(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異形の球体を選別する方法において、球体を導電性膜を形成したガラス基板上を転がすことによって選別することを特徴とする異形球選別方法。
【請求項２】
ガラス基板は、表面粗さＲｚが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の異形球選別方法。
【請求項３】
球体は実質直径５００μｍ以下の金属粒子または樹脂粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の異形球選別方法。
【請求項４】
選別される球体を供給する供給部と、該供給部から供給された球体が転がるように傾斜されたガラス基板と、該ガラス基板上を転がった球体を捕獲する回収容器を具備する異形球選別装置であって、前記ガラス基板には導電性膜が形成されていることを特徴とする異形球選別装置。
【請求項５】
ガラス基板は、表面粗さＲｚが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の異形球選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアリングなどの精密部品やはんだボールなどの電子機器に用いられる球形部材に混入している不具合品を選別する異形球選別方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真球度の低い球状部材の選別方法が種々提案されている。例えば、特開平1-249180号に開示されている方法として、気流中で、気流方向に対して直角ないし斜面方向に球状粒子を平面上に転動させて、直進する粒子を捕獲することにより、真球状粒子を捕獲する方法である。
また、これに類似した流体の選別方法で、例えば特開平10-146568号にはステンレス鋼板または軟鋼製鋼板の斜面上を転がし、斜面を転がる流体の形状による速度を利用して、形状の等しい粒子を選別、回収する方法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明者は、従来から提案されている種々の方法を検討した。その結果、特開平1-249180号で提案される気流を利用した選別方法では、気流の強さによっては高い真球度の粒子も気流に流されてしまい、精度よく高い真球度の粒子を捕獲し難いという欠点があり、また、特開平10-146568号の提案では、鋼板を用いて形状の等しい粒子を選別するため、斜面上を転がる粒子が鋼板表面の粗さの影響を受け易く、例えば５００μｍ以下の径を有する粒子の選別には不向きであることを知見した。
本発明の目的は、高い真球度を粒子を精度よく選別可能で、特に実質５００μｍ以下の直径を有する粒子の選別に好適な異形球選別方法と装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、粒子を斜面で転がした時、異形球のみを効率よく取り除く方法を鋭意検討した。その結果、斜面上を転がし、真球度の低い球は斜面に対して大きく横方向に進むので、これらを不具合品として取り除くことが出来れば、例えば、エレクトロニクスの格子端子型実装部品の端子材料に用いられるはんだボールのように非常に高い真球度が要求される粒子の選別に好適となることを知見した。
しかし、この方法を金属板上で行うと、非常に多くの良品を不良品と判定することになった。この原因は、金属板上にある凹凸などによって、ボールの軌道が変えられることであることがわかった。そこで、金属板の表面を鏡面研磨して、同様の実験を行った。その結果、鏡面研磨を行っても、金属板上のうねりなどを完全に無くすことは出来ず、若干の改善が認められた程度であった。
【０００５】
そこで、平坦度が優れている板として、ガラス板を用いることを検討した。しかし、ガラス板では静電気が発生して緩やかに傾斜させた斜面を転がらず、少なくとも２０°以上の傾斜が必要となることを知見した。この２０°以上の急斜面では、異形球と真球度の高い球体を精度良く選別が不可能であることがわり、特に実質５００μｍ以下の径の微小な金属粒子や、樹脂粒子ではこの現象が顕著になることを突き止めた。
そこで、本発明者はガラス基板の球体の転がる面上に静電気を防止する特別な皮膜を形成すれば、非常に高い精度で、真球度や異形を選別することが求められるボールの選別が可能であることを見出し本発明に到達した。
【０００６】
即ち本発明は、異形の球体を選別する方法において、球体を導電性膜を形成したガラス基板上を転がすことによって選別する異形球選別方法である。
好ましくは、ガラス基板は表面粗さＲｚが０．５μｍ以下、そりが０．５％以下であり、更に好ましくは、球体は実質直径５００μｍ以下の金属粒子または樹脂粒子の異形球選別方法である。
また本発明は、選別される球体を供給する供給部と、該供給部から供給された球体が転がるように傾斜されたガラス基板と、該ガラス基板上を転がった球体を捕獲する回収容器を具備する異形球選別装置であって、前記ガラス基板には導電性膜が形成されている異形球選別装置であり、好ましくは、上記のガラス基板は表面粗さＲｚが０．５μｍ以下である異形球選別装置である。
【０００７】
【発明の実施形態】
本発明の最も重要な特徴は、選別する球体(粒子)を導電性膜を形成したガラス基板上を転がすことで、効率よく異形球を選別可能にしたことにある。以下に本発明を詳しく説明する。
まず、異形化した球体と、高い真球度を有する球体とを斜面上を転がすと、球体の転がる方向や速度が異なるため、これを利用して高い真球度を有する球体を選別することができる。しかしながら、上述したように球体が転がる斜面となった基板の粗さによっては、高い真球度の球体を精度よく捕獲することはできない場合もあり、単に平坦度に優れるガラス基板を用いても静電気の影響から高い真球度の球体を精度よく捕獲することはできない。
【０００８】
そのため、優れた平坦度を有しながら、球体への帯電を防止する導電性とを兼ね備えることが必要である。
そこで本発明では、平坦度の優れている基板としてガラス基板上に、帯電を防止する導電性膜を球体が転がる面に成膜する。これにより、良品を不良品と判定する量は激減し、かつ直径１００μｍ以下のボールでも転がせることが可能となる。
この導電性膜は必要に応じて接地して使用しても良いが、数十から数百ミクロン程度の金属球の場合、特に接地を必要とせず安定した転がり選別が可能になる。
【０００９】
本発明の選別方法を例えばハンダボールやベアリングボールなどのように高精度での選別が要求される場合は、表面粗さＲｚが０．５μｍ以下のガラス基板を用いると良い。この理由は、実質直径５００μｍ以下のボールでは、Ｒｚが０．５μｍを越えると、転がる方向や速度が変化するためである。
なお、本発明で言う実質とは、異形化した球体を除いた球体の直径が５００μｍ以下のものを言い、本発明で言うＲｚはＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定されいる１０点平均粗さである。また、ガラス基板の反りも考慮するとより好ましく、ガラス基板を平坦な板の上に置いて、この板から最も離れた高さが全厚みの０．５％以下であれば、ガラス基板上を転がる球体が減速や加速したり、転がる方向が反りの影響を受け難くなり、更に好適である。
さらに、Ｒｚを０．１μｍ以下、かつ、反りを０．１％以下とすると、φ１００μｍ以下の球体でもガラス基板表面の粗さの影響を受けることなく選別が可能になる。
【００１０】
次に本発明者は導電性膜について、種々の検討を行った。その結果、金属膜としてはＣｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、導電性セラミック膜としてはＩＴＯが、特に好ましいことがわかった。なぜなら、導電性膜上に錆びが発生すると、錆びの部分で良品の軌道も変えらるために、良品も横方向に転がることになる。また、錆びによる球の汚染も問題となる。よって、耐食性に優れたＣｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ金属膜かＩＴＯなどの導電性セラミック膜が好ましい。
【００１１】
上述のガラス基板に導電性膜を成膜する方法としては、真空蒸着、スパッタ、化学的気相成長（ＣＶＤ）など種々の方法で作製することが可能である。
このうち、本発明で使用するガラス基板には、５０ｍｍ×１００ｍｍ以上の大きさが必要とされる場合があるため、広い面積を短時間に成膜でき、ボールの転がりを阻害しない均一な膜厚分布が得られる方法として、スパッタによる成膜が適している。
【００１２】
上述のようなガラス基板上を球体を転がすことで、精度よく異形球と高い真球度を有する球体とを選別することができる。
本発明のガラス基板上には導電性膜が形成されて、球体やガラス基板表面での帯電を防止することから静電気の影響を受け易い直径５００μｍ以下の微小球の選別に好適であり、ガラス基板の傾斜角度も、１０°以下の緩やかな傾斜で高い精度で異形球を選別可能となる。
なかでも、直径が数μｍの程度のハンダボールや、球体そのものに帯電し易い、例えば異方性導電膜中にメッキを施されて配される樹脂製の球体や、液晶表示素子のスペーサ用途などの樹脂性球体の選別にも好適である。
【００１３】
次に本発明の選別装置について説明する。
本発明の選別装置の一例として、模式図を図１に示す。選別される球体を供給部(1)に充填し、供給された球体は供給部に接続された供給口から、導電性膜が形成されて球体が転がるように傾斜するガラス基板(3)上に排出される。
排出された球体は、適量が転がるように絞り部(2)で絞られ、ガラス基板上を転がって行く。この時、真球度の高い球体は良品ボール(4)として、ガラス基板側面に外れること無く、良品ボールの軌道(5)を転がり、良品ボールを回収する捕獲容器(8)に転がり落ちることになる。
一方、楕円形やサテライトと呼ばれる突起を有する球体は、不良ボール(6)として、例えば不良ボールの軌道(7)を転がり、ガラス基板側面に落下することで、不良ボールと、良品ボールに選別される。
また、良品ボールは斜面を転がる速度が速く、不良品は斜面を転がる速度が比較的に遅い。そこで、回収容器の位置を適正量だけ、膜付きガラス基板から離して回収することによっても選別は可能である。
【００１４】
この時に用いるガラス基板の表面粗さをＲｚが０．５μｍ以下のガラス基板を用いれば、ハンダボールやベアリングボールなどのように高精度での選別が要求される直径５００μｍ以下のボールの選別に好適となる。
なお、選別する球体を連続で選別したい時は、供給部に連続供給可能な供給装置を別に装着しても良いし、球体の直径によってガラス基板の長さを適宜調整しても良い。
また、球体自身の重さが、例えばパチンコ球や真珠のように重い場合は、直接ガラス基板に落下して、ガラス基板を損傷しないように、ガラスの厚み厚くしたり、供給部に接続された供給口を通した後、絞り部を複数個設けて、絞り部で球体の減速を図っても良い。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例として本発明を更に詳しく説明する。
先ず、本実施例では図１の模式図に示す異形球選別装置を用いた。
この異形球選別装置には、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚み１．０ｍｍのガラス基板を用いた。このガラス基板の表面粗さＲｚは０．０５μｍである。このガラス基板の球体が転がる面側には、導電性膜をスパッタにてＣｒ膜を２００ｎｍの厚さで成膜している。また、ガラス基板の下には、ガラスが自重で反らないようにするために、アクリル製の板を設置し、ガラス基板の傾斜は５°とした。
そして、直径８００μｍ、６００μｍ、２００μｍの金属製の球体として、はんだボールをそれぞれ１０００個づつ用意し、ダブルボールと呼ばれる２個の球が接合したような形状になっている不良品を１個を混ぜた。
【００１６】
先ず、直径８００μｍのはんだボールを供給部(1)に充填し、供給された球体は供給部に接続された供給口から、導電性膜が形成されて球体が転がるように傾斜するガラス基板(3)上に排出した。供給方法としては、ガラス基板直上からボールを供給する構造になっており、ボールの初速度が一定になるようにした。
排出されたはんだボールは、適量が転がるようにガラス基板中央に設けた絞り部(2)で絞られ、ガラス基板上を転がる構造である。このボールを絞る理由は、ボールがあまりにも幅をもって転がり始めると、横方向に外れた量で異形球を選別する基準が設定出来なくなるからである。
この時、真球度の高い球体は良品ボール(4)として、ガラス基板側面に外れること無く、良品ボールの軌道(5)を転がり、良品ボールを回収する捕獲容器(8)に転がり落ちることになる。
この捕獲容器(8)は、容器内を二分割してあり、ガラス基板に近い手前側には速度の遅い主に異形球が回収され、ガラス基板から遠い捕獲容器部分には良品が捕獲回収されるようにした。
【００１７】
一方、ダブルボールは、不良ボール(6)として、例えば不良ボールの軌道(7)を転がり、ガラス基板側面に落下することで、不良ボールと、良品ボールに選別される。もちろん、横方向に逸れた異形球も、良品とは混ざらない構造にした。
以上のようにして、異形球を選別した。
この選別装置で異形球として除去されなかったはんだボールを、目視と電子顕微鏡を用いて異形球の混在の有無を確認したが、異形球の混在は確認されなかった。なお、上述した異形球のダブルボールは、ガラス基板側面に落下した。
【００１８】
上述した選別方法と同様の選別方法で、直径６００μｍ、２００μｍのはんだボールをそれぞれ選別した。
異形球として混在させたダブルボールは、ガラス側面に落下し、良品として捕獲されたはんだボールについて、目視と電子顕微鏡を用いて異形球の混在の有無を確認したが、異形球の混在は確認されなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の異形球選別方法、選別装置によてれば、ガラス基板に導電性膜が形成されているため、ガラス基板の傾斜角度を５°以下の低角度でも選別が可能になり、これによって、良品と不良品の軌道がより明確に異なるようになり、選別精度が顕著に向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異形球選別装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１．供給部、２．絞り部、３．ガラス基板、４．良品ボール、５．良品ボールの軌道、６．不良ボール、７．不良ボールの軌道、８．捕獲容器
【図１】
0004697566.tif 000002