TWI680524B - 可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組 - Google Patents

Abstract

一種可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，包括一載台、一下軟墊、以及一上軟墊。該載台上貫穿形成有多個真空吸孔。該下軟墊設置在該載台頂面。該下軟墊上貫穿形成有多個與該多個真空吸孔相連通的下真空通孔。該上軟墊設置在該下軟墊的頂面。該下軟墊上貫穿形成有多個與下真空通孔相連通的上真空通孔。該上軟墊的壓縮強度不同於該下軟墊的壓縮強度，且該上軟墊的壓縮永久變形值不同於該下軟墊的永久變形值。該上軟墊可根據所吸附的晶片封裝的底面的形貌而改變其頂面的形貌，藉此完全氣密貼附該晶片封裝底面以便能有效真空吸附該晶片封裝。

Description

可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組

本發明主要目的在於提供一種可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其可良好地真空吸附一晶片封裝的晶片基板及其上的多個表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)凸塊，並且使該晶片封裝能夠被平坦固定在該真空軟墊模組上，進而使該晶片封裝能夠穩定地被該真空軟墊模組移動以利後續製程或是檢測的進行。

半導體晶片封裝技術不斷演進，其封裝結構從早期以打線接合(Wire Bonding)進行接合的平面晶片封裝逐步發展到以表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)技術進行接合的三維晶片(積體電路)(3-Dimensional Integrated Circuit,3D IC)封裝。

請參照圖1，其顯示一現有的以SMT技術接合的晶片封裝，該晶片封裝具有一晶片基板90、一晶片(圖中未示)以及多個凸塊(Bumps)。該晶粒設置在該晶片基板90正面上，該多個凸塊以錫或金製，且固定在該晶片背面上以做為焊接用途。透過這些凸塊可將該晶片基板90焊接到電路板。

上述晶片基板90的凸塊91使得晶片基板90背面變得凹凸不平。當一用於乘載該晶片基板90的載台以真空吸力對該晶片基板90進行真 空吸附時，因載台與晶片基板90的凹凸不平的背面間產生間隙，導致載台無法完全吸附該晶片基板90，造成該晶片基板90無法被有效固定在該載台上。

為了解決上述晶片基板90無法被載台良好地真空吸附固定的問題，有人提出一些相關的改良方法，例如以暫時性的膠帶黏貼在晶片基板與載台之間，或是在晶片基板90的背面周圍設置一密封墊圈(O-ring)來增加與載台之間的氣密性。然而膠帶容易在晶片基板90上留下殘膠，而密封墊圈又因凸出於晶片基板90上，晶片基板90無法水平地放置在載台上而影響後續製程的實施。

本發明人有鑑於現有具有表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)凸塊的晶片基板無法被載台良好真空吸附或無法平坦放置在載台上的問題，改良其不足與缺失，進而創作出一種可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組。

本發明主要目的在於提供一種可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其可良好地真空吸附一晶片封裝的晶片基板及其上的多個表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)凸塊，並且使該晶片封裝能夠被平坦固定在該真空軟墊模組上，進而使該晶片封裝能夠穩定地被該真空軟墊模組移動以利後續製程或是檢測的進行。

為達上述目的，本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組包括：一載台，該載台的頂面為平坦狀，且該載台上貫穿形成有多 個真空吸孔；一下軟墊，設置在該載台頂面，該下軟墊可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該下軟墊的頂面為平坦狀，該下軟墊上貫穿形成有多個下真空通孔，該多個下真空通孔與該多個真空吸孔分別相對應且相連通；以及一上軟墊，設置在該下軟墊的頂面，該上軟墊可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該上軟墊的頂面為平坦狀，該下軟墊上貫穿形成有多個上真空通孔，該多個上真空通孔與該多個下真空通孔分別相對應且相連通，該上軟墊用來和該基板接觸；其中，該上軟墊的壓縮強度和壓縮永久變形值不同於該下軟墊的壓縮強度和壓縮永久變形值。

藉由上述技術手段，本發明真空軟墊模組的上軟墊較下軟墊為柔軟而具有較佳的變形度，使得該上軟墊能夠在接觸一晶片基板底面及其上的多個金屬凸塊時，根據該底面及該多個凸塊的整體形貌而改變該上軟墊自己的頂面形貌以完整貼合該晶片基板底面及該多個凸塊，進而增加該上軟墊與晶片基板底部的接觸面積及接觸的氣密性，當該載台下方的真空幫浦輸出真空吸力時，可確保該上軟墊與該晶片基板之間具有良好的氣密性來維持真空吸力對該晶片基板的吸附。此外，由於該上軟墊頂面的形貌能夠改變適應凹凸不平的晶片基板底面及凸出的凸塊，因此可避免該晶片封裝被吸附到真空軟墊模組時產生傾斜的狀況，進而維持該晶片封裝在真空軟墊模組上的平整度。綜上所述，本發明真空軟墊模組至少有下列5項優點：1.真空軟墊模組至可將晶片基板平整吸附固定；2.真空軟墊模組可 吸附具有各種表面形貌的晶片基板或是其他待加工的工件；3.真空軟墊模組的上軟墊可柔性接觸晶片基板而不會對該晶片基板的底面和凸塊造成損傷；4.下軟墊相較上軟墊為硬，可進一步對上軟墊提供支撐及緩衝的功能；5.真空軟墊模組的結構精簡且加工容易，有利於降低其製作成本。

在本發明中，該上軟墊的壓縮強度小於該下軟墊的壓縮強度，且該上軟墊的壓縮永久變形值小於該下軟墊的永久變形值。

在本發明中，該下軟墊與該載台之間設置有一下黏著層。

在本發明中，該下黏著層的厚度小於該下軟墊的厚度，且小於該上軟墊的厚度。

在本發明中，該上軟墊與該下軟墊之間設置有一上黏著層。

在本發明中，該上黏著層的厚度小於該下軟墊的厚度，且小於該上軟墊的厚度。

在本發明中，該上軟墊的壓縮強度為約1-5psi。

在本發明中，該上軟墊的永久變形值為約5-15%。

在本發明中，該上軟墊的壓縮強度為約3psi。

在本發明中，該上軟墊的永久變形值為約10%。

在本發明中，該上軟墊為矽氧樹脂泡棉。

在本發明中，該上軟墊為COHRlastic® F-12矽氧樹脂泡棉。

在本發明中，該下軟墊的壓縮強度為約7-13psi。

在本發明中，該下軟墊的永久變形值為約20-30%。

在本發明中，該下軟墊的壓縮強度為約10psi。

在本發明中，該下軟墊的永久變形值為約25%。

在本發明中，該下軟墊為矽氧樹脂泡棉。

在本發明中，該下軟墊為R-10470 medium矽氧樹脂泡棉。

1‧‧‧真空軟墊模組

2‧‧‧晶片封裝

10‧‧‧載台

15‧‧‧真空吸孔

20‧‧‧下黏著層

30‧‧‧下軟墊

35‧‧‧真空通孔

40‧‧‧上黏著層

50‧‧‧上軟墊

55‧‧‧上真空通孔

60‧‧‧晶片基板

61‧‧‧凸塊

90‧‧‧晶片基板

91‧‧‧凸塊

圖1為現有的晶片封裝的側面視圖。

圖2為本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組以及一晶片封裝的局部側面剖視分解圖。

圖3為本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組真空吸附該晶片封裝的局部側面剖視操作示意圖。

請參照圖2，本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組1能外接一真空幫浦(圖中未示)以輸出真空吸力，藉此吸附固定一晶片封裝2，該晶片封裝2具有一晶片基板60以及多個設置在該晶片基板60底面的金屬凸塊61。本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組1包括：一載台10、一下軟墊30、一上軟墊50、一下黏著層20以及一上黏著層40。

該載台10的頂面為平坦狀，且該載台10上貫穿形成有多個真空吸孔15。

該下軟墊30設置在該載台10頂面，該下軟墊30可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該下軟墊30的頂面為平坦狀，該下軟墊30上貫穿形成有多個下真空通孔35，該多個下真空通孔35與該多個真空吸孔15分別相對應且相連通。

該上軟墊50設置在該下軟墊30的頂面，該上軟墊50可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該上軟墊50的頂面為平坦狀，該 下軟墊30上貫穿形成有多個上真空通孔55，該多個上真空通孔55與該多個下真空通孔35分別相對應且相連通。此外，該上軟墊50用來和該晶片基板60接觸。

該上軟墊50的壓縮強度(Compression Deflection)和壓縮永久變形(Compression Set)值不同於該下軟墊30的壓縮強度和壓縮永久變形值。於較佳實施例中，該上軟墊50的壓縮強度小於該下軟墊30的壓縮強度，且該上軟墊50的壓縮永久變形值小於該下軟墊30的永久變形值。藉此，該上軟墊50可具有良好的變形與氣密接觸功能，而該下軟墊30則對該上軟墊50提供支撐功能及緩衝功能，替該上軟墊50分攤一部份來自於該晶片封裝2的壓力，避免該上軟墊50因過大壓力而遭受不可回復之永久變形。

於較佳實施例中，該上軟墊50的壓縮強度為約1-5psi，且其永久變形值為約5-15%。於另一較佳實施例中，該上軟墊50的壓縮強度為約3psi，且其永久變形值為約10%。於較佳實施例中，該上軟墊50為矽氧樹脂泡棉。於另一較佳實施例中，該上軟墊50為Saint-Gobain Performance Plastics公司所製造的COHRlastic® F-12矽氧樹脂泡棉。

於較佳實施例中，該下軟墊30的壓縮強度為約7-13psi，且其永久變形值為約20-30%。於另一較佳實施例中，該下軟墊30的壓縮強度為約10psi，且其永久變形值為約25%。於較佳實施例中，該下軟墊30為矽氧樹脂泡棉。於另一較佳實施例中，該下軟墊30為Saint-Gobain Performance Plastics公司所製造的R-10470 medium矽氧樹脂泡棉。

該下黏著層20設置在該下軟墊30與該載台10之間，用以將該下軟墊30與該載台10相互黏著固定。於較佳實施例中，該下黏著層20的厚度小於該下軟墊30的厚度，且小於該上軟墊50的厚度。

該上黏著層40設置在該上軟墊50與該下軟墊30之間，且用以將該上墊與該下軟墊30相互黏著固定。於較佳實施例中，該上黏著層40的厚度小於該下軟墊30的厚度，且小於該上軟墊50的厚度。

請參照圖3，本發明真空軟墊模組1的上軟墊50較下軟墊30為柔軟而具有較佳的變形度，當本發明可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組1透過外接的真空幫浦向上輸出真空吸力(真空吸力方向如箭頭所示)來吸附固定該晶片封裝2時，該上軟墊50能夠在接觸該晶片封裝2的晶片基板60底面及其上的多個凸塊61，且根據該晶片基板60底面及該多個凸塊61的整體形貌而改變該上軟墊50自己的頂面形貌以完整貼合該晶片基板60底面及該多個凸塊61，進而增加該上軟墊50與晶片基板60底部的接觸面積及接觸的氣密性。藉此當該載台10下方的真空幫浦輸出真空吸力時，可確保該上軟墊50與該晶片基板60之間具有良好的氣密性來維持真空吸力對該晶片基板60的吸附。此外，由於該上軟墊50頂面的形貌能夠改變適應凹凸不平的晶片基板60底面及凸出的凸塊61，因此可避免該晶片封裝2被吸附到真空軟墊模組1時產生傾斜的狀況，進而維持該晶片封裝2在真空軟墊模組1上的平整度。

綜上所述，本發明真空軟墊模組1至少有下列5項優點：1.真空軟墊模組1至可將晶片基板60平整吸附固定；2.真空軟墊模組1可吸附具有各種表面形貌的晶片基板60或是其他待加工的工件；3.真空軟墊模組1的上軟墊50可柔性接觸晶片基板60而不會對該晶片基板60的底面和凸塊61造成損傷；4.下軟墊30相較上軟墊50為硬，可進一步對上軟墊50提供支撐 及緩衝的功能；5.真空軟墊模組1的結構精簡且加工容易，有利於降低其製作成本。

Claims (17)

1. 一種可吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，包括：一載台，該載台的頂面為平坦狀，且該載台上貫穿形成有多個真空吸孔；一下軟墊，設置在該載台頂面，該下軟墊可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該下軟墊的頂面為平坦狀，該下軟墊上貫穿形成有多個下真空通孔，該多個下真空通孔與該多個真空吸孔分別相對應且相連通；以及一上軟墊，設置在該下軟墊的頂面，該上軟墊可受外力而壓縮變形並在去除該外力後恢復原狀，該上軟墊的頂面為平坦狀，該下軟墊上貫穿形成有多個上真空通孔，該多個上真空通孔與該多個下真空通孔分別相對應且相連通，該上軟墊用來和該基板接觸；其中，該上軟墊的壓縮強度和壓縮永久變形值不同於該下軟墊的壓縮強度和壓縮永久變形值；其中，該上軟墊的壓縮強度小於該下軟墊的壓縮強度，且該上軟墊的壓縮永久變形值小於該下軟墊的永久變形值。
2. 如請求項1所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊與該載台之間設置有一下黏著層。
3. 如請求項2所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下黏著層的厚度小於該下軟墊的厚度，且小於該上軟墊的厚度。
4. 如請求項1所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊與該下軟墊之間設置有一上黏著層。
5. 如請求項4所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上黏著層的厚度小於該下軟墊的厚度，且小於該上軟墊的厚度。
6. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊的壓縮強度為約1-5psi。
7. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊的永久變形值為約5-15%。
8. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊的壓縮強度為約3psi。
9. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊的永久變形值為約10%。
10. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊為矽氧樹脂泡棉。
11. 如請求項10所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該上軟墊為COHRlastic® F-12矽氧樹脂泡棉。
12. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊的壓縮強度為約7-13psi。
13. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊的永久變形值為約20-30%。
14. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊的壓縮強度為約10psi。
15. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊的永久變形值為約25%。
16. 如請求項1至5項中任一項所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊為矽氧樹脂泡棉。
17. 如請求項16所述吸附非平整表面基板之真空軟墊模組，其中該下軟墊為R-10470 medium矽氧樹脂泡棉。