焊球分選的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)球進(jìn)行分選以在所述球中使球形的球與遭受球度不夠的球度缺陷的球分開(kāi)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子工業(yè)需要精確校準(zhǔn)的焊料微球(solder micro_ball)，用于將芯片連接到載體電路上，以便形成稱為“系統(tǒng)級(jí)封裝”的裝置。
[0003]這些球在輸出連接處被放置在芯片的表面上，然后翻轉(zhuǎn)所述芯片(所謂的“倒裝芯片”操作)并將它放置成與載體電路接觸。
[0004]這些球在穿過(guò)重熔爐時(shí)的熔化隨后允許兩個(gè)表面的電連接(連接焊盤被稱為“焊料凸點(diǎn)”)。
[0005]為了確保所有輸出焊盤的完美連接，通過(guò)熔化這些球形成的所有凸點(diǎn)必須具有相同的高度，這在所有球具有相同的體積時(shí)是可能的。
[0006]因此，必須精確地校準(zhǔn)這些球，S卩，它們的直徑必須處于非常緊密的界限之間。
[0007]焊球(solder ball)通常使用所謂的“造?！边^(guò)程來(lái)生產(chǎn)，其中，球的構(gòu)成材料被熔化和分餾，以形成球形液滴，其隨后凝固，繼之以精密的篩選。
[0008]這兩個(gè)步驟允許獲得具有精確直徑的球。
[0009]但是，一些球可能具有球度缺陷(sphericity defect)，這導(dǎo)致球的體積的變化，最后，導(dǎo)致凸點(diǎn)的高度的變化。
[0010]例如，一個(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的球度缺陷是其體積為球形球的二倍的球:雙球具有等于期望直徑的寬度，但長(zhǎng)度為寬度的大約二倍。
[0011]僅通過(guò)篩選不能消除這類缺陷(由于球的寬度等于正常直徑，因此所述球能夠穿過(guò)篩網(wǎng))。
[0012]只有分選操作能夠去除這些非球形球。
[0013]可用來(lái)選出具有特定球度的顆粒的若干分選系統(tǒng)是可獲得的。
[0014]這些系統(tǒng)中的大多數(shù)需要使顆粒在可選地經(jīng)受振動(dòng)的斜表面上滾動(dòng)。
[0015]然后，球形顆粒的軌跡與非球形顆粒的軌跡不同，從而允許獲得分選。
[0016]通常，用于分選焊球的系統(tǒng)由以預(yù)定的角度傾斜的平板形成，從而允許可能的最高效的分離。
[0017]在振動(dòng)的作用下，具有球度缺陷的球在板上依循與球形球的軌跡不同的軌跡，并能夠因此與其分開(kāi)。
[0018]可選地，若干板被串聯(lián)地布置，以便移除最大數(shù)量的具有球度缺陷的球。
[0019]文獻(xiàn)US 3，464，550和JP 4130936中值得注意地描述了這類系統(tǒng)。
[0020]它還提出了在錐形表面上進(jìn)行所述分選。
[0021]例如，文獻(xiàn)US4，059，189描述了一種分選裝置，其包括被驅(qū)動(dòng)成圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)的扁平錐形形狀的表面。
[0022]待分選的球被放置在支承表面的中心區(qū)域中。
[0023]在離心力的作用下，球形球朝向支承表面的周界迀移并被收集在所述表面的周界上，而具有球度缺陷的球保持在表面上，并且隨后能夠被去除。
[0024]文獻(xiàn)US 4，068，758描述了一種分選裝置，其包括被驅(qū)動(dòng)成圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)的錐形表面。
[0025]待分選的球被放置在支承表面的中心區(qū)域中；球形球朝向表面的周界滾動(dòng)，它們?cè)谀抢锉皇占?，而具有球度缺陷的球保持在支承表面上，并通過(guò)裝置排出，所述裝置適于朝向表面的周界的另一區(qū)域引導(dǎo)所述球，用于其排出。
[0026]然而，此分選方法具有若干缺點(diǎn)。
[0027]首先，已知分選裝置的容量遠(yuǎn)小于用于制造所述球的裝置的容量，并且也小于篩選裝置的容量。
[0028]結(jié)果，為了不降低球制造裝置的生產(chǎn)率，需要成倍增加分選裝置的數(shù)量，這在投資和人力方面是昂貴的，并且還需要增加生產(chǎn)面積。
[0029]此外，此操作是相對(duì)長(zhǎng)的，并且球所經(jīng)受的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其劣化。
[0030]此外，在兩次分選操作之間清潔分選裝置是冗長(zhǎng)且乏味的，這轉(zhuǎn)化為裝置的低占用率和高人力需求。
[0031]最后，此方法不是完全可靠的，并且可能在分選之后仍能找到具有球度缺陷的球。
[0032]因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種分選方法和裝置，利用其可以用更可靠和更快且不會(huì)損害經(jīng)分選的球的方式來(lái)排除具有球度缺陷的球。
[0033]所述裝置優(yōu)選為低成本和自立的(self-standing)。
[0034]本發(fā)明的另一目標(biāo)在于設(shè)計(jì)一種更易于清潔的分選裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0035]因此，本發(fā)明的一個(gè)主題是使球形球與具有球度缺陷的球分開(kāi)的球分選方法。
[0036]在本文中，“球”意指大致球形形狀的顆粒。
[0037]在待分選的球中，區(qū)分被認(rèn)為要保留的球形球和待排除的具有球度缺陷的球。
[0038]將保留的球是完美的球形，或至少相對(duì)于針對(duì)所述球的制造方法的規(guī)格來(lái)說(shuō)是足夠球形的，即，處于所述方法所限定的公差范圍內(nèi)。在本文的其余部分中，所述球?qū)⒕邆渥鳛椤扒蛐吻颉钡馁Y格。
[0039]另一方面，待排除的球具有處于所述公差范圍之外的球度缺陷，這意味著根據(jù)所述規(guī)格它們被認(rèn)為是不夠球形的；此球度缺陷特別地包括雙球。
[0040]術(shù)語(yǔ)“雙球”指定具有基本上等于球形球的體積的二倍的體積的球，所述雙球可能具有聯(lián)接在一起的兩個(gè)球形球的形狀或者其寬度小于球形球的直徑且其長(zhǎng)度長(zhǎng)于此直徑的二倍的卵形形狀。
[0041]待保留的球和待排除的球之間的區(qū)別基于具有球度缺陷的球在振動(dòng)的作用下沿錐形表面向上移動(dòng)的能力，球形球不能在所述表面上達(dá)到與具有球度缺陷的球相同的高度。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括:
將待分選的球放置在錐形表面上，所述錐形的軸線是豎直的； 將振動(dòng)施加于所述表面，以便使非球形球在所述錐形表面上依循向上的軌跡，而球形球朝向所述表面上的底部向下滾動(dòng)；
經(jīng)由布置在支承件的上部中的孔口排出具有球度缺陷的球；
經(jīng)由布置在支承件的下部中的孔口排出所述球形球。
[0043]有利地，待分選的所述球被放置在錐形表面的上半部區(qū)域中。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述錐形表面具有從支承表面的周界朝向其中心向上移動(dòng)的較陡斜度的線。
[0045]在這種情況下，用于具有球度缺陷的球的排出孔口優(yōu)選地被布置在支承表面的中心，而用于球形微球的排出孔口被布置在所述表面的周界區(qū)域中。
[0046]此外，所述支承件優(yōu)選地包括用于收集球形微球的斜槽，所述斜槽在錐形表面上從所述微球的排出孔口開(kāi)始朝向支承件的中心延伸。
[0047]所述振動(dòng)優(yōu)選地被施加成使得引起具有球度缺陷的微球在所述錐形支承件的錐形表面上的軌跡的縮窄。
[0048]所述振動(dòng)還可以被施加成使得將圓形軌跡賦予具有球度缺陷的微球，以便使待分選的球更好地分布在所述錐形表面上并且改進(jìn)分選功效。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述錐形表面具有從支承表面的周界朝向其中心的向下的斜坡。
[0050]在這種情況下，用于具有球度缺陷的球的排出孔口優(yōu)選地被布置在支承件的周界區(qū)域中，而用于球形球的排出孔口被布置在所述支承件的中心。
[0051]所述振動(dòng)被有利地施加成使得引起非球形球在所述錐形表面上的軌跡的變寬。
[0052]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述振動(dòng)借助于振動(dòng)器來(lái)施加，所述振動(dòng)器包括固定到一個(gè)相同的豎直軸的兩個(gè)非平衡的偏心配重物，并且兩個(gè)所述偏心配重物之間的偏置被調(diào)整成對(duì)具有球度缺陷的球施加確定的軌跡。
[0053]優(yōu)選地，錐形表面的斜坡與水平面具有在1°和20°之間的角度。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的應(yīng)用，待分選的球是焊球。
[0055]優(yōu)選地，待分選的球的平均直徑在20 μ m和200 μ m之間。
[0056]另一個(gè)主題涉及實(shí)施上述方法的球分選裝置。
[0057]此裝置包括:
支承件，其具有錐形表面，所述錐形的軸線是豎直的；
球供給裝置，其布置成將待分選的所述球放置在所述錐形表面上；
振動(dòng)器，其固定到所述支承件，所述振動(dòng)器適于產(chǎn)生所述支承件的振動(dòng)；
所述裝置的特征還在于，所述錐形表面具有:
排出非球形球的孔口，其布置在所述支承件的上部中；以及排出球形球的孔口，其布置在所述支承件的下部中。
[0058]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述振動(dòng)器包括固定到豎直軸的上部偏心配重物和下部偏心配重物，所述下部偏心配重物與所述上部偏心配重物成一定角度偏置。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述錐形表面具有從所述支承件的周界朝向其中心向上移動(dòng)的斜坡。
[0060]在這種情況下，排出具有球度缺陷的球的孔口被布置在所述錐形表面的中心，而排出球形球的孔口被布置在所述錐形表面的周界區(qū)域中。
[0061]以特別有利的方式，所述錐形支承件包括收集所述球形球的斜槽，所述斜槽從所述球的排出孔口朝向所述支承件的中心延伸。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述錐形表面具有從所述支承件的周界朝向其中心向下移動(dòng)的斜坡。
[0063]在這種情況下，用于非球形球的排出孔口被布置在所述支承件的周界區(qū)域中，而用于球形球的排出孔口被布置在所述支承件的中心。
[0064]優(yōu)選地，供給裝置被布置成使得將待分選的球放置在所述錐形表面的上半