SE515672C2 - Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrate - Google Patents
Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrateInfo
- Publication number
- SE515672C2 SE515672C2 SE9701981A SE9701981A SE515672C2 SE 515672 C2 SE515672 C2 SE 515672C2 SE 9701981 A SE9701981 A SE 9701981A SE 9701981 A SE9701981 A SE 9701981A SE 515672 C2 SE515672 C2 SE 515672C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- amount
- primary liquid
- liquid
- substrate
- space
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
- B23K3/0607—Solder feeding devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/34—Applying different liquids or other fluent materials simultaneously
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/42—Printed circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
- Molten Solder (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 515 672 barhet oftast understöds av en på strålen verkande mekanisk vib- ration, kristall, genererad av en på kapillären monterad piezoelektrisk som drivs genom att tillföras elektrisk spänning på lämpligt sätt. I den så kallade droppbildningspunkten laddas ut- valda droppar elektriskt för att möjliggöra avlänkning av desamma i ett elektriskt fält, allt i analogi med "continuous ink-jet"- tekniken. Denna "continuous solder-jet"-teknik beskrivs översikt- ligt i artikeln "MPM's Metal Jet Technology - Solving the Materials Applications Tasks of the Future and Enabling Ongoing Reed Miniaturisation", Electronics Manufacturing International, Elsevier, Bryssel, Nov./Dec. 1996, sid. 16, med både anbringande av mekaniska svängningar på en lodstràle och elektrostatisk av- länkning av bildade droppar. 530 67 515 672 barability is usually supported by a mechanical vibration, crystal, generated by a beam, generated by a piezoelectric mounted on the capillary which is driven by applying electrical voltage in a suitable manner. In the so-called droplet formation point, selected droplets are electrically charged to enable them to be deflected in an electric field, all in analogy with the "continuous ink-jet" technology. This "continuous solder-jet" technique is briefly described in the article "MPM's Metal Jet Technology - Solving the Materials Applications Tasks of the Future and Enabling Ongoing Reed Miniaturization", Electronics Manufacturing International, Elsevier, Brussels, Nov./Dec. 1996, p. 16, with both application of mechanical oscillations to a plumb beam and electrostatic deflection of formed droplets.
Eventuellt kan vid denna teknik dropparna stelna på väg mot sub- stratet. Det som träffar substratet är således antingen en ström av fasta partiklar eller droppar med hög temperatur, vilka stel- I båda fallen kan det vara svårt att få partiklarna att våta och fastna på mönster- kortet och bilda den lilla ö av lod, nar, då de kyls vid kontakt med mönsterkortet. som man önskar. För de fasta partiklarna fordras konventionellt någon form av klibbig belägg- ning på mönsterkortet för att partiklarna skall fastna därpå. Åven om någon sådan beläggning används, kan emellertid partiklar- na inte fastna ovanpå varandra, vilket är nödvändigt för att få önskad höjd på lödön. I fallet med smälta droppar kan de möjligen smälta fast i varandra, men det kan vara svårt att styra lödöns utseende och att undvika att stänk av lod erhålls. En annan nack- del är, att det för den efterföljande fastlödningen av komponen- terna behövs flusstillsats till lodet. Med den beskrivna tekniken måste flussmedlet tillföras separat.In this technique, the droplets may solidify on their way to the substrate. Thus, what strikes the substrate is either a stream of solid particles or droplets of high temperature, which solidify. they cool on contact with the printed circuit board. as desired. For the solid particles, some form of sticky coating on the printed circuit board is conventionally required for the particles to adhere thereto. Even if any such coating is used, however, the particles cannot stick on top of each other, which is necessary to obtain the desired height of the solder island. In the case of molten droplets, they may possibly melt into each other, but it may be difficult to control the appearance of the solder and to avoid splashes of solder. Another disadvantage is that a flux addition to the solder is required for the subsequent soldering of the components. With the described technique, the flux must be applied separately.
I U.S.A.-patentet 4,828,886 visas anbringande av små mängder smält lod från ett munstycke. Efter smältning av lodet drivs det framåt av en piezoelektrisk omvandlare använd som tryckgenerator.U.S. Patent 4,828,886 discloses the application of small amounts of molten solder from a nozzle. After melting the solder, it is driven forward by a piezoelectric transducer used as a pressure generator.
En elektrodynamisk pump för smält lod visas i U.S.A.-patentet 5,377,96l lämplig för framställning och anbringande av mycket små enstaka droppar. En elektrisk ström anbringas med reverserbar riktning i ett lodflöde och en kraft pà lodströmmen erhålls genom växelverkan med en omgivande magnet. Detta utnyttjas för att av- lO 15 20 25 30 35 515 672 skilja de små dropparna. I U.S.A.-patentet 5,560,543 visas, hur droppar kan bildas med likformig och förutsägbar storlek ur en vätska vid hög temperatur. En stràle av vätskan utstöts med hjälp av en elektromekanisk drivning frän ett munstycke, varvid vibra- tioner ástadkoms i vätskan på dess väg mot munstycket, så att droppar bildas.A fused solder electrodynamic pump is disclosed in U.S. Patent 5,377.96l suitable for the manufacture and application of very small single droplets. An electric current is applied in a reversible direction in a plumb current and a force on the plumb current is obtained by interaction with a surrounding magnet. This is used to separate the droplets. U.S. Patent 5,560,543 discloses how droplets of uniform and predictable size can be formed from a liquid at a high temperature. A jet of the liquid is expelled by means of an electromechanical drive from a nozzle, whereby vibrations are produced in the liquid on its way to the nozzle, so that droplets are formed.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en anordning för noggrant styrt anbringande av smält metall, t ex lod, mönsterkort, med vars förfarandes och vars anordnings hjälp den i form av en stràle eller droppar pà ett substrat sàsom ett smälta metallen kan bringas att säkert fästa vid substratets yta.DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a method and a device for accurately controlled application of molten metal, for example solder, printed circuit boards, by means of which method and device a the molten metal can be made to securely adhere to the surface of the substrate.
Det är ett ytterligare syfte med uppfinningen att anvisa ett för- t ex lod samtidigt och med stor farande och en anordning, med vilkas hjälp smält metall, och en sekundärvätska, t ex flussmedel, noggrannhet kan anbringas pà ett substrat såsom ett mönsterkort.It is a further object of the invention to provide a pre-solder at the same time and with high speed and a device, by means of which molten metal, and a secondary liquid, eg flux, can be accurately applied to a substrate such as a printed circuit board.
Genom att utnyttja en kombinerad stràle av flussmedel/flytande lod med det smälta lodet som primärvätska och flussmedel-/harts- lösning som sekundärvätska skapas eller tillverkas lodpastan i samma ögonblick, som den behövs. De droppar, som träffar substra- tet, består dä av en kärna av stelnat lod omgiven av ett hölje av flussmedel/harts och utgör således en form av lodpasta enligt OVafl .By using a combined jet of flux / liquid solder with the molten solder as the primary liquid and flux / resin solution as the secondary liquid, the solder paste is created or manufactured at the same moment as it is needed. The droplets which hit the substrate then consist of a core of solidified solder surrounded by a flux / resin casing and thus form a form of solder paste according to OVafl.
Ett sådant förfarande medger en synnerligen noggrann dosering av mängden pasta, dä mängden bestäms av antalet lodkulor och detta antal är digitalt styrbart. En annan fördel ger det faktum, att lodpastan är helt färsk, vilket betyder att en endast ytterst li- ten mängd oxid finns i pastan. Detta är gynnsamt från lödsyn- punkt, dà pastans tendens att stänka vid omsmältningen ökar starkt i beroende av ökat oxidinnehàll i pastan. Lodstänk är en potentiell kortslutningsrisk pà kretskort. Dessutom medför det làga oxidinnehàllet i pastan en kraftigt förbättrad vätning mot metallytor. För att ytterligare förstärka denna effekt med ringa oxidinnehäll i pastan kan exempelvis en antioxidationsgas eller allmänt en skyddsgas anbringas omkring stràlen/dropparna av lod 10 15 20 25 30 35 515 672 eller lodkulor omgivna av flussmedlet direkt efter bildningen och fram till substratet.Such a method allows a very accurate dosing of the amount of paste, as the amount is determined by the number of solder balls and this number is digitally controllable. Another advantage is the fact that the solder paste is completely fresh, which means that only a very small amount of oxide is present in the paste. This is favorable from a soldering point of view, as the tendency of the paste to splash during the remelting increases sharply due to increased oxide content in the paste. Solder splashes are a potential short-circuit risk on circuit boards. In addition, the low oxide content of the paste results in a greatly improved wetting against metal surfaces. To further enhance this effect with low oxide content in the paste, for example, an antioxidant gas or generally a shielding gas can be applied around the jets / drops of solder or solder balls surrounded by the flux immediately after formation and up to the substrate.
Inom bläckstràleskrivartekniken finns tvà grundkoncept, nämligen "continuous ink-jet" och "drop on demand". Ovan har "continuous ink-jet"-principens tillämpning för applicering av lod pà sub- strat redan diskuterats.In inkjet printing technology, there are two basic concepts, namely "continuous ink-jet" and "drop on demand". Above, the application of the "continuous ink-jet" principle for applying solder to substrates has already been discussed.
"Drop on demand"-principen innebär, som namnet antyder, att drop- par utstöts styckevis, en i taget, då så önskas eller erfordras.The "drop on demand" principle means, as the name suggests, that drops are ejected piece by piece, one at a time, when desired or required.
Vid tillämpning av det just beskrivna förfarandet får dessa drop- par bestå av smält lod. Loddropparna utgör som tidigare en "pri- märvätska" och de fär passera genom en sekundärvätska av smält flussmedel/harts. Pá samma sätt som ovan beskrivits stelnar pri- märdroppen därvid till en kula och omger sig med ett hölje av flussmedel/harts. Dropparna kan vid och efter sin bildning omges av en skyddsgas för att förhindra exempelvis oxidation av materi- Skyddsgasflödet kan utformas exempelvis laminärt eller på annat sätt, alet i dropparna pà deras väg mot substratet. så att också en stabiliserande effekt erhålls på droppflödets bildning och pà dess bana mot substratet.When applying the procedure just described, these droplets may consist of molten solder. As before, the solder droplets constitute a "primary liquid" and are allowed to pass through a secondary liquid of molten flux / resin. In the same way as described above, the primary drop solidifies into a ball and surrounds itself with a flux / resin casing. The droplets can, during and after their formation, be surrounded by a shielding gas to prevent, for example, oxidation of material. The shielding gas flow can be designed, for example, laminarly or in another way, in the droplets on their way to the substrate. so that a stabilizing effect is also obtained on the formation of the droplet flow and on its path towards the substrate.
Fördelen med "drop on demand"-principen är, att endast sä mycket lodpasta produceras, som behövs för att belägga mönsterkortets lödytor; det blir sàledes ingen "slask"-pasta. Vidare erfordras ingen avlänkning och därmed ingen elektrostatisk laddning av dropparna. Dock mäste ejektor och substrat förflyttas lateralt i förhållande till varandra för att anbringa lodpasta pà önskade ytor pà substratet. En sàdan förflyttning är emellertid nödvändig att för att en god träffnoggrannhet för de utstötta dropparna skall även för "continuous ink-jet"-metoden. Orsaken härtill är, erhållas, väljer man oftast att anordna elektrostatisk uppladd- ning av valda droppar och att avlänka just dessa laddade droppar, som man inte vill skall träffa substratet. Dessa droppar hamnar i och används alltså inte. en "slask" I "continuous ink-jet"-fallet gär sàledes alla de droppar, som man önskar skall träffa och an- bringas pà substratet, rakt ut från utstötningsmunstycket. Någon annan selektiv styrning med hjälp av den elektrostatiska avlänk- ningen används alltsà inte - denna fungerar bara analogt med en 10 15 20 25 30 35 515 672 "av-/påbrytare" eller avstängningsventil, dvs en brytare eller ventil som antingen ger fullständig avstängning eller släpper fram fullt flöde. Även om det ovan beskrivna förfarandet också skulle kunna till- lämpas på vätskor, som är blandbara med varandra, är den bättre lämpad för icke blandbara vätskor såsom i ovan angivna fall med lod = flussmedel/harts = I fallet lod-flussmedel/harts är förhållandet särskilt gynnsamt på grund primärvätska, sekundärvätska. av att dels är vätskorna ej blandbara med varandra, dels har pri- märvätskan väsentligt högre täthet än sekundärvätskan. Det senare medför, att vid anbringande av sekundärvätskan pà droppar av pri- märvätskan stjäls endast en liten mängd rörelseenergi från pri- märvätskan, dvs hastigheten hos de primärt utstötta dropparna på- verkas endast måttligt.The advantage of the "drop on demand" principle is that only as much solder paste is produced as is needed to coat the solder surfaces of the printed circuit board; there is thus no "slap" paste. Furthermore, no deflection and thus no electrostatic charge of the droplets is required. However, the ejector and substrate must be moved laterally relative to each other to apply solder paste to desired surfaces of the substrate. However, such a movement is necessary in order for a good accuracy of the ejected droplets to also be for the "continuous ink-jet" method. The reason for this is, obtained, you usually choose to arrange electrostatic charging of selected drops and to divert precisely these charged drops, which you do not want to hit the substrate. These drops end up in and are therefore not used. a "sludge" In the "continuous ink-jet" case, all the droplets which it is desired to hit and be applied to the substrate go straight out of the ejection nozzle. Any other selective control by means of the electrostatic deflection is therefore not used - this only works analogously with a "switch-off / switch-off" or shut-off valve, ie a switch or valve which either provides complete shut-off or releases full flow. Although the process described above could also be applied to liquids which are miscible with each other, it is better suited for immiscible liquids as in the above case with solder = flux / resin = In the case of solder flux / resin the ratio is particularly favorable due to primary fluid, secondary fluid. because the liquids are immiscible with each other and the primary liquid has a significantly higher density than the secondary liquid. The latter means that when applying the secondary liquid to droplets of the primary liquid, only a small amount of kinetic energy is stolen from the primary liquid, ie the speed of the primarily ejected droplets is only moderately affected.
Allmänt anbringas sålunda materialmängder, vilka i det föredragna fallet innefattar en metall såsom lod och ett annat ämne, på ett substrat.Thus, in general, amounts of material which in the preferred case comprise a metal such as solder and another substance are applied to a substrate.
En sådan materialmängd kan erhållas, genom att en pri- märvätska först tillhandahålls eller framställs, såsom genom att en metall smälts för bildning av primärvätskan. En stråle av pri- märvätskan, i det speciella fallet alltså en stråle av den smälta bildas. om detta inte föreligger i vätskeform, metallen, Vidare bildas en sekundärvätska av det andra ämnet, såsom genom upp- Strå- len av primärvätska får passera genom ett första utrymme, vilket värmning till smältning, till nära smältning eller dylikt. innehåller sekundärvätskan, så att mängden av primärvätska får en ytbeläggning av sekundärvätska, vilken därvid eller senare kan blanda sig med primärvätskan, även om detta inte sker i det före- dragna fallet med smält metall, när det andra ämnet exempelvis innefattar som huvudbeståndsdel eller bärare något organiskt äm- ne. Strålen får passera från det första utrymmet genom en öppning hos detta ut i ett fritt tillstånd riktad mot en avsedd plats på substratet. Olika väsentliga parametrar, såsom primärvätskans och sekundärvätskans egenskaper, särskilt ytspänning och deras vät- ning i förhållande till varandra, hastigheten hos stràlen, öpp- ningens storlek och avståndet från öppningen till substratet är vidare så valda, att stràlen efter passage ut från öppningen hos det första utrymmet bildar enskilda droppar, innan den når fram 10 15 20 25 30 35 515 672 till substratet, dvs under sin bana i riktning mot substratet.Such an amount of material can be obtained by first supplying or producing a primary liquid, such as by melting a metal to form the primary liquid. A jet of the primary liquid, in the special case a jet of the molten one, is formed. if this is not present in liquid form, the metal. Furthermore, a secondary liquid of the second substance is formed, such as through the jet of primary liquid may pass through a first space, which heating to melting, to near melting or the like. contains the secondary liquid, so that the amount of primary liquid has a surface coating of secondary liquid, which can then or later mix with the primary liquid, even if this does not happen in the preferred case of molten metal, when the second substance comprises, for example, as a main component or carrier something organic matter. The beam is allowed to pass from the first space through an opening thereof out into a free state directed towards a designated place on the substrate. Furthermore, various essential parameters, such as the properties of the primary liquid and the secondary liquid, in particular surface tension and their wetting in relation to each other, the velocity of the beam, the size of the aperture and the distance from the aperture to the substrate are so selected that the beam the first space forms individual droplets, before it reaches the substrate, i.e. during its path in the direction of the substrate.
Alternativt kan i stället för en stråle minst en droppe av pri- märvätska bildas, vilken droppe ges en hög hastighet. Denna drop- pe får sedan liksom ovan passera genom det första utrymmet, vil- ket innehåller sekundärvätska, så att droppen av primärvätska därigenom får en ytbeläggning av sekundärvätska. Droppen liksom strålen bringas därefter att passera ut från det första utrymmet riktad mot en avsedd plats på substratet. En serie av sådana en- skilda droppar av primärvätskan kan bildas, vilken serie liksom stràlen ovan då passerar genom det första utrymmet.Alternatively, instead of a jet, at least one drop of primary liquid can be formed, which drop is given at a high speed. This drop is then, as above, passed through the first space, which contains secondary liquid, so that the drop of primary liquid thereby has a surface coating of secondary liquid. The drop as well as the jet is then caused to pass out of the first space directed towards a designated place on the substrate. A series of such individual droplets of the primary liquid can be formed, which series as well as the jet above then passes through the first space.
Vid bildning av en droppe eller en serie av droppar och utstöt- ning av denna med fart kan primärvätska finnas i ett andra utrym- me försett med munstycke. Munstycket kan då ha en lämplig utform- ning och/eller är anordnat på så sätt, exempelvis genom att det tillförs vibrationer såsom från en piezoelektrisk anordning, att primärvätskan uppdelas i enskilda droppar efter passage genom munstycket. Detta kan dock enbart ge en serie av droppar. Alter- nativt, för att också framställa enskilda droppar, kan olika an- ordningar finnas för att utsätta primärvätskan i det andra utrym- met för en snabb tryckändring och/eller en tryckstöt och/eller en snabb volymsåndring eller en följd av sådana ändringar/stötar, så att på något sätt en acceleration av åtminstone någon del av pri- märvätskan i det andra utrymmet åstadkoms. Vid varje sådan änd- ring/stöt kommer då en liten mängd primärvätska i form av en droppe att utstötas genom munstycket, om detta är lämpligt place- rat i förhållande till hur ändringen/stöten eller accelerationen bildas eller är belägen. Exempelvis kan sådana anordningar inne- fatta någon lämpligt utformad kolv, vilken är rörlig i det andra utrymmet eller bildar en vägg till detta, piezoelektriska organ, anordningar för stötupphettning av primärvätskan eller en hamma- re, som slår mot en yttervägg till det andra utrymmet.When forming a droplet or a series of droplets and expelling it with speed, primary liquid may be present in a second space provided with a nozzle. The nozzle can then have a suitable design and / or is arranged in such a way, for instance by applying vibrations such as from a piezoelectric device, that the primary liquid is divided into individual drops after passage through the nozzle. However, this can only give a series of drops. Alternatively, in order to also produce individual droplets, different devices may be provided for subjecting the primary liquid in the second space to a rapid pressure change and / or a pressure surge and / or a rapid volume change or a consequence of such changes / shocks. , so that in some way an acceleration of at least some part of the primary liquid in the second space is effected. With each such change / shock, a small amount of primary liquid in the form of a drop will then be expelled through the nozzle, if this is suitably placed in relation to how the change / shock or acceleration is formed or located. For example, such devices may include a suitably shaped piston which is movable in the second space or forms a wall therefor, piezoelectric means, devices for shock heating of the primary liquid or a hammer which strikes an outer wall of the second space.
Primärvätskan kan i det föredragna fallet ha betydligt högre den- sitet än sekundärvätskan, såsom i fallet med lod och flussmedel.In the preferred case, the primary liquid can have a significantly higher density than the secondary liquid, as in the case of solder and flux.
Vidare är i standardfallet dessa vätskor inte blandbara med var- andra. Sekundärvätskan kan allmänt innefatta enbart eller i före- ning ämnen för modifiering av primärvätskans reologiska egenska- 10 15 20 25 30 35 515 672 per, ämne för konservering av primärvätskan, ämnen med reduceran~ de verkan pà primärvätskan, antioxidationsmedel och ytaktiva äm- nen, exempelvis vidhäftningsmedel för fastgöring av droppar av primärvätskan vid substratet.Furthermore, in the standard case, these liquids are not miscible with each other. The secondary liquid may generally comprise alone or in association substances for modifying the rheological properties of the primary liquid, substances for preserving the primary liquid, substances having a reducing effect on the primary liquid, antioxidants and surfactants, for example, adhesives for attaching droplets of the primary liquid to the substrate.
En skyddsgas kan användas för att skydda de utstötta material- mängderna sàsom fràn oxidation och nedsmutsning. Denna utsänds då lämpligen av ett ringformigt munstycke, som omger utstötningsöpp- ningen, sà att den utsända skyddsgasen kommer att omge de utstöt- ta materialmängderna àtminstone delvis vid deras färd mot sub- stratet.A shielding gas can be used to protect the expelled amounts of material such as from oxidation and fouling. This is then suitably emitted by an annular nozzle, which surrounds the ejection opening, so that the emitted shielding gas will surround the emitted amounts of material at least partially during their journey towards the substrate.
Ett sådant skyddsgasflöde kan också utformas, exempelvis som ett laminärt flöde, så att en stabiliserande effekt erhålls pä bildningen av droppar ur mängden av primärvätska tillsammans med sekundärvätska och/eller pà materialmängdernas eller droppar- nas färd mot substratet. Vidare kan elektrostatisk avlänkning användas för att exempelvis leda bort ej önskade droppar.Such a shielding gas flow can also be designed, for example as a laminar flow, so that a stabilizing effect is obtained on the formation of droplets from the amount of primary liquid together with secondary liquid and / or on the movement of the material quantities or droplets towards the substrate. Furthermore, electrostatic deflection can be used to, for example, divert unwanted drops.
FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas som ett ej begränsande utförings- exempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka - Fig. 1 är en perspektivvy, som àskàdliggör en princip för att anbringa lodpasta, - Fig. 2 är en sektion genom en anordning för att anbringa lod- pasta, i vilken lod utstöts som en stràle eller serie av droppar, - Fig. 3 är en sektion genom en anordning för att anbringa lod- pasta, i vilken lod utstöts som enstaka droppar, och - Fig. 4 är en sektion liknande den i fig. 2 men anordningen är här försedd med elektrostatisk avlänkning.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described as a non-limiting exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which - Fig. 1 is a perspective view illustrating a principle for applying solder paste, - Fig. 2 is a section through a device for applying solder paste, in which solder is ejected as a jet or series of drops, - Fig. 3 is a section through a device for applying solder paste, in which solder is ejected as single drops, and - Fig. 4 is a section similar to that in Fig. 2 but the device is here provided with electrostatic deflection.
BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig. 1 àskàdliggörs i starkt förstorad skala en princip för anbringande av lodpasta med hjälp av sammansatt strále. En stràle 11 av primärvätska fràn någon lämplig, ej visad källa, utstöts fràn öppningen i ett munstycke 13 och passerar därefter genom en sekundärvätska 15, som finns i öppet utrymme, vilket begränsas av en cylindrisk, med munstycket 13 koncentrisk sidovägg 17 och vil- ket omger munstycket 13. Sekundärvätskan kan hållas kvar i det öppna utrymmet pà grund av ytspànningskrafter och eventuellt med hjälp av en lämplig utformning av sidoväggen 17, som inte behöver lO l5 20 25 30 35 515 672 ha det i denna figur visade cylindriska utförandet utan kan vara utformad koniskt avsmalnande med en mindre öppning. Stràlen omger sig därvid med ett hölje av sekundärvätskan 15 för bildande av en kombinerad stràle 19. Den kombinerade stràlen 19 av primärvätska 11 plus sekundärvätska 15 sönderfaller sedan, med lämpliga para- metrar valda för förloppet, pà grund av ytspänning, etc., i drop- par 21, vilka utgörs av en kärna 22 av primärvätska, omgiven av ett skal 25 av sekundärvätska.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS In Fig. 1, on a greatly enlarged scale, a principle for applying solder paste by means of a composite beam is illustrated. A jet 11 of primary liquid from any suitable source, not shown, is ejected from the opening in a nozzle 13 and then passes through a secondary liquid 15, which is in open space, which is bounded by a cylindrical, side wall 17 concentric with the nozzle 13 and which surrounds the nozzle 13. The secondary liquid can be kept in the open space due to surface tensioning forces and possibly by means of a suitable design of the side wall 17, which does not have to have the cylindrical design shown in this figure but can be designed conically tapered with a smaller opening. The jet is then surrounded by a casing of the secondary liquid 15 to form a combined jet 19. The combined jet 19 of primary liquid 11 plus secondary liquid 15 then decomposes, with suitable parameters selected for the process, due to surface tension, etc., in droplets. pair 21, which are constituted by a core 22 of primary liquid, surrounded by a shell 25 of secondary liquid.
I fig. 2 visas anbringande av lodpasta pä ett substrat eller mönsterkort 27 placerat pà ett bord 29, som är rörligt i två, i bordets plan liggande vinkelräta riktningar, av vilka en riktning visas av pilen vid 31. En stràle av primärvätska 11 bestående av t ex smält lod utskjuts från ett munstycke 13, som är anordnat vid den nedre änden av en rörledning 33, vid vars andra ände pri- märvätska 11 tillförs, se pilen 35. Med lämplig utformning av munstycket 13 kan den utskjutna stràlen exempelvis direkt bilda droppar i sekundärvätskan 15. Sekundärvätskan bestående av t ex flussmedel/hartslösning, inkommer från nàgon källa, se pilen 37, genom en kanal 39 vinkelrät mot primärvätskans rörledning 33 och passerar sedan in i ett med rörledningen koncentriskt utrymme 41 utbildat i en utstötningskropp 43, i vilken också rörledningen 33 är fastsatt. Sekundärvätskan 15 leds därifrån till ett utrymme 45, också koncentriskt med rörledningen 33 och munstycket 13 men har som omger primärvätskans munstycke 13. Detta utrymme 45 är nedre inàtböjda kanter 47, sá att ett munstycke för sekundärväts- ka bildas. Dropparna eller stràlen av primärvätska passerar genom sekundärvätskan 15 i utrymmet 45 och omger sig därvid med ett hölje av sekundärvätska. Dä dropparna bestående av primärvätskan 11 plus sekundärvätskan 15 skjuts ut ur sekundärvätskans munstyc- ke bildat av kanterna 47, kommer de att pà liknande sätt som ovan utgöras av en kärna av primärvätska, omgiven av ett skal av se- kundärvätska. Dropparna kan omges av en skyddsgas, som från nàgon gaskälla inkommer genom ett ringformigt munstycke 48 placerat vid utloppet fràn utrymmet 45 invid kanterna 47 pà utsidan av utstöt- ningskroppen 43, för att förhindra exempelvis oxidation av den smälta metallen pà vägen till substratet 27. Gasflödet kan med lämplig utformning av ringmunstycket 48 utformas laminärt, jämför pilarna 48', eller pà annat sätt, sä att dessutom en stabilise- 10 15 20 25 30 35 515 672 rande effekt erhålls på droppflödets bildning och dess färd mot substratet.Fig. 2 shows the application of solder paste to a substrate or printed circuit board 27 placed on a table 29, which is movable in two, perpendicular directions lying in the plane of the table, one direction of which is indicated by the arrow at 31. A jet of primary liquid 11 consisting of for example, molten solder is ejected from a nozzle 13, which is arranged at the lower end of a pipeline 33, at the other end of which primary liquid 11 is supplied, see arrow 35. With a suitable design of the nozzle 13, the ejected jet can, for example, directly form droplets. in the secondary liquid 15. The secondary liquid consisting of eg flux / resin solution, comes from some source, see arrow 37, through a channel 39 perpendicular to the primary liquid pipeline 33 and then passes into a space concentric with the pipeline 41 formed in an exhaust body 43, in which the pipeline 33 is also attached. The secondary liquid 15 is led therefrom to a space 45, also concentric with the pipeline 33 and the nozzle 13 but has which surrounds the nozzle 13 of the primary liquid. This space 45 is lower bent-in edges 47, so that a nozzle for secondary liquid is formed. The droplets or jets of primary liquid pass through the secondary liquid 15 in the space 45 and are thereby surrounded by a casing of secondary liquid. As the droplets consisting of the primary liquid 11 plus the secondary liquid 15 are pushed out of the nozzle of the secondary liquid formed by the edges 47, they will in a similar manner as above consist of a core of primary liquid, surrounded by a shell of secondary liquid. The droplets may be surrounded by a shielding gas entering from any gas source through an annular nozzle 48 located at the outlet of the space 45 adjacent the edges 47 on the outside of the exhaust body 43, to prevent, for example, oxidation of the molten metal on the way to the substrate 27. The gas flow can be laminated with the appropriate design of the annular nozzle 48, compare the arrows 48 ', or otherwise, so that in addition a stabilizing effect is obtained on the formation of the droplet flow and its travel towards the substrate.
Förflyttningen av bordet 29 relativt utstötningskroppen 43 kan enkelt åstadkommas i kända automatiska monterings-/beläggnings- maskiner exempelvis genom att bordet 29 är rörligt i en horison- tell riktning och utstötningskroppen 43 i en däremot vinkelrät, horisontell riktning.The movement of the table 29 relative to the ejector body 43 can easily be effected in known automatic assembly / coating machines, for example by the table 29 being movable in a horizontal direction and the ejector body 43 in a perpendicular, horizontal direction.
I figur 3 visas ett tvärsnitt genom en utstötningsmekanism för alstrande av enstaka utskjutna sammansatta droppar. Primärvätskan bestående av t.ex. smält lod inkommer genom ett rör 49, som är delvis tillslutet vid sin nedre ände för bildande av en öppning eller ett munstycke 13 med lämpligt utformat, tämligen litet ut- lopp. Röret 49 är anbragt i ett utstötningsblock 53, som innehål- ler organ för att skjuta en liten droppe genom munstycket. Sådana organ kan exempelvis åstadkomma en liten minskning av volymen hos rörets 49 inre utrymme, där primärvätskan finns. I den visade ut- föringsformen omges röret 49, inom sitt parti inuti blocket 53, av en ringformig kropp 55 av piezoelektrisk material, som är an- sluten till lämpliga elektriska kretsar, ej visade, för åstadkom- mande av en kontrollerad minskning av den inre diametern hos ringkroppen 55. Munstycket 13 mynnar liksom i fig. 2 i ett utrym- me 45 innehållande sekundärvätska. Sekundärvätskan bestående av t ex flussmedel/hartslösning inkommer genom en kanal 57 vinkelrät mot röret 49 och passerar därifrån genom en kanal till det nedre utrymmet 45, som omger primärvätskans munstycke 13. Detta utrymme 45 är koncentriskt med röret 49 och munstycket 13. En öppning 59 med lämplig utformning finns ut från det nedre utrymmet 45.Figure 3 shows a cross section through an ejection mechanism for generating single ejected composite droplets. The primary liquid consisting of e.g. molten solder enters through a tube 49, which is partially closed at its lower end to form an opening or nozzle 13 with a suitably shaped, rather small outlet. The tube 49 is arranged in an ejection block 53, which contains means for pushing a small drop through the nozzle. Such means may, for example, bring about a small reduction in the volume of the inner space of the tube 49, where the primary liquid is located. In the embodiment shown, the tube 49, within its portion inside the block 53, is surrounded by an annular body 55 of piezoelectric material, which is connected to suitable electrical circuits, not shown, in order to effect a controlled reduction of the internal the diameter of the annular body 55. The nozzle 13 opens, as in Fig. 2, into a space 45 containing secondary liquid. The secondary liquid consisting of eg flux / resin solution enters through a channel 57 perpendicular to the tube 49 and passes from there through a channel to the lower space 45, which surrounds the nozzle 13 of the primary liquid. This space 45 is concentric with the tube 49 and the nozzle 13. An opening 59 with a suitable design is available from the lower space 45.
När utskjutningsorganet 55 aktiveras, minskas volymen i röret 49 och en droppe av primärvätska utstöts med fart genom munstycket 13. Droppen passerar genom sekundärvätskan i det nedre utrymmet 45 och omger sig därvid med ett hölje av sekundärvätska. Den så bildade sammansatta droppen far sedan ut genom det yttre mun- stycket 59 för att anbringas på avsedd plats.When the ejection means 55 is activated, the volume in the tube 49 is reduced and a drop of primary liquid is expelled at speed through the nozzle 13. The drop passes through the secondary liquid in the lower space 45 and is thereby surrounded by a casing of secondary liquid. The composite drop thus formed then passes out through the outer nozzle 59 to be applied at the intended location.
Att päföra droppar på det sätt, som har beskrivits ovan, kan kom- bineras med elektrostatisk avlänkning såsom vid den ovan nämnda 10 15 20 25 515 672 lO En anordning med sådan avlänkning visas cy- som omger och är metoden "continuous jet". schematiskt i fig. 4. Denna har en övre elektriskt ledande, lindrisk ring eller ett cylindriskt kort rör 61, koncentrisk med den övre delen av de bildade dropparnas bana.Applying droplets in the manner described above can be combined with electrostatic deflection as in the above-mentioned 10 15 20 25 515 672 10 A device with such deflection is shown circulating and is the "continuous jet" method. schematically in Fig. 4. This has an upper electrically conductive, linear ring or a cylindrical short tube 61, concentric with the upper part of the path of the formed droplets.
Mellan ringen 61 och huset 43 kan vid valda tillfällen en elekt- risk högspänning anbringas, vilken alstras av en elektrisk styr- enhet 63, den dels med ringen 61, dels med huset 43. Spänningen kan exem- som alltså genom lämpliga elektriska ledare är förbun- pelvis pàläggas, så att huset får en negativ potential eller jordpotential, medan ringen 61 har positiv potential. När spän- ningen är pàlagd, blir en droppe, vilken avskiljs från den strå- le, som utkommer från huset 43, elektrostatisk laddad, förutsatt att vätskan i dropparna har någon elektrisk ledningsförmåga, och med den som exempel givna polariteten hos högspänningen blir en sådan droppe negativt laddad. Nedanför ringen 61 finns elektriskt ledande plattor 65, lella med axeln hos ringen 61 och som med sina mot varandra stå- som är inbördes parallella och också paral- ende stora ytor omger en nedre del av de utstötta dropparnas ba- na. Plattorna 65 är också elektriskt anslutna till styrenheten 63, mellan plattorna. Denna spänning avlänkar de utstötta droppar, så att en hög elektrisk spänning i allmänhet permanent ligger som är elektrisk laddade, så att dessa leds till något utrymme, ej visat, som fungerar som "slask" och kan ta emot en ansenlig mängd droppar. De utstötta droppar, som saknar elektrisk ladd- ning, går i stället rakt fram mot substratet och träffar detta och anbringas där.An electrically high voltage can be applied between the ring 61 and the housing 43, which is generated by an electrical control unit 63, partly with the ring 61 and partly with the housing 43. The voltage can thus be connected by suitable electrical conductors. pelvis is applied, so that the housing has a negative potential or earth potential, while the ring 61 has a positive potential. When the voltage is applied, a drop, which is separated from the beam emanating from the housing 43, becomes electrostatically charged, provided that the liquid in the drops has some electrical conductivity, and with the exemplary polarity of the high voltage, such a drop becomes drop negatively charged. Below the ring 61 there are electrically conductive plates 65, small with the shaft of the ring 61 and which with their mutually opposite sides and also parallel large surfaces surround a lower part of the path of the ejected drops. The plates 65 are also electrically connected to the control unit 63, between the plates. This voltage diverts the ejected droplets, so that a high electrical voltage is generally permanently located which is electrically charged, so that these are led to some space, not shown, which acts as a "sludge" and can receive a considerable amount of droplets. The ejected droplets, which have no electric charge, instead go straight towards the substrate and hit this and are applied there.
Claims (17)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9701981A SE515672C2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrate |
AU76829/98A AU7682998A (en) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | Applying drops of a primary liquid together with a secondary liquid to a substrate |
PCT/SE1998/001002 WO1998053946A1 (en) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | Applying drops of a primary liquid together with a secondary liquid to a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9701981A SE515672C2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrate |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9701981D0 SE9701981D0 (en) | 1997-05-27 |
SE9701981L SE9701981L (en) | 1998-11-28 |
SE515672C2 true SE515672C2 (en) | 2001-09-24 |
Family
ID=20407105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9701981A SE515672C2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrate |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU7682998A (en) |
SE (1) | SE515672C2 (en) |
WO (1) | WO1998053946A1 (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002039802A2 (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-16 | Unitive Electronics, Inc. | Methods of positioning components using liquid prime movers and related structures |
SE0102088D0 (en) * | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Thomas Laurell | Device for compound dispensing |
US20070164089A1 (en) * | 2006-01-19 | 2007-07-19 | Nordson Corporation | Method of dispensing small amounts of liquid material |
GB0712861D0 (en) | 2007-07-03 | 2007-08-08 | Eastman Kodak Co | Continuous ink jet printing of encapsulated droplets |
GB0712860D0 (en) | 2007-07-03 | 2007-08-08 | Eastman Kodak Co | continuous inkjet drop generation device |
US8936353B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-01-20 | Eastman Kodak Company | Digital drop patterning device and method |
US8936354B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-01-20 | Eastman Kodak Company | Digital drop patterning device and method |
US8939551B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-01-27 | Eastman Kodak Company | Digital drop patterning device and method |
US8602535B2 (en) | 2012-03-28 | 2013-12-10 | Eastman Kodak Company | Digital drop patterning device and method |
SE2150599A1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-06-20 | Mycronic AB | Liquid metal jetting |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE400841B (en) * | 1976-02-05 | 1978-04-10 | Hertz Carl H | WAY TO CREATE A LIQUID RAY AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE SET |
DE3637631C1 (en) * | 1986-11-05 | 1987-08-20 | Philips Patentverwaltung | Process for applying small amounts of molten, drop-shaped solder from a nozzle to surfaces to be wetted and device for carrying out the process |
DK648187D0 (en) * | 1987-12-09 | 1987-12-09 | Linkease Test Systems A S | METHOD AND APPARATUS FOR CIRCUIT MANUFACTURING |
US5560543A (en) * | 1994-09-19 | 1996-10-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Heat-resistant broad-bandwidth liquid droplet generators |
-
1997
- 1997-05-27 SE SE9701981A patent/SE515672C2/en unknown
-
1998
- 1998-05-27 WO PCT/SE1998/001002 patent/WO1998053946A1/en active Application Filing
- 1998-05-27 AU AU76829/98A patent/AU7682998A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU7682998A (en) | 1998-12-30 |
SE9701981D0 (en) | 1997-05-27 |
WO1998053946A1 (en) | 1998-12-03 |
SE9701981L (en) | 1998-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10040119B2 (en) | Conductive liquid three dimensional printer | |
JP4677600B2 (en) | Substrate and manufacturing method thereof | |
SE515672C2 (en) | Application of molten metal droplets together with secondary liquid on a substrate | |
US20140217134A1 (en) | Method and system for maintaining jetting stability in a jetting device | |
US5411602A (en) | Solder compositions and methods of making same | |
US5736074A (en) | Manufacture of coated spheres | |
US9744763B2 (en) | Method for jetting droplets of an electrically conductive fluid | |
US20160256888A1 (en) | Jetting device | |
US7637403B2 (en) | Liquid metal droplet generator | |
EP2974866A1 (en) | Method for ejecting molten metals | |
Karampelas et al. | Drop-on-demand 3D metal printing | |
US6508196B1 (en) | Device for applying drops of a fluid on a surface | |
JP2000248353A (en) | Transition method of metallic material and apparatus thereof | |
RU2106943C1 (en) | Thrower of drops of liquid solder | |
US9593403B2 (en) | Method for ejecting molten metals | |
JP2001226706A (en) | Apparatus for manufacturing fine metallic ball | |
CN108437634B (en) | A kind of electromagnetism printing head, electromagnetism printing equipment and Method of printing | |
JP2001267730A (en) | Solder ball | |
JP5553795B2 (en) | Liquid dripping device | |
US9922870B2 (en) | Method for applying an image of an electrically conductive material onto a recording medium and device for ejecting droplets of an electrically conductive fluid | |
Felba et al. | Materials and technology for conductive microstructures | |
US20140021268A1 (en) | Device for ejecting droplets of an electrically conductive fluid, vapor suppressing means for use in said device and a method for suppressing vapor of an electrically conductive fluid | |
Tsai et al. | The micro-droplet behavior of a molten lead-free solder in an inkjet printing process | |
Pan et al. | Solder jet printhead for deposition of molten metal drops | |
JP5484766B2 (en) | Method and apparatus for producing conductive particles |