《模板式微噴印高速面陣凸點製作原理與技術研究》是依託華中科技大學，由張鴻海擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：模板式微噴印高速面陣凸點製作原理與技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張鴻海
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以BGA/CSP和FCB為代表的面積陣列封裝是目前密度最高的封裝形式，而面陣凸點的製作是實現面積陣列封裝的前提，但現有面陣凸點製作方法均存在不足，由此申請研究金屬焊料模板式微噴印高速面陣凸點製作原理與技術,實現大面積面陣凸點的單步噴射並行製作。首先以彈性力學、流體動力學、熱力學等為基礎，建立模板式噴嘴的氣動膜片活塞式微滴噴射系統中多場耦合的數學模型，設計並最佳化噴腔與模板式噴嘴的結構和參數，使用線性和非線性不穩定理論研究焊料液滴擠出，分離，飛行，碰撞與沉積的機理和條件。研究微滴噴射系統工作參數及獲取最優的質量控制參數與策略，將噴射裝置和驅動電路、溫度控制、運動控制及氮氣環境控制系統與CCD線上檢測集成，構成現場高速直接制球的智慧型機器。完成FCB晶片上及PCB上BGA/CSP封裝的焊球陣列製作。本項目的研究成功，將有效推動新型封裝技術的開發與套用，帶動電子封裝產業的發展。
結題摘要
微滴噴射技術為封裝工藝中焊球陣列的製作提供了簡單高效的實現方法。現有的微滴噴射技術尚未在實際封裝工藝中實現套用。本項目在綜合各種噴射技術的基礎上，提出壓電膜片活塞式按需噴射技術。該技術利用壓電式驅動的優良特性，利用局部冷卻解決了壓電式不耐高溫的缺陷，並通過並行噴射提高工作效率，具有良好工作性能，為封裝工藝提供了新的實現方案。 本項目闡述了壓電膜片活塞式/氣動膜片式噴射裝置的工作原理，建立了裝置噴射過程的數學模型，並預測了影響噴射的可能參數。依據對工作過程的數學分析，設計製作了微滴噴射裝置並搭建相應的支持模組，組建完整的工作系統。關鍵部件噴嘴分別以電火花和刻蝕工藝製作，電火花加工的不鏽鋼噴嘴適用於單孔噴射，刻蝕的矽噴嘴適用於並行噴射。 以此噴射系統為基礎，Sn63Pb37為材料，通過單孔噴嘴進行噴射實驗。實驗研究噴射焊球形成過程與系統工作的穩定性。實驗觀察了各參數對噴射效果的影響，結果表明，噴嘴直徑、電壓、脈衝時間與溫度對其影響與模型分析一致。此外，研究了噴射方向性與衛星滴問題，噴射速度提高可以改善噴射方向偏差程度，衛星滴形成具有一定規律。實驗以單孔噴射逐點掃描沉積方式製作了焊球陣列。 通過陣列噴嘴進行並行噴射實驗，經調整參數，改進裝置，解決噴射不一致的情況，改善噴射方向問題，初步獲得了預期的並行噴射效果。此外，進行了無鉛焊料的套用實驗與焊柱陣列的製作。
