CN1951609A - 一种振动喷射式高密封装用钎焊球的加工设备及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子用材料的加工设备及工艺方法，该设备包括：对钎料进行加热熔化的加热熔化装置，及对所熔化的钎料进行球化冷却处理的球化成型装置和气体保护装置组成；加热熔化装置通过熔化钎料通路(15)与球化成型装置相连，气体保护装置通过气体导管(16)与加热熔化装置和球化成型装置相连；利用振动干扰液流的方法，用激振器使喷射的熔融钎料流在振动的自由下落过程中在惰性气体中冷却形成钎料球，产品球化效果好，生产效率高，加工工艺简单，操作方便，焊球大小容易精确控制，可以获得尺寸较小的钎焊球。
Description
技术领域：
本发明涉及微电子用材料的加工技术领域，尤其是一种振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备及工艺方法。
背景技术：
目前，随着电子产品向便携式、小型化、网络化和多媒体化方向的迅速发展，对电子组装技术提出了更高的要求，新的高密度组装技术不断涌现，其中球栅阵列封装(BGA：Ball Grid Array)就是一项已经进入使用阶段的高密度组装技术。在这些封装技术中，钎焊球是电子封装的关键材料，国外对钎焊球的研究比较成熟，已经可以生产各种规格的，满足电子封装的需要，但国内研究很少，中国上海的蒋屹申请了专利《一种低银焊球的制造方法》(9511332.2)，该专利仅仅适用于大功率管散热片焊接的低银焊球的制造，钎焊球生产采用切丝烧结的方法；北京张道光申请了电子封装用焊球的制造方法，该方法是通过线材的熔融，依靠重力脱落而生成焊球，该方法焊球大小难以精确控制，且焊球尺寸一般较大，不能满足高密度组装技术的要求；这使我国钎焊球需求依赖进口，增加了我国电子产品的生产成本，严重制约着我国芯片制造业的发展。
发明内容：
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备及工艺方法，采用激振器振动干扰的熔融钎料流，使受振动干扰的熔融钎料流在惰性气体保护下的过程中冷却形成钎料球，产品球化效果好，生产效率高，加工工艺简单，操作方便，焊球大小容易精确控制，可以获得尺寸较小的钎焊球。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其主要由加热熔化装置、球化成型装置和气体保护装置构成，加热熔化装置通过钎料通路与球化成型装置相连，气体保护装置通过气体导管与加热熔化装置和球化成型装置相连。
所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其加热熔化装置主要由熔化前炉和加热板构成，熔化前炉固定安装在机架上，熔化前炉下端安装有加热板，加热板通过熔化前炉用温度控制仪与电源相连，熔化前炉用温度控制仪的热电偶与熔化前炉相连，熔化前炉的炉体下部设置一熔化钎料通路，熔化钎料通路上设置有单向阀门。
所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其球化成型装置主要由激振器、激振连杆、熔化后炉、加热环、温度控制仪、喷嘴、冷却管以及钎料球槽组成；其熔化后炉固定安装在机架上，熔化后炉的炉体上部与熔化钎料通路相连，熔化后炉的炉体的外部安装有加热环，加热环通过熔化后炉用温度控制仪与电源相连，熔化后炉用温度控制仪的热电偶与熔化后炉相连，熔化后炉的炉体下部有一喷嘴，喷嘴的上端安装有激振连杆，激振连杆连接在激振器上，喷嘴的下端安装一冷却管，冷却管上端与熔化后炉的炉体固定连接，冷却管下端与钎焊球槽相连。
所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其气体保护装置的高压气瓶通过导管分别与熔化前炉和冷却管相连。
一种振动喷射式高密封装用钎焊球加工工艺方法，其工艺步聚如下：
1、钎焊球加工时，首先打开气体保护系统的高压气瓶，使熔化前炉、和冷却管内充满惰性气体；
2、接通电源，电流通过熔化前炉的加热元件—加热板，使钎料在熔化前炉中熔化，根据钎料的成分通过调整温度控制仪控制其加热温度，加热温度高低根据钎料成分而定，一般加热温度为钎料液相温度再加50～100℃；
3.接通电源，电流通过熔化后炉的加热元件—加热环使熔化后炉升温，然后打开控制阀门，熔化后的液态钎料经过导管进入熔化后炉，通过温度控制仪调整熔化后炉的温度使之保持要求的恒温；
4、根据生产钎料的要求调整激振器频率参数和选择喷嘴的型号，当钎料在熔化后炉中稳定后，开启激振器产生振荡信号，经过信号放大器和功率放大器放大后，带动激振连杆作用于喷嘴，由喷嘴喷射出所需要的振荡喷射液流；
5、受激振器频率干扰的钎料振荡喷射液流进入冷却管，在自由落下时受焊球冷却系统冷却，并在下落过程中形成所需要尺寸的钎焊球，进入钎焊球槽。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明解决了目前钎焊球生产大小难以精确控制，且焊球尺寸一般较大，不能满足高密度组装技术要求的问题；解决了钎焊球设备技术落后的问题；本发明在钎焊球生产过程中采用了气体保护，可以避免钎焊球在生产过程中氧化，提高了钎焊球质量；同时本发明采用了振动喷射式生产钎焊球的方法，可以直接从熔融钎料生产出钎焊球，使生产效率大大提高，每分钟可生产钎焊球的数量可达5000个，等于激振器最大频率；钎焊球直接从熔融钎料生产出，不受钎料形状的影响，且产品球化效果好。本发明加工工艺简单，操作方便，焊球大小容易精确控制，可以获得尺寸较小的钎焊球，生产成本降低，且产品球化效果好，大大增强了我国电子产品的市场竞争力。
附图说明：
图1是振动喷射式高密封装用钎焊球加工工艺流程图：
图2是振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备结构原理简图：
图2中所示：1-高压气瓶；2-熔化前炉；3-加热板；4-电源；5-机架；6-钎料球槽；7-冷却管；8-喷嘴；9-熔化后炉；10-加热环；11-激振器；12-阀门；13-熔化前炉用温度控制仪；14-激振连杆；15-熔化钎料通路；16-气体导管；17-热电偶；18-熔化后炉用温度控制仪。
具体实施方式：
如图2所示，该振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其加热熔化装置的熔化前炉2固定安装在机架5上，熔化前炉2下端安装有加热板3，用于加热熔化钎料，加热板3通过熔化前炉用温度控制仪13与电源4相连，熔化前炉用温度控制仪13的热电偶17与熔化前炉2相连，控制熔化前炉2的温度，熔化前炉2的炉体下部设置一熔化钎料通路15，用于熔化后液态钎料进入熔化后炉9，熔化钎料通路15上设置有单向阀门12，用于控制液流；其球化成型装置的熔化后炉9固定安装在机架5上，熔化后炉9的炉体上部与熔化钎料通路15相连，熔化后炉9的炉体的外部安装有加热环10，加热环10通过熔化后炉用温度控制仪18与电源4相连，熔化后炉用温度控制仪18的热电偶17与熔化后炉9相连，用于控制保证熔化钎料温度，熔化后炉9的炉体下部有一喷嘴8，喷嘴的上端与激振连杆14相连，用于形成所需要的振荡喷射液流，激振连杆14安装在激振器11上，喷嘴8的下端安装一冷却管7，用于液态钎料球化和冷却，冷却管7上端与熔化后炉9的炉体固定连接，冷却管7下端与钎焊球槽6相连；其气体保护装置的高压气瓶1通过气体导管16分别与熔化前炉2和冷却管7相连，用于保护熔化钎料。
钎焊球加工时，首先打开气体保护系统的高压气瓶1，使熔化前炉2和冷却管7内充满惰性气体；接通电源4，电流通过熔化前炉2的加热元件—加热板3使钎料在熔化前炉2中熔化，根据钎料的成分通过调整熔化前炉用温度控制仪13控制其加热温度；接通电源4，电流通过熔化后炉9的加热元件—加热环10使熔化后炉9升温，然后打开控制阀门12，熔化后的液态钎料经过熔化钎料通路15进入熔化后炉9，通过熔化后炉用温度控制仪18调整熔化后炉9的温度使之保持要求的恒温；根据生产钎料的要求调整激振器11频率参数和选择喷嘴8的型号，当钎料在熔化后炉9中稳定后，开启激振器11产生振荡信号，经过信号放大器和功率放大器放大后，带动激振连杆14作用于喷嘴8由喷嘴8喷射出所需要的振荡喷射液流；受激振器11频率干扰的钎料振荡喷射液流进入冷却管7，在自由落下时受焊球冷却系统冷却，并在下落过程中形成所需要尺寸的钎焊球，进入钎焊球槽6。
Claims (5)
1、一种振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其特征在于：其主要由加热熔化装置、球化成型装置和气体保护装置构成，加热熔化装置通过熔化钎料通路(15)与球化成型装置相连，气体保护装置通过气体导管(16)与加热熔化装置和球化成型装置相连。
2、如权利要求1所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其特征在于：其加热熔化装置主要由熔化前炉(2)和加热板(3)构成，熔化前炉(2)固定安装在机架(5)上，熔化前炉(2)下端安装加热板(3)，加热板(3)通过熔化前炉用温度控制仪(13)与电源(4)相连，熔化前炉用温度控制仪(13)的热电偶(17)与熔化前炉(2)相连，熔化前炉(2)的炉体下部设置一熔化钎料通路(15)，熔化钎料通路(15)上设置有单向阀门(12)。
3、如权利要求1所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其特征在于：其球化成型装置主要由激振器(11)、激振连杆(14)、熔化后炉(9)、加热环(10)、熔化后炉用温度控制仪(18)、喷嘴(8)、冷却管(7)以及钎料球槽(6)组成；其熔化后炉(9)固定安装在机架(5)上，熔化后炉(9)的炉体上部与熔化钎料通路(15)相连，熔化后炉(9)的炉体的外部安装有加热环(10)，加热环(10)通过熔化后炉用温度控制仪(18)与电源(4)相连，熔化后炉用温度控制仪(1)的热电偶(17)与熔化后炉(9)相连，熔化后炉(9)的炉体下部有一喷嘴(8)，喷嘴(8)的上端安装有激振连杆(14)，激振连杆(14)连接在激振器(11)上，喷嘴(8)的下端安装一冷却管(7)，冷却管(7)上端与熔化后炉(9)的炉体固定连接，冷却管(7)下端与钎焊球槽(6)相连。
4、如权利要求1所述的振动喷射式高密封装用钎焊球加工设备，其特征在于：其气体保护装置的高压气瓶(1)通过气体导管(16)分别与熔化前炉(2)和冷却管(7)相连。
5、一种振动喷射式高密封装用钎焊球加工工艺方法：其特征在于：其加工工艺步骤：
1)、钎焊球加工时，首先打开气体保护系统的高压气瓶，使熔化前炉和冷却管内充满惰性气体；
2)、接通电源，电流通过熔化前炉的加热元件—加热板使钎料在熔化前炉中熔化，根据钎料的成分通过调整温度控制仪控制其加热温度，加热温度高低根据钎料成分而定，一般加热温度为钎料液相温度再加50～100℃；
3).接通电源，电流通过熔化后炉的加热元件—加热环使熔化后炉升温，然后打开控制阀门，熔化后的液态钎料经过导管进入熔化后炉，通过温度控制仪调整熔化后炉的温度使之保持要求的恒温；
4)、根据生产钎料的要求调整激振器频率参数和选择喷嘴的型号，当钎料在熔化后炉中稳定后，开启激振器产生振荡信号，经过信号放大器和功率放大器放大后，带动激振连杆作用于喷嘴由喷嘴喷射出所需要的振荡喷射液流；
5)、受激振器频率干扰的钎料振荡喷射液流进入冷却管，在自由落下时受焊球冷却系统冷却，并在下落过程中形成所需要尺寸的钎焊球，进入钎焊球槽。
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