[發(fā)明專利]自動焊球封裝植球方法與裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710059895.6
• 申請日: 2007-10-16
• 公開（公告）號: CN101140889A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 吳萍;周偉;劉立娟;李寶凌;王藝
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮(zhèn)華

技術領域

本發(fā)明屬于電子封裝技術領域，具體涉及一種球柵陣列封裝(Ball?Grid?Array，BGA)技術中的自動焊球封裝植球方法與裝置。

背景技術

近年來，隨著電路的集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，球柵陣列封裝技術在電子封裝中得到了廣泛地應用。該封裝技術最令人關注的焦點即是如何將數(shù)百顆錫球，定位在基板的焊點上。目前在大規(guī)模電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中采用機械吸盤植球技術存在著漏植，植球步驟多，成本高和特定設備只能針對單一尺寸焊球等缺點。

專利申請CN1899732提出了一種精密焊球的制備方法及裝置，利用射流斷裂的原理，用壓電振蕩器產(chǎn)生的振動激振金屬射流并使金屬射流斷裂為均勻的液滴，產(chǎn)生的金屬液滴在具有一定溫度梯度的凝固劑中凝固成真圓度非常高的精密焊球。該專利申請具有工藝流程短，設備投資少，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，但該種焊球制備裝置和方法由于在精密焊球制備過程中金屬射流容易受到環(huán)境的影響，導致產(chǎn)生的焊球存在一定粒徑分布，且在制備過程中無法進行實時調(diào)整和控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種能夠?qū)⒕鶆蛞旱螄娚溲b置制備的均勻尺寸的焊球直接準確地植入于事先配置好焊球位置的BGA基板的焊點上的裝置。

為此，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種自動焊球封裝植球裝置，包括真空腔室、固定在真空腔室上方的坩堝、氣壓控制器、壓電振蕩器、信號發(fā)生器、加電極板、偏轉(zhuǎn)極板、水平傳動臺和微機控制系統(tǒng)，其中，坩鍋側(cè)壁和真空腔室側(cè)壁分別通過各自的輸氣管和閥門與氣壓控制器相連，在坩堝與真空腔室內(nèi)分別設置有壓力傳感器，氣壓控制器根據(jù)壓力傳感器的輸入調(diào)節(jié)坩堝和真空腔室內(nèi)的氣體壓力，坩堝和真空腔室分別與惰性氣體儲藏裝置相連；坩堝的底部設置有與真空腔室相連通的微型噴嘴，壓電振蕩器的振動頭位于微型噴嘴的上方，信號發(fā)生器在微機控制系統(tǒng)的控制下生成振蕩信號，信號發(fā)生器輸出的振蕩信號加載在壓電振蕩器上；加電極板、偏轉(zhuǎn)極板、水平傳動臺位于真空腔室內(nèi)，加電極板設置在微型噴嘴的下方，其上相對與噴嘴的位置處設置有開口，加電極板的下方兩側(cè)設置有偏轉(zhuǎn)極板，偏轉(zhuǎn)極板的電源與微機控制系統(tǒng)相連，水平傳動臺位于真空腔室的底部，受微機控制系統(tǒng)的控制；在真空腔室的側(cè)壁上設置有閃頻器和攝像裝置，攝像裝置與微機控制系統(tǒng)相連，閃頻器的閃爍頻率受到與信號發(fā)生器的輸出相連的分頻器的控制；微機控制系統(tǒng)里存儲有焊點位置，能根據(jù)所采集的圖像，計算液滴的直徑，反饋控制壓電振蕩器的振蕩頻率，并根據(jù)液滴大小，電荷數(shù)、下落距離參數(shù)以及焊點位置，控制偏轉(zhuǎn)極板電源電壓和水平傳動臺的位移。

本發(fā)明的自動焊球封裝植球裝置，微型噴嘴可以是藍寶石小孔，其直徑范圍可以在0.050～5.000mm之間；壓電振蕩器的振動頻率范圍可以在1～20kHz之間。

作為進一步的優(yōu)選方案，自動焊球封裝植球裝置的坩鍋內(nèi)最好置有與控溫裝置相連的測溫元件，坩堝的加熱器與控溫裝置相連；在偏轉(zhuǎn)極板和水平傳動臺之間也應當設置有擋板。

本發(fā)明還提供一種上述自動焊球封裝植球裝置所采用的植球方法，它包括下列步驟：

(1)將焊點位置參數(shù)輸入計算機控制系統(tǒng)；

(2)打開坩鍋上蓋，在坩鍋中加入需熔煉的焊料，并密封；

(3)密封真空腔室；

(4)對真空腔室抽真空，對坩鍋和真空腔室充入惰性保護氣體；

(5)加熱坩鍋，熔化坩鍋內(nèi)的焊料；

(6)打開壓電振蕩器，給加電極板加上電壓，向坩鍋內(nèi)輸入惰性保護氣體，利用壓力控器使坩鍋與真空腔室之間達到穩(wěn)定壓差，從而使熔融焊料從坩鍋底部的微孔以層流射流的形式射出，在壓電振蕩器振動頭的作用下，流出的焊料射流斷裂為均勻的液滴，在通過加電極板中間開口時每個液滴都帶上等量電荷；

(7)計算機控制系統(tǒng)利用計算機圖象分析軟件，根據(jù)攝像裝置所拍攝的液滴圖象計算出液滴的直徑，反饋控制調(diào)整振蕩器產(chǎn)生的頻率，從而獲得設定尺寸的均勻液滴；

(8)給偏轉(zhuǎn)極板加電，微機控制系統(tǒng)根據(jù)液滴大小，電荷數(shù)及下落距離參數(shù)控制偏轉(zhuǎn)極板電場的大小，控制焊料液滴的飛行軌跡，并配合水平傳動臺協(xié)調(diào)工作；

(9)使半凝固均勻焊料液滴落在放置在水平傳動臺上的BGA基板的已設置好的焊點處。

作為優(yōu)選實施例，在偏轉(zhuǎn)極板和水平傳動臺之間還應設置擋板，在執(zhí)行上述的步驟(9)之前，利用擋板阻擋液滴滴落在水平傳動臺上，待工藝參數(shù)調(diào)整完畢后，移去擋板，執(zhí)行步驟(9)；坩鍋內(nèi)還應當置有與控溫裝置相連的測溫元件，坩堝的加熱器與控溫裝置相連，利用控溫裝置控制坩堝溫度。