BGA芯片顶部加热器及加热系统的制作方法

本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种bga芯片顶部加热器及加热系统。

背景技术：

在印刷电路板表面贴装维修中，bga(ballgridarray，球栅阵列封装)芯片返修台的芯片返修是其关键的一个流程，作用是使将电路板上bga有故障的芯片或者焊接错误的芯片照特定的温升斜率、温度区间升温并熔化、拆除、重新贴片，再按照和正常生产中的温度曲线重新贴片并完成和电路板和零件之间的再次焊接。因为bga或芯片一般成本都比较高pcba(printedcircuitboardassembly)制造过程影响的因素很多所该设备的应用直接会减少制造过程中的报废率。

目前加热器顶部都是单一热风喷嘴加热，底部为红外线加热或者红外线陶瓷加热，热风加热方式，无法对零件的温度曲线进行真正的闭环控制。在返修零件之前，通常会设置一个标准温度曲线(profile)，在加热过程中，测温器件对零件温度进行实时测量，并反馈给机器，由机器调整加热器的功率或风速来升高或降低温度，与标准温度曲线拟合。

但是问题在于：如果某个时刻零件的实际温度偏低，热风返修台可以提高功率或风速，使零件的温度急速上升到指定温度；如果某个时刻零件的实际温度偏高，即使功率和风速降低，但由于喷嘴将零件封闭，零件的温度也无法立刻降低，而是在几秒后降低，此时的实际温度曲线就有很严重的延滞性，非常容易形成温差。尤其在到达最高温度的时候，零件很容易温度过高而损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种bga芯片顶部加热器及加热系统，以改善现有技术中存在的喷嘴式封闭接触加热导致的温度控制不准确的问题。

本申请实施例提供了一种bga芯片顶部加热器，所述bga芯片顶部加热器包括壳体、吸件装置、热风装置、红外辐射装置和对流机构，所述吸件装置沿所述壳体的纵向轴向伸出所述壳体的底部开孔，所述热风装置的出风口朝向所述底部开孔，所述红外辐射装置设置在所述底部开孔上方，所述对流机构设置在所述热风装置和所述红外辐射装置之间；所述吸件装置用于吸取待加热芯片，所述热风装置用于输出气流，所述红外辐射装置用于对通过所述对流机构的所述气流进行加热以形成热风以对所述待加热芯片进行热风加热，所述红外辐射装置还用于对所述待加热芯片进行红外加热。

在上述实现方式中，将原来的单个喷嘴加热改进为模块化混合动力的加热方式，结合红外和热风两种加热源的特殊加热方式，从而无需喷嘴实现了对芯片的加热，能够摆脱喷嘴对加热器件的形状要求，同时其为非接触式加热可以在不拆除bga周边零件的情况下进行维修，且无热风针对某区域高速流动，邻近器件不会由于热风位移，从而提高了芯片加热稳定性和准确性，有利于使实际温度曲线更好地拟合于理想曲线。

可选地，所述吸件装置包括马达、吸件头、真空泵和真空吸管，所述吸件头包括伸缩杆和吸盘，所述伸缩杆沿所述壳体的纵向轴向设置，所述伸缩杆的第一端与所述马达连接，所述吸盘设置在所述伸缩杆的第二端；所述马达用于驱动所述伸缩杆将所述吸盘伸出或缩回所述底部开孔，所述真空泵用于通过所述真空吸管与所述伸缩杆连通以控制所述吸盘对所述待加热芯片进行真空吸取。

在上述实现方式中，通过吸件装置对待加热的bga芯片加热完成后的器件进行真空吸取，能够在不损伤bga芯片的前提下实现对bga芯片的器件回收，从而提高了芯片维修效率。

可选地，所述热风装置包括至少一个可控轴流风扇。

在上述实现方式中，通过一个或多个可控轴流风扇输出朝向待加热芯片方向的气流，保证了后续输出热风的均匀性，避免bga芯片某部分承受风速过高使器件产生位移。

可选地，所述对流机构包括设置在所述热风装置和所述红外辐射装置之间的热风导向孔，所述热风导向孔的进风端用于引入所述热风装置输出的气流，所述热风导向孔的出风端用于将所述气流引流至所述红外辐射装置形成所述热风并将所述热风从所述底部开孔吹出。

在上述实现方式中，通过热风导向孔作为对流机构将可控轴流风扇输出的气流进行导流，使其更加均匀分散，将其准确地导向待加热芯片方向，同时保证了后续输出热风的均匀性，避免bga芯片某部分承受风速过高使器件产生位移。

可选地，所述热风导向孔分为多个，多个所述热风导向孔将所述出风端在垂直于气流流动方向的平面上划分为多个出风口。

在上述实现方式中，通过对多个出风口的开闭控制能够对热风加热区域进行更加精细的控制，从而提高了芯片加热的准确性。

可选地，所述红外辐射装置为至少一个辐射方向朝向所述底部开孔的红外加热器。

在上述实现方式中，通过红外辐射装置对气流进行加热形成热风，同时红外辐射装置直接对待加热芯片进行红外加热，实现了热风和红外加热的混合加热方式。

可选地，所述bga芯片顶部加热器还包括加热屏蔽带，所述加热屏蔽带与所述底部开孔连接，所述加热屏蔽带用于将所述底部开孔的指定区域留出开孔并封闭所述底部开孔除所述指定区域的其他区域。

在上述实现方式中，通过加热屏蔽带进行出风口和红外照射的封闭和打开，从而能够对热风加热区域进行更加精细的控制，从而提高了芯片加热的准确性。

可选地，所述底部开孔处设置有卡槽，所述加热屏蔽带通过所述卡槽与所述bga芯片顶部加热器可拆卸链接。

在上述实现方式中，加热屏蔽带与bga芯片顶部加热器可拆卸链接，提高了加热屏蔽带的使用灵活性。

本申请实施例还提供了一种bga芯片加热系统，所述bga芯片加热系统包括底部加热器以及上述的bga芯片顶部加热器，所述底部加热器用于放置并预热所述待加热芯片。

在上述实现方式中，通过底部加热器对待加热芯片进行预热，再配合bga芯片顶部加热器对待加热芯片进行加热和后期维修，能够提高待加热芯片的加热效率。

可选地，所述底部加热器和所述底部开孔处设置有温度传感器。

在上述实现方式中，通过温度传感器实时监控待加热芯片在加热过程中的温度，能够提高待加热芯片的加热准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种bga芯片顶部加热器的器件结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种bga芯片顶部加热器的外观结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种bga芯片加热系统20的结构示意图。

图标：10-bga芯片顶部加热器；11－壳体；12－吸件装置；121－马达；122－吸件头；1221－伸缩杆；1222－吸盘；123－真空吸管；13－热风装置；131－可控轴流风扇；14－红外辐射装置；15－对流机构；151－热风导向孔；16－底部开孔；17－底部加热器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

经本申请人研究发现，现有技术中常用的芯片加热器通常分为上下两个部分，中间为板子夹具，由程序控制温度曲线。加热器的功率和大小主要根据设计和应用有所不同。加热器上的热风喷嘴主要根据要返修的芯片的大小来更换，一般可设温度范围从室温到320度左右，主要的作用就是均匀的加热用热风喷嘴(nozzle)将器件尽量封闭地罩住，热空气通过喷嘴传递到被维修的器件本体上，使器件获得温度的上升。

传统的热风型bga返修台需要分段加热，需要设置复杂的温度参数，用户要熟练掌握100-200个温度曲线，不同的电路板要有不同的温度曲线，从不同的温度曲线中选择合适的一组，对于作业员来说可能是比较困难的事情，且使用喷嘴的加热器除了由于喷嘴将零件封闭，零件的温度也无法立刻降低，造成实际温度曲线就有很严重的延滞性外，还会由于喷嘴输出的热空气流速较快可能会导致元器件的移位，导致热风无法直接加热bga芯片植锡球，否则锡球可能会粘连在一起，且除了控制温度，还要控制风量，一般作业员无法熟练掌握。此外，热风返修台对电路板位置要求较高，bga芯片要非常准确地对齐喷嘴，如果电路板或bga芯片错位，会导致焊接失败。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请实施例提供了一种bga芯片顶部加热器10。

请参考图1和图2，图1为本申请实施例提供的一种bga芯片顶部加热器的器件结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种bga芯片顶部加热器的外观结构示意图。

bga芯片顶部加热器10包括壳体11、吸件装置12、热风装置13、红外辐射装置14和对流机构15，吸件装置12、热风装置13、红外辐射装置14和对流机构15均设置在壳体11中。

可选地，壳体11可以是金属、塑料、橡胶以及复合材料等中的一种或多种，且还可以在壳体11的不同部位采用不同种类的材料。

应当理解的是，考虑到壳体11的各部分对温度耐受度以及刚性等参数的需求不同，壳体11的各部分的材料选取符合其具体需求即可，在此不再赘述。

吸件装置12沿壳体11的纵向轴向伸出壳体11的底部开孔16，其中，由于bga芯片顶部加热器10进行芯片加热时，待加热芯片通常处于bga芯片顶部加热器10竖直方向正下方，因此该壳体11纵向即处置于水平面的方向，底部开孔16设置在壳体11底部的平面上。

应当理解的是，由于吸件装置12在芯片加热过程中无需工作，在芯片加热完成后再工作，因此吸件装置12应当通过控制伸缩件伸出底部开孔16后回缩以对芯片上的器件进行吸取。

此外，为了配合吸件装置12进行芯片器件的吸取，bga芯片顶部加热器10还可以设置有传动机构，以使吸件装置12在待加热芯片完成加热后驱动bga芯片顶部加热器10转向以对芯片上不同位置的器件进行吸取。

具体地，请继续参考图2，吸件装置12可以包括马达121、吸件头122、真空泵和真空吸管123。

真空吸管123的一端与吸件头122连接，另一端可以与真空泵以及废料收集盒连接。

由于废料收集盒和真空泵可以是设置在bga芯片顶部加热器10内，也可以是外接设备，因此图2中未示出。

可选地，吸件头122包括伸缩杆1221和吸盘1222，所述伸缩杆1221沿所述壳体11的纵向轴向设置，所述伸缩杆1221的第一端与所述马达121连接，所述吸盘1222设置在所述伸缩杆1221的第二端。具体地，上述第一端为顶端，第二端为底端，伸缩杆1221的底端靠近待加热芯片在加热时的指定位置。

在芯片加热完成后，或者是bga芯片顶部加热器10的温度达到预设值或预设时间后，马达121用于驱动伸缩杆1221将所述吸盘1222伸出所述底部开孔16到达芯片表面，所述真空泵用于通过真空吸管123抽取吸盘1222内的空气以通过吸盘1222吸取芯片上的器件，并将其吸入废料收集盒。

上述温度的预设值和预设时间可以根据加热芯片对温度的不同要求进行灵活调整。

可选地，本实施例中的真空吸管123的另一端可以与热风装置13的进风端连接，并通过具有过滤功能的废料收集盒对吸取的器件进行过滤，从而使热风装置13进行对真空吸管123进行真空环境的制造。

热风装置13的出风口朝向所述底部开孔16，可选地，本实施例中的热风装置13可以包括一个或多个可控轴流风扇131。

可控轴流风扇131选用轴流式风扇，其工作时，叶片推动空气以与轴相同的方向流动，所以称为轴流风扇，能够在bga芯片顶部加热器10内部形成竖直方向的气流。

其中，可控轴流风扇131指的是带有风机的轴流风扇，且其风扇转速可以通过电子器件进行控制。此外，可控轴流风扇131的风扇叶数、风机功率等参数可以根据bga芯片顶部加热器10的芯片加热需求进行灵活选取，在此不再赘述。

为了进一步提高其热风均匀加热能力，避免使用喷嘴，本实施例中的bga芯片顶部加热器10还可以设置有对流机构15。

对流机构15包括设置在所述热风装置13和所述红外辐射装置14之间的热风导向孔151，所述热风导向孔151的进风端用于引入所述热风装置13输出的气流，所述热风导向孔151的出风端用于将所述气流引流至所述红外辐射装置14形成所述热风并将所述热风从所述底部开孔16吹出。

可选地，热风导向孔151可以分为多个，多个所述热风导向孔151将所述出风端在垂直于气流流动方向的平面上划分为多个出风口，从而进一步均匀出风量。

红外辐射装置14为辐射方向朝向所述底部开孔的至少一个红外加热器，例如本实施例中红外辐射装置14包含四个红外加热器。

红外辐射装置14中的红外加热器设置在所述底部开孔16上方，所述对流机构15设置在所述热风装置13和所述红外辐射装置14之间，以对对流机构15输出的气流进行加热，同时红外辐射装置14的加热方向朝向底部开孔16，以对待加热芯片进行红外加热。

可选地，本实施例中的bga芯片顶部加热器10还可以包括加热屏蔽带和卡槽，bga芯片顶部加热器10通过底部开孔16处的卡槽与加热屏蔽带可拆卸连接。

加热屏蔽带可以对底部开孔16进行封闭以阻挡红外线和热风，同时该加热屏蔽带可以选择部分区域打开通孔向待加热芯片输出红外线和热风，从而实现对待加热芯片的分区域加热。

相对于传统芯片加热技术，本实施例还可以提供一种包括底部加热器17和bga芯片顶部加热器10的bga芯片加热系统，请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种bga芯片加热系统的结构示意图。

该底部加热器17用于放置并预热待加热芯片，其加热原理可以是红外加热、热传导加热等。

其中，底部加热器17可以根据需要来调节大小，根据不同pcb(printedcircuitboard，印制电路板)的大小、不同元器件的尺寸大小来分模块，分功率来调节大小底部加热。底部加热器17还可以进行分区加热，具体地，分区加热原理为：拿到pcb板时候按照其形状确定开关对应的加热区域，根据芯片的位置控制底部加热器17各加热模块的功率以达到均匀的安全可靠的加热目的。

应当理解的是，本实施例中bga芯片加热系统在进行芯片加热时，可以选择是否激活bga芯片顶部加热器10以及底部加热器17中的一个或两个，还可以对bga芯片顶部加热器10和底部加热器17的加热比例进行调节。此外，bga芯片顶部加热器10的热风装置13的转速、红外辐射装置14的功率、底部加热器17的功率均可进行独立调节。

应当理解是，bga芯片顶部加热器10及底部加热器17可以是由外接电子设备进行控制，该电子设备可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)等具有逻辑计算功能的电子设备。

综上所述，本申请实施例提供了一种bga芯片顶部加热器及加热系统，所述bga芯片顶部加热器包括壳体、吸件装置、热风装置、红外辐射装置和对流机构，所述吸件装置沿所述壳体的纵向轴向伸出所述壳体的底部开孔，所述热风装置的出风口朝向所述底部开孔，所述红外辐射装置设置在所述底部开孔上方，所述对流机构设置在所述热风装置和所述红外辐射装置之间；所述吸件装置用于吸取待加热芯片，所述热风装置用于输出气流，所述红外辐射装置用于对通过所述对流机构的所述气流进行加热以形成热风以对所述待加热芯片进行热风加热，所述红外辐射装置还用于对所述待加热芯片进行红外加热。

在上述实现方式中，将原来的单个喷嘴加热改进为模块化混合动力的加热方式，结合红外和热风两种加热源的特殊加热方式，从而无需喷嘴实现了对芯片的加热，能够摆脱喷嘴对加热器件的形状要求，同时其为非接触式加热可以在不拆除bga周边零件的情况下进行维修，且无热风针对某区域高速流动，邻近器件不会由于热风位移，可以根据需求分别控制红外和热风组件，调节加热功率、风扇、马达、辐射功率以及加热区域，达到更均匀迅速安全的混合动力加热，避免由于喷嘴导致的降温速度无法符合预设温度曲线，在整个芯片焊接过程中通过设定的温度曲线自动控制功率和开关已达到预设的温度和时间，从而提高了芯片加热稳定性和准确性，有利于使实际温度曲线更好地拟合于理想曲线。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。