[发明专利]一种BGA锡球熔炼及快速成型方法

说明书

本发明涉及一种BGA锡球熔炼及快速成型方法。采用的技术方案是：包括将锡料放入钎料熔化炉，经过热熔、加压喷射形成液流，液流经过震动设备的震荡发生断裂，之后进入球化装置，经过震荡断裂的锡料浸润花生油球化介质，浸润花生油的锡球在下落的过程中加入氮气冷却得到成品，成品后续经过真球度测定工序，筛选、清洗打磨制得合格品。本发明的有益效果：该方法工艺参数易于设定、验证，工艺流程易于实现自动化控制，同时，生产流程短，生产成本低，采用花生油作为球化介质，真球度高，成品率高，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于集成电路焊接工艺领域，涉及一种BGA锡球熔炼及快速成型方法。

背景技术

大数据、人工智能的发展极大带动了集成电路的发展，同时，封装技术也随之飞速发展，日新月异。电子封装技术是集成电路产业的三大核心之一，其中BGA封装成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择，BGA锡球是BGA封装的重要材料。

目前国内外对BGA锡球的生产设备研究较多的有雾化法、切丝重熔法和激振喷射法。雾化法是传统粉体的制备技术，利用雾化介质的动能分散金属液流，使之成为金属液滴的办法。虽然雾化法生产率高，但雾化工艺特性决定了其生产的粉末或颗粒的尺寸分布范围非常宽，且形貌很难保证是严格的几何球体，所以筛选过程复杂，产品成品率非常低；切丝重熔法的主要优点是生产工艺可控性好，产品的成品率高，但是生产工序繁多，所需设备投资大，并且在多次加工的过程中容易引进各种杂质，对于含Bi等较脆焊料不易加工成丝或箔材，此外由于CSP封装用锡球的直径更小，所用机械设备需要加工精度高，实现困难；射流断裂法是在压力作用下，使熔融的金属通过喷嘴产生金属射流，控制流速使射流保持层流状态，以一定频率的机械振动作用于射流，当振动频率、振幅与喷嘴直径等工艺参数相匹配时，射流会断裂为均匀的金属液滴，该工艺过程简单，易于实现自动控制，流程短，生产成本很低，获得的金属颗粒尺寸均匀，是目前最具发展前景的精密锡球制备方法；但是常规的射流断裂法，虽然喷射压强、喷射速度以及振荡频率均可以根据计算进行设定，但是，锡料喷射形成液流，再进行震荡断裂，之后下坠形成锡球的过程中，往往靠液流自身的物理特性，形成的锡球，真球度不加，成品率也不高。

鉴于以上问题，本发明提供是一种BGA锡球熔炼及快速成型方法，采用射流断裂法，通过将锡料放入钎料熔化炉，经过热熔、加压喷射形成液流，液流经过震动设备的震荡发生断裂，之后进入球化装置，经过震荡断裂的锡料浸润花生油球化介质，浸润花生油的锡球在下落的过程中加入氮气冷却得到成品，成品后续经过真球度测定工序，筛选、清洗打磨制得合格品，该方法工艺参数易于设定、验证，工艺流程易于实现自动化控制，同时，生产流程短，生产成本低，成品率高，适用于工业化生产。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种BGA锡球熔炼及快速成型方法，采用的技术方案是：包括以下步骤：

(1)首先将锡料放入钎料熔化炉热熔，待锡料完全溶化之后搅拌均匀；

(2)然后向钎料熔化炉内加压，使液态的锡料通过喷头喷射形成液流；

(3)液流经过震动设备的震荡发生断裂，之后进入球化装置；

(4)经过震荡断裂的锡料，之后浸润花生油，将花生油作为球化介质；

(5)浸润花生油的锡球在下落的过程中，通过氮气冷却装置加入氮气冷却得到成品；

(6)成品后续经过真球度测定工序，筛去圆度、直径不达标的部分，之后经过表面筛选，清洗打磨得到合格品。

作为本发明的一种优选方案，步骤(1)所述锡料为SAC305，其中锡、银以及铜金属的百分比分别是96.5％Sn、3.0％Ag、0.5％Cu，所述钎料熔化炉的热熔温度为220摄氏度。

作为本发明的一种优选方案，步骤(2)所述钎料熔化炉内施加的压强为73.42KPa，液流的喷射速度为3m/s，所述钎料熔化炉的喷头的内径为0.2mm。