喷嘴头和使用该喷嘴头的金属粒子制造装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种喷出液状的材料的喷嘴头和使用该喷嘴头的装置、方法。尤其是涉及一种喷出熔融金属材料，制造具有均匀的尺寸的粒子的喷嘴头和使用该喷嘴头的装置、方法。
【背景技术】
[0002]形状统一的均匀的粒子不管其材质为何，在以电气制品为首的各种领域中正被广泛利用。例如，利用溶胶凝胶法制造的二氧化硅的均匀粒子作为在液晶面板中高精度地确保玻璃板的间隔的粒子而被广泛利用。
[0003]并且，为了将半导体IC封装安装到电路基板，在该电极部分使用焊锡粒子。由于半导体IC封装的电极配置是格子状，因此这种焊锡粒子被称为球栅阵列。
[0004]作为制造这种焊锡粒子的方法，如专利文献I所示，一般利用向高温的油中喷出熔融焊锡，通过表面张力使其球形化的油中喷散法。但是，熔融焊锡受到油产生的阻力，其球度降低。为了解决这个问题，在专利文献2中提案了通过压电致动器将熔融金属喷出到气体中。
[0005]利用图6的喷嘴头300的剖视图说明专利文献2的制造焊锡粒子的方法。在图6中，在喷嘴头300的内部将金属材料352熔融。利用活塞推压该熔融的金属材料352，将金属材料352从喷嘴303喷出。喷出后，金属材料352固化，制作出球形的焊锡粒子。活塞320由压电元件330进行推压。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献:
[0008]专利文献1:日本特开平11-207493号公报
[0009]专利文献2:日本特开2002-155305号公报
【发明内容】
[0010]但是，在使金属材料352熔融的情况下，在使其熔融的槽内产生温度分布，熔融的金属材料352的温度不稳定。由此熔融的金属材料352的成分非均质化，喷出的金属材料352的成分产生偏差。因此，存在凝固时的焊锡粒子的形状不稳定的课题。
[0011]进而，熔融的金属材料352的粘度根据其温度而变化。因此，其温度不稳定时，粘度发生变化，喷出的熔融的金属材料352的体积不稳定。因此，存在形成的焊锡粒子的直径不均匀的课题。
[0012]本发明鉴于以上问题点而完成，其目的在于提供一种能够使喷出的熔融金属的成分始终均质，并且喷出体积能够保持恒定的喷嘴头、利用该喷嘴头的金属粒子制造装置和金属粒子制造方法。
[0013]为了解决上述课题，利用一种喷嘴头，具备:喷嘴，喷出熔融金属；压力室，生成用于通过喷嘴喷出所述熔融金属的压力；供给室，向压力室供给熔融金属；活塞，位于跨过压力室和供给室的位置，传递压力；及加压部，使活塞能够移动，所述喷嘴头设有:第一加热机构，对压力室和供给室进行加热；及第二加热机构，对活塞进行加热。
[0014]另外，利用使用所述喷嘴头的金属粒子制造装置。
[0015]利用一种金属粒子制造方法，包括:对供给金属的供给室和加压金属的压力室进行加热，将金属熔融的第一加热工序；对位于跨过压力室和供给室的位置的活塞进行加热的第二加热工序；通过活塞对熔融的金属进行加压的加压工序；及通过压力室的喷嘴将熔融的金属喷出的喷出工序。
[0016]如上所述，根据本发明，能够构成一种喷嘴头，使熔融的金属材料始终在压力室内对流，能够将熔融金属的温度分布始终保持恒定的状态。因此，能够始终以同样的组成使喷出的熔融的金属材料的体积恒定化。另外，能够以高精度形成所希望的金属组成构成的球。因此，能够制造出均质的、形状高度统一的金属球。
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的实施方式涉及的喷嘴头的构造的剖视图。
[0018]图2(a)是表示向本发明的喷嘴头中的压力室和供给室供给金属材料的状态的剖视图，图2(b)是表示在本发明的喷嘴头中的压力室和供给室中将金属材料熔融的状态的剖视图，图2(c)是表示插入本发明的喷嘴头的驱动单元的状态的剖视图，图2(d)是表示在本发明的喷嘴头中将金属材料熔融的状态的剖视图。
[0019]图3是表示本发明的实施方式涉及的压力室内的金属材料的状态的剖视图。
[0020]图4是表示熔融的金属材料的粘度和温度的关系的曲线图。
[0021]图5是表示本发明的实施方式涉及的活塞的变形例的剖视图。
[0022]图6是表示现有的喷嘴头的构造的剖视图。
【具体实施方式】
[0023]下面，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[0024](结构)
[0025]图1是表示从正面观察实施方式中的喷嘴头的剖面构造的示意图。在喷嘴头100上设有存储作为原材料的金属材料的供给室102。在供给室102的周围具备加热机构141，将金属材料加热到其熔点以上而使其熔融。并且，喷嘴头100具备喷出所熔融的金属的喷嘴103。进而，具备与喷嘴103连通并生成用于喷出所熔融的金属材料的压力的压力室104。供给室102和压力室104由活塞120隔开。因此，通过加热机构141，压力室104和供给室102同时被从外侧加热。并且，压力室104的上方被间隔壁107密闭。
[0026]并且，该活塞120与产生推力的压电元件130连接，起到将压电元件130的推力向压力室104传递的作用。压电元件130被托架105固定。并且，压电元件130与外部电源131电连接，能够被外部电源131驱动。活塞120的压力室104侧的前端部121被加工成尖塔状。进而，在活塞120具备加热机构142，对活塞120进行加热。由此，能够从内侧加热供给室102和压力室104。
[0027]喷嘴头100通过固定件106固定于桌台(未图示)等。
[0028](金属材料的供给)
[0029]接着，对向喷嘴头100供给材料的方法进行说明。图2(a)?图2(d)是表示从正面观察喷嘴头100中的压力槽202即供给室102和压力室104的剖面构造的示意图。
[0030]在图2(a)中，在压力室104和供给室102中导入有用于进行基于所希望的组成的喷出的金属材料151。在此，对于金属材料151以焊锡材料为例进行了说明，但铜或硅等材料也是同样的。导入的金属材料151被压力室104和供给室102周围具备的加热机构141加热。
[0031]在一般的电子电路的安装所使用的、由锡-银-铜的组成构成的焊锡材料中，由于其熔点是221°C，因此能够通过加热到该熔点以上的温度将其熔融。
[0032]图2 (b)表示通过该熔融的金属材料152充满压力室104和供给室102的下部的状态。并且，在此示出了供给预先加工成粒状的金属材料151的图，但在带状或块状的形态下，通过熔点以上的加热将其逐次熔融，从而熔融的金属材料152充满压力室104和供给室102，因而也能够毫无问题地使用。
[0033]接着，在图2(c)中，将喷嘴头100的活塞120插入压力室104。进而，图2(d)表示使熔融的金属材料152喷出的状态。
[0034]在该状态下，压力室104和供给室102被活塞120隔开。另外，压力室104和供给室102并不是完全独立，以在压力室104和活塞120之间预先设有预定的间隙108的方式进行加工。
[0035]由此，能够从供给室102补充压力室104内的金属材料152的喷出导致的减少量，能够在压力室104内始终保持一定量的金属材料152。
[0036]另外，在活塞120上也设有加热机构142，通过活塞120的插入，熔融的金属材料152凝固，为了不阻碍活塞120的插入，预先加热到金属材料152的熔点以上。
[0037]另外，喷嘴103是圆形。喷嘴103的直径最大是0.5mm左右，由于熔融的金属材料152具有的高的表面张力的效果，不会由于重力而从喷嘴103滴下。喷嘴103不限于圆形，也可以是椭圆形状。
[0038](驱动)
[0039]接着，对向喷嘴头100的驱动机构进行说明。在图2(d)中，活塞120的后端部122通过粘结剂或施压机构等与压电元件130连接，以能够传递压电元件130的推力。在此，压电元件130被外部电源131驱动时，其动作通过活塞120向压力室104传递。活塞120的动作产生提高压力室104内的压力的作用，该压力直到熔融的金属材料152从作为敞开端的喷嘴103喷出为