專利名稱：帶有加熱電阻器的電子板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子板領(lǐng)域，特別地，涉及用于裝配和拆開通過焊接其上的組件的 裝置。
背景技術(shù)：
電子板一般包括平面襯板(planarbacking)，也就是印刷電路，該印刷電路由堆 疊的導(dǎo)體，即所謂的"層"組成，這些層之間由電絕緣體彼此分隔開。電子元件安 裝在該襯板上，藉由焊接在印刷電路上標繪焊接區(qū)的金屬接頭來樹共電子連接。通 常該襯板在該領(lǐng)域指首字母縮寫詞PCB (印刷電路板)。具有外圍輸出類型，艮卩，具有設(shè)置在外殼周邊的連接接頭的常規(guī)元件能夠很容 易地被焊接在基底上，戶艦外殼內(nèi)置有電子芯片?？梢詫嵩匆平鈬宇^，而又 不會有由于過熱而損壞元件的任何風(fēng)險，從而實現(xiàn)焊料熔化以皿行焊接操作所需 的熱量?，F(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展使得人們可以4OT體積更小的帶有稱為表面輸出的元件。圖1 所示的圖表示本領(lǐng)域稱為BGA (球柵陣列，ball grid array)類型的元件IO。該元件 包括駄在封裝材料12中，并且位于下部基底13上的電子芯片11。標繪焊球15 在另一側(cè)與基底形成一體，并且被設(shè)置為柵格。 一部分標繪焊球15A通腿當?shù)碾?連接裝置16A與芯片11形成電連接， 一些標繪焊球15B位于基底的中央部分，它 們通體f幾置16B與芯片形成電連接和熱連接，以便將芯片的卡路里,妙卜殼中排 出至PCB板。然而，與帶有外圍輸出的元件相比，使用表面輸出元件也有不便之處，它們需 要被加熱后才會謎行焊接，因為不加熱的話標繪焊球就不可用。因此，為了焊接或 拆焊這些元件，需要在焊接合金的熔點加熱外殼，例如對于鉛基合金來說，熔點是 195°C 。同時也需要保證^保持低于芯片的保溫溫度25(TC 。此外，在一 空應(yīng)用中，電子^i寸裝在沒有冷卻空氣循環(huán)的外殼中。接著， 人們就在襯板，即PCB中插入一個或多個金屬箔，即所謂的散熱器(通常由銅制成)， 以便于通過加熱的電子元件和帶有電子板的金屬外殼外部之間的傳導(dǎo)^34行散熱。此外，特別對于航空應(yīng)用來說，要使用不受天氣影響的漆涂覆齡電子板，以保護 其抵御潮濕。由于在一些應(yīng)用中，電子板的造價很高，例如在航空應(yīng)用中，所以會,通過更 換故障元件進行修復(fù)就顯得十分重要。更換故障元件必須不會影響到鄰近的元件。 較困難的一步是在局部提供足夠的熱量，從而只將待更換元件的焊接烙化。在這種設(shè)置中，當要更換一個BGA類型的元件，例如將其從襯fci:拆焊和重 焊時，散熱器和不受天氣影響的漆的存在就會產(chǎn)生不便之處?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的解決方法并不適用于在具有散熱器的襯板上焊接新元件或拆 焊已有元件。在這種情況下，需要提供更多的熱量，因為要考慮到從散熱器t^走的 熱量。這些過多的熱量會損壞鄰近的元件。此外，不受天氣影響的g在加熱皿 下融化，它很可能會移向鄰近的焊料并且損壞電連接。本申請人在法國專利申請FR2， 864， 419中提出了一種解決方案。這種通過摻 有在第一溫度下活化的清除助熔劑(stripper flux)的焊膏，以及在高于第一溫度的 第二溫度下焊接合金謝七的手段，將修理的電子元件焊接在包含用于戶，元件的至 少一個散熱器的襯板上的方法包括下列步驟通過散熱器將豐術(shù)頁加熱至所述第一鵬用焊膏將元件在襯板上定位，以及使用足夠高溫的熱氣加熱元件，以活化助熔劑并使焊接合金達到第二溫度。在這種類型方法中使用的焊膏一般包括通常呈球形的焊接合金，很少量的用于處理表面的活tt^熔劑，以及稀釋劑或翻l」。在預(yù)加熱操作中，通過加熱襯板的 散熱器，熱量供應(yīng)只劇共給需要活化助熔齊啲那一個元件，襯板和鄰近元件的鵬 保持在低于鄰近元件的焊接合金再衞七的，。此外，通過元件上方的熱氣噴嘴局 部地,使焊接合M到熔點所需的熱量。通過與加熱板之間的對流 電子 行預(yù)加熱，該加熱板設(shè)置在電子板下方與戶腿元件相對的一側(cè)上。4頓熱氣加熱元件包括在中間鵬下的預(yù)加熱步驟，該中間鵬低于第二鵬。 至少在預(yù)加熱步驟期間，電子板放置在外殼中，以使電子敬上的皿均勻。通過與 電子板平面垂直設(shè)置的噴嘴裝置釋放出熱氣，該噴嘴在元件被掃完后與回氣煙囪形 成裝置相連。在上述專利申請中，也公開了一種用于電子板的組裝和維修工具，該工具允許 實施前述方法，該工具包括用于固定戶，電子板的裝置，用于通過熱導(dǎo)在電子板一側(cè)加熱的體，以及由加熱板組成的驢，該加熱板用于用熱氣對戶艦電子板的另 一偵咖熱。這個工具不僅能實SUl述焊接方法，也能實現(xiàn)將需要更換的元俗斥焊下 來，而同時不會損壞鄰近的元件。當使用的合金是基于鉛的合金時，例如錫鉛合金，其熔點可被調(diào)節(jié)至195'C時， 這種方法尤為適用。但它不適用于與不含鉛的，符合環(huán)保法規(guī)的，自身熔點高于或 充分接近于元件所能經(jīng)受的極限溫度的合^t行焊接。因此，諸如由錫，銅以及銀 構(gòu)成的合金，它們符合環(huán)保纟封見的要求，它們的熔點是230°C，比上面提到的195 。C高出35°C ，但是基本上接近元件的極限溫度250°C 。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是允iW頓具有高于某一鵬的熔點的焊料，現(xiàn)有技術(shù)中， 在該溫度下，BGA型元件已經(jīng)可被焊接在印刷電路上。本發(fā)明的另一 目的是改^±述專利申請中的現(xiàn)有方法。而該技術(shù)進一步提供了 修理電子板，以及移除元件，而不會在電子板上產(chǎn)生^i可能損壞電子板部件的熱應(yīng) 力。更特別地，用于船七待移除元件的焊接合金的必需熱量供應(yīng)可以被定位，從而 避免損壞鄰近元件的連接關(guān)系或設(shè)置在襯板下方的元^牛。根據(jù)本發(fā)明，i頓電子板達到這些目的，本發(fā)明的電子板包括形成BGA型元件區(qū)域的襯板；以及與戶腿區(qū)域MJ:角的電加熱電阻器，戶艦電阻器倉^^f共將元件焊接到電子fei:所需的一定熱量，其特征在于戶，電子 —步包括多個 與電絕緣層交替的導(dǎo)電層，戶7M電阻器形成這些導(dǎo)電層中緊接在表面層之下的一層 導(dǎo)電層。在外殼是帶有散熱器的電子板情況下，帶有加熱電阻器可以J^共所需的補充熱 量，以便于與熔點高于鉛合金熔點的材料焊接起來。通過在一側(cè)用熱氣加熱，在另 一側(cè)由加熱板加熱艦行焊接。附加的電阻器會,將熱量供應(yīng)限制于焊接處，而不 會影響到電子元件。盡管本解決方案的益處首先是為了帶有散熱器的電子板，但是 增加加熱電阻器也適用于不帶任何散熱器的電子板的外殼。同樣需要注意的是，這里附加的電阻器不應(yīng)錯認為是加熱電阻器，加熱電阻器 很可能包括航空中l(wèi)頓的電子板，并且具有為齡電子板樹共充足熱量的功能，以 便于能夠在很低的溫度下進行令人滿意的操作。根據(jù)另一M寺征，戶脫電子元件襯板形成區(qū)域包括多個晶片，元件就焊接在晶片上，形成加熱區(qū)域的加熱電阻器設(shè)置在戶脫晶片的下面，最好是直接設(shè)置在晶片 下面。本發(fā)明的電子板在BGA型電子元件或倒可類型元件的焊接/拆焊方纟齢頁域中具 有特別的好處，其中這些元件的連接焊料是難以接觸到的，本方法包括從相對于元 件的電子板的相對面進行焊接的第一次加熱，戶腿加熱電阻器樹共補充的熱量供應(yīng)， 以便增加焊接溫度，例如可達到熔點。更特別地，通過加熱板的傳導(dǎo)獲得從相對側(cè)的所述焊料加熱。根據(jù)另一個特征，本方^a括通過施加到元件上的熱氣實現(xiàn)第二次加熱。下面參考附圖，將對本發(fā)明進行詳細描述。


圖l是表面輸出元件的截面圖。圖2是沿圖3中2—2線的截面圖，電子板部件設(shè)有焊,接的元件以及襯板中 有散熱器。圖3是沿圖2中3—3方向的截面圖。 圖4是沿圖2中4—4方向的截面圖。 圖5是沿圖2中5—5方向的截面圖。圖6是本發(fā)明中用于將BGA型電子元件焊接到印刷電路板上的工具。
具體實施方式
在圖2中，部分揭示了，在BGA電子元件安裝領(lǐng)域中，帶有本發(fā)明戶服體 的電子板。電子板20包括多個導(dǎo)電層21， 23， 25……，介于電絕緣層22， 24， 26…… 之間。這里只顯示了它們中的頭三個，但是電子板通常包括剤艮多個層。第一層21， 在圖3中也有揭示，它包括晶片21A，該晶片21A通過焊球15與元件之間構(gòu)成電 連接。晶片21A與下面的電子層23的接點23A之間有電連接，電子層23在圖4 中也有揭示。第一層也包括晶片21B和層23，接點23B。這些晶片通過金屬化穿孔互相連接，以實m^有元件間的電路互連，這些元件在電子板的外表面上以電線相連，從而實現(xiàn)電子板的電功能性。根據(jù)本發(fā)明，下面的層25包括加熱電阻器25A。在圖5中詳細揭示了這種電阻 器的幾何開鄉(xiāng)沃，其呈柵格形狀，并帶有加熱面25A1，加熱面25A1由導(dǎo)線束25A2相連，線25A2又與兩側(cè)的導(dǎo)線束25A3相連。兩側(cè)的導(dǎo)線束25A3分別與垂直電子 板平面穿過電子板的金屬化穿孔27和27'電連接。金屬化穿孔27和27'育嫩使電阻 器與外部電源相連接?？梢钥闯黾訜崦媾c晶片21A之間呈直角，以在第一層21上構(gòu)成連接?，F(xiàn)在請參考圖6，揭示了電子板的組裝和修理工具IOO，其能焊接或拆焊BGA 型的電子元件，其中設(shè)置了電子板l，該電子板帶有其上設(shè)置有元件10的襯板區(qū)域 20。參看圖2，其揭示了構(gòu)成層28和底盤29的散熱器。電子 —步包括圖中未 示出的連續(xù)的層25，其包括加熱電阻器和形成層28的金屬散熱器。該工具包括加熱板40，其上定位有電子板。插頭27f和27f安裝在金屬化穿孔 27和27，中。插頭與電源相連。加熱板40的加熱裝置在圖中沒有顯示，#例子，其可以是電加熱裝置。在電 子板的頂上，設(shè)置有與襯板平面垂直的噴嘴110。噴嘴110的寬度足臓蓋元件10。 在圖中，有兩個墻壁部件121，它們在噴嘴對卜部和與其軸平行，^f共了ffi^各。 它們形成了回氣煙囪。箭頭指示了由噴嘴壁導(dǎo)弓l的入射氣體的方向，以及同^體 在與元件碰撞后的行進方向。有利地，將電子板和加熱板組件封裝在熱防護外殼(此處未示)中，以便使其 包括的不同組件的鵬均一。有利地，噴嘴包括兩個 L 122，使其設(shè)置在要焊接或 拆焊的元件所在的位置，這取決于是要組裝電子板還是要通過更換元〗牛而對其進行 修理。例如，在不需要處理的位置，這些 L被卩腺。斜例子，墻壁121的部fMi 于沿著孔122的邊緣，從而當加熱噴嘴被定位穿過孔時，可以對氣體形成屏障。墻 壁與位于孔內(nèi)的噴嘴壁共同構(gòu)成一個煙囪。下面將介紹某一具體元件的焊接過程的一個范例。由加熱板40對 行預(yù)加熱;由板產(chǎn)生的熱量被向上傳遞至形成電子板散熱器 的金屬部件。溫度持續(xù)增加直到電子板達到一預(yù)定溫度。然后，將元件定位在插入焊膏的襯肚。鵬足夠活化焊膏中含有的清除助熔 劑(stripper flux)。熱氣通過噴嘴噴在元件上，溫度范圍從250°C到30CTC 。熱氣掃過元件的上表面， 繞過噴嘴的自由邊，被煙囪的墻壁導(dǎo)引，與原方向反轉(zhuǎn)180°返回。在元件的焊球 水平的M^逐^f^到165。C到170°C。然后熱氣的溫度增加至400°C —49(TC 。通過在一預(yù)定時間段內(nèi)提供加熱電阻器25A來得到大量的補充熱量，該時間段足夠短以便使臨近的元件和要焊接的元件f隨免受損。在這個時間范圍內(nèi)，由于加熱面與要焊接的晶片呈直角，可以進一步減小損壞其它元件的風(fēng)險；焊球上的， 逐漸增加至23(TC，芯片的溫度增加至230。C—240°C。達到組成焊接的合金的熔點， 熱氣流也就此停止。在修理電子板時，步驟與i^過程類似，或者更佳的是，為了簡化操作模式的 目的，f頓與已經(jīng)介紹過的焊接元件的過程相同的步驟。更特別地，電子板被預(yù)加 熱至第一溫度以便使電子板中產(chǎn)生的應(yīng)變達到平衡。在第二種情況下，可以毫無困難地使預(yù)加熱皿達到助熔劑的活化，。然而， 當電子板l戯寸裝在熱防護外殼中時，可以大大地減少電子社不同點處的驢散失。
權(quán)利要求
1.一種電子板(1)，其包括形成BGA型電子元件襯板(10)的區(qū)域(20)，以及與所述區(qū)域呈直角的電加熱電阻器(25A)，所述電阻器能夠提供一定的熱量以將元件焊接到板上，其特征在于所述電子板包括多個導(dǎo)電層(21，23，25……)，它們與電絕緣層(22，24，26……)交替，所述電阻器(25A)形成這些導(dǎo)電層中緊接在表面層(21)之下的一層導(dǎo)電層。
2. 如權(quán)利要求l所述的電子板，其中形成電子元件襯板(10)的所述區(qū)域(20) 包括多個晶片(21A)，元件焊接在這些晶片上，加熱電阻器包括設(shè)置在所述晶 片下面的加熱面(25Al)。
3. 如權(quán)利要求l所述的電子板，其中所述加熱電阻器包括形成接點以連接外部電 源的裝置(27， 27，)。
4. 如權(quán)利要求1所述的電子板，其包括散熱器(28)。
5. —種在如權(quán)利要求1 0M的印刷電路電子IO:焊掛拆焊BGA型電子元件的方 法，包括從相對于元件的電子板相對面進行焊接的第一次加熱，戶腿加熱電阻 器提供補充熱量以使焊接驗增至熔點。
6. 如權(quán)利要求5戶欣的方法，其中通過加熱板的傳導(dǎo)來實5姬腿的從相對面的焊 接加熱。
7. 如權(quán)利要求6所述方法，其包括由施加到元件上的熱氣進行的第二次加熱。
8. 如權(quán)利要求7臓方法，其中臓熱氣由鐘形物導(dǎo)弓l，該鐘形物包括在熱氣掃 過所述元件后的氣體排放裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子板(1)，其包括形成BGA型電子元件襯板(10)的區(qū)域(20)，以及與所述區(qū)域呈直角的電加熱電阻器(25A)，所述電阻器能夠提供一定量的熱量以將元件焊接到板上，其特征在于所述電子板包括多個導(dǎo)電層(21，23，25……)，它們與電絕緣層(22，24，26……)交替，所述電阻器(25A)形成這些導(dǎo)電層中緊接在表面層(21)之下的一層導(dǎo)電層。如果需要的話，電子板包括散熱器。本發(fā)明也涉及一種用于實施方法的工具。它也允許通過更換故障部件來對電子板進行修理，而沒有拆焊或損壞鄰近部件的風(fēng)險。
文檔編號H05K3/34GK101237746SQ20081000710
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者丹尼爾·高克斯, 伯納德·格萊維爾, 羅伯特·伯埃里爾 申請人:伊斯帕諾-絮扎公司