[发明专利]一种柔性自动植球装置及植球方法

权利要求书

1.一种柔性自动焊球封装植球装置，其特征在于，包括坩埚、加热炉、同轴供气腔、导气管、热电偶、过滤片、微型喷嘴、焊料输送管道、气压控制阀、脉冲发生器、温度控制器、运动平台、CCD摄像头、计算机控制系统、承载基板、方向标尺和夹紧定位块，其中，焊料输送管道位于坩埚上端，用于将焊丝输送到坩埚内熔化，保持坩埚内焊料熔液的液面高度，过滤片放置于坩埚内部，对焊料熔液进行过滤；坩埚和同轴供气腔通过各自的输气管和气压控制阀、与气体分流控制器相连，用于实现气体压力和流量的控制，电磁阀安装于坩埚上端中心位置， 其两端分别与气压控制阀和导气管连接，脉冲发生器与电磁阀相连，并通过输出的脉冲信号，控制电磁阀的开启/关闭，使坩埚内部产生脉冲气压，实现焊球微滴喷射；同轴供气腔安装于坩埚底部下方，微型喷嘴安装于坩埚底部，并保证其处于同轴供气腔的中心位置；环形加热炉放置于坩埚外侧，平板加热炉放置于承载基板的下方，热电偶、分别放置于坩埚和承载基板内部，热电偶、将采集到的温度信号传送到温度控制器，实现对坩埚和承载基板内部温度的反馈控制；BGA封装器件放置在承载基板上，依据方向标尺、调节定向滑块的位置，在弹簧压力和夹紧定位块的作用下实现封装器件的定位夹紧，承载基板安装在运动平台上，运动控制器依据计算机控制系统给出的焊点位置坐标，控制运动平台的运动，实现微滴精确沉积到设定的焊点位置；CCD摄像头通过图像采集卡与计算机控制系统相连，计算机控制系统将采集到的焊点图像显示到显示屏上，并与所存储的标准焊点图像进行对比分析，用于实现植球效果的测量与反馈。

2.一种植球方法，其特征在于包括下面的步骤：

（1）依据封装器件所需植入焊球的尺寸，选择对应的微型喷嘴直径；

（2）打开坩埚上盖，在坩埚内放入过滤片，并将块状焊料放置到过滤片上方，打开气体分流控制器和气压控制阀，向坩埚内部通入惰性保护气体，将坩埚内部的空气排出，并密封；

（3）将封装器件放置到承载基板上方，定位夹紧后，打开温度控制器设定坩埚和承载基板的加热温度，对坩埚和承载基板进行加热，熔炼坩埚内的焊料和对封装器件进行预热；

（4）设定同轴供气腔和坩埚内部合适的气体压力，并通入惰性保护气体，在微型喷嘴周围形成局部低氧环境；同时打开脉冲发生器，给坩埚上方的气压控制阀施加脉冲信号，控制其开启/关闭，使坩埚内部产生脉冲气压，导气管将脉冲气压能量集中作用于喷嘴上方的自由液面，使其按照脉冲气压的频率每次产生单个微滴；

（5）将封装器件焊点位置数据参数输入到计算机控制系统，运动控制器依据计算机控制系统给出的每个焊点坐标，控制运动平台的运动，每当运动到焊点坐标位置处时，计算机系统发出微滴控制信号，坩埚底部喷射出单个微滴，使半凝固均匀微滴精确沉积到事先设定好的焊点位置，重复这一过程，直到封装器件上所有焊点植球完成；

（6）打开CCD图像采集系统，将焊点植球完成后的封装器件移动到CCD摄像头下方，运动控制器依据计算机控制系统给出的每个焊点坐标，控制运动平台的运动，对每一个植球完成的焊点进行图像采集，图像采集卡将采集到的信息传输到计算机控制系统，计算机控制系统将采集到的焊点图像与所存储的标准焊点植球图像进行对比分析，实现植球效果的检测反馈；

（7）如检测结果显示某个焊点植球失败，将该焊点的位置数据参数反馈给计算机控制系统，重复（5）到（6）过程直到所有焊点植球满足要求，植球过程结束取出封装器件。