[發明專利]一種卵式合金焊球的制備裝置及其制備方法無效

申請號：	201110131383.2	申請日：	2011-05-19
公開（公告）號：	CN102210998A	公開（公告）日：	2011-10-12
發明（設計）人：	吳萍;周偉;穆文凱;李寶凌;陸遙;呂順鵬;張一平	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	B01J2/06	分類號：	B01J2/06;B22F9/06;B23K35/14
代理公司：	天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201	代理人：	王秀奎
地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種合金制備裝置及其方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及合金金屬粉末的制備技術，具體來說，涉及一種復合合金焊球的制備裝置及其制備方法。

背景技術

現在電子工業中，球柵陣列封裝(BGA封裝)已逐漸成為電子封裝技術的主流，該技術就是采用合金焊球代替以往的引腳來滿足電子元器件之間的電路互連及機械互連要求的電子封裝方式，其核心技術就是高質量合金焊球的制備。合金金屬粉末的制備方法大體可以分為物理化學法和機械法兩大類，其中機械法主要是機械粉碎法和金屬熔體直接物化法，包括機械研磨、冷氣流粉碎、離心粉碎和霧化等方法。

日本東京大學的C.P.Wang和X.J.Liu等人在2002年提出利用噴霧法制備特定成分的合金球時，在冷卻成型過程中會形成多相分層結構。他們把這種現象歸結為Marangoni效應。利用這種方法制備的合金焊球具有很好的剛性和焊接性能，與傳統的焊球相比，這種焊球的多相分層結構具備很多工業應用優點。但由于噴霧的方法不好控制形成球的尺寸，而且在冷卻成型過程中，冷卻速率控制不足會使成品率降低。

卵式結構合金球的形成是因為Cu-Sn-Bi合金為三元偏晶合金，從其相圖分析可知，快速凝固時在其難混熔區發生液固兩相分離，根據Marangoni運動，富Cu相向合金焊球的中心移動，富Sn-Bi相向合金焊球的外圍移動，從而形成卵式結構(如附圖1)。在美國麻省理工學院(MIT)和Passow提出的噴射技術缺少良好的冷卻環境，而Marangoni運動需要較大的溫度梯度，因此影響了卵式結構的形成，其冷卻環境非常有必要改進，以制備出結構性能良好的合金焊球來滿足當前BGA封裝技術的需要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，利用現有均勻液滴噴射裝置，增加了圓柱形內螺旋液氮循環冷卻裝置，提供良好的冷卻環境，使液滴在下落過程中形成較大的溫度梯度，從而促進核殼結構的快速形成，獲得有較好綜合性能性能的合金焊球。

本發明的目的還在于提供一種利用上述裝置制備合金球的方法。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種卵式合金焊球的制備裝置，包括真空腔室、熔融容器、氣壓控制器、壓電振蕩器、信號發生器、加電極板、冷卻裝置，其中：

所述熔融容器設置在真空腔室的上面，與真空腔室之間密閉連接；

所述真空腔室和熔融容器分別通過各自的輸氣管和閥門與氣壓控制器相連，在所述?真空腔室和熔融容器中設置有壓力傳感器，所述氣壓控制器根據壓力傳感器的輸入信號調節真空腔室和熔融容器中的氣體壓力，所述真空腔室和熔融容器分別通過各自的輸氣管和閥門與惰性氣體儲藏裝置相連；

所述熔融容器的底部設置有與真空腔室相連通的微型噴嘴，所述壓電振蕩器的振動頭設置在微型噴嘴的上方，所述信號發生器在微機控制系統的控制下產生振蕩信號，并將振蕩信號加載到所述壓電振蕩器上；

所述加電極板設置在微型噴嘴的下方，其上設置有與微型噴嘴位置相應的開口；

所述冷卻裝置為圓筒形狀，其筒壁上設置有螺旋管道；所述冷卻裝置設置在加電極板的下方，其中冷卻裝置的儲存裝置與回收裝置分別與螺旋管道的底部和頂部相連。

所述真空腔室的側壁上設置有與微機控制系統相連接的攝像裝置和閃頻器，用以獲得熔融液滴從微型噴嘴流出的形態，根據分析獲得的液滴直徑，反饋調節壓電振蕩器的頻率。

所述微型噴嘴是直徑在0.050-5.00mm之間的小孔。