CN202861571U

CN202861571U - 一种bga红外线拆焊机

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Publication number: CN202861571U
Application number: CN 201220463608
Authority: CN
Inventors: 骆鸿袆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-09-12

Abstract

本实用新型提出了一种BGA红外线拆焊机，包括机体，机体上安装有上红外线加热装置、下红外线加热装置、工装夹具、控制器、和温度传感器，上下加热装置采用红外线加热，并在上加热装置中设置光学聚能镜头，对红外线加热进行光学聚能。红外线加热装置相比热风式加热而言，为无外力式加热，没有热风吹动，不会造成芯片位移、以及受外力造成芯片塌陷短路。同时，上加热装置中设置光学聚能镜头对红外线进行光学聚能，热量集中。红外线照不到的区域则温度很低，不会造成板弯、周围零件不会造成受热的二次损坏。且热量集中，能耗大大降低。

Description

一种BGA红外线拆焊机

技术领域

本实用新型涉及一种拆焊机，特别涉及一种用于BGA芯片拆焊的BGA红外线拆焊机。

背景技术

随着IC封装技术的不断发展，IC芯片尺寸不断缩小，电子设备尺寸更小、更薄。目前IC封装领域BGA封装技术已较为普及，已大量应用在笔记本电脑主板、显卡主板、智能手机主板、工业控制计算机主板、LED电视机主板、网通电视等领域。诸如苹果IPHONE手机、平板电脑等设备。

但对于BGA芯片来说，由于其尺寸变小、插脚、焊点间的间距很小。在焊接或出现故障拆焊时，存在很大难度。现有拆焊机为热风式拆焊技术，如国际知识产权局于2011年7月6日授权公告的、专利号为：201020564126.9的实用新型专利，其公开了一种BGA芯片返修装置，包括有控制器、运动滑台、机头组件、修理平台及支架，控制器、运动滑台及修理平台都设于支架上；机头组件包括加热组件、取料组件及图像处理装置，机头组件设于运动滑台上，图像处理装置将处理后的图像传递给控制器，控制器再将信息传递给加热组件、取料组件，加热组件及取料组件根据控制器的信息进行操作。该方案即为现有的热风式拆焊，其加热装置为上、下热风式加热，具有风嘴，拆焊时风嘴对着BGA芯片吹出热风，达到焊点的热熔温度时进行拆焊。

热风式拆焊机主要适用于传统封装技术的IC芯片拆卸。在BGA普及后，热风式拆焊技术已无法适用。由于BGA芯片自身尺寸小、锡球也跟着小、焊点间距小的特点，热风式拆焊机在拆焊BGA芯片时会出现如下各种问题：

1.外力式热风吹动会造成零件移动，造成热风把零件“吹跑”。如iPhone 4手机中的BGA芯片，热风加热产生零件01005（SIZE:0.4*0.2mm）位移。

2.热风加热时，藉由风传导热能热，风无法有效聚拢，会有热能能量损失。流动到PCB板的热风造成PCB板受热弯曲。如SLIM PCB热风加热产生板弯。

3.对于金属散热片型显示芯片，热风加热时，热风的吹动产生的外力会使芯片蹋陷短路。

4.热风式加热耗能大，拆焊温度需要在260～270度。

5.应用在BGA芯片拆焊，成功率只有不到70%。

由于热风式拆焊机存在上述诸多问题和缺陷，目前BGA芯片损坏维修更换面临巨大问题无法解决。使用热风式拆焊不仅零件损毁率高、成功率低，而且耗能大、易造成板弯。随着BGA芯片的普及和大量应用，针对BGA芯片的拆焊技术急需解决。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种BGA红外线拆焊机，上下加热装置采用红外线加热，并在上加热装置中设置光学聚能镜头，对红外线加热进行光学聚能。红外线加热装置相比热风式加热而言，没有热风吹动，不会造成芯片位移、以及芯片塌陷短路。同时，上加热装置中设置光学聚能镜头对红外线进行光学聚能，热量集中。红外线加热属于热辐射式加热，没有热能损失，照不到的区域则温度很低，不会造成板弯、周围零件不会造成受热的二次损坏。且热量集中，能耗大大减低。

本实用新型提供的一种BGA红外线拆焊机包括机体，所述机体上安装有上红外线加热装置、下红外线加热装置、位于所述上红外线加热装置和下红外线加热装置之间的工装夹具、控制所述加热装置工作的控制器、和为所述控制器提供加热温度信号的温度传感器，所述上红外线加热装置包括红外线加热部件、和用于将红外线加热部件发出的红外线进行聚能的光学聚能镜头，所述光学聚能镜头的位置与所述红外线加热部件的红外线发射方向相对应。

优选的，所述光学聚能镜头包括沿光线方向依次排列的多个镜片。

优选的，所述光学聚能镜头包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、和第六镜片，所述红外线从所述第一镜片射入、从所述第六镜片射出。

优选的，所述第一镜片是一端为凹球面、另一端为凸球面的透镜、所述第三镜片、和第五镜片为平凸透镜，所述第二镜片、第四镜片、第六镜片为凸透镜。

优选的，所述第一镜片、第三镜片和第五镜片的曲率半径依次增加；所述第二镜片的曲率半径大于所述第四镜片的曲率半径，所述第六镜片两端中光线射入一端的曲率半径大于光线射出一端的曲率半径。

优选的，所述第一镜片、第二镜片和第三镜片依次相邻排列，所述第四镜片相对所述第三镜片的距离在所述第三镜片的1倍~3倍焦距内，所述第五镜片相对所述第四镜片的距离在所述第四镜片的1倍~3倍焦距内，所述第六镜片与所述第五镜片相邻排列。

优选的，所述上红外线加热装置还包括散热风扇，所述散热风扇与所述红外线加热部件相对应。

优选的，所述机体包括底座和支架，所述下红外线加热装置和工装夹具安装于所述底座上，所述上红外线加热装置和温度传感器安装于所述支架上，所述支架上设有位置调节机构，所述上红外线加热装置安装于所述位置调节机构上。

优选的，所述支架上还安装有为所述控制器提供视频信号的摄像头及视觉光学对位装置。

优选的，所述下红外线加热装置包括镀膜石英加热管。

采用本实用新型提供的一种BGA红外线拆焊机带来的有益效果为：（1）本实用新型提供的拆焊机，上下加热装置均为红外线加热装置，由红外线加热产生的热能实现拆焊。相比热风式而言，红外线加热为热辐射式加热，没有热能损失，无外力式加热，没有热风吹动，不会造成芯片被风吹动后发生位移。对于具有金属散热片的显示芯片，也不会因热风加热时，使芯片蹋陷短路。（2）在上加热装置中设置有光学聚能镜头，光学聚能镜头中6个光学镜片依次排列，以实现对红外线热能的聚能、储能和放大，光学聚能镜头与红外线加热部件相对应，红外线从光学聚能镜头射入并射出，经过光学聚能镜头对红外线进行聚能，使红外线热量更为集中，在对BGA芯片加热时，热量集中加热效率高，拆焊温度只需230度，热能损耗大大降低，而且红外线照不到的区域温度很低，不会造成板弯。（3）没有热风吹动现象、红外线加热聚能可控性好，拆焊成功率大幅提高，经实验测得，成功率达到99.8%。彻底解决目前BGA芯片拆焊面临的诸多问题。

附图说明

图1所示为本实用新型拆焊机的侧面结构图；

图2所示为本实用新型拆焊机的立体机构图；

图3所示为本实用新型拆焊机俯视结构图；

图4所示为本实用新型拆焊机前视结构图；

图5所示为本实用新型上加热装置中光学聚能镜头的整体结构图；

图6所示为光学聚能镜头的部件拆分示意图；

图7所示为光学聚能镜头中各镜片对红外线聚能的线路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图7所示，为本实用新型提供的一种BGA红外线拆焊机，包括机体，机体包括底座4、与底座4连接的支架5，所述支架1上安装有上红外线加热装置1、为所述控制器提供上下加热温度信号的温度传感器，底座4上安装有下红外线加热装置2、和位于所述上红外线加热装置1和下红外线加热装置2之间的工装夹具3、以及控制所述上下加热装置工作的控制器。控制器集成为一台电脑主机以及LED显示屏，用于输入操作指令以及操作过程中的相关信息进行显示。

温度传感器用于检测BGA芯片在拆焊过程中的上热温度和下热温度，并将上热温度信号和下热温度信号输送至控制器，由控制器根据温度信号来控制加热装置的工作。上热温度检测采用红外线侦测温度，下热温度采用热电偶式侦测温度。

工装夹具3用于放置待拆焊的PCB板，工装夹具3可X、Y、Z三轴调节，用高精度的线性滑轨工作台承载工作物，工装夹具3用<=0.01mm分厘卡精度误差，操控微调工作位置。工装夹具3的结构均为现有成熟公知技术，且不涉及本实用新型的实用新型点，故这里不再对其结构进行详细描述，图中也不再给出详细结构图。但并不影响本领域的技术人员实现。工装夹具3也可采用其他现有结构，如转动式的结构。

如图1、图2、图4所示，上红外线加热装置1、工装夹具3、和下红外线加热装置2在空间上由上至下排列，工装夹具3位于中间，将待拆焊的PCB板放置好后，上红外线加热装置1和下红外线加热装置2分别从上下两个方向进行加热。上红外线加热装置1和下红外线加热装置2的加热工作，由控制器根据预先设定的温度加热曲线工作。首先控制器启动程序，经由上、下温度传感器侦测现在实际温度，回馈讯号给控制器中的微电脑（MCU），微电脑（MCU）计算实际温度与目标温度的差异，做温度的加热或不加热的增补，依预定的温度曲线参数，完成加热。

温度加热曲线的设定参考BGA芯片的焊点材料特性有所变化（如含铅、不含铅、熔点高低等），并且温度曲线的各个区间段对应了不同的温度加热功能（如升温区段、焊接区段、保温区段、冷却区段等），一般行业中较为普遍的有8种不同材质特性的温度加热曲线。该部分为本行业公知技术，这里不再赘述。

如图5、图6所示，所述上红外线加热装置1包括红外线加热部件11、和用于将红外线加热部件11发出的红外线进行聚能的光学聚能镜头12，所述光学聚能镜头12的位置与所述红外线加热部件11的红外线发射方向相对应。本实施例红外线加热部件11为卤素灯，卤素灯的热源经由光学聚能镜头，将幅射热能聚能、储能及放大，传递无外力幅射式加热。下红外线加热装置2包括镀膜石英加热管，采用优质石英管、管中央用钨丝线，制成的一种高效加热源。此热源发出短波红外线，传达无外力式加热。具有效率高、热传递快、对控制装置反应灵敏，能快速在1秒内达到辐射式加热。

为了保证光学聚能的效果，不遗漏红外线加热部件11发出的红外线，光学聚能镜头12设置在红外线加热部件11的正前方，与其相对。这样，红外线加热装置11发出的红外线可有效进入光学聚能镜头12。

所述光学聚能镜头12包括沿光线方向依次排列的多个镜片。如图7所示，所述光学聚能镜头12包括第一镜片121、第二镜片122、第三镜片123、第四镜片124、第五镜片125、和第六镜片126，所述红外线从所述第一镜片121射入、经每个镜片折射后，从所述第六镜片126射出，射出时红外线已经过聚能、储能及放大处理，红外线集中、热能集中。

如图7所示，所述第一镜片121是一端为凹球面、另一端为图球面的透镜，凹球面的一端为红外光线射入端，凸球面的一端为红外光线射出端。第三镜片123、和第五镜片125为平凸透镜，所述第二镜片122、第四镜片124、第六镜片126为凸透镜。所述第一镜片121、第三镜片123和第五镜片125的曲率半径依次增加；所述第二镜片122的曲率半径大于所述第四透镜124的曲率半径，所述第六镜片126两端中光线射入一端的曲率半径大于光线射出一端的曲率半径。

在本实施例中，所述第一镜片121、第二镜片122和第三镜片123依次相邻排列，所述第四镜片124相对所述第三镜片123的距离在所述第三镜片123的2倍焦距内，所述第五镜片125相对所述第四镜片124的距离在所述第四镜片的2倍焦距内，所述第六镜片126与所述第五镜片125相邻排列。

红外线灯的反射罩将红外线反射出去，图7为使用专业光学软件ZEMAX进行光学聚能镜头21的红外线聚能过程反应的示意图，从图中可看出，红外线集中在发射出来的中间区域，上下两边的红外线为反射罩反射的少部分红外线，该部分热量较弱，光学聚能镜头位于中间区域，集中收集中间区域反射的红外线。当红外线进入光学聚能镜头12后，首先经由第一镜片121、第二镜片122、和第三镜片123的依次折射使光线聚拢，之后由位于第三镜片2倍焦距处的第四镜片进行折射，之后由第五镜片125和第六镜片126依次折射，最后射出光学聚能镜头12。图7完整示出了从射入光学聚能镜头到射出光学聚能镜头光线的整个折射、聚能、储能过程。

如图6所示，所述上红外线加热装置1还包括散热风扇13，所述散热风扇13与所述红外线加热部件11相对应。为红外线加热部件11提供散热，避免温度过高造成部件损坏，

如图4所示，所述支架5上还安装有为所述控制器提供视频信号的摄像头6、以及视觉光学对位装置7。摄像头6为控制器提供PCB板在工装夹具3上的安装位置视频信号，视觉光学对位装置7可使PCB板安装在工装夹具3上的位置进行对位、检测。

通过列表对比，详细示出本实用新型实施例较现有热风式拆焊机的优点：

在本实用新型提供的第二实施例中，与第一实施例不同之处在于所述第四镜片124相对所述第三镜片123的距离在所述第三镜片123的1倍焦距内，所述第五镜片125相对所述第四镜片124的距离在所述第四镜片的1倍焦距内。

在本实用新型提供的第三实施例中，与第一实施例不同之处在于所述第四镜片124相对所述第三镜片123的距离在所述第三镜片123的3倍焦距内，所述第五镜片125相对所述第四镜片124的距离在所述第四镜片的3倍焦距内。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如上述方法实施例的步骤，所述的存储介质，如：磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。在本实用新型各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：包括机体，所述机体上安装有上红外线加热装置（1）、下红外线加热装置（2）、位于所述上红外线加热装置（1）和下红外线加热装置（2）之间的工装夹具（3）、控制所述加热装置工作的控制器、和为所述控制器提供加热温度信号的温度传感器，所述上红外线加热装置（1）包括红外线加热部件（11）、和用于将红外线加热部件（11）发出的红外线进行聚能的光学聚能镜头（12），所述光学聚能镜头（12）的位置与所述红外线加热部件（11）的红外线发射方向相对应。

2.根据权利要求1所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述光学聚能镜头（12）包括沿光线方向依次排列的多个镜片。

3.根据权利要求2所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述光学聚能镜头（12）包括第一镜片（121）、第二镜片（122）、第三镜片（123）、第四镜片（124）、第五镜片（125）、和第六镜片（126），所述红外线从所述第一镜片（121）射入、从所述第六镜片（126）射出。

4.根据权利要求3所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述第一镜片（121）是一端为凹球面、另一端为凸球面的透镜，所述第三镜片（123）、和第五镜片（125）为平凸透镜，所述第二镜片（122）、第四镜片（1224）、第六镜片（126）为凸透镜。

5.根据权利要求4所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述第一镜片（121）、第三镜片（123）和第五镜片（125）的曲率半径依次增加；所述第二镜片（122）的曲率半径大于所述第四镜片（124）的曲率半径，所述第六镜片（126）两端中光线射入一端的曲率半径大于光线射出一端的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述第一镜片（121）、第二镜片（122）和第三镜片（123）依次相邻排列，所述第四镜片（124）相对所述第三镜片（123）的距离在所述第三镜片（123）的1倍～3倍焦距内，所述第五镜片（125）相对所述第四镜片（124）的距离在所述第四镜片的1倍～3倍焦距内，所述第六镜片（126）与所述第五镜片（125）相邻排列。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述上红外线加热装置（1）还包括散热风扇（13），所述散热风扇（13）与所述红外线加热部件（11）相对应。

8.根据权利要求7所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述机体包括底座（4）和支架（5），所述下红外线加热装置（2）和工装夹具（3）安装于所述底座（4）上，所述上红外线加热装置（1）和温度传感器安装于所述支架（5）上，所述支架（5）上设有位置调节机构，所述上红外线加热装置（1）安装于所述位置调节机构上。

9.根据权利要求8所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述支架（5）上还安装有为所述控制器提供视频信号的摄像头（6）及视觉光学对位装置（7）。

10.根据权利要求7所述的一种BGA红外线拆焊机，其特征在于：所述下红外线加热装置（2）包括镀膜石英加热管。