球栅阵列器件植球的通用装置的制作方法

本发明涉及电子封装技术领域，特别是涉及一种用于球栅阵列封装器件的植球装置。

背景技术：

球栅阵列封装(以下简称bga)在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的i/o端与印刷线路板pcb互联，提高了贴装成品率，潜在地降低了成本；bga封装器件在基板底面以阵列方式制出球形触点作用引脚，具有引脚短、引线电感和电容小；引脚多、引出端数与器件封装体尺寸比率高；焊点中心间距大、引脚牢固、共面性好、组装成品率高；阵列焊球与基板的接触面大，缩短了信号的传输途径，减小了引线电感、电阻，改善了i/o端的共面性，极大地减少了组装过程中因共面性差而引起的损耗。bga较qfp(四方扁平封装)具有更多的i/o引脚及更大的引脚间距，同时还具备引线硬度好、自对准特性高的特点。bga封装时从插针网格阵列(pga)改良而来，是一种将某个表面及格状排列的方式覆满或部分覆满引脚的封装法。焊球经过封装后的ic芯片连接在基板印制焊盘上。焊球矩阵排布与基板印制焊盘严格对应，包括尺寸、间距及焊球的平整度等方面。bga封装的一个缺点是焊球无法像长引脚那样可以伸展，因此，它们在物料特性上是不具有材料刚度的。所有的贴焊装置，因pcb基板和bga封装体在热膨胀系数上的差异而弯曲(热应力)，或延伸并振动(机械应力)下，就可能导致bga器件焊球与pcb基板间的焊点断裂。主要的缺陷类型是植球工序中出现焊球间距超标，进而bga器件球间距超标，导致bga器件与pcb板的组装焊接失效。

目前，很多产品已广泛采用bga器件，但在多品种小批量的产品应用中，以下两类问题在生产中较突出：1)多品种小批量的产品特性导致采购的单种bga器件的量较少，植球手段只是用镊子或模板手工贴装焊球，效率低、成本高，且对操作者的要求极高，整体水平处在bga元件的返修层次上，bga器件存在引脚氧化、部分焊球缺失等缺陷情况。2)印制板受热翘曲焊盘设计不符，焊膏印刷不良及焊接温度不足等原因导致bga器件存在短路或虚焊等焊接缺陷。由于bga的需求量不断增长，且随着封装技术的发展，bga器件种类及基板上焊球数量越来越多，间距越来越小，靠操作人员手工植球最终将无法胜任这项工作。采用报废原器件更换新器件的处理方式，一方面会大大增加了生产成本，另一方面某些bga器件若无库存，则需重新进行采购，而bga器件采购周期一般较长，从而严重延误了生产进度。

3)自动化的bga器件植球设备价格昂贵，主要用于bga器件生产厂家，而bga器件装配组装的电子组装生产厂家出于生产成本考虑，基本不会采购自动化植球设备，植球手段只是采用镊子或专用植球模板手工贴装，植球效率低，成本高，对操作者的要求极高，且植球成品率低。

bga封装技术中，将焊球放置于bga封装基板焊盘上，称之为植球。现有技术植球装置，采用四角调整定位的方式，虽然能同时调整两个方向定位尺寸的大小，但四角调整方式只适用于正方形球栅阵列器件，对于长方形器件，只能采用对角定位，另外两个角悬空，球栅阵列器件边长方向不定，可能导致器件放置不稳，存在一定的缺陷。由于植球装置通过调节固定支撑滑块的4个高度调节螺丝，调整支撑滑块定位面与焊球漏板间的距离，实现不同厚度球栅阵列器件的植球应用。4个高度调节螺丝分别调节可能出现四角支撑滑块的高度不均匀，导致球栅阵列放置不平稳及器件基板面与焊球漏板间的距离不一致。

现有技术植球装置，虽然能实现不同规格型号球栅阵列器件植球固定，但不同规格型号球栅阵列器件需制作相应的专用焊球漏板，生产成本高，并且专用焊球漏板种类多，增加了存贮和管理的人力资源。植球装置虽然设有焊球倒出槽，能实现焊球回收，但焊球倒出槽无挡板开关，在晃动植球装置进行焊球漏装时，部分焊球容易通过倒出槽溢出，造成焊球浪费及在工作台上出现多余物。

由于bga的需求量不断增长，且随着封装技术的发展，bga器件种类及基板上焊球数量越来越多，间距越来越小，靠操作人员手工返修植球最终将无法胜任这项工作。因此市场迫切需要开发一种低成本、高效率、使用方便、满足不同类型bga封装要求的bga返修植球通用装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于避免所述现有技术的不足而提供一种结构简单、生产效率高，稳定性好，使用方便，成本低且植球良率高的球栅阵列器件植球通用装置。

本发明解决所述现有技术问题采用的技术方案为：一种球栅阵列器件植球的通用装置，包括：放置在植球台10上的通用焊球漏板20，位于植球台10下方的弹性底座30及u形卡槽40。其特征在于：植球台10内腔框的植球池中心部位，设有带动放置其上球栅阵列器件基板1同步上升/下降，实现球栅阵列器件基板1面与通用焊球漏板20内焊球漏网202之间，高度距离可调的升降支撑块101，和与升降支撑块101对称沿宽边悬梁滑轨滑动的辅助夹持滑块107，以及关于中部悬梁滑轨对称，沿内腔框口长度两侧滑槽滑行的主夹持滑块106；两个主夹持滑块106通过其下相连横向调节旋钮110的横向相对联动机构，以中板悬梁滑轨升降支撑块101为中心对称轴，作横向同步相向或背向运动，装配在中部悬梁滑轨上的两个辅助夹持滑块107，通过其下相连纵向调节旋钮111的纵向相对联动机构，以升降支撑块101为中心对称轴，作纵向同步相向或背向运动。在通用焊球漏板20内置焊球漏网202上，设有按焊球直径、焊接间距、焊球奇偶排列分类，并与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应的漏孔阵列，焊球经焊球漏网202漏孔落到球栅阵列器件基板1引脚焊盘上，实现焊球快速漏装到对应的球栅阵列器件基板1引脚焊盘上；其焊球漏网202上还设有平行排列在植球池漏网正反面的四个矩形磁性钢片206，遮挡焊球漏网202上不需漏装焊球的漏孔，控制植球时经漏网孔落到球栅阵列器件基板1引脚焊盘上的焊球数，使得漏网上漏装焊球的孔阵列与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应，从而实现了焊球数量不同的同类型bga器件植球漏板通用。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

生产效率高。本发明采用植球台和盖在所述植球台上方的通用焊球漏板，通用焊球漏板上的植球漏网设有与所述植球台内球栅阵列器件焊球间距、焊球直径、焊球奇偶排列相对应的最多数量孔阵列，通过调整焊球遮挡板位置，使得焊球漏网孔阵列与待植球球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列对应，实现焊球经所述通用植球漏板的漏孔落至球栅阵列器件基板1引脚焊盘上。同时利用植球台内腔四边设有球栅阵列器件夹持定位的四个夹持滑块，通过位于对边的主夹持滑块连接双向横移螺杆上设有的横向调节旋钮，带动两个夹持滑块同步朝所述植球台的宽边处外移或同步朝所述植球台的中心处内移；同样的，位于另一对边的辅助夹持滑块连接双向纵移螺杆上设有的纵向调节旋钮，带动所述两个夹持滑块同步朝所述植球台的长边处外移或同步朝所述植球台的中心处内移，所述装置结构简单、操作方便，能实现不同外形大小球栅阵列器件植球，并且通用焊球漏板设计，避免了不同bga器件植球需制作专用焊球漏网的现状，实现了焊球数量不同的同类型bga器件植球漏网通用，提高了生产效率。弹性底座及抽取式u形卡槽设计，焊球漏装时将u行卡槽抽出，弹性底座的硬质弹簧便于球栅阵列植球通用装置晃动，实现焊球快速漏装，提高植球效率。

稳定性好。本发明利用植球台内腔中心设有高度可调的升降支撑块，托住待植球的球栅阵列器件基板1中心部位，使得器件放置平稳；带滑动斜面的升降支撑块通过螺钉组件连接弹簧座，两个弹簧安装在弹簧座上的容纳孔对顶植球台内表面，两个弹簧对称于升降支撑块的中心线，保持所述契形块结构运动时所述升降支撑块的稳定；四个夹持滑块一对尺寸较大，另一对尺寸较小，可适用各种外形大小的球栅阵列器件四边夹持定位，稳定性好，植球良品率高。所述u形卡槽采用抽取式设计，只在焊球漏装操作时才从所述弹性底座抽出，这样既能满足焊球漏装操作时，弹性底座的硬质弹簧便于植球台晃动实现焊球快速漏装到对应的球栅阵列器件基板1引脚焊盘上，又能满足非焊球漏装操作时间段植球台需平稳的要求。利用两个双向丝杆带动主辅夹持滑块同步调整四个夹持滑块，使得植球操作时球栅阵列器件中心夹持定位方便、快捷；丝杆驱动契形结构件左右移动，契形结构件向左方运动时，其斜契面在升降支撑块的斜面滑动，推动升降支撑块作上升运动，同时压缩弹簧；当丝杆杆驱动契形结构件向右运动时，契形结构件不再通过契形滑动面支撑升降支撑块，升降支撑块就在弹簧作用下作下降运动；升降支撑块的上升/下降运动，最终实现其上表面放置的球栅阵列器件同步上升/下降，实现所述球栅阵列器件基板1与所述通用通用焊球漏板内焊球漏网之间的距离可调，使得植球操作时球栅阵列器件放置平稳，高度调节方便，解决了现有技术需要四个高度调节螺丝分别调整四个升降支撑块高度，容易导致四个升降支撑块高度不一致，球栅阵列器件放在不平稳问题。采用对边主辅夹持滑块夹持器件，可实现长方形、正方形外形器件平稳夹持，解决了现有技术长方形器件只能对角夹持，另外两个角悬空，球栅阵列器件放置不稳问题。

成本低，使用方便。本发明根据现有各类球栅阵列器件焊球直径、焊球间距、焊球排列奇偶分类，按现有球栅阵列器件最多焊球数量制作通用焊球漏网；用四个矩形磁性钢片，分别位于焊球漏网正反两面，遮挡不需要漏装焊球的网孔，使得漏网上漏装焊球的孔阵列与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应，并在焊球漏网上的正面矩形磁性钢片与背面矩形磁性钢片重叠部位，及所述焊球漏网的背面矩形磁性钢片未与正面矩形磁性钢片重叠部位，分别用圆形磁铁块吸附固定，防止矩形磁性钢片移位；这种通用焊球漏网及通过矩形磁性钢片遮挡不需要的焊球漏孔设计方式，改变了之前每种bga器件需制作专用焊球漏网的现状，实现了焊球数量不同的同类型bga器件植球漏网通用，减少了生产资源、能源和人力资源损耗，降低了生产成本；焊球倒出槽设置弹簧开关，防止植球操作晃动植球装置时焊球溢出，解决了现有技术焊球溢出浪费及产生多余物问题。通用焊球漏板框上设置便于漏板取放的提手便于通用焊球漏板的取放及焊球漏网与球栅阵列器件平稳分离，解决了现有技术通用焊球漏板不易取放及焊球漏网与球栅阵列器件分离容易导致焊球移位问题。

通用性强。本发明植球台内腔中心设有高度可调的升降支撑块，托住待植球的球栅阵列器件基板1中心部位，通过丝杆控制契形结构件的左右移动，带动升降支撑块上升/下降，使得放置在所述升降支撑块上的球栅阵列器件同步上升/下降，实现所述球栅阵列器件基板1面与所述通用焊球漏板内焊球漏网之间的距离可调；同时利用植球台内腔四边设有球栅阵列器件夹持定位的四个夹持滑块，两个双向螺杆带动四个夹持滑块同步移动(同时内移或外移)，方便根据球栅阵列器件的外形大小调整夹持定位的大小，这样该球栅阵列器件植球通用装置就可用于不同外形大小、厚度的长方形、正方形球栅阵列器件植球，通用性强；通用焊球漏网上设有与所述植球台内球栅阵列器件焊球间距及焊球直径相对应的最多数量漏孔阵列，通过调节位于焊球漏网正反面的四个矩形磁性钢片的位置，遮挡焊球漏网上不需漏装焊球的漏孔，使得焊球漏网上漏装焊球的孔阵列与待植球球栅阵列器件基板引脚焊盘阵列对应，从而实现焊球数量不同的同类型bga器件植球漏板通用，解决了现有技术植球装置，生产成本高，不同规格球栅阵列器件焊球漏板不能通用，需按bga器件类型制作专用焊球漏板的现状，相比现有技术，具有更好的通用性。

植球良品率高。卡扣锁定设计，快速锁定对位完成的通用焊球漏板，防止植球操作摇晃植球装置时通用焊球漏板移位引起焊球偏移，解决了现有技术摇晃植球装置时容易导致焊球漏装偏移问题。通用焊球漏板框上设置提手，便于焊球漏网与球栅阵列器件平稳分离，解决了焊球漏网与球栅阵列器件分离容易导致焊球移位问题，植球良品率高。

本发明适用各种规格型号球栅阵列器件植球通用。可用于bga组装返修植球，也可用于小批量的bga生产封装植球。

附图说明

图1是本发明球栅阵列器件植球通用装置的轴测投影结构示意图；

图2是图1的后侧轴测结构示意图；

图3是图1中的植球台(10)轴测结构示意图；

图4是图1的通用通用焊球漏板(20)三维结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图5的a-a向剖视图；

图7是图5的b-b向剖视图；

图8是图5的c-c向剖视图；

图9是图1中弹性底座(30)的轴测结构示意图；

图中：1.球栅阵列器件基板，10.植球台，101升降支撑块，102契形结构件，103螺杆，104高度调节旋钮，105弹簧，106主夹持滑块，107辅助夹持滑块，108双向横移螺杆，109双向纵移螺杆，110横向调节旋钮，111纵向调节旋钮，112定位销，113锁定卡扣，114弹簧座，20.通用焊球漏板，201夹持框，202焊球漏网，203提手，204焊球倒出槽，205挡板开关，206矩形磁性钢片，207圆形磁铁块，208定位孔，30.弹性底座，301安装孔，302硬质弹簧，303放置基座，304螺钉紧固孔，305方形通孔，40.u形卡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施例进行详述。

参照图1-图9所示，在以下描述的优选实施例中，一种球栅阵列器件植球的通用装置，包括：安装在植球台10上方的通用焊球漏板20，位于植球台10下方的弹性底座30及u形卡槽，其特征在于：植球台10内腔框的植球池中心部位，设有带动放置其上球栅阵列器件基板1同步上升/下降，高度距离可调的升降支撑块101和与升降支撑块101对称，沿宽边悬梁滑轨滑动的辅助夹持滑块107，以及关于中部悬梁滑轨对称，沿内腔框口长度两侧滑槽滑行的主夹持滑块106；两个主夹持滑块106通过其下相连横向调节旋钮110的横向相对联动机构，以中部悬梁滑轨上的升降支撑块101为中心对称轴，作横向同步相向或背向运动，装配在中部悬梁滑轨上的两个辅助夹持滑块107，通过其下相连纵向调节旋钮111的纵向相对联动机构，以升降支撑块101为中心对称轴，作纵向同步相向或背向运动；在通用焊球漏板20内置焊球漏网202上，设有按焊球直径、焊接间距、焊球奇偶排列分类，并与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应的漏孔阵列，焊球经焊球漏网202漏孔落到球栅阵列器件基板1引脚焊盘上，实现焊球快速漏装到对应的球栅阵列器件基板1引脚焊盘上，其焊球漏网202上还设有平行排列在植球池漏网正反面的四个矩形磁性钢片206，遮挡焊球漏网202上不需漏装焊球的漏孔，控制植球时经漏网孔落到球栅阵列器件基板1引脚焊盘上的焊球数，使得漏网上漏装焊球的孔阵列与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应，从而实现了焊球数量不同的同类型bga器件植球漏板通用；将通用焊球漏板20上的定位孔208对准植球台10上的定位销112安装到植球台10上，使得所述通用焊球漏板20的夹持框201底面与所述植球台10正面面接触，用所述植球台10侧面对角的锁紧卡扣将安装好的所述通用焊球漏板20与所述植球台10锁紧固定；在所述通用焊球漏板20的焊球漏网202上倒入焊球，抽出弹性底座30上的u形卡槽40，轻轻晃动述植球台10，使焊球快速通过焊球漏网孔落到所述球栅阵列器件基板1每个引脚焊盘上，实现焊球快速漏装；将u形卡槽插入弹性底座上，打开锁定卡扣113，双手握通用焊球漏板框上提手203，将所述通用焊球漏板从植球台上平稳快速取下，然后取下植好球的球栅阵列器件进行热固化。

参阅图2，图3。植球台10上端内腔植球池内设有四边夹持定位球栅阵列器件基板1的四个夹持滑块，其中，沿纵向方向夹持放置在支撑块101上的球栅阵列器件基板1的横向主夹持滑块106通过下方连接的双向横移螺杆108，所述双向横移螺杆108上设有横向调节旋钮110，转动横向调节旋钮110，带动所述两个主夹持滑块106同步朝球栅阵列器件基板1的宽边方向同步做相向夹持运动；同样的，垂直球栅阵列器件基板1宽边的两个纵向辅助夹持滑块107连接有双向纵移螺杆109，通过双向纵移螺杆109一端相连的纵向调节旋钮111，带动两个辅助夹持滑块107同步朝所述球栅阵列器件1的长边方向同步作相向夹持运动，从而实现长方形或正方形外形球栅阵列器件基板1的平稳夹持。夹持滑块中，主夹持滑块106的尺寸大于辅助夹持滑块107。通过调节植球台10内腔植球池中心升降支撑块101高度，及调节内腔主/辅夹持滑块106/107的夹持尺寸，可实现不同外形尺寸、厚度的球栅阵列器件基板1的固定夹持。

参阅图1，图8所述植球台10下方设有撑托弹性底座30及u形卡槽40，抽出u形卡槽40，弹性底座30上的硬质弹簧302便于植球台摇晃，实现焊球快速漏装到球栅阵列器件基本1引脚焊盘上，在非漏装焊球操作时，u形卡槽40插入弹性底座弹簧两边防止植球台晃动，确保所述植球台平稳。

参阅图1，在植球台10的宽边对角外侧板上设有锁紧固定球栅阵列器件基板1的锁紧卡扣113，防止植球操作摇晃通用焊球漏板20移位引起焊球偏移，解决了现有技术摇晃植球装置容易导致焊球漏装偏移问题。

参阅图4。通用焊球漏板20由夹持框201围成的植球池、位于植球池中的焊球漏网202和设置在植球池一角边上的焊锡倒出槽204组成，焊锡倒出槽204上设有挡板开关205，在晃动所述植球台进行焊球漏装操作时，将挡板关上，焊球漏装完成后，需倒出焊球时，打开挡板；垂直焊球漏网202四边设有四个矩形磁性钢片206，其中两个矩形磁性钢片位于焊球漏网202正面，另两个矩形磁性钢片位于焊球漏网202背面，遮挡焊球漏网202上不需漏装焊球的漏孔，使得漏网上漏装焊球的孔阵列与球栅阵列器件基板1引脚焊盘阵列相对应；并在焊球漏网202的正面矩形磁性钢片206与背面矩形磁性钢片206重叠部位，及所述焊球漏网202的背面矩形磁性钢片206未与正面矩形磁性钢片206重叠部位，用圆形磁铁块207吸附固定，防止矩形磁性钢片移位；这种通过矩形磁性钢片遮挡不需要的焊球漏孔设计方式，实现了焊球数量不同的同类型bga器件植球漏板通用，改变了之前每种bga器件需制作专用焊球漏网的现状。夹持框201两对边设有垂直向上的提手203，便于所述通用焊球漏板20的取放操作，实现焊球漏网202与球栅阵列器件平稳分离，解决现有技术通用焊球漏板不易取放，及焊球漏网与球栅阵列器件分离容易导致焊球移位问题。

参阅图6，图7，图8。带滑动斜面的升降支撑块101通过螺钉组件连接弹簧座114，两个弹簧105安装在弹簧座114上的容纳孔对顶植球台10内表面，两个弹簧105对称于升降支撑块101的中心线，保持所述契形块结构102运动时所述升降支撑块101的稳定。一端带有高度调节旋钮104的螺杆103通过螺纹驱动契形结构件102的左右移动，契形结构件102向左方运动时，其斜契面沿所述升降支撑块101的斜面滑动，推动升降支撑块101作上升，同时压缩弹簧；所述高度调节旋钮104带动螺杆103驱动契形结构件102向右运动时，契形结构件102不再通过契形滑动面支撑升降支撑块101，升降支撑块就在弹簧105作用下作下降；升降支撑块101的上升/下降，带动其上表面放置的球栅阵列器件同步上升/下降，实现所述球栅阵列器件基板1与所述通用焊球漏板20内焊球漏网之间的距离可调，这样该球栅阵列器件植球通用装置就可用于不同厚度的球栅阵列器件植球，实现通用性。

通过采用本发明公开的上述技术方案，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本技术领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。