一种用于半导体封装的锡球制造方法及设备

摘要

本发明创造公开了一种用于半导体封装的锡球制造方法及设备，其方法是将锡料投入熔化炉中熔化并保持锡液温度到250‑450℃；熔化后的锡液经过导管连续均匀的流入转速达500‑3000转/分钟并经过预热(预热温度与锡液温度相同)的半球形转盘中，再从转盘的喷嘴射出大小均一的锡球，掉入装有冷却液的容器中冷却成型。然后经过清洗，抗氧化处理，筛选，检验及包装得到产品。所述锡球制造设备包括熔化炉，管道，喷射成型装置三个部分。本发明创造采用连续进料方式，锡球产率大大提升，同时产量也可灵活控制，生产的锡球颗粒均一，真圆度高，且设备简单，操作方便，生产成本低。

权利要求

1.一种用于半导体封装的锡球的生产方法，按以下步骤进行：熔化，离心喷射成型，定型冷却，抗氧化处理，筛选，检验及包装，其特征在于：(1)熔化：锡液的温度350-400℃；

(2)离心喷射成型：将锡液均匀的流入以800-2500转/分钟不断转动的并经过预热的半球形转盘中，通过半球形转盘底端的喷嘴喷射出锡球，转盘预热温度250-450℃，预热温度与锡液流出熔化炉温度相同，根据生产锡球大小更换不同径口尺寸的喷嘴；

(3)定型冷却：喷射出的锡球落入装有冷却液的冷却槽中冷却定型成球状，冷却液为聚乙二醇溶液，冷却液温度不高于80℃。

2.根据权利要求1所述的生产方法中使用的设备，它包括熔化炉，管道，喷射成型装置，熔化炉通过管道连接到转盘的正上方，管道内设有流量阀，锡料在熔化炉熔化经过管道流入成型装置中，其特征在于：所述成型装置包括转盘，搅拌机，冷却液和冷却槽，其中所述搅拌机下方连接有搅拌杆，搅拌机通过搅拌杆和转盘内球面固定，转盘为半球形状，内腔宽度为5-20cm，外半球半径为10-50cm，弧度为30-180°，底端设有喷嘴，转盘正下方设有冷却槽，冷却槽中装有冷却液，冷却槽下端设有出料阀，转盘半球形内球面固定在搅拌杆的端部，外球面顶部开一圆口，锡液通过圆口流入半球形转盘，转盘的材质为不锈钢或钛材质，所述冷却槽底端为锥形状。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述喷嘴的径口尺寸比锡球球径大0.1mm。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述冷却液采用聚乙二醇200，聚乙二醇

300，聚乙二醇400，聚乙二醇600，聚乙二醇800或聚乙二醇1000。

说明书

一种用于半导体封装的锡球制造方法及设备

技术领域

[0001] 本发明创造涉及一种生产直径为0.1-2.0mm用于半导体封装的锡球的生产方法。本发明创造还涉及上述生产方法中使用的一种设备。

背景技术

[0002] 半导体封装中BGA封装是采用锡球来代替IC元件封装结构中的引脚，BGA封装可以安排更多的I/O，更重要的是可以按功能要求设计从两层到多层集成电路，完成电阻优化。BGA封装采用的锡球具有相当高的尺寸及外形精度要求。现有生产锡球的主要技术有切丝重熔法，先将锡料制成一定规格的锡丝，在裁切成小段，将小段浸入一定温度的溶剂中熔化，凝固成颗粒，在拉丝过程中溶液造成锡丝粗细不均，影响到锡球的尺寸造成成品率低，而且生产设备造价较高。

发明内容

[0003] 本发明创造的目的在于提供一种成品率高，产品质量好，并能生产0.1-2.0mm直径的锡球生产方法。

[0004] 本发明创造的另一目的在于提供一种生产上述锡球的构造简单造价低廉的设备。

[0005] 本发明创造的半导体封装用的锡球生产方法主要有熔化，离心喷射成型，定型冷却，抗氧化处理，筛选，检验及包装，其特征在于：

[0006] (1)离心喷射成型：将锡液均匀的流入以500-3000转/分钟不断转动的并经过预热的半球形转盘中，通过半球形转盘底端的喷嘴喷射出锡球，根据生产锡球大小更换不同径口尺寸的喷嘴；

[0007] (2)定型冷却：喷射出的锡球落入装有冷却液的冷却槽中冷却定型成球状，冷却液为聚乙二醇溶液，冷却液温度不高于100℃。

[0008] 上述离心喷射成型步骤中，半球型转盘的优选转速在800-2500转/分钟，转盘预热温度250-450℃，优选350-450℃；定型冷却步骤中，冷却液温度优选不高于80℃。

[0009] 上述生产方法中的熔化，离心喷射成型，定型冷却三个步骤可以通过一套完整设计的设备来来完成，它包括熔化炉，管道，喷射成型装置，锡料在熔化炉熔化经过管道流入成型装置中，其特征在于：所述成型装置包括转盘，搅拌机，冷却液和冷却槽，其中所述搅拌机下方连接有搅拌杆，搅拌机通过搅拌杆和转盘内球面固定，转盘为半球形状，底端安装有喷嘴，转盘正下方设有冷却槽，冷却槽装有冷却液，冷却槽下端设有出料阀，转盘半球形内球面固定在搅拌杆的端部，外球面顶部开一圆口，锡液通过圆口流入半球形转盘，通过转盘底端的喷嘴射出，掉入转盘下方冷却槽内的冷却液中。

[0010] 所述的转盘为半球形状，内腔宽度为5-20cm，优选6-12cm，外半球半径为10-50cm，优选15-30cm，弧度为30-180°，优选90-180°，转盘的材质为不锈钢或钛材质。

[0011] 所述的喷嘴口径比生产的锡球尺寸略大一些，优选大0.1mm，根据生产不同直径的锡球而选取不同口径的喷嘴。

[0012] 所述冷却液采用聚乙二醇200，聚乙二醇300，聚乙二醇400，聚乙二醇600，聚乙二醇800或聚乙二醇1000，喷射出的锡液在一定温度的聚乙二醇溶液中自然沉降，冷却，同时锡球通过自身的表面张力最终形成圆形的锡球。

[0013] 为了方便锡球收集，冷却槽的底端设计成锥形。

[0014] 本发明创造的生产方法及设备既可用于生产锡铅合金锡球也可用于生产无铅焊合金锡球。

[0015] 本发明创造克服现有技术的缺点，具有以下优点：

[0016] (1)工艺及设备的适应性强，通过更换不同口径的喷嘴和调整搅拌器转速可满足制取0.1-2.0mm不同径粒的锡球，产品真圆度好，一次成品率高；

[0017] (2)采用连续进料方式，产率大大提升，同时产量也可灵活控制；

[0018] (3)生产设备结构简单、合理，操作方便，投资比其他生产方法少。

附图说明

[0019] 图1是本发明创造的生产方法的生产流程图；

[0020] 图2是本发明创造的设备工作原理示意图。

[0021] 图中：1、熔化炉；2、流量阀；3、管道；4、搅拌机；5、搅拌杆；6、转盘；7、喷嘴；8、冷却槽；9、冷却液；10、出料阀。

具体实施方式

[0022] 为了更好的本发明创造的技术方案，下面详细描述本发明创造的实施例。

[0023] 实施例1：

[0024] 如图1所示，本发明创造的生产方法包括熔锡、流入转盘、喷射成型、冷却定型、清洗、防氧化处理、筛选、检验、包装等步骤。

[0025] 如图2所示，本发明创造的设备包括熔化炉1，管道3，喷射成型装置，喷射成型装置包括转盘6，搅拌机4，冷却槽8，冷却液9，熔化炉1通过管道3连接到转盘6的正上方，锡料在熔化炉1熔化经过管道流入转盘6中，搅拌机4下方连接有搅拌杆5，搅拌机4通过搅拌杆5和转盘6内球面固定，转盘6为半球形状，底端安装有喷嘴7，转盘6正下方设有冷却槽8，冷却槽8装有冷却液9，冷却槽8下端设有出料阀10，转盘6半球形内球面固定在搅拌杆5的端部，外球面顶部开一圆口，锡液通过圆口流入半球形转盘6，通过转盘6底端的喷嘴7射出，掉入转盘6下方冷却槽8内的冷却液9中。其中转盘6的弧度为90°，材质为不锈钢或钛材质，内腔宽度为5cm，外球半径15cm，喷嘴7径口为0.6mm。当生产球径为0.5mm的无铅锡球时，先将无铅锡料合金投入熔化炉1中加热熔化，并使锡液温度达到400℃，打开流量阀2使锡液连续并均匀的流入转速达1400转/分钟并预热至400℃的转盘6中，并由径口为0.6mm的喷嘴7喷出，落入装有温度为60℃的冷却液9-聚乙二醇300的冷却槽8中，并在冷却过程中定型为0.5mm的无铅锡球，然后经过冷却槽8底部的出料阀10取出，对锡球进行清洗，抗氧化处理，筛选，检验，然后包装成产品。

[0026] 实施例2：

[0027] 本实施例与实施例1不同之处在于：上述设备中的转盘6弧度为150°，内腔宽度为8cm，外球半径为20cm。当生产球径为1.0mm的无铅锡球时，先将无铅锡料合金投入熔化炉1中加热熔化，并使锡液温度达到450℃，打开流量阀2使锡液连续并均匀的流入转速达1100转/分钟并预热至450℃的转盘6中，并由径口为1.1mm的喷嘴7喷出，落入装有温度为50℃的冷却液9-聚乙二醇800的冷却槽8中，并在冷却过程中定型为1.0mm的无铅锡球，然后经过冷却槽8底部的出料阀10取出，对锡球进行清洗，抗氧化处理，筛选，检验，然后包装成产品。

[0028] 实施例3：

[0029] 本实施例与实施例1不同之处在于：上述设备中的转盘6弧度为180°，内腔宽度为10cm，外球半径为25cm。当生产球径为0.1mm的锡铅合金锡球时，先将锡铅合金锡球锡料合金投入熔化炉1中加热熔化，并使锡液温度达到350℃，打开流量阀2使锡液连续并均匀的流入转速达2000转/分钟并预热至350℃的转盘6中，并由径口为0.2mm的喷嘴喷出，落入装有温度为70℃的冷却液9-聚乙二醇600的冷却槽8中，并在冷却过程中定型为0.1mm的无铅锡球，然后经过冷却槽8底部的出料阀10取出，对锡球进行清洗，抗氧化处理，筛选，检验，然后包装成产品。

[0030] 实施例4：

[0031] 本实施例与实施例1不同之处在于：上述设备中的转盘6弧度为30°，内腔宽度为15cm，外球半径为35cm。当生产球径为1.5mm的锡铅合金锡球时，先将锡铅合金锡球锡料合金投入熔化炉1中加热熔化，并使锡液温度达到250℃，打开流量阀2使锡液连续并均匀的流入转速达500转/分钟并预热至250℃的转盘6中，并由径口为1.6mm的喷嘴喷出，落入装有温度为80℃的冷却液9-聚乙二醇200的冷却槽8中，并在冷却过程中定型为1.5mm的无铅锡球，然后经过冷却槽8底部的出料阀10取出，对锡球进行清洗，抗氧化处理，筛选，检验，然后包装成产品。

[0032] 实施例5：

[0033] 本实施例与实施例1不同之处在于：上述设备中的转盘6弧度为180°，内腔宽度为20cm，外球半径为50cm。当生产球径为2.0mm的锡铅合金锡球时，先将锡铅合金锡球锡料合金投入熔化炉1中加热熔化，并使锡液温度达到300℃，打开流量阀2使锡液连续并均匀的流入转速达3000转/分钟并预热至500℃的转盘6中，并由径口为2.1mm的喷嘴喷出，落入装有温度为30℃的冷却液-9聚乙二醇1000的冷却槽8中，并在冷却过程中定型为2.0mm的无铅锡球，然后经过冷却槽8底部的出料阀10取出，对锡球进行清洗，抗氧化处理，筛选，检验，然后包装成产品。

[0034] 以上对本发明创造实施所提供的一种应用在高频线路板上的化学镍磷合金镀液进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明创造实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明创造的限制。