专利名称：植球设备和利用该植球设备的植球方法
技术领域：
本发明涉及电子封装技术领域，更具体地讲，涉及一种球栅阵列封装技术中的植球设备和利用该植球设备的植球方法。
背景技术：
球栅阵列(BGA)为一种先进的半导体芯片封装技术，它采用一个基板来安置半导体芯片，并在该基板的背面植入多个呈栅状阵列排列的焊球，使相同单位面积的半导体芯片承载件上可以容纳更多的输入/输出连接端(I/O)，以符合高度集成化的半导体芯片的需要，从而通过这些焊球将整个封装单元焊接并电连接至外部的印刷电路板。在现有技术中，S/B/A焊球植入设备通常使用真空喷嘴来拾取焊球。具体地讲，当利用真空喷嘴来拾取焊球时，所有的焊球被同时拾取，这样带来的问题是，不能在同一植球设备上使用具有不同尺寸和组成的焊球，即，不能根据需要拾取不同大小和组分的焊球。第US2003/0111508A1号美国专利申请公开了一种将焊球贴附到BGA封装的设备。 如图1所示，该设备包括焊球拾取头10和焊球贮存室20，焊球拾取头10包括内室12。具体地讲，该设备通过控制内室12的真空度来完成对焊球的拾取和释放。然而，该设备并不能根据需要拾取不同尺寸的焊球。第US 2009/0108053A1号美国专利申请公开了一种焊球放置真空工具。如图2所示，每个喷嘴对应的模板20 (包括20A、20B和20C)可以更换。更具体地讲，在模板20B上， 设置有大小不同的凹口 24。因此，可以看出，尽管如图2所示的焊球放置真空工具可以拾取尺寸不同的焊球，但是根据所要拾取的焊球的不同，该设备需要更换模板，导致工艺复杂。因此，需要一种能够拾取不同尺寸的焊球的植球设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以一次贴附不同尺寸或种类的焊球的植球设备及利用该植球设备的植球方法。为了实现本发明的目的，提供了一种植球设备，所述植球设备可包括用于拾取焊球的拾取工具和用于容纳焊球的容器，所述拾取工具可包括第一真空室和第二真空室，相互独立；第一真空开关和第二真空开关，分别设置在所述第一真空室的一端和所述第二真空室的一端，所述第一真空开关和所述第二真空开关被独立地操作，以独立地控制第一真空室和第二真空室的真空度；第一喷嘴，设置在第一真空室的另一端并与第一真空室连通； 第二喷嘴，设置在第二真空室的另一端并与第二真空室连通。在根据本发明的实施例中，所述第一喷嘴与所述第二喷嘴尺寸可不同，以拾取不同尺寸的焊球。在根据本发明的实施例中，所述拾取工具还包括另一第二喷嘴。在根据本发明的实施例中，所述拾取工具包括多个所述第一喷嘴和多个所述第二喷嘴。
在根据本发明的实施例中，所述植球设备的容器可包括第一容器和第二容器，所述第一容器和所述第二容器分别用于容纳不同尺寸或种类的焊球。在根据本发明的实施例中，将所述第一喷嘴和所述第二喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。可选地，将所述多个第一喷嘴和所述多个第二喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。为了实现本发明的另一目的，提供了一种植球设备，所述植球设备包括用于拾取焊球的拾取工具和用于容纳焊球的容器，其特征在于所述拾取工具包括至少两个真空室， 所述至少两个真空室相互独立；至少两个真空开关，分别设置在所述至少两个真空室中的每个真空室的一端，至少两个真空开关被独立操作以独立地控制所述至少两个真空室的真空度；至少两个喷嘴，设置在所述至少两个真空室中的对应真空室的另一端并且所述至少两个真空室中的每个真空室设置有至少一个喷嘴，与所述至少两个真空室中的每个真空室对应的所述至少一个喷嘴与对应的真空室连通。在根据本发明的实施例中，所述至少两个喷嘴为尺寸不同的喷嘴，以拾取不同尺寸的焊球。在根据本发明的实施例中，所述至少两个真空室的数量与所述至少两个喷嘴的种类的量相同。在根据本发明的实施例中，所述至少两个真空室的数量与所述至少两个喷嘴的数量相同或不同。在根据本发明的实施例中，所述植球设备包括至少两个所述容器，至少两个所述容器分别用于容纳不同尺寸或种类的焊球。在根据本发明的实施例中，将所述至少两个喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。为了实现本发明的另一目的，提供了一种利用根据本发明的植球设备的植球方法，所述方法包括的步骤有打开第一真空开关并关闭第二真空开关；利用第一喷嘴拾取第一焊球；关闭第一真空开关并打开第二真空开关；利用第二喷嘴拾取第二焊球；将拾取的第一焊球和第二焊球一次性贴附到基板上的对应的焊盘上。在根据本发明实施例的方法中，植球设备包括多个第一真空开关和多个第二真空开关，多个第一真空开关同时打开或关闭，多个第二真空开关同时打开或关闭；可选地，植球设备包括多个第一真空开关和多个第二真空开关，多个第一真空开关分别打开或关闭， 多个第二真空开关分别打开或关闭。根据本发明的实施例，使基板上的对应的焊盘具有相同高度。为了实现本发明的另一目的，提供了一种利用根据本发明的植球设备的植球方法，所述方法包括的步骤有打开至少两个真空开关中的至少一个真空开关并关闭所述至少两个真空开关中的其它真空开关；利用与所述至少一个真空开关对应的真空室的喷嘴拾取第一焊球；关闭所述至少一个真空开关并打开所述至少两个真空开关中的至少另一真空开关；利用与所述至少另一真空开关对应的真空室的喷嘴拾取第二焊球；重复上述步骤直至所述至少两个真空室的拾取操作完成；将拾取的焊球一次性贴附到基板上的对应的焊盘上。
根据本发明的实施例，使基板上的对应的焊盘具有相同高度。
通过下面结合附图对本发明实施例进行的详细描述，本发明的这些和其它特点将会被更容易地理解，在附图中图1示出了现有技术中的植球设备的结构图；图2示出了现有技术中的焊球放置真空工具的示意图；图3是示出了根据本发明示例性实施例的植球设备的拾取工具的示意图；图4是示出了根据本发明示例性实施例的植球设备中的容器的示意图；图5A、图5B和图5C为示出了根据本发明的植球设备拾取焊球的具体操作的示意图；图6为当拾取不同尺寸的焊球时不同喷嘴的设计图；图7为当拾取不同尺寸的焊球时不同焊盘的设计图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图来详细描述根据本发明示例性实施例的植球设备。图3是示出了根据本发明示例性实施例的植球设备的拾取工具的示意图。参照图3，根据本发明示例性实施例的植球设备包括用于拾取焊球的拾取工具 100和用于容纳焊球的容器。拾取工具100包括第一真空室10和第二真空室20，第一真空室10和第二真空室20相互独立；第一真空开关1和第二真空开关2，分别设置在第一真空室10的一端和第二真空室20的一端，第一真空开关1和第二真空开关2可被独立地操作，以独立地控制第一真空室10和第二真空室20的真空度；第一喷嘴A，设置在第一真空室10的另一端并与第一真空室10连通；第二喷嘴B，设置在第二真空室20的另一端并与第二真空室20连通。具体地讲，拾取工具100分别通过第一真空开关1和第二真空开关2 来独立地控制第一真空室10和第二真空室20的真空度，以独立地控制第一喷嘴A和第二喷嘴B的拾取操作。例如，第一喷嘴A和第二喷嘴B是不同类型的喷嘴，并且可分别设置在第一真空室 10和第二真空室20的下端，从而拾取不同尺寸和类型的焊球。此外，第一真空开关1和第二真空开关2可分别设置在第一真空室10和第二真空室20的另一端(例如，侧面)，以单独控制第一真空开关1和第二真空开关2的开闭。为了便于示出，在图3中示出了两个真空室10和20及连接于真空室10的一个喷嘴A和连接于真空室20的两个喷嘴B，但是本发明不限于此。例如，可以根据工艺中对所拾取的焊球的种类和尺寸的要求，设置更多的真空室和更多的喷嘴。此外，由于通过独立控制真空室的真空度来控制喷嘴拾取焊球的操作，所以真空室的数量与喷嘴的种类相对应，可不与喷嘴的数量相对应。此外，除了拾取工具100，植球设备还包括一个以上的容器，用于容纳不同种类的焊球，比如组成不同、尺寸不同、重量不同等的焊球。图4是示出了根据本发明示例性实施例的植球设备中的容器的示意图。参照图4，例如，一个拾取工具100可对应于第一容器A’和第二容器B’。具体地讲，通过控制拾取工具100的移动来完成不同类型的喷嘴从相应的容器中拾取焊球。尽管图4中示出了一个拾取工具对应于两个容器，但是本发明不限于此，现在将以拾取两种不同类型的焊球为例来描述根据本发明的植球设备拾取焊球的操作。图5A、图5B和图5C为示出了根据本发明的植球设备拾取焊球的具体操作的示意图。参照图5A，当连通于第一真空室10的第一真空开关1 (未示出)打开且连通于第二真空室20的第二真空开关2关闭时，即，仅保持第一真空室10内的真空度进行拾取操作时，拾取工具100的与第一真空室10连通的喷嘴A从容器A’拾取焊球50。然后，当拾取焊球50的操作完成后，参照图5B，关闭第一真空开关1并打开第二真空开关2 (未示出)。S卩，当第一真空开关1关闭且第二真空开关2打开时，拾取工具100 的与第二真空室20连通的喷嘴B从容器B’拾取焊球60。如图5A和图5B所示，焊球50的尺寸与焊球60的尺寸不同。参照图5C，拾取工具100将拾取的焊球50和60贴附到基板200上的对应焊盘50’ 和60，上。图5A、图5B和图5C示出了拾取工具100拾取不同尺寸的焊球50和60并一次贴附到对应的焊盘上的操作，但本发明不限于此。例如，可以利用与图5A、图5B和图5C示出的操作相同的操作来拾取尺寸相同但种类(例如组成)不同的焊球并一次贴附到对应的焊
In ο根据本发明的实施例，拾取工具100的喷嘴类型和数量的布置与将被贴附的基板上的焊盘的布置相对应。此外，当利用拾取工具100拾取尺寸不同的焊球时，需要将不同的喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面位于同一平面内，即，将不同的喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内，如图6所示，从而更好地完成焊球的贴附。更优选地，将对应不同尺寸的焊球的焊盘50’和60’设计成相同高度，如图7所示， 从而更好地完成焊球的贴附。因此，根据本发明的植球装置和利用该植球装置的植球方法可以一次完成不同尺寸或不同种类的焊球贴附，提高了工艺效率。尽管已经参照本发明的实施例具体示出和描述了本发明，但是本发明不限于此。 在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种修改。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种植球设备，所述植球设备包括用于拾取焊球的拾取工具和用于容纳焊球的容器，其特征在于所述拾取工具包括第一真空室和第二真空室，第一真空室和第二真空室相互独立；第一真空开关和第二真空开关，分别设置在第一真空室的一端和第二真空室的一端， 第一真空开关和第二真空开关被独立地操作，以独立地控制第一真空室和第二真空室的真空度；第一喷嘴，设置在第一真空室的另一端并与第一真空室连通；第二喷嘴，设置在第二真空室的另一端并与第二真空室连通。
2.根据权利要求1所述的植球装置，其特征在于第一喷嘴与第二喷嘴尺寸不同，以拾取不同尺寸的焊球。
3.根据权利要求1所述的植球装置，其特征在于所述拾取工具还包括另一第二喷嘴。
4.根据权利要求1所述的植球装置，其特征在于所述拾取工具包括多个所述第一喷嘴和多个所述第二喷嘴。
5.根据权利要求1所述的植球装置，其特征在于所述植球设备的容器包括第一容器和第二容器，第一容器和第二容器分别用于容纳不同尺寸或种类的焊球。
6.根据权利要求1所述的植球装置，其特征在于将第一喷嘴和第二喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。
7.根据权利要求4所述的植球装置，其特征在于将所述多个第一喷嘴和所述多个第二喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。
8.—种植球设备，所述植球设备包括用于拾取焊球的拾取工具和用于容纳焊球的容器，其特征在于所述拾取工具包括至少两个真空室，所述至少两个真空室相互独立；至少两个真空开关，分别设置在所述至少两个真空室中的每个真空室的一端，所述至少两个真空开关被独立操作以独立地控制所述至少两个真空室的真空度；至少两个喷嘴，设置在所述至少两个真空室中的对应真空室的另一端并且所述至少两个真空室中的每个真空室设置有至少一个喷嘴，与所述至少两个真空室中的每个真空室对应的所述至少一个喷嘴与对应的真空室连通。
9.根据权利要求8所述的植球装置，其特征在于所述至少两个喷嘴为尺寸不同的喷嘴，以拾取不同尺寸的焊球。
10.根据权利要求8所述的植球装置，其特征在于所述至少两个真空室的数量与所述至少两个喷嘴的种类的量相同。
11.根据权利要求8所述的植球装置，其特征在于所述至少两个真空室的数量与所述至少两个喷嘴的数量相同或不同。
12.根据权利要求8所述的植球装置，其特征在于所述植球设备包括至少两个所述容器，至少两个所述容器分别用于容纳不同尺寸或种类的焊球。
13.根据权利要求8所述的植球装置，其特征在于将所述至少两个喷嘴安装成使拾取的不同尺寸的焊球的底表面在将焊球安装在基板上时位于与基板平行的同一平面内。
14.一种利用如权利要求1所述的植球设备的植球方法，所述方法包括的步骤有打开第一真空开关并关闭第二真空开关； 利用第一喷嘴拾取第一焊球； 关闭第一真空开关并打开第二真空开关； 利用第二喷嘴拾取第二焊球；将拾取的第一焊球和第二焊球一次性贴附到基板上的对应的焊盘上。
15.根据权利要求14的植球方法，其特征在于，植球设备包括多个第一真空开关和多个第二真空开关，多个第一真空开关同时打开或关闭，多个第二真空开关同时打开或关闭。
16.根据权利要求14的植球方法，其特征在于，植球设备包括多个第一真空开关和多个第二真空开关，多个第一真空开关分别打开或关闭，多个第二真空开关分别打开或关闭。
17.根据权利要求14的植球方法，其特征在于，使基板上的对应的焊盘具有相同高度。
18.一种利用如权利要求8所述的植球设备的植球方法，所述方法包括的步骤有 打开至少两个真空开关中的至少一个真空开关并关闭所述至少两个真空开关中的其它真空开关；利用与所述至少一个真空开关对应的真空室的喷嘴拾取第一焊球；关闭所述至少一个真空开关并打开所述至少两个真空开关中的至少另一真空开关；利用与所述至少另一真空开关对应的真空室的喷嘴拾取第二焊球；重复上述步骤直至所述至少两个真空室的拾取操作完成；将拾取的焊球一次性贴附到基板上的对应的焊盘上。
19.根据权利要求18的植球方法，其特征在于，使基板上的对应的焊盘具有相同高度。
全文摘要
本发明提供了一种植球设备及利用该植球设备的植球方法。所述植球设备包括用于拾取焊球的拾取工具和用于容纳焊球的容器，所述拾取工具包括第一真空室和第二真空室，第一真空室和第二真空室相互独立；第一真空开关和第二真空开关，分别设置在所述第一真空室的一端和所述第二真空室的一端，所述第一真空开关和所述第二真空开关被独立地操作，以独立地控制第一真空室和第二真空室的真空度；第一喷嘴，设置在第一真空室的另一端并与第一真空室连通；第二喷嘴，设置在第二真空室的另一端并与第二真空室连通。
文档编号B23K3/08GK102522345SQ20111043481
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者谢晓强 申请人:三星半导体(中国)研究开发有限公司, 三星电子株式会社