專利名稱：一種用于bga芯片焊接的對位方法
技術領域：
本發(fā)明屬于專門適用于制造或調節(jié)電組件組裝件的設備或方法技術領域，是一種 使BGA封裝的集成塊在線路板上可動態(tài)顯示對位的方法。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，將常規(guī)封裝的集成塊放在電路板上進行焊接很簡單，只要使集成 塊露出在周邊的焊腳與電路板上對應的焊盤對準，之后使將焊腳加錫、加熱，就可以使焊腳 結合在焊盤上了 ?？墒菍τ贐GA封裝結構的集成塊就不易如上操作焊接，因為其全部的焊 腳是設置在集成塊底面以焊球的形式給出的，使用者將該集成塊放置在電路板上后無法直 接看到其焊球。該集成塊在電路板上的焊接操作是通過專用焊接設備自動定位焊接的，該 專用焊接設備主要用在批量生產的工業(yè)化制造業(yè)。但是在小規(guī)模的生產，產品的研發(fā)、調試 以及對電子印刷線路板的維修過程中，采用專用焊接設備對這種集成塊在電路板上進行焊 接就不方便了。其存在的問題是，一、動用專用焊接設備成本高，生產前的準備工作量大。 二、產品的研發(fā)、調試過程中集成塊的不確定性，即經常要根據(jù)產品性能不同的要求而采用 不同型號、規(guī)格的集成塊，不適宜使用專用焊接設備進行焊接。三、在電子印刷線路板的維 修過程中，由于集成塊被拆卸下來后，在集成塊周圍的電路板上還有其它的電子元器件，若 是動用專用焊接設備進行定位焊接操作，其它的電子元器件將會阻礙專用焊接設備在電路 板上對集成塊的定位操作。若是采用手工測量定位，比如采用在電路板上畫位置線，在將集 成塊根據(jù)位置線進行擺放，雖然也能進行定位操作，但是由于BGA封裝結構的集成塊其焊 腳數(shù)量非常多，而且焊腳之間的間距又比較小，用人眼判斷集成塊與位置線的位置，不易對 準。同樣存在著對位放置操作不方便的缺點。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以在顯示器中同時實時顯示集成塊底部焊球和電 路板上對應焊盤的所在位置，使集成塊在印刷線路板上移動時可動態(tài)顯示對位情況的方 法。 為實現(xiàn)發(fā)明的目的，使BGA封裝的集成塊在印刷線路板上可動態(tài)對位的方法，是 將印刷線路板焊盤的表面對準攝像頭的正前方放置，攝取焊盤的表面至計算機處理后在顯 示器上顯示焊盤圖像。向所述的計算機輸入集成塊上的焊球相對于集成塊的邊界、頂點的 位置參數(shù)； 步驟一、將所述的集成塊的焊球靠在焊盤的表面上，重新攝取集成塊和印刷線路 板至計算機中形成兩者復合圖像； 步驟二、以所述的兩者復合圖像中的集成塊圖像邊界和集成塊圖像頂點在焊盤圖 像的位置為參考參數(shù)，所述的計算機計算出虛擬焊球圖像在所述的焊盤圖像中對應于焊盤 的虛擬位置； 步驟三、移動所述的集成塊，重復步驟一、二，在所述的焊盤圖像中重新呈現(xiàn)一個對應于焊盤的虛擬位置。 重復步驟三，直到所述的虛擬焊球圖像和相對應的焊盤圖像重疊，此時所述的集 成塊上的焊球則與所述的焊盤對齊。 本發(fā)明通過采用攝像頭對印刷線路板和需要在其上進行焊接的集成塊進行攝像， 通過利用計算機強大的運算、存儲和處理功能進行圖像處理，然后在顯示器上呈現(xiàn)圖像，使 實際上尺寸[(20 30)毫米X (20 30)毫米]相對較小的集成塊以及焊盤、走線排布密 密麻麻的電路板可以直接呈現(xiàn)在相對大型的顯示器(14時)上，放大幾十倍以上，便于使用 者清楚地觀看。由于集成塊外觀顏色基本是黑色的，而印刷線路板表面的顏色往往是綠色 的，因此當集成塊處在印刷線路板表面上時，兩者復合圖像中的邊界線圖像和頂點圖像是 非常分明的，可以利用安裝在計算機中現(xiàn)有已經很成熟的圖像處理軟件，識別出集成塊的 邊界線并計算出其頂點圖像位置。由于集成塊是由工業(yè)化生產制造的，所以同一型號的集 成塊焊球與其本體的邊界之間的尺寸均為一個固定的值。因此，由計算機通過圖象處理技 術獲取了電路板上的集成塊的邊界和頂點后，就可以算出虛擬焊球圖像在所述的焊盤圖像 中對應于焊盤的虛擬位置。由于計算機的處理速度高，集成塊在印刷線路板表面上每移動 一下，就可以在顯示器上及時顯示出虛擬焊球圖像在所述的焊盤圖像中對應的新位置，實 現(xiàn)了可動態(tài)顯示對位。
附圖的圖面說明如下 圖1為BGA封裝結構的集成塊底面圖。 圖2為用于安裝圖1的BGA封裝結構集成塊的印刷線路板表面圖。 圖3為圖1的集成塊與圖2中印刷線路板放置在攝像頭、計算機、顯示器處理系統(tǒng)
中的示意圖。 圖4為圖2中的印刷線路板在顯示器上顯示出來具有焊盤圖像的示意圖。
圖5為兩者復合圖像圖迭加在圖4中焊盤圖像上初始狀態(tài)的示意圖。
圖6為圖5中I部放大圖。 圖7為集成塊在印刷線路板上移動一個位置后在I部放大圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發(fā)明一種用于BGA芯片焊接的對位方法的具體實施例作進一 步詳述 如圖1中所示，這是一個BGA封裝結構的集成塊底面圖。本發(fā)明所述的使集成塊 在印刷線路板上可動態(tài)顯示對位的方法，是用圖3中的攝像頭3攝取圖2中的印刷線路板 1上的焊盤2，形成圖象并輸入至計算機4中。如圖2中所示的小方框內26X26陣列的圓 圈即為焊盤2，有同心圓圈的為布線過孔，其余的為連接線。在計算機4中對獲取的焊盤信 號經適當處理后在顯示器5上顯示焊盤圖像6，如圖4中所示，印刷線路板1上焊盤2被顯 示在圖中方框內。由此可以看到，此時的焊盤圖像6比實際的焊盤大了很多倍。
向所述的計算機4輸入待焊集成塊7上的焊球8相對于集成塊7的邊界9、頂點 10的位置及焊球間距等參數(shù)S1、S2、S3或者夾角e ，如圖1中所示。
4
由于印刷電路板1上相鄰焊盤之間園心到圓心的間距與集成塊7上相鄰焊球之 間園心到圓心的間距是相等的，所以可以通過計算焊盤圖像6中相鄰焊盤圓心之間的距離 (以像素為單位)得到在當前顯示的焊球圖象8的放大倍數(shù)13 ，即
焊盤圖像6中相鄰焊盤圓心之間的距離(以像素為單位) g =-
集成塊7中相鄰焊球圓心之間的距離(以毫米為單位) 通過調節(jié)攝像頭3至印刷線路板1的距離，放大倍數(shù)13的值都將隨著調整而變
化。因此通過調節(jié)攝像頭，結合計算機的數(shù)據(jù)處理，可以對排布致密的印刷線路板圖象進行
放大，在顯示器5上得到便于觀察的圖象，然后可按下列步驟使焊球8與焊盤2進行對位。 將印刷線路板1焊盤2的表面對準攝像頭3的正前方放置，攝取焊盤2的表面至
計算機4處理后在顯示器5上顯示焊盤圖像6，如圖4中所示，通過對焊盤圖像6與焊盤2
之間的比例計算得到焊盤圖像6與焊盤2之間的放大倍數(shù)13 。 向所述的計算機4輸入集成塊7上的焊球8相對于集成塊7的邊界9、頂點10的 位置參數(shù)Sl、 S2、 S3或者夾角e ，其中SI和S3是其中一個焊球8分別至兩個相鄰邊界9 的距離，S2是該焊球8至兩個相鄰邊界9的頂點10的距離。夾角9是該焊球8至頂點10 與邊界9之間的角度。 步驟一、將所述的集成塊7的焊球8靠在焊盤2的表面上，如圖3中所示，重新攝 取集成塊7和印刷線路板1至計算機4中形成兩者復合圖像11，并且呈現(xiàn)在顯示器5上，如 圖5中所示。 步驟二、以所述的兩者復合圖像11中的集成塊圖像邊界12和集成塊圖像頂點13 在焊盤圖像6的位置為參考參數(shù)，所述的計算機4結合位置參數(shù)、放大倍數(shù)13計算出虛擬 焊球圖像14在所述的焊盤圖像6中對應于焊盤2的虛擬位置15，在所述的虛擬位置15顯 示虛擬焊球圖像14。 步驟三、移動所述的集成塊7，重復步驟一、二，在所述的焊盤圖像6中重新呈現(xiàn)一 個對應于焊盤2的虛擬位置15。 具體地說就是將所述的集成塊7的焊球8靠在焊盤2的表面上，此時攝取到的集 成塊7和印刷線路板1的復合圖像11在顯示器5里表示集成塊的圖如圖5中黑色方塊部 分所示。而計算機可以將步驟一獲得的復合圖像11與圖4中所示焊盤圖像6進行相減，由 于印刷線路板1在整個對位過程中是固定不動的，所以兩幅圖象中沒被集成塊7覆蓋的部 分完全相同，相減后基本為零，這樣就可將集成塊7形成圖像的輪廓提取出來。經過濾波、 連通等圖象處理常用的運算后，即可得到集成塊圖像邊界12和集成塊圖像頂點13的坐標 位置。 在被集成塊7覆蓋的黑色方塊部分上顯示虛擬焊球圖像14。虛擬焊球圖像14是 根據(jù)集成塊圖像邊界12和集成塊圖像頂點13的坐標位置和前述輸入計算機的集成塊7上 的焊球8相對于集成塊7的邊界9、頂點10的位置、焊球間距等參數(shù)及放大倍數(shù)13 ，計算機 4根據(jù)復合圖像11重構集成塊圖16，集成塊圖16設置成透明或者半透明的圖。當移動集成 塊7時，可以在顯示器5上顯示集成塊7的運動。這個可以由計算機4根據(jù)攝取到的復合 圖像11和焊盤圖像6的數(shù)據(jù)相減重構一個透明或者半透明的集成塊圖16，并且顯示在焊盤 圖像6的位置上，由于集成塊圖16是透明或者半透明的，相當于操作者可以在顯示器5上
5同時看見集成塊7下面的焊球和印刷線路板1上的焊盤，為便于清楚地顯示，對圖5中的圈 住I局部進行放大，如圖6、7中所示，其中實心圓表示對應于焊盤2的焊盤圖像6，空心圓表 示對應于焊球8的虛擬焊球圖像14。之所以稱之為虛擬焊球圖像14，是因為該圖像是通過 計算做出來的，由于實際的焊球8處于集成塊的底面無法看到，所以該虛擬焊球圖像14實 際上是對應于焊球8所處的位置。 移動所述的集成塊7，相當于在顯示器5移動集成塊圖16，虛擬焊球圖像14也隨 之移動。當虛擬焊球圖像14移動至與焊盤圖像6重疊時，表示所述的集成塊7上的焊球8 與所述的焊盤2對齊。
權利要求
一種用于BGA芯片焊接的對位方法，其特征是將印刷線路板(1)焊盤(2)的表面對準攝像頭(3)的正前方放置，攝取焊盤(2)的表面至計算機(4)處理后在顯示器(5)上顯示焊盤圖像(6)；向所述的計算機(4)輸入集成塊(7)上的焊球(8)相對于集成塊(7)的邊界(9)、頂點(10)的位置參數(shù)；步驟一、將所述的集成塊(7)的焊球(8)靠在焊盤(2)的表面上，重新攝取集成塊(7)和印刷線路板(1)至計算機(4)中形成兩者復合圖像(11)；步驟二、以所述的兩者復合圖像(11)中的集成塊圖像邊界(12)和集成塊圖像頂點(13)在焊盤圖像(6)的位置為參考參數(shù)，所述的計算機(4)計算出虛擬焊球圖像(14)在所述的焊盤圖像(6)中對應于焊盤(2)的虛擬位置(15)；步驟三、移動所述的集成塊(7)，重復步驟一、二，在所述的焊盤圖像(6)中重新呈現(xiàn)一個對應于焊盤(2)的虛擬位置(15)；重復步驟三，直到所述的虛擬焊球圖像(14)和相對應的焊盤圖像(6)重疊，此時所述的集成塊(7)上的焊球(8)則與所述的焊盤(2)對齊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于BGA芯片焊接的對位方法，其特征是所述的計算機(4) 根據(jù)復合圖像(11)重構集成塊圖(16)，集成塊圖(16)設置成透明或者半透明的圖。
全文摘要
本發(fā)明屬于專門適用于制造或調節(jié)電組件組裝件的方法技術領域。解決現(xiàn)有BGA封裝的集成塊在電路板上焊接對位時無法直接看到其焊球和對應的電路板上的焊盤的問題。該用于BGA芯片焊接的對位方法是用攝像頭攝取印刷線路板上的焊盤，并在顯示器上顯示焊盤圖像。集成塊上焊球相對于集成塊邊界、頂點的位置參數(shù)可事先存入計算機中，按照步驟一將集成塊靠在焊盤的表面上，重新攝取集成塊和印刷線路板至計算機中形成兩者復合圖像，步驟二以兩者復合圖像中的集成塊圖像邊界和集成塊圖像頂點在焊盤圖像的位置為參考參數(shù)，算出虛擬焊球圖像在焊盤圖像中對應于焊盤的虛擬位置，步驟三移動集成塊，重復步驟一、二直到虛擬焊球圖像和相對應的焊盤圖像重疊。
文檔編號H05K13/04GK101730461SQ200810218418
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權日2008年10月17日
發(fā)明者周衛(wèi)星, 秦笛 申請人:華南師范大學