專利名稱：針閘組件的針腳封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多種針閘組件的針腳封裝方法，由于其工藝可靠、迅速，因此可使所論述的針門陣列組件針腳封裝技術(shù)具備高產(chǎn)能低成本的優(yōu)勢(shì)。
針門陣列組件(PGA，Pin Grid Array)是在基板上先以數(shù)組形式植置針腳，再將芯片封裝在已上針的基板上。利用前述方法構(gòu)成的集成電路能透過(guò)其成組形式的針腳插設(shè)至主機(jī)板上的插槽中，以達(dá)到使電流或訊號(hào)傳輸?shù)哪康?。由于針門陣列組件與插槽間具有容易結(jié)合與分離的特性，故其安裝、維修、更換或升級(jí)均十分方便。
前述針門陣列組件針腳封裝方法一般包括(一)基板制作步驟，即在基板上分別形成線路以及與其線路所需連接的單一或多組焊點(diǎn)群或孔穴群?jiǎn)卧?br> (二)涂布步驟，即在前述基板上需要連結(jié)電訊或電流的各焊點(diǎn)群或孔穴群涂布粘著介質(zhì)。
(三)植布針腳步驟，即利用機(jī)械手將針腳一一插置在基板上預(yù)設(shè)的孔穴，其中孔穴中已涂布有粘著介質(zhì)。
(四)加熱步驟，即利用焊爐對(duì)前述基板進(jìn)行加熱，使各孔穴中的粘著介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)變化，藉以使針腳固定在各孔穴中。
在前述步驟中，植布針腳步驟是采用機(jī)械手自動(dòng)執(zhí)行，雖機(jī)械手動(dòng)作速度甚高，惟其逐一夾取針腳并插置至孔穴中的作業(yè)方式工作效率甚低，無(wú)法有效提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量。
由上述可知，傳統(tǒng)針閘組件植布針腳的方法執(zhí)行效率低，有待進(jìn)一步改進(jìn)，并謀求有效解決方案的必要。
本發(fā)明主要目的是提供一種利用輔助模具可同時(shí)將所有針腳轉(zhuǎn)至基板上以提高工作效率的針腳布植封裝方法。
為達(dá)成前述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是使之包括一列步驟基板制作步驟，即在基板上分別形成產(chǎn)品需求的線路以及與線路相連接的焊點(diǎn)群或孔穴群；涂布步驟，即在前述基板上的各焊點(diǎn)群或孔穴群涂布上粘著介質(zhì)，以備后續(xù)制程與各種針腳相連結(jié)；
植布針腳步驟，即先將針腳固定在輔助模具上，各針腳在輔助模具上的排列方式亦為相同形式，后利用多組或單一輔助模具對(duì)位至基板上，再聯(lián)結(jié)使輔助模具上暫時(shí)固定的針腳與已涂布有粘著介質(zhì)的各對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群或孔穴群相接觸；加熱步驟，即對(duì)前述基板及其上的針腳進(jìn)行加熱，待粘著介質(zhì)產(chǎn)生物理與化學(xué)變化，各針腳隨即固定在基板上的焊點(diǎn)群或孔穴群中，隨后撤去輔助模具即可。
前述針腳、焊點(diǎn)群的各焊點(diǎn)、孔穴群的各孔穴等是采用矩陣形式排列。
前述基板制作步驟中可視制程設(shè)計(jì)需求在基板上設(shè)置單一或數(shù)個(gè)焊點(diǎn)或孔穴群。
前述的植布針腳步驟是利用多組或單一輔助模具對(duì)位至基板上。
前述的植布針腳步驟進(jìn)一步具有一定位手段，使輔助模具與基板間得以準(zhǔn)確地對(duì)位。
前述的加熱步驟是利用焊爐對(duì)基板及其上的針腳進(jìn)行加熱。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)和積極效果非常明顯。由以上的技術(shù)方案可知，本發(fā)明透過(guò)輔助模具的運(yùn)用可大量轉(zhuǎn)移針腳至基板上，同時(shí)考慮且克服了基板與輔助模具間尺寸熱膨脹影響因素，通過(guò)二者間不同的配對(duì)與定位方式，無(wú)論是基板表面、密合式插入或松動(dòng)式插入的針腳封裝方式皆可成為可靠且迅速的制程，使所論述的針門陣列組件針腳封裝技術(shù)具備高產(chǎn)能低成本的優(yōu)勢(shì)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體特征及目的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是尺寸熱膨脹設(shè)計(jì)不佳的定位結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是尺寸熱膨脹設(shè)計(jì)改進(jìn)的定位結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是輔助模具單元化與基板模塊化配對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是輔助模具模塊化與基板單元化配對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是輔助模具單元化與基板單元化配對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是定位銷在輔助模具上的定位剖視圖。
圖7是定位銷在基板上的定位剖視圖。
圖8是定位夾持機(jī)構(gòu)在輔助模具的定位剖視圖。
圖9是十字形針腳實(shí)施例的剖視圖。
圖10是基板插入式粘著針腳緊密安置封裝的剖視圖。
圖11是基板插入式粘著針腳松動(dòng)安置封裝的剖視圖。
本發(fā)明的針閘組件針腳封裝工藝流程包括
基板制作步驟，即在基板上分別形成產(chǎn)品需求的線路以及與線路相連接的焊點(diǎn)群或孔穴群，其單位數(shù)目可視制程設(shè)計(jì)需求分成單一或多個(gè)等組合；涂布步驟，即在前述基板上的各焊點(diǎn)群或孔穴群涂布上粘著介質(zhì)，以備后續(xù)制程與各種針腳相連結(jié)；植布針腳步驟，即先將針固定在輔助模具上，各針在輔助模具上的排列方式亦為相同形式(例如矩陣)，后利用多組或單一輔助模具對(duì)位至基板上，然后聯(lián)結(jié)使輔助模具上暫時(shí)固定的針腳與已涂布有粘著介質(zhì)的各對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群或孔穴群相接觸；加熱步驟，即利用焊爐加熱此基板、針、輔助模具的組合，待粘著介質(zhì)產(chǎn)生物理與化學(xué)變化，各針即完成固定在基板上所設(shè)定的焊點(diǎn)群或孔穴群，隨后撤去輔助模具即可。
在具體實(shí)施例方面，如圖1所示，主要是在一基板10表面分設(shè)有多個(gè)以矩陣排列的焊點(diǎn)群或孔槽群，并在適當(dāng)位置形成有定位孔12。在本實(shí)施例中，在基板10上設(shè)有多個(gè)焊點(diǎn)群11，并在基板10四角處分別形成定位孔12；前述每一焊點(diǎn)群11由多個(gè)焊點(diǎn)110組成，各焊點(diǎn)110上分別涂布有粘著介質(zhì)。
轉(zhuǎn)移針腳的輔助模具20上設(shè)有多組孔槽群26，每一孔槽群26分別由多個(gè)對(duì)應(yīng)于前述焊點(diǎn)110的孔槽21組成。此外，輔助模具20的四角處分設(shè)有定位柱23，各定位柱23分別對(duì)正于前述基板10上的定位孔12。
利用前述構(gòu)造進(jìn)行植布作業(yè)時(shí)，令針腳22先插置固定在輔助模具20上的各孔槽21中。一可行的固定針腳方式是令輔助模具20反面置于振動(dòng)機(jī)臺(tái)上，利用振動(dòng)方式使各針腳22分別插入孔槽21中，再翻面移至基板10上方，進(jìn)行針腳22轉(zhuǎn)移。當(dāng)輔助模具20與基板10聯(lián)結(jié)時(shí)，其上的定位柱23將對(duì)應(yīng)插入定位孔12中，以便使輔助模具20與基板10準(zhǔn)確定位。
待聯(lián)接完成后，即進(jìn)行加熱，該基板10上各焊點(diǎn)110表面的粘著介質(zhì)經(jīng)加熱后產(chǎn)生化學(xué)變化，再利用輔助模具20對(duì)應(yīng)壓制產(chǎn)生的物理作用，而可使針腳22固著在焊點(diǎn)110上，隨后再撤去輔助模具20即可。
考慮到基板與輔助模具分別具有不同的熱膨脹系數(shù)，其進(jìn)行加熱步驟時(shí)產(chǎn)生熱脹程度亦不相同，故前述基板與不同的輔助模具配對(duì)使用時(shí)，必須一一考慮其定位方式如圖2所示，它們是基板10與輔助模具20在聯(lián)結(jié)狀態(tài)下加熱前與加熱中的示意圖，其中定位柱23雖已伸入外圍基板10的定位孔12中，然彼此間仍有一定的空隙。同樣的，針腳22雖是穿插固定在輔助模具20的孔槽21，然彼此間也保留一定的空隙。如圖2a所示，當(dāng)基板10與輔助模具20同時(shí)經(jīng)過(guò)回焊爐時(shí)，雖因熱膨脹會(huì)造成尺寸變異，然此時(shí)定位柱23與定位孔12以及針腳22與孔槽21間仍有空隙，可確?；?0與輔助模具20最后能順利分離，且基板10與輔助模具20皆可避免因尺寸脹縮限制造成其中任一者的曲翹。在此同時(shí)，針腳22皆已固定在基板10上，且達(dá)到尺寸上的要求。
另外，在基板與輔助模具的配對(duì)關(guān)系方面可采取如下的幾種方式(一)令輔助模具單元化及使基板模塊化如圖3所示，輔助模具20被分割為較小面積(其上只具備一組焊點(diǎn)群)，而基板10仍保持為大面積(多組焊點(diǎn)群)。利用基板10與輔助模具20上各單元(以群為單位)分設(shè)有定位措施，用以將輔助模具20固定在基板10上，并確保其上針腳可精確地與焊點(diǎn)或孔穴接觸。
前述設(shè)計(jì)將多個(gè)具備單一孔槽群26的輔助模具20在針已穿置固定在各單一孔槽21中并保持“”的形狀下，利用定位柱23對(duì)位并插入在基板上的定位孔12，相對(duì)應(yīng)同樣數(shù)目的焊點(diǎn)群11基板10模塊，使各針腳22能和所對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群11中的、表面已經(jīng)涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110保持接觸狀態(tài)，在已考慮尺寸熱膨脹影響下，預(yù)留定位孔與定位柱間隙，與基板模塊中焊點(diǎn)群11單元間距下進(jìn)行加熱步驟，使粘著介質(zhì)透過(guò)化學(xué)物理反應(yīng)后將針固定在設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)群11位置，最后順利撤離輔助模具完成封裝制程。
(二)令輔助模具模塊化與基板單元化如圖4所示，基板10分割成較小面積(一組焊點(diǎn)群)，而輔助模具20仍保持為大面積(多組孔槽群)，利用基板10與輔助模具20上分設(shè)的定位措施，將輔助模具20固定在基板10上，并確保其上針腳可精確地與焊點(diǎn)或孔穴接觸。
前述設(shè)計(jì)將具備多組孔槽群26的輔助模具20模塊化，在針已穿置固定在各單一孔槽21中并保持“”形狀下，利用模塊上所有定位柱23對(duì)位并插入在基板10上的定位孔12，藉具備多組矩陣單元輔助模模塊去相對(duì)應(yīng)同樣數(shù)目的單一焊點(diǎn)群11基板10，使各針腳22能和所對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群11中的、表面已經(jīng)涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110保持接觸狀態(tài)，在已考慮尺寸熱膨脹影響下預(yù)留定位孔與定位柱間隙，與輔助模具模塊中孔槽群26單元間距下，進(jìn)行加熱步驟，使粘著介質(zhì)透過(guò)化學(xué)物理反應(yīng)后將針固定在設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)群11位置，最后順利撤離輔助模具完成封裝制程。
(三)令輔助模具單元化與基板單元化如圖5所示，基板10和輔助模具20皆分割為較小面積(一組焊點(diǎn)群)，利用基板10與輔助模具20上分設(shè)有的定位措施，將輔助模具20固定在基板10上，并確保其上針腳可精確地與焊點(diǎn)或孔穴接觸。
前述設(shè)計(jì)將單一孔槽群26的輔助模具20，在針腳22已穿置固定在各單一孔槽21中并保持“上“形狀下，利用其上所有定位柱23對(duì)位并插入在基板10上的定位孔12，去對(duì)應(yīng)僅具單一焊點(diǎn)群11的基板10，使各針腳22能和所對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群11中的、在表面已經(jīng)涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110保持接觸狀態(tài)，在已考慮尺寸熱膨脹影響下預(yù)留所需間隙的定位孔12，進(jìn)行加熱步驟，使粘著介質(zhì)透過(guò)化學(xué)物理反應(yīng)后將針固定在設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)群11位置，最后順利撤離輔助模具完成封裝制程。
至于前述基板與輔助模具間的定位措施，可采用以下的幾種方式(一)一種利用定位柱(銷)進(jìn)行定位的方式如圖6所示，在輔助模具20外圍分設(shè)定位柱23，又在基板10上的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有定位孔12，當(dāng)輔助模具20移至基板10上并下降時(shí)，輔助模具20上的定位柱23將對(duì)應(yīng)穿入基板10上的定位孔12，以資定位。
前述將定位柱23設(shè)在輔助模具20外圍，另在基板10上的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有已考慮尺寸熱膨脹影響下預(yù)留所需間隙的定位孔12，當(dāng)輔助模具20移至基板10上對(duì)準(zhǔn)并下降時(shí)，輔助模具20上的定位柱23將對(duì)應(yīng)穿入基板10上的定位孔12完成定位，在此同時(shí)固定在輔助模具20孔槽21內(nèi)呈現(xiàn)“”形狀的針腳22，其下端的接合部220會(huì)與基板10上已涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110維持接觸狀態(tài)。
(二)另一種定位柱(銷)進(jìn)行定位的方式如圖7所示，在輔助模具20外圍分別設(shè)有定位孔24，而在基板10的相對(duì)位置上形成有定位柱23。
前述設(shè)計(jì)將定位柱23設(shè)在基板10外圍，而在輔助模具20的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有已考慮尺寸熱膨脹影響下預(yù)留所需間隙的定位孔24，當(dāng)輔助模具20移至基板10上對(duì)準(zhǔn)并下降時(shí)，基板10上的定位柱23將對(duì)應(yīng)穿入輔助模具20上的定位孔24完成定位，在此同時(shí)固定在輔助模具20孔槽21內(nèi)呈現(xiàn)“”形狀的針腳22，其接合部220會(huì)與基板10上已涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110維持接觸狀態(tài)。
(三)利用定位夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位該定位措施如圖8所示，在輔助模具20各邊分設(shè)定位件25，利用該定位件可靠抵在基板10的邊緣，以資定位。
前述設(shè)計(jì)是在輔助模具20各邊分設(shè)定位件25，利用該定位件可靠抵在基板10的邊緣，而基板10邊緣與抵掣部250間隙在事先已考慮過(guò)尺寸熱膨脹影響下所需預(yù)留空間，當(dāng)輔助模具20移至基板10上對(duì)準(zhǔn)并下降時(shí)，輔助模具20上的抵掣部250將對(duì)應(yīng)地限制住基板10邊緣完成定位，在此同時(shí)固定在輔助模具20孔槽21內(nèi)呈現(xiàn)“”形狀的針腳22，其下端的接合部220會(huì)與基板10上已涂布粘著介質(zhì)(圖中未示)的焊點(diǎn)110維持接觸狀態(tài)。
另外，本發(fā)明亦可利用不同形狀的針材進(jìn)行封裝，其可行實(shí)施例可如以下數(shù)種(一)利用表面粘著方式進(jìn)行針腳封裝針腳22如圖3所示，呈倒T字形，針腳端形成有一圓盤狀的接合部220，該接合部220固定在輔助模具內(nèi)的位置是對(duì)應(yīng)在基板10上的焊點(diǎn)110，供與基板10上的焊點(diǎn)110對(duì)應(yīng)接觸。
(二)利用插入粘著方式進(jìn)行針腳封裝如圖9所示，針腳90的針腳端形狀是配合基板80孔穴81孔徑的接合部91。該接合部91的橫截面可呈任何形狀，該接合部91安置在輔助模具內(nèi)的位置是對(duì)應(yīng)于基板80上的孔穴81。接合部91與孔穴81間是緊密配合(如圖10所示)，亦或是松動(dòng)配合(如圖11所示)，均可藉此方式進(jìn)行封裝。
以利用不同形狀的針腳進(jìn)行封裝而言，除上述各種不同設(shè)計(jì)皆可應(yīng)用于表面粘著封裝方式的“T”形針腳外，如圖2至圖8所示，亦可應(yīng)用于插入式針腳粘著封裝方式的針腳90，該針腳90是帶有臺(tái)肩的“十”字形狀。再如圖9所示，針腳端形狀與大小可因設(shè)計(jì)基板80孔穴81孔徑需求，將其中的接合部91設(shè)計(jì)任何形狀。該接合部91固定在輔助模具上的位置是對(duì)應(yīng)于基板80上的孔穴81，而插入這些孔穴的方式無(wú)論是強(qiáng)力推入的密合狀態(tài)(如圖10所示)，亦或僅需套上基板的松動(dòng)狀態(tài)(如圖11所示)，只要已考慮過(guò)基板與輔助模具間尺寸熱膨脹影響因素，均可透過(guò)不同的基板與輔助模具配對(duì)關(guān)系或定位關(guān)系順利完成封裝。
權(quán)利要求
1.一種針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于，該方法包括下列步驟基板制作步驟，即在基板上分別形成產(chǎn)品需求的線路以及與線路相連接的焊點(diǎn)群或孔穴群，涂布步驟，即在前述基板上的各焊點(diǎn)群或孔穴群涂布上粘著介質(zhì)，以備后續(xù)制程與各種針腳相連結(jié)，植布針腳步驟，即先將針腳固定在輔助模具上，各針腳在輔助模具上的排列方式亦為相同形式，后利用多組或單一輔助模具對(duì)位至基板上，再聯(lián)結(jié)使輔助模具上暫時(shí)固定的針腳與已涂布有粘著介質(zhì)的各對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)群或孔穴群相接觸，加熱步驟，即對(duì)前述基板及其上的針腳進(jìn)行加熱，待粘著介質(zhì)產(chǎn)生物理與化學(xué)變化，各針腳隨即完成固定在基板上的焊點(diǎn)群或孔穴群中，隨后撤去輔助模具即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板上設(shè)置有單一的焊點(diǎn)群或孔穴群。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板上設(shè)置有多個(gè)焊點(diǎn)群或孔穴群。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板的四角處分設(shè)有定位措施。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板在各焊點(diǎn)群或孔穴群周圍適當(dāng)位置分設(shè)有定位措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該輔助模具上設(shè)置有單一孔槽群。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該輔助模具上設(shè)置有多個(gè)孔槽群。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該輔助模具在四角處分設(shè)有定位措施。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該輔助模具在各孔槽群周圍適當(dāng)位置分設(shè)有定位措施。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、5、8或9所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板上的定位措施為定位柱，輔助模具上的定位措施為定位孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求4、5、8或9所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該基板上的定位措施為定位孔，輔助模具上的定位措施為定位柱。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該輔助模具上的定位措施為對(duì)應(yīng)基板周邊的定位件。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該定位孔與定位柱間具有適當(dāng)間隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述針閘組件的針腳封裝方法，其特征在于該定位孔與定位柱間具有適當(dāng)間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針閘組件的針腳封裝方法,其將針腳先固定在一輔助模具上,另在基板上形成焊點(diǎn)群,且在各焊點(diǎn)上涂布粘著介質(zhì),再藉輔助模具將針腳對(duì)準(zhǔn)基板上已覆蓋粘著介質(zhì)的焊點(diǎn),使各針腳分別與所對(duì)應(yīng)的焊點(diǎn)接觸,隨后將基板與輔助模具組合經(jīng)焊爐加熱,使粘著介質(zhì)透過(guò)物理與化學(xué)變化將針腳固定在焊點(diǎn)上,經(jīng)完成前述所有步驟后再撤去輔助模具即可。因此,通過(guò)此設(shè)計(jì)可完成不同針門陣列組件的組裝,降低成本,提高產(chǎn)量。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1333558SQ0012026
公開(kāi)日2002年1月30日 申請(qǐng)日期2000年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月12日
發(fā)明者林澄源, 王俊懿, 陳澤元, 劉晉銘 申請(qǐng)人:華通電腦股份有限公司