TWI841202B - 基板之電子元件植入方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
一種基板之電子元件植入方法，包括以下步驟：驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層；驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對；驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料；驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上；以及移除該導熱載板及該工裝件。依此，本發明即可有效率地將大量的電子元件精準地焊接在一基板之對應接觸墊上，並重複利用該工裝件。
Description
本發明係關於電子元件的轉移方法，特別是關於一種基板之大量電子元件植入方法及裝置。
隨著電子產品的功能不斷提昇，許多電路載板或顯示面板之元件黏裝涉及將巨量的電子元件轉移到電路載板或顯示面板上。
一般的電子元件轉移方法在轉移過程中會在作為轉移目標的電路載板或顯示面板之連接墊上配置例如錫球之類的焊料，接著再將電子元件配置在焊料上並進行焊接，從而使電子元件轉移到轉移目標上並與轉移目標固定結合。
然而，傳統的錫球只能提供機械性、電性和被動式的散熱功能，已逐漸無法滿足現今轉移製程所需的精度及植入效率。尤其是，由於錫球在焊接受壓過程中因穩定性較差而難以滿足連接墊之小間距絕緣需求，其已無法應用於牽涉大量連接墊及微小連接墊間距的多晶片封裝整合製程。
此外，過往的電子元件轉移通常使用取放法(pick and place)，但這種方法轉移效率不佳，因而逐漸無法滿足現今半導體先進封裝製程，例如3D封裝製程，所牽涉的大量電子元件轉移需求。
為解決上述的問題，本領域亟需一新穎的技術方案以將巨量電子元件植入一基板上。
本發明之一目的在於提供一種基板之電子元件植入方法，其可透過具有多個穿孔之一工裝件固持多個電子元件，並驅使該工裝件與一基板對準抵接以將該些電子元件焊接在該基板上，從而大幅提高電子元件之轉移效率以及轉移所需的精度。
本發明之另一目的在於提供一種基板之電子元件植入方法，其可利用塗佈有揮發性助焊劑層之一導熱載板既暫時固定多個電子元件又在該些電子元件的焊接過程中揮發消失，從而大幅減輕在焊接完成後之殘餘物清潔工作。
本發明之另一目的在於提供一種基板之電子元件植入方法，其可利用一可重複使用之工裝件將大量電子元件精準地植入一基板中。
本發明之另一目的在於提供一種基板之電子元件植入裝置，其可藉由上述的方法大幅提高電子元件之轉移效率以及轉移所需的精度。
本發明之另一目的在於提供一種基板之電子元件植入裝置，其可利用塗佈有揮發性助焊劑層之一導熱載板既暫時固定多個電子元件又在該些電子元件的焊接過程中揮發消失，從而大幅減輕在焊接完成後之殘餘物清潔工作。
本發明之又一目的在於提供一種基板之電子元件植入裝置，其可利用一可重複使用之工裝件將大量電子元件精準地植入一基板中。
為達成上述目的，一種基板之電子元件植入方法乃被提出，該基板之電子元件植入方法係由一控制電路執行一程式實現且其包括以下步驟：
驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層；
驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對；
驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料；
驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上；以及
移除該導熱載板及該工裝件。
在可能的實施例中，所述電子元件包含由銅柱、微型晶片和被動元件所組成群組所選擇的至少一種元件。
在可能的實施例中，該加熱設備可為回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍或擴散接合設備(Diffusion bonding)；另外，所述焊料可包含焊錫、銅膏或銀膠所組成群組所選擇的至少一種材料。
在可能的實施例中，該工裝件之該些穿孔可藉由雷射穿孔、化學蝕刻或熱壓成型實現。
在一實施例中，該工裝件之該些穿孔在該第二側的孔徑大於所述接觸墊的最大長度。
在可能的實施例中，該基板可為一矽晶圓，且該工裝件的材質可包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料。
在一實施例中，該導熱載板係一金屬板，且該金屬板可由不鏽鋼製成。
為達成上述目的，本發明進一步揭露一種基板之電子元件植入裝置，其具有一控制電路、一供料裝置、一工裝件、一導熱載板及一加熱設備以執行一電子元件植入程序，該程序包括：
驅使該導熱載板之一第一面貼附該工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層；
驅使該供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對；
驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料；
驅使該加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上；以及
移除該導熱載板及該工裝件。
在可能的實施例中，所述電子元件包含由銅柱、微型晶片和被動元件所組成群組所選擇的至少一種元件。
在可能的實施例中，該加熱設備可為回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍或擴散接合設備(Diffusion bonding)；另外，所述焊料可包含焊錫、銅膏或銀膠所組成群組所選擇的至少一種材料。
在可能的實施例中，該工裝件之該些穿孔可藉由雷射穿孔、化學蝕刻或熱壓成型實現。
在一實施例中，該工裝件之該些穿孔在該第二側的孔徑大於所述接觸墊的最大長度。
在可能的實施例中，該基板可為一矽晶圓，且該工裝件的材質可包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料。
在一實施例中，該導熱載板係一金屬板，且該金屬板可由不鏽鋼製成。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
請參照圖1，其繪示本發明之基板之電子元件植入裝置之一實施例之方塊圖。如圖1所示，一基板之電子元件植入裝置100係用以執行一電子元件植入程序，從而將電子元件轉移至一基板10上，且該基板之電子元件植入裝置100具有一控制電路110、一供料裝置120、一工裝件130、一導熱載板140以及一加熱設備150，其中該控制電路110電性連接於該供料裝置120、該工裝件130、該導熱載板140以及該加熱設備150。
該電子元件植入程序包括：
(一)驅使該導熱載板140之一第一面貼附該工裝件130之一第一側，其中該導熱載板140之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層，其中，該導熱載板140係一金屬板，且該金屬板可由不鏽鋼製成。
請參考圖2，其為該導熱載板140貼附該工裝件130之示意圖。如圖2所示，該工裝件130具有多個穿孔131以容置欲植入的電子元件，且該導熱載板140係藉由一揮發性助焊劑層141貼附該工裝件130。
(二)驅使該供料裝置120將多個電子元件經由該工裝件130之一第二側對應地植入該工裝件130之該些穿孔131，並使該些電子元件20黏附於該揮發性助焊劑層141中，其中該工裝件130之該第一側係與該第二側相對。
請參考圖3，其為在圖1之工裝件130中植入電子元件之一剖面示意圖。如圖3所示，該工裝件130包括一第一側以及一第二側(即圖2中工裝件130的上側)，其中該第二側與該第一側彼此相對。該工裝件130的該些穿孔131各容置一電子元件20，且該些電子元件20係藉由黏附於該揮發性助焊劑層141中保持在該些穿孔131中。電子元件20可以是對應該些穿孔131之大小及形狀的銅柱，且該些銅柱的高度大於該些穿孔131的深度。相對於傳統的錫球，這些銅柱可增加電子訊號的傳遞能力及訊號可靠度，還可在更小的間距(pitch)下確保兩相鄰銅柱不致發生短路，使得單位面積的該基板10可承載更多的電子元件20。然而，在其它可能的實施例中，該些電子元件20也可以選自於電阻、電容或電感等被動元件，或是微型晶片，本發明對此不加以限制。另外，該基板10可為一矽晶圓，且該工裝件130的材質可包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料。
另外，該些穿孔131的形成方式可以為雷射穿孔、化學蝕刻或熱壓成型，其中又以可達到較高的加工精度和適合的表面粗糙度的雷射穿孔為佳，但本發明對此不加以限制。值得一提的是，為了能進一步提高該些電子元件20植入該基板10時的位置精度，較佳地，該些穿孔131的加工位置及形狀是透過該基板10預定配置該些電子元件20的佈局(pattern)所設定，配合高精度的雷射加工，可使轉移後的上述位置精度得到保證。
(三)驅使該工裝件130以該第二側與該基板10進行一對準抵接操作以使該些電子元件20各與該基板10上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料。
請參考圖4，其為該工裝件130與該基板10對準抵接之示意圖。如圖4所示，該工裝件130以該第二側與該基板10對準抵接以使該些電子元件20各與該基板10上之一接觸墊11相對，其中，各該接觸墊11上均覆蓋有一焊料11a。該些焊料11a例如是銲錫、銀膠、銅膏或上述之任一組合。另外，為避免焊料11a黏住該工裝件130，該工裝件130之該些穿孔131在出口側(該第二側)的孔徑可設為大於接觸墊11的最大長度，其情形請參照圖5。
(四)驅使該加熱設備150對該導熱載板140加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層141及使該些電子元件20各焊接在一所述接觸墊11上，然後移除該導熱載板140及該工裝件130，其完成情形如圖6所示。另外，該加熱設備150可為回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍或擴散接合設備(Diffusion bonding)。
由上述的說明可知，本發明揭露了一種基板之電子元件植入方法。請參照圖7，其繪示本發明之基板之電子元件植入方法之一實施例之流程圖，其係由一控制電路執行一程式實現。如圖7所示，該方法包括以下步驟：驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層(步驟a)；驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對(步驟b)；驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料(步驟c)；驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上(步驟d)；以及移除該導熱載板及該工裝件(步驟e)。
在上述的步驟中，所述電子元件可包含銅柱、微型晶片和被動元件中之至少一種選項；該加熱設備可為回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍或擴散接合設備(Diffusion bonding)；所述焊料可包含焊錫、銅膏或銀膠所組成群組所選擇的至少一種材料；該工裝件之該些穿孔可藉由雷射穿孔、化學蝕刻或熱壓成型實現；該基板可為一矽晶圓，且該工裝件的材質可包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料；以及該導熱載板係一金屬板，且該金屬板可由不鏽鋼製成。
由上述的說明，本發明可提供以下優點：
(1)本發明之基板之電子元件植入方法可透過具有多個穿孔之一工裝件固持多個電子元件，並驅使該工裝件與一基板對準抵接以將該些電子元件焊接在該基板上，從而大幅提高電子元件之轉移效率以及轉移所需的精度；
(2)本發明之基板之電子元件植入方法可利用塗佈有揮發性助焊劑層之一導熱載板既暫時固定多個電子元件又在該些電子元件的焊接過程中揮發消失，從而大幅減輕在焊接完成後之殘餘物清潔工作；
(3)本發明之基板之電子元件植入方法可利用一可重複使用之工裝件將大量電子元件精準地植入一基板中；
(4)本發明之基板之電子元件植入裝置可藉由上述的方法大幅提高電子元件之轉移效率以及轉移所需的精度；
(5)本發明之基板之電子元件植入裝置可利用塗佈有揮發性助焊劑層之一導熱載板既暫時固定多個電子元件又在該些電子元件的焊接過程中揮發消失，從而大幅減輕在焊接完成後之殘餘物清潔工作；以及
(6)本發明之基板之電子元件植入裝置可利用一可重複使用之工裝件將大量電子元件精準地植入一基板中。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝知人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
10:基板
11:接觸墊
11a:焊料
20:電子元件
100:基板之電子元件植入裝置
110:控制電路
120:供料裝置
130:工裝件
131:穿孔
140:導熱載板
141:揮發性助焊劑層
150:加熱設備
步驟a:驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層
步驟b:驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對
步驟c:驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料
步驟d:驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上
步驟e:移除該導熱載板及該工裝件
圖1繪示本發明之基板之電子元件植入裝置之一實施例之方塊圖。
圖2為圖1之電子元件植入裝置之導熱載板貼附工裝件之示意圖。
圖3為在圖1之電子元件植入裝置之工裝件中植入電子元件之一剖面示意圖。
圖4為圖1之電子元件植入裝置之工裝件與一基板對準抵接之示意圖。
圖5為圖1之電子元件植入裝置之工裝件的穿孔在出口側的孔徑設為大於一基板上之接觸墊的最大長度的示意圖。
圖6為完成電子元件焊接且移除導熱載板及工裝件後之基板側視圖。
圖7繪示本發明之基板之電子元件植入方法之一實施例之流程圖。
步驟a:驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層
步驟b:驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對
步驟c:驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料
步驟d:驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上
步驟e:移除該導熱載板及該工裝件
Claims (16)
- 一種基板之電子元件植入方法，係由一控制電路執行一程式實現且其包括以下步驟： 驅使一導熱載板之一第一面貼附一工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層； 驅使一供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對； 驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料； 驅使一加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上；以及 移除該導熱載板及該工裝件。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，所述電子元件包含由銅柱、微型晶片和被動元件所組成群組所選擇的至少一種元件。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，該加熱設備係由回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍和擴散接合設備(Diffusion bonding)所組成群組所選擇的一種加熱設備，且所述焊料包含由焊錫、銅膏或銀膠所組成群組所選擇的至少一種材料。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，該工裝件之該些穿孔係由雷射穿孔、化學蝕刻和熱壓成型所組成群組所選擇的一種工序實現。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，該工裝件之該些穿孔在該第二側的孔徑大於所述接觸墊的最大長度。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，該基板係一矽晶圓，且該工裝件的材質包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料。
- 如請求項1所述之基板之電子元件植入方法，其中，該導熱載板係一金屬板。
- 如請求項7所述之基板之電子元件植入方法，其中，該金屬板係由不鏽鋼製成。
- 一種基板之電子元件植入裝置，其具有一控制電路、一供料裝置、一工裝件、一導熱載板及一加熱設備以執行一電子元件植入程序，該程序包括：驅使該導熱載板之一第一面貼附該工裝件之一第一側，其中該導熱載板之該第一面塗佈有一揮發性助焊劑層；驅使該供料裝置將多個電子元件經由該工裝件之一第二側對應地植入該工裝件之該些穿孔，並使該些電子元件黏附於該揮發性助焊劑層中，其中該工裝件之該第一側係與該第二側相對；驅使該工裝件以該第二側與一基板進行一對準抵接操作以使該些電子元件各與該基板上之一接觸墊相對，其中，各該接觸墊上均覆蓋有一焊料； 驅使該加熱設備對該導熱載板加熱以揮發掉該揮發性助焊劑層及使該些電子元件各焊接在一所述接觸墊上；以及 移除該導熱載板及該工裝件。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，所述電子元件包含由銅柱、微型晶片和被動元件所組成群組所選擇的至少一種元件。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該加熱設備係由回焊爐、紅外加熱燈、雷射、熱風槍和擴散接合設備(Diffusion bonding)所組成群組所選擇的一種加熱設備，且所述焊料包含由焊錫、銅膏或銀膠所組成群組所選擇的至少一種材料。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該工裝件之該些穿孔係由雷射穿孔、化學蝕刻和熱壓成型所組成群組所選擇的一種工序實現。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該工裝件之該些穿孔在該第二側的孔徑大於所述接觸墊的最大長度。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該基板係一矽晶圓，且該工裝件的材質包含由矽、玻璃和碳化矽所組成群組所選擇的至少一種材料。
- 如請求項9所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該導熱載板係一金屬板。
- 如請求項15所述之基板之電子元件植入裝置，其中，該金屬板係由不鏽鋼製成。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI841202B true TWI841202B (zh) | 2024-05-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030019568A1 (en) | 2001-01-08 | 2003-01-30 | Kuo-Chuan Liu | Method for joining conductive structures and an electrical conductive article |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030019568A1 (en) | 2001-01-08 | 2003-01-30 | Kuo-Chuan Liu | Method for joining conductive structures and an electrical conductive article |
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