CN104190570B - 安培力驱动的s型流道焊料喷射头 - Google Patents

Abstract

安培力驱动的S型流道焊料喷射头，涉及一种焊料微熔滴喷射装置。设有基体、喷嘴、加热室、加热圈、导电膜、压力传感器、泄气管和电磁阀；基体设有S型弯折状的流道，流道壁面上镀有导电膜，导电膜作为电极，基体设有电极导线引出孔，导电膜与外部电连接，喷嘴设于基体底部，喷嘴与所述流道的底端连通，加热室设于基体上方，加热室上端设有盖板，加热圈设于加热室的外围，压力传感器设于盖板上，泄气管设于盖板上，泄气管设有泄气孔，泄气管通过电磁阀与外部气源连通。可增大熔融焊料所受安培力，同时增大熔融焊料的加速距离，更容易实现喷射。

Description

安培力驱动的S型流道焊料喷射头

技术领域

本发明涉及一种焊料微熔滴喷射装置，尤其是涉及一种可用于电子电路的导线、管脚焊接或焊球的制造，还可运用于三维成型，利用安培力对金属焊料进行驱动喷射的安培力驱动的S型流道焊料喷射头。

背景技术

随着微电子技术的飞速发展和应用范围的日益扩大，集成电路芯片正朝着高性能、高可靠性、低成本方向发展。随着集成度的提高，对电路的封装工艺也提出了更高的要求。目前，用于制作焊球凸点的方式主要有光刻、气相沉积、刻蚀、溅射以及电镀等。由于真空工艺复杂而且耗时，设备昂贵，光刻和电镀需要用酸洗，并且需要大量的原料，其最小可以实现的凸点直径达125um。所以开发新的制作工艺来取代这一复杂、昂贵且费时的过程势在必行。

常用的焊料微喷射技术，如气动膜片式微熔滴喷射，其喷射技术较成熟，但由于其固有的惯性因素，因而喷射频率较低，一般只有几十赫兹，且设备较为复杂。压电喷射和超声喷射，二者都采用压电晶体作为驱动器，由于压电晶体不能耐高温，故必须分离焊料加热区与驱动器本体，同时维修也不方便。

文献(王永先.电磁力驱动焊料微喷射原理与实验研究[D].华中科技大学,2007)公开了一种利用电磁力来驱动焊料喷射的装置，主要借鉴金属铸造中传送液态金属的电磁泵驱动技术，通过一定的电压使金属流体产生电流，并将其置于一定强度的电场下，从而带电的金属流体在电磁力的作用下会产生运动以实现金属微滴的喷射。该装置可以给液体提供反向作用力，通过对电流的方向和大小的控制，进而控制流体喷射与停止，以及喷射得到的金属颗粒大小。但是该方式需要较大的电流才能实现喷射，电阻率较高的金属受到的电磁力较小，故适用材料有限。并且由于该装置所产生电磁驱动力较小，进行喷射时所需的占空比较大，从而导致了喷射频率不高，且成型的金属微滴的直径较大，达2mm。此外，该装置体积也较大。

发明内容

本发明的目的是提供可增大熔融焊料所受安培力，同时增大熔融焊料的加速距离，更容易实现喷射的一种安培力驱动的S型流道焊料喷射头。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明设有基体、喷嘴、加热室、加热圈、导电膜、压力传感器、泄气管和电磁阀；

基体设有S型弯折状的流道，流道壁面上镀有导电膜，导电膜作为电极，基体设有电极导线引出孔，导电膜与外部电连接，喷嘴设于基体底部，喷嘴与所述流道的底端连通，加热室设于基体上方，加热室上端设有盖板，加热圈设于加热室的外围，压力传感器设于盖板上，泄气管设于盖板上，泄气管设有泄气孔，泄气管通过电磁阀与外部气源连通。

所述基体材料优选绝缘材料。

所述加热圈最好采用电阻式加热，且加热温度最好高于焊料熔点50～80℃。

所述导电膜最好选用不粘焊锡的导电材料，优选铝。

所述基体两侧设有一对夹板，该对夹板夹住基体，该对夹板接电，夹板为硅材料夹板。

与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下：

使用时，本发明与其它装置配套使用，处于磁场中工作。由于泄气管通过电磁阀和气源相连，因此，可按根据压力传感器测得的数值来按需控制加热室内的压力。由于加热圈可提供的温度高于焊料的熔化温度，因此加热室中的焊料呈液态形式。由于基体的上下用一对夹板夹住，并且夹板进行通电加热，因此流道内的熔融焊料不会冷却凝固，使流道内的焊料温度均匀。由于流道两侧通过导电膜作电极和电源相接可产生始终垂直S型流道壁面的横向电流。由于使用时该喷射头放置于一定强度、方向和电流方向垂直的磁场下，因此，熔融焊料将受到沿流道方向的安培力而从喷嘴中喷出。由于所述流道采用S型弯折状形式，因此，只需占用较小的空间便可得到较长的有效长度。根据电磁理论可知，焊料在S型流道中的受力方向始终沿着焊料的流动方向流向喷嘴，因而能在增加流道有效长度的情况下更好地实现焊料喷射。经计算可知，安培力F＝BULH/ρ,其中，B为磁场强度，U为所加电压，L为流道长度，H为流道高度，ρ为焊料电阻率。熔融焊料所受的安培力和流道的长度成正比，因此通过设计弯曲的流道可使熔融焊料所受的安培力大大增加，且熔融焊料的加速距离增长，由于流道较宽，焊料和流道之间的摩擦力较小，由于流道长度增加而带来的摩擦力变大的影响较小，因此该种方式能更容易实现喷射，并能减小体积。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图(截面图)。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1，本发明实施例包括泄气孔1、泄气管2、电磁阀3、盖板4、加热室5、加热圈6、基体7、电极引出孔8、喷嘴9、导电膜10、流道11和压力传感器12。

基体7中设有S型弯折状的微熔滴流道11，流道11的底部和喷嘴9衔接，喷嘴9用于熔融焊料的喷射。流道11壁面上镀有导电膜10作为电极，导电膜10材料为导电材料。基体中还开有电极引出孔8，电极引出孔8和导电膜相连，电极引出后与外部电源相接，使流道11产生垂直壁面的电流。基体7的两侧由一对硅材料的夹板(未画出)夹住，通过对夹板通电加热可使基体7保持一定的温度，从而避免流道11内的熔融焊料冷却凝固，且使流道11内的焊料温度均匀。基体7上端连接加热室5，加热室5内主要用于存放焊料，喷射时，焊料从加热室5进入基体7的流道中。加热室5的外面围着加热圈6用于对焊料进行加热，使焊料呈熔融状态，方便喷射。加热室5的顶部是盖板4，盖板4用于将焊料与空气隔绝，防止焊料被氧化，同时盖板4也有保温作用。盖板4上装有压力传感器12，压力传感器12接外围监测电路(未画出)，这样可实时监测加热室5内部的压力。盖板4上设有泄气管2，泄气管2上端设有泄气孔1。当加热室5的压力过大时可通过泄气孔1进行排气，泄气管2通过电磁阀3与外部气源相连，通过对电磁阀3的控制可使加热室5内部的压力保持恒定。该装置工作前，给加热圈6通电进行预热，同时所述夹板也开始加热，待焊料融化后，给导电膜电极10和外部电磁铁(未画出)通电，熔融焊料便可通过流道11进而从喷嘴9喷射出来，当需停止喷射时，对导电膜电极10施加反向电压，焊料便受到反向力的作用使喷射停止。

Claims (6)

1.安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，设有基体、喷嘴、加热室、加热圈、导电膜、压力传感器、泄气管和电磁阀；

基体设有S型弯折状的流道，流道壁面上镀有导电膜，导电膜作为电极，基体设有电极导线引出孔，导电膜与外部电连接，喷嘴设于基体底部，喷嘴与所述流道的底端连通，加热室设于基体上方，加热室上端设有盖板，加热圈设于加热室的外围，压力传感器设于盖板上，泄气管设于盖板上，泄气管设有泄气孔，泄气管通过电磁阀与外部气源连通。

2.如权利要求1所述安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，所述基体材料为绝缘材料。

3.如权利要求1所述安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，所述加热圈采用电阻式加热。

4.如权利要求1所述安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，所述导电膜选用不粘焊锡的导电材料。

5.如权利要求4所述安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，所述导电膜选用铝。

6.如权利要求1所述安培力驱动的S型流道焊料喷射头，其特征在于，所述基体两侧设有一对夹板，该对夹板夹住基体，该对夹板接电，夹板为硅材料夹板。