(57)【要約】【課題】品質が高く低コストで微小金属球を製造できる細線チップ用の素材を提供する。【解決手段】互いに巻回された少なくとも２本の細線を有する細線チップ用素材により上記課題は解決される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに巻回された、少なくとも２本の細線を有する細線チップ用素材。
【請求項２】
請求項１に記載の細線チップ用素材において、前記細線のうち少なくとも一本を芯線とし、残余の細線は前記芯線に巻回されてなることを特徴とする細線チップ用素材。
【請求項３】
請求項１および２に記載の素材において、前記細線は、ＣｕまたはＡｕ、Ａｇを主体としてなることを特徴とする細線チップ用素材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細線チップを製造するための素材に係るものであり、詳しくは、細線チップを溶融し、球状化させて微小な金属球を得る溶融法において用いられる細線チップを得るに好適な素材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、真球度が高く、直径の揃った微小金属球が様々な分野で要求されている。例えば電子機器の分野では、ＦＣ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ）、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、或いはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などエリアアレイ型の接続端子を有するパッケージが広く用いられるようになっている。エリアアレイ型パッケージは、並設された入出力用の接続端子をその裏面に有し、例えば表面に半田が被覆された銅ボールや半田ボールなど微小金属球がその接続端子に配列され、実装基板上に搭載され、一括リフローされることにより、実装基板と接続される。
【０００３】
電子機器の高性能化および小型、薄型化に伴い、パッケージは多端子化するとともに接続端子の配列ピッチは狭小化する傾向にある。そのようなパッケージにパッケージングされる電子部品を実装基板に実装する場合や、そのようなパッケージを実装基板に実装する場合には、平面方向において高精度に位置合わせをする必要がある。さらに一部の電子機器では、耐衝撃性や放熱性の改善のため、高さ方向、つまり電子部品或いはパッケージと実装基板との間の空隙を高精度に保持する必要がある。すなわち、このような電子機器において、電子部品或いはパッケージと実装基板とを接続する微小金属球は、互いを電気的に導通させるのみならず、空隙を保持するためのスペーサとしても機能するものである。その空隙の間隔は数百μｍ以下であり、さらにその間隔を一様に保持する必要がある。したがって、スペーサとして機能する微小金属球としては、その直径が数百μｍ以下と径小で、直径のバラツキが小さく、さらに真球度が高いものが採用される。
【０００４】
通常、電気的導通のみを目的とした微小金属球としては、融点の低いＳｎ基のはんだ合金を主体としたものが使用される。しかしながら、スペーサとしての機能が要求される用途では、リフロー時の変形を避けるために、融点の高いＣｕ等を主体とした微小金属球にはんだ合金を被覆したものが採用される。
【０００５】
なお上記説明以外でも、例えば機械装置の分野において、小型ベアリング用のボールとしてステンレスを主体とした真球度が高く直径の揃った微小金属球が望まれている。
【０００６】
前記微小金属球は、例えば、その体積と同一の体積を有する細線を切断した同材質の細線チップを準備し、細線チップを、その融点より高温の油中に投入し、溶融した細線チップの表面張力で球状化させ、微小金属球を得る油中溶融法、或いは細線チップの融点より高温の雰囲気に加熱された炉芯管に投入し、自由落下させながら球状化させる気中溶融法など、溶融法により製造される。
【０００７】
溶融法で用いる前記細線チップの製造方法の一例が下記特許文献１に開示されている。特許文献１には、「複数本の金属細線を束ねて塩化ビニール等の樹脂で被覆し、これを一定長さに切断した後に被覆をはがして、一定長さの金属線を取り出」し、或いは「複数本の金属線をテープの間に平行に並べて挟み込み、このテープを一定幅に切断してから金属線を取り出」し、微小金属球の材質と同一の金属からなる細線を長手方向に定寸切断して細線チップを得る製造方法が提案されている。
【０００８】
特許文献１で例示される細線を定寸切断し細線チップを得る方法によれば、長手方向に一定の直径を有する細線を定寸切断することにより、体積のバラツキ範囲の少ない細線チップを容易に得ることができ、従って、前記溶融法において、直径のバラツキが小さな微小金属球を製造することができる。
【０００９】
さらに、特許文献１の方法によれば、樹脂やテープなど結束剤で束ねられた複数本の細線を定寸切断するので細線チップを効率的に製造できるとともに、金属細線の直径が径小になった場合でも、径小化による金属細線の剛性低下に起因する切断精度の低下、切断不良または金属細線自体の破断などの現象の発生を抑制することが可能となり、さらに体積のバラツキの少ない細線チップを得ることができるという利点がある。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の製造方法によれば、複数本の金属細線を結束剤（樹脂、テープ）で束ねる必要があり、金属細線を切断した後に結束剤を細線チップから除去する工程が別途必要になるためコスト高になるという経済的な問題があった。さらに、樹脂やテープの除去が不完全な場合にはその残渣が微小金属球に混入するという品質上の問題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−１８０４０１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題を解決するため本発明者らが鋭意検討しなされたものであり、品質が高く低コストな微小金属球を製造できる細線チップ用の素材を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明により提供される、互いに巻回された少なくとも２本の細線を有する細線チップ用素材により解決される。すなわち、本発明の細線チップ用素材によれば、互いに巻回して束ねられた細線からなる素材は、単一の細線に比べて剛性が高いので細線チップの体積バラツキを小さくすることができ直径の揃った微小金属球が製造されるとともに、細線を束ねるために結束剤を用いる必要がないので、結束剤の除去工程が不要となり経済的に微小金属球が製造され、また、結束剤の残渣が混入することがない高品質な微小金属球が製造される。なお、細線の断面形状は、略円形状または略矩形状、略三角形状など種々の形状を選択することができる。
【００１４】
さらに、前記細線のうち少なくとも一本を芯線とすることにより、残余の細線を該芯線に巻回されてなる細線チップ用素材は、その屈曲が抑制され、搬送時や切断時の撓みが少ないためにより切断不良が低減され好ましい。
【００１５】
さらに加えて、前記細線チップ用素材は、前記芯線を１本とし、その芯線に６本の細線を巻回したものとすれば、その切断端部の解け方を一様にでき、もって細線チップの体積バラツキを小さくできるので好ましい。
【００１６】
さらに加えて、前記細線チップ用素材に用いる細線の直径は限定されるものではないが、特に、剛性が低下し切断不良の生じやすい直径が１００μｍ以下の細線を切断して細線チップを製造するに好適である。
【００１７】
なお、前記細線チップ用素材において、細線を巻回するピッチを小さくすれば素材の剛性を高くすることができるが、細線が斜めに切断されるため得られる細線チップの体積のバラツキが大きくなり、さらに、端部が解けにくく切断不良が生じやすい。また、細線の巻回ピッチを大きくすれば、切断端部は解けやすく得られる細線チップの体積バラツキも少ないが、素材の剛性が低下するため切断不良が生じやすい。もって、細線の巻回ピッチは、細線チップの長手方向の長さより大きく、素材の剛性を維持できるピッチを選択する必要がある。
【００１８】
さらに、前記細線チップ用素材において、細線の素材は特に限定されることはなく、例えばＮｉまたはＷ、Ｍｏ、Ｓｎを主体としたものでもよいが、前記パッケージに採用する微小金属球を製造するための細線チップ用素材としては、ＣｕまたはＡｕ、Ａｇを主体とした細線であることが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の細線チップ用素材について、まずその実施の形態について図面を参照し説明する。図１および２は、本発明の細線チップ用素材の第１および第２の態様を示す図である。
【００２０】
本発明の第１態様の細線チップ用素材１は、図１に示すように、少なくとも２本（本態様では６本）の細線１１を有し、それぞれの細線１１は互いに所定のピッチＰで巻回されているものである。このように複数本の細線１１を互いに巻回することにより細線１１同士が撚られた状態となり、接着剤などを用いることなく機械的に結束された細線１１により剛性の高い素材１が形成される。
【００２１】
本発明の第２態様の細線チップ用素材２は、図２に示すように、基本的には第１態様の素材１と同様であるが、複数本の細線２１のうち少なくとも１本を芯線２１１とし、残余の細線（本態様では６本）２１２は芯線２１１に所定のピッチＰで巻回されてなるものである。この第２態様の素材２によれば、第１態様の素材と同様に細線２１は機械的に結束される一方で、素材２の中心部に位置する芯線２１１により素材２自体の屈曲が抑制される。
【００２２】
次に、上記第１および第２態様の細線チップ用素材１，２を用いて細線チップを作成し、その細線チップを用いて微小金属球を溶融法により作成した実施例について図面を参照し説明する。図３は、前記細線チップ用素材１，２を用いて細線チップを製造する方法を説明した図である。図４は、第１態様の素材１で作成された細線チップ（実施例１）により製造された微小金属球の直径の分布を示したものである。図５は、第２態様の素材２で作成された細線チップ（実施例２）により製造された微小金属球の直径の分布を示したものである。図６は、第１および２態様の素材１，２の細線と同一の直径の細線を単線で切断し、作成された細線チップ（比較例）により製造された微小金属球の直径の分布を示したものである。図７は、実施例１および２と比較例の作業時間とその内容を説明する図である。
【００２３】
【実施例１】
Ｃｕを主体とした直径が５０μｍの細線１１を６本準備し、図１に示すように、巻回ピッチＰを１ｍｍ（公差５０μｍ）として細線１１を互いに巻回して素材１を作成した。図２に示すように、切断装置３のボビン３１にその素材１を巻き取り、所定のピッチで回転可能な駆動用ローラ３２および従動ガイドゴム３３で素材１の先端部を挟持し、所望の細線チップの長さに応じたピッチ（３３μｍ）で素材１を送線可能なよう駆動用ローラ３２の回転をセットし、素材１をダイ３４のガイド孔３４１に送りこみながら切断刃３５で定寸切断し、１０００個の細線チップを作成した。その細線チップを気中溶融法で球状化し、目標直径が５０μｍの微小金属球を得た。
【００２４】
【実施例２】
Ｃｕを主体とした直径が５０μｍの細線２１を７本準備し、図２に示すように、そのうちの１本を芯線２１１とし、残余の細線２１は芯線２１１に巻回ピッチＰを１ｍｍ（公差５０μｍ）で巻回して素材２を作成した。実施例１と同様にして、その素材２を切断し、１０００個の細線チップを作成し、微小金属球を得た。
【００２５】
【比較例】
Ｃｕを主体とした直径が５０μｍの細線を単線を準備した。実施例１と同様にして、その単線を切断し、１０００個の細線チップを作成し、微小金属球を得た。
【００２６】
上記実施例１および２、比較例における金属球の直径分布をそれぞれ図４〜６に、また細線チップ１０００個を得るためのそれぞれの作業時間とその内容を図７に示す。ここで、図７の作業時間は、細線を単線で切断した時間を基準とし相対的に表示されている。本発明の素材によれば、微小金属球の直径分布は細線を単線で切断した場合と同等であった。さらに、細線を単線で切断した場合には細線の剛性不足に起因した切断不良や送り不良により作業時間の約２０％の割合で切断中に停止したが、本発明の素材を切断した場合には装置が停止することは皆無であった。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の微小金属球を製造するための細線チップ用素材によれば、互いに巻回された少なくとも２本の細線を有しているので、細線を束ねるために樹脂やテープを用いる必要がなく、樹脂やテープの除去工程が不要となり経済的に微小金属球を製造することができ、また樹脂やテープの残渣が混入することがない高品質な微小金属球を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の細線チップ用素材の第１の態様を示す図である。
【図２】本発明の細線チップ用素材の第２の態様を示す図である。
【図３】図１および２の素材を用いて細線チップを製造する状態を説明する図である。
【図４】図１の素材で作成された実施例１の細線チップによる微小金属球の直径の分布を示したものである。
【図５】図２の素材で作成された実施例２の細線チップによる微小金属球の直径の分布を示したものである。
【図６】細線を単線で切断し作成された比較例の細線チップにより得られた微小金属球の直径の分布を示したものである。
【図７】実施例１および２と比較例の作業時間と作業の内容を説明する図である。
【符号の説明】
１（２）：細線チップ用素材、１１（２１）：細線
３：切断装置、３１：ボビン、３２：駆動用ローラ、３３：ガイドローラ
３４：ダイ、３５：切断刃。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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