CN105336633A - 一种用于bga芯片的植球工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于BGA芯片的植球工具，包括芯片放置台、钢网模板、用于夹持钢网模板的夹具、升降装置。钢网模板放置在夹具的上夹板和下夹板之间，上夹板和下夹板由双向螺纹杆驱动进行相向运动，以夹持钢网模板；升降装置通过螺纹杆驱动夹具升降；芯片放置台固定在升降装置上且位于夹具的下方。生产中，升降装置驱动夹具下降，钢网模板下降至待加工的BGA芯片上方约一个焊球直径的距离，之后，将整个用于BGA芯片的植球工具放入回流炉或在返修台上面进行加温焊接。通过上述技术方案，可使锁紧或松开钢网模板的操作时间更短，操作更加简便，生产效率更高。

Description

一种用于BGA芯片的植球工具
技术领域：
本发明涉及芯片的植球工具，具体而言，涉及一种用于BGA芯片的植球工具。
背景技术：
随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数量急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，BGA封装开始被应用于生产，BGA(英文BallGridArrayPackage)即球栅阵列封装技术，BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，并排列成一个类似于格子的图案，该技术具有以下优点：I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离大，提高了成品率；虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能；信号传输延迟小，适应频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性大大提高。因此BGA为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择，很多芯片器件厂家所使用，BGA封装的芯片也就越来越普及。
由于BGA引脚多为含锡的材料，在进行电路板组装过程中，器件因经高温焊接，器件上的焊锡会融化，并与电路板上的线路端熔接在一起，如果BGA器件需要返修从电路板上拆卸下来时，由于引脚材料在高温下融化变形，器件拆卸下来后，BGA的引脚就变成杂乱不堪的形状，这时的BGA芯片是无法使用的，因此芯片需要重新植入新的焊锡球。
现有的BGA植球工艺通常采用钢网模板进行，如中国发明专利CN102881599A公开的BGA植球工艺，把钢网装到印刷机上进行对位固定，并把锡膏涂到钢网上；把若干个BGA装在载具上，并将载具安装到印刷机上，使钢网与载具重合进行锡膏印刷；印刷完成后，检查每个BGA焊盘上的锡膏是否印刷均匀，确认印刷OK后，放到回流焊烘烤，完成植球。上述工艺中存在以下缺点：(1)需要钢网模板与芯片的阵列方式、焊球的大小和间距一一对应，通用性差；(2)钢网模板四周需要用垫块架高，使其与印好助焊剂或焊膏的BGA器件保持精确距离，操作繁琐，需要操作人员具有娴熟的操作技巧；(3)由于不同芯片的厚度和大小不一，有的还需要在返修台上进行操作，因此，上述工艺不适用于各种芯片的统一维修。
由此可见，现有的BGA植球工艺通用性差、操作繁琐，不适用于各种芯片的统一维修。
为解决上述技术问题，申请号为CN201420481106.3的发明公开了一种BGA芯片的植球工具，芯片放置台包括工作台和设在工作台上表面的垫块，垫块用于固定BGA芯片；植球模板包括上、下夹板和夹设在上、下夹板之间的钢网模板，上、下夹板的中心处设有上下贯通的通孔，上、下夹板上围绕通孔设有多组贯通的螺纹孔，其中一组螺纹孔内螺装有调节螺栓。上述发明利用调节螺栓能调节钢网模板与待加工的BGA芯片的距离，且钢网模板设有不同规格，网孔阵列数可覆盖大部分芯片的阵列数，因此可用于大部分芯片的维修，不受芯片的引脚数和厚度限制，制造简单，成本低廉，通用性强。
发明内容：
本发明所解决的技术问题：现有技术中所述一种BGA芯片的植球工具，操作人员需用外部工具动作螺纹紧固件以固定上夹板和下夹板，进而夹紧钢网模板，如此，操作繁琐，不利于工作效率的提高。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种用于BGA芯片的植球工具，包括芯片放置台、钢网模板、用于夹持钢网模板的夹具、升降装置；
所述芯片放置台包括工作台和设在工作台上表面的垫块，所述垫块用于固定BGA芯片；
所述夹具包括支架体、锁紧体、固定座体；
夹具中，所述支架体包括顶板、支板、支柱；所述支柱竖直设置在顶板上，所述支板水平设置在支柱上；
夹具中，所述锁紧体包括第一升降盘、一对第一导向柱、下夹板；所述第一升降盘开设第一导向槽口，所述第一导向槽口与支柱滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内；所述下夹板安装在第一导向柱的底部；
夹具中，所述固定座体包括第二升降盘、第二导向柱、上夹板；所述第二升降盘开设第二导向槽口，所述第二导向槽口与支柱滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降盘上，第二升降盘位于第一升降盘的上方；所述第一升降盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述上夹板水平安装在第二导向柱的底部，所述上夹板上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔；
夹具中，所述支架体还包括第一螺纹杆和第二螺纹杆；所述第一螺纹杆竖直设置，第二螺纹杆的顶端枢接在顶板上，所述第一螺纹杆竖直设置，第一螺纹杆的顶端与第二螺纹杆的底端衔接，所述第一螺纹杆的底端枢接在支板上；所述第二螺纹杆上设有左旋螺纹，所述第二升降盘开设第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二螺纹杆配合；所述第一螺纹杆上设有右旋螺纹，所述第一升降盘上开设第一螺纹孔，第一螺纹孔与第一螺纹杆配合；所述第二螺纹杆的顶部安装有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆水平设置，蜗杆枢接在顶板上；
所述上夹板和下夹板的中心处均开设上下贯通的通孔，所述钢网模板被夹持在上夹板和下夹板之间，钢网模板位于垫块的上方；
所述升降装置包括机架、安装在机架上的升降机构；
所述升降机构包括安装在机架右侧的驱动部和安装在机架左侧的导向部，所述驱动部包括安装在机架上的第一支座、枢接在第一支座上且竖直设置的第四螺纹杆、与第四螺纹杆联接的伺服电机、与第四螺纹杆螺接的第一提升块；所述第一支座开设上下走向的第一导向槽，所述第一提升块滑动卡合在第一导向槽中；所述导向部包括安装在机架上的第二支座、安装在第二支座上且竖直设置的导向杆、配合在导向杆上的第二提升块；所述第二支座开设上下走向的第二导向槽，所述第二提升块滑动卡合在第二导向槽中；
所述芯片放置台的工作台固定在升降装置的机架上，所述夹具的支板的右侧固定在第一提升块上，支板的左侧固定在第二提升块上。
按上述技术方案，本发明所述用于BGA芯片的植球工具的工作原理如下：
第一，将待加工的的BGA芯片放置于工作台上的垫块上；
第二，根据待加工的BGA芯片的引脚大小和间距来选择合适的钢网模板，钢网模板的网孔需要稍大于焊球直径；
第三，工作人员将钢网模板放置在下夹板的中央位置，之后，伺服电机或人工驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动第二螺纹杆旋转，第二螺纹杆驱动第二升降盘下降；在第二螺纹杆旋转的同时，第一螺纹杆被第二螺纹杆带动而同时旋转，由于第一螺纹杆上的螺纹旋向与第二螺纹杆上的螺纹旋向相反，因此，当第二螺纹杆驱动第二升降盘下降的同时，第一螺纹杆驱动第一升降盘上升；所述第二升降盘通过第二导向柱带动上夹板下降，所述第一升降盘通过第一导向柱带动下夹板上升，如此，被放置在下夹板上的钢网模板被上夹板和下夹板上下夹紧；
第四，升降装置中，驱动部中的第四螺纹杆驱动第一提升块下降，进而带动夹具中的支板和第二提升块下降，如此，在导向部的导向下，夹具下降，钢网模板下降至待加工的BGA芯片上方约一个焊球直径的距离，以焊球直径的0.8—1.2倍为佳；
第五，因钢网模板上含有较多的网孔阵列，将待加工的BGA芯片与其对应的网孔阵列对准后，用胶带站住多余的网孔，然后将焊球倒在钢网模板的网孔部分，使焊球落入待加工的BGA芯片上的焊点，胶带可以避免焊球从网孔中落到下方的工作台上表面发生迸溅；
第六，将整个用于BGA芯片的植球工具放入回流炉或在返修台上面进行加温焊接；
第七，焊接完成后，将待加工的BGA芯片从垫块上取下。
通过上述技术方案，本发明利用升降装置调节钢网模板与待加工的芯片的距离，且钢网模板设有不同规格、网孔阵列数可覆盖大部分芯片的阵列数，因此，可用于大部分芯片的维修，不受芯片的引脚数和厚度限制，制造简单，成本低廉，通用性强。
通过上述技术方案，由于本发明所述夹具采用上夹板和下夹板上下同时运动的方式夹紧下夹板上的钢网模板，因此，相比于现有技术中采用螺丝单方向固定钢网模板的方式，锁紧或松开钢网模板的操作时间更短，操作更加简便，生产效率更高。
作为本发明对夹具的一种说明，所述支架体的顶板上设有一对凸块，所述蜗杆的两端枢接在一对凸块上。
作为本发明对夹具的一种说明，所述蜗轮蜗杆传动的动力来源可以为电机，亦可为人工，即，所述蜗杆可以与伺服电机联接，由伺服电机驱动，亦可在所述蜗杆的一端设旋转手柄，由人工驱动。
作为本发明对夹具的一种说明，所述上夹板的边缘开设与支柱滑动配合的第三导向槽口。
作为本发明对夹具的一种说明，所述第一导向柱的顶部设有第三螺纹杆，第三螺纹杆上螺接有下锁紧螺母和上锁紧螺母；所述下夹板上开设安装孔，安装孔与第三螺纹杆间隙配合，下夹板被夹持在下锁紧螺母和上锁紧螺母之间。按上述说明，所述上锁紧螺母和下锁紧螺母的配合可调整下夹板在第三螺纹杆上的高度，进而使下夹板固定钢网模板时，下夹板对钢网模板的着力均匀，以提高钢网模板被固定的稳定性。
作为本发明对升降装置的一种说明，所述机架上设有一对限位板，限位板呈角铁状，限位板竖直设置在机架上，一对限位板位于机架的左右两侧；所述夹具的支板的左右两侧开设与限位板滑动配合的槽口。按上述说明，升降机构驱动夹具升降时，所述支板上的槽口在限位板上作上下滑动。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明一种用于BGA芯片的植球工具的立体结构示意图；
图2为本发明一种用于BGA芯片的植球工具的平面结构示意图；
图3为图1中芯片放置台10和升降装置30的组合结构示意图；
图4为图1中夹具20的立体结构示意图；
图5为图1中夹具20的平面结构示意图；
图6为图5中A处放大图。
图中符号说明：
10、芯片放置台；11、工作台；12、垫块；
20、夹具；21、支架体；211、顶板；212、支板；213、支柱；214、第一螺纹杆；215、第二螺纹杆；216、凸块；
22、锁紧体；221、第一升降盘；222、第一导向柱；2220、第三螺纹杆；223、下夹板；224、下锁紧螺母；225、上锁紧螺母；2201、第一导向槽口；
23、固定座体；231、第二升降盘；232、第二导向柱；233、上夹板；2301、第二导向槽口；2303、第三导向槽口；
241、蜗轮；242、蜗杆。
30、升降装置；301、驱动部；302、导向部；31、机架；310、限位板；34、升降机构；341、第一支座；342、第四螺纹杆；343、第一提升块；344、第一导向槽；345、第二支座；346、导向杆；347、第二提升块；348、第二导向槽。
具体实施方式：
如图1，一种用于BGA芯片的植球工具，包括芯片放置台10、钢网模板、用于夹持钢网模板的夹具20、升降装置30。
如图3，所述芯片放置台包括工作台11和设在工作台上表面的垫块12，所述垫块用于固定BGA芯片。
结合图4、图5，所述夹具20包括支架体21、锁紧体22、固定座体23。
夹具20中，所述支架体包括顶板211、支板212、支柱213；所述支柱竖直设置在顶板上，所述支板水平设置在支柱上；
夹具20中，所述锁紧体包括第一升降盘221、一对第一导向柱222、下夹板223；所述第一升降盘开设第一导向槽口2201，所述第一导向槽口与支柱滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内；所述下夹板安装在第一导向柱的底部；
夹具20中，所述固定座体包括第二升降盘231、第二导向柱232、上夹板233；所述第二升降盘开设第二导向槽口2301，所述第二导向槽口与支柱滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降盘上，第二升降盘位于第一升降盘的上方；所述第一升降盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述上夹板水平安装在第二导向柱的底部，所述上夹板上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔；
夹具20中，所述支架体还包括第一螺纹杆214和第二螺纹杆215；所述第一螺纹杆竖直设置，第二螺纹杆的顶端枢接在顶板上，所述第一螺纹杆竖直设置，第一螺纹杆的顶端与第二螺纹杆的底端衔接，所述第一螺纹杆的底端枢接在支板上；所述第二螺纹杆上设有左旋螺纹，所述第二升降盘开设第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二螺纹杆配合；所述第一螺纹杆上设有右旋螺纹，所述第一升降盘上开设第一螺纹孔，第一螺纹孔与第一螺纹杆配合；所述第二螺纹杆的顶部安装有蜗轮241，所述蜗轮啮合有蜗杆242，所述蜗杆水平设置，蜗杆枢接在顶板上；
结合图1、图4，所述上夹板和下夹板的中心处均开设上下贯通的通孔，所述钢网模板被夹持在上夹板和下夹板之间，钢网模板位于垫块的上方。
夹具20中，所述支架体21的顶板211上设有一对凸块216，所述蜗杆242的两端枢接在一对凸块上。所述蜗杆242与伺服电机联接，或者，所述蜗杆242的一端设有旋转手柄。所述上夹板233的边缘开设与支柱213滑动配合的第三导向槽口2303。
夹具20中，如图6，所述第一导向柱222的底部设有第三螺纹杆2220，第三螺纹杆上螺接有下锁紧螺母224和上锁紧螺母225；所述下夹板223上开设安装孔，安装孔与第三螺纹杆间隙配合，下夹板被夹持在下锁紧螺母和上锁紧螺母之间。
如图3，所述升降装置30包括机架31、安装在机架上的升降机构34；所述升降机构包括安装在机架右侧的驱动部301和安装在机架左侧的导向部302，所述驱动部包括安装在机架上的第一支座341、枢接在第一支座上且竖直设置的第四螺纹杆342、与第四螺纹杆联接的伺服电机、与第四螺纹杆螺接的第一提升块343；所述第一支座开设上下走向的第一导向槽344，所述第一提升块滑动卡合在第一导向槽中；所述导向部包括安装在机架上的第二支座345、安装在第二支座上且竖直设置的导向杆346、配合在导向杆上的第二提升块347；所述第二支座开设上下走向的第二导向槽348，所述第二提升块滑动卡合在第二导向槽中。所述芯片放置台的工作台固定在升降装置的机架上，所述夹具的支板的右侧固定在第一提升块上，支板的左侧固定在第二提升块上。
升降装置30中，所述机架31上设有一对限位板310，限位板呈角铁状，限位板竖直设置在机架上，一对限位板位于机架的左右两侧；所述夹具20的支板212的左右两侧开设与限位板滑动配合的槽口。
实际生产中，本发明所述用于BGA芯片的植球工具的工作流程如下：
第一，将待加工的的BGA芯片放置于工作台11上的垫块12上。
第二，根据待加工的BGA芯片的引脚大小和间距来选择合适的钢网模板，钢网模板的网孔需要稍大于焊球直径。
第三，工作人员将钢网模板放置在下夹板223的中央位置，之后，伺服电机或人工驱动蜗杆242旋转，蜗杆驱动蜗轮241旋转，蜗轮带动第二螺纹杆215旋转，第二螺纹杆驱动第二升降盘231上升；在第二螺纹杆215旋转的同时，第一螺纹杆214被第二螺纹杆带动而同时旋转，由于第一螺纹杆上的螺纹旋向与第二螺纹杆上的螺纹旋向相反，因此，当第二螺纹杆215驱动第二升降盘231上升的同时，第一螺纹杆214驱动第一升降盘221上升；所述第二升降盘通过第二导向柱带动上夹板下降，所述第一升降盘通过第一导向柱222带动下夹板223上升，如此，被放置在下夹板223上的钢网模板被上夹板和下夹板上下夹紧。
第四，升降装置30中，驱动部301中的第四螺纹杆342驱动第一提升块343下降，进而带动夹具20中的支板212和第二提升块347下降，如此，在导向部302的导向下，夹具20下降，钢网模板下降至待加工的BGA芯片上方约一个焊球直径的距离，以焊球直径的0.8—1.2倍为佳。
第五，因钢网模板上含有较多的网孔阵列，将待加工的BGA芯片与其对应的网孔阵列对准后，用胶带站住多余的网孔，然后将焊球倒在钢网模板的网孔部分，使焊球落入待加工的BGA芯片上的焊点，胶带可以避免焊球从网孔中落到下方的工作台11上表面发生迸溅。
第六，将整个用于BGA芯片的植球工具放入回流炉或在返修台上面进行加温焊接。
第七，焊接完成后，将待加工的BGA芯片从垫块12上取下。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种用于BGA芯片的植球工具，包括芯片放置台(10)、钢网模板、用于夹持钢网模板的夹具(20)；
所述芯片放置台包括工作台(11)和设在工作台上表面的垫块(12)，所述垫块用于固定BGA芯片；其特征在于：
所述夹具包括支架体(21)、锁紧体(22)、固定座体(23)；
夹具中，所述支架体包括顶板(211)、支板(212)、支柱(213)；所述支柱竖直设置在顶板上，所述支板水平设置在支柱上；
夹具中，所述锁紧体包括第一升降盘(221)、一对第一导向柱(222)、下夹板(223)；所述第一升降盘开设第一导向槽口(2201)，所述第一导向槽口与支柱滑动配合；所述一对第一导向柱竖直设置在第一升降盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内；所述下夹板安装在第一导向柱的底部；
夹具中，所述固定座体包括第二升降盘(231)、第二导向柱(232)、上夹板(233)；所述第二升降盘开设第二导向槽口(2301)，所述第二导向槽口与支柱滑动配合；所述第二导向柱竖直设置在第二升降盘上，第二升降盘位于第一升降盘的上方；所述第一升降盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述上夹板水平安装在第二导向柱的底部，所述上夹板上开设第四导向孔，所述第一导向柱穿过第四导向孔；
夹具中，所述支架体还包括第一螺纹杆(214)和第二螺纹杆(215)；所述第一螺纹杆竖直设置，第二螺纹杆的顶端枢接在顶板上，所述第一螺纹杆竖直设置，第一螺纹杆的顶端与第二螺纹杆的底端衔接，所述第一螺纹杆的底端枢接在支板上；所述第二螺纹杆上设有左旋螺纹，所述第二升降盘开设第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二螺纹杆配合；所述第一螺纹杆上设有右旋螺纹，所述第一升降盘上开设第一螺纹孔，第一螺纹孔与第一螺纹杆配合；所述第二螺纹杆的顶部安装有蜗轮(241)，所述蜗轮啮合有蜗杆(242)，所述蜗杆水平设置，蜗杆枢接在顶板上；
所述上夹板和下夹板的中心处均开设上下贯通的通孔，所述钢网模板被夹持在上夹板和下夹板之间，钢网模板位于垫块的上方；
所述植球工具还包括升降装置(30)，所述升降装置包括机架(31)、安装在机架上的升降机构(34)；
所述升降机构包括安装在机架右侧的驱动部(301)和安装在机架左侧的导向部(302)，所述驱动部包括安装在机架上的第一支座(341)、枢接在第一支座上且竖直设置的第四螺纹杆(342)、与第四螺纹杆联接的伺服电机、与第四螺纹杆螺接的第一提升块(343)；所述第一支座开设上下走向的第一导向槽(344)，所述第一提升块滑动卡合在第一导向槽中；所述导向部包括安装在机架上的第二支座(345)、安装在第二支座上且竖直设置的导向杆(346)、配合在导向杆上的第二提升块(347)；所述第二支座开设上下走向的第二导向槽(348)，所述第二提升块滑动卡合在第二导向槽中；
所述芯片放置台的工作台固定在升降装置的机架上，所述夹具的支板的右侧固定在第一提升块上，支板的左侧固定在第二提升块上。
2.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述支架体(21)的顶板(211)上设有一对凸块(216)，所述蜗杆(242)的两端枢接在一对凸块上。
3.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述蜗杆(242)与伺服电机联接。
4.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述蜗杆(242)的一端设有旋转手柄。
5.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述上夹板(233)的边缘开设与支柱(213)滑动配合的第三导向槽口(2303)。
6.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述第一导向柱(222)的底部设有第三螺纹杆(2220)，第三螺纹杆上螺接有下锁紧螺母(224)和上锁紧螺母(225)；所述下夹板(223)上开设安装孔，安装孔与第三螺纹杆间隙配合，下夹板被夹持在下锁紧螺母和上锁紧螺母之间。
7.如权利要求1所述的一种用于BGA芯片的植球工具，其特征在于：所述机架(31)上设有一对限位板(310)，限位板呈角铁状，限位板竖直设置在机架上，一对限位板位于机架的左右两侧；所述夹具(20)的支板(212)的左右两侧开设与限位板滑动配合的槽口。
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