本发明专利技术公开了一种尤其以油滴模式制造小金属球的装置。该装置包括：具有上部和下部腔室的腔室，所述上部和下部腔室分别被联结在隔板的上面和下面；发生器，其安装在所述隔板的中央；熔料供应单元，其与所述腔室的上部腔室的一侧相连；冷却单元，其以预定距离与所述发生器的底表面相间隔，它包括有：加热器，冷却管，以及多个以相同间隔配备在其外表面上的温度传感器；摄像单元，其被安装所述腔室的下部腔室的上侧内部；采样单元，其被安装在所述冷却单元的下端；油检测单元；脱水单元，其安装在所述腔室的下部腔室中；球罐，其被安装在所述冷却单元的所述下端；储油罐；油供应单元；以及控制单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于制造小金属球的装置，更具体地，涉及一种用于制造小焊球的装置，其中油所产生的蒸气在下部腔室中得以吸收、过滤和循环，由此始终如一地保持下部腔室的环境；上部和下部腔室被保持为不同的真空度并通过真空差来滴落焊球，由此借助于真空使焊球具备完美的圆球形；以及利用照相机对由发生器形成的焊球以微米为直径单位进行拍摄，分析拍摄得到的图像，基于分析结果对温度和真空度数据进行即时分析，并可以利用通过上述数据分析而校正得到的结果数值来自动调节各个元件。
技术介绍
随着工业尤其是电子工业的发展，各种电子仪器譬如通讯设备、视频设备、计算机等展现出小型化和高性能的趋势。为了与这种趋势与时俱进，一种电子元件，集成电路(IC)被组装在印刷电路板(PCB)的表面上，从而构造所需的电路。由于集成电路应各种电子仪器的小型化和高性能的要求自身被制作成轻、薄、短、小，它的引脚利用焊膏水平地布置和组装保持在印刷电路板的表面上。这种表面安装型封装在数年前已得以发展和使用，其中印刷电路板被整体制成薄片，因为在其上面无需打出插孔。这种技术被称之为表面组装技术(SMT)。此外，为了应付趋于将集成电路封装制成轻、薄、短、小而引起的多引脚和细节距趋势，四线扁平封装(QFP)得以发展。在QFP中，由于最小引线距考虑到成品集成电路封装的缺陷为0.3mm，对多引脚的回流焊接存在限制。对于带载封装(TCP)而言，引线距是0.25mm，由此最终的组装在集成电路封装的小型化方面产生问题。为此，发展出球栅阵列(BGA)，其只采用了针栅阵列(PGA)和倒装法概念的优点，并利用焊球替代引脚作为输入输出端将焊球排列在封装件的底面上；以及发展出较BGA更为先进的芯片尺寸封装(CSP)。CSP与具有相同数量引脚的QFP相比，可以将电极距所占用的空间缩短5％至50％。这种BGA或CSP表面安装技术通过以下步骤得以执行将焊球接合在BGA或CSP的底面电极上，将接合有焊球的封装件放置在印刷电路板的表面上，以及对封装件进行加热和组装。这些用于BGA/CSP的焊球通常通过振喷(vibration spaying)技术和油滴(oil dropping)技术来接合，所述油滴技术首先预备压制成盘型或通过切割焊丝制成的焊片，其次通过将焊片滴落(输入)到加热后的冷却油或焊剂中从而使焊片成为粒状。通过这些方法制得的焊球所必需的是保持非常高的圆度以及具备固定尺寸。按照封装件的类型，制造出具备有300微米、350微米、450微米、760微米等不同尺寸的焊球。此外，通过脉冲粒化技术，该技术在法国的Nollet于1754年首次研究之后为英国的Lord Rayleigh在理论上得以确认、并开始商业应用于喷墨打印机等，可以实现与热媒输入技术相比高速制造小金属球譬如焊球的装置和方法。近年来，利用该原理来大规模制造精密金属或陶瓷球的尝试和研究正在进行中。这种脉冲粒化技术根据粒化的条件，以持续加压流动模式和按需滴落模式这两种模式来进行操作。在利用持续加压流动模式制造金属粉末的情况下，由于产生振动的发生器具有非常低的振幅，譬如使用了压电元件，从喷嘴粒化的微粒间距太短，因此在扩散期间易于聚结。为了避免这种现象，通过对扩散微粒充电而利用扩散微粒之间的电斥力。具体来讲，为了避免液滴发生聚结，数百伏的电压被施加。尽管如此，在工业方面仍不能有效地控制这种聚结，而且高压处理引发的危险紧随其后。由此，能够更实用地处理上述技术来制造小金属球譬如焊球的装置被采用，以将熔料或膏剂装载到具备足以承受机械应力或热应力的厚度并具有带一个或更多开口的喷嘴的容器中，借助于安装在喷嘴开口上面的脉冲发生器沿着垂直方向传递脉冲，并通过喷嘴排出熔料和膏剂。由所述脉冲发生器产生的脉冲依其本性沿着垂直方向传导，而沿着流动方向断续施加给所述喷嘴的液体的冲击强度使得液滴通过所述开口恒定地流动。这种脉冲的频率可以在宽范围内变动，譬如从10Hz到20,000Hz，并可能为60,000Hz左右。此时，冲程(振幅)通常从0.1mm到8mm，最优选从1mm到2mm。这种传统技术使用了按需滴落模式，以预定波段应用具备高振幅的脉冲发生器，并在扩散液滴之间保持预定的距离。然而，按需滴注模式自身并不具备比持续加压流动模式高出多少的输出，并尤其为了形成断续的液滴利用机械发生器而产生过高的振幅。因此，按需滴注模式与持续加压流动模式相比，不仅会导致机械噪音还会具有较宽的微粒尺寸分布，以致不适于制造公差少许超过10微米的焊球。此外，已经发展出将固定量的熔融金属自动供给液滴形成装置的熔融金属供应装置，以及在腔室内的各个部分上恒定地保持温度梯度、并避免由于冷却油温度增高而引起对流的装置，所述腔室中滴落的液滴通过冷却油得以冷却从而形成焊球。上述以墨滴模式制造焊球的装置在韩国专利No.10-0337152中公开。如图1中所示，这种以油滴模式制造焊球的装置包括腔室30，其具有被隔板39所分隔的上部和下部腔室38a和38b；液滴形成单元20，该单元被安装在隔板39的中央，通过高振幅的脉冲将裂成小块的熔融金属滴滴落，并将导入的熔融金属保持在固定的液位上以形成均匀的液滴；熔融金属供应单元10，该单元被安装在液滴形成单元20的上面，使装载的金属共同熔融，将熔融后的金属供给液滴形成单元20，并调节熔融金属的排出量以使得供给液滴形成单元20的熔融金属保持在适当液位；油罐31，其被安装在液滴形成单元20的下面，利用冷却油对从液滴形成单元20滴落的熔融金属进行冷却，并避免不适当的温度梯度及油的对流以便形成具备高圆度的焊球；冷却单元40，该单元被安装在油罐31的下面，对滴落的焊球快速冷却，并具有能够从焊球进行采样的采样单元50；收集单元60，其被安装在冷却单元40的下面，并不间断地分离收集焊球和冷却油；以及压差维持单元70，该单元被安装在各个上部和下部腔室38a和38b的一侧，并在上部和下部腔室38a和38b之间恒定地维持内部压力差。对于上述以油滴模式制造焊球的传统装置，固定量的熔融金属借助于所述熔融金属供应单元被供给所述液滴形成单元，温度梯度在其中通过冷却油对滴落的液滴进行冷却从而形成焊球的所述腔室内的各个部分上得以恒定地保持，并且由于温度增高而引起的对流得以避免，由此可以制造出具备良好的圆度、表面光洁度和颗粒尺寸分布以及优秀的重熔性能的高质量焊球。所述上部和下部腔室之间的内部压力差通过所述压差维持单元得以恒定地保持，由此形成均匀的液滴，并因此可以制造出具备均匀尺寸的焊球。此外，当从制造出的焊球进行采样以及对制造出的焊球进行收集时，可以连续地制造焊球而无须中断系统。这样，在生产过程变得稳定之前由于频繁操作和系统中断而导致的各种缺陷得以消除，并因此可以大规模地制造具备均匀微粒尺寸的焊球。然而，上述以墨滴模式制造焊球的传统装置在按照所述熔融金属供应单元中熔融金属的液位排放熔融金属时，借助于液压传动器的气缸通过提高和降低具有所述熔融金属供应单元的塞子的驱动轴来开关熔炉的排出管。这里，如果气缸较长，驱动轴会发生变形或轻微偏离所述排出管的中心，排出管不会精确地对准塞子，由此熔融金属被连续不断地供应直至溢出。另外，塞子没有从排出管缩回，由此熔融金属供应不足。此外，对于上述以墨滴模式制造焊球的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以油滴模式制造小金属球的装置，该装置包括：具有上部和下部腔室的腔室，所述上部和下部腔室分别被联结在隔板的上面和下面，并分别通过上部和下部真空泵被保持为不同的真空；发生器，该发生器被安装在所述隔板的中央，并以高振幅的脉冲滴落熔料以形成焊球；熔料供应单元，该熔料供应单元与所述腔室的上部腔室的一侧相连，并利用压力差将通过加热器熔融及储存其中的熔料供给所述发生器；冷却单元，该冷却单元与所述发生器的底表面间隔预定距离，利用装在其中的冷却油使从所述发生器滴落的焊球冷却，它包括有：产生热量并缠绕在其上端的加热器，环绕于其下端而安装、冷却水流入其中的冷却管，以及多个以相同间隔配备在其外表面上、用于检测内部温度的温度传感器；摄像单元，该摄像单元被安装在所述腔室的下部腔室的上侧内部，并对从所述发生器滴落的焊球进行拍摄；采样单元，该采样单元被安装在所述冷却单元的下端，并真空吸取和储存从所述冷却单元滴落的焊球；用于检测所述冷却单元中油量的油检测单元；脱水单元，该脱水单元被安装在所述腔室的下部腔室中，吸收所述冷却单元所产生的蒸气、去除所吸收蒸气的水份，并再次排出该蒸气；球罐，该球罐安装在所述冷却单元的所述下端，并储存从所述冷却单元滴落的焊球；对通过所述球罐排放的油进行储存的储油罐；油供应单元，该油供应单元对储存在所述储油罐中的油加热、脱水和过滤，将过滤后的油供给所述冷却单元的所述下端，并在所述冷却单元缺少油时进行补油；以及控制单元，该控制单元从各个元件接收测量的数值从而对系统进行整体监控和控制，显示各个测量的数值，对通过所述摄像单元拍摄的图像以及温度和真空度数据进行分析，并利用通过上述数据分析而校正得到的结果数值对腔室环境进行控制。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：安琮焕，金文骑，
申请(专利权)人：株AJU金属化学，株起成科技，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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