JP2000254885A - チップ部品吸着用ノズルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性に優れたチップ部品吸着用ノズルと
その製造方法を提供する。 【解決手段】 超硬合金の粉末焼結体１の表層部に直接
一体化して焼結されているダイヤモンド粉末の結着薄層
２から成る素材ブロックに放電加工を行うことにより、
先端部１ａはダイヤモンド粉末の結着薄層２から成り、
基端部１ｂは超硬合金の粉末焼結体１から成り、先端部
１ａから基端部１ｂにかけて貫通するノズル孔４Ａを有
するノズル先端部材Ａ₁を得る工程；ノズル先端部材の
基端部を、軸方向に空気流通孔５が形成されているノズ
ル本体部材に装着して固定する工程；および、前記ノズ
ル先端部材に放電加工を行って所定の外形に加工する工
程；を備えているチップ部品吸着用ノズルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体チップ部品吸
着用ノズルとその製造方法に関し、更に詳しくは、寸法
精度が高く、かつ耐久性が優れているチップ部品吸着用
ノズルとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体のチップ部品をプリント配線板の
所定箇所に装着する自動マウンタにはチップ部品吸着用
ノズルが取り付けられている。この吸着用ノズルは、ノ
ズル先端部材の端面に所定形状で開口する吸着開口部が
形成されていて、この吸着開口部がノズル全体の軸心部
に形成されている空気吸引孔を介して減圧機構に接続さ
れている。

【０００３】この吸着用ノズルの実働に際しては、ノズ
ル先端部材の端面をチップ部品に接触または近接させた
状態にして減圧機構を作動することにより前記吸着開口
部でチップ部品を吸着・保持し、そしてプリント配線板
の所定箇所にチップ部品を搬送したのち減圧状態を解除
し、チップ部品をプリント配線板に配置する。この操作
を反復してチップ部品の実装が進行していくが、その場
合、吸着用ノズルは一般に５〜１０個／秒というオーダ
でチップ部品を吸着・保持する動作を反復する。

【０００４】したがって、このようなサイクルでチップ
部品と頻繁に当接するノズル先端部に対しては、なによ
りも耐摩耗性に優れているという特性が要求されること
になる。また、最近では電子機器の小型化の進展に伴
い、プリント配線板に実装されるチップ部品の小型化も
進んでいるが、そのため、ノズル先端部材、とりわけ吸
着開口部の形状に対しては、小型のチップ部品であって
も確実に吸着・保持できるように、その精度を高めるこ
とが求められている。

【０００５】更には、チップ部品を吸着する際には、当
該チップ部品に光を当てその反射光をＣＣＤカメラで受
けてチップ部品の位置を読み取っているが、そのとき、
位置の読みとりエラーをなくすということからするとノ
ズル先端部材は黒色であることが必要になっている。こ
のような吸着用ノズルは、従来、例えば焼入れステンレ
ス鋼で製造されているが、この焼入れステンレス鋼製の
吸着ノズルは、最大でも１００万個程度のチップ部品を
実装した時点でノズル先端部材が摩耗してチップ部品の
吸着能を喪失するようになり、その使用寿命は尽きたも
のとされている。

【０００６】そして、吸着用ノズルの使用寿命を長くす
るという点に関しては、ノズル先端部材の全体を超硬合
金で形成し、その端面、すなわちチップ部品を吸着・保
持する端面をダイヤモンド粒子で被覆することにより耐
摩耗性を高めた吸着用ノズルが知られている。また、特
開平９−５７６７５号公報には次のような吸着用ノズル
の製造方法が開示されている。

【０００７】この製造方法では、まず、両端が開口する
パイプの一端にダイヤモンドチップを固着して一端封じ
のパイプにする。ついで、開口している端部を加工して
シャンクとの接続部を形成してノズル棒にする。そして
このノズル棒の前記接続部をシャンクの接続用孔に挿入
して接着などにより両者を接続する。ついで、ノズル棒
の先端部付近に例えばワイヤ放電による角切加工を行っ
て所定の断面形状に加工する。そして、例えばワイヤ放
電加工で前記ダイヤモンドチップに中心孔を形成したの
ち、その中心孔を所定の形状に拡張してダイヤモンドチ
ップから成るノズル先端部にノズル開口を形成する。

【０００８】なお、この先行技術ではパイプの材質とし
て超硬合金が例示され、またノズル先端部を構成するダ
イヤモンドチップとしては、ダイヤモンドの細粒をバイ
ンダで固めた厚み２mm程度のディスク状チップが例示さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した先
行技術の場合、ノズル先端部材の製造に際してはまず最
初に超硬合金のパイプの一端にそれとは別体のダイヤモ
ンドチップを固着して一端封じのパイプにすることが必
要である。しかしながら、吸着用ノズルの先端部の大き
さは、通常０.５〜２mm角程度と非常に小さいので、上
記したパイプもそれに対応した小径のものが使用される
ことになる。したがって、その小径なパイプの開口端面
に同じく小径なダイヤモンドチップを互いに位置ずれを
起こさないように固着することは可成り困難な作業であ
り、高度の熟練を要するといわざるを得ない。なお、ダ
イヤモンドチップが大径であれば位置ずれは起こりにく
いが、その場合にはコストアップになる。

【００１０】このように、前記した先行技術では、製造
された吸着用ノズルの先端部がダイヤモンドチップで構
成されているので耐摩耗性は良好であるとはいえ、一端
封じのパイプ製造時における生産性は良好であるとはい
えないという問題がある。本発明は先行技術における上
記した問題を解決し、先端の耐摩耗性が優れていること
は勿論のこと、ノズル先端部材の製造時における生産性
が前記先行技術の場合に比べて高い新規なチップ部品吸
着用ノズルとその製造方法の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、先端部でチップ部品を吸着
するチップ部品吸着用ノズルであって、先端部側はダイ
ヤモンド粉末の結着薄層から成り、基端部側は前記結着
薄層と直接一体化している超硬合金の粉末焼結体から成
り、かつ、前記先端部側から前記基端部側にかけて貫通
するノズル孔が形成されているノズル先端部材の前記基
端部が、軸方向に空気吸引孔が形成されているノズル本
体部材の一方の端部に固定されていることを特徴とする
チップ部品吸着用ノズルが提供される。

【００１２】また、本発明においては、超硬合金の粉末
焼結体と前記粉末焼結体の表層部に一体化して形成され
たダイヤモンド粉末の結着薄層とから成る素材ブロック
に放電加工を行うことにより、先端部側は前記ダイヤモ
ンド粉末の結着薄層から成り、基端部側は前記結着薄層
と直接一体化している前記超硬合金の粉末焼結体から成
り、かつ前記先端部側から前記基端部側にかけて貫通す
るノズル孔を有するノズル先端部材を得る工程（以下、
第１工程という）；前記ノズル先端部材の前記基端部
を、軸方向に空気吸引孔が形成されているノズル本体部
材の一方の端部に固定する工程（以下、第２工程とい
う）；および、前記ノズル先端部材に放電加工を行って
所定の外側形状に加工する工程（以下、第３工程とい
う）；を備えていることを特徴とするチップ部品吸着用
ノズルの製造方法が提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明の吸着用ノズルの１
例Ａを示す。このノズルＡは、後述するノズル先端部材
Ａ₁の基端部１ｂを、軸方向に空気吸引孔が形成されて
いるノズル本体部材Ａ₂の一方の端部５ａに固定した構
造になっている。

【００１４】このノズル先端部材Ａ₁は、粉末合金法で
製造される焼結体のブロックを後述するように加工した
部材であって、その先端部１ａがダイヤモンド粉末を例
えばＣｏで相互に結着して成る結着薄層２になってお
り、基端部１ｂが例えばＷとＣｏを主成分とする超硬合
金の粉末焼結体１になっていて、先端部１ａから基端部
１ｂにかけて貫通するノズル孔５が形成されていること
を特徴とする。

【００１５】ここで、電子プローブマイクロアナライザ
（日本電子（株）製、型式ＪＸＡ−８６２１）を用いた
波長分散Ｘ線分光法により、結着薄層２と基端部１ｂと
の境界部付近の分析元素をＣ，Ｃｏ，Ｗに設定し、それ
らの二次電子像を撮影した結果を図２，図３にそれぞれ
示す。図２は境界部付近の元素分布を示す図（倍率２０
０倍）であり、右側の比較的平滑な部分はＷとＣｏを主
成分とする超硬合金の粉末焼結体１を示しており、左側
の凹凸が視認できる部分はダイヤモンド粉末の結着薄層
２を示している。

【００１６】図２から明らかなように、粉末焼結体１と
結着薄層２との境界部Ｂは極めて明瞭に視認され、粉末
焼結体１と結着薄層２がこの境界部Ｂで直接一体化した
構造になっている。一方、図３は結着薄層２から粉末焼
結体１にかけて存在するＣ，Ｗ，Ｃｏ元素の分析カウン
ト数を示すグラフである。

【００１７】図３から明らかなように、結着薄層２には
ダイヤモンド（Ｃ）とその結着剤である微量のＣｏが検
出されるが、Ｗは検出されない。そしてＢ点を境にし
て、粉末焼結体１側ではＣは検出されず、超硬合金の主
成分であるＷとＣｏが検出される。このことは、結着薄
層２と粉末焼結体１がＢ点を境界部にして直接一体化し
ていることを示しており、これは図２の写真とも対応す
る結果である。

【００１８】次に、上記した構造のノズル先端部材Ａ₁
を備える本発明の吸着用ノズルの製造方法について説明
する。まず、ノズル先端部材を製造する第１工程につい
て詳細に説明する。図３に第１工程の実施に際して用い
る素材ブロックＡ₀を示す。この素材ブロックＡ₀は厚み
ｔと直径Ｄを有する厚肉の円盤であって、超硬合金の粉
末焼結体１の表層部に前記したようなダイヤモンド粉末
の結着薄層２が一体的に形成されている。そしてその厚
みｔは製造目標のノズル先端部材の全長と略等しい値に
なっている。

【００１９】この素材ブロックＡ₀は粉末冶金法で製造
されたものである。例えば所定の型に例えばＷとＣｏを
主成分とする超硬合金の粉末を所定の厚みとなるように
充填する。そして、その上にダイヤモンド粉末と結着剤
である例えばＣｏとの混合物を薄く層状に充填したの
ち、全体を所定の高温高圧条件下で焼結する。このとき
の焼結過程で、ダイヤモンド粉末の結着薄層と超硬合金
の焼結体ブロックが形成され、両者は図２，図３で示し
たように強固に一体化する。

【００２０】したがって、この素材ブロックＡ₀におけ
る表層部は、超硬合金をマトリックスとしその中にダイ
ヤモンド粉末が互いに結着されているダイヤモンド粉末
の結着薄層２で構成されている。第１工程では、上記し
た素材ブロックＡ₀を固定用治具で保持し、その治具全
体を絶縁性の加工液の中に浸漬して放電加工を行う。

【００２１】その場合、最初に、所定口径のパイプ電極
を用いることにより、図４で示したように、超硬合金の
焼結体１側は大径で、ダイヤモンド粉末の結着薄層２側
では小径のイニシャルホール３を形成する。ついで、こ
のイニシャルホール３にワイヤ電極を走行させながら放
電加工を行って、当該イニシャルホール３を所望する吸
着開口部の形状に加工したのち、その吸着開口部が中心
に位置している所定外径の柱状体を切り落とす。

【００２２】その結果、図５で示したように、先端部１
ａはダイヤモンド粉末の結着薄層２から成り、基端部１
ｂは超硬合金の粉末焼結体１から成り、前記先端部から
前記基端部にかけて吸着開口部４と同じ形状をして貫通
するノズル孔４Ａが形成されている円柱体がノズル先端
部材Ａ₁として得られる。第２工程では、まず、上記し
たようにして製造されたノズル先端部材Ａ₁の基端部１
ｂを所定の外径に研削加工する。そして、図６で示した
ように、鋼材を施盤加工して製造され、その軸芯部には
空気吸引孔５が形成されているノズル本体Ａ₂の前記空
気吸引孔５の一方の端部５ａにノズル先端部材Ａ₁の基
端部１ｂを挿入して両者を例えば接着剤で接着して一体
化する。

【００２３】そして最後に、ノズル先端部材Ａ₁の外側
を所定形状に加工し、図１で示した目的の吸着用ノズル
Ａを得る。

【００２４】

【実施例】表層部に厚み０.５mmのダイヤモンド粉末の
結着薄層２が形成されているＷとＣｏを主成分とする超
硬合金の焼結体から成り、直径Ｄが３０mm、厚みｔが１
３.７mmである素材ブロックＡ₀を用意した。この素材ブ
ロックＡ₀を固定用治具で保持したのち加工液に浸漬
し、外径０.１５〜０.５mm、内径０.１〜０.３mmのパイ
プ電極を用いて、焼結体側には直径０.３mm、ダイヤモ
ンド粉末層側では直径０.２mmの貫通孔をイニシャルホ
ールとして形成した。

【００２５】ついで、イニシャルホールに直径０.１mm
のワイヤ電極を走行させながら放電加工を行って、平面
視形状がＸ字になっているノズル先端部材Ａ₁を製造し
た。上記した素材ブロックＡ₀からノズル先端部材Ａ₁を
１００個製造することができた。このノズル先端部材Ａ
₁の基端部１ｂを長さ３.０mmに亘り直径２.０mmに研削
加工し、それを、ノズル本体Ａ₂の空気吸引孔５に挿入
し、エポキシ系接着剤を用いて接続し両者を一体化し
た。

【００２６】ついで、ノズル先端部材に放電加工を行
い、先端部が縦１.７mm、幅１.２mm、長さ１０mmの直方
体形状にして図１で示したノズルＡを製造した。このノ
ズルＡをチップ自動マウンタに装着してＩＣチップの自
動マウントを行ったところ、６００万個の実装が可能で
あった。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
吸着用ノズルの使用寿命は、従来のステンレス鋼製ノズ
ルの使用寿命の６倍強になっている。これは、ノズル先
端部材の端面がダイヤモンド粉末の結着薄層で形成され
ているので優れた耐摩耗性を備えているからである。

【００２８】また、本発明方法によれば、既に表層部に
ダイヤモンド粉末の結着薄層が焼結されている超硬合金
の焼結体のブロックから、直接、ノズル先端部材を製造
するので、前記した先行技術の場合で問題となるような
超硬合金製のパイプとダイヤモンドチップとの固着とい
う煩雑な作業を省略することができ、しかも、前記した
ノズル先端部材Ａ₁の製造時に、１度の機械セットで空
気吸引孔の形成と円柱形状への加工を行うことができる
ので、生産性は非常に高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸着用ノズルを示す斜視図である。

【図２】ダイヤモンド粉末の結着薄層と超硬合金の粉末
焼結体の境界部付近の金属組織を示す顕微鏡写真（倍率
２００倍）である。

【図３】波長分散Ｘ線分光法で測定した境界部付近にお
けるＣ，Ｗ，Ｃｏの元素分布の結果を示す図である。

【図４】素材ブロックＡ₀を示す斜視図である。

【図５】素材ブロックＡ₀にイニシャルホールを形成し
た状態を示す断面図である。

【図６】製造したノズル先端部材Ａ₁を示す斜視図であ
る。

【図７】ノズル先端部材をノズル本体部材に接続する状
態を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ₀ 素材ブロック Ａ₁ ノズル先端部材 Ａ₂ ノズル本体部材 Ａ 本発明のチップ部品吸着用ノズル １ 超硬合金の粉末焼結体 ２ ダイヤモンド粉末の結着薄層 ３ イニシャルホール ４ 吸着開口部 ４Ａ ノズル孔 ５ 空気吸引孔 ５ａ 吸気吸引孔の端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 義和 神奈川県鎌倉市常盤365 株式会社是村砥 石製作所鎌倉工場内 Ｆターム(参考） 3F061 AA01 CA01 CB01 CC00 DB06 4K018 AD18 DA23 KA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部でチップ部品を吸着するチップ部
   品吸着用ノズルであって、先端部側はダイヤモンド粉末
   の結着薄層から成り、基端部側は前記結着薄層と直接一
   体化している超硬合金の粉末焼結体から成り、かつ、前
   記先端部側から前記基端部側にかけて貫通するノズル孔
   が形成されているノズル先端部材の前記基端部が、軸方
   向に空気吸引孔が形成されているノズル本体部材の一方
   の端部に固定されていることを特徴とするチップ部品吸
   着用ノズル。
2. 【請求項２】 超硬合金の粉末焼結体と前記粉末焼結体
   の表層部に一体化して形成されたダイヤモンド粉末の結
   着薄層とから成る素材ブロックに放電加工を行うことに
   より、先端部側は前記ダイヤモンド粉末の結着薄層から
   成り、基端部側は前記結着薄層と直接一体化している前
   記超硬合金の粉末焼結体から成り、かつ前記先端部側か
   ら前記基端部側にかけて貫通するノズル孔を有するノズ
   ル先端部材を得る工程；前記ノズル先端部材の前記基端
   部を、軸方向に空気吸引孔が形成されているノズル本体
   部材の一方の端部に固定する工程；および、前記ノズル
   先端部材に放電加工を行って所定の外側形状に加工する
   工程；を備えていることを特徴とするチップ部品吸着用
   ノズルの製造方法。