[發明專利]氣動膜片式焊球微滴噴射裝置

在審

• 申請號: 201410516891.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104399620A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 張淑芬
• 申請（專利權）人: 陜西啟源科技發展有限責任公司
• 主分類號: B05B9/047
• 分類號: B05B9/047;B05B12/00;H01L21/60
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 賈苗苗

技術領域

本發明涉及精密加工領域，具體涉及氣動膜片式焊球微滴噴射裝置。

背景技術

隨著IC芯片的集成度越來越高，高I/O數使引線節距急劇減小，同時封裝器件高頻、高速等性能要求的提升則要求互連引線更短，以BGA、CSP、FCB為代表的面積陣列封裝因其極高的封裝密度、極短的互連引線正成為當下IC芯片封裝的主流形式。采用面積陣列封裝的前提是釬料凸點的制作，現有的凸點制作方法主要有電鍍、絲網印刷、蒸鍍、微球植球法、金屬液滴噴射法等周。由于電鍍工藝復雜且難于控制凸點的高度和成分，絲網印刷模板造價昂貴且難于均勻分配焊料體積，而蒸鍍又有材料利用率低且效率不高的缺點翻，金屬液滴噴射法雖具有很大的應用潛力，但是目前業界尚未真正采用，故微球植球法成為了目前工業界使用的最為普遍的凸點制作方法。

利用微球植球法制作釬料凸點就必須在凸點制作之前先制作符合封裝要求的精密焊球，然后由植球機將焊球移置到芯片相應的焊盤上，因此可以說精密焊球的制備是面積陣列封裝的關鍵技術之一。用于面積陣列封裝的焊球需要有極高的形狀及尺寸精度，傳統的焊球制備方法主要有霧化法、切絲重熔法等，但是這些方法生產的焊球粒徑分布范圍寬,均需經過篩選才能得到可以用于封裝的焊球，因此生產成本偏高，并且隨著所生產焊球直徑的減小，其生產成本還將急劇增加，目前封裝市場能夠提供直徑小于1001xm精密焊球的供應商只有少數幾家，且均為國外供應商。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種生產成本低，且制作出的焊球直徑分布均勻、球形度好且直徑在100um以下的氣動膜片式焊球微滴噴射裝置。

本發明包括儲料腔和噴射腔，其特征在于，所述儲料腔上端設置有一氮氣開關閥，儲料腔外包裹有加熱環，所述噴射腔通過膜片分為上下兩腔室，上腔室連接有一壓縮空氣進氣管，所述壓縮空氣進氣管上還連接有一電磁閥和放氣管；下腔室與所述儲料腔下端通過節流孔相連，下腔室的下表面上設置有一噴嘴，儲料腔內裝填有焊料。

優選地，噴嘴直徑為50um,厚度為500um。

優選地，節流孔直徑為200um,長度為10mm。

本發明生產成本低，且制作出的焊球直徑分布均勻、球形度好且直徑在100um以下。

附圖說明

圖1為氣動膜片焊球微滴噴射裝置結構示意圖。

附圖標記：1-儲料腔，2-氮氣開關閥，3-加熱環，4-膜片，5-噴射腔，6-電磁閥，7-噴嘴，8-焊料，9-節流孔。

具體實施方式

本發明氣動膜片式焊球微滴噴射裝置，包括儲料腔1和噴射腔5，所述儲料腔1上端設置有一氮氣開關閥2，儲料腔1外包裹有加熱環3，所述噴射腔5通過膜片4分為上下兩腔室，上腔室連接有一壓縮空氣進氣管，所述壓縮空氣進氣管上還連接有一電磁閥6和放氣管；下腔室與所述儲料腔1下端通過節流孔9相連，下腔室的下表面上設置有一噴嘴7，儲料腔1內裝填有焊料8。噴嘴7直徑為50um,厚度為500um。節流孔9直徑為200um,長度為10mm。

射流形成階段：在這一階段中電磁閥6由控制信號控制開啟，高壓氣體進入到脈沖氣體腔內并作用到膜片4上，膜片4向下變形，焊料腔1容積減小形成噴射壓力，促使焊料8通過噴嘴形成一定長度的射流，射流具有遠離噴嘴7的速度。

液柱的回拉及頸縮階段：焊料8噴射出噴嘴7形成射流之后，電磁閥6關閉，高壓氣體由排氣孔迅速排出。由于排氣管內空氣運動的慣性，氣體腔內壓力急劇下降達到大氣壓力之后還將繼續下降，這導致待噴射腔5下腔室內的壓力上腔室內的壓力，膜片4開始回彈并出現向上的變形，使得下腔室內壓力下降至小于大氣壓力。于是噴射出噴嘴7的液柱受到朝向噴嘴7的作用力，液柱產生朝向噴嘴7方向的加速度。而液柱尖端的液滴由于慣性將遠離噴嘴7繼續向前運動，于是尖端液滴與液柱間形成頸縮。

液柱斷裂及焊球形成階段：頸縮形成后尖端液滴由于慣性繼續遠離噴嘴7運動，而液柱則在腔內負壓作用下朝向噴嘴7運動。在液滴慣性、液柱回拉力以及表面張力的共同作用下，液柱尖端最終斷裂形成液滴，受到回拉作用力的液柱則重新進入到噴射腔5下腔室內。斷裂形成的液滴在飛行過程中隨著溫度的降低而凝固成球形度極高的焊球，與此同時膜片恢復至初始位置為下一次噴射做好準備。