(57)【要約】【課題】加工精度を向上させるとともに、ワイヤーの折れ曲がりを防止し歩留まりを向上させ、かつ加工時間の短縮を図る。【解決手段】電解研磨によって先端１ａを１次加工したワイヤー１をワイヤーガイド１８によって回転自在に支持する。モータによってワイヤー１は回転し、ワイヤー１の先端１ａを２次加工する研磨体１５の研磨面１５ａにダイヤモンドの粒子が圧入されている。研磨体１５はワイヤー１の剛性よりも小さく、かつ弾性変形可能に形成されている。２次時加工後、必要に応じて、ワイヤー１の加工面に付着したダイヤモンドの粒子を除去する後処理を行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーの一端を電解研磨によって１次加工し、しかる後、ワイヤーを軸心周りに回転させながらワイヤーの一端に弾性変形可能な研磨体を押し付けて２次加工することを特徴とする超微細径ワイヤーの加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の超微細径ワイヤーの加工方法において、前記研磨体の研磨材をダイヤモンドの粒子とし、この研磨体でワイヤーを研磨した後に、ワイヤーに付着したダイヤモンドの粒子を除去する後処理加工を行うことを特徴とする超微細径ワイヤーの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗検査装置の探針プローブや医療用のカテーテル等の超微細径のワイヤの一端を超精密（μｍオーダ）にマイクロ加工する超微細径ワイヤーの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超微細径ワイヤーの加工方法は、ワイヤーの一端を研削による面取り加工を行い。この１次加工をした後に、バレル研磨の２次加工をするものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外に、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１０４０１５号公報（段落０００９、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の超微細径ワイヤーの加工方法では、研削による面取り加工をするときに、ワイヤーが撓まないようにするために、支持部によってワイヤーの一端近傍を回転自在に支持した上でワイヤーを回転させ、支持部から露呈し突出した一端に研削砥石を押し付け拡大鏡で観察しながら研削している。この方法では、直径が１ｍｍ程度までのワイヤーを加工することはできるが、直径が１００μｍ程度かそれ以下の直径の超微細径ワイヤーを加工しようとすると、ワイヤーの剛性が小さくなるため、支持部を加工する部位に近づける必要がある。しかしながら、支持部を加工する部位に近づけると研削砥石に接触してしまうため、支持部を加工する部位に近づけるのには自ずと限界があった。このため、加工中にワイヤーの一端部が研削砥石の押し付けによって撓んでしまい、加工精度が低下するというだけではなく、ワイヤーの一端部が折れ曲がるという問題があった。また、１次加工として研削砥石で研削し、２次加工としてバレル研磨で加工するというように、いずれも機械的な加工によって行っているために、一端部の仕上げ精度にばらつきがあり精度が不安定であった。特に、硬い材料によって形成されたワイヤーを加工する場合には、材料が硬いために破損が起こりやすく、破損を防止しながら行うために加工時間が長くなるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、第１の目的は加工精度を向上させることにある。また、第２の目的はワイヤーの折れ曲がりを防止し歩留まりを向上させることにある。また、第３の目的は加工時間の短縮を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、円柱状のワイヤーの一端を電解研磨によって１次加工し、しかる後ワイヤーを軸心周りに回転させながらワイヤーの一端に弾性変形可能な研磨体を押し付けて２次加工する。
したがって、１次加工の作業時間が短縮される。また、ワイヤーに押し付けられた研磨体が弾性変形する。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記研磨体の研磨材をダイヤモンドの粒子とし、この研磨体でワイヤーを研磨した後に、ワイヤーに付着したダイヤモンドの粒子を除去する後処理加工を行う。
したがって、ワイヤーの加工された部位が洗浄される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る超微細径ワイヤーの加工方法における１次加工を説明するためのモデル図であって、同図（ａ）は加工する前のワイヤーを固定用の治具に取り付けた状態の断面図、同図（ｂ）は電解研磨装置を示し、同図（ｃ）は加工後のワイヤーを示す。図２は同じく２次加工に用いる研磨装置のモデル図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、図３は同じくワイヤーガイドを拡大して示したもので、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は加工されたワイヤーの一端の偏心量を説明するための図である。図４は同じく２次加工によって加工されたワイヤー１の一端を、倍率が１５００倍の顕微鏡写真機によって撮影した写真である。
【００１０】
先ず、図１を用いて１次加工の電解研磨について説明する。
同図（ａ）において、１は外径が５０μｍの極細径の円柱状に形成された被加工物であるタングステンカーバイド製のワイヤーであって、このワイヤー１の一端１ａを後述する加工によって曲面状に形成する。２は剛性の比較的小さいアルミニウム管によって円筒状に形成された固定用の治具であって、中心に設けた貫通孔２ａの内径はワイヤー１の外径よりもわずかに大きい６０μｍに形成されている。したがって、同図（ａ）に示すように、この治具２の貫通孔２ａにワイヤー１を係入すると、ワイヤー１はこの貫通孔２ａに隙間なく取り付けられ、かつ取り付け、取り外し自在である。貫通孔２ａに係入されたワイヤー１は一端１ａが貫通孔２ａから露呈している。
【００１１】
このように治具２に取り付けたワイヤー１の一端１ａを、同図（ｂ）に示すように、電解槽５内の電解液６に浸し、治具２と電解液６に浸した電極板７とを低周波交流電源８によって印加する。実験の結果、電解液として３０％の苛性ソーダを用い、低周波交流として、５０Ｈｚ、１００Ｖ、１Ａを２〜３分間印加することによって、同図（ｃ）に示すように、ワイヤー１の一端１ａを曲率が約２５μｍの曲面を加工することができた。治具２の貫通孔２ａからワイヤー１を抜き取ることにより１次加工が終了する。このように、１次加工に電解研磨を用いたことにより、機械加工に比べて加工時間を短縮することができ、特にかたい材料によって形成されたワイヤーの加工時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００１２】
次に、図２および図３を用いて２次加工に用いる研磨装置について説明する。図２に示すように、全体を９で示す研磨装置には、ワイヤー１の先端１ａを研磨するための作業台１０が備えられており、この作業台１０は図示を省略した案内手段によって図中Ｘ方向およびＹ方向に移動自在に支持されている。この作業台１０は、一側部に突設されたつまみ１１を把持することによりＹ方向への位置を調整することができるとともに、他側部に突設されたつまみ１２を把持することによりＸ方向への位置を調整することができる。
【００１３】
作業台１０の中央部には、回転自在に支持されたポール１４が立設され、このポール１４の外周面の一部には研磨体１５がポール１４の軸線方向と直交して突設するように取り付けられている。また、ポール１４の外周面の研磨体１５が取り付けられた位置から円周方向の反対側の位置には、レバー１６が軸線方向と直交して突設するように取り付けられている。したがって、レバー１６を把持してポール１４を同図（ａ）に示すように、時計方向または反時計方向に回動操作することにより、研磨体１５をワイヤー１の一端１ａに所定の押圧力によって押し付けることができる。
【００１４】
研磨体１５は弾性変形が可能なエンジニアリングプラスチックによって扁平な直方体状に形成されており、この研磨体１５の研磨面１５ａには、研磨材としての多数のダイヤモンドの微粒子が研磨体１５の表面から露呈するように圧入されている。この研磨体１５の剛性は、加工するワイヤー１の剛性よりも小さくなるように形成されている。１７はワイヤー１の一端１ａの加工状態を観察するためのカメラである。
【００１５】
１８は回転するワイヤー１が偏心しないように回転自在に支持するワイヤーガイドであって、図３に示すように、共に直方体に形成された台座２０と蓋体２１とによって構成されている。台座２０の両端部にはねじ孔２０ａ，２０ａが螺設され、上面の中央部には断面が台形に形成された溝２０ｂが設けられている。この溝２０ｂの深さＴは、同図（ｂ）に示すように、ワイヤー１の直径よりも僅かに小さく形成され、かつ溝２０ｂ内にワイヤー１を係入すると、溝２０ｂの底部と両側部とにワイヤー１の周面が３点接触するように形成されている。蓋体２１の両端部には、通しねじ２２を挿通させる挿通孔２１ａ，２１ａが設けられている。
【００１６】
このような構成のワイヤーガイド１８は、台座２０が作業台１０に固定されており、台座２０の溝２０ｂにワイヤー１を係入し、蓋体２１を台座２０の上面に載置する。通しねじ２２を蓋体２１の挿通孔２１ａに挿通させ、台座２０のねじ孔２０ａに螺合させることにより、台座２０の溝２０ｂと蓋体２１の下面とによってガイド孔１９が形成される。
【００１７】
このガイド孔１９は、溝２０ｂにワイヤー１の周面が３点接触していることにより、通しねじ２２のねじ孔２０ａへのねじ込み量を調整し、台座２０の上面と蓋体２１の下面との間隔δを調整することにより、ワイヤー１がガイド孔１９に隙間なく回転自在に支持される。したがって、ワイヤー１が図示を省略したモータによって回転するとワイヤー１の偏心回転が規制される。また、このガイド孔１９がモータの回転中心と同軸上となるように位置付けられているとともに、研磨体１５の近傍に位置付けられている。
【００１８】
このように構成されていることにより、上述した１次加工によって加工されたワイヤー１の他端部を固定用の治具２の貫通孔２ａに係入し、モータのモータ軸と一体的に回転するチャック部材（いずれも図示せず）によって治具２を締め付ける。このとき、治具２が剛性の比較的小さいアルミニウム管によって形成されているために、チャック部材の締め付けによって治具２が塑性変形して貫通孔２ａとワイヤー１との間の隙間が取り除かれ貫通孔２ａにワイヤー１が固着する。したがって、モータの回転がワイヤー１に一体的に伝達されてワイヤー１が軸心周りに回転する。
【００１９】
ワイヤー１の一端側がワイヤーガイド１８のガイド孔１９によって回転自在に支持されることにより、このワイヤーガイド１８によって、ワイヤー１とモータの回転軸とが同軸上に位置付けられる。したがって、モータの回転によって回転するワイヤー１は偏心回転するようなことがない。
【００２０】
このような状態としてから、カメラ１７でワイヤー１の一端１ａの位置を確認しながら、つまみ１１，１２を把持して作業台１０をＹ方向またはＸ方向に移動させることにより、研磨体１５の位置を調整する。モータを駆動してワイヤー１を軸心周りに回転させ、レバー１６を操作してポール１４を、同図（ａ）に示すように反時計方向に回動させることにより、研磨体１５の研磨面１５ａをワイヤー１の一端１ａに押し付ける。このとき、研磨体１５の剛性がワイヤー１の剛性よりも小さく形成され、かつ研磨体１５が弾性変形可能な部材によって形成されているため、ワイヤー１には必要以上の押圧力が加わることがない。このため、ワイヤー１が折れ曲がるようなことがないとともに、ワイヤー１の一端側が偏心回転するようなこともないので、加工精度を向上させることができる。
【００２１】
図４はこの２次加工によって加工されたワイヤー１の一端１ａを、倍率が１５００倍の顕微鏡写真機によって撮影したものであって、一端１ａの半径が１０．３４３μｍに加工されていることが実測された。なお、本出願人が実験した結果、半径が５μｍ程度まで加工できることが確かめられた。また、撮影された図４から、直径５０μｍのワイヤー１の加工された一端１ａの偏心量γが１μｍ以内に納められたことが実測された。すなわち、図３（ｃ）において、中心線Ｃからワイヤー１の両端までの距離をそれぞれｄ１，ｄ２とすると、
γ＝｜ｄ１−ｄ２｜≦１μｍ
となった。このように、本発明においては、ワイヤーの一端をマイクロ加工するのに適しており、特に直径が１００μｍ以下のワイヤーの一端をμｍオーダで超精密加工するのに適している。
【００２２】
この２次加工によって、ワイヤー１の一端１ａの加工面にダイヤモンドの微粒子が付着した場合には、ポール１４に研磨体１５の替わりにダイヤモンドの微粒子を払い落とすための後処理用の研磨体を取り付け、この後処理用の研磨体によってワイヤー１の一端の加工面を清掃してもよい。この後処理用の研磨体としては、セラミックス製の研磨体に研磨布を覆ったものでもよいし、硬度の低い研磨材を用いてもよく、付着したダイヤモンドの付着状態に応じて種々の選択が可能である。このように、硬度が相対的に高いダイヤモンドの微粒子によって研磨することにより、加工時間を短縮できるとともに、後処理用の研磨体によってワイヤー１の一端１ａの加工面の品質を向上させることができる。
【００２３】
【実施例】
ワイヤー１を、微少領域の電気抵抗測定用４探針プローブの探針加工に適用したところ、探針の直径が５０μｍ、探針間のピッチが１００μｍのファインピッチの４探針プローブが製作された。また、研磨体１５の厚みを３０〜４０μｍとした。電解研磨においては、被加工物の材料によって電極板７が異なるが、本発明ではワイヤー１がタングステンカーバイドによって形成されていることにより、電極板７をニッケル製とした。
【００２４】
なお、本実施例では、本発明の超微細径ワイヤー加工によって探針プローブを加工した例を示したが、医療用のステンレス製のカテーテルまたはドットプリンタ用ワイヤー等を加工することもでき、種々の用途のものの加工に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、加工精度を向上させることができるばかりではなく、ワイヤーの折れ曲がりを防止し歩留まりを向上させることができ、かつ加工時間の短縮を図ることができる。
【００２６】
また、請求項２に係る発明によれば、加工時間を短縮することができるとともに、ワイヤーの一端の加工面の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超微細径ワイヤーの加工方法における１次加工を説明するためのモデル図であって、同図（ａ）は加工する前のワイヤーを固定用の治具に取り付けた状態の断面図、同図（ｂ）は電解研磨装置を示し、同図（ｃ）は加工後のワイヤーを示す。
【図２】本発明に係る超微細径ワイヤーの加工方法における２次加工に用いる研磨装置のモデル図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明に係る超微細径ワイヤーの加工方法に用いる研磨装置におけるワイヤーガイドを拡大して示したもので、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は加工されたワイヤーの一端の偏心量を説明するための図である。
【図４】本発明に係る超微細径ワイヤーの加工方法において、２次加工によって加工されたワイヤー１の一端を、倍率が１５００倍の顕微鏡写真機によって撮影した写真である。
【符号の説明】
１…ワイヤー、１ａ…一端、２…固定用の治具、６…電解液、７…電極板、８…低周波交流電源、９…研磨装置、１０…作業台、１５…研磨体、１５ａ…研磨面、１８…ワイヤーガイド、１９…ガイド孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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