[發(fā)明專利]安培力驅(qū)動(dòng)的S型流道焊料噴射頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410443015.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN104190570A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王凌云;蔡建法;鄭成;陳丹兒;何勇;王歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): B05B9/03
• 分類號(hào): B05B9/03;B23K3/06
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 劉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊料微熔滴噴射裝置，尤其是涉及一種可用于電子電路的導(dǎo)線、管腳焊 接或焊球的制造，還可運(yùn)用于三維成型，利用安培力對(duì)金屬焊料進(jìn)行驅(qū)動(dòng)噴射的安培力驅(qū)動(dòng) 的S型流道焊料噴射頭。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，集成電路芯片正朝著高性能、高可 靠性、低成本方向發(fā)展。隨著集成度的提高，對(duì)電路的封裝工藝也提出了更高的要求。目前， 用于制作焊球凸點(diǎn)的方式主要有光刻、氣相沉積、刻蝕、濺射以及電鍍等。由于真空工藝復(fù) 雜而且耗時(shí)，設(shè)備昂貴，光刻和電鍍需要用酸洗，并且需要大量的原料，其最小可以實(shí)現(xiàn)的 凸點(diǎn)直徑達(dá)125um。所以開發(fā)新的制作工藝來取代這一復(fù)雜、昂貴且費(fèi)時(shí)的過程勢(shì)在必行。

常用的焊料微噴射技術(shù)，如氣動(dòng)膜片式微熔滴噴射，其噴射技術(shù)較成熟，但由于其固有 的慣性因素，因而噴射頻率較低，一般只有幾十赫茲，且設(shè)備較為復(fù)雜。壓電噴射和超聲噴 射，二者都采用壓電晶體作為驅(qū)動(dòng)器，由于壓電晶體不能耐高溫，故必須分離焊料加熱區(qū)與 驅(qū)動(dòng)器本體，同時(shí)維修也不方便。

文獻(xiàn)(王永先.電磁力驅(qū)動(dòng)焊料微噴射原理與實(shí)驗(yàn)研究[D].華中科技大學(xué),2007)公開了 一種利用電磁力來驅(qū)動(dòng)焊料噴射的裝置，主要借鑒金屬鑄造中傳送液態(tài)金屬的電磁泵驅(qū)動(dòng)技 術(shù)，通過一定的電壓使金屬流體產(chǎn)生電流，并將其置于一定強(qiáng)度的電場下，從而帶電的金屬 流體在電磁力的作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)金屬微滴的噴射。該裝置可以給液體提供反向作用 力，通過對(duì)電流的方向和大小的控制，進(jìn)而控制流體噴射與停止，以及噴射得到的金屬顆粒 大小。但是該方式需要較大的電流才能實(shí)現(xiàn)噴射，電阻率較高的金屬受到的電磁力較小，故 適用材料有限。并且由于該裝置所產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)力較小，進(jìn)行噴射時(shí)所需的占空比較大，從 而導(dǎo)致了噴射頻率不高，且成型的金屬微滴的直徑較大，達(dá)2mm。此外，該裝置體積也較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供可增大熔融焊料所受安培力，同時(shí)增大熔融焊料的加速距離，更容 易實(shí)現(xiàn)噴射的一種安培力驅(qū)動(dòng)的S型流道焊料噴射頭。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明設(shè)有基體、噴嘴、加熱室、加熱圈、導(dǎo)電膜、壓力傳感器、泄氣管和電磁閥；

基體設(shè)有S型彎折狀的流道，流道壁面上鍍有導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜作為電極，基體設(shè)有電極 導(dǎo)線引出孔，導(dǎo)電膜與外部電連接，噴嘴設(shè)于基體底部，噴嘴與所述流道的底端連通，加熱 室設(shè)于基體上方，加熱室上端設(shè)有蓋板，加熱圈設(shè)于加熱室的外圍，壓力傳感器設(shè)于蓋板上， 泄氣管設(shè)于蓋板上，泄氣管設(shè)有泄氣孔，泄氣管通過電磁閥與外部氣源連通。

所述基體材料優(yōu)選絕緣材料。

所述加熱圈最好采用電阻式加熱，且加熱溫度最好高于焊料熔點(diǎn)50～80℃。

所述導(dǎo)電膜最好選用不粘焊錫的導(dǎo)電材料，優(yōu)選鋁。

所述基體兩側(cè)設(shè)有一對(duì)夾板，該對(duì)夾板夾住基體，該對(duì)夾板接電，夾板為硅材料夾板。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的工作原理及有益效果如下：

使用時(shí)，本發(fā)明與其它裝置配套使用，處于磁場中工作。由于泄氣管通過電磁閥和氣源 相連，因此，可按根據(jù)壓力傳感器測得的數(shù)值來按需控制加熱室內(nèi)的壓力。由于加熱圈可提 供的溫度高于焊料的熔化溫度，因此加熱室中的焊料呈液態(tài)形式。由于基體的上下用一對(duì)夾 板夾住，并且夾板進(jìn)行通電加熱，因此流道內(nèi)的熔融焊料不會(huì)冷卻凝固，使流道內(nèi)的焊料溫 度均勻。由于流道兩側(cè)通過導(dǎo)電膜作電極和電源相接可產(chǎn)生始終垂直S型流道壁面的橫向電 流。由于使用時(shí)該噴射頭放置于一定強(qiáng)度、方向和電流方向垂直的磁場下，因此，熔融焊料 將受到沿流道方向的安培力而從噴嘴中噴出。由于所述流道采用S型彎折狀形式，因此，只 需占用較小的空間便可得到較長的有效長度。根據(jù)電磁理論可知，焊料在S型流道中的受力 方向始終沿著焊料的流動(dòng)方向流向噴嘴，因而能在增加流道有效長度的情況下更好地實(shí)現(xiàn)焊 料噴射。經(jīng)計(jì)算可知，安培力F＝BULH/ρ,其中，B為磁場強(qiáng)度，U為所加電壓，L為流道長 度，H為流道高度，ρ為焊料電阻率。熔融焊料所受的安培力和流道的長度成正比，因此通 過設(shè)計(jì)彎曲的流道可使熔融焊料所受的安培力大大增加，且熔融焊料的加速距離增長，由于 流道較寬，焊料和流道之間的摩擦力較小，由于流道長度增加而帶來的摩擦力變大的影響較 小，因此該種方式能更容易實(shí)現(xiàn)噴射，并能減小體積。

附圖說明