JP4405645B2

JP4405645B2 - 球状体の製造方法及び製造装置

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Publication number: JP4405645B2
Application number: JP2000164198A
Authority: JP
Inventors: 信芳塚口
Original assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP2001340992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えばＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）やＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）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，本発明によれば，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して，熱媒中に，熱媒の温度が原料の融点以上の温度となる上方の成形領域と，熱媒の温度が原料の融点未満の温度となる下方の冷却領域を形成し，予め所定量に分離された原料を成形領域から冷却領域に移動させることにより，成形領域において融液の状態で原料を表面張力により球形化させ，その後，冷却領域において原料を冷却して球形のまま固化させる方法において，融点未満の温度に冷却された熱媒を冷却領域に供給し，前記原料の融点未満の温度となる冷却領域から前記原料の融点以上の温度となる成形領域に向かう方向に熱媒を流すことにより，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，成形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，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成形領域に向かう方向に熱媒を流すのが良い。また，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，冷却領域から成形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，冷却領域から成形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成形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，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】
また，本発明によれば，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させる温度調節手段を備え，前記送液手段は，融点未満の温度に冷却された熱媒を下方の冷却領域に供給し，前記原料の融点未満の温度となる冷却領域から前記原料の融点以上の温度となる上方の成形領域に向かう方向に熱媒を流すことを特徴とする，球状体の製造装置が提供される。
【００１４】
この製造装置によれば，先に説明した本発明の製造方法を好適に実施することが可能となる。こ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。
【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１０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１５，１６，１７，１８によって加熱することにより，各ヒーター１５，１６，１７，１８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２０，２１，２２，２３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２２の検出温度）が１８０℃，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（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１５，１６，１７，１８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１５，１６，１７，１８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３１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１５，１６，１７，１８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１８０℃，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の沈降に伴って成形領域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から成形領域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，成形領域２５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１０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１５，１６，１７，１８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−３７Ｐｂ共晶半田の融液を６０ｇ／分の割合で原料投入器３０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１８５℃，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２０，２１，２２，２３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】
本発明によれば，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

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して，熱媒中に，熱媒の温度が原料の融点以上の温度となる上方の成形領域と，熱媒の温度が原料の融点未満の温度となる下方の冷却領域を形成し，予め所定量に分離された原料を成形領域から冷却領域に移動させることにより，成形領域において融液の状態で原料を表面張力により球形化させ，その後，冷却領域において原料を冷却して球形のまま固化させる方法において，
融点未満の温度に冷却された熱媒を冷却領域に供給し，前記原料の融点未満の温度となる冷却領域から前記原料の融点以上の温度となる成形領域に向かう方向に熱媒を流すことにより，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。
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の球状体の製造方法。
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又は２のいずれかの球状体の製造方法。
原料が金属であ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。
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させる温度調節手段を備え，
前記送液手段は，融点未満の温度に冷却された熱媒を冷却領域に供給し，前記原料の融点未満の温度となる下方の冷却領域から前記原料の融点以上の温度となる上方の成形領域に向かう方向に熱媒を流すことを特徴とする，球状体の製造装置。