JP2003113407A - 金属中空粒子の製造方法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体 - Google Patents
金属中空粒子の製造方法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体Info
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- JP2003113407A JP2003113407A JP2001307865A JP2001307865A JP2003113407A JP 2003113407 A JP2003113407 A JP 2003113407A JP 2001307865 A JP2001307865 A JP 2001307865A JP 2001307865 A JP2001307865 A JP 2001307865A JP 2003113407 A JP2003113407 A JP 2003113407A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導電性の中空粒子をたとえば回路体に使用す
ることを念頭に置いて、またそうした回路体に限らず広
く産業分野で活用できる低コストの金属中空粒子の製造
方法と製造装置を提供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータ１０によって溶融金
属槽２内の溶融金属４を振動させ、その振動と共働して
溶融金属４を後方から窒素ガスなどの不活性ガスを送り
込んで前方に押し出し、微小孔の金属粒子噴出孔５に通
すことにより、不活性ガスが内部に封印されるようにし
て金属中空粒子４ａを成形し、金属粒子噴出孔５から外
部へ噴出させる。
ることを念頭に置いて、またそうした回路体に限らず広
く産業分野で活用できる低コストの金属中空粒子の製造
方法と製造装置を提供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータ１０によって溶融金
属槽２内の溶融金属４を振動させ、その振動と共働して
溶融金属４を後方から窒素ガスなどの不活性ガスを送り
込んで前方に押し出し、微小孔の金属粒子噴出孔５に通
すことにより、不活性ガスが内部に封印されるようにし
て金属中空粒子４ａを成形し、金属粒子噴出孔５から外
部へ噴出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子材料、磁性材
料および光学材料等に応用できる金属中空粒子の製造方
法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体に関
する。
料および光学材料等に応用できる金属中空粒子の製造方
法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】金属や樹脂を材料とする中空粒子の活用
は、電子材料，導電材料，磁性材料，光学材料，そして
触媒，医薬品，マイクロカプセル材料や充填材料といっ
たように広く産業界一般に及んでいる。
は、電子材料，導電材料，磁性材料，光学材料，そして
触媒，医薬品，マイクロカプセル材料や充填材料といっ
たように広く産業界一般に及んでいる。
【０００３】中空粒子の製造に関する先行技術として、
たとえば特開平５−１４０３６７号公報に記載の複合粒
子、中空粒子とそれらの製造方法等をはじめとする多く
の提案がなされている。
たとえば特開平５−１４０３６７号公報に記載の複合粒
子、中空粒子とそれらの製造方法等をはじめとする多く
の提案がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の製造技術ならびにこれまでの一般的な中空粒子の製
造技術にあっては、化学系統，電気系統，機械系統の大
規模な装置やプラントを必要とし、製造工程も非常に複
雑であるために勢い設備コストが高騰するといった問題
がある。
報の製造技術ならびにこれまでの一般的な中空粒子の製
造技術にあっては、化学系統，電気系統，機械系統の大
規模な装置やプラントを必要とし、製造工程も非常に複
雑であるために勢い設備コストが高騰するといった問題
がある。
【０００５】一方、近年の自動車はますます電子化の傾
向にあり、車載電子機器も多様化や複雑化が進んでいる
ために小型軽量化が強く望まれている。機器に配索され
る電線，ケーブル，バスバー，プリント配線等々のいず
れの導体回路や回路体にあっても同じく、配線の高信頼
性を前提にして、配索作業の簡易化や配索スペースを極
限まで追求して削減化、重量軽減化、そして高精細化な
どへの改善が強く望まれている。
向にあり、車載電子機器も多様化や複雑化が進んでいる
ために小型軽量化が強く望まれている。機器に配索され
る電線，ケーブル，バスバー，プリント配線等々のいず
れの導体回路や回路体にあっても同じく、配線の高信頼
性を前提にして、配索作業の簡易化や配索スペースを極
限まで追求して削減化、重量軽減化、そして高精細化な
どへの改善が強く望まれている。
【０００６】本発明者らは、重量や配索スペースを最小
限に抑え、しかも配線の信頼性を確保でき、製造コスト
的にも有利な導体回路や回路体について鋭意研究を行っ
てきた。導電材料を用いた回路体の設計や製造に上記導
電性の中空粒子は魅力的であるが、先の公報記載の先行
技術にも見られるように、現段階の製造技術ではコスト
的に引き合わない。
限に抑え、しかも配線の信頼性を確保でき、製造コスト
的にも有利な導体回路や回路体について鋭意研究を行っ
てきた。導電材料を用いた回路体の設計や製造に上記導
電性の中空粒子は魅力的であるが、先の公報記載の先行
技術にも見られるように、現段階の製造技術ではコスト
的に引き合わない。
【０００７】以上の背景から、本発明の目的は、導電性
の中空粒子をたとえば回路体に使用することを念頭に置
いて、またそうした回路体に限らず広く産業分野で活用
できる低コストの金属中空粒子の製造方法と製造装置、
ならびにその金属中空粒子を用いた回路体を提供するこ
とにある。
の中空粒子をたとえば回路体に使用することを念頭に置
いて、またそうした回路体に限らず広く産業分野で活用
できる低コストの金属中空粒子の製造方法と製造装置、
ならびにその金属中空粒子を用いた回路体を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる請求項１に記載の金属中空粒子の製
造方法は、圧電アクチュエータ１０によって溶融金属４
を振動させ、その振動と共働して溶融金属４を後方から
不活性ガスを送り込んで前方に押し出し、微小孔に通す
ことにより不活性ガスが内部に封印されるようにして中
空の金属粒子を成形し、その微小孔から外部へ噴出させ
ることを特徴とする。以上から、振動とガス圧を共働さ
せて溶融金属４に付与することにより、それを微小孔に
通すと不活性ガスを内部に封入した中空の金属粒子が簡
易に製造できる。
に、本発明にかかる請求項１に記載の金属中空粒子の製
造方法は、圧電アクチュエータ１０によって溶融金属４
を振動させ、その振動と共働して溶融金属４を後方から
不活性ガスを送り込んで前方に押し出し、微小孔に通す
ことにより不活性ガスが内部に封印されるようにして中
空の金属粒子を成形し、その微小孔から外部へ噴出させ
ることを特徴とする。以上から、振動とガス圧を共働さ
せて溶融金属４に付与することにより、それを微小孔に
通すと不活性ガスを内部に封入した中空の金属粒子が簡
易に製造できる。
【０００９】また、本発明にかかる請求項２に記載の金
属中空粒子の製造方法は、溶融金属４を貯留する溶融金
属槽２と、溶融金属４に接触させた状態で溶融金属槽２
の側壁に取り付けられたダイヤフラム１１を有し、圧電
素子１２への通電によるダイヤフラム１１の振動を溶融
金属４に伝えるための圧電アクチュエータ１０と、溶融
金属４中に没入した接触状態でダイヤフラム１１の内側
面に固定されて一体に振動する筒体であり、筒体内に所
定のガス圧の不活性ガスが導入されて筒体先端のガス噴
出オリフィス孔１３ｂからその不活性ガスを溶融金属４
中に噴出する噴射ノズル１３と、前記ガス噴出オリフィ
ス孔１３ｂに対向する前方位置の前記溶融金属槽２に微
小孔として設けられ、振動と不活性ガスのガス圧との共
働で押し出されてきた溶融金属４をその粒子孔に通過さ
せることにより、不活性ガスを内部に封印できるように
中空の金属粒を成形して前記溶融金属槽２の外部に噴出
する金属粒子噴出孔５と、を備えたことを特徴とする。
以上の構成により、槽内に貯留された溶融金属４に圧電
アクチュエータ１０の作動による振動を伝え、また不活
性ガスを後方から圧送して金属粒子噴出孔５に通すこと
で、内部に不活性ガスを封入した中空の金属粒子を簡易
な設備で製造できる。
属中空粒子の製造方法は、溶融金属４を貯留する溶融金
属槽２と、溶融金属４に接触させた状態で溶融金属槽２
の側壁に取り付けられたダイヤフラム１１を有し、圧電
素子１２への通電によるダイヤフラム１１の振動を溶融
金属４に伝えるための圧電アクチュエータ１０と、溶融
金属４中に没入した接触状態でダイヤフラム１１の内側
面に固定されて一体に振動する筒体であり、筒体内に所
定のガス圧の不活性ガスが導入されて筒体先端のガス噴
出オリフィス孔１３ｂからその不活性ガスを溶融金属４
中に噴出する噴射ノズル１３と、前記ガス噴出オリフィ
ス孔１３ｂに対向する前方位置の前記溶融金属槽２に微
小孔として設けられ、振動と不活性ガスのガス圧との共
働で押し出されてきた溶融金属４をその粒子孔に通過さ
せることにより、不活性ガスを内部に封印できるように
中空の金属粒を成形して前記溶融金属槽２の外部に噴出
する金属粒子噴出孔５と、を備えたことを特徴とする。
以上の構成により、槽内に貯留された溶融金属４に圧電
アクチュエータ１０の作動による振動を伝え、また不活
性ガスを後方から圧送して金属粒子噴出孔５に通すこと
で、内部に不活性ガスを封入した中空の金属粒子を簡易
な設備で製造できる。
【００１０】また、請求項３に記載の金属中空粒子の製
造装置は、前記溶融金属槽２に装着されて溶融金属４を
設定温度に保温するための加熱手段８を備え、また前記
金属粒子噴出孔５から噴出された前記金属中空粒子４ａ
を急冷する冷却水槽６を備えていることを特徴とする。
以上の構成により、上記請求項１に記載の製造装置にさ
らにたとえば電熱ヒータによる加熱手段８と、槽外に噴
出された金属中空粒子４ａを急冷する冷却水槽６を付帯
させることで、金属中空粒子４ａの成形と整形がより一
層効率化する。
造装置は、前記溶融金属槽２に装着されて溶融金属４を
設定温度に保温するための加熱手段８を備え、また前記
金属粒子噴出孔５から噴出された前記金属中空粒子４ａ
を急冷する冷却水槽６を備えていることを特徴とする。
以上の構成により、上記請求項１に記載の製造装置にさ
らにたとえば電熱ヒータによる加熱手段８と、槽外に噴
出された金属中空粒子４ａを急冷する冷却水槽６を付帯
させることで、金属中空粒子４ａの成形と整形がより一
層効率化する。
【００１１】また、本発明にかかる請求項４に記載の回
路体は、前記請求項２に記載の製造装置で製造された金
属中空粒子４ａを設定速度で噴出して基体上の目標部位
に付着させることにより、回路パターンを形成した導体
回路からなっていることを特徴とする。以上の構成によ
り、これまでの電線，ケーブル，バスバーなどを用いた
回路体を、導電性の金属中空粒子４ａを回路パターンに
基づいて配線基板など形成母体となる基体上に噴射して
付着形成することにより、最小限量の材料でかつ最小不
可欠な部位だけに回路体を効率的に形成できる。
路体は、前記請求項２に記載の製造装置で製造された金
属中空粒子４ａを設定速度で噴出して基体上の目標部位
に付着させることにより、回路パターンを形成した導体
回路からなっていることを特徴とする。以上の構成によ
り、これまでの電線，ケーブル，バスバーなどを用いた
回路体を、導電性の金属中空粒子４ａを回路パターンに
基づいて配線基板など形成母体となる基体上に噴射して
付着形成することにより、最小限量の材料でかつ最小不
可欠な部位だけに回路体を効率的に形成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる金属中空粒
子の製造方法と装置、ならびに金属中空粒子を用いた回
路体の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明
する。
子の製造方法と装置、ならびに金属中空粒子を用いた回
路体の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明
する。
【００１３】図１は、本例の装置１を示す断面図であ
る。筐体の溶融金属槽２に供給管３から溶融金属４が供
給されるようになっている。溶融金属槽２の側壁一側に
は圧電アクチュエータ１０が取り付けられている。圧電
アクチュエータ１０は、側壁に設けた開口部を閉塞する
ようにして装着されたダイヤフラム１１と、このダイヤ
フラム１１を振動させる圧電素子１２などからなってい
る。すなわち、圧電素子１２への通電により、発振周波
数の共振によってダイヤフラム１１が振動する。
る。筐体の溶融金属槽２に供給管３から溶融金属４が供
給されるようになっている。溶融金属槽２の側壁一側に
は圧電アクチュエータ１０が取り付けられている。圧電
アクチュエータ１０は、側壁に設けた開口部を閉塞する
ようにして装着されたダイヤフラム１１と、このダイヤ
フラム１１を振動させる圧電素子１２などからなってい
る。すなわち、圧電素子１２への通電により、発振周波
数の共振によってダイヤフラム１１が振動する。
【００１４】また、筒体の噴射ノズル１３がダイヤフラ
ム１１の内側に結合して溶融金属槽２内に突出して溶融
金属４中に没入している。すなわち、噴射ノズル１３の
筒体の長手方向の基端１３ａがダイヤフラム１１の内面
に固定され、筒体の先端部はガス噴出オリフィス孔１３
ｂとなっている。また、その噴射ノズル１３の筒体胴部
に不活性ガスの供給管１４が接続されて筒体内部に連通
し、たとえば図中破線矢印で示す窒素ガスが適度なガス
圧で噴射ノズル１３に送り込まれるようになっている。
ム１１の内側に結合して溶融金属槽２内に突出して溶融
金属４中に没入している。すなわち、噴射ノズル１３の
筒体の長手方向の基端１３ａがダイヤフラム１１の内面
に固定され、筒体の先端部はガス噴出オリフィス孔１３
ｂとなっている。また、その噴射ノズル１３の筒体胴部
に不活性ガスの供給管１４が接続されて筒体内部に連通
し、たとえば図中破線矢印で示す窒素ガスが適度なガス
圧で噴射ノズル１３に送り込まれるようになっている。
【００１５】また、噴射ノズル１３のガス噴出オリフィ
ス孔１３ｂに真向かい位置の溶融金属槽２の側壁には、
微小孔による金属粒子噴出孔５が設けられている。この
金属粒子噴出孔５の下方で槽外側に冷却水槽６が配置さ
れ、槽内に冷却水７が貯水されている。また、かかる溶
融金属槽２のほぼ全体の側壁胴部を取り囲むようにして
加熱手段として電熱ヒータ８が配置され、溶融金属槽２
の内部に貯められた溶融金属４の温度が低下しないよう
に、設定された適温に保持するようになっている。
ス孔１３ｂに真向かい位置の溶融金属槽２の側壁には、
微小孔による金属粒子噴出孔５が設けられている。この
金属粒子噴出孔５の下方で槽外側に冷却水槽６が配置さ
れ、槽内に冷却水７が貯水されている。また、かかる溶
融金属槽２のほぼ全体の側壁胴部を取り囲むようにして
加熱手段として電熱ヒータ８が配置され、溶融金属槽２
の内部に貯められた溶融金属４の温度が低下しないよう
に、設定された適温に保持するようになっている。
【００１６】溶融金属の材質はここでは特に限定されな
いが、Ｐｂ６０％−Ｓｎ４０％共晶合金であるはんだを
用いることもできるし、アルミニウムや銅など導電性金
属一般を対象とすることができる。
いが、Ｐｂ６０％−Ｓｎ４０％共晶合金であるはんだを
用いることもできるし、アルミニウムや銅など導電性金
属一般を対象とすることができる。
【００１７】次に、以上の構成からなる本実施の形態の
製造装置によって金属中空粒子が製造される。供給管３
から溶融金属４が溶融金属槽２内に供給され、電熱ヒー
タ８への通電で槽内に貯留された溶融金属４が冷めて凝
固せず適度な流動性をもつように適温に保温している。
装置起動によって、圧電アクチュエータ１０の圧電素子
１２に通電され、ダイヤフラム１１を共振させて振動さ
せて、その振動をそのまま噴射ノズル１３に伝達する。
製造装置によって金属中空粒子が製造される。供給管３
から溶融金属４が溶融金属槽２内に供給され、電熱ヒー
タ８への通電で槽内に貯留された溶融金属４が冷めて凝
固せず適度な流動性をもつように適温に保温している。
装置起動によって、圧電アクチュエータ１０の圧電素子
１２に通電され、ダイヤフラム１１を共振させて振動さ
せて、その振動をそのまま噴射ノズル１３に伝達する。
【００１８】それに同期して、ガス供給管１４から不活
性ガスの窒素ガスが設定のガス圧で振動中の噴射ノズル
１３の筒体内に導入される。窒素ガスは噴射ノズル１３
の先端のガス噴出オリフィス孔１３ｂから溶融金属４中
に噴出される。ダイヤフラム１１から伝わる噴射ノズル
１３の筒体の振動と窒素ガスの噴出による両作用が共働
して、ガス噴出オリフィス孔１３ｂの出口付近の溶融金
属４を前方へ押し出すようにして振動させる。
性ガスの窒素ガスが設定のガス圧で振動中の噴射ノズル
１３の筒体内に導入される。窒素ガスは噴射ノズル１３
の先端のガス噴出オリフィス孔１３ｂから溶融金属４中
に噴出される。ダイヤフラム１１から伝わる噴射ノズル
１３の筒体の振動と窒素ガスの噴出による両作用が共働
して、ガス噴出オリフィス孔１３ｂの出口付近の溶融金
属４を前方へ押し出すようにして振動させる。
【００１９】ガス噴出オリフィス孔１３ｂの出口付近の
溶融金属４は、振動を受けつつ吹き出される窒素ガス圧
で金属粒子噴出孔５に向かって運ばれ、金属粒子噴出孔
５において窒素ガスを内部に封じ込め、内部中空の球状
化した金属中空粒子４ａとして槽外に連続的に射出され
る。射出された金属中空粒子４ａは順次放物線を描いて
冷却水槽７に投入され、冷却水７中で急冷されて球体形
状として整形される。
溶融金属４は、振動を受けつつ吹き出される窒素ガス圧
で金属粒子噴出孔５に向かって運ばれ、金属粒子噴出孔
５において窒素ガスを内部に封じ込め、内部中空の球状
化した金属中空粒子４ａとして槽外に連続的に射出され
る。射出された金属中空粒子４ａは順次放物線を描いて
冷却水槽７に投入され、冷却水７中で急冷されて球体形
状として整形される。
【００２０】以上のように製造された金属中空粒子４ａ
の外径はμｍ単位の微粒子として整形することができ
る。その用途は電子材料，導電材料，磁性材料および光
学材料などに応用できる。
の外径はμｍ単位の微粒子として整形することができ
る。その用途は電子材料，導電材料，磁性材料および光
学材料などに応用できる。
【００２１】一方、上記金属中空粒子４ａを活用して、
回路パターンが形成される配線基板などの基体上に付着
させて導体回路を形成し、この導体回路からなる回路体
を形成することができる。たとえば、自動車搭載の電気
接続箱などでは電線，ケーブルおよび金属銅製バスバー
による導体回路でもって回路体が形成されている。そう
した回路体に代えて、本発明にかかる金属中空粒子４ａ
を噴射させて回路体を形成することができる。
回路パターンが形成される配線基板などの基体上に付着
させて導体回路を形成し、この導体回路からなる回路体
を形成することができる。たとえば、自動車搭載の電気
接続箱などでは電線，ケーブルおよび金属銅製バスバー
による導体回路でもって回路体が形成されている。そう
した回路体に代えて、本発明にかかる金属中空粒子４ａ
を噴射させて回路体を形成することができる。
【００２２】図２は、金属中空粒子４ａを用いた回路体
の製造装置の一例を示すシステム構成図である。本シス
テムには、上記図１の製造装置の主要部として示された
溶融金属槽１と、圧電アクチュエータ１０と、噴射ノズ
ル１３などを応用して適用することができる。図１と図
２の両図で対応する部材には同一符号を付してある。図
１において噴射ノズル１３などを備える溶融金属槽１
は、図２のシステム中のノズル作動装置３６と噴射ノズ
ル３９に置き換えることができる。また、溶融金属供給
管は、図１中の符号３で示す供給管を図２中の符号３５
ａで示すものに置き換えることができる。
の製造装置の一例を示すシステム構成図である。本シス
テムには、上記図１の製造装置の主要部として示された
溶融金属槽１と、圧電アクチュエータ１０と、噴射ノズ
ル１３などを応用して適用することができる。図１と図
２の両図で対応する部材には同一符号を付してある。図
１において噴射ノズル１３などを備える溶融金属槽１
は、図２のシステム中のノズル作動装置３６と噴射ノズ
ル３９に置き換えることができる。また、溶融金属供給
管は、図１中の符号３で示す供給管を図２中の符号３５
ａで示すものに置き換えることができる。
【００２３】すなわち、金属中空粒子４ａを噴射して付
着させる基体例であるこの場合絶縁基板２０が作業ワー
クとしてワーク保持テーブル４０上に位置決めしてセッ
トされ、その絶縁基板２０上の目標部位に向かって金属
中空粒子４ａを噴射ノズル３９から噴射し、絶縁基板２
０上に融着させて回路パターンを形成する。なお、基体
としては、絶縁基板２０に限らず、自動車や電子電気機
器など配索スペースに制約される狭隘な部材の表面な
ど、広く機材一般の構造体を対象とすることができる。
着させる基体例であるこの場合絶縁基板２０が作業ワー
クとしてワーク保持テーブル４０上に位置決めしてセッ
トされ、その絶縁基板２０上の目標部位に向かって金属
中空粒子４ａを噴射ノズル３９から噴射し、絶縁基板２
０上に融着させて回路パターンを形成する。なお、基体
としては、絶縁基板２０に限らず、自動車や電子電気機
器など配索スペースに制約される狭隘な部材の表面な
ど、広く機材一般の構造体を対象とすることができる。
【００２４】本システムは、マイコン制御などされる制
御装置３０を備え、回路パターンを形成する導体回路２
１〜２５などについてそれぞれ位置、形状および回路間
ピッチを記憶した二次元および三次元の各座標データが
記憶されている。すなわち、それら導体回路２１〜２５
の各位置、長さ寸法と幅寸法、曲がり方向、曲がり方向
への長さ寸法といった形状が座標データとして記憶され
ている。この座標データやプログラムに基づいて金属中
空粒子４ａを噴射ノズル３９から定量ずつ間欠的に噴射
し、絶縁基板２０上に予定される回路パターンの目標部
位に向かって必要量だけ垂直落下させて吹き付ける。そ
れにより、必要最小限の嵩量や形状でもって金属中空粒
子４ａによる導体回路２１〜２５を順次時間差をもって
形成する。
御装置３０を備え、回路パターンを形成する導体回路２
１〜２５などについてそれぞれ位置、形状および回路間
ピッチを記憶した二次元および三次元の各座標データが
記憶されている。すなわち、それら導体回路２１〜２５
の各位置、長さ寸法と幅寸法、曲がり方向、曲がり方向
への長さ寸法といった形状が座標データとして記憶され
ている。この座標データやプログラムに基づいて金属中
空粒子４ａを噴射ノズル３９から定量ずつ間欠的に噴射
し、絶縁基板２０上に予定される回路パターンの目標部
位に向かって必要量だけ垂直落下させて吹き付ける。そ
れにより、必要最小限の嵩量や形状でもって金属中空粒
子４ａによる導体回路２１〜２５を順次時間差をもって
形成する。
【００２５】また、本システムは、データの入力装置３
４，溶融金属供給源３５，それと上記した噴射ノズル３
９が備わるノズル作動装置３６、そしてワーク保持テー
ブル４０などを備えて構成されている。
４，溶融金属供給源３５，それと上記した噴射ノズル３
９が備わるノズル作動装置３６、そしてワーク保持テー
ブル４０などを備えて構成されている。
【００２６】制御装置３０は、ＲＯＭおよびＲＡＭから
なる記憶部３１と、制御部３２と、そしてインタフェー
ス３３などからなり、このインタフェース３３のＩ／Ｏ
ポートから制御信号を出力して溶融金属供給源３５，ノ
ズル作動装置３６，ワーク保持テーブル４０などの作動
に関するシステム全体を自動制御する。
なる記憶部３１と、制御部３２と、そしてインタフェー
ス３３などからなり、このインタフェース３３のＩ／Ｏ
ポートから制御信号を出力して溶融金属供給源３５，ノ
ズル作動装置３６，ワーク保持テーブル４０などの作動
に関するシステム全体を自動制御する。
【００２７】記憶部３１は、絶縁基板２０上の導体回路
２１〜２５などからなる回路パターンを立体モデル、表
面モデルなど二次元、三次元物体の機械設計をコンピュ
ータ処理したＣＡＤデータを読み込んで記憶し格納して
おくことができる。すなわち、回路の形成母体である基
体、本例では絶縁基板２０の大きさを全体の座標系にし
て導体回路２１〜２５個々についての情報である座標位
置、幅や長さの形状、そして断面積といった二次元およ
び三次元の各座標データを格納している。
２１〜２５などからなる回路パターンを立体モデル、表
面モデルなど二次元、三次元物体の機械設計をコンピュ
ータ処理したＣＡＤデータを読み込んで記憶し格納して
おくことができる。すなわち、回路の形成母体である基
体、本例では絶縁基板２０の大きさを全体の座標系にし
て導体回路２１〜２５個々についての情報である座標位
置、幅や長さの形状、そして断面積といった二次元およ
び三次元の各座標データを格納している。
【００２８】制御部３２は、インタフェース３３を介し
て各種の制御信号や作動信号を出力する。すなわち、溶
融金属供給源３５では制御部３２からの制御信号を受け
て金属供給量などを制御するようになっている。また、
制御部３２はノズル作動装置３６に作動信号を出力して
送り、溶融金属供給源３５から供給された溶融金属４
（図１参照）を中空成形するための作動、その金属中空
粒子４ａを噴射ノズル３９から噴射させるための作動、
そして噴射ノズル３９を矢印ＸＹＺで示す二次元、三次
元の各座標軸上で移動させる一連の作動を制御する。
て各種の制御信号や作動信号を出力する。すなわち、溶
融金属供給源３５では制御部３２からの制御信号を受け
て金属供給量などを制御するようになっている。また、
制御部３２はノズル作動装置３６に作動信号を出力して
送り、溶融金属供給源３５から供給された溶融金属４
（図１参照）を中空成形するための作動、その金属中空
粒子４ａを噴射ノズル３９から噴射させるための作動、
そして噴射ノズル３９を矢印ＸＹＺで示す二次元、三次
元の各座標軸上で移動させる一連の作動を制御する。
【００２９】ワーク保持テーブル４０では、その上に作
業ワークである絶縁基板２０を位置決めして保持し、矢
印ＸＹＺで示す二次元および三次元の座標軸上を移動可
能となっている。したがって、上記ノズル作動装置３６
とワーク保持テーブル４０とは一方が他方に対して相対
にＸＹＺ軸の二次元および三次元の座標軸上で移動す
る。本例では、前述のように、ノズル作動装置３６をワ
ーク保持テーブル４０に対して、つまりテーブル上で位
置決めされた絶縁基板２０に対して座標系移動させる。
業ワークである絶縁基板２０を位置決めして保持し、矢
印ＸＹＺで示す二次元および三次元の座標軸上を移動可
能となっている。したがって、上記ノズル作動装置３６
とワーク保持テーブル４０とは一方が他方に対して相対
にＸＹＺ軸の二次元および三次元の座標軸上で移動す
る。本例では、前述のように、ノズル作動装置３６をワ
ーク保持テーブル４０に対して、つまりテーブル上で位
置決めされた絶縁基板２０に対して座標系移動させる。
【００３０】したがって、ノズル作動装置３６では、制
御部３２からの作動指令に基づき決定された座標軸上を
移動する。圧電アクチュエータ（図１参照）への通電に
より振動させ、溶融金属４を中空粒子に成形して噴射ノ
ズル３９から噴射させる。その金属中空粒子４ａは、ワ
ーク保持テーブル４０上に位置決め保持された絶縁基板
２０上の予定される回路パターンに沿って吹き付けら
れ、導体回路２１〜２５のそれぞれを指定位置や形状で
順次時間差をもって必要最小限量で正確に形成する。そ
うした回路パターンの形成に関する制御は制御部３２で
行われ、それに基づいてノズル作動装置３６と噴射ノズ
ル３９が作動する。
御部３２からの作動指令に基づき決定された座標軸上を
移動する。圧電アクチュエータ（図１参照）への通電に
より振動させ、溶融金属４を中空粒子に成形して噴射ノ
ズル３９から噴射させる。その金属中空粒子４ａは、ワ
ーク保持テーブル４０上に位置決め保持された絶縁基板
２０上の予定される回路パターンに沿って吹き付けら
れ、導体回路２１〜２５のそれぞれを指定位置や形状で
順次時間差をもって必要最小限量で正確に形成する。そ
うした回路パターンの形成に関する制御は制御部３２で
行われ、それに基づいてノズル作動装置３６と噴射ノズ
ル３９が作動する。
【００３１】なお、中空であるいうことに直接関係しな
いが、溶融化させた金属粒子を利用する関連技術を以下
の各公報にみることができる（特開平１０−１５６５２
４号公報，特開平１０−１９５６７６号公報，特開平１
０−２２６８０３号公報に記載の三次元構造体の製造方
法）。また、特開２０００−２４４０８６号公報で紹介
されているように、米国ＭＰＭ社製『メタルジェット装
置（製品名）』において、はんだなどの導電性材料を溶
融状態の粒子にして噴射し、半導体ウエハのチップ上の
はんだバンプを製造する半導体製造装置においても、か
かる溶融金属粒子の噴射技術をみることができる。
いが、溶融化させた金属粒子を利用する関連技術を以下
の各公報にみることができる（特開平１０−１５６５２
４号公報，特開平１０−１９５６７６号公報，特開平１
０−２２６８０３号公報に記載の三次元構造体の製造方
法）。また、特開２０００−２４４０８６号公報で紹介
されているように、米国ＭＰＭ社製『メタルジェット装
置（製品名）』において、はんだなどの導電性材料を溶
融状態の粒子にして噴射し、半導体ウエハのチップ上の
はんだバンプを製造する半導体製造装置においても、か
かる溶融金属粒子の噴射技術をみることができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる請
求項１に記載の金属中空粒子の製造方法は、振動とガス
圧を共働させて溶融金属に付与することにより、それを
微小孔に通すと不活性ガスを内部に封入した中空の金属
粒子を簡易に低コストで製造できる。
求項１に記載の金属中空粒子の製造方法は、振動とガス
圧を共働させて溶融金属に付与することにより、それを
微小孔に通すと不活性ガスを内部に封入した中空の金属
粒子を簡易に低コストで製造できる。
【００３３】また、本発明にかかる請求項２に記載の金
属中空粒子の製造装置は、槽内に貯留された溶融金属に
圧電アクチュエータの作動による振動を伝え、また不活
性ガスを後方から圧送して金属粒子噴出孔に通すこと
で、内部に不活性ガスを封入した中空の金属粒子を簡易
な設備で製造できる。
属中空粒子の製造装置は、槽内に貯留された溶融金属に
圧電アクチュエータの作動による振動を伝え、また不活
性ガスを後方から圧送して金属粒子噴出孔に通すこと
で、内部に不活性ガスを封入した中空の金属粒子を簡易
な設備で製造できる。
【００３４】また、請求項３に記載の金属中空粒子の製
造装置は、上記請求項２に記載の製造装置にさらにたと
えば電熱ヒータによる加熱手段と、槽外に噴出された金
属中空粒子を急冷する冷却水槽を付帯させることで、金
属中空粒子の成形と整形がより一層効率化する。
造装置は、上記請求項２に記載の製造装置にさらにたと
えば電熱ヒータによる加熱手段と、槽外に噴出された金
属中空粒子を急冷する冷却水槽を付帯させることで、金
属中空粒子の成形と整形がより一層効率化する。
【００３５】また、本発明にかかる請求項４に記載の回
路体は、これまでの電線，ケーブル，バスバーなどを用
いた回路体を、導電性の金属中空粒子を回路パターンに
基づいて配線基板など形成母体となる基体上に噴射して
付着形成することにより、最小限量の材料でかつ最小不
可欠な部位だけに回路体を効率的に形成できる。
路体は、これまでの電線，ケーブル，バスバーなどを用
いた回路体を、導電性の金属中空粒子を回路パターンに
基づいて配線基板など形成母体となる基体上に噴射して
付着形成することにより、最小限量の材料でかつ最小不
可欠な部位だけに回路体を効率的に形成できる。
【図１】本発明にかかる金属中空粒子の製造装置の実施
の形態を示す断面図である。
の形態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる金属中空粒子を用いて回路体を
製造する装置のシステム構成図である。
製造する装置のシステム構成図である。
２ 溶融金属槽
３ 溶融金属の供給管
４ 溶融金属
４ａ 金属中空粒子
５ 金属粒子噴出孔
６ 冷却水槽
１０ 圧電アクチュエータ
１１ ダイヤフラム
１２ 圧電素子
１３ 噴射ノズル
１３ｂ ガス噴出オリフィス孔
１４ ガス供給管
２０ 絶縁基板
２１〜２５ 導体回路
３０ 制御装置
３１ 記憶部
３２ 制御部
３３ インタフェース
３４ 入力装置
３５ 溶融金属供給源
３６ ノズル作動装置
３８ 保温用ヒータ
３９ 噴射ノズル
４０ ワーク保持テーブル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大橋 仁
静岡県裾野市御宿1500番地 矢崎部品株式
会社内
Ｆターム(参考） 4K017 AA03 AA04 BA01 BA05 BB01
CA01 CA09 DA01 EK01 FA15
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電アクチュエータによって溶融金属を
振動させ、その振動と共働して溶融金属を後方から不活
性ガスを送り込んで前方に押し出し、微小孔に通すこと
により不活性ガスが内部に封印されるようにして中空の
金属粒子を成形し、その微小孔から外部へ噴出させるこ
とを特徴とする金属中空粒子の製造方法。 - 【請求項２】 溶融金属を貯留する溶融金属槽と、 溶融金属に接触させた状態で溶融金属槽の側壁に取り付
けられたダイヤフラムを有し、圧電素子への通電による
ダイヤフラムの振動を溶融金属に伝えるための圧電アク
チュエータと、 溶融金属中に没入した接触状態でダイヤフラムの内側面
に固定されて一体に振動する筒体であり、筒体内に所定
のガス圧の不活性ガスが導入されて筒体先端のガス噴出
オリフィス孔からその不活性ガスを溶融金属中に噴出す
る噴射ノズルと、 前記ガス噴出オリフィス孔に対向する前方位置の前記溶
融金属槽に微小孔として設けられ、振動と不活性ガスの
ガス圧との共働で押し出されてきた溶融金属をその微小
孔に通過させることにより、不活性ガスを内部に封印で
きるように中空の金属粒を成形して前記溶融金属槽の外
部に噴出する金属粒子噴出孔と、を備えてなっているこ
とを特徴とする金属中空粒子の製造装置。 - 【請求項３】 前記溶融金属槽に装着されて溶融金属を
設定温度に保温するための加熱手段を備え、また前記金
属粒子噴出孔から噴出された前記金属中空粒子を急冷す
る冷却水槽を備えていることを特徴とする請求項２に記
載の金属中空粒子の製造装置。 - 【請求項４】 前記請求項２に記載の製造装置で製造さ
れた金属中空粒子を設定速度で噴出して基体上の目標部
位に付着させることにより、回路パターンを形成した導
体回路からなっていることを特徴とする回路体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307865A JP2003113407A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 金属中空粒子の製造方法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307865A JP2003113407A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 金属中空粒子の製造方法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113407A true JP2003113407A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19127263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307865A Pending JP2003113407A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 金属中空粒子の製造方法と装置、およびその金属中空粒子を用いた回路体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113407A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007335746A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Calio Giken Kk | 識別コードの製造方法 |
| JP2021510769A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-04-30 | グラフ エス．ピー．エー． | 溶融金属の３ｄ印刷のためのヘッド |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307865A patent/JP2003113407A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007335746A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Calio Giken Kk | 識別コードの製造方法 |
| JP2021510769A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-04-30 | グラフ エス．ピー．エー． | 溶融金属の３ｄ印刷のためのヘッド |
| JP7322035B2 (ja) | 2018-01-26 | 2023-08-07 | グラフ インダストリーズ エス．ピー．エー． | 溶融金属の３ｄ印刷のためのヘッド |
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|
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