一种PGA插座芯片拆离方法及装置

技术领域

本发明涉及PGA封装芯片的拆离领域，特别涉及一种PGA芯片与插座的拆离方法。

背景技术

PGA封装，英文全称为Pin Grid Array Package，中文含义叫插针网格阵列封装技术，这种技术封装的芯片内外有多个方阵形插针式的引脚，每个方阵形插针沿芯片的 四周间隔一定距离排列，根据引脚数目的多少，可以围成2～5圈。PGA封装具有插拔操作方便，可靠性高的优点。

PGA封装芯片使用时，需要将芯片插入专用的PGA插座中，但是在产品可靠性测试过程中又需要将其从PGA插座中取出，取出时存在较大阻力，且阻力一般随着插针数增加而增大。用手不容易将芯片直接拔出，因此多使用撬棒进行撬动后取下，但撬棒操作不便且无法控制力度，操作不当可能损坏芯片。

对于插针数量较多的PGA封装芯片，其拆离插座的过程很容易造成插针的损坏，或者在手动撬动的过程中，将插座所在的PCB板上的其他元器件损坏。其原因在于，PGA插针较多时，难以控制PGA封装芯片平稳地拆离插座，例如在手动撬动的过程中，往往只能一次撬动PGA封装芯片的一侧，这会导致芯片两端撬起程度不一样，插针发生弯曲甚至断裂。当插针弯曲时，插针与针脚之间的摩擦力也会变得更大，导致芯片卡在插座中难以取出。

另一方面，就算从芯片的两端同时进行拆离操作，也很难保证在拆离的过程中两端的拆离量始终保持一致，无论是手动操作还是采用简单的拆离工具，芯片的两端在拆离过程中都可能因为各种原因产生拆离量不同的情况，一旦两端的拆离量不一致，则又会导致插针的弯曲以及摩擦力增大的问题，对于一些较为精密的PGA封装来说，则很容易导致插针断裂以及拆离失败的状况。

最后，无论是人工拆离还是使用简单拆离工具，都很难做到批量拆离工作，对于待拆离的PGA封装芯片的数量较多的情况下，就只能增加人工的投入，既难以保证拆离的质量，又难以短时间快速进行拆离操作。

综上所述，现有技术缺点如下：

（1）PGA封装芯片拆离操作过程不方便，没有拆卸的专用工具，拆卸效果差；

（2）过于依赖操作工人的操作经验，操作过程中容易造成芯片针脚损坏；

（3）如果有大量的PGA封装芯片需要拆离，将耗费大量人力物力。

发明内容

本发明提出的一种PGA插座芯片拆离方法及装置，可至少解决上述技术问题之一。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：

一种PGA插座芯片拆离方法，该PGA插座固定在PCB板上，PGA芯片插针穿过底板与PGA插座连接，包括：

固定所述PCB板或所述PGA插座，穿过所述PCB板，对所述底板上若干着力区按压；其中，受到按压的所述着力区沿所述PGA插座外侧呈对称分布；

监测被按压的所述着力区受到的压力，独立调节所述着力区的压力大小，始终保持每组对称分布的着力区压力差值均在预设的安全阈值内；

同步下压拆离，以使所述PGA芯片的插针不弯折；所述底板与PGA芯片逐渐脱离所述PGA插座；

所述底板与所述PGA芯片分离，获取所述PGA芯片。

进一步地，还包括：

若任一着力区受到的压力超过预设的振动阈值，或任一着力区压力值的瞬时变化率大小大于预设的变化率振动阈值时，对所述着力区及与所述着力区对称的另一着力区施加频率相同、相位相反的振动；

若任一着力区受到的压力超过预设的最大安全阈值，则立即停止对所有着力区的按压。

另一方面，本发明又提出了一种PGA插座芯片拆离装置，该装置用于执行上述的PGA插座芯片拆离方法，包括：

支撑组件，用于固定PGA插座或PCB板；

下压板，所述下压板上设置有若干对压头，所述下压板带动所述压头上下移动；

每个压头上均设置有压力传感器和驱动装置，所述压力传感器用于检测压头下压时的压力，所述驱动装置用于驱动压头进行伸缩，控制其所在压头的下压量；

电控系统，所述电控系统分别和所述压力传感器、驱动装置电连接，用于接收压力传感器的读数并控制驱动装置。

进一步地，所述下压板上的每一对中的两个压头之间的距离可调，以适应不同规格的PGA封装芯片；所述压头可拆卸地安装在下压板上，所述下压板根据PGA封装芯片的规格安装对应规格的压头。

进一步地，还包括平台和下压装置；

所述下压装置设于所述平台上方，下端设有所述下压板，用于带动下压板上下运动；

所述平台下方安装有所述支撑组件；

所述下压装置为手动下压装置或电控下压装置。

进一步地，所述手动下压装置包括丝杆转把、丝杆和丝杆螺母；

所述丝杆转把设于丝杆上端，用于带动丝杆转动；

所述丝杆螺母固定于所述平台上方，内部安装有所述丝杆；

所述丝杆下端与下压板活动连接，包括：所述丝杆可相对于下压板转动，同时带动下压板上下移动；所述下压板上还设有限位装置，所述限位装置一端与所述平台连接，所述限位装置限定所述下压板的移动方向为上下移动，防止所述下压板随着丝杆的转动而转动。

进一步地，所述电控下压装置包括电动气缸和导杆；

所述电动气缸固定于所述平台上方，所述电动气缸的活塞杆与所述导杆连接；

所述导杆下端与下压板连接，带动下压板上下移动；

所述电动气缸与所述电控系统电连接，所述电控系统控制所述电动气缸活塞的下压速度和下压距离，从而使所述下压板按照设定的下压速度下压，且下压距离可控。

进一步地，所述电控系统还包括交互显示装置，用于根据PGA封装芯片的规格设置安全阈值、振动阈值、变化率振动阈值、最大安全阈值、下压速度和下压距离；还用于显示每个压头的压力值。

进一步地，所述PGA封装芯片两侧包裹有两块C形金属板，所述C形金属板与所述底板固定连接，两块C形金属板之间固定连接，所述C形金属板与所述底板一起，构成所述PGA封装芯片的散热结构。

另一方面，本发明还提出了一种PGA插座芯片拆离的自动化产线，包括自动上料系统，自动出料系统以及上述的PGA插座芯片拆离装置；

所述自动上料系统用于将待拆离的PGA封装芯片和PGA插座放置于所述支撑组件上；

所述PGA插座芯片拆离装置用于执行上述的PGA插座芯片拆离方法；

所述自动出料系统用于将拆离后的PGA封装芯片和PGA插座送到固定位置。

本发明的有益效果如下：

（1）变手动操作为电动操作，拆卸过程的压力可视、可控，防止用力过猛产生的损伤；

（2）保证封装芯片在拆卸过程中两侧拆离量是同步的，避免因此产生的插针损坏；

（3）操作过程规范化、量化，不依靠人工经验。

附图说明

图1是实施例1中的PGA插座芯片拆离装置示意图；

图2是本发明待拆组件结构图；

图3是本发明待拆组件放置于支撑组件上的示意图；

图4是实施例1中电控系统示意图；

图5是实施例2中的PGA插座芯片拆离装置示意图；

图6是实施例2中的限位装置示意图；

图7是实施例3中的待拆组件示意图。

图中：1-待拆组件；11-PCB板；12-铜板；13-芯片；14-插座；15-C形金属板；16-螺钉；2-支撑组件；21-垫板；22-支撑柱；3-电动下压装置；31-电动气缸；32-下压板；33-导杆；34-压力传感器；35-驱动装置；36-压头；37-法兰轴承；4-平台；41-底板；42-顶板；5-电控系统；51-控制系统；52-显示交互装置；61-转把；62-丝杆；63-丝杆螺母；64-限位杆；65-限位片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图2和图3所示，待拆组件1主体为PCB板11，其上安装有用于PGA封装的插座14，插座14上安装有待拆离的PGA封装芯片13，其中，插座14与芯片13之间还包括底板，底板是一个框形的铜板12，铜板12内的方框形通孔与插座14嵌合，其位置被芯片13和插座14所固定，铜板12与芯片13之间通过螺钉螺母进行固定，也可通过胶水进行粘接。铜板12为设置在PGA封装芯片13一侧的散热块，在本实施例中的作用一方面是为了安装需要起到固定的作用，另一方面则起到了在按压芯片13时的缓冲作用，防止直接按压到芯片13时对其造成的损坏。对于工业中其他的各种PGA封装芯片，不一定都安装有本实施例中的铜板12，此时可增加其他缓冲装置如金属垫片等进行缓冲，但与本实施例原理和效果均相同。

图3中的支撑组件2用于在拆离时支撑待拆组件1，由于PCB板11上装有大量电子元器件，需要避免在拆离过程中对电子元器件的破坏，故支撑组件2上设有不低于3根的支撑柱22，支撑组件2下方为垫板21，用于安装支撑柱22，支撑柱22在垫板21上的位置可根据待拆组件1的规格种类进行调整，以使支撑柱22在支撑待拆组件1时，与PCB板11接触的部位没有电子元器件分布，且支撑点整体稳定对称，能够很好地支撑起待拆组件1。在放置待拆组件1时，PCB板11倒扣在支撑柱22上，使芯片13位于插座14下方，然后在本装置的按压下取出芯片13。

图1是本实施例中的PGA插座芯片拆离装置示意图，其整体框架由平台4构成，平台4下方为底板41，用于承载整个装置，其上安装有支撑组件2；平台4上方为顶板42，顶板42用于安装电动下压装置3。所述电动下压装置3由电动气缸31、法兰轴承37和导杆33组成。电动气缸31安装在顶板42上，法兰轴承37位于电动气缸31和顶板42之间，法兰轴承37中间通过的有导杆33，导杆33的上端与电动气缸31的活塞杆连接，在活塞杆的带动下上下移动。

导杆33下端与下压板32相连，在导杆33的带动下实现下压板32的上下移动。下压板32上设置有两个压头36，两个压头36能够按压在铜板12上，压头36与铜板12接触的位置为着力区，两个压头36之间的距离可以根据待拆组件1的规格和种类进行调节，也可以直接拆除再根据待拆组件1的规格和种类更换为对应的压头36，以增加本PGA插座芯片拆离装置的普适性。另外，本实施例中的设置2个压头36是根据待拆组件1的结构进行的数量选择，在其他使用场景下，压头36的数量可以根据情况增加为多对，但要求每一对压头36在按压芯片13时均相对于芯片13对称分布，以使在按压过程中芯片13受到的压力是对称且稳定的。两个压头36调节好后能够直接按压在倒扣的PCB板11上的铜板12上。本实施例中由于PCB板11的特殊设计能够使压头36直接与铜板12对应，也即使压头36能够穿过PCB板11而直接作用于铜板12上，对于其他工业中使用的PGA封装芯片，可根据其是否需要经常拆离来进行对应的PCB板设计，也可以在需要拆离时在PCB板上打孔以使压头36能够穿过PCB板11直接作用到PGA封装芯片13上；也可以设计特殊形状的压头36，使之能够卡入PGA封装芯片13与插座14之间的缝隙中，实现压头36对PGA封装芯片13的按压，以达到与本实施例中穿过PCB板11相同的技术效果。另外，本实施例中压头36的按压点是在铜板12上，铜板12起到了缓冲的作用，防止压头36对芯片13造成损坏，若没有铜板12，压头36直接作用于芯片13上时也能起到相同的作用，但存在压头36将芯片13压坏的风险。

为了避免在拆离过程中芯片13两端受力不一致，下压量不同而造成的插针损坏或拆离失败等问题。本实施例的压头36上设置有压力传感器34和驱动装置35，压力传感器34用于检测压头36下压时的压力，在下压时，压头36对芯片13的下压力就等于芯片13对压头36的反作用力，故通过在压头36上设置压力传感器34可以实时检测压头36上的压力值，通过两个压头36的压力值可判断整个下压过程是否出现芯片13两端受力不一致，下压量不同等情况的出现。驱动装置35用于驱动压头36上下移动，控制其所在压头36的下压量，驱动装置35为磁致伸缩装置、电致伸缩装置或微型电机中的一种，既可以控制压头36伸长进而增加其下压量，也可以控制压头36缩短进而减小其下压量。

本实施例中还设置有电控系统5，包括控制系统51与显示交互装置52，控制系统51与电动气缸31、压力传感器34以及驱动装置35电连接，用于接收压力传感器34的读数并控制驱动装置35和电动气缸31，显示交互装置52用于显示下压过程的各种参数，以及输入各种控制参数和指令。

基于上述的PGA插座芯片拆离装置，本实施例提出的PGA插座芯片拆离方法如下：

安装待拆组件1于支撑组件2上，调整支撑柱22的位置使其作用于PCB板11上没有电子元器件的位置且能够稳定地支撑PCB板11；PCB板11倒扣在支撑柱22上，其上的芯片13位于插座14下方。

调整压头36的位置或者直接更换合适的压头36，使两个压头36正好压在芯片13的两侧，在本实施例中，为铜板12的两侧。

根据待拆组件1的规格和种类，通过显示交互装置52设置电动气缸31的下压速度和下压距离，同时设置以下参数：

安全阈值：用于衡量两个压头36之间的压力差是否会造成插针损坏的阈值；若两个压头36之间的压力差值超过安全阈值，则说明再继续按照当前模式进行下压，则很有可能会损坏插针，或者造成芯片13与插座14之间的摩擦力变大，难以继续拆离，甚至造成PCB板11的损坏。

振动阈值：在下压过程中，如果芯片13与插座14之间平缓分离，则此过程芯片13受到插座14的滑动摩擦力，该摩擦力的值波动较小。若拆离过程出现卡顿，则此摩擦力会变大，此时可能是芯片13的两端下压量不同导致，为了不使这种下压量差扩大，同时更好地拆离芯片13，可以通过两个压头36的振动使拆离过程更加顺利。衡量两个压头36何时进行振动的压力值设为振动阈值，一旦某个压头36的压力值超过该振动阈值，则说明芯片13在与插座14分离过程中出现了卡顿。

变化率振动阈值：上述振动阈值只考虑压头36的压力值，但有时候芯片13和插座14在分离时会因为各种原因如插针自身结构设计问题，两个压头36的下压量的差别等造成摩擦力突然的增加，此时也需要进行振动以消除上述原因造成的拆离问题。衡量两个压头36何时进行振动的压力值瞬时变化率大小设为变化率振动阈值，一旦某个压头36的压力值瞬时变化率的大小超过该变化率振动阈值，则说明出现了上述的拆离问题。同时，在压头36刚开始下压时，压力值从0突然上升到某个压力值，压力值的瞬时变化率大小也会大于变化振动阈值，此时芯片13与插头14之间的摩擦力属于静摩擦力，静摩擦力会比动摩擦力大，模拟工人操作时的晃动操作，能够很好地克服初期较大的静摩擦力。当芯片13快要脱离插座14时，由于大部分插针都处于将要脱离的状态，所以压力值也会突然地变小，此时压力值的瞬时变化率大小会大于变化率振动阈值，通过压头36的振动可以使芯片13从插座14上自然脱离下来，避免芯片13的一端突然脱落而另一端却仍然和插座14连接，导致插针损坏。

最大安全阈值：最大安全阈值指待拆组件1在芯片13拆离过程中能够承受单个压头36的最大压力值，以防止操作过程压力值过大而导致PCB板11损坏。

上述参数均可根据待拆组件1的规格和种类，通过实验或力学建模得出具体数值。

控制系统51按照设定的下压速度和下压距离控制电动气缸31推动导杆33下移，从而带动两个压头36同步下压，下压过程中每个压头36上的压力传感器34实时检测所在压头36的压力值并传送到控制系统51，控制系统51根据两个压头36的压力值进行如下调控：

（1）比较两个压头36的压力值大小并计算两个压头36压力值的差值。若所述差值超过预设的安全阈值，则控制系统51控制驱动装置35调整两个压头36的下压量，具体为：压力值较小的压头36下压量增加和/或压力值较大的压头36下压量减少。若两个压头36之间的压力差值超过安全阈值，说明两个压头36的下压量出现不一致，其中压力值较大的压头36下压量偏大，压力值较小的压头36下压量偏小，若继续下压，则很有可能会损坏插针，或者造成芯片13与插座14之间的摩擦力变大，难以继续拆离。通过上述调整，减少下压量偏大的压头36的下压量或增加下压量偏小的压头36的下压量，也可以两种操作同时进行，目的都是使两个压头36的下压量一致，使芯片13两端受力一样，便于芯片13更平稳地从插座14中拆离。

（2）控制系统51实时监测每个压头36的压力值大小，并计算每个压头36的压力值的瞬时变化率的大小。若任一压头36的压力值超过预设的振动阈值，或任一压头36的压力值瞬时变化率大小大于预设的变化率振动阈值时，则控制系统51控制驱动装置35进行振动，具体为：两个压头36进行频率相同、相位相反的振动。频率相同、相位相反意味着当其中一个压头36伸长时，另外一个压头36在收缩，且前者的伸长量和后者的收缩量一样，这样就保证了芯片13在压头36的振动下左右两端产生晃动，模拟人工操作时的晃动过程，解决了芯片13在拆离过程中遇到的卡顿、压头36刚开始下压时静摩擦力较大难以压动或因为插针自身设计而导致芯片13与插座14之间摩擦力突然增加的问题，便于芯片13更平稳地从插座14中拆离。同时也保证压头36刚开始下压时能够克服静摩擦力，以及芯片13将要脱离插座14时能够自然脱离，不至于损坏插针。

（3）控制系统51实时监测每个压头36的压力值大小；若任一压头36的压力值超过预设的最大安全阈值，则控制系统51控制电动气缸31停止运行，所有压头36立即停止下压；最大安全阈值是待拆组件1能够承受的单个压头36的最大压力，若某个压头36的压力超过最大安全阈值，则待拆组件1有被损坏的风险，此时需要立即停止下压，防止待拆组件1的损坏。然后控制系统51控制电动气缸31反向运动，压头36向上移动，以便对各组件进行检查，调整PGA封装芯片13与PGA插座14之间的位置关系，或待拆组件1的放置位置，调整完后再重新开始下压操作。

下压过程中控制系统51始终控制电动气缸31按照设定的速度进行下压，压力传感器34实时检测每个压头36上的压力值，并在控制系统51的实时调控下实现芯片13的拆离，当压头36的下压距离为设置的下压距离时，铜板12带着芯片13从待拆组件1上拆离。最后，只需要将芯片13与铜板12拆卸分离，即可得到拆离后的芯片13。

另一方面，基于同样的发明构思，本实施例还公开了一种PGA插座芯片拆离的自动化产线，包括自动上料系统，自动出料系统以及上述的PGA插座芯片拆离装置；自动上料系统用于将待拆离的PGA封装芯片13和PGA插座14放置于所述支撑组件2上；PGA插座芯片拆离装置用于执行上述的PGA插座芯片拆离方法；自动出料系统用于将拆离后的PGA封装芯片13和PGA插座14送到固定位置。当需要拆离的PGA封装芯片14数量较多时，若还是人工操作的话，则需要大量的人力物力，无论是拆离速度还是拆离质量都很难保证，而通过上述的自动化产线设计，则能够快速地进行大量待拆PGA封装芯片13的拆离操作，且使用本实施例中的拆离装置，在拆离过程中不会损坏PGA封装芯片13或芯片13上的插针。

实施例2

本发明实施例1中下压板32的上下移动由电动下压装置3来驱动，电动下压装置3有助于在下压过程中实现下压速度可控，也更适用结合自动化产线进行大量的PGA封装芯片13的拆离。但其成本较高，体积较大，设计组装精度要求较高，当待拆的PGA封装芯片13数量较少或PGA插座芯片拆离装置的使用频率较低时，每次均要在交互显示装置上设定下压速度和下压距离则较为繁琐。故本实施例2设计了手动下压的PGA插座芯片拆离装置。本发明实施例2是在实施例1的基础上，将其电动下压装置3替换为由转把61、丝杆62和丝杆螺母63组成的手动下压装置，其余结构和电控系统5不变。如图5和图6所示，转把61设于丝杆62上端，用于带动丝杆62转动；丝杆螺母63固定于顶板42上，丝杆62安装在丝杆螺母63内，当丝杆62旋转时，丝杆62可以在丝杆螺母63内上下移动。丝杆62下端与下压板32活动连接，这种活动连接是指：丝杆62可相对于下压板32转动，但同时可以带动下压板32上下移动。为了避免下压板32因丝杆62的转动而转动，下压板32上还设有限位装置，限位装置由固定于顶板42上的限位杆64和固定于下压板32上的限位片65组成，限位片65上端开有一个用于贯穿限位杆64的孔，以使限位片65可以相对于限位杆64在竖直方向运动，进而限定下压板32的移动方向为上下移动，防止所述下压板32随着丝杆62的转动而转动。

本实施例中的PGA插座芯片拆离方法是将实施例1中下压板32由电动气缸31驱动进行下压替换为下压板32由丝杆62驱动进行下压；另外，当电控系统5判断压头36的压力值超过最大安全阈值时，会在显示交互装置52上显示，此时停止旋转转把61，通过人工的方式停止压头63的下压，其余方法不变。下压时，由于丝杆62传动具有将力放大的作用，转动转把61使得压头36对铜板12产生一个压力进而将力均匀传递到封装芯片13上，此压力大小取决于转动力矩的大小且容易控制，结合本发明中的电控系统5的控制可以稳定而快速地将PGA封装芯片13拆离。本实施例改电动为手动，适用于PGA封装芯片拆离装置使用率较低的情况，节约了成本，装置的体积减小重量减轻，便于移动和携带。

实施例3

实施例3中的拆离方法和拆离装置均与实施例1和实施例2相同，区别在于实施例3的待拆组件1上芯片11两侧包裹有两块C形金属板15，如图6所示，C形金属板15的材料为铜。其中C形金属板与铜板12通过螺钉16固定连接，两块C形金属板15之间也通过螺钉16固定连接，两块C形金属板15与铜板12一起，构成PGA封装芯片13的散热结构。最后拆离下来的PGA封装芯片13外部包裹有上述的散热结构，只需要拆卸下螺钉16即可分离C形金属板15、铜板12以及PGA封装芯片13，最终得到PGA封装芯片13。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。