CN212161757U - 一种实现三自由度精确调节的bga植球装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，包括漏网固定台(1)、三自由度滑台(2)、支柱(3)、底座(4)和芯片固定台(5)，四根支柱(3)一端穿过底座(4)四个角上的安装孔作为底座(4)的撑脚，支柱(3)另一端使用螺钉与漏网固定台(1)四个角固定；底座(4)作为三自由度滑台(2)的承载平台，三自由度滑台(2)放置在底座(4)上，三自由度滑台通过顶部的螺纹孔与芯片固定台(5)实现螺纹连接，三自由度滑台(2)带动芯片固定台(5)实现X、Y、Z三个方向的移动。本实用新型可以实现高精度自由调整芯片的位置，大大简化了印制电路板组装行业常用植球方法的操作。

Description

一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置

技术领域

本实用新型涉及电子产品装配领域，特别涉及一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，适用于往BGA芯片焊盘上装配焊球。

背景技术

BGA(Ball Grid Array，球栅阵列)封装是目前集成电路常用的一种封装形式。随着电子元器件无铅化的发展，越来越多的BGA芯片采用了诸如SAC305的无铅焊料球；然而在航空航天、医疗、军工等高产品可靠性要求的行业，仍会要求使用锡铅共晶焊料焊接元器件，这就出现了使用锡铅共晶焊料焊接无铅焊球的焊接方式，这种焊接方式存在锡铅共晶焊料与无铅焊料的兼容性问题。为了解决这种焊料兼容性问题，其中的一种方法是将BGA器件的无铅焊球去除，然后在器件焊盘上原位焊接锡铅共晶焊料球，这个过程称之为重新植球。

BGA重新植球的基本原理如图1所示，将漏网(一种薄片形工装)上的漏孔与BGA器件焊盘对位准确后，将焊球倾倒在漏网上，待焊球通过漏孔落在BGA器件的焊盘上后，使用焊接设备最终完成焊球的焊接。

重新植球的方法，在印制电路板组装行业一般使用一些较为简单的工装作为辅助来进行手工植球。这种方法由于工装设计简单，芯片与工装相对位置的调整一般存在操作繁琐、精度低、一致性差的缺点，影响植球的质量和效率。而在BGA器件的封装制造行业，一般使用专用的植球设备在器件焊盘上放置焊球，这种方法植球的精度高、自动化程度高、对人经验的依赖性小，但专用的植球设备本身的成本高，不适合印制电路板组装行业BGA植球多品种、小批量的特点。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种三自由度可精确调节的BGA植球装置。该BGA植球装置在使用夹持装置固定待植球芯片和漏网后，应用X、Y、Z三个自由度可以调节的平台实现待植球BGA芯片的移动，精确调整BGA芯片与漏网的位置，使得焊球能够通过漏网准确地落到芯片对应的焊盘上。该装置植球精度高、操作简单、成本较低，可大幅减少对操作人员经验的依赖，提高植球质量的一致性。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：

一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，包括漏网固定台1、三自由度滑台2、支柱3、底座4和芯片固定台5，四根支柱3一端穿过底座4四个角上的安装孔作为底座4的撑脚，支柱3另一端使用螺钉与漏网固定台1四个角固定；底座4作为三自由度滑台2的承载平台，三自由度滑台2放置在底座4上，三自由度滑台通过顶部的螺纹孔与芯片固定台5实现螺纹连接，三自由度滑台2带动芯片固定台5实现X、Y、Z三个方向的移动。

优选地，三自由度滑台2为XYZ燕尾槽移动机构。

优选地，芯片固定台包含芯片固定台底座7和X、Y方向的两组位移机构，每组位移机构包含二个顶块6、双向螺杆8和螺杆转动旋钮9；每个顶块6上有一个台阶，用于放置芯片；芯片固定台底座7中间镂空，双向螺杆8的中间有双向螺纹，二个顶块螺接在双向螺杆8的中间，双向螺杆8的二端穿过芯片固定台底座7与螺杆转动旋钮9固定。

优选地，漏网固定台由上压板10和下压板12组成，下压板的四角有磁性吸块14，用于快速固定不锈钢材料的植球漏网；上压板10、漏网11、下压板12通过4个螺钉孔13的螺纹连接固定。

优选地，在上压板10靠近角落的位置设置有导槽，导槽具有一定的斜度。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型可以实现高精度自由调整芯片的位置，大大简化了印制电路板组装行业常用植球方法的操作，该方法植球精度高、操作简单、成本低，能够满足多品种、小批量植球的需求，可广泛应用于印制电路板组装行业BGA重新植球工艺中，具有很大的市场应用前景。

附图说明

图1为BGA植球剖面示意图。

图2为三自由度可精确调节的BGA植球装置的结构示意图。

图3为三自由度滑台与芯片固定台连接示意图。

图4为芯片固定台的结构示意图。

图5为芯片固定台上位移机构的结构示意图。

图6为芯片固定台固定芯片示意图。

图7为漏网固定台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

在以下的描述中结合了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来进行实施，因此本实用新型的保护范围不受下面公开的具体实施范例的限制。

本实施例所示的一种三自由度可精确调节的BGA植球装置，如图2所示，包括漏网固定台1、三自由度滑台2、支柱3、底座4和芯片固定台5。底座4和支柱3是整个装置的基础，四根支柱3一端穿过底座4四个角上的安装孔作为底座4的撑脚。支柱3另一端使用螺钉与漏网固定台1四个角固定，使得底座4、支柱3与漏网固定台1形成一个整体。4根支柱3的撑脚的尺寸保持一致，使得与支柱3装配的底座4和漏网固定台1保持水平。底座4作为三自由度滑台2的承载平台，三自由度滑台2放置在底座4上，三自由度滑台通过顶部的螺纹孔与芯片固定台5实现螺纹连接(如图3所示)，与芯片固定台5固定形成一个整体，三自由度滑台2带动芯片固定台5实现X、Y、Z三个方向的移动。

作为举例说明，三自由度滑台2可以直接采用已有的XYZ燕尾槽移动机构，XYZ燕尾槽移动机构在X、Y、Z三个方向上设计有调节移动距离的旋钮和锁定装置，移动距离由螺纹控制，实现BGA植球时芯片精确移动的功能。

芯片固定台如图4所示，包含芯片固定台底座7和X、Y方向的两组位移机构。每组位移机构包含二个顶块6、双向螺杆8和螺杆转动旋钮9等。每个顶块6上有一个台阶，用于放置芯片。芯片固定台底座7中间镂空，双向螺杆8的中间有双向螺纹，二个顶块螺接在双向螺杆8的中间，双向螺杆8的二端穿过芯片固定台底座7与螺杆转动旋钮9固定。芯片放置在顶块的台阶上后，转动螺杆转动旋钮9从而使双向螺杆8转动。双向螺杆8转动后，固定在其上的两个顶块可以同步相向运动，能够保证固定后芯片的中心位置与固定台的中心位置重合，如图5所示。其中两组顶块接触在一起之后，要求相邻顶块能够完全贴合，如图6所示。

漏网固定台如图7所示，由上压板10和下压板12组成。下压板的四角有磁性吸块14，用于快速固定不锈钢材料的植球漏网。上压板10、漏网11、下压板12通过4个螺钉孔13的螺纹连接固定，从而使得漏网形成一定的张力。在上压板靠近角落的位置设置有导槽，导槽具有一定的斜度，用于植球完成后顺利倒出不用的焊球。

本实施例所示的BGA植球装置进行BGA植球的方法，具体操作方法如下：

1)取用植球漏网，对准漏网固定台中的固定螺钉孔位13，应用磁性吸块14固定在漏网固定台下压板上；

2)使用螺钉将漏网固定台的上压板10、下压板12和漏网11固定；

3)取用待植球芯片转动双向螺杆旋钮9将芯片固定在芯片固定台上；

4)将芯片固定台连同三自由度滑台放置在装置底座4近中心位置，然后依次转动滑台上X、Y、Z三个方向的位移调节旋钮调整芯片对应漏网的相对位置直至达到植球的位置要求，每个方向的位置调整到位后使用锁定按钮锁定该方向上的位置；

5)往漏网固定台的上压板10中倒入焊球，确定每个漏网的漏孔中有且只有一个焊球后，表明焊球放置成功；

6)使用三自由度滑台2调整Z轴方向的调整旋钮，降低芯片固定台的高度至合适的位置，从装置底座4上移出滑台2；

7)转动图双向螺杆旋钮9，取下植球完毕的芯片。

本实施例涉及的BGA植球装置实现了BGA植球过程中待植球芯片与漏网的可靠夹持以及芯片与漏网之间相对位置的调节的功能，具有调节精度高、速度快、操作简单和植球质量一致性好的特点。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，包括漏网固定台(1)、三自由度滑台(2)、支柱(3)、底座(4)和芯片固定台(5)，其特征在于四根支柱(3)一端穿过底座(4)四个角上的安装孔作为底座(4)的撑脚，支柱(3)另一端使用螺钉与漏网固定台(1)四个角固定；底座(4)作为三自由度滑台(2)的承载平台，三自由度滑台(2)放置在底座(4)上，三自由度滑台通过顶部的螺纹孔与芯片固定台(5)实现螺纹连接，三自由度滑台(2)带动芯片固定台(5)实现X、Y、Z三个方向的移动。

2.根据权利要求1所述的一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，其特征在于三自由度滑台(2)为XYZ燕尾槽移动机构。

3.根据权利要求1所述的一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，其特征在于芯片固定台包含芯片固定台底座(7)和X、Y方向的两组位移机构，每组位移机构包含二个顶块(6)、双向螺杆(8)和螺杆转动旋钮(9)；每个顶块(6)上有一个台阶，用于放置芯片；芯片固定台底座(7)中间镂空，双向螺杆(8)的中间有双向螺纹，二个顶块螺接在双向螺杆(8)的中间，双向螺杆(8)的二端穿过芯片固定台底座(7)与螺杆转动旋钮(9)固定。

4.根据权利要求1所述的一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，其特征在于漏网固定台由上压板(10)和下压板(12)组成，下压板的四角有磁性吸块(14)，用于快速固定不锈钢材料的植球漏网；上压板(10)、漏网(11)、下压板(12)通过(4)个螺钉孔(13)的螺纹连接固定。

5.根据权利要求4所述的一种实现三自由度精确调节的BGA植球装置，其特征在于在上压板(10)靠近角落的位置设置有导槽，导槽具有一定的斜度。

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