标径bga封装金属焊球的制备方法及模具的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种标径BGA封装金属焊球的制备方法及模具。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明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。
[0004]为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是: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。
[0005]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。
[0006]进一步地，含氟硅酸盐粒子材料为特氟龙。
[0007]进一步地，标径BGA封装金属焊球的半径为0.1?1_。
[0008]进一步地，通孔的横截面形状为圆形、三角形、方形或多边形。
[0009]进一步地，模板和载球板采用不锈钢板或陶瓷板。
[0010]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。
[0011 ]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。
[0012]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。
[0013]本发明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。
[0014]由于采用了上述技术方案，本发明标径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，FI ip Chip等电子封装技术领域。
【附图说明】
[0015]附图1为本发明标径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为本发明标径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为本发明标径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为本发明标径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。
[0016]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】
[0017]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。
[0018]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。
[0019]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等单一材质的低恪点金属材料，也可以是Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag、B1-Sb等多重材质的低恪点合成金属材料。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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B