TWI741748B

TWI741748B - 接合機構及其應用之作業設備

Info

Publication number: TWI741748B
Application number: TW109128454A
Authority: TW
Inventors: 張銘德
Original assignee: 鴻勁精密股份有限公司
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2021-10-01
Also published as: TW202208263A

Abstract

一種接合機構，包含基座、複數個接合具及變位單元，複數個接合具裝配於基座，以供壓接電子元件之複數個承壓部件，變位單元於基座與至少一接合具間配置至少一調整件，以供調整接合具之作業位置；當電子元件之複數個承壓部件具有不同高度時，接合具利用變位單元之調整件而位移調整作業位置，以確實貼接於相對應之承壓部件，使複數個接合具確實壓接於電子元件之複數個不同高度承壓部件執行預設作業，進而提高作業品質。

Description

接合機構及其應用之作業設備

本發明提供一種可使複數個接合具確實貼接於電子元件不同高度之複數個承壓部件，以提高作業品質之接合機構。

在現今，部分電子元件依設計功能而於一尺寸較大且薄型之基板上配置封裝複數個承壓部件，承壓部件可為晶片或其他IC，複數個晶片或IC的配置位置、高度尺寸及面積依設計需求而具有差異。請參閱圖1，電子元件11於薄型之基板111頂面的中間區域配置一高度較高且面積較大之第一晶片112，以及於第一晶片112之兩側分別配置高度較低且面積較小之第二晶片113及第三晶片114，電子元件11於基板111的底面則設有複數個接點115。

請參閱圖2，電子元件11於製作完畢，必須執行電性測試作業及冷測(或熱測)作業，以淘汰不良品；測試裝置於機台12設有電性連接之電路板13及測試座14，測試座14具有複數個探針141，以供承置及測試電子元件11；然為使電子元件11之接點115確實接觸測試座14之探針141，測試裝置於測試座14之上方配置一接合機構，接合機構於一本體151之底面設有一下壓治具152，令下壓治具152以預設下壓力壓接電子元件11，使電子元件11之接點115接觸測試座14之探針141而執行電性測試作業，另於本體151設有流道153，流道153一端連接入水管154，另一端連接出水管155，以供於流道153輸入及輸出具有預設溫度之流體(如低溫流體)，於下壓治具152壓接電子元件11時，可使電子元件11於模擬日後應用場所溫度之測試環境而執行冷測作業。

由於第一晶片112與第二晶片113及第三晶片114具有高低位差，當本體151帶動下壓治具152下壓電子元件11時，下壓治具152僅可貼合高度較高之第一晶片112，並無法壓接到高度較低之第二晶片113及第三晶片114，導致下壓治具152與第二晶片113、第三晶片114具有間距A，以致電子元件11易因受力不均而裂損。

又，因下壓治具152之下壓力僅壓接電子元件11之第一晶片112，電子元件11之第二晶片113及第三晶片114易因受力不均，而無法使位於下方之部分接點115確實接觸測試座14之探針141，以致影響測試品質。

再者，下壓治具152僅壓接到電子元件11之第一晶片112，而與第二晶片113及第三晶片114具有間距A，導致流道153內之流體的溫度易因間距A而無法有效傳導至第二晶片113及第三晶片114，以致第二晶片113及第三晶片114無法於模擬日後應用場所溫度之測試環境執行冷測作業，進而影響測試品質。

本發明之目的一，提供一種接合機構，包含基座、複數個接合具及變位單元，複數個接合具裝配於基座，以供壓接電子元件之複數個承壓部件(如晶片)，變位單元於基座與至少一接合具間配置至少一調整件，以供調整接合具之作業位置；當電子元件之複數個承壓部件具有不同高度時，接合具利用變位單元之調整件而位移調整作業位置，以確實貼接於相對應之承壓部件，使複數個接合具確實壓接於電子元件不同高度之複數個承壓部件執行預設作業，進而提高作業品質。

本發明之目的二，提供一種接合機構，其接合具利用變位單元之調整件而位移調整作業位置，以確實貼接於電子元件相對應之承壓部件，藉以複數個接合具壓接貼合複數個承壓部件，使電子元件受力平均，進而防止電子元件裂損，達到延長使用壽命及節省成本之目的。

本發明之目的三，提供一種接合機構，更包含溫控單元，溫控單元於基座設有第一溫控器，以於複數個接合具壓接貼合電子元件之複數個承壓部件時，令第一溫控器之預設溫度經由複數個接合具而有效傳導至複數個承壓部件，使複數個承壓部件於模擬日後應用場所溫度之測試環境執行冷測(或熱測)作業，進而提高測試品質。

本發明之目的四，提供一種接合機構，其溫控單元於複數個接合具分別設有第二溫控器，各第二溫控器可視不同大小之承壓部件(如晶片)所需的測試溫度，經由接合具而各別溫控承壓部件(如晶片)，進而提高測試效能。

本發明之目的五，提供一種作業設備，包含機台、供料裝置、收料裝置、具本發明接合機構之作業裝置、輸送裝置及中央控制裝置；供料裝置配置於機台，並設有至少一容納待作業電子元件之供料承置器；收料裝置配置於機台，並設有至少一容納已作業電子元件之收料承置器；作業裝置配置於機台，並設有至少一作業器及本發明接合機構，作業器以供對電子元件執行預設作業，本發明接合機構以供壓接電子元件；輸送裝置配置於機台，並設有至少一輸送器，以供輸送電子元件；中央控制裝置以供控制及整合各裝置作動，而執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

[習知]

11:電子元件

111:基板

112:第一晶片

113:第二晶片

114:第三晶片

115:接點

12:機台

13:電路板

14:測試座

141:探針

151:本體

152:下壓治具

153:流道

154:入水管

155:出水管

A:間距

[本發明]

21:基座

211:第一面

212:第二面

22:移動臂

231:第一接合具

2311:第一貼接面

232:第二接合具

2321:第二貼接面

2322、2322A:第一連接部

233:第三接合具

2331:第三貼接面

2332、2332A:第二連接部

241:第一調整件

242:第二調整件

251:流道

252:輸入管

253:輸出管

254、255、256:第二溫控器

261:第一調整件

262:第二調整件

271、272、273:第一溫控器

L1:第一初始作業位置

L2:第二初始作業位置

L3:壓接作業位置

B:間距

30:機台

40:測試裝置

41:電路板

42:測試座

421:探針

43:電子元件

431:接點

432:第一承壓部件

433:第二承壓部件

434:第三承壓部件

50:供料裝置

51:供料承置器

60:收料裝置

61:收料承置器

70:輸送裝置

71:第一輸送器

72:第二輸送器

73:第三輸送器

圖1：習知電子元件之示意圖。

圖2：習知測試裝置之使用示意圖。

圖3：本發明接合機構第一實施例之示意圖。

圖4：本發明接合機構第一實施例之使用示意圖(一)。

圖5：本發明接合機構第一實施例之使用示意圖(二)。

圖6：本發明接合機構第二實施例之示意圖。

圖7：本發明接合機構第三實施例之示意圖。

圖8：本發明接合機構應用於作業設備之示意圖。

為使貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如後：

請參閱圖3，本發明接合機構第一實施例包含基座21、複數個接合具及變位單元，更可依作業需求配置溫控單元及載具。

基座21具有第一面211及第二面212，於本實施例，基座21以底面作為第一面211，並以頂面作為第二面212，更進一步，基座21裝配於載具，而可作固定式配置或活動式配置，載具可為機架或移動臂，例如載具可為機架，將基座21作固定式配置，以供電子元件朝向基座21作相對位移，例如載具可為移動臂，將基座21作活動式配置，以供基座21朝向電子元件作相對位移，當然，基座21及電子元件二者亦可作活動式相對位移；於本實施例，載具為移動臂 22，移動臂22供裝配連結基座21之第二面212，使移動臂22帶動基座21作Z方向位移。

複數個接合具設於基座21之第一面211，並分別具有貼接面，以供下壓貼接電子元件之複數個承壓部件(如晶片或IC)；複數個接合具中之至少一接合具可活動式配置於基座，以及複數個接合具中之至少另一接合具可固定式配置於基座，換言之，接合具可成型於基座21，亦或為獨立元件而裝配於基座21；當接合具作活動式配置於基座21時，該接合具設有至少一連接部；接合具之數量、設置位置及貼接面尺寸均可視作業需求而配置；例如於基座21之第一面211配置二個或三個數量之接合具，例如於基座21之第一面211的一側配置一較大尺寸之接合具及於另一側配置一排複數個較小尺寸之接合具，例如於基座21之第一面211成型一固定式接合具及另外配置二活動式接合具。

於本實施例，接合機構於基座21之第一面211設有第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233，第一接合具231成型於基座21之第一面211，並配置於第一面211之中間部位，且為一面積尺寸較大之塊體，第一接合具231之底部設有第一貼接面2311，以供貼接於電子元件相對應位置之第一承壓部件。第二接合具232為獨立元件，並作活動式連接於基座21之第一面211，且位於第一接合具231的一側，第二接合具232為面積尺寸較小之塊體，並以底部作為第二貼接面2321，以供貼接於電子元件相對應位置之第二承壓部件，第二接合具232另設有至少一第一連接部2322，第一連接部2322可為面或凹槽或凸塊等，例如第二接合具232以頂面或側面作為第一連接部2322，例如第二接合具232於頂面開設凹槽以作為第一連接部2322；於本實施例，第二接合具232於頂面開設凹槽作為第一連接部2322。第三接合具233為獨立元件，並作活動式連接於基座21之第一面211，且位於第一接合具231的另一側，第三接合具233為面積尺寸較小之塊體，並以底部作為第三貼接面2331，以供貼接於電子元件相對應位置之第三承壓部件；第三接合具233於頂面開設凹槽作為第二連接部2332。

變位單元於基座21之該第一面211與至少一接合具間配置至少一調整件，該調整件供至少一該接合具與該基座21之該第一面211具有間距，以供調整至少一接合具之位置，使至少一該接合具而貼接於相對應之承壓部件，並可作擺動調整，而使該接合具之貼接面貼合且平均施力下壓該電子元件之該承壓部件，使電子元件作有效測試；更進一步，調整件位於基座21與接合具之間係指位於基座21之第一面211與接合具之連接部(如頂面、凹槽或側面)間，調整件可為彈性元件、高效能傳導件(如銦片)或壓缸等，例如調整件為彈性元件，而位於基座21之第一面211與第二接合具232之第一連接部2322(即凹槽)間，以彈性元件供第二接合具232壓縮，使第二接合具232作被動式位移調整位置；例如調整件為壓缸，而位於基座21之第一面211與第二接合具232之第一連接部(如側面)間，以壓缸之活塞桿帶動第二接合具232作主動式位移調整位置。

於本實施例，變位單元於基座21與第二接合具232之間配置一為彈性元件之第一調整件241，第一調整件241之一端連結於基座21之第一面211，另一端置入且連結於第二接合具232之第一連接部2322，使得第二接合具232可壓縮第一調整件241而調整位置；又變位單元於基座21與第三接合具233之間配置一為彈性元件之第二調整件242，第二調整件242之一端連結於基座21之第一面211，另一端置入且連結於第三接合具233之第二連接部2332，使得第三接合具233可壓縮第二調整件242而調整位置；由於第二接合具232與第三接合具233分別以第一調整件241及第二調整件242調整位置，第二接合具232與第三接合具 233的初始作業位置可相同或相異於第一接合具231的初始作業位置；於本實施例，第二接合具232與第三接合具233的第二初始作業位置L2低於第一接合具231的第一初始作業位置L1，第二接合具232與第三接合具233與基座21之第一面211間具有間距B，第二接合具232與第三接合具233可沿受力方向(如Z方向)位移。

接合機構更包含溫控單元，溫控單元於基座21或接合具設有第一溫控器，例如溫控單元於接合具設有第一溫控器，以於接合具貼接電子元件之承壓部件時，令第一溫控器之預設溫度有效傳導至承壓部件，使承壓部件於模擬日後應用場所溫度之測試環境執行冷測(或熱測)作業；另溫控單元可視作業需求，當溫控單元於基座21設有第一溫控器時，並可於接合具設有第二溫控器，第二溫控器可視不同大小之承壓部件(如晶片)所需的測試溫度，經由接合具而微調溫控承壓部件(如晶片)，進而提高測試效能；第一溫控器及第二溫控器可為致冷晶片、加熱件或具預溫流體之座體。

於本實施例，溫控單元於基座21設有第一溫控器，第一溫控器以基座21作為座體，而於基座21內開設流道251，流道251之一端連接輸入管252，以供輸入預設低溫之流體，流道251之另一端連接輸出管253，以供輸出流體；另於第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233之內部分別設有為加熱件之第二溫控器254、255、256，第一溫控器與第二溫控器254、255、256可搭配調控第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233之作業溫度，以供電子元件位於模擬低溫測試環境執行冷測作業。

請參閱圖4，本發明接合機構應用於測試裝置40，測試裝置40於機台30配置電性連接之電路板41及測試座42，測試座42具有複數個探針421，以供承置且測試電子元件43；電子元件43之底面設有複數個接點431，並於頂面中間部位封裝配置一面積較大且為晶片之第一承壓部件432，第一承壓部件432之位置相對於第一接合具231，電子元件43另於第一承壓部件432之一側設有一面積較小且為晶片之第二承壓部件433，第二承壓部件433之位置相對於第二接合具232，以及於第一承壓部件432之另一側設有一面積較小且為晶片之第三承壓部件434，第三承壓部件434之位置相對於第三接合具233，第二承壓部件433及第三承壓部件434之高度低於第一承壓部件432。

請參閱圖3、5，然為使電子元件43之接點431確實接觸測試座42之探針421，必須對電子元件43施以一預設下壓力；於測試時，移動臂22驅動基座21、第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233同步作Z方向向下位移，由於第二接合具232與第三接合具233的第二初始作業位置L2低於第一接合具231的第一初始作業位置L1，使得第二接合具232與第三接合具233會先貼接到電子元件43之第二承壓部件433及第三承壓部件434，第二承壓部件433及第三承壓部件434即分別頂推第二接合具232與第三接合具233作Z方向向上位移，第二接合具232與第三接合具233分別壓縮第一調整件241及第二調整件242，並由第二初始作業位置L2調整位移至壓接作業位置L3，第一接合具231亦貼接到電子元件43之第一承壓部件432，因此，接合機構之第一接合具231、第二接合具232與第三接合具233以預設下壓力均勻壓接電子元件43之第一承壓部件432、第二承壓部件433及第三承壓部件434，進而使電子元件43受力均勻而可防止裂損。又，當第二接合具232與第三接合具233壓接電子元件43之第二承壓部件433及第三承壓部件434時，可使電子元件43位於第二承壓部件433及第三承壓部件434下方之複數個接點431確實接觸測試座42之探針421，進而提高測試品質。再者，當第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233分別貼接下壓電子元件43之第一承壓部件432、第二承壓部件433及第三承壓部件434時，可利用溫控單元之流道251內的流體低溫經由基座21傳導至第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233，再由第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233分別有效地將低溫傳導至電子元件43之第二承壓部件432、第二承壓部件433及第三承壓部件434，溫控單元再以第二溫控器254、255、256分別微調第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233之作業溫度，使第二承壓部件432、第二承壓部件433及第三承壓部件434於模擬日後應用場所溫度之測試環境執行冷測作業，進而提高測試品質。

請參閱圖6，本發明接合機構之第二實施例，其與第一實施例之差異在於調整件為可被壓縮之高效能傳導件(如銦片)，於本實施例，第二接合具232以頂面作為第一連接部2322A，並於第一連接部2322A與基座21之第一面211間配置一為高效能傳導件(如銦片)之第一調整件261；另第三接合具233以頂面作為第二連接部2332A，並於第二連接部2332A與基座21之第一面211間配置一為高效能傳導件(如銦片)之第二調整件262，第一調整件261及第二調整件262可分別被第二接合具232及第三接合具233壓縮，以供第二接合具232及第三接合具233調整作業位置。

請參閱圖7，本發明接合機構之第三實施例，其與第一實施例之差異在於溫控單元僅於第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233分別配置可為致冷晶片之第一溫控器271、272、273，第一溫控器271、272、273分別調控第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233之作業溫度。

請參閱圖3、8，本發明接合機構應用於作業設備之示意圖，作業設備包含機台30、作業裝置、供料裝置50、收料裝置60、輸送裝置70及中央控制裝置(圖未示出)；於本實施例，作業設備為測試設備；供料裝置50配置於機台30，並設有至少一容納待作業電子元件之供料承置器51；收料裝置60配置於機台30，並設有至少一容納已作業電子元件之收料承置器61；作業裝置配置於機台30，包含至少一作業器及本發明之接合機構，作業器對電子元件執行預設作業，本發明之接合機構以供壓接電子元件，於本實施例，機台30之第一側及第二側分別配置作業裝置，作業裝置為測試裝置40，作業器為測試器，測試器包含電性連接之電路板41及測試座42，以供測試電子元件，本發明之接合機構包含基座21、複數個接合具及變位單元；輸送裝置70配置於機台30，並設有至少一輸送器，用以輸送電子元件，於本實施例，輸送裝置70設有作X-Y-Z方向位移之第一輸送器71，第一輸送器71於供料裝置50取出待測電子元件，並移載至二載台之第二輸送器72，輸送裝置70之第三輸送器73於第二輸送器72與作業裝置之測試座42取放交換待測電子元件及已測電子元件，測試座42對待測電子元件執行電性測試作業，本發明之接合機構以移動臂22帶動基座21、第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233同步作Z方向向下位移，令第一接合具231、第二接合具232及第三接合具233均勻貼合且下壓電子元件於測試座42而執行測試作業；第一輸送器71再於第二輸送器72取出已測電子元件，並依測試結果，將已測電子元件移載至收料裝置60之收料承置器61而分類收置；中央控制裝置用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。