CN113634758A - 一种震动喷射式加工生产bga锡球设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，属于集成电路封装材料制备领域，旨在解决现有技术在加工生产BGA锡球时，锡球颗粒的尺寸不够均匀，真球度较低，不能对锡球表面进行清洗，生产效率较低的问题；通过震动仓、激振器、氮气通道和氮气控制箱的设置，能够以一定频率的机械震动作用于通过筛分网的液态锡射流，使细流断裂，当震动频率、振幅与通孔直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，并经氮气冷却，形成尺寸均匀的锡球，提高锡球的真球度；通过筛分网和清洗箱的设置，能够使液态锡在通过筛分网时形成多道射流，并使形成的锡球颗粒尺寸一致，大大提高生产效率，同时能够实现对瓶内锡球的均匀转动清洗。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路封装材料制备领域，具体为一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备。
背景技术
锡球主要用途广泛用于马口铁、助熔剂、有机合成、化工生产、合金制造，以及电子行业中多组集成电路的装配等，还用于测定砷、磷酸盐的试剂、还原剂，镀锡制品等。其中BGA锡球是用来代替IC元件封装结构中的引脚，从而满足电性互连以及机械连接要求的一种连接件。其终端产品为数码相机
/MP3/MP4/笔记型电脑/移动通信设备(手机、高频通信设备)/LED/LCD/DVD/电脑主机板/PDA/车载液晶电视/家庭影院(AC3系统)/卫星定位系统等消费性电子产品。BGA/CSP封装件的发展顺应了技术发展的趋势并满足了人们对电子产品短、小、轻、薄的要求这是一种高密度表面装配封装技术，对BGA返修台、BGA封装、BGA返修、BGA植球要求都非常高.在封装的底部，引脚都成球状并排列成一个类似与格子的图案，由此命名为BGA.产品特点:(锡球)(无铅锡珠)的纯度和圆球度均非常高，适用于BGA,CSP等尖端封装技术及微细焊接使用，锡球最小直径可为0.14mm，对非标准尺寸可以依客户的要求而定制。使用时具有自动校正能力并可容许相对较大的置放误差，无端面平整度问题。优质BGA锡球须具有真圆度、光亮度、导电和机械连线性能佳、球径公差微小、含氧量低等特点，而精密、先进的锡球生产设备、是决定提供优质锡球产品的关键。锡球的优点包括：1、锡球高真圆度、单一球径表面无缺陷，2、锡球高纯度与高精度之成分控制，3、锡球产品无静电、高良率生产。在大数据、人工智能的发展带动了集成电路的发展过程中，封装技术也日新月异。电子封装技术是集成电路产业的三大核心之一，其中BGA封装成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择，目前国内外对BGA焊球的生产设备研究较多的有雾化法、切丝重熔法和激振喷射法。雾化法是传统粉体的制备技术，利用雾化介质的动能分散金属液流，使之成为金属液滴的办法。虽然雾化法生产率高，但雾化工艺特性决定了其生产的粉末或颗粒的尺寸分布范围非常宽，且形貌很难保证是严格的几何球体，所以筛选过程复杂，产品成品率非常低，不太实用。切丝—重熔法主要优点是生产工艺可控性好，产品的成品率高。但生产工序繁多，所需设备投资大，并且在多次加工的过程中容易引进各种杂质，对于含Bi等较脆焊料不易加工成丝或箔材。此外由于CSP封装用焊球的直径更小，所用机械设备需要加工精度高，实现困难，不太实用。射流断裂法是在压力作用下，使熔融的金属通过喷嘴产生金属射流，控制流速使射流保持层流状态，以一定频率的机械震动作用于射流，当震动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴。该工艺过程简单，易于实现自动控制，流程短，生产成本很低，获得的金属颗粒尺寸均匀。
而射流断裂法是目前最具发展前景的精密焊球制备方法。但是现有技术在加工生产BGA锡球时，锡球颗粒的尺寸不够均匀，真球度较低，而且不能够对锡球表面进行清洗，生产效率较低。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，采用的技术方案是，包括熔炼锅，所述熔炼锅的顶部设置有进料口，所述熔炼锅的内部设置有搅拌装置和熔炼装置，通过搅拌装置的设置，能够对液态锡进行均匀搅拌，使其混合受热更加均匀，通过熔炼装置的设置，能够对加入熔炼锅内部的锡块进行均匀加热使其熔化，避免未熔化的锡块造成堵塞情况，所述熔炼锅的底部通过输料管固定连接有震动仓，所述震动仓的内部设置有筛分网，通过筛分网的设置，能够使液态锡通过筛分网时形成多道射流，并使形成的锡球颗粒尺寸一致，大大提高生产效率，所述震动仓的一侧固定连接有激振器，通过震动仓和激振器的设置，能够以一定频率的机械震动作用于通过筛分网的液态锡射流，使细流断裂，当震动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，从而使锡球颗粒的尺寸更加均匀，大大提高锡球的真球度，所述震动仓的底部固定连接有氮气通道，所述氮气通道的一侧通过输气管连接有氮气控制箱，通过氮气通道和氮气控制箱的设置，能够向氮气通道内通入氮气，当金属液滴落入氮气通道后，被氮气所冷却，形成锡球，大大提高了冷却效率和效果，所述氮气通道的底端设置有锥形口，所述氮气通道的底部固定连接有收集箱，通过锥形口和收集箱的设置，锥形口能够方便锡球落入收集箱，收集箱能够对锡球进行收集；还包括清洗箱和控制装置，所述清洗箱的正面设置有控制器，通过控制器的设置，能够方便手动控制清洗装置，所述清洗箱的顶部设置有清洗装置，通过清洗装置的设置，能够在将收集后的锡球放入装有清洗液的瓶内后，实现对瓶内锡球的均匀转动清洗，所述控制装置的内部设置有微处理器，所述搅拌装置、熔炼装置、激振器、氮气控制箱和控制器均与微处理器电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶，所述熔炼锅的顶部固定连接有搅拌电机，所述搅拌电机的输出端固定连接有搅拌杆，所述搅拌杆的一端固定连接有搅拌叶，所述搅拌电机与微处理器电性连接，通过搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶的设置，能够利用搅拌电机带动搅拌杆和搅拌叶转动，从而实现对液态锡的均匀搅拌，使其混合受热更加均匀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述熔炼装置包括加热器和加热环，所述熔炼锅的外侧固定连接有加热器，所述熔炼锅的内壁固定连接有加热环，所述加热器加热环和均与微处理器电性连接，通过加热器和加热环的设置，能够利用加热器加热加热环，加热环对熔炼锅内的锡块进行均匀加热使其熔化，避免未熔化的锡块造成堵塞情况。
作为本发明的一种优选技术方案，所述筛分网的内部开设有多个通孔，所述通孔的直径为0.3毫米，通过通孔的设置，能够在震动时同时形成多个金属液滴，大大提高了锡球的生产效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述收集箱和清洗箱的正面均设置有防护门，所述防护门的正面固定连接有门把手，通过防护门和门把手的设置，能够方便打开收集箱和清洗箱。
作为本发明的一种优选技术方案，所述清洗箱的底部固定连接有万向轮，所述清洗箱的顶部固定连接有防护框，通过万向轮和防护框的设置，万向轮能够方便移动整个清洗箱，防护框能够对清洗装置进行防护，避免清洗瓶飞出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述清洗装置包括转盘和防护板，所述清洗箱的顶部设置有转盘，所述转盘上表面的四角固定连接有防护板，所述转盘由电机驱动，所述电机与微处理器电性连接，通过转盘和防护板的设置，能够利用电机带动转盘转动，转盘带动瓶内的锡球进行均匀转动，实现对锡球的清洗，防护板能够对瓶体进行限位，避免其飞出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述防护板通过固定螺栓与转盘固定连接，所述转盘的数量为八个，通过固定螺栓的设置，能够方便安装拆卸防护板，同时八个转盘能够同时清洗多个锡球，大大提高了清洗效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述熔炼锅的底部设置有电控阀，所述电控阀与微处理器电性连接，通过电控阀的设置，能够避免未熔化的锡块进入输料管。
本发明的有益效果：本发明通过震动仓、激振器、氮气通道和氮气控制箱的设置，能够以一定频率的机械震动作用于通过筛分网的液态锡射流，使细流断裂，当震动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，并经过氮气冷却，形成锡球，大大提高了冷却效率和效果，从而使锡球颗粒的尺寸更加均匀，提高锡球的真球度；通过筛分网和清洗箱的设置，筛分网能够使液态锡在通过筛分网时形成多道射流，并使形成的锡球颗粒尺寸一致，大大提高生产效率，清洗装置能够在将收集后的锡球放入装有清洗液的瓶内后，实现对瓶内锡球的均匀转动清洗，大大提高了清洗效率。
附图说明
图1为本发明主视剖面结构示意图；
图2为本发明主视结构示意图；
图3为本发明筛分网放大结构示意图；
图4为本发明熔炼锅放大结构示意图；
图5为本发明清洗箱结构示意图；
图6为本发明清洗箱俯视结构示意图。
图中：1-熔炼锅、2-进料口、3-搅拌装置、301-搅拌电机、302-搅拌杆、303-搅拌叶、4-熔炼装置、401-加热器、402-加热环、5-输料管、6-震动仓、7-筛分网、8-激振器、9-氮气通道、10-输气管、11-氮气控制箱、12-锥形口、13-收集箱、14-清洗箱、15-控制器、16-清洗装置、1601-转盘、1602-防护板、17-通孔、18-防护门、19-门把手、20-万向轮、21-防护框、22-固定螺栓、23-电控阀。
具体实施方式
实施例1
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6所示，本发明公开了一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，采用的技术方案是，包括熔炼锅1，所述熔炼锅1的顶部设置有进料口2，熔炼用的锡块可以从进料口2加入熔炼锅1内，所述熔炼锅1的内部设置有搅拌装置3和熔炼装置4，打开搅拌装置3和熔炼装置4后，熔炼装置4开始对锡块进行均匀加热使其熔化，接着搅拌装置3开始对液态锡进行均匀搅拌，使其混合受热更加均匀，所述熔炼锅1的底部通过输料管5固定连接有震动仓6，搅拌均匀后的液态锡可以从输料管5流入震动仓6内，所述震动仓6的内部设置有筛分网7，液态锡在通过筛分网7时形成多道射流，并使形成的锡球颗粒尺寸一致，大大提高生产效率，所述震动仓6的一侧固定连接有激振器8，打开激振器8后，激振器8开始以一定频率的机械震动作用于通过筛分网7的液态锡射流，使细流断裂，当震动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，从而使锡球颗粒的尺寸更加均匀，大大提高锡球的真球度，所述震动仓6的底部固定连接有氮气通道9，所述氮气通道9的一侧通过输气管10连接有氮气控制箱11，氮气控制箱11通过输气管10向氮气通道9内持续输送氮气，在金属液滴落入氮气通道9内后，被氮气所冷却，形成锡球，大大提高了冷却效率和效果，所述氮气通道9的底端设置有锥形口12，所述氮气通道9的底部固定连接有收集箱13，成型后的锡球从锥形口12落入收集箱13内被收集；还包括清洗箱14和控制装置，所述清洗箱14的正面设置有控制器15，所述清洗箱14的顶部设置有清洗装置16，接着将收集后的锡球放入装有清洗液的瓶内，再利用控制器15打开清洗装置16，可以实现对瓶内锡球的均匀转动清洗，所述控制装置的内部设置有微处理器，所述搅拌装置3、熔炼装置4、激振器8、氮气控制箱11和控制器15均与微处理器电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述搅拌装置3包括搅拌电机301、搅拌杆302和搅拌叶303，所述熔炼锅1的顶部固定连接有搅拌电机301，所述搅拌电机301的输出端固定连接有搅拌杆302，所述搅拌杆302的一端固定连接有搅拌叶303，所述搅拌电机301与微处理器电性连接，打开搅拌电机301，可以带动搅拌杆302和搅拌叶303转动，对液态锡进行均匀加热搅拌。
作为本发明的一种优选技术方案，所述熔炼装置4包括加热器401和加热环402，所述熔炼锅1的外侧固定连接有加热器401，所述熔炼锅1的内壁固定连接有加热环402，所述加热器401加热环402和均与微处理器电性连接，打开加热器401和加热环402，加热环402对熔炼锅1内的锡块进行均匀加热使其熔化。
作为本发明的一种优选技术方案，所述筛分网7的内部开设有多个通孔17，所述通孔17的直径为0.3毫米，在液态锡流经通孔17并经激振器8震动后，可以同时形成多个金属液滴，大大提高了锡球的生产效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述收集箱13和清洗箱14的正面均设置有防护门18，所述防护门18的正面固定连接有门把手19，防护门和门把手方便打开收集箱13和清洗箱14。
作为本发明的一种优选技术方案，所述清洗箱14的底部固定连接有万向轮20，所述清洗箱14的顶部固定连接有防护框21，万向轮20方便移动清洗箱14，防护框21可以对清洗装置16进行防护。
作为本发明的一种优选技术方案，所述清洗装置16包括转盘1601和防护板1602，所述清洗箱14的顶部设置有转盘1601，所述转盘1601上表面的四角固定连接有防护板1602，所述转盘1601由电机驱动，所述电机与微处理器电性连接，开启电机后，带动转盘1601转动，进而使瓶内的锡球均匀转动，实现对锡球的清洗，防护板1602能够对瓶体进行限位，避免其飞出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述防护板1602通过固定螺栓22与转盘1601固定连接，所述转盘1601的数量为八个，固定螺栓22可以方便安装拆卸防护板1602。
作为本发明的一种优选技术方案，所述熔炼锅1的底部设置有电控阀23，所述电控阀23与微处理器电性连接，电控阀23可以避免未熔化的锡块进入输料管5。
本发明的工作原理：首先将熔炼用的锡块可以从进料口2加入熔炼锅1内，然后打开搅拌装置3和熔炼装置4，利用搅拌电机301可以带动搅拌杆302和搅拌叶303转动，对液态锡进行均匀加热搅拌，利用加热器401和加热环402对熔炼锅1内的锡块进行均匀加热使其熔化，搅拌均匀后的液态锡可以从输料管5流入震动仓6内，接着打开激振器8，激振器8开始以一定频率的机械震动作用于通过筛分网7的液态锡射流，使细流断裂，当震动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，从而使锡球颗粒的尺寸更加均匀，大大提高锡球的真球度，液态锡在通过筛分网7时形成多道射流，并使形成的锡球颗粒尺寸一致，大大提高生产效率，在金属液滴落入氮气通道9内后，被氮气所冷却，形成锡球，大大提高了冷却效率和效果，成型后的锡球从锥形口12落入收集箱13内被收集，然后将收集的锡球放入装有清洗液的瓶内，再利用控制器15打开电机，电机带动转盘1601转动，进而使瓶内的锡球均匀转动，实现对锡球的清洗，防护板1602能够对瓶体进行限位，避免其飞出。
微处理器采用STM32芯片，用来启停电机，并控制加热器、激振器、控制器、氮气控制箱和电控阀的开关，STM32的管脚及连接方式本领域技术人员可参考教材或厂商出版的技术手册获得技术启示；本发明涉及的电路连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：包括熔炼锅(1)，所述熔炼锅(1)的顶部设置有进料口(2)，所述熔炼锅(1)的内部设置有搅拌装置(3)和熔炼装置(4)，所述熔炼锅(1)的底部通过输料管(5)固定连接有震动仓(6)，所述震动仓(6)的内部设置有筛分网(7)，所述震动仓(6)的一侧固定连接有激振器(8)，所述震动仓(6)的底部固定连接有氮气通道(9)，所述氮气通道(9)的一侧通过输气管(10)连接有氮气控制箱(11)，所述氮气通道(9)的底端设置有锥形口(12)，所述氮气通道(9)的底部固定连接有收集箱(13)；还包括清洗箱(14)和控制装置，所述清洗箱(14)的正面设置有控制器(15)，所述清洗箱(14)的顶部设置有清洗装置(16)，所述控制装置的内部设置有微处理器，所述搅拌装置(3)、熔炼装置(4)、激振器(8)、氮气控制箱(11)和控制器(15)均与微处理器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述搅拌装置(3)包括搅拌电机(301)、搅拌杆(302)和搅拌叶(303)，所述熔炼锅(1)的顶部固定连接有搅拌电机(301)，所述搅拌电机(301)的输出端固定连接有搅拌杆(302)，所述搅拌杆(302)的一端固定连接有搅拌叶(303)，所述搅拌电机(301)与微处理器电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述熔炼装置(4)包括加热器(401)和加热环(402)，所述熔炼锅(1)的外侧固定连接有加热器(401)，所述熔炼锅(1)的内壁固定连接有加热环(402)，所述加热器(401)加热环(402)和均与微处理器电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述筛分网(7)的内部开设有多个通孔(17)，所述通孔(17)的直径为0.3毫米。
5.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述收集箱(13)和清洗箱(14)的正面均设置有防护门(18)，所述防护门(18)的正面固定连接有门把手(19)。
6.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述清洗箱(14)的底部固定连接有万向轮(20)，所述清洗箱(14)的顶部固定连接有防护框(21)。
7.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述清洗装置(16)包括转盘(1601)和防护板(1602)，所述清洗箱(14)的顶部设置有转盘(1601)，所述转盘(1601)上表面的四角固定连接有防护板(1602)，所述转盘(1601)由电机驱动，所述电机与微处理器电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述防护板(1602)通过固定螺栓(22)与转盘(1601)固定连接，所述转盘(1601)的数量为八个。
9.根据权利要求1所述的一种震动喷射式加工生产BGA锡球设备，其特征在于：所述熔炼锅(1)的底部设置有电控阀(23)，所述电控阀(23)与微处理器电性连接。
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