CN112735958A - 一种bga植球球板锡球移除装置、bga植球机及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于芯片封装BGA植球技术领域。本发明公开一种BGA植球球板锡球移除装置、BGA植球机及方法，其中球板锡球移除装置包括使上植球板和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体的振动器主体和位于腔体内的可移动的腔芯，其中，所述振动器主体设有分别与腔体连通的进气口和出气口，该进气口与压力气体连接；所述腔芯包括撞击端和自由端，该自由端设有能使腔芯与腔体之间形成空腔的台阶和沿轴向设有轴向盲孔，该轴向盲孔与腔芯自由端径向设置的径向孔连通。由于可以通过压力气体调节腔芯往复行程和撞击力量及频率，有效控制振动振幅，提高残余锡球落入位置精度。同时也需要有较大的振动空间，其结构简单紧凑。

Description

一种BGA植球球板锡球移除装置、BGA植球机及方法
技术领域
本发明涉及芯片封装BGA植球技术领域，特别涉及一种BGA植球球板锡球移除装置、BGA植球机及方法。
背景技术
芯片封装通常采用BGA(Ball Grid Array，球栅阵列封装)，将锡球移植到与芯片引脚对应的点位。通常采用上下植球板，其中下植球板设有微孔布置锡球或锡珠，使其按封装芯片引脚分布，再通过上植球板上对应分布的微孔在负压作用下将下植球板上所有的锡球吸附移植到芯片封装基板上，使基板与芯片每个引脚形成电导致，完成封装。然而，由于静电或空气湿度等影响，往往上植球板上会出现有残余锡珠，导致移植到基板后时出现缺球不良。因而需要在真空吸附过程中，需要通过较大角度的旋转和较大振幅的振动，使上植球板上每个锡球或锡珠能全部落入对应位置，虽然也能实现避免上植球板上残余锡球或锡珠目的。但由于在上植球板在较大角度的旋转和较大振幅的振动过程中，可能会出现残余锡球或锡珠无法落入基板的指定位置，可能导致植球失败，因而其效果不佳。同时当上下植球板较大时，需要提供较大的空间。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种BGA植球球板锡球移除装置、BGA 植球机及方法，其中该BGA植球球板锡球移除装置可以避免较大振幅导致锡球落入位置不准和需要较大空间，提高残余锡球落入位置精度，结构紧凑。
为了解决上述问题，本发明提供一种BGA植球球板锡球移除装置，该BGA 植球球板锡球移除装置包括使上植球板和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体的振动器主体和位于腔体内的可移动的腔芯，其中，所述振动器主体设有分别与腔体连通的进气口和出气口，该进气口与压力气体连接；所述腔芯包括撞击端和自由端，该自由端设有能使腔芯与腔体之间形成空腔的台阶和沿轴向设有轴向盲孔，该轴向盲孔与径向设置的径向孔连通，所述台阶圆周表面与腔体表面之间气密接触。
进一步地说，所述腔体为沿与其长度方向垂直截面呈圆柱状。
进一步地说，所述腔体由沿振动器主体长度方向设置的通孔和与通孔两端配合的挡销构成。
进一步地说，所述进气口和出气口不在同一直线上。
进一步地说，所述径向孔为四个，且均匀分布于腔芯圆周表面。
进一步地说，所述台阶圆周表面与腔体表面之间气密接触。
进一步地说，所述径向孔设置在靠近腔芯自由端一侧。
本发明还提供一种BGA植球机，该BGA植球机包括球板锡球移除装置，该球板锡球移除装置包括使上植球板和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体的振动器主体和位于腔体内的可移动的腔芯，其中，所述振动器主体设有分别与腔体连通的进气口和出气口，该进气口与压力气体连接；所述腔芯包括撞击端和自由端，该自由端设有能使腔芯与腔体之间形成空腔的台阶和沿轴向设有轴向盲孔，该轴向盲孔与径向设置的径向孔连通。
进一步地说，所述腔体为沿与其长度方向垂直截面呈圆柱状。
进一步地说，所述腔体由沿振动器主体长度方向设置的通孔和与通孔两端配合的挡销构成。
进一步地说，所述进气口和出气口不在同一直线上。
进一步地说，所述径向孔数量为2－6个，且均匀分布于腔芯圆周表面。
进一步地说，所述台阶圆周表面与腔体表面之间气密接触。
进一步地说，所述径向孔设置在靠近腔芯自由端一侧。
进一步地说，所述BGA植球机还可以设有与控制器连接检测上球板上的锡球是否全部分离的锡球分离检测机构，该锡球分离检测机构包括用于采用上球板吸附锡球面图形的摄像机和对摄像机采集析图像与预设的图像进行比对分析的图像处理模块，当无残余锡球时，控制器控制气动振动机构停止振动；当有残余锡球时，控制器控制气动振动机构继续振动或向出输出警示信息。
本发明还提供一种BGA植球球板锡球移除方法，该BGA植球球板锡球移除方法，包括，当上球板从下球板上真空吸附锡球移动至芯片基板植球位置后，向与上球板固定的气动振动机构输入高压气体，使气动振动机构产生高频微振动，使锡球与上球板分离，落入芯片基板。
本发明提供一种BGA植球球板锡球移除装置，包括使上植球板和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体的振动器主体和位于腔体内的可移动的腔芯，其中，所述振动器主体设有分别与腔体连通的进气口和出气口，该进气口与压力气体连接；所述腔芯包括撞击端和自由端，该自由端设有能使腔芯与腔体之间形成空腔的台阶和沿轴向设有轴向盲孔，该轴向盲孔与腔芯自由端径向设置的径向孔连通。在初始状态时，所述腔芯撞击端远离第一挡销，当通过气体进气口通入压力气体时，压力气体通过与轴向盲孔连通的径向孔到达腔芯的自由端，推动腔芯向左运动，使撞击端与第一挡销产生撞击振动，此时，该径向孔到达出出气口位置，由于出气口释放气体量小于进气口进入量，使得腔芯与腔体之间形成空腔压力增加从而推动腔芯向右运动，当压力气体为连续输出时，可以使腔芯在腔体内作往复运动。由于该往复运动的行程和撞击力量及频率可以通过调节压力即可实现，可以有效控制振动振幅，提高残余锡球落入位置精度。同时也需要有较大的振动空间，其结构简单紧凑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，描述中的附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明BGA植球球板锡球移除装置实施例与植球板配合时结构示意图。
图2是本发明BGA植球球板锡球移除装置实施例结构示意图。
图3是本发明BGA植球球板锡球移除装置实施例结构爆炸示意图。
图4是本发明BGA植球球板锡球移除装置实施例初始状态示意图。
图5是本发明BGA植球球板锡球移除装置实施例振动后状态示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明的权利要求做进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提出所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。
需要理解的是，在本发明实施例中描述，所有方向性指示的术语，如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位、位置关系或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是明示或暗示所指的装置、元件或部件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造，不应理解为对本发明的限制。仅用于解释在附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，当该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也可能随之改变。
此外，本发明中序数词，如“第一”、“第二”等描述仅用于区分目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或隐含指示所指示的技术特征的数量。由此限定“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含和至少一个该技术特征。在本发明描述中，“多个”的含义是至少两个，即两个或两个以上，除非另有明确体的限定外；“至少一个”的含义是一个或一个以及上。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，既可以是部件之间的位置关系相对固定，也可以是部件之间存在物理上固定连接，既可以是可拆卸连接，或成一体结构；既可以是机械连接，也可以是电信号连接；既可以是直接相连，也可以通过中间媒介或部件间接相连；既可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系，除非说明书另有明确的限定，可作其他理解时不能实现相应的功能或效果外，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明可能涉及的控制器、控制电路是本领域技术人员常规的控制技术或单元，如控制器的控制电路可以由本领域普通的技术人员采用现有，如简单编程即可实现。涉及与硬件配合实现控制结果的软件或程序，如说明未作详细说明表示涉及的软件或程序控制过程，则属于采用现有技术或本领域普通的技术人员常规技术。电源也采用所述属本领域现有技术，并且本发明主要发明技术点在于对机械装置改进，所以本发明不再详细说明具体的电路控制关系和电路连接。
如图1－图5所示，本发明提供一种BGA植球球板锡球移除装置实施例。
该BGA植球球板锡球移除装置，包括使上植球板A和/或下植球板C振动的气动振动机构B，该气动振动机构包括设有腔体10的振动器主体1和位于腔体10内的可移动的腔芯3，其中，所述振动器主体1分别设有与腔体10连通的进气口11和出气口12，该进气口11与压力气体连接；所述腔芯3包括撞击端33和自由端34，该自由端34设有能使腔芯与腔体10之间形成空腔 13的台阶30和沿轴向设有轴向盲孔31，该轴向盲孔31与腔芯径向设置的径向孔32连通。
具体地说，所述振动器主体可以在腔体内左右移动。本实施例中，所述腔体为沿与其长度方向垂直截面呈圆柱状。所述径向孔32设置在靠近腔芯自由端34一侧。所述腔体10由沿振动器主体1长度方向设置的通孔和与通孔两端配合的第一挡销2和第二挡销4形成。所述进气口11和出气口12不在同一直线上。所述径向孔32数量为2－6个为宜，且均匀分布于腔芯3圆周表面。优选径向孔32数量为4个，每个径向孔32相互垂直。所述台阶30的圆周表面与腔体10表面之间气密接触，即在一定压力下不会出现漏气影响腔芯移动。
在初始状态时，所述腔芯撞击端远离第一挡销2，当通过气体进气口通入压力气体时，压力气体通过与轴向盲孔连通的径向孔到达腔芯的自由端，推动腔芯向左运动，即图4中F方向，使撞击端与第一挡销产生撞击振动。此时，该径向孔到达出出气口位置，由于出气口释放气体量小于进气口进入量，使得腔芯与腔体之间形成空腔压力增加从而推动腔芯向右运动，即图5中F 方向，当压力气体为连续输出时，可以使腔芯在腔体内作往复运动。也就是说，腔体通入气体理，使腔芯往一侧运动，运动到一侧时撞击挡销，同时完成排气，腔芯中心设置的轴向盲孔形成的气体通道，气体继续通入另一侧，使腔芯往另一侧运动。当腔芯运动到一侧时撞击挡销，同时完成排气。因为压力气体压力可调，且行程短，当压力气体较大时，切换速度快，从而产生高频的运动，产生振动传递到上、下球板，产生微振动，从而破坏锡珠的静力和粘附性，实现锡珠或锡球与部件分离。由于该往复运动的行程和撞击力量及频率可以通过调节压力即可实现，如高频小幅振动，可以将上球板上因静电等粘附的锡球与上球板分离，而振幅较小，分离的锡球更容易指定位置，且位置精度高。同时也需要有较大的振动空间，其结构简单紧凑。该气动振动机构也可以适用于下球板静电等粘附的锡球与下球板分离。
本发明还提供一种BGA植球机实施例。
该BGA植球机包括球板锡球移除装置，该球板锡球移除装置包括使上植球板A和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体10 的振动器主体1和位于腔体10内的可移动的腔芯3，其中，所述振动器主体 1分别设有与腔体10连通的进气口11和出气口12，该进气口11与压力气体连接；所述腔芯3包括撞击端33和自由端34，该自由端34设有能使腔芯与腔体10之间形成空腔13的台阶30和沿轴向设有轴向盲孔31，该轴向盲孔31与腔芯径向设置的径向孔32连通。
具体地说，所述振动器主体可以在腔体内左右移动。本实施例中，所述腔体为沿与其长度方向垂直截面呈圆柱状。所述径向孔32设置在靠近腔芯自由端34一侧。所述腔体10由沿振动器主体1长度方向设置的通孔和与通孔两端配合的第一挡销2和第二挡销4形成。所述进气口11和出气口12不在同一直线上。所述径向孔32数量为2－6个为宜，且均匀分布于腔芯3圆周表面。优选径向孔32数量为4个，每个径向孔32相互垂直。所述台阶30的圆周表面与腔体10表面之间气密接触，即在一定压力下不会出现漏气影响腔芯移动。
在初始状态时，所述腔芯撞击端远离第一挡销，当通过气体进气口通入压力气体时，压力气体通过与轴向盲孔连通的径向孔到达腔芯的自由端，推动腔芯向左运动，使撞击端与第一挡销产生撞击振动，此时，该径向孔到达出出气口位置，由于出气口释放气体量小于进气口进入量，使得腔芯与腔体之间形成空腔压力增加从而推动腔芯向右运动，当压力气体为连续输出时，可以使腔芯在腔体内作往复运动。也就是说，腔体通入气体理，使腔芯往一侧运动，运动到一侧时撞击挡销，同时完成排气，腔芯中心设置的轴向盲孔形成的气体通道，气体继续通入另一侧，使腔芯往另一侧运动。当腔芯运动到一侧时撞击挡销，同时完成排气。因为压力气体压力可调，且行程短，当压力气体较大时，切换速度快，从而产生高频的运动，产生振动传递到上、下球板，产生微振动，从而破坏锡珠的静力和粘附性，实现锡珠或锡球与部件分离。由于该往复运动的行程和撞击力量及频率可以通过调节压力即可实现，如高频小幅振动，可以将上球板上因静电等粘附的锡球与上球板分离，而振幅较小，分离的锡球更容易指定位置，且位置精度高。同时也需要有较大的振动空间，其结构简单紧凑。该气动振动机构也可以适用于下球板静电等粘附的锡球与下球板分离。
根据需要，所述BGA植球机还可以设有与控制器连接检测上球板上的锡球是否全部分离的锡球分离检测机构，该锡球分离检测机构包括用于采用上球板吸附锡球面图形的摄像机和对摄像机采集析图像与预设的图像进行比对分析的图像处理模块，当无残余锡球时，控制器控制气动振动机构停止振动；当有残余锡球时，控制器控制气动振动机构继续振动或向出输出警示信息。
本发明还提供一种BGA植球球板锡球移除方法实施例。
该BGA植球球板锡球移除方法，包括，
当上球板从下球板上真空吸附锡球移动至芯片基板植球位置后，向与上球板固定的气动振动机构输入高压气体，使气动振动机构产生高频微振动，使锡球与上球板分离，落入芯片基板。
具体地说，所述气动振动机构采用上述施例结构，工作原理及达到的技术效果也与上述实施例相同，不再赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：包括使上植球板和/或下植球板振动的气动振动机构，该气动振动机构包括设有腔体的振动器主体和位于腔体内的可移动的腔芯，其中，所述振动器主体设有分别与腔体连通的进气口和出气口，该进气口与压力气体连接；所述腔芯包括撞击端和自由端，该自由端设有能使腔芯与腔体之间形成空腔的台阶和沿轴向设有轴向盲孔，该轴向盲孔与径向设置的径向孔连通，所述台阶圆周表面与腔体表面之间气密接触。
2.根据权利要求1所述的BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：所述腔体为沿与其长度方向垂直截面呈圆柱状。
3.根据权利要求1所述的BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：所述腔体由沿振动器主体长度方向设置的通孔和与通孔两端配合的挡销构成。
4.根据权利要求1所述的BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：所述进气口和出气口不在同一直线上。
5.根据权利要求1所述的BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：所述径向孔数量为2－6个，且均匀分布于腔芯圆周表面。
6.根据权利要求1所述的BGA植球球板锡球移除装置，其特征在于：所述径向孔设置在靠近腔芯自由端一侧。
7.一种BGA植球机，包括球板锡球移除装置，其特征在于，所述球板锡球移除装置具有权利要求1－6任意一项所述的球板锡球移除装置。
8.根据权利要求7所述的BGA植球机，其特征在于：所述BGA植球机还可以设有与控制器连接检测上球板上的锡球是否全部分离的锡球分离检测机构，该锡球分离检测机构包括用于采用上球板吸附锡球面图形的摄像机和对摄像机采集析图像与预设的图像进行比对分析的图像处理模块，当无残余锡球时，控制器控制气动振动机构停止振动；当有残余锡球时，控制器控制气动振动机构继续振动或向出输出警示信息。
9.一种BGA植球球板锡球移除方法，包括，
当上球板从下球板上真空吸附锡球移动至芯片基板植球位置后，向与上球板固定的气动振动机构输入高压气体，使气动振动机构产生高频微振动，使锡球与上球板分离，落入芯片基板。
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