专利名称：将焊料柱按阵列排列和分配的设备的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种半导体包装的柱栅阵列(column grid array)，尤其涉及一种将多个焊料柱按阵列排列和分配的设备。完成排列后，焊料柱被排列成相应于位于陶瓷衬底一侧的导电接触焊径或者接线端的阵列。之后，将焊料柱置于熔炉中重熔，使其连接到衬底上形成陶瓷柱栅阵列包装。
背景技术：
由于集成电路板上电子器件密度的不断增大，芯片所需的引线数量也随之增长。为了处理不断增大的密度，出现了一种球栅阵列包装方法，按照该种方法，一个或更多的芯片被安装在衬底的上表面上。球栅阵列包装采用焊球阵列提供衬底和印刷电路板之间的电连接。这种包装方法的问题是，衬底和印刷电路板的热膨胀系数之间存在相当大的差异。这种热膨胀系数的差异会导致焊球的塑性变形。
在使用陶瓷柱栅阵列包装时，这一问题得到了解决。这种柱栅阵列包装采用焊料柱的栅极阵列而不是焊料球来实现陶瓷衬底和印刷电路板之间的电连接。这些焊料柱一般具有大约2.55mm的高度和0.50mm的直径。焊料柱的较高的外形构造使其可以更好的吸收陶瓷柱栅阵列包装和印刷电路板之间不同热膨胀率。为了将焊料柱连接到半导体衬底上，低熔点焊料膏被沉淀在导电接触焊径上，之后，接触焊径被置于陶瓷衬底的一侧。一般由采用额定90/10铅锡合金的高熔点焊料制成的焊料柱被垂直的放在相应的接触焊径上。之后，该组合物被置于重熔炉中加热，使得焊料膏重熔，形成焊料柱与焊径之间的连接。当焊料柱连接在电路板上时进行相同的过程。
在球栅阵列包装的制造中，真空拾起工具一般将多个焊料球拾起并在半导体衬底上将焊球放置成所需的格式。焊料球的球形形状使其可以容易的被拾起并在衬底上被放置成焊料球全阵列。另一方面，焊料柱具有柱状形状，因此必须在拾起过程中被安排在一个固定的方向。迄今为止还没有在焊料柱拾起前将多个焊料柱排列成阵列的方法。
因此，本发明的目的是提供一种将多个焊料柱排列和分配的设备，使得所有的焊料柱可以容易的被真空拾起工具拾起。
发明内容
按照本发明，提供一种将多个焊料柱按阵列排列和分配的设备，该设备包括振动器和一个支撑在振动器上的大致为平面的伸长的定位板。完成排列后，焊料柱被置于设置在陶瓷衬底一侧的导电接触焊径或接线端中。一个或多个的芯片被安装在衬底的另一侧。焊料柱和衬底在重熔炉中加热，使得焊料柱连接在衬底上形成陶瓷柱栅阵列。该定位板包括多个纵向上的导槽。导槽的数量与接线端的数量相同，并且导槽之间的距离也与相邻接线端之间的距离大致相同。一个大致为平面的盖板固定安装在定位板上，其形状可以覆盖一部分的导槽。焊料柱的来源或者供给部分与定位板相联系运转，适用于将焊料柱供给或散播在定位板上游端。焊料柱被导槽接收，之后通过振动器带动定位板在纵向上振动，将焊料柱供给向定位板的下游端。
在一个实施例中，盖板具有相对定位板纵轴倾斜的上游端，和直的下游端。盖板倾斜的上游端与定位板的上游端保持一定的间隔，使得焊料柱可以被完全的散播在定位板的上游端。盖板的下游端与定位板的下游端保持一定的间隔，该间隔距离大于一个焊料柱的长度小于两个焊料柱的长度。盖板不仅将未被导槽接收的焊料柱移走，而且还防止已经被导槽接收的焊料柱的脱离。倾斜的盖板的上游端有效的使这些导槽外面的焊料柱从定位板上落下。所述盖板最好是透明的。
优选的，定位板的下游端可以安装一个端板，在导槽内确定一个焊料柱的导引阵列。可以将真空拾起工具移动到定位板的下游端，用来拾起焊料柱。由于所有的位于导引阵列内的焊料柱按照相同的方向排列，真空拾起工具可以容易的获取焊料柱的的圆柱体。
在一个实施例中，导槽的宽度稍大于焊料柱的直径，因此焊料柱可以平滑的在导槽内滑动。导槽具有矩形截面。可选择的，导槽还可以具有V形或半圆形的截面。
通过下面本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征及优点将变得更加明白。
图1为将多个焊料柱按阵列排列的设备的俯视图，该设备按照本发明的一个实施例装配；图2为沿图1中II-II线的纵向截面图；图3为图1所示设备中所采用的定位板的下游端的放大局部视图；图4为沿图3中IV-IV线的横向截面图。
具体实施例方式
首先参照图1和图2，图中图示了一个设备，整体上由附图标记10指示，该设备按照本发明的一个实施例将多个焊料柱按阵列排列和分配。设备10包括振动器12，和一个支撑在振动器12上伸长的定位板14。振动器12可将振动传递到定位板14上，该过程将在下文中描述。
定位板14大致为矩形，具有上游端14a和下游端14b。定位板14由上游端14a向下游端14b稍微向下倾斜。设置在定位板14的上游端14a附近的为供给部分16，作为焊料柱18的来源。供给部分16包括供给转筒(bowl)20。螺旋轨道22沿供给转筒20内部扩展，终结于出口24。出口24位于定位板14的上游端14a上。如图1所示，焊料柱18由供给转筒20中穿过出口24，被散播在定位板14的上游端14a上。
多个纵向导槽26设置在定位板14上，用于接收和导引焊料柱18。导槽26大致相互平行的扩展。导槽26的数量与设置在陶瓷柱栅阵列包装(未示出)一面的导电接触焊径或接线端(未示出)的数量相等。相邻的导槽26之间的间隔也与相邻的接触焊径之间的间隔相同。如图4所示，导槽具有矩形截面，但并不限制于矩形截面。导槽26的宽度稍大于焊料柱18的直径，使得焊料柱18可以容易地在导槽26中滑动。端板或者停止器28固定在定位板14的下游端14b，以保持焊料柱18的导引阵列在适当的位置，如图3所示。
一个大致为平面的透明盖板30被螺钉32固定安装在定位板14上。透明盖板30具有上游端30a和下游端30b。盖板30的上游端30a相对定位板14的纵轴倾斜。盖板30的倾斜的上游端30a与出口24之间具有充足的距离，以允许焊料柱18在定位板14的上游端14a的散播。如图3所示，盖板30直的下游端30b与定位板14直的下游端14b之间保持的距离稍大于一个焊料柱18的长度。而这一个长度最好是小于焊料柱长度的两倍。
一个倾斜的收集托盘或者槽34被支撑在振动器12上，并且位于定位板14的上游端14a的下方与其相邻的位置，使其可以收集那些没有被任何导槽26接收的焊料柱18。该收集槽34具有平面底座或底板34a，一对侧板34b固定在底板34a上相对的两侧，还有一个固定在底板34a的较高端的端板34c。一个矩形收集盒36位于与收集槽34的低端开口相邻的位置，用来接收由收集槽34送来的焊料柱。
在操作过程中，振动器12为定位板14提供在其纵向上的振动。同时，供给部分16沿着供给转筒20的轨道22向上提供焊料柱18。焊料柱18通过出口24从供给转筒20内输出，散播在定位板14的上游端14a。大部分的焊料柱18被导槽26所接收。然而，某些焊料柱18也可能位于导槽26的外面。在振动器12带动定位板14振动时，这些焊料柱与透明盖板30的倾斜的上游端30a相接触。盖板倾斜的上游端30a有效的使这些焊料柱滑向收集槽34，最后进入收集盒36中。
完全被导槽26接收的焊料柱18，在定位板14的振动过程中被输送向定位板14的下游端14b，并排列成头尾相连的关系。如图3所示，位于各个导槽26之中的导引焊料柱在它们与端板28接触时停止。这些导引焊料柱共同形成一个第一焊料柱阵列。真空拾起工具或者固定设备(未示出)向定位板14的下游端14b移动。该真空拾起工具捕捉到焊料柱18的圆柱体，之后，将焊料柱18转移到下一位置，在该位置焊料柱被连接在陶瓷衬底(未示出)上。
虽然上面参照优选实施例描述了本发明，但是可以理解，在不脱离本发明范围的前提下，还可以进行一些显而易见的改动和变化，并且本发明的范围由下面的权利要求所限定。
权利要求
1.一种将多个焊料柱按阵列排列和分配的设备，所述的焊料柱的阵列适合于与相应的设置在陶瓷衬底一侧的接线端的阵列相连接，其特征在于具有振动器(12)，一个支撑在所述振动器(12)上的伸长的定位件(14)，该定位件包括多个纵向的导槽(26)，所述导槽(26)的数量与接线端的数量相同，而且导槽之间的间隔与相邻的两个接线端之间的间隔也大致相同，所述定位件(14)具有上游端(14a)和下游端(14b)，一个盖板(30)固定在所述定位件(14)上，且其形状可以覆盖一部分的所述导槽(26)，还具有一个焊料柱的源头(16)，用来向所述定位件(14)的上游端(14a)提供焊料柱(18)，使得在所述振动器(12)带动所述定位件(14)振动时焊料柱(18)被接收到导槽(26)中。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述定位件(14)具有纵向轴，所述盖板(30)具有相对于所述定位件(14)纵轴倾斜的上游端(30a)和直的下游端(30b)，所述盖板(30)的所述倾斜的上游端(30a)与所述定位件(14)的上游端(14a)具有间隔，使得焊料柱(18)可以被散播在所述定位件(14)的上游端(14a)上，所述盖板(30)的所述下游端(30b)与所述定位件(14)的下游端(14b)的间隔距离大于一个焊料柱(18)的长度，小于两个焊料柱(18)的长度。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述盖板(30)是透明的。
4.如权利要求1-3任一项所述的设备，其特征在于所述定位件(14)从其上游端(14a)向下游端(14b)向下倾斜。
5.如权利要求1-4任一项所述的设备，其特征在于具有一个端板(28)固定在所述定位件(14)的下游端(14b)上。
6.如权利要求1-5任一项所述的设备，其特征在于所述导槽(26)的宽度稍大于焊料柱(18)的直径。
7.如权利要求1-6任一项所述的设备，其特征在于一个倾斜的收集槽(34)与所述定位件(14)相联系工作，并位于所述定位件(14)的下方，所述收集槽(34)包括具有高低两端的底板(34a)和在高低两端之间扩展的相对的侧面，一对侧板(34b)固定在所述底板(34a)上，还包括固定在所述底板(34a)高端的端板(34c)，和一个与底板(34a)的低端相邻的收集盒(36)。
全文摘要
一种将多个焊料柱按阵列排列和分配的设备。该设备包括一个振动器(12)和一个支撑在所述振动器(12)上的伸长的定位板(14)。所述定位板(14)包括多个纵向的导槽(26)。一个透明的盖板(30)被固定在定位板(14)上，并且其形状可以覆盖一部分的导槽(26)。一个供给部件与定位板(14)联系工作，将焊料柱(18)供给到定位板(14)的上游端。所述焊料柱(18)被接收到导槽(26)中，并在振动器(12)带动定位板(14)振动时输送向定位板(14)的下游端。所述焊料柱(18)在导槽内被排列成阵列，使真空拾起工具可以容易的捕捉到焊料柱(18)的圆柱体。
文档编号H01L23/12GK1527372SQ20031010979
公开日2004年9月8日 申请日期2003年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者埜本信一, 本信一, 名内孝 申请人:千住金属工业株式会社