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)域為電路板裝配焊接，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)品在工作過程中因為散熱不良而導(dǎo)致的熱應(yīng)力，BGA芯片損壞引發(fā)的整機故障是常見的；③統(tǒng)計表明，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現(xiàn)錫珠在BGA芯片的焊盤上定位，僅使用廉價的焊接設(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，排珠通孔下部正好聯(lián)通排珠槽，此時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，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；兩個壓釘用于植珠時鎖定模板架，當(dāng)壓釘松開時，四個彈性頂柱(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，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渣清除后，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，使每個孔位的焊盤上落有一個錫珠，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，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——即每個焊盤上的錫珠會自動移動到焊盤的中心。這時，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)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，排珠通孔下部正好聯(lián)通排珠槽，此時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，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渣清除后，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，使每個孔位的焊盤上落有一個錫珠，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，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——即每個焊盤上的錫珠會自動移動到焊盤的中心。這時，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