一種高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度金屬微細(xì)球體在現(xiàn)代工業(yè)中用途廣泛。電子行業(yè)的焊接材料BGA、CSP錫球，電光源行業(yè)的汞合金球，研磨行業(yè)的鋅球、鎳基球，太陽能電池行業(yè)的硅球、鋼球、銅球、不銹鋼球等都屬于高精度微細(xì)金屬球體。
[0003]目前生產(chǎn)微細(xì)球體的主要工藝有拉絲、裁切、熔融法、拋射法。以上方法工藝復(fù)雜、球徑誤差大，無法生產(chǎn)高精度的微細(xì)金屬球體，同時在生產(chǎn)中不能連續(xù)給料，金屬液體流量波動大而導(dǎo)致球體大小不均勻，產(chǎn)品合格率低下，球體不圓，單位時間內(nèi)產(chǎn)量低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出的一種高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)，可用于制備鋅球、錫球、銦球、汞合金球等各種高精度微細(xì)金屬球體，成球速度快，每秒成球10000--20000粒，球體直徑精度高，可控制在正負(fù)5微米內(nèi)，球體真圓度好，含氧低，成品合格率高達(dá)90%以上。
[0005 ]本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題:
[0006]—種高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)，包括熔料釜、放料閥、射球釜，所述熔料釜通過所述放料閥與所述射球釜連接;所述射球釜包括液氮閥、高壓靜電頭、壓電陶瓷驅(qū)動器、壓電陶瓷片、壓射桿、微孔鉆石片、球體定型區(qū)、球體成型區(qū)、球體出口，所述壓電陶瓷片和所述壓電陶瓷驅(qū)動器、所述壓射桿分別連接，所述壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動所述壓電陶瓷片使所述所述壓電陶瓷片帶動所述壓射桿作縱向活塞式運(yùn)動，所述微孔鉆石片設(shè)置在所述壓射桿下方，所述高壓靜電頭設(shè)置在所述微孔鉆石片下方和所述球體定型區(qū)上部分重疊，所述球體定型區(qū)下方依次為所述球體成型區(qū)、所述球體出口，所述液氮閥設(shè)置在所述球體成型區(qū)旁側(cè)，用于控制所述球體成型區(qū)的溫度為_20°C?_30°C，啟動高壓靜電在所述高壓靜電頭孔內(nèi)產(chǎn)生高壓靜電場，啟動所述壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動所述壓電陶瓷片使所述壓電陶瓷片帶動所述壓射桿作縱向活塞式運(yùn)動，在所述壓射桿縱向活塞式運(yùn)動下對金屬液體擠壓，從所述微孔鉆石片中的孔內(nèi)連續(xù)不間斷射出形成金屬液滴柱，金屬液滴柱通過所述高壓靜電頭的靜電場，自身形成高壓電荷，在高壓電荷作用下快速分離形成單個金屬液滴柱，同時金屬液滴柱所帶高壓電荷加速液體柱表面張力的作用在所述球體定型區(qū)內(nèi)形成金屬液體球，金屬液體球以自由落體方式落入所述球體成型區(qū)，在低溫下進(jìn)行熱交換凝固成固體球，固體球從所述球體出口排出。
[0007]進(jìn)一步地，所述液氮閥有兩個，分別為第一液氮閥和第二液氮閥。
[0008]進(jìn)一步地，所述射球釜包括第二加熱裝置、溫度探頭、浮球液位開關(guān)、真空閥，所述真空閥設(shè)置在所述射球釜頂部，所述第二加熱裝置、溫度探頭、浮球液位開關(guān)設(shè)置在所述微孔鉆石片上方，所述第二加熱裝置接通電源后用于給所述射球釜加溫，所述溫度探頭用于檢測所述射球釜的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，所述第二加熱裝置停止給所述射球釜加溫，所述真空閥用于對所述射球釜抽真空，當(dāng)所述射球釜達(dá)到真空要求后關(guān)閉所述真空閥，打開所述放料閥對射球Il加入金屬液體，當(dāng)金屬液體達(dá)到預(yù)定高度時所述浮球液位開關(guān)自動關(guān)閉。
[0009]進(jìn)一步地，所述射球釜包括氮?dú)忾y、壓力調(diào)節(jié)器、氮?dú)馊肟?，所述壓力調(diào)節(jié)器和所述氮?dú)馊肟谙噙B，所述氮?dú)馊肟谠O(shè)置在所述射球釜頂部，所述氮?dú)忾y設(shè)置在所述球體定型區(qū)上部分的旁側(cè)，用于排除所述球體定型區(qū)和所述球體成型區(qū)管內(nèi)空氣，調(diào)節(jié)所述壓力調(diào)節(jié)器的壓力通過所述氮?dú)馊肟趯λ錾淝蚋淙氲獨(dú)庖詫?shí)現(xiàn)對金屬液體的防氧化功能。
[0010]進(jìn)一步地，所述氮?dú)忾y有兩個，分別為第一氮?dú)忾y和第二氮?dú)忾y。
[0011]進(jìn)一步地，所述射球釜包括高頻閃光燈、觀察鏡，所述高頻閃光燈設(shè)置在所述球體定型區(qū)旁側(cè)，所述觀察鏡設(shè)置在所述球體定型區(qū)另一旁側(cè)，啟動所述高頻閃光燈，調(diào)節(jié)所述高頻閃光燈的閃光頻率實(shí)現(xiàn)與所述壓射桿的運(yùn)動頻率同步，通過所述觀察鏡實(shí)現(xiàn)對金屬液體球靜態(tài)觀察。
[0012]進(jìn)一步地，所述熔料釜包括攪拌裝置、第一加熱裝置，所述第一加熱裝置接通電源后用于給所述熔料釜加溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，停止加溫，所述攪拌裝置用于對所述熔料釜內(nèi)的金屬液體進(jìn)行攪拌。
[0013]進(jìn)一步地，所述攪拌裝置包括攪拌電機(jī)、攪拌桿，所述攪拌電機(jī)和所述攪拌桿連接，所述攪拌電機(jī)帶動所述攪拌桿對所述熔料釜內(nèi)的金屬液體進(jìn)行攪拌。
[0014]優(yōu)選地，所述攪拌時間為5分鐘。
[0015]優(yōu)選地，所述加熱裝置為電熱塊。
[0016]本發(fā)明的高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)，與拉絲、裁切、熔融法，拋射法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、本發(fā)明利用攪拌電機(jī)帶動攪拌桿對熔料釜內(nèi)的金屬合金液體進(jìn)行攪拌，每粒微細(xì)金屬球體合金成分含量均勻一致性好；
[0018]2、利用金屬液體的浮力原理作用于杠桿浮球液位開關(guān)自動控制液位，液位上下落差在3mm內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)給料，解決液位波動大造成的重力變化從而導(dǎo)致微細(xì)金屬球體的直徑誤差大的問題，量產(chǎn)微細(xì)金屬球體直徑誤差小。
[0019]3、利用壓電陶瓷片的壓電效用帶動壓射桿作縱向活塞式運(yùn)動擠壓，實(shí)現(xiàn)金屬液體從微孔鉆石片中的孔內(nèi)連續(xù)不間斷射出形成金屬液滴柱，壓電陶瓷片成本低，控制精度高；
[0020]4、利用高壓靜電頭形成的靜電場對金屬液滴柱快速分離，加速單個液滴柱表面張力收圓形成液體球，同時每粒液體球均帶同性電荷相互排斥，不粘連，成球快，圓度高。
[0021]5、利用高頻閃光燈的光源照明，調(diào)整閃光頻率與壓射桿的運(yùn)動頻率同步，實(shí)現(xiàn)對金屬液體球的靜態(tài)觀察。
[0022]6、利用氮?dú)獗Ｗo(hù)從上至下排除空氣，確保微細(xì)金屬球體成型過程在無氧環(huán)境中進(jìn)行。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]1、攪拌電機(jī)2、攪拌桿3、熔料釜4、第一加熱裝置5、放料閥6、真空閥7、壓電陶瓷片8、壓電陶瓷驅(qū)動器9、氮?dú)馊肟?10、壓力調(diào)節(jié)器11、射球釜12、壓射桿13、溫度探頭14、微孔鉆石片15、第二加熱裝置16、浮球液位開關(guān)17、第一氮?dú)忾y18、第二氮?dú)忾y19、高壓靜電頭20、高頻閃光燈21、觀察鏡22、金屬液體球23、球體定型區(qū)24、第一液氮閥25、第二液氮閥26、球體成型區(qū)27、球體出口
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]請參閱圖1，一種高精度微細(xì)金屬球體成型機(jī)，包括熔料釜3、放料閥5、射球釜11，所述熔料釜3通過所述放料閥5與所述射球釜11連接;所述射球釜11包括第一液氮閥24、第二液氮閥25、高壓靜電頭19、壓電陶瓷驅(qū)動器8、壓電陶瓷片7、壓射桿12、微孔鉆石片14、球體定型區(qū)23、球體成型區(qū)26、球體出口 27，所述壓電陶瓷片7和所述壓電陶瓷驅(qū)動器8、所述壓射桿12分別連接，所述壓電陶瓷驅(qū)動器8驅(qū)動所述壓電陶瓷片7使所述壓電陶瓷片7帶動所述壓射桿12作縱向活塞式運(yùn)動，所述微孔鉆石片14設(shè)置在所述壓射桿12下方，所述高壓靜電頭19設(shè)置在所述微孔鉆石片14下方和所述球體定型區(qū)23上部分重疊，所述球體定型區(qū)23下方依次為所述球體成型區(qū)26、所述球體出口 27，所述第一液氮閥24、第二液氮閥25設(shè)置在所述球體成型區(qū)26旁側(cè)，用于控制所述球體成型區(qū)26的溫度為-20°C?_30°C，啟動高壓靜電在所述高壓靜電頭19孔內(nèi)產(chǎn)生高壓靜電場，啟動所述壓電陶瓷驅(qū)動器8驅(qū)動所述壓電陶瓷片7使所述壓電陶瓷片7帶動所述壓射桿12作縱向活塞式運(yùn)動，在所述壓射桿12縱向活塞式運(yùn)動下對金屬液體擠壓，從所述微孔鉆石片14中的孔內(nèi)連續(xù)不間斷射出形成金屬液滴柱，金屬液滴柱通過所述高壓靜電頭的靜電場，自身形成高壓電荷，在高壓電荷作用下快速分離形成單個金屬液滴柱，同時金屬液滴柱所帶高壓電荷加速液體柱表面張力的作用在所述球體定型區(qū)內(nèi)形成金屬液體球22，金屬液體球22以自由落體方式落入所述球體成型區(qū)26，在低溫下進(jìn)行熱交換凝固成固體球，固體球從所述球體出口 27排出。
[0028]進(jìn)一步地，所述射球釜包括第二加熱裝置15、溫度探頭13、浮球液位開關(guān)16、真空閥6，所述真空閥6設(shè)置在所述射球釜11的頂部，所述第二加熱裝置15、溫度探頭13、浮球液位開關(guān)16設(shè)置在所述微孔鉆石片14上方，所述第二加熱裝置15接通電源后用于給所述射球釜11加溫，所述溫度探頭13用于檢測所述射球釜11的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，所述第二加熱裝置15停止給所述射球釜11加溫，所述真空閥6用于對所述射球釜11抽真空，當(dāng)所述射球釜11達(dá)到真空要求后關(guān)閉所述真空閥6，打開所述放料閥5對射球釜11加入金屬液體，當(dāng)金屬液體達(dá)到預(yù)定高度時所述浮球液位開關(guān)16自動關(guān)閉。
[0029]進(jìn)一步地，所述射球釜包括第一氮?dú)忾y17、第二氮?dú)忾y18、壓力調(diào)節(jié)器10、氮?dú)?