JP2001340992A - 球状体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田ボールなどの球状体の製造において，連
続的に原料を球形化処理することができ，高い真球度の
球状体を安定して製造できる手段を提供する。 【解決手段】 球状体の原料ａと不活性な熱媒ｂ中に原
料ａの融点未満の温度から原料ａの融点以上の温度にな
る温度勾配を形成し，予め所定量に分離された原料ａを
熱媒に対して相対的に移動させることにより，融液の状
態で原料ａを表面張力により球形化させ，その後，原料
ａを冷却して球形のまま固化させるに際し，熱媒ｂの流
れを生じさせることにより，温度勾配を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（Ｃｈｉｐ
Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）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ごとき球状体を製造
する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属球などの球状体を製造する場合，従
来より原料を融点以上の温度に保つことにより，表面張
力によって融液を球状化させる方法が，特に低融点金属
の球形化に関して提唱されている。例えば，特開平７−
２５２５１０や特開平１１−１２９０９４には，半田ボ
ール等の微細金属球を作るに当たって，あらかじめ大き
さを整えた微細金属片を，これに対して不活性で上下方
向に温度分布を持たせた液体中において，上部で融点以
上に加熱して表面張力により球形化させ，沈降させなが
ら下部で冷却させて固化させる方法が記されている。

【０００３】

【発明が解決する課題】しかしながら，これらの方法で
は，上部で加熱された原料が沈降する際に下部の低温域
に熱を持ち込んだり，沈降する原料に引きずられて液体
が下部に移動するなどの現象を生ずる。このため，長時
間にわたり連続的に原料を球形化処理したときに，当初
に設定した液体の温度分布が乱され，球形化処理ができ
なくなることがあった。例えば極端な場合，経時的に下
部の液体が高温になり，最終的に原料が容器底面に到着
した時点でも原料が固化せず，連続して底面に降り積も
る原料のため変形を生じ，また相互の癒着が起こる心配
がある。そのため，従来は温度勾配を初期設定にもどす
ために球形化処理はしばしばバッチ操作となり，生産性
が低下する原因の一つとなっていた。

【０００４】従って本発明の目的は，半田ボールなどの
球状体の製造において，連続的に原料を球形化処理する
ことができ，高い真球度の球状体を安定して製造できる
手段を提供することにある。

【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，球状体の原料と不活性な熱媒中
に原料の融点未満の温度から原料の融点以上の温度にな
る温度勾配を形成し，予め所定量に分離された原料を熱
媒に対して相対的に移動させることにより，融液の状態
で原料を表面張力により球形化させ，その後，原料を冷
却して球形のまま固化させる方法において，熱媒の流れ
を生じさせることにより，前記温度勾配を維持すること
を特徴とする，球状体の製造方法が提供される。

【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ごとき
球状体が例示される。また，請求項５に記したように球
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共晶半田など）が例示される。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。熱媒は球状体の原料と不活性なものであれば液体，
気体のいずれを用いても良い。例えば球状体の原料が半
田などの金属である場合は，植物油，鉱油，高沸点溶剤
等の液体またはアルゴンなどの気体が熱媒として例示さ
れる。

【０００７】この請求項１の製造方法にあっては，ヒー
ター，熱交換器，放熱器などの加熱手段や冷却手段など
を適宜利用し，熱媒を適宜加熱及び／又は冷却すること
により，熱媒が原料の融点未満の温度となる冷却領域
と，熱媒が原料の融点以上の温度となる成形領域を形成
し，これら冷却領域と成形領域の間に渡って原料の融点
未満の温度から原料の融点以上の温度になる温度勾配を
熱媒中に形成する。そして，予め所定量に分離された原
料を熱媒中に供給する。この場合，原料の融点以上の温
度となっている成形領域の熱媒中に投入等することによ
り，成形領域の熱媒内において原料を融点以上の温度下
におく。なお，成形領域の熱媒中に供給する原料は，固
体でも液体（融液）であっても良い。いずれにせよ，成
形領域では熱媒中に供給された原料は原料の融点以上の
温度下におかれることによって融液の状態となる。こう
して，先ず原料は，成形領域にて融点以上の温度下にお
かれて融液の状態を維持し，その表面張力により球状に
成形される。

【０００８】次に，こうして成形領域にて球状に成形し
た原料を，その形状（球形）を維持させながら熱媒に対
して相対的に移動させ，熱媒中に形成された温度勾配の
低い方向に向かって原料を移動させることにより，熱媒
内において原料を冷却領域に移す。こうして原料は融点
未満の温度の熱媒中におかれたことにより冷却され，冷
却領域にて球形を維持したまま原料が固化することとな
る。なお，原料を熱媒に対して相対的に移動させる場
合，熱媒中で原料を移動させることによって原料を成形
領域から冷却領域に移しても良いし，原料を固定してお
き，熱媒を移動させることによって原料を成形領域から
冷却領域に移すようにしても良い。また原料と熱媒の両
方を移動させることによって原料を成形領域から冷却領
域に移すようにしても良い。

【０００９】このように成形領域にて融点以上の温度下
で融液の状態で表面張力により球状に成形させた原料
を，冷却領域にて融点未満の温度下で冷却し，球形のま
ま固化させることにより，例えば半田ボールのごとき球
状体を製造することが可能となる。しかしながら，この
ような球状体の製造を連続して行うと，冷却領域の熱媒
は，原料を冷却したことにより次第に加熱されていく。
また，熱媒に対する原料の相対的な移動に伴って，加熱
領域の熱媒が冷却領域中に流れ込み，冷却領域の熱媒の
温度が次第に高くなっていく。かかる現象を放置したま
ま長時間にわたって連続的に処理すると，熱媒中に形成
された温度勾配が次第に乱れ，円滑な球形化処理が阻害
される心配がある。例えば極端な場合，経時的に冷却領
域の熱媒の温度が融点以上の温度にまで上昇し，冷却領
域で原料が充分に固化できなくなってしまう。そうする
と，球状体が変形したり，相互に癒着したりする心配が
ある。

【００１０】そこで，この請求項１の製造方法にあって
は，熱媒の流れを生じさせることにより，熱媒中に形成
された温度勾配を維持する。この場合，請求項２に記載
したように，原料の相対的な移動と逆向きの流れを熱媒
中に生じさせることが好ましく，例えば冷却領域から加
熱領域に向かう方向に熱媒を流すのが良い。また請求項
３に記載したように，熱媒中には１つの流れを生じさせ
ても良いし，２以上の流れを生じさせても良い。そし
て，このように原料の相対的な移動と逆向きの流れを熱
媒中に生じさせた場合，予め原料の融点未満の温度にさ
せた熱媒を冷却領域に適宜供給してやると良い。そうす
れば，熱媒の流れに伴って熱媒が減っていく冷却領域に
熱媒を適宜補うことが可能となる。

【００１１】原料の相対的な移動と逆向きの流れを熱媒
中に生じさせることにより，原料を冷却したことによっ
て加熱された熱媒や，原料の相対的な移動に伴って冷却
領域中に流れ込もうとする熱媒は，冷却領域から加熱領
域に向かう方向に流れることなる。また，冷却領域には
予め原料の融点未満の温度にされた熱媒が供給されるこ
とにより，冷却領域では熱媒は常に原料の融点未満の温
度に保たれ，冷却領域と成形領域の間に渡って原料の融
点未満の温度から原料の融点以上の温度になる温度勾配
を熱媒中に安定して形成することができるようになる。
これにより，成形領域では融点以上の温度下で融液の状
態で表面張力により原料を球状に成形させることがで
き，一方，冷却領域では原料を融点未満の温度に確実に
冷却して原料を球形のまま固化させることができ，例え
ば半田ボールのごとき球状体を連続的に製造することが
可能となる。冷却領域では原料を融点未満の温度に確実
に冷却できるので，球状体の変形や相互での癒着も防止
できる。また適当な加熱手段や冷却手段などを利用する
ことによって，成形領域では熱媒を加熱し，冷却領域で
は熱媒を冷却する場合などにおいては，冷却領域から加
熱領域に向かう方向に熱媒を流すことにより，原料を冷
却したことによって加熱された熱媒が加熱領域に流れ込
むこととなり，また冷却領域には予め原料の融点未満の
温度にされた熱媒を供給することにより，加熱や冷却に
要するエネルギーを削減できるようになる。なお，原料
の相対的な移動と逆向きの流れを熱媒中に生じさせるこ
とにより，原料に対してより多くの熱媒が熱的に接触し
て原料を加熱，冷却でき，処理時間の短縮化や省スペー
ス化を図ることも可能となる。

【００１２】なお，冷却領域に原料の融点未満の温度に
された熱媒を供給する場合，請求項４に記載したよう
に，系内の熱媒を一旦系外に取り出し，その後，再び系
内循環供給することが望ましい。そうすれば，熱媒を繰
り返し利用でき，有効利用がはかれる。なお，成形領域
にて系外に取り出した熱媒を冷却領域に供給する場合
は，予め原料の融点未満の温度に冷却してから熱媒を系
内に供給すると良い。

【００１３】請求項６によれば，球状体の原料と不活性
な熱媒を充填した容器と，熱媒の流れを生じさせる送液
手段と，熱媒中に原料の融点未満の温度から原料の融点
以上の温度になる温度勾配を形成させる温度調節手段を
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。

【００１４】この請求６の製造装置によれば，先に説明
した請求項１〜５の製造方法を好適に実施することが可
能となる。この請求６の製造装置において，温度調節手
段とは，ヒーター，熱交換器，放熱器などの加熱手段及
び／又は冷却手段などである。例えば容器の上部に加熱
手段を装着して所望の温度に加熱することにより，容器
内の上部に熱媒が原料の融点以上の温度となる成形領域
を形成する。また，例えば容器の下部では加熱を行わ
ず，熱媒が原料の融点未満の温度となる冷却領域を容器
内の下部に形成する。この場合，放熱器などの冷却手段
を用いて容器の下部を積極的に冷却しても良い。そし
て，これら冷却領域と成形領域の間に渡って（容器内の
下部から上部に渡って）原料の融点未満の温度から原料
の融点以上の温度になる温度勾配を熱媒中に形成する。
この請求６の製造装置において，熱媒の流れを生じさせ
る送液手段は，例えば容器内の上部に形成された成形領
域から熱媒を容器外（系外）に一旦取り出し，その取り
出した熱媒を熱媒が原料の融点以下の温度に冷却した
後，容器内の下部に形成された冷却領域（系内）に熱媒
を循環供給する構成が例示される。この場合，送液手段
は，容器内の上部から熱媒を取り出して，容器内の下部
に熱媒を循環供給する回路にポンプや冷却手段を設けた
ような構成であっても良い。

【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は本発明の実施に
かかる球状体の製造装置１の内部構造を示す断面図であ
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ａ’を製造する製造装置について説明する。

【００１６】内部が中空の筒形状をなす容器１０の中心
軸が鉛直方向となるように，容器１０が垂直に配置され
ている。容器１０の内部には，半田ボールａ’の原料で
ある半田（例えばＳｎ−Ｐｂ共晶半田など）ａと不活性
な熱媒ｂが充填されている。熱媒ｂは，原料と不活性な
ものであれば液体，気体のいずれを用いても良いが，こ
の実施の形態では，一例として半田ａと不活性な植物油
が用いられる。後述するように，容器１０の内部におい
て，上方には熱媒ｂの温度が半田ａの融点（例えば約１
８３゜Ｃ）以上の温度となる成形領域２５が形成されて
おり，下方には熱媒ｂの温度が半田ａの融点未満の温度
となる冷却領域２６が形成されている。

【００１７】容器１０の最上部と最下部には，熱媒ｂを
容器１０の外部において流通させる回路１１の両端が接
続されており，この回路１１にはポンプ１２と冷却手段
としての熱交換器１３が設けられている。そして，ポン
プ１２の稼働により，容器１０の最上部から熱媒ｂを容
器１０外（系外）に一旦取り出し，回路１１にて下方に
向かって熱媒ｂを送液して熱交換器１３で熱媒ｂを半田
ａの融点未満の温度（例えば２０〜４０゜Ｃ）に冷却し
た後，再び容器１０の最下部から熱媒ｂを容器１０内
（系内）に循環供給する構成になっている。このように
容器１０の最上部から取り出した熱媒ｂを回路１１を経
て容器１０の最下部に循環供給することにより，容器１
０内では，最下部から最上部に向かう熱媒ｂの流れ（上
昇流）が発生している。

【００１８】容器１０の周囲には，複数のヒーターが上
下方向に連続して装着されており，この実施の形態で
は，４段のヒーター１５，１６，１７，１８が容器１０
の周囲に上から順に装着されている。これら各ヒーター
１５，１６，１７，１８は，互いに独立して加熱温度を
調節することが可能であり，各ヒーター１５，１６，１
７，１８によって加熱することにより，各ヒーター１
５，１６，１７，１８の装着箇所において，容器１０の
内部の熱媒ｂをそれぞれ所望の温度に昇温させるように
なっている。各ヒーター１５，１６，１７，１８の装着
箇所には，熱電対からなる温度センサー２０，２１，２
２，２３が配置されており，容器１０内部の熱媒ｂの温
度は，各ヒーター１５，１６，１７，１８の装着箇所に
おいてそれぞれ検出されている。そして，これら各温度
センサー２０，２１，２２，２３の検出に基づいて各ヒ
ーター１５，１６，１７，１８の出力を適宜制御するこ
とにより，熱媒ｂの温度が容器１０の内部において上方
ほど高温になるように制御されている。

【００１９】この実施の形態では，上から一番目のヒー
ター１５の装着箇所における熱媒ｂの温度（温度センサ
ー２０の検出温度）が１９０℃，上から二番目のヒータ
ー１６の装着箇所における熱媒ｂの温度（温度センサー
２１の検出温度）が１８５℃，上から三番目のヒーター
１７の装着箇所における熱媒ｂの温度（温度センサー２
２の検出温度）が１８０℃，上から四番目のヒーター１
８の装着箇所における熱媒ｂの温度（温度センサー２３
の検出温度）が１７２℃となるように，各ヒーター１
５，１６，１７，１８の出力が制御されている。一方，
容器１０の下部には，ヒーターを装着せずに容器１０の
周面が露出した箇所が形成されており，容器１０の下部
では，容器１０の内部の熱媒ｂが加熱されないようにな
っている。

【００２０】このように容器１０の下部では熱媒ｂの加
熱が行われず，また各ヒーター１５，１６，１７，１８
の装着箇所ではそれぞれ所定の目標温度をなるように加
熱が行われることにより，容器１０の内部においては，
上方に熱媒ｂの温度が半田ａの融点（例えば約１８３゜
Ｃ）以上の温度となる成形領域２５が形成されており，
下方には熱媒ｂの温度が半田ａの融点未満の温度となる
冷却領域２６が形成されている。また，各ヒーター１
５，１６，１７，１８の加熱温度は，上方のセンサーほ
ど高温に制御されているので，容器１０内部の熱媒中に
は，これら冷却領域２６と成形領域の間に渡って半田ａ
の融点未満の温度から半田ａの融点以上の温度になる温
度勾配（下方から上方に向かって温度が高くなる温度勾
配）が形成されている。

【００２１】そして，前述のように容器１０内において
熱媒ｂの流れ（上昇流）が発生していることにより，最
下部から容器１０内に供給された熱媒ｂは，容器１０内
を上向きに流れる間に，温度勾配に従って次第に昇温さ
れるようになっている。こうして加熱された熱媒ｂは，
容器１０の最上部において容器１０外（系外）に抜き出
され，回路１１を送液される間に半田ａの融点未満の温
度に冷却された後，再び容器１０の最下部から容器１０
内（系内）に循環供給されている。

【００２２】容器１０の上端には，適当な時間間隔で原
料である半田ａを所定量に分離して容器１０内の熱媒ｂ
中に供給する原料投入器３０が設けられている。この原
料投入機３０によって熱媒ｂ中に供給された半田ａは，
容器１０内において自重で熱媒ｂ中を沈降して下降する
ようになっている。なお，原料投入器３０によって熱媒
ｂ中に供給する半田ａは固体でも液体（融液）でも良
い。いずれにせよ，原料投入器３０から熱媒ｂ中に供給
された半田ａは，先ず成形領域２５にて融点以上に昇温
された熱媒ｂ中におかれ，融液の状態となって自重で落
下していくこととなる。なおこの実施の形態において
は，原料投入器３０は容器１０の上端に取り付けられた
ケーシング３１の内部に設置されており，ケーシング３
１内には，容器１０の内部において半田ａの融点以上の
温度まで昇温された熱媒ｂが充填されている。これによ
り，原料投入器３０は半田ａの融点以上の温度に加熱さ
れており，原料投入器３０は半田ａを融液の状態で所定
量に分離して容器１０内の熱媒ｂ中に供給するようにな
っている。

【００２３】容器１０の下端には，開閉弁３５が取り付
けてある。この開閉弁３５を開くことにより，容器１０
内から熱媒ｂをドレイン管３６を通じて排液できるよう
になっている。また，後述するように，容器１０内にて
製造された半田ボールａ’をドレイン管３６を通じて排
出することも可能である。

【００２４】さて，以上のように構成された製造装置１
において，各ヒーター１５，１６，１７，１８によって
加熱を行い，容器１０の内部において，上方に熱媒ｂの
温度が半田ａの融点以上の温度となる成形領域２５を形
成し，下方に熱媒ｂの温度が半田ａの融点未満の温度と
なる冷却領域２６を形成する。その際，各ヒーター１
５，１６，１７，１８の出力を適宜制御することによ
り，上から一番目のヒーター１５の装着箇所における熱
媒ｂの温度が１９０℃，上から二番目のヒーター１６の
装着箇所における熱媒ｂの温度が１８５℃，上から三番
目のヒーター１７の装着箇所における熱媒ｂの温度が１
８０℃，上から四番目のヒーター１８の装着箇所におけ
る熱媒ｂの温度が１７２℃となるように加熱を行い，容
器１０内部の熱媒ｂ中に，冷却領域２６と成形領域の間
に渡って半田ａの融点未満の温度から半田ａの融点以上
の温度になる温度勾配（下方から上方に向かって温度が
高くなる温度勾配）を形成する。

【００２５】また一方，ポンプ１２の送液により，容器
１０の最上部から熱媒ｂを回路１１に抜き出し，熱交換
器１３で半田ａの融点未満の温度に冷却し熱媒ｂを再び
容器１０の最下部から容器１０内に循環供給する。こう
して，容器１０内において，最下部から最上部に向かう
熱媒ｂの流れ（上昇流）を発生させる。なお，このよう
に回路１１から容器１０の最下部に供給された熱媒ｂ
は，冷却領域２６では半田ａの融点未満の温度を維持す
るが，容器１０内を上昇する間に各ヒーターによって次
第に加熱され，成形領域２５では半田ａの融点以上の温
度に昇温させられる。

【００２６】そして，容器１０の上端に設けられた原料
投入器３０からは，適当な時間間隔で半田ａが所定量に
分離されて容器１０内の熱媒ｂ中に供給される。この実
施の形態では，原料投入器３０は半田ａを融液の状態で
所定量に分離して容器１０内の熱媒ｂ中に供給する。

【００２７】こうして容器１０上端において熱媒ｂ中に
供給された半田ａは，容器１０内において自重で熱媒ｂ
中を沈降して下降していく。そして，熱媒ｂ中を沈降し
ていく半田ａは，先ず成形領域２５にて融点以上に昇温
された熱媒ｂ中におかれて融液の状態を維持し，その表
面張力により球状に成形されることとなる。

【００２８】次に，こうして成形領域２５にて球状に成
形された半田ａは，その形状（球形）を維持したまま熱
媒ｂ中を沈降していくが，熱媒ｂ中に下方から上方に向
かって温度が高くなる温度勾配が形成されているため，
下降に伴って半田ａは徐々に冷却されていく。そして，
半田ａが冷却領域２６まで下降してくると，半田ａは融
点未満の温度に冷却されて，球形を維持したまま固化す
ることとなる。こうして製造された半田ボールａ’が，
容器１０の底部に溜められることとなる。そして，製造
された半田ボールａ’は，容器１０下端の開閉弁３５を
開くことにより，ドレイン管３６を通じて排出すること
が可能である。

【００２９】ここで，以上に説明した半田ボールａ’の
製造を連続して行うに伴い，冷却領域２６の熱媒ｂは，
半田ａを冷却したことにより次第に加熱され，また半田
ａの沈降に伴って加熱領域２５の熱媒ｂが冷却領域２６
中に流れ込込もうとするため，冷却領域２６の熱媒ｂの
温度が次第に高くなっていく懸念が生ずる。しかるに，
この実施の形態においては，容器１０内を下降していく
半田ａと逆向きの流れ（上昇流）を熱媒ｂ中に生じさせ
ることにより，半田ａを冷却したことによって加熱され
た熱媒ｂや，半田ａの下降に伴って冷却領域２６に流れ
込もうとする熱媒ｂを，冷却領域２６から加熱領域２５
に向って流すことができる。そして冷却領域２６には，
予め熱交換器１３で半田ａの融点未満の温度に冷却され
た熱媒ｂが，容器１０の最下部を通じて供給されること
となり，また容器１０の下部では熱媒ｂの加熱が行われ
ないため，冷却領域２６では熱媒ｂは常に半田ａの融点
未満の温度に保たれる。こうして，容器１０内において
は，下方の冷却領域２６と上方の成形領域２５の間に渡
って，半田ａの融点未満の温度から半田ａの融点以上の
温度になる温度勾配が熱媒ｂ中に安定して形成されるこ
ととなる。これにより，容器１０内の成形領域２５では
融点以上の温度下で融液の状態で表面張力により半田ａ
を球状に成形させることができ，一方，冷却領域２６で
は半田ａを融点未満の温度に確実に冷却して球形のまま
固化させることができ，半田ボールａ’のごとき球状体
を連続的に製造することが可能となる。冷却領域２６で
は半田ａを融点未満の温度に確実に冷却できるので，半
田ボールａ’の変形や相互での癒着も防止できるように
なる。また上昇流によって，加熱領域２６には半田ａを
冷却したことによって加熱された熱媒ｂが流れ込むの
で，各ヒーター１５，１６，１７，１８は，加熱に要す
るエネルギーを削減できるようになる。更にこの実施の
形態では，容器１０内を沈降していく半田ａの移動方向
と逆向きの流れ（上昇流）を熱媒ｂ中に生じさせている
ので，熱媒ｂが停止している場合に比べて，半田ａに対
してより多くの熱媒ｂが熱的に接触するので，半田ａを
効率よく冷却でき，処理時間の短縮化がはかれ，容器１
０の高さも短縮できるので省スペース化を図ることも可
能となる。

【００３０】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。例えば図１で説明した実施の形態では，容器１０
内において熱媒ｂ中に１つの流れを生じさせた例を示し
たが，容器１０内において熱媒ｂ中に２以上の流れを生
じさせても良い。例えば図示の例について言えば，各ヒ
ーター１５，１６，１７，１８の装着箇所毎に熱媒ｂ中
に流れを生じさせても良い。また各ヒーター１５，１
６，１７，１８の装着箇所の対応させずに，任意の箇所
に複数の熱媒ｂの流れを生じさせても良い。またいずれ
の場合も，容器１０内から抜き出した熱媒ｂを，再び容
器１０内に循環供給すれば，熱媒ｂを繰り返し利用で
き，有効利用がはかれるようになる。なお熱媒ｂの流量
は，長時間わたり連続的に多量の原料（例えば半田ａ）
を球形化処理した場合でも，容器１０内に所定の温度分
布を継続して形成できるように設定すると良い。熱媒ｂ
の流量が小さすぎると，冷却領域２６での熱媒ｂの温度
上昇が押さえきれず，目的を果たせない。一方，熱媒ｂ
の流量が多すぎると熱媒ｂの加熱に要するエネルギーが
無駄に増えてしまう。

【００３１】また，各ヒーター１５，１６，１７，１８
を４段に装着する例を説明したが，ヒーターの数や設置
個所は変更可能である。例えば，容器１０の下部におい
て放熱器などの冷却手段を用いて熱媒ｂを積極的に冷却
しても良い。また，容器１０の最下部より供給された熱
媒ｂの温度が低すぎるような場合は，図１に示したヒー
ター１８の下方に予備ヒーター４０などを設置して，熱
媒ｂを予め加熱しても良い。また，回路１１中を送液さ
れる間に熱媒ｂが充分に冷却されるのであれば，熱交換
器１３は省略しても良い。またポンプ１２は，極端な脈
動を伴わないものであれば，ローラーポンプ，ダイヤフ
ラムポンプ等任意に選択可能である。

【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ａ’を製造する例について説明した
が，球状体の原料は，半田ａ以外の金属や金属以外の材
料などでも良い。また，熱媒ｂは植物油に限らず他の液
体や気体であっても良く，各種の植物油，鉱油，高沸点
溶剤等の液体またはアルゴンなどの気体を利用すること
ができる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）図１の製造装置１にて，所定の
温度分布に設定し循環させた熱媒ｂ中に６３Ｓｎ−３７
Ｐｂ共晶半田の融液を６０ｇ／分の割合で原料投入器３
０より連続的に滴下し，半田ボールａ’を製造した。原
料投入器３０からは，融液の状態で半田ａを所定量毎に
滴下することにより供給した。熱媒ｂとしては食用大豆
油を用い，１３６ｍリットル／分の流量（上昇流）で流
した。容器１０は高さ約１．５ｍ，内径３６φの管を用
い，これに上方より３１ｃｍ間隔でリボンヒーターを巻
いて各ヒーター１５，１６，１７，１８とした。各ヒー
ター１５，１６，１７，１８の設置個所の温度を各温度
センサー２０，２１，２２，２３で測定してフィードバ
ック制御し，各部位の温度が目標値になるよう各ヒータ
ー１５，１６，１７，１８の出力を制御した。各部位の
温度目標値は，温度センサー２０位置で１９０℃，温度
センサー２１位置で１８５℃，温度センサー２２位置で
１８０℃，温度センサー２３位置で１７２℃とした。回
路１１には内径５φのシリコーンチューブを用い，ポン
プ１２としてはベローズポンプを用いた。回路１１を送
液中に熱媒ｂを自然冷却させ，熱交換器１３は省略し，
強制冷却は行わなかった。なお，ヒーター１８の下方に
リボンヒーターからなる予備ヒーター４０を１５ｃｍの
幅で巻いた。製造開始から１時間経過しても，各温度セ
ンサー２０，２１，２２，２３で測定された温度は，表
１に示すとおり目標温度に保つことができた。半田の融
液量が６０ｇ／分の場合でも熱媒を循環することで温度
勾配制御は可能であった。

【００３４】

【表１】

【００３５】（実施例２）半田融液の切り出しに際し，
０．２５φのノズルより半田融液を吐出し，かつ，固化
時に０．８０φ球となるように５．２ｇ／分の割合で吐
出した。また熱媒の循環流量を１９０ｍリットル／分と
した。その他は実施例１と同条件で行った。その結果，
各ヒーター１５，１６，１７，１８の設置個所の温度
は，ほぼ目標温度となった。実際の温度勾配は，温度セ
ンサー２０位置で１９０℃，温度センサー２１位置で１
８５℃，温度センサー２２位置で１７９℃，温度センサ
ー２３位置で１７１℃で安定した。製造された半田ボー
ルを回収し，計測したところ，粒径０．８０φ，真球度
９８％（ｎ＝１０）の半田ボールが得られた。図２は得
られた半田ボールの粒子画像のスケッチである。なお真
球度は下記の式によって算出した。 真球度（％）＝（１−（長径−短径）／（（長径＋短
径）／２））×１００

【００３６】（比較例）比較例では，図１において回路
１１を省略し，所定の温度分布に設定した静止熱媒ｂ中
に６３Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶半田ａの融液を５．２ｇ／分
の割合で原料投入器より連続的に滴下して，半田ボール
ａ’を製造した。その他の条件は，実施例と同様であ
る。製造開始から１時間経過後に，各温度センサー２
０，２１，２２，２３で測定された温度を，目標温度と
共に表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】各ヒーター１５，１６，１７，１８の設置
個所の温度は，目標温度から大きくずれてしまい温度勾
配が維持できなくなった。

【００３９】

【発明の効果】請求項１〜６によれば，高い真球度の球
状体を製造することができ，長時間にわたり連続的に原
料を球形化処理した場合でも，熱媒が球形化に必要な所
定の温度勾配を安定して維持し，長時間にわたって高い
真球度の球状体を製造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】実施例で製造された半田ボールの粒子画像のス
ケッチである。

【符号の説明】 ａ 半田 ａ’ 半田ボール ｂ 熱媒 １ 製造装置 １０ 容器 １１ 回路 １２ ポンプ １３ 熱交換器 １５，１６，１７，１８ ヒーター ２０，２１，２２，２３ 温度センサー ３０ 原料投入器 ３１ ケーシング ３５ 開閉弁 ３６ ドレイン管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球状体の原料と不活性な熱媒中に原料の
   融点未満の温度から原料の融点以上の温度になる温度勾
   配を形成し，予め所定量に分離された原料を熱媒に対し
   て相対的に移動させることにより，融液の状態で原料を
   表面張力により球形化させ，その後，原料を冷却して球
   形のまま固化させる方法において，熱媒の流れを生じさ
   せることにより，前記温度勾配を維持することを特徴と
   する，球状体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記原料の相対的な移動と逆向きの流れ
   を熱媒中に生じさせることを特徴とする，請求項１の球
   状体の製造方法。
3. 【請求項３】 熱媒中に１もしくは２以上の流れを生じ
   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。
4. 【請求項４】 熱媒を系外に一旦取り出した後，再び系
   内に循環供給することを特徴とする，請求項１，２又は
   ３のいずれかの球状体の製造方法。
5. 【請求項５】 原料が金属であることを特徴とする，請
   求項１，２，３又は４のいずれかの球状体の製造方法。
6. 【請求項６】 球状体の原料と不活性な熱媒を充填した
   容器と，熱媒の流れを生じさせる送液手段と，熱媒中に
   原料の融点未満の温度から原料の融点以上の温度になる
   温度勾配を形成させる温度調節手段を備えることを特徴
   とする，球状体の製造装置。