CN100576481C - 一种锡膏印刷装置以及使用该装置的csp、bga芯片返修方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CSP、BGA芯片返修领域，旨在提供一种锡膏印刷装置，以及使用其印刷锡膏的CSP、BGA芯片返修方法。本发明提供的锡膏印刷装置，包括芯片固定装置、位置调节装置、模板固定装置以及印刷模板；芯片固定装置用于固定CSP、BGA芯片；位置调节装置用于调整CSP、BGA芯片和印刷模板的相对位置，使得CSP、BGA芯片的焊盘和印刷模板的网孔对准，便于印刷锡膏。本发明提供的一种CSP、BGA芯片返修方法，包括如下步骤：A、对焊盘清理好的CSP、BGA芯片使用本发明提供的锡膏印刷装置印刷锡膏；B、选择炉温曲线，将印好锡膏的待返修CSP、BGA芯片进行回流焊。本发明提供的锡膏印刷装置使用方便，使用该装置进行CSP、BGA芯片返修，可以大大提高效率。

Description

一种锡膏印刷装置以及使用该装置的CSP、BGA芯片返修方法

【技术领域】

本发明涉及CSP(芯片尺寸封装)、BGA(球栅阵列封装)芯片的返修领域，特别是涉及对各种电子产品中CSP、BGA芯片回流焊后经过X射线检查出现的缺陷进行返修时使用的锡膏印刷装置及使用该装置的CSP、BGA芯片返修方法。

【背景技术】

随着BGA器件的不断发展，在美国和日本都开发出了更小封装的微型BGA，其封装尺寸只比芯片大不超过20％，它们的焊球最小已达到0.2mm，焊球间距最小已达到0.35mm，对于如此小的焊球间距，SMT(表面贴装技术)技术工艺难度非常高。

由于电路板组装向高密度趋势发展，必然对产品的不良控制趋于严格；且随着市场的变化，高密度的线路板需求量也逐步提高，故其加工工厂对产能要求也随之提升，产能提升的同时，各种不良尤其是CSP、BGA芯片的不良也很难避免，在提高产品良品率的同时，降低生产成本也是工厂的必然要求。由于CSP、BGA芯片十分昂贵，所以对于CSP、BGA芯片的返修，重置焊球变得十分必要，其中焊球再生是一个技术难点。现有的处理办法多为报废或采用锡球植珠方式：在CSP、BGA芯片焊盘上涂抹助焊膏，之后将锡球往上粘，此方法需用大量工时，只能用于少量CSP、BGA芯片的返修。中国专利CN1434673A公布了一种“利于锡膏主动脱落的锡膏印刷装置”，可以提高返修效率，但是其没有位置调节机构，使用不方便，因而效率不是很高。

【发明内容】

本发明旨在解决现有技术中返修效率不高、使用不便的问题，提供一种锡膏印刷装置，以及使用本锡膏印刷装置实现的CSP、BGA芯片返修方法。

本发明提供的一种锡膏印刷装置，其技术方案为：一种锡膏印刷装置，包括芯片固定装置、模板固定装置以及印刷模板和位置调节装置；印刷模板固定于模板固定装置上，位于芯片固定装置上方，而模板固定装置位于芯片固定装置一侧，芯片固定装置设置在位置调节装置上，位置调节装置用于调整芯片固定装置和印刷模板的相对位置；芯片固定装置包括滑块底座、左滑块、右滑块和正反丝杆；左滑块和右滑块相对滑块底座中心左右对称设置；正反丝杆依次穿过滑块底座和左滑块、右滑块。通过转动正反丝杆可以使得左滑块和右滑块相向运动而夹紧或分开，以此可以方便的夹紧或松开芯片。

本技术方案可以方便的对芯片固定，并调节芯片和印刷模板的相对位置，使它们对准、紧贴，以方便印刷锡膏，使用方便。

位置调节装置包括交叠设置的纵向进给装置和横向进给装置以及角度调节装置；角度调节装置位于横向进给装置和芯片固定装置之间，通过调节位置调节装置各部分，调节芯片固定装置在水平面的位置，使得芯片固定装置上的芯片可以和模板固定装置上的模板对准。

纵向进给装置包括底板、纵向滑板和纵向丝杆；底板上设有纵向滑槽；纵向滑板位于底板之上，其下表面设有纵向滑轨，上表面设有横向滑轨；纵向丝杆穿过底板连接纵向滑板。通过转动纵向丝杆，使得纵向滑板相对底板纵向滑动，以此调节芯片相对印刷模板的纵向位置。

横向进给装置包括横向滑板和横向丝杆；横向滑板位于纵向进给装置上面，其下表面设有与纵向进给装置配合的横向滑轨；横向丝杆穿过横向滑板连接纵向进给装置。通过转动横向丝杆，使得横向滑板相对纵向滑板纵向滑动，以此调节芯片相对印刷模板的横向位置。

角度调节装置包括圆筒和圆柱；圆筒固定于横向滑板的上表面中部，圆柱固定于芯片固定装置底部，并伸入圆筒中，圆筒和圆柱的配合使得芯片固定装置可以相对底座旋转，而调节芯片相对印刷模板的角度。

芯片固定装置还可以进一步包括定位杆，定位杆设置在左滑块或右滑块上，可以更方便的对工件定位，方便芯片夹紧。

为了固定印刷模板，方便锡膏印刷，设有模板固定装置，包括支柱和凹槽和螺丝；凹槽由支柱支撑在底板上，用于固定印刷模板；螺丝用于将凹槽固定在支柱上，并且可以调节凹槽在支柱上的高度。

可进一步的设置轴承，使得凹槽通过轴承更好的和支柱连接。

本发明提供的一种CSP、BGA芯片返修方法包括如下步骤：A、对焊盘清理好的CSP、BGA芯片采用本发明提供的锡膏印刷装置印刷锡膏，包括选择定位装置将CSP、BGA芯片焊盘面向上固定于锡膏印刷装置；选择模板并将其固定在锡膏印刷装置上；通过调整位置调节装置使得模板网孔与CSP、BGA芯片焊盘相吻合；调解位置调节装置使模板与CSP、BGA芯片紧贴；将锡膏涂抹在模板表面并刮匀，完成锡膏印刷；B、选择炉温曲线，设置好炉温；将印好锡膏的待返修CSP、BGA芯片进行回流焊。由于使用本发明提供的锡膏印刷装置，大大提高了CSP、BGA芯片返修的效率。

【附图说明】

图1、是本发明实施例中锡膏印刷装置的总装示意图。

图2、是本发明实施例中位置调节装置的结构示意图。

图3、是本发明实施例中芯片固定装置的结构示意图。

图4、是本发明实施例中模板固定装置的结构示意图。

图5、是本发明实施例中炉温曲线图。

【具体实施方法】

本发明所提供的锡膏印刷装置包括位置调节装置1、芯片固定装置2和模板固定装置3、印刷模板4以及底座5(如图1)；位置调节装置1固定在底座5的中部，用于调整芯片固定装置2上的芯片和印刷模板4的相对位置；芯片固定装置2位于位置调节装置1之上，用于固定芯片；模板固定装置3包括两个支柱32，通过支柱32固定于底座5的一侧；印刷模板4固定于模板固定装置3上，位于所述芯片固定装置2上方。位置调节装置1(如图2)，包括交叠设置的纵向进给装置1A和横向进给装置1B以及角度调节装置1C；角度调节装置1C位于横向进给装置1B和芯片固定装置2之间。纵向进给装置1A包括底板10、纵向滑板11和纵向丝杆12；底板10上设有纵向滑槽13；纵向滑板11位于底板10之上，其下表面设有纵向滑轨14，上表面设有横向滑槽17；纵向丝杆12穿过底板10连接纵向滑板11。通过转动纵向丝杆12，使得纵向滑板11相对底板10滑动，以此调节芯片相对印刷模板的纵向位置。横向进给装置1B包括横向滑板15和横向丝杆16；横向滑板15位于纵向进给装置1A上方，其下表面设有与纵向滑板11上表面上的横向滑槽17配合的横向滑轨18；横向丝杆16穿过横向滑板15连接纵向进给装置1A的纵向滑板11。通过转动横向丝杆16，使得横向滑板15相对纵向滑板11横向滑动，以此调节芯片相对印刷模板的横向位置。角度调节装置1C包括位于芯片固定装置2下表面的圆筒21和位于横向滑板15上表面的圆柱11；圆柱11伸入圆筒21中，并可在其中转动，以此调节芯片和印刷模板的相对角度。通过纵向调节装置1A、横向调节装置1B，再配合角度调节装置1C，最终使得芯片固定装置2上所固定的芯片和模板固定装置3上所固定的模板4对准，即芯片的焊盘和模板上的网孔对准，以方便对芯片的焊盘进行锡膏印刷。芯片固定装置2(如图3)包括滑块底座20、左滑块22、右滑块23和正反丝杆24；左滑块22和右滑块23相对滑块底座20中心左右对称设置；正反丝杆24依次穿过滑块底座20和左滑块22、右滑块23。通过转动正反丝杆24可以使得左滑块22、右滑块23相对滑块底座20中心靠近或者远离，以此夹紧或松开。芯片固定装置2还包括定位杆25，本实施例中定位柱25设置在左滑块22上，以方便对固定在其上的芯片定位。模板固定装置3(如图4)，包括凹槽31、支柱32和螺丝33；凹槽31由支柱32支撑，用于固定印刷模板4；螺丝用于将凹槽31固定于支柱32，并以此调节凹槽31在支柱32上的位置，使得印刷模板21和固定于芯片固定装置上的芯片紧贴，以方便印刷锡膏。

返修时先对待返修CSP、BGA芯片的焊盘进行清理，把待返修CSP、BGA芯片本体加热至锡重熔，取下用烙铁清理焊盘上残余的锡尖，再用洗板水清洗焊盘，使得焊盘清洁无污物。然后选择定位装置将CSP、BGA芯片焊盘面向上固定于锡膏印刷装置；选择模板并将其固定在锡膏印刷装置上，调节位置调节装置使得模板网孔与CSP、BGA芯片焊盘相吻合，且使模板与CSP、BGA芯片紧贴；将锡膏涂抹在模板表面并刮匀。设定回流炉的温度曲线，这是整个返修工艺中最关键的一环。本实施例采用五个温区的回流炉，回流炉各各加热段的温度满足下表：

	第1加热段	第2加热段	第3加热段	第4加热段	第5加热段
						上温区	170℃	180℃	180℃	255℃	245℃
下温区	170℃	180℃	180℃	255℃	245℃

上下温区指的回流炉上下5个加热体，分为5个温区每一个温区设定温度是一样，目的能达到温度平衡一致有利于BGA、CSP受热均匀，尤其在焊接区，要保证所有焊点充分熔化。否则将会由于温度不够形成冷焊点，焊点表面粗糙，如果温度设定不当会造成以下不良：1、温度上升过快芯片在常温状态突然进入高温会损坏芯片、焊锡膏会提前塌落熔化产生锡球和其它不良。2、温度过低会导致锡膏未熔化、恒温时间短焊膏中的各种成份没有完全活化起不到最佳焊接效果，恒温时间过长焊膏中的活化剂已烤干回流焊后出现颗粒或粉状的不良。3、如果温度过高焊接时间过长BGA CSP受到热冲击损坏芯片内部线路、表面焊锡中出现裂纹、焊点无光泽、焊接强度下降。4、如果回流温度曲线焊接时间不够长，助焊剂中挥发的气体来不及逸出，熔融的焊接已经进入冷却区变为固态，便形成了空洞。

炉温曲线(见图5，其中纵坐标表示温度，单位为摄氏度，横坐标表示时间，单位为秒)为：具体过程为将炉温以1～3℃/秒的速度升至120℃，对应图中A线段；然后在60～90秒的时间内以0.5～1.5℃/秒的速度升至180℃，对应图中B线段；然后以2～3℃/秒的速度升至230℃，对应图中C线段；保持230℃20～30秒，对应图中D线段；最后冷却，对应图中E线段。其中优化的方案为保证炉温在220℃以上的时间为60～90秒。炉温测试需符合图1温度曲线所示后方可以过炉，回流过程结束CSP、BGA芯片返修就已修复。本表温度是设定温度目的能达到温度平衡一致有利于BGACSP芯片均匀受热，因为每个回流炉设定温度有可能不一样有所差异但也可以放宽到±10摄氏度，但实际上还是要与实测温度曲线图为准。

本发明提供的锡膏印刷装置成本低廉、通用性好、可以满足各种尺寸CSP、BGA芯片印刷要求、操作简单灵活，印刷精度高，不须要购买昂贵的印刷设备和CSP、BGA芯片返修设备就可解决CSP、BGA芯片在返修过程中印刷锡膏的问题，能有效减少工序、降低成本。本装置还可以跟据需要同时进行多个CSP、BGA芯片印刷锡膏。使用本装置可以大大提高芯片返修效率。

Claims (7)

1、一种锡膏印刷装置，包括芯片固定装置(2)、模板固定装置(3)以及印刷模板(4)；所述印刷模板(4)固定于模板固定装置(3)上，位于芯片固定装置(2)上方，而模板固定装置位于芯片固定装置一侧，其特征在于：还包括位置调节装置(1)，所述位置调节装置(1)用于调整芯片固定装置(2)和印刷模板(4)的相对位置；所述位置调节装置包括纵向进给装置(1A)和横向进给装置(1B)以及角度调节装置(1C)；所述纵向进给装置(1A)和横向进给装置(1B)垂直交叠设置；所述角度调节装置(1C)位于横向进给装置和芯片固定装置之间；所述芯片固定装置包括滑块底座(20)、左滑块(22)、右滑块(23)和正反丝杆(24)；所述左滑块(22)和右滑块(23)相对滑块底座(20)中心左右对称设置；所述正反丝杆(24)依次穿过滑块底座(20)和左滑块(22)、右滑块(23)。

2、根据权利要求1所述的锡膏印刷装置，其特征在于所述纵向进给装置(1A)包括底板(10)、纵向滑板(11)和纵向丝杆(12)；所述底板(10)上设有纵向滑槽(13)；所述纵向滑板(11)位于底板(10)之上，其下表面设有和纵向滑槽(13)相适配的纵向滑轨(14)，上表面设有横向滑轨(18)；所述纵向丝杆(12)穿过底板(10)连接纵向滑板(11)。

3、根据权利要求1所述的锡膏印刷装置，其特征在于所述横向进给装置(1B)包括横向滑板(15)和横向丝杆(16)；所述横向滑板(15)位于纵向进给装置(1A)上面，其下表面设有与纵向进给装置(1A)配合的横向滑轨(17)；所述横向丝杆(16)穿过横向滑板(15)连接纵向进给装置(1A)。

4、根据权利要求1所述的锡膏印刷装置，其特征在于所述角度调节装置(1C)包括圆筒(19)和圆柱(21)；所述圆筒(19)固定于横向进给装置(1B)的上表面中部，所述圆柱(21)固定于芯片固定装置底面中部，并伸入圆筒(19)中。

5、根据权利要求1所述的锡膏印刷装置，其特征在于所述芯片固定装置还包括定位杆(25)，所述定位杆设置在滑块(22)或滑块(23)上。

6、根据权利要求1所述的锡膏印刷装置，其特征在于所述模板固定装置(3)包括凹槽(31)、支柱(32)和螺丝(33)；所说凹槽(31)用于固定模板(4)；所述螺钉(33)用于将凹槽(31)固定在支柱(32)上。

7、一种使用权利要求1至6中任一权利要求中所述的锡膏印刷装置的CSP、BGA芯片返修方法，包括如下步骤：

A、选择定位装置将CSP、BGA芯片焊盘面向上固定于锡膏印刷装置；选择印刷模板(4)并将其固定在模板固定装置(3)上，调节位置调节装置(1)，使得印刷模板(4)的网孔与CSP、BGA芯片焊盘相吻合，且使印刷模板(4)与CSP、BGA芯片紧贴；将锡膏涂抹在印刷模板(4)表面并刮匀，完成锡膏印刷；

B、选择炉温曲线，设置好炉温之后将印好锡膏的待返修CSP、BGA芯片进行回流焊。

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