专利名称：一种bga精密视觉贴装系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对焊接在PCB即电子印刷板上的BGA、CSP等器件进行贴装的 系统，尤其是涉及一种BGA精密视觉贴装系统。
背景技术：
随着电子产品的小型化(如手机)、便携化(如笔记本电脑)以及多功能的发展 趋势，集成电路的功能越来越强，与此同时，使得BGA(BallGrid Array球栅阵列结构)、 CSP(chip scale package芯片级封装)、QFP (Quad Flat Package小型方块平面封装)等 不同封装形式的IC芯片朝着引脚数量增加、引脚间距减小的方向发展，这就给在样品制作 中或小批量生产中手工贴装BGA等IC器件带来困难。而适用于批量生产的全自动贴片机， 对于样品制作和小批量生产是不经济的。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种BGA 精密视觉贴装系统，其结构简单合理、安装方便且使用操作简便、工作效率高，能有效解决 BGA、 CSP等器件在PCB板上的精确贴装难题，并且工作性能可靠、操作精度高。 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种BGA精密视觉贴装系 统，其特征在于包括从下至上水平夹持待处理PCB板且能纵横向调整所夹持PCB板位置的 X-Y定位调整机构、安装在所述X-Y定位调整机构左右两侧且用于放置需贴装BGA器件的 BGA置物台、安装在所述X-Y定位调整机构正上方且能从BGA置物台上拾取所需贴装的BGA 器件并将所拾取BGA器件送至PCB板对应焊盘位置的贴装组件、对所拾取BGA器件与PCB板 对应焊盘位置进行视觉对位的分光影像装置和与分光影像装置相接且安装在所述X-Y定 位调整机构右侧的显示器，分光影像装置安装在所述X-Y定位调整机构上；所述贴装组件 由对所述BGA器件进行拾取的拾取机构和对所述拾取机构进行对位调整的对位调整机构 组成，所述拾取机构安装所述对位调整机构上。 所述X-Y定位调整机构包括基座、安装在基座上且位置能进行纵横向调整的X-Y 坐标平台和用于夹持PCB板且位置能够进行调整的夹持部件，所述夹持部件安装在X-Y坐 标平台上。 所述对位调整机构由对所述拾取机构位置进行相应调整的升降机构和旋转机构 组成；所述升降机构安装在所述拾取机构上且旋转机构安装升降机构上，所述升降机构由 升降导向机构以及对升降导向机构进行控制调节的手动旋柄组成，手动旋柄安装在所述升 降导向机构上。 所述分光影像装置为由组装在一起的摄像机、变焦镜头和照明机构组成；所述分 光影像装置为对所述BGA器件与PCB板进行视觉对位时伸出，且视觉对位完成后收回的影 像装置；所述照明机构为上下两个分别对所述BGA器件与PCB板进行照明的照明装置，所述 摄像机与显示器相接。[0008] 所述X-Y坐标平台由两个安装在基座前后两侧的横向调整机构和两个安装在基
座左右两侧的纵向调整机构组成，所述横向调整机构和纵向调整机构相接。 所述纵向调整机构包括平行设置在X-Y坐标平台左右两侧的两根纵向直线导轨、
套装在直线导轨上且能在直线导轨上前后来回移动的活动套件和对活动套件进行调整的
调节丝杠，所述活动套件和调节丝杠间通过连接件进行连接，连接件固定安装在活动套件
上且连接件与调节丝杠间以螺纹连接方式进行连接；调节丝杠一端与横向调整机构安装在一起。 所述调节丝杠安装有螺旋测位仪。 所述纵向调整机构上安装有调整旋柄。 所述拾取机构由对所述BGA器件进行吸附的拾取吸嘴、用于更换拾取吸嘴的吸嘴
更换装置和与拾取吸嘴相通的真空管道组成。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点 1、结构简单合理、各部分安装紧凑且使用操作简便。 2、工作性能可靠、操作精度高，通过位于下方的X-Y定位调整机构对待处理的PCB 板进行稳固夹持；同时通过位于最上方的贴装组件拾取BGA器件，并将所拾取的BGA器件经 对位调整后，送至PCB板相应的焊盘位置，之后进行回流焊焊接；另外，在对所拾取的BGA器 件和PCB板进行对位时，本实用新型采用的是位于贴装组件和X-Y定位调整机构之间的分 光影像装置进行视觉对位，因而对位精度非常高。 3、所用的拾取机构设计新颖、使用操作简便且效果好，可贴装大到50mmX50mm的 BGA器件以及小到5mmX 5mm的CSP器件，能为样品制作过程与小批量生产过程中贴装BGA 等IC器件时广泛使用，例如对于科研院所研制新产品，由于其大多都采用BGA、 CSP、 QFP等 形式芯片，因而可用本实用新型进行精密视觉贴装，使用价值非常高。 综上所述，本实用新型结构简单合理、安装方便且使用操作简便、工作效率高，能 有效解决BGA、 CSP等器件在PCB板上的精确贴装难题，并且工作性能可靠、操作精度高。 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图。 图2为图1的俯视图。 附图标记说明 l-基座； 2-X-Y坐标平台；2-1-横向调整机构； 2-2-纵向调整机构；2-21-直线导轨；2_22_活动套件； 2-23-调节丝杠；2-24-连接件；3_夹持部件； 4_调整旋柄； 5_分光影像装置；6_拾取吸嘴； 7_手动旋柄；8_升降机构；9_旋转机构； lO-左侧板；ll-右侧板；14-BGA置物台； 15-显示器。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括从下至上水平夹持待处理PCB板且能纵横向调 整所夹持PCB板位置的X-Y定位调整机构、安装在所述X-Y定位调整机构左右两侧且用于 放置需贴装BGA器件的BGA置物台14、安装在所述X_Y定位调整机构正上方且能从BGA置 物台14上拾取所需贴装的BGA器件并将所拾取BGA器件送至PCB板对应焊盘位置的贴装 组件、对所拾取BGA器件与PCB板对应焊盘位置进行视觉对位的分光影像装置5和与分光 影像装置5相接且安装在所述X-Y定位调整机构右侧的显示器15。所述分光影像装置5 安装在所述X-Y定位调整机构上。所述贴装组件由对所述BGA器件进行拾取的拾取机构和 对所述拾取机构进行对位调整的对位调整机构组成，所述拾取机构安装所述对位调整机构 上。本实施例中，所述拾取机构由对所述BGA器件进行吸附的拾取吸嘴6、用于更换拾取吸 嘴6的吸嘴更换装置和与拾取吸嘴6相通的真空管道组成。 本实施例中，所述X-Y定位调整机构包括基座1、安装在基座1上且位置能进行纵 横向调整的X-Y坐标平台2和用于夹持PCB板且位置能够进行调整的夹持部件3，所述夹持 部件3安装在X-Y坐标平台2上。所述X-Y坐标平台2由两个安装在基座1前后两侧的横 向调整机构2-1和两个安装在基座1左右两侧的纵向调整机构2-2组成，所述横向调整机 构2-1和纵向调整机构2-2相接。 所述纵向调整机构2-2包括平行设置在X-Y坐标平台2左右两侧的两根纵向直线 导轨2-21、套装在直线导轨2-21上且能在直线导轨2-21上前后来回移动的活动套件2-22 和对活动套件2-22进行调整的调节丝杠2-23，所述活动套件2-22和调节丝杠2_23间通过 连接件2-24进行连接，连接件2-24固定安装在活动套件2-22上且连接件2_24与调节丝 杠2-23间以螺纹连接方式进行连接。所述调节丝杠2-23 —端与横向调整机构2-1安装在 一起。所述调节丝杠2-23安装有螺旋测位仪。所述纵向调整机构2-2上安装有调整旋柄 4。所述X-Y坐标平台2前后两侧设置有由左侧板10和右侧板11组成且对横向调整机构 2-1进行导向的导向通道。 具体而言，所述基座1由金属材料经精密加工而成。所述X-Y坐标平台2用于固 定PCB板，并且X-Y坐标平台2通过其上设置的XY调整部件(即横向调整机构2-1和纵向 调整机构2-2)，分别从左右和前后四个方向对PCB板的位置进行调整；也就是说，通过调整 所述XY调整部件，达到对PCB板的二维平面位置进行简便调整的目的。所述夹持部件3用 来夹持固定较大尺寸和较重的PCB板，通过位于PCB板下方的夹持部件3的夹持作用，使得 PCB板不会左右移动和弯曲；如果需要，还可以任意调整夹持部件3的位置和高度。 所述对位调整机构由对所述拾取机构位置进行相应调整的升降机构8和旋转机 构9组成。所述升降机构8安装在所述拾取机构上且旋转机构9安装升降机构8上，所述 升降机构8由升降导向机构以及对升降导向机构进行控制调节的手动旋柄7组成，手动旋 柄7安装在所述升降导向机构上。实际使用过程中，通过操作升降机构8和旋转机构9即 可实现所述贴装组件的上下运动和旋转运动。使用时，通过旋转手动旋柄7即可对所述贴 装组件的上下位置进行调节。所述旋转机构9用来调整拾取吸嘴6上的BGA器件与PCB板 的相互位置，通过旋转机构9上设置的操作柄，即可将所述贴装组件在±15°范围内进行 旋转，也就是说，通过旋转机构9来调整BGA器件与PCB板的相对角度。 通常使用过程中，旋转机构9要和X-Y坐标平台2配合使用。具体而言，在PCB板
6和BGA器件的位置对准过程中，通过调整X-Y坐标平台2调整PCB板的二维平面位置，以达 到和BGA器件的位置同轴心，同时，通过调整所述贴装组件的旋转机构9对所拾取BGA器件 的转动角度进行调整，使BGA器件与PCB板上相应的焊盘位置上下重合。需注意的是PCB 板和BGA器件的位置对准过程是在分光影像装置5进行精准视觉对位的基础上进行的。 所述分光影像装置5为由组装在一起的摄像机、变焦镜头和照明机构组成。所述 分光影像装置5为对所述BGA器件与PCB板进行视觉对位时伸出，且视觉对位完成后收回 的影像装置。所述照明机构为上下两个分别对所述BGA器件与PCB板进行照明的照明装置， 所述摄像机与显示器15相接。 本实施例中，所述摄像机为CCD摄像机。所述照明机构为LED照明机构。综上，所 述分光影像装置5在对PCB板和拾取吸嘴6上的BGA器件进行视觉对位时伸出，在进行BGA 器件的贴装时伸进即返回原位。另外，由于分光影像装置5与显示器15相接，则在视觉对 位过程中，在显示器15上会同时显示PCB板表面以及拾取吸嘴6上的BGA器件，并且二者 图像各占50% ，实际操作过程中，也可以根据具体需要，将PCB板与BGA器件图像在显示器 15上的显示比例也可进行相应调整。 本实用新型的工作过程是首先，将PCB板放置在X-Y坐标平台2上，并用安装在 X-Y坐标平台2上上的夹持部件3将其夹紧固定，同时将所需贴装的BGA器件放置在BGA置 物台14上，之后移动拾取吸嘴6并在BGA置物台14上拾取BGA器件，拾取吸嘴6拾取BGA 器件后再次移动拾取吸嘴6并使得拾取吸嘴6与PCB板上要贴装BGA器件的焊盘位置对应； 之后，再伸出分光影像装置5对PCB板和BGA器件进行精准视觉对位，视觉对位过程中，PCB 板和BGA器件通过分光影像装置5同时成像在外置的显示器15上；然后，再通过调整X-Y 坐标平台2和所述贴装组件的旋转机构9进行联合调整，联合调整过程中，参照外置显示器 15上所显示PCB板和BGA器件的图像对应关系进行调整，非常直观且对位效果非常好、对位 精度比较高，总之，通过调整X-Y坐标平台2和旋转机构9，使得BGA器件与PCB板上相应的 焊盘图像位置相重合；接着，縮回分光影像装置5，调整所述贴装组件的升降机构8，使BGA 器件下降落在PCB板相对应的焊盘上，放下BGA器件并升起拾取吸嘴6，便完成一次BGA器 件的贴装过程。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于包括从下至上水平夹持待处理PCB板且能纵横向调整所夹持PCB板位置的X-Y定位调整机构、安装在所述X-Y定位调整机构左右两侧且用于放置需贴装BGA器件的BGA置物台(14)、安装在所述X-Y定位调整机构正上方且能从BGA置物台(14)上拾取所需贴装的BGA器件并将所拾取BGA器件送至PCB板对应焊盘位置的贴装组件、对所拾取BGA器件与PCB板对应焊盘位置进行视觉对位的分光影像装置(5)和与分光影像装置(5)相接且安装在所述X-Y定位调整机构右侧的显示器(15)，分光影像装置(5)安装在所述X-Y定位调整机构上；所述贴装组件由对所述BGA器件进行拾取的拾取机构和对所述拾取机构进行对位调整的对位调整机构组成，所述拾取机构安装所述对位调整机构上。
2. 按照权利要求1所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述X-Y定位调整机构包括基座(1)、安装在基座(1)上且位置能进行纵横向调整的X-Y坐标平台(2)和用于夹持PCB板且位置能够进行调整的夹持部件(3)，所述夹持部件(3)安装在X-Y坐标平台(2)上。
3. 按照权利要求1或2所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述对位调整机构由对所述拾取机构位置进行相应调整的升降机构(8)和旋转机构(9)组成；所述升降机构(8)安装在所述拾取机构上且旋转机构(9)安装升降机构(8)上，所述升降机构(8)由升降导向机构以及对升降导向机构进行控制调节的手动旋柄(7)组成，手动旋柄(7)安装在所述升降导向机构上。
4. 按照权利要求1或2所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述分光影像装置(5)为由组装在一起的摄像机、变焦镜头和照明机构组成；所述分光影像装置(5)为对所述BGA器件与PCB板进行视觉对位时伸出，且视觉对位完成后收回的影像装置；所述照明机构为上下两个分别对所述BGA器件与PCB板进行照明的照明装置，所述摄像机与显示器(15)相接。
5. 按照权利要求1或2所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述X-Y坐标平台(2)由两个安装在基座(1)前后两侧的横向调整机构(2-1)和两个安装在基座(1)左右两侧的纵向调整机构(2-2)组成，所述横向调整机构(2-1)和纵向调整机构(2-2)相接。
6. 按照权利要求5所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述纵向调整机构(2-2)包括平行设置在X-Y坐标平台(2)左右两侧的两根纵向直线导轨(2-21)、套装在直线导轨(2-21)上且能在直线导轨(2-21)上前后来回移动的活动套件(2-22)和对活动套件(2-22)进行调整的调节丝杠(2-23)，所述活动套件(2-22)和调节丝杠(2_23)间通过连接件(2-24)进行连接，连接件(2-24)固定安装在活动套件(2-22)上且连接件(2-24)与调节丝杠(2-23)间以螺纹连接方式进行连接；调节丝杠(2-23) —端与横向调整机构(2-1)安装在一起。
7. 按照权利要求6所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述调节丝杠(2-23)安装有螺旋测位仪。
8. 按照权利要求5所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述纵向调整机构(2-2)上安装有调整旋柄(4)。
9. 按照权利要求1或2所述的一种BGA精密视觉贴装系统，其特征在于所述拾取机构由对所述BGA器件进行吸附的拾取吸嘴(6)、用于更换拾取吸嘴(6)的吸嘴更换装置和与拾取吸嘴(6)相通的真空管道组成。
专利摘要本实用新型公开了一种BGA精密视觉贴装系统，包括水平夹持待处理PCB板的X-Y定位调整机构、安装在X-Y定位调整机构左右两侧的BGA置物台、安装在X-Y定位调整机构正上方且能从BGA置物台上拾取所需贴装的BGA器件并将所拾取BGA器件送至PCB板对应焊盘位置的贴装组件、对所拾取BGA器件与PCB板对应焊盘位置进行视觉对位的分光影像装置和与分光影像装置相接的显示器；贴装组件由对BGA器件进行拾取的拾取机构和对拾取机构进行对位调整的对位调整机构组成。本实用新型结构简单合理、安装方便且使用操作简便、工作效率高，能有效解决BGA、CSP等器件在PCB板上的精确贴装难题，并且工作性能可靠、操作精度高。
文档编号H05K3/30GK201528504SQ20092024507
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者张国琦, 曹捷, 麻树波 申请人:西安中科麦特电子技术设备有限公司