TWI648828B - 電路接腳定位結構及焊接電路元件之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本創作係關於一種電路接腳定位結構及焊接元件之製造方法，其係應用於半導體之封裝結構，其主要包括有一定位支架及複數個導體件，其中：該定位支架底面為設有具複數個定位孔之一導體定位區，而該定位支架背離該導體定位區之相對另一端為設有供預設取放設備裝載之一操作部；該些導體件為定位於該些定位孔，當預設取放設備裝載移動該定位支架至堆疊封裝件之預設電路接點，該定位支架於該些導體件焊固預設電路接點後移除。

Description

電路接腳定位結構及焊接電路元件之製造方法
本發明係有關於半導體封裝技術，特別係有關於電路接腳定位結構及焊接元件之製造方法。
自積體電路(integrated circuit，IC)問世以來，由於各種電子組件(例如電晶體、二極體、電阻、電容等)的積體密度(integration density)不斷提高，半導體工業已經歷了連續的快速成長。在大多數的情況下，積體密度(integration density)的提高是因為最小特徵尺寸(minimum feature size)一再地縮小，且最小特徵尺寸的縮小可使更多的組件集成到一給定的面積中。
而較小的電子組件亦對應較小的封裝體(其比之前的封裝體使用更小的面積)。小尺寸的半導體封裝包括：四方扁平封裝(quad flat pack，QFP)、球格陣列(ball grid array，BGA)、覆晶封裝(flip chips，FC)、三維積體電路(three dimensional integrated circuits，3DICs)、晶圓級封裝(wafer level packages，WLPs)、堆疊封裝(package on package，PoP)元件。
且目前現有的封裝技術中，若欲將二不同的堆疊封裝件、面板/IC電路板之焊墊進行相互接合，一般係使用具金屬顆粒的導電膠、焊錫或非導電膠等接合材料來進行接合。在堆疊封裝中，可分別封裝多個半導體晶片而形成多個封裝體、或是將多個半導體晶片封裝於一封裝體中，然後，可連接多 個封裝體以形成一堆疊封裝件，如此一來，可結合位於不同封裝體中的半導體晶片以執行預定的工作。這些分開的獨立封裝體可彼此電性連接，例如，使用接觸凸塊或是其他連接件。而該些堆疊封裝件於相互連接時具有以下問題，當於現有堆疊封裝件置放焊墊或其相可供導體件時，其擺設為逐一置放於相對應堆疊封裝件的焊墊上，對於製程時間過於冗長且無效率，而傳統之焊墊組裝結構及設置方式，如遇到需要重新加工之情況，由於只能將整個封裝結構捨棄，無法重新加工造成物料及相關成本之浪費，該封裝堆疊件加熱時亦容易因發生翹曲變形的問題而有待解決。
是以，如何解決習用之問題與缺失，即為從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
故，發明創作人有鑑於現有電路接腳之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷試作與修改，始設計出此種電路接腳之定位結構及焊接元件之製造方法之發明誕生。
本創作之主要目的乃在於一種電路接腳之定位結構，並非透過一取放設備將一導體件逐一擺放到堆疊封裝件之預設電路接點，而是透過將複數個導體件預先收容於一定位支架上相對應之定位孔，能夠一次性地將該些導體件準確地置放於堆疊封裝件之預設電路接點，達到提升生產效率及整體良率之功效。
本創作之另一主要目的乃在於一種電路接腳之定位結構，其中該導體件均與相對應之預設電路接點為獨立設置，當導體件與相對應預設電路接 點發生焊接不良之情況，可單獨將發生不良之導體件進行重新加工，減少因不良而產生報廢品之情況，使製造成本減少。
本創作之再一主要目的乃在於一種焊接元件之製造方法，將預先收容於一定位支架定位孔之該些導體件，透過一加熱設備改變塑膠材質之定位支架的固有特性，並消除導體件因插設定位孔時，相互干涉所產生之內應力，使該定位支架透過一取放設備能夠順利將導體件與定位支架二者分離之功效。
1‧‧‧電路接腳定位結構
2‧‧‧定位支架
20‧‧‧操作部
200‧‧‧操作孔槽
201‧‧‧操作凸塊
202‧‧‧吸取面
203‧‧‧底面
204‧‧‧頂面
21‧‧‧導體定位區
210‧‧‧接觸區
22‧‧‧定位孔
220‧‧‧開口
23‧‧‧收容空間
24‧‧‧彈性臂
3‧‧‧導體件
30‧‧‧干涉部
31‧‧‧接觸部
4‧‧‧堆疊封裝件
40‧‧‧預設電路接點
5‧‧‧取放設備
6‧‧‧加熱設備
第一圖 係為本創作第一較佳實施例之立體圖。
第二圖 係為本創作第一較佳實施例之另一角度立體圖。
第三圖 係為本創作第一較佳實施例之局部立體圖。
第四圖 係為本創作第一較佳實施例之導體件前視圖。
第五圖 係為本創作第一較佳實施例之組裝示意圖。
第六圖 係為本創作第一較佳實施例之剖面示意圖。
第七圖 係為本創作第二較佳實施例之剖面示意圖。
第八圖 係為本創作第一較佳實施例之操作流程圖(一)。
第九圖 係為本創作第一較佳實施例之操作流程圖(二)。
第十圖 係為本創作第一較佳實施例之操作流程圖(三)。
第十一圖 係為本創作第一較佳實施例之操作流程圖(四)。
第十二圖 係為本創作之焊接元件之製造方法之流程圖。
第十三圖 係為本創作之焊接元件之製造方法之往複循環流程圖。
第十四圖 係為本創作第三較佳實施例之仰視圖。
第十五圖 係為本創作第四較佳實施例之立體圖。
第十六圖 係為本創作第五較佳實施例之立體圖。
第十七圖 係為本創作第六較佳實施例之立體圖。
第十八圖 係為本創作第七較佳實施例之導體件立體圖。
第十九圖 係為本創作第八較佳實施例之剖面示意圖。
為達成上述目的及功效，本創作所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。
請同時參閱第一、二、三、四、六及七圖所示，由圖中所示可以清楚看出，本發明為一種電路接腳定位結構1，為係用於半導體之封裝結構上，包括有定位支架2、導體件3，故就本案之主要構件及特徵詳述如后，其中：該定位支架2為設有上下相對應之底面203及頂面204，且於底面203處為設有一導體定位區21，該導體定位區21為設有複數個定位孔22，該些定位孔22一端為設有供導體件3置入之開口220，而該定位支架2背離該導體定位區21之相對另一端為設有供預設取放設備(圖面未示)裝載之一操作部20，於此實施例中該些定位孔22沿底面203之周圍繞設為至少二排以上，且該些定位孔22為矩形孔設置，但實際使用時，惟並不限於矩形孔、圓形孔、多邊形孔、異形孔或其他相似之形狀設置，而定位支架2之底面203朝內凹陷形成用以供晶片件(圖面未示)或電阻件(圖面未示)收容之一收容空間23，另於該操作部20於頂面204處為設有至少一 個從頂面204處穿透至底面203處之操作孔槽200，此較佳實施例中，該操作孔槽200為數量四個設置，且該操作孔槽200之外觀似L之形狀，且於頂面204處中央處為設有供預設取放設備(圖面未示)使用之吸取面202，而定位支架2之頂面204與底面203之間為其厚度X。
複數個導體件3，該些導體件3於此較佳實施例中為圓柱狀之設置，該導體件3為包含一干涉部30及一接觸部31，該些導體件3之干涉部30以干涉方式定位於該些定位孔22內，其干涉方式可包含以導體件3與定位孔22之緊配合或者為彈性臂24結構設置，且該些導體件3由定位孔22之開口220處將導體件3置入於內，而該接觸部31露出於定位支架2導體定位區21之接觸區210之外，其導體件3長度為Y，其中定位支架之厚度X大於或等於導體件長度Y，定位支架2之厚度X與導體件長度X相對且大於或等於，使不讓定位支架2遇熱變形或定位支架2於安裝導體件3能夠承受導體件3因干涉所產生之內應力，避免使定位支架2裂開。
請同時參閱第一至五圖所示，本創作於操作時，該電路接腳定位結構1之較佳實施方式，其係將複數個導體件3為將預先裝設於定位支架2之定位孔22內，且該些導體件3由定位孔22之開口220處將導體件3置入於內，而該接觸部31露出於定位支架2底面203之外，該些導體件3為被透過壓擠動作於定位支架2，藉由塑膠材料變形產生干涉之內應力將導體件3定位於定位孔22之內，至此由於導體件3與定位孔22間之接觸面積過大，會使得干涉內應力增加，相對二者之保持力增加，有可能導體件3無法順利脫出。
再者，定位孔22與該導體件3接觸部31相互接觸處的干涉量可為一致或不一致，透過干涉量之調整可控制定位支架2脫離導體件3之順序、難易等條件，較佳的實施方式為透過定位孔22之內壁面之實質長度、寬度相對距離或以導體件3之實質長度、寬度或其他相似方式調整干涉量。
請同時參閱第八至十一圖所示，於此第一較佳實施例中，當生產線之取放設備5抓取或吸取該電路接腳定位結構1時，將其擺放至已於生產線之堆疊封裝件4上，該堆疊封裝件4可為電路基板、堆疊封裝組件或其他相類似可供堆疊封裝用之元件等，透過加熱設備6將設於堆疊封裝件4上或是接觸部31上之焊料融化，然後移出加熱設備6待冷卻後，透過取放設備5移除定位支架2，此即為一次程序完成。
同時參閱第一至十三圖所示，將電路接腳定位結構1使用於封裝結構上，其焊接電路元件之製造方法，係包含以下步驟：第一步驟(A)(S701)：生產線提供至少一堆疊封裝件4，該堆疊封裝件4具有複數個預設電路接點40，其中該生產線之堆疊封裝件4可透過履帶傳輸或是吸取方式移動於生產線之上；第二步驟(B)(S702)：生產線之一取放設備5裝載一電路接腳定位結構1，其中該電路接腳定位結構1為設有一定位支架2與複數個導體件3，該些導體件3係定位於該定位支架2，該定位支架2由塑膠材料製作，且該些導體件3為透過壓擠方式於定位孔22內，並使其產生干涉，藉由透過干涉之內應力將導體件3定位於定位孔22之內；第三步驟(C)(S703)：過取放設備5將電路接腳定位結構1置放於生產線的堆疊封裝件4上，其預設電路接點40與電路接腳定位結 構1之導體件3相接觸，此時於堆疊封裝件4或者是導體件3上已預先佈滿焊料，準備將二者一同置放於加熱設備6之內；第四步驟(D)(S704)：後將堆疊封裝件4與電路接腳定位結構1二者放到一加熱設備6，加熱至堆疊封裝件4或電路接腳定位結構1之焊料熔化溫度，焊料融化暫時將二者相互連接；第五步驟(E)(S705)：將已焊接堆疊封裝件4與電路接腳定位結構1移出該加熱設備6之外，經過一較佳時間冷卻使二者相互焊固；第六步驟(F)(S706)：塑膠材質之定位支架2為透過加熱設備6加熱到較佳溫度，使該定位孔22與該導體件3因相互干涉所產生之內應力釋放，利用取放設備5將該電路接腳定位結構1之定位支架2移除，該些導體件3為焊固於堆疊封裝件4上，而移除後之定位支架2為取放設備5所拋棄，且於此步驟中亦可檢視該導體件3是否為焊接不良而進行檢驗。
第七步驟(G)(S707)：生產線提供其他堆疊封裝件4堆疊於導體件3之另一端，重複上述第一步驟(A)~至第六步驟(F)直到堆疊達到封裝結構的預定封裝狀態，透過上述步驟能達減少時間成本、操作方便、相互對正之功效。
請參閱第十四圖所示，係為本創作第三較佳實施例之仰視圖，其不同處在於：第三較佳實施例定位支架2之定位孔22為異形孔狀設置，更不限於矩形孔、圓形孔、多邊形孔或其他相似之形狀設置，以上所揭露者，僅是本發明之較佳實施例而已，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
請參閱第十五圖所示，係為本創作第四較佳實施例之立體圖，其不同處在於：第四較佳實施例定位支架2之操作部20於頂面204處設有至 少一個由頂面204朝外延伸之操作凸塊201，該操作凸塊201可透過由取放裝置(圖面未示)以夾取或是卡勾方式該操作凸塊201之方式連接，更以上所揭露者，僅是本發明之較佳實施例而已，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
請參閱第十六圖所示，係為本創作第五較佳實施例之立體圖，其不同處在於：第五較佳實施例之該操作部20於定位支架2之側壁處為設有至少一個操作孔槽200，該操作孔槽200可透過由取放裝置以夾取方式該操作孔槽200之方式連接，更以上所揭露者，僅是本發明之較佳實施例而已，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
請參閱第十七圖所示，係為本創作第六較佳實施例之立體圖，其二者間不同處在於：第六較佳實施例之該操作部20於定位支架2之側壁處為設有至少一個操作凸塊201，更以上所揭露者，僅是本發明之較佳實施例而已，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
請參閱第十八圖所示，係為本創作第七較佳實施例之導體件立體圖，其不同處在於：第七較佳實施例之該導體件3為圓管狀，其相關類似之多邊形柱狀、多邊形管狀或其他相似形狀之導體件3，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
請參閱第十九圖所示，係為本創作第八較佳實施例之導體件立體圖，其不同處在於：第八較佳實施例之導體定位區21為底面203朝外延伸且形成有一接觸區210，自不能以此而拘限本發明之權利範圍。
惟，以上所揭露者，僅是本發明之較佳實施例而已，自不能以此而拘限本發明之權利範圍，因此運用本發明之專利範圍所做之均等變化與修飾，仍應包含於本發明所涵蓋之專利範圍內。
故舉凡可達成前述效果之結構、裝置皆應受本創作所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本創作之專利範圍內，合予陳明。
綜上所述，本創作上述電連接器組合於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創作，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

Claims (23)

  1. 一種電路接腳定位結構，為適用於半導體之封裝結構，尤指用以將複數個導體件設置於堆疊封裝件之預設電路接點的定位結構，其主要包括有一定位支架及複數個導體件，其中：該定位支架底面為設有具複數個定位孔之一導體定位區，而該定位支架背離該導體定位區之相對另一端為設有供預設取放設備裝載之一操作部；該些導體件為定位於該些定位孔，當預設取放設備裝載並移動該定位支架至該堆疊封裝件之預設電路接點，該定位支架於該些導體件焊固預設電路接點後移除。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架之複數個定位孔為沿著該底面之周緣繞設。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架之複數個定位孔為沿著該底面之周緣繞設為至少二排以上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架之複數個定位孔可為矩形孔、圓形孔、多邊形孔或其他相似之形狀設置。
  5. 如申請專利範圍第4項其中任一項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架之底面朝內凹陷形成有一收容空間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該操作部於相對定位支架之底面的頂面處，且該操作部為至少一個由頂面穿透至底面之操作孔槽。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該操作部於相對定位支架之底面的頂面處，且該操作部為至少一個由頂面朝外延伸之操作凸塊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該操作部於定位支架之側壁處為設有至少一個操作孔槽。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該操作部於定位支架之側壁處為設有至少一個操作凸塊。
  10. 如申請專利範圍第1至9項其中任一項所述之電路接腳定位結構，其中該導體件可為圓柱狀、圓管狀、多邊形柱狀、多邊形管狀或其他相似形狀之導體件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電路接腳定位結構，其中該導體件以干涉方式和該定位孔形成定位。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電路接腳定位結構，其中該導體件以干涉方式和該定位孔形成定位，且該定位孔與該導體件接觸部相互接觸處的干涉量可為一致或不一致。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電路接腳定位結構，其中該導體件以抵靠方式和該定位孔形成定位。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架為塑膠材質製作。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架底面所相對之頂面係為供預設取放設備使用之吸取面。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該定位支架之厚度大於或等於該導體件之長度。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該定位孔一端為設有一開口，該導體件自該開口進入該定位孔定位。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之電路接腳定位結構，其中該導體定位區為底面朝外延伸且形成有一接觸區。
  19. 一種焊接電路元件之製造方法，為適用於半導體之封裝結構，其包括以下步驟：(A)生產線提供至少一堆疊封裝件，該堆疊封裝件具有複數個預設電路接點；(B)生產線之一取放設備裝載一電路接腳定位結構，該電路接腳定位結構為設有一定位支架與複數個導體件，該些導體件定位於該定位支架；(C)透過取放設備將電路接腳定位結構置放於生產線的堆疊封裝件上，其預設電路接點與電路接腳定位結構之導體件相接觸；(D)後將堆疊封裝件與電路接腳定位結構二者放到一加熱設備，加熱至堆疊封裝件或電路接腳定位結構之焊料熔化溫度；(E)將已焊接堆疊封裝件與電路接腳定位結構移出該加熱設備之外；(F)利用取放設備將該電路接腳定位結構之定位支架移除。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之焊接電路元件之製造方法，其中更包含一個重複步驟(G)生產線提供其他堆疊封裝件堆疊於導體件之另一端，重複上述步驟(A)~(F)直到堆疊達到封裝結構的預定封裝狀態。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之焊接電路元件之製造方法，其中所述(B)該導體件以干涉方式和該定位孔形成定位。
  22. 如申請專利範圍第21所述之焊接電路元件之製造方法，其中所述(B)該一定位支架為塑膠材質製成。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之焊接電路元件之製造方法，其中所述(D)塑膠材質之定位支架為透過加熱設備加熱，俾使該定位孔與該導體件因相互干涉所產生之內應力釋放。
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