专利名称：一种用于bga芯片焊接的对位方法
技术领域：
本发明属于专门适用于制造或调节电组件组装件的设备或方法技术领域，是一种 使BGA封装的集成块在线路板上可动态显示对位的方法。
背景技术：
在现有技术中，将常规封装的集成块放在电路板上进行焊接很简单，只要使集成 块露出在周边的焊脚与电路板上对应的焊盘对准，之后使将焊脚加锡、加热，就可以使焊脚 结合在焊盘上了 。可是对于BGA封装结构的集成块就不易如上操作焊接，因为其全部的焊 脚是设置在集成块底面以焊球的形式给出的，使用者将该集成块放置在电路板上后无法直 接看到其焊球。该集成块在电路板上的焊接操作是通过专用焊接设备自动定位焊接的，该 专用焊接设备主要用在批量生产的工业化制造业。但是在小规模的生产，产品的研发、调试 以及对电子印刷线路板的维修过程中，采用专用焊接设备对这种集成块在电路板上进行焊 接就不方便了。其存在的问题是，一、动用专用焊接设备成本高，生产前的准备工作量大。 二、产品的研发、调试过程中集成块的不确定性，即经常要根据产品性能不同的要求而采用 不同型号、规格的集成块，不适宜使用专用焊接设备进行焊接。三、在电子印刷线路板的维 修过程中，由于集成块被拆卸下来后，在集成块周围的电路板上还有其它的电子元器件，若 是动用专用焊接设备进行定位焊接操作，其它的电子元器件将会阻碍专用焊接设备在电路 板上对集成块的定位操作。若是采用手工测量定位，比如采用在电路板上画位置线，在将集 成块根据位置线进行摆放，虽然也能进行定位操作，但是由于BGA封装结构的集成块其焊 脚数量非常多，而且焊脚之间的间距又比较小，用人眼判断集成块与位置线的位置，不易对 准。同样存在着对位放置操作不方便的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在显示器中同时实时显示集成块底部焊球和电 路板上对应焊盘的所在位置，使集成块在印刷线路板上移动时可动态显示对位情况的方 法。 为实现发明的目的，使BGA封装的集成块在印刷线路板上可动态对位的方法，是 将印刷线路板焊盘的表面对准摄像头的正前方放置，摄取焊盘的表面至计算机处理后在显 示器上显示焊盘图像。向所述的计算机输入集成块上的焊球相对于集成块的边界、顶点的 位置参数； 步骤一、将所述的集成块的焊球靠在焊盘的表面上，重新摄取集成块和印刷线路 板至计算机中形成两者复合图像； 步骤二、以所述的两者复合图像中的集成块图像边界和集成块图像顶点在焊盘图 像的位置为参考参数，所述的计算机计算出虚拟焊球图像在所述的焊盘图像中对应于焊盘 的虚拟位置； 步骤三、移动所述的集成块，重复步骤一、二，在所述的焊盘图像中重新呈现一个对应于焊盘的虚拟位置。 重复步骤三，直到所述的虚拟焊球图像和相对应的焊盘图像重叠，此时所述的集 成块上的焊球则与所述的焊盘对齐。 本发明通过采用摄像头对印刷线路板和需要在其上进行焊接的集成块进行摄像， 通过利用计算机强大的运算、存储和处理功能进行图像处理，然后在显示器上呈现图像，使 实际上尺寸[(20 30)毫米X (20 30)毫米]相对较小的集成块以及焊盘、走线排布密 密麻麻的电路板可以直接呈现在相对大型的显示器(14时)上，放大几十倍以上，便于使用 者清楚地观看。由于集成块外观颜色基本是黑色的，而印刷线路板表面的颜色往往是绿色 的，因此当集成块处在印刷线路板表面上时，两者复合图像中的边界线图像和顶点图像是 非常分明的，可以利用安装在计算机中现有已经很成熟的图像处理软件，识别出集成块的 边界线并计算出其顶点图像位置。由于集成块是由工业化生产制造的，所以同一型号的集 成块焊球与其本体的边界之间的尺寸均为一个固定的值。因此，由计算机通过图象处理技 术获取了电路板上的集成块的边界和顶点后，就可以算出虚拟焊球图像在所述的焊盘图像 中对应于焊盘的虚拟位置。由于计算机的处理速度高，集成块在印刷线路板表面上每移动 一下，就可以在显示器上及时显示出虚拟焊球图像在所述的焊盘图像中对应的新位置，实 现了可动态显示对位。
附图的图面说明如下 图1为BGA封装结构的集成块底面图。 图2为用于安装图1的BGA封装结构集成块的印刷线路板表面图。 图3为图1的集成块与图2中印刷线路板放置在摄像头、计算机、显示器处理系统
中的示意图。 图4为图2中的印刷线路板在显示器上显示出来具有焊盘图像的示意图。
图5为两者复合图像图迭加在图4中焊盘图像上初始状态的示意图。
图6为图5中I部放大图。 图7为集成块在印刷线路板上移动一个位置后在I部放大图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明一种用于BGA芯片焊接的对位方法的具体实施例作进一 步详述 如图1中所示，这是一个BGA封装结构的集成块底面图。本发明所述的使集成块 在印刷线路板上可动态显示对位的方法，是用图3中的摄像头3摄取图2中的印刷线路板 1上的焊盘2，形成图象并输入至计算机4中。如图2中所示的小方框内26X26阵列的圆 圈即为焊盘2，有同心圆圈的为布线过孔，其余的为连接线。在计算机4中对获取的焊盘信 号经适当处理后在显示器5上显示焊盘图像6，如图4中所示，印刷线路板1上焊盘2被显 示在图中方框内。由此可以看到，此时的焊盘图像6比实际的焊盘大了很多倍。
向所述的计算机4输入待焊集成块7上的焊球8相对于集成块7的边界9、顶点 10的位置及焊球间距等参数S1、S2、S3或者夹角e ，如图1中所示。
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由于印刷电路板1上相邻焊盘之间园心到圆心的间距与集成块7上相邻焊球之 间园心到圆心的间距是相等的，所以可以通过计算焊盘图像6中相邻焊盘圆心之间的距离 (以像素为单位)得到在当前显示的焊球图象8的放大倍数13 ，即
焊盘图像6中相邻焊盘圆心之间的距离(以像素为单位) g =-
集成块7中相邻焊球圆心之间的距离(以毫米为单位) 通过调节摄像头3至印刷线路板1的距离，放大倍数13的值都将随着调整而变
化。因此通过调节摄像头，结合计算机的数据处理，可以对排布致密的印刷线路板图象进行
放大，在显示器5上得到便于观察的图象，然后可按下列步骤使焊球8与焊盘2进行对位。 将印刷线路板1焊盘2的表面对准摄像头3的正前方放置，摄取焊盘2的表面至
计算机4处理后在显示器5上显示焊盘图像6，如图4中所示，通过对焊盘图像6与焊盘2
之间的比例计算得到焊盘图像6与焊盘2之间的放大倍数13 。 向所述的计算机4输入集成块7上的焊球8相对于集成块7的边界9、顶点10的 位置参数Sl、 S2、 S3或者夹角e ，其中SI和S3是其中一个焊球8分别至两个相邻边界9 的距离，S2是该焊球8至两个相邻边界9的顶点10的距离。夹角9是该焊球8至顶点10 与边界9之间的角度。 步骤一、将所述的集成块7的焊球8靠在焊盘2的表面上，如图3中所示，重新摄 取集成块7和印刷线路板1至计算机4中形成两者复合图像11，并且呈现在显示器5上，如 图5中所示。 步骤二、以所述的两者复合图像11中的集成块图像边界12和集成块图像顶点13 在焊盘图像6的位置为参考参数，所述的计算机4结合位置参数、放大倍数13计算出虚拟 焊球图像14在所述的焊盘图像6中对应于焊盘2的虚拟位置15，在所述的虚拟位置15显 示虚拟焊球图像14。 步骤三、移动所述的集成块7，重复步骤一、二，在所述的焊盘图像6中重新呈现一 个对应于焊盘2的虚拟位置15。 具体地说就是将所述的集成块7的焊球8靠在焊盘2的表面上，此时摄取到的集 成块7和印刷线路板1的复合图像11在显示器5里表示集成块的图如图5中黑色方块部 分所示。而计算机可以将步骤一获得的复合图像11与图4中所示焊盘图像6进行相减，由 于印刷线路板1在整个对位过程中是固定不动的，所以两幅图象中没被集成块7覆盖的部 分完全相同，相减后基本为零，这样就可将集成块7形成图像的轮廓提取出来。经过滤波、 连通等图象处理常用的运算后，即可得到集成块图像边界12和集成块图像顶点13的坐标 位置。 在被集成块7覆盖的黑色方块部分上显示虚拟焊球图像14。虚拟焊球图像14是 根据集成块图像边界12和集成块图像顶点13的坐标位置和前述输入计算机的集成块7上 的焊球8相对于集成块7的边界9、顶点10的位置、焊球间距等参数及放大倍数13 ，计算机 4根据复合图像11重构集成块图16，集成块图16设置成透明或者半透明的图。当移动集成 块7时，可以在显示器5上显示集成块7的运动。这个可以由计算机4根据摄取到的复合 图像11和焊盘图像6的数据相减重构一个透明或者半透明的集成块图16，并且显示在焊盘 图像6的位置上，由于集成块图16是透明或者半透明的，相当于操作者可以在显示器5上
5同时看见集成块7下面的焊球和印刷线路板1上的焊盘，为便于清楚地显示，对图5中的圈 住I局部进行放大，如图6、7中所示，其中实心圆表示对应于焊盘2的焊盘图像6，空心圆表 示对应于焊球8的虚拟焊球图像14。之所以称之为虚拟焊球图像14，是因为该图像是通过 计算做出来的，由于实际的焊球8处于集成块的底面无法看到，所以该虚拟焊球图像14实 际上是对应于焊球8所处的位置。 移动所述的集成块7，相当于在显示器5移动集成块图16，虚拟焊球图像14也随 之移动。当虚拟焊球图像14移动至与焊盘图像6重叠时，表示所述的集成块7上的焊球8 与所述的焊盘2对齐。
权利要求
一种用于BGA芯片焊接的对位方法，其特征是将印刷线路板(1)焊盘(2)的表面对准摄像头(3)的正前方放置，摄取焊盘(2)的表面至计算机(4)处理后在显示器(5)上显示焊盘图像(6)；向所述的计算机(4)输入集成块(7)上的焊球(8)相对于集成块(7)的边界(9)、顶点(10)的位置参数；步骤一、将所述的集成块(7)的焊球(8)靠在焊盘(2)的表面上，重新摄取集成块(7)和印刷线路板(1)至计算机(4)中形成两者复合图像(11)；步骤二、以所述的两者复合图像(11)中的集成块图像边界(12)和集成块图像顶点(13)在焊盘图像(6)的位置为参考参数，所述的计算机(4)计算出虚拟焊球图像(14)在所述的焊盘图像(6)中对应于焊盘(2)的虚拟位置(15)；步骤三、移动所述的集成块(7)，重复步骤一、二，在所述的焊盘图像(6)中重新呈现一个对应于焊盘(2)的虚拟位置(15)；重复步骤三，直到所述的虚拟焊球图像(14)和相对应的焊盘图像(6)重叠，此时所述的集成块(7)上的焊球(8)则与所述的焊盘(2)对齐。
2. 根据权利要求1所述的用于BGA芯片焊接的对位方法，其特征是所述的计算机(4) 根据复合图像(11)重构集成块图(16)，集成块图(16)设置成透明或者半透明的图。
全文摘要
本发明属于专门适用于制造或调节电组件组装件的方法技术领域。解决现有BGA封装的集成块在电路板上焊接对位时无法直接看到其焊球和对应的电路板上的焊盘的问题。该用于BGA芯片焊接的对位方法是用摄像头摄取印刷线路板上的焊盘，并在显示器上显示焊盘图像。集成块上焊球相对于集成块边界、顶点的位置参数可事先存入计算机中，按照步骤一将集成块靠在焊盘的表面上，重新摄取集成块和印刷线路板至计算机中形成两者复合图像，步骤二以两者复合图像中的集成块图像边界和集成块图像顶点在焊盘图像的位置为参考参数，算出虚拟焊球图像在焊盘图像中对应于焊盘的虚拟位置，步骤三移动集成块，重复步骤一、二直到虚拟焊球图像和相对应的焊盘图像重叠。
文档编号H05K13/04GK101730461SQ200810218418
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者周卫星, 秦笛 申请人:华南师范大学