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      Bga集成電路植珠裝置及工藝的制作方法

      文檔序號:6931954閱讀:443來源:國知局
      專利名稱:Bga集成電路植珠裝置及工藝的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)殡娐钒逖b配焊接,特別是涉及一種BGA封裝的大規(guī)模集成電路的修復(fù)的工藝與裝置。
      本發(fā)明主要涉及以下技術(shù)背景①現(xiàn)代電子整機(jī)產(chǎn)品中,采用BGA(Ball Grid Array)封裝的大規(guī)模集成電路已經(jīng)大量使用,例如電腦中的CPU、總線控制器、數(shù)據(jù)控制器、顯示控制器芯片等都采用BGA封裝;②由于電路板在裝配焊接過程中存在的缺陷,特別是產(chǎn)品在工作過程中因?yàn)樯岵涣级鴮?dǎo)致的熱應(yīng)力,BGA芯片損壞引發(fā)的整機(jī)故障是常見的;③統(tǒng)計(jì)表明,在已經(jīng)損壞的BGA芯片中,電路邏輯上真正損壞的極少,絕大多數(shù)是芯片與電路板的連接被破壞,即電路板故障是由于BGA芯片虛焊或開焊引起的;④由于進(jìn)貨渠道和價(jià)格方面的原因,必須修復(fù)那些邏輯上沒有損壞的BGA芯片修復(fù)的主要手段是為芯片植珠(植球)——即把已經(jīng)損壞的錫珠(錫球)更新到芯片上去;⑤在修理電路板過程中,通過加熱設(shè)備把不能正常工作的BGA芯片拆下來,同時(shí)原來固定在BGA芯片上用于連接的錫珠也被熔化;⑥如果能把這些電路邏輯沒有損壞的BGA芯片重新焊接上新的錫珠(此過程被稱為“BGA植珠”),則這些芯片將能夠作為好的器件再次使用在原來的電路板上;⑦由于現(xiàn)代電子產(chǎn)品更新?lián)Q代極快,相應(yīng)的大規(guī)模集成電路一般不能兼容互換,因此為維修電路板而購買原品牌、原型號的BGA芯片往往非常困難;⑧綜上所述,BGA植珠裝置對于提高電路修復(fù)率、降低維修成本,具有重要的意義。
      對于以上修復(fù)過程,目前國內(nèi)見到的裝置和設(shè)備全部是國外進(jìn)口,價(jià)格非常昂貴,BGA植珠裝置一般作為焊接設(shè)備的附件,不僅需要另外訂購,而且必須在主機(jī)的光學(xué)定位系統(tǒng)的支持下使用。
      本發(fā)明提供的工藝及裝置可以不需要借助任何光學(xué)定位系統(tǒng),在非常簡單的工藝條件下實(shí)現(xiàn)錫珠在BGA芯片的焊盤上定位,僅使用廉價(jià)的焊接設(shè)備,就可以高質(zhì)量地完成BGA芯片的植珠,修復(fù)那些損壞了的集成電路,使之可以重復(fù)利用。
      BGA集成電路植珠裝置是由植珠臺本體(4)、芯片定位架(7)、植珠模板(15)、模板架(9)所組成;植珠臺本體的頂面上有一個(gè)凹臺(18),凹臺的平面上開有排珠槽(2)和芯片定位槽(16)、芯片定位槽設(shè)置在植珠臺本體的中部,在其一側(cè)的排珠槽的底部低于芯片定位槽的底部,排珠槽內(nèi)壁的一端開有排珠孔,排珠孔內(nèi)壁攻有螺紋,用排珠孔絲堵(1)阻塞通道。在芯片定位槽的底平面上有一個(gè)螺絲孔(19)與芯片定位架上的埋頭螺絲座(17)的孔相對應(yīng),芯片定位架緊密配合在芯片定位槽內(nèi),用埋頭螺釘擰緊。芯片定位架中部開有方形的芯片定位通孔(6),BGA芯片(13)緊密配合在芯片定位通孔中。植珠模板中部打有通孔群(14),在靠邊的一角有排珠通孔(8),當(dāng)植珠模板放置在凹臺(18)上時(shí),排珠通孔下部正好聯(lián)通排珠槽,此時(shí)植珠模板中部的通孔群的孔與BGA芯片的焊盤群(12)的位置一一對應(yīng)。模板架(9)中心部位開有方孔(10),在模架板上平面有兩個(gè)用于移動模板架的頂絲(11),模架板壓住芯片定位架并放置在凹臺(18)內(nèi)時(shí),壓釘(5)用于鎖緊模板架。
      下面結(jié)合附圖
      作進(jìn)一步說明植珠臺本體上的排珠槽、排珠孔用于儲存、排出植珠過程中多余的錫珠;兩個(gè)壓釘用于植珠時(shí)鎖定模板架,當(dāng)壓釘松開時(shí),四個(gè)彈性頂柱(3)用于頂起植珠模板和模板架;芯片定位槽用于放置并固定芯片定位架。
      芯片定位架用來定位需要植珠的BGA芯片,根據(jù)不同芯片的不同尺寸,幾種芯片定位架上開有不同的方孔。修復(fù)BGA芯片時(shí),應(yīng)該選擇不同的芯片定位架。
      依據(jù)待修復(fù)芯片的不同,選擇不同的植珠模板。植珠模板的厚度應(yīng)該比錫珠的半徑稍大,小于錫珠的直徑,一般約為0.5mm。模板上根據(jù)各種BGA芯片的焊盤位置鉆孔,鉆孔位置必須和模板架、芯片定位架之間有比較嚴(yán)格的尺寸精度要求。
      BGA植珠臺使用工藝如下(1)對待植珠的BGA芯片清理焊盤,將焊盤上原來殘留的錫珠和焊錫殘?jiān)宄?,用無水乙醇(工業(yè)酒精)清洗焊盤,保證無殘留的污物。
      (2)選擇腐蝕性小的、無殘留的助焊膏,在BGA芯片的焊盤上涂抹均勻。應(yīng)該保證每一個(gè)焊盤都涂有助焊膏。
      (3)根據(jù)BGA芯片的外形尺寸,選擇與之配合的芯片定位架,根據(jù)BGA芯片的焊點(diǎn)分布,選擇合適的模板。把芯片定位架鎖定在植珠臺本體上后,放入芯片并蒙上模板和模板架,仔細(xì)觀察模板孔與芯片焊盤的位置關(guān)系,保證一一對應(yīng)。用雙面膠紙把模板粘貼在模板架上后,鎖緊模板架,使模板與芯片貼合。
      (4)往模板上倒入一定數(shù)量的錫珠,在桌面上均勻推動植珠臺,使每個(gè)孔位的焊盤上落有一個(gè)錫珠,錫珠被助焊膏粘附在焊盤上。傾斜植珠臺,使模板上多余的錫珠從排珠孔流入排珠槽。
      (5)旋松模板架上的壓釘,模板和模板架被彈性頂柱頂起來,向外拉出模板架,注意不要碰到芯片上的錫珠!如果有少量錫珠偏離BGA焊盤,應(yīng)該用鑷子進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
      (6)小心取出芯片,用加熱設(shè)備對芯片上下雙向加熱。一般情況下,芯片下方的加熱溫度約為90~100℃,上方的加熱溫度約為160~200℃(需根據(jù)環(huán)境溫度及周圍空氣對流的情況而調(diào)整)。最好使用紅外線加熱設(shè)備,如果使用熱風(fēng)設(shè)備,必須注意減小送風(fēng)量。
      (7)當(dāng)芯片被加熱到焊料開始浸潤(約180℃)時(shí),由于助焊劑和焊料表面張力的作用,錫珠將發(fā)生自動“對中”的過程——即每個(gè)焊盤上的錫珠會自動移動到焊盤的中心。這時(shí),必須立即停止加熱,避免錫珠進(jìn)一步熔化。待芯片冷卻后,植珠過程結(jié)束,此BGA芯片就已經(jīng)修復(fù)。
      本發(fā)明提供的BGA植珠裝置的優(yōu)點(diǎn)是1、與其它進(jìn)口的裝置不同,本裝置在植珠過程中始終保持BGA芯片的焊盤向上,不僅使焊盤與錫珠的定位關(guān)系能夠用人眼直接看到,不需要通過光學(xué)系統(tǒng)及顯示器間接觀察;并且,已經(jīng)定位的錫珠不容易發(fā)生移位或脫落。
      2、巧妙地利用了焊料在浸潤狀態(tài)下表面張力的作用,可以實(shí)現(xiàn)錫珠自動對中,在植珠過程中,從原理上就能夠降低錫珠與焊盤的定位精度,因此,僅需要依靠集成電路的外部尺寸定位來保證植珠的精度。
      3、本裝置成本低廉,可以和多種加熱設(shè)備配合使用,不需要高精度的光學(xué)定位系統(tǒng)支持。
      本裝置應(yīng)用范圍廣泛與焊接設(shè)備配合,可以使用在維修各種采用BGA集成電路的電子設(shè)備的過程中,可以大大降低設(shè)備成本和芯片費(fèi)用。例如,維修臺式電腦或筆記本電腦主板、維修移動電話(手機(jī))等。
      權(quán)利要求
      1.一種BGA集成電路植珠裝置是由植珠臺本體(4)、芯片定位架(7)、植珠模板(15)、模板架(9)所組成;其特征在于植珠臺本體的頂面上有一個(gè)凹臺(18),凹臺的平面上開有排珠槽(2)和芯片定位槽(16),芯片定位槽設(shè)置在植珠臺本體的中部,在其一側(cè)的排珠槽的底部低于芯片定位槽的底部,排珠槽內(nèi)壁的一端開有排珠孔,排珠孔內(nèi)壁攻有螺紋,用排珠孔絲堵(1)阻塞通道。在芯片定位槽的底平面上有一個(gè)螺絲孔(19)與芯片定位架上的埋頭螺絲座(17)的孔相對應(yīng),芯片定位架緊密配合在芯片定位槽內(nèi),用埋頭螺釘擰緊。芯片定位架中部開有方形的芯片定位通孔(6),BGA芯片(13)緊密配合在芯片定位通孔中。植珠模板中部打有通孔群(14),在靠邊的一角有排珠通孔(8),當(dāng)植珠模板放置在凹臺(18)上時(shí),排珠通孔下部正好聯(lián)通排珠槽,此時(shí)植珠模板中部的通孔群的孔與BGA芯片的焊盤群(12)的位置一一對應(yīng)。模架板(9)中心部位開有方孔(10),在模架板上平面有兩個(gè)用于移動模板架的頂絲(11),模架板壓住芯片定位架并放置在凹臺(18)內(nèi)時(shí),壓釘(5)用于鎖緊模架板。
      2.一種由植珠臺本體(4)、芯片定位架(7)、植珠模板(15)、模板架(9)所組成的BGA集成電路植珠裝置,其使用工藝的特征如下(1)對待植珠的BGA芯片清理焊盤,將焊盤上原來殘留的錫珠和焊錫殘?jiān)宄螅脽o水乙醇(工業(yè)酒精)清洗焊盤,保證無殘留的污物。(2)選擇腐蝕性小的、無殘留的助焊膏,在BGA芯片的焊盤上涂抹均勻。應(yīng)該保證每一個(gè)焊盤都涂有助焊膏。(3)根據(jù)BGA芯片的外形尺寸,選擇與之配合的芯片定位架,根據(jù)BGA芯片的焊點(diǎn)分布,選擇合適的模板。把芯片定位架鎖定在植珠臺本體上后,放入芯片并蒙上模板和模板架,仔細(xì)觀察模板孔與芯片焊盤的位置關(guān)系,保證一一對應(yīng)。用雙面膠紙把模板粘貼在模板架上后,鎖緊模板架,使模板與芯片貼合。(4)往模板上倒入一定數(shù)量的錫珠,在桌面上均勻推動植珠臺,使每個(gè)孔位的焊盤上落有一個(gè)錫珠,錫珠被助焊膏粘附在焊盤上。傾斜植珠臺,使模板上多余的錫珠從排珠孔流入排珠槽。(5)旋松模板架上的壓釘,模板和模板架被彈性頂柱頂起來,向外拉出模板架,注意不要碰到芯片上的錫珠!如果有少量錫珠偏離BGA焊盤,用鑷子進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。(6)小心取出芯片,用加熱設(shè)備對芯片上下雙向加熱。一般情況下,芯片下方的加熱溫度約為90~100℃,上方的加熱溫度約為160~200℃(需根據(jù)環(huán)境溫度及周圍空氣對流的情況而調(diào)整)。最好使用紅外線加熱設(shè)備,如果使用熱風(fēng)設(shè)備,必須注意減小送風(fēng)量。(7)當(dāng)芯片被加熱到焊料開始浸潤(約180℃)時(shí),由于助焊劑和焊料表面張力的作用,錫珠將發(fā)生自動“對中”的過程——即每個(gè)焊盤上的錫珠會自動移動到焊盤的中心。這時(shí),必須立即停止加熱,避免錫珠進(jìn)一步熔化。待芯片冷卻后,植珠過程結(jié)束,此BGA芯片就已經(jīng)修復(fù)。
      全文摘要
      本裝置由植珠臺本體、芯片定位架、植珠模板、模板架所組成,在植珠過程中始終保持BGA芯片的焊盤向上,使焊盤與錫珠的定位關(guān)系能夠用人眼直接看到,不需要通過光學(xué)系統(tǒng)及顯示器間接觀察;已經(jīng)定位的錫珠不容易發(fā)生移位或脫落。本裝置可以和多種加熱設(shè)備配合使用,不需要高精度的光學(xué)定位系統(tǒng)支持。在維修電路板的過程中,大大降低設(shè)備成本和芯片費(fèi)用。
      文檔編號H01L21/02GK1489190SQ0213135
      公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
      發(fā)明者王衛(wèi)平 申請人:王衛(wèi)平
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