高密封装用钎焊球制备技术及工艺研究

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1、摘要论文题目：高密封装用钎焊球制备技术及工艺研究专业：材料加工工程研究生：郭晓晓指导教师：闫焉服摘要电子产品一直向便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展，对高密封装技术的要求越来越高。BGA(BallGridArray，球栅阵列)封装是目前最成熟应用的高密封装技术之一，其特点在于用钎焊球替代外引框导线。钎焊球是BGA及µBGA等高密封装技术中凸点制作的关键材料。它既实现了芯片与基板之间的机械连接又充当了信号传输通道。通过对切丝重熔法钎焊球制备原理与过程研究，研制开发一套制球装置，主要由自动切丝机构、预热系统、重熔球化系统、冷却系统、控制系统和收集系统等

2、部分组成。通过分析各部分功能和作用，调节切丝机构，可制备各种规格的钎焊球。应用开发的设备制作钎焊球，研究了球化剂种类、预热温度和球化温度对钎焊球真球度和表面质量的影响。研究表明：花生油作为球化剂时，钎焊球真球度和外观质量最好，硅油次之，重油第三，机油最差；随着预热温度升高，钎焊球真球度和表观质量越来越好。当预热温度在500℃℃~600时，钎焊球质量提高较少；当球化温度为300℃时，钎焊球质量最好。因此，对63Sn37Pb钎料合金，采用切丝重熔法最佳制球工艺为：采用花生油为球化剂，最佳预热温度为500℃，最佳球化温度为300℃。根据激振喷射式理论，设计了激

3、振喷射式钎焊球制备装置，成功开发出一台样机，主要由熔化系统、压力控制系统、激振系统和冷却回收系统组成。其中激振系统是设备的关键组成，由变频电源、阵动偏心轮和激振连杆组成。变频电源能调节电流和频率，振动偏心轮实现了对振幅的调节。在实验条件为采用63Sn37Pb共晶钎料为原料、花生油作为球化剂、喷嘴直径为0.2mm、球化温度为300℃条件下，通过改变激振频率、喷射压强与钎料熔融温度，研究不同参数对钎焊球颗粒大小的影响。结果表明：球化温度为300℃，钎料熔融温度190℃～230℃和喷射压强0.3MPa～0.7MPa之间保持任意值不变，当激振频率从400Hz升高

4、到1200Hz时，焊球直径越来越小。同样，一定钎料熔融温度和激振频率下，当喷射压强从0.3MPa升高到0.7MPa时，焊球直径变大；一定喷射压强和激振频率下，钎料熔融温度由190℃升高到230℃的I摘要过程中，射流断裂长度越来越大。在一定温度范围内提高激振频率，降低钎料熔融温度或射流压强，有利于射流均匀断裂，减小钎焊球直径，提高焊球质量。根据上述工艺参数影响规律，选择合适的钎料熔融温度、喷射压强、激振频率和球化介质环境，可以实现各种规格焊球的制作。关键词：球栅阵列，钎焊球，激振喷射，喷射压强，真球度论文类型：应用基础研究II摘要Subject:Produ

5、ctionTechniqueandTechnicsStudyofSolderBallsUsedbytheHighIntegratedPackageSpecialty:MaterialProcessingEngineeringName:GuoXiao-xiaoSupervisor:YanYan-fuABSTRACTElectronicproductshavebeendevelopingtoportabletype,miniaturization,networkingandmultimediafication.Thehighintegratedpackage

6、technologyofelectronicproductsisdemandedhigherandhigher.BGA(BallGridArray)packageisoneofthemostadvancingandmaturesurfacepackagemethodsusingsolderballstoreplacethedown-leadofthepackagingconfigurationintheICcomponent.ThesolderballisthekeymaterialofthebumpfabricationintheBGAandµBGAh

7、ighintegratedpackage.Thesmallsolderballsareusedtoformboththesignaltransmissionpathandthemechanicalconnectionsbetweenthechipandtheprintedcircuitboard(PCB)inBGApackage.Accordingtothetheoryandprocessoffabricatingsolderballbyfinewirecutting–remeltingmethod,anequipmentmanufacturingsol

8、derballs,whichismadeupofautomationcuttin