TWM578493U - Tin ball removal device - Google Patents

Abstract

本創作有關於一種錫球去除裝置，其包含有一三軸加工機構，係具有一工作台、至少一設置於工作台之Y軸導引元件、至少一設置於工作台之X軸導引元件、至少一設置於工作台之Z軸導引元件與一設置於至少一Z軸導引元件之旋轉刀具；一工件固定座，係設置於三軸加工機構之工作台上；以及一處理模組，係設置於三軸加工機構上，其具有一影像辨識單元、一量測單元與一電性連接影像辨識單元及量測單元之處理單元。

Description

錫球去除裝置

本創作係有關於一種錫球去除裝置，尤其係指一種能夠移除積體電路上之錫球的裝置，可判斷出積體電路上焊接不良的錫球，以將其單獨移除。

按，隨著科技發展，電子元件的體積也越做越小，而目前主流的元件即以積體電路(Integrated circuit, IC)為主，其係將多個電子元件整合成一個晶片，現代積體電路無所不在，由於現代之電腦、手機和其他數位電器皆需要大量的運算過程，於是積體電路已成為必備的元件之一；在生產積體電路時，為了讓積體電路不會因外部影響而受到損壞，需將積體電路進行封裝，並提供對外連接的接腳，這樣就積體電路便能安裝在所需的電路系統內。

早期較普遍的積體電路封裝技術係為雙列直插封裝(Dual in-line package, DIP)，通常用於封裝長方形的積體電路，於兩側長邊設置有兩排平行的接腳，接腳就能夠直接插在DIP專用的插座上或是直接將接腳焊接於電路板上；另，目前也有球柵陣列封裝(Ball Grid Array, BGA)的技術，相較於DIP技術僅有兩排的接腳，BGA技術可使積體電路的整個表面作為接腳，而BGA會以錫球作為接腳的部分，透過手動或自動化機器將錫球焊至積體電路之底部，再將錫球焊接到電路板上銅箔的位置，令積體電路能連接至整個電路系統中。

使用球柵陣列封裝之積體電路，有時仍會遇到無法作動的情形發生，此可能是由於錫球焊點損壞的情況，一般損壞的焊點，其外觀都會有瑕疵，而此焊點就需要被重新焊接，一般手動移除錫球的方式會使用吸錫帶或吸錫器，以烙鐵先將有瑕疵的錫球熔化，西錫帶或吸錫器就可以蒐集這些被去除的錫球；而機器移除錫球的方式通常也會先將錫球熔化，再進行去除。

中華民國專利公告號TW M431530「積體電路元件之除錫球裝置」係透過加熱裝置先對積體電路元件進行加熱，使錫球熔融成液態錫的狀態，而除錫裝置可為一種可旋轉之元件或是可吹出加壓氣體的元件，以旋轉的方式將液態錫轉離積體電路，或是以加壓氣體將液態錫吹離積體電路，藉此去除錫球；中國專利公開號CN 103187239「去除芯片上锡球的方法」則提供一種化學溶劑移除錫球的方式，係將濃度70%的硝酸溶液與去離子水按1:1的體積比調配成一腐蝕液，讓積體電路在腐蝕液中浸泡10~15分鐘，積體電路上的UBM層和聚合物層會與腐蝕液反應，進而讓錫球自動脫落。

然而，無論是加熱使錫球熔化的方式，或是透過腐蝕液浸泡去除錫球的技術，皆有可能造成積體電路本身受到損壞，因為積體電路的電子元件通常並不具備極佳的耐高溫與耐酸蝕特性；爰此，如何提供一種能夠降低積體電路本身電子元件損壞的錫球去除技術，且能自動辨識出具有瑕疵的錫球，此便成為本創作者思及之方向。

今，創作人即是鑑於上述現有之錫球去除技術於實際實施使用時仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本創作。

本創作主要目的為提供一種錫球去除裝置，其具有能夠辨識出瑕疵錫球的技術，且不用透過加熱的過程，即可直接將錫球去除。

為了達到上述實施目的，本創作一種錫球去除裝置，其包含有：一三軸加工機構，係具有一工作台、至少一設置於工作台之Y軸導引元件、至少一設置於工作台之X軸導引元件、至少一懸設於工作台上之Z軸導引元件與一設置於至少一Z軸導引元件之旋轉刀具；一工件固定座，係設置於三軸加工機構之工作台上；以及一處理模組，係設置於三軸加工機構上，其具有一影像辨識單元、一量測單元與一電性連接影像辨識單元及量測單元之處理單元。

於本創作之一實施例中，三軸加工機構之Y軸導引元件具有兩個，分別設置於工作台兩側，且兩個Y軸導引元件分別設置有兩個門柱，於兩個門柱之間連接X軸導引元件，Z軸導引元件再設置於X軸導引元件上。

於本創作之一實施例中，兩個Y軸導引元件與X軸導引元件為水平方向之滑軌，而X軸導引元件係懸設於工作台之上方；Z軸導引元件為垂直方向之滑軌。

於本創作之一實施例中，三軸加工機構之該工作台的一側設置有一懸臂，該至少一X軸導引元件係設置於該至少一Y軸導引元件上，該Z軸導引元件係設置於該懸臂上。

於本創作之一實施例中，Y軸導引元件與X軸導引元件為水平方向之滑軌；Z軸導引元件為垂直方向之滑軌，而Z軸導引元件係懸設於工作台上方、Y軸導引元件與X軸導引元件之上方。

於本創作之一實施例中，影像辨識單元為CCD鏡頭或CMOS鏡頭。

於本創作之一實施例中，量測單元為雷射測距儀。

本創作之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本創作有更深入且具體之瞭解。

請參閱第一圖，本創作一種錫球去除裝置，具有兩種實施態樣，第一種實施態樣包含有：一三軸加工機構(1)，係具有一工作台(11)、兩個分別設置於工作台(11)兩側之Y軸導引元件(12)，兩個分別設置於兩個Y軸導引元件(12)之門柱(13)、一連接於兩個門柱(13)之X軸導引元件(14)、一設置於X軸導引元件(14)之Z軸導引元件(15)與一設置於Z軸導引元件(15)之旋轉刀具(16)；一工件固定座(2)，係設置於三軸加工機構(1)之工作台(11)上；以及一處理模組(3)，係設置於三軸加工機構(1)上，其具有一影像辨識單元(31)、一量測單元(32)與一電性連接影像辨識單元(31)及量測單元(32)之處理單元(33)，影像辨識單元(31)為CCD鏡頭或CMOS鏡頭，量測單元(32)為雷射測距儀。

其中，兩個Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)為水平方向之滑軌，而X軸導引元件(14)係懸設於工作台(11)之上方，Z軸導引元件(15)為垂直方向之滑軌，且係固定於X軸導引元件(14)上，如此，固定在Z軸導引元件(15)的旋轉刀具(16)，就可以達到水平、垂直共三軸的位移。

請參閱第二圖，本創作第二種錫球去除裝置的實施態樣包含有：一三軸加工機構(1)，係具有一工作台(11)、一設置於工作台(11)之一側的懸臂(17)、一設置於工作台(11)上之Y軸導引元件(12)、一設置於Y軸導引元件(12)上之X軸導引元件(14)、一設置於懸臂(17)之Z軸導引元件(15)、與一設置於Z軸導引元件(15)之旋轉刀具(16)；一工件固定座(2)，係設置於三軸加工機構(1)之Y軸導引元件(12)上；以及一處理模組(3)，係設置於三軸加工機構(1)上，其具有一影像辨識單元(31)、一量測單元(32)與一電性連接影像辨識單元(31)及量測單元(32)之處理單元(33)，影像辨識單元(31)為CCD鏡頭或CMOS鏡頭，量測單元(32)為雷射測距儀。

其中，Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)為水平方向之滑軌，Z軸導引元件(15)為垂直方向之滑軌，係懸設於工作台(11)、Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)之上方，透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)使工件固定座(2)得以進行水平方向之位移，固定在Z軸導引元件(15)的旋轉刀具(16)則可以進行垂直方向的位移，以達到三軸的位移。

此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本創作可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本創作之範圍。

本創作錫球去除裝置依照銑刀機結構上的差異而分為兩種實施態樣，以下就本創作兩種實施例分別說明其去除錫球之作動方式。

實施例一

請參閱第一圖，本錫球去除裝置主要由三軸加工機構(1)、工件固定座(2)與處理模組(3)所組成，三軸加工機構(1)之工作台(11)為固定式，工作台(11)表面具有多個溝槽，可供工件固定座(2)卡設在溝槽中，於工作台(11)之兩側又設置有兩個Y軸導引元件(12)，兩個Y軸導引元件(12)上分別設置兩個門柱(13)，兩個門柱(13)之間透過X軸導引元件(14)連接，以形成龍門結構，於X軸導引元件(14)上固定有Z軸導引元件(15)，並將銑刀機之旋轉刀具(16)固定於Z軸導引元件(15)上，而鄰近旋轉刀具(16)的位置又設置有處理模組(3)之影像辨識單元(31)與量測單元(32)，影像辨識單元(31)與量測單元(32)皆朝向工件固定座(2)的位置。

實際操作時，待處理之積體電路被工件固定座(2)之兩個可調式夾持件所固定，而積體電路具有錫球接腳的那一面需要朝向旋轉刀具(16)，根據積體電路的尺寸，工件固定座(2)能夠藉由可調式夾持件調整至適合的夾持範圍，使積體電路於去除錫球的作業中不會輕易晃動；固定積體電路後，開啟銑刀機之電源，若旋轉刀具(16)尚未位於積體電路的上方，可透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)使Z軸導引元件(15)進行水平方向的移動，令固定於Z軸導引元件(15)上的旋轉刀具(16)位於積體電路上方；位置校正後，處理模組(3)之量測單元(32)會先以雷射測距儀量測積體電路之基板，由處理單元(33)判斷基板高度，以避免在銑削去除錫球時，破壞到積體電路的電子元件；確認基板高度後，接續由處理模組(3)之影像辨識單元(31)經由CCD鏡頭或是CMOS鏡頭去拍攝積體電路的影像，並透過處理單元(33)對影像中的錫球進行辨識，以判斷有瑕疵的錫球為何，記錄所有具有瑕疵的錫球後，即可開始進行銑削的作業；

銑削時，透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)移動Z軸導引元件(15)，使固定於Z軸導引元件(15)之旋轉刀具(16)位移至第一個欲去除之錫球的位置上方，此時，旋轉刀具(16)沿著Z軸導引元件(15)向下位移，旋轉刀具(16)會逐漸靠近錫球，並銑削積體電路上的錫球，令錫球直接被切削下來，如第三圖與第四圖所示，其中，旋轉刀具(16)的選用規格可配合錫球的尺寸；當一個錫球被銑削去除後，旋轉刀具(16)沿著Z軸導引元件(15)向上位移，而透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)再使固定於Z軸導引元件(15)之旋轉刀具(16)位移至下一個欲去除之錫球的位置；藉此，將所有判斷出有瑕疵的錫球全部去除。

實施例二

請參閱第二圖，本錫球去除裝置主要由三軸加工機構(1)、工件固定座(2)與處理模組(3)所組成，三軸加工機構(1)之工作台(11)為一平面，於工作台(11)上設置有一Y軸導引元件(12)與一X軸導引元件(14)，X軸導引元件(14)係固定於Y軸導引元件(12)上，工件固定座(2)即可透過一固定基板設置在X軸導引元件(14)上，在工作台(11)的一側會設置有一懸臂(17)，使Z軸導引元件(15)設置於懸臂(17)之一端，並將銑刀機之旋轉刀具(16)固定於Z軸導引元件(15)上，而鄰近旋轉刀具(16)的位置又設置有處理模組(3)之影像辨識單元(31)與量測單元(32)，影像辨識單元(31)與量測單元(32)皆朝向工件固定座(2)的位置。

實際操作時，待處理之積體電路被工件固定座(2)之兩個可調式夾持件所固定，而積體電路具有錫球接腳的那一面需要朝向旋轉刀具(16)，根據積體電路的尺寸，工件固定座(2)能夠藉由可調式夾持件調整至適合的夾持範圍，使積體電路於去除錫球的作業中不會輕易晃動；固定積體電路後，開啟銑刀機之電源，由於本實施例之懸臂(17)是固定的，因此若旋轉刀具(16)尚未位於積體電路的上方，則需透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)使工件固定座(2)進行水平方向的移動，令工件固定座(2)位於旋轉刀具(16)的下方；位置校正後，處理模組(3)之量測單元(32)會先以雷射測距儀量測積體電路之基板，由處理單元(33)判斷基板高度，以避免在銑削去除錫球時，破壞到積體電路的電子元件；確認基板高度後，接續由處理模組(3)之影像辨識單元(31)經由CCD鏡頭或是CMOS鏡頭去拍攝積體電路的影像，並透過處理單元(33)對影像中的錫球進行辨識，以判斷有瑕疵的錫球為何，記錄所有具有瑕疵的錫球後，即可開始進行銑削的作業；

銑削時，透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)帶動工件固定座(2)移動，使積體電路上第一個欲去除之錫球的位置對準銑刀機之旋轉刀具(16)，此時，旋轉刀具(16)沿著Z軸導引元件(15)向下位移，旋轉刀具(16)會逐漸靠近錫球，並銑削積體電路上的錫球，令錫球直接被切削下來，如第三圖與第四圖所示，其中，旋轉刀具(16)的選用規格可配合錫球的尺寸；當一個錫球被銑削去除後，旋轉刀具(16)沿著Z軸導引元件(15)向上位移，而透過Y軸導引元件(12)與X軸導引元件(14)再使固定於工件固定座(2)上之積體電路移動，讓下一個欲去除之錫球對準旋轉刀具(16)；藉此，將所有判斷出有瑕疵的錫球全部去除。

由上述之實施說明可知，本創作與現有技術相較之下，本創作具有以下優點：

1.本創作錫球去除裝置使用銑削技術對積體電路之錫球進行移除，係不需要經過加熱或是腐蝕過程，而是直接將錫球切削去除，可避免習知技術中因加熱或腐蝕導致積體電路損壞的狀況發生。

2.本創作錫球去除裝置之處理模組具有影像辨識單元，其能藉由積體電路的影像去進行辨識錫球是否具有瑕疵，以判斷哪些錫球需要被去除。

3.本創作錫球去除裝置之處理模組具有量測單元，透過量測單元可量測出積體電路之基板的高度，以確認此積體電路能夠被銑削的深度為多少，避免讓積體電路的電子元件受到損傷。

綜上所述，本創作之錫球去除裝置，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。

(1)‧‧‧三軸加工機構

(11)‧‧‧工作台

(12)‧‧‧Y軸導引元件

(13)‧‧‧門柱

(14)‧‧‧X軸導引元件

(15)‧‧‧Z軸導引元件

(16)‧‧‧旋轉刀具

(17)‧‧‧懸臂

(2)‧‧‧工件固定座

(3)‧‧‧處理模組

(31)‧‧‧影像辨識單元

(32)‧‧‧量測單元

第一圖：本創作其較佳實施例之整體架構圖。

第二圖：本創作其另一實施例之整體架構圖。

第三圖：本創作其較佳實施例之錫球去除作業示意圖(一)。

第四圖：本創作其較佳實施例之錫球去除作業示意圖(二)。

Claims (7)

1. 一種錫球去除裝置，其包含有： 一三軸加工機構，係具有一工作台、至少一設置於該工作台之Y軸導引元件、至少一設置於該工作台之X軸導引元件、至少一懸設於該工作台上之Z軸導引元件與一設置於該至少一Z軸導引元件之旋轉刀具； 一工件固定座，係設置於該三軸加工機構之工作台上；以及 一處理模組，係設置於該三軸加工機構上，其具有一影像辨識單元、一量測單元與一電性連接該影像辨識單元及該量測單元之處理單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述錫球去除裝置，其中該三軸加工機構之該至少一Y軸導引元件具有兩個，分別設置於該工作台兩側，且兩個該至少一Y軸導引元件分別設置有兩個門柱，於兩個該門柱之間連接該至少一X軸導引元件，該至少一Z軸導引元件再設置於該至少一X軸導引元件。
3. 如申請專利範圍第2項所述錫球去除裝置，其中該至少一Y軸導引元件與該至少一X軸導引元件為水平方向之滑軌，而該至少一X軸導引元件係懸設於該工作台之上方；該至少一Z軸導引元件為垂直方向之滑軌。
4. 如申請專利範圍第1項所述錫球去除裝置，其中該三軸加工機構之該工作台的一側設置有一懸臂，該至少一X軸導引元件係設置於該至少一Y軸導引元件上，該Z軸導引元件係設置於該懸臂上。
5. 如申請專利範圍第4項所述錫球去除裝置，其中該至少一Y軸導引元件與該至少一X軸導引元件為水平方向之滑軌；該至少一Z軸導引元件為垂直方向之滑軌，而該至少一Z軸導引元件係懸設於該工作台上方、該至少一Y軸導引元件與該至少一X軸導引元件之上方。
6. 如申請專利範圍第1項所述錫球去除裝置，其中該影像辨識單元為CCD鏡頭或CMOS鏡頭。
7. 如申請專利範圍第1項所述錫球去除裝置，其中該量測單元為雷射測距儀。