CN112911829B - 一种fc-bga过炉保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种FC‑BGA过炉保护装置，包括载板区域、天板区域以及定位柱区域；载板区域呈矩形，倒装芯片球栅格阵列封装FC‑BGA放置在载板区域内；载板区域包括四个三角倒；四个三角倒分别位于载板区域的四个角，三角倒用于热传导以及固定FC‑BGA；天板区域包括十字桥和吸取面架；吸取面架位于十字桥中心；天板区域压在载板区域上；天板区域位于FC‑BGA上面并压合住FC‑BGA；定位柱区域呈矩形，定位柱区域分别位于载板区域的四个角，每一个定位柱区域均设有螺孔；定位柱区域用于限高以及将FC‑BGA过炉保护装置压覆在FC‑BGA上。本发明提供的FC‑BGA过炉保护装置能解决FC‑BGA在回流焊的高温过程中出现的假焊问题。

Description

一种FC-BGA过炉保护装置
技术领域
本发明涉及过炉保护领域，特别是涉及一种FC-BGA过炉保护装置。
背景技术
治具在工业时代前就已被广泛使用，包括机械治具、木工治具、焊接治具、珠宝治具以及其他领域。某些类型的治具也称为“模具”或“辅具”，其主要目的是为重复性和准确的重复某部分的重制。一个明显的例子是当复制钥匙时，原始的钥匙通常被固定于治具上，如此机器就能借由原始钥匙外观的导引复制出新的钥匙。治具之所以产生是因为商业的需要，因为有许多类型的治具是客制化的，某些是为了提高生产力、重复特定动作、或使工作更加精确。因为治具的设计基本上是建立于逻辑，类似的治具可能会因为使用于不同的时间和地点而分别产生。
现今过炉治具使用的材料：1、国产或进口玻纤材料；2、进口铝板；3、不锈钢材料；4、合成石使用碳纤维板(合成石)制作耐高温350度不变形，热传导低，膨胀度小，吸炉油。
过炉治具的基本用途：支撑薄形基板或软性电路板；可用型的基板；可承载多连板以增加生产率。
过炉治具的基本作用：1、避免金手指受污染；2、将焊锡面的表面贴装器件(Surface Mounted Devices，SMD)覆盖保护，仅留双列直插式(Dual Inline-pin Package，DIP)零件焊脚过锡，SMD是表面组装元器件((Surface Mount Technology，SMT)中的一种，表面组装元件主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件，DIP封装，也叫双列直插式封装技术，双入线封装，DRAM的一种元件封装形式。指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100；3、防止印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)弯曲变形；4、使用多模孔设计，可承载多片PCB同时过炉，可加倍提升生产效率；5、不规则外型PCB过锡必需；6、防止溢锡污染PCB；7、可将生产线宽度标准化。
治具在机械配件中是一种作为协助控制位置和控制动作的工具。治具的类型是多种多样、穷出不断的，都是因为客户的需要。客户的需求可以带动生产的方向，过炉治具是为了提高生产力，为了重复特定动作的需要使得生产更加精准。
现有的过炉治具分两种，一种是专用治具，另外一种是通用治具。专用治具过炉的效果比较好，但是适用范围比较小；通用治具效果就不是很好，但是使用的范围比较广，还需要用东西压着元件，防止浮高。而且两种治具不仅造价昂贵，费用过高，不利于节约成本，而且过于笨重，且占用大量空间，还容易造成温度虚高，焊球阵列封装(Ball Grid Array，BGA)假焊等问题。
倒装芯片球栅格阵列封装(Flip Chip Ball Grid Array，FC-BGA)零件在回流焊的高温过程中，FC-BGA载板或PCB板因为受不了高温会发生板弯、板翘，或是因其他原因导致变形，使得FC-BGA的锡球与印刷在PCB板上的锡膏分离，而当PCB板经过高温回流焊区之后温度会慢慢下降冷却，这时FC-BGA载板与PCB板的变形也会恢复到变形前的状况(有时候会回不去)，但这时的温度早已低于锡球与锡膏的熔锡点，也就是说锡球与锡膏早就已经从熔融状态凝结回固态了。当FC-BGA的载板与PCB板的翘曲慢慢恢复回到变形前的形状时，已经变回固态的锡球与锡膏才又再次互相接触，于是便形成的虚焊或假焊，也被称为“枕头效应(Head-in-Pillow，HIP)”。如图1所示，焊接不良的FC-BGA在X射线下的照片：FC-BGA焊球与PCB焊盘移位形成双重阴影。
发明内容
本发明的目的是提供一种FC-BGA过炉保护装置，简称负重贴片治具，以解决FC-BGA在回流焊的高温过程中因形变出现的假焊问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种FC-BGA过炉保护装置，包括载板区域、天板区域以及定位柱区域；
所述载板区域呈矩形，倒装芯片球栅格阵列封装FC-BGA放置在所述载板区域内；
所述载板区域包括四个三角倒；所述四个三角倒分别位于所述载板区域的四个角，所述三角倒用于热传导以及固定所述FC-BGA；
所述天板区域包括十字桥和吸取面架；所述吸取面架位于所述十字桥中心；所述天板区域压在所述载板区域上；所述天板区域位于所述FC-BGA上面并压合住所述FC-BGA；
所述定位柱区域呈矩形，所述定位柱区域分别位于所述载板区域的四个角，每一个定位柱区域均设有螺孔；所述螺孔用于安装螺丝配重；所述定位柱区域用于限高以及将FC-BGA过炉保护装置压覆在所述FC-BGA上。
可选地，还包括：产品型号区域；所述产品型号区域设在所述载板区域上，所述产品型号区域用于显示所述FC-BGA的型号。
可选地，所述载板区域的下沉长度为1.25mm，下沉的误差范围为0.03mm。
可选地，所述天板区域的下沉长度为3mm。
可选地，所述吸取面架为圆形，直径为10mm，宽度为3mm。
可选地，所述定位柱区域为边长为6mm的正方形。
可选地，所述FC-BGA过炉保护装置还包括一个或多个凸起，所述凸起位于所述载板区域上，所述凸起用于垫高所述载板区域到所述FC-BGA的距离。
可选地，所述FC-BGA过炉保护装置为一体成形结构。
可选地，所述FC-BGA过炉保护装置的材料为铝。
可选地，其特征在于，所述FC-BGA过炉保护装置的表面进行阳极氧化处理。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种FC-BGA过炉保护装置，包括载板区域、天板区域以及定位柱区域；定位柱区域能将FC-BGA过炉保护装置固定在PCB上，FC-BGA放置在载板区域内，载板区域上的四个三角倒分别位于所述载板区域的四个角，三角倒可以固定住FC-BGA，并将热量及时传导出去，天板区域位于FC-BGA上面并能压合住FC-BGA，能防止FC-BGA在过炉过程中上翘假焊。本发明提供的FC-BGA过炉保护装置通对FC-BGA的保护覆盖，能达到FC-BGA完美融锡，防止FC-BGA出现假焊的问题，提升PCB的直通率。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的焊接不良的BGA的X射线图；
图2为本发明提供的FC-BGA过炉保护装置示意图；
图3为本发明提供的FC-BGA过炉保护装置的凸起均匀分布在十字桥周围的示意图；
图4为本发明提供的图3的立体图；
图5为本发明提供的FC-BGA过炉保护装置的凸起均匀分布在载板区域边缘的示意图；
图6为本发明提供的图5的立体图。
符号说明：载板区域1、天板区域2、定位柱区域3、产品型号区域4、三角倒5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种FC-BGA过炉保护装置，简称负重贴片治具，以解决FC-BGA在回流焊的高温过程中因形变出现的假焊问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
针对本发明的技术用语做了以下解释：
BGA：BGA是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接，采用该项技术封装的器件是一种表面贴装器件。
FC-BGA：被称为倒装芯片球栅格阵列封装，也是图形加速芯片最主要的封装格式。
假焊：在电子原件焊接过程中，焊点表面上好像焊接成功，但实际上并没有焊住，有时用手一拨，引线就可以从焊接点中拨出，这种现象称为假焊。
如图2所示，一种FC-BGA过炉保护装置，包括载板区域1、天板区域2以及定位柱区域3。
所述载板区域1呈矩形，倒装芯片球栅格阵列封装FC-BGA放置在所述载板区域1内；载板区域1长度为55mm，载板区域1能将热量传导出去，防止温度过高。
所述载板区域1包括四个三角倒5；所述四个三角倒5分别位于所述载板区域1的四个角，所述三角倒5用于热传导以及固定所述FC-BGA；三角倒5的设计是为了过炉过程中更好的热风循环，四个角的位置刚好压住FC-BGA的四个角，起固定作用；三角倒5按照实物测量制作。
所述天板区域2包括十字桥和吸取面架；所述吸取面架位于所述十字桥中心；所述天板区域2压在所述载板区域1上；所述天板区域2位于所述FC-BGA上面并压合住所述FC-BGA，能防止FC-BGA过炉过程中上翘假焊。
所述定位柱区域3呈矩形，所述定位柱区域3分别位于所述载板区域1的四个角，每一个定位柱区域3均设有螺孔；在实际应用中，定位柱区域的位置和个数根据PCB上的设计孔位进行设置；所述螺孔用于安装螺丝配重；所述定位柱区域3用于限高以及将FC-BGA过炉保护装置压覆在所述FC-BGA上，能防止FC-BGA保护装置在安装过程影响到FC-BGA元件。
作为本实施例的一种实施方式，还包括：产品型号区域4；所述产品型号区域4设在所述载板区域1上，所述产品型号区域4用于显示所述FC-BGA的型号。产品型号区域4有产品型号丝印(刻字)，显示该过炉保护装置用于何种FC-BGA上。
作为本实施例的一种实施方式，所述载板区域1的下沉长度为1.25mm，下沉的误差范围为0.03mm。下沉是指铣下沉。数控车床的一种加工方式--铣削加工。铣削是将毛坯固定，用高速旋转的铣刀在毛坯上走刀，切出需要的形状和特征。数控铣床可以进行复杂外形和特征的加工。因为本发明为一体成型结构锻造，不能拼接，所以为防止锻造过程中发生温度伸缩、沉降变形，需进行下沉处理。而下沉多少毫米则需要根据该过炉保护装置所搭配的FC-BGA厚度大小尺寸决定。下沉之后的区域会强调空间的围合与稳定，下沉能防止加工过程中过炉保护装置发生温度伸缩、沉降变形，导致成品在使用过程中压坏FC-BGA。
作为本实施例的一种实施方式，所述天板区域2的下沉长度为3mm。
作为本实施例的一种实施方式，所述吸取面架为圆形，直径为10mm，宽度为3mm。蓝色天板区域2下沉3mm，中间10*10mm圆形吸取面架3mm宽度连接桥居中。吸取面架的形状不仅限于圆形，可以为其他形状，但需要根据FC-BGA尺寸大小进行选择。如图3-6所示，吸取面架为正方形。
作为本实施例的一种实施方式，所述定位柱区域3为边长为6mm的正方形。定位柱区域3区域为6mm*6mm的方形并钻孔攻丝可以拧长度4-5mm的平口螺丝。
作为本实施例的一种实施方式，所述FC-BGA过炉保护装置还包括一个或多个凸起，所述凸起位于所述载板区域1上，所述凸起用于垫高所述载板区域1到所述FC-BGA的距离。凸起需要根据FC-BGA本体进行设计。因为有些例外的FC-BGA上会焊接一些小的电子元器件。为了防止的过炉保护装置压到这些电子元器件，在边缘位置加上凸起，垫高该处过炉保护装置的位置，以保证过炉时不会损害这些器件。如图3和4所示，凸起位于载板上，分布在十字桥周围；如图5和图6所示，凸起均匀的分布在载板边缘。
作为本实施例的一种实施方式，所述FC-BGA过炉保护装置为一体成形结构。过炉保护装置为一体成型结构，不能拼接，重量要求按照规范。
作为本实施例的一种实施方式，所述FC-BGA过炉保护装置的材料为铝。本发明的过炉保护装置所使用的材料为铝，根据金属导热排行：银>铜>金>铝>铁。铝的导热性好且质量比银铜金更轻，成本更低廉；纯铝硬度不够，因此使用铝合金或者铝铁合金。
作为本实施例的一种实施方式，所述FC-BGA过炉保护装置的表面进行阳极氧化处理。过炉保护装置表面，进行阳极氧化处理，氧化铝化学性质稳定、硬而有延展性，它能够高度磨光和抗腐蚀，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用。
目前的FC-BGA在外观上通常分两种，有散热金属片的FC-BGA和没有散热金属片的FC-BGA，带散热金属板的FC-BGA因为其自带的散热金属板增加了其本体的质量，因此过炉假焊情况较少。而出厂时没有带散热金属板的FC-BGA，因为其本身质量较轻，过炉无保护等一系列原因，高温对其造成了不可挽回的损毁，并且假焊情况较多，过炉后的品质质量无法保证，本发明提供的FC-BGA过炉保护装置能增加不带散热金属板FC-BGA的质量，固定FC-BGA在PCBA的位置，通过对FC-BGA的保护覆盖，能达到FC-BGA完美融锡，防止FC-BGA出现假焊的问题，提升PCB的直通率。
本发明所提供的过炉保护装置具有如下优点：
本发明过炉保护装置精准用于FC-BGA上，而不需要覆盖整个PCBA，保护对象明确。
本发明过炉保护装置用于过炉过程中防止FC-BGA温度过高，造成假焊等一系列不良问题，体积更小，易于加工实现自动化生产。
本发明过炉保护装置为金属制品，保存周期长，且更耐磨损。
本发明过炉保护装置所使用材料为铝、铁等单一或合成金属，对比治具所使用的进口玻纤材料，成本更低。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，包括载板区域、天板区域以及定位柱区域；
所述载板区域呈矩形，倒装芯片球栅格阵列封装FC-BGA放置在所述载板区域内；
所述载板区域包括四个三角倒；所述四个三角倒分别位于所述载板区域的四个角，所述三角倒用于热传导以及固定所述FC-BGA；
所述天板区域包括十字桥和吸取面架；所述吸取面架位于所述十字桥中心；所述天板区域压在所述载板区域上；所述天板区域位于所述FC-BGA上面并压合住所述FC-BGA；
所述定位柱区域呈矩形，所述定位柱区域分别位于所述载板区域的四个角，每一个定位柱区域均设有螺孔；所述螺孔用于安装螺丝配重；所述定位柱区域用于限高以及将FC-BGA过炉保护装置压覆在所述FC-BGA上。
2.根据权利要求1所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，还包括：产品型号区域；所述产品型号区域设在所述载板区域上，所述产品型号区域用于显示所述FC-BGA的型号。
3.根据权利要求2所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述载板区域的下沉长度为1.25mm，下沉的误差范围为0.03mm。
4.根据权利要求3所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述天板区域的下沉长度为3mm。
5.根据权利要求4所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述吸取面架为圆形，直径为10mm，宽度为3mm；中间10*10mm圆形吸取面架3mm宽度连接桥居中。
6.根据权利要求5所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述定位柱区域为边长为6mm的正方形。
7.据权利要求6所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述FC-BGA过炉保护装置还包括一个或多个凸起，所述凸起位于所述载板区域上，凸起均匀的分布在载板边缘；所述凸起用于垫高所述载板区域到所述FC-BGA的距离。
8.据权利要求7所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述FC-BGA过炉保护装置为一体成形结构。
9.据权利要求8所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述FC-BGA过炉保护装置的材料为铝。
10.据权利要求9所述的FC-BGA过炉保护装置，其特征在于，所述FC-BGA过炉保护装置的表面进行阳极氧化处理。
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