SE528286C2 - Anordning för avsyning av lödning av BGA kapslingar på kretskort - Google Patents

Description

30 528 286 2 riktning parallell med kretskortets yta som ska avsynas.

SAMMANFATTNING Uppfinningens syfte är att få fram en utrustning för avsyning av lödningar av BGA kapslingar och andra elektriska och elektroniska komponenter på kretskort, som kan hanteras enkelt och effektivt.

Andra syftet med uppfinningen är att få fram en apparat för avsyning av lödningar av BGA kapslingar och andra elektriska och elektroniska komponenter på kretskort, som har en effektiv belysning för lödningar som ska avsynas.

Problemet som den här uppfinningen avser att lösa är att hur man ska konstruera en utrustning för avsyning av lödpunkter så att avsyningen blir effektiv och att utrustningen är enkelt att hantera och speciellt hur man ska få fram en belysning för lödningspunkterna som ska avsynas.

I allmänhet en sådan apparat för visuell avsyning av lödningar mellan elektriska eller elektroniska komponenter och kretskort inkluderar ett prisma för att avvika ljuset och en utgång för ljuset, en bildsensor som detekterar det ljuset som prismat avlett och en belysningsenhet för belysning för lödningar som ska avsynas. Helst ett optiskt system såsom ett linssystem som har byggts in för att skapa en bild från ljuset som prismat avlett och för överföring av bilden till bildsensom. Bildsensorn kan bli kopplad till en bildskärm. Några ljuskällor är placerade vid ljusets strålgång från prismat till bildsensorn. Ljuskälloma är kopplade till den övre änden av optiska ljusledare i belysningsenheten, som har nedre ändarna placerade vid prismats ingångsyta för att sända ljuset mot lödningspunkter som ska avsynas, speciellt konvergera ljuset mot bildfältet och rikta det snett neråt mot kretskortets yta vars lödningspunkter ska avsynas.

Apparaten fördelaktigt har en modulâr konstruktion som gör avsyningen av BGA kapslingar enklare, snabbare och mer kosmadsefiekfiv. Alltså, apparaten kan bestå av en första modul som kallas en objektivlins och prismamodul, en andra modul som kallas en BGA-lins modul och en tredje modul som kallas en kameramodul. Modulerna och belysningsenheten är ihopmonterade när apparaten används och kan monteras isär när man tex. vill byta dem mot andra moduler som har exempelvis annat optiskt system och andra förstoringar.

Dessutom har apparaten följande speciella egenskaper: a. Inbyggda ljuskällor, fördelaktligen LED:er i BGA linsmodulen. Den här fimktionen eliminerar behovet av en extem ljuskâlla och möjliggör att BGA avsyningssystemet kan ha en kompakt och mobil konstruktion. Den även tillåter att apparaten inte behöver bli kopplad till stativ, ljuskälla eller andra extema apparater för att användas, bortsett från en någon bildskärm. På så sätt, kan apparaten användas enkelt bara med en hand och därför kan den flyttas till vilket ställe som helst 20 25 30 528 286 för avsyning. b. Beiysningsenneæn har utgångar far ijus, piaeemae i 3o° - 6o° vinkel, ßrdelaldef runt 45% relativ ytan på vilken lödningarna som ska avsynas ligger och med 10° - 20° tili av Uïšåendii ljusets axlar i två olika plan. Den här skapar en konvergerande, och bra belysning av de “Dum områden av bildiältet som ska avsynas. c. Belysningsenheten har en snäppfunktion som tillåter en enkel och snabb kOPPÜHS/ufkwlflíng av enheten till resten av apparaten. d. Prismat som fördelaktigt år ett rättvinkel prisma har en optisk axel för inkommande ljus som är placerade mycket lågt nåra den yta som lödningar ligger på. Den tillåter en efiektiv samling av bildskapande ljusstrålar som divergerar fiån den mycket smala gapet mellan den nämnda Yfafl och botten ytan av kapslingar eller komponenter som är monterade på ytan. e. Apparatens modulära konstruktion möjliggör t.ex. ett enkelt och snabbt utbyte aV belysningsenheten och dess ljusledare, när de blir skadade eller gamla. f. Apparatens modulära konstruktion möjliggör även ett enkelt och snabbt utbyte av objektiv linsema om t.ex. andra optiska förstör-ingar önskas. g. Apparatens modulära konstruktion tillåter även ett enkelt och snabbt utbyte av BGA- linsenheten mot en standard zoom eller fix fokallängd lins för andra avsyningsapplikationer än BGA . h. Två extra LED ljusutgångar har byggts in i BGA-lins modulen. Det här möjliggör att koppla extra ljusledare till apparaten för bakgrundbelysning av BGA lödbollar från andra sidan av kapslingen.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen ska nu beskrivas närmare i anslutning im att el beßfäflsaflde utföringsexempel i samband med de bifogade bilderna i vilka: - Fig. la är en perspektiv på en BGA krets, - Fig. lb är en bild på lödbollar tmder en BGA kapsling, - Fig. 2a är en perspektiv vy av en röntgenutrustning lör BGA avsyning, - Fig. 2b - 2c är röntgenbilder av lödbollar, - Fig. 3a är en sprängskiss, schematisk bild på en apparat för visuell avsyning, - Fig. 3b är en schematisk bild av den ihopmonterade apparaten på bild 38, _ - Fig. 4a är en bild som illustrerar belysningen på lödbollar, - Fig. 4b är en bild som illustrerar belysningsljusets utgângsvinklar, - Fig. 5a är en sidovy på ett prisma för avvikning av ljuset, - Fig. Sb är en perspektiv vy av prismat i bilden Sa, 20 25 30 528 286 4 - Fig. 6 är en schematisk bild som illustrerar avbildning av den primära och den sekundära bilden i apparaten på bilderna 3a - 3b, - Fig. 7 är en schematisk vy som illustrerar hur apparaten på bilderna 38 - 35 Ska användas, - Fig. 8a - 8d är vyer som illustrerar en belysningsenhet, - Fig. 9 en schematisk vy som visar extra belysningsutgångar fiån interna ljuskällor i apparaten enligt bilder 3a - 3b.

DETALJERAD BESKRIVNING På bilderna 3a och 3b en apparat för avsyning av BGA lödningar visas. Den består av fyra utbytbara moduler, en kameramodul 1, en BGA-lens modul 3, en utbytbar nedre objektivlins och prisrna modul 5 och en utbytbar ljusledare modul eller enhet 7.

Kameramodulen 1 inkluderar en övre utbytbar objektivlins 9, en bildsensor ll, en så kallad ”relay” lins 13 för transportering av bilder längre bak från den övre objektivlirisen till bildsensom, en elektronisk kontrollenhet l5, en kabel markerad 17 för krañmaming till avsyningsapparaten och koppling av den till en bildskärm, som inte visas, för att visa bildema.

Kamera modulen är konstruerad för att skapa bilder av vilket objekt som helst vid en viss förstoringsgrad. BGA lins modulen 3 består av en fokuseringslins 19, ljuskällor 21, 22 som lysdioder (LED) och elektronikkort, som inte visas, som behövs för att driva dem, ljusledare 23 för överföring av ljuset som erniteras av LED 21 till ljusledare modul 7 och andra ljusledare 24 för ledning av ljus fiån LED 22 till andra belysningsenheter, som inte visas på de här bildema.

Dvs. totalt fyra belysningsljuskällor kan byggas in, två för att kopplas till ljusledarna 23 och två till ljusledarna 24. Den nedre änden av BGA-lins modulen 3 har gängor 25 för att lctmna koppla den till objektivlins och prisma modulen 5. Objektivlins och prisma modulen består av en serie objektiv linser som formar en nedre objektivlins eller nedre linspaket 26 och ytterligare består av ett speciellt konstruerat prisma 27 för avvikning av infallande ljuset med 90° och anordning för koppling till ljusledare modul 7, som även kallas belysningsenhet eller en huvtidbelysningsenhet.

Ljusledare modulen 7, se bilder 8a - 8d, består av två ljusledare 23, vilkas utgångar eller ändpartier 31 är väsentligen raka och tttslräckta i ungefär 45° vinklar, vanligtvis mellan 30° - 60°, i relation till enhetens longitudinella axel eller den lodrätta riktningen som visas i bilder 3a- 7 och/eller i relation till ytan, på vilken lödpunkterna som skall avsynas är placerade. Ljusledarna går genom hål 33 i hållaren 35 och är väl förankrade där. Hållaren har en snäppfimktion för kopplig/urkoppling till den nedre objektivlins och prisma modulen 5, fimktionen skapas med hjälp av hållarens form. På så sätt, arrangeras hâllaren 35, se speciellt blid 8a, för att innehålla en kropp som har en cirkulär midja 37, sett längs enhetens axel eller dess longitudinella riktning.

Formen av urtagningen motsvarar en cirkelsektor mer än 180° som omkring 200° för att kunna 20 2.5 30 528 286 5 samverka med och innesluta den cylindriska mantelytan till lägre objektivlins och prisma modulen 5 i avsikt att bli kopplad till den har modulen. I motsatta sidan av urtagníngen 37 har hâllaren en annan mindre urtagníng 38 som resulterar i att den försvagade delen av hållaren hjälper snäppftmktionen.

Hålen 33 är placerade på så sätt att ändarna eller ljusutgångama 36 till ljusledama 23 Ska placeras i motsatta sidor på prismat 27 i modul 7 när ljusledare modulen är monterad till lins och prima modulen 5. På så sätt, ljusstrâlarna från ljuskälloma 21 passerar genom ljusledarna till utgången bredvid optiska aperturen av prismats 27 första yta 41, som är ingången av prismat, i omkring 45° vinkel, generellt i intervallet 30° - 60° i relation till kortets yta och apparatens longitudínella axel och i omkring l0° - 20° vinklar sedd längs linssystemet vertikala optiska axel och apparatens longitudínella axel när apparaten används för avsyning och ljusledar modulen 7 är kopplade till lins och prisma modulen 5. Således, belysningsljusets strålar är ledda i gapet mellan BGA kapslingen och kretskortet mot mitten av nedre linspaketets 26 objeklfiilt.

Rättvinkel prismat 27 är speceillt konstruerat för att placera optiska axeln, före den reflekterande ytan, dvs. hypotenus 42, ungefär 0.1 - 0.2 mm från prismats bottenyta 43, eller från PCB yta.

Den här konstruktionen placerar systemets optiska axel i en mycket låg position, under bottenytan av den monterade BGA kapslingen, och möjliggör det att sarnla bildskapande strålarna, som utgår fiån lödbollarna, med objektivlins system 26 inne i objektivlins och prisma modulen. Se bilder Sa - Sb.

En verklig bild av objektet, dvs. lödbollarna, som också är den primära bilden 44, se bild 6, skapas i nedre objektivlinsens 26 bildrum i samma position som objektplanet av övre objektivlinsen 9 och ”relay” linsen 13 i kameramodulen l tillsammans med fokuseringslinsen 19 i BGA-lins modulen 3. En sekundär verklig bild 45 av BGA lödbollar skapas sedan och visas med hjälp av kameramodulen 1. Den optiska förstoringsgraden liksom objektavståndet av nedre objektiv lins 26 i lins och prima modulen 5 kan ändras genom att flytta fokuseringslinspaketet 19 längs den optiska axeln i BGA-lins modulen genom att vrida en ring i BGA-lins modulen.

Bildstorleken på lödbollar liksom objektavstàndet, dvs. foklrseringsavståndet, i apparaten kan ändras tack vare den här konfigurationen. Det här är nödvändigt för avsyning av lödbollar i andra, tredje rader och djupare lägen, under BGA kapslingen.

Bakgrundsbelysningen visas i bild 9. Det visas att extra ljuskällor 22 strålar ljus i de extra ljusledama 24, som har sina utgångar på andra sidor av BGA kapslingen som tex. på den motsatta sidan av kapslingen där prismat 27 och utgångarna till apparatens ordinarie eller fiämre ljusledare 23 är placerad i.

Claims (19)

528 286 PATENTKRAV

1. I. Anordning för visuell avsyning av lödningar mellan en elektrisk eller elektronisk s komponent och ett kretskort, apparaten inkluderar: 20 25 30 - ett prisma (27) som riktar om ljus innefattande en ingångsapertur för ljuset, - en bildsensor (11) som detekterar det ljus som prismat riktat om , bildsensom går att koppla till en bildskärm, och - en belysningsenhet (7) för belysning av lödptmkter som ska avsynas, karakteriserad med ljuskällor (21, 22) som är placerade på ljusets överföringsväg från prismat (27) till bildsensom (11), ljuskällorna kopplas till övre änden av ljusledande fibrer (23) som ingår i belysningsenheten (7), de nedre ändarna av ljusledande fibrer (36) är placerade på samma plan (41) som prismats ingångsapertur.

2. Anordning enligt krav 1, känneteeknat av att ljuskällorna (21) är placerade på samma avstånd från prismat (27), fördelade längs en cirkel i mittersta delen av apparaten

3. Anordning enligt krav 1, kännetecknat av extra ljuskällor (22) som är kopplade eller är kopplingsbara till ljusledare (24) i en bakgrundsbelysningsenhet.

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknat av att extra ljuskällor (22) är placerade vid ljusets överföringsväg fiån prísmat (27) till bildsensom (1 1), särskilt placerade längs samma omkrets där ljuskålloma för belysningsenheten är belägna.

5. Anordning enligt krav 1, kännetecknat av att ljusledande fibremas nedre ändpartier (31) riktar ljuset från sina nedre ändytor (36) i riktningar inom intervallet av 30° - 60°, särskilt-i riktningar omkring 45°, i förhållande till planet på vilken lödpunkterna som ska avsynas ligger.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknar av att nedre ändpartier (31) riktar ljuset i riktningar som har en tiltvinkel i intervallet 10 - 20° i förhållande till en longitudinell axel sedd i en riktning, längs vilken ljuset infaller mot och avviks av prismat (27).

7. Anordning enligt krav 1, känna-tecknat av att belysningsenheten (7) har en kropp (35) formad ßr att kurma koppla kroppen med hjälp av en släppbar snäppfimktion till en anpassad del av anordningen, ljusledande fibrerna (23) monteras i kroppen.

8. Anordning enligt krav 7, kinnetecknat av att kroppen (3 5) har en urtagning (37) anpassade för att kunna delvis innesluta den anpassade delen av apparaten.

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknat av att kroppen är utformad för att ha en svagare område i mitten av urtagningen (3 8) för att tillåta en elastisk rörelse av kroppens sidor i förhållande till varandra och på så sätt tillåta att väggarna till urtaget placerade i motsatta sidan 25 528 286 7 _ av urtagningen röra sig i förhållande till varandra för att skapa snäppfimktionen.

10. Anordning enligt krav 1, kännetecknat av att prismat (27) har en inre reflekterande yta (42) placerad i en vinkel i intervallet 30° - 60°, särskilt 45° I förhållande till ingångs- och utgångsytan av prismat. _

11. Anordning enligt krav 10, kännetecknat av att prismat (27) inkluderar en bottenyta (43) anpassad för att vara i kontakt med kretskorts yta, så att prismats optiska axel längs inkommande ljus är belägen 0.1 - 0.2 mm från bottenyta när lödpunktema i en komponent som är monterad på kretskortet avsynas.

12. Anordning enligt krav 1, kännetecknat av ett optiskt system (26, 19, 9, 13) för att skapa en bild från ljus som riktats om av prismat (27) och för överföring av bilden till bildsensom (11).

13. Anordning enligt krav 12, känneteclmat av att optiska systemet inkluderar - en nedre objektivlinspaket (26) som tar emot ljuset från prismat (27) direkt, och - en övre objektivlinspaket (19, 9, 13) som tar emot ljuset från den nedre objektivlinspaketet (26) och en bildsensor (11) som tar emot ljuset 'från den övre objektivlinsenpaket (19, 9, 13).

14. Anordning enligt krav 1, kännetecknat av att prismat (27) är en del av den första utbytbara modulen (5), som är löstagbar, och monteras på resten av apparaten.

15. Anordning enligt krav 14, kännetecknat av att den första modulen (5) inkluderar en nedre objektivlinspaket (26) som tar emot ljuset fi-ån prismat (27) direkt.

16. Anordning enligt krav 14, kännetecknat av att ljuskälloma (21, 22) är en del av andra modulen (3) på vilken den första modulen (5) , som är löstagbar, monteras.

17. Anordning enligt krav 16, kännetecknat av att andra modulen (3) inkluderar en fokuseringssystem (19) för att ändra fokusering av bilden som skapas av första modulen (5) på bildsensorn (11).

18. Anordning enligt krav 16, kännetecknar av att bildsensom (11) är en del av den tredje modulen (1) på vilken den andra modulen (3), som är löstagbar, är monterad.

19. Anordning enligt krav 18, kännetecknat av att den tredje modulen (1) inkluderar en övre objektivlinspaket (9, 13).