JP3425050B2 - Equipment for manufacturing spherical particles - Google Patents

Equipment for manufacturing spherical particles

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JP3425050B2
JP3425050B2 JP02967897A JP2967897A JP3425050B2 JP 3425050 B2 JP3425050 B2 JP 3425050B2 JP 02967897 A JP02967897 A JP 02967897A JP 2967897 A JP2967897 A JP 2967897A JP 3425050 B2 JP3425050 B2 JP 3425050B2
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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】この発明は、金属,各種樹脂
などの溶融原液から均一な球状粒体を量産するための製
造装置に関し、詳しくは、液状化した原液を液滴にして
落下させ冷却させることにより球状粒体を製造するよう
にした装置における液滴の冷却過程の改善に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing apparatus for mass-producing uniform spherical particles from a molten stock solution of metal, various resins, and the like. More specifically, the liquefied stock solution is made into droplets and cooled. Thus, the present invention relates to improvement of the cooling process of droplets in an apparatus adapted to produce spherical particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属や各種樹脂などからなる球状粒体を
製造する方法はいくつかあって、たとえば半田ボールを
量産する場合の従来技術には、鋳型に流し込んで成形す
る方法のほか、半田線材を機械的に切断したあとに熱勾
配を付けた高温熱媒体油の上部高温部にて溶融し下部低
温部にて硬化させる方法があり、さらにスプレードライ
ヤー法、転動造粒法、アトマイズ法等も採用されている
ものと思われる。これらの製造方法は従来より広く知ら
れた技術であるので、実際の製造に当っては、詳細は製
造会社のノウハウとして蓄積されており、公にされてい
ない部分が多い。このような状況にあって、本発明者ら
は、前記の如き従来技術とは全く異なる着想でもって均
一かつ高精度に球状粒体を量産する方法を創出し、その
基本的な考え方について、すでに一部の雑誌に発表して
いる(「バウンダリー」1994年4月号)。
2. Description of the Related Art There are several methods for producing spherical particles made of metal or various resins. For example, in the prior art for mass-producing solder balls, in addition to the method of casting by pouring into a mold, solder wire After mechanically cutting the oil, there is a method of melting it in the upper high temperature part of the high temperature heat transfer medium oil with a heat gradient and hardening it in the lower low temperature part, and further spray dryer method, tumbling granulation method, atomizing method, etc. Seems to have been adopted. Since these manufacturing methods are widely known techniques in the past, in actual manufacturing, details are accumulated as know-how of the manufacturing company, and there are many parts that are not made public. In such a situation, the present inventors have created a method for mass-producing spherical particles uniformly and with high accuracy based on an idea completely different from the above-mentioned conventional technology, and regarding its basic idea, Published in some magazines ("Boundary" April 1994 issue).

【0003】この雑誌での記載内容の概略を以下に紹介
する。まず、原料の溶液の入ったタンクから溶液がポン
プアップされてセル室に注入される。セル室は円筒形を
しており、その底面は円板によって塞がれている。この
円板には貫通穴が穿設されてノズルを形成し、セル室に
送られた溶液がこのノズルから押し出される。その際、
ノズルの下から流出する溶液の形は次の三つのいずれか
となる。その一つは流速の低いときで、ぽたぽたと落ち
る液滴となり、一つは流速の高いときで、流出口の周囲
に飛散する液滴となる。もう一つはその中間にある場合
で、溶液は層流領域にあり、ノズルからの流出直後は柱
状をなす安定した流れとなる。これを液柱と呼ぶ。この
状態を作り出す流速は、溶液の表面張力、ノズルの直
径、溶液の密度の関数として表わされることが分かって
おり、層流になる条件を選択することはさほど困難なこ
とではない。液柱となった溶液もその先では自然に切断
され、液滴となって落下する。
The outline of the contents described in this magazine is introduced below. First, the solution is pumped up from the tank containing the raw material solution and injected into the cell chamber. The cell chamber has a cylindrical shape and its bottom surface is closed by a disc. A through hole is formed in this disk to form a nozzle, and the solution sent to the cell chamber is extruded from this nozzle. that time,
The solution flowing out from under the nozzle has one of the following three forms. One of them is a droplet that drips when the flow velocity is low, and the other is a droplet that scatters around the outlet when the flow velocity is high. The other is in the middle, where the solution is in the laminar flow region and has a columnar and stable flow immediately after flowing out of the nozzle. This is called a liquid column. It has been known that the flow velocity that creates this state is expressed as a function of the surface tension of the solution, the diameter of the nozzle, and the density of the solution, and it is not so difficult to select the conditions for the laminar flow. The solution that has become a liquid column is also naturally cut off at that point and drops as droplets.

【0004】もし液柱の先端で起きる切断が同じタイミ
ングで起きるならば均一な液滴ができるのであるが、自
然にまかせた場合、普通は不規則となる。これを均一に
切断するためにセルの中に振動発信器を組み入れて液体
を強制的に揺するようにする。セルの中の振動発信器の
表面がぶるぶる震えるので、溶液自体もある周期で震え
るようになって溶液は同じタイミングで均一に切れるよ
うになる。ダボラ(Dabora)は、レイリー(Ra
yleigh)の研究になる非粘性流体における最大不
安定周波数と呼ばれる振動数でもって加振することによ
り、均一な液滴を作り出すことに成功している。
If the cutting that occurs at the tip of the liquid column occurs at the same timing, uniform droplets will be formed, but when left to stand naturally, they are usually irregular. In order to cut it uniformly, a vibration transmitter is incorporated in the cell to force the liquid to shake. Since the surface of the vibration transmitter in the cell quivered, the solution itself quivered in a certain cycle, and the solution was evenly cut at the same timing. Dabora is Rayleigh (Ra)
We have succeeded in creating uniform droplets by vibrating at a frequency called the maximum unstable frequency in an inviscid fluid, which is the subject of Yleight).

【0005】本発明者らは、流出液が均一に切れる振動
数を算出することに成功している。その計算式の詳細は
ここでは省略するが、液柱の速度とノズルの直径の関数
として表わされ、計算によれば、粒体の直径が1mmか
ら30μm程度の小さな粒体であれば、振動数はだいた
い10Hzから100kHzとなる。低い振動数の領域
は通常の音波の領域であり、小さな粒体を作る場合の振
動数は超音波の領域である。
The present inventors have succeeded in calculating the frequency at which the effluent is evenly cut. The details of the calculation formula are omitted here, but they are expressed as a function of the velocity of the liquid column and the diameter of the nozzle, and according to the calculation, if the diameter of the particle is small, such as 1 mm to 30 μm, the vibration is generated. The number is approximately 10 Hz to 100 kHz. The low frequency region is the normal sound wave region, and the frequency when making small particles is the ultrasonic wave region.

【0006】前記の如き方法により溶融金属などの溶液
を均一な液滴として落下させることができるようになっ
たので、液滴は自然に冷却されて均一な球状粒体として
形成されるはずである。しかしながら実際には、ノズル
から吹き出た液滴は確かに粒の揃った液滴であることが
確認できたが、床上にて得られた粒は不揃いであった。
これは落下途中の空気抵抗により粒体の落下速度に変化
が生じ、相互に近づいた粒体同士の合一が起きるためで
ある。これを防止するために、ノズルの先端に電極を置
いて液柱に印加する方法をとった。これは静電誘導でも
って帯電させるもので、均一な大きさに切断され帯電さ
れた液滴は、液滴同士の距離が接近すると静電反発では
じかれ、合一することなく落下していく。落下途中に空
冷や乾燥によって固まって、均一な球状粒体ができあが
るのである。
Since the solution of molten metal or the like can be dropped as uniform droplets by the method as described above, the droplets should be naturally cooled to form uniform spherical particles. . However, in actuality, it was confirmed that the droplets ejected from the nozzle were indeed droplets having uniform particles, but the particles obtained on the floor were not uniform.
This is because the air resistance in the course of falling causes a change in the falling speed of the particles, causing coalescence of the particles that have approached each other. To prevent this, an electrode was placed at the tip of the nozzle and applied to the liquid column. This is charged by electrostatic induction, and droplets that have been cut to a uniform size and charged are repelled by electrostatic repulsion when the distance between the droplets approaches, and fall without coalescence. . During the fall, it solidifies due to air cooling and drying, forming uniform spherical particles.

【0007】以上が雑誌記載記事の概略であるが、この
製造装置の大まかな全体構成を図3に示しておく。本図
において、原料タンク1に蓄えられた溶液は、高温高精
度ポンプ4によって導管2を通じてセル室3に注入され
る。セル室3には、振動発信器5から延びるホーン6の
先端が内蔵され、セル室3の底面に穿設されたノズルか
ら、加振作用によって均一な大きさに切断された液滴2
2となって落下する。液滴22は、セル室3の下方に配
設された電極23により印加され、液滴同士の合一が回
避された状態で落下途中に球状粒体として固まって、回
収容器13に貯蔵される。
The above is the outline of the article described in the magazine, and FIG. 3 shows the general configuration of this manufacturing apparatus. In the figure, the solution stored in the raw material tank 1 is injected into the cell chamber 3 through the conduit 2 by the high temperature and high precision pump 4. A tip of a horn 6 extending from the vibration transmitter 5 is built in the cell chamber 3, and a droplet 2 cut into a uniform size by a vibrating action from a nozzle bored on the bottom surface of the cell chamber 3.
It becomes 2 and falls. The droplet 22 is applied by an electrode 23 arranged below the cell chamber 3, solidifies as a spherical particle during falling while being stored in the collection container 13 while avoiding coalescence of the droplets. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
製造装置のノズルから落下した後の液滴の行程に関する
ものである。すなわち、上記に記載の従来の技術による
製造方法は、球状粒体の原液が高温化によって得られる
ものでないもの、例えばスラリー化にて得られる原液
に、より好適するものであって、その原液から粒揃いの
顆粒を作るような場合に、冷却よりもむしろ乾燥によっ
て固形化することを狙いとして空中に落下させるもので
ある。原液が溶融により得られるものについても、球状
粒体の品質を問わないならば同様の方法によって製造す
ることができるが、このときの問題点として、液滴が高
温であるために冷却のための落下距離を長くとらなけれ
ばならないこと、また出来上がった球状粒体の表面に酸
化被膜が生成されるなど高温に原因する変質を伴い、し
かもこの酸化被膜が粒体の真球度を悪くするとった問題
が挙げられる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the stroke of a liquid drop after it has fallen from a nozzle of a manufacturing apparatus as described above. That is, the production method according to the conventional technique described above, the stock solution of the spherical particles is not obtained by high temperature, for example, a stock solution obtained by slurrying, more suitable, from the stock solution When making uniform granules, the particles are dropped into the air with the aim of solidifying by drying rather than cooling. Even if the undiluted solution is obtained by melting, it can be produced by a similar method regardless of the quality of the spherical particles, but the problem at this time is that the droplets are at a high temperature so It was necessary to take a long fall distance, and there were alterations caused by high temperatures such as the formation of an oxide film on the surface of the finished spherical particles, and this oxide film deteriorated the sphericity of the particles. There are problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の如き
課題に鑑みなされたもので、まず、製造しようとする球
状粒体の材料が予め溶融などによって高温下で液状化さ
れる。本製造装置は基本的にセル室と、振動発信器と、
セル室底面のノズルプレートと、ノズルプレート下方に
配設されたガス室と、このガス室の下方に配設された液
体容器とにより構成され、セル室に注入された原液が振
動発信器から発信される振動によって加振される。ノズ
ルプレートにはノズルが穿設されていて、原液がノズル
から流出する際に、加振作用でもって大きさの均一な液
滴に切断されて落下するようになる。液滴は、酸化防止
雰囲気に内部が形成されたガス室を通り、途中、酸素に
触れることなく液体容器まで落下するようにする。液体
容器には熱媒体液が満たされ、熱媒体液中に進入した液
滴が冷却され、球状粒体として固まるように構成されて
いる。
The present invention has been made in view of the above problems. First, the material of the spherical particles to be produced is liquefied at a high temperature in advance by melting or the like. This manufacturing device basically has a cell chamber, a vibration transmitter,
It is composed of a nozzle plate on the bottom of the cell chamber, a gas chamber arranged below the nozzle plate, and a liquid container arranged below this gas chamber. The undiluted solution injected into the cell chamber is transmitted from a vibration transmitter. It is excited by the vibration. Nozzles are formed in the nozzle plate, and when the stock solution flows out from the nozzle, it is cut into droplets having a uniform size by vibrating action and drops. The droplets pass through a gas chamber whose inside is formed in an antioxidation atmosphere and fall to the liquid container without touching oxygen on the way. The liquid container is filled with the heat medium liquid, and the liquid droplets that have entered the heat medium liquid are cooled and solidified as spherical particles.

【0010】請求項2は、前記ガス室内部の酸化防止雰
囲気を不活性ガスを充満させることによって形成するよ
うにしたものである。請求項3は、前記熱媒体液を上部
が高温であり下部が低温である温度勾配をもつ熱媒体液
としたものである。さらに請求項4は、前記熱媒体液の
上部に高温下での耐酸化性に優れる熱媒体油を配し、下
部に高粘性の熱媒体油を配した少なくとも二層からなる
熱媒体油にて液体容器内を形成するようにしたものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, the antioxidant atmosphere in the gas chamber is formed by filling it with an inert gas. According to a third aspect of the present invention, the heat carrier liquid is a heat carrier liquid having a temperature gradient in which the upper part has a high temperature and the lower part has a low temperature. Further, according to claim 4, a heating medium oil having at least two layers, in which a heating medium oil excellent in oxidation resistance under high temperature is arranged on an upper part of the heating medium liquid and a highly viscous heating medium oil is arranged on a lower part, The inside of the liquid container is formed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】高温にて溶融された原液は、振動
発信器からの加振作用を受けて大きさの均一な液滴に切
断されて落下し、液冷によって球状粒体に固まるように
なるのだが、このとき、熱媒体液までの途中空間を酸化
防止の雰囲気として酸素から遮断するのは、液滴表面に
酸化被膜が生成して変質したり、そのために形状精度を
悪くしたりするのを防止するためである。酸化防止雰囲
気は、不活性ガスを充満させることで比較的容易に作り
出すことができ、具体的にはアルゴン、ヘリウム、窒
素、水素などの各ガスが利用できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An undiluted solution melted at a high temperature is subjected to an oscillating action from a vibration transmitter, cut into droplets having a uniform size, and drops, so that it is solidified into spherical particles by liquid cooling. However, at this time, shutting off the intermediate space up to the heat medium liquid from oxygen as an atmosphere for preventing oxidation is because an oxide film is formed on the surface of the droplet to change its quality, and thus the shape accuracy is deteriorated. This is to prevent this. The antioxidant atmosphere can be created relatively easily by filling it with an inert gas, and specifically, gases such as argon, helium, nitrogen, and hydrogen can be used.

【0012】ところで、空冷による製造が可能な球状粒
体は、従来の技術に記載したように、落下途中に液滴同
士が合一して大きさが不揃いとなるのを防止するため
に、落下直後に電極を配し、静電誘導でもって帯電させ
て液滴同士が反発するようにした。ところが本発明にお
いては、電極を配することなく液滴を熱媒体液中に落下
させている。これは熱媒体液のもつ作用の一つを利用し
たものであり、液滴表面に液膜が形成されて液滴同士の
合一が防止されるからある。熱媒体液のもつ作用の二つ
めは、空気中での落下よりも熱媒体液中の方が液滴の落
下速度が遅くなるので、それだけ冷却に要する距離を短
縮できることである。もちろん、熱媒体液中にあるので
酸化被膜を生じることもない。
By the way, as described in the prior art, the spherical granules that can be manufactured by air cooling are dropped in order to prevent the droplets from coalescing and becoming uneven in size during dropping. Immediately after that, an electrode was arranged and charged by electrostatic induction so that the droplets repel each other. However, in the present invention, the droplet is dropped into the heat medium liquid without disposing the electrode. This is because one of the functions of the heat medium liquid is utilized, and a liquid film is formed on the surface of the liquid droplets to prevent the liquid droplets from coalescing. The second action of the heat medium liquid is that the drop speed of the liquid droplets in the heat medium liquid becomes slower than that in the air, so that the distance required for cooling can be shortened accordingly. Of course, since it is in the heat medium liquid, no oxide film is formed.

【0013】熱媒体液の中に進入した液滴が、急冷が原
因となって品質変化することのないようにするために
は、上部は高温であり下部は低温となる温度勾配の付い
た熱媒体液とするとよい。上部高温部は、セル室内の液
滴温度と同等か、若干高めとなるように設定すれば、液
滴の温度変化が小さく抑制されて、変質予防に最も効果
的である。
In order to prevent the quality of the droplets entering the heating medium liquid from changing due to the rapid cooling, the upper part has a high temperature and the lower part has a low temperature. It is recommended to use the medium liquid. If the upper high temperature portion is set to be equal to or slightly higher than the temperature of the droplet in the cell chamber, the temperature change of the droplet is suppressed to a small extent, which is most effective in preventing alteration.

【0014】熱媒体液に熱媒体油を使用し、これを二層
以上の熱媒体油によって構成すれば、冷却効率を一層上
げることができる。すなわち、上部には高温における耐
酸化性に優れる熱媒体油を配するようにして油剤の劣化
を抑制し、油剤の寿命延長を図る。また、下部には低温
の高粘性熱媒体油を配するようにすれば、液滴の落下速
度を一層遅らせることができ、冷却に必要な時間を稼ぐ
ことができる。したがって、落下距離を短縮することが
できて、本製造装置全体の高さを低く設定できるように
なる。そしてこのような構成は、一般的に高温耐酸化性
の熱媒体油の比重の方が高粘性の熱媒体油の比重より小
さく、同じ液体容器中にあっても自ずから上下に分離し
て蓄えられるので、容易に得ることができる。
If the heat medium oil is used as the heat medium liquid and it is composed of two or more layers of heat medium oil, the cooling efficiency can be further improved. That is, by disposing a heat carrier oil having excellent oxidation resistance at high temperatures on the upper portion, deterioration of the oil agent is suppressed and the life of the oil agent is extended. Further, by arranging a low-viscosity, high-viscosity heat medium oil in the lower part, the drop speed of the liquid droplets can be further delayed, and the time required for cooling can be gained. Therefore, the drop distance can be shortened, and the height of the entire manufacturing apparatus can be set low. In such a configuration, generally, the specific gravity of the high-temperature oxidation-resistant heat carrier oil is smaller than that of the highly viscous heat carrier oil, and even if they are in the same liquid container, they are naturally separated and stored vertically. So it can be easily obtained.

【0015】[0015]

【実施例】次に、この発明の実施例について、図を参照
しながら説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0016】図1は本球状粒体の製造装置の一実施例で
あって、その基本的な構成を摸式的に示したものであ
る。本図において、原料タンク1には、製造しようとす
る球状粒体の材料を溶融して液状化された原液が溜めら
れる。この原液が導管2を通じてセル室3に注入され
る。原液の注入方法にはガスの圧力を利用して押出す方
法などいくつかの方法がとられるが、ここでは駆動原と
して高温高精度ポンプ4を採用している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic construction of an embodiment of the present apparatus for producing spherical particles. In the figure, the raw material tank 1 stores a stock solution liquefied by melting the material of the spherical particles to be manufactured. This stock solution is injected into the cell chamber 3 through the conduit 2. There are several methods for injecting the stock solution, such as a method for extruding by utilizing the pressure of gas, but in this case, the high temperature and high precision pump 4 is adopted as a drive source.

【0017】一方、セル室3には、超音波発信器である
振動発信器5からホーン6が延びていて、その先端が内
蔵される。セル室3の下方には、ガス室7が配設され、
ガスボンベ8から引かれた導管9を通じ、不活性ガスが
ガス室7に充満される。ガス室7の下方には液体容器1
0が配設され、熱媒体液11がこれに満たされる。ここ
で、ガス室7は筒体をなし、筒体の上端がセル室3に密
着し、筒体の下端が熱媒体液11に入り込ませて配設さ
れるので、ガス室7の内部には外気が浸入しない。ま
た、液体容器10の下端は次第に細まって管状となり、
該部に組込まれたバルブ12により閉口されている。後
述する方法に従って生成され、液体容器10の下端に沈
殿した球状粒体は、バルブ12を開口することによっ
て、回収容器13に貯蔵され回収される。
On the other hand, in the cell chamber 3, a horn 6 extends from a vibration transmitter 5 which is an ultrasonic transmitter, and the tip thereof is built in. A gas chamber 7 is arranged below the cell chamber 3,
The gas chamber 7 is filled with the inert gas through the conduit 9 drawn from the gas cylinder 8. Below the gas chamber 7 is a liquid container 1
0 is arranged, and the heating medium liquid 11 is filled therein. Here, the gas chamber 7 forms a tubular body, the upper end of the tubular body is in close contact with the cell chamber 3, and the lower end of the tubular body is arranged so as to enter the heating medium liquid 11. Outside air does not enter. In addition, the lower end of the liquid container 10 is gradually narrowed into a tubular shape,
It is closed by a valve 12 incorporated in this portion. The spherical particles produced according to the method described below and settled at the lower end of the liquid container 10 are stored in the recovery container 13 and recovered by opening the valve 12.

【0018】図2は、前記セル室3を拡大した断面図で
ある。セル室3は、部品となる円板やフランジ付き円筒
を組み合わせて本体14としたものであって、各部品は
ボルト15により一体物に締結されている。また、セル
室3の底面にはノズル16の穿設されたノズルプレート
17があり、液洩れ防止用のパッキン18を介して挟持
される。なお、このノズル16は、ノズルプレート17
の円板面上に円を描くように配列された多くの穴からな
るものである。セル室3の中心部には、振動発信器5か
ら延びるホーン6の先端が内蔵されている。セル室3の
内部は単純な円柱状の空間となっているが、その上部で
はホーン6のフランジとの間に凹凸を形成するように
し、該凹凸部にOリング19を組込むことにより原液の
漏出を防止している。セル室3の本体14を構成する各
部品の継ぎ目となる箇所もシールが必要であり、セル室
3の下部にはOリング20が組込まれている。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the cell chamber 3. The cell chamber 3 is a body 14 formed by combining discs and cylinders with flanges, which are parts, and each part is integrally fastened with a bolt 15. A nozzle plate 17 having a nozzle 16 is provided on the bottom surface of the cell chamber 3 and is sandwiched by a packing 18 for preventing liquid leakage. It should be noted that the nozzle 16 has a nozzle plate 17
It consists of many holes arranged in a circle on the disc surface. A tip of a horn 6 extending from the vibration transmitter 5 is built in the center of the cell chamber 3. Although the inside of the cell chamber 3 is a simple columnar space, unevenness is formed between the upper part of the cell chamber 3 and the flange of the horn 6, and an O-ring 19 is incorporated in the uneven part to leak the stock solution. Is being prevented. It is also necessary to seal the joints between the components of the body 14 of the cell chamber 3, and an O-ring 20 is incorporated in the lower portion of the cell chamber 3.

【0019】本体14の側面には導管2の一端が螺合
し、原料タンク1からポンプアップされた原液が、導管
2から貫通穴21を通ってセル室3の内部まで注入され
る。注入された原液は、ノズル16より流出することに
なるが、このときホーン6より発信される振動、好まし
くは超音波の整列矩形波パルス状の波形により加振され
て均一な大きさに切断され、液滴22となって落下する
ようになる。原液の切断は1パルスごとになされるの
で、加振する振動数に相応した数量が生成される。たと
えば、10kHzの振動数であれば、ノズル16の1穴
につき1秒間に1万個の液滴22が生成されるわけで、
これにノズル16の穴数を掛合わせた数量が1秒間に生
成されることになる。振動数は、製造しようとする球状
粒体の粒径によって決まる。
One end of the conduit 2 is screwed to the side surface of the main body 14, and the stock solution pumped up from the raw material tank 1 is injected into the cell chamber 3 from the conduit 2 through the through hole 21. The injected undiluted solution will flow out from the nozzle 16, but at this time, it is vibrated by the vibration emitted from the horn 6, preferably an ultrasonic aligned rectangular wave pulse-like waveform and cut into a uniform size. Then, the liquid drops 22 come to fall. Since the undiluted solution is cut every pulse, a quantity corresponding to the vibration frequency is generated. For example, at a frequency of 10 kHz, 10,000 holes 22 are generated per second for each hole of the nozzle 16,
A quantity obtained by multiplying this by the number of holes of the nozzle 16 is generated in one second. The frequency depends on the particle size of the spherical particles to be produced.

【0020】液滴22は、不活性ガスの充満するガス室
7の中を通って、液体容器10に満たされた熱媒体液1
1の中に進入するので、外気に触れることがなく、酸化
が防止されている。熱媒体液11の中に進入した液滴2
2は、落下中に冷却されて球状粒体として固まっていく
のであるが、熱媒体液11の中にあるので、ここでも酸
化されることはない。また、液膜によって保護されるの
で液滴同士の合一が起きることがなく、粒径が不揃いと
なることもない。
The droplet 22 passes through the gas chamber 7 filled with the inert gas and fills the liquid container 10 with the heat carrier liquid 1.
Since it enters into No. 1, it is not exposed to the outside air and oxidation is prevented. Droplet 2 that has entered the heat medium liquid 11
Although 2 is cooled during the fall and solidifies as spherical particles, since it is in the heat medium liquid 11, it is not oxidized here either. Further, since the liquid film protects the droplets, coalescence of the droplets does not occur, and the particle diameters do not become uneven.

【0021】熱媒体液11には上部が高温であり下部が
低温となるような温度勾配をつけるようにする。これは
急冷による球状粒体の変質や変形を防止するためのもの
であり、具体的には液体容器10の上部周辺をヒータな
どにより加熱すればよい(なお、ヒータは図示されてい
ない)。また、熱媒体液11の中を落下するので空気中
よりも落下抵抗が大きく、それだけ液滴22は時間をか
けてゆっくりと落下するので、冷えて固まるまでの落下
距離を短かくすることができる。
The heating medium liquid 11 is provided with a temperature gradient such that the upper part has a high temperature and the lower part has a low temperature. This is to prevent alteration or deformation of the spherical particles due to rapid cooling, and specifically, the upper periphery of the liquid container 10 may be heated by a heater or the like (the heater is not shown). Further, since the liquid drops drop in the heat medium liquid 11, the drop resistance is larger than that in the air, and since the liquid drops 22 drop slowly over time, the drop distance until the liquid cools and solidifies can be shortened. .

【0022】本発明者らが行った実験の一つをここに紹
介すると、表1に示す如き半田ボールの製造実験におい
て、このときのセル室内の半田溶液の温度約240゜C
に対し、熱媒体液11(具体的には熱媒体油を使用)の
上部温度が若干高めの約270゜Cのものの方が半田溶
液の温度と同等な約240゜Cのものより、一個の粒体
に対する縦横寸法の計測比で表わした真球度に優れ、ま
た、半田溶液の温度と同等な約240゜Cのものの方が
上部温度が低めの約210゜Cのものより真球度に優れ
ることが分かった。なお、出来上がった粒体同士の大き
さの均一性に関しては、実験した三つの条件すべてに良
好であった。
One of the experiments conducted by the present inventors will be introduced here. In a solder ball manufacturing experiment as shown in Table 1, the temperature of the solder solution in the cell chamber at this time was about 240 ° C.
On the other hand, when the temperature of the upper part of the heat medium liquid 11 (specifically, heat medium oil is slightly higher) is about 270 ° C, it is more than one of about 240 ° C which is equivalent to the temperature of the solder solution. It has excellent sphericity expressed by the measurement ratio of vertical and horizontal dimensions with respect to the granules. Also, the sphericity of about 240 ° C, which is equivalent to the temperature of the solder solution, is more sphericity than that of the lower temperature of about 210 ° C. It turned out to be excellent. The uniformity of the size of the finished particles was good under all the three conditions tested.

【0023】[0023]

【表1】 熱媒体液11を、上部には高温における耐酸化性に優れ
る熱媒体油を配し、下部には低温の高粘性熱媒体油を配
した二層構成とすることにより、熱媒体油としての作用
をより効率的に発揮させることができる。すなわち、上
部熱媒体油は酸化による自身の劣化を抑制するので、熱
媒体油の寿命延長が図られる。下部熱媒体油は粘性によ
り液滴22の落下速度をより一層遅らせることになる。
したがって、液滴22が球状粒体となって固まるまでの
落下の距離を短かくすることができ、本製造装置全体の
高さを低く設計できるようになる。
[Table 1] The heat medium liquid 11 has a two-layer structure in which the heat medium oil having excellent oxidation resistance at high temperature is arranged in the upper part and the low viscosity high-viscosity heat medium oil is arranged in the lower part, thereby acting as the heat medium oil. Can be exhibited more efficiently. That is, since the upper heat carrier oil suppresses deterioration of itself by oxidation, the life of the heat carrier oil is extended. The viscosity of the lower heat carrier oil further slows down the drop speed of the droplet 22.
Therefore, the drop distance until the droplets 22 become spherical particles and solidify can be shortened, and the height of the entire manufacturing apparatus can be designed to be low.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明になる球状粒体の製造装置によれ
ば、液滴が落下して凝固する迄の空気との接触が防止さ
れるので、球状粒体表面に酸化被膜が生成されるという
ような変質が防止できるようになる。また、温度勾配の
ついた熱媒体液中に進入して徐冷されるので、均一かつ
均質な球状粒体が量産できるようになる。熱媒体液によ
って落下速度が遅らされるので、落下距離が短かくて済
み、もって本製造装置全体の高さを低く設計できるよう
になる。熱媒体液に熱媒体油を使用し、その性質により
使い分けて層状に配置することにより、熱媒体油の寿命
延長、効率向上さらに本製造装置の一層のコンパクト化
が図られる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the apparatus for producing spherical particles according to the present invention, since the droplets are prevented from coming into contact with the air until they are solidified, an oxide film is formed on the surface of the spherical particles. Such alterations can be prevented. Further, since it enters the heating medium liquid having a temperature gradient and is gradually cooled, it becomes possible to mass-produce uniform and homogeneous spherical particles. Since the falling speed is slowed by the heat medium liquid, the falling distance is short, so that the height of the entire manufacturing apparatus can be designed to be low. By using the heat medium oil as the heat medium liquid and selectively arranging the heat medium oil according to its properties and arranging them in layers, the life of the heat medium oil can be extended, the efficiency can be improved, and the manufacturing apparatus can be made more compact.

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

【図1】本発明の一実施例である装置全体の構成を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an entire apparatus which is an embodiment of the present invention.

【図2】図1のセル室の断面図である。2 is a cross-sectional view of the cell chamber of FIG.

【図3】従来の一例である装置全体の構成を示す概略図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an entire apparatus which is an example of the related art.

【符号の説明】 1 原料タンク 3 セル室 4 ポンプ 5 振動発信器 6 ホーン 7 ガス室 8 ガスボンベ 10 液体容器 11 熱媒体液 16 ノズル 17 ノズルプレート 22 液滴[Explanation of symbols] 1 raw material tank 3 cell room 4 pumps 5 Vibration transmitter 6 horn 7 gas chamber 8 gas cylinders 10 liquid containers 11 Heat medium liquid 16 nozzles 17 nozzle plate 22 droplets

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−227043(JP,A) 特開 昭48−68474(JP,A) 特開 昭49−127898(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05B 1/00 - 1/36 B01J 2/00 - 2/30 B06B 3/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-227043 (JP, A) JP-A-48-68474 (JP, A) JP-A-49-127898 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B05B 1/00-1/36 B01J 2/00-2/30 B06B 3/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 製造しようとする球状粒体の材料が液状
化されて注入されるようにしたセル室と、該セル室に注
入された原液に振動を加える振動発信器とにより構成さ
れるとともに、前記セル室の底面となるノズルプレート
にはノズルが穿設され、前記ノズルから流出する原液が
振動発信器による加振によって切断されて液滴として落
下し、落下途中に固まることにより大きさの均一な球状
粒体が量産されるようにした球状粒体の製造装置におい
て、 ノズルプレートの下方にはガス室を配設してその内部を
酸化防止雰囲気とし、前記ガス室の下方には液体容器を
配設してこれに熱媒体液を満たし、ノズルから落下する
液滴が酸素と触れることなく熱媒体液中に進入できるよ
うに構成したことを特徴とする球状粒体の製造装置。
1. A cell chamber configured to liquefy and inject a material of spherical particles to be produced, and a vibration transmitter for vibrating the stock solution injected into the cell chamber. A nozzle is formed in the nozzle plate that is the bottom of the cell chamber, and the undiluted solution flowing out from the nozzle is cut by vibration by a vibration transmitter and drops as a droplet, which is solidified during the drop. In an apparatus for producing spherical particles in which uniform spherical particles are mass-produced, a gas chamber is provided below the nozzle plate to create an oxidation-preventing atmosphere inside, and a liquid container is provided below the gas chamber. An apparatus for producing spherical particles, characterized in that the heating medium liquid is filled in the container, and the droplets falling from the nozzle can enter the heating medium liquid without coming into contact with oxygen.
【請求項2】 前記ガス室の内部に不活性ガスを充満さ
せることによって酸化防止雰囲気を形成したことを特徴
とする請求項1に記載の球状粒体の製造装置。
2. The apparatus for producing spherical particles according to claim 1, wherein an antioxidant atmosphere is formed by filling the interior of the gas chamber with an inert gas.
【請求項3】 前記熱媒体液は、上部が高温であり下部
が低温である温度勾配をもつ熱媒体液であることを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の球状粒体の製造
装置。
3. The production of spherical particles according to claim 1, wherein the heat carrier liquid is a heat carrier liquid having a temperature gradient in which the upper part has a high temperature and the lower part has a low temperature. apparatus.
【請求項4】 前記熱媒体液は、上部に高温下での耐酸
化性に優れる熱媒体液を配し、下部に高粘性の熱媒体液
を配した少なくとも二層からなる熱媒体液で形成するこ
とを特徴とする請求項1,請求項2または請求項3に記
載の球状粒体の製造装置。
4. The heat transfer medium liquid is formed of at least two layers in which a heat transfer medium liquid having excellent oxidation resistance at high temperature is arranged in an upper part and a high viscous heat transfer liquid is arranged in a lower part. 4. The apparatus for producing spherical particles according to claim 1, claim 2 or claim 3.
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