(57)【要約】【課題】へこみ及び欠けが無く品質の良い金属粒子を高収率で長時間連続して製造できる溶融金属吐出装置を提供する。【解決手段】プランジャ１０６の下部の保持容器内に配置されかつ表面改質された側面１０６ａを有し、上部が圧電アクチュエータ１０７と接続され、圧電アクチュエータで発生したパルス圧力を保持容器内のノズルの近傍に位置する溶融金属に伝達しつつ溶融金属側にプランジャ１０６が変位して、溶融金属１０３を保持する保持容器１００の下端のノズル１０４から溶融金属を１個ずつ単分散粒子の液滴１１７としてノズルから吐出させる。保持容器内のノズルの近傍で、かつプランジャの下部の表面改質された側面の周りに位置した絞り部１１６により、保持容器内からノズルへの溶融金属の流動量を制御する。ノズルから吐出された溶融金属の単分散粒子は、回収筒１１２で凝固及び球状化させて回収部材１１４で回収する。【選択図】図１
2018090866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を保持する保持容器と、
前記保持容器の下端に配置されて前記溶融金属を前記保持容器から吐出するノズルと、
パルス圧力を発生する圧電アクチュエータと、
表面改質された側面を有する下部が前記保持容器内に配置され、上部が前記圧電アクチュエータと接続され、前記圧電アクチュエータで発生した前記パルス圧力を前記保持容器内の前記ノズルの近傍に位置する前記溶融金属に伝達しつつ溶融金属側に変位して、前記ノズルから前記溶融金属を１個ずつ単分散粒子の液滴として前記ノズルから吐出させるプランジャと、
前記保持容器内の前記ノズルの近傍で、かつ前記プランジャの前記下部の前記表面改質された側面の周りに位置して前記保持容器内から前記ノズルへの前記溶融金属の流動量を制御する絞り部と、
前記ノズルの下方に連通されて、前記ノズルから吐出された前記溶融金属の前記単分散粒子を凝固及び球状化させる回収筒と、
前記回収筒に連結されて、前記回収筒内で凝固した前記単分散粒子を回収する回収部材とを備える溶融金属吐出装置。
【請求項２】
前記プランジャの前記表面改質された側面は、前記溶融金属に対する接触角が４０〜７０°である、請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項３】
前記溶融金属の前記単分散粒子の粒子径ｘが、２００μｍ≦ｘ≦８００μｍであり、
前記絞り部の幅ｙは、(０．２５ｘ＋７５)μｍ≦ｙ≦(０．２５ｘ−２５)μｍである関係である、請求項１又は２に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項４】
前記プランジャの前記表面改質された側面は、前記プランジャの前記下部のうち、前記絞り部の幅ｙに対向する側面である、請求項３に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項５】
前記プランジャの前記表面改質された側面は、前記表面改質がＮｉ−Ｐメッキであり、Ｎｉ−Ｐメッキ中のＰ量が４〜１０％である側面である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の溶融金属吐出装置。
【請求項６】
前記プランジャの前記表面改質された側面は、前記表面改質がＳｎ−Ｃｕメッキであり、Ｃｕ量が３〜８％である側面である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の溶融金属吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータを用いてプランジャを駆動させ、ノズルヘッドから溶融金属材料を吐出して金属粒子を形成する溶融金属吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状の揃った均一な粒子は、その材質を問わず、電気製品を始めとする様々な科学技術分野で広く用いられ、その需要は拡大の一途である。例えば、半導体ＩＣパッケージの回路基板への接続のため、その電極部分にはんだ粒子が用いられている。このはんだ粒子は、格子状電極配置の半導体ＩＣパッケージであるＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）パッケージに使用されている。ＢＧＡパッケージの端子が０．３〜１．０ｍｍピッチのものが多く普及しており、それに伴い、粒子径２００〜８００μｍのＢＧＡボールが広く使用されている。
【０００３】
はんだ粒子に、へこみ又は欠けが無いことは非常に重要なことである。例えばはんだ粒子をＢＧＡパッケージに実装する装置では、はんだ粒子を連続的に供給するために、停滞することなく転がることが求められるからである。もし、転がりが悪いと、装置の途中ではんだ粒子の供給が止まるので、この供給部分の調整などが頻繁に必要となり、生産効率を著しく低下させる。また、はんだ粒子をＢＧＡパッケージに高精度で実装する方法として、ＢＧＡパッケージに合わせて高精度に配置したノズル部分を真空に引き、この部分にはんだ粒子を吸着させ、所定の位置に配列する方法がある。この際に、はんだ粒子の表面のへこみ又は欠けが多い場合には吸着できず、はんだ粒子が搭載されない端子ができ、ＢＧＡパッケージそのものが不良となる。
【０００４】
このへこみ又は欠けの無いはんだ粒子を製造する手段としては、るつぼ内の溶湯に圧力と振動とを付与して、前記るつぼの底部に設けたオリフィスから溶湯を押出し、前記オリフィスから滴下した溶湯を急冷凝固させて、はんだ粒子を製造する単分散粒子製造装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、特許文献１に記載された従来の単分散粒子製造装置を示す図である。
ここで、図６を用いて、上述の単分散粒子製造装置をより具体的に説明する。この単分散粒子製造装置は、容器２と、オリフィスプレート４と、圧電アクチュエータ５と、パルス圧力伝達部と、回収部とを有する。容器２には、流動性材料である溶融金属１を貯留する。オリフィスプレート４は、この容器２から溶融金属１が供給される複数個のオリフィス３を有する。圧電アクチュエータ５は、所定のパルス圧力を発生する。パルス圧力伝達部、すなわちシリンダロッド６は、該圧電アクチュエータ５で発生したパルス圧力を容器２に貯留された溶融金属１に伝達する。回収部は、オリフィス３から吐出された溶融金属１を回収する。このような装置において、圧電アクチュエータ５にパルス電圧を印加し、所定周波数及び所定振幅の振動を発生させ、シリンダロッド６を上記と同様の周波数のパルスで振動させ、シリンダロッド６に接触している容器２内の溶融金属１にパルス圧力波を発生させる。これにより、圧電アクチュエータ５が下方に所定の変位量以上変位すると、シリンダロッド６が変位して、容器２内の溶湯をオリフィスプレート４上のオリフィス３から液滴状にして吐出し単分散粒子が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、オリフィス３にはんだ材料などの吐出材料に対して濡れ性の低い材料、例えばステンレス、アルミナ、カーボン、石英、又はボロンナイトライド等を使用しているため、リフィル性（再流入性）が悪く、安定して吐出すること及び８時間以上連続して吐出することが困難であり、生産性が悪いという課題を有している。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、へこみ及び欠けが無く品質の良い金属粒子を高収率で長時間連続して製造できる溶融金属吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の１つの態様によれば、
溶融金属を保持する保持容器と、
前記保持容器の下端に配置されて前記溶融金属を前記保持容器から吐出するノズルと、
パルス圧力を発生する圧電アクチュエータと、
表面改質された側面を有する下部が前記保持容器内に配置され、上部が前記圧電アクチュエータと接続され、前記圧電アクチュエータで発生した前記パルス圧力を前記保持容器内の前記ノズルの近傍に位置する前記溶融金属に伝達しつつ溶融金属側に変位して、前記ノズルから前記溶融金属を１個ずつ単分散粒子の液滴として前記ノズルから吐出させるプランジャと、
前記保持容器内の前記ノズルの近傍で、かつ前記プランジャの前記下部の前記表面改質された側面の周りに位置して前記保持容器内から前記ノズルへの前記溶融金属の流動量を制御する絞り部と、
前記ノズルの下方に連通されて、前記ノズルから吐出された前記溶融金属の前記単分散粒子を凝固及び球状化させる回収筒と、
前記回収筒に連結されて、前記回収筒内で凝固した前記単分散粒子を回収する回収部材とを備える溶融金属吐出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の前記態様にかかる溶融金属吐出装置によれば、前記プランジャの表面改質された側面により圧力室内の流動性を改善し、リフィル性を安定させることができて、へこみ及び欠けが無く品質の良い金属粒子を高収率で長時間連続（例えば、少なくとも４８時間連続）して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における溶融金属吐出装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態における溶融金属吐出装置の圧力室の拡大図と吐出メカニズムを示す図
【図３】本発明の実施の形態における溶融金属に加わる圧力及び流入量と絞り部の濡れ性の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態における表面改質箇所を表す図
【図５】本発明の実施の形態におけるプランジャに接触角４０〜７０°のメッキを施した時の最適な絞り幅について示した図
【図６】特許文献１に記載された従来の単分散粒子製造装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における金属粒子の製造方法に用いられる溶融金属吐出装置の断面図である。この溶融金属吐出装置は、金属粒子の製造方法に用いられるものであり、溶融した金属を吐出する吐出部１２０と、吐出部１２０より下方に位置しかつ吐出した金属粒子を回収する回収部１２１とを備えている。
【００１２】
まずは、金属粒子を吐出する吐出部１２０について説明する。
（吐出部１２０）
吐出部１２０は、少なくとも、ノズルヘッド１００と、ノズル１０４と、圧電アクチュエータ１０７と、プランジャ１０６と、絞り部１１６とを備えている。より具体的には、吐出部１２０は、さらに、加熱機構１０２と、圧力室１０５と、固定具１０８とを備えている。
【００１３】
ノズルヘッド１００は、保持容器の一例として機能する。このノズルヘッド１００には、素材となる金属材料１０３を蓄える供給室１０１が設けられる。供給室１０１の周囲には、ヒータなどの加熱機構１０２が備えられ、供給室１０１内の金属材料１０３をその融点以上に加熱機構１０２で加熱して溶融させる。
また、ノズルヘッド１００の下部でかつ供給室１０１の下方には、溶融した金属材料１０３を供給室１０１から吐出するための圧力を生成する圧力室１０５が備えられる。
【００１４】
ノズル１０４は、ノズルヘッド１００の下端に配置されて圧力室１０５の下端に連通し、溶融金属をノズルヘッド１００から吐出する。圧力室１０５と供給室１０１とは、絞り部１１６とプランジャ１０６とによって隔てられている。
【００１５】
圧力室１０５内の金属材料１０３との流動性を改善することで、リフィル性（すなわち、供給室１０１内の金属材料１０３の圧力室１０５内への再流入性）を安定させるため、プランジャ１０６の下部であって、供給室１０１から圧力室１０５への入口である絞り部１１６内に配置される側面１０６ａのみに予め選択的に表面改質を行っている。プランジャ１０６の表面改質された側面１０６ａは、プランジャ１０６の下部のうち、絞り部１１６の幅ｙに対向する側面である。幅ｙの詳細については後述する。表面改質の例としては、Ｎｉ−Ｐメッキであり、かつＮｉ−Ｐメッキ中のＰ量が４〜１０％である場合、又は、Ｓｎ−Ｃｕメッキであり、かつＣｕ量が３〜８％である場合が例示できる。
【００１６】
また、圧力室１０５側のプランジャ先端部１１１は、尖塔状に加工が施されており、圧力室１０５内と絞り部１１６内とに位置している。プランジャ１０６のプランジャ先端部１１１は図１では下端に配置されて圧力室１０５及び絞り部１１６内に位置し、プランジャ先端部１１１から上方に延在して、圧力室１０５と絞り部１１６とを貫通したのち、供給室１０１も貫通して供給室１０１のさらに上方に延びている。
【００１７】
このプランジャ１０６の上端は、下向きに推力を発生させる圧電アクチュエータ１０７と接続されており、圧電アクチュエータ１０７の推力を圧力室１０５に伝達する作用を担う。圧電アクチュエータ１０７は、固定具１０８により、ノズルヘッド１００の上部に固定されている。
【００１８】
圧電アクチュエータ１０７は、ファンクションジェネレータ１１０を介して外部電源１０９に電気的に接続され、外部電源１０９により駆動することができる。ファンクションジェネレータ１１０において所定周波数の矩形波を発生させ、発生した所定周波数の矩形波を圧電アクチュエータ１０７に印加し、所定周波数及び所定振幅の振動を発生させる。その結果、圧電アクチュエータ１０７と実質的に一体構造のプランジャ１０６を同じ周波数のパルスで振動させ、接触している圧力室１０５内の溶融した金属材料１０３にパルス圧力波を発生させる。
【００１９】
これにより、圧電アクチュエータ１０７が、図１における下方に所定の変位量以上（例えば臨界変位以上）に変位すると、プランジャ１０６を介して圧力室１０５内の溶融した金属材料１０３をノズル１０４から液滴状の金属粒子１１７として吐出する。この吐出は、パルス圧力波の１周期に１回ずつ行われる。また、圧電アクチュエータ１０７の変位の周波数も、特に制限的ではなく、対象とする金属材料１０３の種類又は必要とする製造速度などに応じて、適宜選択すればよい。
【００２０】
そこで、次に、プランジャ１０６の側面のうち絞り部１１６に配置されている部分の側面１０６ａのみに選択的に表面改質を予め施して、圧力室１０５内の金属材料１０３の流動性を改善することで、金属材料１０３のリフィル性を安定させるメカニズムについて説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態の溶融金属吐出装置の圧力室１０５の拡大図と吐出メカニズムとを表している。
図２の（１）に示す初期状態では、ノズルヘッド１００に対してプランジャ１０６は上端位置に位置しており、プランジャ１０６のプランジャ先端部１１１は圧力室１０５内と絞り部１１６内とに位置している。
【００２２】
この初期状態から、圧電アクチュエータ１０７により図２の（２）に示すように、プランジャ１０６を下方へ駆動させることで、溶融金属のメニスカス（液面の屈曲）を下方へ連動する。
【００２３】
次いで、図２の（３）に示すように、圧電アクチュエータ１０７により更にプランジャ１０６を下方へ駆動し、プランジャ１０６が所定の変位量以上変位すると、ノズル１０４から金属粒子１１７が液滴状に吐出される。
【００２４】
次いで、図２の（４）に示すように、液滴状の金属粒子１１７を吐出した後、圧電アクチュエータ１０７によりプランジャ１０６を上方に駆動して初期位置に戻す。このとき、吐出した金属粒子１１７の体積分の金属材料１０３を、供給室１０１から絞り部１１６を介して圧力室１０５内へ再流入（リフィル）させ、図２の（１）の初期状態となる。
このような一連のサイクルにより、液滴状の金属粒子１１７をノズル１０４から吐出する。
【００２５】
図３に、溶融金属に加わる圧力及び流入量と絞り部１１６の濡れ性との関係を表す。縦軸は圧力と流入量の大きさとを表し、横軸には絞り部１１６の濡れ性を表している。絞り部１１６の濡れ性が小さい場合には、溶融金属に加わる圧力は大きくなるが、溶融金属の流動性が悪くて流入量が少ないため、圧力室１０５に金属材料１０３が不足して金属材料１０３の吐出が困難になる。また、絞り部１１６の濡れ性が大きい場合には、溶融金属の流動性が良くなり流入量が多くなるが、溶融金属に加わる圧力が小さくなり、金属材料１０３を吐出することができない。このため、絞り部１１６の濡れ性に対して、溶融金属に加わる圧力と流入量とは、背反条件にある。安定的な溶融金属吐出を行うためには、溶融金属に加わる圧力及び流入量が良すぎず悪すぎない、すなわち、溶融金属に加わる圧力及び流入量が適した状態の絞り部１１６の濡れ性範囲が存在する。そこで、最適な金属粒子１１７の吐出を行うために、絞り部１１６内に配置されるプランジャ１０６の側面にのみ積極的に表面改質を行い、濡れ性の制御を行った。図４に、本実施形態において表面改質された側面を１０６ａで示す。
【００２６】
（回収部１２１）
次に、溶融金属吐出装置を構成する回収部１２１について説明する。
回収部１２１は、少なくとも回収筒１１２と、回収部材の一例としての金属粒子回収ボックス１１４とを備える。より具体的には、回収部１２１は、さらに、ゲートバルブ１１３と、高速度カメラ１１５とを備える。
【００２７】
ノズル１０４の下部には、吐出される金属粒子を捕捉するための回収部１２１が設けられている。この回収部１２１には、上から下向きに不活性ガス流が供給される回収筒１１２と、回収筒１１２の下部に配置されたゲートバルブ１１３と、回収筒１１２の下端にゲートバルブ１１３を介して配置され、かつノズル１０４から吐出された後、回収筒１１２内で冷却された金属粒子を回収する金属粒子回収ボックス１１４が接続されている。金属粒子回収ボックス１１４は、回収筒１１２内で冷却されて凝固した前記単分散粒子を回収する。
【００２８】
ノズル１０４から回収筒１１２内に吐出された、溶融した金属材料１０３は、その表面張力により球形となり、回収筒１１２内の気体中にて冷却されて球形成がなされる。このとき、表面の酸化を抑制するために、回収筒１１２内の窒素等の不活性ガス雰囲気中へ吐出及び冷却を行う。吐出された金属材料１０３の形状及び吐出状況を、回収筒１１２の上端に配置された高速度カメラ１１５を用いて撮影し、安定吐出及び連続生産性の確認を行う。
【００２９】
以下、具体的な実施例を例示する。
（実施例１）
前記各図に示した溶融金属吐出装置において、一例として、圧電アクチュエータ１０７として積層型圧電アクチュエータを用いた。圧電アクチュエータの最大変位量は１４．７μｍであり、周波数特性は１．７ＭＨｚである。ここでは、上述の圧電アクチュエータの温度が４０°Ｃ以上にならないように温度制御した。高温になる部材、プランジャ１０６及びノズル１０４はステンレス鋼製とし、一定温度に制御を行った。また、プランジャ１０６の直径約８ｍｍ内に１個のノズル１０４を設けた。ノズル径は、３００μｍ金属粒子を狙うため、約３００μｍ（３００±２μｍ）とした。
【００３０】
金属材料１０３の組成は、鉛フリーはんだとして使用されているＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｃｕ系合金（融点約２１０℃）を用い、加熱機構１０２を用いて２５０℃に加熱保持し、回収部１２１内には不活性ガスである窒素ガスを圧力約１ｋＰａで導入した。ノズル１０４から回収筒１１２に吐出した溶融した金属材料１０３は、ノズル１０４から約１ｍ下方の金属粒子回収ボックス１１４で回収した。
【００３１】
圧電アクチュエータ１０７の動作周波数を１００Ｈｚとして、圧電アクチュエータ１０７の温度が一定になっていることを確認してから、金属粒子製造を４８時間（約９００万個）行った。また、詳細は省略するが、回収部１２１内に高速度カメラ１１５の一例としてストロボカメラを設置して、吐出している金属粒子１１７の形状をリアルタイムで観察し、この観察結果に基づいて製造条件の調整を行った。
【００３２】
また、プランジャ１０６の絞り部１１６内に配置される側面１０６ａには、絞り部１１６での濡れ性を制御するため、表面改質の一例としてＮｉ−Ｐメッキを行った。Ｎｉ−ＰメッキのＰ量を０．５、１〜１４パーセントまで変更し、それぞれのＰ量に対してめっき膜厚を変更することで、絞り部の幅を種々変更した結果を表１に示す。Ｎｉ−ＰにおけるＰ量を増やすことは、吐出するＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｃｕ系合金に対して濡れ性が悪くなることを意味する。また、高速度カメラ１１５による動画を確認し、以下の基準で評価した。
○：  欠け及びへこみの無い３００±１０μｍの金属粒子を４８時間連続吐出ができた。
×：  連続吐出が困難であり、数時間で吐出がバラツキ又は吐出不良が発生した。
【００３３】
表１に吐出評価結果を示す。全サンプルのうちサンプル１−２、１−３、１−４、１−５、１−６は実施例、それ以外は比較例を表す。表１より、プランジャ側面にメッキを施さなかった場合、全条件において数時間で吐出がバラツキ、吐出不良が発生した。また、表面改質のメッキを施しても、絞り幅が２５μｍの場合は、絞り幅が狭すぎて溶融金属が圧力質１０５内に流入せず、吐出が不安定になった。絞り幅が１７５〜２２５μｍの場合は、絞り幅が広く溶融金属は圧力室１０５の下部に流入するが、プランジャ１０６が上下振動を行っても圧力室１０５内の溶融金属に圧力が伝わらず、吐出が不可能であった。結局、絞り幅５０〜１５０μｍの場合、Ｐ量を４〜１０％にすることで全条件において吐出が安定し、４８時間の連続吐出が可能であった。
【００３４】
（実施例２）
金属材料１０３の組成を、鉛フリーはんだとして使用されているＢｉ−Ｉｎ系合金（融点約１５０℃）に変更し、加熱機構１０２を用いて２００℃に加熱保持し、実施例１と同様の検証を行った。Ｂｉ―Ｉｎ系合金に対して濡れ性の制御が可能なＳｎ−Ｃｕメッキを表面改質の例としてステンレス鋼のプランジャの側面に行い、Ｓｎ−ＣｕメッキのＰ量を０．５、１〜１４パーセントまで変更し、めっき膜厚を変更することで、絞り部の幅を種々変更した結果を表２に示す。全サンプルのうちサンプル２−２、２−３、２−４、２−５、２−６は実施例、それ以外は比較例を表す。絞り幅５０〜１５０μｍの場合、Ｃｕ量を３〜８％にすることで、全条件において吐出が安定し、４８時間の連続吐出が可能であった。
【００３５】
【表１】
2018090866.tif 000003
【００３６】
【表２】
2018090866.tif 000004
【００３７】
（実施例３）
実施例１で使用したＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｃｕ系合金の金属材料１０３に対して、４８時間連続吐出が可能であった表面改質としてのＮｉ−ＰメッキのＰ量は４〜１０％であり、実施例２で使用したＢｉ−Ｉｎ系合金の金属材料１０３に対して、４８時間連続吐出が可能であった表面改質としてのＳｎ−ＣｕメッキのＣｕ量は３〜８％であり、これら２つの場合の接触角を測定した結果、共に接触角４０〜７０°であった。
図５に実施例１、２と同様に、プランジャに接触角４０〜７０°のメッキを表面改質として施し、ノズル径を２００〜８００μｍまで変更して金属粒子吐出を行った結果を示す。縦軸に絞り幅［μｍ］を表し、横軸に吐出した金属粒子径［μｍ］を表し、また、斜線部はつぶれ及び欠けが無い金属粒子を４８時間連続製造できた範囲を表す。図５より、２００〜８００μｍの金属粒子を吐出する場合、ノズル絞り幅が上限ｙ＝０．２５ｘ＋７５、下限ｙ＝０．２５ｘ−２５の範囲で、欠け及びへこみの無い金属粒子を４８時間安定吐出が可能である。
【００３８】
（実施例４）
実施例１及び２において絞り幅５０〜１５０μｍ、Ｐ量４〜１０％において、
（１）プランジャ側面＋プランジャ先端部、
（２）プランジャ側面部＋ノズル内部、
（３）プランジャ側面＋先端部＋ノズル内部、
にそれぞれ表面改質としてのメッキを施し同様の実験を行った。その結果、全条件において、溶融金属にプランジャの上下振動の圧力が加わらず、初期吐出が不可能であり、溶融金属吐出が困難であった。そのため、プランジャの側面にのみ表面改質としてのメッキを行うことが最適であるといえる。
【００３９】
以上、実施例１〜４より、粒子径ｘが２００〜８００μｍの欠け及びへこみの無い金属粒子を少なくとも４８時間連続吐出するには、プランジャ１０６の側面のうちの絞り部１１６内に配置される側面１０６ａのみに接触角が４０〜７０°となる表面改質を予め行い、ノズル１０４の絞り部１１６の幅ｙが、上限がｙ＝０．２５ｘ＋７５μｍであり、下限がｙ＝０．２５ｘ−２５μｍであればよい。すなわち、絞り部１１６の幅ｙは(０．２５ｘ＋７５)μｍ≦ｙ≦(０．２５ｘ−２５)μｍである関係である。
【００４０】
よって、プランジャ１０６の表面改質された側面１０６ａは、プランジャ１０６の下部のうち、絞り部１１６の幅ｙに対向する側面、言い換えれば、一例として、幅ｙにプランジャ１０６の変位（例えば１０μｍ）を加えた軸方向の寸法の範囲である。すなわち、表面改質された側面１０６ａの寸法の例は、(０．２５ｘ＋７５)μｍ＋１０μｍ≦ｙ＋１０μｍ≦(０．２５ｘ−２５)μｍ＋１０μｍである。
【００４１】
前記実施形態によれば、プランジャ１０６の表面改質された側面１０６ａにより圧力室１０５内の金属粒子の流動性を改善し、リフィル性を安定させることができて、へこみ及び欠けが無く品質の良い金属粒子を高収率で長時間連続（例えば、少なくとも４８時間連続）して製造することができる。
【００４２】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の前記態様における溶融金属吐出装置は、へこみ及び欠けが無く品質の良い金属粒子を高収率で長時間連続して製造できる。すなわち、この溶融金属吐出装置は、材質又は粒径の異なる粒子をある一定の絞り幅で、常に安定した体積を吐出させることができ、つぶれ及び欠けの無い金属粒子を製造することが可能である。特に、実装分野では、粒度分布幅の小さい、精度の高い金属粒子が必要とされるＢＧＡはんだボール製造には有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１    溶融金属
２    容器
３    オリフィス
４    オリフィスプレート
５    圧電アクチュエータ
６    シリンダロッド
７    ガス導入口
１００    ノズルヘッド
１０１    供給室
１０２    加熱機構
１０３    金属材料
１０４    ノズル
１０５    圧力室
１０６    プランジャ
１０６ａ    表面改質された側面
１０７    圧電アクチュエータ
１０８    固定具
１０９    外部電源
１１０    ファンクションジェネレータ
１１１    先端部
１１２    回収筒
１１３    ゲートバルブ
１１４    金属粒子回収ボックス
１１５    高速度カメラ
１１６    絞り部
１１７    金属粒子
１２０    吐出部
１２１    回収部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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