標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具，通過在保護(hù)氣體保護(hù)的環(huán)境下，用刮刀將熔融的金屬原材料刮入模具的陣列通孔內(nèi)，再通過冷卻使陣列通孔內(nèi)的熔融金屬原材料在表面張力的作用下收縮成球，并且為了便于成球和脫模，在模具的表面涂有耐高溫不粘層。通過該方法和模具來制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、球直徑可控，并且所制得的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球真圓度高、球徑均勻性好、球表面質(zhì)量好。廣泛應(yīng)用與BGA植球，F(xiàn)lip?Chip等電子封裝技術(shù)領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具。
技術(shù)介紹
在電子工業(yè)領(lǐng)域，隨著每年全球?qū)﹄娮赢a(chǎn)品需求的逐年增加，對(duì)標(biāo)徑BGA(球柵陣列)封裝金屬焊球的需求也在逐年增加。由于焊球的質(zhì)量直接影響到芯片的封裝水平和性能，因此生產(chǎn)出真圓度高、球徑均勻性好、球表面質(zhì)量好的標(biāo)徑BGA(球柵陣列)封裝金屬焊球成為各研究機(jī)構(gòu)的研究焦點(diǎn)。傳統(tǒng)制造的BGA(球柵陣列)封裝金屬焊球的方法主要有氣霧化法、離心霧化法、切絲重熔法、均勻液滴成型法、脈沖小孔噴射法等。這些現(xiàn)有的技術(shù)方法，生產(chǎn)成本較高，效率低，焊球的真圓度、均勻性和表面質(zhì)量也不甚理想。隨著BGA封裝技術(shù)的發(fā)展，基于生產(chǎn)成本、效率、產(chǎn)品質(zhì)量等因素的考慮傳統(tǒng)制球技術(shù)終將被淘汰，因此在應(yīng)用領(lǐng)域受到了一定的限制，在電子技術(shù)封裝領(lǐng)域難以更好的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低且球直徑可控，制得的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球具有真圓度高、球徑均勻性好、球表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到以上目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，包括以下步驟：a.在一模板上開設(shè)形成陣列的若干通孔，并在該模板的上表面與一載球板的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成不粘層，將模板可脫離地疊加于載球板上方并使二者相貼合；b.將制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的原材料置于模板上，在保護(hù)氣體的保護(hù)下，通過加熱使原材料成為熔融狀態(tài)；c.用刮刀將模板上的熔融狀態(tài)的原材料刮入通孔內(nèi)；d.通過冷卻使通孔內(nèi)的熔融狀態(tài)的原材料在表面張力的作用下，在載球板上收縮成球，并硬化形成標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球。進(jìn)一步地，步驟a中，在載球板上開設(shè)數(shù)量和位置與模板上的通孔相對(duì)應(yīng)的若干弧形凹坑，再在載球板的上表面涂覆不粘層。進(jìn)一步地，含氟硅酸鹽粒子材料為特氟龍。進(jìn)一步地，標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的半徑為0.1～1mm。進(jìn)一步地，通孔的橫截面形狀為圓形、三角形、方形或多邊形。進(jìn)一步地，模板和載球板采用不銹鋼板或陶瓷板。進(jìn)一步地，保護(hù)氣體為氮?dú)夂投栊詺怏w中的一種或幾種的組合。進(jìn)一步地，步驟b中的加熱方法為電加熱、射頻加熱或紅外加熱。進(jìn)一步地，步驟d中的冷卻方法為通過低溫箱冷卻或通過冷卻水冷卻。本專利技術(shù)還提供了另一種技術(shù)方案：一種用于上述標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法的模具，它包括由上至下依次設(shè)置的模板和載球板，模板上開設(shè)有形成陣列的若干通孔，且模板的上表面和載球板的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成的不粘層，模板與載球板可脫離地相貼合。由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具，通過在保護(hù)氣體保護(hù)的環(huán)境下，用刮刀將熔融的金屬原材料刮入模具的陣列通孔內(nèi)，再通過冷卻使陣列通孔內(nèi)的熔融金屬原材料在表面張力的作用下收縮成球，并且為了便于成球和脫模，在模具的表面涂有耐高溫不粘層。通過該方法和模具來制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、球直徑可控，并且所制得的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球真圓度高、球徑均勻性好、球表面質(zhì)量好。廣泛應(yīng)用與BGA植球，F(xiàn)lipChip等電子封裝
附圖說明附圖1為本專利技術(shù)標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具中的模板的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本專利技術(shù)標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具中的載球板的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本專利技術(shù)標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具中加熱時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本專利技術(shù)標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法及模具中焊球成型時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)為：1、模板；2、通孔；3、載球板；4、不粘層；5、保護(hù)氣體輸送管；6、刮刀；7、弧形凹坑；8、加熱裝置；9、標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球；10、冷卻裝置。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。從附圖1至附圖4的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，本實(shí)施例提供了一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，包括以下步驟：a.在一模板1上開設(shè)形成陣列的若干通孔2，并在該模板1的上表面與一載球板3的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成耐高溫的不粘層4，將模板1可脫離地疊加于載球板3上方并使二者相貼合。優(yōu)選地，模板1與載球板3的尺寸和形狀相同，材料采用耐高溫不變形的不銹鋼板或陶瓷板。本實(shí)施例中所使用的含氟硅酸鹽粒子材料為耐高溫的特氟龍材質(zhì)。b.將制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的原材料（附圖中未畫出）置于模板1上，在保護(hù)氣體的保護(hù)下，通過加熱使原材料成為熔融狀態(tài)，如附圖3所示，保護(hù)氣體通過保護(hù)氣體輸送管5來輸送，其中附圖3中的箭頭表示氣體流出方向。保護(hù)氣體為氮?dú)夂投栊詺怏w（包括氦氖氬氪氙，優(yōu)選為氦氣）中的一種或幾種的組合。制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的原材料可以是In、Sn等單一材質(zhì)的低熔點(diǎn)金屬材料，也可以是Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag、Bi-Sb等多重材質(zhì)的低熔點(diǎn)合成金屬材料。c.用刮刀6將模板1上的熔融狀態(tài)的原材料刮入通孔2內(nèi)。d.通過冷卻使通孔2內(nèi)的熔融狀態(tài)的原材料在表面張力的作用下，在載球板3上收縮成球，并硬化形成標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球9。在一種更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟a中，在載球板3上先開設(shè)數(shù)量和位置與模板1上的通孔2相對(duì)應(yīng)的若干弧形凹坑7，再在載球板3的上表面涂覆不粘層4。該弧形凹坑7有助于提高標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的真圓度，防止標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球9與載球板3接觸處形成平面。更優(yōu)地，模板1與載球板3之間設(shè)置有定位裝置，既能夠使模板1和載球板3相疊加貼合時(shí)，通孔2與弧形凹坑7能夠準(zhǔn)確地相一一對(duì)應(yīng)，還能夠使模板1和載球板2在疊加貼合時(shí)的相對(duì)位置固定，不會(huì)因外力的碰撞而脫開。定位裝置可以為定位銷和定位孔的配合結(jié)構(gòu)，也可以為卡塊與卡槽的配合結(jié)構(gòu)，或現(xiàn)有技術(shù)中的其他適合的結(jié)構(gòu)。標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球9的半徑為0.1～1mm，上述通孔2的橫截面尺寸、通孔2的深度（即模板1的厚度）以及上述弧形凹坑7的大小和深度，都根據(jù)實(shí)際要制備的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的球徑來決定。通孔2的個(gè)數(shù)不以附圖中的個(gè)數(shù)為參考，其根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置。由于標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球9在表面張力的作用下收縮成球的，所以通孔2的形狀不會(huì)影響標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球9的真圓度，通孔2的橫截面形狀可以為圓形、三角形、方形或多邊形。在一種更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟b中的加熱方法可以為電加熱、射頻加熱或紅外加熱。如附圖3所示，加熱裝置8采用設(shè)置于載球板3下方的電加熱器，也可以在載球板3的內(nèi)部設(shè)置加熱絲。在一種更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟d中的冷卻方法為通過低溫箱冷卻或通過冷卻水冷卻，通過其它高效冷媒冷卻，如氟利昂等。如附圖4所示，冷卻裝置10為設(shè)置于載球板3下方的冷卻水系統(tǒng)。本實(shí)施例還提供一種用于上述標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法的模具，它包括由上至下依次設(shè)置的模板1和載球板3，模板1上開設(shè)有形成陣列的若干通孔2，且模板1的上表面和載球板3的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成的不粘層4，模板1與載球板3可脫離地相貼合。優(yōu)選地，模板1與載球板3的尺寸和形狀相同，材料采用耐高溫不變形的不銹鋼板或陶瓷板。本實(shí)施例中所使用的含氟硅酸鹽粒子材料為耐高溫的特氟龍材質(zhì)。在一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：a.在一模板（1）上開設(shè)形成陣列的若干通孔（2），并在該模板（1）的上表面與一載球板（3）的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成不粘層（4），將所述模板（1）可脫離地疊加于所述載球板（3）上方并使二者相貼合；b.將制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的原材料置于所述模板（1）上，在保護(hù)氣體的保護(hù)下，通過加熱使所述原材料成為熔融狀態(tài)；c.用刮刀（6）將所述模板（1）上的熔融狀態(tài)的原材料刮入所述通孔（2）內(nèi)；d.通過冷卻使所述通孔（2）內(nèi)的熔融狀態(tài)的原材料在表面張力的作用下，在所述載球板（3）上收縮成球，并硬化形成標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球（9）。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
a.在一模板（1）上開設(shè)形成陣列的若干通孔（2），并在該模板（1）的上表面與一載球板（3）的上表面分別采用含氟硅酸鹽粒子材料涂覆形成不粘層（4），將所述模板（1）可脫離地疊加于所述載球板（3）上方并使二者相貼合；
b.將制備標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的原材料置于所述模板（1）上，在保護(hù)氣體的保護(hù)下，通過加熱使所述原材料成為熔融狀態(tài)；
c.用刮刀（6）將所述模板（1）上的熔融狀態(tài)的原材料刮入所述通孔（2）內(nèi)；
d.通過冷卻使所述通孔（2）內(nèi)的熔融狀態(tài)的原材料在表面張力的作用下，在所述載球板（3）上收縮成球，并硬化形成標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球（9）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，其特征在于：所述的步驟a中，在所述載球板（3）上開設(shè)數(shù)量和位置與所述模板（1）上的通孔（2）相對(duì)應(yīng)的若干弧形凹坑（7），再在載球板（3）的上表面涂覆所述不粘層（4）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，其特征在于：所述的含氟硅酸鹽粒子材料為特氟龍材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)徑BGA封裝金屬焊球的制備方法，其特征在于：所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王峰，趙海琴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州瑞而美光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32