噴嘴頭和使用該噴嘴頭的金屬粒子制造裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴出液狀的材料的噴嘴頭和使用該噴嘴頭的裝置、方法。尤其是涉及一種噴出熔融金屬材料，制造具有均勻的尺寸的粒子的噴嘴頭和使用該噴嘴頭的裝置、方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形狀統(tǒng)一的均勻的粒子不管其材質(zhì)為何，在以電氣制品為首的各種領(lǐng)域中正被廣泛利用。例如，利用溶膠凝膠法制造的二氧化硅的均勻粒子作為在液晶面板中高精度地確保玻璃板的間隔的粒子而被廣泛利用。
[0003]并且，為了將半導(dǎo)體IC封裝安裝到電路基板，在該電極部分使用焊錫粒子。由于半導(dǎo)體IC封裝的電極配置是格子狀，因此這種焊錫粒子被稱為球柵陣列。
[0004]作為制造這種焊錫粒子的方法，如專利文獻(xiàn)I所示，一般利用向高溫的油中噴出熔融焊錫，通過表面張力使其球形化的油中噴散法。但是，熔融焊錫受到油產(chǎn)生的阻力，其球度降低。為了解決這個(gè)問題，在專利文獻(xiàn)2中提案了通過壓電致動(dòng)器將熔融金屬噴出到氣體中。
[0005]利用圖6的噴嘴頭300的剖視圖說明專利文獻(xiàn)2的制造焊錫粒子的方法。在圖6中，在噴嘴頭300的內(nèi)部將金屬材料352熔融。利用活塞推壓該熔融的金屬材料352，將金屬材料352從噴嘴303噴出。噴出后，金屬材料352固化，制作出球形的焊錫粒子。活塞320由壓電元件330進(jìn)行推壓。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn):
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-207493號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-155305號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]但是，在使金屬材料352熔融的情況下，在使其熔融的槽內(nèi)產(chǎn)生溫度分布，熔融的金屬材料352的溫度不穩(wěn)定。由此熔融的金屬材料352的成分非均質(zhì)化，噴出的金屬材料352的成分產(chǎn)生偏差。因此，存在凝固時(shí)的焊錫粒子的形狀不穩(wěn)定的課題。
[0011]進(jìn)而，熔融的金屬材料352的粘度根據(jù)其溫度而變化。因此，其溫度不穩(wěn)定時(shí)，粘度發(fā)生變化，噴出的熔融的金屬材料352的體積不穩(wěn)定。因此，存在形成的焊錫粒子的直徑不均勻的課題。
[0012]本發(fā)明鑒于以上問題點(diǎn)而完成，其目的在于提供一種能夠使噴出的熔融金屬的成分始終均質(zhì)，并且噴出體積能夠保持恒定的噴嘴頭、利用該噴嘴頭的金屬粒子制造裝置和金屬粒子制造方法。
[0013]為了解決上述課題，利用一種噴嘴頭，具備:噴嘴，噴出熔融金屬；壓力室，生成用于通過噴嘴噴出所述熔融金屬的壓力；供給室，向壓力室供給熔融金屬；活塞，位于跨過壓力室和供給室的位置，傳遞壓力；及加壓部，使活塞能夠移動(dòng)，所述噴嘴頭設(shè)有:第一加熱機(jī)構(gòu)，對(duì)壓力室和供給室進(jìn)行加熱；及第二加熱機(jī)構(gòu)，對(duì)活塞進(jìn)行加熱。
[0014]另外，利用使用所述噴嘴頭的金屬粒子制造裝置。
[0015]利用一種金屬粒子制造方法，包括:對(duì)供給金屬的供給室和加壓金屬的壓力室進(jìn)行加熱，將金屬熔融的第一加熱工序；對(duì)位于跨過壓力室和供給室的位置的活塞進(jìn)行加熱的第二加熱工序；通過活塞對(duì)熔融的金屬進(jìn)行加壓的加壓工序；及通過壓力室的噴嘴將熔融的金屬噴出的噴出工序。
[0016]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠構(gòu)成一種噴嘴頭，使熔融的金屬材料始終在壓力室內(nèi)對(duì)流，能夠?qū)⑷廴诮饘俚臏囟确植际冀K保持恒定的狀態(tài)。因此，能夠始終以同樣的組成使噴出的熔融的金屬材料的體積恒定化。另外，能夠以高精度形成所希望的金屬組成構(gòu)成的球。因此，能夠制造出均質(zhì)的、形狀高度統(tǒng)一的金屬球。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的噴嘴頭的構(gòu)造的剖視圖。
[0018]圖2(a)是表示向本發(fā)明的噴嘴頭中的壓力室和供給室供給金屬材料的狀態(tài)的剖視圖，圖2(b)是表示在本發(fā)明的噴嘴頭中的壓力室和供給室中將金屬材料熔融的狀態(tài)的剖視圖，圖2(c)是表示插入本發(fā)明的噴嘴頭的驅(qū)動(dòng)單元的狀態(tài)的剖視圖，圖2(d)是表示在本發(fā)明的噴嘴頭中將金屬材料熔融的狀態(tài)的剖視圖。
[0019]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的壓力室內(nèi)的金屬材料的狀態(tài)的剖視圖。
[0020]圖4是表示熔融的金屬材料的粘度和溫度的關(guān)系的曲線圖。
[0021]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的活塞的變形例的剖視圖。
[0022]圖6是表示現(xiàn)有的噴嘴頭的構(gòu)造的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0024](結(jié)構(gòu))
[0025]圖1是表示從正面觀察實(shí)施方式中的噴嘴頭的剖面構(gòu)造的示意圖。在噴嘴頭100上設(shè)有存儲(chǔ)作為原材料的金屬材料的供給室102。在供給室102的周圍具備加熱機(jī)構(gòu)141，將金屬材料加熱到其熔點(diǎn)以上而使其熔融。并且，噴嘴頭100具備噴出所熔融的金屬的噴嘴103。進(jìn)而，具備與噴嘴103連通并生成用于噴出所熔融的金屬材料的壓力的壓力室104。供給室102和壓力室104由活塞120隔開。因此，通過加熱機(jī)構(gòu)141，壓力室104和供給室102同時(shí)被從外側(cè)加熱。并且，壓力室104的上方被間隔壁107密閉。
[0026]并且，該活塞120與產(chǎn)生推力的壓電元件130連接，起到將壓電元件130的推力向壓力室104傳遞的作用。壓電元件130被托架105固定。并且，壓電元件130與外部電源131電連接，能夠被外部電源131驅(qū)動(dòng)?；钊?20的壓力室104側(cè)的前端部121被加工成尖塔狀。進(jìn)而，在活塞120具備加熱機(jī)構(gòu)142，對(duì)活塞120進(jìn)行加熱。由此，能夠從內(nèi)側(cè)加熱供給室102和壓力室104。
[0027]噴嘴頭100通過固定件106固定于桌臺(tái)(未圖示)等。
[0028](金屬材料的供給)
[0029]接著，對(duì)向噴嘴頭100供給材料的方法進(jìn)行說明。圖2(a)?圖2(d)是表示從正面觀察噴嘴頭100中的壓力槽202即供給室102和壓力室104的剖面構(gòu)造的示意圖。
[0030]在圖2(a)中，在壓力室104和供給室102中導(dǎo)入有用于進(jìn)行基于所希望的組成的噴出的金屬材料151。在此，對(duì)于金屬材料151以焊錫材料為例進(jìn)行了說明，但銅或硅等材料也是同樣的。導(dǎo)入的金屬材料151被壓力室104和供給室102周圍具備的加熱機(jī)構(gòu)141加熱。
[0031]在一般的電子電路的安裝所使用的、由錫-銀-銅的組成構(gòu)成的焊錫材料中，由于其熔點(diǎn)是221°C，因此能夠通過加熱到該熔點(diǎn)以上的溫度將其熔融。
[0032]圖2 (b)表示通過該熔融的金屬材料152充滿壓力室104和供給室102的下部的狀態(tài)。并且，在此示出了供給預(yù)先加工成粒狀的金屬材料151的圖，但在帶狀或塊狀的形態(tài)下，通過熔點(diǎn)以上的加熱將其逐次熔融，從而熔融的金屬材料152充滿壓力室104和供給室102，因而也能夠毫無問題地使用。
[0033]接著，在圖2(c)中，將噴嘴頭100的活塞120插入壓力室104。進(jìn)而，圖2(d)表示使熔融的金屬材料152噴出的狀態(tài)。
[0034]在該狀態(tài)下，壓力室104和供給室102被活塞120隔開。另外，壓力室104和供給室102并不是完全獨(dú)立，以在壓力室104和活塞120之間預(yù)先設(shè)有預(yù)定的間隙108的方式進(jìn)行加工。
[0035]由此，能夠從供給室102補(bǔ)充壓力室104內(nèi)的金屬材料152的噴出導(dǎo)致的減少量，能夠在壓力室104內(nèi)始終保持一定量的金屬材料152。
[0036]另外，在活塞120上也設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)142，通過活塞120的插入，熔融的金屬材料152凝固，為了不阻礙活塞120的插入，預(yù)先加熱到金屬材料152的熔點(diǎn)以上。
[0037]另外，噴嘴103是圓形。噴嘴103的直徑最大是0.5mm左右，由于熔融的金屬材料152具有的高的表面張力的效果，不會(huì)由于重力而從噴嘴103滴下。噴嘴103不限于圓形，也可以是橢圓形狀。
[0038](驅(qū)動(dòng))
[0039]接著，對(duì)向噴嘴頭100的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖2(d)中，活塞120的后端部122通過粘結(jié)劑或施壓機(jī)構(gòu)等與壓電元件130連接，以能夠傳遞壓電元件130的推力。在此，壓電元件130被外部電源131驅(qū)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)作通過活塞120向壓力室104傳遞?；钊?20的動(dòng)作產(chǎn)生提高壓力室104內(nèi)的壓力的作用，該壓力直到熔融的金屬材料152從作為敞開端的噴嘴103噴出為