CN2465843Y - 金属球制造装置 - Google Patents

Abstract

一种金属球制造装置,包括加料装置、球体抛出机构、冷却装置及氧浓度控制装置,加料装置包括加料炉及锡炉,外侧设有加热器及锡料导管;球体抛出机构由三通管及连接座构成,连接座内设有振荡结构;冷却装置槽壁内设有低温氮气;氧浓度控制装置设有氮氧混合器、入口及流量调节器。锡块在加料炉熔成锡料,引导锡炉内,导入惰性气体施压令锡料流至球体抛出机构,金属球射出前,锡炉内压力与细孔开口处液面张力平衡,振动传导至球体抛出机构的锡料时呈一连串小粒金属球射出,再经多段冷却后收集。

Description

金属球制造装置

本实用新型涉及一种粉末冶金领域金属粉末的制造中的金属球制造装置，特别是涉及一种借由振荡作用将金属熔浆由下向上经一小细孔呈一小粒金属打击射出，而由于表面张力的缘故使该小粒金属在凝固前形成圆形球体的金属球制造装置。

细小的金属球，在电子工业中早已经广泛的应用，例如形状不规则的焊锡粉，是焊锡膏的主要成份，也是组装印刷电路板时不可缺少的原料；而圆度精确的焊锡球则是BGA型封装IC的基本材料，本实用新型即是针对该BGA的精准需求而研发设计的创新制造技术。

目前制造细小金属的方法有很多，较为普遍的制造方式是，将熔化的金属由容器底部的小孔流出，并且急速的摇动该容器，使流出的金属液体散开成球状，当这些球体冷却凝固以后，便成为细小的金属球，这种制造方法作出的金属球，其在形状及尺寸上不一致，且难以控制。第二种制作方法是利用超音波，将熔解的金属打击成雾状，然后凝固成为细小的金属球，这种制造方法虽可作出极细的小球，但是同样也不容易控制球型和大小。第三种制造方法是先将焊锡抽成均匀的细丝，然后以机械方式切成小柱状，这些小柱落入高温的油中，再熔化成球状，冷却后形成小球。第四种制造方法是将锡料展成薄片，然后冲压出细小的圆碟片，这些圆碟片落入热油中，再熔化而成金属小球，冷却后即可制成。前述的四种制造方法，在制造技术上较为容易，但是其精密度及表面氧化层不够理想。第五种制造方法，是将熔化的金属，由小孔缓慢流出，然后用高频率的振动，将流出的柱状液体振开，形成大小相同的球体，这种方法是目前较能有效控制金属球精密度的方式。但是该第五种制作金属球的方法，虽然在品质上较为高，但是在实际应用时仍存在有许多的困难，如在制造过程中，优良品率不易提高，整个生产过程不易保持稳定，造成在实际应用上，未能达到最佳的实用效果。由此可见，上述现有的金属球制造方法仍存在有诸多的缺陷，而丞待加以改进。

有鉴于上述现有的金属球制造方法存在的缺陷，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出本实用新型。

本实用新型的主要目的在于，克服上述现有的金属球制造方法存在的缺陷，而提供一种金属球制造装置，使其将锡料引导至一球体抛出机构，该球体抛出机构的上段为一三通管结构，一端导引熔浆进入，一端设有小细孔，该小细孔相对端为一振荡结构，利用锡料的表面张力，及其内部所受的压力呈平衡状态时，加上急速的打击振荡，使一小连串的锡料能由小细孔处由下向上打击射出形成许多小金属球；另使本实用新型包括设有利用氧气浓度的变化来控制锡料和锡球的表面张力的结构，而可达到控制球径及球形的功效。

本实用新型的另一目的在于，提供一种金属球制造装置，使其借由控制该振荡结构所产生的振幅，而可达到控制该被射出的金属球的大小的功效。

本实用新型的再一目的在于，提供一种金属球制造装置，使其球体抛出机构可供调整其抛出的角度，以使金属球体可呈为抛物线状态抛出，降落于冷却装置中完成凝固，并利用抛物线的高度与飞行距离来控制球体的冷却速度。

本实用新型的又一目的在于，提供一种金属球制造装置，使其中的金属球可随时停止振荡动作，而无需等金属熔液凝固以后。

本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种金属球制造装置，其包括一加料装置、一球体抛出机构、一冷却装置及一氧浓度控制装置，其中：该加料装置，包括一加料炉及锡炉，在其外侧环设包覆设有将锡块熔化的加热器，并设有一将锡料导引出的锡料导管；该球体抛出机构，是由一三通管结构及一连接座构成，该三通管结构的侧端与加料装置的锡料导管相连接，其上端设有一小细孔，而其下端部与该连接座相连结，该连接座内部设有一振荡三通管结构内锡料而使一小粒金属由该小细孔由下向上呈抛物线射出的振荡结构，借由该振荡结构的振荡动作，振荡三通管结构内的锡料，进而使一小粒金属由该小细孔由下向上呈抛物线状射出；该小粒金属球的大小是由振荡结构的振幅控制；该冷却装置，为一长形槽体，其内部中央形成设有供射出的金属球体通过的空间部，而在其槽壁内的空间部则引导设有低温氮气；该氧浓度控制装置，连接设置在冷却装置的槽体上端的上盒侧边，其设有一氮氧混合器，而该上盒的层壁内设有一氮氧混合器入口，并在该氮氧混合器入口与氮氧混合器之间设有一控制氧浓度的流量调节器。该氧浓度控制装置是利用金属熔浆的表面张力及其内部所受的压力呈平衡状态时，加上急速的振荡使一小粒的锡料由小细孔打击出而形成连串的小金属球，并利用抛物线的高度与飞行距离控制球体的冷却速度，利用氧浓度的控制来控制球与熔浆表面张力。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的金属球制造装置，其中所述的金属锡料熔炉与三通管结构侧端连接处设有一转接结构，该三通管结构与锡料导管形成旋动调整结构，可调整球体抛出机构在锡料导管上的角度，进而控制金属球被抛出的角度。

前述的金属球制造装置，其中所述的三通管结构的上端是呈一喷嘴状。

前述的金属球制造装置，其中所述的振荡结构可为活塞。

前述的金属球制造装置，其中所述的三通管结构的外侧包覆设有一加热器。

前述的金属球制造装置，其中所述的加料炉外侧包覆设有一加热器。

前述的金属球制造装置，其中所述的加料炉的上方设有一加料盖，且该加料盖配设有一控制其开启闭合的电动开盖装置，该加料盖的开启闭合受该电动开盖装置所控制。

前述的金属球制造装置，其中所述的加料盖的中央处设有一供盖体开启闭合可平稳进行的螺纹杆。

前述的金属球制造装置，其中所述的加料盖设有一供导引入惰性气体的入口。

前述的金属球制造装置，其中所述的加料炉与锡炉之间设有一加料阀。

前述的金属球制造装置，其中所述的锡炉的外侧包覆设有一加热器。

前述的金属球制造装置，其中所述的锡炉的锡炉盖处设有一供导引入惰性气体的入口。

前述的金属球制造装置，其中所述的连接座的端部为绝热体。

前述的金属球制造装置，其中所述的振荡产生器即弹性体的外侧而连接座内的空间部设有永久磁体。

前述的金属球制造装置，其中所述的冷却装置的底部是为一漏斗状的出料口。

前述的金属球制造装置，其中所述的出料口为对应连接设置于集球盒的上方。

前述的金属球制造装置，其中所述的三通管结构可为T形三通管。

前述的金属球制造装置，其中所述的冷却装置为三段式的三层结构，且每一层为温度不同的结构层。

前述的金属球制造装置，其中所述的冷却装置的槽体的周缘槽壁为两层结构设计，槽壁中间形成的空间部储存设有低温氮气，形成可分别控制该冷却装置每一层温度的结构。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上技术方案可知，本实用新型金属球制造装置，是将金属(锡块)置于密闭的加料炉内熔化成锡料，并引导至一锡炉内，借由导入惰性气体，施压令锡料经一锡料导管流动至一球体抛出机构，该机构的顶端设有一小细孔，该小细孔的对应端设有一振荡结构，且该振荡结构的打击振荡方向是与小细孔处的液面相垂直，在金属球射出前，锡炉内的压力与小细孔开口处液面的表面张力呈平衡状态，当振动传导至球体抛出机构的锡料时，会呈为一连串的小粒金属射出，由于表面张力的缘故，这些小粒金属可以在凝固前，形成圆形的金属球体，再经过多段冷却后集中收集。

由于其将锡料引导至一球体抛出机构，该球体抛出机构的上段为一三通管结构，一端导引熔浆进入，一端设有小细孔，该小细孔相对端为一振荡结构，利用锡料的表面张力，及其内部所受的压力呈平衡状态时，加上急速的打击振荡，可使一小连串的锡料能由小细孔处由下向上打击射出形成许多小金属球；另由于本实用新型包括设有利用氧气浓度的变化来控制锡料和锡球的表面张力的结构，而可达到控制球径及球形的功效。由于其可控制该振荡结构所产生的振幅，而具有可达到控制该被射出的金属球的大小的功效。另其球体抛出机构可供调整其抛出的角度，使金属球体可呈为抛物线状态抛出，降落于冷却装置中完成凝固，并可利用抛物线的高度与飞行距离来控制球体的冷却速度，非常适于实用。再者，其中的金属球可以随时停止振荡动作，而无需等金属熔液凝固以后，而可达到高效、连续生产的功效。

综上所述，本实用新型金属球制造装置，利用金属熔浆的表面张力和其内部所受的压力呈平衡状态时，加上急速的振荡使一小粒的熔浆经小孔由下向上射出而形成小金属球，并可以利用振荡结构的振幅来控制金属球的大小，且其在制造过程中可随意停止，并可进行调整等，非常适于实用。由此可知，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。

图1是本实用新型的球体抛出机构的示意图。

图2是本实用新型的金属熔炉与球体抛出机构的结构示意图。

图3是本实用新型的球体抛出机构的动作状态示意图。

图4是本实用新型的金属球制造流程示意图。

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的金属球制造装置其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，是本实用新型的球体抛出机构示意图，该球体抛出机构10，其是由一T形三通管结构11、一振荡结构13及一振荡产生器14构成，其中，该三通管结构11的侧端111朝外延伸连接有一锡料导管23(结合参阅图2所示)，借以导引锡料224至该三通管结构11内，该三通管结构11的上端112是呈为一喷嘴状，并在中央处设有一小细孔113；对应于该小细孔113的相对端即三通管结构11的下端114是在一连接座12的顶端相连结，该连结座12的顶端是为绝热体121，并与三通管结构11的下端114相连结，其连结结构方式可为内、外螺纹对置螺固，但此结构仅为举例说明而已，本实用新型并不予以限制，凡是足以使三通管结构11与连结座12相固定的习知技术结构皆可；在连接座12的内部中央处容设有振荡结构13，其中，该振荡结构13可为活塞结构，在该振荡结构13的相对端而连接座12内是设有振荡产生器14，在连接座12内而振荡产生器14外间设有环形永久磁铁142，以限制振荡产生器14不致任意晃动，而该延伸于振荡产生器14内的振荡结构13相对端的外缘绕设有两组线圈143，并设置在该环形永久磁铁142之内与永久磁铁142同轴，末端则与一传动杆141相连结，当波动形成可使振荡结构13即振荡杆产生振荡，以进行金属球的制造。

请参阅图2所示，是本实用新型的加料装置与球体抛出机构的结构示意图，其中该加料装置20，包括有加料炉21、一锡炉22及一锡料导管23，其中，该加料炉21及锡炉22的外侧皆分别设有加热器211、221，可使炉内的温度维持一定，而在加料炉21的上方设有加料盖212，且该加料盖212的中央处设有一螺纹杆213，该螺纹杆213配设有一电动开盖装置24，借以控制加料盖212的开启闭合，以利于整个生产过程可以连续作业，在加料时，同时投入锡块，待该锡块在加料炉21内熔化后，将加料盖212盖上，然后在其上方的入口214处通入惰性气体，使其与锡炉内的压力达到平衡，再将加料炉21与锡炉22之间设置的加料阀25打开，使熔解的锡料可流入于锡炉22内至一定的高度，即将加料阀25关闭，在锡炉22的锡炉盖222的上方亦设有一入口223导入惰性气体，供加压于锡炉22内，借由该压力可将锡炉22内的锡料224经由锡料导管23引导至球体抛出机构10，其中，该锡料导管23是与球体抛出机构10的三通管结构11的侧端111(结合参阅图1所示)相连结，且两者的连结处设有一转接结构26，可供三通管结构11的侧端111在与锡料导管23的连接处旋动，以调整球体抛出机构10在锡料导管23上的角度，进而控制金属球27(如图4所示)被抛出的角度。

为了使球体抛出机构10内的锡料224可维持一定的熔融状态，在三通管结构11的外侧皆包覆配设有电热器115(如图3所示)，以达到保持其内熔浆的温度状态。

请参阅图3所示，是本实用新型的球体抛出机构的动作状态示意图，在金属球27射出前，加料装置20即金属熔炉内的压力与三通管结构11上端112的小细孔113的开口处液面的表面张力呈平衡状态，令传动杆141传动振荡结构13进行打击振荡的动作，其打击的方向是与小细孔113处的液面相垂直，而与三通管结构11的上端112、下端114呈平行状态；令振荡结构13振荡，当打击振动传导至锡料224时(结合参阅图2所示)，破坏了振荡产生器14原本的平衡之后，即会将锡料224朝小细孔113处呈一小粒金属被射出，借由控制振荡结构13所产生的振幅，可以控制被射出的小金属粒的大小，并借由该被射出的小粒金属本身的表面张力的特性，使得该被射出的小粒金属在凝固前，会形成圆形的金属球27；而为了使该振荡结构13在振动后可快速的回复，借由振荡产生器14的弹性效能，使振荡结构13在完成振动后可回复至原始状态；而即使在该振荡结构13未动作时，小细孔113的出口处借其液面的表面张力之故，使得锡料224不致溢出。

请参阅图4所示，是本实用新型的金属球制造流程示意图，并结合参阅图2、图3所示，该球体抛出机构10与加料装置20是容设于一冷却装置30的外侧上方，令振荡结构13由下往上振动，当振动传导至锡料224时，会把一连串的小粒的金属射出，由于表面张力的缘故，这些小金属球在凝固前，会形成圆形的金属球27；借由调整三通管结构11的侧端111与锡料导管23间设置的转接结构26的角度，可令该球体抛出机构10可略微旋动一角度(请同时结合参阅图2、图4所示)，致使该射出的金属球27可呈一抛物线状态掉入于冷却装置30内，该冷却装置30是为一长形中空密闭的槽体，该槽体设计分为三段式结构，且每一段槽体的周缘槽壁为两层，槽壁内的空间可供储存低温氮气，在每段槽体的上端设有许多开孔，使气化后的冷氮气流入槽体的中央，用以控制该冷却装置30每一段的温度，而该冷却装置30的中央内部空间则提供给射出的金属球27通过，且在该空间内引导有低温氮气，借以提供给予金属球27可快速冷却，该冷却装置30的底部是概呈一漏斗状，中央处低陷形成设有一出料口31，并朝外延伸连结设有一集球盒32，借以集中收集已经完成冷却的金属球27。在该槽体的上端设有一箱子，称为上盒33，该上盒33的侧边连设有一氧浓度控制装置40，即，该上盒33的侧边连接设有一氮氧混合器41，而上盒33的层壁内设有一氮氧混合器入口412，并在该氮氧混合器入口412与氮氧混合器41之间设有流量调节器411，以控制氧浓度。

综由上述可知，本实用新型金属球制造装置，是利用金属熔浆的表面张力和其内部所受的压力呈平衡状态时，加上急速的振荡使一小粒的熔浆经小孔由下向上射出形成小金属球，并利用振荡结构的振幅来控制该金属球的大小，且其在制造过程中可随意停止，并可进行调整等，非常适于实用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (19)

1、一种金属球制造装置，其特征在于其包括一加料装置、一球体抛出机构、一冷却装置及一氧浓度控制装置，其中：

该加料装置，包括一加料炉及锡炉，在其外侧环设包覆设有将锡块熔化的加热器，并设有一将锡料导引出的锡料导管；

该球体抛出机构，是由一三通管结构及一连接座构成，该三通管结构的侧端与加料装置的锡料导管相连接，其上端设有一小细孔，而下端部与该连接座相连结，该连接座内部设有一振荡三通管结构内锡料而使一小粒金属由该小细孔由下向上呈抛物线射出的振荡结构；

该冷却装置，为一长形槽体，其内部中央形成设有供射出的金属球体通过的空间部，而在其槽壁内的空间部则引导设有低温氮气；

该氧浓度控制装置，连接设置在冷却装置的槽体上端的上盒侧边，其设有一氮氧混合器，而上盒的层壁内设有一氮氧混合器入口，并在该氮氧混合器入口与氮氧混合器之间设有一控制氧浓度的流量调节器。

2、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的锡料熔炉与三通管结构侧端连接处设有一转接结构，该三通管结构与锡料导管形成旋动调整结构。

3、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的三通管结构的上端是呈一喷嘴状。

4、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的振荡结构可为活塞。

5、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的三通管结构的外侧包覆设有一加热器。

6、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的加料炉外侧包覆设有一加热器。

7、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的加料炉的上方设有一加料盖，且该加料盖配设有一控制其开启闭合的电动开盖装置。

8、根据权利要求7所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的加料盖的中央处设有一供盖体开启闭合可平稳进行的螺纹杆。

9、根据权利要求8所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的加料盖设有一供导引入惰性气体的入口。

10、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的加料炉与锡炉之间设有一加料阀。

11、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的锡炉的外侧包覆设有一加热器。

12、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的锡炉的锡炉盖处设有一供导引入惰性气体的入口。

13、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的连接座的端部为绝热体。

14、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的振荡产生器即弹性体的外侧而连接座内的空间部设有永久磁体。

15、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的冷却装置的底部是为一漏斗状的出料口。

16、根据权利要求15所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的出料口为对应连接设置于集球盒的上方。

17、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的三通管结构可为T形三通管。

18、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的冷却装置为三段式的三层结构，且每一层为温度不同的结构层。

19、根据权利要求1所述的金属球制造装置，其特征在于其中所述的冷却装置的槽体的周缘槽壁为两层结构设计，槽壁中间形成的空间部储存设有低温氮气，形成可分别控制该冷却装置每一层温度的结构。

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