CN108581921A - 用于大尺寸bga封装芯片的拆卸治具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法。拆卸治具包括：加热元件，框架，以及起拔器；加热元件用于对起拔器和待拆焊的BGA封装芯片加热；框架用于固定待拆焊的BGA封装芯片的基板；起拔器包括：热动元件和与热动元件连接的吸附件；吸附件用于连接待拆焊BGA封装芯片中的芯片；当起拔器受热温度不小于预设温度时，所述热动元件通过吸附件带动芯片脱离基板。本发明的拆卸治具通过引入根据不同温度变化曲线而工作的起拔器，可以方便快捷地从BGA封装芯片的基板上拆分芯片，降低对BGA封装芯片的损害，同时，该拆卸治具结构简单，易于操作。

Description

用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法。

背景技术

随着半导体芯片集成度的不断提高，其体积、引脚数目、散热成为制约早期PQFP（Plastic Quad Flat Package）扁平塑料封装的的三大问题。而后出现的BGA封装出色地解决了上述问题；即BGA封装厚度QFP减小1/2,散热更好，引脚方式由四边引线改为底面触电，I/O数目大大增加；且陶瓷封装和金属表面封装使得大功耗芯片也能迅速散热。

在半导体制程分析中，BGA封装芯片通常由基板以及与基板通过焊锡连接的芯片构成，所述基板通常为PCB板；对于客户的需求，需要从基板上完整的取下芯片；而BGA封装的特点却成为BGA封装芯片拆焊的不利因素。结合图1所示，常见的SMD返修系统采用热气流汇聚到芯片表面引脚和焊盘上使焊锡熔化，芯片得以拆卸脱离PCB；然而，BGA封装的焊接触点在芯片与PCB之间，图1所示的BGA封装芯片上方的热风气流难以直接发挥作用，加之表面有金属散热片的隔离和辐射作用，使得大尺寸的BGA芯片更难以拆焊；若强行提高风嘴出风温度，只会造成局部温度过高，损坏器件和PCB。

因此，有必要提供一种改进的大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法。

为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，BGA封装芯片包括：基板，以及与基板连接的芯片，所述拆卸治具用于分离所述BGA封装芯片中的基板和芯片；

拆卸治具包括：加热元件，框架，以及起拔器；

所述加热元件用于对起拔器和待拆焊的BGA封装芯片加热；所述框架用于固定待拆焊的BGA封装芯片的基板；

所述起拔器包括：热动元件和与所述热动元件连接的吸附件；所述吸附件用于连接待拆焊BGA封装芯片中的芯片；当所述起拔器受热温度不小于预设温度时，所述热动元件通过所述吸附件带动所述芯片脱离所述基板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述热动元件包括热动元件本体，分别设置于所述热动元件本体上的锁持部、运动部以及推动部；

当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部产生一驱动力给运动部，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势；同时，所述锁持部锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板；

其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述热动元件还包括：设置于所述热动元件本体上的高度调节件，所述高度调节件用于调节所述热动元件本体相对所述芯片的距离；

所述高度调节件包括：手轮以及与所述手轮配合的升降齿条。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述推动部包括：固定设置于所述热动元件本体上的卡持件，以及自所述卡持件上延伸出的第一热动形变件，所述第一热动形变件与所述运动部抵持连接；

当前温度大于等于第一预设温度时，所述第一热动形变件开始发生形变，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一热动形变件由FPA高温高灵敏材料制成。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述锁持部包括：与所述运动部卡接设置的扳机，与所述扳机连接设置的第二热动形变件以及与所述第二热动形变件连接设置的释放温度调节尺；

所述释放温度调节尺用于调节对应第二热动形变件发生形变时的温度；

当前温度小于第二预设温度时，所述第二热动形变件与所述扳机相互配合以锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述第二热动形变件变形后使所述扳机打开，以解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述运动部包括：固定设置于所述热动元件本体上的轨道，以及可沿所述收容轨道往复运动的提拉件，所述吸附件可拆卸地设置于所述提拉件的一端。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述收容轨道远离所述提拉件的一端设置有弹簧，所述提拉件沿所述轨道运动时，所述弹簧给所述提拉件提供一缓冲力。

为实现上述发明目的另一，本发明提供了一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具的控制方法，所述方法包括：

S1、提供一如上所述的拆卸治具；

S2、调整并固定起拔器以及待拆焊BGA封装芯片中的基板;

S3、使所述吸附件与待拆焊的BGA封装芯片中的芯片固定连接；

S4、启动加热元件，持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热；以使所述芯片和所述基板之间的连接固体熔化，随着温度的升高，所述起拔器的部分零部件逐步发生形变，并通过带动吸附件运动以使所述芯片脱离所述基板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述拆卸治具中的所述热动元件包括热动元件本体，分别设置于所述热动元件本体上的锁持部、运动部以及推动部；

所述步骤S4具体包括：持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热过程中，当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部产生一驱动力给运动部，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势；同时，所述锁持部锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板；

其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。

本发明的有益效果是：本发明用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法，拆卸治具通过引入根据不同温度变化曲线而工作的起拔器，可以方便快捷地从BGA封装芯片的基板上拆分芯片，降低对BGA封装芯片的损害，同时，该拆卸治具结构简单，易于操作。

附图说明

图1是本发明用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具中预置BGA封装芯片的结构示意图；

图2是图1中用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具的结构示意图；

图3A-图3D分别为图2中起拔器不同角度的结构示意图；

图4是本发明一实施方式提供的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1、图2所示，本发明一实施方式提供的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，BGA封装芯片30包括：基板，以及与基板连接的芯片，所述芯片33通过连接固体（未示出）与基板31连接，通常情况下，所述基板31为PCB板，所述连接固体为焊锡，粘结剂等，所述拆卸治具用于分离所述芯片33和所述基板31。

以下描述中，以连接固体为焊锡做具体介绍。

本发明具体实施方式中，所述拆卸治具包括：加热元件（未图示），框架10，以及起拔器20。

优选的，所述起拔器20活动设置于所述框架10上，以利于调节所述起拔器相对所述框架10和/或所述BGA封装芯片30的位置，以下内容中还会继续描述。

所述拆卸治具使用过程中，首先将待拆焊的BGA封装芯片固定在所述框架10上，同时，调整所述起拔器20的位置，使其与所述待拆焊的BGA封装芯片的位置相匹配；具体应用中，将基板31固定在框架10上，将芯片33与起拔器20连接，以下内容中还会继续描述其连接方式。

所述加热元件用于对起拔器20和待拆焊的BGA封装芯片加热；所述框架10用于固定待拆焊的BGA封装芯片的基板31；所述框架10包括：框架主体11，活动设置于所述框架主体11上的导轨13，以及活动设置于所述导轨13上的多个卡夹；所述芯片33和所述起拔器20均通过所述卡夹固定在所述框架10上。

为了便于描述，以水平参考面为参照平面，将所述框架10放置于水平面上，所述基板与BGA封装芯片采用水平方向摆放，所述起拔器20在竖直方向上拆焊所述基板31和芯片33；当然，在实际应用中，根据不同的需求，基板31和芯片33的摆放位置可以与水平面呈一定角度摆放，在此不做详细赘述。

所述导轨13包括设置于所述框架本体11两相对边壁上的两条相互平行设置的第一导轨131，以及垂直于所述第一导轨131设置的一条第二导轨133；所述第二导轨133通过滑块1331同时活动套设于两条所述第一导轨131上，以使第二导轨133沿所述第一导轨131自由滑动，进而移动所述起拔器以及待拆焊基板的位置。所述卡夹15分别设置于所述框架主体11和所述第二导轨133上；其中，设置于所述框架主体11上的卡夹151用于固定所述BGA封装芯片；设置于所述第二导轨133上的卡夹153用于固定所述起拔器20。卡夹151和卡夹153的结构可以根据需要设置为多种方式，本实施方式中，卡夹1551和卡夹153设置为两种结构，用于固定所述BGA封装芯片的卡夹151，在其本体的两端具有夹持部和调节部，通过相互配合，调整卡夹151相对于框架本体11的位置，并对基板31进行固定；用于固定起拔器20的卡夹153套设在第二导轨133上，并与所述起拔器20可拆卸地连接，通过移动卡夹153以及第二导轨133和第一导轨131之间滑块，可分别在相互垂直的两个方向上自由调节所述起拔器20的位置。

结合参照图3A所示，本发明一实施方式中，所述起拔器20包括：热动元件和与所述热动元件连接的吸附件23；所述吸附件23还用于连接待拆焊BGA封装芯片中的芯片33；当所述起拔器20受热温度不小于预设温度时，所述热动元件通过所述吸附件23带动所述芯片33脱离所述基板31。

所述吸附件23可通过多种方式固定所述芯片33，本发明一实施方式中，所述吸附件23通过耐高温胶水粘贴连接所述芯片33；所述耐高温胶水例如：UV胶水；待芯片33脱离基板31后，将粘贴有芯片33的吸附件23在水中加热，UV胶水加热后溶于水，即可从吸附件23上脱离芯片33。

所述热动元件包括热动元件本体210，分别设置于所述热动元件本体210上的锁持部211、运动部213、推动部215以及高度调节件217；当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部215产生一驱动力给运动部213，以使运动部213具有向远离所述吸附片23方向运动的趋势；同时，所述锁持部211锁止运动部213；当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部211解锁运动部，所述运动部213在所述推动部215作用下带动所述芯片33脱离所述基板31；其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。

参照图3B、3C所示，所述高度调节件217用于调节所述热动元件本体210相对所述芯片33的距离；所述高度调节件217包括：手轮2171以及与所述手轮2171配合的升降齿条2173；所述手轮2171活动设置于所述起拔器20和所述框架10之间；所述升降齿条2173固定设置于所述起拔器20上。本实施方式中，所述升降齿条2173的主体竖向设置的长条板状结构，其最大表面上等距设置若干齿条，所述手轮2171整体为螺钉状，其螺柱的一端设置为齿轮状，以配合所述升降齿条2173的齿条的部分；其与螺柱连接的较大端部供调节使用，当旋转手轮2171时，其齿轮状的螺柱部分与升降齿条2173的齿条部分相互配合，以使所述起拔器20以所述框架10的基础、并在竖直方向上上下移动；进而调节所述起拔器20相对框架10在竖直方向上的位置。

参照图3D所示，所述推动部215包括：固定设置于所述热动元件本体210上的卡持件2151，以及自所述卡持件2151上延伸出的第一热动形变件2153，所述第一热动形变件2153与所述运动部213抵持连接；当前温度大于等于第一预设温度时，所述第一热动形变件2153开始发生形变，以使运动部213具有向远离所述吸附片23方向运动的趋势。

所述第一预设温度为热动形变件产生形变的温度；所述第一热动形变件由FPA高温高灵敏材料制成；根据具体需求，其在90℃至320℃能获得良好的线性关系。该具体实施方式中，当前温度大于等于第一预设温度时，所述第一热动形变件2153开始发生形变，并产生一向上的驱动力给所述运动部213，以使运动部213具有向上拉升的趋势。

参照图3D所示，所述锁持部211包括：与所述运动部213卡接设置的扳机2111，与所述扳机2111连接设置的第二热动形变件2113以及与所述第二热动形变件2113连接设置的释放温度调节尺2115；所述释放温度调节尺2115用于调节对应第二热动形变件2113发生形变时的温度；当前温度小于第二预设温度时，所述第二热动形变件2113与所述扳机2111相互配合以锁止运动部213；当前温度大于等于第二预设温度时，所述第二热动形变件2113变形后使所述扳机2111打开，以解锁运动部213，所述运动部213在所述推动部211作用下带动所述芯片33脱离所述基板31；如此，避免芯片33与基板31之间的焊锡彻底熔化前，过早分离芯片33导致吸附件23被破坏。本实施方式中，所述第二预设温度为基板31和芯片33之间焊锡熔化的温度；根据BGA封装芯片的变化以及其焊锡材质的变化，该第二预设温度可以根据需要具体调节；该示例中，为了配合扳机2111，所述第二热动形变件2113朝向扳机2111的一侧设计一凹槽21131，以保证的扳机2111的开合方向。

接续参照图3D所示，所述运动部213包括：固定设置于所述热动元件本体210上的收容轨道2131，以及可沿所述收容轨道2131往复运动的所述提拉件，所述吸附件23可拆卸地设置于所述提拉件的一端。

该具体示例中，所述提拉件包括：与所述吸附件23可拆卸连接地接合部21331，自所述接合部21331延伸出的抵接部21333，以及自所述抵接部21333上延伸出的滑移部21335；所述抵接部21333与所述第一热动形变件2153抵持相接；所述滑移部21335与所述收容轨道2131相互配合，以使所述提拉件在收容轨道2131上往复移动。

结合图3A、3D所示，优选的，所述接合部21331与所述吸附件23采用卡接的方式进行连接，其具体结构不再赘述。所述收容轨道2131远离所述提拉件的一端设置有弹簧2135，所述提拉件沿所述轨道运动时，所述弹簧2135给所述提拉件提供一缓冲力，以减小第一热动形变件2153变形过程中带给所述提拉件的冲击。

优选的，所述收容轨道2131通过螺母2137与所述热动元件本体210连接，如此，以通过旋转螺母2137调整所述提拉件的高度，进而间接调整所述吸附件23与芯片33之间的距离。

优选的，所述热动元件本体210上还在竖直方向上设置轨道2101，以及与所述轨道2101配合的升降座2103，所述提拉件固定设置于所述升降座2103上，如此，利于提拉件位置的固定，以及保证往复运动方向的唯一性。结合图4所示，本发明一实施方式，提供如上所述拆卸治具的控制方法，所述控制方法包括：

S1、提供一如上所述的拆卸治具；

S2、调整并固定起拔器以及待拆焊BGA封装芯片中的基板;

本发明具体实施方式中，可通过多个零部件的相互配合，具体调整起拔器20以及基板10的位置。例如：通过调整第二导轨133相对第一导轨131的位置，调整卡夹151、卡夹153的位置；通过调节手轮2171和与其配合的升降齿条2173；通过螺母2137调整所述提拉件的高度等均可以相应的调节起拔器20和/或基板10的位置以及其相对位置，如此，可适应规格尺寸不同的BGA封装芯片。

本发明优选实施方式中，所述步骤S2还包括：将BGA封装芯片除芯片部分包裹铝箔纸，以隔绝热辐射避免BGA封装芯片损伤。

S3、使所述吸附件与待拆焊的BGA封装芯片中的芯片固定连接；

本发明一实施方式中，所述吸附件23通过耐高温胶水粘贴连接所述芯片33。

S4、启动加热元件，持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热；以使所述芯片和所述基板之间的连接固体熔化，随着温度的升高，所述起拔器的部分零部件逐步发生形变，并通过带动吸附件运动以使所述芯片脱离所述基板。

本发明优选实施方式中，所述步骤S4具体包括：持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热过程中，当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部产生一驱动力给运动部，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势；同时，所述锁持部锁止运动部；当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板；其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。

本发明优选实施方式中，所述步骤S4具体包括：随着温度的升高，当前温度达到第一预设温度时，第一热动形变件2153开始卷曲，通过对抵接部21333施加一向上的驱动力；同时，扳机2111锁止滑移部21335；当前温度达到第二预设温度时，所述第二热动形变件2113变形后使所述扳机2111打开，，以解锁运动部213；通过第一热动形变件2153对抵接部21333施加向上的驱动力带动吸附件23向上移动，进而带动芯片33脱离基板31。

需要说明的是，未达到第二预设温度时，所述第二热动形变件2133可以处于形变的状态也可以处于未形变的状态，其是否发生形变，仅需要保证在达到第二预设温度时，其形变力足以使扳机2111打开，以解锁运动部213即可；相应的，在未达到第二预设温度时，所述运动部213可以处于静止的状态，也可以处于运动的状态，仅需要保证所述运动部213在锁持部215允许的运动范围内运动即可，在此不做详细赘述。

综上所述，本发明的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具及其控制方法，该拆卸治具是利用现有的半导体制造厂家原有的回流焊设备，根据其不同温度变化曲线而工作的起拔器，可以方便快捷地从BGA封装芯片的基板上拆分芯片，且该起拔器的加工温度大大低于BGA返修台所需的温度，如此，降低对BGA封装芯片的损害，同时，该拆卸治具结构简单，易于操作。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具， BGA封装芯片包括：基板，以及与基板连接的芯片，所述拆卸治具用于分离所述BGA封装芯片中的基板和芯片；

其特征在于：

拆卸治具包括：加热元件，框架，以及起拔器；

所述加热元件用于对起拔器和待拆焊的BGA封装芯片加热；所述框架用于固定待拆焊的BGA封装芯片的基板；

所述起拔器包括：热动元件和与所述热动元件连接的吸附件；所述吸附件用于连接待拆焊BGA封装芯片中的芯片；当所述起拔器受热温度不小于预设温度时，所述热动元件通过所述吸附件带动所述芯片脱离所述基板。

2.根据权利要求1所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述热动元件包括热动元件本体，分别设置于所述热动元件本体上的锁持部、运动部以及推动部；

当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部产生一驱动力给运动部，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势；同时，所述锁持部锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板；

其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。

3.根据权利要求2所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述热动元件还包括：设置于所述热动元件本体上的高度调节件，所述高度调节件用于调节所述热动元件本体相对所述芯片的距离；

所述高度调节件包括：手轮以及与所述手轮配合的升降齿条。

4.根据权利要求2所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述推动部包括：固定设置于所述热动元件本体上的卡持件，以及自所述卡持件上延伸出的第一热动形变件，所述第一热动形变件与所述运动部抵持连接；

当前温度大于等于第一预设温度时，所述第一热动形变件开始发生形变，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势。

5.根据权利要求4所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述第一热动形变件由FPA高温高灵敏材料制成。

6.根据权利要求2所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述锁持部包括：与所述运动部卡接设置的扳机，与所述扳机连接设置的第二热动形变件以及与所述第二热动形变件连接设置的释放温度调节尺；

所述释放温度调节尺用于调节对应第二热动形变件发生形变时的温度；

当前温度小于第二预设温度时，所述第二热动形变件与所述扳机相互配合以锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述第二热动形变件变形后使所述扳机打开，以解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板。

7.根据权利要求2所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述运动部包括：固定设置于所述热动元件本体上的轨道，以及可沿所述收容轨道往复运动的提拉件，所述吸附件可拆卸地设置于所述提拉件的一端。

8.根据权利要求7所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具，其特征在于：

所述收容轨道远离所述提拉件的一端设置有弹簧，所述提拉件沿所述轨道运动时，所述弹簧给所述提拉件提供一缓冲力。

9.一种用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具的控制方法，其特征在于：

所述方法包括：

S1、提供一如权利要求1所述的拆卸治具；

S2、调整并固定起拔器以及待拆焊BGA封装芯片中的基板;

S3、使所述吸附件与待拆焊的BGA封装芯片中的芯片固定连接；

S4、启动加热元件，持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热；以使所述芯片和所述基板之间的连接固体熔化，随着温度的升高，所述起拔器的部分零部件逐步发生形变，并通过带动吸附件运动以使所述芯片脱离所述基板。

10.根据权利要求9所述的用于大尺寸BGA封装芯片的拆卸治具的控制方法，其特征在于：

所述拆卸治具中的所述热动元件包括热动元件本体，分别设置于所述热动元件本体上的锁持部、运动部以及推动部；

所述步骤S4具体包括：持续对所述起拔器和所述BGA封装芯片加热过程中，当前温度大于等于第一预设温度时，所述推动部产生一驱动力给运动部，以使运动部具有向远离所述吸附片方向运动的趋势；同时，所述锁持部锁止运动部；

当前温度大于等于第二预设温度时，所述锁持部解锁运动部，所述运动部在所述推动部作用下带动所述芯片脱离所述基板；

其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。