DE1268321B - Ring nozzle with variable gap width for an atomization apparatus for the production of alloy balls with the desired diameter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

B22dB22d

Deutsche Kl.: 31 b2- 23/08 German class: 31 b2- 23/08

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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Registration date:
Display day:

P 12 68 321.5-24
27.Juni 1964
16. Mai 1968P 12 68 321.5-24
June 27, 1964
May 16, 1968

Die Erfindung betrifft eine veränderliche Ringdüse in einer Verdüsungs-Apparatur zur Herstellung von Legierungskugeln mit gewünschtem Durchmesser. The invention relates to a variable ring nozzle in an atomizing apparatus for manufacture of alloy balls with the desired diameter.

Legierungskugeln aus verschiedenen Materialien, z. B. Zinn, Blei, Indium, Antimon, Arsen und Gallium, finden in der Praxis mannigfache Anwendung. So werden solche Legierungskugeln unter anderem in der Halbleitertechnik zur Anfertigung von Transistoren und Dioden benutzt. Derartige Legierungskugeln werden gewöhnlich in Verdüsungs-Apparaturen hergestellt. In einer solchen Apparatur wird das durch Widerstand oder Hochfrequenzheizung geschmolzene Legierungsmaterial mittels Gasdruck durch die Düse eines senkrecht stehenden Quarzglasrohres gedrückt, wobei das Legierungsmaterial die Düse in Form eines Strahles verläßt. Dieser Strahl fällt entweder frei in der Gasatmosphäre oder in eine heiße Flüssigkeit, z. B. siedendes Öl, und reißt beim Fallen ab, wobei das flüssige Material abkühlt und infolge der Oberflächenspannung kleine Kugeln bildet. Der Durchmesser der so entstehenden Legierungskugeln läßt sich durch entsprechende Wahl des inneren Durchmessers der Düse beeinflussen. Um Kugeldurchmesser zu erzielen, deren Maximum der Häufigkeitsverteilung dem gewünschten Kugeldurchmesser entspricht, geht man daher in der Praxis so vor, daß man der Düse einen bestimmten Innendurchmesser gibt, mit dessen Hilfe die gewünschten Kugeldurchmesser erzielt werden. Eine solche Düse hat jedoch verschiedene Nachteile. Um Kugeldurchmesser gewünschter Größe, z.B. 200 μ, herzustellen, muß die Düse einen bis auf wenige Mikron genau definierten Innendurchmesser besitzen. Erfahrungsgemäß bereitet jedoch die Herstellung solcher Düsen große Schwierigkeiten, so daß man oft nicht in der Lage ist, einen bestimmten gewünschten Kugeldurchmesser zu erzielen. Ein weiterer Nachteil ist, daß man für einen gewünschten Kugeldurchmesser nur eine einzige bestimmte Düse verwenden kann. Man muß also sehr viele maßhaltige Düsen zur Verfügung haben, um Legierungskugeln mit gewünschtem Durchmesser herstellen zu können.Alloy balls made from various materials, e.g. B. tin, lead, indium, antimony, arsenic and gallium, are used in many ways in practice. So are such alloy balls, among other things Used in semiconductor technology to manufacture transistors and diodes. Such alloy balls are usually used in atomizing equipment manufactured. In such an apparatus this is done by resistance or high frequency heating molten alloy material by means of gas pressure through the nozzle of a vertical quartz glass tube pressed, the alloy material leaves the nozzle in the form of a jet. This ray falls either freely in the gas atmosphere or in a hot liquid, e.g. B. boiling oil, and cracks at Fall off, whereby the liquid material cools and forms small spheres as a result of the surface tension. The diameter of the resulting alloy balls can be determined by the appropriate choice of influence the inner diameter of the nozzle. In order to achieve a ball diameter, the maximum of which is the If the frequency distribution corresponds to the desired ball diameter, this is the way to go in practice before that one gives the nozzle a certain inside diameter, with the help of which the desired Ball diameter can be achieved. However, such a nozzle has several disadvantages. To ball diameter To produce the desired size, e.g. 200 μ, the nozzle must be accurate to within a few microns have a defined inner diameter. Experience has shown, however, to prepare such nozzles great difficulties, so that one is often not able to find a certain desired ball diameter to achieve. Another disadvantage is that you only need for a desired ball diameter can use a single dedicated nozzle. So you have to have a lot of true-to-size nozzles available in order to be able to produce alloy balls with the desired diameter.

Weiterhin ist eine Tropfanordnung bekannt, bei der in die Öffnung eines Siebes eine konische Nadel eingeführt wird und durch entsprechende Einstellung dieser Nadel Metallkugeln verschiedenen Durchmessers hergestellt werden. Diese Tropfanordnung hat jedoch den Nachteil, daß mit ihr nur Metallkugeln größeren Durchmessers z. B. von einigen Millimeter hergestellt werden können, jedoch nicht die in der Halbleitertechnik benötigten Legierungs-Ringdüse mit veränderlicher Spaltweite für eine
Verdüsungs-Apparatur zur Herstellung von
Legierungskugeln mit gewünschtem DurchmesserFurthermore, a drip arrangement is known in which a conical needle is inserted into the opening of a sieve and metal balls of various diameters are produced by setting this needle accordingly. However, this drip arrangement has the disadvantage that only larger diameter metal balls z. B. can be made of a few millimeters, but not the alloy ring nozzle required in semiconductor technology with a variable gap width for a
Atomization equipment for the production of
Alloy balls with the desired diameter

Anmelder:
TelefunkenApplicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Ekkehard Jordan, 7100 HeilbronnEkkehard Jordan, 7100 Heilbronn

kugeln sehr kleinen Durchmessers z. B. von 100 bis 300 μηι.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ringdüse für eine Apparatur zur Herstellung von Metallegierungskugeln mit gewünschtem Durchmesser anzugeben, welche auf einfache Weise eine Veränderung des inneren Düsendurchmessers ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Düsenöffnung ein auswechselbarer, zylindrischer Stift (6) angeordnet ist. Durch die Wahl des Stiftdurchmessers wird der gewünschte Kugeldurchmesser bestimmt. Auf diese Weise entsteht in der Düsenöffnung ein Ringspalt, dessen Spaltweite durch den Durchmesser des Stiftes bestimmt ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Düse ist es möglich, durch Veränderung ihrer Spaltweite, d. h. durch Veränderung des Durchmessers des Stiftes Legierungskugeln mit gewünschtem Durchmesser herzustellen. Je größer man den Stiftdurchmesser wählt, um so kleiner wird die Spaltweite und um so kleiner sind die aus dem Ringspalt hervorgehenden Legierungskugeln, und umgekehrt je kleiner der Stiftdurchmesser gewählt wird, um so größer sind die entstehenden Legierungskugeln. Werden mehrere Gruppen von Kugeldurchmessern angestrebt, welche sich nur wenig, z. B. um 50 μηι voneinander unterscheiden sollen, so gelangen Stifte zur Anwendung, welche im Durchmesser nur um einige Mikrometer voneinander abweichen. Wie groß der Durchmesser des eingeführten Stiftes sein muß, wird durch Versuche bestimmt. Man tastet sich durch Verwendung von um einige Mikrometer voneinander sich unterscheidenden Stiften an den Stiftdurchmesser heran, welcher den gewünschten Kugeldurchmesser ergibt.balls of very small diameter z. B. from 100 to 300 μm.
The invention is based on the object of specifying an annular nozzle for an apparatus for producing metal alloy balls with the desired diameter, which allows the inner nozzle diameter to be changed in a simple manner. According to the invention, the object is achieved in that an exchangeable, cylindrical pin (6) is arranged in the nozzle opening. The desired ball diameter is determined by choosing the pin diameter. In this way, an annular gap is created in the nozzle opening, the gap width of which is determined by the diameter of the pin. With the aid of the nozzle according to the invention it is possible to produce alloy balls with the desired diameter by changing its gap width, ie by changing the diameter of the pin. The larger you choose the pin diameter, the smaller the gap width and the smaller the alloy balls emerging from the annular gap, and conversely, the smaller the pin diameter is selected, the larger the resulting alloy balls. If several groups of ball diameters are sought, which differ only a little, z. B. should differ from each other by 50 μηι, then pins are used, which differ in diameter by only a few micrometers from each other. How large the diameter of the inserted pin must be is determined by experiments. By using pins that differ from one another by a few micrometers, you feel your way to the pin diameter which results in the desired ball diameter.

Die erfindungsgemäße Düse eignet sich besondersThe nozzle according to the invention is particularly suitable

für die Herstellung von Legierungskugeln mitDurch-for the production of alloy balls with

809 549/339809 549/339

messern zwischen 100 und 300 μηι, welche vornehmlich in der Halbleitertechnik Verwendung finden.knives between 100 and 300 μm, which primarily are used in semiconductor technology.

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Düse ist in der Figur dargestellt. Ein Quarzgefäß 1 mit Deckel 2 dient als Drucktopf der Verdüsungs-Apparatur. Durch zwei Quarztüllen 3 α und 3 b am Deckel 2 kann das Gas 4 ein- und ausströmen. Die als Auslaßstutzen dienende Quarztülle 3 b ist beim Vorspülen des Gefäßes 1 geöffnet und wird danach durch einen Hahn 3 c verschlossen. Das Quarzgefäß 1 besitzt am Boden ein Loch zur Aufnahme des Kohletiegels 5, in welchem sich unten die Öffnung für die Quarzdüse 6 befindet. Die Quarzdüse 6 besitzt ©inen ringförmigen Querschnitt. In ihr befindet sich ein zylindrischer Stift 7 aus rostfreiem Stahl, welcher die Düsenöffnung ringförmig verengt. Der Stift 7 ist über der Düse 6 dadurch gehaltert, daß der obere Teil T einen größeren Durchmesser aufaufweist. Auf diese Weise wird ein Durchrutschen des Stiftes 7 durch die Düse 6 verhindert. Der Stift 7 ao ragt unten aus der Düse heraus. Er besitzt in seinem oberen Teil T Längsnuten, welche ein Nachfließen des Tiegelschmelzgutes ermöglichen. An Stelle der Längsnuten können sich im oberen Teil T auch Spiralgänge befinden. Als Heizquelle für die Anordnung dient die Hochfrequenzspule 8.An embodiment of a nozzle according to the invention is shown in the figure. A quartz vessel 1 with a lid 2 serves as a pressure pot for the atomization apparatus. The gas 4 can flow in and out through two quartz sleeves 3 α and 3 b on the cover 2. The quartz nozzle 3 b serving as an outlet is opened when the vessel 1 is pre-rinsed and is then closed by a valve 3 c . The quartz vessel 1 has a hole on the bottom for receiving the carbon crucible 5, in which the opening for the quartz nozzle 6 is located at the bottom. The quartz nozzle 6 has an annular cross section. In it there is a cylindrical pin 7 made of stainless steel, which narrows the nozzle opening in an annular manner. The pin 7 is supported above the nozzle 6 in that the upper part T has a larger diameter. In this way, the pin 7 is prevented from slipping through the nozzle 6. The pin 7 ao protrudes from the bottom of the nozzle. In its upper part T it has longitudinal grooves which allow the crucible melted material to flow further. Instead of the longitudinal grooves, there can also be spiral flights in the upper part T. The high-frequency coil 8 serves as the heating source for the arrangement.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Ringdüse mit veränderlicher Spaltweite für eine Apparatur zur Herstellung von Metalllegierungskugeln mit bestimmtem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsenöffnung ein auswechselbarer, zylindrischer Stift (6) angeordnet ist.1. Ring nozzle with variable gap width for an apparatus for the production of metal alloy balls with a certain diameter, characterized in that in the nozzle opening an exchangeable, cylindrical Pin (6) is arranged. 2. Ringdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere, über der Düse befindliche Teil des Stiftes (7') einen größeren Durchmesser aufweist als der untere, in die Düse eingeführte Teil (7).2. Ring nozzle according to claim 1, characterized in that the upper one located above the nozzle Part of the pin (7 ') has a larger diameter than the lower one inserted into the nozzle Part (7). 3. Ringdüse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem oberen Teil (7^ des Stiftes (6) Längsnuten oder Spiralgänge befinden. 3. Ring nozzle according to claim 1 and 2, characterized in that in the upper part (7 ^ of the pin (6) are longitudinal grooves or spiral threads. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 756 202;
USA.-Patentschrift Nr. 2 574357.Considered publications:
French Patent No. 756 202;
U.S. Patent No. 2,574,357. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings 809 549/339 5.68 © Bundesdruckerei Berlin809 549/339 5.68 © Bundesdruckerei Berlin