CN1328774C - 双电热丝熔切法锡球制备机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成电路芯片面阵列封装方法所使用锡球的制造设备。双电热丝熔切法锡球制备机由送丝机(1)、剪丝机构(2)、相同的两个电热丝(11)、罩体(7)、平台(4)和油盒(12)组成，送丝机(1)、剪丝机构(2)、电热丝(11)、平台(4)和油盒(12)都封闭在罩体(7)内，送丝机(1)设置在罩体(7)内的上部，剪丝机构(2)设置在送丝机(1)的下方，送丝机(1)的出丝通道(1-1)向正下方的投影位于水平方向平行设置的两个电热丝(11)的中间，两个电热丝(11)分别固定在剪丝机构(2)的能够水平方向合拢和分开的左平动板(2-1)和右平动板(2-2)上，剪丝机构(2)连接在平台(4)上，油盒(12)设置在电热丝(11)的下方。

Description

双电热丝熔切法锡球制备机
技术领域：
本发明涉及一种集成电路芯片面阵列封装方法所使用锡球的制造设备。
背景技术：
随着电子设备向小型、高可靠性和轻量化发展，需要采用大量的高密度器件。在电子封装中，球栅阵列封装(BGA)、芯片级封装(CSP)、UBGA作为新的封装技术，皆属于面阵列封装，其特点是在基板的整个面上按阵列方式制作出球形凸点作为引脚。而凸点的制作，无论是采用拾放、粘贴等方法，都要使用大量不同尺寸的锡球。目前各种BGA锡球都是由生产厂家大批量成批次生产的，出厂包装为每瓶几十万到上百万粒，瓶内充有氮气保护，价格昂贵，开瓶后必须一次用完，否则易受污染和氧化，进而影响焊接质量。而大多数军工企业、中小企业和科研部门的实验室等，每次使用的锡球量有限，但对于锡球的质量要求非常高。因此这些用户要求最好能当场制作锡球然后当场使用。现有的制球方法，为了达到尺寸和精度上的要求，一般要经过成球和筛选两个步骤。不同成球方法都是依赖于液体表面张力的作用。不规则形状的合金熔化后冷却收缩呈球形。下面是三种基本方法：(1)将钎丝或薄片剪切为等分的条块，把每份材料放入单独的小容器中，在有保护气的熔炉中加热熔化后成型。(2)将钎丝或薄片剪切为等份的条块，这些条块在一个热介质流中熔化冷凝成球。(3)直接将液态金属流切成熔滴，在适宜的冷却介质中冷却成型。采用这些方法制作锡球都存在加工设备比较复杂和价格昂贵的缺陷，因此中小企业和科研单位因经济原因不会自己购置。
发明内容：
为了克服现有的锡球制造设备比较复杂和价格昂贵的缺陷，提供一种结构简单、价格较低的双电热丝熔切法锡球制备机。它由送丝机1、剪丝机构2、相同的两个电热丝11、罩体7、平台4和油盒12组成，送丝机1、剪丝机构2、电热丝11、平台4和油盒12都封闭在罩体7内，送丝机1设置在罩体7内的上部，剪丝机构2设置在送丝机1的下方，送丝机1的出丝通道1-1向正下方的投影位于水平方向平行设置的两个电热丝11的中间，两个电热丝11分别固定在剪丝机构2的能够水平方向合拢和分开的左平动板2-1和右平动板2-2上，剪丝机构2连接在平台4上，油盒12设置在电热丝11的下方。本发明的锡球制备机工作时，送丝机1把钎料丝20向下方传送，两平行并垂直于钎料丝20运动方向的电热丝11在剪丝机构2的带动下做周期性开合运动，不断地剪切垂直送下的钎料丝20的下端部，熔切下一个个钎料丝液滴。两电热丝11并联连接在电源上，为防止两丝相并时产生打火、分流、温度不均等现象，应保证两电热丝各处电位相同。电热丝由于内阻的原因会产生焦耳热。电热丝温度达到钎料丝20熔点以上，当电热丝接触到钎料丝20时，其热量会传导给钎料丝20，使其从接触处开始逐步向内熔化，而熔切点下方的钎料丝20端部，其热容量小、传导路径短，会迅速全部熔化。在表面张力的作用下，熔化的钎料会形成球形。由于所选用的电热丝材料和钎丝材料不润湿，钎料熔滴会在重力作用下自然滴落。在氮气的保护气氛中自然冷却并滴入下方油盒中，将其回收用超声波清洗后即得到成品的BGA锡球。由于本发明的设备把钎料丝20的剪切和熔化成球简单地通过电热丝的开合运动来实现，设备的结构简单，因此设备的价格比较便宜，操作工艺也简单，使大多数军工企业、中小企业和科研部门的实验室等在需要的情况下都能购置和拥有。本发明的设备具有结构简单、工作可靠的优点，具有较大的推广价值。
附图说明：
图1至图5是本发明电热丝11剪切钎料丝20的各步骤示意图，图6是本发明实施方式一的结构示意图，图7是实施方式二中剪切机构的立体结构示意图，图8是实施方式三中剪切机构的立体结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图6具体说明本实施方式。本实施方式由送丝机1、剪丝机构2、相同的两个电热丝11、罩体7、平台4和油盒12组成，送丝机1、剪丝机构2、电热丝11、平台4和油盒12都封闭在罩体7内，送丝机1设置在罩体7内的上部，剪丝机构2设置在送丝机1的下方，送丝机1的出丝通道1-1向正下方的投影位于水平方向平行设置的两个电热丝11的中间，两个电热丝11分别固定在剪丝机构2的能够水平方向合拢和分开的左平动板2-1和右平动板2-2上，剪丝机构2连接在平台4上，油盒12设置在电热丝11的下方。送丝机1由缠丝滚筒1-2、导向轮1-3和两个相对旋转的送丝滚轮1-4组成，缠丝滚筒1-2、导向轮1-3和送丝滚轮1-4的旋转轴线互相平行，缠丝滚筒1-2、导向轮1-3和送丝滚轮1-4设置在一个铅垂方向的平面内，两个送丝滚轮1-4的轮缘间形成送丝通道1-1。本实施方式所选用的送丝机1是日本JBC公司生产的送丝机，工作时两个送丝滚轮1-4相对滚动，把夹在送丝滚轮1-4轮缘间的钎料丝20向下牵引，绕过导向轮1-3并缠在缠丝滚筒1-2上的钎料丝20不断被送下去。
具体实施方式二：下面结合图6和图7具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：剪丝机构2由左平动板2-1、右平动板2-2、左吊架悬臂2-3、右吊架悬臂2-4、左方电磁铁2-5、右方电磁铁2-6、耳轴架2-7、耳轴2-8、复位弹簧2-10和四个隔热绝缘柱2-9组成，耳轴架2-7的上端固定在平台4上，左吊架悬臂2-3的中部与右吊架悬臂2-4的中部通过耳轴2-8铰接在一起，左吊架悬臂2-3的上端设置在右方电磁铁2-6的铁心旁，右吊架悬臂2-4的上端设置在左方电磁铁2-5的铁心旁，左平动板2-1固定在左吊架悬臂2-3的下端上，右平动板2-2固定在右吊架悬臂2-4的下端上，左平动板2-1和右平动板2-2的两端各固定有一个隔热绝缘柱2-9，两个电热丝11通过隔热绝缘柱2-9分别固定在左平动板2-1和右平动板2-2上，复位弹簧2-10连接在左吊架悬臂2-3的上端和右吊架悬臂2-4的上端之间。本实施方式工作时，钎料丝20穿过平台4的空隙向下运动到两个电热丝11之间，左方电磁铁2-5和右方电磁铁2-6通电后铁心吸引左吊架悬臂2-3的上端和右吊架悬臂2-4的上端向相反方向运动，固定在左吊架悬臂2-3和右吊架悬臂2-4下端的电热丝11向内剪切钎料丝20的端部并使其熔化成球，左方电磁铁2-5和右方电磁铁2-6断电后左吊架悬臂2-3和右吊架悬臂2-4在复位弹簧2-10的作用下复位，电热丝11向两侧分开。如此周期性地开合，完成锡球的成形工作。
具体实施方式三：下面结合图8具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同之处是：剪丝机构2由左平动板2-1、右平动板2-2、第一光杠2-20、第二光杠2-23、驱动电机2-21、丝杠2-22和四个隔热绝缘柱2-9组成，丝杠2-22长度方向的两半部分分别开有相反旋向的螺纹，丝杠2-22设置在第一光杠2-20和第二光杠2-23之间并且与第一光杠2-20和第二光杠2-23平行，第一光杠2-20插入左平动板2-1和右平动板2-2的一端为二者提供平行移动的导向，第二光杠2-23插入左平动板2-1和右平动板2-2的另一端为二者提供平行移动的导向，丝杠2-22的一端旋合在左平动板2-1内，丝杠2-22的另一端旋合在右平动板2-2内，丝杠2-22的端部与驱动电机2-21的电机轴固定连接，左平动板2-1和右平动板2-2的两端各固定有一个隔热绝缘柱2-9，两个电热丝11通过隔热绝缘柱2-9分别固定在左平动板2-1和右平动板2-2上。本实施方式的剪丝机构通过第一光杠2-20和第二光杠2-23固定在平台4上，驱动电机2-21通过周期性地正反方向旋转使左平动板2-1和右平动板2-2之间完成开合运动，电热丝剪断钎料丝20并使之成球。

Claims (4)

1、双电热丝熔切法锡球制备机，其特征在于它由送丝机(1)、剪丝机构(2)、相同的两个电热丝(11)、罩体(7)、平台(4)和油盒(12)组成，送丝机(1)、剪丝机构(2)、电热丝(11)、平台(4)和油盒(12)都封闭在罩体(7)内，送丝机(1)设置在罩体(7)内的上部，剪丝机构(2)设置在送丝机(1)的下方，送丝机(1)的出丝通道(1-1)向正下方的投影位于水平方向平行设置的两个电热丝(11)的中间，两个电热丝(11)分别固定在剪丝机构(2)的能够水平方向合拢和分开的左平动板(2-1)和右平动板(2-2)上，剪丝机构(2)连接在平台(4)上，油盒(12)设置在电热丝(11)的下方。
2、根据权利要求1所述的双电热丝熔切法锡球制备机，其特征在于送丝机(1)由缠丝滚筒(1-2)、导向轮(1-3)和两个相对旋转的送丝滚轮(1-4)组成，缠丝滚筒(1-2)、导向轮(1-3)和送丝滚轮(1-4)的旋转轴线互相平行，缠丝滚筒(1-2)、导向轮(1-3)和送丝滚轮(14)设置在一个铅垂方向的平面内，两个送丝滚轮(1-4)的轮缘间形成送丝通道(1-1)。
3、根据权利要求1所述的双电热丝熔切法锡球制备机，其特征在于剪丝机构(2)由左平动板(2-1)、右平动板(2-2)、左吊架悬臂(2-3)、右吊架悬臂(2-4)、左方电磁铁(2-5)、右方电磁铁(2-6)、耳轴架(2-7)、耳轴(2-8)、复位弹簧(2-10)和四个隔热绝缘柱(2-9)组成，耳轴架(2-7)的上端固定在平台(4)上，左吊架悬臂(2-3)的中部与右吊架悬臂(2-4)的中部通过耳轴(2-8)铰接在一起，左吊架悬臂(2-3)的上端设置在右方电磁铁(2-6)的铁心旁，右吊架悬臂(2-4)的上端设置在左方电磁铁(2-5)的铁心旁，左平动板(2-1)固定在左吊架悬臂(2-3)的下端上，右平动板(2-2)固定在右吊架悬臂(2-4)的下端上，左平动板(2-1)和右平动板(2-2)的两端各固定有一个隔热绝缘柱(2-9)，两个电热丝(11)通过隔热绝缘柱(2-9)分别固定在左平动板(2-1)和右平动板(2-2)上，复位弹簧(2-10)连接在左吊架悬臂(2-3)的上端和右吊架悬臂(2-4)的上端之间。
4、根据权利要求1所述的双电热丝熔切法锡球制备机，其特征在于剪丝机构(2)由左平动板(2-1)、右平动板(2-2)、第一光杠(2-20)、第二光杠(2-23)、驱动电机(2-21)、丝杠(2-22)和四个隔热绝缘柱(2-9)组成，丝杠(2-22)长度方向的两半部分分别开有相反旋向的螺纹，丝杠(2-22)设置在第一光杠(2-20)和第二光杠(2-23)之间并且与第一光杠(2-20)和第二光杠(2-23)平行，第一光杠(2-20)插入左平动板(2-1)和右平动板(2-2)的一端为二者提供平行移动的导向，第二光杠(2-23)插入左平动板(2-1)和右平动板(2-2)的另一端为二者提供平行移动的导向，丝杠(2-22)的一端旋合在左平动板(2-1)内，丝杠(2-22)的另一端旋合在右平动板(2-2)内，丝杠(2-22)的端部与驱动电机(2-21)的电机轴固定连接，左平动板(2-1)和右平动板(2-2)的两端各固定有一个隔热绝缘柱(2-9)，两个电热丝(11)通过隔热绝缘柱(2-9)分别固定在左平动板(2-1)和右平动板(2-2)上。
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