CN1312735C - 用来将多个锡球黏着于芯片的植球装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用来将多个锡球黏着于一芯片的植球装置，其包含一多孔板及一定位器。该多孔板上设有多个布珠孔，每一布珠孔用来容纳一锡球，该定位器用来将该芯片固定于该多孔板的下方，该芯片上涂有一层黏着剂，用来将各个布珠孔内的锡球黏着于该芯片上。

Description

用来将多个锡球黏着于芯片的植球装置

技术领域

本发明提供一种植球装置，尤指一种用于将多个锡球(solder ball)黏着于芯片的植球装置。

背景技术

近年来，随着电子科技的快速发展并伴随着LSI、VLSI、及ULSI等的相继出现，使得单一硅芯片的密度不断提高。由于I/O引脚数的急剧增加，每一硅芯片所消耗的功率也随之提高，因此过往的双列直插式封装(Dualin-line Package，DIP)、甚至于四方扁平封装(Quad Flat Package，QFP)已不能满足实际的需要，然而球格型阵列封装(Ball Grid Array Package，BGA Package)的出现则适时地填补了这个缺口。

请参考图1，图1为现有球格阵列封装10的剖面示意图，球格阵列封装10包含一基板(substrate)12，基板12包含一铜导线层(Cu trace layer)16设于基板12的下侧，多个锡球焊接垫(solder ball pad)14设于铜导线层16的表面，以及一防焊漆(solder mask)18覆盖在锡球焊接垫14之外的铜导线层16表面。锡球焊接垫14制作于铜导线层16的表面上，并利用防焊漆18来作为绝缘层。球格阵列封装10完成后，利用多个锡球20将封装体10固定于一印刷电路板(print circuit board，PCB)22上，使球格阵列封装10与印刷电路板22得以电连接在一起。锡球的成份是63％锡及37％铅的合金。

球格阵列封装的主要优点在于：

1)球格阵列封装的I/O引脚数虽然增多，但引脚间距却远大于QFP的引脚间距，从而提高了组装成品的合格率；

2)球格阵列封装的单位面积的引脚数较QFP的单位面积的引脚数为多，也就是说，如果球格阵列封装与QFP拥有相同的引脚数，球格阵列封装的面积会比QFP的面积小；

3)虽然球格阵列封装的功率消耗较QFP为大，但球格阵列封装可藉由可控塌陷芯片连接法(Controlled-Collapse-Chip Connection)的焊接方法，简称C4焊接，来改善球格阵列封装的电气性能；

4)球格阵列封装的厚度较QFP的厚度减少一半以上，而球格阵列封装的重量较QFP的重量更可减轻达3/4以上；

5)球格阵列封装可应用的频率远较QFP可应用的频率为高；

6)球格阵列封装组装采用共平面焊接，因此球格阵列封装在印刷电路板上的牢固性比QFP在印刷电路板上的牢固性为佳。

然而，现有的球格阵列封装也并非毫无缺点。例如，当一印刷电路板送修时，对于该印刷电路板上的QFP而言，检修人员只需用简单的工具、甚至徒手，就可将该印刷电路板上的QFP拆卸下来或组装回去。但对于该印刷电路板上的球格阵列封装而言，事情就不是那么简单了。检修人员必需将该印刷电路板加热至一特定的温度以使该印刷电路板上用来将球格阵列封装黏着于该印刷电路板的多个锡球熔化后，才能顺利地将球格阵列封装从该印刷电路板上拆卸。至于将球格阵列封装组装回该印刷电路板上，就又是另一件更麻烦的事了。检修人员需将多个锡球一颗一颗地植在球格阵列封装表面的焊接垫上。一般说来，一个熟练的检修人员平均需花费10至15分钟才能将锡球一一布满在球格阵列封装表面的所有焊接垫上，此人工植球的方式不仅耗时，并且由于检修人员长时间注视球格阵列封装会导致检修人员的双眼疲劳，以致于不能保证每一颗被植回球格阵列封装的锡球均能准确地被植在相对应的焊接垫上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植球装置，其能将多个锡球快速且准确地植入球格型阵列封装表面上的相对应位置。

本发明的植球装置用来将多个锡球黏着于一芯片上，该植球装置包含一多孔板及一定位器。该多孔板上设有多个布珠孔，每一布珠孔用来容纳一锡球，该定位器用来将该芯片固定于该多孔板的下方，该芯片上涂有一层黏着剂，用来将各个布珠孔内的锡球黏着于该芯片上，其还包含一球池，用来装载该多个锡球，其中该多孔板设置于该球池的一端，用来于该球池晃动时以该多个布珠孔容纳由该球池滑动过来的锡球。

附图说明

图1为现有球格阵列封装的剖面示意图；

图2为本发明植球装置的示意图；

图3为图2植球装置的定位器及芯片承载器的示意图；

图4为图2植球装置的定位器及芯片承载器的侧视透视图；

图5为本发明的另一植球装置的示意图；

图6为将图4中的植球装置与一装有多个锡球的容器接合后的示意图。

附图标记说明

10        球格阵列封装    12基板

14        锡球焊接垫      16铜导线层

18        防焊漆          20锡球

22        印刷电路板      32、62多孔板

34、64   布珠孔           36、66定位器

38        球池            40防尘盖

42        支撑架          44连接座

46        升降板          48承载座

50        弹片            52弹片卡孔

30、60    植球装置        68容器界面

70        容器            72、74芯片

80        芯片承载器      82芯片座

84        芯片取出开孔    86第一外围

88        第二外围        90多个凸点

37        凹孔

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明桌上型植球装置30的示意图，植球装置30用来将多个直径介于0.35至0.7毫米的锡球黏着于一芯片72上，芯片72上涂有一薄层助焊膏(flux)之类的黏着剂，其用来将植球装置30所植入的锡球黏着于芯片72上。植球装置30包含一多孔板32，其上设有多个布珠孔34，其中每一布珠孔34均用来容纳一锡球，一定位器36(显示于图3)，设置于多孔板32的下方，用来将芯片72固定于多孔板32的下方以确保多孔板32上多个布珠孔34的位置均能准确地对应于多个锡球应被植入芯片72上的位置，以及一球池38用来装载该多个锡球。多孔板32内每一布珠孔34的位置均对应于该多个锡球应被植入芯片72的位置，球池38内可一次容纳二千至三千颗锡球，但也可视实际的需求而调整球池38的高度或面积以增减锡球的承载量。植球装置30内的多孔板32设置于球池38的一端，用来于球池38被晃动或被倾斜时以多个布珠孔34容纳由球池38的另一端所滑动过来的锡球，而球池38的另一端的高度则略低于多孔板32的高度，以于植球过程结束时，方便多孔板32上多余的锡球从多孔板32上滑回来。

植球装置30还包含一防尘盖40以可开启的方式设于球池38的上端，当锡球被载入球池38内时，防尘盖40开启，当球池38内装满足够的锡球时，防尘盖40关闭，以防止灰尘进入球池38内。植球装置30还包含一对支撑架42用来支撑并固定球池38，一底座54用来将支撑架42固定于其上，一连接座44固定于支撑架42的一端，以及一升降板46，其一端以可旋转的方式连接于连接座44。升降板46上设有一承载座48，承载座48上设有一芯片承载器80(更详细的图示请参考图3)，用来承载芯片72，承载座48用来将芯片72作初步的定位，以使当升降板46未与连接座44相连的一端被提起至升降板46贴合至球池38时的高度时能准确地将芯片72定位于多孔板32下方的定位器36内。球池38外设有一弹片50，升降板46上另设有一弹片卡孔52，当升降板46贴合至球池38时，弹片50可弹性地插入弹片卡孔52内，以使升降板46得以固定于球池38的下方。

请参考图3及图4，图3为植球装置30中定位器36及芯片承载器80更详细的示意图，图4为定位器36及芯片承载器80的侧视透视图。芯片承载器80包含一芯片座82，其形状及尺寸与芯片72的形状及尺寸完全相同，而其深度则需略小于芯片72的厚度，以使当升降板46贴合至球池38时足以让于芯片承载器80上的芯片72能完全贴合至多孔板32的下方，并使植球人员于整个植球过程结束后，方便将芯片72从芯片座82中快速地取出。芯片座82的四个角上分别设有方便植球人员于整个植球过程结束后，将芯片72从芯片座82中快速地取出的芯片取出开孔84。芯片承载器80为一漏斗形的四方角锥体，也就是说，芯片承载器80上的第一外围86的每一边均与第二外围88上与其相对应的一边平行，且第一外围86的周长小于第二外围88的周长，而定位器36内的形状对应于芯片承载器80的外形，如此就能轻易且准确地将芯片承载器80嵌入至定位器36内。请再参考图3，芯片承载器80还包含多个凸点90，设置于芯片承载座48上与定位器36贴合的一面上的周围，而定位器36上包含多个与多个凸点90相对应的凹孔37，多个凸点90及多个凹孔37的作用是当芯片承载器80嵌入至定位器36内时，将芯片承载器80准确地定位于定位器36内。多个凸点90也可设置在芯片承载器80上，当然，与多个凸点90相对应的多个凹孔37就必需设置在定位器36内，多个凸点90的数量(凹孔37的数量)、凸点90间的距离(凹孔37间的距离)、及凸点90的尺寸(凹孔37的尺寸)可依实际的情况而作更改。

检修人员可利用本发明的植球装置30将多个锡球快速地黏着在一芯片上。首先，将该芯片放置于升降板46的承载座48上的芯片承载器80内的芯片座82内，该芯片上涂有助焊膏的一面朝上。接着，将升降板46上未与连接座44相连的一端从底座54的位置向上提升至该芯片的表面能与多孔板32的下方完全贴合的高度后，将球池38上的弹片50插入升降板46上的弹片卡孔52内，以使升降板46得以固定于球池38的下方。然后打开防尘盖40，将二至三千颗锡球注入球池38内后，关闭防尘盖40以确保将多个锡球黏着于该芯片的过程中，灰尘等杂质不会影响锡球黏着的合格率。待所有对象均已齐备或已安置妥当后，晃动球池38、或将植球装置30的一端抬起，以使球池38内的多个锡球覆盖在多孔板32的多个布珠孔34上，直到每一布珠孔34内均容纳一锡球后，就可停止晃动植球装置30、或将植球装置30先前被抬起的一端放下，将弹片50从弹片卡孔52中拔出，再将升降板46上未与连接座44相连的一端放置在底座54上，从芯片承载器80的芯片座82内取出该芯片，此时该芯片上所有应该布满锡球的位置均已布满锡球。使用本发明植球装置30的整个植球过程只需10至15秒，并且任何人只需稍加训练，就可利用植球装置30来从事植球的工作。

请参考图5及图6，图5为本发明的另一掌上型植球装置60的示意图，而图6为将图5中的植球装置60与一装有多个锡球的容器接合后的示意图。植球装置60包含一多孔板62，其上设有多个布珠孔64，每一布珠孔64均用来容纳一锡球，并且每一布珠孔64的位置均对应于该多个锡球应被植入一芯片74的位置。植球装置60还包含一定位器66设置于多孔板62的上方，用来将芯片74固定于多孔板62的上方以确保多孔板62上多个布珠孔64的位置均准确地对应于多个锡球应被植入芯片74上的位置。植球装置60还包含一容器接口68设置于多孔板62的下方，用来接合一可装有多个锡球的容器70(显示于图6)。当检修人员欲使用植球装置60将多个锡球黏着于芯片74的表面时，检修人员可将芯片74置于植球装置60的定位器66内，其中芯片74上涂有黏着剂的一面朝内，而未涂有黏着剂的另一面则朝外，并以简单的工具、或者只用手指，将芯片74抵住，以防止芯片74自植球装置60上移动或滑落。然后，检修人员可将装有多个锡球的容器70的开口接合于植球装置60的容器接口68，接着将容器70的底部朝上，并轻轻摇动容器70，以使容器70内的锡球覆盖在多孔板62上，待多孔板62中的每一布珠孔64均容纳一颗锡球后，就可将容器70的底部朝下，将芯片74从定位器66中取出，此时芯片74上所有应该布满锡球的位置均已布满锡球，上述的利用植球装置60的植球过程不超过5秒钟。请注意，定位器66的深度最好不要超过芯片74的厚度，以方便于整个植球过程结束后，芯片74得以从定位器66中快速地被取出。

本发明植球装置中的多孔板，其内的布珠孔的数目与排列方式、及布珠孔与布珠孔之间的距离可依据不同的球格阵列封装而作不同的改变，并且植球装置中的定位器也可作相对应的改变。另外，本发明的植球装置主要用作将多个锡球黏附在维修过的芯片上，也就是该芯片并非是全新的，当然，使用者也可利用本发明植球装置来将多个锡球植在全新的芯片上。最后，图2的实施例中的升降板46的一端以可旋转的方式连接至连接座44上，然而升降板46的设计不只于此，只要是能用来承载一芯片并可将该芯片移至定位器36下以使多个锡球得以准确地被植在该芯片上的升降板46设计均属本发明的范畴。

相较于现有以人工的方式将锡球一颗一颗地植在球格阵列封装表面的技术，本发明的植球装置至少具有以下的优点，第一、操作简单，任何人只需被稍加训练，就可轻易学会如何使用本发明；第二、由于使用本发明的植球装置的使用者不需定睛于球格阵列封装上，所以使用者的眼睛不会疲劳，因此也就不需每植球一段时间就需休息；第三、由于本发明植球装置中的多孔板及定位器的设计均以确保锡球可准确地被植在球格阵列封装的表面为考虑因素，因此使用本发明的植球装置可将多个锡球准确并同时地植在球格阵列封装的表面；第四、其也是本发明最重要的优点，使用本发明的植球装置将多个锡球植入一芯片所需花费的时间仅约为10至15秒钟，远较使用现有技术所需花费的10至15分钟为短。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡按照本发明权利要求所做的均等变化与修饰，均应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种用来将多个锡球黏着于一芯片的植球装置，其包含：

一多孔板，其上设有多个布珠孔，每一布珠孔用来容纳一锡球；以及

一定位器，用来将该芯片固定于该多孔板的下方；

其中该芯片上涂有一层黏着剂，用来将各个布珠孔内的锡球黏着于该芯片上，其还包含一球池，用来装载该多个锡球，其中该多孔板设置于该球池的一端，用来于该球池晃动时以该多个布珠孔容纳由该球池滑动过来的锡球。

2.如权利要求1所述的植球装置，其中该球池的高度略低于该多孔板的高度。

3.如权利要求1所述的植球装置，其还包含一防尘盖，其以可开启的方式设于该球池的上端。

4.如权利要求1所述的植球装置，其还包含一支撑架，用来固定该球池。

5.如权利要求4所述的植球装置，其还包含一连接座，固定于该支撑架的一端。

6.如权利要求5所述的植球装置，其还包含一升降板，其一端以可旋转地方式连接于该连接座，该升降板上设有一承载座，用来承载该芯片并且将该芯片作初步的定位，以使当该升降板的未与该连接座相连的一端被提起至该升降板贴合至该球池时的高度时能将该芯片准确地定位于该多孔板下方的该定位器内。

7.如权利要求6所述的植球装置，其中该球池上设有一弹片，该升降板上还设有一弹片卡孔，当该升降板贴合至该球池时，该弹片可弹性地插入该弹片卡孔以将该升降板固定于该球池的下方。

8.如权利要求6所述的植球装置，其还包含一底座，该支撑架固定于该底座上。

9.如权利要求5所述的植球装置，其还包含一漏斗形四角锥体的芯片承载器，而该定位器内的形状对应于该芯片承载器。

10.如权利要求9所述的植球装置，其中该芯片承载器上设有一芯片座，用来放置一待植锡球的芯片。

11.如权利要求10所述的植球装置，其中该芯片座的形状及尺寸均与该芯片的形状及尺寸相同。

12.如权利要求10所述的植球装置，其中该芯片座的深度略小于该芯片的厚度。

13.如权利要求10所述的植球装置，其中该芯片座的四角分别设有方便将该芯片从该芯片座取出的芯片取出开孔。

14.如权利要求1的装置，其中该黏着剂是助焊膏。

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