DE19732680C2

DE19732680C2 - Method for adjusting a stamp for the simultaneous wetting of several electrical contact surfaces of a component with a liquid

Info

Publication number: DE19732680C2
Application number: DE19732680A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kerler; Horst Groeninger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: DE19732680A1

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Justierung eines Stempels, der zum gleichzeitigen Benetzen mehrerer elektrischer Kontaktflächen eines Bauelementes mit einer Flüssigkeit dient und aus einem Elastomer bestehende Noppen aufweist, deren Anzahl, Anordnung und Abmessungen an die zu benetzenden Kontaktflächen angepaßt ist, anzugeben.The invention has for its object a method for Adjustment of a stamp for simultaneous wetting several electrical contact surfaces of a component with serves a liquid and consists of an elastomer Knobs shows their number, arrangement and dimensions the contact surfaces to be wetted is adjusted.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 ge löst.This object is achieved with a method according to claim 1 solves.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in ab hängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Refinements and developments of the invention are in from pending claims marked.

Das Justierungsverfahren sieht vor,
The adjustment procedure provides

- That a perforated template intended for the component Recording is used, the template the same Outer dimensions as the component has and holes points, the arrangement of the contact surface in their arrangement Chen correspond to the component,
- That the stamp with the knobs in the holes of the template is used
- That move in a defined manner relative to the recording bare bracket on the side facing away from the knobs Stamp placed and mechanically connected to this becomes
- And that the holder with the stamp from the template so how to remove the template from the holder.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Vorrichtung zum gleichzeitigen Benetzen der Kontaktflächen einen Stempel auf weist, an dem Noppen aus einem Elastomer befestigt sind, de ren Anzahl, Anordnung und Abmessungen an die zu benetzenden Kontaktflächen angepaßt ist. Ein Elastomer hat flexible ela stische Eigenschaften und kann entweder Naturgummi oder ein Kunststoff sein. Die beanspruchte Vorrichtung kann vorteil haft zum Benetzen mehrerer elektrischer Kontaktflächen einge setzt werden, indem zunächst die Noppen des Stempels mit der Flüssigkeit benetzt werden, der Stempel dann so über die Kon taktflächen geführt wird, daß die Noppen über je einer der Kontaktflächen angeordnet sind und anschließend die Flüssig keit von den Noppen auf die Kontaktflächen übertragen wird. Da die Noppen aus einem Elastomer bestehen, sind sie äußerst flexibel und damit, wie Versuche gezeigt haben, besonders gut für die durchzuführende Benetzung geeignet. Die Flexibilität ist insbesondere von Vorteil, weil dadurch Fertigungstoleran zen bei der Herstellung der Noppen und der Kontaktflächen ausgeglichen werden.According to the invention it is provided that the device for simultaneous wetting of the contact surfaces on a stamp has, on which studs made of an elastomer are attached, de Ren number, arrangement and dimensions of the to be wetted Contact areas is adjusted. An elastomer has flexible ela tical properties and can be either natural rubber or a Plastic. The claimed device can be advantageous is used to wet several electrical contact surfaces be set by first pressing the knobs of the stamp with the Liquid are wetted, the stamp then over the con tact areas is that the knobs over each of the Contact surfaces are arranged and then the liquid speed is transferred from the knobs to the contact surfaces. Since the knobs are made of an elastomer, they are extreme flexible and, as tests have shown, particularly good suitable for the wetting to be carried out. The flexibility is particularly advantageous because it makes manufacturing tolerant zen in the manufacture of the knobs and the contact surfaces be balanced.

Nach einer sehr vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, den Stempel und die Noppen einstückig auszuführen. Ein solcher Stempel aus einem Elasto mer, der Noppen aufweist, ist besonders einfach und damit ko stengünstig herzustellen. Hierzu kann man sich beispielsweise einer Maskentechnik bedienen, bei der (ähnlich wie bei Her stellungsverfahren der Halbleitertechnologie) Masken zur par tiellen phototechnischen Belichtung des Elastomers zum Ein satz kommen, woraufhin je nach gewähltem Verfahren belichtete oder nicht belichtete Partien des Elastomers durch entspre chende Abdeckschichten (beispielsweise aus einem Lack) und durch Einsatz eines Lösungsmittels teilweise abgetragen wer den. Außerdem ist ein Elastomer ein kostengünstiges Material. Weiterhin weist die einstückige Realisierung von Stempel und Noppen den Vorteil auf, daß eine noch bessere Flexibilität der zur Benetzung dienenden Komponenten der Benetzungsvor richtung erreicht wird.After a very advantageous and preferred training The invention provides for the stamp and the knobs to be carried out in one piece. Such a stamp from an elasto mer, which has pimples, is particularly simple and therefore ko inexpensive to manufacture. You can do this, for example use a mask technique in which (similar to Her positioning process of semiconductor technology) Masks for par tial phototechnical exposure of the elastomer come, whereupon depending on the chosen method exposed or unexposed parts of the elastomer by corresponding appropriate covering layers (for example from a varnish) and partially removed by using a solvent the. An elastomer is also an inexpensive material. Furthermore, the one-piece realization of stamp and Nubs have the advantage of being even more flexible the wetting components used for wetting direction is reached.

Die Flexibilität läßt sich noch weiter verbessern, indem auf der von den Noppen abgewandten Seite des Stempels eine flexi ble Unterlage, vorzugsweise ein Moosgummi, angeordnet wird. Bei einem Moosgummi handelt es sich um einen Elastomer, der Lufteinschlüsse aufweist und somit eine erhöhte Elastizität hat. Die hohe Flexibilität bzw. Elastizität der Benetzungs vorrichtung ermöglicht vorteilhaft einen Ausgleich von Un ebenheiten der zu benetzenden Kontaktflächen bzw. eines Substrates, auf dem diese angeordnet sind.The flexibility can be further improved by the side of the stamp facing away from the knobs a flexi ble pad, preferably a foam rubber, is arranged. A foam rubber is an elastomer that Has air pockets and thus increased elasticity Has. The high flexibility and elasticity of wetting device advantageously enables a compensation of Un flatness of the contact surfaces to be wetted or one Substrate on which they are arranged.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Benetzung, wenn die zu übertragende Flüssigkeit ein Flußmittel ist. Flußmittel dienen zur Entfernung von Oxiden auf der Oberfläche der Kon taktflächen und gegebenenfalls als Klebeschicht für ein Löt mittel, welches anschließend auf die Kontaktflächen gebracht werden kann, um ein Verlöten der Kontaktflächen mit anderen elektrischen Komponenten beziehungsweise Kontakten zu ermög lichen. Ein Elastomer als Noppenmaterial eignet sich beson ders gut, um ein Flußmittel auf die Konatktflächen zu über tragen, da das Flußmittel einerseits leicht auf den Noppen haften bleibt und andererseits sich auch gut von diesen löst, wenn es mit dem Material der Kontaktflächen in Kontakt ge bracht wird.The invention is particularly suitable for wetting when the liquid to be transferred is a flux. Flux are used to remove oxides on the surface of the cones tact areas and if necessary as an adhesive layer for a solder medium, which is then brought onto the contact surfaces can be to solder the contact areas to others electrical components or contacts to enable lichen. An elastomer as a nub material is particularly suitable good to apply a flux to the contact surfaces wear, because the flux on the one hand lightly on the knobs sticks and on the other hand also separates well from them, when it is in contact with the material of the contact surfaces is brought.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß der Stempel mit den Noppen, insbesondere wenn beide einstückig ausgeführt sind, mittels der beschriebenen Fototechnik auch mit Noppen hergestellt werden kann, die sehr kleine Abmessungen und ge genseitige Abstände aufweisen. Somit eignet sich die Erfin dung besonders gut zum Einsatz bei der Benetzung von sehr eng zueinander beabstandeten Kontaktflächen, welche darüber hin aus noch geringe Abmessungen aufweisen. Dies ist beispiels weise bei den sogenannten Ball-Grid-Array-Gehäusen der Fall. Bei diesen weist eine Hauptfläche des Gehäuses eine Matrix von Kontaktflächen auf, die oftmals sehr zahlreich sind. Eine Benetzung aller Kontaktflächen mit einem Flußmittel kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft gleichzeitig durchgeführt werden, bevor die Kontaktflächen mit dem für das Ball-Grid-Array typischen Lötkügelchen versehen werden, die durch das aufgetragene Flußmittel an den Kontaktflächen haf ten.The invention has the further advantage that the stamp with the knobs, especially if both are made in one piece are, by means of the described photo technology also with pimples can be produced, the very small dimensions and ge have mutual distances. The Erfin is therefore suitable Particularly good for use when wetting very narrow spaced-apart contact surfaces, which are beyond have small dimensions. This is an example the case with the so-called ball grid array housings. In these, a main surface of the housing has a matrix from contact areas, which are often very numerous. A Wetting of all contact surfaces with a flux can be done with the device according to the invention advantageously simultaneously be carried out before the contact surfaces with the for the Ball grid array typical solder balls are provided that by the flux applied to the contact surfaces ten.

Da die Erfindung die Herstellung einer kostengünstigen Benet zungsvorrichtung ermöglicht, die auch für kleinste Abmessun gen und Abstände der Kontaktflächen geeignet ist, eignet sie sich auch beispielsweise zum Einsatz bei den sogenannten Chip-Size-Packages, bei denen das Gehäuse einer integrierten Schaltung nur unwesentlich größer als die integrierte Schal tung selbst ist. Der Einsatz der Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Fälle minimaler Kontaktflächen beschränkt. Vielmehr kommt ein Einsatz auch für die Benetzung von Kon taktflächen in Betracht, die nicht Bestandteile einer inte grierten Schaltung beziehungsweise deren Gehäuse sind, son dern beispielsweise auf Platinen oder sonstigen Substraten angeordnet sind.Since the invention is the manufacture of an inexpensive Benet tion device allows for even the smallest dimensions suitable and distances of the contact surfaces, it is suitable can also be used, for example, in the so-called Chip-size packages in which the package is integrated Circuit only slightly larger than the integrated scarf tung itself is. However, the use of the invention is not limited to these cases of minimal contact areas only. Rather, it is also used for wetting cones tact areas that are not part of an inte grierte circuit or their housing are son but for example on circuit boards or other substrates are arranged.

Es ist günstig, wenn die Benetzung der Noppen mit der Flüs sigkeit dadurch geschieht, daß zunächst eine dünne Schicht der Flüssigkeit erzeugt wird, wozu sich insbesondere die Ver wendung eines Rakels eignet und anschließend in diese Flüs sigkeitsschicht die Spitzen der Noppen zur Benetzung einge taucht werden. Dieses Vorgehen ermöglicht eine gleichmäßige Benetzung der Noppen. Als vorteilhaft hat sich herausge stellt, wenn die Dicke der Flüssigkeitsschicht lediglich 0,2 bis 0,3 mm beträgt. Dies begünstigt eine gleichmäßige Benet zung der Noppen mit einer jeweils nur sehr geringen Flüssig keitsmenge.It is beneficial if the nubs are wetted with the rivers liquid happens because first a thin layer the liquid is generated, which is why the Ver using a squeegee and then into these rivers the tips of the nubs for wetting be dived. This procedure enables an even one Wetting of the knobs. Has turned out to be advantageous if the thickness of the liquid layer is only 0.2 is up to 0.3 mm. This favors an even benet of the knobs with only a very small amount of liquid quantity.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Durchmes ser jeder Noppe etwa 50 bis 60% des Durchmessers der jeweils zu benetzenden Kontaktfläche entspricht. Versuche haben erge ben, daß hierdurch bei etwa mittigem Aufsetzen der Noppen auf den Kontaktflächen eine besonders gute Benetzung der Kontakt flächen erfolgt.A development of the invention provides that the diam each knob about 50 to 60% of the diameter of each corresponds to the contact surface to be wetted. Attempts have been successful ben that in this way at about the center placement of the knobs the contact surfaces have a particularly good wetting of the contact surfaces.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels unter Erläuterung der Figuren näher beschrieben.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game described in more detail with explanation of the figures.

Fig. 1 zeigt die Benetzung eines Ausführungsbeispiels der Benetzungsvorrichtung mit einem Flußmittel und Fig. 1 shows the wetting of an embodiment of the wetting device with a flux and

Fig. 2 zeigt die anschließende Benetzung der Kontaktflä chen mittels der Benetzungsvorrichtung aus Fig. 1. FIG. 2 shows the subsequent wetting of the contact surfaces by means of the wetting device from FIG. 1.

Fig. 3 zeigt die Justage eines Stempels der Benetzungsvor richtung aus Fig. 1. Fig. 3 shows the adjustment of a stamp of the wetting device from Fig. 1st

Fig. 1 zeigt auf einer Unterlage 10 eine dünne Schicht eines Flußmittels 2, welche mittels eines über die Unterlage 10 ge führten Rakels 7 in gleichmäßiger Dicke erzeugt wird. Ange deutet ist die Erzeugung der Flußmittelschicht durch einen Tropfen 2a des Flußmittels 2, der beim Ziehen des Rakels 7 über die Unterlage 10 entsteht. Oberhalb der Flußmittel schicht 2 in Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Benetzungsvorrichtung abgebildet. Diese weist eine vorzugsweise aus Metall bestehende und daher unflexible, T-förmige Halterung 11 auf. An der Unterseite der Halterung 11 ist als flexible Zwischenschicht ein Moosgummi 6 flächig angeordnet. An dessen Unterseite ist ein einstückig gefertig ter Stempel 3 mit Noppen 4 befestigt, der aus einem Elastomer besteht. Ein solcher Stempel 3 ist sehr einfach und kosten günstig mit einer Maskentechnik herzustellen. Fig. 1 shows a thin layer on a base 10 of a flux 2, which is generated in a uniform thickness by means of a ge over the base 10 leading doctor blade. 7 Indicates the generation of the flux layer by a drop 2 a of the flux 2 , which arises when the squeegee 7 is pulled over the base 10 . Above the flux layer 2 in Fig. 1, an embodiment of the inventive wetting device is shown. This has a preferably made of metal and therefore inflexible, T-shaped holder 11 . On the underside of the holder 11 , a foam rubber 6 is arranged flat as a flexible intermediate layer. On the underside of a one-piece stamp 3 is attached with knobs 4 , which consists of an elastomer. Such a stamp 3 is very simple and inexpensive to manufacture using a mask technique.

Durch den vertikalen Pfeil in Fig. 1 ist angedeutet, daß die Benetzungsvorrichtung zum Zwecke der Benetzung der Noppen 4 von oben mit der Flußmittelschicht 2 in Berührung gebracht wird. Dabei reicht es aus, wenn nur die Spitzen der Noppen 4 mit dem Flußmittel 2 in Kontakt kommen. Durch Adhäsion haftet das Flußmittel 2 auf den Noppen 4. Die Schicht 2 ist bei die sem bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 0,2 bis 0,3 mm dick.The vertical arrow in FIG. 1 indicates that the wetting device is brought into contact with the flux layer 2 from above for the purpose of wetting the knobs 4 . It is sufficient if only the tips of the knobs 4 come into contact with the flux 2 . The flux 2 adheres to the knobs 4 by adhesion. The layer 2 is about 0.2 to 0.3 mm thick in the sem preferred embodiment.

Fig. 2 zeigt ein Ball-Grid-Array-(BGA-)Gehäuse 5 mit Kon taktflächen 1. Das BGA-Gehäuse ist mittels Unterdruck (dargestellt durch den Pfeil 8) auf einem Werkzeug 9 fixiert. Gemäß dem in Fig. 2 eingezeichneten vertikalen Doppelpfeil wird die Benetzungsvorrichtung mit dem gemäß Fig. 1 benetz ten Noppen 4 von oben auf den Kontaktflächen 1 aufgesetzt, so daß eine zumindest teilweise Übertragung des Flußmittels 2 an den Spitzen der Noppen 4 auf die jeweilige Kontaktfläche 1 erfolgt. Fig. 2 shows a ball grid array (BGA) housing 5 with con tact surfaces 1 . The BGA housing is fixed on a tool 9 by means of negative pressure (represented by arrow 8 ). According to the vertical double arrow shown in Fig. 2, the wetting device with the wetted according to FIG. 1 knobs 4 is placed from above onto the contact surfaces 1 , so that an at least partial transmission of the flux 2 at the tips of the knobs 4 onto the respective contact surface 1 he follows.

Dabei sind die Noppen 4 des Stempels 3 so ausgebildet, daß während des in Fig. 2 dargestellten Benetzungsvorganges jede von ihnen über je einer der Kontatkflächen 1 des BGA-Gehäuses 5 angeordnet ist. Die Noppen 4 weisen an ihrer Spitze einen Durchmesser auf, der etwa 50 bis 60% des Durchmessers der jeweiligen Kontaktfläche 1 entspricht. Die Noppen 4 sind in Fig. 2 jeweils etwa mittig über den Kontaktflächen 1 ange ordnet. The knobs 4 of the stamp 3 are designed such that during the wetting process shown in FIG. 2 each of them is arranged over one of the contact surfaces 1 of the BGA housing 5 . The nubs 4 have a diameter at their tip which corresponds to approximately 50 to 60% of the diameter of the respective contact surface 1 . The knobs 4 are each arranged approximately in the middle of the contact surfaces 1 in FIG. 2.

Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Möglichkeit, den Stempel 3 der Benetzungsvorrichtung für die Durchführung der Benetzung zu justieren. Dargestellt ist wiederum das Werkzeug 9 mit ei ner Aufnahme 24 für das BGA-Gehäuse 5 aus Fig. 2. Zunächst wird statt des BGA-Gehäuses 5 eine Lochschablone 22 in die Aufnahme 24 eingesetzt, die dieselben äußeren Abmessungen wie das Gehäuse 5 aufweist. Die Schablone 22 weist Löcher 25 auf, deren Anordnung der Anordnung der Kontaktflächen 1 des Gehäu ses 5 entspricht. Nun wird der Stempel 3 mit seinen Noppen 4 in die Löcher 25 der Schablone 22 eingesetzt. Durch die koni sche Form der Noppen 4 wird dies begünstigt (Selbstjustage). Die Halterung 11 ist gegenüber dem Werkzeug 9 und damit ge genüber der Aufnahme 24 definiert bewegbar, da sie Bestand teil des Werkzeugs 9 ist. Sie wird nun von oben (angedeutet durch den Pfeil in Fig. 3) auf den Stempel 3 gedrückt, wobei eine beidseitig klebende Folie 23 für eine mechanische Ver bindung zwischen beiden sorgt. Zuletzt wird die Halterung 11 mit dem daran befestigten Stempel 3 von der Schablone 22 ent fernt und letztere aus der Aufnahme 24 genommen. Fig. 3 shows an advantageous possibility to adjust the punch 3 of the wetting apparatus for carrying out the wetting. The tool 9 is again shown with a receptacle 24 for the BGA housing 5 from FIG. 2. First, instead of the BGA housing 5, a perforated template 22 is inserted into the receptacle 24 , which has the same external dimensions as the housing 5 . The template 22 has holes 25 , the arrangement of which corresponds to the arrangement of the contact surfaces 1 of the housing 5 . Now the stamp 3 with its knobs 4 is inserted into the holes 25 of the template 22 . This is favored by the conical shape of the knobs 4 (self-adjustment). The bracket 11 is relative to the tool 9 and thus ge compared to the receptacle 24 defined movement, since it is part of the tool 9 . It is now pressed from above (indicated by the arrow in Fig. 3) on the stamp 3 , a double-sided adhesive film 23 ensures a mechanical connection between the two. Finally, the holder 11 with the stamp 3 attached thereto is removed from the template 22 and the latter is removed from the receptacle 24 .

In die Aufnahme 24 wird nun das Gehäuse 5, wie in Fig. 2 ge zeigt, eingesetzt. Der Stempel 3 wird gemäß Fig. 1 benetzt und anschließend die Benetzung der Kontaktflächen 1 des Ge häuses 5 gemäß Fig. 2 durchgeführt.In the receptacle 24 , the housing 5 is now used, as shown in Fig. 2. The stamp 3 is wetted as shown in FIG. 1 and then the wetting of the contact surfaces 1 of the Ge housing 5 as shown in FIG. 2.

Auf die anhand Fig. 3 beschriebene Weise wird sicherge stellt, daß der Stempel 3 bei der Befestigung an der Halte rung 11 gegenüber den Löchern 25 der Schablone 22 justiert ist, deren Lage genau mit der Lage der zu benetzenden Kon taktflächen 1 übereinstimmt.In the manner described with reference to FIG. 3 it is sichge that the plunger 3 is fixed relative to the holes 25 of the template 22 when it is attached to the holding device 11 , the position of which corresponds exactly to the position of the contact surfaces 1 to be wetted.

Die Aufnahme 24 des Werkzeugs 9 und der Stempel 3 sind aus tauschbar ausgeführt, so daß mit demselben Werkzeug unter schiedliche Gehäuseformen bzw. Bauelementeformen benetzt wer den können.The receptacle 24 of the tool 9 and the stamp 3 are made of exchangeable, so that with the same tool under different housing shapes or component shapes can be wetted who can.

Claims

1. A method for adjusting a stamp ( 3 ), which serves for the simultaneous wetting of several contact surfaces ( 1 ) of a component ( 5 ) with a liquid ( 2 ) and consisting of an elastomer knobs ( 4 ), their number, arrangement and dimensions is adapted to the contact surfaces to be wetted ( 1 ),

- In which a perforated template ( 22 ) in a for the component ( 5 ) certain receptacle ( 24 ) is used, the template ( 22 ) has the same external dimensions as the construction element ( 5 ) and has holes ( 25 ) in Their arrangement corresponds to the arrangement of the contact surfaces ( 1 ) on the construction element ( 5 ),
- in which the stamp ( 3 ) with the knobs ( 4 ) is inserted into the holes ( 25 ) of the template ( 22 ),
- In which a holder ( 11 ) movable in a defined manner with respect to the receptacle ( 24 ) is placed on the side of the stamp ( 3 ) facing away from the knobs ( 4 ) and is mechanically connected to it
- And in which the holder ( 11 ) with the stamp ( 3 ) from the template ( 22 ) and the template from the receptacle ( 24 ) is removed.

2. The method according to claim 1, wherein the mechanical connection between the holder ( 11 ) and the stamp ( 3 ) is effected by a double-sided adhesive film ( 23 ).