CN110129866B - 一种bga板电镀装置及电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BGA板电镀装置及电镀方法，包括电镀电源、容纳电镀液的电镀槽、置于电镀液中的不溶性阳极和用于固定BGA板的夹持件，夹持件包括定位壳体，该定位壳体具有中空腔室，侧壁设有与中空腔室连通的空心管，定位壳体的一端设有电镀窗口，另一端设有密封端盖，中空腔室内侧壁设有多个与BGA板周沿的定位缺口相适配的定位凸条；还包括置于中空腔室内的探针定位套，探针定位套上设有多个与BGA板上的焊盘位置相对应的探针孔，该探针孔内设有探针，探针一端抵接于BGA板上的焊盘，另一端与铜片抵接，所述铜片与导线一端连接，导线另一端穿过空心管与电镀电源连接。其能够实现在BGA板的微小焊盘上电镀基底金属，结构简单，操作方便快捷。

Description

一种BGA板电镀装置及电镀方法

技术领域

本发明涉及BGA板制作技术领域，具体涉及BGA板电镀装置及电镀方法。

背景技术

目前电子设备的高度集成化、体积微小化、无铅化使得元器件之间的焊接可靠性成为影响设备可靠性的主要影响因素，所以就需要探究新型无铅焊点及其可靠性，而焊点焊料与基底金属（UBM）之间形成的金属间化合物（IMC）可靠性则对焊点强度起着决定性作用。

在新型无铅焊点的研究中我们就需要有新的方法对焊点进行研究、设计、制作与性能测试，出于实验需求，需要新的更接近实际生产使用中的焊点模型来进行实验，而新的焊点试样制作又是一大难点。

相比于以往的小铜块模型，球栅阵列（BGA）是一种相对新型的表面安装封装，BGA板焊点模型具有更小的焊点（0.3mm~0.7mm）及焊盘（0.3~0.6mm）。而在制备焊点的过程中，第一步也是最重要的一步，通过电镀在焊盘表面设计并沉积一层符合需要的厚度、致密度、表面粗糙度的金属层，即制作UBM。由于BGA板的（长、宽分别为13mm、13mm）整体尺寸很小，而正面的焊盘（直径0.3~0.6mm）与背面的铜片（0.3~0.7mm）又是通过电路一对一连接的，焊盘之间的间距更是只有1mm，焊上焊点之后，焊点之间的最小距离会进一步缩小，最小间距只有0.5mm左右，所以不可能采用将每一个铜盘直接焊接起来连成回路的方式进行电镀UBM，因此，需要开发一种适于BGA板微小焊盘的电镀装置及电镀方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种BGA板的电镀装置及电镀方法，其能够有效实现在BGA板的微小焊盘上电镀基底金属，结构简单，操作方便快捷。

本发明所述的BGA板电镀装置，包括电镀电源、容纳电镀液的电镀槽、置于电镀液中的不溶性阳极和用于固定BGA板的夹持件，所述夹持件包括定位壳体，该定位壳体具有中空腔室，侧壁设有与中空腔室连通的空心管，定位壳体的一端设有电镀窗口，另一端设有密封端盖，所述中空腔室内侧壁沿轴向设有多个与BGA板周沿的定位缺口相适配的定位凸条；还包括置于中空腔室内的探针定位套，所述探针定位套上设有多个与BGA板上的焊盘位置相对应的探针孔，该探针孔内设有探针，所述探针一端抵接于BGA板上的焊盘，另一端与铜片抵接，所述铜片与导线一端连接，该导线另一端穿过空心管与电镀电源连接。

进一步，所述密封端盖朝向中空腔室的一端设有抵压柱，用于压紧铜片，保证铜片与探针紧密接触，所述抵压柱的长度根据具体工作需求进行合理选择。

进一步，所述密封端盖内嵌设有密封垫圈。

进一步，所述空心管与定位壳体连接的一端设有外螺纹，所述定位壳体侧壁上设有安装通孔，该安装通孔内设有与空心管对应配合的内螺纹。

进一步，所述铜片包括第一铜片和第二铜片，所述第一铜片固定于空心管的端部，所述第二铜片呈L形，一直角边与第一铜片接触，另一直角边与探针接触。

进一步，所述中空腔室内侧壁沿轴向设有多条滑槽，供定位凸条选择性地轴向滑动设于滑槽内，所述滑槽为燕尾槽。

进一步，所述定位凸条与BGA板周沿的定位缺口相适配的面为斜面，该斜面与中空腔室中心线的距离从靠近电镀窗口的一端向另一端逐渐减小。

一种BGA板的电镀方法，采用权上述的BGA板电镀装置进行电镀，包括如下步骤：

S1、BGA板的固定；

将BGA板的定位缺口与定位壳体内侧壁的定位凸条对齐，沿轴向压入定位壳体内，BGA板的待电镀面朝向电镀窗口，然后将固定有探针的探针定位套置于定位壳体内，在探针端部放上铜片，安装密封端盖；

S2、连通电镀电源；

通过夹具将定位壳体固定于容纳有电镀液的电镀槽内，电镀窗口位于电镀液中，空心管出口端位于电镀液上方，铜片上的导线通过空心管引出与电镀电源负极连接，电镀电源正极与电镀液中的不溶液阳极连接，设定电镀电源参数，开始电镀。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明通过定位壳体实现BGA板的定位固定，通过在壳体内设置探针定位套，所述探针定位套上设有多个与BGA板上的焊盘位置相对应的探针孔，该探针孔内插设有探针，在没有外接引脚的前提下，实现了电镀电路的有效接通，满足了BGA板微小焊盘的电镀需求。

2、本发明通过在密封端盖朝向中空腔室的一端设置抵压柱，当密封端盖安装时，抵压柱能够抵住铜片，进而给探针施加一定的压力，使得探针端部与BGA板上的焊盘接触良好，保证了电镀效果。

3、本发明通过将定位凸条滑动设于定位壳体的滑槽内，能够根据不同尺寸的BGA板选择相应尺寸的定位凸条，通用性强，且定位凸条更换方便快捷，节省了BGA板的装夹时间，提高了电镀效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的夹持件的结构示意图；

图3是本发明的探针定位套的结构示意图；

图4是本发明的密封端盖的结构示意图；

图5是本发明的定位壳体的截面示意图；

图6是本发明的定位凸台的截面示意图。

图中，1—电镀电源，2—电镀槽，21—电镀液，3—不溶性阳极，4—定位壳体，41—中空腔室，42—电镀窗口，43—定位凸条，44—密封垫圈，5—空心管，6—密封端盖，61—抵压柱，7—探针定位套，71—探针孔，72—定位口，8—探针，9—铜片，91—第一铜片，92—第二铜片，100—BGA板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图1至图4，所示的BGA板电镀装置，包括电镀电源1、容纳电镀液21的电镀槽2、置于电镀液21中的不溶性阳极3和用于固定BGA板100的夹持件，所述夹持件包括定位壳体4，该定位壳体4具有中空腔室41，侧壁设有与中空腔室41连通的空心管5，定位壳体4的一端设有电镀窗口42，另一端设有密封端盖6，所述中空腔室41内侧壁沿轴向设有多个与BGA板100周沿的定位缺口相适配的定位凸条43。

还包括置于中空腔室41内的探针定位套7，所述探针定位套7上设有多个与BGA板100上的焊盘位置相对应的探针孔71，该探针孔71内设有探针8，所述探针8一端抵接于BGA板100上的焊盘，另一端与铜片9抵接，所述铜片9与导线一端连接，该导线另一端穿过空心管5与电镀电源4连接。

针对不同厚度的BGA板100要换用相应长度的铜质探针8，来保持探针8与BGA板100之间形成可靠接触，探针的定位直径d₁需要小于BGA板的焊盘间距L₁，防止探针无法装配。探针探头直径d₂要根据BGA板的焊盘直径D₁而定，为保证探针8与BGA板背面的铜盘之间形成良好接触又不能因为直径太小而导致接触面积不够从而影响电镀时的电流强度，圆头探针的探头直径d₂与焊盘直径D₁之间的关系应满足：0.4D₁<d₂<0.8D₁。同时探针定位套7也要根据BGA板100尺寸的不同而更换不同大小的探针定位套7，并更换适合与BGA板背面的铜盘接触的探针8。

所述密封端盖6朝向中空腔室41的一端设有抵压柱61，用于压紧铜片9，保证铜片9与探针8紧密接触，所述抵压柱61的长度根据具体工作需求进行合理选择，保证密封端盖6上的抵压柱61能够根据不同的BGA板100的板厚旋进适合的深度，避免用于导电的铜片9错位而发生断路。

所述密封端盖6内嵌设有密封垫圈，对定位壳体4的中空腔室41进行密封防漏液作用，避免了电镀过程中电镀液渗进中空腔室41内，腐蚀探针定位套7、探针8、铜片9从而改变电镀液中的成分，使实验出现重大偏差。

所述空心管5与定位壳体4连接的一端设有外螺纹，所述定位壳体4侧壁上设有安装通孔，该安装通孔内设有与空心管5对应配合的内螺纹。

所述铜片9包括第一铜片91和第二铜片92，所述第一铜片91焊接固定于空心管5的端部，其上焊接有导线，该导线穿过空心管与电镀电源连通，所述第二铜片92呈L形，一直角边与第一铜片91接触，另一直角边与探针8接触。进行装配时，将L形的第二铜片92沿中空腔室压入与探针8端部接触，再安装空心管5，空心管5端部的第一铜片91与第二铜片92接触，实现电镀电路的连通，相较于在单一铜片9上焊接导线，再将导线从空心管5中引出，由于中空腔室41尺寸较小，相应地的铜片9的尺寸也较小，在铜片上焊接导线并引出导线较为困难，采用分体式铜片9能够较好的解决该问题。

所述定位壳体4和探针定位套7采用精加工或者3D打印制得。制造原料若采用聚四氟乙烯等防腐蚀塑料制作，能够不进行表面改性就能防止电镀环境下装置遭到腐蚀；若采用铝合金、低碳钢等经过精加工制作，则需要对定位壳体4、探针定位套7、密封端盖6、空心管5进行表面处理，以防止装置被腐蚀；若采用部分金属和塑料制成，则金属部分仍需要进行表面处理以防止腐蚀，可以将定位壳体4采用金属加工，探针定位套7、密封端盖6、空心管5用塑料加工。

参见图5，所述中空腔室41内侧壁沿轴向设有多条滑槽，供定位凸条43选择性地轴向滑动设于滑槽内，所述滑槽为燕尾槽。便于定位凸条43的更换和安装。

参见图6，所述定位凸条43与BGA板100周沿的定位缺口相适配的面为斜面，该斜面与中空腔室41中心线的距离从靠近电镀窗口42的一端向另一端逐渐减小。斜面的设置既起到了安装导向的作用，同时保证了BGA板100与定位壳体4内侧壁的密封性。

为了提高BGA板安装时的密封性，在BGA板100靠近电镀窗口42的一面设有密封垫圈44，该密封垫圈44对BGA板待电镀面进行密封，防止电镀液由BGA板与定位凸条的间隙或BGA板与中空腔室内侧壁的间隙渗入，同时密封垫圈44中部设有避让缺口，避免影响BGA板上焊盘的电镀。

一种BGA板的电镀方法，采用权上述的BGA板电镀装置进行电镀，包括如下步骤：

S1、BGA板的固定；

将BGA板100的定位缺口与定位壳体4内侧壁的定位凸条43对齐，从密封端盖6的端沿压入定位壳体4内，BGA板100的待电镀面朝向电镀窗口42，然后将固定有探针8的探针定位套7置于定位壳体4内，在探针8端部放上铜片9，安装密封端盖6；

S2、连通电镀电源；

通过夹具将定位壳体4固定于容纳有电镀液21的电镀槽2内，电镀窗口42浸没于电镀液21中，空心管5出口端露出于电镀液21上方，铜片9上的导线通过空心管5引出与电镀电源1负极连接，电镀电源1正极与电镀液21中的铂电极连接，设定电镀电源参数，开始电镀。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种BGA板电镀装置，包括电镀电源（1）、容纳电镀液（21）的电镀槽（2）、置于电镀液（21）中的不溶性阳极（3）和用于固定BGA板（100）的夹持件，其特征在于：所述夹持件包括定位壳体（4），该定位壳体（4）具有中空腔室（41），侧壁设有与中空腔室（41）连通的空心管（5），定位壳体（4）的一端设有电镀窗口（42），另一端设有密封端盖（6），所述中空腔室（41）内侧壁沿轴向设有多个与BGA板（100）周沿的定位缺口相适配的定位凸条（43）；

还包括置于中空腔室（41）内的探针定位套（7），所述探针定位套（7）上设有多个与BGA板（100）上的焊盘位置相对应的探针孔（71），该探针孔（71）内设有探针（8），所述探针（8）一端抵接于BGA板（100）上的焊盘，另一端与铜片（9）抵接，所述铜片（9）与导线一端连接，该导线另一端穿过空心管（5）与电镀电源（1）连接。

2.根据权利要求1所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述密封端盖（6）朝向中空腔室（41）的一端设有抵压柱（61），用于压紧铜片（9），保证铜片（9）与探针（8）紧密接触。

3.根据权利要求1或2所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述密封端盖（6）内嵌设有密封垫圈。

4.根据权利要求1或2所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述空心管（5）与定位壳体（4）连接的一端设有外螺纹，所述定位壳体（4）侧壁上设有安装通孔，该安装通孔内设有与空心管（5）对应配合的内螺纹。

5.根据权利要求1或2所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述铜片（9）包括第一铜片（91）和第二铜片（92），所述第一铜片（91）固定于空心管（5）的端部，所述第二铜片（92）呈L形，一直角边与第一铜片（91）接触，另一直角边与探针（8）接触。

6.根据权利要求1或2所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述中空腔室（41）内侧壁沿轴向设有多条滑槽，供定位凸条（43）选择性地轴向滑动设于滑槽内，所述滑槽为燕尾槽。

7.根据权利要求1或2所述的BGA板电镀装置，其特征在于：所述定位凸条（43）与BGA板（100）周沿的定位缺口相适配的面为斜面。

8.一种BGA板的电镀方法，其特征在于：采用权利要求1~7任一项所述的BGA板电镀装置进行电镀，包括如下步骤：

S1、BGA板的固定；

将BGA板的定位缺口与定位壳体内侧壁的定位凸条对齐，从密封端盖端沿压入定位壳体内，BGA板的待电镀面朝向电镀窗口，然后将固定有探针的探针定位套置于定位壳体内，在探针端部放上铜片，安装密封端盖；

S2、连通电镀电源；

通过夹具将定位壳体固定于电镀槽内，电镀窗口浸没于电镀液中，空心管出口端露出于电镀液上方，铜片上的导线通过空心管引出与电镀电源负极连接，电镀电源正极与电镀液中的不溶性阳极连接，设定电镀电源参数，开始电镀。

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