CN105655264A - 一种ccga器件的植柱装置及植柱方法 - Google Patents

一种ccga器件的植柱装置及植柱方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法。植柱装置包括焊柱载板、底座、压块和定位柱。植柱方法为将CCGA器件放置于底座凹槽中，然后利用定位柱将焊柱载板和底座对位固定，将焊柱依次放入焊柱载板的网孔中，通过这种方式保持焊柱在CCGA器件焊盘上的直立，并使用压块保证焊柱稳定，最后通过回流焊实现植柱工艺。本发明的装置和方法可将焊柱焊接在CCGA器件的焊盘上，能够达到98％以上的植柱成品率。

Description

一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法
技术领域
本发明涉及一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法，属于CCGA器件植柱工艺领域。
背景技术
现代集成电路技术飞速发展，集成电路的小型化、高速化和高可靠性要求电子元器件向小型化和集成化转变，同时促使新的封装技术也随之不断出现和发展。球栅阵列封装作为当今大规模集成电路的主要封装形式在不同领域得到广泛的应用。陶瓷球栅阵列封装作为球栅阵列封装的一种形式具有电热性能号、气密性强、抗湿性能好和可靠性高的优点。陶瓷柱栅阵列封装是陶瓷球栅阵列封装的发展和改进，用柱栅取代球栅，大大缓解了氧化铝陶瓷外壳与环氧树脂印制电路板之间由于热膨胀系数不匹配带来的热疲劳问题，从而提高了组装的可靠性。陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装可实现很多逻辑和微处理器功能，其封装形式决定其耐高温、耐高压和高可靠性的特性，适用于大尺寸和多引出端的情况，因此将在军事、航空和航天电子产品制造领域占有重要的地位。
目前陶瓷柱栅阵列器件采用焊盘面朝下的植柱方式实现，这种方式具有以下缺陷：
(1)陶瓷柱栅阵列器件焊盘面朝下的植柱方式增大了焊锡爬升几率，从而使植柱完的CCGA器件容易桥连，导致CCGA器件成品率低；
(2)植柱时焊柱通过多片金属钢网叠合后形成的网孔放入CCGA器件上，一方面实现成本高，同时金属钢网具有翘曲且平整度差，焊柱放入和拆卸时容易刮伤焊柱或压弯焊柱，从而对焊柱造成损伤且影响焊柱的垂直度，进而影响CCGA器件成品质量。另一方面装置的导热率低，回流焊工艺调试难度大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种CCGA器件的植柱装置及植柱方法，实现了无损伤、无焊锡爬升的植柱，提高了CCGA器件成品率。
本发明的技术解决方案是：一种CCGA器件的植柱装置，包括焊柱载板、底座、定位柱和压块，底座上加工有放置CCGA器件的凹槽，定位柱用于将焊柱载板固定在底座上方，焊柱载板上加工有网孔，所述网孔的位置与放置在底座凹槽中的CCGA器件待植柱的焊盘相对应；压块形状与焊柱载板相匹配，压块通过定位柱固定在焊柱载板上方，用于保证CCGA器件植柱时焊柱接触焊盘。
所述焊柱载板的厚度为1mm—1.5mm。
所述焊柱载板、底座和压块的材料为碳纤维复合材料。
利用所述装置的植柱方法，步骤如下：
步骤一：将完成焊膏印刷的CCGA器件放于底座的凹槽内，且CCGA器件焊盘面朝上；
步骤二：将焊柱载板放置在底座上，并用4个定位柱将焊柱载板和底座固定；
步骤三：将焊柱依次放入焊柱载板的网孔中，使焊柱与CCGA器件焊盘上的焊膏相接触；
步骤四：将压块放置到焊柱载板上方并接触到焊柱，并通过定位柱固定；
步骤五：将完成步骤四后的植柱装置平稳转移到回流炉中，使用预设的回流焊曲线对植柱装置进行加热，使CCGA器件焊盘上的焊膏在183℃以上的时间维持60～120s，CCGA器件焊盘上焊膏的峰值温度达到200～240℃；
步骤六：待植柱装置冷却到室温后，将器件从植柱装置中取出，完成CCGA器件的植柱。
所述步骤二中用4个定位柱将焊柱载板和底座固定时，焊柱载板与焊膏之间的间隙要大于0.2mm。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明设计了一套CCGA器件植柱的装置，该装置在底座上加工凹槽，并在底座上放置带有网孔的焊柱载板实现CCGA器件焊盘面朝上的植柱，本发明的装置和方法降低了焊柱损伤和焊锡爬升的几率，提高了CCGA器件植柱成品率。
(2)本发明焊柱载板、底座和压块的材料为碳纤维复合材料，一方面碳纤维复合材料具有热容小、热膨胀系数小的优点，使装置的导热率更高，降低回流焊工艺调试难度，回流炉的设定温度只要比CCGA器件焊盘上焊膏的峰值温度高8～12℃即可实现，另一方面加热过程植柱装置不容易变形，从而减小了对焊柱的影响，进一步降低了焊锡爬升的几率；
(3)本发明焊柱载板采用碳纤维复合材料制成，平整度好，最大程度减少了对焊柱的损伤，提高了CCGA器件成品率，使CCGA器件成品率达到98％以上。
(4)本发明碳纤维复合材料的选取使得焊柱载板可以一体成型，相较于金属材料，易于加工的同时降低了植柱装置的成本，而且，通过焊柱载板的网孔放置焊柱，并使用压块保证焊柱稳定，确保了植柱后的焊柱垂直度满足CCGA器件板级电装的要求，保证了CCGA器件的植柱质量。
(5)本发明焊柱载板的厚度为1mm—1.5mm，一方面保证了焊柱与CCGA器件焊盘的接触，另一方面保证了回流后CCGA器件顺利脱模，从而保证了CCGA器件成品的质量，提升了CCGA器件成品率。
(6)本发明焊柱载板与焊膏之间的间隙大于0.2mm，从而有效保护焊点形态，保证焊膏成型，提升了CCGA器件的成品率。
附图说明
图1为CCGA器件植柱的装置示意图；
图2为使用本发明装置进行植柱的实际回流温度曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示，本发明的CCGA器件植柱的装置，包括焊柱载板1、底座2、定位柱3和压块4，底座2上加工有放置CCGA器件的凹槽，凹槽的四个角扩大成弧形，方便CCGA器件的取放，凹槽深度比CCGA器件厚度大0-0.5mm，便于为焊点成型提供空间；定位柱3长度控制在4～4.5mm，可保证将焊柱载板1固定在底座2上方；焊柱载板1上加工有网孔，网孔直径比焊柱直径大5％左右，保证焊柱垂直度的同时可使CCGA器件回流后容易脱模，网孔的位置与CCGA器件待植柱的焊盘相对应；压块4形状与焊柱载板1相匹配，压块4通过定位柱3固定在焊柱载板1上方，用于保证CCGA器件植柱时焊柱接触焊盘。焊柱载板1的厚度为1mm—1.5mm。焊柱载板1、底座2和压块4的材料为碳纤维复合材料。
利用上述植柱装置的植柱方法，步骤如下：
步骤一：将完成焊膏印刷的CCGA器件放于底座2的凹槽内，且CCGA器件焊盘面朝上。
步骤二：将焊柱载板1放置在底座2上对位，使网孔区域与CCGA器件待植柱的焊盘相对应，然后用4个定位柱3将焊柱载板1和底座2固定，固定时，焊柱载板1与焊膏之间的间隙要大于0.2mm。
步骤三：将焊柱依次放入焊柱载板1的网孔中，使焊柱与CCGA器件焊盘上的焊膏相接触。
步骤四：将压块放置到焊柱载板1上方并接触到焊柱，并通过定位柱3固定。
步骤五：将完成步骤四后的植柱装置平稳转移到回流炉中，使用预设的回流焊曲线对植柱装置进行加热，使CCGA器件焊盘上的焊膏在183℃以上的时间维持60～120s，CCGA器件焊盘上焊膏的峰值温度达到200～240℃，优选为220℃，如图2所示为使用本发明装置进行植柱的实际回流温度曲线。
步骤六：待植柱装置冷却到室温(小于30℃)后，将器件从植柱装置中取出，完成CCGA器件的植柱，其中降温速率为1～3℃/s。
本发明在底座上加工凹槽，从而对CCGA器件进行限位，防止在步骤五中将植柱装置转移到回流炉中CCGA器件中电路的移位，最大程度保证了CCGA器件的成品质量；本发明植柱装置采用碳纤维复合材料制成，降低了爬锡几率，同时与金属材料相比，成本更低，平面度更好，且减少了对焊柱的损伤。本发明采用碳纤维复合材料，通过焊柱载板和底座的设计，保证了植柱后的焊柱垂直度小于5°，满足CCGA器件板级电装的要求。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种CCGA器件的植柱装置，其特征在于：包括焊柱载板(1)、底座(2)、定位柱(3)和压块(4)，底座(2)上加工有放置CCGA器件的凹槽，定位柱(3)用于将焊柱载板(1)固定在底座(2)上方，焊柱载板(1)上加工有网孔，所述网孔的位置与放置在底座凹槽中的CCGA器件待植柱的焊盘相对应；压块(4)形状与焊柱载板(1)相匹配，压块(4)通过定位柱(3)固定在焊柱载板(1)上方，用于保证CCGA器件植柱时焊柱接触焊盘。
2.根据权利要求1所述的一种CCGA器件的植柱装置，其特征在于：所述焊柱载板(1)的厚度为1mm—1.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种CCGA器件的植柱装置，其特征在于：所述焊柱载板(1)、底座(2)和压块(4)的材料为碳纤维复合材料。
4.利用权利要求1或2或3所述装置的植柱方法，其特征在于步骤如下：
步骤一：将完成焊膏印刷的CCGA器件放于底座(2)的凹槽内，且CCGA器件焊盘面朝上；
步骤二：将焊柱载板(1)放置在底座(2)上，并用4个定位柱(3)将焊柱载板(1)和底座(2)固定；
步骤三：将焊柱依次放入焊柱载板(1)的网孔中，使焊柱与CCGA器件焊盘上的焊膏相接触；
步骤四：将压块放置到焊柱载板(1)上方并接触到焊柱，并通过定位柱(3)固定；
步骤五：将完成步骤四后的植柱装置平稳转移到回流炉中，使用预设的回流焊曲线对植柱装置进行加热，使CCGA器件焊盘上的焊膏在183℃以上的时间维持60～120s，CCGA器件焊盘上焊膏的峰值温度达到200～240℃；
步骤六：待植柱装置冷却到室温后，将器件从植柱装置中取出，完成CCGA器件的植柱。
5.根据权利要求4所述的植柱方法，其特征在于：所述步骤二中用4个定位柱(3)将焊柱载板(1)和底座(2)固定时，焊柱载板(1)与焊膏之间的间隙要大于0.2mm。
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