标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具技术

本发明专利技术公开了一种标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具，通过在保护气体保护的环境下，用刮刀将熔融的金属原材料刮入模具的阵列通孔内，再通过冷却使阵列通孔内的熔融金属原材料在表面张力的作用下收缩成球，并且为了便于成球和脱模，在模具的表面涂有耐高温不粘层。通过该方法和模具来制备标径BGA封装金属焊球，生产效率高、生产成本低、球直径可控，并且所制得的标径BGA封装金属焊球真圆度高、球径均匀性好、球表面质量好。广泛应用与BGA植球，Flip Chip等电子封装技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具。
技术介绍
在电子工业领域，随着每年全球对电子产品需求的逐年增加，对标径BGA(球栅阵列)封装金属焊球的需求也在逐年增加。由于焊球的质量直接影响到芯片的封装水平和性能，因此生产出真圆度高、球径均匀性好、球表面质量好的标径BGA(球栅阵列)封装金属焊球成为各研究机构的研究焦点。传统制造的BGA(球栅阵列)封装金属焊球的方法主要有气雾化法、离心雾化法、切丝重熔法、均匀液滴成型法、脉冲小孔喷射法等。这些现有的技术方法，生产成本较高，效率低，焊球的真圆度、均匀性和表面质量也不甚理想。随着BGA封装技术的发展，基于生产成本、效率、产品质量等因素的考虑传统制球技术终将被淘汰，因此在应用领域受到了一定的限制，在电子技术封装领域难以更好的发展。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具，生产效率高、生产成本低且球直径可控，制得的标径BGA封装金属焊球具有真圆度高、球径均匀性好、球表面质量好等优点。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种标径BGA封装金属焊球的制备方法，包括以下步骤：a.在一模板上开设形成阵列的若干通孔，并在该模板的上表面与一载球板的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成不粘层，将模板可脱离地叠加于载球板上方并使二者相贴合；b.将制备标径BGA封装金属焊球的原材料置于模板上，在保护气体的保护下，通过加热使原材料成为熔融状态；c.用刮刀将模板上的熔融状态的原材料刮入通孔内；d.通过冷却使通孔内的熔融状态的原材料在表面张力的作用下，在载球板上收缩成球，并硬化形成标径BGA封装金属焊球。进一步地，步骤a中，在载球板上开设数量和位置与模板上的通孔相对应的若干弧形凹坑，再在载球板的上表面涂覆不粘层。进一步地，含氟硅酸盐粒子材料为特氟龙。进一步地，标径BGA封装金属焊球的半径为0.1～1mm。进一步地，通孔的横截面形状为圆形、三角形、方形或多边形。进一步地，模板和载球板采用不锈钢板或陶瓷板。进一步地，保护气体为氮气和惰性气体中的一种或几种的组合。进一步地，步骤b中的加热方法为电加热、射频加热或红外加热。进一步地，步骤d中的冷却方法为通过低温箱冷却或通过冷却水冷却。本专利技术还提供了另一种技术方案：一种用于上述标径BGA封装金属焊球的制备方法的模具，它包括由上至下依次设置的模板和载球板，模板上开设有形成阵列的若干通孔，且模板的上表面和载球板的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成的不粘层，模板与载球板可脱离地相贴合。由于采用了上述技术方案，本专利技术标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具，通过在保护气体保护的环境下，用刮刀将熔融的金属原材料刮入模具的阵列通孔内，再通过冷却使阵列通孔内的熔融金属原材料在表面张力的作用下收缩成球，并且为了便于成球和脱模，在模具的表面涂有耐高温不粘层。通过该方法和模具来制备标径BGA封装金属焊球，生产效率高、生产成本低、球直径可控，并且所制得的标径BGA封装金属焊球真圆度高、球径均匀性好、球表面质量好。广泛应用与BGA植球，FlipChip等电子封装
附图说明附图1为本专利技术标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具中的模板的结构示意图；附图2为本专利技术标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具中的载球板的结构示意图；附图3为本专利技术标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具中加热时的结构示意图；附图4为本专利技术标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具中焊球成型时的结构示意图。图中标号为：1、模板；2、通孔；3、载球板；4、不粘层；5、保护气体输送管；6、刮刀；7、弧形凹坑；8、加热装置；9、标径BGA封装金属焊球；10、冷却装置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。从附图1至附图4的结构示意图可以看出，本实施例提供了一种标径BGA封装金属焊球的制备方法，包括以下步骤：a.在一模板1上开设形成阵列的若干通孔2，并在该模板1的上表面与一载球板3的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成耐高温的不粘层4，将模板1可脱离地叠加于载球板3上方并使二者相贴合。优选地，模板1与载球板3的尺寸和形状相同，材料采用耐高温不变形的不锈钢板或陶瓷板。本实施例中所使用的含氟硅酸盐粒子材料为耐高温的特氟龙材质。b.将制备标径BGA封装金属焊球的原材料（附图中未画出）置于模板1上，在保护气体的保护下，通过加热使原材料成为熔融状态，如附图3所示，保护气体通过保护气体输送管5来输送，其中附图3中的箭头表示气体流出方向。保护气体为氮气和惰性气体（包括氦氖氩氪氙，优选为氦气）中的一种或几种的组合。制备标径BGA封装金属焊球的原材料可以是In、Sn等单一材质的低熔点金属材料，也可以是Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag、Bi-Sb等多重材质的低熔点合成金属材料。c.用刮刀6将模板1上的熔融状态的原材料刮入通孔2内。d.通过冷却使通孔2内的熔融状态的原材料在表面张力的作用下，在载球板3上收缩成球，并硬化形成标径BGA封装金属焊球9。在一种更为优选的实施方案中，在步骤a中，在载球板3上先开设数量和位置与模板1上的通孔2相对应的若干弧形凹坑7，再在载球板3的上表面涂覆不粘层4。该弧形凹坑7有助于提高标径BGA封装金属焊球的真圆度，防止标径BGA封装金属焊球9与载球板3接触处形成平面。更优地，模板1与载球板3之间设置有定位装置，既能够使模板1和载球板3相叠加贴合时，通孔2与弧形凹坑7能够准确地相一一对应，还能够使模板1和载球板2在叠加贴合时的相对位置固定，不会因外力的碰撞而脱开。定位装置可以为定位销和定位孔的配合结构，也可以为卡块与卡槽的配合结构，或现有技术中的其他适合的结构。标径BGA封装金属焊球9的半径为0.1～1mm，上述通孔2的横截面尺寸、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，都根据实际要制备的标径BGA封装金属焊球的球径来决定。通孔2的个数不以附图中的个数为参考，其根据实际情况来设置。由于标径BGA封装金属焊球9在表面张力的作用下收缩成球的，所以通孔2的形状不会影响标径BGA封装金属焊球9的真圆度，通孔2的横截面形状可以为圆形、三角形、方形或多边形。在一种更为优选的实施方案中，步骤b中的加热方法可以为电加热、射频加热或红外加热。如附图3所示，加热装置8采用设置于载球板3下方的电加热器，也可以在载球板3的内部设置加热丝。在一种更为优选的实施方案中，步骤d中的冷却方法为通过低温箱冷却或通过冷却水冷却，通过其它高效冷媒冷却，如氟利昂等。如附图4所示，冷却装置10为设置于载球板3下方的冷却水系统。本实施例还提供一种用于上述标径BGA封装金属焊球的制备方法的模具，它包括由上至下依次设置的模板1和载球板3，模板1上开设有形成阵列的若干通孔2，且模板1的上表面和载球板3的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成的不粘层4，模板1与载球板3可脱离地相贴合。优选地，模板1与载球板3的尺寸和形状相同，材料采用耐高温不变形的不锈钢板或陶瓷板。本实施例中所使用的含氟硅酸盐粒子材料为耐高温的特氟龙材质。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标径BGA封装金属焊球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在一模板（1）上开设形成阵列的若干通孔（2），并在该模板（1）的上表面与一载球板（3）的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成不粘层（4），将所述模板（1）可脱离地叠加于所述载球板（3）上方并使二者相贴合；b.将制备标径BGA封装金属焊球的原材料置于所述模板（1）上，在保护气体的保护下，通过加热使所述原材料成为熔融状态；c.用刮刀（6）将所述模板（1）上的熔融状态的原材料刮入所述通孔（2）内；d.通过冷却使所述通孔（2）内的熔融状态的原材料在表面张力的作用下，在所述载球板（3）上收缩成球，并硬化形成标径BGA封装金属焊球（9）。

【技术特征摘要】
1.一种标径BGA封装金属焊球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.在一模板（1）上开设形成阵列的若干通孔（2），并在该模板（1）的上表面与一载球板（3）的上表面分别采用含氟硅酸盐粒子材料涂覆形成不粘层（4），将所述模板（1）可脱离地叠加于所述载球板（3）上方并使二者相贴合；
b.将制备标径BGA封装金属焊球的原材料置于所述模板（1）上，在保护气体的保护下，通过加热使所述原材料成为熔融状态；
c.用刮刀（6）将所述模板（1）上的熔融状态的原材料刮入所述通孔（2）内；
d.通过冷却使所述通孔（2）内的熔融状态的原材料在表面张力的作用下，在所述载球板（3）上收缩成球，并硬化形成标径BGA封装金属焊球（9）。
2.根据权利要求1所述的标径BGA封装金属焊球的制备方法，其特征在于：所述的步骤a中，在所述载球板（3）上开设数量和位置与所述模板（1）上的通孔（2）相对应的若干弧形凹坑（7），再在载球板（3）的上表面涂覆所述不粘层（4）。
3.根据权利要求1所述的标径BGA封装金属焊球的制备方法，其特征在于：所述的含氟硅酸盐粒子材料为特氟龙材质。
4.根据权利要求1所述的标径BGA封装金属焊球的制备方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，赵海琴，
申请(专利权)人：苏州瑞而美光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32