柔性返工设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于修复印刷电路组件的具有柔性电路形式的返工设备。所述印刷电路组件包括一个或多个通孔和互连部。该柔性电路包括引入部和尾部。该柔性电路还包括邻近引入部的第一膨胀头部以及邻近尾部的第二膨胀头部。进一步地，第二膨胀头部通过覆盖膜部分连接至第一膨胀头部。提供的柔性电路适于线穿通过通孔以修复印刷电路组件。
【专利说明】柔性返工设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及印刷电路组件。更具体地，本发明涉及能够修复或返工有缺陷的印刷电路组件的返工设备。
【背景技术】
[0002]现今，印刷电路组件用于诸多电子应用。印刷电路组件包括多个互连部、配线、从印刷电路组件的一个表面上的外部连接部延伸至相对表面上的配线和连接部的通孔和具镀层贯穿孔。
[0003]印刷电路组件往往由于不正确的设计或制造误差而导致具有缺陷。印刷电路组件中的缺陷可以包括不期望的短路、开路或布线错误的迹线。即使在印刷电路组件上的多个连接部之一中的单个缺陷都可能导致整个组件被认为有缺陷。连接部和关联通孔中的缺陷必须被修复或完全替换，否则就将不得不丢弃该有缺陷的印刷电路组件。
[0004]存在有几种已知的用于修复有缺陷的印刷电路组件的解决方案。一种解决方案是有缺陷通孔的深去除(de印deletion)。去除的通孔随后由环氧树脂填充，然后钻出新的通孔并再次焊接连接部。
[0005]这类解决方案的问题在于需要向印刷电路组件添加附加的导线。另外，由于印刷电路组件具有多个互连部；因此在这类多个互连部的紧凑封装内焊接新互连部变得很困难。这一焊接可能还会导致印刷电路组件中的短路及某些其他的附加缺陷。
[0006]同样地，在焊盘网格阵列(LGA)应用中，在堆叠结构中使用多个内插机构来修复有缺陷的LGA。堆叠结构可能导致LGA中的互连部过度拥挤，并可能导致LGA内的短路。
[0007]因此，考虑到上述情况，需要一种有助于方便安全地返工有缺陷的印刷电路组件的解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种用于印刷电路组件修复的柔性电路。本发明克服了用于修复印刷电路组件的传统系统中的缺点。本发明带来了更佳成品率的优点。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种能够改善印刷电路组件返工的可靠性并降低其成本的柔性电路。
[0010]本发明的又一目的在于提供一种在印刷电路组件中的缺陷返工期间提供附加的功能或设计选项的插入的柔性电路。
[0011]本发明的再一目的在于在印刷电路组件的局部化高配线密度区域内提供附加的配线能力，而无需添加跨整个印刷电路组件板的附加配线层。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种使用本发明的柔性电路的改进的探测技术。
[0013]本发明的又一目的在于使柔性电路能够在LGA内进行互连而无需添加额外的内插机构。
[0014]在本发明的一个实施例中，提供一种具有柔性电路形式的返工设备以修复印刷电路组件，该印刷电路组件包括一个或多个通孔和互连部。该柔性电路被配置为线穿(thread)通过通孔。该柔性电路是包括引入部和尾部的平面结构。该柔性电路还包括邻近引入部的第一膨胀头部以及邻近尾部的第二膨胀头部。进一步地，第二膨胀头部通过可能具有变化的长度的覆盖膜(coverlay)部分连接至第一膨胀头部，以使得覆盖膜部分的长度基本上等于通孔的深度。
[0015]在本发明的另一实施例中，提供一种具有柔性电路形式的返工设备以修复印刷电路组件，该印刷电路组件包括一个或多个通孔和互连部。该柔性电路被适配为线穿通过通孔。该柔性电路包括引入部和尾部。该柔性电路还包括邻近引入部的第一膨胀头部以及邻近尾部的第二膨胀头部。进一步地，第二膨胀头部通过覆盖膜部分连接至第一膨胀头部，其中覆盖膜部分包括环形段。在本发明的实施例中，该环形段根据柔性电路要被应用到的不同用途可以是线圈形段或螺旋形段。
[0016]在本发明的又一实施例中，提供一种具有柔性电路形式的返工设备以修复印刷电路组件，该印刷电路组件包括一个或多个通孔和互连部。该柔性电路被适配为线穿通过通孔。柔性电路被构造为包括多个分支。柔性电路中的多个分支被配置为线穿通过通孔。柔性电路包括多个弓I入部和多个尾部。进一步地，柔性电路还包括对应于多个弓I入部的多个第一膨胀头部以及对应于多个尾部的多个第二膨胀头部。多个第二膨胀头部和多个第一膨胀头部通过相应的覆盖膜部分相连。
[0017]在本发明的再一个实施例中，提供了一种调试探测设备。该调试探测设备被配置为调试探测有缺陷的印刷电路组件。调试探测设备包括连接至该调试探测设备的多个引导线。多个引导线中的每一个都连接有能够线穿进入有缺陷的印刷电路组件的通孔内的返工设备。
[0018]本发明的这些和其他示例性实施例、特征和优点将会被描述并从下文中结合附图对示例性实施例的详细描述中变得显见。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]被认为是新颖的本发明的各特征尤其在所附权利要求中阐述。本发明通过参考如下描述并结合附图而可以得到最佳的理解。这些附图和关联描述被提供为例示本发明的一些实施例，而非限制本发明的范围。
[0020]图1是根据本发明一个实施例的具有两个圆形接触垫的示例性印刷电路组件的一部分的顶视图；
[0021]图2是根据本发明一个实施例的例示了通孔和导电层的图1所示印刷电路组件的侧视图；
[0022]图3是根据本发明一个实施例的示例性柔性电路的图示；
[0023]图4是根据本发明一个实施例的具有多个分支的示例性柔性电路的图示；
[0024]图5是根据本发明另一实施例的具有多个分支的另一示例性柔性电路的图示；
[0025]图6是根据本发明另一实施例的具有不同覆盖膜部分的示例性柔性电路的图示；
[0026]图7a、7b和7c是根据本发明一个实施例使用示例性柔性电路修复印刷电路组件的示例性阶段的图示；
[0027]图8是根据本发明一个实施例的用于探测印刷电路组件的示例性调试探测设备的图示；以及
[0028]图9是根据本发明另一实施例的使用用于探测印刷电路组件的调试探测设备的阶段的图示。
[0029]本领域普通技术人员将会理解附图中的各要素出于简明的考虑例示且不一定按比例绘制。例如，附图中某些元素的尺寸相对于其他元素的尺寸被夸大，以增进对本发明的理解。
[0030]可以存在在前述应用中描述了但是在所述附图之一中未描绘的附加结构。在描述了这类结构但未在附图中描绘的情况下，这样的附图的缺乏不应被理解为说明书中缺乏这类设计。
【具体实施方式】
[0031]在详细描述本发明之前，应该认识到本发明利用的是有关用于修复印刷电路组件的返工设备的方法步骤和装置部件的组合。因此，装置部件和方法步骤已经在附图中由常规符号在恰当处表示，图中仅示出理解本发明所需的特定细节以避免对于从本描述中获益的本领域普通技术人员而言显见的细节模糊本公开。
[0032]虽然说明书以限定被认为是新颖的本发明特征的权利要求结束，但是相信从结合附图(其中类似的参考编号前后一致)的如下描述的考虑中将得到对本发明的更好的理解。
[0033]如所要求的，在此公开了本发明的详细实施例；然而，将会理解公开的实施例仅是能够以各种形式实现的本发明的示例。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅是权利要求的基础，以及用于教示本领域技术人员以实际上任何适当的详细结构利用本发明的表示基础。进一步地，在此使用的术语和短语并不旨在限制，而是提供对本发明的可理解的描述。
[0034]在此使用的术语“ 一个”或“一 ”被定义为一个或多于一个。在此使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多。在此使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包含有(即，开放式转换)。在此使用的术语“耦接”或“操作性耦接”被定义为连接，但是不一定是直接连接并且不一定是机械性的。
[0035]根据优选实施例，本发明提供返工设备，其具有用于修复或返工包括一个或多个通孔的印刷电路组件的柔性电路的形式，由此柔性电路被配置为线穿通过印刷电路组件的通孔。
[0036]参见图1，示出了具有两个接触垫102和104的示例性印刷电路组件100 (包括但不限于棱柱至棱柱柔性板)的一部分的顶视图。两个接触垫102和104分别电耦接至两个通孔106和108。“通孔”是将例如印刷电路组件100的电路板的一个表面上的一个或多个导电通路连接到例如印刷电路组件100的该电路板的相对表面上的导电通路的镀层孔。
[0037]移至图2，例示了印刷电路组件100的侧视图。通孔106和108均被示出为连接印刷电路组件100的上表面202并向下行进至印刷电路组件100的下表面204。进一步地，通孔106和108各自被例示为在印刷电路组件100中钻出或形成的孔。通孔106和108提供放置在印刷电路组件上的不同元件之间的电通信。
[0038]参见图3，例示了柔性电路300形式的示例性返工设备，其可被用于例如印刷电路组件100的印刷电路组件的返工或修复。柔性电路300具有平面结构并且包括引入部302、尾部304、第一膨胀头部306、第二膨胀头部308、覆盖膜部分310和对准部312。在一个实施例中，引入部302和尾部304可以是可拆卸的部分。
[0039]覆盖膜部分310是包括一个或多个层的结实的不粘(tack-free)膜，各层分别由一种或多种柔性介电粘性聚合物形成。在此使用的“聚合物”包括单聚物、共聚物、三元共聚物等。优选地，覆盖膜310包括由一种介电粘性聚合物或由多种介电粘合聚合物的混合形成的单个层。
[0040]应该进一步理解的，虽然示出的柔性电路仅包括一个引入部302、一个尾部304、一个第一膨胀头部306、一个第二膨胀头部308、一个覆盖膜部分310和一个对准部312，但是本发明的其他实施例可以包括多于一个的上述元件，而不背离本发明的范围。
[0041]通过引入部302，引导线能够进入通孔并引导柔性电路300线穿通过通孔。柔性电路300从引入部302开始进入通孔。第一膨胀头部306邻近引入部302而第二膨胀头部308邻近尾部304。在返工时，第一膨胀头部306从柔性电路300已线穿通过的通孔的底表面露出。第二膨胀头部308在柔性电路300已被线穿时留在通孔的相对的表面上。第一膨胀头部306和第二膨胀头部308被构造为基本符合通孔的两个表面上的两个孔。在一个实施例中，第一膨胀头部306和第二膨胀头部308可由(但不限于)压敏粘合剂、环氧树脂、热固材料或任何其他粘合剂而层压到印刷电路组件100的相应表面。
[0042]下面继续说明，柔性电路300的第一膨胀头部306和第二膨胀头部308可使用覆盖膜部分310来连接。第一膨胀头部306、第二膨胀头部308和覆盖膜部分310被布置为使得返工之后印刷电路组件中没有可感知的突起。这通过将覆盖膜部分310的长度保持为基本等于通孔的深度来确保。该返工处理将结合图7a、7b和7c更为详细地解释。
[0043]柔性电路300还包括被配置为在修复或返工处理期间将柔性电路300在印刷电路组件上适当对准的对准部312。
[0044]在一个实施例中，覆盖膜部分310的宽度可以是至少0.03英寸，优选地可以从
0.04英寸变化至0.08英寸。然而,应该理解在本发明的其他实施例中，也可以使用适于印刷电路组件返工的其他尺寸而不背离本发明的范围。
[0045]类似地，第一膨胀头部306和第二膨胀头部308的尺寸可以是至少0.01英寸，优选地可以从0.02英寸至0.03英寸。在各实施例中，第一膨胀头部306和第二膨胀头部308可以采取具有上述范围的直径的球形或圆球茎结构的形式。然而，应该理解在本发明的其他实施例中，也可以使用适于印刷电路组件返工的其他尺寸而不背离本发明的范围。
[0046]在其他实施例中，柔性电路300可以几乎完全或至少部分地被从引入部302延伸至尾部304的合适的聚酰亚胺(kapton)或类似目的的材料层所覆盖。在一个实施例中，聚酰亚胺层可由(但不限于)镍基材料、铁基材料和金基材料构成。在一个实施例中，聚酰亚胺层可以是焊料均涂或任何其它基于金属的镀层。
[0047]接下来在图4中描绘了根据本发明另一实施例的柔性电路400。柔性电路400被示出为包括两个独立分支，并且每个分支具有柔性电路的分别的元件。例如，柔性电路400包括两个引入部，如402a和402b。应该进一步理解的是，虽然在图中示出的柔性电路仅包括两个分支，但是本发明的其他实施例以包括两个以上的这类分支，而不背离本发明的范围。
[0048]柔性电路400被示出为包括两个尾部404a和404b、对应于两个引入部402a和402b的两个第一膨胀头部408a和408b、在相应的两个覆盖膜部分406a和406b的帮助下对应于两个尾部404a和404b的两个第二膨胀头部410a和410b。
[0049]应该理解柔性电路400的各元件与结合柔性电路300定义的元件在结构、特征和功能上相类似。
[0050]移至图5，图中描绘了根据本发明另一示例性实施例的多分支柔性电路500。柔性电路500可以在其线穿通过通孔时形成差分对。然而，应该理解在本发明的其他实施例中，可以形成其他的类似电路而不背离本发明的范围。
[0051 ] 柔性电路500被示出为包括两个弓I入部502a和502b，其中柔性电路500通过该引入部502a和502b线穿通过通孔。柔性电路500还包括两个尾部504a和504b。该柔性电路还包括相应的两个第一膨胀头部506a和506b以及两个第二膨胀头部508a和508b，以使得其通过相应的覆盖膜部分510a和510b相连接。
[0052]同样还例示了折线512，柔性电路500可以在线穿通过通孔时沿着该折线512折叠以转变为差分对。然而应该理解在本发明的其他实施例中，也可以使用柔性电路500形成诸如分立电部件的其他类似布置，其中分立电部件可以是(但不限于)有源部件、嵌入式电阻、嵌入式电容和熔丝中的一种。
[0053]同样应该理解的是，虽然在图中示出的柔性电路仅包括两个分支，但是本发明的其他实施例可以包括多以两个的这类分支，而不背离本发明的范围。还应理解柔性电路500的各元件与结合柔性电路300和柔性电路400定义的元件在结构、特征和功能上相类似。
[0054]参见图6,描绘了根据本发明另一不例性实施例的三个柔性电路600a、600b和600c的局部部分。柔性电路600a、600b和600c包括分别通过覆盖膜部分606a、606b和606c连接至第二膨胀头部604a、604b和604c的第一膨胀头部602a、602b和602c。
[0055]在本发明的实施例中，柔性电路600a的覆盖膜部分606a可以采取环形段的形式，其绕圈以形成由柔性电路600b的覆盖膜部分606b所描绘的线圈或由柔性电路600c的覆盖膜部分606c所描绘的螺旋，以便形成柔性电路600b和柔性电路600c内的小的电感部分。在一个实施例中，环形部分可以是线圈形、螺旋形和盘旋形中的任一种。进一步地，在一个实施例中，至少一个环形段位于至少一个通孔内。
[0056]线圈形覆盖膜部分606b或螺旋形覆盖膜部分606c被完全容纳在柔性电路600b或600c将线穿通过的通孔中。
[0057]在一个实施例中，柔性电路600b或600c可由铁一类的材料覆盖以增加电感的位势值。
[0058]同样，应该理解的是柔性电路600a、600b和600c的各元件与结合柔性电路300、柔性电路400和柔性电路500定义的元件在结构、特征和功能上相类似。
[0059]接下来在图7a、7b和7c中描绘了柔性电路700线穿通过包含第一接触垫704和第二接触垫706的印刷电路组件的有缺陷通孔702的三个阶段。图中所示的针孔连接器708帮助互连印刷电路组件中的电部件。针孔连接器708从存在有电部件的第一接触垫704穿过有缺陷的通孔702至第二接触垫706。针孔连接器708被示出为在710处被焊接。
[0060]柔性电路700在图7b中线穿通过有缺陷的通孔702，柔性电路700从第一接触垫704进入，通过有缺陷的通孔702并从第二接触垫706露出。柔性电路700随后可以在点710处被焊接以修复有缺陷的通孔702。
[0061]移至图8，其中描绘了根据本发明一个实施例的示例性调试探测设备800。调试探测设备800可被用于在不破坏印刷电路组件上存在的电部件的互连的情况下探测印刷电路组件。同样地，这一调试探测设备省略了将任何传统调试探测设备连接至印刷电路组件100可能需要进行的附加配线。
[0062]调试探测设备800包括主体部802以及具有不同形状和不同大小的多个引导线，如 804a、804b、804c、804d 和 804e。多个引导线 804a、804b、804c、804d 和 804e 可以连接至图3所描绘的柔性电路300。
[0063]引导线804a、804b、804c、804d和804e的一些形状可以包括但不限于S形、Z字形、蛇形等。这些不同的引导线具有不同的优点并且能够帮助满足不同类型的通孔。例如，在由引导线804e和主体部802例示的实施例中，引导线804e被示出为包括多个开口 806。设置多个开口 806以允许针对通孔、表面构造或禁入区域的间隙。
[0064]移至图9，示出了在印刷电路组件900上使用调试探测设备800的示例性方法。例如，在描绘的方法中，引导线802a被插入通过通孔902以探测印刷电路组件900的表面。如果在通孔902中发现任何缺陷，则连接至引导线802a的柔性电路可被线穿，以便修复有缺陷的通孔902。
[0065]虽然已经结合所示出并详细描述的优选实施例公开了本发明，但是本领域技术人员将显见对其的各种修改和改进。因此，本发明的精神和范围不由前述示例限制，而应以法律允许的最宽含义来理解。
[0066]在此引用的所有文档通过引用合并在此。
【权利要求】
1.一种用于创建过孔或通孔和修复印刷电路组件的设计和返工设备，所述印刷电路组件具有至少一个通孔，所述设计和返工设备具有被配置为线穿通过所述至少一个通孔的平面柔性电路的形式，所述平面柔性电路包括: 位于所述平面柔性电路一端的至少一个引入部； 被配置为在所述印刷电路组件的表面上对准所述平面柔性电路的至少一个尾部； 邻近所述引入部的至少一个第一膨胀头部；以及 邻近所述尾部的至少一个第二膨胀头部，所述至少一个第二膨胀头部通过至少一个柔性部连接至所述至少一个第一膨胀头部，其中所述至少一个柔性部的长度基本等于所述至少一个通孔的深度。
2.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述印刷电路组件是芯片对芯片互连设备。
3.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述至少一个引入部和所述至少一个尾部是可移除的。
4.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述至少一个第一膨胀头部和所述至少一个第二膨胀头部基本符合所述至少一个通孔的两端。
5.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述设计和返工设备使用压敏粘合剂、热固材料、环氧树脂、或 任何其他粘合材料和/或工艺中的至少一种被层压到上表面和底表面。
6.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述设计和返工设备至少部分由镍基材料、金基材料、焊料均涂、或其它基于金属的镀层中的至少一种涂覆。
7.如权利要求1所述的设计和返工设备，还包括从有源部件、无源部件、熔丝、及它们的组合构成的组中选出的分立电子部件。
8.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述柔性部的宽度为至少0.03英寸。
9.如权利要求1所述的设计和返工设备，其中所述至少一个第一膨胀头部和所述至少一个第二膨胀头部的尺寸为至少0.01英寸。
10.一种用于创建过孔或通孔和修复印刷电路组件的设计和返工设备，所述印刷电路组件具有至少一个通孔，所述设计和返工设备具有被配置为线穿通过所述至少一个通孔的柔性电路的形式，所述柔性电路包括: 位于所述柔性电路一端的至少一个引入部； 被配置为在所述印刷电路组件的表面上对准所述柔性电路的至少一个尾部； 邻近所述引入部的至少一个第一膨胀头部； 邻近所述尾部的至少一个第二膨胀头部，其中所述至少一个第二膨胀头部通过柔性部连接至所述至少一个第一膨胀头部，所述柔性部具有至少一个环形段，其中所述柔性部基本完全容纳在所述至少一个通孔内。
11.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述至少一个环形段具有从包括线圈形、螺旋形和盘旋形的组中选出的形状，并且其中所述至少一个环形段位于所述至少一个通孔内。
12.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述印刷电路组件是芯片对芯片互连设备。
13.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中至少一个引入部和所述至少一个尾部是可移除的。
14.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述至少一个第一膨胀头部和所述至少一个第二膨胀头部基本符合所述至少一个通孔的两端。
15.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述设计和返工设备使用压敏粘合剂、热固材料、环氧树脂、或任何其他粘合材料和/或工艺中的至少一种层压到上表面和底表面。
16.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述设计和返工设备至少部分由镍基材料、金基材料、焊料均涂、和其它基于金属的镀层中的至少一种涂覆。
17.如权利要求10所述的设计和返工设备，还包括从有源部件、无源部件、熔丝、及它们的组合构成的组中选出的分立电子部件。
18.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述柔性部的宽度为至少0.03英寸。
19.如权利要求10所述的设计和返工设备，其中所述至少一个第一膨胀头部和所述至少一个第二膨胀头部的尺寸为至少0.01英寸。
20.一种用于创建过孔或通孔和修复印刷电路组件的设计和返工设备，所述印刷电路组件具有至少一个通孔，所述设计和返工设备采用具有多个分支的分支柔性电路的形式，所述分支柔性电路被配 置为线穿通过或位于所述至少一个通孔内，所述分支柔性电路包括: 位于所述分支柔性电路一端的多个引入部，其中所述多个引入部的数量对应于所述多个分支的数量； 对应于所述多个引入部的多个尾部，所述多个尾部被配置为在所述印刷电路组件的表面上对准所述分支柔性电路； 对应于所述多个引入部的多个第一膨胀头部，所述多个第一膨胀头部邻近所述多个引入部; 对应于所述多个尾部的多个第二膨胀头部，所述多个第二膨胀头部邻近所述多个尾部，所述多个第二膨胀头部通过柔性部连接至对应的所述多个第一膨胀头部，其中所述柔性部的长度基本等于所述至少一个通孔的深度。
21.—种在印刷电路组件的调试探测中使用的可移除、永久性或可重配置的调试探测设备，所述印刷电路组件具有至少一个通孔，所述调试探测设备包括: 被配置为线穿通过所述至少一个通孔的至少一个引导线； 对应于所述至少一个引导线的至少一个设计和返工设备，所述设计和返工设备采用被配置为线穿通过所述至少一个通孔的柔性电路的形式，所述柔性电路包括: 位于所述柔性电路一端的至少一个引入部，所述至少一个引入部被配置为接收所述多个引导线中的至少一个引导线； 被配置为在所述印刷电路组件的表面上对准所述柔性电路的至少一个尾部； 邻近所述引入部的至少一个第一膨胀头部；以及 邻近所述尾部的至少一个第二膨胀头部，所述至少一个第二膨胀头部通过至少一个柔性部连接至所述至少一个第一膨胀头部，其中所述至少一个柔性部的长度基本等于所述至少一个通孔的深度。
22.如权利要求21所述的可移除、永久性或可重配置的调试探测设备，其中所述至少一个引导线具有 从Z字形、蛇形和S形构成的组中选择的形状。
【文档编号】G01R31/28GK104053297SQ201410095450
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】G·K·巴特利, D·J·圣布朗, J·R·丹格勒, M·S·多伊尔, T·D·基德 申请人:国际商业机器公司