KR20030048132A

KR20030048132A - 구（球）와 다수의 구를 성형하는 방법

Info

Publication number: KR20030048132A
Application number: KR10-2003-7006290A
Authority: KR
Inventors: 에디콜린; 케노데이비드비.; 파페니욱크리스토퍼엘.
Original assignee: 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-06-18
Also published as: CN1486215A; JP2004513764A; WO2002040145A3; TW577779B; AU2002237690A1; WO2002040145A2; US6579479B1; EP1331989A2

Abstract

본 발명은 다수의 구를 성형하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다. 말단에 오리피스(18)가 형성된 통로(16)가 제공된다. 액체는 상기 통로를 통해 흐르고, 방울(drop)(22)을 형성하기 위해 상기 오리피스를 통해 배출된다. 이후에 상기 방울은 유체를 통과하여 다수의 구(23)로 냉각되고 응고된다. 적어도 일부의 구는 수집된다. 수집되는 구로 냉각되는 방울이 형성되는 동안, 액체의 압력은 약 ±10%의 값 이내에서 유지된다. 본 발명은 또한 약 0.05인치보다 작은 직경을 갖고 상기 구의 적어도 95%가 상기 구의 평균직경의 ±1.3%이내인 특징을 갖는 적어도 수백개의 구를 포함한다.

Description

구（球）와 다수의 구를 성형하는 방법{SPHERES AND METHOD OF FORMING A PLURALITY OF SPHERES}

직경, 구의 형상, 및 표면특성들이 균일한 다수의 구를 성형하는 것이 바람직한 수많은 용례가 존재하며, 바람직한 용례는 컬럼 패킹 재료(column-packing materials)를 위한 유리 및/또는 세라믹 비드의 성형; 납, 비스무스, 텅스텐, 또는 강철 비드의 산탄성형; 및 반도체 공정 용례에서 이용하기 위한 솔더 비드(또는 볼)의 성형을 포함한다.

비드의 균일도 요구치가 매우 높을 수 있기 때문에, 반도체 공정 용례를 위한 솔더비드의 성형은 특히 곤란할 수 있다. 예를들면, 솔더 비드(sloder bead)를 사용하는 전형적인 반도체 공정 용례는 소위 볼 그리드 어레이(ball grid array) 공정이라 불리는데, 솔더 비드는 반도체 장치{또는 패키지(package)}로 운반되고, 그후에 상기 장치에 대해 전기적인 상호연결을 형성하기 위해 용융된다.

다수의 오목자국(indentation)을 가진 템플레이트(template)에 비드를 굴리고 상기 오목자국에 남아있는 비드를 그대로 두면서 상기 템플레이트를 흔들어서 과잉 비드를 제거하여 비드들을 바람직한 배열로 형성한다. 만일 상기 비드가 모두완전하게 균일하지 않다면, 일부 비드들은 다른 것들과 다르게 구름으로써, 몇몇의 오목자국이 채워지지 않고 그리고/또는 일부 과잉 비드들이 상기 템플레이트로부터 완전히 굴러떨어지지 않을 것이다. 결국, 흔든후에 상기 템플레이트상에 남아있는 비드들은 (전형적으로 진공장치에 의해) 들어 올려지고, 상기 비드들은 상기 템플레이트에 형성된 오목자국의 패턴에 의해 형성된 패턴을 형성하게 될 반도체 기판으로 이동된다. 그러나, 만일 과잉 비드가 흔든후에 상기 템플레이트상에 남아 있다거나, 상기 템플레이트의 일부 오목자국이 채워지지 않는다면, 상기 반도체 기판으로 이동된 비드들의 패턴은 부적절하므로 상기 반도체 기판과 연관된 장치에 고장이 유발될 수 있다. 상기 설명된 볼 그리드 어레이 공정은 반도체 장치의 칩-스케일 실장(chip-scale packaging) 동안에 전기적인 상호연결의 형성에 있어서 중요한 공정이고, 예를들면 플립-칩(flip-chip) 용례와 연관될 수 있다. 추가적으로, 상기 볼 그리드 어레이 공정은 칩-스케일 보다 큰 패키지를 성형하는 동안에 이용될 수 있다.

다수의 작은 구를 성형하기 위한 여러 방법들이 발전되어 왔는데, 이들은 원료재료를 천공, 절단, 및/또는 압연하여 상기 구를 형성하는 방법을 포함한다. 그러나, 균일한 다수의 구를 성형하는 개선된 방법론에 대한 필요성은 남아있다.

본 발명은 다수의 구를 성형하는 방법 및 다수의 구에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이하의 첨부도면과 관련하여 아래에 설명된다.

도 1은 균일한 다수의 구를 성형하기 위해서 본 발명의 방법론에 따라 이용될 수 있는 장치의 도식적, 개략적 부분 단면도이다.

도 2는 도 1의 장치에 이용될 수 있는 노즐의 단면도이고, 구형의 액체방울을 성형하는 작용이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 구 성형 작용동안, 성형될 수 있는 여러 다른 입자의 형태를 도시한 것이다.

도 4는 구 성형장치에 의해 성형된 다른 입자들로부터 바람직한 구를 분류하기 위해 본 발명의 방법론에 사용될 수 있는 구 분류장치를 도시한 것이다.

도 5는 도 4의 분류장치의 바닥단부를 도시한 것이다.

도 6a와 6b는 본 발명의 방법론에 따라 생산된 구의 균일도(도 6a)와 종래기술의 방법론에 의해 생산된 상업적으로 사용가능한 구의 균일도 그래프(도 6b)이다.

한가지 관점에서, 본 발명은 다수의 구를 성형하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다. 말단에 오리피스가 형성된 통로가 제공된다. 액체는 상기 통로를 통해 흐르고, 방울(drop)을 형성하기 위해 상기 오리피스를 통해 배출된다. 이후에상기 방울은 유체를 통과하여 다수의 구로 냉각되고 응고된다. 적어도 일부의 구는 수집된다. 수집되는 구로 냉각되는 방울이 형성되는 동안, 액체의 압력은 약 ±10%의 값 이내에서 유지된다. 특정 실시예에서, 수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 상기 액체의 압력은 약 ±3%이내에서 안정적으로 유지되고, 수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 예를들면 약 ±0.05%이내에서 안정적으로 유지될 수 있다.

다른 한가지 관점에서, 본 발명은 약 0.05인치보다 작은 직경을 갖는 수백개의 구를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 구의 적어도 95%가 상기 구의 평균직경의 약 ±1.2%이내인 것이 특징이다.

본 발명은 균일한 다수의 구(球)를 성형하는 방법을 포함한다. 한 관점에서, 본 발명은 균일한 구가 액상재료의 방울을 응고시킴으로서 성형될 수 있어서, 상기 방울 그 자체가 상기 응고공정 동안 균일하고 균일하게 유지되도록 제공됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 균일한 다수의 구를 성형하기 위해 연속적으로 냉각되는 균일한 방울의 흐름을 성형하기 위한 방법론을 포함한다.

본 발명의 실시예는 다수의 균일한 구를 성형하기 위해 사용될 수 있는 장치(10)를 나타내는 도 1에 도시되어 있다. 장치(10)는 수직축"Y"와 수평축"X"에 대하여 도시되어 있다.

장치(10)는 액체(14)를 담고 있는 상승된 용기(12)를 포함한다. 용기(12)의 측면은 횡단면도로 도시되어, 용기(12)내의 액체(14)를 볼 수 있다. 용기(12)는 예를들면 금속이나 플라스틱과 같은 임의의 수많은 유체밀봉 재료들(fluid-tight materials)로 이루어질 수 있다. 액체(14)는 용융 재료를 포함하고, 예를들면 용융금속, 용융 플라스틱, 또는 용융유리를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 장치(10)는 솔더(solder)를 성형하기 위해 사용되고, 액체(14)는 주석, 납, 구리, 및 은 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 용융 혼합물을 포함한다. 상기 혼합물은 주석, 납, 구리, 및 은 중 하나 또는 그 이상으로 필수적으로 이루어질 수 있거나,주석, 납, 구리, 및 은 중 하나 또는 그 이상으로 이루어질 수 있다. 전형적인 솔더는 약 63(중량)%의 주석농도를 가진 주석과 납으로 필수적으로 이루어진 혼합물을 포함한다. 다른 전형적인 솔더 혼합물은 주석, 구리, 및 은을 포함한다.

용기(12)는 상기 재료의 용융온도 이상의 온도에서 재료(14)를 유지하도록 형성되어 있다. 예를들어, 만일 재료(14)가 주석과 납의 솔더 혼합물을 포함한다면, 약 180℃의 용융온도를 가질 수 있다. 따라서, 용기(12)는 상기 솔더를 용융형태로 유지하기 위해서 180℃이상의 온도로 바람직하게 유지되고, 약 250℃에서 약 270℃인 바람직한 작동온도를 갖는다. 재료(14)의 용융점보다 훨씬 높은 온도를 유지함으로서, 상기 재료의 점도는 낮게 유지되어 상기 재료의 유동특성을 향상시킬 수 있다.

용기(12)는 용융 재료(14)의 압력수두를 제공하기 위해 수직축"Y"를 따라 지면위로 상승되어 있다. 용기(12)의 전형적인 상승거리는 약 10피트에서 약 50피트이고, 약 30피트가 전형적이다. 용기(12)는 지지 구조물(미도시)에 의해 지지된다. 비록 용기(12)가 직사각형으로 도시되어 있으나, 용기(12)는 수많은 기하형상을 포함할 수 있다. 그러나, 용기(12)는 큰 표면적을 갖는 상대적으로 얇은 층인 용융 재료(14)의 질량을 지탱하는 것이 바람직하다. 예를들면, 용기(12)는 약 1인치의 두께이고 약 8제곱 피트의 표면적을 갖는 액체인 용융 재료(14)를 지탱할 수 있다. 위와 같이 표면적이 크므로, 상당한 양의 재료(14)가 용기(12)내 재료(14)의 높이를 실질적으로 변화시키지 않으면서 용기(12)의 내외로 흐를 수 있게 한다. 용기(14)내 재료(14)의 높이는 결국 장치(10)를 통해 흐르는 재료의 압력을 결정하므로, 동일한 양의 재료(14)와 보다 작은 표면적을 구비하여 발생하는 변동과 비교할 때, 용기(12)에 의해 제공되는 큰 표면적은 장치(10)내의 압력변동을 감소시킬 수 있다. 용기(12)내 재료의 높이에 있어서의 변동은 ±10% 이내 또는, 특정 실시예에서 ±3% 보다 작게 유지 될 수 있다. 바람직하게는, 용기(12)내에서의 재료 높이의 변동은 장치(10)가 작동하는 동안 ±0.05% 보다 작고, 이는 장치(10)내 액체(14)의 압력이 장치(10)가 작동하는 동안 약 ±0.05% 이내로 일정하게 유지됨을 의미한다.

용융 재료(14)는 임의의 수많은 방법에 의해 용기(12)내에 제공될 수 있다. 한가지 방법은 예열용기(60)를 용기(12)옆의 위쪽에 제공한 다음에, 예열 챔버(60)내에 고상재료를 용융시키고 상기 용융 재료가 장치(10)가 작동하는 동안 용기(12) 속으로 흐르도록 하는 것이다. 예를들어, 만일 장치(10)가 솔더를 형성하기 위해 이용된다면, 솔더의 솔더바(solder bar)들은 예열기(60)내로 제공될 수 있고 용융 재료(14)를 제공하기 위해 용융될 수 있다.

유체통로(16)는 용기(12)로부터 하방으로 신장하고, 말단에 오리피스(orifice)나 노즐(18)이 형성된다. 유체통로(16)는 예를들면 파이프를 포함할 수 있으며, 본 명세서에 사용되는 "파이프"라는 용어는 배관 및 보다 재래식인 관을 포함한다. 만일 통로(16)가 파이프를 포함한다면, 약 1/4 인치에서 1/2 인치의 직경을 가질 수 있다. 상기 파이프는 예컨대 금속과 같은 열전도성 물질로 이루어지면 바람직하다. 또한, 바람직하게도, 상기 파이프는 단열재로 싸여 있고 히터와 연결되어 있어서, 상기 파이프는 장치(10)가 작동하는 동안 일정한 온도로 유지될 수 있다. 파이프(16)의 적절한 온도는 재료(14)의 용융온도 보다 높은 온도이다. 만일 재료(14)가 약 180℃에서 녹는 솔더를 포함한다면, 파이프(16)의 적당한 온도는 예컨대 약 250℃가 될 수 있다. 다수의 밸브(20)는 통로(16)를 따라 제공되고, 통로(16)를 통해 흐르는 유체를 제어하는데 사용될 수 있다.

상기 액상 재료(14)는 흐트러뜨린 교란기류(perturbed stream)(교란기류는 도 2에 도시되어 있다.)로 노즐(18)로부터 배출되어 방울(22)을 형성한다. 도 1에 도시된 것은 축척에 따르지 않은 것이고, 상기 방울(22)은 장치(10)의 작동예를 단순화하기 위해 장치(10)에 비해 불균형하게 크게 도시되어 있음을 알 수 있다. 실제로, 방울(22)은 0.05인치보다 작은 직경을 가지고 있다. 상기 방울(22)은 전하를 방울에 대전시키기 위해 전기적으로 대전된 한 쌍의 플레이트(24) 사이로 통과된다. 상기 전하는 순 양전하(net positive charge)이거나 순 음전하(net negative charge)일 수 있다. 여하튼, 모든 방울(22)은 상기 방울들 사이에 충돌을 완화시키기 위해 서로 반발하도록 서로 동일한 전하를 가지고 있는 것이 바람직하다. 대전된 플레이트(24)는 상기 플레이트에 전기 전하를 제공하는 동력원(26)과 전기적으로 연결되어 있다. 플레이트(24) 사이의 전형적인 전하는 0.9킬로볼트에서 1.2킬로볼트의 바람직한 전하를 가진 0킬로볼트에서 약 20킬로볼트일 수 있다.

방울(22)은 챔버(30) 속으로 배출된다. 챔버(30)는 예를들면 금속배관을 포함할 수 있다. 챔버(30)는 방울(22)이 상기 챔버내에서 이동하는 것이 보일 수 있도록 부분절개도로 도시된 일측면으로 도시되어 있다.

유체는 상기 방울(22)을 냉각시키기 위해 챔버(30)내에 제공된다. 상기 유체는 액체나 가스를 포함할 수 있고, 예를들면 공기를 단순히 포함할 수 있다. 다르게는, 상기 유체는 다수의 주입구(34)를 통해 챔버(30)속으로 주입된 가스(32)를 포함할 수 있다. 가스(32)는 바람직하게 상기 재료의 방울(22)과 비반응성이고, 예를들면 질소, 아르곤, 이산화탄소, 및/또는 일산화탄소를 포함할 수 있다. 바람직하게, 이원자 산소(O₂)는 작은 방울(22)형태를 분열시킬 수 있기 때문에, 가스(32)내에 존재하지 않는다. 이원자 산소는 오리피스(18)로부터 배출된 재료의 표면장력에 영향을 미친다고 알려져 있다. 방울(22)형태에 미치는 이원자 산소의 영향에도 불구하고, 챔버(30)내의 이원자 산소의 농도는 200ppm보다 낮고, 몇몇의 경우에는 100ppm보다 낮은 것이 바람직하다.

챔버(30) 속으로 흘러들어온 상기 가스(32)는 주변온도일 수 있거나, 챔버(30)내에서 방울(22)의 냉각을 향상시키기 위해 냉각될 수 있다. 예를들면, 상기 가스는 -52℃에서 25℃의 온도에서 질소를 포함할 수 있다. 챔버(30) 속으로 흐르는 가스(32) 유량은 예를들면 시간당 약 750 표준입방피트일 수 있다. 바람직한 유량은 챔버(30)의 가스기밀도에 의해 변할 수 있다. 만일 챔버(30)가 매우 기밀하게 만들어져 있다면, 챔버(30) 속으로의 질소의 유량은 감소될 수 있다. 상기 가스(32)는 챔버(30)내에서 두가지 주요 목적을 가질 수 있다. 하나는 대기로부터의 산소가 챔버내로 유입하지 않게 하여 방울형태를 분열시키지 않도록 챔버(30)내에 양압을 제공하는 것이고, 다른 하나는 챔버(30)를 통하여 냉각제의 흐름을 제공하는 것이다.

각각의 포트(34)를 통과하는 가스(32)의 유량은 상이할 수 있다. 예를들면, 방울이 성형되는 동안 과도한 냉각을 방지하기 위하여 상대적으로 적은 냉각제 가스유량을 오리피스(18) 근처에 제공하는 것과, 보다 많은 냉각제 가스유량을 방울성형의 하류에 제공하는 것이 바람직 할 수 있다. 여러 포트(34)를 통한 가스(32)의 상대적인 유량은 밸브들(미도시)에 의해 조절될 수 있다.

챔버(30)는 말단에 개구단(40)이 형성되며, 이 개구단(40)에서는 응고된 방울(22)이 구(23)로서 배출된다. 재료(14)가 초기에 액체방울(22)로서 챔버(30)내에 제공되고 구(23)로서 챔버(30)로부터 배출되기 때문에, 챔버(30)내에서 상기 재료(14)는 액상에서 고상으로 변화한다. 바람직하게, 챔버(30)내의 산소레벨은 상기 재료가 액상인 곳에서 200ppm보다 낮으나, 상기 산소 농도는 재료(14)가 구(23)로 응고되는 챔버(30) 하류에서 증가할 수 있다.

상기 구(23)는 소정 속도로 챔버(30)로부터 배출된다. 상기 속도는 챔버(30)내에서 방울(22)의 초기속도, 수평축 "X"에 대한 방울(22)의 궤적각, 및 지면에 대한 챔버(30)의 단부(40)의 위치(예를들면, 수직축"Y"를 따른 단부(40)의 변위)에 의해 결정된다. 바람직하게, 단부(40)는 지면 위 약 6피트에 위치한다. 상기 거리에 의해, 추가적인 에너지의 입력없이도 하나 이상의 분류작업에서 구를 수 있도록 상기 구(23)는 적당한 에너지를 보유할 수 있다.

구(23)는 먼저 챔버(30)의 끝단부의 랜딩(landing)(40)에 걸린 다음 구르거나 튀어올라 랜딩(42)으로부터 분류 및/또는 수집장치(46,48,50,52)속으로 이동한다. 랜딩(42)은 예를들면 팽창된 발포(foam) 폴리우레탄과 같은 상대적으로 유연한재료로 이루어지면 바람직하다. 랜딩(42)은 구(23)의 하방향 속도를 감소시킬 수 있고, 장치(46,48,50,52)쪽으로 구(23)를 유도할 수 있다. 도시된 실시예에서, 랜딩(42)은 튜브나 양말형상이고, 챔버(30)의 끝단부를 형성한다.

상기에서 논의된 바와 같이, 구(23)가 랜딩(42)에 충돌하는 곳에서의 구(23)의 속도는 여러 파라미터의 작용일 수 있다. 상기 파라미터중의 하나는 노즐(18)에서 유체의 압력인데, 이는 노즐(18)에서 나오는 유체(14) 속도를 결정한다. 상기 압력은 바람직하게 80psi이상이고, 예를들면 80psi에서 200psi일 수 있다. 또한, 장치(10)가 작동하는 동안에 상기 압력은 약 ±10%내에, 바람직하게는 ±3%내에, 그리고 보다 바람직하게는 약 ±0.05%내에 안정되게 유지되도록 제어될 수 있다. 추가적으로, 방울(22)이 수평축"X"에 대해 배출되는 각도는 구(23)의 속도에 영향을 미칠 수 있다. 상기 각도는 약 30°인 전형적인 각도를 갖는 바람직하게 약 20°와 약 50°사이이다. 방울(22)은 챔버(30)속으로 상향하도록 배출된다고 알려져 있다. 방울(22)의 상방향은 구(23)의 속도가 단부(40)에서 제어되고 조절될 수 있게 한다. 대조적으로, 만일 방울(22)이 하방으로 배출된다면, 상기 속도는 제어하기 곤란할 수 있는 공기저항과 중력에 의해 결정될 것이다.

오리피스(18)는 지면으로부터 바람직하게 약 1피트에서 약 6피트의 높이이고, 예를들면 지면으로부터 약 2피트에서 약 5피트의 높이일 수 있다.

챔버(30)는 오리피스(18)에서 좁게 시작하고 방울(22) 경로의 거의 꼭대기에서는 넓음을 알 수 있다. 챔버(30)의 상대적인 폭 치수는 챔버(30)내에서 방울(22)과 구(23)의 경로의 변화에 의해 결정될 수 있다. 특히, 오리피스(18)에서 상기 방울은 좁은 흐름 경로를 따라 정밀하게 정렬된다. 그러나, 상기 방울이 이동 경로인 호의 꼭대기에 다다를 무렵, 방울은 더 이상 좁은 흐름 경로를 따라 정렬되지 않는다. 따라서, 챔버(30)는 상기 방울과 구가 챔버(30)를 통해 분사되는 동안에, 상기 방울과 구가 챔버(30)의 측벽에 충돌하지 않도록 방울과 구가 따라 갈 수 있는 보다 넓은 경로를 수용하기 위해 넓어진다. 바꾸어 말하면, 챔버(30)는 상기 호의 꼭대기에서 방울(22) 및/또는 구(23)의 위치에 대한 불확실성을 수용하기 위해서 분사된 재료(14)의 이동경로인 호의 꼭대기 근처에서 넓어진다.

랜딩(42)으로부터 배출된 구(23)는 다수의 분류장치(46,48,50)를 통해 통과되고, 결국 저장소(52)에 수집된다. 비록 장치(46,48,50,52)가 서로에 대해 수직하게 정렬되도록 도시되어 있지만, 하나 또는 그 이상의 상기 장치는 서로에 대해 수평하게 배치될 수 있다. 구(23)는 예를들면 컨베이어에 의해 수평하게 배치된 장치들 사이에서 이송될 수 있다.

분류장치(46,48,50)는 선택적이지만 챔버(30)로부터 얻어진 제품의 균일도는 챔버를 통해 배출되는 상기 재료를 분류함으로서 향상될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 장치(46,48,50)는 스크린을 포함할 수 있다. 본 발명의 전형적인 실시예에서, 분류장치(46)는 도 4와 도 5에 도시되어 있는 분류 슈트(100)를 포함할 것이고, 분류장치(48,50)는 스크린을 포함할 것이다. 바람직하게, 상기 스크린(48,50)중의 하나는 챔버(30)로부터 배출되는 대다수 구의 직경보다 큰 구멍이 형성될 것이고, 상기 스크린 중의 다른 하나는 챔버(30)로부터 배출되는 대다수 구의 직경보다 작은 구멍이 형성될 것이다. 따라서, 상기 스크린은 대다수의 구 보다 작은 입자로부터뿐만 아니라 대다수의 구 보다 큰 입자로부터 대다수의 구(23)를 분리하는 데에 이용될 수 있다. 비록 구(23)가 분류장치(48,50) 모두를 통과하도록 도시되었지만, 실제로 대다수의 구(23)는 대다수의 구보다 작은 구멍이 형성된 스크린을 가로지를 것이므로 스크린을 통과하기 보다는 상기 스크린의 단부로부터 배출될 것이다.

수집되는 구(23)들이 역시 서로 실질적으로 균일하게 되도록, 방울(22)들은 실질적으로 서로 균일한 크기로 장치(10)내에서 바람직하게 성형된다. 방울(22)의 실질적인 균일도는 장치(10)가 작동하는 동안에 액상재료(14)의 압력과 또한 바람직하게는 온도를 실질적으로 일정하게 유지함으로써 이루어 질 수 있다. 따라서, 재료(14)의 온도는 결국 수집되는 구로 응고되는 방울(22)을 성형하는 동안 바람직하게 ±5% 이내의 값으로 유지하고, 용융 재료(14)의 압력은 결국 수집되는 구로 응고하는 방울(22)을 성형하는 동안 바람직하게 ±5% 이내의 값으로 유지한다. 재료(14)의 압력은 수많은 압력값이 장치(10)가 작동하는 동안에 존재하도록 통로(16)를 따라 변화한다는 것을 알수 있다. 그러나, 오리피스(18) 근처의 압력 특정값은 장치(10)가 작동되고 균일한 구(23)가 수집되는 동안에 ±0.05%이내로 유지하는 것이 바람직하다.

오리피스(18) 근처의 재료(14)의 온도와 압력 이외에 방울성형의 균일도에 영향을 미치는 다른 인자는 챔버(30)내 온도조절 안정성이다. 수집되는 구가 성형되는 동안 챔버(30)내에서 온도가 안정적으로 유지될 수 있도록, 수집되는 구가 성형되는 동안 가스(32)의 유량이 일정하게 유지되면 바람직할 것이다.

도 1에 도시된 모든 구조물은 다양한 비계와, 도 1의 예에 도시되지 않았으나 당업계의 통상의 숙련자에 의해 쉽게 구성될 수 있는 다른 지지부재에 의해 지지될 수 있다.

상기 구(23)의 직경은 노즐(18) 개구의 폭에 의해 결정될 수 있다. 바람직한용례에서, 장치(10)는 직경이 약 0.03인치인 직경을 가진 솔더 볼을 성형하는데 이용되고, 노즐(18)은 약 0.01775인치 직경의 원형개구를 갖추고 있다.

본 발명의 방법론에 이용될 수 있는 전형적인 노즐은 도 2에 노즐장치(70)로 도시되어 있다. 상기 장치는 플러그(74)속으로 신장한 파이프(72)를 포함한다. 파이프(72)는 통로(16)의 연장이고, 예를들면 1/2인치 스테인리스 스틸 배관과 같은 예를들면 1/2인치 금속 파이프를 포함할 수 있다. 플러그(74)는 파이프(72) 단부 근처의 제 1부(76)와 제 1부(76)내에 결합된 제 2부(78)를 포함한다. 플러그(74)는 예를들면 제 1부(76)내에서 나사결합된 제 2부(78)를 구비한 스웨이지-잠금 타입 플러그(swage-lock type plug)를 포함할 수 있다. 제 2부(78)는 그 내부로 신장한 오리피스(18)를 포함한다. 오리피스(18)는 경질 재료(미도시)와 정렬될 수 있다.

노즐 조립체(70)는 또한 파이프(72)를 감싸는 압전재료(80)와 압전재료(80) 둘레에 있는 전기적 전도성 재료(82)를 포함한다. 전도성 재료(82)와 파이프(72)는 동력원(84)과 전기적으로 연결되어 있다. 작동시, 파이프(16) 내에서 재료(14)의 진동을 발생시키고, 결국 오리피스(18)를 통해 재료가 배출될 때 재료내에서 방울을 성형시키기 위해 동력원(84)은 압전재료(80)를 자극한다.

도시된 노즐 조립체는 전형적인 조립체이고, 다른 노즐 조립체들이 본 발명의 방법론에 이용될 수 있음을 알 수 있다. 만일 파이프(16)와 재료(14)의 온도가350℃ 이하로 유지된다면, 아마도 상기 도시된 조립체만이 유용하다고 또한 알려져 있다. 특히, 압전재료(80)가 파이프(16)와 접촉하므로, 상기 재료는 파이프(72) 온도에 노출될 것이다. 대부분의 압전재료는 350℃나 그 이상의 온도에서 기능이 정지한다. 그러나, 만일 재료(14) 및/또는 파이프(72)를 350℃가 넘는 온도에서 두는 것이 바람직하다면, 노즐장치(70)는 압전재료(80)가 열적 단열 스페이서에 의해 파이프(72)로부터 이격되도록 재설계될 수 있다. 압전재료가 단열물질에 의해 파이프로부터 이격되는 노즐장치의 전형적인 디자인은 미국특허 제 5,810,988호와 5,560,543호에서 제공된다.

작동시, 재료(14)는 파이프(72)를 통해 오리피스(18)로부터 배출된다. 동시에, 압전재료(80)는 재료(14)상에 겹쳐진 파형을 발생시키고, 따라서 분사된 재료(14)에서 방울형태에 영향을 미치기 위해 전기적으로 자극된다. 도 2는 방울을 성형하는 전형적인 메카니즘(mechanism)을 도시하고, 특히 오리피스(18)로부터 분사된 이후에 구경(球莖)부(90)를 성형하기 시작한다는 것을 보여준다. 상기 구경부(90)는 점차적으로 별개의 방울(91,93)로 분리되는데 방울(91)은 방울(93)보다 실질적으로 더 작고 각각의 방울(93)은 방울(91)과 쌍을 이룬다. 결국, 한쌍의 방울(93,91)은 융합되어도 1의 상기 방울(22)을 형성한다.

도 2는 방울이 흐름으로부터 분리되는 곳 주위에서 재료(14)의 흐름에 인접한 대전된 플레이트(24)를 보여준다. 그러므로, 플레이트(24)는 방울성형과정의 초기단계에서 방울을 대전시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 플레이트(24)는 구경부(90)가 주요흐름에 여전히 연결되어 불연속적인 방울이 성형이 되지 않는 재료(14)의 흐름의 소정 위치에 제공된다. 플레이트(24)는 도시된 위치의 하류에 또한 제공될 수 있고, 특히 완전한 방울이 성형되는 곳에 제공될 수 있음을 알아야 한다. 플레이트(24)는 도시의 편리를 위해 도 1에서보다 도 2에서 상대적으로 보다 작게 도시되어 있는데, 도 1과 도2는 모두 축적에 따르지 않게 도시되어 있다.

도 2는 전자 스트로브(strobe)를 구비한 고속비디오 카메라와 연결될 수 있고, 방울성형과정을 감시하는데 이용될 수 있는 렌즈(96)를 도시하고 있다. 상기 감시는 사람이 예를들면 주파수, 오리피스 크기 및/또는 온도와 같은 장치(10)(도 1)와 관련된 여러 파라미터를 균일한 방울성형을 최적화하기 위해 조절하게 할 수 있다.

노즐장치(70)와 장치(10)(도 1)의 상류부가 평형을 유지하는데는 전형적으로 약간의 시간이 걸린다. 따라서, 장치(10)는 예를들면 균일한 구를 수집하기전 적어도 약 15분의 시간동안 바람직하게 작동된다. 평형유지과정 동안 발생되는 구는 용융될 수 있고, 용융 재료(14)로 장치(10)에 재공급 될 수 있다.

만일 도 1의 장치(10)가 구(23)의 성형전에 완전히 평형유지가 되었다 하더라도, 상기 장치의 챔버(30)로부터 배출된 구의 흐름내에 존재하는 약간의 불량입자는 여전히 있을 수 있다. 도 3은 장치(10)로부터 분사될 수 있는 여러 타입의 입자를 도시한다. 특히, 도 3은 바람직한 크기의 완벽한 구형 입자(23)를 도시한다. 또한, 딤플(dimple)을 가진 입자(190), 쌍정구조를 포함하는 입자(192), 바람직한 크기 보다 큰 입자(194), 바람직한 크기 보다 작은 입자(196), 및 평평한 모양을 가진 입자(198)가 도시되어 있다. 상기 입자(190,192,194,196,198)는 다양한 메카니즘을 통해 도 10의 공정이 이루어지는 동안 성형될 수 있다. 예를들어, 만일, 입자(23)가 지나치게 큰 속도로 랜딩(40)의 지나치게 단단한 부분에 떨어진다면, 입자(190)는 성형될 수 있다. 만일 두개의 거의 응고된 방울(22)이 완전히 응고되기 전에 서로 접촉한다면 쌍정구조(192)가 발생할 수 있다. 만일 둘 또는 그 이상의 액체 방울(22)이 완전히 액체상태인 동안에 서로 결합한다면, 큰 입자(194)가 발생할 수 있다. 만일 도 2 공정의 작은 액체 방울(91)이 응고되기 전에 보다 큰 액체 방울과 결합되지 않는다면, 작은 입자(196)가 발생할 수 있다. 액체 방울(22)이 응고되기에 앞서 챔버(30)의 측면과 충돌한다면, 입자(198)가 발생할 수 있다.

도 1에 도시된 공정은 이하에서 설명되는 도 6a그래프에 의해 증명되는 바와 같이 매우 적은 결함을 가진 입자를 성형한다. 그러나, 형성된 약간의 결함을 제거하기 위해서 입자를 추가적으로 정화하는 것이 바람직 할 수 있다. 따라서, 다양한 분류기(46,48,50)는 도 1 공정의 챔버(30)로부터 배출되는 입자를 분류하도록 형성되어 도시되어 있다. 상기 분류기는 종래의 스크린 분류기를 포함할 수 있거나, 다르게는 적어도 분류기 중의 하나가 분류 슈트(100)로서 도 4와 도 5에 도시된 타입의 새로운 분류기일 수 있다.

슈트(100)는 수평축 "X"에 대해 α의 각도로 기울어진 튜브이다. 각도 α는 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있고, 바람직하게 약 5°에서 약 30°사이이다. 튜브(100)는 입자가 분류되는 동안에 화살표(102)로 도시된 바와 같이 회전한다. 바람직하게, 상기 회전은 분당 약 110회전(rpm)과 같거나 그 보다 적은 비율로 이루어지고, 예를들면 약 50rpm에서 약 80rpm의 전형적인 범위를 가진 약 10rpm에서110rpm이하일 수 있다. 튜브(100)는 예를들면 약 10인치에서 약 12인치 사이의 내경을 가질 수 있다.

도시된 동작에서, 입자(23)는 랜딩(42)(도 1에 대해 도시된 도 4의 파단도)으로부터 분류 슈트(100)의 상단부(104) 속으로 진행한 다음에, 슈트(100)를 통해 하단부(106)로부터 배출된다. 입자가 단부(104)로부터 단부(106)로 진행할 때, 분류 슈트(100)의 회전은 입자(23)가 상기 튜브의 측벽을 따라 효과적으로 곡선의 경로로 이동하게 한다. 특히, 상기 측벽은 일정하게 회전되고, 상기 구(23)는 상기 튜브의 바닥을 따라 남아있다. 따라서, 상기 구가 상기 튜브의 바닥을 따라 유지하기 위해 회전하는 측벽에 대해 곡선의 경로로 이동한다. 완벽한 구형의 입자(23)는 상기 입자가 상기 튜브의 바닥을 따라 유지하도록 할 수 있는 제 1비율로 곡선의 경로를 따라 이동할 것이고, (예를들면 도 3의 190,192, 및 198과 같은)비구형 입자들은 상기 비구형 입자가 바닥보다 상기 튜브의 측벽을 따라 유지하게 할 수 있는 다른 비율로 경로를 이동할 것이다. 도 5에는 그러한 것들이 도시되어 있는데, 튜브로 부터 배출되는 대부분의 입자들은 튜브의 바닥에 도시되어 있고, 구형의 입자들을 구성하며, 몇몇의 비구형 입자들은 상기 튜브의 측면에 도시되어 있다. 진공장치(110)는 상기 튜브의 측면으로부터 상기 비구형 입자를 흡입하도록 제공된다. 비구형 입자가 단지 상기 튜브의 일측에 도시되었지만, 상기 입자들은 또한 상기 튜브의 타측에 도시될 수도 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 튜브의 회전은 구형 입자와 비구형 입자를 분리하는 비율로 바람직하게 선택된다는 것을 알 수 있다. 만일 상기 튜브의 회전이 너무 빠르면, 모든 입자들은 상기 튜브의 측벽을 따라 회전할 수 있고 분리되지 않을 수 있다. 또한, 만일 상기 튜브의 회전이 너무 느리면, 모든 입자는 상기 튜브의 바닥에 머무를 수 있고 분리되지 않을 수 있다.

도 4와 도 5의 상기 분류 슈트(100)는 구형구조체로부터 쌍정구조체(192)(도 3)를 분리하는데 특히 유리할 수 있다. 만일 스크린만을 이용하여 분리한다면, 쌍정구조체(192)는 구형구조체와 유사하게 거동한다. 따라서, 종래의 방법을 이용하여 구형구조체(23)로부터 쌍정구조체(192)를 분리하는 것은 매우 어려울 수 있다. 그러나, 본 발명의 분류 슈트는 구형구조체(23)로부터 쌍정구조체(192)를 효과적으로 분리하는 데에 이용될 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 처리법은 종래기술의 방법에 의해 이루어질 수 있는 것 보다 균일한 다수의 구를 성형하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 처리법은 약 0.03인치의 평균직경을 갖고 적어도 상기 구의 95%(예를들면, 2σ수준, 여기서 σ는 상기 구의 표준편차를 나타낸다.)가 평균직경의 약 ±0.0004인치 이내(예를들면, 상기 평균직경의 약 ±1.3%이내)이고, 도시된 실시예에서 적어도 구의 95%가 상기 평균직경의 0.00035인치 이내(예를들면, 평균직경의 약 ±1.2%이내)인 특징을 갖는 적어도 수백개 심지어 적어도 수백만개 또는 그 이상의 구를 성형하는데 이용될 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 처리법은 약 0.03인치의 평균직경을 갖고 적어도 상기 구의 99.73%(예를들면, 3σ수준, 여기서 σ는 상기 구의 표준편차를 나타낸다.)가 평균직경의 약 ±0.0006인치 이내(예를들면, 상기 평균직경의 약 ±2%이내)이고, 도시된 실시예에서 상기 구의 99.73%가 상기 평균직경의 0.00053인치 이내(예를들면, 평균직경의 약 ±1.8%이내)인 특징을 갖는 다수의 구를 성형하는데 이용될 수 있다.

도 6a는 본 발명의 방법론에 따라 형성된 구의 통계적인 분류를 도시한다. 도 6a는 분류된 구들은 본 발명의 방법론에 따라 형성된 10개의 개별적인 무더기를 합한 것으로, 하나의 무더기는 일정한 기간에 얻은 구들의 그룹으로 이루어지고, 개별적인 무더기들은 서로 다른 기간에 얻은 그룹들로 이루어진다. 그러므로, 도 6a의 상기 그래프는 본 발명의 공정의 장기간 안정성을 증명하고, 또한 임의의 주어진 로트로 얻어질 수 있는 정밀한 크기분포를 증명한다.

도 6a에서 분류된 상기 구는 챔버(30)로부터 직접 배출되고 임의의 분류수단에 의해 연속적으로 처리되지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 구를 성형하는 방법론과 결합하여 본 발명의 분류 방법론의 조합은 도 6a에 도식적으로 도시된 것보다 구의 훨씬 좋은 분포가 얻어지도록 할 수 있다.

종래기술에 따른 일단의 구는 도 6b에 통계적으로 분류되어 있고, 본 발명의 방법론에 따라 구를 생산하는 것보다 구 크기의 분포가 훨씬 더 넓다는 것을 알 수 있다.

도 6b의 다수의 구는 상기 구의 적어도 95%가 약 0.03(예를들면, 평균직경의 약 ±1.62%의 이내)의 평균직경의 ±0.00049인치 이내이고, 상기 구의 99.73%가 상기 평균직경(예를들면, 상기 평균직경의 약 ±2.45%의 이내)의 ±0.00074인치 이내인 특징이 있다. 도 6b의 상기 구는 종래기술의 방법론에 의해 생산된 구에 대해 우수한 크기 분포를 가진다고 생각될 것이다. 그러나, 도 6a와 도6b의 비교에 따르면 본 발명의 방법론이 종래기술의 방법으로 할 수 있는 것보다 훨씬 더 좋은 분포의 구를 생산할 수 있다.

예를들면, 솔더구를 이용하는 반도체 공정 용례를 포함하는 수많은 용례에서 구의 엄격한 크기분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를들어, 만일 솔더구가 보다 엄격한 크기분포 파라미터로 성형된다면, 볼 그리드 기술이 보다 엄격한 파라미터내에서 실행되도록 할 수 있고 반도체 장치를 제작하는데 있어서 보다 균일하게 할 수 있으며, 볼 그리드 조립체에서 오류의 결과로서 발생하는 장치고장율을 감소시킬 수 있다.

비록 도 6a가 약 0.03인치의 직경을 갖도록 생산된 구를 나타내고 있더라도, 본 발명은 다양한 직경의 구를 성형하기 위해 사용될 수 있음을 알아야 한다. 특정 실시예에서, 상기 구는 약 0.05인치와 같거나 그 보다 작은 직경을 지닐 것이다. 도 6a의 그래프에 따라서, 상기 구는 상기 구의 적어도 95%가 다수의 구의 평균직경의 약 ±1.3%이내이거나, 수백 또는 심지어 수백만개의 구가 구비된 특정 실시예에서, 평균직경의 약 ±1.2%이내인 특징이 있을 수 있다. 또한, 상기 구의 적어도 99.73%는 다수의 구의 평균직경의 약 ±2%이내이거나, 특정 실시예에서 평균직경의 약 ±1.8%이내일 수 있다.

Claims

다수의 구를 성형하는 방법에 있어서,

말단에 오리피스가 형성된 끝나는 통로를 제공하는 단계;

상기 통로를 통해 액체를 흐르게 하고, 오리피스를 통해 상기 액체를 배출시켜, 상기 배출된 액체가 방울을 성형하는 단계;

상기 방울을 방울을 유체를 통과시켜 방울을 냉각시키고 다수의 구로 응고시키는 단계;

상기 구의 적어도 일부를 수집하는 단계; 및

수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 액체의 압력을 약 ±10%이내에서 안정적으로 유지하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 상기 액체의 압력이 약 ±3%이내에서 안정적으로 유지됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 상기 액체의 압력이 약 ±0.05%이내에서 안정적으로 유지됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 수집되는 구로 냉각되는 방울이 성형되는 동안, 상기 액체의 온도가 약 ±5%이내에서 안정적으로 유지하는 당계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 액체는 용융 금속을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 액체는 주석, 납, 구리, 및 은 중의 하나 이상으로 필수적으로 이루어진 용융 금속을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 액체는 용융 유리를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 액체는 용융 플라스틱을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 오리피스는 상방향으로 향하고, 상기 액체의 배출단계는 상기 오리피스로부터 상방향으로 액체를 분사하는 것을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유체는 가스임을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유체는 가스이고 O₂를 포함하지 않으며, 상기 액체는 상기 액체가 배출될 때부터 상기 방울이 구로 응고될 때까지 필수적으로 유체로 이루어진 분위기에 노출됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 수평축에 대해 0°내지 90°사이의 각도를 이루는 회전 튜브를 포함하는 분류 슈트를 제공하는 단계; 및

상기 구의 적어도 일부를 상기 분류 슈트속으로 이동시키는 단계;를 추가적으로 포함하며,

상기 수집단계는 상기 분류 슈트로부터 배출되는 구를 수집하는 단계를 포함함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 구가 상기 분류 슈트로부터 배출된 후, 구의 적어도 일부를 적어도 하나의 스크린을 통과시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 구가 상기 분류 슈트로부터 배출된 후, 상기 구의 적어도 일부를 제 1스크린을 통해 통과시키는 단계와 상기 구가 상기 분류 슈트로부터 배출된 후, 상기 구를 제 2스크린을 가로질러 통과시키는 단계;를 추가로 포함하며, 상기 제 1,2스크린중의 하나는 적어도 상기 구의 일부의 직경보다 큰 구멍이 성형되고, 상기 제 1,2스크린중의 다른 하나는 적어도 상기 구의 일부의 직경보다 작은 구멍이 성형됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 튜브의 각도는 수평위치에 대해 약 5°에서 약 30°를 이룸을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 튜브는 분당 약 110회전과 같거나 그보다 작은 비율로 회전함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 튜브는 분당 약 10회전에서 분당 약 110회전과 같거나 그보다 작은 비율로 회전함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 튜브는 분당 약 50회전에서 분당 약 80회전과 같거나 그보다 작은 비율로 회전함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 12항에 있어서, 비구형 질량체들은 상기 구의 적어도 일부를 둘러싸는 오염입자이고, 상기 구의 적어도 일부는 상기 튜브의 바닥으로부터 배출되며; 상기 구의 적어도 일부가 상기 튜브로부터 배출될 때, 상기 비구형 질량체들은 상기 튜브의 바닥위의 상기 튜브의 에지를 따라 있으며, 상기 구를 성형하는 방법은,

상기 튜브의 에지를 따라 비구형 질량체에 향하는 진공을 제공하는 단계;와

진공으로 상기 튜브의 에지로부터 상기 비구형 질량체를 제거하는 단계;를 추가로 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 응고된 후에 소정의 속도를 갖으며, 상기 다수의 구를 성형하는 방법은,

회전 튜브를 포함하는 분류 슈트를 제공하는 단계;

랜딩에 상기 구의 적어도 일부가 충돌시킴으로서 속도를 감소시키는 단계; 및

상기 구의 적어도 일부를 상기 랜딩으로부터 상기 분류 슈트안으로 구르게 하는 단계;를 추가로 포함하며,

상기 수집단계는 상기 분류 슈트로부터 배출된 구를 수집함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.03인치의 평균 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 95%가 상기 평균 직경의 약 ±0.0004인치 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.03인치의 평균 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균 직경의 약 ±0.0006인치 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.05인치 보다 작은 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 95%가 상기 구의 평균 직경의 약 ±1.3% 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.05인치 보다 작은 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 구의 평균 직경의 약 ±2% 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
다수의 구를 성형하는 방법에 있어서,

상승된 용기에서 시작되고 말단에 상향 오리피스가 형성된 통로를 제공하는 단계;

상기 용기로부터 상기 통로를 통해 하방향으로, 상기 오리피스를 통해 상방향으로 액체를 흐르게 하고 상기 배출된 액체로 방울을 성형하는데, 상기 액체는 실온에서 고상인 재료의 용융 형태이고, 상기 통로는 상기 재료를 액상으로 유지하기 위해서 상기 재료의 용융온도보다 높게 가열되는 단계;

상기 용기로부터 액체가 흐르는 동안, 상기 용기내에서 상기 액체의 높이를 약 ±10%이내에서 안정적으로 유지하는 단계;

방울을 유체를 통과시켜 상기 방울을 냉각시키고 상기 방울을 다수의 구로 응고시키는 단계; 및

상기 구의 적어도 일부를 수집하는 단계;을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 용기로부터 액체가 흐르는 동안, 상기 용기내에서 상기 액체의 높이는 약 ±3% 이내에서 안정적으로 유지됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 용기로부터 액체가 흐르는 동안, 상기 용기내에서 상기 액체의 높이는 약 ±0.05% 이내에서 안정적으로 유지됨을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 하나 또는 그 이상의 금속을 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 하나 또는 그 이상의 금속으로 이루어짐을특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 필수적으로 하나 이상의 금속으로 이루어짐을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 필수적으로 주석, 납, 구리, 및 은중의 하나 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 유리를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 구는 반도체 공정에 적용되는 솔더구(solder sphere)임을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 필수적으로 주석, 납, 구리, 및 은중의 하나 이상으로 이루어지고, 상기 구는 반도체 공정에 적용되는 솔더구(solder sphere)임을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 재료는 필수적으로 주석, 납, 구리, 및 은중의 하나 또는 그 이상으로 이루어지고, 상기 구는 볼 그리드 어레이에 사용되는 솔더구임을특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.03인치의 평균 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 95%가 상기 평균 직경의 약 ±0.0004인치 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.03인치의 평균 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균 직경의 약 ±0.0006인치 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.05인치 보다 작은 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 95%가 상기 구의 평균 직경의 약 ±1.3% 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 구의 적어도 일부가 약 0.05인치 보다 작은 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 구의 평균 직경의 약 ±2% 이내인 적어도 수백개의 구를 포함함을 특징으로 하는 다수의 구를 성형하는 방법.
약 0.03인치의 평균 직경을 갖고, 상기 구의 적어도 95%가 상기 평균 직경의 약 ±0.0004인치 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 40항에 있어서, 상기 구의 적어도 95%가 상기 평균직경의 ±0.00035인치 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 40항에 있어서, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균직경의 ±0.0006인치 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 40항에 있어서, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균직경의 ±0.00053인치 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
0.05인치 보다 작은 직경을 갖고 상기 구의 적어도 95%가 평균직경의 1.3%이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 44항에 있어서, 상기 구의 적어도 95%가 상기 평균직경의 약 ±1.2% 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 44항에 있어서, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균직경의 약 ±2% 이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.
제 44항에 있어서, 상기 구의 적어도 99.73%가 상기 평균직경의 약 ±1.8%이내임을 특징으로 하는 적어도 수백개인 다수의 구.