KR0173041B1 - Method of producing fine metal balls - Google Patents

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KR0173041B1 KR1019950000864A KR19950000864A KR0173041B1 KR 0173041 B1 KR0173041 B1 KR 0173041B1 KR 1019950000864 A KR1019950000864 A KR 1019950000864A KR 19950000864 A KR19950000864 A KR 19950000864A KR 0173041 B1 KR0173041 B1 KR 0173041B1
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Abstract

땜납 같은 미세한 금속볼들을 능률적이고 정확하게 제조하는 방법이 제공되어 있다. 수직으로 뻗은 실린더형 용기에 한 액체를 부어넣고, 이 액체의 상부에서 중간부 까지 금속의 용용점 보다 높은 온도로 가열하며, 그리고 하부는 금속의 용융점 보다 낮은 온도로 유지시킨다. 각각 소정의 부피의 금속볼들을 용기 안으로 투입시킨다. 금속조각들은 고온 영역을 통과하는 동안 가열 및 용융되며, 그리고 그것들 자체의 표면장력으로 인해 실질적인 구형의 형태가 된다. 그러나, 이 볼들이 저온 영역에 도달하면, 그것들은 냉각 및 경화되어 실질적으로 완전한 금속볼이 된다. 이런 과정이 연속적으로 수행될 수 있기 때문에, 높은 치수정도를 가진 수 많은 미세한 저용융점의 금속볼들을 이 과정과 고정도의 와이어 커터 (a wire cutter)를 결합 시킴으로써 능률적으로 제조할 수 있다.A method of efficiently and accurately manufacturing fine metal balls such as solder is provided. A liquid is poured into a vertically extending cylindrical vessel, heated from the top to the middle of the liquid to a temperature above the melting point of the metal, and the bottom is kept below the melting point of the metal. Each volume of metal balls is introduced into the container. The metal pieces are heated and melted while passing through the high temperature region, and due to their surface tension they become substantially spherical in shape. However, when these balls reach the low temperature region, they cool and harden to become substantially complete metal balls. Since this process can be carried out continuously, many fine low melting point metal balls with high dimensional accuracy can be efficiently manufactured by combining this process with a high precision wire cutter.

Description

미세한 금속볼 제조 방법Fine metal ball manufacturing method

제1도는 본 발명의 일 실시예를 보여주는 개략도.1 is a schematic view showing one embodiment of the present invention.

제2도는 금속볼을 연속적으로 끄집어내기 위한 장치의 개략도.2 is a schematic view of an apparatus for continuously pulling out a metal ball.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1, 1' : 용기 2 : 실리콘 오일1, 1 ': container 2: silicone oil

3 : 전기저항 히터 (electric resistance heater)3: electric resistance heater

4 : 금속 조각 5 : 고온 영역4: metal piece 5: high temperature zone

6 : 저온 영역 7 : 금속볼6: low temperature area 7: metal ball

8 : 글래스 콕 (glass cock) 9 : 미끄럼 접촉 연결부8: glass cock 9: sliding contact connection

본 발명은 집적회로 (ICS)를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 매우 작은 땜납볼 같은 미세한 금속볼을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing fine metal balls such as very small solder balls used for electrically connecting an integrated circuit (ICS).

저 용융점을 가진 미세한 금속볼을 제조하는 종래의 방법에 관해서는, 원자화 방법과 금속 조각을 가열된 액체 안으로 담그는 방법이 있다. 일본국 특허 공개 공보 소 50-102558 호에는 미세한 금속볼을 제조하는 한 방법이 제안되어 있는데, 이 방법은, 저 용융점 금속분말을 포함하는 페이스트 (paste)를 다공성 플레이트를 통해서 금속 플레이트위에 프린트해서 그 페이스트를 소정의 양으로 분할하는 단계와, 그후 이들을 가열하는 단계로 이루어진다.Regarding conventional methods for producing fine metal balls having a low melting point, there are an atomization method and a method of dipping a piece of metal into a heated liquid. Japanese Patent Application Laid-open No. 50-102558 proposes a method for producing fine metal balls, which prints a paste containing a low melting point metal powder onto a metal plate through a porous plate. Dividing the paste into predetermined amounts and then heating them.

상기 원자화 방법은 대량의 입자를 생산하는 데에는 적합하지만, 입자를 볼 (ball) 모양으로 형성하거나, 동일 크기의 입자를 만드는 데에는 부적합하다. 또한, 상기 금속조각을 가열된 액체에 담그는 방법은, 실질적으로 구형의 입자를 만들 수 있고, 미리 준비된 동일 크기의 금속 조각을 사용함으로써 볼 크기의 정확도를 높일 수 있지만, 낮은 작업 능률과 생산성 인자에 기인하여, 대량 생산에는 부적합하다고 볼수 있는바, 그 이유는 용융된 입자들이 액체내에서 서로 접촉할 때 함께 달라붙거나 결합하지 않도록 금속입자들 사이에 큰 공간을 유지하는 것이 필요하며, 또한 용융된 금속입자들은 볼 형태로 유지하면서 응고될 수 있도록 액체를 금 속의 용융점 이하의 온도로 냉각하는데 일정 기간의 시간이 필요하기 때문이다.The atomization method is suitable for producing a large amount of particles, but is not suitable for forming the particles into a ball shape or making particles of the same size. In addition, the method of immersing the metal piece in the heated liquid can make substantially spherical particles and improve the ball size accuracy by using the same size metal pieces prepared in advance, Due to this, it can be regarded as unsuitable for mass production because it is necessary to maintain large spaces between the metal particles so that the molten particles do not stick or bond together when they contact each other in the liquid, This is because the metal particles need a period of time to cool the liquid to a temperature below the melting point of the metal so that it can solidify while retaining in the form of a ball.

한편, 일본국 특허 공개공보 소 50-102558 호에 개시된 방법은 대량 생산에는 적합하지만, 볼의 직경이 큰 경우에 볼이 납작하게 찌그러지기 때문에 정확한 크기의 볼을 제공하기는 어려우며, 또한, 프린팅 과정을 이용하기 때문에 저 용융점의 금속을 정확히 분할하기도 곤란하며, 그리고 금속입자의 불균일한 혼합으로 인해 미세한 볼의 일정한 치수정도를 얻기 어렵다. 이러한 이유 때문에, 볼의 직경이 0.1 ∼ 1.0 mm로 제한되는 단점이 있다.On the other hand, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 50-102558 is suitable for mass production, but it is difficult to provide a ball of the correct size because the ball is flatly distorted when the ball diameter is large, and the printing process Since it is difficult to precisely divide the metal of the low melting point, and because of the nonuniform mixing of the metal particles, it is difficult to obtain a constant size of the fine ball. For this reason, there is a disadvantage that the diameter of the ball is limited to 0.1 to 1.0 mm.

상기 선행 기술들은 다음의 요건들 : 즉, 균일 직경의 금속볼을 제공하기 위한 제어성과, 완전한 볼 형태를 제공키 위한 제어성 및; 볼 크기를 가급적 넓히기 위한 제어성을 만족시키지 못한다.The prior art has the following requirements: controllability to provide a metal ball of uniform diameter, controllability to provide a complete ball shape; It does not satisfy the controllability to increase the ball size as much as possible.

본 발명의 목적은, 금속조각을 가열된 액체에 담그는 현저히 개선된 수단을 이용 함으로써, 생산 가능한 볼 크기가 광범위하고 실질적으로 완전한 볼 형태를 가지며, 정확한 크기의 금속볼을 효율적으로 대량 생산 할 수 있게 하여, 상기 종래기술의 결점들을 해소하기 위한 미세한 금속볼 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to utilize a significantly improved means of immersing a piece of metal in a heated liquid, thereby producing a wide range of ball sizes that can be produced and having a substantially complete ball shape, which enables efficient mass production of metal balls of the correct size. By providing a fine metal ball manufacturing method for eliminating the drawbacks of the prior art.

본 발명의 제1 태양에 따라서, 소정의 부피(또는 무게)의 금속조각을 준비하고, 그 금속의 용융점보다 높은 온도로 유지되는 액체에 이 금속조각을 투입해서, 각각의 금속조각들을 가열 용융하여 그 자체의 표면장력 때문에 볼 형태(즉, 구형)로 형성하고, 그리고, 액체의 하부 영역을 금 속의 용융점보다, 낮은 온도로 유지시켜 상부의 높은 온도에서 용융된 금속볼들이 중력으로 인해 저온 영역으로 하강할 때 경화된 볼을 형성하는 단계들로 이루어지는 미세한 금속볼을 제조하는 방법이 제공된다.According to the first aspect of the present invention, a metal piece of a predetermined volume (or weight) is prepared, the metal piece is introduced into a liquid maintained at a temperature higher than the melting point of the metal, and the respective metal pieces are heated and melted. Because of its surface tension, it is formed into a ball shape (i.e., spherical), and the lower area of the liquid is kept at a lower temperature than the melting point of the metal, so that the molten metal balls are moved to a lower temperature area due to gravity There is provided a method of making a fine metal ball consisting of the steps of forming a hardened ball when descending.

상기 금 속의 표면에 형성된 산화층 제거효과가 있는 액체를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a liquid having an oxide layer removal effect formed on the surface of the metal.

또한, 상기 금속의 표면에 형성된 산화막 제거효과가 있는 또다른 액체를 최초 액체의 상부 영역에 배치하여, 금속조각들이 상기 산화층 제거 액체를 통과한 후에 가열 용융하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that another liquid having an oxide film removing effect formed on the surface of the metal is placed in the upper region of the original liquid, and then melted by heating after pieces of metal pass through the oxide layer removing liquid.

본 발명에서는, 금 속의 용융점 보다 높은 온도로 유지되는 액체속에 금속 조각을 넣어 금속볼을 얻는데, 금속조각이 열을 받아 용융되면 그것들 자체의 표면장력으로 인해 구형으로 될 수 있다. 상기 액체는 수직으로 뻗은 실린더형 용기에 수용되고, 이 용기에서 액체는 용기의 상부에서 중간부까지의 범위에서 금속조각의 용융점보다 높은 온도로 가열되고 하부 영역에서는 금속의 용융점 보다 낮은 온도로 유지된다.In the present invention, a metal ball is obtained by putting a piece of metal in a liquid maintained at a temperature higher than the melting point of metal, and when the metal pieces are heated and melted, they may become spherical due to their own surface tension. The liquid is contained in a vertically extending cylindrical vessel in which the liquid is heated to a temperature above the melting point of the metal piece in the range from the top to the middle of the vessel and maintained at a temperature below the melting point of the metal in the lower region. .

금속조각을 용기 안으로 투입 시킴으로써, 금속조각들은 고온 영역을 통과하면서 가열되어 용융되며, 그것들 자체의 표면장력 때문에 실질적으로 구형이 된다. 그리고 나서, 볼들은 저온 영역을 통과하면, 냉각되고 경화되어서 실질적으로 완전한 금속볼이 된다. 소정의 일정한 크기 (또는 무게)의 볼들을 동일 크기의 금속조각을 사용함으로써 얻을 수 있는데, 예를들면, 일정한 직경 (또는 단면)의 와이어나 일정한 폭과 두께의 리본을 일정한 길이의 조작으로 절단해서 금속조각을 준비하는 것이다.By injecting metal pieces into the container, the metal pieces are heated and melted through the hot zone and become substantially spherical due to their surface tension. Then, when the balls pass through the low temperature region, they cool and harden to become a substantially complete metal ball. Balls of a certain size (or weight) can be obtained by using metal pieces of the same size, for example, by cutting a wire of a certain diameter (or cross section) or a ribbon of a certain width and thickness by a certain length of operation To prepare a piece of metal.

여러 가지 방법들을 금속조각들을 액체안으로 투입하기 위해 사용할 수 있다. 즉, 금속조각들이 서로 달라 붙지 않고 액체안으로 투입되도록 잘린 금속조각들을 분리하기 위해 부품 공급기 (parts feeder)를 사용하는 방법과, 와이어 커터를 사용해서 와이어를 일정한 길이로 연속적으로 절단해서 액체안으로 투입하는 방법이 있다.Several methods can be used to inject metal pieces into the liquid. That is, a method of using a parts feeder to separate pieces of metal cut so that the pieces of metal do not stick to each other and into the liquid, and a wire cutter is used to continuously cut the wire to a certain length and to put the liquid into the liquid. There is a way.

본 발명에서는, 금속조각들이 액체속을 하강하는 동안 용융되어서 볼형의 액적이 된다음 경화한다. 이 경우에는, 많은 금속볼들이 단 시간내에 제조될수 있는데, 왜냐하면, 금속조각들이 실질적으로 동일한 속도로 하강하며, 심지어 금속조각들이 액체안으로 연속적으로 떨어져도 금속조각이나 액적들의 상호 접촉 또는 결합 같은 불리한 점이 해소되기 때문이다. 이 특징은 특허청구 범위 제1항의 방법에 나타나 있다.In the present invention, the metal pieces are melted while descending into the liquid to become ball-shaped droplets and then harden. In this case, many metal balls can be produced in a short time because the metal pieces descend at substantially the same speed, and even if metal pieces fall into the liquid continuously, disadvantages such as mutual contact or bonding of metal pieces or droplets are eliminated. Because it becomes. This feature is shown in the method of claim 1.

본 발명에 사용되는 액체는 금속의 용융점 보다 충분히 높은 끓는점을 가져야 하며 금속에 화학적, 물리적인 악영향을 미치지 말아야 한다. 고온에서 낮은 수증기 압을 가지는 액체가 더욱더 용이하게 취급된다. 액체의 비중과 점성이 클수록, 금속조각과 용융된 액적이 액체를 통과하는 속도가 작아져서, 금속조각이 용융되어서 구형으로 되는데 필요한 시간을 충분히 유지시킬 수 있게 된다. 실리콘 오일이나 플루오르 오일이 이러한 요구를 만족시키는 액체로서 사용될 수 있다.The liquid used in the present invention should have a boiling point sufficiently higher than the melting point of the metal and should not adversely affect chemically and physically the metal. Liquids with low water vapor pressure at high temperatures are more easily handled. The greater the specific gravity and viscosity of the liquid, the smaller the rate at which the metal pieces and molten droplets pass through the liquid, so that the time necessary for the metal pieces to melt and become spherical can be sufficiently maintained. Silicone oils or fluorine oils can be used as liquids meeting these requirements.

수직으로 뻗는 실린더형 용기 안으로 받아들여지는 액체의 하부를 저온으로 유지시키면서, 상부에서부터 중간 부위의 액체부분을, 고온으로 유지시키는 것은 어렵지 않다. 내경이 50mm, 길이가 500mm인 내열 유리의 실린더형 용기 안으로 실리콘 오일이 들어가는 경우에는, 이 용기의 중간부분을 전열리본으로 감싼다. 그리고, 실리콘 오일을 가열하여 액체의 상부 반쪽을 200℃ 또는 그 이상으로 유지시키는 경우에는, 가열시작 부터 5 시간이 지난 후에도 바닥 부근에서의 액체 온도가 50℃를 초과하지 않으며, 실리콘 오일의 하부 반쪽을 냉각시킬 필요가 없다.It is not difficult to keep the liquid portion of the intermediate portion from the top at a high temperature while keeping the lower portion of the liquid received into the vertically extending cylindrical container at a lower temperature. When silicone oil enters a cylindrical container of heat resistant glass having an inner diameter of 50 mm and a length of 500 mm, the middle part of the container is wrapped with an electrothermal ribbon. And, if the silicone oil is heated to maintain the upper half of the liquid at 200 DEG C or more, the liquid temperature near the bottom does not exceed 50 DEG C even after 5 hours from the start of heating, and the lower half of the silicone oil There is no need to cool them.

미세한 볼을 얻는데 사용되는 금속의 종류는 액체의 성질에 의해 제한 받는다. 특히, 액체의 끓는점 보다 높은 용융점을 가진 금속은 사용될 수 없으며, 미세한 볼의 제조는 땜납과 같은 합금을 포함하여 저 융융점을 가진 금속에 국한된다. 가열된 액체의 온도는 금속의 용융점 또는 용해온도 보다 10℃이상 높아야하며, 바람직하게는, 금속의 용융점 보다, 50℃ 이상 높게 유지되어야 한다. 금속조각과 액적이 이렇게 높은 온도로 유지되는 액체를 통과하는데 필요한 시간은 0.5초 이상되어야 하며, 바람직하게는 구형에 가까운 형태를 안정되게 얻을려면 2초 이상이 되어야 한다.The type of metal used to obtain fine balls is limited by the nature of the liquid. In particular, metals with melting points above the boiling point of the liquid cannot be used, and the manufacture of fine balls is limited to metals with low melting points, including alloys such as solder. The temperature of the heated liquid should be at least 10 ° C. above the melting point or melting temperature of the metal, preferably at least 50 ° C. above the melting point of the metal. The time required for the passage of metal fragments and droplets to maintain the liquid at this high temperature should be at least 0.5 seconds, preferably at least 2 seconds to achieve a stable spherical shape.

땜납과 같은 금속의 표면은 때때로 얇은 산화막 층으로 뒤덮이는데, 이것은 심지어 금속이 용융점 또는 그 이상의 온도로 가열될 때에도, 금속이 볼 형태로 되는 것을 방해한다. 50% 의 주석 (Sn)과 50% 의 납 (Pb)을 함유하는 0.05 × 2.0 mm의 땜납리본을 5 mm 길이의 조각으로 잘라서 300℃로 가열된 플루오르 오일 안으로 전처리(前處理) 없이 떨어뜨리는 경우에는, 이 조각의 80% 또는 그 이상이 볼 형태로 되지 않는다. 비록 사전에 금속조각들을 용액에 담그거나, 금속조각에 용제를 가함으로써 이 문제를 해결할 수 있지만, 이것은 공정수를 증가시킬 수 있다. 게다가, 코어 (core)에 용제를 함유하는 땜납 와이어는 이 공정에 상업적으로 이용가능하며 적용될 수 있다. 그러나, 작은 직경의 와이어를 얻기 어려우며, 또한, 그러한 와이어를 사용해서 미세한 볼을 정확히 제조하는 것도 어렵다. 이런 문제를 해결하는 방법이 특허청구 범위 제2항과 제3항에 개시되어 있다.The surface of the metal, such as solder, is sometimes covered with a thin layer of oxide, which prevents the metal from becoming ball form even when the metal is heated to a melting point or higher. When a 0.05 × 2.0 mm solder ribbon containing 50% tin (Sn) and 50% lead (Pb) is cut into 5 mm pieces and dropped into the fluorine oil heated to 300 ° C without pretreatment. , 80% or more of these pieces are not in ball form. Although this problem can be solved by immersing the metal pieces in solution or adding the solvent to the metal pieces in advance, this can increase the number of processes. In addition, solder wires containing a solvent in the core are commercially available and applicable to this process. However, it is difficult to obtain wires of small diameter, and it is also difficult to precisely manufacture fine balls using such wires. A method for solving this problem is disclosed in claims 2 and 3.

금속조각을 용융시키는 액체로서, 산화막 층 제거 효과가 있는 액체(액체용제)를 사용해 동시에 산화막을 제거하면서 금속조각을 가열 및 용융시킴으로써, 실질적으로 진정한 구형의 액적이 형성될 수 있다.As a liquid for melting the metal pieces, substantially true spherical droplets can be formed by heating and melting the metal pieces while simultaneously removing the oxide films using a liquid (liquid solvent) having an oxide film layer removing effect.

금속조각의 산화막 층 제거 효과가 있는 액체(액체용제)을 가열된 액체 위에 둘 경우에는, 떨어진 금속조각들이, 액체을 통과하고 가열된 액체를 통과하는 동안 용융점 또는 그 이상의 온도로 가열될 때, 먼저 용제로 뒤덮힌다. 결과적으로, 용제의 작용에 의해 금속표면의 산화막이 제거되어 금속 액적이 실질적으로 구형으로 된다. 액체를 용제의 끊는점 보다 높은 온도로 유지하기 위해서는, 높은 끓는 점 뿐만 아니라 가열된 액체보다는 작고 용제보다는 큰 비중을 가진 다른 액체를 가열된 액체와 용제 사이에 두어 이 액체가 중간층을 이루도록 하고 이 중간층 부근의 용기 벽을 냉각 시켜서 용제의 온도가 그의 끊는점에 도달하는 것을 방지할 필요가 있다.When a liquid (liquid solvent) having an oxide layer removal effect of a metal piece is placed on a heated liquid, first, when the separated metal pieces are heated to a melting point or higher while passing through the liquid and passing through the heated liquid, Covered with As a result, the oxide film on the metal surface is removed by the action of the solvent, and the metal droplets become substantially spherical. To keep the liquid at a temperature above the break point of the solvent, place another liquid between the heated liquid and the solvent, which has not only a high boiling point but also a smaller specific gravity than the heated liquid and a greater specific gravity than the solvent, so that the liquid forms an intermediate layer. It is necessary to cool the nearby vessel wall to prevent the solvent temperature from reaching its break point.

[실시예 1]Example 1

제1도에 도시된 바와 같이, 내열 유리로 된 실린더형 용기(1)가 준비되어 있고, 이 용기는 직경이 50mm, 길이가 500mm이며, 실리콘 오일(2)로 채웠다. 용기의 상부에 있는 실리콘 오일의 상부 영역을 용기 상부에 제공된 전기 저항 히터(3)로 가열하여, 실리콘 오일의 상부(고온 영역)를 220℃까지 가열하였다. 실리콘 오일의 고온 영역의 온도가 220℃로 유지되는 상태에서 용기(1)의 하부에 있는 실리콘 오일 하부의 온도가 약 25℃이었다. 한편, 직경이 0.1mm이며, 그 외주가 용제로 피복되어 있는 63 중략 % 주석 - 37 중량%납의 조성을 가진 금속 와이어가 준비되었다. 이 금속와이어를 길이가 1.0mm인 금속조각(4)들로 절단하고, 동시에 이 절단된 금속조각(4)들을 실리콘 오일 안으로 투입하였다. 각각의 금속조각들은 약 2 초 동안 실리콘 오일의 고온 영역을 통과했고, 이 기간동안에 용융상태로 되고 그 자체의 표면장력으로 인해 금속볼 (7)이 되었다.As shown in FIG. 1, a cylindrical container 1 made of heat-resistant glass was prepared, which was 50 mm in diameter and 500 mm in length, and filled with silicone oil 2. The upper region of the silicone oil at the top of the vessel was heated with an electric resistance heater 3 provided at the top of the vessel, thereby heating the upper portion (high temperature region) of the silicone oil to 220 ° C. The temperature of the bottom of the silicone oil at the bottom of the container 1 was about 25 ° C. while the temperature of the high temperature region of the silicone oil was maintained at 220 ° C. On the other hand, a metal wire having a composition of 63 approximately% tin-37 wt% lead having a diameter of 0.1 mm and whose outer circumference was covered with a solvent was prepared. This metal wire was cut into metal pieces 4 having a length of 1.0 mm, and at the same time, the cut metal pieces 4 were introduced into the silicone oil. Each piece of metal passed through the high temperature region of the silicone oil for about 2 seconds, during which it became molten and became a metal ball (7) due to its surface tension.

금속볼(7)은 실리콘 오일의 저온 영역(6)을 통해 더 떨어져서 경화되었고, 이 경화된 금속볼들은 용기(1)의 바닥에 쌓였다. 실시예 1에서의 제조조건과 제조된 금속볼에 대한 평가가 표 1에 있는 샘플(NO.1)의 가로 열에 나타나 있다. 표 1에 있는 금속볼의 평가에 관하여, 표시(◎)는 진정한 구형의 정도에 있어서 우수한 금속볼의 개수가 금속볼 전체에 대해 99%이상 임을 표시한다. 진정한 구형의 정도에 있어서 우수한 금속볼은, 금속볼의 긴 직경과 짧은 직경의 차가 최대한 전체 금속볼의 평균 직경의 10%이하인 것으로 정의 된다.The metal balls 7 were further hardened through the low temperature region 6 of the silicone oil, and these hardened metal balls were stacked at the bottom of the container 1. The fabrication conditions in Example 1 and the evaluation of the metal balls produced are shown in the horizontal column of the sample (NO.1) in Table 1. Regarding the evaluation of the metal balls in Table 1, the mark (◎) indicates that the number of excellent metal balls in the degree of true spherical is 99% or more of the total metal balls. A good metal ball in terms of true spherical shape is defined as the difference between the long and short diameters of the metal ball as much as 10% or less of the average diameter of the entire metal ball.

다른 금속볼의 제조에서는, 상기 용기 (1)대신에, 제2도에 도시된 것과 같은 하부를 가지는 용기(1' )를 사용하였으며, 이 하부에는, 개폐용 글래스 콕(8)이 있는 작은 직경 부분이 있으며, 이 부분의 종단에는, 한 개방부가 있는 미끄럼 접촉 연결부(9)가 제공되어 있다. 금속볼들을 배출시키고 저장하기 위한 작은 용기(10)가 상기 연결부(9)상에 장착되어 있다. 금속볼을 제조하는 최초 단계에서는, 글래스콕(8)을 열어서 금속볼들을 글래스 콕을 통해서 떨어뜨려서 상기 작은 용기(10)에 저장 시켰다. 이 작은 용기에 금속볼들이 소정의 개수로 채워지면, 글래스 콕은 닫히고, 용기가 미끄럼 접촉 연결부(9)에서 탈락되어 금속볼들이 배출된다. 다른 작은 용기가 연결부에 장착되었고, 연속적으로 제조된 금속볼들이 다른 작은 용기에 저장되도록 글래스 콕을 열었다. 이런 과정으로, 금속볼 제조를 연속적으로 수행할 수 있었다.In the manufacture of other metal balls, instead of the container 1, a container 1 'having a lower part as shown in FIG. 2 was used, and in this lower part, a small diameter having an opening and closing glass cock 8 was provided. There is a part, at the end of which part a sliding contact connection 9 with one opening is provided. A small container 10 for discharging and storing metal balls is mounted on the connection 9. In the initial stage of manufacturing the metal balls, the glass cock 8 was opened and the metal balls were dropped through the glass cock and stored in the small container 10. When a small number of metal balls are filled in this small container, the glass cock is closed, and the container is dropped from the sliding contact connecting portion 9 so that the metal balls are discharged. Another small container was mounted at the connection and the glass cock was opened so that the metal balls produced continuously were stored in the other small container. In this way, metal ball production could be carried out continuously.

제조된 금속볼들 (Nos. 2, 4∼9, 11∼15)에 관해서는, 금속의 종류, 액체의 종류, 액체의 고온과 저온 영역의 온도 등과 같은 제조 조건과 이 금속볼들에 대한 평가가 표 1에 나와 있다. 평가에 있어서, 표시(○)는 진정한 구형의 정도에서 우수한 볼들의 갯수가 전체 볼들에 대해 적어도 90% 이상임을 나타내고, 표시(△)는 그러한 볼들이 80% 이상임을, 그리고 표시(×)는 그러한 볼들이 80% 이하임을 나타낸다.Regarding the manufactured metal balls (Nos. 2, 4 to 9, 11 to 15), the manufacturing conditions such as the type of metal, the type of liquid, the temperature of the high and low temperatures of the liquid, and the evaluation of these metal balls Is shown in Table 1. In the evaluation, the mark (○) indicates that the number of balls superior in true spherical degree is at least 90% of the total balls, the mark (△) indicates that such balls are at least 80%, and the mark (×) indicates such Indicates that the balls are 80% or less.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서와 동일한 용기(1' )를 사용하면서, 표 1에 있는 금속볼들 (Nos. 3, 10)을 하나의 용제층과 후술할 두 개의 액체층을 사용하여 제조하였다. 다시말해, 금속조각 위의 산화막 제거작용을 하는 가열된 액체 용제층과, 이 용제층의 끊는점 보다도 더 높이 가열된 실리콘 오일 층을 용기의 상부에 두었고 (이 용제층과 실리콘 오일층은 용액의 고온 영역을 구성하도록 형성됨), 그리고 저온 영역인 플루오로 오일을 상기 실리콘 오일층의 밑에 두었다. 특정의 제조조건과 평가가 표 1에 나타나 있다.Using the same container 1 'as in Example 1, the metal balls (Nos. 3, 10) in Table 1 were prepared using one solvent layer and two liquid layers to be described later. In other words, a heated liquid solvent layer for removing oxide film on the metal pieces and a layer of heated silicone oil higher than the break point of the solvent layer were placed on top of the vessel (the solvent layer and the silicone oil layer were Formed to constitute a high temperature region), and a fluoro oil, which is a low temperature region, was placed under the silicone oil layer. Specific manufacturing conditions and evaluations are shown in Table 1.

[실시예 3]Example 3

이 실시예에서는, 실시예 1에서와 동일한 용기(1' )에 여전히 다른 액체를 담아서 사용 하였는데, 이 액체는 플루오로 오일과, 플루오르 오일 1000㎖당 용제 10g의 비율로 플루오로 오일과 혼합된 상업적으로 이용 가능한 용제로 구성되어 있다. 직경이 35㎛, 길이가 0.1mm인 은-주석(Ag - Sn) 공정합금(共晶合金)의 금속조각들을 260 ∼ 280℃의 온도로 유지되는 액체의 고온 영역으로 투입시켰더니, 직경이 약 50㎛ 인 금속볼들이 제조 되었다. 상기 절단된 금속조각을 상기 액체내에 투입 했을 때, 이 금속 조각들은 약 5000개의 금속조각들이 5㎖의 플루오로 오일과 혼합되어 그 플루오르 오일내에 분산된 혼합물로 먼저 제조되었고, 이 혼합물은 양에 있어서 실질적으로 각각 동일한 10개 부분으로 나뉘어 졌고, 각각의 분리된 부분들을 소정의 간격으로 상기 액체에 10번 투입 하였다. 그 결과로 제조된 금속볼들은 진정한 구형의 정도에 있어서 ◎의 평가를 받았다.In this example, another liquid was still contained in the same vessel 1 'as in Example 1, which was mixed with fluoro oil at a ratio of 10 g of solvent per 1000 ml of fluorine oil. It consists of a solvent which can be used. Metal pieces of a silver-tin (Ag-Sn) eutectic alloy having a diameter of 35 µm and a length of 0.1 mm were introduced into a high temperature region of a liquid maintained at a temperature of 260 to 280 ° C. Micrometer metal balls were prepared. When the cut pieces were put into the liquid, the pieces of metal were first made into a mixture in which about 5000 pieces of metal were mixed with 5 ml of fluoro oil and dispersed in the fluorine oil, the mixture being in positive Substantially each was divided into ten identical portions, each separated portion being introduced into the liquid ten times at predetermined intervals. The resulting metal balls were rated by ◎ for their true spherical accuracy.

[실시예 4]Example 4

이 실시예에서는, 실시예 1에서와 동일한 용기(1')에 땅콩 기름액을 담아 사용하였으며, 고온 영역의 온도가 280 ∼ 320℃가 되도록 이 땅콩 기름을 가열 하였다. 약 5000개의 금속조각들이 5㎖의 땅콩 기름과 혼합되어 그 땅콩 기름내에 분산이 된 상태로, 각각 직경이 50㎛이고 길이가 0.2mm인 금속조각들을 땅콩 기름과 혼합하여 이 땅콩 기름내에 분산 시켰으며, 이 혼합물은 양에 있어서 실질적으로 각각 동일한 10 개 부분으로 나뉘어졌고, 그리고 각각의 분리된 부분들을 소정의 간격으로 상기 용액에 10 번 투입하는 방식으로 각각의 부분들을 고온 영역에 투입 시켰다. 그 결과로 제조된 금속볼들은 진정한 구형의 정도에 있어서 ◎의 평가를 받았다.In this example, peanut oil liquid was used in the same container 1 'as in Example 1, and the peanut oil was heated so that the temperature of the high temperature region was 280-320 degreeC. About 5000 pieces of metal were mixed with 5 ml of peanut oil and dispersed in the peanut oil. Each piece of metal with a diameter of 50 µm and 0.2 mm in length was mixed with peanut oil and dispersed in the peanut oil. The mixture was divided into ten portions, each substantially equal in quantity, and each portion was introduced into the hot zone in such a way that each separated portion was introduced ten times into the solution at predetermined intervals. The resulting metal balls were rated by ◎ for their true spherical accuracy.

본 발명에 따르면, 금속조각들은 용융되어서 그것들 자체의 표면 장력 때문에 볼 형태의 액적이 되고, 또한 액적들이 액체를 통해 하강하는 동안에, 모든 냉각과 경화과정이 끝나기 때문에, 볼의 형태가 찌그러지지 않으며, 실질적인 구형의 금속볼들을 얻을 수 있다. 본 발명에 따라서 높은 치수정도와 구형도를 가진 다수의 저용융점 금속볼들을 효율적으로 제조할 수 있다. 유익하게도, 또한 본 발명은, 금속볼들이 공기와 차단된 액체속에서 제조되기 때문에, 금속볼들의 표면이 산화되는 것을 방지하여, 우수한 표면특성을 지닌 금속볼들을 제공한다.According to the invention, the metal pieces are melted into ball-shaped droplets because of their surface tension, and also because the cooling and curing process is completed while the droplets descend through the liquid, the shape of the balls does not become distorted, Substantially spherical metal balls can be obtained. According to the present invention, a plurality of low melting point metal balls having high dimensional accuracy and sphericity can be efficiently manufactured. Advantageously, the present invention also prevents the surface of the metal balls from being oxidized since the metal balls are produced in a liquid shielded from air, thereby providing metal balls with excellent surface properties.

Claims (6)

미세한 금속볼 제조 방법에 있어서, 소정의 부피 또는 무게의 금속조각들을 준비하는 단계, 상기 금속의 용융점 보다 높은 온도로 유지되는 액체안으로 상기 금속조각들을 투입함으로써, 각각의 금속조각들을 가열 및 용융하여, 그것들 자체의 표면장력 때문에 볼 형태로 형성되는 단계와, 용액의 하부 영역을 상기 금속볼들의 용융점 보다 낮은 온도로 유지 시켜서, 용액의 상부 고온 영역에서 형성된 용융된 금속볼들이 중력으로 인해 저온 영역을 통해 하강할 때, 경화된 금속볼들이 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세한 금속볼 제조 방법.In the method of producing a fine metal ball, by preparing metal pieces of a predetermined volume or weight, by heating the metal pieces into the liquid maintained at a temperature higher than the melting point of the metal, by heating and melting the respective pieces of metal, Formed in the form of a ball due to their own surface tension, and maintaining the lower region of the solution at a temperature below the melting point of the metal balls, so that the molten metal balls formed in the upper high temperature region of the solution When falling, the method of producing a fine metal ball, characterized in that consisting of the step of forming a hardened metal ball. 제1항에 있어서, 상기 액체는 금속 표면에서 산화막층을 제거하는 효과가 있는 액체인 것을 특징으로 하는 미세한 금속볼 제조 방법.The method of claim 1, wherein the liquid is a liquid having an effect of removing an oxide layer from a metal surface. 제1항에 있어서, 상기 금속표면의 산화막층을 제거하는 효과가 있는 제2의 액체를 상기 최초 액체의 상부 영역위에 배치하여, 금속조각 표면에서 산화막층을 제거하는 효과가 있는 제2의 액체층을 금속조각들이 통과한 후에 이 금속조각들이 가열 및 용융되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 금속볼 제조 방법.2. The second liquid layer according to claim 1, wherein a second liquid having an effect of removing the oxide layer on the metal surface is disposed on the upper region of the first liquid, thereby removing the oxide layer from the metal piece surface. The method of producing a fine metal ball, characterized in that it further comprises the step of heating and melting the metal pieces after the metal pieces pass. 미세한 금속볼 제조 방법에 있어서 : 소정의 부피 또는 무게의 금속조각들을 준비하는 단계; 각각의 금속조각 표면에서 산화막층을 제거하는 용제 효과가 있는 제1의 액체를 용기에 준비하는 단계로서, 상기 제1의 액체의 용제효과는 용제 홀로만의 효과 보다 정도가 낮고, 상기 제1의 액체는 이 액체 상부 영역에서 상기 금속의 용융점 보다 높은 온도로 유지되는 단계; 상기 제1의 액체와 동일한 조성을 가지는 제2의 액체와 상기 금속조각들과의 혼합물, 또는 상기 금속조각들과 제1의 액체에 용해되는 제3의 액체와의 또다른 혼합물을 준비하는 단계; 상기 제2의 또는 제3의 액체와 혼합된 금속조각들을 제1의 액체에 투입함으로써, 각각의 금속볼들이 가열 및 용융되어, 그것들 자체의 표면장력 때문에 볼 형태로 되는 단계; 및 상기 제1의 액체의 하부 영역을 금속볼의 용융점 보다 낮은 온도로 유지시켜서, 제1의 액체의 상부 고온 영역에서 형성된 용융된 금속볼들이 중력으로 인해 저온 영역을 통해 하강할 때, 경화된 금속볼들이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 금속볼 제조 방법.A fine metal ball manufacturing method comprising: preparing metal pieces of a predetermined volume or weight; Preparing a first liquid having a solvent effect to remove the oxide layer from each metal piece surface in a container, wherein the solvent effect of the first liquid is lower than that of the solvent alone; The liquid is maintained at a temperature above the melting point of the metal in this liquid upper region; Preparing a mixture of a second liquid having the same composition as the first liquid and the metal pieces or another mixture of the metal pieces and a third liquid dissolved in the first liquid; By injecting metal pieces mixed with the second or third liquid into the first liquid, the respective metal balls are heated and melted to form balls due to their own surface tension; And maintaining the lower region of the first liquid at a temperature lower than the melting point of the metal ball so that when the molten metal balls formed in the upper high temperature region of the first liquid descend through the low temperature region due to gravity, the hardened metal Fine metal ball manufacturing method comprising the step of forming the ball. 제2항에 있어서, 상기 액체는 산화막을 제거하는 효과가 있는, 즉 플럭스 성분을 함유하는 오일인 것을 특징으로 하는 방법.3. A method according to claim 2, wherein the liquid is an oil which has the effect of removing the oxide film, i.e. contains a flux component. 제4항에 있어서, 상기 제1의 액체는 산화막을 제거하는 효과가 있는, 즉 플럭스 성분을 함유하는 오일인 것을 특징으로 하는 방법.5. A method according to claim 4, wherein the first liquid is an oil which has the effect of removing the oxide film, i.e. contains a flux component.
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KR102416072B1 (en) * 2021-03-02 2022-07-05 충남대학교산학협력단 Suspension of Metal Powder in Fluoro Oil and Preparation Method thereof

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