[發明專利]微米級均勻錫合金球側向擾動噴射制備裝置

在審

• 申請號: 201910343959.8
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110116214A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 羅俊;王子堯;齊樂華;蘇林;呂勝楠
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種微米級均勻錫合金球側向擾動噴射制備裝置，用于解決現有噴射制備裝置不能持續噴射均勻微米級錫合金微滴的技術問題。技術方案是包括氮氣瓶、壓力控制器、氣體保護環境、坩堝、加熱爐、濾網、噴嘴組件、激振系統、噴嘴、收集裝置、溫控儀、壓電換能器驅動器和真空泵。所述的坩堝下部設置噴嘴連接組件，連接組件上部加載微米級濾網，實現污染物隔離，得到過濾后的錫合金熔液；所述噴嘴組件側面連接激振系統，噴嘴組件將激振系統產生的振動傳遞給過濾后的錫合金熔液，不需要打開坩堝進行清潔，避免了雜質的進入。同時側向激振的設計將高溫坩堝與激振系統隔離，以保護壓電陶瓷不受高溫影響，達到持續噴射均勻微米級錫合金微滴的目的。

技術領域

本發明涉及一種噴射制備裝置，特別是涉及一種微米級均勻錫合金球側向擾動噴射制備裝置。

背景技術

目前，均勻錫合金焊球在電子工業中有著越來越重要的應用。如均勻錫合金焊球是錫焊膏的主要成分，其尺寸大小、均勻度和球形度直接確定了焊接件的良品率、印刷的分辨率等指標。目前錫焊膏中錫合金焊球尺寸多在百微米量級，為了進一步提高焊膏釬焊接頭的質量和分辨率，需要進一步減小錫合金焊球的尺寸。另一方面，球格陣列(Ball GridArray,BGA)封裝采用均勻錫合金焊球作為芯片的管腳，焊球的尺寸直接決定了芯片引腳的密度，減小錫合金焊球尺寸有利于進一步提高BGA封裝引腳密度。

文獻“高勝東,姚英學,崔成松.射流超聲破碎制取球狀金屬均勻粉末[J].壓電與聲光,2007,29(2):193-195.”公開一種采用射流超聲破碎以制取金屬均勻錫粉末的裝置與方法。裝置由噴射系統，加熱系統，真空系統，激振系統組成，該裝置的工作原理為：坩堝內部的金屬流體在外部壓力作用下從噴孔中噴出形成層流射流，激振信號驅動壓電陶瓷振動，放置在坩堝內部的激振系統在熔液內部引入外部激振，對射流進行擾動。在特定擾動頻率下，射流會斷裂為均勻的金屬液滴，此方法可以制備尺寸均勻的錫合金顆粒。但該裝置在裝料過程中，需通過打開坩堝進行清潔，此過程容易混入雜質，同時位于坩堝內部的激振系統難以清潔，成為引入雜質的另一因素。制備微米級錫合金微滴時，金屬射流對于坩堝、噴嘴以及噴射材料的清潔度要求極高，現有裝置在重復填料后，微米級噴嘴很容易被堵塞，導致噴射無法進行。此外裝置中激振系統位于坩堝內部，容易受高溫影響，需要設計復雜的冷卻系統對壓電陶瓷加以保護。

發明內容

為了克服現有噴射制備裝置不能持續噴射均勻微米級錫合金微滴的不足，本發明提供一種微米級均勻錫合金球側向擾動噴射制備裝置。該裝置包括氮氣瓶、壓力控制器、氣體保護環境、坩堝、加熱爐、濾網、噴嘴組件、激振系統、噴嘴、收集裝置、溫控儀、壓電換能器驅動器和真空泵。所述的坩堝下部設置噴嘴連接組件，連接組件上部加載微米級或納米級濾網，實現污染物隔離，得到過濾后的錫合金熔液；所述噴嘴組件側面連接激振系統，噴嘴組件將激振系統產生的振動傳遞給過濾后的錫合金熔液，不需要打開坩堝進行清潔，避免了雜質的進入。同時側向激振的設計將高溫坩堝與激振系統隔離，以保護壓電陶瓷不受高溫影響，達到持續噴射均勻微米級錫合金微滴的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種微米級均勻錫合金球側向擾動噴射制備裝置，其特點是包括氮氣瓶1、壓力控制器2、氣體保護環境3、坩堝4、加熱爐5、濾網6、噴嘴組件7、激振系統8、噴嘴9、收集裝置10、溫控儀11、壓電換能器驅動器12和真空泵13。所述坩堝4位于加熱爐5中，坩堝4與噴嘴組件7之間放置濾網6，噴嘴組件7與激振系統8機械連接，坩堝4、加熱爐5、濾網6、噴嘴組件7、激振系統8、噴嘴9和收集裝置10置于氣體保護環境3中，氮氣瓶1通過壓力控制器2與坩堝4連接，溫控儀11與加熱爐5電連接，壓電換能器驅動器12與激振系統8電連接，真空泵13通過管道與氣體保護環境3連接。真空泵13使氣體保護環境3內保持真空，濾網6對坩堝4內的金屬錫進行過濾，氮氣瓶1通過壓力控制器2向坩堝4內充入氮氣，經過過濾的液態金屬錫被坩堝4內部氣壓擠壓成射流，經噴嘴9噴射而出。當壓電換能器驅動器12工作時，與激振系統8相連的噴嘴組件7產生振動，當頻率達到特定值，射流斷裂產生微米級均勻球形金屬液滴，并由收集裝置10進行收集。