[发明专利]制备焊锡球的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备电子封装用焊锡球的装置，特别是制备BGA及CSP封装用焊锡球的装置，属于电子产品封装材料技术领域。

背景技术

电子产品的轻薄短小、高频、高效率及多功能的需要使BGA(Ball Grid Array)及CSP(Chip Scale Package)封装技术得到迅速的发展，它们正逐步取代传统的插脚封装、导线架封装技术。焊锡球则是用于BGA、CSP封装、起电气互连及机械支撑作用的材料。所用焊锡球尺寸一般为0.2-1.2mm，在真圆度、公差上都有较高的要求。

焊锡球的制备工艺包括剪切热熔成型法、抛射法、熔融液滴固化法等。

剪切热熔成型法是目前市售焊锡球的主要生产方法，工艺流程包括焊锡原料拉丝或轧板、剪切或冲板、在有温度梯度的热介质中熔融并成型、过滤、洗涤、干燥、筛选。该方法工艺流程长且设备投资较大，另外所生产产品规格有限，很难生产0.3mm以下的焊锡球。

专利文献CN1476954A所公开的抛射法是将熔融焊锡注入旋转的带孔容器中，在离心作用下将焊锡抛射进冷却介质中成型。该方法生产的焊锡球球形度难以保证，且颗粒大小不均匀，成品率较低。

根据液滴产生形式不同，熔融液滴固化法可以分为流体自然断裂法(JP2002-192383A、JP2001-340992A)和振动分散法(US6517602B2、US6312498B1、US5266098、US6554166B2、US6540129B2、CN1309529C)。流体自然断裂法是通过压力将熔融焊锡从小孔中挤出，在重力作用下断裂成液滴，液滴在表面张力作用下收圆，而后在冷却介质中凝固，该方法很难控制焊锡球的大小。振动分散法是将熔融焊锡从小孔中压出形成喷射流，喷射流在一定频率的外力扰动作用下断裂形成液滴，液滴通过表面张力收圆，而后在冷却介质中凝固成球。因振动分散能较均匀控制液滴大小而成为研发的焦点。

但目前所公开的振动分散法存在以下的缺点：(1)用气体压力控制流量，随着熔融焊锡的消耗，焊锡液面动态下移，这样，喷嘴处压力随焊锡消耗而逐渐减小，从而使流量逐渐减小，最终导致焊锡球尺寸分布不均；(2)不能连续给料，一批料用完后需要重新加料、抽真空、充压，影响生产效率；(3)当分散液滴在液体介质中固化成型时，需要洗涤干燥，工艺复杂，流程较长，成本较高；当分散液滴在室温惰性气体中成型时，液滴行程大(如文献CN1309529C，成型柱长达7-9m)，设备庞大操作不便，而且颗粒在容器底部冲击大，易使颗粒变形。

另外，振动分散法在设备上存在的一个难点就是如何解决固定的成型系统与动态的喷嘴之间的密封连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续给料且能较精确控制给料流量的给料系统，以解决振动分散法制备焊锡球时因压力变化导致熔融焊锡流量不稳的问题以及生产中不能连续给料的问题。

本发明的另一目的是提供一种结构紧凑、工艺简单的熔融焊锡液滴固化成型系统，以解决焊锡液滴在液体介质中固化成型使工艺复杂的问题以及在室温惰性气体中固化成型而使设备庞大的问题。

本发明还有一个目的是提供一种结构简单的连接喷嘴与成型装置的密封机构。

本发明制备焊锡球的装置包括给料系统、液体分散机构和液滴固化成型系统。给料系统将焊锡料熔融后通过气体压力经过管道输送至位于液滴固化成型系统上方的液体分散机构，液体分散机构将熔融焊锡均匀分散成颗粒，颗粒通过表面张力作用成球状，并通过液滴固化成型系统冷却凝固成球。

所述的给料系统包括熔池、给料罐、连接熔池与给料罐的电磁阀、真空管道及阀门、给压管道及阀门。

本发明的给料系统主体包括一个用于溶解固体焊锡料的熔池1和一个用于向喷嘴10给料的给料罐24。熔池1和给料罐24都可以通过电热丝加热并能进行温度控制。给料罐24位于熔池1下部，给料罐24与熔池1之间有一个泄料阀25。泄料阀25可以为电磁阀，由置于给料罐24中的料位计26和料位计27控制其开合。熔池1和给料罐24的上端都有气体管道引出，两个罐体经过分流阀3、充压阀6通过管道相连。熔池1与分流阀3之间的管道上有一支管，支管上装有一个放压阀2；放压阀2与分流阀3之间的管道上有一支管，支管上装有排气阀4，排气阀4的另一端与真空泵相连；分流阀3与充压阀6之间的管道上有一支管，支管上装有进气阀5，进气阀5的另一端与气源相连。给料罐24与分配器9之间通过管道连接，管道外包有保温材料，管道上装有给料阀23。