专利名称：用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种治具，特别是涉及一种用于球栅阵列结构集成电路修复的治具。
背景技术：
随着LED照明亮化产品、MP4、MP5、数码相机、手机以及计算机等电子产品在现代生活中的日益普及，作为构成其电路结构的集成电路控制芯片被大量使用。由于集成电路的功能越来越复杂化、结构越来越小型化，其应用的领域也越来越广泛。鉴于集成电路封装结构的特殊性，其只能够使用锡球作为管脚。然而在生产过程中由于缺陷的发生，经常会使 集成电路的管脚损坏，导致集成电路在电路结构及功能完好的情况下只得报废掉，造成了严重的浪费，同时也由此产生了大量的电子垃圾，给环境带来了污染。为了使这些管脚损坏但电路结构及功能完好的集成电路的能够再利用，需要对这些集成电路进行再次植球修复。目前最常用的球栅阵列结构集成电路的修复多是采用手工植球。传统的手工植球工艺效率低，不适用于大批量的修复。另外随着球栅阵列结构集成电路技术的不断进步，锡球管脚的直径越来越小，锡球与锡球之间的间隙也越来越小，单位面积内锡球的数量也越来越多(如超小尺寸球径(2mm)，超小球间隙(2mm)球栅阵列结构集成电路(BGA))，由于传统的手工植球工艺对于对位精度的要求不高(其普遍用于对球径大(4mm或以上)，球间距大(5mm或以上)的BGA进行修复)，因此在采用传统的手工植球工艺对现今球栅阵列结构集成电路进行植球的过程中掉球的比例很高，植球的成功率低，传统的手工植球工艺只能用于分析失效原因的小批量修复，其根本无法满足工业大批量修复的要求。为了实现对球栅阵列结构集成电路的批量修复，可以考虑采用用来生产电子线路板的自动化的生产线来完成修复工艺。该生产线的主要生产设备包括贴片机和回流焊炉，因此可以考虑利用该生产线的回流焊炉进行球栅阵列结构集成电路的批量修复。由于电子线路板的生产流程是通过贴片机将元器件贴在刷过锡膏的线路板上，再经过回流焊炉，将元器件可靠焊接在线路板上的过程。其回流焊的温度和时间是基于板子的厚度和元器件的数量来调整的，整个回流过程是由预热期，升温期，回流期，冷却期来完成整个焊接工作的。其中预热期的温度是从60度开始，持续时间在20s左右；再经过温度140度的升温期，持续时间为I分半左右；之后进入回流期，其回流温度一般在225度左右，持续15s的时间；最后经历冷却期，将线路板的温度降下来，从而可靠的将元器件焊接在板子上。如果直接使用该生产线上的回流焊炉来对球栅阵列结构集成电路的管脚锡球进行自动焊接修复，在实际应用时会存在以下的问题I.由于球栅阵列结构集成电路的管脚锡球直径只有2mm，间距也只有2mm，在回流焊的过程中，回流焊炉里的热风会吹动锡球，使锡球容易掉落。2.由于经过回流期，回流的温度较高，会使锡球融化，在回流的过程中由于锡球间距很小，回流的拉动作用会使球栅阵列结构集成电路的几个相邻的管脚融化在一起，造成这几个管脚的短路，从而造成修复失败。由此可见，上述现有的球栅阵列结构集成电路的修复技术显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，以利用生产电子线路板生产线上的回流焊炉实现集成电路的批量修复及再利用，并且可以确保在回流焊过程中球栅阵列结构集成电路的管脚锡球在球栅阵列结构集成电路上的位置不变，此实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容本实用新型的目的在于，克服现有的球栅阵列结构集成电路的修复技术存在的缺 陷，而提供一种新型结构的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，所要解决的技术问题是其通过对治具结构的设计，提高了焊接时的对位精度，利用现有的生产电子线路板生产线上的回流焊炉经济的实现了球栅阵列结构集成电路的批量修复和再利用，并且可以保证在回流焊过程中球栅阵列结构集成电路的管脚锡球在球栅阵列结构集成电路上的位置不变，非常适于实用。本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其包括一治具托盘，该治具托盘具有用于容置该球栅阵列结构集成电路的一定位槽，该定位槽是由位于下部的用于容置该球栅阵列结构集成电路的主体的一方形槽与位于上部的一圆形槽构成；其中该方形槽的高度等于该球栅阵列结构集成电路的主体的厚度，该圆形槽的直径大于该方形槽的边长；在该圆形槽的内壁上对称的设置有两个沿着该圆形槽的高度方向延伸的凸块；两个弹簧圈，分别设置于该方形槽内的两相邻的侧壁上，并分别顶压于该球栅阵列结构集成电路的主体的侧面；一丝网，设置于该治具托盘的该圆形槽内，并覆盖于该球栅阵列结构集成电路的上方，使该球栅阵列结构集成电路的管脚完全位于该丝网的网孔内；该丝网为一直径与该圆形槽的直径相同的圆形片体，在该丝网的外周缘对应于该圆形槽的所述凸块分别设置有两个与所述的凸块相配合的第一凹口 ；该丝网具有一对应于该治具托盘的该方形槽的一网孔部，所述的网孔位于该网孔部，且该网孔部的所述网孔的位置与该球栅阵列结构集成电路的管脚的位置相对应，所述网孔的直径等于作为该球栅阵列结构集成电路的管脚的锡球的直径；一锁紧圈，为一圆环体，其设置于该圆形槽内该丝网的上方，且裸露出该丝网的网孔部，并且其外圆的直径等于该圆形槽的直径；在该锁紧圈的外周缘对应于该圆形槽的所述凸块还分别设置有两个第二凹口 ；其中所述的第二凹口沿圆周方向的长度大于所述凸块沿圆周方向的长度，所述的凸块是沿着圆周方向滑动地设置于所述的第二凹口内；以及至少一压簧片，设置于该圆形槽的内壁上，且所述的压簧片是位于该圆形槽内壁的上端该锁紧圈的上方并向下方倾斜地向该圆形槽内伸出而压紧于该锁紧圈上，并且裸露出该丝网的网孔部；其中，在该丝网与该锁紧圈上还分别对应于所述压簧片设置有与所述压簧片相配合的一第三凹口和一第四凹口。[0012]本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其中所述的弹簧圈是由一根直径为Imm的不锈钢丝两端分别固定于该方形槽内的一侧壁上形成。前述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，包括四个所述的压簧片，且四个所述的压簧片是沿该圆形槽的内壁等间距的设置于该圆形槽内壁的上端，并向下方倾斜地向该圆形槽内伸出压紧于该锁紧圈上，而裸露出该丝网的网孔部。前述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其中在所述的锁紧圈上还设置有用以转动该锁紧圈而使所述的压簧片压紧于该锁紧圈上的转动把手。前述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其中所述的压簧片和丝网是使用不锈钢材料制造，所述的治具托盘和锁紧圈是使用铝材制造。本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具至少具有下列优点及有益效果本实用新型通过对治具结构的设计，提高了焊接时的对位精度，并且配合回流焊接技术，可以保证在回流焊过程中球栅阵列结构集成电路的管脚锡球在球栅阵列结构集成电路上的位置不变，从而利用现有的生产电子线路板生产线上的回流焊炉实现了对球栅阵列结构集成电路的管脚的修复，使得功能完好的集成电路损坏的管教能够低成本的修复完好，在生产线得到再利用，并且可以形成批量生产，保证修复的成功率及效率。综上所述，本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图I是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的分解立体图。图2A是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的治具托盘的俯视图。图2B是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具沿图2A中A-A线的剖视图。图3是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的丝网的示意图。图4是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的锁紧圈的示意图。I :治具托盘11 :方形槽12:圆形槽13:凸块2 :弹簧圈3 :丝网31:第一凹口32:网孔部33:第三凹口4:锁紧圈41:第二凹口42:第四凹口 43:转动把手5:压簧片6 :球栅阵列结构的集成电路具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。有关本实用新型的 前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，应当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。本实用新型提出利用生产电子线路板的自动化的生产线的回流焊炉实现球栅阵列结构集成电路的批量修复，并依据修复工艺的实际需要提出了一种用于球栅阵列结构集成电路修复的治具。请参阅图I所示，图I是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的分解立体图。本实用新型较佳实施例的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具主要是由治具托盘I、弹簧圈2、丝网3、锁紧圈4和压簧片5组成。请再参阅图2A及图2B所示，图2A是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的治具托盘的俯视图。图2B是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具沿图2A中A-A线的剖视图。本实用新型的治具托盘I具有用于容置球栅阵列结构集成电路6的一定位槽。该定位槽是由位于下部的用于容置球栅阵列结构集成电路6的主体的一方形槽11与位于上部的一圆形槽12构成。其中方形槽11的高度等于球栅阵列结构集成电路的主体的厚度，圆形槽12的直径大于方形槽11的边长。在圆形槽12的内壁上对称的设置有两个沿着圆形槽12的高度方向延伸的凸块13。如图2A所示，本实用新型的弹簧圈2为两个，并且分别设置于方形槽11内的两相邻的侧壁上，以分别顶压于球栅阵列结构集成电路6的主体的侧面，起到固定球栅阵列结构的集成电路6的作用。本法明通过利用弹簧圈2弹性可调节的特性，可适用于不同尺寸的球栅阵列结构的集成电路6。其中，弹簧圈2可以是由一根直径为Imm的不锈钢丝两端分别固定于方形槽11内的一侧壁上形成。请参阅图3所示，是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的丝网的示意图。本实用新型的丝网3设置于治具托盘I的圆形槽12内，并覆盖于球栅阵列结构集成电路6的上方，使球栅阵列结构集成电路6的管脚完全位于丝网3的网孔内。丝网3为一直径与圆形槽12的直径相同的圆形片体，并且在丝网3的外周缘对应于圆形槽12的凸块13分别设置有两个与凸块13相配合的第一凹口 31，使丝网3可以与治具托盘I精确定位。丝网3具有一对应于治具托盘I的方形槽11的一网孔部32，丝网3的网孔即位于网孔部32，并且网孔部32的网孔的位置是与球栅阵列结构集成电路6的管脚的位置相对应，而网孔部32的网孔的直径等于作为球栅阵列结构集成电路6的管脚的锡球的直径。请参阅图4所示，是本实用新型用于球栅阵列结构集成电路修复的治具的锁紧圈的示意图。本实用新型的锁紧圈4为一圆环体，其设置于圆形槽12内丝网3的上方，并使丝网3的网孔部32裸露出，并且锁紧圈4外圆的直径等于圆形槽12的直径。在锁紧圈4的外周缘对应于圆形槽12的凸块13还分别设置有两个第二凹口 41。其中第二凹口 41沿圆周方向的长度大于凸块13沿圆周方向的长度，凸块13是可沿着圆周方向滑动地设置于第二凹口 41内。在锁紧圈4上还设置有用以转动锁紧圈4而使压簧片5压紧于锁紧圈4上的转动把手43。请再参阅图I所示，本实用新型具有至少一压簧片5，其设置于圆形槽12的内壁上，且压簧片5是位于圆形槽12内壁的上端锁紧圈4的上方并向下方倾斜地圆形槽12内伸出而压紧于锁紧圈4上，并且使丝网3的网孔部32裸露出。在本实用新型的一具体实施例中，本实用新型的治具设有四个压簧片5，并且这四个压簧片5是沿圆形槽12的内壁等间距的设置于圆形槽12内壁的上端，并向下方倾斜地向圆形槽12内伸出共同压紧于锁紧圈4上，并且同时使丝网3的网孔部32裸露出。其中，在本实用新型的丝网3与锁紧圈4上还分别对应于压簧片5设置有与压簧片5相配合的第三凹口 33和第四凹口 42，如图3及图4所示，以保证丝网3与锁紧圈4能够顺利的通过压簧片装入圆形槽12内。 如图I所示，本实用新型在使用时，首先，是将球栅阵列结构的集成电路6管脚朝上地装入治具托盘I的方形槽11内，并以两个弹簧圈2分别顶压球栅阵列结构集成电路6的主体的侧面，以固定球栅阵列结构的集成电路6的位置。然后，将具有与球栅阵列结构的集成电路6的管脚的位置相对应的网孔的丝网3装入治具托盘I的圆形槽12内，使球栅阵列结构的集成电路6的管脚锡球完全位于对应的网孔内。其中通过丝网3的第一凹口 31与对应的治具托盘I上的凸块13相配合，使丝网3能够精确定位于治具托盘I内。之后，将锁紧圈4装入治具托盘I的圆形槽12内，并使丝网3的网孔部32由锁紧圈4的内圆中裸露出。此时治具托盘I的凸块13是位于对应的锁紧圈4外周缘的第二凹口 41内，而锁紧圈4上的第四凹口 42对应于压簧片5。最后，通过扳动锁紧圈4上转动把手43，转动锁紧圈4，由于锁紧圈4的第二凹口 41沿着圆周方向的长度大于治具托盘I上凸块13沿圆周方向的长度。因此，此时凸块13会在第二凹口 41内沿着圆周方向滑动，从而使压簧片5偏离与其相对应的第四凹口 42，锁紧圈4进入压簧片5的下方。由于压簧片5在治具托盘I的圆形槽12的上端是制作成具有一个向下倾斜的角度地向圆形槽12内伸出，使得压簧片5可以起到弹簧的作用，对进入到压簧片5下方的锁紧圈4施加向下的压力，使压簧片5压紧于锁紧圈4上，从而锁紧锁紧圈4及其下方的丝网3，同时仍裸露出丝网3的网孔部。以有效地纠正回流悍过程中治具各个组成部分热胀冷缩造成的对位位置改变，特别是控制丝网的变形对对位精度造成的影响。球栅阵列结构的集成电路6通过治具的配合使用，使芯片的管脚能够精确的与丝网3的网孔对位，在对位后，锡球管脚在丝网3的网孔处经过回流焊接，可以使管脚被重新修复。由于本实用新型是通过采用现有的生产电子线路板的自动化的生产线的回流焊炉来实现球栅阵列结构集成电路的批量修复，因此在实际应用中回流悍的温度与时间也要随之相应的作出调整以适合球栅阵列结构集成电路的修复工作。另外，由于本实用新型的压簧片5和丝网3是使用不锈钢材料制造，而治具托盘I和锁紧圈4是使用铝材制造。因此为了达到最佳的修复效果，我们对原有的电子线路板回流焊的工艺流程也作了相应的改变，将原有的预热期与升温期合并。其具体的步骤如下步骤一，对放入回流焊炉内的本实用新型的治具及装入并定位于其内的球栅阵列结构集成电路升温至160°C，进行预热，并持续2分。步骤二，对本实用新型的治具及装入并定位于其内的球栅阵列结构集成电路升温至255°C，进行回流焊，并持续10秒；以及步骤三，对本实用新型的治具及装入并定位于其内的该球栅阵列结构集成电路将温至100°c，并持续40秒，使球栅阵列结构集成电路的温度下降，球栅阵列结构集成电路的管脚锡球即可被重新焊接于球栅阵列结构集成电路上。实践证明，采用上述这种回流焊的工艺流程来对球栅阵列结构集成电路进行批量修复，使得修复的成功率可以达到97%，从而达到了批量修复的目的。本实用新型所揭示的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具及方法适用所有尺寸、不同管脚间距的球栅阵列结构集成电路的修复，更适用于锡球直径2mm，锡球与锡球间距小于2mm的球栅阵列结构的集成电路。经过回流焊炉可以对大批量的球栅阵列结构集成电路的进行修复生产。如果按照每年全球的球栅阵列结构的集成电路产量在5，000，000，000，000片计算，那么按照六西格玛的品质将会有15，000，000片的球栅阵列结构的集成电路报废，如果每片球栅阵列结构的集成电路的价格平均在50元左右，每年的直 接损失在750，000，000元，并且会产生数千吨不可降解的电子垃圾，污染人类生存的环境。本实用新型所提供的新型的治具，使得对位精度达到使用要求，经过回流焊炉的焊接，能够完成球栅阵列结构集成电路的批量修复，并且修复的成功率较高，经过试验，成功率可以达到达到97%。其中本实用新型的弹簧圈和锁紧圈的应用使治具位置对位精确可以达到到O. 1_，使得所有的球栅阵列结构集成电路都可以通过使用本实用新型的治具达到修复再利用的目的。实际使用效果理想。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其特征在于其包括 一治具托盘，该治具托盘具有用于容置该球栅阵列结构集成电路的一定位槽，该定位槽是由位于下部的用于容置该球栅阵列结构集成电路的主体的一方形槽与位于上部的一圆形槽构成；其中该方形槽的高度等于该球栅阵列结构集成电路的主体的厚度，该圆形槽的直径大于该方形槽的边长；在该圆形槽的内壁上対称的设置有两个沿着该圆形槽的高度方向延伸的凸块； 两个弹簧圈，分别设置于该方形槽内的两相邻的侧壁上，并分别顶压于该球栅阵列结构集成电路的主体的侧面； ー丝网，设置于该治具托盘的该圆形槽内，井覆盖于该球栅阵列结构集成电路的上方，使该球栅阵列结构集成电路的管脚完全位于该丝网的网孔内；该丝网为一直径与该圆形槽的直径相同的圆形片体，在该丝网的外周缘对应于该圆形槽的所述凸块分别设置有两个与所述的凸块相配合的第一凹ロ ；该丝网具有ー对应于该治具托盘的该方形槽的ー网孔部， 所述的网孔位于该网孔部，且该网孔部的所述网孔的位置与该球栅阵列结构集成电路的管脚的位置相对应，所述网孔的直径等于作为该球栅阵列结构集成电路的管脚的锡球的直径; 一锁紧圈，为ー圆环体，其设置于该圆形槽内该丝网的上方，且裸露出该丝网的网孔部，并且其外圆的直径等于该圆形槽的直径；在该锁紧圈的外周缘对应于该圆形槽的所述凸块还分别设置有两个第二凹ロ ；其中所述的第二凹ロ沿圆周方向的长度大于所述凸块沿圆周方向的长度，所述的凸块是沿着圆周方向滑动地设置于所述的第二凹口内；以及 至少ー压簧片，设置于该圆形槽的内壁上，且所述的压簧片是位于该圆形槽内壁的上端该锁紧圈的上方井向下方倾斜地向该圆形槽内伸出而压紧于该锁紧圈上，并且裸露出该丝网的网孔部； 其中，在该丝网与该锁紧圈上还分别对应于所述压簧片设置有与所述压簧片相配合的一第三凹口和一第四凹ロ。
2.述的弹簧圈是由一根直径为Imm的不锈钢丝两端分别固定于该方形槽内的一侧壁上形成。
3.根据权利要求I所述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其特征在于其包括四个所述的压簧片，且四个所述的压簧片是沿该圆形槽的内壁等间距的设置于该圆形槽内壁的上端，井向下方倾斜地向该圆形槽内伸出压紧于该锁紧圈上，而裸露出该丝网的网孔部。
4.根据权利要求I所述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其特征在于其中在所述的锁紧圈上还设置有用以转动该锁紧圈而使所述的压簧片压紧于该锁紧圈上的转动把手。
5.根据权利要求I所述的用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其特征在于其中所述的压簧片和丝网是使用不锈钢材料制造，所述的治具托盘和锁紧圈是使用铝材制造。
专利摘要本实用新型是有关于一用于球栅阵列结构集成电路修复的治具，其包括治具托盘、弹簧圈、丝网、锁紧圈以及压簧片。其中球栅阵列结构集成电路设置于治具托盘内，并通过治具托盘内设置的弹簧圈固定。丝网覆盖于治具托盘内球栅阵列结构集成电路的上方，使球栅阵列结构集成电路的管脚位于其网孔内，并且丝网通过其外周缘设置的凹口可以与治具托盘内设有的凸块准确对位。锁紧圈覆盖于丝网上并使丝网的网孔露出，通过旋转锁紧圈使设置于治具托盘上端的压簧片压紧锁紧圈，以避免修复时对位位置的改变。因此通过本实用新型的治具配合回流焊工艺可以利用现有的生产电子线路板的生产线上的回流焊炉经济的实现了球栅阵列结构集成电路的批量修复和再利用。
文档编号H01L21/00GK202411607SQ201120244718
公开日2012年9月5日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者董娜 申请人:洛阳博信光电科技有限公司