CN106098575B - 一种芯片返修批量植球方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯片返修批量植球方法，包括如下步骤：除锡、清洗，放置芯片，印刷锡膏，印刷效果检查，回流焊炉固化，固化效果检查；放置芯片时通过设计的批量植球夹具来实现芯片的批量化植球。本发明通过设计一种批量植球夹具，利用现有锡膏印刷机、锡膏检查仪、回流焊炉等设备，实现焊球阵列封装(BGA)芯片植球的批量化，同时减少人工操作，使植球过程自动化，植球质量判定设备化，从而提高BGA芯片植球的效率，成功率，具有批量化、自动化、效率高、成功率高、运行成本低等优点。

Description

一种芯片返修批量植球方法

技术领域

本发明涉及电子产品维修技术领域，具体涉及一种芯片返修批量植球方法。

背景技术

在表面贴装技术(SMT)生产加工过程中，因印刷不良、贴片不良等因素，导致芯片焊接缺陷出现，该现象各工厂普遍存在。焊球阵列封装(BGA)类芯片基本是中央处理单元(CPU)、闪速存储器(FLASH)、电源管理等贵重芯片，价格几十、几百至上千，是电子产品电路板上不可或缺的。因价格昂贵，焊接原因造成的不良芯片，必须进行返修回用。目前BGA芯片的植球返修，基本采用人工单个植球，采用锡珠或锡膏两种方案，操作方法基本相同。

用锡珠植球：1、除锡、清洗：在芯片上刷一薄层助焊膏，用刀头烙铁刮掉焊盘上的残余焊锡，用洗板水等清洗干净；2、植球：在芯片上均匀地刷一薄层助焊膏，将钢网对齐叠放在芯片上，用小勺将锡球弄到钢网(或植球座)上，晃动钢网(或植球座)，让多余的锡球滑落到小碗里，检查确认钢网的每个小孔里都应有一个锡球，不能多，也不能少；3、固化，检查：使用BGA返修台或者热风枪使锡球熔化并粘到焊盘上，然后将芯片放到一边冷却，用洗板水清洗浸泡，然后取下钢网，清理多余的锡球，植球完毕。

用锡膏植球：1、除锡、清洗：在芯片上刷一薄层助焊膏，用刀头烙铁刮掉焊盘上的残余焊锡，用洗板水等清洗干净；2、刷锡膏：1)、选择与芯片焊盘形状相同的网板上的网孔，然后将该芯片放入手工印刷网板中进行定位，确保芯片焊盘与网板上的网孔一一对应；2)、将固定好的芯片网板平放，同时检查粘贴完的芯片有无位移；3)、取刮片将锡膏集中于刮片顶端的其中一面，刮片有锡膏的一面朝下，沿着网板上的网孔从左到右进行刮刷，刷锡膏过程中要保证芯片上每个焊盘应都有丝印到锡膏且均匀一致；4)、将网板上的多余锡膏用棉签轻轻擦出，平放于隔热纸壳上；3、芯片热风回流：使用热风枪使锡膏熔化并固定到焊盘上(金属熔合)，完成植球，待芯片冷却后，检查焊点应无虚焊、连焊、偏移等现象，否则应重新操作。

目前BGA类芯片越来越小型化、细密化，焊球数量越来越多，目前通用技术采用的手工植球方式，使返修植球越来越困难，而且还存在如下不足：1、效率低：一次只能植一片BGA芯片，植球过程机固化之前，需要随时目检是否所有球点都覆盖到位，不然需要重新清洁、定位、刷锡珠或锡膏，固化后也需要目检确认效果；2、成功率低：整个过程都采用手工操作，芯片小型化、细密化后，定位困难，同时在刷锡或刷锡膏过程中易产生偏移，造成植球失败；3、芯片易损坏：芯片在手工植球的过程中，反复的触摸易造成静电击穿损坏；植球不成功，多次除锡造成焊球盘破坏损坏；热风枪使用过程中，因温度过高或距离过近造成高温损伤；4、再次使用风险成本增加：若植球不当，已损坏的芯片用于产品上，造成产品的二次维修；植球虽然合格，但已造成芯片因高温疲劳等因素的寿命降低，从而影响产品品质，使风险成本增加。

鉴于现有技术存在的不足，因而有必要研发一种新型高效的BGA芯片批量植球方法，提高生产效率、满足现实需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种芯片返修批量植球方法，通过设计一种批量植球夹具，利用现有锡膏印刷机、锡膏检查仪(SPI)、回流焊炉等设备，实现BGA芯片植球的批量化，同时减少人工操作，使植球过程自动化，植球质量判定设备化，从而提高BGA芯片植球的效率，成功率，具有批量化、自动化、效率高、成功率高、运行成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种芯片返修批量植球方法，包括如下步骤：

1)除锡、清洗：在待植球芯片上刷一层助焊膏，用刀头烙铁刮掉焊盘上的残余焊锡，将焊盘清洗干净；

2)放置芯片：将已清洗好的待植球芯片置于批量植球夹具的芯片放置区，然后将放置有芯片的批量植球夹具置于锡膏印刷机的传输带上；

3)印刷锡膏：将与待植球芯片相对应的钢网放置于印刷机上，添加锡膏，编制或调用印刷机程序，开启印刷机，自动载入批量植球夹具，自动完成校正并定位钢网与批量植球夹具的位置，位置确认后印刷机自动将批量植球夹具顶起，靠到钢网下方，自动完成对芯片印刷锡膏；

4)印刷效果检查：将载有已印刷锡膏的芯片的批量植球夹具载入锡膏检测仪(SPI)，自动检查芯片的锡膏覆盖率、锡膏厚度是否符合要求，并自动显示不符合要求芯片；

5)回流焊炉固化：将载有印刷检查合格的芯片的批量植球夹具载入回流焊炉，进行自动焊锡固化，然后冷却(即完成了植球)；

6)固化效果检查：将载有焊锡已固化的芯片的批量植球夹具载入自动光学检测仪(AOI)，对芯片焊锡的固化效果进行自动检测。

根据以上方案，所述焊盘清洗采用洗板水清洗。

根据以上方案，所述批量植球夹具设有承载区、芯片放置区、定位基点、减重孔。

根据以上方案，所述芯片放置区设有若干芯片放置位、定位孔和操作孔。

根据以上方案，所述芯片放置位上设有耐高温双面胶，用以固定待植球芯片。

根据以上方案，所述钢网与批量植球夹具通过印刷机上自带的相机自动搜索所述钢网和批量植球夹具上对应的定位基点，进行位置校正，并完成自动定位。

根据以上方案，所述固化效果检查通过人工使用显微镜进行目检。

本发明的印刷锡膏如同手工刷锡，但是通过印刷机器自行操作。印刷机进行一次印刷，就能使批量植球夹具上所有芯片的焊盘添加上准确量的锡膏。若有多个同样的批量植球夹具用于植球，印刷机可以连续的自动载入批量植球夹具，完成芯片刷锡。即使只有一个批量植球夹具，当前批量植球夹具完成植球后，取下已植球芯片，放入待植球芯片，将批量植球夹具再次放到印刷机的传输带上，自动完成印刷锡膏，无需再次调整印刷机。这样就实现了BGA芯片焊盘上锡的批量化，大大提高了工作效率，而且通过自动印刷机的自动光学定位，避免了手工植球过程中需目视定位的不确定性。同时，通过自动光学定位固定批量植球夹具比手工固定批量植球夹具更加可靠。

本发明使用专业回流焊炉，通过炉温曲线的设置，达到专业的锡膏固化要求。而使用手工植球方法，通过热风枪及返修台，都存在加热不均匀、温度过高(距离控制问题)、芯片正反面受热不均等因素造成的芯片损伤。

本发明使用锡膏检测仪自动检查芯片的锡膏印刷效果，增加了检查的可靠性，避免了目检的不确定性。

本发明的芯片放置位数量与大小可以根据待返修芯片的数量与大小进行灵活的调整。

本发明的有益效果是：

1)本发明的批量植球夹具中间设有芯片放置区，四角设有定位基点，芯片放置区设有多个芯片放置位，并设有耐高温双面胶用来固定待植球芯片，实现了批量化植球；

2)本发明采用表面贴装技术中印刷、检测等技术，实现了印刷、检查、挑选、固化等设备自动化操作，大大提高了植球的成功率和效率，是手工植球无法比拟的；

3)本发明的批量化、自动化工艺过程，可避免芯片在返修过程受人工污染；

4)本发明采用的是表面贴装工厂现有的设备、耗材，基本上不增加额外的设备和工艺技术，具有极强的市场应用价值，运行成本低。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明的批量植球夹具的主视结构示意图。

图中：1、承载区；2、芯片放置区；3、定位基点；4、减重孔；21、芯片放置位；22、定位孔；23、操作孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1至图2所示，本发明提供一种芯片返修批量植球方法，包括如下步骤：

1)除锡、清洗：在待植球芯片上刷一层助焊膏，用刀头烙铁刮掉焊盘上的残余焊锡，采用洗板水将焊盘清洗干净；

2)放置芯片：将已清洗好的待植球芯片置于批量植球夹具的芯片放置区2，然后将放置有芯片的批量植球夹具置于锡膏印刷机的传输带上；

3)印刷锡膏：将与待植球芯片相对应的钢网放置于印刷机上，添加锡膏，编制或调用印刷机程序，开启印刷机，自动载入批量植球夹具，通过印刷机上自带的相机自动搜索所述钢网和批量植球夹具上对应的定位基点3，进行位置校正，并完成自动定位，位置确认后印刷机自动将批量植球夹具顶起，靠到钢网下方，自动完成对芯片印刷锡膏；

4)印刷效果检查：将载有已印刷锡膏的芯片的批量植球夹具载入锡膏检测仪，自动检查芯片的锡膏覆盖率、锡膏厚度是否符合要求，并自动显示不符合要求芯片；

5)回流焊炉固化：将载有印刷检查合格的芯片的批量植球夹具载入回流焊炉，进行自动焊锡固化，然后冷却(即完成了植球)；

6)固化效果检查：将载有焊锡已固化的芯片的批量植球夹具载入自动光学检测仪，对芯片焊锡的固化效果进行自动检测。

进一步地，所述批量植球夹具设有承载区1、芯片放置区2、定位基点3、减重孔4，所述芯片放置区2设有25个芯片放置位21、25个定位孔22和100个操作孔23，所述芯片放置位21上设有耐高温双面胶。

为确保返修后的芯片性能，还可制作相应芯片的检测夹具，对芯片进行检测。

重新植球后的芯片编带可用于设备自动贴装：采用批量植球，可实现待返修芯片集中处理。因批量植球速度快，效率高，一次植球后立即编带或装入托盘，可实现类似新料卷盘用于设备自动贴装。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种芯片返修批量植球方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)除锡、清洗：在待植球芯片上刷一层助焊膏，用刀头烙铁刮掉焊盘上的残余焊锡，将焊盘清洗干净；

2)放置芯片：将已清洗好的待植球芯片置于批量植球夹具的芯片放置区，然后将放置有芯片的批量植球夹具置于锡膏印刷机的传输带上；

3)印刷锡膏：将与待植球芯片相对应的钢网放置于印刷机上，添加锡膏，编制或调用印刷机程序，开启印刷机，自动载入批量植球夹具，自动完成校正并定位钢网与批量植球夹具的位置，位置确认后印刷机自动将批量植球夹具顶起，靠到钢网下方，自动完成对芯片印刷锡膏；

4)印刷效果检查：将载有已印刷锡膏的芯片的批量植球夹具载入锡膏检测仪，自动检查芯片的锡膏覆盖率、锡膏厚度是否符合要求，并自动显示不符合要求芯片；

5)回流焊炉固化：将载有印刷检查合格的芯片的批量植球夹具载入回流焊炉，进行自动焊锡固化，然后冷却；

6)固化效果检查：将载有焊锡已固化的芯片的批量植球夹具载入自动光学检测仪，对芯片焊锡的固化效果进行自动检测；

所述批量植球夹具设有承载区(1)、芯片放置区(2)、定位基点(3)、减重孔(4)，所述芯片放置区(2)设有若干芯片放置位(21)、定位孔(22)和操作孔(23)，所述芯片放置位(21)上设有耐高温双面胶；所述钢网与批量植球夹具通过印刷机上自带的相机自动搜索所述钢网和批量植球夹具上对应的定位基点 (3)，进行位置校正，并完成自动定位。

2.根据权利要求1所述的芯片返修批量植球方法，其特征在于，所述焊盘清洗采用洗板水清洗。

3.根据权利要求1所述的芯片返修批量植球方法，其特征在于，所述固化效果检查通过人工使用显微镜进行目检。