TWI881765B - 具加熱與降溫功能的下治具裝置 - Google Patents

Abstract

本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置設置於一壓合設備之載台，並包含一升降機構、一下治具組件及一導熱板，升降機構包含一基座、一活動座及一驅動組件，基座設置於載台，驅動組件設置於基座並能驅動活動座上下移動，下治具組件設置於活動座上，導熱板設置於載台的頂側，於壓合製程中，驅動組件驅動活動座上升而使加熱中的下治具組件遠離該導熱板，製程結束後，下治具組件停止加熱並下降而接觸導熱板，透過導熱板熱傳導而散熱降溫，縮短下治具組件的冷卻時間以供下一次壓合製程使用，故縮短整體作業時間、提高作業效率及降低作業成本。

Description

具加熱與降溫功能的下治具裝置

本發明係一種具加熱與降溫功能的下治具裝置，尤指適用於半導體製程的壓合設備中，且下治具能夠加熱並能夠快速降溫的裝置。

壓合製程係透過一壓合設備的上治具及下治具對工件進行加壓及加熱，使工件中的基板及元件透過黏膠緊密結合的加工製程，例如半導體產業的電子零件就經常需要利用壓合製程進行加工。

其中，由於工件中的元件或黏膠的材質不同，有部分工件於進行壓合時，需要經過一定的時程及控溫過程來達到目標溫度，以使黏合品質符合要求，因此所述工件在被上下治具壓迫的同時，會被由一初始溫度加熱至一目標溫度，並維持在目標溫度一定的時間後，所述工件的基板及元件黏合，而當所述壓合設備對一個工件壓合加工完畢後，須待下治具的溫度由目標溫度冷卻回到初始溫度，所述壓合設備才能對下一個工件進行壓合加工。

然而，無論是透過自然冷卻或是吹送壓縮空氣進行冷卻，都會花費許多時間才能使所述下治具冷卻，導致所述壓合設備對每一個工件的總工作時間拉長，因此整體作業效率較低且消耗較多資源，增加整體作業成本，而仍有改善的空間。

本發明之主要目的在於提供一具加熱與降溫功能的下治具裝置，希藉此改善現今下治具需花費較多時間降溫冷卻，導致整體作業時間拉長、作業效率較低及消耗較多資源，造成增加整體作業成本的問題。

為達成前揭目的，本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置設置於一壓合設備之載台並受控於所述壓合設備，所述下治具裝置包含： 一升降機構，其包含一基座、一活動座及一驅動組件，該基座設置於該載台的底側，該活動座能上下移動地設置於該基座並位於該載台的頂側，該驅動組件設置於該基座並連接該活動座，且能驅動該活動座上下移動； 一下治具組件，其設置於該活動座上且能夠加熱；及 一導熱板，其設置於該載台的頂側，並位於該下治具組件的下方，當該活動座上升時，該下治具組件遠離該導熱板，且所述壓合設備控制該下治具組件加熱，當該活動座下降時，所述壓合設備控制該下治具組件停止加熱，且該下治具組件接觸該導熱板而能散熱降溫。

本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置用於所述壓合設備中，且能夠快速地使該下治具組件降溫，於壓合作業時，一工件被導入並擺置於加熱中的該下治具組件上，該升降機構之驅動組件使該活動座上升，而使該工件被該下治具組件及該壓合設備之上治具壓迫並被加熱，同時該下治具組件遠離該導熱板，故該導熱板不會傳導分散該下治具組件的熱量，而當壓合製程結束後，該下治具組件停止加熱，同時該驅動組件使該活動座下降，該下治具組件就會接觸該導熱板，並透過該導熱板之熱傳導而散熱，使該下治具組件能夠快速地降溫，有效縮短冷卻時間，以供下一工件加工使用，故能夠縮短整體作業時間、提高作業效率及降低整體作業成本。

請參閱圖1至圖3，為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之一種較佳實施例，其設置於一壓合設備之載台70並受控於所述壓合設備，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含一升降機構10、一下治具組件20及一導熱板30。

如圖2及圖3所示，該升降機構10包含一基座11、一活動座12及一驅動組件13，該基座11設置於該載台70的底側，該活動座12能上下移動地設置於該基座11並位於該載台70的頂側，該驅動組件13設置於該基座11並連接該活動座12，且能驅動該活動座12移動。

如圖1及圖3所示，該下治具組件20設置於該活動座12上且能夠加熱。

如圖1、圖3、圖7及圖8所示，該導熱板30設置於該載台70的頂側，並位於該下治具組件20的下方，當該活動座12上升時，該下治具組件20遠離該導熱板30，且所述壓合設備控制該下治具組件20加熱，當該活動座12下降時，所述壓合設備控制該下治具組件20停止加熱，該下治具組件20接觸該導熱板30而能散熱降溫。

如圖7所示，本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置用於所述壓合設備中，且是能夠快速地使該下治具組件20降溫的下治具裝置，於壓合作業時，一工件被導入並擺置於該下治具組件20上，該升降機構10之驅動組件13使該活動座12上升，而使該工件被該下治具組件20及該壓合設備之上治具壓迫並被加熱，同時該下治具組件20遠離該導熱板30，故該導熱板30不會傳導分散該下治具組件20的熱量。

如圖8所示，當壓合製程結束後，該驅動組件13使該活動座12下降，該下治具組件20就會接觸該導熱板30，並透過該導熱板30之熱傳導而散熱，使該下治具組件20能夠快速地降溫，有效縮短該下治具組件20的冷卻時間，而當該下治具組件20冷卻至預設冷卻溫度後，該升降機構10會作動而使該下治具組件20遠離該導熱板30，以供下一工件加工使用，故能夠縮短整體作業時間、提高作業效率及降低整體作業成本。

其中，如圖4所示，該導熱板30包含一導熱本體31及複數彈性件32，該複數彈性件32設於該導熱本體31的底側並抵靠該載台70，使該導熱本體31與該載台70之間形成間隙，當該下治具組件20接觸該導熱本體31時，該複數彈性件32推抵該導熱本體31，使該導熱本體31抵靠該下治具組件20，該複數彈性件32較佳地為彈簧，該導熱本體31較佳地係由熱傳導係數高且比熱大的金屬材質製成，能提升該導熱板30冷卻降溫的能力及降溫速度。

如圖9及圖10所示，當該活動座12帶動該下治具組件20下降並接觸該導熱本體31時，該複數彈性件32會被壓縮並推抵該導熱本體31，使該導熱本體31與該下治具組件20緊密貼合，因此提升熱傳導散熱效果。較佳地，該導熱本體31的上表面之面積大於該下治具組件20的面積，透過儘量增加該導熱本體31與該下治具組件20之間的接觸面積，提升熱傳導散熱效果。

另外，如圖3、圖5及圖6所示，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含一散熱構造40，該散熱構造40設置於該導熱板30的底側，並具有多數散熱鰭片41，該多數散熱鰭片41間隔排列並向下延伸。該導熱板30的熱能夠傳導給該散熱構造40，透過該散熱構造40的散熱鰭片41，可以加強該導熱板30的散熱，加速該導熱板30的散熱過程，藉此能夠減少該下治具組件20的冷卻時間。

再者，如圖5及圖6所示，該散熱構造40的內部形成有複數導氣道42，每一所述導氣道42於該散熱構造40的內部迂迴盤繞，並於該散熱構造40的表面形成二進出氣端421，如圖3所示，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含至少一冷卻流體供應模組50，該至少一冷卻流體供應模組50連接該複數導氣道42的進出氣端421，並對該複數導氣道42供應流體，例如氣體、液體或具有氣液相變化的冷媒等。

其中，該至少一冷卻流體供應模組50對該散熱構造40的導氣道42供應氣體，使氣體通過該複數導氣道42的其中一所述進出氣端421進入該散熱構造40的內部，經過迂迴的路徑後自另一所述進出氣端421導出，透過不斷流動的氣體將該散熱構造40的熱帶出，使該散熱構造40降溫，能夠提升冷卻效率。

此外，該至少一冷卻流體供應模組50能夠連接一氣壓切換閥後再連接該二進出氣端421，該二進出氣端421皆能夠作為氣體導入或導出該散熱構造40的出入口，使該散熱構造40能均勻地散熱，藉此使該導熱板30的不同位置的溫度相近，避免散熱不均的情形。

較佳地，該至少一冷卻流體供應模組50為渦流管，且所述渦流管的冷端連接該複數導氣道42的進出氣端421，故該至少一冷卻流體供應模組50能夠對該散熱構造40提供低溫的氣體，進一步使該散熱構造40降溫而提升冷卻效率，且藉由渦流管供應冷卻氣體的做法，使得所述具加熱與降溫功能的下治具裝置無須利用水或者冷卻劑進行冷卻，較為環保且能避免水造成設備出現異常。

再者，如圖2及圖3所示，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含至少一散熱風扇60，該至少一散熱風扇60設置於該導熱板30的下方，該至少一散熱風扇60能夠朝著該導熱板30的方向吹氣，或者朝背向該導熱板30的方向吹氣，皆能夠強制排除該導熱板30及該散熱構造40周遭的熱氣，帶走該散熱構造40之散熱鰭片41的熱，提升該導熱板30的散熱效果，該至少一散熱風扇60也能夠設置於該散熱構造40的底側。

當該下治具組件20冷卻至預設冷卻溫度而遠離該導熱板30後，該至少一散熱風扇60能夠持續運作，使該導熱板30及該散熱構造40的溫度提前冷卻並降低至室溫，而在該下治具組件20仍處於上升狀態並仍在對所述工件進行壓合加工時，根據製程需求，在壓合結束的前幾分鐘，該至少一冷卻流體供應模組50還能夠將該導熱板30及該散熱構造40進一步提前降溫，因此當該下治具組件20下降並接觸該導熱板30時，該下治具組件20與該導熱板30之間已經有較大的溫度差，而能夠更快速地使該下治具組件20降溫冷卻，縮短該下治具組件20冷卻降溫的時間。

此外，如圖2及圖3所示，該升降機構10的驅動組件13包含一驅動件131及一螺桿132，該驅動件131設置於該基座11並連接該螺桿132，且能使該螺桿132旋轉，該螺桿132呈鉛直地設置，該活動座12包含複數導桿121及一螺帽122，該複數導桿121分別鉛直地穿過該基座11，該螺帽122設置於該螺桿132，該驅動件131較佳地為馬達。當該驅動件131驅動該螺桿132旋轉時，能夠使該螺帽122沿著該螺桿132上升或下降，該複數導桿121能提升該活動座12的移動穩定性。

另外，如圖3及圖4所示，該下治具組件20包含一加熱件21及一下治具件22，該加熱件21設置於該活動座12，並能於該活動座12下降時接觸該導熱板30，該下治具件22設置於該加熱件21的頂側並受該加熱件21加熱，於該下治具組件20冷卻時，該加熱件21會停止加熱，並與該下治具件22一併受到該導熱板30、該散熱構造40及該至少一散熱風扇60之冷卻，使整組所述下治具組件20能共同降至預設冷卻溫度。

其中，該加熱件21中設有複數加熱棒211，該複數加熱棒211受所述壓合設備控制而能用以加熱該下治具件22，由於該加熱件21係透過該複數加熱棒211進行加熱，而有組裝及替換便利的優勢。

此外，如圖3、圖7及圖8所示，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置還包含有複數溫度感測器TS，該加熱件21、該下治具件22、該導熱板30及該散熱構造40上分別設置有至少一個所述溫度感測器TS，所述溫度感測器TS能分別感測其所對應設置的元件之溫度，以便於精準地控制各元件的升降溫。例如，若該下治具件22須加熱至攝氏100度的預設目標溫度，則該加熱件21須設定為高於該下治具件22的預設目標溫度，如攝氏110度，並透過分別設置於該加熱件21及該下治具件22上的溫度感測器TS量測溫度，以確保該下治具件22能夠確實加熱至其預設目標溫度，而在預先將該導熱板30及該散熱構造40提前降溫時，若該導熱板30的預設目標溫度為攝氏40度，則透過該至少一冷卻流體供應模組50降溫的該散熱構造40的溫度則須低於該導熱板30的預設目標溫度，如攝氏30度，並透過分別設置於該導熱板30及該散熱構造40上的溫度感測器TS量測溫度，以確保該導熱板30能夠確實降溫至其預設目標溫度。

請參閱圖11，為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置的下治具件22冷卻以及習知下治具件80透過壓縮空氣冷卻的溫度變化與時間的關係圖，工件維持在預設目標溫度並進行壓合製程的時間為T1，製程結束後，本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置的下治具件22冷卻至預設冷卻溫度的時間為T2，習知下治具件80透過壓縮空氣冷卻至預設冷卻溫度的時間為T3，顯見本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置確實能夠有效地縮短該下治具組件20的冷卻時間。

綜上所述，本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置的下治具組件20於壓合製程結束後，該升降機構10使該下治具組件20下降並接觸該導熱板30，透過該導熱板30之熱傳導而散熱，使該下治具組件20能夠快速地降溫，有效縮短冷卻時間，以供下一工件加工使用，故能夠縮短整體作業時間、提高作業效率及降低整體作業成本，而透過該散熱構造40、該至少一冷卻流體供應模組50及該至少一散熱風扇60能夠進一步提升散熱效率並縮短冷卻時間。

10:升降機構 11:基座 12:活動座 121:導桿 122:螺帽 13:驅動組件 131:驅動件 132:螺桿 20:下治具組件 21:加熱件 211:加熱棒 22:下治具件 30:導熱板 31:導熱本體 32:彈性件 40:散熱構造 41:散熱鰭片 42:導氣道 421:進出氣端 50:冷卻流體供應模組 60:散熱風扇 70:載台 80:下治具件 TS:溫度感測器 T1,T2,T3:時間

圖1：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之一種較佳實施例之立體示意圖。 圖2：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之一種較佳實施例之另一視角立體示意圖。 圖3：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之前視平面示意圖。 圖4：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之局部前視剖面示意圖。 圖5：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之散熱構造之立體示意圖。 圖6：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之散熱構造之俯視剖面示意圖。 圖7：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之活動座及下治具組件上升之前視平面示意圖。 圖8：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之活動座及下治具組件下降之前視平面示意圖。 圖9：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之導熱板之彈性件於下治具組件上升時之局部前視平面示意圖。 圖10：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置之導熱板之彈性件於下治具組件下降時之局部前視平面示意圖。 圖11：為本發明具加熱與降溫功能的下治具裝置的下治具件冷卻以及習知下治具件透過壓縮空氣冷卻的溫度變化與時間的關係圖。

10:升降機構

11:基座

12:活動座

121:導桿

122:螺帽

13:驅動組件

131:驅動件

132:螺桿

20:下治具組件

21:加熱件

211:加熱棒

22:下治具件

30:導熱板

31:導熱本體

40:散熱構造

50:冷卻流體供應模組

60:散熱風扇

70:載台

TS:溫度感測器

Claims (10)

1. 一種具加熱與降溫功能的下治具裝置，其設置於一壓合設備之載台並受控於所述壓合設備，所述下治具裝置包含： 一升降機構，其包含一基座、一活動座及一驅動組件，該基座設置於該載台的底側，該活動座能上下移動地設置於該基座並位於該載台的頂側，該驅動組件設置於該基座並連接該活動座，且能驅動該活動座上下移動； 一下治具組件，其設置於該活動座上且能夠加熱；及 一導熱板，其設置於該載台的頂側，並位於該下治具組件的下方，當該活動座上升時，該下治具組件遠離該導熱板，且所述壓合設備控制該下治具組件加熱，當該活動座下降時，所述壓合設備控制該下治具組件停止加熱，且該下治具組件接觸該導熱板而能散熱降溫。
2. 如請求項1所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該導熱板包含一導熱本體及複數彈性件，該複數彈性件設於該導熱本體的底側並抵靠該載台，使該導熱本體與該載台之間形成間隙，當該下治具組件接觸該導熱本體時，該複數彈性件推抵該導熱本體，使該導熱本體抵靠該下治具組件。
3. 如請求項2所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該導熱本體的上表面之面積大於該下治具組件的面積。
4. 如請求項1所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含一散熱構造，該散熱構造設置於該導熱板的底側，並具有多數散熱鰭片，該多數散熱鰭片間隔排列並向下延伸。
5. 如請求項1所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含至少一散熱風扇，該至少一散熱風扇設置於該導熱板的下方。
6. 如請求項4所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含至少一散熱風扇，該至少一散熱風扇設置於該導熱板的下方，並設置於該散熱構造的底側。
7. 如請求項4或6所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該散熱構造的內部形成有複數導氣道，每一所述導氣道於該散熱構造的內部迂迴盤繞，並於該散熱構造的表面形成二進出氣端，所述具加熱與降溫功能的下治具裝置包含至少一冷卻流體供應模組，該至少一冷卻流體供應模組連接該複數導氣道的進出氣端，並對該複數導氣道供應氣體。
8. 如請求項7所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該至少一冷卻流體供應模組為渦流管，且所述渦流管的冷端連接該複數導氣道的進出氣端。
9. 如請求項1至6中任一項所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該下治具組件包含一加熱件及一下治具件，該加熱件設置於該活動座，並能於該活動座下降時接觸該導熱板，該下治具件設置於該加熱件的頂側並受該加熱件加熱。
10. 如請求項1至6中任一項所述之具加熱與降溫功能的下治具裝置，其中該升降機構的驅動組件包含一驅動件及一螺桿，該驅動件設置於該基座並連接該螺桿，且能使該螺桿旋轉，該螺桿呈鉛直地設置，該活動座包含複數導桿及一螺帽，該複數導桿分別鉛直地穿過該基座，該螺帽設置於該螺桿。

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