(57)【要約】【課題】長期間にわたって溶融金属を安定的に吐出することのできるノズルを提供する。【解決手段】ノズルは、ノズル基体２および撥金属性層３１を備えている。ノズル基体２は、溶融半田５が貯蔵される側の面である内面Ｎ１と、溶融半田５が吐出される側の面である外面Ｎ２と、外面Ｎ１から内面Ｎ２へと向かう方向であるｚ軸方向に沿って設けられた貫通孔４とを有している。撥金属性層３１は、貫通孔４の内周面Ｓを被覆し、かつｚ軸方向に向かって膜厚が小さくなる。【選択図】図１
2009000719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属が貯蔵される側の面である第１の面と、前記溶融金属が吐出される側の面である第２の面と、前記第１の面から前記第２の面へと向かう方向である一の方向に沿って設けられた貫通孔とを有する基体と、
前記貫通孔の内周面を被覆し、かつ前記一の方向に向かって膜厚が小さくなる撥金属性の層とを備えた、ノズル。
【請求項２】
前記層に被覆された前記貫通孔の空洞部分の幅寸法が前記一の方向に向かって大きくなることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記第１の面と前記内周面との境界における前記層の前記第１の面上の膜厚が、前記貫通孔の深さ寸法以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のノズル。
【請求項４】
前記層の前記一の方向に沿った前記内周面が設けられた位置を通る寸法が、前記層に被覆された前記貫通孔の空洞部分の前記一の方向に垂直な最小幅寸法以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のノズル。
【請求項５】
溶融金属が貯蔵される側の面である第１の面と、前記溶融金属が吐出される側の面である第２の面と、前記第１の面から前記第２の面へと向かう方向である一の方向に沿って設けられた貫通孔とを有する基体と、
前記貫通孔の内周面を被覆する撥金属性の層とを備えたノズルであって、
前記層の前記一の方向に沿った前記内周面が設けられた位置を通る寸法が前記層に被覆された前記貫通孔の空洞部分の一の方向に垂直な最小幅寸法以下となるように前記層が形成されている、ノズル。
【請求項６】
前記第１の面と前記内周面との境界における前記層の前記第１の面上の膜厚寸法と、前記層の前記第２の面上の膜厚寸法との和が前記貫通孔の深さ寸法以上となるように、前記層が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のノズル。
【請求項７】
前記基体が親金属性であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルに関し、特に、溶融金属を吐出するノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融された半田を所定量だけ吐出するために用いられるノズルが、たとえば特開２００４−２７６０６９号公報に開示されている。この公報によれば、ノズルは、ノズル出口として開口する吐出孔を有する親金属性（溶融金属との接触角が９０°より小さい性質）のノズル基体と、このノズル出口の周囲に形成された撥金属性（溶融金属との接触角が９０°より大きい性質）の層とを有している。
【０００３】
またこの公報によれば、ノズル基体が親金属性を有することにより溶融金属室内における気泡を排除することができ、かつノズル出口の周囲に撥金属性の層が形成されていることにより、溶融金属の吐出態様を安定化することができる、とされている。
【特許文献１】特開２００４−２７６０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、より微細な形状の溶融半田を吐出することができるノズルが求められている。たとえば３０μｍ以下の微細な寸法を有する溶融半田を吐出させるためには、ノズル出口の寸法も微細化される必要がある。
【０００５】
しかし、上記公報のノズルにおいて単純にノズル出口の寸法が微細化された場合、長期間にわたって安定的に溶融金属の吐出を行なうことができないという問題があった。具体的には、薄い撥金属性の層が用いられると溶融金属がノズル基体に侵食し、逆に厚い撥金属性の層が用いられると応力により層が剥離するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融金属の侵食と応力による層の剥離とを共に抑制することにより、長期間にわたって溶融金属を安定的に吐出することのできるノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の局面にしたがうノズルは、基体および撥金属性の層を備えている。基体は、溶融金属が貯蔵される側の面である第１の面と、溶融金属が吐出される側の面である第２の面と、第１の面から第２の面へと向かう方向である一の方向に沿って設けられた貫通孔とを有している。撥金属性の層は、貫通孔の内周面を被覆し、かつ一の方向に向かって膜厚が小さくなる。
【０００８】
本発明の他の局面にしたがうノズルは、基体および撥金属性の層を備えている。基体は、溶融金属が貯蔵される側の面である第１の面と、溶融金属が吐出される側の面である第２の面と、第１の面から第２の面へと向かう方向である一の方向に沿って設けられた貫通孔とを有している。撥金属性の層は貫通孔の内周面を被覆している。層の一の方向に沿った内周面が設けられた位置を通る寸法が、層に被覆された貫通孔の空洞部分の一の方向に垂直な最小幅寸法以下となるように層が形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一の局面におけるノズルによれば、一の方向に向かって撥金属性の層の膜厚が小さくなっているため、位置的に溶融金属の侵食を受けやすい第１の面と貫通孔の内周面との境界における撥金属性の層の膜厚が相対的に厚くなり、侵食を抑制することができる。また第２の面と貫通孔の内周面との境界における撥金属性の層の膜厚が相対的に薄くなり、膜応力に起因する層剥離を抑制することができる。以上により、溶融金属の侵食と応力による層の剥離とを共に抑制し、長期間にわたって溶融金属を安定的に吐出することができる。
【００１０】
本発明の他の局面におけるノズルによれば、層の一の方向に沿った内周面が設けられた位置を通る寸法が層に被覆された貫通孔の空洞部分の一の方向に垂直な最小幅寸法以下となるように、層が形成されている。これにより層に被覆された貫通孔のアスペクト比が抑制されるため、ノズル出口付近で溶融金属がノズルに衝突することが抑制される。以上により、溶融金属の侵食と応力による層の剥離とを共に抑制し、長期間にわたって溶融金属を安定的に吐出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるノズルの構成を概略的に示す断面図である。なおノズル内に貯蔵された溶融半田（溶融金属）も同時に示している。また説明を容易とするために図中においてｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる３次元直交座標系が示されている。また図２および図３のそれぞれは、図１の破線部ＣＵの拡大図である。
【００１２】
図１を参照して、ノズルは、ノズル基体２と、撥半田性層３１と、ダイヤフラム７と、親半田性層６とを有している。撥半田性層３１は、撥半田性、すなわち溶融半田５との接触角が９０°より大きくなる特性を有している。また親半田性層６は、親半田性、すなわち溶融半田５との接触角が９０°より小さくなる特性を有している。またノズル基体２およびダイヤフラム７のそれぞれは、親半田性を有している。
【００１３】
撥半田性層３１は、たとえばジルコニアや酸化シリコンにより形成されている。親半田性層６は、たとえば金や、銅、錫、ニッケル、白金、パラジウムなどの材料からなり、スパッタや蒸着、めっきなどにより形成されている。ノズル基体２は、たとえばステンレスなどの鉄を含む合金や、ニッケル、コバールおよびインバーなどのニッケル合金などにより形成されている。
【００１４】
ノズル基体２は、溶融半田５が貯蔵される側の面である内面（第１の面）Ｎ１と、溶融金属が吐出される側の面である外面（第２の面）Ｎ２と、内面Ｎ１から外面Ｎ２へと向かう方向であるｚ軸方向（一の方向）に沿って設けられた貫通孔４とを有している。貫通孔４は内周面Ｓを有している。
【００１５】
ノズル基体２の内面Ｎ１によりテーパ状に囲まれた空間である溶融半田室１には溶融半田５が貯蔵されている。溶融半田室１の大部分は、貫通孔４の近傍を除き、親半田性層６により囲まれている。ダイヤフラム７は溶融半田室１の上に設けられており、溶融半田５を吐出させる機能を有している。
【００１６】
図２を参照して、ノズル基体２は、内面Ｎ１と内周面Ｓとの境界に位置する内側角部Ｃｉと、外面Ｎ２と内周面Ｓとの境界に位置する外側角部Ｃｏとを有している。
【００１７】
撥半田性層３１は、ノズル基体２の内側角部Ｃｉと、外側角部Ｃｏと、内側角部Ｃｉおよび外側角部Ｃｏに挟まれた内周面Ｓとを被覆するように形成されている。撥半田性層３１の形成方法としては、たとえば破線矢印Ｂ方向に材料が堆積されるＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。
【００１８】
撥半田性層３１が内周面Ｓを被覆する膜厚寸法（図中ｘ軸方向の寸法）は、ｚ軸方向に向かって小さくなっている。このため、外側角部Ｃｏにおける撥半田性層３１の膜厚寸法ｔｏは、内側角部Ｃｉにおける撥半田性層３１の膜厚寸法ｔｉよりも小さくなっている。なお膜厚寸法ｔｏは１０μｍ以上が好ましい。
【００１９】
内側角部Ｃｉにおける内面Ｎ１上の撥半田性層３１の内面Ｎ１に垂直な方向（図中破線Ｖに沿う方向）の膜厚寸法ｔ１は、ノズル基体２に設けられた貫通孔４の深さ寸法Ｈ以上とされている。
【００２０】
撥半田性層３１に被覆された貫通孔４の空洞部分はｚ軸の方向に向かって幅寸法（図中ｘ軸方向の寸法）が大きくなるようなテーパ面Ｔを有している。
【００２１】
撥半田性層３１はノズル基体２の貫通孔４における空洞部分を狭めるように形成されており、空洞部分のｚ軸方向に垂直な最小幅（図中ｘ軸方向の最小幅）が寸法ｄ１となっている。たとえばノズル基体２の貫通孔４の幅寸法は５０μｍであるが、撥半田性層３１が形成されていることにより寸法ｄ１は１０〜２０μｍとなっている。また撥半田性層３１のｚ軸方向に沿った内周面Ｓが設けられた位置を通る寸法ｈ１が、寸法ｄ１以下とされている。
【００２２】
本実施の形態によれば、図２に示すように、ｚ軸方向に向かって撥半田性層３１の膜厚が小さくなっているため、位置的に溶融金属の侵食を受けやすい内側角部Ｃｉにおける撥半田性層３１の膜厚寸法ｔｉが相対的に大きくなり、侵食を抑制することができる。また外側角部Ｃｏにおける撥半田性層３１の膜厚寸法ｔｏが相対的に小さくなり、膜応力に起因する撥半田性層３１の剥離を抑制することができる。これにより、溶融金属の侵食と応力による層の剥離とを共に抑制し、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することができる。
【００２３】
また撥半田性層３１に被覆された貫通孔４の空洞部分はｚ軸方向に向かって幅寸法（図中ｘ軸方向の寸法）が大きくなるようなテーパ面Ｔを有している。これにより吐出される溶融半田５の撥半田性層３１への衝突が抑制される。よって、溶融金属の侵食と応力による層の剥離とを共に抑制し、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することのできる。
【００２４】
また膜厚寸法ｔ１は深さ寸法Ｈ以上とされている。これにより、親半田性の内周面Ｓが撥半田性層３１により確実に被覆されるので、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することのできる。
【００２５】
また、寸法ｈ１が寸法ｄ１以下とされている。これにより、図３に示すように撥半田性層３１に被覆された貫通孔４の空洞部分はアスペクト比が１以下の仮想的な空洞部分（図中破線部）を包含する形状となり、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することができる。
【００２６】
また、図１に示すように、溶融半田室１の大部分は親半田性層６により囲まれている。これにより、溶融半田室１の半田濡れ性が高くなる。よって、溶融半田の初期充填時における溶融半田室１内への気泡の混入が防止される。
【００２７】
またノズル基体２およびダイヤフラム７のそれぞれは、親半田性を有している。これにより、溶融半田室１の高い半田濡れ性が長期間安定的に維持される。
【００２８】
また、図２の破線矢印Ｂに示すように、撥半田性層３１が内面Ｎ１側からＣＶＤ法により形成される。これにより、内側角部Ｃｉの膜厚寸法ｔｉを選択的に厚くすることができる。
【００２９】
また撥半田性層３１はノズル基体２の貫通孔４における空洞部分を狭めるように形成されている。これにより、貫通孔４の寸法よりも微細な寸法を有する空洞部分により吐出寸法が規定されるノズルが得られる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるノズルの構成を概略的に示す部分断面図である。なお図の説明を容易とするために、図中においてｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる３次元直交座標系が示されている。
【００３１】
図４を参照して、本実施の形態では、実施の形態１における撥半田性層３１の代わりに
撥半田性層３２が形成されている。撥半田性層３２の形成方法としては、たとえば破線矢印Ａ方向およびＢ方向の両方向に材料が堆積されるＣＶＤ法を用いることができる。なおＡ方向の堆積とＢ方向の堆積とは、同時に行なわれることも、個別に行なわれることもできる。なお、撥半田性層３２の材質は撥半田性層３１と同様である。
【００３２】
撥半田性層３２はノズル基体２の貫通孔４における空洞部分を狭めるように形成されており、空洞部分のｚ軸方向に垂直な最小幅（図中ｘ軸方向の最小幅）が寸法ｄ２となっている。また撥半田性層３２のｚ軸方向に沿った内周面Ｓが設けられた位置を通る寸法ｈ２が、寸法ｄ２以下とされている。
【００３３】
内側角部Ｃｉにおける内面Ｎ１上の撥半田性層３２の内面Ｎ１に垂直な方向（図中破線Ｖに沿う方向）の膜厚寸法ｔｂ２と、外面Ｎ２上の撥半田性層３２の膜厚寸法ｔａ２との和は、ノズル基体２に設けられた貫通孔４の深さ寸法Ｈ以上とされている。
【００３４】
なお、本実施の形態の上記以外の構成は、図１〜図３に示す実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態によれば、図４において寸法ｈ２が寸法ｄ２以下とされている。これにより、図５に示すように撥半田性層３２に被覆された貫通孔４の空洞部分はアスペクト比が１以下の仮想的な空洞部分（図中破線部）を包含する形状となり、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することができる。
【００３６】
また膜厚寸法ｔｂ２とｔａ２との和は、深さ寸法Ｈ以上とされている。これにより、親半田性の内周面Ｓが撥半田性層３２により確実に被覆されるので、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することができる。
【００３７】
また、撥半田性層３２は、図４の破線矢印Ａ方向およびＢ方向の両方向に材料が堆積されるＣＶＤ法により形成される。これにより、親半田性の内周面Ｓが撥半田性層３２により確実に被覆されるので、長期間にわたって溶融半田５（図１）を安定的に吐出することができる。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、溶融金属を吐出するノズルに特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるノズルの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の破線部の拡大図である。
【図３】図１の破線部の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるノズルの構成を概略的に示す部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるノズルの構成を概略的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶融半田室、２  ノズル基体、４  貫通孔、５  溶融半田、６  親半田性層、７  ダイヤフラム、３１，３２  撥半田性層。
【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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