(57)【要約】【課題】  本発明は、細線をその長手方向に切断して細線チップを製造するにあたり切断された細線の回収率を向上できる切断方法および切断装置の提供を第１の目的としている。【解決手段】  本発明の細線の切断方法は、長手方向に細線を切断し、切断された細線を方向を規制しつつ所定位置まで移動させ回収する切断方法である。【選択図】図１
2005081466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細線をその長手方向に切断するとともに切断された細線が切断時に放出される方向を規制する細線の切断方法。
【請求項２】
細線を切断する切断装置であって、前記細線をその長手方向に切断するとともに切断された細線が切断時に放出される方向を規制する刃部を備えた切断ユニットを有することを特徴とする細線の切断装置。
【請求項３】
細線を切断する切断装置であって、前記細線をその長手方向に切断する刃部を備えた切断ユニットと、前記切断された細線が切断時に放出される方向を規制する放出方向規制手段を備えた回収ユニットとを有することを特徴とする細線の切断装置。
【請求項４】
請求項２または３のいずれかに記載の切断装置において、前記切断された細線を受け入れる開口部を一方に前記切断された細線を排出する開口部を他方に備えた管状の受送部材を有することを特徴とする細線の切断装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の切断装置において、前記切断ユニットは、回転しつつ前記細線を切断する回転刃部を有することを特徴とする細線の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細線を切断する技術分野に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  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】
微小金属球は、例えば、その体積と同一の体積で同材質の細線を切断した金属片（以下細線チップと称する。）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の溶融法により製造される。
【０００７】
前記細線チップは、従来より、下記特許文献１に一例が示されるように固定刃と前後に駆動する切断刃で細線を剪断的に切断する前後移動刃方式、または下記特許文献２に一例が示されるように固定刃と回転する切断刃で細線を剪断的に切断する回転刃方式を用いて製造されている。
【０００８】
しかしながらいずれの方式においても、切断刃の駆動の衝撃で切断された細線が広範囲に散乱し、或いは切断刃の駆動により生ずる風圧で切断された細線が広範囲に散乱し細線チップを効率よく回収できないという問題があった。さらに、その問題は、特に細線チップの直径がφ数十μｍ以下のレベルの場合顕著となる。すなわち、その直径レベルの細線チップの場合には、細線チップに作用する重力に対し静電気力（細線チップが切断時に帯電することによる）や液架橋力（雰囲気の水分による）の影響が大きくなり、細線チップが自重により落下せず切断部付近に浮遊したり、切断部表面に付着し回収率が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開昭６３−１１５６７９号公報
【特許文献２】特開平５−２３７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、細線をその長手方向に切断して細線チップを製造するにあたり切断された細線を高い回収率で回収可能な切断方法および切断装置の提供を第１の目的とし、さらに切断効率の高い切断装置の提供を第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の目的は、細線をその長手方向に切断するとともに切断された細線が切断時に放出される方向を規制する本発明の切断方法により達成される。すなわち、長手方向に切断された細線（すなわち細線チップ）を回収するにあたり、細線チップが切断時に放出される方向を規制することにより細線チップは一定の方向に向け移動し、したがって、その方向において所定の位置に回収部材を配置すれば細線チップは高い回収率で回収されることとなる。細線は、細線チップの長さがほぼ同じ状態となるように定寸切断されてもよいし、その長さがある分布状態となるように非定寸切断されてもよい。細線チップを移動させるために作用させる力としては、例えば細線を切断する際に刃部から作用する力や空気やガスの流動による流体的な力、磁石などから生じる電磁気的な力などを採用することができ、その力の作用方向を一定の方向に制御することにより細線チップは一定の方向に移動されることとなる。
【００１１】
上記切断方法を具現する本発明の第１の切断装置は、細線を切断する切断装置であって、前記細線をその長手方向に切断するとともに切断された細線が切断時に放出される方向を規制する刃部を備えた切断ユニットを有することを特徴としている。かかる第１の切断装置によれば、前記刃部は細線を切断し細線チップを形成すると同時に該刃部から伝達される機械的な力の作用する一定の方向に規制しつつ細線チップを放出する。したがって、その方向において所定の位置に回収部材を配置すれば高い回収率で細線チップを回収できる。
【００１２】
また、上記切断方法を具現する本発明の第２の切断装置は、細線を切断する切断装置であって、前記細線をその長手方向に切断する刃部を備えた切断ユニットと、前記切断された細線が切断時に放出される方向を規制する放出方向規制手段を備えた回収ユニットとを有することを特徴としている。かかる第２の切断装置によれば、前記刃部は長手方向に細線を切断し細線チップを形成する。放出方向規制手段は、例えばそれが発生する流体的な力あるいは電磁気的な力が作用する一定の方向に細線チップを放出する。したがって、その方向において所定の位置に回収部材を配置すれば高い回収率で細線チップを回収できる。
【００１３】
さらに、上記第１または第２の切断装置において、細線チップを受け入れる開口部を一方に細線チップを排出する開口部を他方に備えた管状の受送部材を備えれば、細線チップは周囲に飛散することなく該受送部材の内部を移動し、受送部材の他方の開口部から排出され、より高い回収率で回収されるので好ましい。
【００１４】
さらに、上記第１および第２の切断装置において、前記切断ユニットは、回転しつつ前記細線を切断する回転刃部を有していれば好ましく、該回転刃部により高い切断効率で細線は切断され、したがって上記第２の目的が達成される。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、細線を切断し細線チップを製造するにあたり、細線チップを高い回収率で回収できるとともに効率よく細線チップを製造することが可能となり、したがって、特に長さの揃った細線チップを多量に必要とする溶融法による微小金属球の工業生産的な製造においては必要不可欠な技術となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明について以下その実施態様に基づいて説明する。なお、下記の説明ではＣｕを主体とした柔軟性のある細線を切断の対象としているが、対象となる細線は、例えばＮｉまたはＷ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇなどの金属や樹脂を主体としたものでもよい。
【００１７】
［実施態様１］
本発明の第１態様について図１〜４を参照し説明する。図１は、第１態様に係る切断装置の概略構成図である。図２は、図１の要部拡大図であり、図２（ａ）は図１のＡ矢視平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図３は、図１のＣ部の拡大図であり、細線が切断される状態を説明する図である。図４は、図１の切断ユニットの変形態様を説明する図である。
【００１８】
第１態様の切断装置１は、細線８をその長手方向に定寸切断し細線チップ８１を形成する切断ユニット３と、前記細線チップ８１を回収する回収ユニット４とを有している。以下、切断ユニット３および切断ユニット３に付帯し細線８を供給する送線ユニット２、回収ユニット４について分説する。
【００１９】
〈切断ユニット〉
切断ユニット３は、支持部材３１と切断手段３２を有している。
支持部材３１は、略平板状をなし、平面視において所定の位置に一方（図において上方）から他方（下方）へ細線８を挿通可能な貫通孔状の保持部３１１を有している。細線８は、保持部３１１に挿入されることによりその位置が保持されるとともに保持部３１１の軸心に沿う方向にその姿勢も保持される。したがって保持部３１１は、その中での細線８のふらつきを防止し切断精度の低下や切断不良を抑制するために、少なくともその一部の直径が細線８の直径に対し５倍以下とすることが望ましい。さらに、保持部３１１の直径が小さい場合には、その内壁に細線８が接触し細線８の断線や送り不良が生じやすいので、少なくともその一部の直径が細線８の直径に対し２倍以上とすることが望ましい。さらに加えて、保持部３１１の直径は３倍以上４倍以下とすれば好適である。なお、保持部３１は、図示に限られることなく、例えばその長手方向の形状は漏斗状であってもよく、その軸心が支持部材３１の上下面に対して傾斜した状態に形成されていてもよい。
また、保持部３１１は、その下方側開口の辺縁が固定刃部３１１ａをなし、図３に示すように次述する切断手段３２の回転刃部３２２と協働して細線８を剪断的に切断する。
【００２０】
切断手段３２は、回転軸３２４と、回転軸３２４を回転可能に支持する軸受３２５と、回転軸を制御しながら回転させる（本態様では反時計回りに回転させる。）回転刃駆動器３２６と、回転軸３２４に軸支されその軸心廻りに回転自在な略円板状の本体部３２１と、図２（ａ）に示すように、本体部３２１の上面に９０度の角度で偏位し植設された４枚の回転刃部３２２と、切断された細線８（すなわち細線チップ８１）の飛散する領域に対応し回転刃部３２２の下方の本体部３２１に設けられた貫通孔状の開口部３２３とを有している。なお、言うまでもないが、回転刃部３２２は４枚に限られることはない。
【００２１】
切断手段３２は、前記保持部３１１に挿入されその下方から覗く細線８をその回転刃部３２２が切断可能な位置に、具体的に説明すれば、平面視において回転刃部３２２の回転する範囲に保持部３１１が包含されるとともにその上辺が支持部材３１１の下面にほぼ接触する状態となるように配設する。したがって、細線８は、図３に示すように、駆動器３２６で回転された回転刃部３２２と前記固定刃部３１１ａの間に挿入され剪断的に切断され、もって、一定の送り速度で細線８を保持部３１１に挿入し、駆動器３２６を制御して一定の回転数で回転刃部３２２を回転させれば、細線８はその長手方向に所定の長さで定寸切断され長さの揃った細線チップ８１が形成されることとなる。なお、細線８を切断する部位に向けイオン含有気体を吹付け帯電した細線チップ８１を除電する除電器３３を配設すれば、細線チップ８１の帯電が防止され周囲へ付着し難くなるので好ましい。
【００２２】
ここで、送り速度を制御しつつ保持部３１１に細線８を送り込む送線ユニットの一例について説明する。第１態様の送線ユニット２は、細線８のように柔軟性のある細線に適する一例であり、図１に示すように、細線８を多重に巻回したボビン２１と、外周面で細線８を挟持するとともに回転自在な一対の送りローラ２３，２４と、少なくとも一方の送りローラ２４を一定の回転数で回転させるローラ駆動器２５と、ボビン２１から送出された細線８を中間支持する支持ローラ２２とを有し、前記送りローラ２３、２４から送出される細線８の先端部が保持部３１１に挿入されるよう切断ユニット３の上方に配設する。かかる送線ユニット２によれば、細線８は、一定の回転数で回転する送りローラ２３、２４で挟持されているので、一定の送り速度で保持部３１１に挿入されることとなる。なお、送線ユニット２の態様は、上記説明に限定されることなく、送り速度を制御しつつ細線８を保持部３１１に送り込むことができればよい。例えば送りローラ２３、２４を所定の回転角ごとに間欠的にローラ駆動器２５で回転させ一定の送りピッチで細線８を保持部３１１に送り込むようにしてもよい。その際には、前記回転刃駆動器３２６をローラ駆動器２５に同期させ回転刃部３２２を間欠的に回転させれば細線８は定寸切断される。
【００２３】
次に、回転刃部３２２について詳説する。回転刃部３２２は、例えば高速度鋼や超硬合金、セラミックスなど切削加工法において使用される素材からなり、本体部３２１にロウ付けあるいは螺子などで固定する。回転刃部３２２の刃先角度（図２（ｂ）において符号Ｓで示す。）は、切断された細線８が切断時に下方に向かい方向を規制されながら放出されるように６０度以下とすることが望ましい。さらに、刃先角度は３０度以上４５度以下とすれば好適である。すなわち、刃先角度が３０°未満の場合には刃先の剛性が低くなりその寿命が短くなる。その一方で刃先角度が４５°より大きい場合には切れ味が悪くなり細線８が刃先に付着して切断不良などの原因となる。
【００２４】
なお、切断ユニット３の構成は上記説明に限定されることなく、例えば図４（ａ）に示す切断ユニット３ａのように、外周面に複数の刃を備え双方の刃が噛合いするように配設した一対の回転刃３７１を備え支持部材３１の下方に配設された切断手段３７を有し保持部３１１から該噛合い部に細線８を送り込んで切断するもの、或いは図４（ｂ）に示す切断ユニット３ｂのように、細線８の軸心に対し直交する方向に前後移動自在な直動刃部３８１と直動刃部３８１を前後移動させる駆動器３８２とを備え支持部材３１の下方に配設された切断手段３８を有し、保持部３１１から送り出される細線８を該直動刃部３８１で切断するものであってもよい。
【００２５】
〈回収ユニット〉
回収ユニット４は、前記切断手段３２で切断されてなる細線チップ８１を受け入れる上端側開口部４１１と細線チップ８１を排出する下端側開口部４１２とを備えた管状の受送部材４１と、該受送部材４１に連結し雰囲気気体（本態様では空気。その他窒素やアルゴンなどのガスなども必要に応じ選択される。）を吸引する放出方向規制手段４２と、前記受送部材４１の下端側開口部４１２の下方に配設され細線チップ８１を回収する回収部材４３とを有している。
【００２６】
なお、本態様および後述する第２及び第３態様の回収ユニット４および４ａ、４ｂは、細線チップ８１を効率的に回収する好適な態様であって、例えば細線チップ８１の質量や材質または回転刃部３２２の回転数やその刃先角度Ｓなどにより細線チップ８１が放出される方向が充分に規制される場合においては前記受送部材４１及び放出方向規制手段４２は必ずしも必要ではない。したがって、受送部材４１または放出方向規制手段４２は、それぞれ単独でまたは組合せて適用することができる。また、細線チップ８１は、図示するような固定的に配設された容器状の回収部材４３のみならず、例えばコンベヤや移動台車など移動する回収部材に回収することもできる。
【００２７】
受送部材４１は、上端と下端が開口した略円筒形状のものである。上端側開口部４１１は、前記切断手段３２の開口部３２２を平面視において包含する大きさを有するとともに、前記支持部材３１の保持部３１１の下方、すなわち細線８の切断される部分の下方に配設する。また下端側開口部４１２は、所望の位置に細線チップ８１が排出されるように配設する。かかる受送部材４１によれば、上端側開口部４１１で受け入れられた細線チップ８１は、外筒部４１３で拘束されつつ下端側開口部４１２まで移動されるので周囲への飛散が防止される。なお、受送部材４１の内壁面にシリコンをコートしたり電解研磨し内壁面を平滑な面とし、内壁面に対する細線チップ８１の滑落性を向上すれば、内壁面に細線チップ８１が付着し難く、細線チップ８１の回収効率を向上させる点で望ましい。
【００２８】
放出方向規制手段４２は、具体的にはコンプレッサやファンなどを用い制御可能に空気を吸引する吸引装置であり、配管などを介して受送部材４１の下方端部に連結する。かかる放出方向規制手段４２によれば、受送部材４１の下方端部に接続された放出方向規制手段４２で空気を吸引することにより、受送部材４１の上端側開口部４１１に吸引力が生ずるとともにその内部において上方から下方に向かう気流が発生する。その結果、切断手段３２において切断されてなる細線チップ８１は、切断された部分から上端側開口部４１１に向かい下方に放出され、さらに受送部材４１の内部において下端側開口部４１２に向かい前記気流で下方に移動され、該下端側開口部４１２から排出される。なお、例えば下端側開口部４１２から排出される細線チップ８１が飛散してしまう場合には、細線チップ８１を適度な速度で受送部材４１の中を移動させるために放出方向規制手段４２の吸引力を適宜調整すればよい。
【００２９】
上記説明した切断装置１の動作について説明する。
ボビン２１に巻回された細線８を切断装置１に取付け、支持ローラ２２を介して送りローラ２３、２４の間に挟持させ、細線８の先端部を支持部材３１の保持部３１１に挿入する。送りローラ２３，２４を一定の回転数で回転させると同時に回転刃部３２２を一定の回転数で回転させ、放出方向規制手段４２を作動させる。細線８は、固定刃部３１１ａと回転刃部３２２で定寸切断され細線チップ８１を形成する。細線チップ８１は、切断時にその放出方向を下方に規制されながら放出される。細線チップ８１は、受送部材４１の上端側開口部４１１に挿入され、さらに受送部材４１の内部に生じた気流により下端側開口部４１２に向かい移動され、下端側開口部４１２から排出され、回収部材４３に回収される。
【００３０】
［第２実施態様］
本発明の第２態様について図５（ａ）を参照し説明する。図５（ａ）は、第２態様に係る切断装置１ａの切断ユニット３および回収ユニット４ａの概略構成図である。なお、本態様の切断装置１ａおよび次述する第３態様の切断装置１ｂは、上記説明した第１態様の切断装置１と同様な送線ユニットと切断ユニット３を有しており、したがって、図５（ａ）、（ｂ）において送線ユニットは図示せず、切断ユニット３については同一符号を付し、さらに回収ユニット４ａ、４ｂにおいても同一構成要素には同一符号を付した。以下、同一符号を付した構成要素については詳細な説明を省略する。
【００３１】
本態様の切断装置１ａの回収ユニット４ａは、第１態様の回収ユニット４と同様な受送部材４１と回収部材４３とを有するとともに配管などを介して支持部材３１の保持部３１１に連結し送風する放出方向規制手段４２ａを有している。かかる回収ユニット４ａによれば、細線８が切断される部位においてその上方から下方に向かう気流が生じる。したがって、細線チップ８１は、前記気流によりその放出方向を下方に規制されながら放出され、前記受送部材４１の上端側開口部４１１に挿入され、さらに前記気流で下端側開口部４１２に向かい移動され、下端側開口部４１２から排出され、回収部材４３に回収されることとなる。
【００３２】
［第３実施態様］
本発明の第３態様について図５（ｂ）を参照し説明する。図５（ｂ）は、第３態様に係る切断装置１ｂの切断ユニット３および回収ユニット４ｂの概略構成図である。
本態様の切断装置１ｂは、磁性のある細線８を切断する場合に適した態様であり、その回収ユニット４ｂは、第１態様の回収ユニット４と同様な受送部材４１と回収部材４３とを有するとともに回収部材４３の下方に配設され磁力を発生する放出方向規制手段４２ｂを有している。かかる回収ユニット４ｂによれば、磁性を有する細線チップ８１は、前記放出方向規制手段４２ｂの発生する磁力に吸引されてその放出方向が下方に規制されながら放出され、上端側開口部４１１へ挿入され、さらに下端側開口部４１２に向かい移動され、下端側開口部４１２から排出され、回収部材４３に回収されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、上記説明した細線の切断装置のみならず、例えばその回収ユニットは微小な粉粒体を効率よく運搬する装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１態様の切断装置の概略構成図である。
【図２】図１の切断手段の拡大図である。
【図３】図１の切断装置において細線が切断される状態を説明する図である。
【図４】図１の切断手段の他の態様を示す図である。
【図５】本発明の第２および第３態様の切断装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１（１ａ、１ｂ）        切断装置
２                      送線ユニット
２１                    ボビン
２２                    支持ローラ
２３（２４）            送りローラ
３（３ａ，３ｂ）        切断ユニット
３１                    支持部材
３２                    切断手段
３３                    除電器
４（４ａ，４ｂ）        回収ユニット
４１                    受送部材
４２（４２ａ，４２ｂ）  放出方向規制手段
４３                    回収部材
８                      細線
８１                    細線チップ
【図１】
2005081466.tif 000003
【図２】
2005081466.tif 000004
【図３】
2005081466.tif 000005
【図４】
2005081466.tif 000006
【図５】
2005081466.tif 000007