示意圖。設備1'與上述的設備1的主要不同之處在於，設備1'之夾持治具14'之每一個夾持元件142'分別具有一勾狀夾持部1422。勾狀夾持部1422可在將上層元件300或下層元件302夾起的過程中，增加夾持的穩定性。需說明的是，第4圖中與第1至3圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。

請參閱第5圖以及第6圖，第5圖為根據本發明另一實施例之用於重工製程之設備1"以及電路板3的剖面示意圖，第6圖為第5圖中的熱膨脹元件144"受熱膨脹後的示意圖。設備1"與上述的設備1的主要不同之處在於，設備1"之夾持治具14"之熱膨脹元件144"包含一熱膨脹腔體1440以及一熱膨脹物質1442，其中熱膨脹物質1442填充於熱膨脹腔體1440中。於此實施例中，熱膨脹腔體1440可由塑膠材料或橡膠材料製成，且熱膨脹物質1442可為液體或氣體。舉例而言，熱膨脹腔體1440可由聚醯亞胺(Polyimide,PI)等高熱膨脹係數之材料製成。此外，熱膨脹腔體1440可耐受攝氏350度以上之高溫。熱膨脹物質1442可為水，但不以此為限。在熱風腔10吹熱風以對元件30進行加熱的同時，熱膨脹物質1442也會受熱風加熱而產生高壓，使得熱膨脹腔體1440膨脹，進而推動二夾持元件142相對轉動。需說明的是，第5至6圖中與第1至3圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。

相較於先前技術，當本發明之夾持治具用於重工製程時，可利用移動機構帶動夾持治具移動至需重工的元件上方的特定位置。接著，在熱風腔吹熱風以對需重工的元件進行加熱的同時，熱膨脹元件也會受熱風加熱而膨脹，進而推動二夾持元件相對轉動，以夾持需重工的元件。在錫球熔解後，即可利用移動機構帶動夾持治具移動，以將需重工的元件夾起。因此，當本發明之夾持治具用於重工多層的PoP元件時，可藉由改變夾持治具與PoP元件的距離，來控制欲取下的元件層數，使得本發明之夾持治具可適用於任何PoP元件，不需特製化。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1、1'、1"．．．設備

3．．．電路板

10．．．熱風腔

12．．．移動機構

14、14'、14"．．．夾持治具

30．．．元件

100．．．熱風出口

140．．．殼體

142、142'．．．夾持元件

144、144"．．．熱膨脹元件

300．．．上層元件

302．．．下層元件

1400．．．底座

1420．．．夾持端

1422．．．勾狀夾持部

1440．．．熱膨脹腔體

1442．．．熱膨脹物質

D．．．距離

第1圖為根據本發明一實施例之用於重工製程之設備以及電路板的剖面示意圖。

第2圖為第1圖中的熱膨脹元件受熱膨脹後的示意圖。

第3圖為第1圖中的夾持治具用來夾持下層元件的示意圖。

第4圖為根據本發明另一實施例之用於重工製程之設備以及電路板的剖面示意圖。

第5圖為根據本發明另一實施例之用於重工製程之設備以及電路板的剖面示意圖。

第6圖為第5圖中的熱膨脹元件受熱膨脹後的示意圖。

1．．．設備

3．．．電路板

10．．．熱風腔

12．．．移動機構

14．．．夾持治具

30．．．元件

100．．．熱風出口

140．．．殼體

142．．．夾持元件

144．．．熱膨脹元件

300．．．上層元件

302．．．下層元件

1400．．．底座

1420．．．夾持端

D．．．距離

Claims (13)

1. 一種用於重工製程之夾持治具，包含：一殼體，具有一底座；二夾持元件，樞接於該殼體上且位於該底座之相對二側；以及一熱膨脹元件，設置於該殼體中且位於該底座上，該熱膨脹元件可受熱膨脹而推動該二夾持元件相對轉動。
2. 如請求項1所述之用於重工製程之夾持治具，其中每一該二夾持元件分別具有一勾狀夾持部。
3. 如請求項1所述之用於重工製程之夾持治具，其中該熱膨脹元件可耐受攝氏350度以上之高溫。
4. 如請求項3所述之用於重工製程之夾持治具，其中該熱膨脹元件由塑膠材料或橡膠材料製成。
5. 如請求項1所述之用於重工製程之夾持治具，其中該熱膨脹元件包含一熱膨脹腔體以及一熱膨脹物質，該熱膨脹物質填充於該熱膨脹腔體中。
6. 如請求項5所述之用於重工製程之夾持治具，其中該熱膨脹腔體由塑膠材料或橡膠材料製成，且該熱膨脹物質為液體或氣體。
7. 一種用於重工製程之設備，包含：一熱風腔；一移動機構，可移動地設置於該熱風腔中；以及一夾持治具，設置於該熱風腔中，該夾持治具包含：一殼體，具有一底座，該移動機構連接該殼體，以帶動該殼體相對該熱風腔移動；二夾持元件，樞接於該殼體上且位於該底座之相對二側；以及一熱膨脹元件，設置於該殼體中且位於該底座上，該熱膨脹元件可受熱膨脹而推動該二夾持元件相對轉動。
8. 如請求項7所述之用於重工製程之設備，其中每一該二夾持元件分別具有一勾狀夾持部。
9. 如請求項7所述之用於重工製程之設備，其中該熱膨脹元件可耐受攝氏350度以上之高溫。
10. 如請求項9所述之用於重工製程之設備，其中該熱膨脹元件由塑膠材料或橡膠材料製成。
11. 如請求項7所述之用於重工製程之設備，其中該熱膨脹元件包含一熱膨脹腔體以及一熱膨脹物質，該熱膨脹物質填充於該熱膨脹腔體中。
12. 如請求項11所述之用於重工製程之設備，其中該熱膨脹腔體由塑膠材料或橡膠材料製成，且該熱膨脹物質為液體或氣體。
13. 如請求項7所述之用於重工製程之設備，其中該移動機構為一真空吸嘴。