CN114980558A - 一种bga植球方法及植球装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BGA植球方法及植球装置，包括制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具，将所述置球治具的球面凹坑朝上置于所述定位治具中，向所述置球治具中撒入过量的焊料球，并移动焊料球使焊料球落入所述球面凹坑后移除多余的焊料球；将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于所述定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面；对黏附有焊料球的BGA管壳进行回流，完成植球，无需制作价格昂贵的网版以及无需印刷焊膏和复杂的设备，焊料球高度共面性好，操作简便，生产周期较短，有利于快速应用。
Description
技术领域
本发明涉及BGA植球技术领域，特别是涉及一种BGA植球方法及植球装置。
背景技术
BGA管壳在封装并测试筛选合格后，须在管壳焊盘上进行植球，以达到在后续工艺中组装在PCB板上的目的。
目前，主要通过以下四种方式对BGA管壳进行植球：
其一，制作与BGA管壳焊盘对应的网版，通过网版的通孔在焊盘处印刷焊膏，随后移除网版，将印刷了焊膏的BGA管壳进行加热回流，因焊盘周围的非金属化层的阻焊特性，焊膏熔化并收缩后，会在BGA管壳焊盘处形成球形焊球，该方法因网版通孔大小的一致性、网版厚度、印刷工艺参数的控制、回流温度的均匀性、焊膏飞溅、焊球内部空洞等方面的影响，导致焊膏在回流后形成的焊球体积大小不一致，焊球高度一致性不良，影响后续的组装过程；
其二，利用复杂的设备和以及制作两张网版，第一张网版用于在BGA管壳焊盘处印刷助焊剂，然后通过第二张网版通孔处漏球的方式，将焊料球粘附在助焊剂表面，随后再进行回流形成稳固的焊球，该工艺方法须制作专门的两套印刷助焊剂、置球网版，工艺加工周期长，生产成本高，不能实现快速应用的目的；
其三，纯手工制作方法，通过在BGA管壳焊盘表面一一点涂助焊剂，再将焊料球一一放置在点涂了涂助焊剂的焊盘表面，随后再进行回流，该方法为纯手工操作，点涂助焊剂位置精确性、点涂量、焊料球放置的精确性等方面，均存在较大误差，导致最终回流后焊球偏离管壳焊盘中心位置，影响后续组装工艺；
其四，通过设备对管壳焊盘进行识别定位后，通过复杂的喷头，将焊料球融化后一一放置在管壳焊盘处，该方法需要比较复杂的设备，设备要具有精密的运行机构和图像识别定位系统，不利于快速应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种BGA植球方法及植球装置，以解决现有技术中植球质量低、加工周期长、生产成本高以及不利于快速应用的问题。
为达到上述目的，本发明的第一方面提供一种BGA植球方法，包括以下步骤：
制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具，其中，所述置球治具的上表面形成有与BGA管壳的焊盘一一对应的球面凹坑；
将所述置球治具的球面凹坑朝上置于所述定位治具中，向所述置球治具中撒入过量的焊料球，并移动焊料球使焊料球落入所述球面凹坑后移除多余的焊料球；
将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于所述定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面；
对黏附有焊料球的BGA管壳进行回流，完成植球。
进一步的，在所述制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具的步骤中，制作植球治具的具体方法为：
提供一尺寸与待植球的BGA管壳外围尺寸匹配的平板，于所述平板的上表面制作容纳所述焊料球的球面凹坑，所述球面凹坑的分布与所述BGA管壳的焊盘一一对应，形成一置球治具。
进一步的，在所述制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具的步骤中，所述定位治具具有一开口向上的定位槽，所述定位槽的尺寸与所述置球治具间隙配合，所述置球治具定位于所述定位槽内且所述球面凹坑朝上；所述定位槽的槽口平面高于所述置球治具的上表面平面。
进一步的，所述定位槽的槽口平面至所述置球治具上表面平面的距离为1～1.5倍焊料球的直径。
进一步的，所述球面凹坑的球面球心与所述置球治具的上表面齐平，所述焊料球的直径小于或等于所述球面凹坑的直径且大于所述球面凹坑的半径。
进一步的，所述置球治具由不锈钢或硬铝材料制成。
进一步的，在所述将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面的步骤之前，还包括以下步骤：
在所述焊料球上或BGA管壳的焊盘表面一一刷涂助焊剂。
进一步的，在所述将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面的步骤中，其具体方法为：
将所述BGA管壳的焊盘朝下，所述焊料球与BGA管壳的焊盘一一对应，并将所述BGA管壳定位于所述定位治具中，使所述助焊剂黏附于对应的BGA管壳焊盘表面或焊料球上，整体翻转置球治具、定位治具和BGA管壳后移除置球治具和定位治具，利用所述助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面。
本发明的第二方面提供一种BGA植球装置，包括一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具，所述置球治具的上表面形成有与BGA管壳的焊盘一一对应的且用于配合容纳焊料球的球面凹坑；所述定位治具上形成有一开口向上的定位槽，所述置球治具定位于所述定位槽内。
进一步的，所述BGA管壳的尺寸与所述置球治具的尺寸适配，所述置球治具与所述定位槽间隙配合，且定位槽的槽口平面高于所述置球治具上表面平面1～1.5倍焊料球的距离。
本发明通过制作与BGA管壳尺寸匹配的置球治具以及与BGA管壳和置球治具的尺寸配合的定位治具，并在置球治具中制作与BGA管壳尺寸上焊盘一一对应的球面凹坑来容纳焊料球，在植球过程中，由于BGA管壳与定位治具的定位槽尺寸适配，使BGA管壳的焊盘与置球治具上的焊料球自动对准，整个过程无需制作网版，成本低，同时，也无需利用复杂的设备进行定位识别和印刷焊膏，工艺简单，大大缩短了生产周期，植球完成后焊料球的高度共面性好。
附图说明
图1为本发明实施例1的BGA植球方法的流程图。
图2为实施例1中各步骤的结构示意图。
图3为图2中步骤S3的另一实施例的结构示意图。
图4为本发明实施例2的BGA植球装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1
如图1和图2所示，为本实施例的BGA植球方法的流程图以及各步骤的结构示意图。
具体的，本实施例包括以下步骤：
S1：制作置球治具1和定位治具2。
根据待植球的BGA管壳3尺寸及其焊盘31分布制作一置球治具1，所述置球治具1的上表面形成有若干与BGA管壳3的焊盘31一一对应分布的球面凹坑11，以容纳焊料球4；并根据所述置球治具1尺寸和BGA管壳3尺寸制作一放置所述置球治具1的定位治具2，所述定位治具2用于实现植球过程中BGA管壳3的自动定位。
所述步骤S1的具体方法为：
首先，提供一尺寸与待植球的BGA管壳3的外围尺寸匹配(也即相同)的平板，在本实施例中，综合考虑后续球形凹坑的制作难度以及制成后置球治具1的性能，所述平板的材料优选为不锈钢或硬铝。
然后，根据待植球的BGA管壳3上焊盘31的分布位置，在所述平板上确定并标记球面凹坑11的位置，并使用球面钻头在标记的球面凹坑11位置处一一制作球面凹坑11，当所述BGA管壳3倒置时(即焊盘31面朝下)，所述球面凹坑11与BGA管壳3呈镜像对应，形成所述置球治具1。所述球面凹坑11的球面球心与所述置球治具1的上表面齐平且所述球面凹坑11的直径大于或等于所述焊料球4的直径，使在植球过程中，所述焊料球4能准确且稳定落入球面凹坑11中；同时，所述球面凹坑11的半径大于所述焊料球4的直径，使得当焊料球4落入所述球面凹坑11后，焊料球4的最高点高于所述置球治具1的上表面平面，进而使得在植球过程中，所述焊料球4能顺利黏附于BGA管壳3的焊盘31表面。在本实施例中，优选的，所述球面凹坑11的直径较所述焊料球4的直径大0.1mm。
最后，提供一尺寸大于所述置球治具1的平板，在所述平板的上表面制作一尺寸与置球治具1的尺寸匹配的定位槽21，且所述定位槽21的槽口平面高于所述置球治具1的上表面，使所述置球治具1与BGA管壳3均可定位于所述定位槽21内。在本实施例中，所述定位槽21的槽口平面至所述置球治具1上表面平面的距离为1～1.5倍焊料球4的直径，优选的，该距离为1.2倍焊料球4的直径，且定位槽21的尺寸较所述置球治具1的尺寸大0.1mm，使所述定位槽21与置球治具1和BGA管壳3间形成间隙配合，使置球治具1与BGA管壳3准确定位的同时方便置球治具1与BGA管壳3从定位槽21中取出。
在一些其他的实施例中，为增加定位治具2的适用性，进一步简化植球工艺，还可制作一具有由四块侧板和一块底板围合形成所述定位槽21的定位治具2，所述四块侧板具有多种尺寸，每一侧板可拆卸安装于底板上且相对于底板的位置可调节，使得在制作定位治具2时，只需根据置球治具1的尺寸选择合适尺寸的侧板安装于底板的对应位置，使四块侧板围合形成定位槽21，实现置球治具1与BGA管壳3的自动定位。
S2：向置球治具1中撒入过量焊料球4并移除多余焊料球4。
首先，将所述置球治具1的球面凹坑11朝上放置在定位治具2的定位槽21中，利用定位槽21与置球治具1间的尺寸配合，将置球治具1定位于所述定位槽21中。然后，为快速使球面凹坑11中均容纳有焊料球4，向所述置球治具1中(也即定位槽21内)撒入过量的焊料球4，所述过量即为数量焊料球4的数量大于所述球面凹坑11的数量。最后，移动焊料球4使焊料球4落入所述球面凹坑11后移除多余的焊料球4；具体的，轻微晃动定位治具2，并采用较软的毛刷往同一方向刷焊料球4，使焊料球4落入球面凹坑11中，多余的焊料球4则可顺着毛刷的刷球方向从定位槽21的槽口刷除；在本实施例中，采用较软的毛刷可避免落入球面凹坑11的焊料球4被刷出，同时还能避免焊料球4的表面损伤，进而提高焊料球4植球的质量。
S3：在焊料球4或焊盘31表面刷涂助焊剂5。
具体的，在所述焊料球4上或BGA管壳3的焊盘31表面一一刷涂助焊剂5。在本实施例中，为进一步简化生产工艺，在所述焊料球4的表面一一刷涂助焊剂5，以用于在后续步骤中黏附BGA管壳3的焊盘31；由于助焊剂5在为受热的状态下具有粘滞性，因此，所述助焊剂5可顺利黏附于焊料球4上。
如图3所示，作为本实施例的另一优选方式，为增加植球的质量，本步骤在具体实施时，还可以是在BGA管壳3的焊盘31表面一一刷涂助焊剂5，以用于在后续步骤中黏附焊料球4。
S4：利用助焊剂5黏附焊料球4与BGA管壳3的焊盘31。
具体的，首先，将所述BGA管壳3倒置，使具有焊盘31的一面朝下，并将BGA管壳3置于定位槽21的槽口，所述焊料球4与BGA管壳3的焊盘31一一对应。然后，利用真空吸头或其他工具吸附BGA管壳3，将BGA管壳3放置于定位槽21内，由于定位槽21的槽口平面高于所述置球治具1的上表面，使得所述BGA管壳3沿定位槽21的槽壁下移时，自动定位于置球治具1的上方，焊料球4上的助焊剂5一一对应与BGA管壳3的焊盘31表面接触(或焊料球4一一对应与BGA管壳3的焊盘31表面的助焊剂5接触)，并下压BGA管壳3，因助焊剂5的粘附性，使助焊剂5黏附于BGA管壳3的焊盘31表面(或使焊料球4黏附于BGA管壳3的焊盘31表面的助焊剂5上)。最后，整体翻转置球治具1、定位治具2和BGA管壳3后移除置球治具1和定位治具2，实现焊料球4与BGA管壳3的焊盘31表面的黏附固定。
在本实施例中，由于BGA管壳3与置球治具1实现自动定位过程中，所述BGA管壳3的侧壁与定位槽21的槽壁间间隙极小，当BGA管壳3在下移靠近焊料球4的过程中，其侧壁近似贴合着定位槽21的槽壁下移，且由于定位槽21的槽壁限制，使得BGA管壳3下移过程中乃至下移到位后，所述焊盘31的表面始终处于同一水平面，使得在BGA管壳3植球完成后，所述焊料球4的高度共面性良好。
S5：对BGA管壳3进行回流植球。
具体的，将黏附有焊料球4的BGA管壳3置于回流设备中进行回流形成稳固的焊料球4，完成植球。在本实施例中，对BGA管壳3进行回流植球时，采用常规的回流工艺实现，在此不做赘述。
本实施例的BGA植球方法，通过制备与待植球的BGA管壳3匹配的置球治具1和定位治具2，可在植球过程中实现置球治具1与BGA管壳3的自动对准，从而将焊料球4通过助焊剂5准确黏附固定于BGA管壳3的焊盘31上，并且整个过程无需制作网版，有利于节约生产成本，同时，也无需利用复杂的设备进行定位识别和印刷焊膏，工艺简单，大大缩短了生产周期。
实施例2
如图4所示，为实施例的BGA植球装置的结构示意图。本实施例的BGA植球装置用于实现实施例1的BGA植球方法，具体的，本实施例的BGA植球装置包括一置球治具1和一放置所述置球治具1的定位治具2，所述置球治具1用于容纳焊料球4，所述定位治具2用于容纳所述置球治具1并实现置球治具1与待植球的BGA管壳3的自动定位，以确保植球完成后，焊料球4的位置准确且高度一致性。
更为具体的，所述置球治具1的上表面形成有与BGA管壳3的焊盘31一一对应的且用于配合容纳焊料球4的球面凹坑11；所述球面凹坑11的球面球心与所述置球治具1的上表面齐平且所述球面凹坑11的直径大于或等于所述焊料球4的直径，使在植球过程中，所述焊料球4能准确且稳定落入球面凹坑11中；同时，所述球面凹坑11的半径大于所述焊料球4的直径，使得当焊料球4落入所述球面凹坑11后，焊料球4的最高点高于所述置球治具1的上表面平面，进而使得在植球过程中，所述焊料球4能顺利黏附于BGA管壳3的焊盘31表面。在本实施例中，优选的，所述球面凹坑11的直径较所述焊料球4的直径大0.1mm。
所述定位治具2上形成有一开口向上的定位槽21，所述置球治具1和BGA管壳3可定位于所述定位槽21内。所述定位槽21的槽口平面至所述置球治具1上表面平面的距离为1～1.5倍焊料球4的直径，优选的，该距离为1.2倍焊料球4的直径，且定位槽21的尺寸较所述置球治具1的尺寸大0.1mm，使所述定位槽21与置球治具1和BGA管壳3间形成间隙配合，使置球治具1与BGA管壳3准确定位的同时方便置球治具1与BGA管壳3从定位槽21中取出。
本实施例的BGA植球装置，通过设置置球治具1和定位治具2，可在BGA管壳3植球过程中快速，准确的实现焊料球4的对位、植球，结构简单、操作简便，且植球质量较高，有利于快速应用。
Claims (10)
1.一种BGA植球方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具，其中，所述置球治具的上表面形成有与BGA管壳的焊盘一一对应的球面凹坑；
将所述置球治具的球面凹坑朝上置于所述定位治具中，向所述置球治具中撒入过量的焊料球，并移动焊料球使焊料球落入所述球面凹坑后移除多余的焊料球；
将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于所述定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面；
对黏附有焊料球的BGA管壳进行回流，完成植球。
2.根据权利要求1所述的BGA植球方法，其特征在于，在所述制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具的步骤中，制作植球治具的具体方法为：
提供一尺寸与待植球的BGA管壳外围尺寸匹配的平板，于所述平板的上表面制作容纳所述焊料球的球面凹坑，所述球面凹坑的分布与所述BGA管壳的焊盘一一对应，形成一置球治具。
3.根据权利要求1任一项所述的BGA植球方法，其特征在于，在所述制作一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具的步骤中，所述定位治具具有一开口向上的定位槽，所述定位槽的尺寸与所述置球治具间隙配合，所述置球治具定位于所述定位槽内且所述球面凹坑朝上；所述定位槽的槽口平面高于所述置球治具的上表面平面。
4.根据权利要求3所述的BGA植球方法，其特征在于，所述定位槽的槽口平面至所述置球治具上表面平面的距离为1～1.5倍焊料球的直径。
5.根据权利要求1～4任一项所述的BGA植球方法，其特征在于，所述球面凹坑的球面球心与所述置球治具的上表面齐平，所述焊料球的直径小于或等于所述球面凹坑的直径且大于所述球面凹坑的半径。
6.根据权利要求1～4任一项所述的BGA植球方法，其特征在于，所述置球治具由不锈钢或硬铝材料制成。
7.根据权利要求1所述的BGA植球方法，其特征在于，在所述将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面的步骤之前，还包括以下步骤：
在所述焊料球上或BGA管壳的焊盘表面一一刷涂助焊剂。
8.根据权利要求7所述的BGA植球方法，其特征在于，在所述将BGA管壳的焊盘与焊料球相对并定位于定位治具中，利用助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面的步骤中，其具体方法为：
将所述BGA管壳的焊盘朝下，所述焊料球与BGA管壳的焊盘一一对应，并将所述BGA管壳定位于所述定位治具中，使所述助焊剂黏附于对应的BGA管壳焊盘表面或焊料球上，整体翻转置球治具、定位治具和BGA管壳后移除置球治具和定位治具，利用所述助焊剂将焊料球黏附于BGA管壳的焊盘表面。
9.一种BGA植球装置，其特征在于，包括一置球治具和一放置所述置球治具的定位治具，所述置球治具的上表面形成有与BGA管壳的焊盘一一对应的且用于配合容纳焊料球的球面凹坑；所述定位治具上形成有一开口向上的定位槽，所述置球治具定位于所述定位槽内。
10.根据权利要求9所述的BGA植球装置，其特征在于，所述BGA管壳的尺寸与所述置球治具的尺寸适配，所述置球治具与所述定位槽间隙配合，且定位槽的槽口平面高于所述置球治具上表面平面1～1.5倍焊料球的距离。
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