RU2484607C2 - Электронная плата с встроенным нагревательным сопротивлением - Google Patents

Электронная плата с встроенным нагревательным сопротивлением Download PDF

Info

Publication number
RU2484607C2
RU2484607C2 RU2008103648/07A RU2008103648A RU2484607C2 RU 2484607 C2 RU2484607 C2 RU 2484607C2 RU 2008103648/07 A RU2008103648/07 A RU 2008103648/07A RU 2008103648 A RU2008103648 A RU 2008103648A RU 2484607 C2 RU2484607 C2 RU 2484607C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
board
component
heating
electronic
heat
Prior art date
Application number
RU2008103648/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008103648A (ru
Inventor
Бернар ГЛЕВЕР
Даниель ГУ
Робер ПУАРЬЕ
Original Assignee
Испано Сюиза
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Испано Сюиза filed Critical Испано Сюиза
Publication of RU2008103648A publication Critical patent/RU2008103648A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2484607C2 publication Critical patent/RU2484607C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0212—Printed circuits or mounted components having integral heating means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/345—Arrangements for heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/81048—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled pre-heating or pre-cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/8121—Applying energy for connecting using a reflow oven
    • H01L2224/81211—Applying energy for connecting using a reflow oven with a graded temperature profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/81234—Applying energy for connecting using means for applying energy being within the device, e.g. integrated heater
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H01L2224/81815—Reflow soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81986—Specific sequence of steps, e.g. repetition of manufacturing steps, time sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01087—Francium [Fr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111—Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112—Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/167—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734—Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12222—Shaped configuration for melting [e.g., package, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

Объектом настоящего изобретения является электронная плата (1), содержащая зону (20), образующую подложку электронного компонента (10) типа BGA, электрическое нагревательное сопротивление (25А) напротив упомянутой зоны, при этом нагревательное сопротивление выполнено с возможностью подачи количества тепла для пайки компонента на плате. Плата согласно изобретению содержит множество электропроводящих слоев (21, 23, 25, …), чередующихся с электроизоляционными слоями (22, 24, 26), при этом упомянутое сопротивление (25А) образует один из электропроводящих слоев, расположенный непосредственно под поверхностным слоем (21). В случае необходимости, плата содержит тепловой отвод. Объектом настоящего изобретения является также установка для применения способа, которая позволяет производить ремонт электронной платы путем замены неисправных элементов, не подвергая опасности распайки или повреждения соседних элементов. Предложенный способ также позволяет устранить и уравновесить термические напряжения, возникающие в плате при пайке/распайке электронных компонентов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области электронных плат и, в частности, касается средств, обеспечивающих монтаж и демонтаж компонентов платы при помощи пайки.
Электронная плата в основном содержит плоскую подложку, называемую печатной схемой, которая состоит из наслоения проводников, называемых слоями и отделенных друг от друга электрическими изоляторами. Электронные компоненты монтируют на этой подложке, а электрические соединения осуществляют при помощи металлических лапок, которые закрепляют пайкой на контактных площадках на печатной схеме. В этой области техники подложку общепринято обозначают аббревиатурой РСВ («printed circuit board»).
Известные компоненты, которые являются компонентами с периферическими выводами, то есть соединительные лапки которых находятся на периферии корпуса, содержащего электронную микросхему, можно легко крепить пайкой на подложке. Тепло, необходимое для расплавления припоя и для пайки, можно получать путем приближения источника тепла к периферическим лапкам, не опасаясь повреждения компонента при чрезмерном нагреве.
Развитие технологий позволяет в настоящее время применять более компактные компоненты с так называемыми поверхностными выводами. На фиг.1 показана схема компонента 10, обозначаемого в этой области техники аббревиатурой BGA («ball grid array»). Компонент содержит электронную микросхему 11, погруженную в обволакивающий материал 12, и находящуюся под ней подложку 13. С другой стороны с подложкой неподвижно соединены контактные шарики 15, расположенные в виде сетки. Часть шариков 15А электрически соединена с микросхемой 11 при помощи соответствующих средств 16А соединения. Некоторые шарики 15В, сосредоточенные в центральной части подложки, соединяют электрически и термически с микросхемой при помощи соединительных средств 16В для отвода тепла из корпуса РСВ.
По сравнению с компонентами с периферическими выводами применение компонентов с поверхностными выводами имеет все же недостаток в связи с необходимостью их нагрева для осуществления пайки, так как по-другому доступ к шарикам невозможен. Поэтому для осуществления пайки или распайки таких компонентов необходимо нагреть корпус до температуры плавления твердого припоя, которая, например, составляет 195°С для припоя на основе свинца. При этом необходимо убедиться, чтобы температура оставалась ниже предела термостойкости микросхемы, который составляет 250°С.
Кроме того, в некоторых вариантах применения в области авиационной промышленности электронные платы помещают в корпус, где совершенно нет циркуляции охлаждающего воздуха. В этом случае в подложку, называемую РСВ, заключают один или несколько листов металлической фольги, называемых теплоотводами (как правило, из меди), которые позволяют отводить тепло за счет проводимости между нагревающимся электронным компонентом или нагревающимися электронными компонентами и наружным пространством металлического корпуса, в котором установлены электронные платы. Кроме того, в частности, для применения в авиапромышленности всю плату покрывают климатическим лаком для защиты от влажности.
Учитывая повышенную стоимость электронных плат в некоторых областях применения, в частности в авиапромышленности, очень важно иметь возможность производить их ремонт путем замены неисправных компонентов. Замена не должна влиять на работу соседних компонентов. При этом осуществляют сложный этап, на котором необходимо подвести локально достаточное количество тепла, чтобы расплавить паяное соединение только одного подлежащего замене компонента.
Наличие теплоотводов и климатического лака является в этом контексте недостатком, если речь идет о замене компонента типа BGA, то есть о его распайке и повторной пайке на подложке.
Известные из предшествующего уровня техники решения не подходят для крепления пайкой нового компонента или для отсоединения распайкой существующего компонента, если подложка содержит тепловые отводы. В этом случае приходится подводить большее количество тепла с учетом его удаления через тепловой отвод. Этот избыток тепла может повредить соседние компоненты. Кроме того, климатический лак может тоже расплавиться при температуре нагрева. Он может перетечь в соседние паяные швы и нарушить электрические соединения.
В заявке FR 2864419 заявитель предложил решение этой проблемы. Предложенный способ пайки во время ремонта электронного компонента на подложке, содержащей, по меньшей мере, один тепловой отвод упомянутого компонента, при помощи паяльной пасты, содержащей в себе очищающий флюс, активируемый при первой температуре, и твердый припой, плавящийся при второй температуре, превышающей первую, заключается в том, что
подложку предварительно нагревают через тепловой отвод до первой температуры,
компонент помещают на подложку с паяльной пастой,
компонент нагревают струей горячего газа, температура которого достаточна для активации флюса и доведения твердого припоя до второй температуры.
Паяльная паста, применяемая в этом способе, обычно содержит твердый припой, как правило, в виде шариков, легко активируемый флюс для обработки поверхностей и разбавитель или растворитель. За счет нагрева через тепловой отвод подложки во время предварительного нагрева подложки ограничивают подачу тепла до количества, необходимого для активации флюса, при этом температура подложки и соседних компонентов остается ниже температуры повторного плавления их припоя. Кроме того, тепло, необходимое для того, чтобы твердый припой достиг температуры плавления, подводится локально при помощи сопла с горячим газом, располагаемого над подложкой. Предварительный нагрев платы осуществляют за счет конвекции с нагревательной пластинкой, расположенной под платой со стороны, противоположной рассматриваемому компоненту.
Нагрев горячим воздухом компонента содержит этап предварительного нагрева до промежуточной температуры, меньшей второй температуры. Плату помещают в камеру, по меньшей мере, на время этапа предварительного нагрева, что позволяет гомогенизировать температуры на плате. Горячий газ подают через сопло, расположенное перпендикулярно к плоскости платы и связанное со средством, образующим трубу обратного отвода газов после обдувания компонента.
В вышеуказанной заявке описана также установка для сборки и ремонта электронных плат, позволяющая применять указанный способ или способы, содержащая средство крепления платы, средство нагрева за счет теплопроводности на одной стороне платы и средство, содержащее нагревательную пластинку для нагрева горячим газом на другой стороне платы. Такая установка одновременно позволяет применять указанный способ пайки и производить распайку подлежащего замене компонента, не затрагивая соседние компоненты.
Способ является вполне удовлетворительным, когда используют припой на основе свинца, такой как сплав олова и свинца, температуру плавления которого можно отрегулировать на 195°С. Однако он не годится для пайки с припоем, не содержащим свинца, который применяют в соответствии с требованиями по охране окружающей среды и температура плавления которого является более высокой и по существу более близкой к предельной температуре, которую может выдержать компонент. Так, припой, такой как олово, медь и серебро, отвечающий регламентным требованиям, имеет температуру плавления 230°С, то есть на 35°С больше указанной выше температуры и приближающуюся к температурному пределу 250°С, предусмотренному для компонентов.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности применения припоев, температура плавления которых превышает температуру, при которой до настоящего времени крепили пайкой компонент типа BGA на печатной схеме.
Задачей настоящего изобретения является также усовершенствование известного способа, являющегося объектом вышеуказанной заявки. Кроме того, предложенная технология позволяет производить ремонт электронных плат и снимать компонент без создания теплового напряжения на плате, которое может повредить часть платы. В частности, можно локализовать подвод тепла, необходимого для плавления паяного шва подлежащего замене компонента, не повреждая соединений соседних компонентов или компонентов, находящихся под подложкой.
Согласно изобретению эти задачи решены путем создания электронной платы, содержащей зону, образующую подложку электронного компонента типа BGA, электрическое нагревательное сопротивление напротив упомянутой зоны, которое выполнено с возможностью подачи определенного количества тепла для пайки компонента на плате, характеризующейся тем, что плата дополнительно содержит множество электропроводящих слоев, чередующихся с электроизоляционными слоями, при этом сопротивление образует один из электропроводящих слоев, расположенный непосредственно под поверхностным слоем.
Наличие нагревательного сопротивления позволяет обеспечить, в случае необходимости, подвод дополнительного количества тепла для пайки при помощи материала с температурой плавления, превышающей температуру плавления свинцовых припоев, в случае платы с тепловым отводом. Пайку осуществляют путем нагрева горячим воздухом с одной стороны и подачи тепла при помощи нагревательной пластинки с другой стороны. Дополнительное сопротивление позволяет осуществить подвод тепла в паяное соединение, не затрагивая электронные компоненты. Несмотря на то что это решение, прежде всего, предусмотрено для платы с тепловым отводом, добавление нагревательного сопротивления можно также использовать в случае платы, не содержащей теплового отвода.
Следует также отметить, что в данном случае дополнительное сопротивление не следует путать с нагревательными сопротивлениями, которые могут содержаться в электронных платах, используемых в авиации и функцией которых является подача достаточного количества тепла для нагрева всей платы, чтобы обеспечивать ее нормальную работу при сверхнизких температурах.
Согласно другому отличительному признаку упомянутая зона, образующая подложку электронного компонента, содержит множество площадок, на которых пайкой крепят компонент, при этом нагревательное сопротивление образует зоны нагрева под площадками, предпочтительно непосредственно под ними.
Плата в соответствии с настоящим изобретением является наиболее предпочтительной в рамках способа пайки/распайки электронного компонента типа BGA или всех типов компонентов, соединительные швы которых недоступны, согласно этому способу осуществляют первый нагрев шва со стороны платы, противоположной по отношению к компоненту, при этом сопротивление обеспечивает дополнительную подачу тепла для повышения температуры паяного шва, в частности, до температуры плавления.
В частности, нагрев паяного шва с противоположной стороны осуществляют за счет теплопроводности при помощи нагревательной пластинки.
Согласно другому отличительному признаку способ содержит осуществление второго нагрева при помощи горячего газа, подаваемого на компонент.
Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 изображает схему компонента с поверхностными выводами (поперечный разрез) согласно изобретению.
Фиг.2 - поперечный разрез по линии II-II на фиг.3 части электронной платы, оборудованной компонентом, соединенным при помощи пайки, и содержащей тепловые отводы в подложке, согласно изобретению.
Фиг.3 - разрез по линии III-III на фиг.2 согласно изобретению.
Фиг.4 - разрез по линии IV- IV на фиг.2 согласно изобретению.
Фиг.5 - разрез по линии V-V на фиг.2 согласно изобретению.
Фиг.6 - схему установки, позволяющей производить пайку электронного компонента типа BGA на печатной плате, в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 частично показана электронная плата, содержащая средство согласно изобретению в зоне монтажа электронного компонента BGA. Плата 20 содержит множество электропроводящих электронных слоев 21, 23, 25…, установленных между электроизоляционными слоями 22, 24, 26. В данном случае показаны только три первых из указанных слоев, однако, как правило, плата содержит большее число этих слоев. Первый слой 21, который показан также на фиг.3, содержит площадки 21А, образующие электрические контакты с компонентом при помощи паяльных соединительных шариков 15. Площадки 21А находятся в электрическом контакте с контактами 23А лежащего ниже электронного слоя 23 (фиг.4). Первый слой содержит также площадки 21В, а слой 23 содержит контакты 23В. Эти площадки соединены между собой металлизированными отверстиями, которые позволяют осуществлять электрические соединения всех компонентов, выполненных на наружных поверхностях электронной платы, для обеспечения электрической функциональности платы.
Лежащий ниже слой 25 содержит нагревательное электрическое сопротивление 25А в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.5 показана деталь геометрической формы этого электрического сопротивления. Она имеет форму сетки с поверхностями 25А1 нагрева, соединенными нитями 25А2, которые, в свою очередь, соединены с двумя боковыми нитями 25А3. Две боковые нити 25А3 электрически соединены, каждая, с металлизированным отверстием 27 и 27' соответственно, которое проходит через плату перпендикулярно ее плоскости. Металлизированные отверстия 27 и 27' предназначены для обеспечения подключения сопротивления к внешнему источнику электрического питания.
Отмечается, что поверхности нагрева расположены напротив площадок 12А, образующих контакты на первом слое 21.
На фиг.6 показана установка 100 для сборки и ремонта электронных плат, позволяющая производить пайку или распайку электронных компонентов типа BGA, в которой установлена электронная плата 1 с ее зоной подложки 20, на которой устанавливают компонент 10.
В отличие от фиг.2 здесь показаны слой, образующий тепловой отвод 28, и базовая пластинка 29. Плата содержит также последовательность слоев (не показаны) между слоем 25, содержащим нагревательное сопротивление, и металлическим слоем, образующим тепловой отвод 28.
Установка содержит нагревательную пластинку 40, на которую помещают плату. В металлизированные отверстия 27 и 27' вставляют контактные штырьки 27f и 27f'. Контактные штырьки соединены с источником электрической энергии.
Средство нагрева пластинки 40 не показано. Оно может быть, например, электрическим. Над платой устанавливают сопло 110 перпендикулярно к плоскости подложки. Ширина сопла 110 является достаточной для перекрывания компонента 10. Показаны два элемента 121 стенки, наружных по отношению к стенкам сопла и параллельных ее оси, образующих канал. Они образуют трубу для обратного отвода газов. Стрелками показано направление движения входящего газа, направляемого стенками сопла, и направление этого же газа после обдувания компонента.
Предпочтительно комплект из платы и нагревательной пластинки помещают в теплозащитную камеру (не показана) для обеспечения однородности температуры различных элементов. Предпочтительно сопло содержит отверстия 122, выполненные в местах, где находятся компоненты, предназначенные для пайки или распайки в зависимости от того, идет ли речь о сборке платы или о ее ремонте путем замены компонента. Эти отверстия закрывают, например, в тех местах, где не будет производиться работа. Элементы 121 стенки размещают, например, вдоль краев отверстия 122, и они образуют барьер для газов, когда устанавливают нагревательное сопло через отверстие. Стенки образуют трубу вместе со стенками сопла, которое помещают в отверстие.
Далее следует описание примера цикла пайки отдельного компонента.
Осуществляют предварительный нагрев платы при помощи нагревательной пластинки 40, при этом тепло от пластинки передается на металлические элементы, образующие тепловые отводы платы. Подъем температуры продолжается непрерывно, пока плата не нагреется до определенной температуры.
После этого компонент устанавливают на место на подложке, поместив между ними паяльную пасту. Температура является достаточной для активации очищающего флюса, содержащегося в паяльной пасте.
Через сопло на компонент подают горячий воздух при температуре от 250°С до 300°С. Воздух обдувает верхнюю поверхность компонента, огибает свободный край сопла и направляется стенками трубы, отклоняясь от первоначального направления на 180°. Температура на уровне шариков компонента постепенно достигает 165°С-170°С.
После этого температуру горячего воздуха повышают до 400-490°С.
Подают дополнительное количество тепла путем включения питания нагревательного сопротивления 25А в течение определенного периода времени, достаточно короткого, чтобы не повредить компоненты, находящиеся рядом с предназначенным для пайки компонентом. Поскольку поверхности нагрева локализованы напротив предназначенных для пайки площадок, то опасность повреждения других компонентов снижается еще больше. Температура на шариках постепенно повышается до 230°С, и температура микросхемы повышается до 230-240°С. Когда температура плавления припоя, образующего шов, достигнута, поток горячего воздуха останавливают.
Во время ремонта электронной платы осуществляют аналогичный цикл или предпочтительно, чтобы упростить операции, производят тот же цикл, что и для пайки компонента. В частности, производят предварительный нагрев платы до первой температуры, чтобы уравновесить напряжения, возникающие в плате.
Во втором случае температура предварительного нагрева без труда достигает температуры активации флюса. Вместе с тем разброс температур в различных точках на плате существенно уменьшают, когда плату помещают в закрытую теплозащитную камеру.

Claims (5)

1. Электронная плата (1), содержащая зону (20), образующую подложку электронного компонента (10) типа BGA, электрическое нагревательное сопротивление (25А) напротив упомянутой зоны, при этом нагревательное сопротивление выполнено с возможностью подачи определенного количества тепла для пайки компонента на плате, отличающаяся тем, что содержит множество электропроводящих слоев (21, 23, 25), чередующихся с электроизоляционными слоями (22, 24, 26), при этом нагревательное сопротивление (25А) образует один из электропроводящих слоев, и размещено под электропроводящим слоем (21), при этом плата содержит металлический слой, образующий тепловой отвод (28).
2. Плата по п.1, отличающаяся тем, что зона, образующая подложку электронного компонента, содержит множество площадок, на которых пайкой закреплен компонент, при этом нагревательное сопротивление образует поверхности (25А1) нагрева, расположенные под площадками.
3. Плата по п.1, отличающаяся тем, что нагревательное сопротивление содержит средства, образующие контакты для подключения внешнего электрического питания.
4. Способ пайки/распайки электронного компонента типа BGA на электронной печатной плате по п.1, заключающийся в том, что осуществляют первый нагрев шва со стороны платы, противоположной по отношению к компоненту, при этом используют нагревательное сопротивление в качестве источника дополнительного тепла для повышения температуры паяного шва до температуры плавления, причем нагрев шва с противоположной стороны осуществляют за счет проводимости посредством нагревательной пластины, затем осуществляют второй нагрев посредством горячего газа, подаваемого на компонент.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что горячий газ направляют при помощи колокола, содержащего средства удаления газа после обдувания компонента.
RU2008103648/07A 2007-01-31 2008-01-30 Электронная плата с встроенным нагревательным сопротивлением RU2484607C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0700684 2007-01-31
FR0700684A FR2912029B1 (fr) 2007-01-31 2007-01-31 Carte electronique incorporant une resistance chauffante.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008103648A RU2008103648A (ru) 2009-08-10
RU2484607C2 true RU2484607C2 (ru) 2013-06-10

Family

ID=38541953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008103648/07A RU2484607C2 (ru) 2007-01-31 2008-01-30 Электронная плата с встроенным нагревательным сопротивлением

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8059424B2 (ru)
EP (1) EP1954108A1 (ru)
JP (1) JP2008193083A (ru)
CN (1) CN101237746A (ru)
BR (1) BRPI0800072A (ru)
CA (1) CA2619144A1 (ru)
FR (1) FR2912029B1 (ru)
IL (1) IL189121A0 (ru)
MA (1) MA29829B1 (ru)
MX (1) MX2008001438A (ru)
RU (1) RU2484607C2 (ru)
SG (1) SG144889A1 (ru)
ZA (1) ZA200800996B (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102284761B (zh) * 2010-06-17 2014-05-28 纬创资通股份有限公司 电子元件解焊方法以及导热模块
FR2981795B1 (fr) 2011-10-25 2015-01-02 Commissariat Energie Atomique Hybridation flip-chip de composants microelectroniques par chauffage local des elements de connexion
US9012811B2 (en) * 2012-01-13 2015-04-21 Viasystems Technologies Corp. L.L.C. Printed circuit board with embedded heater
CN103889079B (zh) * 2012-12-20 2016-03-09 李水波 加热板
US20170179066A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Russell S. Aoki Bulk solder removal on processor packaging
US10306776B1 (en) 2017-11-29 2019-05-28 Lam Research Corporation Substrate processing system printed-circuit control board assembly with one or more heater layers
US11621237B2 (en) * 2019-01-14 2023-04-04 Intel Corporation Interposer and electronic package
US11545408B2 (en) * 2019-01-16 2023-01-03 Intel Corporation Reflowable grid array to support grid heating
WO2020196746A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 三菱マテリアル株式会社 絶縁回路基板
TWI698949B (zh) * 2019-08-07 2020-07-11 台灣愛司帝科技股份有限公司 薄膜結構、晶片承載組件及晶片承載設備
TWI718812B (zh) * 2019-12-17 2021-02-11 台灣愛司帝科技股份有限公司 微加熱器晶片、晶圓級電子晶片組件以及晶片組件堆疊系統

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134498C1 (ru) * 1998-12-08 1999-08-10 Таран Александр Иванович Контактный узел
US20040097015A1 (en) * 2002-05-28 2004-05-20 Sharma Nirmal K. Package for integrated circuit with thermal vias and method thereof
EP1439581A2 (en) * 2002-12-27 2004-07-21 Vlt Corporation Interconnection structure
FR2864419A1 (fr) * 2003-12-19 2005-06-24 Hispano Suiza Sa Procede pour braser un composant electronique sur une carte electronique, procede de reparation de la carte et installation pour la mise en oeuvre du procede
US20060237843A1 (en) * 2005-04-25 2006-10-26 Masaaki Yanaka BGA-type multilayer circuit wiring board

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2189620B (en) * 1986-04-23 1990-03-28 Stc Plc Optical fibre transmission package
US4788404A (en) * 1985-06-20 1988-11-29 Metcal, Inc. Self-soldering flexible circuit connector
US4769525A (en) * 1986-09-02 1988-09-06 Hughes Aircraft Company Circuit package attachment apparatus and method
US5010233A (en) * 1988-11-29 1991-04-23 Amp Incorporated Self regulating temperature heater as an integral part of a printed circuit board
US5103071A (en) * 1988-11-29 1992-04-07 Amp Incorporated Surface mount technology breakaway self regulating temperature heater
US5483270A (en) * 1990-02-26 1996-01-09 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for ink jet head
US5539186A (en) * 1992-12-09 1996-07-23 International Business Machines Corporation Temperature controlled multi-layer module
US6114674A (en) * 1996-10-04 2000-09-05 Mcdonnell Douglas Corporation Multilayer circuit board with electrically resistive heating element
FI981032A (fi) * 1998-05-08 1999-11-09 Nokia Networks Oy Lämmitysmenetelmä ja piirilevy
US6031729A (en) * 1999-01-08 2000-02-29 Trw Inc. Integral heater for reworking MCMS and other semiconductor components
US6396706B1 (en) * 1999-07-30 2002-05-28 Credence Systems Corporation Self-heating circuit board
US6423939B1 (en) * 2000-10-02 2002-07-23 Agilent Technologies, Inc. Micro soldering method and apparatus
US6492620B1 (en) * 2001-05-18 2002-12-10 Trw Inc. Equipotential fault tolerant integrated circuit heater
US6841739B2 (en) * 2002-07-31 2005-01-11 Motorola, Inc. Flexible circuit board having electrical resistance heater trace
US6911624B2 (en) * 2002-08-23 2005-06-28 Micron Technology, Inc. Component installation, removal, and replacement apparatus and method
US7234218B2 (en) * 2005-03-08 2007-06-26 International Business Machines Corporation Method for separating electronic component from organic board

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134498C1 (ru) * 1998-12-08 1999-08-10 Таран Александр Иванович Контактный узел
US20040097015A1 (en) * 2002-05-28 2004-05-20 Sharma Nirmal K. Package for integrated circuit with thermal vias and method thereof
EP1439581A2 (en) * 2002-12-27 2004-07-21 Vlt Corporation Interconnection structure
FR2864419A1 (fr) * 2003-12-19 2005-06-24 Hispano Suiza Sa Procede pour braser un composant electronique sur une carte electronique, procede de reparation de la carte et installation pour la mise en oeuvre du procede
US20060237843A1 (en) * 2005-04-25 2006-10-26 Masaaki Yanaka BGA-type multilayer circuit wiring board

Also Published As

Publication number Publication date
MA29829B1 (fr) 2008-10-03
BRPI0800072A (pt) 2008-09-16
MX2008001438A (es) 2009-02-24
FR2912029A1 (fr) 2008-08-01
RU2008103648A (ru) 2009-08-10
JP2008193083A (ja) 2008-08-21
IL189121A0 (en) 2008-11-03
CA2619144A1 (fr) 2008-07-31
SG144889A1 (en) 2008-08-28
US20080187772A1 (en) 2008-08-07
EP1954108A1 (fr) 2008-08-06
CN101237746A (zh) 2008-08-06
US8059424B2 (en) 2011-11-15
ZA200800996B (en) 2008-11-26
FR2912029B1 (fr) 2010-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484607C2 (ru) Электронная плата с встроенным нагревательным сопротивлением
US9125301B2 (en) Integral heater assembly and method for carrier or host board of electronic package assembly
KR100702544B1 (ko) 회로 기판의 배치 및 납땜 방법과, 이러한 방법을 위한 회로 기판 및 리플로우 오븐
CN100556235C (zh) 印刷电路板、其制造方法以及电子装置
CN101483978B (zh) 电子器件的修复方法和修复系统以及电路板单元及其生产方法
US20060065431A1 (en) Self-reflowing printed circuit board and application methods
TWI554173B (zh) 用以固定一球狀柵格陣列至一印刷線路板的系統及方法
CN101431861B (zh) 印刷线路板
US5070604A (en) Method for soldering two kinds of parts on one-side printed board
US6572009B2 (en) Passive and active heat retention device for solder fountain rework
KR20170128504A (ko) 전자 장치 및 전자 장치의 제조 방법
US7428979B2 (en) Process for soldering an electronic component on an electronic card, process for repairing the card and installation for using the process
JP2010129967A (ja) 電子回路モジュール
JP2014197619A (ja) プリント配線板および該プリント配線板を使用した実装基板の製造方法
JP2010080667A (ja) 実装基板、および実装方法
JP5185831B2 (ja) コンポーネントを順序付けて固定することによる電子モジュールの生産方法
KR20230171502A (ko) 가요성인쇄회로기판 표면실장방법 및 그에 적합한 지그
RU2534025C1 (ru) Способ исправления дефектов узлов многослойных печатных плат с высокоинтегрированной элементной базой
JP2014187177A (ja) 電子部品の実装方法
JP2005252124A (ja) 通風孔を備えた基板
JP2007035693A (ja) コネクタの取り外し方法及び取り外し治具
JP2004063595A (ja) 実装配線基板の製造方法
JP2005286258A (ja) プリント配線板接続機構及びプリント配線板接続方法
Markstein Desoldering Components
JP2000216533A (ja) 電子部品のはんだ融解装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150131