JPH091392A - 中実球体製造装置 - Google Patents
中実球体製造装置Info
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Abstract
実球体を製造でき、中実球体の分級工程を省略できる中
実球体製造装置を提供することを目的とする。 【構成】 上面および底面に開口して貫通する複数の孔
部を有し、前記上面は、溶融あるいは半溶融の状態の物
質との濡れ性が悪い材料で構成される平板と、溶融ある
いは半溶融の状態の前記物質が充填され、前記底面に接
し、密閉された空間と、前記空間に連通するシリンダ
と、前記シリンダ内を上昇することにより、前記空間内
の前記物質を押圧して前記複数の孔部を通過せしめて前
記平板の前記上面に噴出させるピストンと、前記ピスト
ンを上下動させる駆動装置と、から成り、噴出された前
記物質の持つ表面張力を利用して球体を作ることを特徴
とする中実球体製造装置。
Description
金等を製造する中実球体製造装置に関する。
は、半田ペーストを用いてチップを搭載したプリント基
板を、リフロー炉により実装することが大部分である。
しかし、この従来方法によるとプリント基板上の電子
回路のリード端子のピッチ幅を0.5mmより小さくす
ることは、困難である。 これに対し、最近では、B
GA(Ball Grid Array)方式による接
合が普及してきている。 このため、0.15〜1.5
mm直径のSn−Pb半田合金球体の需要が増加してき
ている。 現在では、プリント基板の量産化によって、
100万個単位の需要が見込まれているが、半田合金の
溶融体から急冷する噴霧法や遠心力法を用いて半田球体
を製造している。
製造方法によるときは、半田球体の直径にばらつきがあ
り、一定の直径の半田球体だけを、例えば真球度として
±0.02mmという高い精度で分級することが、究めて
困難であることもあって、半田球体のコストが、高価で
あるという問題点があった。そこで、本発明は、真球度
および寸法精度の高い半田球体等の中実球体を製造で
き、中実球体の分級工程を省略できる中実球体製造装置
を提供することを目的とする。
面に開口して貫通する複数の孔部を有し、前記上面は、
溶融あるいは半溶融の状態の物質との濡れ性が悪い材料
で構成される平板と、溶融あるいは半溶融の状態の前記
物質が充填され、前記底面に接し、密閉された空間と、
前記空間に連通するシリンダと、前記シリンダ内を上昇
することにより、前記空間内の前記物質を押圧して前記
複数の孔部を通過せしめて前記平板の前記上面に噴出さ
せるピストンと、前記ピストンを上下動させる駆動装置
と、 から成り、噴出された前記物質の持つ表面張力を
利用して球体を作ることを特徴とする中実球体製造装置
である。
とにより、上面に噴出された状態の物質あるいは金属ペ
ーストを加熱する加熱装置を備え、この加熱装置の代わ
りに、上面に噴出された物質あるいは金属ペーストの存
在する雰囲気を、物質あるいは金属ペーストの表面張力
が作用し得る温度にまで昇温させるように加熱する加熱
装置を備える場合もある。
することにより、空間内の溶融あるいは半溶融の状態の
物質あるいは金属ペーストを押圧して、平板の複数の孔
部を通過せしめて、平板の上面に噴出させる。 平板
は、物質、あるいは、金属ペーストとの濡れ性が悪い材
料で構成されるため、つまり、両者の間で構成する接触
角が大きい性質よりなるため、この噴出時に物質あるい
は金属ペーストが表面張力を発揮すれば、球体となる
が、温度が低い等の理由により、表面張力を十分に発揮
しなければ、完全な球体はなりにくい。この噴出時に、
円筒体を形成した場合には、上面に噴出された物質ある
いは金属ペーストを加熱することにより、表面張力を発
揮させ、球体に形成する。また、金属ペーストを用いた
場合には、加熱することにより溶剤を蒸発させる。上記
の製造法によると、物質あるい金属ペーストの1個あた
りの重量が極めて正確にコントロールされるため、球体
を冷却すると、真球度および寸法精度の高い半田合金等
の中実球体を製造でき、中実球体の分級工程を省略でき
る。
基づいて説明する。 図1は、はんだ合金についての本
発明の一実施例の構成図である。 平板1は、上面1a
および底面1bに開口して貫通する複数の孔部2を有す
る。 平板1は、中実球体を作ろうとする半田合金の物
質4との濡れ性の悪いステンレス鋼を用いるが、この
他、例えば、Alの中実球体を製造するような場合に
は、窒化アルミニウム(AlN)材を用い、または、窒
化アルミニウムで上面1aをコーティングする場合もあ
る。空間3は、溶融あるいは半溶融の状態の半田合金等
の物質4が充填され、底面1bに接し、容器11により
密閉される。 物質4は、容器11に設けられた図示さ
れない注入口から注入され、図示されない蓋により密閉
される。 シリンダ10は、空間3に連通する。 より
直径の大きなシリンダ10を用いて、空間3をシリンダ
10内においてのみ形成して、容器11を省略する場合
もある。溶融あるいは半溶融の状態の物質4の代わり
に、金属粉末と溶剤とが混練された金属ペーストが用い
られる場合もある。
ことにより、空間3内の物質4を押圧して複数の孔部2
を通過せしめて平板1の上面1aに噴出させ、表面張力
により、球体6bを形成させる。 ピストン5を上下動
させる駆動装置は、パルスモータ8と、パルスモータ8
の回転を制御する制御回路9と、パルスモータ8により
回転されてピストン5を上下動させるマイクロメータ1
0とから成る。図示されない加熱装置は、ニクロム線等
から成り、平板1の上面1aに噴出して、球体6bを形
成している状態の物質4を加熱、さらに加熱制御して、
真球度の高い中実球体6を形成する装置である。この加
熱装置の代わりに、上面1aに噴出された物質4あるい
は金属ペーストの存在する雰囲気を、物質4あるいは金
属ペーストの表面張力が作用し得る温度にまで昇温させ
るように加熱する加熱装置、例えば、レーザ光、赤外線
ランプ照射、熱風を発生する加熱装置を備える場合もあ
る。ここで、孔部2の上面1aの口径を下面1bの口径
より小さく形成し、テーパを形成する場合もある。 こ
のテーパにより、物質4あるいは金属ペーストの孔部2
からの切れが良くなる。また、平板1を円板状に構成
し、平板1の中心から対称位置に複数の孔部2を設ける
場合もある。 これにより、ピストン5による物質4あ
るいは金属ペーストの孔部2からの押出し力を均一にす
る。
ら成る平板1に、直径0.6mmφの孔部2を設け、空
間3にSn60重量%、Pb40重量%から成る溶融し
た半田合金の物質4を充填した。 制御回路9によりパ
ルスモータ8を2回回転させて、ピストン5をマイクロ
メータ10で押しあげて、物質4を押圧した。この結
果、物質4は複数の孔部2を通過して平板1の上面1a
に、初め図1に示されるように円筒状の円筒体6aとし
て噴出し、この噴出物が表面張力を発揮できるほど十分
な溶融状態であれば直ちに図1に示されるように、球体
6bになる。 半田合金の場合には熱容量が大きく、表
面張力が大きいので比較的、球体6bは作り易い。 円
筒体6aを形成した場合には、加熱装置により加熱する
と球体6bを形成する。さらに、この半田合金の球体6
bの真球度を高めるため、190℃(共晶溶融状態)に
1分間加熱することにより、図2に示されるように、真
球度は、±0.01%のほぼ完全な中実球体6となっ
た。この時、なぜ真球度の高い中実球体6が得られるか
というと、例えば、パルスモータによって物質4の1個
あたりの重量が極めて正確にコントロールできるからで
ある。 これにより、製造された半田合金の中実球体6
は、BGA用としても十分に使用可能であった。 な
お、半田粉末によるペーストの場合には、例えば、プロ
ピルアルコール、又は5%ポリビニールアルコール溶液
を溶剤として用い、噴出後200℃に加熱した。中実球
体6が形成され、十分に冷却された毎に、中実球体6を
所定箇所に集める図示されないスウィパーを備える場合
もある。さらに、物質4を平板1の上面1aに噴出させ
る工程を、窒素等の非酸化性雰囲気中で行うことが好適
である。
および寸法精度の高い半田球体等の中実球体を製造で
き、中実球体の分級工程を省略できるという効果を奏す
る。
間 4 物質 5 ピストン 6 中実球体 6a 円筒体 7 マ
イクロメータ 8 パルスモータ 9 制御回路 10 シリンダ
11 容器
Claims (11)
- 【請求項1】 上面および底面に開口して貫通する複数
の孔部を有し、前記上面は、溶融あるいは半溶融の状態
の物質との濡れ性が悪い材料で構成される平板と、 溶融あるいは半溶融の状態の前記物質が充填され、前記
底面に接し、密閉された空間と、 前記空間に連通するシリンダと、 前記シリンダ内を上昇することにより、前記空間内の前
記物質を押圧して前記複数の孔部を通過せしめて前記平
板の前記上面に噴出させるピストンと、 前記ピストンを上下動させる駆動装置と、 から成り、
噴出された前記物質の持つ表面張力を利用して球体を作
ることを特徴とする中実球体製造装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の中実球体製造装置におい
て、 溶融あるいは半溶融の状態の前記物質の代わりに、金属
粉末と溶剤とが混練された金属ペーストが用いられるこ
とを特徴とする中実球体製造装置。 - 【請求項3】 前記平板自体を加熱することにより、前
記上面に噴出された状態の前記物質あるいは前記金属ペ
ーストを加熱する加熱装置を備えた請求項1または2記
載の中実球体製造装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の中実球体製造装置におい
て、 前記加熱装置の代わりに、前記上面に噴出された前記物
質あるいは前記金属ペーストの存在する雰囲気を、前記
物質あるいは前記金属ペーストの表面張力が作用し得る
温度にまで昇温させるように加熱する加熱装置を備えた
ことを特徴とする中実球体製造装置。 - 【請求項5】 前記孔部の前記上面の口径を前記下面の
口径より小さく形成し、テーパを形成する請求項1から
4のいずれかに記載の中実球体製造装置。 - 【請求項6】 前記平板を円板状に構成し、前記平板の
中心から対称位置に複数の前記孔部を設ける請求項1か
ら5のいずれかに記載の中実球体製造装置。 - 【請求項7】 前記駆動装置は、パルスモータと、前記
パルスモータの回転を制御する制御回路と、パルスモー
タにより回転されてピストンを上下動させるマイクロメ
ータとから成る請求項1から6のいずれかに記載の中実
球体製造装置。 - 【請求項8】 前記中実球体の形成が終了する毎に、前
記中実球体を所定箇所に集めるスウィパーを備える請求
項1から7のいずれかに記載の中実球体製造装置。 - 【請求項9】 前記物質または前記金属ペーストを前記
上面に噴出させ、前記中実球体を形成させる工程を、非
酸化性雰囲気中で行う請求項1から8のいずれかに記載
の中実球体製造装置。 - 【請求項10】 前記上面は、前記物質または前記金属
ペーストとの濡れ性の悪い材料でコーティングされる請
求項1から9のいずれかに記載の中実球体製造装置。 - 【請求項11】 前記上面全体が、前記物質または前記
金属ペーストとの濡れ性の悪い材料で構成される請求項
1から9のいずれかに記載の中実球体製造装置。
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