CN112420564A - 一种新型bga植球设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型BGA植球设备，包括上料装置、布置于上料装置上方的点助焊膏装置、靠近点助焊膏装置布置的移载装置，以及布置于上料装置一端的植球装置；所述上料装置包括第一平移机构，以及垂直第一平移机构布置并与其驱动连接的若干第二平移机构；每一第二平移机构上还均驱动连接一治具限位机构，治具限位机构用于承载装有BGA的治具载板并将其限位固定。本发明集上料装置、点助焊膏装置和植球装置于一体，可实现BGA的自动化上料、点助焊膏及植入锡球等一整套工序，自动化强度高，工作效率高，且设备整体设计合理、结构紧凑、占地面积小、人工成本低、植球效率高、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及BGA植球技术领域，尤其涉及一种新型BGA植球设备。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，对电子芯片返修质量的要求也越来越高。如BGA芯片，其经过拆卸的BGA芯片一般情况下可以重复使用，但由于BGA芯片拆卸后，其底部的焊球受到不同程度的破坏，因此必须进行重新熔锡后植球处理才能继续使用。
而目前BGA返修植球主要采用金属模板植球法，即先将BGA放入对应基板，然后在焊盘的表面刷上助焊剂，再将对应的金属模板覆盖在基板上，将对应规格的焊球漏在BGA基板的焊盘上，再整体回流熔球完成植球。而这种植球方式存在以下不足之处；
1)采用人工刷助焊膏的植球方式，其存在较大差异，熔球时易出现连锡的风险；
2)返修效率低，并无法保证返修成功率；
3)刷助焊膏无法确保均匀性，影响植球效果和焊盘的整洁性，需后续增加清洗工序；
4)自动化程度低、生产工作中误差大、工作质量低；
5)定位精度低、效率低下，对多品种及多规格BGA芯片的贴装适应性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型BGA植球设备，该设备集上料装置、点助焊膏装置和植球装置于一体，可实现BGA的自动化上料、点助焊膏及植入锡球等一整套工序，自动化强度高，工作效率高，且设备整体设计合理、结构紧凑、占地面积小、人工成本低、植球效率高、实用性强。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种新型BGA植球设备，包括上料装置、布置于上料装置上方的点助焊膏装置、靠近点助焊膏装置布置的移载装置，以及布置于上料装置一端的植球装置；所述上料装置包括第一平移机构，以及垂直第一平移机构布置并与其驱动连接的若干第二平移机构；每一第二平移机构上还均驱动连接一治具限位机构，治具限位机构用于承载装有BGA的治具载板并将其限位固定。
进一步地，所述治具限位机构包括与第二平移机构驱动连接的第一滑动座、沿第二平移机构长度方向安装于第一滑动座上的第一旋转机构，以及与第一旋转机构驱动连接的用于放置治具载板的承载板；所述承载板上还安装有若干第一真空吸附机构，以及用于将治具载板限位固定的限位固定机构。
进一步地，所述限位固定机构包括若干限位柱、第一限位气缸；所述承载板的其中一相邻两侧的顶部长度方向上均间隔布置有若干限位柱，第一限位气缸布置于承载板另一相邻两侧的交界处；所述第一限位气缸还驱动连接有第一限位板，且第一限位板靠近承载板的一端还开设有“V”字型的限位缺口。
进一步地，所述点助焊膏装置包括布置于其中一第二平移机构一端上方的第一升降机构、与第一升降机构驱动连接的第一升降座，以及安装于第一升降座上的视觉定位机构和助焊膏点胶机构；所述助焊膏点胶机构包括安装于第一升降座上的出锡筒，以及压电阀。
进一步地，所述移载装置包括平行第一平移机构布置于其一侧上方的第三平移机构、垂直第三平移机构布置并与其一侧驱动连接的第二升降机构，以及安装于第二升降机构上的用于移载治具载板的吸嘴机构。
进一步地，所述植球装置包括布置于第一平移机构一端的植球架、倾斜布置于植球架一侧的第三升降机构、与第三升降机构驱动连接的第二升降座，以及安装于第二升降座上的植球机构；所述第二升降座上还安装有毛刷机构，且毛刷机构位于植球机构的上方。
进一步地，所述植球机构包括安装于第二升降座上的植球座；所述植球座的顶部开设有第一通孔，且植球座底部还安装有用于吸附固定钢网的第二真空吸附机构；所述植球座一侧还安装有钢网保护机构，钢网保护机构包括第二限位气缸、第二限位板，以及与第二限位气缸驱动连接的第一推板；所述第二限位板的一端与第一推板的端部铰接，第二限位板的另一端朝向钢网的下方延伸布置；所述第二限位板的中部还与植球座一侧铰接，第二限位气缸用于经第一推板驱动第二限位板旋转，以使第二限位板的一端靠近或远离钢网的下方。
进一步地，所述毛刷机构包括安装于第二升降座上的第四升降机构、垂直第四升降机构布置并与其驱动连接的第四平移机构，以及与第四平移机构驱动连接且位于第一通孔上方的防静电毛刷模组。
进一步地，所述植球架上还安装有离子风扇，且离子风扇位于毛刷机构的上方。
进一步地，所述新型BGA植球设备还包括视觉检测机构，且视觉检测机构靠近植球装置布置并位于上料装置的上方。
采用上述方案，本发明的有益效果是：
1)该设备自动化程度高，可实现BGA的自动化上料、点助焊膏及植入锡球等一整套工序，且设有并联和串联两种工作模式供用户根据实际需求自由选择，泛用性强；
2)通过视觉定位机构与高速压电阀的相互配合，可实现高速精准喷射助焊膏，有效提高植球精准度，避免熔球时出现连球的风险；
3)承载板上设有若干第一真空吸附机构，可将治具载板和钢网吸附固定，确保植球过程中，其放置的稳定性，进而提高植球精度；
4)通过第一平移机构、第二平移机构及第一旋转机构相互配合可驱动治具载板做双轴及旋转运动，进而使得锡球透过钢网的每个孔位落至焊盘的对应位置，提高工作效率；
5)设有视觉检测机构，可对植球后的BGA进行自动化检测，以判断植球是否合格，简单方便，且可降低人工检测成本；
6)设有限位固定机构，适用于不同规格及类型的BGA的限位固定，通用性强。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的上料装置的立体图；
图3为本发明的治具限位机构的立体图；
图4为本发明的点助焊膏装置的立体图；
图5为本发明的移载装置的立体图；
图6为本发明的植球装置的立体图；
图7为图6的A处局部放大示意图；
其中，附图标识说明：
1—上料装置； 2—点助焊膏装置；
3—移载装置； 4—植球装置；
5—离子风扇； 6—视觉检测机构；
7—安装平台； 8—钢网；
11—第一平移机构； 12—第二平移机构；
13—治具限位机构； 14—治具载板；
21—第一升降机构； 22—第一升降座；
23—视觉定位机构； 24—出锡筒；
25—压电阀； 31—第三平移机构；
32—第二升降机构； 33—吸嘴机构；
41—植球架； 42—第三升降机构；
43—第二升降座； 44—植球机构；
45—毛刷机构； 131—第一滑动座；
132—第一旋转机构； 133—承载板；
134—第一真空吸附机构； 135—限位固定机构；
441—植球座； 442—第二真空吸附机构；
443—第二限位气缸； 444—第二限位板；
445—第一推板； 451—第四升降机构；
452—第四平移机构； 453—防静电毛刷模组；
1351—限位柱； 1352—第一限位气缸；
1353—第一限位板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
参照图1至7所示，本发明提供一种新型BGA植球设备，包括上料装置1、布置于上料装置1上方的点助焊膏装置2、靠近点助焊膏装置2布置的移载装置3，以及布置于上料装置1一端的植球装置4；所述上料装置1包括第一平移机构11，以及垂直第一平移机构11布置并与其驱动连接的若干第二平移机构12；每一第二平移机构12上还均驱动连接一治具限位机构13，治具限位机构13用于承载装有BGA的治具载板14并将其限位固定。
其中，所述治具限位机构13包括与第二平移机构12驱动连接的第一滑动座131、沿第二平移机构12长度方向安装于第一滑动座131上的第一旋转机构132，以及与第一旋转机构132驱动连接的用于放置治具载板14的承载板133；所述承载板133上还安装有若干第一真空吸附机构134，以及用于将治具载板14限位固定的限位固定机构135；所述限位固定机构135包括若干限位柱1351、第一限位气缸1352；所述承载板133的其中一相邻两侧的顶部长度方向上均间隔布置有若干限位柱1351，第一限位气缸1352布置于承载板133另一相邻两侧的交界处；所述第一限位气缸1352还驱动连接有第一限位板1353，且第一限位板1353靠近承载板133的一端还开设有“V”字型的限位缺口；所述点助焊膏装置2包括布置于其中一第二平移机构12一端上方的第一升降机构21、与第一升降机构21驱动连接的第一升降座22，以及安装于第一升降座22上的视觉定位机构23和助焊膏点胶机构；所述助焊膏点胶机构包括安装于第一升降座22上的出锡筒24，以及压电阀25。
所述移载装置3包括平行第一平移机构11布置于其一侧上方的第三平移机构31、垂直第三平移机构31布置并与其一侧驱动连接的第二升降机构32，以及安装于第二升降机构32上的用于移载治具载板14的吸嘴机构33；所述植球装置4包括布置于第一平移机构11一端的植球架41、倾斜布置于植球架41一侧的第三升降机构42、与第三升降机构42驱动连接的第二升降座43，以及安装于第二升降座43上的植球机构44；所述第二升降座43上还安装有毛刷机构45，且毛刷机构45位于植球机构44的上方；所述植球机构44包括安装于第二升降座43上的植球座441；所述植球座441的顶部开设有第一通孔，且植球座441底部还安装有用于吸附固定钢网8的第二真空吸附机构442；所述植球座441一侧还安装有钢网保护机构，钢网保护机构包括第二限位气缸443、第二限位板444，以及与第二限位气缸443驱动连接的第一推板445；所述第二限位板444的一端与第一推板445的端部铰接，第二限位板444的另一端朝向钢网8的下方延伸布置；所述第二限位板444的中部还与植球座441一侧铰接，第二限位气缸443用于经第一推板445驱动第二限位板444旋转，以使第二限位板444的一端靠近或远离钢网8的下方。
所述毛刷机构45包括安装于第二升降座43上的第四升降机构451、垂直第四升降机构451布置并与其驱动连接的第四平移机构452，以及与第四平移机构452驱动连接且位于第一通孔上方的防静电毛刷模组453；所述植球架41上还安装有离子风扇5，且离子风扇5位于毛刷机构45的上方；所述新型BGA植球设备还包括视觉检测机构6，且视觉检测机构6靠近植球装置4布置并位于上料装置1的上方。
本发明工作原理：
继续参照图1至7所示，该植球设备还包括机架，机架内还设有安装平台7，上料装置1、点助焊膏装置2、移载装置3和植球装置4均布置于安装平台7上；机架的顶部设有三色指示灯，机架底部设有脚轮脚杯，机架的一侧还安装有电脑；如图1所示，其中一实施例中，第二平移机构12和治具限位机构13均设置为两个，两个第二平移机构12平行间隔布置，适用于并联工作模式，即其中一治具限位机构13用于放置治具载板14(治具载板14上装载有BGA，用于上料)，点助焊膏装置2布置于该治具限位机构13的上方，用于将助焊膏喷射于该BGA上，随后，移载装置3将该治具载板14移载至另一治具限位机构13上，在植球装置4对该治具限位机构13上的BGA进行植球工作时，原先的治具限位机构13又可以重新上料，两者相互独立、互不干扰，实现双工位并联同时工作，工作效率高；此外，另一实施例中，第二平移机构12和治具限位机构13均布置为一个，适用于串联工作模式，点助焊膏和植球工作依顺序串联工作，适用于小型化生产线，通过提供并联和串联两种工作模式供用户根据实际需求自由选择，泛用性强；并联工作模式与串联工作模式的工作原理类似，现以并联工作模式为主，作详细的原理性说明：
上料装置1：如图2至3所示，上料装置1包括两个第二平移机构12和两个治具限位机构13，其中，第一平移机构11和第二平移机构12均可包括第一直线电机模组，以及安装于第一直线电机模组上的风琴罩，在此不作限制；治具限位机构13的第一滑动座131与第二平移机构12驱动连接，通过第一平移机构11与第二平移机构12的相互配合，可驱动第一滑动座131做双轴平移运动，以便上料及点助焊膏；治具载板14上设有用于装载BGA的限位卡座，且限位卡座的两端分别开设有一第二通孔；承载板133上安装有两个第一真空吸附机构134(第一真空吸附机构134包括第一吸附孔，及真空泵)，其中一第一真空吸附机构134用于将治具载板14吸附固定于承载板133上，以对其初步吸附固定，另一第一真空吸附机构134位于两第二通孔的下方，用于在植球装置4植球(锡球)时，将植球装置4的钢网8吸附固定于治具载板14上，以便锡球透过钢网8的每个孔位落到焊盘对应位置处；当治具载板14放置于承载板133上后，限位固定机构135的第一限位气缸1352会驱动第一限位板1353伸出，第一限位板1353的“V”型限位缺口夹住治具载板14一角，并在第一限位气缸1352的驱动下驱动治具载板14的侧部边缘抵至限位柱1351，从而可将治具载板14进一步限位固定，以便于点助焊膏装置2对BGA的焊盘点入助焊膏；第一滑动座131上还安装有第一旋转机构132，第一旋转机构132包括旋转伺服电机、谐振减速机、旋转轴，可驱动承载板133左右摆动(正负25°范围内)，以调整承载板133的倾斜角度，以便于植球装置4将钢网8贴合于承载板133表面。
点助焊膏装置2：点助焊膏装置2布置于其中一第二平移机构12一端上方，当该第二平移机构12上的治具限位机构13将治具载板14(装载有BGA)限位固定后，便会驱动治具限位机构13带动治具载板14移动至点助焊膏装置2的下方，从而进行点助焊膏的工作；具体为：首先，第二平移机构12驱动治具载板14移动至视觉定位机构23(包括CCD相机，用于拍照定位，其采用对角定位的方式，能够精准定位，补偿角度偏移量)的下方进行定位，随后，治具载板14移动至出锡筒24的下方，第一升降机构21(包括第二直线电机模组)驱动助焊膏点胶机构下降，最后，在压电阀25的驱动下将助焊膏喷射至BGA的焊盘上；通过CCD相机定位与高速压电阀25的相互配合，可实现高速精准喷射助焊膏，有效提高植球精准度，避免熔球时出现连球的风险。
移载装置3：点助焊膏的工作完成后，移载装置3随即将该治具载板14移载至另一治具限位机构13上，以便植球装置4植入锡球；移载装置3的第三平移机构31包括第三直线电机模组，第二升降机构32包括中转升降气缸，吸嘴机构33与中转升降气缸驱动连接；在第三平移机构31及第二升降机构32的相互配合下，吸嘴机构33实现治具载板14的快速移载，进而可提高工作效率。
植球装置4：在靠近植球装置4布置的治具限位机构13接收到移载装置3移载的治具载板14后，该治具限位机构13随即将治具载板14限位固定，并将其平移至植球装置4的下方(植球工位)；治具限位机构13的第一旋转机构132驱动治具载板14旋转至预定角度，使得其与植球机构44的角度保持一致，随后，第三升降机构42(包括第四直线电机模组)驱动植球机构44(植球机构44的第一通孔钢网8内预先放置了与BGA型号对应数量的若干锡球)下降，使得植球机构44的植球座441与治具载板14定位贴合；随后，第二真空吸附机构442(包括真空吸附孔，以及真空泵)断开，钢网保护机构的第二限位气缸443驱动第二限位板444远离钢网8的下方，此时，钢网8会落至贴合于BGA的表面(第一真空吸附机构134将钢网8吸附)；随后，第三升降机构42驱动植球机构44上升至安全距离，治具载板14在第一平移机构11、第二平移机构12及第一旋转机构132的驱动下做多维的双轴及旋转运动，进而使得锡球透过钢网8的每个孔位落至焊盘的对应位置；随后，治具载板14复位，其倾斜角度与植球机构44保持一致，第三升降机构42驱动植球机构44下降，使得植球座441与钢网8贴合，随后，第四升降机构451(包括升降气缸)驱动第四平移机构452带动防静电毛刷模组453下降至第一通孔内，第四平移机构452(包括平移气缸)驱动防静电毛刷模组453左右平移运动，使得钢网8上的锡球扫至其一侧；随后，第二真空吸附机构442开启(第一真空吸附机构134关闭)，将钢网8吸附，第二限位气缸443驱动第二限位板444旋转至钢网8的下方，避免其掉落；最后，第三升降机构42驱动植球座441带动钢网8回至起点，进而完成植球工作；此外，植球架41上还安装有离子风扇5，离子风扇5具有除静电的功能，进而可在植球工作时进一步避免静电；同时，该植球设备还设有视觉检测机构6(包括升降电机，以及安装于升降电机上的CCD相机)，可对植球后的BGA进行自动化检测，以判断植球是否合格，简单方便，自动化程度高。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型BGA植球设备，其特征在于，包括上料装置、布置于上料装置上方的点助焊膏装置、靠近点助焊膏装置布置的移载装置，以及布置于上料装置一端的植球装置；所述上料装置包括第一平移机构，以及垂直第一平移机构布置并与其驱动连接的若干第二平移机构；每一第二平移机构上还均驱动连接一治具限位机构，治具限位机构用于承载装有BGA的治具载板并将其限位固定。
2.根据权利要求1所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述治具限位机构包括与第二平移机构驱动连接的第一滑动座、沿第二平移机构长度方向安装于第一滑动座上的第一旋转机构，以及与第一旋转机构驱动连接的用于放置治具载板的承载板；所述承载板上还安装有若干第一真空吸附机构，以及用于将治具载板限位固定的限位固定机构。
3.根据权利要求2所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述限位固定机构包括若干限位柱、第一限位气缸；所述承载板的其中一相邻两侧的顶部长度方向上均间隔布置有若干限位柱，第一限位气缸布置于承载板另一相邻两侧的交界处；所述第一限位气缸还驱动连接有第一限位板，且第一限位板靠近承载板的一端还开设有“V”字型的限位缺口。
4.根据权利要求1所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述点助焊膏装置包括布置于其中一第二平移机构一端上方的第一升降机构、与第一升降机构驱动连接的第一升降座，以及安装于第一升降座上的视觉定位机构和助焊膏点胶机构；所述助焊膏点胶机构包括安装于第一升降座上的出锡筒，以及压电阀。
5.根据权利要求1所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述移载装置包括平行第一平移机构布置于其一侧上方的第三平移机构、垂直第三平移机构布置并与其一侧驱动连接的第二升降机构，以及安装于第二升降机构上的用于移载治具载板的吸嘴机构。
6.根据权利要求1所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述植球装置包括布置于第一平移机构一端的植球架、倾斜布置于植球架一侧的第三升降机构、与第三升降机构驱动连接的第二升降座，以及安装于第二升降座上的植球机构；所述第二升降座上还安装有毛刷机构，且毛刷机构位于植球机构的上方。
7.根据权利要求6所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述植球机构包括安装于第二升降座上的植球座；所述植球座的顶部开设有第一通孔，且植球座底部还安装有用于吸附固定钢网的第二真空吸附机构；所述植球座一侧还安装有钢网保护机构，钢网保护机构包括第二限位气缸、第二限位板，以及与第二限位气缸驱动连接的第一推板；所述第二限位板的一端与第一推板的端部铰接，第二限位板的另一端朝向钢网的下方延伸布置；所述第二限位板的中部还与植球座一侧铰接，第二限位气缸用于经第一推板驱动第二限位板旋转，以使第二限位板的一端靠近或远离钢网的下方。
8.根据权利要求7所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述毛刷机构包括安装于第二升降座上的第四升降机构、垂直第四升降机构布置并与其驱动连接的第四平移机构，以及与第四平移机构驱动连接且位于第一通孔上方的防静电毛刷模组。
9.根据权利要求8所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述植球架上还安装有离子风扇，且离子风扇位于毛刷机构的上方。
10.根据权利要求1所述的新型BGA植球设备，其特征在于，所述新型BGA植球设备还包括视觉检测机构，且视觉检测机构靠近植球装置布置并位于上料装置的上方。
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