[发明专利]一种制备低熔点焊球的方法及装置

摘要

本发明一种制备低熔点焊球的方法及装置属于低熔点球形微粒子制备的技术领域，特别涉及一种利用小孔喷射制备低熔点焊球的方法。本方法为在通入惰性气体Ar产生背压的条件下，通过加热器将低熔点材料加热至熔融状态，然后利用压电陶瓷在脉冲驱动信号的激励下产生向下的位移，并由传动棒及压片传递给熔化后的液体，从而使一定量的微小液体通过坩埚下部的小孔射出，射出的液体在降落过程中无容器凝固形成均一焊球的方法。该装置由上部的喷射部位组件和下部的回收室组件组成。本方法制备出的焊球大小一致、组织成分均一、粒径可控、圆球度高，并且适合于熔点合适的各种材料，能满足生产的连续性和稳定性，生产效率高，满足现代微电子封装行业的要求。

主权项

一种制备低熔点焊球的方法，其特征是，在通入惰性气体Ar气产生背压的条件下，通过加热器将低熔点材料加热至熔融状态，然后利用压电陶瓷在脉冲驱动信号的激励下产生向下的位移，并由传动棒及压片传递给熔化后的液体，从而使一定量的微小液体通过坩埚下部的小孔射出，射出的液体在降落过程中无容器凝固形成均一焊球的方法，其步骤如下：首先将低熔点材料放入左、右两熔池(4’、4)中，低熔点材料的装入量分别为左、右两熔池(4’、4)容积的50％‑70％，关闭顶盖(1)；将带中心孔坩埚(11)通过左、右连通管(10’、10)和左、右熔池(4’、4)连通起来，其安放位置为左、右熔池(4’、4)对称中心的正下方，之后将直径尺寸为300μm的喷射孔安置到带中心孔坩埚(11)的中心孔(12)中；然后抽取真空：先用机械泵(26)将喷射部腔室(28)、熔池(4’、4)、石英降落管(14)以及回收室(16)抽到低真空5‑10Pa，再用扩散泵(27)将喷射部腔室(28)、熔池(4’、4)、石英降落管(14)以及回收室(16)抽到高真空0.001‑0.01Pa；利用气体通管(25)通入惰性气体Ar，使喷射部腔室(28)、熔池(4’、4)、石英降落管(14)以及回收室(16)内压力达到0.1MPa，之后关闭扩散泵(27)和机械泵(26)；熔化原材料：设置环形加热器(7)的功率为300‑500W、加热温度为300‑400℃，接通环形加热器(7)加热左、右熔池(4’、4)，使预先放置好的原材料熔化为左、右两熔池(4’、4)中的熔体(6)；通过左、右供气管(3’、3)向左、右熔池(4’、4)中通入惰性气体Ar气，和喷射部腔室(28)产生背压1‑30kPa，使得熔体(6)通过左、右连通管(10’、10)填满带中心孔坩埚(11)；其次将外部脉冲驱动信号施加给压电陶瓷(29)，在其激励作用下，压电陶瓷(29)产生向下位移1‑15μm，由传动棒(5)及压片(8)传递给带中心孔坩埚(11)中的液体，从而使得微小液体通过带中心孔坩埚(11)下部的中心孔(12)射出，喷射速度为1‑5m/s；射出的长条液体(22)由于重力和表面张力的作用在石英降落管(14)中无容器凝固形成初步球形粒子(21)，最后降落到回收室(16)的回收仓(18)中；同时压片(8)和传动棒(5)旋即恢复成初始态，每次射出液体结束后带中心孔坩埚(11)通过左、右连通管(10’、10)补充新的熔体(6)，以保证带中心孔坩埚(11)处于填满状态；连续发射脉冲喷射液体制备所需焊球(19)；最后，喷射制备焊球(19)结束后，依次关闭外部脉冲信号、环形加热器(7)，待温度降至室温，打开回收室(16)的侧盖(20)，取出回收仓(18)，得到所需焊球(19)；再用机械泵(26)将喷射部腔室(28)、熔池(4’、4)、石英降落管(14)以及回收室(16)抽到低真空5‑10Pa，使装置停用时处于真空状态。