(57)【要約】本発明は、溶融体（３）からボール状の金属粒子（２）を製造するための方法および装置（１）に関する。液滴を形成するために溶融体噴流（８）が振動にさらされて、少なくとも１つのノズル（７）を介して案内される。ボール状の金属粒子（２）を形成するためにノズルの出口（７）で液滴が冷却媒体（１０）に供給されて凝固される。ノズル（７）が冷却媒体（１０）中に浸漬され、冷却媒体（１０）の温度が溶融体（３）の溶融温度よりも下に設定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融体からボール状の金属粒子を製造するための方法であって、液滴を形成するために溶融体噴流を振動にさらして、少なくとも１つのノズルを介して案内し、ボール状の金属粒子を形成するためにノズルの出口で液滴を冷却媒体に供給して凝固させる形式の方法において、ノズル（７）を冷却媒体（１０）中に浸漬させ、冷却媒体（１０）の温度を溶融体（３）の溶融温度よりも下に設定することを特徴とする、ボール状の金属粒子を製造するための方法。
【請求項２】
ノズル（７）を、静止した液状の冷却媒体（１０）中に浸漬させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ノズル（７）の流出開口に対する距離が増大するにつれて、冷却媒体（１０）の温度を連続的に減少させる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最小でも１０℃低く設定する、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最大でも１００℃低く設定する、請求項２または３記載の方法。
【請求項６】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度よりも２０〜７０℃低い温度範囲に設定する、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
ノズル（７）および該ノズル（７）への供給管路の範囲における溶融体噴流（８）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最小でも１０℃高く設定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
金属粒子（２）の融点が５００℃よりも下にある、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
金属粒子（２）をはんだボールとして形成する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも３００℃の溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）としてシリコーン油を使用する、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
３００℃のすぐ下の溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）として鉱油、合成冷却媒体、ポリエチレングリコールまたはパラフィン油を使用する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
３００℃よりも著しく低い溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）として生分解性油を使用する、請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
溶融体噴流（８）に作用する振動が、一定の周波数と一定の振幅とを有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、
溶融体から液滴を形成するための手段が設けられており、該手段が、溶融体噴流内に振動を発生させるための手段と、少なくとも１つのノズルとを有しており、該ノズルを介して溶融体噴流が案内されており、ボール状の金属粒子を形成するためにノズルの出口で液滴が冷却媒体に供給されるようになっている形式のものにおいて、
ノズル（７）が冷却媒体（１０）中に浸漬されており、冷却媒体（１０）の温度が溶融体（３）の溶融温度よりも下に設定されていることを特徴とする、ボール状の金属粒子を製造するための装置。
【請求項１５】
溶融体（３）が容器（４）内に配置されており、該容器（４）内に、振動を発生させるための手段として振動プレートが導入されている、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
容器（４）の下側から管状の溶融体流出部（６）が導出されており、該溶融体導出部（６）を介して溶融体噴流（８）がノズル（７）に供給されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
ノズル（７）および／または溶融体流出部（６）に振動エレメント（９）が結合されており、該振動エレメント（９）によってノズル（７）に振動が加えられている、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
振動エレメント（９）が、圧電素子または電磁式の振動エレメント（９）により形成されている、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
ノズル（７）の流出開口の直径が、形成したい金属粒子（２）のサイズに適合されている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
振動の周波数が、溶融体噴流（８）の流速に関連して、形成したい金属粒子（２）のサイズに適合されている、請求項１４から１９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
ノズル（７）と溶融体流出部（６）とが、加熱エレメントによって加熱可能である、請求項１４から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
当該装置が、ノズル（７）の多重配列を有している、請求項１４から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
当該装置が圧力装置を有しており、該圧力装置によって溶融体噴流（８）が、前記ノズル（７）の方向に押圧されている、請求項１４から２２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
当該装置が、溶融体（３）を連続的に供給するための手段を有している、請求項１４から２３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
冷却媒体（１０）が、中空円筒状のコラム（１３）を備えた捕集容器（１１）内に配置されており、ノズル（７）が、前記コラム（１３）の開いた上側を介して前記捕集容器（１１）内に案内されている、請求項１４から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
コラム（１３）内の冷却媒体（１０）の温度が、該コラム（１３）の上側から下端部に向かって連続的に減少している、請求項２４または２５記載の装置。
【請求項２７】
前記捕集容器（１１）の底部の範囲に、該捕集容器（１１）から金属粒子（２）を取り出すための排出装置（１４）が設けられている、請求項２５または２６記載の装置。
【請求項２８】
当該装置が真空密にカプセル封入されている、請求項１４から２７までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール状の金属粒子を製造するための方法および装置に関する。
【０００２】
このようなボール状の金属粒子は、特に電子構成素子を電気的にコンタクティングするために使用されるはんだボールとして形成されている。典型的な使用範囲は、プリント配線板における集積回路のコンタクティングである。このためには、特に軟ろう合金ボールが使用される。この軟ろう合金ボールの直径は典型的には０．１〜１．５ｍｍの範囲にある。再現可能でかつ欠陥なしのコンタクティングのために重要となるのは、はんだボールができるだけ理想的なボール形状を有していることである。さらに、使用されるはんだボールのサイズ変動はできるだけ小さくなければならない。
【０００３】
欧州特許第０４６７２２１号明細書に基づき、液相からボール状の粒子を製造するための方法および装置が公知である。製造され得る粒子は特に金属またはガラスから成っている。
【０００４】
液相からは液滴が形成される。このためには、液相が、振動するノズルに供給される。
【０００５】
ノズル自体ならびに流出開口に続いた規定された区間は、液相の溶融温度よりも１〜１０℃高い一定の温度に保持される。
【０００６】
流出開口から流出した液滴は、まだボール形状を有していない。液滴のこのようなボール形状は前記区間に沿って液滴が通過した後でしか形成されない。前記区間はこの場合、鉛直に配置されているので、重力に基づき液滴は前記区間に沿って落下運動を実施し、この落下運動中に液滴のボール形状が形成される。
【０００７】
前記区間を通過した後に、ボール状の液滴はガス状または液状の冷却媒体中に導入される。この冷却媒体の作業温度は溶融温度よりも少なくとも１００℃低い。冷却媒体の供給は有利には液滴の落下方向と並流で行われる。冷却媒体との接触により、液滴は衝撃的に急冷され、これにより液滴は凝固して各粒子を形成する。
【０００８】
この方法の重大な欠点は、液滴が冷却媒体の表面に衝突した際に、液滴の変形が生じ、この変形により、粒子の形状が、目標とされるボール形状から偏倚してしまうことである。
【０００９】
さらに、ノズルの流出開口と冷却媒体の表面との間の区間が周辺雰囲気に対して遮蔽不可能であるか、または不完全にしか遮蔽可能でないことも不都合である。その場合、酸化可能な金属溶融体を使用して金属粒子を製造する場合には、ノズルの流出開口の、コントロールされない部分的な閉塞が生じてしまう。このことは金属粒子のサイズ分布の望ましくない変動を招いてしまう。
【００１０】
ドイツ連邦共和国特許第４０１２１９７号明細書には、溶融体からボール状の金属粒子を製造するための方法が記載されている。この溶融体は溶融るつぼから液滴状に液体流に導入される。この液体流は液滴を冷却するための冷却媒体を形成している。冷却媒体としては、有利には油が使用される。液体流はこの場合、液滴の落下方向とは反対の方向に案内される。液体流の内部では温度勾配が形成されるので、流出開口の範囲では、液体の温度が少なくとも金属の溶融温度と同じ高さとなる。これによって、液体流入部の範囲では、液体流の形で落下する液滴の少なくとも表面が凝固する程に液体の温度が低くなる。
【００１１】
この場合に不都合となるのは、液体が、金属の溶融温度に相当する温度にまで加熱されなければならず、このことが冷却媒体の著しい負荷を招くことである。このことは、このような設備の有用性を、望ましくない形で損なってしまう。なぜならば、冷却媒体が短い時間インターバル内で新しいものと交換されなければならないからである。さらに、ノズルの流出開口の範囲にクラック生成物が形成される危険が生じる。これにより、ノズルを通る液体の通流に影響が与えられ、これにより金属ボールのサイズの、望ましくない程高い変動が生ぜしめられる。
【００１２】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法および装置を改良して、できるだけ完全なボール形状と一定のサイズとを有する金属粒子の製造を可能にするような方法および装置を提供することである。
【００１３】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴および請求項１４の特徴部に記載の特徴により解決される。本発明の有利な実施態様および有利な改良形は、請求項２〜請求項１３もしくは請求項１５以下に記載されている。
【００１４】
本発明による方法は、溶融体からボール状の金属粒子を製造することに関する。液滴を形成するために溶融体噴流が振動にさらされて、少なくとも１つのノズルを介して案内される。対応する本発明による方法はこのために適当な、振動を発生させるための手段を有している。ボール状の金属粒子を形成するために、ノズルの出口で液滴は凝固のために冷却媒体に供給される。このノズルは冷却媒体中に浸漬されており、この場合、冷却媒体の温度は溶融体の溶融温度よりも下に設定される。
【００１５】
本発明の重要な利点は次の点にある。すなわち、ノズルが、有利には液状である冷却媒体中に浸漬されているので、液滴は流出開口で直接に冷却媒体中に導入される。これによって、ノズルの流出開口では、酸化効果によるノズルの流出開口の横断面減小が生じなくなる。したがって、ノズル通過時に形成された液滴は一定でかつ再現可能なサイズを有している。液滴はノズルからの流出直後に冷却媒体に導入されるので、液滴が冷却媒体表面に衝突する際に生じる液滴の変形は生じない。
【００１６】
さらに、冷却媒体の温度が、特にノズルの流出開口の範囲においても溶融体の溶融液よりも著しく下に設定されていると有利である。
【００１７】
したがって、冷却媒体の熱負荷は相応して少なくなる。典型的には、冷却媒体の温度はノズルの流出開口の範囲で溶融体の溶融温度より最小でも１０℃低く、ただし最大でも１００℃低く設定されている。冷却媒体温度が溶融体の溶融温度よりも２０〜７０℃低い温度範囲に設定されていると特に有利である。
【００１８】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、ノズルの流出開口に対する距離が増大するにつれて、冷却媒体の温度が連続的に減少する。液滴が冷却媒体を通過する際に、液滴は連続的に減少してゆく温度で連続的に固化される。このときに重要となるのは、液滴の凝固がノズルからの流出時に急激には行われないことである。この効果は、液滴の過冷効果と、液滴の凝固時に自由となる凝固エンタルピとに基づいて、金属粒子への液滴の固化がある程度の遅延後でしか行われないことにより助成される。
【００１９】
これにより、液滴は冷却媒体を通過する際にまず完全なボールの形に形成され、その後に液滴は凝固してボール状の金属粒子となる。
【００２０】
この場合特に、有利には液状である冷却媒体を運動させなくて済むことが有利である。
【００２１】
本発明による方法を用いると、形状が完全にボール状に形成され、かつサイズが極めて小さな変動しか受けないようなボール状の金属粒子、特にはんだボールが製造可能となる。さらに、このはんだボールは金属光沢を有する平滑な表面を有している。
【００２２】
本発明による装置を用いると、典型的に０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの直径のサイズのボール状の金属粒子、特にはんだボールが製造可能となる。こうして製造されたはんだボールは、集積回路の電気的なコンタクティングのための「ボールグリッドアレイ」として使用可能となる。
【００２３】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２４】
図１には、溶融体３からボール状の金属粒子２を製造するための本発明による装置１の１実施例が示されている。
【００２５】
金属の溶融体３は容器４内に存在している。この容器４の内室には、制御可能な圧力を有する保護ガス雰囲気５が支配している。容器４内の溶融体３を形成している金属は、加熱装置（図示しない）によって金属の溶融温度よりも上の温度にまで加熱されている。容器４の壁はガス密に形成されている。
【００２６】
容器４の下側からは、管状の溶融体流出部６が導出されており、この溶融体流出部６はノズル７にまで案内されている。この溶融体流出部６を介して、容器４からノズル７に溶融体噴流８が供給される。
【００２７】
この実施例では、溶融体流出部６が容器４の底部から鉛直方向に延びるように導出されているので、重力によって溶融体噴流８がノズル７に供給される。
【００２８】
択一的には、溶融体流出部６が上方へ向かってノズル７にまで案内されていてよい。その場合には、溶融体噴流８は圧力作用によってのみノズル７にまで引き上げられる。このためには、圧力装置、特にガス圧力装置が設けられていてよい。このような配置形式の利点は、溶融体３が、形成された圧力により制御されてノズル７に供給され得ることにある。その場合特に、圧力が加えられていない場合には溶融体３がノズル７を介して流出しなくなることが保証されている。
【００２９】
原理的には、図１に示した装置１の場合でも、圧力を用いて溶融体３をノズル７へ案内するために圧力装置を設けることができる。
【００３０】
本実施例では、単独のノズル７が設けられている。しかし原理的には、ノズル７の多重配置を設定することもできる。
【００３１】
ノズル７および溶融体流出部６は、やはり加熱されている。このためには、専用の加熱エレメント（やはり図示しない）が設けられていると有利である。
【００３２】
ノズル７の流出開口から溶融体３が、規定された一定のサイズの液滴の形で流出し得るようにするために、溶融体３に振動を発生させるための手段が設けられている。原理的には、この手段は振動するプレートによって形成されていてよい。その場合、このプレートは容器４の内部で溶融体３内に導入される。
【００３３】
図示の実施例では、前記手段が振動エレメント９によって形成されている。この振動エレメント９は、ノズル７に振動を加えるために、直接にまたは溶融体流出部６を介してノズル７に結合されている。振動エレメント９は圧電素子または電磁式の振動エレメント９によって形成されていてよい。
【００３４】
ノズル７の流出開口は液状の冷却媒体１０中に浸漬されている。この冷却媒体１０は捕集容器１１内に静止して貯蔵されている。捕集容器１１は容器本体１２を有しており、この容器本体１２の上側からは、中空円筒状のコラム１３が導出されている。鉛直方向に延びるコラム１３の上側は開いており、これによりノズル７はコラム１３の開いた上側を介してコラム１３の内部に突入している。
【００３５】
捕集容器１１には、別の加熱装置が対応している。捕集容器１１は、コラム１３内の冷却媒体１０の温度がコラム１３の上側から下端部へ向かって連続的に減少するように加熱されると有利である。原理的には、捕集容器１１内での冷却媒体１０の空間的に可変の温度分布または一定の温度分布を選択することもできる。いずれの場合でも、捕集容器１１のいかなる個所でも冷却媒体１０の温度が溶融体３の溶融温度には到達しないことが保証されている。
【００３６】
ノズル７を介して流出した液滴は冷却媒体１０内を通過する際に凝固し、そして捕集容器１１の底部ではボール状の金属粒子２として沈積される。捕集容器１１の底部の範囲には、排出装置１４が設けられている。この排出装置１４を介して、捕集容器１１からボール状の金属粒子２を取り出すことができる。
【００３７】
連続的に行われる製造プロセスを得るためには、溶融体３を容器４内へ連続的に供給するための手段が設けられていると有利である。たとえば、このような手段は補充容器またはこれに類するものを有していてよい。
【００３８】
装置１全体が真空密にカプセル封入されていると有利である。これにより装置１の内室には、規定された保護ガス雰囲気５が得られる。
【００３９】
容器４内の溶融体３は、はんだボールを製造するための金属もしくは金属合金から成っており、この場合、この溶融体３の溶融温度は５００℃よりも下であると有利である。
【００４０】
溶融体流出部６の範囲およびノズル７の範囲における溶融体噴流８の温度は、溶融体３の溶融温度よりも上の一定の温度に保持される。この場合、この温度は溶融温度よりも少なくとも１０℃だけ高く設定される。
【００４１】
それに対して、ノズル７の範囲における冷却媒体１０の温度は、溶融体３の溶融温度よりも少なくとも１０℃低く、ただし最大でも１００℃低く設定される。冷却媒体１０の温度は溶融温度よりも２０〜７０℃下の範囲にあると特に有利である。
【００４２】
使用される冷却媒体１０の種類は、溶融体３の種類、特に溶融体３の溶融温度に関連している。
【００４３】
高融点の金属合金、たとえば約３００℃の範囲の溶融温度を有するＰｂ主体のはんだのためには、冷却媒体１０としてシリコーン油、たとえばシリコーン油ＡＰ１５０が使用されると有利である。
【００４４】
３００℃のすぐ下にある溶融温度を有する金属合金、たとえばＰｂ主体のはんだ、Ｓｎ主体のはんだまたはＰｂ−Ｓｎはんだのためには、たとえば鉱油が使用される。さらに、合成冷却媒体、特にたとえばベンジルトルオールを主体としたマルロテルム（Ｍａｒｌｏｔｈｅｒｍ）（Ｆａ．Ｈｕｅｌｓ社）、クベンチャント（Ｑｕｅｎｃｈａｎｔ）（Ｆａ．Ｈｏｕｄｅｎ社）またはメディアテルム（Ｆａ．Ｈｏｅｃｈｓｔ社）のような熱媒液も使用可能である。また、液状のポリエチレングリコールまたはパラフィン油も冷却媒体として使用可能である。
【００４５】
３００℃よりもはるかに低い溶融温度を有する金属合金、たとえばインジウムおよびビスマスのような添加物を有する共晶Ｓｎ−Ｐｂはんだのためには、あとから生え替わる原料から製出される生分解性油が使用可能である。その例としては、大豆油、パーム油、ひまし油、ヤシ油、ひまわり油、菜種油、オリーブ油、亜麻仁油ならびに堅果油、たとえば落花生油またはカボチャ種油が挙げられる。
【００４６】
容器４内に貯蔵された溶融体３からボール状の金属粒子２を形成するためには、溶融体流出部６および特にノズル７の範囲で溶融体噴流８に振動が加えられる。
【００４７】
ロード・ローリ（Ｌｏｒｄ  Ｒａｌｅｉｇｈ）により説明された原理［Ｐｒｏｃ．Ｌｏｎｄ．Ｍａｔｈ．Ｓｏｃ．１０、４（１８７８年）］によれば、振動により溶融体噴流８には複数のくびれが生ぜしめられる。このくびれにより、最初は均質であった溶融体噴流８が、規定された円筒区分に分割される。これらの円筒区分が適当に寸法設定されていると、ノズル７からの流出時にこれらの円筒区分から、冷却媒体１０内への導入・案内時にボール状の形状を有する液滴が形成される。
【００４８】
溶融体噴流８に所望のくびれを形成するためには、誘導された振動の波長が、溶融体噴流８の直径よりも大きく形成されていなければならない。最適な振動波長は溶融体噴流８の直径の約４．５倍の値であることが判った。
【００４９】
直径ｄを有する金属ボールを形成するために最適となる溶融体噴流８の直径Ｄは、溶融体噴流８に振動により生ぜしめられたくびれによって分断された各円筒セグメントの体積が金属ボールの体積に相当するという条件から算出される。
【００５０】
この場合、この円筒セグメントの直径Ｄは溶融体噴流８の直径に相当する。円筒セグメントの長さＬは、振動により生ぜしめられた崩壊長さ（Ｚｅｒｆａｌｌｓｌａｅｎｇｅ）Ｌに相当しており、この崩壊長さＬは直径Ｄの４．５倍の値に相当する。
【００５１】
したがって、溶融体噴流８の直径Ｄのための最適の値である直径ｄを有する金属ボールを形成するためには、Ｄ＝ｄ／１．８９が成立する。
【００５２】
このように溶融体噴流８を、一定の崩壊長さＬを有する区分に均等に分割するためには、一定の周波数と一定の振幅とを有する振動が使用されることが有利である。この場合、振動は溶融体噴流８の流れ方向に関して横方向（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ）および／または縦方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）に形成されていてよい。
【００５３】
崩壊長さＬは主として溶融体噴流８における振動節点の相互間隔により規定されている。これらの間隔は主として次の関係により規定されている；
Ｌ＝ｖ・Ｔ／２
式中、ｖは溶融体噴流８の流速であり、Ｔは振動の周期時間である。
【００５４】
振動により生ぜしめられたくびれにより、規定されたサイズの液滴がノズル７の流出開口で得られる。液滴の直径はノズル７の直径、ノズル７における噴流流出速度ならびに振動パラメータ、特に振動周波数に関連している。これらのパラメータはプロセス窓を規定しており、このプロセス窓内で規定の一定のサイズの液滴が再現可能に形成可能となる。
【００５５】
液滴の導出時に、この液滴は直接に冷却媒体１０内に浸漬される。この場合、この冷却媒体１０の温度は溶融温度よりも下にある。急激に作用する冷却にもかかわらず、液滴はノズル７の流出開口で直ちに凝固するのではなく、冷却媒体１０内においてまだ液体の状態で運動し、これにより液滴の完全なボール形状が形成され得る。
【００５６】
液滴の凝固プロセスの速度は冷却媒体１０の温度、特にコラム１３の長手方向における温度勾配により設定可能である。いずれの場合でも、捕集容器１１および特にコラム１３の高さならびに冷却媒体１０の温度は、液滴が捕集容器１１の底部に到達する前に凝固するように設定されている。これにより、ボール状の金属粒子２の望ましくない変形は回避される。
【００５７】
以下の例につき、本発明を詳しく説明する：
例１：
共晶合金ＳｎＰｂ３７から成る０．７６ｍｍの直径を有するボール状の金属粒子２を製造するために、０．４ｍｍの直径を有するセラミックノズルの形のノズル７を介して、金属の溶融体３を、冷却媒体１０を形成する植物性油（ひまし油）内に導入する。ノズル出口は冷却媒体１０の表面よりも１ｍｍ下に位置しており、植物性油の最大温度は表面で１３０℃であり、そして下方へ向かって減少する。ノズル７は５００Ｈｚの振動周波数で負荷されている。得られたボール状の金属粒子２は完全にボール形状に形成されていて、金属光沢を有する表面を有している。
【００５８】
例２：
３０５〜３１５℃の溶融範囲を有する高融点のＰｂ主体の合金Ｐｂ９５Ｓｎ５から成る、０．５ｍｍの直径を有するボール状の金属粒子２を製造するために、３６０℃にまで加熱された溶融体３を、２８０℃の温度を有するシリコーン油により形成された冷却媒体１０内に導入する。捕集容器１１のコラム１３内部の油柱の最初の３０ｃｍ内で、温度は２００℃よりも下にまで低下する。ノズル７はステンレスの特殊鋼から成っている。流出開口は０．２９ｍｍの直径を有していて、８００Ｈｚの周波数で振動する。こうして形成されたボール状の金属粒子２は狭い粒度分布もしくはサイズ分布を有している。ボールの８５％は、５００μｍの目標直径から±１５μｍよりも大きな偏差を有していない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による装置の１実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  装置
２  金属粒子
３  溶融体
４  容器
５  保護ガス雰囲気
６  溶融体流出部
７  ノズル
８  溶融体噴流
９  振動エレメント
１０  冷却媒体
１１  捕集容器
１２  容器本体
１３  コラム
１４  排出装置
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004529268.tif 000023
2004529268.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月21日(2003.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融体からボール状の金属粒子を製造するための方法であって、液滴を形成するために溶融体噴流を振動にさらして、少なくとも１つのノズルを介して案内し、ボール状の金属粒子を形成するためにノズルの出口で液滴を冷却媒体に供給して凝固させる形式の方法において、ノズル（７）を冷却媒体（１０）中に浸漬させ、冷却媒体（１０）の温度を溶融体（３）の溶融温度よりも下に設定することを特徴とする、ボール状の金属粒子を製造するための方法。
【請求項２】
ノズル（７）を、静止した、有利には液状の冷却媒体（１０）中に浸漬させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ノズル（７）の流出開口に対する距離が増大するにつれて、冷却媒体（１０）の温度を連続的に減少させる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最小でも１０℃低く設定する、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最大でも１００℃低く設定する、請求項２または３記載の方法。
【請求項６】
ノズル（７）の流出開口の範囲における冷却媒体（１０）の温度を、溶融体（３）の溶融温度よりも２０〜７０℃低い温度範囲に設定する、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
ノズル（７）および該ノズル（７）への供給管路の範囲における溶融体噴流（８）の温度を、溶融体（３）の溶融温度より最小でも１０℃高く設定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
金属粒子（２）の融点が５００℃よりも下にある、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
金属粒子（２）をはんだボールとして形成する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも３００℃の溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）としてシリコーン油を使用する、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
３００℃のすぐ下の溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）として鉱油、合成冷却媒体、ポリエチレングリコールまたはパラフィン油を使用する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
３００℃よりも著しく低い溶融温度の場合に、冷却媒体（１０）として生分解性油を使用する、請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
溶融体噴流（８）に作用する振動が、一定の周波数と一定の振幅とを有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、
溶融体から液滴を形成するための手段が設けられており、該手段が、溶融体噴流内に振動を発生させるための手段と、少なくとも１つのノズルとを有しており、該ノズルを介して溶融体噴流が案内されており、ボール状の金属粒子を形成するためにノズルの出口で液滴が冷却媒体に供給されるようになっている形式のものにおいて、
冷却媒体（１０）が、中空円筒状のコラム（１３）を備えた捕集容器（１１）内に配置されており、ノズル（７）が、前記コラム（１３）の開いた上側を介して前記捕集容器（１１）内に案内されており、
ノズル（７）が冷却媒体（１０）中に浸漬されており、冷却媒体（１０）の温度が溶融体（３）の溶融温度よりも下に設定されていることを特徴とする、ボール状の金属粒子を製造するための装置。
【請求項１５】
溶融体（３）が容器（４）内に配置されており、該容器（４）内に、振動を発生させるための手段として振動プレートが導入されている、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
容器（４）の下側から管状の溶融体流出部（６）が導出されており、該溶融体導出部（６）を介して溶融体噴流（８）がノズル（７）に供給されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
ノズル（７）および／または溶融体流出部（６）に振動エレメント（９）が結合されており、該振動エレメント（９）によってノズル（７）に振動が加えられている、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
振動エレメント（９）が、圧電素子または電磁式の振動エレメント（９）により形成されている、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
ノズル（７）の流出開口の直径が、形成したい金属粒子（２）のサイズに適合されている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
振動の周波数が、溶融体噴流（８）の流速に関連して、形成したい金属粒子（２）のサイズに適合されている、請求項１４から１９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
ノズル（７）と溶融体流出部（６）とが、加熱エレメントによって加熱可能である、請求項１４から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
当該装置が、ノズル（７）の多重配列を有している、請求項１４から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
当該装置が圧力装置を有しており、該圧力装置によって溶融体噴流（８）が、前記ノズル（７）の方向に押圧されている、請求項１４から２２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
当該装置が、溶融体（３）を連続的に供給するための手段を有している、請求項１４から２３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
コラム（１３）内の冷却媒体（１０）の温度が、該コラム（１３）の上側から下端部に向かって連続的に減少している、請求項１４から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
前記捕集容器（１１）の底部の範囲に、該捕集容器（１１）から金属粒子（２）を取り出すための排出装置（１４）が設けられている、請求項１４から２５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
当該装置が真空密にカプセル封入されている、請求項１４から２６までのいずれか１項記載の装置。
【国際調査報告】
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