一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置，属于均匀金属微滴喷射领域；包括收集仓、坩埚、压料块、料仓、喷嘴连接组件、喷嘴和激振系统；坩埚设置于收集仓内，其底面中心处的通孔通过喷嘴连接组件安装有喷嘴；料仓设置于坩埚内，用于盛放固态金属料，压料块压装于固态金属料的上表面；激振系统的压电换能器通过喷射连接件与振动杆连接，振动杆插入料仓的中心孔内，其外壁与中心孔的内壁、环形腔体内环面的径向圆孔构成气压通道；加热炉设置于坩埚的外周面，并通过外接温控仪控制加热炉的温度；收集仓用于将其内冷却金属微滴转化为均匀金属颗粒。本发明专利技术解决微喷嘴部分堵塞导致挂滴问题，使金属射流喷射稳定，达到均匀金属微滴稳定喷射。

【技术实现步骤摘要】
一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置
本专利技术属于均匀金属微滴喷射领域，具体涉及一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置。
技术介绍
目前，均匀金属颗粒在工业中有着越来越重要的应用。例如球格阵列(BallGridArray,BGA)封装采用均匀金属焊球作为芯片的管脚，可以尽可能在有限面积内部布置更多的管脚，增加I/O数量，同时可缩短连接管脚长度，以提高芯片传输速率。专利“MelissaOrme-Marmerelis,Irvine,CA(US)；RobertF.Smith,CostaMesa,CA(US).High-speedfabricationofhighlyuniformultra-smallmetalicmicrospheres:US,US6491737B2.2002-12-10”公布了一种采用夹心式换能器通过传振杆将扰动加载在金属熔液中，以实现射流离散得到均匀金属微滴的方法。在该方法中，坩埚内部的金属流体在外部压力作用下从微喷嘴中喷出形成层流射流，置于冷却水保护套中的压电陶瓷致动器产生机械振动，然后通过传振杆直接传递到金属熔液中，离散射流可得到尺寸和间距都均匀的金属熔液滴流，液滴流凝固后可以得到尺寸均匀的金属颗粒。利用常规装置制备均匀金属颗粒过程中，通常打开坩埚后加入固态金属，由于金属表面有氧化膜，其熔化后在氧化皮包裹下，极易附着在坩埚与激振杆间隙某一位置，出现因金属熔液团外部压力平衡所致的金属熔液团滞留现象，喷嘴直径约为十微米级，空气中无处不在的难熔细颗粒物(如PM10、PM2.5等)会在喷嘴内结拱而造成喷嘴堵塞。因此，金属微滴稳定喷射对原材料洁净度和喷嘴的清洁度要求极高，在喷射装置装料或安装过程中，坩埚内部极易混入微细杂质，使得喷射射流不稳定，严重时甚至可以使微喷嘴堵塞喷射过程终止。设置过滤装置是防止细小颗粒进入喷嘴的有效方法，但坩埚底部设置的滤网被金属熔液中的杂质部分或全部堵塞，会使得喷射压力受影响，使得喷射不稳或终止。
技术实现思路
要解决的技术问题：为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置，旨在采用施加外力使多级滤网有效过滤微小液滴喷射过程中的微小杂质，确保金属熔液全部顺利喷射，采用气液通道分离方式，喷射压力直接作用于过滤后的纯净金属熔液表面进行喷射不受过滤装置影响，减小杂质对均匀喷射过程的影响，实现小尺寸均匀金属微滴稳定喷射。本专利技术的技术方案是：一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置，其特征在于：包括收集仓，温控仪、加热炉、坩埚、压料块、真空泵、压力控制器、料仓、刚性过滤网、氮气瓶、柔性滤网、喷嘴连接组件、喷嘴和激振系统；所述坩埚设置于收集仓内的上部，其底面中心处的通孔通过喷嘴连接组件安装有喷嘴；料仓设置于坩埚内，用于盛放固态金属料，所述压料块压装于固态金属料的上表面；所述料仓包括圆盘底座和环形腔体，所述圆盘底座和环形腔体均开有中心孔，并通过与中心孔内径相同的圆筒连接为同轴的一体结构；所述圆盘底座的外周面上沿周向均布多个径向通孔，将料仓的中心孔与坩埚连通，作为金属熔液流道；所述环形腔体的内环面沿周向均布多个径向圆孔，将环形内腔与环形腔体的中心孔连通；环形腔体的内底面沿周向均布多个圆孔，并在各圆孔处设置有刚性过滤网，对金属熔液进行一次过滤；所述喷嘴连接组件上安装有柔性滤网，对金属熔液进行二次过滤；所述激振系统设置于坩埚上方的开口处，包括函数发生器、振动杆、喷射连接件和压电换能器；所述压电换能器通过喷射连接件与振动杆连接，振动杆同轴插入所述料仓的中心孔内，其外壁与中心孔的内壁、环形腔体内环面的径向圆孔构成气压通道；所述函数发生器输出驱动信号控制所述压电换能器；所述加热炉设置于坩埚的外周面，并通过外接温控仪控制加热炉的温度；所述真空泵与坩埚连通，用于提供坩埚内部真空环境；所述氮气瓶通过压力控制器分别于收集仓和坩埚连通，通过压力控制器调整两者内部的工作压力；所述收集仓用于将其内冷却金属微滴转化为均匀金属颗粒。本专利技术的进一步技术方案是：所述压料块为圆环形，其内环面直径大于所述环形腔体的内环面外径。本专利技术的进一步技术方案是：所述压料块为不锈钢或铸钢。本专利技术的进一步技术方案是：所述压料块的轴向高度小于所述料仓内环面的径向圆孔到料仓内底面的距离。本专利技术的进一步技术方案是：所述喷射装置在加热前抽真空至50Pa以下，然后通入惰性保护气体，避免金属熔液被氧化。本专利技术的进一步技术方案是：所述料仓的内环面径向圆孔数量为4个；内底面的圆孔数量为6个。本专利技术的进一步技术方案是：所述料仓的圆盘底座上的径向通孔数量为6个。有益效果本专利技术的有益效果在于：本专利技术气液通道分离式均匀金属微滴喷射装置主要包括坩埚、料仓、压料块和金属熔液流动通道，所述料仓、压料块和金属熔液流动通道均放置在坩埚内部；所述料仓上部均布6个圆孔，底部有六个均布圆孔，圆孔上设置刚性滤网，下置金属熔液通道；所述压块置于料仓内部，在锡料熔化压料块下降后，料仓上部圆孔与激振杆外壁形成气压通道；所述金属熔液通道与坩埚内壁形成完整金属熔液流动通道。在固体金属融化后，气压作用在压料块，直接挤压料仓内熔化的金属熔液团通过刚性滤网，破除其表面氧化膜并过滤氧化皮和其他杂质，压料块完成金属熔液挤压过滤步骤后下降至料仓上部圆孔以下，气压通道形成，压料块使金属熔液通道与气压通道分离。喷射压力直接作用于过滤后的洁净金属熔液表面进行喷射，不受多层过滤网影响。振动杆连接在压电换能器下方，将输出的激振扰动传入熔化后的金属熔液中，使得所述射流断裂为均匀金属熔液滴，进而凝固得到均匀金属颗粒。从而解决微喷嘴部分堵塞导致挂滴问题(如图1所示)，使金属射流喷射稳定(如图2所示)，达到均匀金属微滴稳定喷射。附图说明图1为
技术介绍
中微喷嘴部分堵塞导致挂滴现象示意图；图2为
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中增加粗滤破除氧化皮装置金属熔液稳定喷射断裂形成液滴的示意图；图3是本专利技术实施例提一种气液通道分离式均匀金属微滴喷射装置结构示意图；图4是料仓结构示意图；图5为压料块受力示意图及其工作示意图。附图标记说明：1-收集仓，2-温控仪，3-函数发生器4-加热炉，5-坩埚6-喷射连接件，7-振动杆，8-压电换能器，9-压料块，10-真空泵，11-压力控制器，12-气压通道，13-料仓，14-刚性过滤网15-金属熔液流道，16-氮气瓶，17-柔性滤网，18-喷嘴连接组件，19-喷嘴，20-金属料。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置，其特征在于：包括收集仓，温控仪、加热炉、坩埚、压料块、真空泵、压力控制器、料仓、刚性过滤网、氮气瓶、柔性滤网、喷嘴连接组件、喷嘴和激振系统；所述坩埚设置于收集仓内的上部，其底面中心处的通孔通过喷嘴连接组件安装有喷嘴；料仓设置于坩埚内，用于盛放固态金属料，所述压料块压装于固态金属料的上表面；/n所述料仓包括圆盘底座和环形腔体，所述圆盘底座和环形腔体均开有中心孔，并通过与中心孔内径相同的圆筒连接为同轴的一体结构；所述圆盘底座的外周面上沿周向均布多个径向通孔，将料仓的中心孔与坩埚连通，作为金属熔液流道；所述环形腔体的内环面沿周向均布多个径向圆孔，将环形内腔与环形腔体的中心孔连通；环形腔体的内底面沿周向均布多个圆孔，并在各圆孔处设置有刚性过滤网，对金属熔液进行一次过滤；所述喷嘴连接组件上安装有柔性滤网，对金属熔液进行二次过滤；/n所述激振系统设置于坩埚上方的开口处，包括函数发生器、振动杆、喷射连接件和压电换能器；所述压电换能器通过喷射连接件与振动杆连接，振动杆同轴插入所述料仓的中心孔内，其外壁与中心孔的内壁、环形腔体内环面的径向圆孔构成气压通道；所述函数发生器输出驱动信号控制所述压电换能器；/n所述加热炉设置于坩埚的外周面，并通过外接温控仪控制加热炉的温度；所述真空泵与坩埚连通，用于提供坩埚内部真空环境；所述氮气瓶通过压力控制器分别于收集仓和坩埚连通，通过压力控制器调整两者内部的工作压力；所述收集仓用于将其内冷却金属微滴转化为均匀金属颗粒。/n...

【技术特征摘要】
1.一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置，其特征在于：包括收集仓，温控仪、加热炉、坩埚、压料块、真空泵、压力控制器、料仓、刚性过滤网、氮气瓶、柔性滤网、喷嘴连接组件、喷嘴和激振系统；所述坩埚设置于收集仓内的上部，其底面中心处的通孔通过喷嘴连接组件安装有喷嘴；料仓设置于坩埚内，用于盛放固态金属料，所述压料块压装于固态金属料的上表面；
所述料仓包括圆盘底座和环形腔体，所述圆盘底座和环形腔体均开有中心孔，并通过与中心孔内径相同的圆筒连接为同轴的一体结构；所述圆盘底座的外周面上沿周向均布多个径向通孔，将料仓的中心孔与坩埚连通，作为金属熔液流道；所述环形腔体的内环面沿周向均布多个径向圆孔，将环形内腔与环形腔体的中心孔连通；环形腔体的内底面沿周向均布多个圆孔，并在各圆孔处设置有刚性过滤网，对金属熔液进行一次过滤；所述喷嘴连接组件上安装有柔性滤网，对金属熔液进行二次过滤；
所述激振系统设置于坩埚上方的开口处，包括函数发生器、振动杆、喷射连接件和压电换能器；所述压电换能器通过喷射连接件与振动杆连接，振动杆同轴插入所述料仓的中心孔内，其外壁与中心孔的内壁、环形腔体内环面的径向圆孔构成气压通道；所述函数发生器输出驱动信号控制所述压电换能器；
所述加热炉设置于坩埚的外周面，并通过外接温控仪控制加热炉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗俊，吕胜楠，齐乐华，豆毅博，李贺军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61