专利名称：一种高产能的微细圆珠制造设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微细圆珠的制造设备。所说的微细圆珠，其材质尤其(但不限于)是金属材质，其直径大约0. Olrnm至数个mm，是作为半导体封装用的锡球，或电路板、电子组件的电性连接用金属球体。后续的应用技术要求该金属球体是实心的、具有高的真圆度、并且(就同一批次来说要求其)大小划一。
背景技术：
在惰性气体(本文将氮气也视作惰性气体)的氛围中，让熔融的金属微滴在失重
状态下冷却凝固形成微细圆珠，是微细圆珠制造设备的基本工作原理。 专利号为ZL20052000510. 5的中国专利文献记载了相关的部分技术。 本文按其功能区分，将该种装置的主要结构划分为原料熔化装置、液体成滴装置、
球化冷凝装置、产品收集装置。 在现有技术中，微细圆珠的制造设备包括一个塔体，塔内的顶部设置有原料熔化装置，在原料熔化装置的坩锅内设置液体成滴机构(此时，坩锅和液体成滴机构组合构成前述的液体成滴装置，即现有装置上原料熔化装置和液体成滴装置共用一个坩锅)。即是说现有技术其金属熔化装置及其坩锅是位于塔内的。 这带来两个缺陷其一，因加热熔化金属需时甚久，而结构上坩锅体积亦不能太大，故每次生产的球体不多，亦不能持续生产，因而导致该金属球的生产量不高；其二，因结构性原因(位于塔内的)金属熔化坩锅只能在坩锅底部装设电热线加热，因而不能熔解高熔点物质，影响该设备使用范围。
发明内容本实用新型的目的是提供一种高产能的微细圆珠制造设备，它可以连续生产，并且可以生产高熔点物质的微细圆珠。 相应的技术方案是在塔内设置保温坩锅(其结构可以与现有金属熔化坩锅相同)，在塔外高于保温坩锅处设置金属熔化坩锅，以附带阀门的管道连通金属熔化坩锅和保温坩锅，以便给保温坩锅供给熔融金属。即 —种高产能的微细圆珠制造设备，包括原料熔化装置、液体成滴装置、球化冷凝装置、产品收集装置；有一个塔体，塔内设置有液体成滴装置；液体成滴装置包括一个保温坩锅和熔融金属成滴机构；其特征是在塔外高于保温坩锅处设置有原料熔化装置，其主体是金属熔化坩锅；有附带阀门的管道连通金属熔化坩锅和保温坩锅。 本实用新型的有益效果由上述结构特征可知，本实用新型可以在不停机的情况下给保温坩锅补充原料，从而实现连续生产，提高了装置的产能；再者，设置于塔外的金属熔化坩锅不受塔内的空间结构限制，其周围都可以布设加热器，使得它可以熔化高熔点的物质，使本实用新型可以生产相应物质的微细圆珠，扩展了现有装置的应用范围。再者，用以熔化金属的热源可以采用电能，也可以采用焦炭等燃料，有机会节省能源开支。综上所述，这一改进大大提高了现有装置的经济性能。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图l是实施例的示意图。
图2是漩涡缓冲区段的示意图。 图3是缓慢冷却区段的透视门的示意图。 图中，900是微细圆珠，1是原料熔化装置，2是液体成滴装置，3是球化冷凝装置，4是产品收集装置； 在原料熔化装置中，10是金属熔化坩锅，11是加热器，12是传感器，13是阀门，14是管道； 在液体成滴装置中，20是保温坩锅，21是加热器，22 、23是传感器，26是液滴出口 ，29是惰性气体进气口 ； 在球化冷凝装置中，31是缓慢冷却区段，其中316是透视门，3160是透光体，3161是门铰，3162是扣锁，319是低温惰性气体的箱体，3191是进气口 ；32是漩涡缓冲区段，其中321、322为(相互区分的)管段，3211是惰性气体进气管；33是传感器；[0020] 在产品收集装置中，41是收集漏斗，49是取料小门。
具体实施方式如
图1所示，一种高产能的微细圆珠制造设备，包括原料熔化装置1、液体成滴装置2、球化冷凝装置3、产品收集装置4 ;有一个塔体，塔内设置有液体成滴装置2 ;液体成滴装置包括一个保温坩锅20和熔融金属成滴机构；其特征是在塔外高于保温坩锅处设置有
原料熔化装置I，其主体是金属熔化坩锅IO ;有附带阀门13的管道14连通金属熔化坩锅10和保温坩锅20。 原料熔化装置1的个数不限于1个，优选为2个，以备轮换使用。 如
图1、图2所示，为提高成品率，避免微细圆珠自由落体到达塔形腔室底部时因
撞击而破坏其真圆度，在实施例，球化冷凝装置3的塔形腔室中设置有漩涡缓冲区段32 ;漩
涡缓冲区段上，沿腔室管壁切线的(大致)方向设置有惰性气体进气管3211。 惰性气体进气管3211的管口射流方向与水平面的夹角，介于-5 +5°之间。在
其不接近收集漏斗41的部位，该夹角优选为-5 -0.5° ，即略微向下。 因为塔形腔室存在泄漏，所以实施例的漩涡缓冲区段上没有设置惰性气体的出
口。此外也可以在较为接近收集漏斗41的部位，设置惰性气体的出口。 如图l所示，漩涡缓冲区段包括多个(图示为2个)管段321、322，并且在下的管
段直径不小于(图示为略大于)在上的管段直径。 如
图1所示，在漩涡缓冲区段上有多组惰性气体进气口，在竖直方向上它们大约相隔20 70cm。它们各自附设有调节装置(比如调压阀)，可以通过传感器33和实现集成控制的计算机进行个别调节其流量和压力参数。 在实施例，在漩涡缓冲区段所给入的惰性气体，是自液态的储存状态经减压气化后的低温惰性气体。
4[0029] 为避免微细圆珠900在下降时因与内管壁磨擦而受损，影响球体的反光度，实施 例的塔形腔室的内壁，精细光滑(即经过了打磨)；或者，等效替换的塔形腔室的内壁，覆 盖有薄膜(即经过了或镀或喷涂薄膜的处理)。 如
图1、图3所示，为避免在液滴在进入塔形腔室后受急速降温，其球体表面硬化
而内部尚为熔融液，使该金属球无法形成高真圆度、或形成空心球的缺陷，在实施例，紧接 液体成滴装置2的液滴出口 26，在塔形腔室的顶部有一个缓慢冷却区段31，有管道连通缓 慢冷却区段并且向其内注入常温(10 25°C )惰性气体。 如图3所示，紧接缓慢冷却区段，其底部有一进低温惰性气体的箱体319。 缓慢冷却区段31的高度介于20 100cm，优选为30 60cm。 如图3所示，缓慢冷却区段31的侧壁上设置有透视门316。透视门316的一侧通
过门铰3161安装在缓慢冷却区段31的侧壁上，其另侧设置有扣锁3162，供开启或关闭透视
门316。透视门上有透光体3160以供观察。透视门与缓慢冷却区段的侧壁之间有密封结构，
当透视门关闭时对该侧壁内外实现气密分隔，同时可以观测缓慢冷却区段内的液滴凝结情
况；当临时停机需要检修或变换产品规格时，可以开启透视门，供人手进入塔形腔室进行相
关操作，比如更换液体成滴装置的钻石模具等作业。 可以通过如下方式对注入缓慢冷却区段的惰性气体进行温度调节当温度适宜 时，该区段的惰性气体循环使用；当需要降温时，自该区段底部的低温惰性气体的箱体中引 入部分低温惰性气体；当需要升温时，自液体成滴装置的保护气体中引入部分高温惰性气 体(因为量小并且通常只在开机时需要，所以不至于过度降低液体成滴装置区域的温度， 同时不必要添加加热器)。 相应的设施上，其进气管是一个三路并联的管路，其一接续自其出气管构成循环
管路；其二接续自该区段底部的低温惰性气体的箱体319，其三接续自液体成滴装置的腔
室。在实施例上，是通过集成控制的计算机按设定要求进行自动控制的。 可见，在实施例，因为有前述的缓慢冷却区段，所以在液滴进入漩涡缓冲区段之
前，液滴有足够时间靠其物质的内引力和液滴的表面张力而初步形成真圆球体，也不会形
成真空球，并且其表面也略微硬化；因而该"液滴"可以在逐渐固化的过程中经受逐渐强化
的旋转气流的影响而不致变形，形成高真圆度的细微圆珠。
权利要求一种高产能的微细圆珠制造设备，包括原料熔化装置(1)、液体成滴装置(2)、球化冷凝装置(3)、产品收集装置(4)；有一个塔体，塔内设置有液体成滴装置(2)；液体成滴装置包括一个保温坩锅(20)和熔融金属成滴机构；其特征是在塔外高于保温坩锅处设置有原料熔化装置(1)，其主体是金属熔化坩锅(10)；有附带阀门(13)的管道(14)连通金属熔化坩锅(10)和保温坩锅(20)。
2. 根据权利要求l所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于球化冷凝装置(3) 的塔形腔室中设置有漩涡缓冲区段(32);漩涡缓冲区段上，沿腔室管壁切线的方向设置有惰性气体进气管(3211)。
3. 根据权利要求2所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于惰性气体进气管(3211)的管口射流方向与水平面的夹角，介于-5 +5°之间。
4. 根据权利要求2所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于在漩涡缓冲区段所给入的惰性气体，是低温惰性气体。
5. 根据权利要求2所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于塔形腔室的内壁，精细光滑。
6. 根据权利要求1所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于紧接液体成滴装置(2)的液滴出口 (26)，在塔形腔室的顶部有一个缓慢冷却区段(31)，有管道连通缓慢冷却 区段并且向其内注入常温惰性气体。
7. 根据权利要求6所述的一种微细圆珠的制造装置，其特征在于紧接缓慢冷却区段，其底部有一进低温惰性气体的箱体(319)。
8. 根据权利要求6所述的一种高产能的微细圆珠制造设备，其特征在于缓慢冷却区段(31)的高度介于20 100cm。
9. 根据权利要求8所述的一种高产能的微细圆珠制造设备，其特征在于缓慢冷却区 段(31)的高度为30 60cm。
10. 根据权利要求6所述的一种高产能的微细圆珠制造设备，其特征在于缓慢冷却区 段(31)的侧壁上设置有透视门(316);透视门(316)的一侧通过门铰(3161)安装在缓慢 冷却区段(31)的侧壁上，其另侧设置有扣锁(3162);透视门上有透光体(3160)。
专利摘要一种高产能的微细圆珠制造设备，为提高产能而设计。包括原料熔化装置(1)、液体成滴装置(2)、球化冷凝装置(3)、产品收集装置(4)；有一个塔体，塔内设置有液体成滴装置(2)；液体成滴装置包括一个保温坩锅(20)和熔融金属成滴机构；其特征是在塔外高于保温坩锅处设置有原料熔化装置(1)，其主体是金属熔化坩锅(10)；有附带阀门(13)的管道(14)连通金属熔化坩锅(10)和保温坩锅(20)。
文档编号B01J2/02GK201511133SQ20092005492
公开日2010年6月23日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者谢立强 申请人:谢立强