JP2007260874A

JP2007260874A - ブラスト強度の評価方法とブラスト装置の制御方法

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Publication number: JP2007260874A
Application number: JP2006092013A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 広志佐藤; Ryoji Ono; 良二小野; Takeshi Wakagi; 剛若木; Toshiaki Yamashita; 俊朗山下
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】たとえば電子部品に付着している樹脂バリの除去に用いられるブラスト装置のブラスト強度における多段階での二次元分布や三次元分布を簡易に評価するための方法と、そのブラスト装置の制御方法を提供すること。
【解決手段】隣接する識別層８４ａ〜８４ｅの相互間で色が異なる二層以上の識別層８４ａ〜８４ｅを有する強度判定積層体９０を準備する。強度判定積層体９０の表面に、ブラスト処理を行う。ブラスト処理が行われた前記強度判定積層体９０の表面における色の変化と、色変化領域の大きさとから、ブラスト処理の強度分布を判別する。
【選択図】図８

Description

本発明は、たとえば電子部品に付着している樹脂バリの除去に用いられるブラスト装置のブラスト強度を評価するための方法と、そのブラスト装置の制御方法に関する。

ブラスト処理とは、ノズルから研磨剤などのメディアを吹き付けて、ワーク表面に付着してある樹脂バリなどを剥離させて取り除く処理である。ブラスト装置では、ブラスト条件によって、ブラスト強度が変化し、樹脂バリなどの剥離能力が変化する。

ブラスト装置におけるブラスト強度を測定する方法として、たとえば下記の特許文献１に示すブラスト装置の剥離能力評価方法が知られている。特許文献１に示す剥離能力評価方法では、ブラスト処理された処理領域を含むワーク材表面をカラー撮像装置により撮像し、撮像された剥離面の面積を演算することにより剥離能力を評価している。

ところが、この特許文献１に示す剥離能力評価方法では、ブラスト処理により剥離される面積は評価できるが、ブラスト強度自体を多段階で評価することは困難である。また、この特許文献１に示す剥離能力評価方法では、ブラスト強度の多段階での二次元分布や、三次元分布を測定することは困難である。
特開２００２−１６０１６１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、たとえば電子部品に付着している樹脂バリの除去に用いられるブラスト装置のブラスト強度における多段階での二次元分布や三次元分布を簡易に評価するための方法と、そのブラスト装置の制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るブラスト強度の評価方法は、
隣接する識別層の相互間で色が異なる二層以上の識別層を有する強度判定積層体を準備する工程と、
前記強度判定積層体の表面に、ブラスト処理を行う工程と、
ブラスト処理が行われた前記強度判定積層体の表面における色の変化と、色変化領域の大きさとから、前記ブラスト処理の強度分布を判別する工程と、を有する。

本発明に係るブラスト強度の評価方法では、強度判定積層体の表面に、ブラスト処理を行う。ブラスト処理を行うことで、強度判定積層体の表面は、ブラスト処理の強度に応じた深さで削られ、その深さに対応する位置の識別層の色が表面に表れる。

したがって、その識別層の色を観察することにより、ブラスト強度を多段階で判別することができる。識別層の色の観察は、人間の目で行っても良いし、撮像装置により自動的に行っても良い。

なお、ブラスト強度は、二次元方向にバラツキ（分布）があることもあるが、強度判定積層体を二次元表面に設置し、ブラスト処理を行うことで、強度のバラツキに対応して、積層体の表面の削り深さがばらついて、その深さに対応する位置の識別層の色が表面に表れる。したがって、その識別層の色を観察することにより、ブラスト強度における二次元方向の多段階での強度のバラツキを判別することができる。

また、ブラスト強度は、三次元方向にバラツキがあることもあるが、強度判定積層体を三次元表面に設置し、ブラスト処理を行うことで、強度のバラツキに対応して、積層体の表面の削り深さがばらついて、その深さに対応する位置の識別層の色が表面に表れる。したがって、その識別層の色を観察することにより、ブラスト強度における三次元方向の多段階での強度のバラツキを判別することができる。

また、本発明の方法では、強度判定積層体を準備するのみで良く、簡便な方法でブラスト強度における多段階での二次元分布や三次元分布を容易に評価することができる。

本発明に係るブラスト装置の制御方法は、
ブラスト強度の評価方法を用いて評価されたブラスト強度分布に基づき、前記ブラスト処理を行うためのブラスト装置の駆動条件を調整する。

本発明に係るブラスト強度の評価方法によれば、簡便な方法でブラスト強度における多段階での二次元分布や三次元分布を容易に評価することができる。そのため、その評価情報に基づき、ブラスト装置の駆動条件を制御すれば、二次元方向あるいは三次元方向に強度バラツキが少ない安定したブラスト処理を実現することができる。

ブラスト装置の駆動条件としては、特に限定されないが、ブラスト装置のノズルから吹き出されるメディアの平均粒径、材質、量、圧力や、ノズルの揺動範囲、揺動速度などが例示される。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１はコイルチップ部品の縦断面図、
図２は図１に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示す金型および部品の要部断面図、
図３はブラスト処理の説明図、
図４はブラスト処理される部品を保持するキャリアプレートの要部断面図、
図５は本発明の一実施形態に係るブラスト強度の評価方法を示す説明図、
図６は図５に示す強度判定積層体の要部断面図、
図７（Ａ）は弱いブラスト処理後の強度判定積層体の表面を示す平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示すVII−VII線に沿う要部断面図、
図８（Ａ）は図７（Ａ）よりも強いブラスト処理後の強度判定積層体の表面を示す平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すVIII−VIII線に沿う要部断面図である。

まず、ブラスト処理の必要性を説明するために、コイルチップ部品と、その製造方法について説明する。
コイルチップ部品およびその製造方法

図１に示すように、コイルチップ部品２は、コア部（芯材）としてのドラムコア４を有する。ドラムコア４は、フェライト材料で構成してある。ドラムコア４は、コイル部１０を構成するワイヤ１０ａが、コア４の軸方向に沿って巻回してある巻芯部４ａを有する。

巻芯部４ａの軸方向の両端である第１端部および第２端部には、それぞれ第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃが一体に形成してある。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外形寸法は、巻芯部４ａの外径寸法よりも大きくなっている。

巻芯部４ａの横断面は、特に限定されず、長方形断面、円形断面、あるいは、その他の断面形状であっても良い。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの横断面形状は、長方形断面などの角形形状である。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃは、同じサイズであり、たとえば縦が０．８２mm、横が０．３０mm程度である。また、巻芯部４ａの外径は、０．４２mm程度である。ドラムコア４の軸方向全長（部品２の全長と略同じ）Ｌ０は、１．６３７mm程度である。

図１に示すように、コイル部１０を構成するワイヤ１０ａの両端に形成してある継線部１０ｂおよび１０ｃは、各フランジ４ｂおよび４ｃの外周位置において、下地電極層２０と接続される。ワイヤ１０ａの継線部１０ｂおよび１０ｃは、下地電極層２０が形成された後に、各フランジ４ｂおよび４ｃの外周に熱圧着などの手段で固定され、これらの継線接続が確保される。

下地電極層２０は、１層目が１．０〜２．０μｍの無電解Ｎｉメッキ、２層目が１．０〜２．０μｍの電解Ｎｉメッキである。

下地電極層２０と継線部１０ｂおよび１０ｃが接続された後、コイル部１０が形成してある巻芯部４ａの外周凹部に、樹脂をモールド成形して外装樹脂部３０が形成される。外装樹脂部３０を構成する樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂などが例示される。

外装樹脂部３０は、たとえば図２に示す金型８０および８２を用いて成型される。図２に示すように、金型８０および８２が閉じることにより形成される複数のキャビティ８４の内部に、コイル部１０が形成してある継線済のドラムコア４を、隣接するドラムコア４の第１フランジ４ｂの端面が、隣のドラムコア４の第２フランジの端面に接触するように、軸方向に並んで配置する。

金型８０および８２には、隣接して配置されたドラムコア４の第１フランジ４ｂと第２フランジ４ｃとの接触部外周を保持する保持用凸部８６が形成してあり、その両側に、図１に示す樹脂製フランジ被覆部３０ａを形成するための周方向隙間８８が形成してある。周方向隙間８８は、キャビティ８４に連通してあり、キャビティ８４に樹脂を射出して成形し、金型８０，８２を開くことで、図１に示すフランジ被覆部３０ａを有する外装樹脂部３０が一体化された複数の素子本体５が得られる。外装樹脂部３０の４側面３０ｂ等は、それぞれ平坦面である。

各素子本体５の外装樹脂部３０の外径寸法は、第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外形寸法（コア部の最大外形寸法）よりも大きくなり、第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外周には、所定厚みのフランジ被覆部３０ａが形成される。フランジ被覆部３０ａは、外装樹脂部３０と一体に成型され、フランジ部４ｂ，４ｃの外周を、内側から外側に向けて軸方向途中位置まで覆うように形成してある。

このフランジ被覆部３０ａの厚みは、後述する段差状凹部５０の深さＨ１に対応する。また、このフランジ被覆部３０ａの軸方向の長さは、後述する段差状凹部５０の軸方向幅（Ｗ１）を適切に調整するように決定される。

外装樹脂部３０が形成された後に、素子本体５の軸方向両端部に、一対の端部電極４０を形成することで、コイルチップ部品２が得られる。端部電極４０は、外装樹脂部３０を形成した後に形成される。

この実施形態では、各端部電極４０は、１層目が１．０〜２．０μｍの無電解Ｎｉメッキ、２層目が１．０〜２．０μｍの電解Ｎｉメッキ、３層目が３．０〜４．０μｍの電解Ｓｎメッキである。端部電極４０の厚みは、８μｍ以下である。

各端部電極４０は、各フランジ４ｂ，４ｃの端面から当該フランジ４ｂ，４ｃの外周面を直接に覆うと共に、外装樹脂部３０のフランジ被覆部３０ａを覆うように、段差状に形成してある。各端部電極４０は、各フランジ４ｂ，４ｃの端面と、当該フランジ４ｂ，４ｃの外周面の一部で、下地電極層２０および継線部１０ｂおよび１０ｃに対して直接に接続してある。しかも、各端部電極４０は、外装樹脂部３０のフランジ被覆部３０ａを覆うように形成してあることから、各端部電極４０の外周面には、周方向に連続する段差状凹部５０が形成される。

図１に示すように、段差状凹部５０は、素子本体５の軸方向端面から所定幅（Ｗ１）で形成してあり、各端部電極４０の全幅（Ｗ０）に対しての比率（Ｗ１／Ｗ０）が、好ましくは０．１〜０．８、さらに好ましくは０．３〜０．６である。比率（Ｗ１／Ｗ０）を上記範囲にすることで、端部電極４０とコイルの継線部１０ｂ，１０ｃとの接続が十分に確保され、端部電極４０と外装樹脂部３０との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。

なお、ツームストーン現象とは、表面実装型電子部品を基板へ実装する時に、電子部品の両端部に形成してある端部電極のハンダペースト面で発生するモーメントのアンバランスにより、電子部品が立ち上がってしまい、接合不良となる現象である。

また、段差状凹部５０は、各端部電極４０の最大外周面寸法からの深さ（Ｈ１）が１０〜４０μｍとなるように形成してある。深さＨ１をこの範囲にすることで、端部電極４０とコイルの継線部１０ｂ，１０ｃとの接続が十分に確保され、端部電極４０と外装樹脂部３０との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。また、この深さＨ１が深すぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、ドラムコア４におけるフランジ部４ｂ，４ｃの最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。

各端部電極４０の最大外周面の全高さ（Ｈ０）に対して段差状凹部５０の深さ（Ｈ１）の比率（Ｈ１／Ｈ０）は、０．０１１〜０．０４５の範囲にある。この比率の範囲に設定することで、端部電極４０とコイルの継線部１０ｂ，１０ｃとの接続が十分に確保され、端部電極４０と外装樹脂部３０との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。

本実施形態では、特に、チップの最大高さＨ０が、０．９mm以下の小型で、５ｍｇ以下の軽量なコイルチップ部品２であっても、実装に際してのハンダのリフロー時に、図１に示すように、端部電極４０の底面に形成してある段差状凹部５０と基板６０との隙間にハンダ６２が入り込む。その段差状凹部５０は、端部電極４０の周方向に連続して形成してあるために、ハンダ６２の回り込み量も十分に確保することができる。その結果、いわゆるツームストーン現象を効果的に防止することができ、実装不良を防止することができる。

また、本実施形態では、段差状凹部５０にハンダ６２が回り込むことで、ハンダ６２により形成されるフィレットの大きさを小さくしても十分な接合強度が得られ、高密度な実装が可能になる。

また、本実施形態では、フランジ４ｂ，４ｃの最大外形寸法よりも大きな外形寸法を有する外装樹脂部３０の両端部外周を覆うように、端部電極４０を形成することで、段差状凹部５０を形成してある。このために、フランジ自体に加工する必要はなく、フランジの体積が減少することはなく、コイルチップとしての性能には全く影響しない。しかも、樹脂成形により段差状凹部５０を形成することができるので、製造工程が煩雑になることもない。
ブラスト処理

上述したコイルチップ部品２を製造する過程において、図２に示す金型を用いて樹脂をモールド成形して外装樹脂部３０を形成する際に、フランジ４ｂ，４ｃの外側端面に樹脂バリが発生することがある。樹脂バリを取り除かないと、その後の工程において、端部電極４０の形成が困難になる。また、端部電極４０と下地電極層２０との間に異物が混入するおそれがあり、欠陥品となるおそれもある。

そこで、外装樹脂部３０が形成された素子本体５は、図４に示すように、たとえばゴム製のキャリアプレート７６の嵌合穴７８に、素子本体５における下地電極層２０の端面が露出するように保持され、図３に示すブラスト装置７０によりブラスト処理が成される。

ブラスト装置７０は、研磨剤などのメディア７５を吐出するノズル７２と、ノズル７２を揺動自在に保持する揺動軸７４とを有する。ノズル７２は、所定の揺動幅Ｗにて揺動しながら、メディア７５を吐出する。揺動幅Ｗは、通常、キャリアプレート７６の幅よりも広く設定してある。

ノズル７２が揺動しながら、キャリアプレート７６を紙面に垂直方向（矢印Ｘ）に移動させ、ノズル７２からメディア７５を吐出することで、図４に示すように、下地電極層２０の端面に形成された樹脂バリ３０ｃは、メディア７５の衝突により剥離除去される。ただし、たとえばメディア７５の吐出圧力が弱い場合などには、樹脂バリ３０ｃは、有効に除去されない。また、たとえばメディア７５の吐出圧力が強すぎる場合などには、下地電極層２０を傷つけてしまうおそれがある。

また、図３に示すノズル７２の揺動条件などによっては、メディア７５の衝突が弱い（ブラスト強度が弱い）場所や、衝突が強すぎる（ブラスト強度が強い）場所が生じるおそれがあり、強度分布のバラツキが生じるおそれがある。強度分布のバラツキが生じると、場所によっては、下地電極層２０の端面における樹脂バリ３０ｃは、有効に除去されなかったり、下地電極層２０を傷つけてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、図６に示す強度判定積層体９０を用い、図５に示すようにして、ブラスト強度の二次元バラツキを測定し、その測定情報に基づき、ブラスト強度の二次元バラツキが少なくなるように、ブラスト装置７０におけるメディア７５の粒径、材質、吐出量、吐出圧を制御すると共に、ノズル７２の揺動速度、揺動幅Ｗなどを制御する。

図６に示す強度判定積層体９０は、金属または樹脂で構成してある基材シート９２の表面に、接着層９６を介して多数の識別層９４ａ〜９４ｅが積層してある。基材シート９２は、剛性のあるものでも良く、可撓性のあるものでも良い。可撓性のあるものを用いれば、積層体９０を三次元曲面に沿って設置することも可能である。

識別層９４ａ〜９４ｅは、隣接する識別層の相互間で色が異なる着色層であり、好ましくは全ての層で色が異なる。識別層９４ａ〜９４ｅは、たとえば着色紙、あるいは塗料層であっても良い。塗料層である場合には、塗布により形成するので、接着層９６は、必ずしも必要とはしない。識別層９４ａ〜９４ｅの厚みｔは、特に限定されないが、好ましくは０．５〜１００μｍ程度である。識別層９４ａ〜９４ｅの総数は、特に限定されないが、少なくとも二層以上である。

強度判定積層体９０は、図５に示すように、たとえばキャリアプレート７６の上に設置され、図３の場合と同様にして、ブラスト処理される。すると、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、ブラスト強度が弱い位置では、最表面に位置する識別層９４ｅのみが削られ、開口部９８が形成され、その底に位置する識別層９４ｄの表面が露出し、その色（たとえば赤）が目立つようになる。

また、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、ブラスト強度が強い位置では、最表面に位置する識別層９４ｅのみならず、その下の識別層９４ｄも削られ、開口部９８ａ、９８ｂが形成され、その底に位置する識別層９４ｃおよび９８ｄの表面が露出し、その色（たとえば赤枠に青）が目立つようになる。

本実施形態に係る方法では、強度判定積層体９０の表面に、ブラスト処理を行う。ブラスト処理を行うことで、強度判定積層体９０の表面は、ブラスト処理の強度に応じた深さで削られ、その深さに対応する位置の識別層９４ａ〜９４ｅの色が表面に表れる。

したがって、その識別層９４ａ〜９４ｅの色を観察することにより、ブラスト強度を多段階で判別することができる。識別層９４ａ〜９４ｅの色の観察は、人間の目で行っても良いし、撮像装置により自動的に行っても良い。

なお、ブラスト強度は、三次元方向にバラツキがあることもあるが、強度判定積層体９０を三次元表面に設置し、ブラスト処理を行うことで、強度のバラツキに対応して、強度判定積層体９０の表面の削り深さがばらついて、その深さに対応する位置の識別層９４ａ〜９４ｅの色が表面に表れる。したがって、その識別層９４ａ〜９４ｅの色を観察することにより、ブラスト強度における三次元方向の多段階での強度のバラツキを判別することができる。

また、本実施形態の方法では、強度判定積層体９０を準備するのみで良く、簡便な方法でブラスト強度における多段階での二次元分布や三次元分布を容易に評価することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、本発明に係るブラスト強度の判定方法は、樹脂バリの除去のみに限定されず、フェライトコアの研磨強度の判定、フェライトコアの洗浄バラツキの測定、スパッタリング処理の性能評価、ブラスト装置の性能評価など、幅広く用いることができる。すなわち、本発明におけるブラスト処理とは、狭い意味でのブラスト処理に限定されず、何らかの粒子をワークの表面に当てて何らかの処理を行う処理の全てを含む。

図１はコイルチップ部品の縦断面図である。図２は図１に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示す金型および部品の要部断面図である。図３はブラスト処理の説明図である。図４はブラスト処理される部品を保持するキャリアプレートの要部断面図である。図５は本発明の一実施形態に係るブラスト強度の評価方法を示す説明図である。図６は図５に示す強度判定積層体の要部断面図である。図７（Ａ）は弱いブラスト処理後の強度判定積層体の表面を示す平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示すVII−VII線に沿う要部断面図である。図８（Ａ）は図７（Ａ）よりも強いブラスト処理後の強度判定積層体の表面を示す平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すVIII−VIII線に沿う要部断面図である。

符号の説明

２… コイルチップ部品
４… ドラムコア
４ａ… 巻芯部
４ｂ… 第１フランジ
４ｃ… 第２フランジ
５… 素子本体
１０… コイル部
１０ａ… ワイヤ
１０ｂ，１０ｃ… 継線部
２０… 下地電極層
３０… 外装樹脂部
３０ａ… フランジ被覆部
３０ｂ… 外装樹脂部側面
３０ｃ… 樹脂バリ
４０… 端部電極
５０… 段差状凹部
６０… 基板
６２… ハンダ
７０… ブラスト装置
７２… ノズル
７４… 揺動軸
７５… メディア
７６… キャリアプレート
７８… 嵌合穴
８０，８２… 金型
８４… キャビティ
８６… 保持用凸部
８８… 周方向隙間
９０… 強度判定積層体
９２… 基材シート
９４ａ〜９４ｅ… 識別層
９６… 接着層
９８，９８ａ，９８ｂ… 開口部

Claims

隣接する識別層の相互間で色が異なる二層以上の識別層を有する強度判定積層体を準備する工程と、
前記強度判定積層体の表面に、ブラスト処理を行う工程と、
ブラスト処理が行われた前記強度判定積層体の表面における色の変化と、色変化領域の大きさとから、前記ブラスト処理の強度分布を判別する工程と、を有するブラスト強度の評価方法
前記強度判定積層体を二次元表面に設置し、前記ブラスト処理の二次元強度分布を判別することを特徴とする請求項１に記載のブラスト強度の評価方法。
前記強度判定積層体を三次元表面に設置し、前記ブラスト処理の三次元強度分布を判別することを特徴とする請求項１に記載のブラスト強度の評価方法。
請求項１〜３のいずれかに記載のブラスト強度の評価方法を用いて評価されたブラスト強度分布に基づき、前記ブラスト処理を行うためのブラスト装置の駆動条件を調整することを特徴とするブラスト装置の制御方法。