一種可控制釬焊球大小的釬焊球加工裝置及加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子用材料的加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于球柵陣列封裝的可控 制釬焊球大小的釬焊球加工裝置及加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著電子產(chǎn)品向便攜式、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向的迅速發(fā)展，對(duì)電 子組裝技術(shù)提出了更高的要求，新的高密度組裝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中球柵陣列封裝（BGA: Ball Grid Array)就是一項(xiàng)已經(jīng)成熟化使用的高密度組裝技術(shù)，在這些封裝技術(shù)中，釬焊 球是電子封裝的關(guān)鍵材料；國外對(duì)釬焊球的研究比較成熟，已經(jīng)可以生產(chǎn)各種規(guī)格的釬焊 球，滿足電子封裝的需要，但國內(nèi)研究很少，中國上海的蔣屹申請(qǐng)了專利《一種低銀焊球的 制造方法》（9511332. 2)，該專利僅僅適用于大功率管散熱片焊接的低銀焊球的制造，且采 用切絲燒結(jié)方法生產(chǎn)；北京張道光申請(qǐng)了電子封裝用焊球的制造方法，該專利是通過線材 的熔融，依靠重力脫落而生成焊球，該方法焊球大小難以精確控制，且焊球尺寸一般較大， 不滿足高密度組裝技術(shù)的要求，導(dǎo)致我國釬焊球需求依賴進(jìn)口，增加了我國電子產(chǎn)品的生 產(chǎn)成本，嚴(yán)重制約著我國芯片制造業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可控制釬焊球大小的釬焊 球加工裝置及加工方法，該裝置利用一套異步送絲和切絲機(jī)構(gòu)來精密控制切絲長(zhǎng)度進(jìn)而而 控制釬焊球大小，并采用球化劑熔化和冷卻的方法生產(chǎn)釬焊球，產(chǎn)品球化效果好，加工工藝 簡(jiǎn)單，操作方便，焊球大小容易精確控制，可以獲得尺寸較小、尺寸均勻的釬焊球。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種可控制釬焊球大小的 釬焊球加工裝置，包括自上而下豎直依次設(shè)置的送絲裝置、切絲裝置以及加熱冷卻裝置，其 中，送絲裝置包括釬料絲絲盤、送絲輥以及定位裝置，送絲輥將釬料絲絲盤上的釬料絲拉 出，并穿過定位裝置，以保證釬料絲的送絲方向?yàn)樨Q直向下，切絲裝置包括刀片和襯板，襯 板上設(shè)有往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，刀片安裝在往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，其特征在于：所述的送絲裝置中設(shè)有 釬料絲長(zhǎng)度控制裝置，由用于控制送絲速度的滾輪裝置以及長(zhǎng)度測(cè)量裝置組成，滾輪裝置 為上下設(shè)置的兩個(gè)滾輪組，上方的滾輪組由動(dòng)力機(jī)構(gòu)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)滾輪組均由滾動(dòng)面 相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)滾輪組成，兩個(gè)滾輪的滾動(dòng)面之間形成釬料絲通過的間隙，并且兩個(gè)滾輪 組中的間隙在同一豎直線上，所述的長(zhǎng)度測(cè)量裝置包括安裝在襯板上表面的智能控制面板 以及安裝在襯板下表面的長(zhǎng)度傳感器，長(zhǎng)度傳感器和智能控制面板連接，由智能控制面板 設(shè)置釬料絲切割的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度傳感器測(cè)量露出襯板的釬料絲長(zhǎng)度后，并發(fā)射無線信號(hào)控制 送絲裝置與切絲裝置的開啟或關(guān)閉。
[0005] 所述的往復(fù)切割機(jī)構(gòu)設(shè)置在襯板的下表面，包括步進(jìn)電機(jī)、齒輪組以及齒條，其中 齒輪組由兩個(gè)相嚙合的大齒輪以及分別和大齒輪嚙合的小齒輪組成，并且每個(gè)小齒輪在和 大齒輪嗤合的同時(shí)與一根齒條嗤合，所述的刀片安裝在齒條的一端，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其中一 個(gè)大齒輪連轉(zhuǎn)動(dòng)，并由另一個(gè)大齒輪、小齒輪以及齒條的傳動(dòng)，帶動(dòng)刀片往復(fù)移動(dòng)，將露出 襯板的釬料絲切割成釬料絲段。
[0006] 所述的加熱冷卻裝置包括位于刀片和釬料絲接觸點(diǎn)正下方的加熱冷卻管，管內(nèi)充 滿球化劑，加熱冷卻管的上端設(shè)置入口槽，下端和釬料球槽相連，加熱冷卻管分為熔化部分 和冷卻部分，熔化部分的外周安裝有兩個(gè)距離可調(diào)整的加熱環(huán)，釬料絲段的熔化時(shí)間與加 熱環(huán)的距離成正比，冷卻部分設(shè)置有上下兩個(gè)卸料閥門；兩個(gè)加熱環(huán)與溫度控制儀相連，連 接在溫度控制儀上的熱電偶的端部接在熔化部分的管體內(nèi)。
[0007] 所述的收集裝置和加熱冷卻管上的卸料口連接。
[0008] 所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置和減速器組成。
[0009] 所述的滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)面為波紋面。
[0010] 所述的滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)面上設(shè)置引導(dǎo)釬料絲進(jìn)入切絲裝置的溝槽，并且溝槽的寬度大于 釬料絲直徑，溝槽深度不大于釬料絲直徑的1/3 ;另外，溝槽可以設(shè)置多道，對(duì)應(yīng)的釬料絲 可以米用對(duì)盤，以提尚切割效率。
[0011] 所述的定位裝置入口端的寬度大于出口端的寬度。
[0012] 所述的釬料絲絲盤和定位裝置分別設(shè)置為多個(gè)。
[0013] 利用上述的一種可控制釬焊球大小的釬焊球加工裝置進(jìn)行釬焊球加工的方法，包 括如下步驟： 步驟一、加熱：開啟加熱環(huán)以及溫度控制儀，使球化劑溫度高于釬料絲熔點(diǎn) 100-150。。； 步驟二、送絲：轉(zhuǎn)動(dòng)送絲輥將釬料絲絲盤的釬料絲拉出，釬料絲通過定位裝置確定位 置后，沿豎直方向向下移動(dòng)進(jìn)入滾輪裝置，由動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將釬料絲向下推入切 絲裝置，并且由長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)得釬料絲露出襯板的長(zhǎng)度，即釬料絲進(jìn)入切絲裝置的進(jìn)絲 量； 步驟三、切絲：在長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)得進(jìn)絲量達(dá)到智能控制面板的設(shè)定值后，由長(zhǎng)度傳感 器發(fā)出信號(hào)，控制送絲裝置停止送絲，并啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)齒條以及齒條上的 刀片往復(fù)移動(dòng)將露出襯板的釬料絲切成待球化的釬料絲段； 步驟四、球化：步驟三所得的釬料絲段落入下方的加熱冷卻裝置進(jìn)行球化，球化時(shí)，需 要關(guān)閉兩個(gè)卸料閥門，在球化后，打開上方的卸料閥門，在冷卻部分管體內(nèi)的釬焊球以及部 分球化劑落下后，關(guān)閉上方的卸料閥門，再打開下方的卸料閥門，將釬焊球以及部分球化劑 放出至釬料球槽中； 步驟五、清洗釬料球槽內(nèi)的釬焊球并進(jìn)行干燥處理； 步驟六、將步驟五干燥后得到的釬焊球進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后包裝入庫。
[0014] 在上述加工方法中，所使用的釬料絲直徑為0. 1~0. 5mm。
[0015] 本發(fā)明具有以下有益效果： 1、本發(fā)明在送絲裝置中設(shè)置釬料絲長(zhǎng)度控制裝置，一方面，通過動(dòng)力機(jī)構(gòu)控制 滾輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制釬料絲的移動(dòng)速度，便于長(zhǎng)度測(cè)量裝置對(duì)切絲長(zhǎng)度進(jìn)行精確測(cè) 量以及切絲裝置的精確切割，以控制釬焊球的直徑大小，由切絲長(zhǎng)度控制釬焊球直 徑的原因在于，釬焊球直徑d與釬料絲直徑D以及切絲長(zhǎng)度L有關(guān)，具體關(guān)系如下： CN 105149808 A 說明書 3/5 頁
，由此也可以看出，釬料絲直徑越小，釬焊球直徑精度越好控制，經(jīng)過多次試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，釬料絲直徑在0. l~〇. 5mm最好，而且，要求切絲長(zhǎng)度和釬料絲直徑的精度控制在 ±0.0 lmm ;另一方面，通過長(zhǎng)度測(cè)量裝置中的智能控制面板對(duì)切絲長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，并由長(zhǎng)度 傳感器測(cè)量露出襯板的釬料絲長(zhǎng)度，即實(shí)際的切絲長(zhǎng)度，并發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)控制送絲裝置 和切絲裝置的開啟或關(guān)閉，使得送絲裝置和切絲裝置的自動(dòng)化程度大大提高，并能保證釬 料絲切絲長(zhǎng)度能夠達(dá)到上述誤差要求，使得加工出來的釬焊球直徑更加均勻。
[0016] 2、本發(fā)明中定位裝置的設(shè)置，定位裝置的入口端寬度大于出口端寬度，用于對(duì)所 述釬料絲進(jìn)行導(dǎo)向和定位，使得釬料絲在送絲過程中在固定位置保持豎直向下的直線運(yùn) 動(dòng)。
[0017] 3、本發(fā)明送絲裝置中滾輪的滾動(dòng)面設(shè)置溝槽，可以保證釬料絲呈直線精確地送入 切絲裝置。
[0018] 4、本發(fā)明還可以使用多個(gè)釬料絲線盤和定位裝置與一套送絲裝置、一套切絲裝置 以及一套收集裝置配合，從而輕易實(shí)現(xiàn)多絲切割。
[0019] 5、本發(fā)明解決了目前釬焊球生產(chǎn)大小難以精確控制，且焊球尺寸較大，不滿足高 密度組裝技術(shù)的要求的問題，并由于自動(dòng)化程度的提高，解決了釬焊球設(shè)備技術(shù)落后的問 題。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明中釬焊球加工裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明中刀片的工作原理示意圖。
[0022] 圖中標(biāo)記：1_釬料絲絲盤；2-減速器；3-驅(qū)動(dòng)裝置；4-長(zhǎng)度測(cè)量裝置；5-刀片； 6-入口槽；7-加熱環(huán)；8-加熱冷卻管；9-釬料球槽；10-送絲輥；11-定位裝置；12-釬料絲； 13-滾輪裝置；14-襯板；15-釬料絲段；16-熱電偶；17-溫度控制儀；18-卸料閥門；19-齒 條；20-小齒輪；21-步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸；22-大齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將結(jié)合附圖，通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 實(shí)施例1 一種可控制釬焊球大小的釬焊球加工裝置，包括自上而下依次設(shè)置的送絲裝置、切絲 裝置以及加熱冷卻裝置，釬料絲12經(jīng)送絲裝置到達(dá)切絲裝置，由切絲裝置中的刀片5將其 切斷后，切掉的釬料絲段15落入切絲裝置下方的加熱冷卻裝置中，經(jīng)加熱熔化后再球化冷 卻，形成釬焊球，并最終落入釬料球槽9中。
[0025] 所述送絲裝置包括釬料絲絲盤1、送絲輥10、定位裝置11以及釬料絲長(zhǎng)度控制裝 置，并且，送絲輥10、定位裝置11以及釬料絲長(zhǎng)度控制裝置為自上而下依次設(shè)置的，送絲輥 10將釬料絲絲盤1上的釬料絲12拉出，并通過定位裝置11，保證釬料絲12的前進(jìn)方向?yàn)樨Q 直向下，釬料絲長(zhǎng)度控制裝置由動(dòng)力裝置控制的滾輪裝置13以及長(zhǎng)度測(cè)量裝置4組成，滾 輪裝置13為上下設(shè)置的兩組滾輪，每組滾輪由兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪組成，并且，上方的滾 輪組由驅(qū)動(dòng)裝置3經(jīng)減速器2控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述長(zhǎng)度測(cè)量裝置4設(shè)置在滾輪裝置13下方， 可以精確測(cè)量出進(jìn)入切絲裝置的進(jìn)絲量。
[0026] 所述的切絲裝置包括刀片5和安裝刀片5的襯板14,襯板14上設(shè)有供釬料絲12 穿過的通道，刀片5設(shè)置在該通道的兩側(cè)，并安裝在往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步 進(jìn)電機(jī)（圖中未畫出）、齒輪組以及齒條19,其中齒輪組由兩個(gè)相嚙合的大齒輪22以及分別 和大齒輪22嚙合的小齒輪20組成，并且每個(gè)小齒輪20在和大齒輪22嚙合的同時(shí)與一根 齒條19嚙合，所述的刀片5安裝在齒條19的一端，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與其中一個(gè)大齒輪22 連接后，驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過另一個(gè)大齒輪22以及小齒輪20、齒條19的傳動(dòng)，帶動(dòng)刀片5往 復(fù)移動(dòng)，對(duì)露出襯板14的釬料絲12進(jìn)行切割。
[0027] 所述的加熱冷卻裝置包括一根直立的加熱冷卻管8,加熱冷卻管8位于刀片5和 釬料絲12接觸點(diǎn)的正下方，管內(nèi)充滿球化劑，該加熱冷卻管8的上端設(shè)置入口槽6,