CN109104828A - 一种lga器件印刷贴片辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于现代电子装联工程表面贴装技术(SMT)技术领域，具体涉及一种LGA器件印刷贴片辅助装置，包括芯片、刮刀片和芯片级钢网，所述LGA器件印刷贴片辅助装置至少还包括辅助钢片、芯片X轴方向连接件、芯片Y轴方向连接件、基座、Z轴方向调节连接件、多个上支撑座和多个下支撑座，解决了原芯片级钢网工装每次设计制作，需要的原材料较多、制作周期长、制作工艺难度高，锡膏印刷成功率低的问题，本发明简化了原有芯片级钢网的设计和制作，使操作更为便捷，同时大大的提高了该类型芯片局部锡膏印刷和局部贴装的成功率。
Description
技术领域
本发明属于现代电子装联工程表面贴装技术(SMT)技术领域，具体涉及一种LGA器件印刷贴片辅助装置。
背景技术
随着芯片制造技术日新月异，LGA(Land grid array，直译过来就是栅格阵列封装，与英特尔处理器之前的封装技术Socket 478相对应，它也被称为Socket T)面触点阵列封装芯片(见图1)以μmodule形式居多，以容纳更多的I/O端子和引脚阻抗小等优点，广泛的应用于高密度贴装设计的电路板组装件(PCBA)中。
该类型芯片原来的板级局部贴装和局部返工贴装，需要设计制作专用的带提取手柄的芯片级钢网工装(见图2)。
原芯片级钢网工装的缺陷：
芯片级钢网工装每次设计制作，需要的原材料较多(4个零件+4个紧固件+订制芯片级钢网)制作周期长，制作工艺难度高，锡膏印刷成功率低等问题。主要体现在芯片级钢网三面90°折边,角度稍有偏差，就会影响锡膏漏网平面的平整度，上端固定的对整度也会对底端平整度有一定的影响。最终导致锡膏局部印刷成功率低，反复清洗也会造成锡膏粉末颗粒的残留，回流焊接后形成锡珠，锡珠的存在和不确定性移动会给PCBA的电气性能埋下隐患。
PCBA设计的小型化和集成化要求，元器件密集程度越来越高，需要局部贴装的芯片周边布满了其他类型的元器件，狭小的空间进行局部锡膏印刷，使芯片级钢网工装制作变得异常困难，同时也进一步提高了该工装的制作难度，制作成本也随之“水涨船高”。
锡膏喷印技术的出现，也曾给该类型芯片局部贴装带来了希望。但由于设备造价昂贵，喷印精度以及维护成本高，目前也只有少数用户使用。
发明内容
本发明提供的LGA器件印刷贴片辅助装置目的一是克服现有技术中原芯片级钢网工装每次设计制作，需要的原材料较多、制作周期长、制作工艺难度高，锡膏印刷成功率低的问题；目的二是克服现有技术中高密度贴装设计的电路板组装件(PCBA)中随着设计的小型化和集成化要求，元器件密集程度越来越高，需要局部贴装的芯片周边布满了其他类型的元器件，狭小的空间进行局部锡膏印刷，使芯片级钢网工装制作变得异常困难，同时也进一步提高了该工装的制作难度，制作成本也随之“水涨船高”的问题。
为此，本发明提供了一种LGA器件印刷贴片辅助装置，包括芯片、刮刀片和芯片级钢网，所述LGA器件印刷贴片辅助装置至少还包括辅助钢片、芯片X轴方向连接件、芯片Y轴方向连接件、基座、Z轴方向调节连接件、多个上支撑座和多个下支撑座，基座上面的边角处均连有上支撑座，基座下面的边角处均连有下支撑座，基座的中部开设孔，芯片横向通过芯片X轴方向连接件连于孔内，芯片纵向通过芯片Y轴方向连接件连于孔内，，基座上面中部的左右两端均连接Z轴方向调节连接件，芯片级钢网通过Z轴方向调节连接件连接于芯片的上面，辅助钢片连接在基座的下面。
所述辅助钢片为磁吸式辅助钢片，基座的下面设置多个磁吸式触点，多个磁吸式触点沿孔周向分布于基座的下面，磁吸式辅助钢片通过多个磁吸式触点连接基座的下面。
所述芯片级钢网为平面型钢网，平面型钢网开有开孔，开孔的面积与芯片的基板面触点的面积大小相等。
所述芯片级钢网的厚度为0.15～0.20mm。
所述刮刀片为单独的矩形钢片，刮刀片的厚度与芯片级钢网的厚度相同，刮刀片的宽度比芯片的封装尺寸的宽度大于4mm。
所述芯片的形状为正方形或长方形。
所述刮刀片用于将锡膏印刷在芯片级钢网开孔处，锡膏在印刷时的滚动半径大于3mm。
所述刮刀片15在印刷时与芯片级钢网6之间的角度为45～60°。
所述芯片与芯片级钢网开孔对位重合率不小于90％。
所述锡膏的印刷面积与芯片的基板焊盘之间偏移量不大于10％。
本发明的有益效果：本发明提供的这种LGA器件印刷贴片辅助装置，为芯片的倒装式印刷→翻转拾取贴片→局部回流焊接的实施，提供了可能，本装置使用负压式拾取工具或返修工作站吸嘴，可快速、轻松的拾取，完成贴装，同时配合该装置设计出了平面型钢网、刮刀片、辅助钢片和工艺操作方法，平面型钢网需要的原材料少、制作周期短、制作工艺难度低，锡膏印刷成功率高，同时满足高密度贴装设计的电路板组装件(PCBA)的设计的小型化和集成化要求，很好的适应狭小的空间进行局部锡膏印刷，使芯片级钢网工装制作变得非常简单，同时也进一步降低了该工装的制作难度和制作成本，提高了该类型芯片局部贴装操作的成功率，降低了锡珠隐患的风险。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是现有LGA封装芯片基板面触点阵列图与PCB焊盘结构示意图；
图2是现有带提取手柄的芯片级钢网工装结构示意图；
图3是本发明LGA器件印刷贴片辅助装置结构正视图。
图4是本发明去掉芯片级钢网的LGA器件印刷贴片辅助装置结构立体图。
图5是本发明去掉芯片级钢网的LGA器件印刷贴片辅助装置结构俯视图。
图6是去掉辅助钢片的LGA器件印刷贴片辅助装置结构翻转俯视图；
图7是刮刀将锡膏印刷在芯片级钢网的开孔处的结构图。
附图标记说明：a、芯片基板；b、PCB焊盘；1、辅助钢片；2、芯片X轴方向连接件；3、芯片Y轴方向连接件；4、基座；5、Z轴方向调节连接件；6、芯片级钢网；7、上支撑座；8、下支撑座；9、孔；10、芯片；11、开孔；12、磁吸式触点；13、芯片10的基板面触点；14、锡膏；15、刮刀；2-1、第一滑块；2-2、第一螺杆；2-3、第一手柄；2-4、第一凹槽；3-1、第二滑块；3-2、第二螺杆；3-3、第二手柄；3-4、第二凹槽；4-1、卡槽。
具体实施方式
实施例1：
一种LGA器件印刷贴片辅助装置，包括芯片10、刮刀片和芯片级钢网6，所述LGA器件印刷贴片辅助装置至少还包括辅助钢片1、芯片X轴方向连接件2、芯片Y轴方向连接件3、基座4、Z轴方向调节连接件5、多个上支撑座7和多个下支撑座8，基座4上面的边角处均连有上支撑座7，基座4下面的边角处均连有下支撑座8，基座4的中部开设孔9，芯片10横向通过芯片X轴方向连接件2连于孔9内，芯片10纵向通过芯片Y轴方向连接件3连于孔9内，基座4上面中部的左右两端均连接Z轴方向调节连接件5，芯片级钢网6通过Z轴方向调节连接件5连接于芯片10的上面，辅助钢片1连接在基座4的下面。
实施例2
如图3-7所示，一种LGA器件印刷贴片辅助装置，包括芯片10、刮刀片和芯片级钢网6，所述LGA器件印刷贴片辅助装置至少还包括辅助钢片1、芯片X轴方向连接件2、芯片Y轴方向连接件3、基座4、Z轴方向调节连接件5、多个上支撑座7和多个下支撑座8，基座4上面的边角处均连有上支撑座7，基座4下面的边角处均连有下支撑座8，基座4的中部开设孔9，芯片10横向通过芯片X轴方向连接件2连于孔9内，芯片10纵向通过芯片Y轴方向连接件3连于孔9内，基座4上面中部的左右两端均连接Z轴方向调节连接件5，芯片级钢网6通过Z轴方向调节连接件5连接于芯片10的上面，辅助钢片1连接在基座4的下面。
本发明的LGA器件印刷贴片辅助装置的操作方法，包括如下步骤：
1)辅助钢片1安装：安装辅助钢片1到基座构件4底面；
2)芯片10的安装与夹持夹紧：将芯片10放置于孔9内，调节芯片X轴方向连接件2和芯片Y轴方向连接件3使其共同作用完成芯片10的夹持、夹紧；
孔9外周处的基座4设卡槽4-1，卡槽4-1向孔9外凸；
芯片X轴方向连接件2为包括第一滑块2-1、第一螺杆2-2和第一手柄2-3，第一螺杆2-2的一端连接第一手柄2-3，第一螺杆2-2的另一端连接第一滑块2-1，第一滑块2-1的前面连接芯片10的侧面，第一滑块2-1的左右两侧均开设第一凹槽2-4，第一凹槽2-4卡接卡槽4-1，第一手柄2-3通过第一螺杆2-2在基座4的外侧面，通过旋转第一手柄2-3带动第一螺杆2-2从而带动第一滑块2-1的移动，通过第一滑块2-1可纵向夹持、夹紧芯片10；
芯片Y轴方向连接件3包括第二滑块3-1、第二螺杆3-2和第二手柄3-3，第二螺杆3-2的一端连接第二手柄3-3，第二螺杆3-2的另一端连接第二滑块3-1，第二滑块3-1的前面连接芯片10的侧面，第二滑块3-1的左右两侧均开设第二凹槽3-4，第二凹槽3-4卡接卡槽4-1，第二手柄3-3通过第二螺杆3-2在基座4的外侧面，通过旋转第二手柄3-3带动第二螺杆3-2从而带动第二滑块3-1的移动，通过第二滑块3-1可横向夹持、夹紧芯片10；
芯片X轴方向连接件2和芯片Y轴方向连接件3旋转调节方便且为可拆卸连接，夹持芯片10牢固安全稳定，安装维修操作方便；
3)芯片级钢网6对位及安装：将芯片级钢网6安装到基座4中芯片10的上面，并完成与芯片10的栅格触点的对位后，调节Z轴方向调节连接件5(左、右)固定压紧芯片级钢网6；
Z轴方向调节连接件5包括调节螺杆5-1和压板5-2，压板5-2通过调节螺杆5-1连接在基座4的上面，旋转调节螺杆5-1可将压板5-2压在芯片级钢网6上面，从而将芯片级钢网6固定在基座4的上面，操作方便，连接安全稳定无创伤，安装维修操作方便。
4)芯片锡膏印刷：用刮刀片将已搅拌好的锡膏印刷在芯片级钢网6的开孔处；
5)芯片翻转与拾取：将完成锡膏印刷的芯片10翻转180°，先抽离辅助钢片1，然后松开X轴方向夹持夹紧螺杆2、Y轴方向夹持夹紧螺杆3，使用负压式吸取工具或返修工作站贴片吸嘴，拾取已完成锡膏印刷后的芯片10；
6)局部贴装：使用返修工作站光学影像或贴片标识框，将已完成锡膏印刷后的芯片10与PCB栅格焊盘进行对位与贴片，调入预制温度曲线，进行局部加热，完成芯片10的局部焊接。
本发明的使用，简化了操作，在降低了芯片级钢网的制作难度和制作成本的同时，降低了LGA芯片局部贴装的难度，提高了该类型芯片局部贴装一次操作的成功率和良品率，提升了工作效率和产品质量。
本发明的经济效益主要体现在两个方面：1)新型芯片级钢网的制作成本和周期，远小于原芯片印刷钢网的制作周期和成本，尤其是设计成本和材料费用。2)一次操作的成功率和良品率，不仅节约了时间，更提升了产品的质量。
实施例3
在实施例2的基础上，所述辅助钢片1为磁吸式辅助钢片，基座4的下面设置多个磁吸式触点12多个磁吸式触点12沿孔9周向分布于基座4的下面，磁吸式辅助钢片通过多个磁吸式触点12连接基座4的下面。辅助钢片1以磁吸式通过磁吸式触点固定在基座4底面上，拆卸方便，以利于翻转后该类型芯片的拾取。
所述芯片级钢网6为平面型钢网，平面型钢网开有开孔11，开孔11的面积与芯片10的基板面触点13的面积大小相等。平面型钢网需要的原材料少、制作周期短、制作工艺难度低，锡膏印刷成功率高，同时满足高密度贴装设计的电路板组装件(PCBA)的设计的小型化和集成化要求，很好的适应狭小的空间进行局部锡膏印刷，使芯片级钢网工装制作变得非常简单，同时也进一步降低了该工装的制作难度和制作成本，提高了该类型芯片局部贴装操作的成功率，降低了锡珠隐患的风险；所述芯片级钢网6的大小可为80mm×80mm平面，其开孔11参数依据GJB3243和IPC7525B标准要求，参照PCB焊盘大小和产品特性要求，开孔11的面积与芯片10的基板面触点的面积大小相等，提高了该类型芯片局部贴装操作的成功率，降低了锡珠隐患的风险。
所述芯片级钢网6的厚度为0.15～0.20mm。可很好的与锡膏的用量进行匹配，提高了该类型芯片局部贴装操作的成功率，降低了锡珠隐患的风险。
所述刮刀片为单独的矩形钢片，刮刀片的厚度与芯片级钢网6的厚度相同，刮刀片的宽度比芯片10的封装尺寸的宽度大于4mm。所述刮刀片15在印刷时与芯片级钢网6之间的角度为45～60°。刮刀片为单独的矩形钢片安装在手工刮刀夹具上使用，其厚度与芯片级钢网6相同，大小依据芯片封装尺寸与芯片级钢网同步设计与制作，宽度至少为芯片封装尺寸两边各增加2mm。该刮刀片在印刷锡膏时使锡膏更加均匀和服帖的填充于芯片级钢网6中，提高印刷和贴装的成功率且操作更为便捷，
所述芯片10的形状为正方形或长方形。芯片10为LGA系列封装芯片，结构简单，由于LGA封装器件的生产厂家众多，品种也极多，尺寸不尽相同,不同的厂家、品种、尺寸的栅格阵列图形形状和大小也不近相同，但均可使用此装置和方法，只需设计定制对应的芯片级印刷钢网和刮刀片。
所述刮刀片15用于将锡膏14印刷在芯片级钢网6开孔11处，锡膏14在印刷时的滚动半径大于3mm。方便印刷锡膏，在保证印刷质量的前提下减少操作过程中锡膏的浪费。
所述芯片10与芯片级钢网6开孔11对位重合率不小于90％。所述锡膏的印刷面积与芯片10的基板焊盘之间偏移量不大于10％。提高一次操作的成功率和良品率，节约了时间的同时提升了产品的质量。
本发明的具体操作方法为：
1)辅助钢片1安装：将辅助钢片1通过磁吸式触点12连接在基座4的下面；
2)芯片10的安装与夹持夹紧：将芯片10放置如图5孔9所示位置内，调节芯片X轴方向连接件2和芯片Y轴方向连接件3使其共同作用完成芯片10的夹持、夹紧；
3)芯片级钢网6对位及安装：将芯片级钢网6安装到基座构件4的正上方，并完成与芯片10的栅格触点的对位后，调节Z轴方向调节连接件5(左、右)固定压紧芯片级钢网6；
4)芯片锡膏印刷：用刮刀片将已搅拌好的锡膏印刷在芯片级钢网6的开孔处；
5)芯片翻转与拾取：将完成锡膏印刷的芯片10翻转180°，先抽离辅助钢片1，然后松开X轴方向夹持夹紧螺杆2、Y轴方向夹持夹紧螺杆3，使用负压式吸取工具或返修工作站贴片吸嘴，拾取已完成锡膏印刷后的芯片10；
6)局部贴装：使用返修工作站光学影像或贴片标识框，将已完成锡膏印刷后的芯片10与PCB栅格焊盘进行对位与贴片，调入预制温度曲线，进行局部加热，完成芯片10的局部焊接。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LGA器件印刷贴片辅助装置，包括芯片(10)、刮刀片(15)和芯片级钢网(6)，其特征在于：所述LGA器件印刷贴片辅助装置至少还包括辅助钢片(1)、芯片X轴方向连接件(2)、芯片Y轴方向连接件(3)、基座(4)、Z轴方向调节连接件(5)、多个上支撑座(7)和多个下支撑座(8)，基座(4)上面的边角处均连有上支撑座(7)，基座(4)下面的边角处均连有下支撑座(8)，基座(4)的中部开设孔(9)，芯片(10)横向通过芯片X轴方向连接件(2)连于孔(9)内，芯片(10)纵向通过芯片Y轴方向连接件(3)连于孔(9)内，基座(4)上面中部的左右两端均连接Z轴方向调节连接件(5)，芯片级钢网(6)通过Z轴方向调节连接件(5)连接于芯片(10)的上面，辅助钢片(1)连接在基座(4)的下面。
2.如权利要求1所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述辅助钢片(1)为磁吸式辅助钢片，基座(4)的下面设置多个磁吸式触点(12)，多个磁吸式触点(12)沿孔(9)周向分布于基座(4)的下面，磁吸式辅助钢片通过多个磁吸式触点(12)连接基座(4)的下面。
3.如权利要求2所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述芯片级钢网(6)为平面型钢网，平面型钢网开有开孔(11)，开孔(11)的面积与芯片(10)的基板面触点的面积大小相等。
4.如权利要求3所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述芯片级钢网(6)的厚度为0.15～0.20mm。
5.如权利要求4所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述刮刀片(15)为单独的矩形钢片，刮刀片(15)的厚度与芯片级钢网(6)的厚度相同，刮刀片的宽度比芯片(10)的封装尺寸的宽度大于4mm。
6.如权利要求6所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述芯片(10)的形状为正方形或长方形。
7.如权利要求6所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述刮刀片(15)用于将锡膏(14)印刷在芯片级钢网(6)开孔(11)处，锡膏(14)在印刷时的滚动半径大于3mm。
8.如权利要求7所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述刮刀片(15)在印刷时与芯片级钢网(6)之间的角度为45～60°。
9.如权利要求8所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述芯片(10)与芯片级钢网(6)开孔(11)对位重合率不小于90％。
10.如权利要求9所述的LGA器件印刷贴片辅助装置，其特征在于：所述锡膏的印刷面积与芯片(10)的基板焊盘之间偏移量不大于10％。
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