BGA封装器件焊球去除设备及其方法与流程

本发明涉及封装热变形检测技术领域，特别是涉及一种bga封装器件焊球去除设备及其方法。

背景技术：

集成电路封装由于其不同封装材料之间存在热失配现象，在高温回流焊接过程中会发生热翘曲变形，封装变形会导致封装引出端在回流焊接组装中出现虚焊、空焊及桥连等缺陷，并引起电学开路或短路失效。球栅阵列(bga)的封装是集成电路封装的其中一种形式，球栅阵列(bga)的封装形式更容易受到热变形的影响。目前bga焊球间距和焊球尺寸越来越小，但是封装体尺寸却在不断增大，使得bga封装热变形引起焊接缺陷的几率大为增加。而且随着有铅焊接工艺向无铅焊接工艺的转换，回流焊接峰值温度大幅升高，使bga封装热变形对其组装工艺质量和可靠性造成更大的隐患，易造成板级组件成品率下降等严重问题。开展bga热变形检测，对于改善bga焊接工艺质量，提升bga器件组装可靠性具有重要意义。对bga热变形检测时，须从基板面针对焊球所在的整个平面区域进行变形检测。由于基板面的bga焊球会引起光散射并导致测试误差，故在进行检测前，需对基板面的焊球进行处理，以保证bga热变形检测的准确性。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的bga封装器件焊球去除效果差，容易造成器件损伤。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的bga封装器件焊球去除效果差，容易造成器件损伤的问题，提供一种bga封装器件焊球去除设备及其方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种bga封装器件焊球去除设备，包括处理设备、传动设备、用于研磨bga封装器件的焊球的研磨机、用于感应bga封装器件压力的压力传感器、以及用于固定bga封装器件的夹具；传动设备与夹具相连；bga封装器件的焊球面朝向研磨机；

处理设备分别连接传动设备、压力传感器和研磨机；

处理设备驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动；压力传感器将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备；处理设备在压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。

在其中一个实施例中，传动设备包括步进电机、丝杆和固定套件；

丝杆的一端与步进电机相连，另一端与固定套件的一套口相连；固定套件的另一套口与夹具相连。

在其中一个实施例中，压力传感器设置在靠近丝杆的夹具的一端。

在其中一个实施例中，夹具为真空吸附夹具。

在其中一个实施例中，还包括用于抽取真空吸附夹具内的空气的真空泵；

真空泵连接真空吸附夹具。

在其中一个实施例中，还包括支撑架；

支撑架的一端与传动设备相连。

另一方面，本发明实施例还提供了一种bga封装器件焊球去除方法，包括以下步骤：

将bga封装器件固定在夹具上，且将bga封装器件的焊接面朝向研磨机；

驱动用于带动夹具移动的传动设备、从起始位置移动预设距离，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨；起始位置为驱动传动设备带动夹具移动、直至bga封装器件的压力等于预设压力时，记录的传动设备的位置；预设距离为bga封装器件的焊球高度。

在其中一个实施例中，驱动用于带动夹具移动的传动设备、从起始位置移动预设距离，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨的步骤包括：

启动放置粗磨砂纸的研磨机，驱动传动设备从起始位置移动第一研磨距离，以使研磨机研磨去掉第一研磨距离的焊球，并记录传动设备的位置为第一中间位置；焊球高度划分为第一研磨距离、第二研磨距离和第三研磨距离；

启动放置细磨砂纸的研磨机，驱动传动设备从第一中间位置移动第二研磨距离，以使研磨机研磨去掉第二研磨距离的焊球，并记录传动设备的位置为第二中间位置；

启动放置抛光布的研磨机，驱动传动设备从第二中间位置移动第三研磨距离，以使研磨机研磨去掉第三研磨距离的焊球。

在其中一个实施例中，还包括步骤：

测量bga封装器件的基板下表面和、与bga封装器件的焊球面固定一起的金属平板上表面之间的距离，得到焊球高度。

在其中一个实施例中，将bga封装器件固定在夹具上的步骤包括：

启动抽取夹具内空气的真空泵，以使夹具吸附固定bga封装器件。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于处理设备分别连接传动设备、压力传感器和研磨机；传动设备与夹具相连。处理设备驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动；压力传感器将感应到的bga(ballgridarray焊球阵列封装)封装器件的压力传输给处理设备；处理设备在压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。本发明实施例能够实现bga封装器件焊球去除，可保证去除效果的一致性，并可防止对bga封装器件基板造成机械损伤，优化了bga封装器件焊球去除效果。

附图说明

图1为一个实施例中bga封装器件焊球去除设备的第一结构示意图；

图2为一个实施例中bga封装器件焊球去除设备的第二结构示意图；

图3为一个实施例中bga封装器件焊球去除设备的第三结构示意图；

图4为一个实施例中bga封装器件焊球去除设备的第四结构示意图；

图5为一个实施例中焊球高度测量的示意图；

图6为一个实施例中bga封装器件焊球去除方法的第一流程示意图；

图7为一个实施例中bga封装器件焊球研磨步骤的流程示意图；

图8为一个实施例中bga封装器件焊球去除方法的第二流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的去除bga封装器件焊球的方式通常有：1、加热回流去除焊球方式，但需要在高温下进行焊球去除，bga封装器件经历过高温后会对热变形结果产生影响；2、采用金属刮刀直接人工操作将焊球刮掉，但这种方法对焊球的去除效果因人而异，缺乏一致性，并且容易对基板造成机械损伤，进而影响检测结果。

而本发明各实施例中，能够采用机械自动化去除bga封装器件的焊球，通过处理设备驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动；压力传感器将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备；处理设备在压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。可保证去除效果的一致性，并可防止对bga封装基板造成机械损伤，可满足热变形检测的技术要求。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种bga封装器件焊球去除设备，包括处理设备110、传动设备120、用于研磨bga封装器件的焊球的研磨机130、用于感应bga封装器件压力的压力传感器140以及用于固定bga封装器件的夹具150；传动设备120与夹具150相连；bga封装器件的焊球面朝向研磨机130。处理设备110分别连接传动设备120、压力传感器140和研磨机130。

处理设备110驱动传动设备120带动夹具150朝研磨机方向移动；压力传感器140将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备110；处理设备110在压力等于预设压力时，启动研磨机130，以使研磨机130对bga封装器件的焊球进行研磨。

其中，处理设备110指的是具有信号处理和信号传输等功能的设备；可选的，处理设备110可以是个人计算机、笔记本电脑或工控机，传动设备120指的是能够通过驱动控制进行运动的设备。研磨机130指的是涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的装置，研磨机130可用来对bga封装器件的焊球进行研磨。压力传感器140可用来感应bga封装器件与研磨机接触时受到的压力。可选的，压力传感器140可以是压阻式压力传感器，也可以是压电式压力传感器。夹具150指的是用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，夹具150可用来固定bga封装器件。

具体地，基于处理设备110分别电连接传动设备120、压力传感器150和研磨机130；夹具150的一端与传动设备120机械相连，夹具150的另一端与bga封装器件机械相连，其中，bga封装器件的焊球面朝向研磨机130的研磨面。处理设备110驱动传动设备120运动，通过传动设备120运动进而带动夹具150移动，使得传动设备120带动夹具150朝研磨机130方向移动。通过压力传感器140感应bga封装器件的受压情况，压力传感器140将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备110。处理设备110在压力等于预设压力时，即bga封装器件的焊接面接触到研磨机130的研磨面，启动研磨机130，通过研磨机130的研磨功能，对bga封装器件的焊球进行研磨，进而实现对bga封装器件焊球的去除。

进一步的，bga封装器件的焊接接触到研磨机130的研磨面时，获取bga封装器件的焊球高度。处理设备110在bga封装器件受到的压力等于预设压力时，启动研磨机130，通过研磨机130的研磨功能，对bga封装器件的焊球进行研磨；并通过驱动传动设备120通过夹具150带动bga封装器件朝研磨机130方向移动焊球高度的距离。需要说明的是，处理设备110可驱动传动设备匀速运动，进而带动bga封装器件朝研磨机130匀速移动，进而实现对bga封装器件焊球的精准去除。

基于本实施例，通过处理设备分别连接传动设备、压力传感器和研磨机；传动设备与夹具相连。处理设备驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动；压力传感器将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备；处理设备在压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。本发明实施例能够实现bga封装器件焊球去除，可保证去除效果的一致性，并可防止对bga封装器件基板造成机械损伤，优化了bga封装器件焊球去除效果。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种bga封装器件焊球去除设备，包括处理设备210、传动设备220、研磨机230、压力传感器240以及夹具250。其中，传动设备220包括步进电机220、丝杆224和固定套件226。

丝杆224的一端与步进电机222相连，另一端与固定套件226的一套口相连；固定套件226的另一套口与夹具250相连。

其中，可选的，步进电机222可以是反应式步进电机、永磁式步进电机或混合式步进电机。丝杆224指的是能够将旋转运动转换成线性运动的元件。固定套件226指的是能够装备装配或固定其他元件的装置。固定套件226的一套口可通过匹配的螺纹与丝杆224连接，固定套件226的另一套口可套接夹具250。

具体地，基于丝杆224的一端与步进电机222相连，丝杆224的另一端与固定套件226的一套口相连；固定套件226的另一套口与夹具250相连。处理设备210驱动步进电机222工作，通过步进电机222推动丝杆224带动固定套件226及夹具250移动。通过夹具250的移动进而带动bga封装器件移动。

进一步的，处理设备210在bga封装器件的压力等于预设压力时，启动研磨机230，通过研磨机230的研磨功能，对bga封装器件的焊球进行研磨；并通过驱动步进电机222，推动丝杆224带动固定套件226及夹具250移动；通过夹具250带动bga封装器件朝研磨机方向移动焊球高度的距离，进而实现对bga封装器件焊球的精准去除。

进一步的，压力传感器240设置在靠近丝杆224的夹具250的一端。

具体地，通过将压力传感器240设置在靠近丝杆224的夹具250的一端，进而处理设备210驱动步进电机222推动丝杆224朝研磨机230方向移动时，丝杆224的一端能够接触并挤压压力传感器240。压力传感器240受到丝杆224的压力即为bga封装器件受到的压力

基于本实施例，处理设备驱动步进电机通过丝杆带动夹具朝研磨机方向移动；压力传感器将感应到的bga封装器件的压力传输给处理设备；处理设备在压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。本发明实施例能够实现bga封装器件焊球去除，可保证去除效果的一致性，并可防止对bga封装器件基板造成机械损伤，优化了bga封装器件焊球去除效果。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种bga封装器件焊球去除设备，包括处理设备310、传动设备320、研磨机330、压力传感器340以及夹具。其中，夹具为真空吸附夹具350。

其中，真空吸附夹具350指的是在真空夹持中，工件被其外部的大气压固定在吸附端的夹具；真空吸附夹具350可通过夹具内部的气压与夹具外部的气压不同而产生吸附力，进而能够固定bga封装器件。

具体地，基于处理设备310分别电连接传动设备320、压力传感器340和研磨机330；真空吸附夹具350的一端与传动设备320机械相连，真空吸附夹具350的另一端与bga封装器件机械相连，通过气压差原理将bga封装器件固定在真空吸附夹具350的另一端。处理设备310驱动传动设备320运动，通过传动设备320运动进而带动真空吸附夹具350移动，使得传动设备320带动真空吸附夹具350朝研磨机330方向移动。通过压力传感器340感应bga封装器件的受压情况。处理设备310在bga封装器件受到的压力等于预设压力时，即bga封装器件的焊接面接触到研磨机330的研磨面，启动研磨机330，通过研磨机330的研磨功能，对bga封装器件的焊球进行研磨，进而实现对bga封装器件焊球的去除。

在一个具体的实施例中，如图3所示，bga封装器件焊球去除设备还包括用于抽取真空吸附夹具350内的空气的真空泵360；真空泵360连接真空吸附夹具350。

其中，真空泵360指的是利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。

具体地，需要将bga封装器件固定在真空吸附夹具350时，可通过真空泵360抽取真空吸附夹具内的空气，使得真空吸附夹具内外产生气压差。在气压差达到一定值时，进而能够将bga封装器件固定在真空吸附夹具350。需要将bga封装器件从真空吸附夹具350取出时，可关闭真空泵360，并打开真空吸附夹具350的阀门，使得真空吸附夹具350内外的气压相同，进而能够将bga封装器件从真空吸附夹具350取出，从而提高了bga封装器件焊球去除的自动化程度。

在其中一个实施例中，如图3所示，bga封装器件焊球去除设备还包括支撑架370；支撑架370的一端与传动设备320相连。

具体地，支撑架370可用来固定传动设备320的一端，便于传动设备320精准的通过夹具带动bga封装器件移动。

基于本实施例，能够精确控制传动设备对bga焊球进行研磨去除，可保证去除效果的一致性，防止对bga封装基板造成机械损伤，并可满足热变形检测的技术要求。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种bga封装器件焊球去除设备，包括计算机410、步进电机420、丝杆430、固定套件440、压力传感器450、夹具460、真空泵470以及研磨机480；计算机410分别电连接步进电机420、压力传感器450和研磨机480。其中，计算机410用于对步进电机420以及压力传感器450进而程序控制；丝杆430与固定套件440通过匹配的螺纹进行相连；步进电机420通过推动丝杆430带动固定套件440及夹具460移动；夹具460用于拾取及固定bga封装器件，并带动bga封装器件移动；真空泵470用于抽取夹具中的空气，以通过压力差的原理固定bga封装器件；压力传感器450用于对bga封装器件与研磨机480的接触定位；研磨机480用于bga器件焊球的研磨去除。

具体地，对bga封装器件焊球去除的具体工作过程如下：

1、将bga封装器件与金属平板固定在一起(例如用橡皮筋或金属夹进行固定)，使bga封装器件的基板与金属平板平行。

2、利用游标卡尺或工具显微镜等测量设备对bga器件基板下表面与金属平板上表面之间的距离进行测量(如图5所示，对bga封装器件的每一侧边进行测量，其中每一侧边至少包括3个不同位置进行测量)；对所有测试数据求平均值，将处理结果作为bga封装器件焊球高度。

3、将bga封装器件置于夹具下端，bga封装器件的焊球面朝下；开启真空泵，抽取夹具中的空气，通过压力差的原理将bga封装器件固定。

4、通过计算机驱动步进电机，通过丝杆带动夹具及bga封装器件朝向研磨机向下移动，当压力传感器测试压力大于或等于预设压力(例如，预设压力为0.5kg)时，停止移动，并记录此位置为起始位置。

5、研磨机放置粗磨砂纸，启动研磨机(速度可调)，控制步进电机带动夹具及bga封装器件从起始位置匀速(速度可设定)向下运动第一高度(例如，第一高度为70％的焊球高度)，即通过粗磨去掉第一高度的焊球，并记录此位置为第一研磨位置。

6、关掉研磨机并替换细磨砂纸后，启动研磨机(速度可调)，控制步进电机带动夹具及bga封装器件从第一研磨位置匀速(速度可设定)向下运动第二高度(第二高度为25％的焊球高度)，即通过细磨去掉第二高度的焊球，记录此位置为第二研磨位置。

7、关掉研磨机并替换抛光布(抛光液)后，启动研磨机(速度可调)，控制步进电机带动夹具及bga封装器件从第二高研磨位置匀速(速度可设定)向下运动第三高度(第三高度为5％的焊球高度)，即通过抛光去掉整个焊球。其中，第一高度、第二高度和第三高度相加的和等于焊球高度。

8、关掉真空泵，取下去除焊球后的bga封装器件，完成对bga封装器件的焊球去除。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种bga封装器件焊球去除方法，包括以下步骤：

步骤s610，将bga封装器件固定在夹具上，且将bga封装器件的焊接面朝向研磨机。

步骤s620，驱动用于带动夹具移动的传动设备、从起始位置移动预设距离，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨；起始位置为驱动传动设备带动夹具移动、直至bga封装器件的压力等于预设压力时，记录的传动设备的位置；预设距离为bga封装器件的焊球高度。

具体地，将bga封装器件固定在夹具上，且将bga封装器件的焊接面朝向研磨机，测量bga封装器件的焊球高度。处理设备在bga封装器件受到的压力等于预设压力时，记录bga封装器件的当前位置为起始位置，并启动研磨机，通过研磨机的研磨功能，对bga封装器件的焊球进行研磨，处理设备驱动传动设备通过夹具带动bga封装器件朝研磨机方向从起始位置移动预设距离(即焊球高度的距离)。需要说明的是，处理设备科驱动传动设备匀速运动，进而带动bga封装器件朝研磨机匀速移动，进而实现对bga封装器件焊球的精准去除。

在一个具体的实施例中，还包括步骤：

测量bga封装器件的基板下表面和、与bga封装器件的焊球面固定一起的金属平板上表面之间的距离，得到焊球高度。

具体地，在bga封装器件的焊球面与金属平板固定一起时，处理设备测量bga封装器件的基板下表面与金属平板上表面之间的距离，进而可得到bga封装器件的焊球高度。

基于本实施例，处理设备可驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动，在bga封装器件受到的压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。能够实现bga封装器件焊球去除，可保证去除效果的一致性，并可防止对bga封装器件基板造成机械损伤，优化了bga封装器件焊球去除效果。

在一个实施例中，提供了一种bga封装器件焊球去除方法，其中，如图7所示，为bga封装器件焊球研磨步骤的流程示意图，包括以下步骤：

步骤s710，启动放置粗磨砂纸的研磨机，驱动传动设备从起始位置移动第一研磨距离，以使研磨机研磨去掉第一研磨距离的焊球，并记录传动设备的位置为第一中间位置；焊球高度划分为第一研磨距离、第二研磨距离和第三研磨距离；

步骤s720，启动放置细磨砂纸的研磨机，驱动传动设备从第一中间位置移动第二研磨距离，以使研磨机研磨去掉第二研磨距离的焊球，并记录传动设备的位置为第二中间位置；

步骤s730，启动放置抛光布的研磨机，驱动传动设备从第二中间位置移动第三研磨距离，以使研磨机研磨去掉第三研磨距离的焊球。

具体地，处理设备分别启动放置粗磨砂纸、放置细磨砂纸以及放置抛光布的研磨机，进而使得研磨机研磨去掉整个焊球，实现精准的对bga封装器件焊球去除，优化了bga封装器件焊球去除效果。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种bga封装器件焊球去除方法，包括以下步骤：

步骤s810，启动抽取夹具内空气的真空泵，以使夹具吸附固定bga封装器件。

步骤s820，将bga封装器件固定在夹具上，且将bga封装器件的焊接面朝向研磨机。

步骤s830，驱动用于带动夹具移动的传动设备、从起始位置移动预设距离，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨；起始位置为驱动传动设备带动夹具移动、直至bga封装器件的压力等于预设压力时，记录的传动设备的位置；预设距离为bga封装器件的焊球高度。

其中，上述步骤s820和步骤s830的具体内容过程可参考上文内容，此处不再赘述。

具体的，处理设备启动抽取夹具内空气的真空泵，使得夹具吸附固定bga封装器件；处理设备驱动传动设备带动夹具朝研磨机方向移动；处理设备在bga封装器件受到的压力等于预设压力时，启动研磨机，以使研磨机对bga封装器件的焊球进行研磨。进而实现bga封装器件焊球去除。

应该理解的是，虽然图6至图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6至图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各除法运算方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。