專利名稱：將電子組件連接到基板上并將其從基板上取下的加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種電子組件連接到基板以及從基板取下，并特別涉及一種將球柵陣列(“BGA”)封裝連接到印制板以及從印制板取下的裝置。
背景技術(shù)：
隨著更小和更高性能的電子裝置的最新發(fā)展，對能夠?qū)崿F(xiàn)高密度安裝的電子裝置的需求顯著增長。通常提出用BGA封裝來滿足這種需求。一般地，BGA封裝安裝有起CPU作用的IC或LSI以及一種類型的的封裝板(其焊接到印制板，該印制板也稱為“系統(tǒng)板”或“母板”)。BGA封裝可實(shí)現(xiàn)更窄間距和更多插針(即，高密度引線)，從而高密度封裝能提供高性能且小的電子裝置。
BGA封裝在與印制板的接合面上具有多個焊接球。在安裝中，加熱已適當(dāng)設(shè)置放置在印制板上的BGA封裝，并在焊接球熔化時焊接該BGA封裝。這種連接稱為“重熔”(“reflow”)。測試安裝在印制板上的BGA封裝的特性。重新加熱沒有表現(xiàn)出預(yù)定性能的BGA封裝以熔化焊料，而將該BGA封裝從印制板去除，然后連接新的BGA封裝。這種重新安裝(即，取下和隨后的連接過程)稱為“返修”(“rework”)。
現(xiàn)在參考圖22，將給出對傳統(tǒng)重熔或返修的說明。在這里，圖22是用于說明傳統(tǒng)重熔和返修所使用的加熱機(jī)構(gòu)20的示意剖視圖。安裝基板是安裝有BGA封裝12和14的基板(本體)10。對于最新通信裝置所使用的安裝基板，基板10具有多層結(jié)構(gòu)并且由于安裝的電子組件包含昂貴的特殊元件而變得昂貴。BGA封裝12和14在與基板10的接合面上具有焊接球12a和14a。
傳統(tǒng)加熱機(jī)構(gòu)20設(shè)置有在基板10的表面11a上的頂端部22，并設(shè)置有在基板10的背面11b下面的平臺部24，用于支撐基板10。頂端部22和平臺部24每個都具有屏蔽體25和送風(fēng)機(jī)26a，且平臺部24還包括全板加熱器27。屏蔽體25圍繞待加熱的物體設(shè)置在基板10正面和背面上。送風(fēng)機(jī)26a在基板10正面和后面上，將來自加熱源(未示出)的熱風(fēng)送到待加熱的物體上。全板加熱器27用于將BGA封裝12和14一起加熱。
在重熔中，全板加熱器27用于將BGA封裝12和14連接到印制板10的正面11a上，同時將屏蔽體25和送風(fēng)機(jī)26a從基板10撤出。當(dāng)重熔失敗或當(dāng)隨后的特性測試的結(jié)果為BGA封裝14有缺陷時，替換BGA封裝14。
在返修中，屏蔽體25和送風(fēng)機(jī)26a設(shè)置在基板10的正面和后面，圍繞作為待加熱物體的BGA封裝14。然后，送風(fēng)機(jī)26a送出熱風(fēng)HA，而屏蔽體25將加熱區(qū)域限制在BGA封裝14附近，從而熱風(fēng)HA不會傳播到鄰近的BGA封裝12。
現(xiàn)有技術(shù)包括日本專利申請，公開號No.10-41606，8-236984，2004-186287以及2000-151093。
在屏蔽體25與基板10的表面11a之間有縫隙，從而屏蔽體25與安裝不會與基板10上的電子組件發(fā)生沖突，也不損壞該電子組件。因此，在BGA封裝14的返修中，從該縫隙泄露的熱風(fēng)HA會加熱鄰近的BGA封裝12，導(dǎo)致內(nèi)部的電子組件熱惡化或被損壞。更具體地，在重熔期間會加熱BGA封裝12和14。在去除BGA封裝14的重熔中，BGA封裝12經(jīng)受第二次加熱，且有缺陷的BGA封裝14通過承受取出(pickup)來去除并進(jìn)行處理。在接下來的連接新的BGA封裝14的返修中，BGA封裝12經(jīng)受第三次加熱，而這對新的BGA封裝14則是第一次加熱。因此，當(dāng)替換BGA封裝14時，BGA封裝12被加熱了三次。由于加熱多次，內(nèi)部的電子組件有可能發(fā)生性能惡化或被損壞，從而難以保障它們正常運(yùn)行。
對這種問題可以想到的解決方案是如圖23所示增大BGA封裝12與14之間的間隔，并如圖24所示利用熱絕緣體15和吸熱器16來保護(hù)BGA封裝12。但是，任一方法都有悖于對BGA封裝的高密度安裝的要求，且圖24的方法又額外增加了成本并使安裝復(fù)雜化。高密度安裝不僅需要電子裝置的小型化，還需要保持性能，如減小兩個鄰近BGA封裝的通信中的噪聲。而且，如果屏蔽體25緊密地粘在基板10的上表面11a上，熱風(fēng)HA將不能泄露到鄰近的BGA封裝12，但對流效果也隨之減小，從而使BGA封裝14的加熱時間變長，導(dǎo)致低的生產(chǎn)量。
圖25是用更大的BGA封裝14A替換BGA封裝14的實(shí)例的示意剖視圖。將小的電子組件13A和13B焊接而安裝在基板10上。在這種情況下，即使在重熔中使用圖22中示出的全板加熱器27來加熱到同一溫度，大的BGA封裝14的溫度也不一定會升高從而其焊接變得困難。如果全板加熱器27的溫度加熱到可以充分焊接大的BGA封裝14A的更高溫度，將會熱損壞其它電子組件12、13A和13B。因此，通常難以高密度地安裝大的BGA封裝14A。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的典型目的是提供一種加熱器、具有該加熱器的電子裝置和基板、安裝有該電子組件的基板、包括安裝基板的電子裝置，能在重熔和返修期間充分保護(hù)周圍的電子組件免于受熱，從而實(shí)現(xiàn)高密度安裝。
根據(jù)本發(fā)明一個方案的加熱器，用于將具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件連接到基板上并將該電子組件從該基板上取下，該電子組件在該基板上運(yùn)行，該加熱器包括本體，固定在該電子組件上；以及加熱元件，設(shè)置在該本體上，用于在通電時加熱并熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。該加熱器可拆卸地連接至BGA封裝，并且與現(xiàn)有技術(shù)中的熱風(fēng)不同的是，該加熱器在返修中不加熱周圍的電子組件，可以保持該電子組件的運(yùn)行保障。當(dāng)然，該加熱器也可以應(yīng)用到該BGA封裝的重熔中。本體可以包括容納部分，用于容納具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。在這種情況下，加熱器在焊接球側(cè)連接至電子組件。當(dāng)然，加熱器可以在與焊接球相對的一側(cè)設(shè)置在電子組件上。在這種情況下，可以省略容納部分。
加熱元件可以包括多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形。當(dāng)一個圖形不能提供均勻加熱并導(dǎo)致焊接球的不充分熔化時，多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形可以實(shí)現(xiàn)均勻加熱。上述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形可以是多層圖形。因此，當(dāng)焊接球的矩陣密度增加時，該加熱元件圖形能夠設(shè)置為對全部焊接球均勻加熱。該加熱器還可以包括控制器，用于控制對所述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形的加熱。當(dāng)一個圖形不能提供均勻加熱并導(dǎo)致焊接球的不充分熔化時，多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形可以實(shí)現(xiàn)均勻加熱。例如，所述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形可以包括第一圖形，經(jīng)過多個焊接球成Z字形延伸；以及第二圖形，包圍該第一圖形。由于熱量很可能從多個焊接球的頂角逃逸出而導(dǎo)致不充分加熱，因此第二圖形在所述多個焊接球的頂角可以具有密集圖形。
加熱器還可以包括在該加熱元件與該電子組件之間的隔熱構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)能夠減小電子組件的熱損壞或惡化。優(yōu)選地，加熱元件設(shè)置在穿過所述多個焊接球中心的平面的附近。這種配置能有效地均勻加熱多個焊接球。加熱器還可以包括電源部分，其可以電連接至該加熱元件并從所述加熱元件斷開，該電源部分使該加熱元件通電。因此，不必在基板上設(shè)置電源部分。該電源部分可以在多個加熱器之間共用。
根據(jù)本發(fā)明另一方案的電子組件，其具有球柵陣列結(jié)構(gòu)并能被安裝在基板上，該電子組件包括本體，容納能在該基板上運(yùn)行的電路元件；焊接球，將要被焊接到該基板上；以及上述加熱器，用于熔化該焊接球。該電子組件表現(xiàn)出上述加熱器的運(yùn)行，并由于該電子組件與該加熱器集成在一起而能便于操作。相對于本體，該加熱器可以位于焊接球的相同側(cè)或相反側(cè)。當(dāng)該加熱器設(shè)置在相反側(cè)時，可以省略加熱器的容納部分。
根據(jù)另一實(shí)施例的基板包括基板本體，能安裝具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件；腳位(footprint)，設(shè)置在該基板本體上并連接至該電子組件；以及上述加熱器，設(shè)置在該腳位周圍，用于熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。該基板表現(xiàn)出上述加熱器的運(yùn)行，并由于該基板與該加熱器集成在一起而能便于操作。該加熱器還包括在該加熱元件與該電子組件之間的隔熱構(gòu)件。焊料填充在加熱元件與腳位上之間，由于使用者不需在腳位上填充焊膏而能提高可操作性。
根據(jù)本發(fā)明再一方案的制造電子組件的方法，該電子組件能安裝具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件，該方法包括以下步驟形成加熱元件，熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球；以及將該焊接球連接到容納電路元件的本體。根據(jù)本發(fā)明的又一方案的制造基板的方法，該基板能安裝具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件，該方法包括以下步驟在能安裝該電子組件的本體上，形成連接至該電子組件的腳位；并在該腳位周圍形成加熱元件，熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。這些制造方法生產(chǎn)出上述電子組件和基板。
加熱元件形成步驟包括以下步驟在絕緣體上形成加熱元件圖形；使該絕緣體成層以固定該加熱元件圖形；并在上述成層步驟形成的分層構(gòu)件中形成孔(用于容納焊接球或露出腳位)，其中，所述方法還可以包括將已成層的絕緣體粘附到該本體上的步驟。該粘附步驟可使用例如耐熱的雙面膠帶和已印制的粘合劑層中的一種?？蛇x地，該加熱元件形成步驟可以包括使用精密加工工藝在基板上形成加熱元件圖形的步驟。
具有上述BGA封裝的印制板以及具有該印制板的電子裝置組成本發(fā)明的一個方案。
從以下參考附圖對較佳實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它目的和進(jìn)一步的特征將更容易變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方案的電子裝置的示意立體圖。
圖2是安裝在圖1中示出的電子裝置中的印制板的示意立體圖。
圖3A是安裝在圖2中示出的印制板上的BGA封裝的示意立體圖，以及圖3B是沿著圖3A的虛線的示意剖視圖。
圖4是圖3B中示出的加熱器的示意立體圖。
圖5是示意立體圖，示出了在圖3A中示出的印制板上電源連接至圖4中示出的加熱器。
圖6A是應(yīng)用到圖4中示出的加熱器的加熱元件圖形的示意平面圖，以及圖6B是圖6A的示意剖視圖。
圖7A-圖7D示出了應(yīng)用到圖4中示出的加熱器的具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件圖形的另一實(shí)施例，其中，圖7A是在第一層中的加熱元件圖形的示意平面圖，圖7B是在第二層中的加熱元件圖形的示意平面圖，圖7C是具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件圖形的示意平面圖，以及圖7D是示意剖視圖。
圖8是應(yīng)用到圖4中示出的加熱器的多個加熱元件圖形的示意平面圖。
圖9是圖8中示出的加熱元件圖形的改型的示意平面圖。
圖10A是圖3A中示出的加熱器的改型的示意剖視圖，以及圖10B是圖10A中示出的加熱器的示意立體圖。
圖11A是集成有加熱器的BGA封裝的示意剖視圖，以及圖11B是圖11A的示意平面圖。
圖12是用于說明制造圖11A中示出的BGA封裝的方法的流程圖。
圖13是用于說明制造圖11A中示出的BGA封裝的另一方法的流程圖。
圖14是用于說明制造圖11A中示出的BGA封裝的再一方法的流程圖。
圖15是圖11A中示出的BGA封裝的改型的示意剖視圖。
圖16A是集成有加熱器的印制板的示意剖視圖，以及圖16B是圖16A的示意平面圖。
圖17是用于說明制造圖16A中示出的BGA封裝的方法的流程圖。
圖18是用于說明制造圖16A中示出的BGA封裝的另一方法的流程圖。
圖19是用于說明制造圖16A中示出的BGA封裝的再一方法的流程圖。
圖20是作為圖16B中示出的BGA封裝的改型的示意剖視圖。
圖21是作為圖16B中示出的BGA封裝的另一改型的示意剖視圖。
圖22是用于說明傳統(tǒng)返修工藝的示意剖視圖。
圖23是用于說明傳統(tǒng)返修工藝的另一示意剖視圖。
圖24是用于說明傳統(tǒng)返修工藝的再一示意剖視圖。
圖25是用于說明傳統(tǒng)返修工藝的又一示意剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖，說明根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的電子裝置100。在這里，圖1是電子裝置100的示意立體圖。如圖1所示，為說明目的，以機(jī)架式(rackmount type)UNIX服務(wù)器作為實(shí)施電子裝置100的例子。電子裝置100通過一對托架102擰到支架(未示出)上，并包括在殼體104中的印制板110。風(fēng)扇模塊106設(shè)置在殼體104中。風(fēng)扇模塊106旋轉(zhuǎn)內(nèi)置的散熱風(fēng)扇以產(chǎn)生氣流，并強(qiáng)制地冷卻殼體104中的散熱片。
印制板110包括BGA封裝(或電子組件)120、加熱器150、用于插入存儲卡的多個片板(block plate)(未示出)、以及具有外部裝置如硬盤驅(qū)動器(“HDD”)和局域網(wǎng)(“LAN”)等的連接器(未示出)。印制板110包括在基板體111上的多個腳位112，每個腳位112用作BGA封裝120上的焊接球125的連接部分。在這里，圖2是將BGA封裝120和加熱器150安裝到印制板110上之前印制板110的示意立體圖。圖3A是BGA封裝120和加熱器150安裝到印制板110上之后印制板110的示意立體圖。圖3B是沿圖3A的虛線的示意剖視圖。
BGA封裝120包括本體121、多個焊接球或凸點(diǎn)125。例如通過樹脂來密封本體121，本體121容納封裝板122和電路元件123如LSI，并其底面上包括多個焊盤124。封裝板122由樹脂或陶瓷制成。封裝板122的頂表面上安裝有電路元件123，并且在其底面上安裝有電容和其它電路元件(未示出)。電路元件123可以是放能電路元件或不放能電路元件，并通過端子或凸點(diǎn)焊接到封裝板122上。底層填料填充在印制板110與封裝板122之間，以保證凸點(diǎn)的連接可靠性。將多個凸點(diǎn)125連接到本體121的焊盤124上，從而將本體121固定到印制板110上。
焊接球或凸點(diǎn)125以點(diǎn)陣形狀(lattice shape)排列在本體121的底面上的連接部分處，用于與印制板110連接。當(dāng)電路元件如電容位于中心時，焊接球125可以以矩陣形狀或回字形狀(hollow square shape)排列。散熱的散熱片可以設(shè)置在BGA封裝120上。
加熱器150用于將BGA封裝120連接到印制板110，并將該BGA封裝120從印制板110上取下(用于重熔和返修)。加熱器150可以連接到BGA封裝120的底面，并可從BGA封裝120的底面拆下。如圖4和圖5所示，加熱器150包括一對絕緣層151、多個容納孔152、加熱元件153、供電部分154、引線155、控制器156以及電源157。在這里，圖4是加熱器150的示意立體圖。圖5是表示將引線155、控制器156和電源157連接至加熱器150的示意立體圖。
絕緣層151由有機(jī)材料如聚酰亞胺和陶瓷等制成，并具有將加熱元件153夾在中間的分層結(jié)構(gòu)。容納孔152容納焊接球125。加熱元件153是在通電時熔化焊接球125的金屬，可以使用鎳鉻合金接線、不銹蝕刻圖形等。供電部分154連接至加熱元件153，并焊接到引線155以使供電部分154能連接至引線155或從引線155斷開。電源157經(jīng)由控制器156連接至引線155，控制器156控制加熱元件153的通電量和時間?？刂破?56可以與電源157集成。
圖6A和圖6B是具有單層結(jié)構(gòu)的加熱元件(圖形)153a的示意平面圖和剖視圖。在圖6A中，加熱元件153a經(jīng)過排列成矩形形式的容納孔152成Z字形延伸。通過在容納孔152周圍均勻分布加熱元件圖形，均勻加熱所有焊接球125。
可選地，加熱元件153可以包括多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形。圖7A到圖7D示出了具有兩層結(jié)構(gòu)的加熱元件圖形153b。圖7A是在第一層中的加熱元件圖形153b1的示意平面圖。圖7B是在第二層中的加熱元件圖形153b2的示意平面圖。圖7A和圖7B示出了產(chǎn)生容納孔152之前的狀態(tài)。加熱元件圖形153b1和153b2的關(guān)系是將凹凸圖形旋轉(zhuǎn)90°。圖7C示出了加熱元件圖形153b1和153b2互相重疊，并排列在容納孔152周圍。如圖7C所示，加熱元件圖形153b1和153b2包圍每個焊接球125，從而可以均勻加熱每個焊接球125。圖7D是表示具有兩層結(jié)構(gòu)(或具有三層結(jié)構(gòu)的絕緣層)的加熱元件圖形153b的示意剖視圖。因此，多個加熱圖形消除了一個加熱圖形不能均勻加熱多個焊接球125，或產(chǎn)生未充分熔化的焊接球125的問題。具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件圖形能增加焊接球125矩陣的密度并均勻加熱所有的焊接球125。
當(dāng)然，多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱圖形153可以排列在同一平面上。圖8是加熱元件圖形153c的示意平面圖，加熱元件圖形153c是在與圖6中示出的加熱元件圖形153a類似的加熱元件圖形153c1周圍排列另一個加熱元件圖形153c2。通常，來自加熱元件圖形153c1(加熱容納孔152的外圓周)的熱量可能逃逸到外部，因此用加熱元件圖形153c2覆蓋加熱元件圖形153c1。在這種情況下，控制器156獨(dú)立并分開地給供電部分154c1(用于加熱元件圖形153c1)以及供電部分154c2(用于加熱元件圖形153c2)通電。這種結(jié)構(gòu)有利于多個焊接球125的均勻加熱。
圖9是加熱元件圖形153d的示意平面圖，加熱元件圖形153d是在與圖6中示出的加熱元件圖形153a類似的加熱元件圖形153d1的周圍排列另一個加熱元件圖形153d2。當(dāng)圖9與圖8類似將兩個加熱元件圖形排列在同一平面上時，加熱元件圖形153d2密集地排列在四個頂角上。這是因?yàn)閬碜约訜嵩D形153d1(加熱容納孔152的四個頂角)的熱量通常很可能逃逸到外部。另外，由于左下和右上容納孔152b和152c被加熱元件圖形153d1覆蓋的邊數(shù)比左上和右下容納孔152a和152d的少，因此熱量更有可能從左下和右上容納孔152b和152c逃逸到外部。因此，加熱元件圖形153d2密集地排列在四個頂角以覆蓋加熱元件圖形153d1，并且覆蓋左下和右上容納孔152b和152c的頂角比覆蓋左上和右下容納孔152a和152d的頂角更密集地排列。這種結(jié)構(gòu)有利于多個焊接球125的均勻加熱。
雖然圖3B中示出的實(shí)施例將加熱器150與焊接球125設(shè)置在相對于本體121相同的一側(cè)時，在本體121較薄時，還可以將加熱器150與焊接球125設(shè)置在相對于本體121相反的一側(cè)。圖10A示出了該實(shí)施例的加熱器150A的示意剖視圖。圖10B示出了加熱器150A的示意立體圖。加熱元件153A熔化焊接球125。但是，加熱器150A與如圖4所示的圍繞容納孔152排列的加熱元件153不同，加熱器150A不具有容納孔152。因此，加熱元件153A貫穿絕緣層151A延伸。
盡管圖4中的加熱器150和BGA封裝120是獨(dú)立元件，但加熱器150可以與BGA封裝120集成在一起。參考圖11A和圖11B說明本實(shí)施例。在這里，圖11A是與加熱器150A集成在一起的BGA封裝120A的示意剖視圖，且圖11B是其示意仰視圖。BGA封裝120A與BGA封裝120類似，包括本體121、焊盤124、以及焊接球125，但與BGA封裝120不同的是其還包括熔化焊接球125的加熱器150B。
現(xiàn)在參考圖12到圖14，描述幾種制造BGA封裝120A的方法。
圖12是表示通過使用雙面膠帶粘附加熱器150B和BGA封裝120來制造BGA封裝120A的方法的流程圖。首先，形成封裝板122(步驟1002)。接著，將電路器件123安裝在封裝板122上(步驟1004)。然后，在將其它必要的電路安裝到封裝板122上后，密封封裝板122(步驟1006)。另一方面，步驟1012到1018形成加熱器150。也就是說，在絕緣層151上圖案化加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1012)。然后，層化附加的絕緣層151(步驟1014)。對于具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件153，重復(fù)步驟1012到1014。接著，將耐熱的雙面膠帶粘到分層構(gòu)件上(步驟1016)。然后，用打孔器鉆出容納孔152(步驟1018)。接著，將加熱器150粘到密封的構(gòu)件上(步驟1008)。最后，將焊接球125焊接到焊盤124(步驟1010)。
圖13是表示通過使用粘合劑粘附加熱器150B和BGA封裝120來制造BGA封裝120A的方法的流程圖。首先，形成封裝板122(步驟1102)。接著，將電路器件123安裝在封裝板122上(步驟1104)。然后，在將其它必要電路安裝到封裝板122上后，密封封裝板122(步驟1106)。接著，將粘合劑層印制在密封的構(gòu)件上(步驟1108)。另一方面，步驟1114到1118形成加熱器150。也就是說，在絕緣層151上圖案化加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1114)。然后，層化附加的絕緣層151(步驟1116)。對于具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件153，重復(fù)步驟1114到1116。接著，鉆出容納孔152(步驟1118)。然后，將加熱器150粘到密封的構(gòu)件(步驟1110)。最后，將焊接球125焊接到焊盤124上(步驟1112)。
圖14是表示通過使用精密加工工藝將加熱器150B直接制造在BGA封裝120上來制造BGA封裝120A的方法的流程圖。首先，形成封裝板122(步驟1202)。接著，步驟1204到1210形成加熱器150。也就是說，形成聚酰亞胺涂層(步驟1204)，并隨后蝕刻(步驟1206)。然后，沉淀加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1208)，并隨后圖案化(步驟1210)。然后，將基板分開(步驟1212)，并將電路器件123安裝到封裝板122上(步驟1214)。然后，在將其它必要的電路安裝到封裝板122上后，密封封裝板122(步驟1216)。最后，將焊接球125焊接到焊盤124(步驟1218)。
圖15是圖11A中示出的BGA封裝120A的改型的BGA封裝120B的示意剖視圖。BGA封裝120B與BGA封裝120A的不同之處在于BGA封裝120B包括加熱器150B，該加熱器150B在每個加熱元件153與本體151之間備有隔熱構(gòu)件158。隔熱構(gòu)件158能夠減小或避免電路元件123被來自加熱元件153的熱量熱損壞或惡化。加熱元件153基本上設(shè)置在連接多個焊接球125的平面上，從而能有效地加熱焊接球125。
當(dāng)加熱器150A與BGA封裝集成在一起時，步驟1008和1010的順序以及步驟1110和1112的順序可以顛倒。
在圖4中，加熱器150是獨(dú)立構(gòu)件，但其可以與印制板110集成在一起。參考圖16A和圖16B說明本實(shí)施例。在這里，圖16A是與加熱器150集成在一起的印制板110的示意平面圖，圖16B是圖16A的示意剖視圖。印制板110A包括基板本體111、腳位112、以及加熱器150C。
現(xiàn)在參考圖17到圖19，描述幾種制造印制板110A的方法。
圖17是表示通過使用雙面膠帶粘附加熱器150C和印制板110來制造印制板110A的方法的流程圖。首先，由樹脂或陶瓷制成基板本體111(步驟1302)。接著，在基板本體111上形成腳位112(步驟1304)。另一方面，步驟1308到1314形成加熱器150C。也就是說，在絕緣層151上圖案化加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1308)。然后，層化附加的絕緣層151(步驟1310)。對于具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件153，重復(fù)步驟1308和1310。接著，將耐熱的雙面膠帶粘到分層構(gòu)件(步驟1312)。然后，在與容納孔112對應(yīng)的區(qū)域鉆孔(步驟1314)。然后，將加熱器150C粘到基板本體111上的腳位112的區(qū)域(步驟1306)。
圖18是表示通過使用粘合劑粘附加熱器150C和印制板110來制造印制板110A的方法的流程圖。首先，由樹脂或陶瓷制成基板本體111(步驟1402)。接著，在基板本體111的腳位112的區(qū)域上印制粘附層(步驟1406)。另一方面，步驟1412到1416形成加熱器150C。也就是說，在絕緣層151上圖案化加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1412)。然后，層化附加的絕緣層151(步驟1414)。對于具有多層結(jié)構(gòu)的加熱元件153，重復(fù)步驟1412和1414。然后，在與容納孔112對應(yīng)的區(qū)域打孔(步驟1416)。接著，將加熱器150C粘到基板本體111(步驟1408)。最后，焊接焊接球125(步驟1410)。
圖19是表示通過使用精密加工工藝將加熱器150C直接制造在基板本體111上來制造印制板110A的方法的流程圖。首先，由樹脂或陶瓷制成基板本體111(步驟1502)。接著，在基板本體111上形成腳位112(步驟1504)。然后，步驟1506到1512形成加熱器150C。也就是說，形成聚酰亞胺涂層(步驟1506)，并隨后蝕刻(步驟1508)。然后，沉淀加熱元件圖形的導(dǎo)線(步驟1510)，并隨后圖案化(步驟1512)。
圖20是作為圖16B中示出的印制板110A的改型的印制板110B的示意剖視圖。印制板110B與印制板110A的不同之處在于印制板110B包括加熱器150D，加熱器150D在每個加熱元件153與基板本體111之間備有隔熱構(gòu)件158。隔熱構(gòu)件158能夠減小或避免由于來自加熱元件153的基板本體111上的熱量的影響，而導(dǎo)致的周圍的電路元件的熱損壞或惡化。
圖21是作為圖20中示出的印制板110B的改型的印制板110C的示意剖視圖。印制板110C與印制板110B的不同之處在于印制板110C在絕緣層與腳位112上之間填充或印制焊膏159。因此，在安裝BGA封裝120時，使用者不必填充焊膏159，并能提高可操作性。
可以在加熱器150D的每個加熱元件153與圖20以及圖21中的BGA封裝120之間備有隔熱構(gòu)件158。
現(xiàn)在參考圖2、圖3和圖5描述BGA封裝120的安裝。首先，將BGA封裝120放置在圖2中示出的印制板110上的適當(dāng)位置(圖5)。在定位BGA封裝120前后，將引線155、控制器156以及電源157連接至加熱器150。接著，當(dāng)從電源157供應(yīng)電到加熱元件153時，加熱加熱元件153并熔化焊接球125，從而將焊接球125焊接到腳位125。雖然用熱板170加熱是可以選擇的，但在此次情況，使用熱板170等加熱基板110的整個底面。最后，從加熱器150拆下引線155、控制器156以及電源157(圖3)。在返修中，將引線155、控制器156以及電源157連接至加熱器150，以將圖3中示出的狀態(tài)變?yōu)閳D5中示出的狀態(tài)，并且通電熔化焊接球153并將其從腳位112除去(圖2)。在返修中，連接新的BGA封裝120的工序與重熔類似。前面的加熱器150可以類似地用于新的BGA封裝120。
圖2省略了腳位112?；?10可以具有圖16、圖20或圖21中示出的結(jié)構(gòu)，并且可以使用普通的BGA封裝120。
根據(jù)本實(shí)施例，在BGA封裝120的重熔和返修中，加熱器150局部地加熱BGA封裝120中的焊接球125，但不加熱周圍的電路元件。因此，可以避免周圍的電路元件被熱損壞或熱惡化。當(dāng)BGA封裝120比周圍的電子組件大時，圖5中示出的熱板170與加熱器150配合，以熔化焊接球125，而不會產(chǎn)生圖25中描述的問題?？蛇x地，在重熔中，只連接圍繞大的BGA封裝120周圍的電子組件，然后可以將大的BGA封裝120單獨(dú)地連接到板110。因此，可以在印制板110上高密度地安裝電子組件，從而可以配置出更小、更高性能的電子裝置100。
進(jìn)一步，本發(fā)明不限于這些優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以做出各種變動與修正。
因此，本發(fā)明可以提供一種加熱器、電子裝置和具有該加熱器的基板、安裝有該電子組件的基板、包括安裝基板的電子裝置，能在重熔和返修期間充分保護(hù)周圍的電子組件免于受熱，從而實(shí)現(xiàn)高密度安裝。
權(quán)利要求
1.一種加熱器，用于將具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件連接到基板上并將該電子組件從該基板上取下，該電子組件在該基板上運(yùn)行，所述加熱器包括本體，固定在該電子組件上；以及加熱元件，設(shè)置在所述本體上，用于在通電時加熱并熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱器，其中，所述本體包括容納部分，用于容納所述具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱器，其中，所述加熱元件包括多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱器，其中，所述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形是多層圖形。
5.如權(quán)利要求3所述的加熱器，還包括控制器，用于控制對所述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形的加熱。
6.如權(quán)利要求3所述的加熱器，其中，所述多個可獨(dú)立驅(qū)動的加熱元件圖形包括經(jīng)過多個焊接球成Z字形延伸的第一圖形，以及包圍該第一圖形的第二圖形。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱器，其中，該第二圖形在所述多個焊接球的頂角處具有密集圖形。
8.如權(quán)利要求1所述的加熱器，還包括在該加熱元件與該電子組件之間的隔熱構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其中，所述加熱元件設(shè)置在穿過所述多個焊接球中心的平面附近。
10.如權(quán)利要求1所述的加熱器，還包括電源部分，其可以電連接至所述加熱元件以及從所述加熱元件斷開，用于使所述加熱元件通電。
11.一種基板，包括基板本體，能安裝具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件；腳位，設(shè)置在該基板本體上并連接至該電子組件；以及如權(quán)利要求1所述的加熱器，設(shè)置在該腳位周圍，用于熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。
12.如權(quán)利要求11所述的基板，其中，所述加熱器還包括在該加熱元件與該電子組件之間的隔熱構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求11所述的基板，其中，在加熱元件與腳位上之間填充有焊料。
14.一種制造基板的方法，該基板能安裝具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件，所述方法包括以下步驟在能安裝該電子組件的本體上，形成連接至該電子組件的腳位；以及在所述腳位周圍形成熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球的加熱元件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述加熱元件形成步驟包括以下步驟在絕緣體上形成加熱元件圖形；使該絕緣體成層以固定該加熱元件圖形；以及在所述成層步驟所形成的分層構(gòu)件中形成孔，其中，所述方法還包括將已成層的絕緣體粘附到本體上的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該粘附步驟利用耐熱雙面膠帶和已印制的粘合劑層其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加熱器，用于將具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的電子組件連接到基板上，并將該電子組件從該基板取下，該電子組件在該基板上運(yùn)行，所述加熱器包括本體，固定到該電子組件上；以及加熱元件，設(shè)置在該本體上，該加熱元件在通電時加熱并熔化具有球柵陣列結(jié)構(gòu)的焊接球。使用本發(fā)明，能在重熔和返修期間充分保護(hù)周圍的電子組件免于受熱，從而實(shí)現(xiàn)高密度安裝。
文檔編號H05K1/18GK1849041SQ20051009781
公開日2006年10月18日 申請日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者高田理映, 坪根健一郎 申請人:富士通株式會社