TWI757134B

TWI757134B - 氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具

Info

Publication number: TWI757134B
Application number: TW110111533A
Authority: TW
Inventors: 王裕賢; 林智遠
Original assignee: 竑騰科技股份有限公司
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TW202238806A

Abstract

本創作係一種氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具，氣壓式上壓合治具於上模座內設置氣壓式上壓合模組，氣壓式上壓合模組包含壓力檢測單元、氣壓式加壓組件及設於氣壓式加壓組件下方之上壓塊，氣壓式加壓組件包含能相對移動的加壓殼體及推頂件，推頂件抵接壓力檢測單元，加壓殼體及推頂件之間設有復位彈簧，本創作能透過氣體加壓的方式帶動加壓殼體及上壓塊提供向下壓合的壓力，搭配壓力檢測單元進行壓力檢測及回饋調控，能提高向下壓合的壓力精確度，且透過模組化的設計，氣壓式上壓合治具在壓合作業的過程中，使每一氣壓式上壓合模組各自進行壓力之檢測及調控，藉此能有效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。

Description

氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具

本創作係一種氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具，尤指應用於半導體壓合作業之氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具。

為了避免電子裝置內部的半導體元件在運作過程中，因溫度過高而致使元件受損或降低性能之問題，除了會透過使用電子裝置內部的散熱機構提供散熱效果外，半導體元件在製造過程中會在設有半導體晶片的基板上壓合一散熱片，藉此使所述半導體元件之基板在工作過程中所產生的熱能傳導至散熱片上，並透過所述散熱片擴大散熱面積，藉此提高所述半導體元件的散熱能力。

現今主要係利用一壓合設備進行基板與散熱片之壓合製程，其中所述壓合設備主要係利用上壓合治具導正半導體元件的基板與散熱片，再利用上壓合治具與下壓合治具相對壓合半導體元件的基板與散熱片，另搭配加熱機構之加熱作用而完成熱壓製程。

而其中，所述半導體元件的壓合設備之下壓合治具能藉由推頂機構提供向上推頂力量，而所述上壓合治具則係透過以配重塊加壓提供向下的壓力，使散熱片能在所述上壓合治具與所述下壓合治具之相對壓合動作下，壓合於基板上，而所述加熱機構能提供之熱能以加熱所述基板與散熱片之間的導熱膠，使所述導熱膠於固化後能將所述基板與散熱片固接在一起。

而現今之壓合設備的上壓合治具主要係採用以配重塊加壓的方式提供向下的壓力，然而透過配重塊加壓的方式不但在壓力調控的過程需要控制配重塊的重量，且調控壓力的精準度較低，因此，要如何提高上壓合治具之壓力調控精準度，實為本創作申請人致力研究之方向。

本創作之主要目的在於提供一氣壓式上壓合模組以及氣壓式上壓合治具，希藉此改善現今上壓合治具之壓力調控精準度不足之問題。

為達成前揭目的，本創作提供之氣壓式上壓合模組係用以設置於一上壓合治具之上模座的組設空間中，所述氣壓式上壓合模組並包含：一壓力檢測單元，其係設置於該上模座之組設空間的內頂面；一氣壓式加壓組件，其包含一加壓殼體、一推頂件及一復位彈簧，所述加壓殼體係能升降地設置於該上模座的組設空間中，該加壓殼體內部形成有一加壓空間，且該加壓殼體上形成有連通該加壓空間之一加壓口，所述加壓口能外部連接一氣壓供應源，該推頂件係氣密地設置於該加壓殼體之加壓空間內並能與該加壓殼體相對線性移動，且該推頂件的頂端係抵接該壓力檢測單元，所述復位彈簧係設置於該加壓殼體及該推頂件之間；以及一上壓塊，其係設置於該氣壓式加壓組件之加壓殼體下方，並能與所述加壓殼體在所述組設空間中升降移動。

本創作氣壓式上壓合模組能應用於壓合設備之上壓合治具中，其中，所述氣壓式上壓合模組主要係利用將氣體注入所述加壓殼體的加壓空間，此時，所述推頂件會推抵所述壓力檢測單元，而於此同時，所述加壓殼體會帶動上壓塊向下移動以配合所述壓合設備之下壓合治具進行半導體元件的壓合動作，其中，所述壓力檢測單元能檢測出所述加壓殼體與上壓塊向下壓合的壓力值，且能依據所述壓力檢測單元測出的向下壓力值，進一步透過調整輸入或是排出之氣體量以達到精確控制向下壓力之效果。

其中，所述氣壓式上壓合模組能進一步包含一電熱機構，所述電熱機構係設置於該上壓塊內並具有一溫控單元，所述電熱機構能產生熱能並傳導至所述上壓塊，所述溫控單元能檢測所述上壓塊的溫度，其中，所述電熱機構能在配合所述壓合設備進行壓合動作的過程中，所述電熱機構能加熱所述上壓塊，藉此能加速被壓合之半導體元件中之膠體受熱固化，進而縮短壓合作業之時間，且透過所述溫控單元進行溫度監控能有效控制所述上壓塊之加熱溫度，能有效避免加熱溫度過高而導致半導體元件壞損，達到過溫保護之效果。

此外，所述加壓殼體包含一加壓部及一延伸部，所述延伸部係氣密地套設於該加壓部的下方，且所述上壓塊係設置於該延伸部下方，所述加壓空間係形成於所述加壓部內，所述加壓口係形成於所述延伸部上，所述加壓部的底部形成有環繞外周面並連通所述加壓口之一環狀通道，以及連通該環狀通道及該加壓空間之一銜接通道，由於所述環狀通道係環繞於所述加壓部底部的外周面，故當所述延伸部氣密套設於所述加壓部的底部時，作業人員能直接將所述加壓部的底部直接伸入延伸部，而無需特別進行加壓部與延伸部的方向對位動作，皆能所述環狀通道連通所述加壓口，藉此能有效提高組設便利性。

再者，所述加壓殼體之延伸部內部形成有一配線空間，所述電熱機構包含設置於該上壓塊內部之一電熱管以及連接該電熱管及所述溫控單元之一電連接線，所述電連接線係通過該延伸部之配線空間並連接外部之一工作電源。

為達成前揭目的，本創作另提供之氣壓式上壓合治具包含：一上模座，其形成有複數呈陣列排列之組設空間；以及複數如前述之氣壓式上壓合模組，該複數氣壓式上壓合模組係分別設置於該上模座之組設空間中。

本創作氣壓式上壓合治具係應用於壓合設備中，其中，由於該複數氣壓式上壓合模組為能各自獨立運作且模組化之構件，因此，當在進行壓合作業時，該複數氣壓式上壓合模組之壓力檢測單元分別進行壓力之檢測，並依據測得之壓力值，再分別透過控制氣體進出所述加壓殼體以進一步進行精確的壓力調控，藉此能有效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。

再者，透過各自獨立之氣壓式上壓合模組進行壓合動作時，每一氣壓式上壓合模組能分別藉由電熱機構加熱上壓塊，並透過溫控單元分別對上壓塊的加熱溫度進行監控，並依據測得之加熱溫度值進一步進行溫度的調控，藉此使每一氣壓式上壓合模組之上壓塊能達到最佳化的壓合溫度，進而能效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。

10:壓力檢測單元

20:氣壓式加壓組件

21:加壓殼體

211:加壓空間

212:加壓口

213:加壓部

214:延伸部

215:環狀通道

216:銜接通道

217:配線空間

22:推頂件

23:復位彈簧

30:上壓塊

40:電熱機構

41:溫控單元

42:電熱管

43:電連接線

50:上模座

51:組設空間

圖1：為本創作氣壓式上壓合模組之一種較佳實施例之剖面示意圖。

圖2：為圖1之A-A剖面示意圖。

圖3：為本創作氣壓式上壓合模組之加壓狀態示意圖。

圖4：為本創作氣壓式上壓合治具之立體外觀示意圖。

圖5：為本創作氣壓式上壓合治具之前視平面示意圖。

圖6：為圖5之B-B剖面示意圖。

請參閱圖1至圖3，為本創作氣壓式上壓合模組之一種較佳實施例，其係用以設置於一上壓合治具之上模座50的組設空間51中，所述氣壓式上壓合模組並包含一壓力檢測單元10、一氣壓式加壓組件20及一上壓塊30。

如圖1、圖3所示，該壓力檢測單元10係設置於該上模座50之組設空間51的內頂面。

如圖1、圖3所示，該氣壓式加壓組件20包含一加壓殼體21、一推頂件22及一復位彈簧23，所述加壓殼體21係能升降地設置於該上模座50的組設空間51中，該加壓殼體21內部形成有一加壓空間211，且該加壓殼體21上形成有連通該加壓空間211之一加壓口212，所述加壓口212能外部連接一氣壓供應源，該推頂件22係氣密地設置於該加壓殼體21之加壓空間211內並能與該加壓殼體21相對線性移動，且該推頂件22的頂端係抵接該壓力檢測單元10，所述復位彈簧23係設置於該加壓殼體21及該推頂件22之間。

如圖1、圖3所示，該上壓塊30係設置於該氣壓式加壓組件20之加壓殼體21下方，並能與所述加壓殼體21在所述組設空間51中升降移動。

其中，如圖1、圖2所示，所述加壓殼體21包含一加壓部213及一延伸部214，所述延伸部214係氣密地套設於該加壓部213的下方，且所述上壓塊30係設置於該延伸部214下方，所述加壓空間211係形成於所述加壓部213內，所述加壓口212係形成於所述延伸部214上，所述加壓部213的底部形成有環繞外周面並連通所述加壓口212之一環狀通道215，以及連通該環狀通道215及該加壓空間211之一銜接通道216。

如圖1、圖2所示，所述延伸部214氣密套設於所述加壓部213的底部時，作業人員能直接將所述加壓部213的底部直接伸入延伸部214，而無需特別進行加壓部213與延伸部214的方向對位動作，皆能所述環狀通道215連通所述加壓口212，藉此能有效提高組設便利性。

此外，如圖1所示，所述氣壓式上壓合模組包含一電熱機構40，所述電熱機構40係設置於該上壓塊30內並具有一溫控單元41，所述電熱機構40能產生熱能並傳導至所述上壓塊30，所述溫控單元41能檢測所述上壓塊30的溫度；再者，所述加壓殼體21之延伸部214內部形成有一配線空間217，所述電熱機構40包含設置於該上壓塊30內部之一電熱管42以及連接該電熱管42及所述溫控單元41之一電連接線43，所述電連接線43係通過該延伸部214之配線空間217並連接外部之一工作電源(圖未示)。

如圖1、圖3所示，本創作氣壓式上壓合模組能應用於壓合設備之上壓合治具中，其中，所述氣壓式上壓合模組應用於半導體元件之基板及散熱片之壓合作業時，所述壓合設備之上壓合治具與下壓合治具(圖未示)會相對移動，使所述上模座50與下壓合治具進行待壓合半導體元件之基板及散熱片的定位後，所述氣壓式上壓合模組之上壓塊30會抵接所述半導體元件之上方。

接著，如圖1至圖3所示，所述氣壓供應源能於所述加壓口212注入氣體，所述氣體會依序通過所述環狀通道215及銜接通道216，並進入所述加壓殼體21的加壓空間211中，而當氣體注入所述加壓空間211時，依據帕斯卡定理，注入的氣體會分別對所述推頂件22及所述加壓殼體21產生相同的壓力，使所述推頂件22會推抵所述壓力檢測單元10，使所述壓力檢測單元10能檢測出所述推頂件22推抵壓力檢測單元10的向上壓力值，並同時使所述加壓殼體21會帶動上壓塊30向下移動而產生向下壓合的壓力；而此時，所述壓力檢測單元10受到所述推頂件22的向上壓力值會與所述加壓殼體21與上壓塊30向下壓合的壓力值相等，待加壓完畢後，所述復位彈簧23能帶動所述推頂件22及所述加壓殼體21復位。

其中，如圖3所示，所述氣壓式上壓合模組能藉由所述壓力檢測單元10檢測出所述加壓殼體21與上壓塊30向下壓合的壓力值，能使所述氣壓式上壓合模組依據所述壓力檢測單元10測出的向下壓力值，進一步透過調整輸入或排出之氣體量以達到精確控制向下壓力值的效果。

此外，如圖3所示，當在所述壓合設備進行壓合動作的過程中，所述電熱機構40能對所述上壓塊30進行加熱，藉此能加速被壓合之半導體元件中之膠體受熱固化，進而縮短壓合作業之時間。

另請參閱圖4至圖6，為本創作氣壓式上壓合治具之一種較佳實施例，所述氣壓式上壓合治具包含一上模座50及複數個如前述之氣壓式上壓合模組，其中，所述上模座50形成有複數個呈陣列排列之組設空間51，而該複數氣壓式上壓合模組係分別設置於該上模座50之組設空間51中。

如圖4至圖6所示，當所述氣壓式上壓合治具應用於壓合設備進行壓合作業時，所述氣壓式上壓合治具會與下壓合治具會相對移動，使所述氣壓式上壓合治具之上模座50能帶動該複數氣壓式上壓合模組接近並抵接半導體元件，此時，該複數氣壓式上壓合模具之氣壓式加壓組件20能分別藉由對應之氣壓供應源注入氣體，使對應之加壓殼體21帶動上壓塊30提供半導體元件向下壓合的壓力。

其中，如圖6所示，由於該複數氣壓式上壓合模組為能各自獨立運作且模組化之構件，因此，當在進行壓合作業時，該複數氣壓式上壓合模組之壓力檢測單元10能分別進行壓力之檢測，並依據測得之壓力值，再分別透過控制氣體進出所述加壓殼體21以進一步進行精確的壓力調控，藉此能使每一半導體元件所受到向下壓合的壓力一致，進而能有效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。

此外，如圖6所示，透過各自獨立之氣壓式上壓合模組進行壓合動作時，每一氣壓式上壓合模組能分別藉由電熱機構40加熱上壓塊30，同時透過溫控單元41分別對上壓塊30的加熱溫度進行監控，並依據測得之加熱溫度值進一步進行上壓塊30之溫度調控，藉此使每一氣壓式上壓合模組之上壓塊30能達到最佳化的壓合溫度，進而能效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。

綜上所述，本創作氣壓式上壓合模組能透過氣體加壓的方式帶動所述加壓殼體21及上壓塊30提供向下壓合的壓力，同時能搭配所述壓力檢測單元10進行壓力檢測以及回饋調控，使本創作氣壓式上壓合模組能提高壓力之精確度，且透過所述氣壓式上壓合模組之模組化的設計，使所述氣壓式上壓合治具在壓合作業的過程中，使每一氣壓式上壓合模組各自進行壓力之檢測及調控，藉此能有效提高半導體元件壓合作業時之壓合品質。