JP2001335816A - Spherical body, manufacturing method and manufacturing apparatus therefor - Google Patents

Spherical body, manufacturing method and manufacturing apparatus therefor

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JP2001335816A JP2000152516A JP2000152516A JP2001335816A JP 2001335816 A JP2001335816 A JP 2001335816A JP 2000152516 A JP2000152516 A JP 2000152516A JP 2000152516 A JP2000152516 A JP 2000152516A JP 2001335816 A JP2001335816 A JP 2001335816A
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spherical
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信芳 塚口
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孝志 鬼王
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    • H01L2224/742Apparatus for manufacturing bump connectors

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for easily manufacturing a spherical body such as a solder ball at a low cost with a small number of processes. SOLUTION: The raw material (a) of the spherical body is separated in a predetermined quantity in a molten state, formed into a spherical shape by the surface tension in the molten state, and then, cooled and solidified. Since the raw material is separated in the molten state, a conventional process of working the raw material into plates and wires can be dispensed with, and the manufacturing process can be shortened. In addition, the manufacture is facilitated, and the cost can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,例えばBGA(b
all grid array)やCSP等の半導体パ
ッケージのバンプ材料に用いられる半田ボールの如き球
状体と,そのような球状体を製造する方法と装置に関す
る。
[0001] The present invention relates to, for example, BGA (b
The present invention relates to a spherical body such as a solder ball used for a bump material of a semiconductor package such as an all grid array or a CSP, and a method and an apparatus for manufacturing such a spherical body.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば半導体パッケージの分野において
は,基板などに対する電気的な接続を行うリードの代わ
りに半田ボール(半田バンプ)を装着したBGAと呼ば
れるものが知られている。かかるBGAに利用される半
田ボールを製造する場合,従来は箔等の板材や線材に加
工された半田を固体の状態で精密切り出しや打ち抜き等
をすることによって,半田を所望の量の原料片に分離
し,その後,原料片を加熱溶融させて表面張力により球
形化させ,更に冷却して固化させることにより,球状に
成型した半田ボールを得ている。また,半田ペースト
(クリーム半田)を作成し,これをスクリーン印刷や一
定容積の穴があいた板などに刷り込む方法などにより半
田を一定量分離し,その後,半田を加熱溶融させて表面
張力により球形化させる方法も知られている。
2. Description of the Related Art In the field of, for example, a semiconductor package, a so-called BGA in which solder balls (solder bumps) are mounted instead of leads for making electrical connection to a substrate or the like is known. Conventionally, when manufacturing a solder ball used for such a BGA, the solder processed into a plate material such as a foil or a wire material is precisely cut out or punched in a solid state so that the solder is formed into a desired amount of raw material pieces. After separation, the raw material pieces are heated and melted to form spheres by surface tension, and then cooled and solidified to obtain spherical shaped solder balls. In addition, a solder paste (cream solder) is created, the solder is separated by a certain amount by screen printing or a method of printing it on a board with a fixed volume of holes, etc., and then the solder is heated and melted to make it spherical by surface tension. There is also known a method of causing the same.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は,
半田を所望の量ずつに分離する前工程として,板材,線
材や半田ペーストなどに半田を加工しなければならず,
製造工程の短縮化がはかり難かった。しかも半田を正確
に計量するためには,前工程で形成される板材の厚さや
線材等の太さなどについても正確な寸法精度等が要求さ
れるため,半田ボール製造におけるコストアップの要因
となっていた。
However, conventionally,
As a pre-process to separate the solder into desired quantities, the solder must be processed into plate material, wire material, solder paste, etc.
It was difficult to shorten the manufacturing process. In addition, in order to accurately measure solder, accurate dimensional accuracy is required for the thickness of the plate material formed in the previous process and the thickness of the wire material, etc., which causes a cost increase in solder ball manufacturing. I was

【0004】従って本発明の目的は,半田ボールなどの
球状体を少ない工程で容易かつ低コストで製造できる手
段を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide means for easily and inexpensively manufacturing a spherical body such as a solder ball in a small number of steps.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に,請求項1によれば,球状体の原料を融液の状態で一
定の量に分離させ,融液の状態において表面張力により
球形にさせた後,冷却して固化させることを特徴とす
る,球状体の製造方法が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a spherical material is separated into a fixed amount in a molten state, and a spherical material is formed by a surface tension in a molten state. , And then cooled and solidified to provide a method for producing a spherical body.

【0006】この請求項1の製造方法によって製造され
る球状体としては,例えばBGAやCSP等の半導体パ
ッケージのバンプ材料に用いられる半田ボールの如き球
状体が例示される。また請求項7に記載したように,球
状体の原料は例えば金属であり,一例として半田(例え
ばSn−Pb共晶半田)が例示される。また半田の他,
球状体の原料は,請求項8に記載したように,融液の液
相線温度が450℃以下(450℃以上であっても良
い)である単体の金属又は2種類以上の金属よりなる合
金であっても良い。更に,金属以外の材料を球状体の原
料として用いることも可能である。
As the spherical body manufactured by the manufacturing method of the first aspect, for example, a spherical body such as a solder ball used for a bump material of a semiconductor package such as BGA or CSP is exemplified. Further, as described in claim 7, the material of the spherical body is, for example, a metal, and as an example, solder (for example, Sn-Pb eutectic solder) is exemplified. In addition to solder,
The raw material of the spherical body may be a single metal or an alloy composed of two or more metals whose liquidus temperature is 450 ° C. or less (may be 450 ° C. or more) as described in claim 8. It may be. Furthermore, it is also possible to use materials other than metals as raw materials for the spherical body.

【0007】この請求項1の製造方法によれば,球状体
の原料を融液の状態で一定の量に分離させるので,従来
のように半田などの原料を板材や線材に加工する工程が
不要となり,製造工程の短縮化がはかれるようになる。
また,正確な寸法精度等が要求される板材や線材に原料
を加工しなくて良いので,製造が容易となり,低コスト
化を実現できるようになる。
According to the manufacturing method of the first aspect, since the raw material of the spherical body is separated into a fixed amount in a molten state, the step of processing the raw material such as solder into a plate or wire as in the conventional method is unnecessary. Thus, the manufacturing process can be shortened.
Further, since it is not necessary to process the raw material into a plate or a wire that requires accurate dimensional accuracy or the like, manufacturing becomes easy and cost reduction can be realized.

【0008】請求項2に記載したように,球状体の原料
を融液の状態で管に流し,一定の量が流れた時点で,管
から融液を分離させる。この場合,融液の流れは連続的
でも断続的でも良い。管から融液を分離させるには,例
えば管の先端などにおいて,融液が一定量になった時点
で自重で融液を落下させても良い。また,請求項3に記
載したように,融液を吐出するノズルを水平方向に往復
振動させ,この往復振動によってノズルから融液を分離
させるようにしても良い。この請求項3のように,ノズ
ルを水平方向に往復振動させる場合は,振動によってノ
ズル先端から融液を振り切ることができるので,球状体
の原料を融液の状態でノズルから一定の流量で連続的に
吐出しても良い。この場合,例えば請求項4に記載した
ように,前記往復振動の移動端部でノズル先端から融液
を滴下させることが可能である。また請求項5に記載し
たように,前記往復振動の往路におけるノズルの運動と
復路におけるノズルの運動が対称であることが好まし
い。ノズルの振動が対称であれば,往路におけるノズル
の移動を終了した移動端部でノズル先端から滴下される
融液の量と,復路におけるノズルの移動を終了した移動
端部でノズル先端から滴下される融液の量が等しくな
り,融液を一定量毎に滴下させることができるようにな
る。なお請求項6に記載したように,前記往復振動は例
えば単振動である。ノズルを水平方向に単振動させれ
ば,ノズルから吐出される融液に対し,往復振動の移動
端部で最大加速度が加わることとなり,これにより往復
振動の移動端部でノズルから融液が振り切られて滴下さ
れるようになる。
As described in the second aspect, the raw material of the spherical body is flowed into the tube in a molten state, and when a certain amount of the raw material flows, the melt is separated from the tube. In this case, the flow of the melt may be continuous or intermittent. In order to separate the melt from the tube, the melt may be dropped by its own weight when the melt reaches a certain amount, for example, at the tip of the tube. Further, as described in the third aspect, the nozzle for discharging the melt may be reciprocated in the horizontal direction, and the melt may be separated from the nozzle by the reciprocating vibration. In the case where the nozzle is reciprocated in the horizontal direction, the melt can be shaken off from the tip of the nozzle by the vibration. Therefore, the raw material of the spherical body is continuously melted at a constant flow rate from the nozzle in the state of the melt. It may be ejected selectively. In this case, for example, as described in claim 4, it is possible to drop the melt from the tip of the nozzle at the moving end of the reciprocating vibration. As described in claim 5, it is preferable that the movement of the nozzle on the outward path of the reciprocating vibration and the movement of the nozzle on the return path are symmetric. If the vibration of the nozzle is symmetric, the amount of melt dropped from the tip of the nozzle at the moving end where the movement of the nozzle has been completed in the forward path and the amount of melt dropped from the tip of the nozzle at the moving end where the movement of the nozzle has been completed in the return path The amount of the melt is equalized, and the melt can be dropped at regular intervals. The reciprocating vibration is, for example, a simple vibration. If the nozzle is caused to vibrate in the horizontal direction, a maximum acceleration is applied to the melt discharged from the nozzle at the moving end of the reciprocating vibration, whereby the melt is shaken off from the nozzle at the moving end of the reciprocating vibration. To be dropped.

【0009】また請求項7に記載したように,球状体の
原料を,球状体の原料と反応しない気中又は液中で球形
にさせ,冷却することが好ましい。そうすれば球状体の
原料を変質させることなく成型,冷却及び固化させるこ
とができ,品質の優れた球状体を製造できる。この場
合,例えば請求項10に記載したように,融液の状態で
一定の量に分離させた球状体の原料を,上方が球状体の
原料の融点以上の高温度となり,下方が球状体の原料の
融点以下の低温度となるように温度勾配が形成された液
体中に融液の状態のまま自重で落下させ,液体中の上方
において表面張力により球形にさせた後,液体中の下方
において冷却して固化させることが可能である。また請
求項11に記載したように,球状体の原料が金属であ
り,前記液体が金属の液相線温度T以上の沸点T
有する液体であり,T以上T未満の温度にされた液
体中で球状体の原料を融液の状態で表面張力により球形
にさせた後,T未満の温度にされた液体中で球状体の
原料を冷却して固化させることが好ましい。この場合,
例えば球状体の原料が半田であれば,前記液体は植物油
が例示される。
Further, as described in claim 7, it is preferable that the raw material of the sphere is formed into a sphere in the air or liquid which does not react with the raw material of the sphere and cooled. By doing so, it is possible to mold, cool, and solidify the raw material of the spherical body without deteriorating the quality, and to manufacture a spherical body of excellent quality. In this case, for example, as described in claim 10, the raw material of the spherical body separated into a certain amount in the state of the melt is heated to a high temperature above the melting point of the raw material of the spherical body, It is dropped by its own weight in a molten state in a liquid in which a temperature gradient is formed so as to be a low temperature below the melting point of the raw material, and it is made spherical by surface tension in the upper part of the liquid and then in the lower part of the liquid It is possible to cool and solidify. Also as described in claim 11, the raw material of the spherical body is a metal, a liquid where the liquid has a liquidus temperature T L above the boiling point T B metals, to a temperature less than T L or T B After the spherical raw material is made into a spherical shape by surface tension in a molten state in the liquid thus obtained, it is preferable to cool and solidify the spherical raw material in the liquid at a temperature lower than TL . in this case,
For example, if the material of the spherical body is solder, the liquid is exemplified by vegetable oil.

【0010】請求項12によれば,球状体の原料を融液
の状態で滴下するノズルと,このノズルから滴下された
球状体の原料を融液の状態において表面張力により球形
にさせる成型部と,冷却して固化させる冷却部を備える
ことを特徴とする,球状体の製造装置が提供される。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a nozzle for dropping a spherical raw material in a molten state, and a molding unit for making the spherical raw material dropped from the nozzle into a spherical shape by surface tension in a molten state. And a cooling unit for cooling and solidifying the spherical body.

【0011】この請求項12の製造装置にあっては,ノ
ズルから滴下された球状体の原料は,先ず成型部におい
て融液の状態のうちに表面張力により球形に変形する。
その後,球状体の原料は冷却部において,冷却され固化
する。こうして球状体が製造される。
In the manufacturing apparatus according to the twelfth aspect, the raw material of the spherical body dropped from the nozzle is first deformed into a spherical shape by the surface tension in a molten state in the molding section.
Thereafter, the raw material of the spherical body is cooled and solidified in the cooling section. Thus, a spherical body is manufactured.

【0012】この請求項12の製造装置において,請求
項13に記載したように,前記ノズルを水平方向に往復
振動させる駆動機構を備えていても良い。請求項14に
記載したように,前記ノズルの先端に形成された吐出口
が,水平に配置された円形状の断面形状を有することが
好ましい。
In the manufacturing apparatus according to the twelfth aspect, as described in the thirteenth aspect, a driving mechanism for reciprocating the nozzle in a horizontal direction may be provided. As described in claim 14, it is preferable that the discharge port formed at the tip of the nozzle has a circular cross-section arranged horizontally.

【0013】請求項15によれば,以下の(1)式およ
び(2)式を満たしてなる球状体が提供される。50個
の球状体について,それぞれ長径Dと短径Dを測定
し,平均値DM=(D+D)/2をそれぞれ,D
M1,DM2,DM3…DM50として,これらDM1
〜DM50の最大値をDML,最小値をDMSとし,真
球度A=1−(D−D)/DをそれぞれA,A
,A…A50として,これらA 〜A50のうち最
小値をAMinとすると, (DML−DMS)/(DML+DMS)<0.02 … (1)式 AMin>0.9 … (2)式
According to claim 15, the following equation (1) and
And a spherical body satisfying the expression (2). 50 pieces
For each spherical body, the major axis DLAnd minor axis DSMeasure
And the average value DM = (DL+ DS) / 2 is D
M1, DM2, DM3… DM50As these DM1
~ DM50The maximum value of DML, The minimum value is DMSAnd true
Sphericity A = 1- (DL-DS) / DMTo A1, A
2, A3... A50As these A 1~ A50The most
Small value is AMinThen, (DML-DMS) / (DML+ DMS) <0.02 (1) Expression AMin> 0.9 ... (2)

【0014】この請求項15の球状体は,請求項1〜1
1の製造方法,請求項12〜14の製造装置によって好
適に製造される。
According to the fifteenth aspect of the present invention, there is provided the spherical body.
The manufacturing method of the present invention is suitably performed by the manufacturing method of the present invention.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下,本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照にして説明する。図1は,本発明の実施
の形態にかかる球状体の製造装置1の説明図である。こ
の実施の形態では,球状体の一例としてBGAやCSP
等の半導体パッケージのバンプ材料に用いられる半田ボ
ールを製造する製造装置1について説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory view of an apparatus 1 for producing a spherical body according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, BGA or CSP is used as an example of a spherical body.
A manufacturing apparatus 1 for manufacturing a solder ball used for a bump material of a semiconductor package such as a semiconductor package will be described.

【0016】原料融解部10の周囲にはバンドヒーター
11が装着されており,このバンドヒーター11の加熱
によって,原料融解部10内の炉部12に投入された半
田インゴットが半田の融点(例えば183゜C)以上の
温度(例えば220〜240゜C)に昇温されて融解さ
れるようになっている。原料融解部10は,例えばSU
S304等で構成されており,半田の融点以上に加熱さ
れても溶融しないようになっている。また,原料融解部
10内の炉部12の加熱温度は熱電対13によって検出
され,炉部12内温度が半田の融点以上の温度(例えば
220〜240゜C)になるように制御されている。
A band heater 11 is mounted around the raw material melting section 10, and the heating of the band heater 11 causes the solder ingot put into the furnace section 12 in the raw material melting section 10 to melt the melting point of the solder (for example, 183). (゜ C) or higher (for example, 220 to 240 ° C) to be melted. The raw material melting section 10 is, for example, SU
S304 and the like are configured so as not to be melted even if heated to a temperature higher than the melting point of the solder. The heating temperature of the furnace section 12 in the raw material melting section 10 is detected by a thermocouple 13 and controlled so that the temperature in the furnace section 12 is equal to or higher than the melting point of solder (for example, 220 to 240 ° C.). .

【0017】原料融解部10にはボンベ15に充填され
た不活性ガスとしての窒素ガス(N )が給気管16を
介して供給され,炉部12内に窒素ガスが給気されるよ
うになっている(図示では,原料融解部10の上部に給
気管16が接続されているように描かれているが,給気
管16の接続位置は任意に変更でき,例えば原料融解部
10の下部に給気管16を接続しても良い)。これによ
り,炉部12に投入されて融液となった半田の酸化等が
防止されている。原料融解部10の下方には送液管17
が接続されており,炉部12に投入されて融液となった
半田は,送液管17を通じて下方に排液されるようにな
っている。この場合,給気管16を通じて炉部12内に
窒素ガスを圧入することにより,炉部12内にて融液と
なった半田を送液管17側に強制的に押し出すことも可
能である。また送液管17には,融液となった半田の送
液量を調整するためのニードルバルブ18が設けられて
いる。
The raw material melting section 10 is filled in a cylinder 15.
Nitrogen gas (N 2) Put the air supply pipe 16
And the nitrogen gas is supplied into the furnace section 12.
(In the drawing, the upper part of the raw material melting section 10 is supplied).
Although the trachea 16 is depicted as connected,
The connection position of the pipe 16 can be arbitrarily changed.
An air supply pipe 16 may be connected to the lower part of the apparatus 10). This
And the oxidation of the solder that has been put into the furnace 12 and melted, etc.
Has been prevented. A liquid feed pipe 17 is provided below the raw material melting section 10.
Is connected, and is charged into the furnace section 12 to become a melt.
The solder is drained downward through the liquid supply pipe 17.
ing. In this case, through the air supply pipe 16,
By injecting nitrogen gas, the melt
It is also possible to forcibly push the lost solder to the liquid supply pipe 17 side
Noh. In addition, the liquid supply pipe 17 is supplied with the molten solder.
A needle valve 18 for adjusting the liquid volume is provided.
I have.

【0018】送液管17の下端には,フレキシブルホー
ス20を介して管状のノズル21が接続されており,炉
部12内にて融液となった半田は,送液管17,フレキ
シブルホース20及びノズル21を通じて送液されて,
ノズル21先端(下端)に形成された吐出口22から下
向きに吐出されるようになっている。前述のニードルバ
ルブ18を操作することにより,吐出口22からの半田
の吐出を停止させたり,吐出量を調整することができ
る。フレキシブルホース20を介して接続されることに
より,原料融解部10の下方に固定された送液管17に
対して,ノズル21は移動自在に取り付けられている。
これら管17,フレキシブルホース20及びノズル21
の周囲にはバンドヒーター23が装着されており,管1
7,フレキシブルホース20及びノズル21内を送液さ
れる半田を熱電対24によって検出し,バンドヒーター
23の加熱によってその温度を融点以上の温度(例えば
220〜240゜C)に制御することにより,融液の状
態が維持されるようになっている。またこれら管17,
フレキシブルホース20及びノズル21は,いずれも例
えばSUS304等で構成され,半田の融点以上に加熱
されても溶融しないようになっている。なおこの実施の
形態では,ノズル21は中空円管からなり,ノズル21
の先端面(下端面)を直交面に切断することにより,ノ
ズル21先端の吐出口22は,水平に配置された円形状
の断面形状を有している。また,ノズル21先端の吐出
口22の内径は,例えば0.25φに設定されている。
A tubular nozzle 21 is connected to the lower end of the liquid supply pipe 17 via a flexible hose 20, and the molten solder in the furnace 12 is supplied to the liquid supply pipe 17 and the flexible hose 20. And the liquid is sent through the nozzle 21,
The liquid is discharged downward from a discharge port 22 formed at the tip (lower end) of the nozzle 21. By operating the needle valve 18 described above, the discharge of the solder from the discharge port 22 can be stopped or the discharge amount can be adjusted. The nozzle 21 is movably attached to the liquid feed pipe 17 fixed below the raw material melting section 10 by being connected via the flexible hose 20.
These tubes 17, flexible hose 20 and nozzle 21
Is equipped with a band heater 23 around the tube 1
7. By detecting the solder fed into the flexible hose 20 and the nozzle 21 by the thermocouple 24 and controlling the temperature to a temperature higher than the melting point (for example, 220 to 240 ° C.) by heating the band heater 23, The state of the melt is maintained. These tubes 17,
Each of the flexible hose 20 and the nozzle 21 is made of, for example, SUS304 or the like, and is not melted even when heated to a temperature higher than the melting point of solder. In this embodiment, the nozzle 21 is formed of a hollow circular tube.
Is cut into an orthogonal plane, so that the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 has a circular cross-section that is horizontally arranged. The inner diameter of the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is set to, for example, 0.25φ.

【0019】このノズル21を水平方向に往復振動させ
る駆動機構25を備えている。即ち,ノズル21にはブ
ロック26を介してロッド27の一端が垂直に取り付け
られている。ロッド27はガイド28によって水平方向
にスライド自在に支持されており,ロッド27の他端は
カム29の周面に常時当接されるように付勢されてい
る。カム29には,モータ30の回転動力が伝達されて
おり,モータ30の稼働によってカム29が回転するこ
とにより,カム29の周面に他端が常時当接しているロ
ッド27がガイド28内を往復移動するようになってい
る。そして,このロッド27の往復移動に伴って,ブロ
ック26を介してロッド27の一端に取り付けられたノ
ズル21が水平方向に往復振動するようになっている。
A driving mechanism 25 for reciprocating the nozzle 21 in the horizontal direction is provided. That is, one end of a rod 27 is vertically attached to the nozzle 21 via a block 26. The rod 27 is slidably supported in a horizontal direction by a guide 28, and the other end of the rod 27 is urged to always contact the peripheral surface of the cam 29. The rotation power of the motor 30 is transmitted to the cam 29, and the rotation of the cam 29 by the operation of the motor 30 causes the rod 27, the other end of which is always in contact with the peripheral surface of the cam 29, to pass through the guide 28. It is designed to reciprocate. With the reciprocating movement of the rod 27, the nozzle 21 attached to one end of the rod 27 via the block 26 reciprocates in the horizontal direction.

【0020】ノズル21の先端は,容器35内に入れら
れている。図2に示すように,容器35内には,例えば
植物油の如き半田と反応しない液体36が充填されてお
り,容器35内に入れられたノズル21の先端に形成さ
れた吐出口22は,液体36の液面化に浸漬されてい
る。これにより,前述のようにノズル21先端の吐出口
22から吐出された半田(融液となった半田)aは,液
体36中に直接吐出された後,容器35内において液体
36中を自重で落下していくようになっている。
The tip of the nozzle 21 is placed in a container 35. As shown in FIG. 2, the container 35 is filled with a liquid 36 that does not react with solder, such as vegetable oil, and a discharge port 22 formed at the tip of a nozzle 21 placed in the container 35 is filled with a liquid. 36 is immersed in the liquid surface. As a result, as described above, the solder (a melted solder) a discharged from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is directly discharged into the liquid 36, and then, in the container 35, by its own weight in the container 35. It is falling.

【0021】容器35内に充填された液体36のほぼ上
半部は成型部37になっており,ほぼ下半部は冷却部3
8になっている。容器35の周面には複数のバンドヒー
ター40が多段に装着されており,これら各バンドヒー
ター40の加熱温度はそれぞれ独立して制御することが
でき,各バンドヒーター40の加熱温度を変えることに
よって,容器35内の液体36中に温度勾配を形成する
ことが可能である。各バンドヒーター40の加熱温度は
上方ほど高温に設定されており,これにより,容器35
内上方の成型部37においては,バンドヒーター40の
加熱温度の加熱温度が高く,熱電対41で検出される液
体36の温度を半田aの融点以上の温度(例えば190
〜200゜C)に制御するようになっている。一方,容
器35内下方の冷却部38においては,バンドヒーター
40の加熱温度の加熱温度が低く,熱電対42で検出さ
れる液体36の温度は半田aの融点以下の温度(例えば
20〜40゜C)に保たれている。このように,容器3
5内に充填された液体36は,上方が半田aの融点以上
の高温度となり,下方が半田aの融点以下の低温度とな
るように,緩やかな温度勾配が形成されている。
The upper part of the liquid 36 filled in the container 35 is a molding part 37 and the lower part is a cooling part 3.
It is eight. A plurality of band heaters 40 are mounted on the peripheral surface of the container 35 in multiple stages, and the heating temperature of each of the band heaters 40 can be controlled independently. By changing the heating temperature of each band heater 40, , It is possible to form a temperature gradient in the liquid 36 in the container 35. The heating temperature of each band heater 40 is set to be higher as it goes upward, so that the container 35
In the upper and lower molded portions 37, the heating temperature of the band heater 40 is high, and the temperature of the liquid 36 detected by the thermocouple 41 is set to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder a (for example, 190).
゜ 200 ° C.). On the other hand, in the cooling section 38 in the lower part of the container 35, the heating temperature of the band heater 40 is low, and the temperature of the liquid 36 detected by the thermocouple 42 is lower than the melting point of the solder a (for example, 20 to 40 ° C.). C). Thus, container 3
The liquid 36 filled in 5 has a gentle temperature gradient such that the upper part has a high temperature equal to or higher than the melting point of the solder a and the lower part has a low temperature equal to or lower than the melting point of the solder a.

【0022】容器35の上面には蓋45が取り付けてあ
り,ノズル21先端の吐出口22は,この蓋45に形成
されたスリット46を通して容器35内の液体36中に
浸漬されている。スリット46は,先に説明したノズル
21の水平方向への往復振動を受容できるように横長の
形状を有している。また蓋45で囲まれた容器35内の
上部空間(液体36の液面よりも上方の空間)は,給気
管47から例えばNガスなどといった不活性ガスが供
給されており,容器35内は不活性雰囲気に維持されて
いる。更に容器35底部には,不活性ガスを液体36中
にバブリングさせることにより,液体36中の酸素を低
減させるためのシャワーノズル48が配置されている。
また,容器35内において液面上の雰囲気をサンプリン
グして酸素濃度を検出するための濃度計49も備えてい
る。
A lid 45 is attached to the upper surface of the container 35, and the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is immersed in the liquid 36 in the container 35 through a slit 46 formed in the lid 45. The slit 46 has a horizontally long shape so as to receive the reciprocating vibration of the nozzle 21 in the horizontal direction described above. In addition, an inert gas such as N 2 gas is supplied from an air supply pipe 47 to an upper space (a space above the liquid surface of the liquid 36) surrounded by the lid 45. Maintained in an inert atmosphere. Further, a shower nozzle 48 for reducing oxygen in the liquid 36 by bubbling an inert gas into the liquid 36 is disposed at the bottom of the container 35.
Further, a concentration meter 49 for sampling the atmosphere above the liquid level in the container 35 and detecting the oxygen concentration is also provided.

【0023】先に説明した駆動機構25においてモータ
30が稼働することにより,ノズル21は,図3におい
てX軸(横軸)の原点(座標0)で示される中立位置を
中心にして,X軸のLで示される一方の移動端部と,X
軸の−Lで示される他方の移動端部との間を振幅L(例
えば3.8mm)で直線的に水平方向に往復振動するよ
うになっている。なお,往復振動の中止となる中立位置
(原点)は,容器35の中心軸に一致するように設置さ
れている。
When the motor 30 operates in the drive mechanism 25 described above, the nozzle 21 is moved around the neutral position indicated by the origin (coordinate 0) of the X axis (horizontal axis) in FIG. Of one moving end indicated by L, and X
It reciprocates linearly and reciprocally in the horizontal direction with an amplitude L (for example, 3.8 mm) between the axis and the other moving end indicated by -L. Note that the neutral position (origin) at which the reciprocating vibration is stopped is set so as to coincide with the central axis of the container 35.

【0024】ここで図4は,ノズル21の原点からの変
位Xと時間Tとの関係を示すグラフであり,両者(変位
Xと時間T)は,正弦曲線(もしくは余弦曲線)で示さ
れる関係(X=Lsin(ωT+θ))になっている。
即ちこの図4に示されるように,図示の実施の形態の製
造装置1において,ノズル21は,容器35内の液体3
6中にノズル21先端の吐出口22を浸漬させた状態
で,容器35の中心軸を中心に水平方向に振幅Lの単振
動(例えば振動数23Hz)を行うようになっている。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the displacement X from the origin of the nozzle 21 and the time T. The relationship between the displacement X and the time T is represented by a sine curve (or cosine curve). (X = Lsin (ωT + θ)).
That is, as shown in FIG. 4, in the manufacturing apparatus 1 of the illustrated embodiment, the nozzle 21
In a state where the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is immersed in the container 6, a single vibration (for example, a frequency of 23 Hz) having an amplitude L is performed in the horizontal direction about the central axis of the container 35.

【0025】さて,以上のように構成された本発明の実
施の形態の製造装置1において,原料融解部10内の炉
部12に半田インゴット(例えばSn−Pb共晶半田)
を投入し,給気管16を通じて炉部12内に窒素ガスを
供給した不活性雰囲気で,バンドヒーター11によっ
て,半田インゴットを半田の融点(例えば183゜C)
以上の温度(例えば220〜240゜C)に昇温させて
融解させる。なお,半田の温度が安定するまでは,ニー
ドルバルブ18を操作することにより,吐出口22から
の半田の吐出を停止させておく。こうして融液となった
半田aは,送液管17,フレキシブルホース20及びノ
ズル21を通じて送液されて,ノズル21先端の吐出口
22から下向きに吐出される。この場合,ニードルバル
ブ18を操作することにより,半田の吐出量を調整する
ことができる。また,給気管16を通じて炉部12内に
窒素ガスを圧入することにより,炉部12内にて融液と
なった半田aを送液管17側に強制的に押し出すことも
可能である。なお図示の例では,ニードルバルブ18の
開度を固定し,給気管16を通じて炉部12内に圧入す
る窒素ガス圧を一定に保つことにより,送液管17での
半田a(融液)の流量を一定に保ち,ノズル21先端の
吐出口22からの吐出量を一定にさせる。
Now, in the manufacturing apparatus 1 of the embodiment of the present invention configured as described above, the solder ingot (for example, Sn-Pb eutectic solder) is placed in the furnace section 12 in the raw material melting section 10.
And the solder ingot is melted by the band heater 11 in an inert atmosphere in which nitrogen gas is supplied into the furnace section 12 through the air supply pipe 16 (for example, at a temperature of 183 ° C.).
The temperature is raised to the above temperature (for example, 220 to 240 ° C.) to be melted. Until the temperature of the solder becomes stable, the discharge of the solder from the discharge port 22 is stopped by operating the needle valve 18. The solder a thus melted is sent through the liquid sending pipe 17, the flexible hose 20, and the nozzle 21, and is discharged downward from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21. In this case, by operating the needle valve 18, the discharge amount of the solder can be adjusted. Further, by injecting nitrogen gas into the furnace section 12 through the air supply pipe 16, it is possible to forcibly extrude the solder a which has become a melt in the furnace section 12 toward the liquid feed pipe 17. In the example shown in the figure, the opening degree of the needle valve 18 is fixed, and the nitrogen gas pressure injected into the furnace section 12 through the air supply pipe 16 is kept constant, so that the solder a (melt) in the liquid feed pipe 17 is formed. The flow rate is kept constant, and the discharge amount from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is made constant.

【0026】このようにノズル21先端の吐出口22か
ら融液となった半田aを一定流量で吐出させる一方で,
先に説明した駆動機構25においてモータ30が稼働す
る。これによりノズル21は,容器35内の液体36中
にノズル21先端の吐出口22を浸漬させた状態で,容
器35の中心軸を中立位置としながら水平方向に振幅L
の単振動を行う。このように,ノズル21先端の吐出口
22から融液の状態の半田aを下向きに吐出しつつ,ノ
ズル21を水平方向に往復振動させることにより,吐出
口22から吐出された半田aは,振動によってノズル2
1先端から振り切られて滴下し,容器35内に充填され
た液体36中を自重で落下していく。
While the molten solder a is discharged from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 at a constant flow rate,
The motor 30 operates in the drive mechanism 25 described above. With this, the nozzle 21 has the amplitude L in the horizontal direction while the center axis of the container 35 is set to the neutral position in a state where the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 is immersed in the liquid 36 in the container 35.
The simple vibration of is performed. As described above, while the solder a in a molten state is discharged downward from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 and the nozzle 21 is reciprocated in the horizontal direction, the solder a discharged from the discharge port 22 is vibrated. By nozzle 2
1 It is shaken off from the tip and dripped, and falls in the liquid 36 filled in the container 35 by its own weight.

【0027】ここで,先に説明したようにノズル21が
単振動(例えば振幅3.8mm,振動数23Hz)を行
うことにより,ノズル21から吐出される融液状態の半
田aに対し,往復振動の移動端部で最大加速度が加わる
こととなる。これにより,半田aに水平方向に作用する
力が最大となる往復振動の移動端部においてノズル21
先端から融液状態の半田aが振り切られて滴下されるよ
うになる。そして,このようにノズル21先端から滴下
した半田aが,図2に示すように,容器35内において
往復振動の移動方向(図2においては左右方向)の両側
に振り分けられて,順次液体36中を自重で落下してい
くこととなる。また単振動では,往路におけるノズル2
1の運動と復路におけるノズル21の運動が対称とな
り,往路を移動中にノズル21先端に溜まる半田a(融
液)の量と,復路を移動中にノズル21先端に溜まる半
田a(融液)の量が等しくなる。よって,往路の移動を
終了した移動端部でノズル21先端から滴下される半田
a(融液)の量と,復路の移動を終了した移動端部でノ
ズル21先端から滴下される半田a(融液)の量は等し
い。このため,容器35内において往復振動の移動端部
で,常に半田a(融液)を一定量毎に滴下させることが
できる。
Here, as described above, when the nozzle 21 performs a simple vibration (for example, an amplitude of 3.8 mm and a frequency of 23 Hz), the reciprocating vibration of the solder a in the molten state discharged from the nozzle 21 is performed. The maximum acceleration will be applied at the moving end of. As a result, the nozzle 21 at the moving end of the reciprocating vibration where the force acting on the solder a in the horizontal direction is maximized.
The solder a in the molten state is shaken off from the tip and dropped. As shown in FIG. 2, the solder a dropped from the tip of the nozzle 21 is distributed to both sides of the reciprocating vibration moving direction (left and right in FIG. Will fall under its own weight. In the case of simple vibration, the nozzle 2
1 and the movement of the nozzle 21 in the return path are symmetrical, and the amount of solder a (melt) accumulated at the tip of the nozzle 21 during movement on the outward path and the solder a (melt) accumulated at the tip of the nozzle 21 during movement on the return path Are equal. Therefore, the amount of solder a (melt) dropped from the tip of the nozzle 21 at the moving end where the forward movement has been completed, and the amount of solder a (melt) dropped from the tip of the nozzle 21 at the moving end having completed the return movement. Liquid) are equal. For this reason, the solder a (melt) can be constantly dropped at a fixed amount at the moving end of the reciprocating vibration in the container 35.

【0028】こうして,ノズル21先端から滴下されて
液体36中を落下していく半田aは,先ず液体36の上
半部に形成された成型部37を通過し,次いで下半部に
形成された冷却部38を通過していく。そして,バンド
ヒーター40の加熱によって成型部37では液体36の
温度が半田aの融点以上(例えば190〜200゜C)
の温度にされていることにより,成型部37を落下して
いる間は,半田aは融液の状態に維持され,その表面張
力によって球形に変形する。そして,こうして球形に変
形した半田aは,次に冷却部38を落下していくが,冷
却部38ではバンドヒーター40の加熱温度の加熱温度
が低く,液体36の温度は半田aの融点以下の温度(例
えば20〜40゜C)となっているため,冷却部38を
落下中に半田aは冷却されて固化することとなる。こう
して球状体となった半田a(半田ボール)が製造され
て,容器35の底部に溜まっていく。また前述のよう
に,容器35内に充填された液体36は,各バンドヒー
ター40の加熱制御によって,上方が半田aの融点以上
の高温度となり,下方が半田aの融点以下の低温度とな
るように,緩やかな温度勾配に形成されているため,成
型部37から冷却部38を落下していく半田aは,急激
な温度変化をうけることなく,温度の急変化による形状
不良等が発生しなくなる。
In this way, the solder a dropped from the tip of the nozzle 21 and falling in the liquid 36 first passes through the molded portion 37 formed in the upper half of the liquid 36 and then formed in the lower half. It passes through the cooling unit 38. The heating of the band heater 40 causes the temperature of the liquid 36 to be equal to or higher than the melting point of the solder a in the molding portion 37 (for example, 190 to 200 ° C.).
While the molded part 37 is falling, the solder a is maintained in a molten state, and is deformed into a spherical shape by its surface tension. Then, the solder a thus deformed into a sphere then falls down the cooling part 38. In the cooling part 38, the heating temperature of the band heater 40 is low, and the temperature of the liquid 36 is lower than the melting point of the solder a. Since the temperature is (for example, 20 to 40 ° C.), the solder a is cooled and solidified while falling down the cooling section 38. In this way, the solder a (solder ball) which has become a spherical body is manufactured and accumulated at the bottom of the container 35. As described above, the liquid 36 filled in the container 35 has a high temperature above the melting point of the solder a and a low temperature below the melting point of the solder a by the heating control of each band heater 40. As described above, since the temperature is formed to have a gentle temperature gradient, the solder a falling from the molding portion 37 to the cooling portion 38 does not receive a sudden temperature change, and a shape defect or the like due to a sudden change in temperature occurs. Disappears.

【0029】以上説明した本発明の実施の形態によれ
ば,ノズル21の振動によって半田aの融液を一定量毎
に分離させることができるので,従来のように原料を板
材や線材に加工する工程が不要となり,半田ボールの製
造工程の短縮化がはかれるようになる。また,正確な寸
法精度等が要求される板材や線材に原料を加工しなくて
良いので,容易に半田ボールを製造でき,低コスト化を
実現できる。なお,ノズル21先端において滴下させる
半田aの量は,例えばノズル21からの半田の吐出量や
ノズル21の往復振動(単振動)の周期(2π/ω),
振幅L等を変更することにより,調整することができ,
これにより製造される半田ボールの大きさも調整するこ
とが可能である。
According to the above-described embodiment of the present invention, the melt of the solder a can be separated by a predetermined amount by the vibration of the nozzle 21, so that the raw material is processed into a plate or a wire as in the related art. This eliminates the need for a process, and shortens the manufacturing process of the solder ball. Further, since it is not necessary to process the raw material into a plate or a wire that requires accurate dimensional accuracy or the like, solder balls can be easily manufactured and cost reduction can be realized. The amount of the solder a dropped at the tip of the nozzle 21 is, for example, the amount of the solder discharged from the nozzle 21, the cycle of the reciprocating vibration (simple vibration) of the nozzle 21 (2π / ω),
It can be adjusted by changing the amplitude L, etc.
Accordingly, the size of the solder ball manufactured can be adjusted.

【0030】またノズル21先端から容器35内の液体
36中に半田aを落下させるに際しては,予め容器35
底部に設けられたシャワーノズル48から不活性ガス
(例えば酸素濃度が1ppm以下の窒素ガス)を液体3
6中にバブリングさせておくことにより,液体36中の
酸素を前もって低減させておくことが好ましい。なお,
そのようにシャワーノズル48から不活性ガスをバブリ
ングさせる場合は,図2に示したようなスリット46を
有する蓋45に代えて,バブリングされた不活性ガスを
外部に逃がすための最小限の孔が形成されたスリットの
無い蓋(図示せず)を用いると,外気から遮断した雰囲
気環境で液体36中の酸素を低減させることが可能とな
る。不活性ガスのバブリングをせずに,液体36中に酸
素を巻き込んだ状態のまま半田ボールを製造した場合,
液体36中の酸素濃度は数%程度のオーダーとなり,融
液の状態の半田aが酸化して球形化が阻害されてしま
う。しかるに,予めシャワーノズル48から不活性ガス
を液体36中にバブリングさせて酸素濃度を低減させて
おけば,球形化が阻害されず,真球に近い形状の半田ボ
ールが製造できるようになる。その場合,スリットの無
い蓋(図示せず)を用いることにより液体36中の酸素
濃度を0.1%以下にまで低減させてから,スリット4
6を有する蓋45に交換すると良い。
When the solder a is dropped from the tip of the nozzle 21 into the liquid 36 in the container 35,
An inert gas (for example, a nitrogen gas having an oxygen concentration of 1 ppm or less) is supplied from a shower nozzle 48 provided at the bottom to the liquid 3.
It is preferable that oxygen in the liquid 36 be reduced in advance by bubbling in the liquid 6. In addition,
When bubbling the inert gas from the shower nozzle 48 in such a manner, a minimum hole for letting the bubbled inert gas escape to the outside is provided instead of the lid 45 having the slit 46 as shown in FIG. If a lid (not shown) without the formed slit is used, it is possible to reduce oxygen in the liquid 36 in an atmosphere environment which is shielded from the outside air. When the solder ball is manufactured in a state where oxygen is entrapped in the liquid 36 without bubbling the inert gas,
The oxygen concentration in the liquid 36 is on the order of several percent, and the solder a in the molten state is oxidized and the spheroidization is hindered. However, if the oxygen concentration is reduced by bubbling the inert gas into the liquid 36 from the shower nozzle 48 in advance, the spheroidization is not hindered, and a solder ball having a shape close to a true sphere can be manufactured. In this case, the oxygen concentration in the liquid 36 is reduced to 0.1% or less by using a lid (not shown) having no slit, and then the slit 4 is removed.
It is recommended to replace the cover 45 with the cover 6.

【0031】以上,本発明の好ましい実施の形態の一例
を説明したが,本発明はここで説明した形態に限定され
ない。図5は,本発明の他の実施の形態にかかるノズル
50を示している。このノズル50の下面51には,多
数の吐出口52が形成されている。ノズル50の上面5
3は可動に構成され,プッシャー54を介して加えられ
る圧力によりノズル50の内方に向かって上面53が押
圧されている。ノズル50の内部には,融点以上に加熱
されて融液の状態にされた半田aが充填されている。そ
して,上面53が押圧されることにより,ノズル50内
部の半田aが,各吐出口52からそれぞれ滴下するよう
になっている。なお図示はしないが,この図4に示す実
施の形態のノズル50の内部には,先に図1で説明した
実施の形態と同様に,原料融解部で融解された半田が融
液の状態で供給されるようになっている。またノズル5
0の下面51に形成された各吐出口52からそれぞれ滴
下させられた半田aは,先に図2で説明した場合と同様
に,液体36中を自重で落下し,成型部37にて球形に
変形した後,冷却部38で冷却,固化されるようになっ
ている。この図5で説明した実施の形態のノズル50を
用いれば,多数の吐出口52から半田aを滴下すること
により,短時間でより多くの半田ボールを製造すること
が可能となる。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. FIG. 5 shows a nozzle 50 according to another embodiment of the present invention. On the lower surface 51 of the nozzle 50, a number of discharge ports 52 are formed. Upper surface 5 of nozzle 50
Numeral 3 is movable, and the upper surface 53 is pressed inward of the nozzle 50 by the pressure applied via the pusher 54. The inside of the nozzle 50 is filled with the solder a heated to a temperature higher than the melting point and brought into a molten state. When the upper surface 53 is pressed, the solder a inside the nozzle 50 drops from each of the discharge ports 52. Although not shown, the solder melted in the raw material melting section is in a molten state inside the nozzle 50 of the embodiment shown in FIG. 4 in the same manner as the embodiment described above with reference to FIG. It is being supplied. Nozzle 5
The solder a dropped from each of the discharge ports 52 formed on the lower surface 51 of the liquid 0 falls under its own weight in the liquid 36 as in the case described above with reference to FIG. After being deformed, it is cooled and solidified in the cooling section 38. If the nozzle 50 of the embodiment described with reference to FIG. 5 is used, more solder balls can be manufactured in a short time by dropping the solder a from the large number of discharge ports 52.

【0032】また以上の実施の形態では,球状体の一例
として半田ボールを製造する例について説明したが,球
状体の原料は,半田以外の金属や金属以外の材料などで
も良い。また,液体36は植物油に限らず他の液体や気
体であっても良い。更に,ノズル21の運動は往復振動
に限らず,他の振動運動(例えばノズル21を正三角形
に移動させるような振動運動)などによって融液を振り
切るようにしても良い。また,ノズル21を固定してお
き,融液を断続的に吐出することにより,ノズル21か
ら融液を滴下させることも可能である。更にまた,固定
されたノズル21から融液を自重で落下させることによ
り,融液を一定量毎に分離させても良い。
In the above embodiment, an example of manufacturing a solder ball as an example of a spherical body has been described. However, the raw material of the spherical body may be a metal other than solder or a material other than metal. The liquid 36 is not limited to vegetable oil and may be another liquid or gas. Further, the movement of the nozzle 21 is not limited to the reciprocating vibration, and the melt may be shaken off by another vibration movement (for example, a vibration movement that moves the nozzle 21 in an equilateral triangle). Further, it is also possible to drop the melt from the nozzle 21 by fixing the nozzle 21 and discharging the melt intermittently. Furthermore, the melt may be separated by a predetermined amount by dropping the melt by its own weight from the fixed nozzle 21.

【0033】[0033]

【実施例】図1等で説明した本発明の実施の形態の製造
装置1を実際に用いて半田ボールを製造した。ノズル2
1はSUS316製の内径0.25φの管を用い,ノズ
ル21先端の吐出口22を液体36(大豆油)中に約2
〜3mmつけた状態とした。原料融解部10内の炉部1
2(内寸25φ×100)にSn−Pb共晶半田を5
0gセットし,酸化をおさえるため炉部12に窒素パー
ジを行った後,バンドヒーター11で加熱して半田を融
解させた。原料融解部10での昇温温度は220〜24
0℃とし,管17,フレキシブルホース20及びノズル
21の温度もバンドヒーター23の加熱によって半田の
融点以上の温度(実施例では220〜240℃)に制御
した。そして,給気管16を通じて炉部12内に窒素ガ
スをリークし,ノズル21先端の吐出口22融液状体の
半田を吐出させた。
EXAMPLE Solder balls were manufactured by actually using the manufacturing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention described with reference to FIG. Nozzle 2
1 uses a SUS316 pipe with an inner diameter of 0.25φ, and discharges the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21 into a liquid 36 (soybean oil) for about 2 hours.
33 mm. Furnace section 1 in raw material melting section 10
2 (inner size 25φ × 100 H ) with Sn-Pb eutectic solder
After setting 0 g, the furnace section 12 was purged with nitrogen to suppress oxidation, and then heated by the band heater 11 to melt the solder. The heating temperature in the raw material melting section 10 is 220 to 24
The temperature of the pipe 17, the flexible hose 20, and the nozzle 21 was also controlled to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder (220 to 240 ° C. in the embodiment) by heating the band heater 23. Then, nitrogen gas was leaked into the furnace section 12 through the air supply pipe 16, and the molten solder was discharged from the discharge port 22 at the tip of the nozzle 21.

【0034】その後,駆動機構25を稼働させ,ノズル
21を周波数23Hz,振幅3.79mmで単振動さ
せ,ノズル21先端から液体36(大豆油)中に半田融
液を滴下させた。なお,予め成型部37では大豆油は1
90〜200℃にし,冷却部38では20〜40゜Cと
した。
Thereafter, the drive mechanism 25 was operated, the nozzle 21 was oscillated in a simple manner at a frequency of 23 Hz and an amplitude of 3.79 mm, and the solder melt was dropped into the liquid 36 (soybean oil) from the tip of the nozzle 21. In the molding section 37, 1 soybean oil
The temperature was set to 90 to 200 ° C., and the cooling unit 38 was set to 20 to 40 ° C.

【0035】図6は,ノズル21先端から大豆油中に滴
下された半田aの落下状態を示す図面である。この図6
に示すように,半田aはノズル21の往復振動によって
左右に振り分けられて滴下されていた。図7は,本発明
の実施の形態によって製造された半田ボールの拡大図
(SEM像のスケッチ)である。本発明の実施例で製造
された半田ボール50個について長径Dと短径D
測定し,平均径と真球度を各半田ボールについて求め
た。ここで,平均径は(D+D)/2,真球度Aは
3次元的なものではなく,A=(1−(D−D)/
((D+D)/2))×100(%)と定義した。
その結果,平均径の平均値は763(μm),最小値D
MSは751(μm),最大値DMLは772(μm)
となり,真球度(%)は98.3(平均),97.6
(最小AMin),100.0(最大A Max)とな
り,バンプ材用半田ボールとして一般的な規格である,
760±20μmの径精度,95%以上の真球度が得ら
れた。また,本発明の実施の形態によって製造された半
田ボールは,以下の(1)式および(2)式を満たし
た。 (DML−DMS)/(DML+DMS)<0.02 … (1)式 AMin>90% … (2)式
FIG. 6 shows a droplet from the tip of the nozzle 21 into soybean oil.
It is a drawing showing a dropped state of solder a dropped. This figure 6
As shown in the figure, the solder a is reciprocated by the nozzle 21
It was distributed right and left and dripped. FIG.
Enlarged view of a solder ball manufactured according to the embodiment of the present invention.
(SEM image sketch). Manufactured in an embodiment of the present invention
Major diameter D for 50 solder ballsLAnd minor axis DSTo
Measure the average diameter and sphericity of each solder ball
Was. Here, the average diameter is (DL+ DS) / 2, sphericity A is
It is not three-dimensional, but A = (1- (DL-DS) /
((DL+ DS) / 2)) × 100 (%).
As a result, the average value of the average diameter was 763 (μm), and the minimum value D was
MSIs 751 (μm), the maximum value DMLIs 772 (μm)
And the sphericity (%) is 98.3 (average), 97.6
(Minimum AMin), 100.0 (maximum A Max) And
This is a general standard for solder balls for bump materials.
760 ± 20μm diameter accuracy and 95% or more sphericity
Was. In addition, a half manufactured according to the embodiment of the present invention.
Taba ball satisfies the following equations (1) and (2)
Was. (DML-DMS) / (DML+ DMS) <0.02 (1) Expression AMin> 90% ... Formula (2)

【0036】なお,上記と同様の製造方法で,液体36
(大豆油)中の酸素調整時において,サンプリングガス
中の酸素濃度が0.5%までしか下がっていない時点で
半田ボールの製造を始めた場合,得られた半田ボールは
平均径(μm)は765(平均),748(最小),7
91(最大)となり,真球度(%)は94.2(平
均),89.8(最小),97.2(最大)となり,径
のバラツキが大きく,真球度も下がった。
The liquid 36 is manufactured in the same manner as described above.
When adjusting the oxygen in (soybean oil), when the production of solder balls is started at the time when the oxygen concentration in the sampling gas has decreased to only 0.5%, the average diameter (μm) of the obtained solder balls is as follows. 765 (average), 748 (minimum), 7
The sphericity (%) was 94.2 (average), 89.8 (minimum), and 97.2 (maximum), and the variation in the diameter was large and the sphericity was reduced.

【0037】[0037]

【発明の効果】請求項1〜15によれば,球状体の原料
を融液の状態で分離させるので,容易に所望の分量の原
料を精度よく分離させることができ,また従来のように
半田などの原料を板材や線材に加工する予備工程が不要
となり,製造工程の短縮化がはかれるようになる。ま
た,正確な寸法精度等が要求される板材や線材に原料を
加工しなくて良いので,製造が容易となり,大幅なコス
トダウンが可能となる。また球状体の原料を変質させる
ことなく成型,冷却及び固化させることができ,品質の
優れた球状体を製造でき,洗浄工程なども省けるように
なる。
According to the first to fifteenth aspects, since the raw material of the spherical body is separated in a molten state, a desired amount of the raw material can be easily separated with high precision. Preliminary steps for processing such raw materials into plate and wire materials are not required, and the manufacturing process can be shortened. Also, since it is not necessary to process the raw material into a plate or a wire that requires accurate dimensional accuracy or the like, the production becomes easy and the cost can be greatly reduced. In addition, the raw material of the spheroid can be molded, cooled and solidified without deteriorating, so that a sphere with excellent quality can be manufactured, and a washing step can be omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかる球状体の製造装置
の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus for manufacturing a spherical body according to an embodiment of the present invention.

【図2】成型部と冷却部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a molding section and a cooling section.

【図3】ノズルの往復振動の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of reciprocating vibration of a nozzle.

【図4】ノズルの原点からの変位と時間との関係を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between displacement from the origin of the nozzle and time.

【図5】本発明の他の実施の形態にかかるノズルの拡大
断面図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a nozzle according to another embodiment of the present invention.

【図6】ノズル先端から滴下された半田の落下状態を示
す図面である。
FIG. 6 is a view showing a state in which solder dropped from a nozzle tip falls.

【図7】本発明の実施例によって製造された半田ボール
の拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view of a solder ball manufactured according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 製造装置 10 原料融解部 11,23,40 バンドヒーター 12 炉部 13,24,41,42 熱電対 15 ボンベ 16 給気管 17 送液管 18 ニードルバルブ 20 フレキシブルホース 21 ノズル 22 吐出口 25 駆動機構 28 ガイド 29 カム 30 モータ 35 容器 36 液体 37 成型部 38 冷却部 45 蓋 46 スリット 47 給気管 48 シャワーノズル 49 濃度計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 10 Raw material melting part 11,23,40 Band heater 12 Furnace part 13,24,41,42 Thermocouple 15 Bomb 16 Gas supply pipe 17 Liquid feed pipe 18 Needle valve 20 Flexible hose 21 Nozzle 22 Discharge port 25 Drive mechanism 28 Guide 29 Cam 30 Motor 35 Container 36 Liquid 37 Molding part 38 Cooling part 45 Lid 46 Slit 47 Air supply pipe 48 Shower nozzle 49 Densitometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼王 孝志 東京都千代田区丸の内一丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 菊池 敬吾 東京都千代田区丸の内一丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 Fターム(参考) 4K017 AA04 BA01 BB01 CA01 DA09 EC01 FA05 FA22  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Takashi Ono, Inventor 1-8-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Dowa Mining Co., Ltd. (72) Keigo Kikuchi Inventor 1-8-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Same as above F Mining in WA Mining Co., Ltd. (Reference) 4K017 AA04 BA01 BB01 CA01 DA09 EC01 FA05 FA22

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 球状体の原料を融液の状態で一定の量に
分離させ,融液の状態において表面張力により球形にさ
せた後,冷却して固化させることを特徴とする,球状体
の製造方法。
1. A method for separating a spherical raw material into a predetermined amount in a molten state, forming a spherical shape by surface tension in a molten state, and then cooling and solidifying the raw material. Production method.
【請求項2】 球状体の原料を融液の状態で管に流し,
一定の量が流れた時点で,管から融液を分離させること
を特徴とする,請求項1の球状体の製造方法。
2. A raw material for a sphere is flowed in a molten state through a tube.
2. The method for producing a spherical body according to claim 1, wherein the melt is separated from the tube when a predetermined amount of the melt flows.
【請求項3】 融液を吐出するノズルを水平方向に往復
振動させ,この往復振動によってノズルから融液を分離
させることを特徴とする,請求項1又は2の球状体の製
造方法。
3. The method for producing a spherical body according to claim 1, wherein the nozzle for discharging the melt is reciprocated in a horizontal direction, and the melt is separated from the nozzle by the reciprocating vibration.
【請求項4】 前記往復振動の移動端部でノズルから融
液を滴下させることを特徴とする,請求項3の球状体の
製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein a melt is dropped from a nozzle at a moving end of the reciprocating vibration.
【請求項5】 前記往復振動の往路におけるノズルの運
動と復路におけるノズルの運動が対称であることを特徴
とする,請求項3又は4の球状体の製造方法。
5. The method for manufacturing a spherical body according to claim 3, wherein the movement of the nozzle on the outward path and the movement of the nozzle on the return path of the reciprocating vibration are symmetrical.
【請求項6】 前記往復振動が単振動であることを特徴
とする,請求項3,4又は5のいずれかの球状体の製造
方法。
6. The method for producing a spherical body according to claim 3, wherein said reciprocating vibration is a simple vibration.
【請求項7】 球状体の原料を,球状体の原料と反応し
ない気中又は液中で球形にさせ,冷却することを特徴と
する,請求項1,2,3,4,5又は6のいずれかの球
状体の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the raw material of the sphere is formed into a sphere in the air or liquid that does not react with the raw material of the sphere and cooled. A method for producing any spherical body.
【請求項8】 球状体の原料が金属であることを特徴と
する,請求項1,2,3,4,5,6又は7のいずれか
の球状体の製造方法。
8. The method for producing a spherical body according to claim 1, wherein the raw material of the spherical body is a metal.
【請求項9】 球状体の原料が,融液の液相線温度が4
50゜C以下である単体の金属又は2種以上の金属より
なる合金であることを特徴とする,請求項8の球状体の
製造方法。
9. The raw material for a sphere is a liquid having a liquidus temperature of 4 ° C.
9. The method for producing a spherical body according to claim 8, wherein the metal body is a single metal having a temperature of 50 ° C. or less or an alloy of two or more metals.
【請求項10】 融液の状態で一定の量に分離させた球
状体の原料を,上方が球状体の原料の融点以上の高温度
となり,下方が球状体の原料の融点以下の低温度となる
ように温度勾配が形成された液体中に融液の状態のまま
自重で落下させ,液体中の上方において表面張力により
球形にさせた後,液体中の下方において冷却して固化さ
せることを特徴とする,請求項請求項1,2,3,4,
5,6,7,8又は9のいずれかの球状体の製造方法。
10. A raw material of a spherical body separated into a certain amount in a molten state is heated to a high temperature above the melting point of the raw material of the spherical body and to a low temperature below the melting point of the raw material of the spherical body. It is characterized by falling under its own weight in a molten state in a liquid in which a temperature gradient is formed, forming a spherical shape by surface tension in the upper part of the liquid, and then cooling and solidifying it in the lower part of the liquid. Claims 1, 2, 3, 4,
A method for producing any one of 5, 6, 7, 8 and 9 spherical bodies.
【請求項11】 球状体の原料が金属であり,前記液体
が金属の液相線温度T以上の沸点Tを有する液体で
あり,T以上T未満の温度にされた液体中で球状体
の原料を融液の状態で表面張力により球形にさせた後,
未満の温度にされた液体中で球状体の原料を冷却し
て固化させることを特徴とする,請求項10の球状体の
製造方法。
Raw material 11. spheres is a metal, a liquid where the liquid has a liquidus temperature T L above the boiling point T B of the metal, in a liquid which is a temperature lower than T L or T B After the spherical raw material is made into a spherical shape by surface tension in the molten state,
The method for producing a spherical body according to claim 10, wherein the raw material for the spherical body is cooled and solidified in a liquid at a temperature lower than TL .
【請求項12】 球状体の原料を融液の状態で滴下させ
るノズルと,このノズルから滴下された球状体の原料を
融液の状態において表面張力により球形にさせる成型部
と,冷却して固化させる冷却部を備えることを特徴とす
る,球状体の製造装置。
12. A nozzle for dropping a raw material of a spherical body in a molten state, a molding part for making a raw material of a spherical body dropped from the nozzle into a spherical state by a surface tension in a molten state, and cooling and solidifying. An apparatus for manufacturing a spherical body, comprising: a cooling unit for causing the spherical body to be manufactured.
【請求項13】 前記ノズルを水平方向に往復振動させ
る駆動機構を備えていることを特徴とする球状体の製造
装置。
13. An apparatus for manufacturing a spherical body, comprising a driving mechanism for reciprocating the nozzle in a horizontal direction.
【請求項14】 前記ノズルの先端に形成された吐出口
が,水平に配置された円形状の断面形状を有することを
特徴とする,請求項12または13の球状体の製造装
置。
14. The apparatus for manufacturing a spherical body according to claim 12, wherein a discharge port formed at a tip of the nozzle has a circular cross-section arranged horizontally.
【請求項15】 以下の(1)式および(2)式を満た
してなる球状体。50個の球状体について,それぞれ長
径Dと短径Dを測定し,平均値DM=(D
)/2をそれぞれ,DM1,DM2,DM3…D
M50として,これらDM1〜DM50の最大値をD
ML,最小値をDMSとし,真球度A=(1−(D
)/D)×100(%)をそれぞれA,A
…A として,これらA〜A50のうち最小値
をAMinとすると, (DML−DMS)/(DML+DMS)<0.02 … (1)式 AMin>90% … (2)式
15. A spherical body satisfying the following expressions (1) and (2). About 50 spheroids were measured major axis D L to the minor axis D S, respectively, the mean value DM = (D L +
D S) / 2, respectively, D M1, D M2, D M3 ... D
As M50 , the maximum value of these D M1 to D M50 is D
ML, the minimum value and D MS, sphericity A = (1- (D L -
D S) / D M) × 100 (percent), respectively A 1, A 2,
As A 3 ... A 5 0, if the minimum value of these A 1 to A 50 and A Min, (D ML -D MS ) / (D ML + D MS) <0.02 ... (1) Equation A Min> 90% ... Formula (2)
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