[发明专利]CCGA自动植柱机

说明书

技术领域

本发明涉及自动化设备的技术领域，尤其是一种CCGA自动植柱机。

背景技术

根据BGA基板的不同，主要分为三类：PBGA(塑封焊球阵列)、CBGA(陶瓷焊球阵列)以及CCGA(陶瓷焊柱阵列)。CCGA(陶瓷焊柱阵列)封装芯片主要应用在航天、航空、军工等高可靠要求的场合，CCGA芯片在国外已经应用多年，目前国内刚开始应用。由于国外技术封锁，相关资料缺乏，进展缓慢，本领域的技术人员正在寻求可以小批量生产、维修和研究CCGA芯片的方法。

一、PBGA(塑封焊球阵列)具有如下特点：

(1)与PCB板(印刷线路板-通常为FR-4板)的热匹配性好；PBGA结构中的BT树脂/玻璃层压板的热膨胀系数(CTE)约为14ppm/℃，PCB板约为17ppm/℃，两种材料的CTE比较接近，因而热匹配性好；

(2)在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用，即熔融焊球的表面张力来达到焊球与焊盘的对准要求，共面度要求宽松；

(3)成本低，电性能良好。

PBGA封装的缺点是：对湿气敏感，“爆米花效应”严重，可靠性存在隐患，不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装。

二、CBGA(陶瓷焊球阵列)的特点：CBGA基板是多层陶瓷，金属盖板用密封焊料焊接在基板上，经过气密性处理有较高的可靠性和物理保护性能。焊球材料为高温共晶焊料pb90/sn10，焊球和封装体的连接需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。封装体尺寸一般为10～35mm，标准的焊盘间距为1.27mm、1.0mm；标准的焊球尺寸有0.889mm、0.76mm、0.60mm。

见附图4，CBGA(陶瓷焊球阵列)封装的优点如下：

(1)气密性好，抗湿气性能高，因而封装组件的长期可靠性高；

(2)与PBGA器件相比，电绝缘特性更好；

(3)散热性能优于PBGA结构。

CBGA(陶瓷焊球阵列)封装的缺点如下：

(1)由于陶瓷基板和PCB板的热膨胀系数(CTE)相差较大，A1203陶瓷基板的CTE约为7ppm/℃，PCB板的CTE约为17ppm/℃，因此热匹配性差，焊点疲劳是其主要的失效形式；

(2)与PBGA器件相比，封装成本高；

(3)在封装体边缘的焊球对准难度增加，不适用大器件尺寸应用领域。

三、CCGA(陶瓷焊柱阵列PB90/SN10)

见附图6，CCGA是CBGA的改进型，二者的区别在于：CCGA采用直径为0.51mm、高度为2.21mmPB90/sn10的焊料柱替代CBGA中PB90/SN10的焊料球，以提高其焊点的抗疲劳能力。因此柱状结构更能缓解由热失配引起的陶瓷载体和PCB板之间的剪切应力。封装体尺寸一般为大于32mm，标准的焊盘间距为1.27mm、1.0mm；标准的焊柱尺寸：长2.21mm、直径0.51mm。

见附图5，CCGAPB90/SN10陶瓷焊柱阵列封装的优点如下：

(1)CCGA的优点与CBGA相同；

(2)CCGA封装体和PCB基板材料之间热匹配性能力较好，因此可靠性要优于CBGA器件，特别是大器件尺寸应用领域。

见附图5，CCGAPB90/SN10封装的缺点是：现有的CBGA、CCGA封装采用的基板为氧化铝陶瓷基板，其局限性在于它的热膨胀系数与PCB板或卡的热膨胀系数相差较大，而热失配容易引起焊点疲劳；它的高介电常数、电阻率也不适用于高速、高频器件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中的现有技术存在的问题，提供一种可以小批量生产、维修和研究CCGA芯片的CCGA自动植柱机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CCGA自动植柱机，具有机座，所述机座的前端面上设置有人机界面和多个用于控制人机界面的控制按钮，机座的上表面设置有XY工作台，所述XY工作台的上表面上设置有锡柱分配模具、用于将焊柱阵列夹紧在锡柱分配模具中的夹具和用于记录焊柱阵列通过夹具夹紧在锡柱分配模具过程的识别照相机。

进一步地，所述的焊柱的直径为0.56mm，高度为2.21mm；焊柱由合金材料制成，各组分的重量百分比分别为：铅90％，锡10％。

进一步地，所述的焊柱为外部带有铜带的焊料柱；焊柱由合金材料制成，各组分的重量百分比分别为：铅80％，锡20％。