CN111545765A - 一种球径均一且球形度好的锡球制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球径均一且球形度好的锡球制备方法，包含以下步骤：制备前驱液、微流体喷雾冷冻干燥以及物化性质分析；本发明利用微流体控制技术，可制备球径均一且球形度好的锡球，同时，锡球的球径及组分均可自由调控；该方法制备的锡球良率高，生产速度快，效率高，可应用于大规模生产，满足封装制造需求；本方案利用循环乙醇对塔体四周降温，由微流控喷嘴产生熔锡球形液滴，在极短时间内，下落冷却凝固；所需的塔设备高度低，生产成本大幅度下降，同时，对生产场地的要求低。

Description

一种球径均一且球形度好的锡球制备方法
技术领域
本发明涉及一种球径均一且球形度好的锡球制备方法。
背景技术
现有的绝大数喷雾制备锡球，采用常规压力式的喷嘴，通过喷嘴口径控制锡球大小；由压力喷嘴产生的熔锡液滴，自由下落，常温冷却凝固。
常规技术所得锡球的球径不均一，球形度一般；该方法需要先进行大量生产，再进行后续的筛选，得到满足客户的球径及圆度的锡球；所得锡球良率低，生产成本高，资源浪费严重。
而且常规技术是压力喷嘴产生熔锡液滴，自由下落，常温冷却凝固；常温冷却凝固时间长，所需的下落距离大；因此，所需的塔设备高，生产成本大幅度增加，同时对生产场地也有很高的要求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种球径均一且球形度好的锡球制备方法。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种球径均一且球形度好的锡球制备方法，包含以下步骤：
①制备前驱液：称取锡锭96.5~96.8wt%，银粒2.7~3.3wt%，铜粒0.2~0.5wt%，放入到密封的石英坩埚中，并放置于马弗炉中，在高温1000-1200度下加热20-40分钟，直至完全熔化；将完全熔化后的合金溶液降温至255-265度，然后转入到耐高温高压釜中；
②微流体喷雾冷冻干燥：先设置超声示波器的频率6~20KHZ和幅值0~20，启动压缩机循环无水乙醇，待温度降至零点；选择前驱液速度1~10m/s和耐高温压力釜的压力5~15Mpa，进行微流体喷雾冷冻干燥，用玻璃皿在塔底收集干燥所得的锡球。
优选的，在锡球制备过程中，对锡球进行物化性质分析：利用高速相机，考察液滴下落的形态；由扫描电镜及EDS，考察锡球的外部形貌，尺寸大小，球形度及粒径分布；同时，定性分析锡球表面的元素分布；利用X射线衍射仪，分析锡球中化合物种类和晶相；利用热重分析仪，考察锡球的熔点和热性质参数；由直读光谱仪对锡球的成分进行定量分析。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明利用微流体控制技术，可制备球径均一且球形度好的锡球，同时，锡球的球径及组分均可自由调控；该方法制备的锡球良率高，生产速度快，效率高，可应用于大规模生产，满足封装制造需求；本方案利用循环乙醇对塔体四周降温，由微流控喷嘴产生熔锡球形液滴，在极短时间内，下落冷却凝固；所需的塔设备高度低，生产成本大幅度下降，同时，对生产场地的要求低。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为高速相机拍摄到的溶锡液滴图；
附图2为锡球形貌图；
附图3为球径分布图；
附图4为粉末x-ray衍射图谱。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
本发明所述的一种球径均一且球形度好的锡球制备方法，包含以下步骤：
①制备前驱液：称取锡锭96.5~96.8g，银粒3g，铜粒0.2~0.5g，放入到密封的石英坩埚中，并放置于马弗炉中，在高温1100度下加热半小时左右，直至完全熔化；将完全熔化后的合金溶液降温至260度，然后转入到耐高温高压釜中；
②微流体喷雾冷冻干燥：先设置超声示波器的频率6~20KHZ和幅值0~20，启动压缩机循环无水乙醇，待温度降至零点；设定前驱液流动速度1~10m/s和耐高温压力釜的压力5~15Mpa，进行微流体喷雾冷冻干燥，用玻璃皿在塔底收集干燥所得的锡球。
其中，超声示波器的作用是将连续的合金液有规律打散，并通过设置参数来改变合金液滴体积大小，从而改变金属小球的直径。
压缩机循环无水乙醇，无水乙醇经过筒壁气化吸热降温，从而加快金属液滴固化，压缩机将气化的乙醇压缩液化，从而继续循环使用。
如附图1-4所示，在锡球制备过程中，还需要对锡球进行物化性质分析，以保证锡球的质量和良品率，包括如下步骤：利用高速相机，考察液滴下落的形态；由扫描电镜及EDS，考察锡球的外部形貌，尺寸大小，球形度及粒径分布；同时，定性分析锡球表面的元素分布；利用X射线衍射仪，分析锡球中化合物种类和晶相；利用热重分析仪，考察锡球的熔点和热性质参数；由直读光谱仪对锡球的成分进行定量分析。
本方案利用微流体控制技术，可制备球径均一且球形度好的锡球，同时，锡球的球径及组分均可自由调控。
其中，喷雾冷冻干燥制备方法，可在极短时间内，使得下落的锡球冷却凝固；而且所需的塔设备高度低，生产成本小，同时，对生产场地的要求低。
该方法制备的锡球良率高，生产速度快，效率高，可应用于大规模生产，满足封装制造需求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种球径均一且球形度好的锡球制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
①制备前驱液：称取锡锭96.5~96.8%，银粒2.7~3.3%，铜粒0.2~0.5%，放入到密封的石英坩埚中，并放置于马弗炉中，在高温1000-1200度下加热20-40分钟，直至完全熔化；将完全熔化后的合金溶液降温至255-265度，然后转入到耐高温高压釜中；
②微流体喷雾冷冻干燥：先设置超声示波器的频率6~20KHZ和幅值0~20，启动压缩机循环无水乙醇，待温度降至零点；选择前驱液速度1~10m/s和耐高温压力釜的压力5~15Mpa，进行微流体喷雾冷冻干燥，用玻璃皿在塔底收集干燥所得的锡球。
2.根据权利要求1所述的球径均一且球形度好的锡球制备方法，其特征在于，在锡球制备过程中，对锡球进行物化性质分析：
利用高速相机，考察液滴下落的形态；
由扫描电镜及EDS，考察锡球的外部形貌，尺寸大小，球形度及粒径分布；同时，定性分析锡球表面的元素分布；
利用X射线衍射仪，分析锡球中化合物种类和晶相；
利用热重分析仪，考察锡球的熔点和热性质参数；
由直读光谱仪对锡球的成分进行定量分析。
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