TWM607461U - 壓合上治具之加熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種壓合上治具之加熱裝置，其係設於壓合上治具中，壓合上治具於其上模與中模中相對應的活動孔與對位穿孔中設置活動壓塊，且壓合上治具能結合壓合下治具執行元件之熱壓合作業，加熱裝置包括設於中模中之導熱構造，導熱構造能連接提供熱氣流之熱氣流供給源，使中模形成相對高溫的加熱環境，用以搭配通過壓合下治具提供之熱能，加速被壓合之元件中之膠體受熱固化，加熱裝置還包括設於上模中之斷熱構造，斷熱構造能連接提供冷氣流之冷氣流供給源，用以阻隔經由導熱構造供給之熱能通過上模傳導至活動壓塊，確保位於維持常溫之上模中之活動壓塊能正常上下移動。

Description

壓合上治具之加熱裝置

本新型係關於一種能結合壓合下治具應用於對包含基板與散熱片之半導體元件等執行壓合作業之壓合上治具，尤指一種能於該壓合上治具中提供加熱環境之加熱裝置。

為使電子裝置中之高頻半導體元件等元件能處於適當的工作溫度下運作，避免因高溫而損毁或降低其性能，除了利用電子裝置中之散熱機構對於高頻半導體元件等元件提供冷卻散熱功能外，基於散熱性能的需求，現有半導體元件本身之構裝結構中，通常在其具有半導體晶片的基板上增設散熱片，藉以使具有半導體晶片的基板產生的熱通過散熱片擴大散熱表面積而輔助散熱。

目前半導體元件構裝製程之基板上壓合散熱片製程中，其主要係利用包括有壓合上治具與壓合下治具的壓合機來執行，其中利用壓合上治具中之中模導正半導體元件的基板與散熱片，再利用壓合上治具與壓合下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。

前述半導體元件的壓合機中，其係藉由推頂機構對壓合下治具提供向上推頂力量搭配壓力供給機構對壓合上治具中的活動壓塊提供向下壓力，使位於壓合上治具之上模中的活動壓塊結合壓合下治具的下模塊將半導體元件的散熱片結合熱固性導熱膠壓合於基板上，同時利用加熱機構提供之熱能經由壓合下治具傳導至半導體元件中位於基板與散熱片之間的導熱膠加熱，使導熱膠固化並將基板與散熱片固接一起。

惟前述加熱機構係經由壓合下治具由下往上熱傳導之單向加熱方式對壓合中之元件提供加熱作用，由於熱傳導的路徑長，壓合上治具中不具備任何加熱機能，故其加熱效果不佳，造成每一熱壓合程序作業時間偏長，以致單位時間所能完成熱壓合的工件量較少，有作業效率不佳的問題。

本新型之目的在於提供一種壓合上治具之加熱裝置，解決現有壓合治具僅由加熱機構通過壓合下治具由下往上熱傳導至待壓合元件之單向加熱效果不佳之問題。

為了達成前述目的，本新型所提出之壓合上治具之加熱裝置係用以設置在一壓合上治具中，該壓合上治具包括一上模、一具有導熱性之中模及至少一活動壓塊，該上模包括一上模本體以及設於該上模本體底部之一上模板，該上模板設有至少一活動孔，該中模設於該上模板之下方並能與該上模板相對離合，該中模於對應每一所述通孔之位置設有一對位穿孔，所述活動壓塊能上下移動地裝設於該上模板的所述通孔中，且所述活動壓塊能伸入位置對應之所述對位穿孔中； 該加熱裝置包括： 一導熱構造，其係設於該中模中，用以外部連接一能提供熱氣流之熱氣流供給源，該導熱構造能導入所述熱氣流至該中模；以及 一斷熱構造，其係設於該上模中，用以外部連接一能提供冷氣流之冷氣流供給源，該斷熱構造能導入所述冷氣流至該上模用以阻隔該導熱構造供給之熱能通過該上模傳導至所述活動壓塊。

藉由前述壓合上治具之加熱裝置之創作，其能應用於壓合上治具中，在壓合上治具與壓合下治具之上下相對組合，利用壓合上治具中能上下移動之活動壓塊搭配壓合下治具之下模塊，以及通過壓合下治具之下模塊對元件加熱等執行元件之熱壓合作業中，至少提供以下功效： １、提升加熱效能，縮短作業時間：該壓合治具係利用中模中設置導熱構造，並能連接提供熱氣流之熱氣流供給源，使中模形成相對高溫的加熱環境，搭配通過壓合下治具之下模塊提供之熱能，加速被壓合之元件中之膠體受熱固化，進而縮短壓合作業之時間。 2、確保活動壓塊正常上下移動：該壓合治具於上模中設置斷熱構造，並能連接能提供冷氣流之冷氣流供給源，用以阻隔經由導熱構造供給之熱能通過上模傳導至活動壓塊，使上模維持在常溫狀態，避免位於上模中之活動壓板因熱膨脹而變形，進而確保於維持常溫之上模中之活動壓塊能正常上下移動。

如圖1至圖4所示，其揭示具有本新型壓合上治具之加熱裝置係用以設置於一壓合上治具1中，該壓合上治具1能與一壓合下治具40上下相對設置，該壓合上治具1能結合一壓力供給機構2，該壓合下治具40則能結合一推頂機構(圖未示)以及一加熱機構執行壓合作業，前述壓力供給機構2、推頂機構以及加熱機構均為已知的機構，其中，壓力供給機構包括有至少一壓力單元，所述壓力單元能利用自身的重量而提供下壓力量。該壓合上治具1係包括一上模10、至少一活動壓塊20以及一中模30。以下分別對所述上模10、活動壓塊20與中模30之具體構造提出說明。

如圖1至圖4所示，該上模10包括一上模本體11以及一上模板12，該上模本體11中設有至少一活動孔111，所述上模本體11用於組裝所述壓力供給機構2，且壓力單元2A能通過所述活動孔，所述活動孔111之數量係依據用以承載盤上承載待壓合元件之數量與分布位置而設定。於本較佳實施例中，該上模本體11中設有複數個呈矩陣排列之活動孔111。該上模板12係裝設於該上模本體11之底部，且該上模板12之頂面貼抵於該上模本體11之底面，該上模板12對應於每一所述活動孔111之位置各設有一通孔121，每一所述通孔121與其上方之所述活動孔111相連通。

所述活動壓塊20之數量係所述活動孔111之數量相匹配，所述活動壓塊20係裝設於該上模10中，並能於所述通孔121內上下移動，且所述活動壓塊20能連接該壓力供給機構2的壓力單元2A。

如圖1至圖4所示，該中模30係導熱性材質製成的部件，該中模30係能上下活動地裝設於該上模10的底部且位於該上模板12之下方，該中模30能與其上方的上模板12相對離合。該中模30對應於該上模板12中之每一所述通孔121之位置設有一對位穿孔31，每一所述活動壓塊20能通過所述通孔121與所述活動孔111再伸入位置對應之所述對位穿孔31中。

如圖1至圖4所示，該壓合下治具40設置於該壓合上治具1之下方，且該壓合下治具40能由一推頂機構驅動而上下移動，使該壓合下治具40能與該壓合上治具1之中模30相對離合，並能經由壓合下治具40推頂該中模30上升而接觸該上模板12。

該壓合下治具40包括一下模本體41，以及設於該下模本體41之頂面並具有導熱性之至少一下模塊42，每一所述下模塊42之位置對應於所述對位穿孔31，且每一所述下模塊42能承載一元件進入該中模30之所述對位穿孔31中，且所述下模塊42能與其上方之所述活動壓塊20上下相對壓合所述元件。

如圖1至圖4所示，前述中，所述下模本體41的頂面之相對兩側各設有向上凸伸的一載盤限位擋部，該下模本體41的頂面設置複數伸縮支撐組件，藉由載盤限位擋部對元件承載盤導正定位，所述伸縮支撐組件則能承載元件承載盤且能受壓而收縮，另壓合下治具40中還設有至少一抽氣通道，所述抽氣通道延伸所述下模塊42頂面形成抽氣孔，且所述抽氣通道能外接抽氣設備，用以將待壓合之元件吸附在下模塊42頂面定位，此外，該壓合下治具40還能外接加熱裝置，經由加熱裝置能供給熱能並通過下模塊42對待壓合之元件加熱。所述抽氣通道、載盤限位擋部與伸縮支撐組件皆為現有構造，其具體構造於此不再贅述。

本新型壓合上治具之加熱裝置係設於壓合上治具1中，且該加熱裝置包括一導熱構造50以及一斷熱構造60。以下分別對導熱構造50及斷熱構造60提出說明。

如圖4及圖6所示，該導熱構造50係設於該中模30中，並能外部連接一熱氣流供給源，該導熱構造50能導入所述熱氣流供給源提供之熱氣流並輸送至具有導熱性之該中模30，使中模30產生類似烤箱具有相對高溫之加熱環境。如圖 所示，該導熱構造50係設於該中模30的內部，並包括至少一熱氣流通道51，所述熱氣通道51圍繞於每一對位穿孔31的外周圍。

如圖4及圖6所示的較佳實施例中，該導熱構造50包括有相連通複數熱氣流通道51，並於該導熱構造50於該中模30的一側設有連通熱氣流通道51之一氣流輸入連接頭52，於該中模30之另一側設有連通熱氣流通道51之一氣流輸出連接頭53。再者，該中模30相異兩側還可分別連接一連通部件54，該二連通部件54分別穿過該上模10至該上模本體11的頂面，導熱構造50位於中模30一側之所述熱氣流通道51通過一所述連通部件54連接氣流輸入連接頭52，導熱構造50位於中模30另一側之所述熱氣流通道51通過另一所述連通部件54連接氣流輸出連接頭53，所述熱氣流供給源連接該氣流輸入連接頭52與該氣流輸出連接頭53，進而與導熱構造50連接組成一循環的熱氣流迴路，使熱氣流能持續於中模30中的熱氣流通道51內流動，該熱氣流供給源還具備有溫度感測器，用以偵測通過所述氣流輸出連接頭53輸出之熱氣流溫度，進而依據輸出之熱氣流溫度及時控制導入中模30之熱氣流溫度。

如圖4及圖5所示，該斷熱構造60係設於該上模10中，並能外部連接一冷氣流供給源，所述冷氣流供給源提供之冷氣流能夠通過該斷熱構造60導至上模10中，用以阻隔通過該導熱構造50供給之熱能自中模30傳導至位於該上模10中之所述活動壓塊20，使上模本體11及上模板12維持在常溫狀態，避免活動壓塊20因受熱膨脹而影響活動壓塊20於上模板12與中模30之間的活動性。該斷熱構造60可設於該上模10之上模本體11內、或是設於上模板12內、或是設於該上模10之上模本體11之底部與該上模板之頂面之間，且位於每一位置對應之所述通孔121與所述活動孔的外周圍。如圖4及圖5所示，該斷熱構造60係設於該上模之上模本體11之底面與該上模板12之頂面之間，並具有至少一冷氣流通道61，所述冷氣流通道61位於每一所述活動孔111的外圍及其位置對應之所述通孔121的外圍。

如圖4及圖5所示，於本較佳實施例中，該斷熱構造60包括有相連通複數冷氣流通道61，並於該斷熱構造60於該上模本體11的一側設有連通冷氣流通道61之一氣流輸入接頭62，於該上模本體11之另一側設有連通冷氣流通道61之一氣流輸出接頭63。所述冷氣流供給源連接該氣流輸入接頭62與該氣流輸出接頭63，進而與斷熱構造60連接組成一循環的冷氣流迴路，使冷氣流能持續於上模10中的冷氣流通道61內流動，用以使上模10維持在常溫狀態，避免活動壓塊20因受熱膨脹而影響活動壓塊20於上模板12與中模30之間的活動性。

如圖1、圖2以及圖7至圖9所示，當該壓合治具應用於壓合機之壓合裝置時，該壓合裝置之壓力供給機構2係裝設於該壓合治具之該上模10之上模本體11上，該壓力供給機構2具有至少一壓力單元2A，每一所述壓力單元2A能對其位置對應之活動壓塊20提供下壓力量，另於上模10之上模本體11之相對兩側還可各設一升降驅動機構，該二升降驅動機構並連接該中模30的相對兩側，該二升降驅動機構可為氣壓驅動機構或油壓驅動機構，並外接氣壓供給源或油壓供給源，該壓合下治具40則連接該壓合裝置之推頂機構以及加熱機構。

如圖1、圖2以及圖7至圖9所示，以該壓合機執行半導體元件3之壓合作業為例，該壓合裝置進行半導體元件壓合作業前，壓合下治具40與位於上模10底部之中模30之間具有預定間距之作業空間，待壓合之半導體元件3係於其具有半導體晶片的基板3A上設置導熱膠黏合散熱片3B之型體，其中，所述導熱膠未經熱壓合之前係呈未固化之狀態，所述半導體元件3並藉由元件承載盤4通過該作業空間移置於該壓合下治具40之預定位置定位，每一待壓合的半導體元件3位於該壓合下治具40中之一所述下模塊42之正上方。

其次，該推頂機構受控驅動壓合下治具40及其上的元件承載盤4與半導體元件3一同上升，使半導體元件3完全進入中模的對位穿孔31中，並藉由下模本體41所述之伸縮支撐組件可伸縮性，使元件承載盤4被夾持於中模30與壓合下治具40之下模本體41之間，下模塊42則能將元件承載盤4上的半導體元件3向上推入中模30的對位穿孔31中，另藉由外部抽氣設備通過下模塊42中的抽氣孔對半導體元件施以吸附作用，而使半導體元件3固定在下模塊42頂面，之後，壓合下治具40及其上置放有半導體元件3的元件承載盤4持續被推頂上升，並進一步推頂中模30與壓合下治具40一同上升至預定高度，進而經由下模塊42對半導體元件3施以向上的推頂力量，搭配壓力供給機構2中的壓力單元2A通過活動壓塊對半導體元件3施以下壓力，使半導體元件3受到上下夾擊的作用力；另一方面，該導熱構造50導入所述熱氣流供給源提供之熱氣流並輸送至具有導熱性之該中模30，使該中模30產生相對高溫之加熱環境，另由加熱裝置通過下模塊42對半導體元件3中設於基板3A與散熱片3B之間的導熱膠加熱，使半導體元件3能在受熱環境中均勻地被壓合，直至導熱膠於壓合作用中逐漸固化而將散熱片3B穩固黏著在基板3A上定型。

待半導體元件3完成熱壓合至定型後，壓合治具被驅動復位，直至壓合下治具40脫離中模30，完成壓合後定型的半導體元件3重為元件承載盤4承載，同時停止通過下模塊42對半導體元件3的抽氣吸附作用，使半導體元件3完全由元件承載盤4承載並脫離壓合下治具40的下模塊42，並在壓合下治具40下降復位後，將承載完成壓合後半導體元件3的元件承載盤4移離壓合下治具40，即完成半導體元件3的壓合作業。

1:壓合上治具 2:壓力供給機構 2A:壓力單元 3:半導體元件 3A:基板 3B:散熱片 4:元件承載盤 10:上模 11:上模本體 111:活動孔 12:上模板 121:通孔 20:活動壓塊 30:中模 31:對位穿孔 40:壓合下治具 41:下模本體 42:下模塊 50:導熱構造 51:熱氣流通道 52:氣流輸入連接頭 53:氣流輸出連接頭 54:連通部件 60:斷熱構造 61:冷氣流通道 62:氣流輸入接頭 63:氣流輸出接頭

圖1係本新型壓合上治具之加熱裝置之一較佳實施例應用於壓合上治具中，並與壓合下治具於未使用狀態之立體示意圖。 圖2係圖1所示壓合上治具與壓合下治具於未使用狀態之前視平面示意圖。 圖3係圖1及圖2所示壓合上治具與壓合下治具於未使用狀態之俯視平面示意圖。 圖4係圖3所示割面線A-A位置之局部剖面圖。 圖5係圖1至圖4所示之具有導熱結構之中模之立體示意圖。 圖6係圖1至圖4所示之具有斷熱結構之上模本體之仰視立體示意圖。 圖7係待壓合半導體元件送至壓合上治具與壓合下治具之間之示意圖。 圖8係待壓合半導體元件於具有加熱裝置之壓合上治具與壓合下治具之間進行壓合作業之操作示意圖(一)。 圖9係待壓合半導體元件具有加熱裝置之壓合上治具與壓合下治具之間進行壓合作業之操作示意圖(二)。

1:壓合治具

2:壓力供給機構

2A:壓力單元

10:上模

11:上模本體

111:活動孔

12:上模板

121:通孔

20:活動壓塊

30:中模

31:對位穿孔

40:壓合下治具

41:下模本體

42:下模塊

50:導熱構造

51:熱氣流通道

60:斷熱構造

61:冷氣流通道

Claims (5)

1. 一種壓合上治具之加熱裝置，其用以設置在一壓合上治具中，該壓合上治具包括一上模、一具有導熱性之中模及至少一活動壓塊，該上模包括一上模本體以及設於該上模本體底部之一上模板，該上模板設有至少一活動孔，該中模設於該上模板之下方並能與該上模板相對離合，該中模於對應每一所述通孔之位置設有一對位穿孔，所述活動壓塊能上下移動地裝設於該上模板的所述通孔中，且所述活動壓塊能伸入位置對應之所述對位穿孔中； 該加熱裝置包括： 一導熱構造，其係設於該中模中，用以外部連接一能提供熱氣流之熱氣流供給源，該導熱構造能導入所述熱氣流至該中模；以及 一斷熱構造，其係設於該上模中，用以外部連接一能提供冷氣流之冷氣流供給源，該斷熱構造能導入所述冷氣流至該上模用以阻隔該導熱構造供給之熱能通過該上模傳導至所述活動壓塊。
2. 如請求項1所述之壓合上治具之加熱裝置，其中，該導熱構造包括有相連通之複數熱氣流通道，於該導熱構造於該中模的一側設有連通熱氣流通道之一氣流輸入連接頭，於該中模之另一側設有連通熱氣流通道之一氣流輸出連接頭，並以該氣流輸入連接頭與該氣流輸出連接頭連接所述熱氣流供給源。
3. 如請求項2所述之壓合上治具之加熱裝置，其中，該中模相異兩側分別連接一連通部件，該二連通部件分別穿過該上模至該上模本體的頂面，該導熱構造位於該中模一側之所述熱氣流通道通過一所述連通部件連接該氣流輸入連接頭，該導熱構造位於該中模另一側之所述熱氣流通道通過另一所述連通部件連接該氣流輸出連接頭。
4. 如請求項1至3中任一項所述之壓合上治具之加熱裝置，其中，該斷熱構造係設於該上模之上模本體之底部與該上模板之頂面之間，且位於每一所述活動孔的外周圍。
5. 如請求項4所述之壓合上治具之加熱裝置，其中，該斷熱構造包括有相連通之複數冷氣流通道，於該斷熱構造於該上模本體的一側設有連通冷氣流通道之一氣流輸入接頭，於該上模本體之另一側設有連通冷氣流通道之一氣流輸出接頭，該氣流輸入接頭與該氣流輸出接頭用以連接所述冷氣流供給源。

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