JP2000328111A - 微小金属球の製造方法および装置 - Google Patents
微小金属球の製造方法および装置Info
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- JP2000328111A JP2000328111A JP11134040A JP13404099A JP2000328111A JP 2000328111 A JP2000328111 A JP 2000328111A JP 11134040 A JP11134040 A JP 11134040A JP 13404099 A JP13404099 A JP 13404099A JP 2000328111 A JP2000328111 A JP 2000328111A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一な大きさを持った微小な金属球を簡便な
設備により、高い生産性で製造する方法および装置を提
供する。 【解決手段】 溶融金属供給装置１から一定の流量で溶
融金属をノズル２に供給する。ノズル２は、振動を付与
する装置３によって振動が付与されている。ノズル２は
また、機械的手段４により運動し、たとえばノズル先端
が直線を描く。溶融金属の液滴の合体を防止し、効率よ
く均一な大きさを持った微小な金属球を得ることができ
る。
設備により、高い生産性で製造する方法および装置を提
供する。 【解決手段】 溶融金属供給装置１から一定の流量で溶
融金属をノズル２に供給する。ノズル２は、振動を付与
する装置３によって振動が付与されている。ノズル２は
また、機械的手段４により運動し、たとえばノズル先端
が直線を描く。溶融金属の液滴の合体を防止し、効率よ
く均一な大きさを持った微小な金属球を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等にお
ける回路接続用の均一な大きさを持つ微小な金属球を製
造するための方法および装置に関するものである。
ける回路接続用の均一な大きさを持つ微小な金属球を製
造するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の回路接続には半田等の数十
μｍから数百μｍの微小な金属球が用いられている。こ
れらの製法として従来用いられてきたのは、例えば特開
昭４９−１３５８７０号公報にあるようにこれらの金属
を小片にし、高温部と低温部を持つ液体中を落下させ金
属を溶融し、表面張力により球体化させた後凝固させる
ものであった。
μｍから数百μｍの微小な金属球が用いられている。こ
れらの製法として従来用いられてきたのは、例えば特開
昭４９−１３５８７０号公報にあるようにこれらの金属
を小片にし、高温部と低温部を持つ液体中を落下させ金
属を溶融し、表面張力により球体化させた後凝固させる
ものであった。
【０００３】しかしこの方法では金属を小片にする装置
が必要である上、金属球の大きさが微小になると一定体
積の小片をつくるには精度上の問題があった。
が必要である上、金属球の大きさが微小になると一定体
積の小片をつくるには精度上の問題があった。
【０００４】また、特開昭６１−２７９６０３号公報に
は溶融金属を振動する格子から放出させ、微細な金属球
を製造する方法が開示されている。この方法では上に述
べたような問題は解決されるものの、隣り合う格子から
の溶融金属粒同士が合体することがあり均一な大きさの
金属球を得ることが困難であった。
は溶融金属を振動する格子から放出させ、微細な金属球
を製造する方法が開示されている。この方法では上に述
べたような問題は解決されるものの、隣り合う格子から
の溶融金属粒同士が合体することがあり均一な大きさの
金属球を得ることが困難であった。
【０００５】特開平４−２５９３１２号公報には、この
改善法として振動を付与したノズルを一定の距離をおい
て配置することにより、隣り合うノズルから放出された
溶融金属粒同士の合体を防止している。ところが、この
方法においてもノズルから噴出する溶融金属の流速を上
げた場合には、溶融金属同士の合体が起こるため生産性
に限界があることが我々の実験により明らかとなった。
これは液体中を自由落下する溶融金属粒が流体抵抗によ
り減速するためノズルから噴出する流速が大きい場合、
先に噴出した溶融金属粒と後から噴出した金属粒とが合
体し易くなるためである。
改善法として振動を付与したノズルを一定の距離をおい
て配置することにより、隣り合うノズルから放出された
溶融金属粒同士の合体を防止している。ところが、この
方法においてもノズルから噴出する溶融金属の流速を上
げた場合には、溶融金属同士の合体が起こるため生産性
に限界があることが我々の実験により明らかとなった。
これは液体中を自由落下する溶融金属粒が流体抵抗によ
り減速するためノズルから噴出する流速が大きい場合、
先に噴出した溶融金属粒と後から噴出した金属粒とが合
体し易くなるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、均一な大きさを持った微小な金属球を簡便
な設備により、高い生産性で製造する方法および装置を
提供することである。
する課題は、均一な大きさを持った微小な金属球を簡便
な設備により、高い生産性で製造する方法および装置を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の微小金属球の製
造方法は、溶融した金属を振動を付与したノズルから噴
出させるとともに、ノズル先端を運動させることにより
均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴とす
る。
造方法は、溶融した金属を振動を付与したノズルから噴
出させるとともに、ノズル先端を運動させることにより
均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴とす
る。
【０００８】また、本発明の微小金属球の製造方法は、
溶融した金属を振動を付与したノズルから噴出させると
ともに、ノズル先端近傍にノズル噴出方向と直角方向の
速度成分を持ち、かつその流れの方向が時間とともに変
化する流体を流すことにより均一な大きさを持つ微小な
金属球を得ることを特徴とする。
溶融した金属を振動を付与したノズルから噴出させると
ともに、ノズル先端近傍にノズル噴出方向と直角方向の
速度成分を持ち、かつその流れの方向が時間とともに変
化する流体を流すことにより均一な大きさを持つ微小な
金属球を得ることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の微小金属球の製造装置は、
溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘの振動付与装
置、ノズル先端を運動させる装置、および噴出した溶融
金属を落下させ球体化と凝固を行わせる冷却部からな
り、均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴
とする。
溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘの振動付与装
置、ノズル先端を運動させる装置、および噴出した溶融
金属を落下させ球体化と凝固を行わせる冷却部からな
り、均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴
とする。
【００１０】また、本発明の微小金属球の製造装置は、
溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘの振動付与装
置、ノズル先端近傍にノズル噴出方向と直角方向の速度
成分を持ち、かつその流れの方向が時間とともに変化す
る流体を流す装置、および噴出した溶融金属を落下させ
球体化と凝固を行わせる冷却部からなり、均一な大きさ
を持つ微小な金属球を得ることを特徴とする。
溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘの振動付与装
置、ノズル先端近傍にノズル噴出方向と直角方向の速度
成分を持ち、かつその流れの方向が時間とともに変化す
る流体を流す装置、および噴出した溶融金属を落下させ
球体化と凝固を行わせる冷却部からなり、均一な大きさ
を持つ微小な金属球を得ることを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、溶融した金属を振動を付
与したノズルから噴出させて均一な大きさの金属球を得
る。その原理はノズルから噴出する液体に適当な周波数
の振動を付与した場合、その体積が〔ノズルからの流量
÷周波数〕で与えられる均一な液滴が得られるという事
実に基づく。このようにしてノズルから噴出した溶融金
属の液滴は冷却部を落下する際に表面張力により球体化
し凝固することで均一な金属球が得られる。
与したノズルから噴出させて均一な大きさの金属球を得
る。その原理はノズルから噴出する液体に適当な周波数
の振動を付与した場合、その体積が〔ノズルからの流量
÷周波数〕で与えられる均一な液滴が得られるという事
実に基づく。このようにしてノズルから噴出した溶融金
属の液滴は冷却部を落下する際に表面張力により球体化
し凝固することで均一な金属球が得られる。
【００１２】この方法では金属球製造の生産性をあげる
ためには、ノズルから噴出する溶融金属の流速をあげる
とともに振動の周波数も上げることが時間あたりの金属
球生成個数が多くなり好ましい。そのようにする場合落
下する金属球同士の間隔が小さくなり、生成した金属球
同士が合体して大きさが不揃いになる。本発明ではその
問題を解決するため第１の方法としてノズルを時間とと
もに運動させることによりノズルから噴出し落下する金
属球同士が接近し難くすることで、その解決を行った。
また第２の方法としてノズル先端近傍にノズル噴出方向
と直角方向の速度成分を持ち、かつその方向が時間とと
もに変化する流体を流すことにより同等の効果を得た。
ためには、ノズルから噴出する溶融金属の流速をあげる
とともに振動の周波数も上げることが時間あたりの金属
球生成個数が多くなり好ましい。そのようにする場合落
下する金属球同士の間隔が小さくなり、生成した金属球
同士が合体して大きさが不揃いになる。本発明ではその
問題を解決するため第１の方法としてノズルを時間とと
もに運動させることによりノズルから噴出し落下する金
属球同士が接近し難くすることで、その解決を行った。
また第２の方法としてノズル先端近傍にノズル噴出方向
と直角方向の速度成分を持ち、かつその方向が時間とと
もに変化する流体を流すことにより同等の効果を得た。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明によ
る微小金属球の製造方法および装置の好適な実施の形態
を説明する。本発明を図１の例で説明すると先ず、溶融
金属供給装置１から一定の流量で溶融金属をノズル２に
供給する。ここでノズル２は単孔あるいは複数孔のどち
らでも本発明に適用できるが、以下においてはそれらを
区別せず単にノズルと記す。またこの一定流量を得るた
めの手段としては一定の気体の圧力で押し出す方法、シ
リンダ等機械的方法によるもの等あるが、一定流量を得
る手段であれば、その種類を問わない。
る微小金属球の製造方法および装置の好適な実施の形態
を説明する。本発明を図１の例で説明すると先ず、溶融
金属供給装置１から一定の流量で溶融金属をノズル２に
供給する。ここでノズル２は単孔あるいは複数孔のどち
らでも本発明に適用できるが、以下においてはそれらを
区別せず単にノズルと記す。またこの一定流量を得るた
めの手段としては一定の気体の圧力で押し出す方法、シ
リンダ等機械的方法によるもの等あるが、一定流量を得
る手段であれば、その種類を問わない。
【００１４】ノズル２は、振動を付与する装置３によっ
て振動が付与されている。この振動を付与する手段とし
ては機械力、電磁力あるいは電歪現象等さまざまな方法
があるが、所定の周波数で振動を付与することができる
ように制御することができるものであれば、その種類を
問わない。
て振動が付与されている。この振動を付与する手段とし
ては機械力、電磁力あるいは電歪現象等さまざまな方法
があるが、所定の周波数で振動を付与することができる
ように制御することができるものであれば、その種類を
問わない。
【００１５】ノズル２はまた、機械的手段４により運動
するようになっている。この例ではノズル２の運動は、
ノズル先端が直線を描くようになっている。振り子運
動、円弧運動等他の運動形式でも溶融金属の液滴の合体
を防止することができれば、その種類を問わない。
するようになっている。この例ではノズル２の運動は、
ノズル先端が直線を描くようになっている。振り子運
動、円弧運動等他の運動形式でも溶融金属の液滴の合体
を防止することができれば、その種類を問わない。
【００１６】このようにしてノズル２から噴出した溶融
金属の液滴は冷却部５を下方に落下する。この間に表面
張力により球体化し、さらに凝固して微小な金属球とな
り製品溜まり部にたまる。なお冷却部５は不活性気体等
あるいは金属と反応しない液体で満たされており、溶融
金属が表面張力により球体化した後凝固するように、温
度条件や冷却部長さが設定されている。
金属の液滴は冷却部５を下方に落下する。この間に表面
張力により球体化し、さらに凝固して微小な金属球とな
り製品溜まり部にたまる。なお冷却部５は不活性気体等
あるいは金属と反応しない液体で満たされており、溶融
金属が表面張力により球体化した後凝固するように、温
度条件や冷却部長さが設定されている。
【００１７】図２は、本発明の別の実施形態を示してい
る。この例ではノズル２は、振動を付与する装置３によ
り振動しているが、ノズル２の先端部は運動せず定位置
に止まっている。一方ノズル先端近傍には流体供給装置
６により不活性気体等の流体が、ノズル噴出方向に対し
直角の方向でかつその流れ方向が時間とともに変化する
ように流れる。
る。この例ではノズル２は、振動を付与する装置３によ
り振動しているが、ノズル２の先端部は運動せず定位置
に止まっている。一方ノズル先端近傍には流体供給装置
６により不活性気体等の流体が、ノズル噴出方向に対し
直角の方向でかつその流れ方向が時間とともに変化する
ように流れる。
【００１８】これによりノズルより噴出し落下する溶融
金属の液滴を広い範囲に散布するように吹き流し、液滴
の合体を防止する。この例でも溶融金属の液滴は冷却部
５を下方に落下する間に球体化し凝固し金属球が得られ
る。
金属の液滴を広い範囲に散布するように吹き流し、液滴
の合体を防止する。この例でも溶融金属の液滴は冷却部
５を下方に落下する間に球体化し凝固し金属球が得られ
る。
【００１９】図３は、本発明のさらに別の実施形態を示
している。この例では図３に示すような装置により半田
の微小金属球を製造した。溶融半田は不活性気体の圧力
で供給装置１から一定の流量でノズル２に供給される。
供給装置１からノズル２の間は半田の凝固を防ぐため
に、保温された柔軟性のあるチューブ７で接続されてい
る。なお、保温ランプヒータ１６を使って保温するとよ
い。またノズル２は、温度調整装置８および温度調整ヒ
ータ１７により厳密に一定温度に保たれている。これは
半田の粘性が温度により変化し、ノズル２からの溶融半
田の噴出量が変化するのを防ぐためである。
している。この例では図３に示すような装置により半田
の微小金属球を製造した。溶融半田は不活性気体の圧力
で供給装置１から一定の流量でノズル２に供給される。
供給装置１からノズル２の間は半田の凝固を防ぐため
に、保温された柔軟性のあるチューブ７で接続されてい
る。なお、保温ランプヒータ１６を使って保温するとよ
い。またノズル２は、温度調整装置８および温度調整ヒ
ータ１７により厳密に一定温度に保たれている。これは
半田の粘性が温度により変化し、ノズル２からの溶融半
田の噴出量が変化するのを防ぐためである。
【００２０】さらにノズル２の近傍には電歪素子９が取
り付けられており、外部から電源装置１０により所定周
波数の波形電圧が印加されノズル２に振動を付与する。
またノズル２および電歪素子９は一体として、ボールね
じ１１により直線的な往復運動を行う。
り付けられており、外部から電源装置１０により所定周
波数の波形電圧が印加されノズル２に振動を付与する。
またノズル２および電歪素子９は一体として、ボールね
じ１１により直線的な往復運動を行う。
【００２１】またノズル２、電歪素子９およびボールね
じ１１部は全体として、不活性な気体で満たされており
溶融金属の酸化を防止している。
じ１１部は全体として、不活性な気体で満たされており
溶融金属の酸化を防止している。
【００２２】このような装置構成によりノズル２から噴
出した溶融半田の液滴は合体することなく冷却部５の中
を下方に落下する。そしてその間に表面張力により球状
化し、ついで凝固し微小な金属球となる。
出した溶融半田の液滴は合体することなく冷却部５の中
を下方に落下する。そしてその間に表面張力により球状
化し、ついで凝固し微小な金属球となる。
【００２３】この例では冷却部５内は酸化防止のため金
属と反応しない液体１２により満たされている。またそ
の液体の温度はノズル近傍部１３が高く金属の融点に近
く設定されており、下部１４にいくにつれ低い温度とな
っていて溶融金属が球体化した後凝固するように、その
温度領域の長さが設定されている。このようにして得ら
れた半田の微小金属球は半導体装置の回路接続用として
十分な大きさの均一性があり、また従来に比べ製造に必
要な設備が簡便で安価な上、生産性が大幅に向上した。
属と反応しない液体１２により満たされている。またそ
の液体の温度はノズル近傍部１３が高く金属の融点に近
く設定されており、下部１４にいくにつれ低い温度とな
っていて溶融金属が球体化した後凝固するように、その
温度領域の長さが設定されている。このようにして得ら
れた半田の微小金属球は半導体装置の回路接続用として
十分な大きさの均一性があり、また従来に比べ製造に必
要な設備が簡便で安価な上、生産性が大幅に向上した。
【００２４】図４は、本発明のさらに別の実施形態を示
している。この例では定量供給装置１から供給された溶
融半田は、電磁振動子２０に取り付けられたノズル２に
対して、柔軟性を有するチューブ７により供給される。
電磁振動子２０は外部から電源装置１０により所定の周
波数の波形電圧が印加されノズル２に振動を与える。ま
たノズルの温度は先の実施形態と同様温度調整装置８に
より一定に保たれている。
している。この例では定量供給装置１から供給された溶
融半田は、電磁振動子２０に取り付けられたノズル２に
対して、柔軟性を有するチューブ７により供給される。
電磁振動子２０は外部から電源装置１０により所定の周
波数の波形電圧が印加されノズル２に振動を与える。ま
たノズルの温度は先の実施形態と同様温度調整装置８に
より一定に保たれている。
【００２５】ノズル２から噴出した溶融半田は液滴とな
り落下するが、このとき流体供給装置１８およびルーバ
１９により発生するノズル噴出方向に対して直角方向で
あり、かつ流れの方向が時間とともに変化する不活性気
体等の流れによって扇状に散布される。このため合体す
ることなく冷却部５の中に満たされた金属と反応しない
液体の中に落下する。
り落下するが、このとき流体供給装置１８およびルーバ
１９により発生するノズル噴出方向に対して直角方向で
あり、かつ流れの方向が時間とともに変化する不活性気
体等の流れによって扇状に散布される。このため合体す
ることなく冷却部５の中に満たされた金属と反応しない
液体の中に落下する。
【００２６】この実施形態においてもノズル２および電
磁振動子２０は不活性気体中におかれ、金属の酸化を防
止している。冷却部５の中に満たされた液体１２は先の
実施形態と同様ノズル近傍では高温で下方に行くにした
がい低温に保たれており、溶融半田が表面張力により球
体化した後凝固して金属球となるようになっている。こ
のような装置により得られた微小な金属球も先の実施形
態と同様な大きさの均一性を有し、半導体装置の回路接
続用の微小金属球を簡便な装置で高生産性で製造するこ
とを可能とする。
磁振動子２０は不活性気体中におかれ、金属の酸化を防
止している。冷却部５の中に満たされた液体１２は先の
実施形態と同様ノズル近傍では高温で下方に行くにした
がい低温に保たれており、溶融半田が表面張力により球
体化した後凝固して金属球となるようになっている。こ
のような装置により得られた微小な金属球も先の実施形
態と同様な大きさの均一性を有し、半導体装置の回路接
続用の微小金属球を簡便な装置で高生産性で製造するこ
とを可能とする。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
便な構成の設備で半導体装置等の回路接続用の均一な大
きさの微小金属球を容易に製造することができ、設備費
用の軽減や生産性の向上が可能となる等の利点を有して
いる。
便な構成の設備で半導体装置等の回路接続用の均一な大
きさの微小金属球を容易に製造することができ、設備費
用の軽減や生産性の向上が可能となる等の利点を有して
いる。
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
１ 溶融金属供給装置 ２ ノズル ３ 振動付与装置 ４ ノズル移動装置 ５ 冷却部 ６ 流体供給装置 ７ 供給チューブ ８ 温度調整装置 ９ 電歪素子 １０ 電源装置 １１ ボールねじ １２ 不活性液体 １３ 高温部 １４ 低温部 １５ 保温ヒータ １６ 保温ランプヒータ １７ 温度調整ヒータ １８ 流体供給装置 １９ ルーバ ２０ 電磁振動子
Claims (4)
- 【請求項１】 溶融した金属を振動を付与したノズルか
ら噴出させるとともに、ノズル先端を運動させることに
より均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴
とする微小金属球の製造方法。 - 【請求項２】 溶融した金属を振動を付与したノズルか
ら噴出させるとともに、ノズル先端近傍にノズル噴出方
向と直角方向の速度成分を持ち、かつその流れの方向が
時間とともに変化する流体を流すことにより均一な大き
さを持つ微小な金属球を得ることを特徴とする微小金属
球の製造方法。 - 【請求項３】 溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘ
の振動付与装置、ノズル先端を運動させる装置、および
噴出した溶融金属を落下させ球体化と凝固を行わせる冷
却部からなり、均一な大きさを持つ微小な金属球を得る
ことを特徴とする微小金属球の製造装置。 - 【請求項４】 溶融金属の供給装置、ノズル、ノズルヘ
の振動付与装置、ノズル先端近傍にノズル噴出方向と直
角方向の速度成分を持ち、かつその流れの方向が時間と
ともに変化する流体を流す装置、および噴出した溶融金
属を落下させ球体化と凝固を行わせる冷却部からなり、
均一な大きさを持つ微小な金属球を得ることを特徴とす
る微小金属球の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11134040A JP2000328111A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 微小金属球の製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11134040A JP2000328111A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 微小金属球の製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328111A true JP2000328111A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15118977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11134040A Withdrawn JP2000328111A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 微小金属球の製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000328111A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6706959B2 (en) | 2000-11-24 | 2004-03-16 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
| KR20040053080A (ko) * | 2004-05-31 | 2004-06-23 | 김성진 | 금속 볼의 제조방법 및 그 장치 |
| KR100469018B1 (ko) * | 2002-05-02 | 2005-01-29 | 주식회사 휘닉스피디이 | 마이크로 금속볼의 제조방법과 그 장치 |
| KR100866294B1 (ko) * | 2001-07-26 | 2008-10-31 | 엥뒤스트리 데 뿌드르 스뻬리끄 | 구형 볼을 제조하기 위한 장치 |
| JP2010106321A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Nittetsu Micro Metal:Kk | 微小粒の製造装置及び製造方法 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP11134040A patent/JP2000328111A/ja not_active Withdrawn
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