專利名稱：一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微細(xì)圓珠的制造設(shè)備。所說(shuō)的微細(xì)圓珠，其材質(zhì)尤
其(但不限于)是金屬材質(zhì)，其直徑大約0. Olmra至數(shù)個(gè)mm,是作為半導(dǎo)體封 裝用的錫球，或電路板、電子組件的電性連接用金屬球體。后續(xù)的應(yīng)用技術(shù)要 求該金屬球體是實(shí)心的、具有高的真圓度、并且(就同一批次來(lái)說(shuō)要求其)大 小劃一。
背景技術(shù)：
在惰性氣體(本文將氮?dú)庖惨曌鞫栊詺怏w)的氛圍中，讓熔融的金屬微 滴在失重狀態(tài)下冷卻凝固形成微細(xì)圓珠，是微細(xì)圓珠制造設(shè)備的基本工作原 理。
專利號(hào)為ZL20052000510. 5的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了相關(guān)的部分4支術(shù)。
本文按其功能區(qū)分，將該種設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)劃分為原料熔化裝置、液體 成滴裝置、球化冷凝裝置、產(chǎn)品收集裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，液滴在球化冷凝裝置內(nèi)進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行 其自身的球化冷凝過(guò)程，然后再跌落在產(chǎn)品收集裝置的(塑料或橡膠材質(zhì)的) 收集漏斗上。如是，在設(shè)定液滴自由落體的行程高度時(shí)，面臨兩難選擇
如該行程過(guò)高，則球體因重力加速作用，在抵達(dá)收集漏斗時(shí)的撞擊力會(huì) 使球體凹陷，因而導(dǎo)致該金屬球的成品率下降；或者，
如該M過(guò)短，則球體在抵達(dá)收集漏斗時(shí)尚 完全固化，在抵達(dá)收集漏斗時(shí)的撞擊力亦會(huì)使球體凹陷，因而導(dǎo)致該金屬球的成品率下降。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，它可以避
免上述的兩難選擇，提高設(shè)備的成品率；并且有可能降低設(shè)備的總高度，節(jié)省 設(shè)備以及廠房的制造和運(yùn)行成本。
相應(yīng)的技術(shù)方案是在設(shè)備的球化冷凝裝置中，設(shè)置漩渦緩沖區(qū)段；在 該、旋渦緩沖區(qū)段中，微細(xì)圓珠通過(guò)所給入的惰性氣體氣流的引導(dǎo)，在下落的同 時(shí)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。這樣，則在微細(xì)圓珠接觸收集漏斗時(shí)斜角較大，撞擊和緩(撞 擊力被分?jǐn)傇谝粋€(gè)較長(zhǎng)的作用時(shí)間，所以其最大的瞬時(shí)撞擊力較小)，然后， 微細(xì)圓珠在收集漏斗的內(nèi)側(cè)沿接近收斂螺線的軌跡滾動(dòng)下落；同時(shí)，由于微細(xì) 圓珠在氣流的引導(dǎo)下在下落的同時(shí)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，大大加長(zhǎng)了其運(yùn)動(dòng)路徑和冷 凝時(shí)間，使得其球化和冷凝更為充分，所以具有較高的成品率。即
一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，包括原料熔化裝置、液體成滴裝置、 球化冷凝裝置、產(chǎn)品收集裝置；其球化冷凝裝置包括一個(gè)塔形腔室；塔形腔室 的底部設(shè)置有產(chǎn)品收集裝置的收集漏斗；其特征是塔形腔室中設(shè)置有漩渦緩 沖區(qū)段;漩渦緩沖區(qū)段上，沿腔室管壁切線的大致方向設(shè)置有惰性氣體進(jìn)氣管。
本實(shí)用新型的有益效果由上述結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)方案部分的分析可知， 本實(shí)用新型具有較高的成品率。并且有可能降低塔形腔室的高度來(lái)降低設(shè)備的 總高度，節(jié)省設(shè)備以及廠房的制造和運(yùn)行成本。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是實(shí)施例的示意圖。
圖2是漩渦緩沖區(qū)段的示意圖。
圖3是緩慢冷卻區(qū)段的透視門(mén)的示意圖。
圖中，900是微細(xì)圓珠，1是原料熔化裝置，2是液體成滴裝置，3是球化 冷凝裝置，4是產(chǎn)品收集裝置；
在原料熔化裝置中，IO是金屬熔化坩鍋，ll是加熱器，12是傳感器，13 是閥門(mén)，14是管道；
在液體成滴裝置中，20是保溫坩鍋，21是加熱器，22、 23是傳感器，26 是液滴出口， 29是惰性氣體進(jìn)氣口；
在球化冷凝裝置中，31是緩慢冷卻區(qū)段，其中316是透視門(mén)，3160是 透光體，3161是門(mén)鉸，3162是扣鎖，319是低溫惰性氣體的箱體，3191是進(jìn) 氣口； 32是旋渦緩沖區(qū)段，其中321、 322為(相互區(qū)分的)管段，3211是 惰性氣體進(jìn)氣管；33是傳感器；
在產(chǎn)品收集裝置中，41是收集漏斗，49是取料小門(mén)。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示， 一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，包括原料熔化裝 置l、液體成滴裝置2、 J求化冷凝裝置3、產(chǎn)品收集裝置4;其球化冷凝裝置包 括一個(gè)塔形腔室；塔形腔室的底部設(shè)置有產(chǎn)品收集裝置的收集漏斗41;其特 征是塔形腔室中設(shè)置有漩渦緩沖區(qū)段32;漩渦緩沖區(qū)段上，沿腔室管壁切 線的(大致)方向設(shè)置有惰性氣體進(jìn)氣管3211。惰性氣體進(jìn)氣管3211的管口射流方向與水平面的夾角，介于-5~ +5°之 間。在其不接近收集漏斗41的部位，該夾角優(yōu)選為-5~-0. 5° ，即略微向下。
因?yàn)樗吻皇掖嬖谛孤?，所以?shí)施例在漩渦緩沖區(qū)段上沒(méi)有設(shè)置惰性氣 體的出口 。此外也可以在較為接近收集漏斗41的部位，設(shè)置惰性氣體的出口 。
如圖1所示，凝渦緩沖區(qū)段包括多個(gè)(圖示為2個(gè))管段321、 322，并
且在下的管段直徑不小于(圖示為略大于)在上的管段直徑。
如圖1所示，在旋渦緩沖區(qū)段上有多組惰性氣體進(jìn)氣口，在豎直方向上 它們大約相隔15 ~ 70cm。它們各自附設(shè)有調(diào)節(jié)裝置(比如調(diào)壓閥)，可以通過(guò) 傳感器33和實(shí)現(xiàn)集成控制的計(jì)算機(jī)進(jìn)行個(gè)別調(diào)節(jié)其流量和壓力參數(shù)。
在實(shí)施例，在漩渦緩沖區(qū)段所給入的惰性氣體，是自液態(tài)的儲(chǔ)存狀態(tài)經(jīng) 減壓氣化后的低溫惰性氣體。
為避免微細(xì)圓珠900在下降時(shí)因與內(nèi)管壁磨擦而受損，影響球體的反光 度，實(shí)施例的塔形腔室的內(nèi)壁，均經(jīng)過(guò)精細(xì)光滑打磨或鍍或噴涂薄膜處理(在 權(quán)利要求中以"鍍薄膜處理"代稱"精細(xì)光滑打磨或鍍或噴涂薄膜處理")。
如圖1所示，為避免在液滴在進(jìn)入塔形腔室后受急速降溫，其球體表面 硬化而內(nèi)部尚為熔融液，使該金屬球無(wú)法形成高真圓度、或形成空心球的缺陷， 在實(shí)施例，緊接液體成滴裝置2的液滴出口 26，在塔形腔室的頂部有一個(gè)緩 慢冷卻區(qū)段31,有管道連通緩慢冷卻區(qū)段并且向其內(nèi)注入常溫(10~25°C) 惰性氣體。
如圖3所示，緊接緩慢冷卻區(qū)段,其底部有一進(jìn)低溫惰性氣體的箱體319。
緩慢冷卻區(qū)段31的高度介于20 ~ 100cm，優(yōu)選為30 ~ 60cm。
如圖3所示，緩慢冷卻區(qū)段31的側(cè)壁上設(shè)置有透視門(mén)316。透視門(mén)316的一側(cè)通過(guò)門(mén)鉸3161安裝在緩慢冷卻區(qū)段31的側(cè)壁上，其另側(cè)設(shè)置有扣鎖 3162，供開(kāi)啟或關(guān)閉透視門(mén)316。透視門(mén)上有透光體316G以供觀察。透視門(mén) 與緩慢冷卻區(qū)段的側(cè)壁之間有密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)透視門(mén)關(guān)閉時(shí)對(duì)該側(cè)壁內(nèi)外實(shí)現(xiàn)氣 密分隔，同時(shí)可以觀測(cè)緩慢冷卻區(qū)段內(nèi)的液滴凝結(jié)情況；當(dāng)臨時(shí)停機(jī)需要檢修 或變換產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，可以開(kāi)啟透視門(mén)，供人手"塔形腔室進(jìn)行相關(guān)操作，比 如更換液體成滴裝置的鉆石模具等作業(yè)。可以通過(guò)如下方式對(duì)注入緩慢冷卻區(qū)段的惰性氣體進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)當(dāng)溫 度適宜時(shí)，該區(qū)段的惰性氣體循環(huán)使用；當(dāng)需要降溫時(shí)，自該區(qū)段底部的低溫 惰性氣體的箱體中引入部分低溫惰性氣體；當(dāng)需要升溫時(shí)，自液體成滴裝置的 保護(hù)氣體中引入部分高溫惰性氣體(因?yàn)榱啃〔⑶彝ǔＶ辉陂_(kāi)機(jī)時(shí)需要，所以 不至于過(guò)度降低液體成滴裝置區(qū)域的溫度，同時(shí)不必要添加加熱裝置)。相應(yīng)的設(shè)施上，其進(jìn)氣管是一個(gè)三路并聯(lián)的管路，其一接續(xù)自其出氣管 構(gòu)成循環(huán)管路；其二接續(xù)自該區(qū)段底部的低溫惰性氣體的箱體319，其三接續(xù) 自液體成滴裝置的腔室。在實(shí)施例上，是通過(guò)集成控制的計(jì)算機(jī)按設(shè)定要求進(jìn) 行自動(dòng)控制的?？梢?jiàn)，在實(shí)施例，因?yàn)橛星笆龅木廭t冷卻區(qū)段，所以在液滴進(jìn)入璇渦緩 沖區(qū)段之前，液滴有足夠時(shí)間靠其物質(zhì)的內(nèi)引力和液滴的表面張力而初步形成 真圓球體，也不會(huì)形成真空球，并且其表面也略微硬化；因而該"液滴"可以 在逐漸固化的過(guò)程中經(jīng)受逐漸強(qiáng)化的旋轉(zhuǎn)氣流的影響而不致變形，形成高真圓 度的細(xì)樣t圓珠。如圖1所示，在實(shí)施例即一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，包括一個(gè) 塔體，塔內(nèi)設(shè)置有液體成滴裝置2;液體成滴裝置包括一個(gè)保溫坩鍋20和熔融金屬成滴機(jī)構(gòu)；在塔外高于保溫坩鍋處設(shè)置有原料熔化裝置l,其主體是金 屬熔化坩鍋IO;有附帶閥門(mén)13的管道14連通金屬熔化坩鍋IO和保溫坩鍋20。 有賴于該一結(jié)構(gòu)特征，本實(shí)用新型可以連續(xù)生產(chǎn)，不需要如現(xiàn)有設(shè)備(它們沒(méi) 有外設(shè)的原料熔化裝置，停機(jī)后直接向液體成滴裝置的坩鍋中添加固體原料) 一樣，需要停機(jī)后才能添加原料。
權(quán)利要求1.一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，包括原料熔化裝置(1)、液體成滴裝置(2)、球化冷凝裝置(3)、產(chǎn)品收集裝置(4)；其球化冷凝裝置包括一個(gè)塔形腔室；塔形腔室的底部設(shè)置有產(chǎn)品收集裝置的收集漏斗(41)；其特征是塔形腔室中設(shè)置有漩渦緩沖區(qū)段(32)；漩渦緩沖區(qū)段上，沿腔室管壁切線的方向設(shè)置有惰性氣體進(jìn)氣管(3211)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于惰性氣體進(jìn)氣管(3211)的管口射流方向與水平面的夾角，介于-5~ + 5°之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于在漩渦緩沖區(qū)段所給入的惰性氣體，是自液態(tài)的儲(chǔ)存狀態(tài)經(jīng)減壓氣化 后的低溫惰性氣體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于在塔形腔室的內(nèi)壁，經(jīng)過(guò)鍍薄膜處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于緊接液體成滴裝置(2)的液滴出口 (26)，在塔形腔室的頂部有一個(gè) 緩慢冷卻區(qū)段(31 )，有管道連通緩慢冷卻區(qū)段并且向其內(nèi)注入常溫惰性氣體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于緊接緩慢冷卻區(qū)段(31 )，其底部有一進(jìn)低溫惰性氣體的箱體(319 )。
7. 根椐權(quán)利要求5所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于緩慢冷卻區(qū)段(31)的高度介于20~100cm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于緩慢冷卻區(qū)段(31)的高度為30~60cm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于緩慢冷卻區(qū)段(31 )的側(cè)壁上設(shè)置有透視門(mén)(316 );透視門(mén)(316 )的 一側(cè)通過(guò)門(mén)鉸(3161 )安裝在緩慢冷卻區(qū)段(31 )的側(cè)壁上，其另側(cè)設(shè)置有 扣鎖(3162);透視門(mén)上有透光體(3160)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，其特征 在于包括一個(gè)塔體，塔內(nèi)設(shè)置有液體成滴裝置(2);液體成滴裝置包括一 個(gè)保溫蚶鍋(20)和熔融金屬成滴機(jī)構(gòu)；在塔外高于保溫坩鍋處設(shè)置有原料 熔化裝置(1 )，其主體是金屬熔化坩鍋(10 );有附帶閥門(mén)(13 )的管道(l4 ) 連通金屬熔化坩鍋(10)和保溫坩鍋(20 )。
專利摘要一種成品率高的微細(xì)圓珠制造設(shè)備，為提高成品率而設(shè)計(jì)。它包括原料熔化裝置(1)、液體成滴裝置(2)、球化冷凝裝置(3)、產(chǎn)品收集裝置(4)；其球化冷凝裝置包括一個(gè)塔形腔室；塔形腔室的底部設(shè)置有產(chǎn)品收集裝置的收集漏斗(41)；其特征是塔形腔室中設(shè)置有漩渦緩沖區(qū)段(32)；漩渦緩沖區(qū)段上，沿腔室管壁切線的方向設(shè)置有惰性氣體進(jìn)氣管(3211)。
文檔編號(hào)B23K35/40GK201389718SQ200920054620
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者謝立強(qiáng) 申請(qǐng)人:謝立強(qiáng)