JP3214792U - Suction nozzle for mounting - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品装着機等に用いられるノズルであって、吸着面の摩耗とそれに伴う反射光(輝度)の増大を回避したもので、とりわけ高耐熱性・高硬度な微小チップ部品の実装に好適な実装用吸着ノズルを提供する。【解決手段】部分安定化ジルコニアに、必要に応じて導電材を添加してなる実装用吸着ノズル1において、該実装用吸着ノズル1の少なくとも先端吸着面2が、クロム、タングステン、チタン、モリブデン及びそれらの炭化物、酸化物、窒化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する中間層膜6を介して、硬度(Hv)3000Kg/mm2以上の炭素膜7が形成されている。【選択図】図1A nozzle for use in an electronic component mounting machine, etc., which avoids wear of a suction surface and accompanying increase in reflected light (brightness), and particularly for mounting a microchip component having high heat resistance and high hardness. A suitable mounting suction nozzle is provided. In a mounting suction nozzle 1 in which a conductive material is added to partially stabilized zirconia as necessary, at least the tip suction surface 2 of the mounting suction nozzle 1 is made of chromium, tungsten, titanium, molybdenum, and the like. A carbon film 7 having a hardness (Hv) of 3000 kg / mm 2 or more is formed through an intermediate layer film 6 containing one or more selected from carbides, oxides, and nitrides thereof. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、コンデンサーチップや抵抗器チップなどの電子チップ部品を回路基板に実装するための電子部品装着機等に好適に用いられる部分安定化ジルコニア製の電子部品実装用吸着ノズルに関する。 The present invention relates to a suction nozzle for mounting electronic components made of partially stabilized zirconia that is suitably used in an electronic component mounting machine for mounting electronic chip components such as a capacitor chip and a resistor chip on a circuit board.
近年、回路基板の実装分野では、基板の高集積化と高精度化に伴い、微細なチップ部品を高速且つ高精度に実装できる電子部品装着機の開発が盛んに行われている。この電子部品装着機は、外気を吸引する真空吸引ヘッドの先端部にチップ部品を吸着保持する実装用吸着ノズルが取り付けられており、ヘッド部はフィーダー部と回路基板との間を往復移動する。この時、ノズルによって真空吸着されたチップ部品は、ヘッド部がフィーダー部と回路基板との間を移動する途中において画像解析によりチップ部品の吸着状態や部品装着の位置を判定した後に回路基板に装着されるもので、この画像解析は、ノズルの前方からチップ部品および吸着面の方向に光を照射し、反射光量の差からチップ部品の形状や電極位置などを解析することによって行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, in the field of circuit board mounting, electronic component mounting machines capable of mounting fine chip components at high speed and with high accuracy have been actively developed along with high integration and high accuracy of substrates. In this electronic component mounting machine, a mounting suction nozzle that sucks and holds chip components is attached to the tip of a vacuum suction head that sucks outside air, and the head portion reciprocates between a feeder portion and a circuit board. At this time, the chip component vacuum-sucked by the nozzle is mounted on the circuit board after determining the suction state of the chip part and the position of mounting the component by image analysis while the head unit moves between the feeder unit and the circuit board. Therefore, this image analysis is performed by irradiating light in the direction of the chip component and the suction surface from the front of the nozzle, and analyzing the shape of the chip component, the electrode position, and the like from the difference in the amount of reflected light.
図2は、この電子部品装着機を用いたチップ部品の回路基板への実装工程の一例を示す概略図である。 FIG. 2 is a schematic view showing an example of a mounting process of a chip component on a circuit board using the electronic component mounting machine.
図2に示す電子部品装着機10は、そのヘッド部先端に装着された部品吸着用の実装用ノズル1と、チップ部品11を並べたフィーダー部のトレイ12と、当該実装用ノズル1に吸着・保持されたチップ部品11に向けて光を照射するライト13と、チップ部品11からの反射光を受光するためのCCDカメラ14と、CCDカメラ14で受光した反射光を画像処理するための画像解析装置15とで構成されている。ここで実装用ノズル1は、図1に例示するように真空吸引することによって電子部品を吸着・保持するための吸着面2を先端に有し、後端から該吸着面にまで連通する吸引孔3をノズル軸心部に有すると共に、ノズル後端から先端に向けて円筒部4、円筒部4の先端側に逆円錐形の円錐部5からなる部位で構成され、該吸引孔3の先端部から後端部の方向に外気の吸引が行われることにより吸着面2にチップ部品11を吸着・保持するものである。 The electronic component mounting machine 10 shown in FIG. 2 is attached to the
そして、この電子部品装着機10は、実装用吸着ノズル1がトレイ12まで移動し、トレイ12上に並べられたチップ部品11を吸着すると、ライト13がノズル1に吸着されたチップ部品11へ向けて光を照射し、この光がチップ部品11の本体等に当たって反射する反射光をCCDカメラ14で受光し、CCDカメラ14で受光した画像を基に画像解析装置15によってチップ部品11のずれや位置を測定して、そのデータを基に回路基板(図示せず)の所定の位置にチップ部品11を吸着したノズル1を移動させて、回路基板上にチップ部品11を実装する仕組みとなっている。 Then, in this electronic component mounting machine 10, when the
ところで、近年、回路基板がエンジン回りなどの高温環境の下で使用されるケースが増えている関係で、基板自体の耐熱性と耐久性改善に加え、回路基板に取り付けられるチップ部品にも、高温下で安定して使用できる高い耐熱性を有するチップ部品の使用普及が進んでいる。この高耐熱性のチップ部品は、チップ部品の表面を、エポキシ樹脂中に微粉砕された酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の粉末を分散させたコーティング液でコートすることで高い耐熱性を保持させていることから、おのずとチップ部品の表面硬度も高くなっている。 By the way, in recent years, the number of cases where circuit boards are used in high-temperature environments such as around the engine has increased. In addition to improving the heat resistance and durability of the board itself, chip components attached to the circuit board also have high temperatures. The use of chip parts having high heat resistance that can be stably used underneath is becoming widespread. This high heat-resistant chip component retains high heat resistance by coating the surface of the chip component with a coating liquid in which fine powder of silicon oxide, aluminum oxide or the like is dispersed in an epoxy resin. For this reason, the surface hardness of chip parts is naturally high.
かかる状況下、表面硬度の高いチップ部品を上記装着機で実装すると、部品を吸着保持するノズル先端面の摩耗が激しく、部品の脱着を判定する反射光による画像認識のトラブルに発展し、吸着を解除されても離反しないでそのまま持ち帰ったり、装着ミスが多発するといったノズル先端吸着面の摩耗に起因する新たな課題を生んでいる。 Under such circumstances, if a chip component with high surface hardness is mounted with the above mounting machine, the tip of the nozzle surface that holds the component by suction is severely worn, leading to a problem of image recognition due to reflected light that determines whether the component is attached or removed. There is a new problem caused by wear on the suction surface of the nozzle tip, such as being brought home without separation even when released, or frequent mounting mistakes.
こうした技術背景に応えるべく、ノズル吸着面の硬度対策として吸着面に炭素膜をイオン化蒸着法やスパッタリング法等の方法でコーティングする方法が試みられており、その一例として特許文献1が報告されている。 In order to respond to such a technical background, as a measure against the hardness of the nozzle suction surface, a method of coating a carbon film on the suction surface by a method such as ionization vapor deposition or sputtering has been attempted, and
ところが上記先行の技術事例では、炭素膜の硬度が高々1500〜2500Kg/mm2程度であり、実使用には到底耐え切れないばかりか、炭素膜と吸着面との密着力が弱く、部品装着機による短時間の実装で炭素膜が剥がれてしまうといった問題を抱えていた。However, in the above prior art examples, the hardness of the carbon film is at most about 1500 to 2500 Kg / mm 2 , and not only can it withstand practical use, but also the adhesion between the carbon film and the adsorption surface is weak, There was a problem that the carbon film peeled off after a short period of mounting.
本考案は、上記実情に鑑み、実装用吸着ノズルの先端吸着面に高硬度で高密着の炭素膜を設けることで、吸着面の摩耗と、それに伴う反射光(輝度)の増大を回避することに成功したもので、とりわけ高耐熱性・高硬度な微小チップ部品の実装に好適なノズルの提供を目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention avoids wear of the suction surface and the accompanying increase in reflected light (luminance) by providing a carbon film with high hardness and high adhesion on the tip suction surface of the suction nozzle for mounting. The object is to provide a nozzle suitable for mounting a microchip component having high heat resistance and high hardness.
本考案者等は、上記課題を解決するために、ジルコニア製ノズルの表面に強固な炭素膜を形成させるべく鋭意検討した結果、先端吸着面に、ガスクラスターイオンビーム援用照射下、クロム、タングステン、チタン、モリブデン及びそれらの炭化物、酸化物、窒化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する中間層膜を形成し、その中間層膜を介して特定硬度の炭素膜を形成することにより、吸着面との密着力に優れた高硬度炭素膜を形成させることに成功し、本考案を完成させるに至ったものである。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have intensively studied to form a strong carbon film on the surface of the nozzle made of zirconia. By forming an intermediate layer film containing one or more selected from titanium, molybdenum and their carbides, oxides, and nitrides, and forming a carbon film having a specific hardness through the intermediate layer film, The present inventors have succeeded in forming a high-hardness carbon film having excellent adhesion with the adsorption surface, and have completed the present invention.
即ち、本考案のうちの第1の考案は、部分安定化ジルコニアに、必要に応じて導電材を添加してなる実装用吸着ノズルにおいて、該実装用吸着ノズルの少なくとも先端吸着面が、クロム、タングステン、チタン、モリブデン及びそれらの炭化物、酸化物、窒化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する中間層膜を介して、硬度(Hv)3000Kg/mm2以上の炭素膜が形成されている実装用吸着ノズルであり、また第2の考案は前記実装用吸着ノズルにおいて、炭素膜が水素フリーの非晶質炭素膜であるノズルに関する。That is, the first of the present inventions is a mounting suction nozzle in which a conductive material is added to partially stabilized zirconia as necessary, and at least the tip suction surface of the mounting suction nozzle is made of chromium, A carbon film having a hardness (Hv) of 3000 kg / mm 2 or more is formed through an intermediate layer film containing one or more selected from tungsten, titanium, molybdenum, and their carbides, oxides, and nitrides. Further, the second device relates to a nozzle in which the carbon film is a hydrogen-free amorphous carbon film.
本考案によれば、ノズル先端の吸着面が、クロム、タングステン、チタン、モリブデン及びそれらの炭化物、酸化物、窒化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する中間層膜を介して、特定硬度の炭素膜が形成されてなるものであるため、とりわけ高耐熱性で高硬度な微小チップ部品の実装用ノズルとして好適で、実装時のノズル吸着面の摩耗とそれに伴う高輝度化が抑えられることから、ノズルの使用寿命が大幅に伸びるばかりか、引いては電子部品の装着精度の向上と高効率化に大きく貢献するものである。 According to the present invention, the adsorption surface of the nozzle tip is specified via an intermediate layer film containing one or more selected from chromium, tungsten, titanium, molybdenum and their carbides, oxides, and nitrides. Since it has a carbon film with hardness, it is particularly suitable as a mounting nozzle for microchip components with high heat resistance and high hardness, and it suppresses wear on the nozzle suction surface during mounting and the accompanying increase in brightness. As a result, not only the service life of the nozzle is greatly extended, but also greatly contributes to improvement in mounting accuracy and high efficiency of electronic components.
以下、本考案について詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本考案の実装用吸着ノズル1は、部分安定化ジルコニアと、必要に応じて導電材とからなる混合物に、バインダーや成形助剤等を加えて混練し、スプレードライヤー等の公知の方法で乾燥して粉末又は顆粒状の原料を作製した後、これを射出成形してノズル形状となし、更に脱媒、焼成工程を経て作製された部分安定化ジルコニアを主材とする焼結成形ノズルであって、且つ該ノズルの先端吸着面がクロム、タングステン、チタン、モリブデン及びそれらの炭化物、酸化物、窒化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する中間層膜6を介して、炭素膜7が形成されてなるものである。 The
本考案において、ジルコニアの部分安定化剤としては、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウム等の一種が好ましく、中でも酸化イットリウムが好ましい。酸化イットリウムの添加量は1〜5モル%、好ましくは2〜4モル%であり、1モル%未満では単斜晶ジルコニア量が増加して焼結体内部にクラックが多発し機械的強度が低下する一方、酸化イットリウムの添加量が5モル%を超えると焼結体中に立方晶ジルコニアが多く生成してこの場合も高い機械的強度が期待できなくなるなど、上記1〜5モル%の範囲外ではジルコニア特有の応力誘起相変態機能を生み出す正方晶ジルコニアの生成が少なくなるといった不都合が生じる。 In the present invention, the zirconia partial stabilizer is preferably one of yttrium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, cerium oxide and the like, and among them, yttrium oxide is preferable. The amount of yttrium oxide added is 1 to 5 mol%, preferably 2 to 4 mol%. If the amount is less than 1 mol%, the amount of monoclinic zirconia increases, cracks occur frequently in the sintered body, and the mechanical strength decreases. On the other hand, if the amount of yttrium oxide added exceeds 5 mol%, a large amount of cubic zirconia is generated in the sintered body, and in this case, too, high mechanical strength cannot be expected. However, there is a disadvantage that the production of tetragonal zirconia that produces a stress-induced phase transformation function peculiar to zirconia is reduced.
また、本考案で使用する部分安定化ジルコニアの平均結晶粒子径は0.5〜2.0μmのものが好ましく、平均結晶粒子径が0.5μm未満では応力誘起相変態機能が十分発揮されないことから優れた曲げ強度や破壊靱性等の機械的強度が得られないのに対し、平均結晶粒子径が2.0μmより大きいと、100〜300℃程度の比較的低温下での経時劣化が進行しやすくなったり、耐摩耗性や耐衝撃性等が低下する。尚、本考案において、ノズル素材を部分安定化ジルコニアに限定する理由は、ジルコニア特有の応力誘起相変態機能に基づく高い強度と破壊靭性を有することに加え、各種セラミックスの中でも後工程で設けられる中間層膜との密着性に優れるという経験則に基づくもので、これは中間層膜との何らかの化学的な相性の良さが働いているものと推察される。 In addition, the partially stabilized zirconia used in the present invention preferably has an average crystal particle size of 0.5 to 2.0 μm, and if the average crystal particle size is less than 0.5 μm, the stress-induced phase transformation function is not sufficiently exhibited. While mechanical strength such as excellent bending strength and fracture toughness cannot be obtained, if the average crystal particle size is larger than 2.0 μm, deterioration with time at a relatively low temperature of about 100 to 300 ° C. is likely to proceed. And wear resistance and impact resistance are reduced. In the present invention, the reason for limiting the nozzle material to partially stabilized zirconia is that it has high strength and fracture toughness based on the stress-induced phase transformation function peculiar to zirconia, and in the middle of various ceramics provided in the post-process. This is based on an empirical rule of excellent adhesion to the layer film, which is presumed to be due to some chemical compatibility with the intermediate layer film.
一方、本考案で使用する導電材としては、酸化チタンや酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の金属酸化物や炭化物、窒化物から選ばれる少なくとも一種が使用可能であるが、中でも酸素欠損酸化チタンが少ない添加量で高い導電性を付与できることから、硬度低下が最小限に抑えられる点で好ましい。これら導電材の添加量は、電子部品実装時の部品の静電破壊や持ち帰り、更には部品の吹き飛び、汚染等のノズルの静電気や帯電に起因するトラブル回避に必要とされるノズルの先端と後端との間の電気抵抗値が103〜1010Ωになるよう導電材の種類に応じて適宜決めればよく、例えば酸化鉄や酸化ニッケル等の金属酸化物の場合は部分安定化ジルコニアに対して20〜40重量%が、また酸素欠損酸化チタンの場合は部分安定化ジルコニアに対し10〜20重量%の添加量が好ましい。On the other hand, as the conductive material used in the present invention, at least one selected from metal oxides such as titanium oxide, iron oxide, nickel oxide, chromium oxide, silicon carbide, and silicon nitride, carbide, and nitride can be used. Among these, oxygen deficient titanium oxide is preferable in that it can provide high conductivity with a small addition amount, and thus a decrease in hardness can be minimized. The amount of these conductive materials added is the tip and rear of the nozzle that are necessary for avoiding troubles caused by electrostatic discharge or charging of the nozzle, such as electrostatic breakdown or take-away of the component when electronic components are mounted, and blowout or contamination of the component. What is necessary is just to determine suitably according to the kind of electrically conductive material so that the electrical resistance value between ends may be 10 < 3 > -10 < 10 > (omega | ohm), for example, in the case of metal oxides, such as iron oxide and nickel oxide, with respect to partially stabilized zirconia In the case of oxygen-deficient titanium oxide, the addition amount is preferably 10 to 20% by weight based on partially stabilized zirconia.
ここで酸素欠損酸化チタンとは、部分安定化ジルコニアに二酸化チタン等を添加した成形体を、1300〜1500℃の条件下で還元焼成することで二酸化チタン中の酸素の一部を欠損させたもので、化学式TiOx(1.50≦X≦1.95)で表される、平均結晶粒子径0.03〜0.30μm程度のものを指す。即ち、二酸化チタンは、常温では白色で絶縁体であるが、高温で還元焼成すると酸素欠損が起こって色味が灰色、青黒色を経て真黒色に着色すると共に、電気伝導性が高くなるもので、上記酸素欠損酸化チタンの化学式TiOxにおいてX値が1.50未満の場合は、その結晶がNaCl型構造に変化しやすく、体積収縮を起こして強度が低下する一方、X値が1.95を超えると黒色度や導電性が不足して目的とする実装用吸着ノズルが得られない。 Here, oxygen-deficient titanium oxide is obtained by reducing part of oxygen in titanium dioxide by reducing and firing a molded body obtained by adding titanium dioxide or the like to partially stabilized zirconia under conditions of 1300 to 1500 ° C. The average crystal particle diameter is about 0.03 to 0.30 μm, represented by the chemical formula TiOx (1.50 ≦ X ≦ 1.95). In other words, titanium dioxide is white and an insulator at room temperature, but when reduced and fired at high temperature, oxygen deficiency occurs, and the color becomes gray, blue-black, and true black, and the electrical conductivity increases. When the X value of the chemical formula TiOx of the oxygen-deficient titanium oxide is less than 1.50, the crystal tends to change to a NaCl type structure, causing volume shrinkage and decreasing the strength, while the X value is 1.95. When it exceeds, blackness and electroconductivity will be insufficient and the target adsorption nozzle for mounting cannot be obtained.
尚、本考案において、酸素欠損酸化チタン中の酸素量、すなわちTiOxのX値は、通常、酸素欠損酸化チタンは大気中500〜600℃の温度で酸化されて二酸化チタンになり、黒色から白色に変化することから、還元焼成後の実装用ノズルを、大気中で昇温速度20℃/分とし、常温〜1000℃で熱分析(TG−DTA)し、その間の重量増加分を酸化に伴う酸素の増加量としてX値を求めることで算出できる。 In the present invention, the oxygen amount in oxygen-deficient titanium oxide, that is, the X value of TiOx, is usually changed from black to white by oxidizing oxygen-deficient titanium oxide into titanium dioxide at a temperature of 500 to 600 ° C. in the atmosphere. Because of the change, the mounting nozzle after reduction firing is set to a temperature rising rate of 20 ° C./min in the atmosphere, and is subjected to thermal analysis (TG-DTA) at room temperature to 1000 ° C., and the weight increase during that time is oxygen accompanying oxidation It can be calculated by obtaining the X value as the amount of increase.
また、本考案の酸素欠損酸化チタンは、例えばTi2O3、Ti3O5、Ti4O7、Ti5O9等の低次酸化チタンを含むものであって、酸化チタン全体をこれら酸素欠損酸化チタンで構成したもの、あるいは酸素欠損酸化チタンと二酸化チタンが混在したもの、粒子内部と、粒子表面又はその近傍で酸素欠損度が異なるよう低次化したもの、などが使用可能であるが、それらの成分組成を一般式TiOxで表した時、X値が1.50〜1.95であることが重要である。The oxygen-deficient titanium oxide of the present invention includes low-order titanium oxides such as Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 , Ti 4 O 7 , Ti 5 O 9, etc. Those composed of deficient titanium oxide, those in which oxygen deficient titanium oxide and titanium dioxide are mixed, those reduced in order that the degree of oxygen deficiency is different between the inside of the particle and the particle surface, or the like can be used. When the component composition is represented by the general formula TiOx, it is important that the X value is 1.50 to 1.95.
本考案の実装用吸着ノズルはまた、電子部品装着装置への組み付けに際し、吸着面以外の外周面における全ジルコニア結晶相の90%以上が正方晶ジルコニアで構成されてなるものが好ましく、正方晶ジルコニアが90%未満になると、強度や破壊靭性が低下して、優れた耐久性が得られなくなる。 The mounting suction nozzle of the present invention is also preferably one in which 90% or more of the total zirconia crystal phase on the outer peripheral surface other than the suction surface is composed of tetragonal zirconia when assembled to an electronic component mounting device. If it is less than 90%, strength and fracture toughness are lowered, and excellent durability cannot be obtained.
本考案の実装用吸着ノズルは、上記部分安定化ジルコニア製ノズルの少なくとも先端吸着面に、ガスクラスターイオンビーム援用照射下、クロム、クロム炭化物、クロム酸化物、クロム窒化物、タングステン、タングステン炭化物、タングステン酸化物、タングステン窒化物、チタン、チタン炭化物、チタン酸化物、チタン窒化物、モリブデン、モリブデン炭化物、モリブデン酸化物及びモリブデン窒化物のうちの1種又は2種以上(以下、中間層膜形成物質ともいう)を含有する中間層膜を形成し(中間層膜形成工程)、更にその表面にガスクラスターイオンビーム援用照射下、炭素膜を形成した(炭素膜形成工程)ものである。 The suction nozzle for mounting according to the present invention is made of chromium, chromium carbide, chromium oxide, chromium nitride, tungsten, tungsten carbide, tungsten under the gas cluster ion beam-assisted irradiation on at least the tip suction surface of the partially stabilized zirconia nozzle. One or more of oxides, tungsten nitrides, titanium, titanium carbides, titanium oxides, titanium nitrides, molybdenum, molybdenum carbides, molybdenum oxides and molybdenum nitrides (hereinafter also referred to as intermediate layer film-forming substances) An intermediate layer film containing (referred to) is formed (intermediate layer film forming step), and further, a carbon film is formed on the surface thereof under the aid of a gas cluster ion beam (carbon film forming step).
ここで、中間層膜形成工程及び炭素膜形成工程で援用照射されるガスクラスターイオンビームとは、希ガス(例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等)、酸素、炭素酸化物(例えばCO、CO2など)、窒素及び窒化物(例えば一酸化二窒素(N2O)、一酸化窒素(NO)、三酸化窒素(N2O3)、二酸化窒素(NO2)、ヒドラジン(N2H4)等)から選ばれる1種類のガス又は2種類以上の混合ガスからなるのが好ましい。前記ガスクラスターイオンビームを得るための加速電圧は、好ましくは1〜100kVであり、より好ましくは1〜50kVである。ガスクラスターを構成する原子又は分子の数(クラスターサイズ)は特に限定されないが、10〜200,000の範囲が好ましい。Here, the gas cluster ion beam that is used in the intermediate layer film forming step and the carbon film forming step is referred to as a rare gas (eg, argon, helium, neon), oxygen, carbon oxide (eg, CO, CO 2, etc.). , Nitrogen and nitride (eg, dinitrogen monoxide (N 2 O), nitric oxide (NO), nitric oxide (N 2 O 3 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrazine (N 2 H 4 ), etc.) It is preferable to consist of one kind of gas selected from the above or two or more kinds of mixed gases. The acceleration voltage for obtaining the gas cluster ion beam is preferably 1 to 100 kV, more preferably 1 to 50 kV. The number of atoms or molecules (cluster size) constituting the gas cluster is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 200,000.
尚、中間層膜形成前のノズル先端吸着面や、中間層膜形成後の表面を予めガスクラスターイオンビームで照射処理しておけば、処理面が清浄化及び平坦化して密着性を一段と向上させることができる。かかる目的で適用するガスクラスターイオンビームは、希ガス(例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等)、酸素、炭素酸化物(例えばCO、CO2等)、窒素及び窒化物(例えば一酸化二窒素(N2O)、一酸化窒素(NO)、三酸化窒素(N2O3)、二酸化窒素(NO3)、ヒドラジン(N2H4)等)から選ばれる1種類のガス又は2種類以上の混合ガスからなるのが好ましい。前記ガスクラスターイオンビームを得るための加速電圧は、好ましくは1〜100kVであり、より好ましくは1〜50kVである。かかるガスクラスターを構成する原子又は分子の数(クラスターサイズ)は、10〜200,000が好ましい。また、これら表面清浄化及び平坦化処理に用いるガスクラスターイオンビームは、中間層膜や炭素膜の形成時に用いるガスクラスターイオンと同一発生源から得ることができるため、同じ真空槽内で連続して処理することができる。また、中間層膜形成前の先端吸着面は、クロムめっき、ニッケルめっき、コバルトめっき、銅めっき、及びそれらの合金めっきから選ばれる1種又は2種以上のめっきで予めめっき処理したり、研磨処理しておくことで密着性を更に向上させることもできる。In addition, if the nozzle tip adsorption surface before forming the intermediate layer film and the surface after forming the intermediate layer film are preliminarily irradiated with a gas cluster ion beam, the treated surface is cleaned and flattened to further improve the adhesion. be able to. A gas cluster ion beam applied for such purposes includes rare gases (eg, argon, helium, neon), oxygen, carbon oxides (eg, CO, CO 2, etc.), nitrogen and nitrides (eg, dinitrogen monoxide (N 2 )). O), nitric oxide (NO), nitric oxide (N 2 O 3 ), nitrogen dioxide (NO 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), etc.) Preferably it consists of. The acceleration voltage for obtaining the gas cluster ion beam is preferably 1 to 100 kV, more preferably 1 to 50 kV. The number of atoms or molecules (cluster size) constituting such a gas cluster is preferably 10 to 200,000. Moreover, since the gas cluster ion beam used for the surface cleaning and planarization treatment can be obtained from the same source as the gas cluster ions used for forming the intermediate layer film and the carbon film, it is continuously used in the same vacuum chamber. Can be processed. In addition, the tip adsorbing surface before forming the intermediate layer film is pre-plated or polished with one or more kinds of plating selected from chrome plating, nickel plating, cobalt plating, copper plating, and alloy plating thereof. This can further improve the adhesion.
本考案において、中間層膜の形成方法としては、例えば真空減圧下に、中間層膜形成物質を蒸発気化させ、これをイオン化して、若しくはイオン化せずに、上記ノズル吸着面表面に付着させるとともに、ガスクラスターイオンビームを援用照射して中間層膜を吸着面表面に強固に形成させる方法が一例として挙げられる。 In the present invention, as a method for forming the intermediate layer film, for example, the intermediate layer film-forming substance is evaporated and vaporized under vacuum decompression, and this is ionized or not ionized and adhered to the surface of the nozzle adsorption surface. An example is a method in which a gas cluster ion beam is assisted to form an intermediate layer film firmly on the adsorption surface.
中間層膜形成物質の具体例としては、Cr、CrC、Cr2O3、CrN、W、WC、WO2、WO3、WN、WN2、Ti、TiC、TiO、TiO2、Ti2O3、TiN、Mo、MoC、Mo2C、MoO2、MoO3、Mo2N又はこれらの混合物などが挙げられる。これらの中間層膜形成物質は、そのまま吸着面表面に付着させて、ガスクラスターイオンビームを吸着面表面に援用照射することによって中間層膜を形成するものである。上記中間層膜形成物質を蒸発気化させる手段としては、例えばスパッタリング、レーザーアブレーション、イオンビーム、電子ビーム又はるつぼ加熱等の公知の手段が挙げられる。中間層膜形成物質をイオン化する手段は、公知の手段であってよく、このような手段としては、例えば電子衝撃イオン化(electron impact ionization:EI)手段、脱離電子イオン化(desorption electron ionaization:DEI)手段、フィールドイオン化(field ionization:FI)手段、又は光イオン化手段などが挙げられる。中間層膜形成物質をイオン化して吸着面表面上に付着させる場合には、イオン化させた中間層膜形成物質の粒子を高電圧等で加速させ、吸着面表面に衝突させて付着させても良い。これも公知の手段に従ってよく、公知の加速器などが使用できる。Specific examples of the intermediate layer film forming material include Cr, CrC, Cr 2 O 3 , CrN, W, WC, WO 2 , WO 3 , WN, WN 2 , Ti, TiC, TiO, TiO 2 , and Ti 2 O 3. TiN, Mo, MoC, Mo 2 C, MoO 2 , MoO 3 , Mo 2 N, or a mixture thereof. These intermediate layer film-forming substances are deposited on the surface of the adsorption surface as they are, and form an intermediate layer film by irradiating the adsorption surface with a gas cluster ion beam. Examples of means for evaporating and evaporating the intermediate film forming material include known means such as sputtering, laser ablation, ion beam, electron beam, or crucible heating. The means for ionizing the intermediate film forming material may be a known means. Examples of such means include electron impact ionization (EI) means, desorption electron ionization (DEI). Means, field ionization (FI) means, or photoionization means. When the intermediate layer film-forming substance is ionized and deposited on the surface of the adsorption surface, the particles of the ionized intermediate layer film-forming substance may be accelerated by a high voltage or the like and collide with the surface of the adsorption surface to be deposited. . This may be also in accordance with known means, and a known accelerator or the like can be used.
中間層膜の形成条件としては、膜形成時の真空減圧度、ノズル吸着面温度、中間層膜形成物質の蒸着粒子もしくはそのイオン化粒子の原子数または分子数とガスクラスターイオンとの比率、さらにはガスクラスターイオンの加速電圧等が挙げられるが、これらを中間層膜形成物質の種類や中間層膜の特性、膜形成速度等を考慮して適宜に定めることができる。 The formation conditions of the intermediate layer film include the vacuum decompression degree at the time of film formation, the nozzle adsorption surface temperature, the number of atoms or the number of molecules of ionized particles of the intermediate layer film forming material or the ratio of the gas cluster ions, and Examples of the acceleration voltage of gas cluster ions can be given, and these can be appropriately determined in consideration of the kind of the intermediate layer film-forming substance, the characteristics of the intermediate layer film, the film formation rate, and the like.
上記中間層膜形成工程に使用されるガスクラスターイオンビームにおけるガスクラスターは、通常、クラスターガスから生成される。より具体的には、真空減圧下に、クラスターガスがクラスター生成用ノズルから放出されると、その際に断熱膨張作用によりクラスターガスが冷却され、冷却によって複数の上記した原子又は分子が凝縮し、ガスクラスターが生成される。 The gas cluster in the gas cluster ion beam used in the intermediate layer film forming step is usually generated from a cluster gas. More specifically, when the cluster gas is released from the nozzle for generating the cluster under vacuum decompression, the cluster gas is cooled by the adiabatic expansion action at that time, and the plurality of atoms or molecules described above are condensed by cooling, A gas cluster is generated.
ガスクラスターを構成する原子又は分子は、通常、常温・常圧の条件下において気体状の原子または分子であるが、ガスクラスターに用いることができる原子又は分子であれば特に限定されない。例えば、希ガス(例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等)、酸素、炭素酸化物(例えばCO、CO2等)、窒素、窒化物(例えば一酸化二窒素(N2O)、一酸化窒素(NO)、三酸化二窒素(N2O3)、二酸化窒素(NO2)、ヒドラジン(N2H4)等)から選ばれる1種類または2種類以上が挙げられる。上記クラスターガスは、通常、上記ガスクラスターを構成する原子または分子のガスであり、1種類の前記原子または分子のガスであってもよいし、2種類以上の混合ガスであってもよい。ガスクラスターを構成する原子または分子の数(クラスターサイズ)は限定されることはないが、10〜200,000であることが好ましい。クラスターサイズの分布は、ガス圧力や温度、ノズルの大きさや形状によって適宜に選択できる。The atoms or molecules constituting the gas cluster are usually gaseous atoms or molecules under normal temperature and pressure conditions, but are not particularly limited as long as they are atoms or molecules that can be used for the gas cluster. For example, rare gas (eg, argon, helium, neon, etc.), oxygen, carbon oxide (eg, CO, CO 2, etc.), nitrogen, nitride (eg, dinitrogen monoxide (N 2 O), nitric oxide (NO)) , Dinitrogen trioxide (N 2 O 3 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrazine (N 2 H 4 ), and the like. The cluster gas is usually an atom or molecule gas constituting the gas cluster, and may be one kind of atom or molecule gas, or two or more kinds of mixed gases. The number of atoms or molecules (cluster size) constituting the gas cluster is not limited, but is preferably 10 to 200,000. The distribution of the cluster size can be appropriately selected depending on the gas pressure and temperature, and the size and shape of the nozzle.
ガスクラスターは、例えば電子線等のイオン化放射線を照射するなどの公知の手段によりイオン化され、ついで電圧をかけて加速エネルギーをイオン化粒子に付与する等の公知の手段によって加速されて、ガスクラスターイオンビームとなる。かかる照射は、連続照射であってもよいし、間断照射であってもよい。 The gas cluster is ionized by a known means such as irradiating ionizing radiation such as an electron beam, and then accelerated by a known means such as applying a voltage to impart acceleration energy to the ionized particle, and the gas cluster ion beam It becomes. Such irradiation may be continuous irradiation or intermittent irradiation.
中間層膜形成物質の蒸発粒子又はそのイオン化粒子の原子数または分子数とガスクラスターイオン数との比は、例えば中間層膜形成物質を構成する分子数1〜5,000に対して、ガスクラスターイオン数を1〜10とすることが好ましい。またガスクラスターイオンを加速する電圧等についても特に限定されることはなく、所望の特性を持つ中間層膜を形成する範囲において設定される。例えば、本考案においては、ガスクラスターイオンの加速電圧が約1〜100kVの範囲であることが好ましく、約1〜50kVの範囲であることがより好ましい。 The ratio of the number of atoms or molecules of the intermediate layer film-forming substance or its ionized particles to the number of gas cluster ions is such that, for example, the number of molecules constituting the intermediate layer film-forming substance is 1 to 5,000 molecules. The number of ions is preferably 1 to 10. Further, the voltage for accelerating the gas cluster ions is not particularly limited, and is set within a range in which an intermediate layer film having desired characteristics is formed. For example, in the present invention, the acceleration voltage of gas cluster ions is preferably in the range of about 1 to 100 kV, and more preferably in the range of about 1 to 50 kV.
前記操作により、ガスクラスターイオンがノズル吸着面表面と多体衝突する際に、局所的・瞬間的な高温高圧状態が生じるため、基材を加熱しなくとも常温において緻密で、経時的に安定した中間層膜が形成される。 By the above operation, when gas cluster ions collide with the surface of the nozzle adsorption surface many times, a local and instantaneous high-temperature and high-pressure state occurs, so that the substrate is dense at room temperature and stable over time without heating the substrate. An intermediate layer film is formed.
なお、本工程の中間層膜形成の初期において、高加速電圧(例えば加速電圧100〜300kV)でガスクラスターイオンビームを援用照射すると、中間層膜と上記吸着面とのミキシング層が形成される。このミキシング層は、吸着面と中間層膜との密着性の向上に寄与する。また、本考案において、中間層膜の膜厚は特に限定されることはないが、1nm〜1μmの範囲が好ましい。 In addition, when a gas cluster ion beam is assisted and irradiated at a high acceleration voltage (for example, an acceleration voltage of 100 to 300 kV) in the initial stage of the intermediate film formation in this step, a mixing layer of the intermediate film and the adsorption surface is formed. This mixing layer contributes to improving the adhesion between the adsorption surface and the intermediate layer film. In the present invention, the thickness of the intermediate layer film is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 nm to 1 μm.
次に、炭素膜形成工程について説明する。
炭素膜形成工程に使用される手段としては、例えば真空減圧下に、炭素質材料を蒸発気化させ、これをイオン化して、若しくはイオン化せずに、前記中間層膜形成工程で得られた中間層膜上に付着させるとともに、ガスクラスターイオンビームを援用照射して炭素膜を中間層膜上に形成する手段などが挙げられる。Next, the carbon film forming process will be described.
As a means used in the carbon film forming step, for example, an intermediate layer obtained in the intermediate layer film forming step is obtained by evaporating and evaporating a carbonaceous material under vacuum or reduced pressure, and ionizing or not ionizing the carbonaceous material. Examples thereof include a means for forming a carbon film on the intermediate layer film by depositing on the film and assisting irradiation with a gas cluster ion beam.
炭素膜形成工程に使用される炭素質材料としては、例えばダイヤモンドを除いた各種炭素材料などが挙げられ、より具体的には、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、無定形炭素、および水素を含有しないカルビン等のうちから選ばれる1種類または2種類以上が挙げられる。これらの炭素質材料は、不純物以外に水素を含有せず、且つ非晶質であることが炭素膜自体の耐熱性維持や高硬度が得られる点で好ましい。中でも、フラーレンやカーボンナノチューブ、あるいはそれらの同族体が好適なものとして例示される。これらの炭素質材料は、通常、蒸発気化されて、さらにイオン化されて或いはイオン化されずに前記中間層膜上に付着される。炭素質材料を蒸発気化させる手段ば、スパッタリング、レーザーアブレーション、イオンビーム、電子ビーム、るつぼ加熱等の公知の手段が挙げられる。炭素質材料をイオン化する手段は、公知の手段であってよく、このような手段としては、例えば電子衝撃イオン化(electron impact ionization:EI)手段、脱離電子イオン化(desorption electron ionaization:DEI)手段、フィールドイオン化(field ionization:FI)手段、又は光イオン化手段などが挙げられる。炭素質材料をイオン化して付着させる場合には、イオン化した上記炭素質材料の粒子を高電圧等で加速し、中間層膜表面に衝突させて付着させてもよい。これも公知の手段に従ってよく、公知の加速器等を用いてよい。 Examples of the carbonaceous material used in the carbon film forming step include various carbon materials excluding diamond, and more specifically, fullerene, carbon nanotube, graphite, amorphous carbon, and carbine containing no hydrogen. 1 type or 2 types or more chosen from among these. These carbonaceous materials preferably contain no hydrogen other than impurities and are amorphous in terms of maintaining the heat resistance of the carbon film itself and obtaining high hardness. Among them, fullerene, carbon nanotube, or a homologue thereof is exemplified as a preferable one. These carbonaceous materials are usually deposited on the intermediate layer film by being evaporated and then further ionized or not ionized. Examples of means for evaporating the carbonaceous material include known means such as sputtering, laser ablation, ion beam, electron beam, and crucible heating. The means for ionizing the carbonaceous material may be a known means. Examples of such means include electron impact ionization (EI) means, desorption electron ionization (DEI) means, A field ionization (FI) means, a photoionization means, etc. are mentioned. When the carbonaceous material is ionized and adhered, the ionized particles of the carbonaceous material may be accelerated by a high voltage or the like and collide with the surface of the intermediate layer film to be adhered. This may be also in accordance with known means, and a known accelerator or the like may be used.
炭素膜の形成条件としては、膜形成時の真空減圧度、成膜時のノズル吸着面温度、炭素質材料の蒸着粒子もしくはそのイオン化粒子の原子数または分子数とガスクラスターイオンとの比率、さらにはガスクラスターイオンの加速電圧等が挙げられるが、これらを炭素質材料の種類や炭素膜の特性、成膜速度等を考慮して適宜に定めることができる。 The conditions for forming the carbon film include the vacuum pressure reduction during film formation, the nozzle adsorption surface temperature during film formation, the number of atoms or molecules of carbonaceous material deposited particles or ionized particles, and the ratio of gas cluster ions, Examples include acceleration voltage of gas cluster ions, etc., which can be appropriately determined in consideration of the type of carbonaceous material, the characteristics of the carbon film, the deposition rate, and the like.
炭素膜形成に用いるガスクラスターを構成する原子又は分子は、通常、常温・常圧の条件下において気体状である原子又は分子であるが、ガスクラスターに用いることができる原子又は分子であれば特に限定されない。例えば、希ガス(例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等)、酸素、炭素酸化物(例えばCO、CO2等)、窒素、窒化物、(例えば一酸化二窒素(N2O)、一酸化窒素(NO)、三酸化二窒素(N2O3)、二酸化窒素(NO2)、ヒドラジン(N2H4)等)から選ばれる1種類または2種類以上が挙げられる。かかるクラスターガスは、通常、ガスクラスターを構成する原子または分子のガスであり、1種類の前記原子または分子のガスであってもよいし、2種類以上の混合ガスであってもよい。また、ガスクラスターを構成する原子または分子の数(クラスターサイズ)は限定されることはないが、10〜200,000であることが好ましい。クラスターサイズの分布は、ガス圧力や温度、ノズルの大きさや形状によって適宜に選択できる。The atoms or molecules constituting the gas cluster used for forming the carbon film are usually atoms or molecules that are gaseous under normal temperature and pressure conditions. It is not limited. For example, rare gas (eg, argon, helium, neon), oxygen, carbon oxide (eg, CO, CO 2 etc.), nitrogen, nitride, (eg, dinitrogen monoxide (N 2 O), nitric oxide (NO) ), Dinitrogen trioxide (N 2 O 3 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrazine (N 2 H 4 ), and the like). Such a cluster gas is usually an atom or molecule gas constituting a gas cluster, and may be one kind of atom or molecule gas, or two or more kinds of mixed gases. The number of atoms or molecules (cluster size) constituting the gas cluster is not limited, but is preferably 10 to 200,000. The distribution of the cluster size can be appropriately selected depending on the gas pressure and temperature, and the size and shape of the nozzle.
ガスクラスターは、例えば電子線照射等の公知の手段によりイオン化され、ついで加速エネルギー(例えば加速電圧等)を付与する等の公知の手段によって加速されて、ガスクラスターイオンビームとなる。本工程においては、このガスクラスターイオンビームが照射されることになる。かかる照射は、連続照射であってもよいし、間断照射であってもよい。 The gas cluster is ionized by a known means such as electron beam irradiation, and then accelerated by a known means such as applying acceleration energy (for example, acceleration voltage) to become a gas cluster ion beam. In this step, this gas cluster ion beam is irradiated. Such irradiation may be continuous irradiation or intermittent irradiation.
炭素質材料の蒸発粒子もしくはそのイオン化粒子の原子数とガスクラスターイオン数との比は、例えば炭素質材料を構成する原子数1〜5,000に対して、ガスクラスターイオン数1〜10とすることが好ましい。またガスクラスターイオンを加速する電圧についても特に限定されることはなく、所望の特性を持つ炭素膜を形成する範囲において設定される。例えば、本考案においては、ガスクラスターイオンの加速電圧が1〜100kVの範囲であることが好ましい。 The ratio of the number of atoms of the vaporized particles of carbonaceous material or its ionized particles to the number of gas cluster ions is, for example, 1 to 10 gas cluster ions with respect to 1 to 5,000 atoms constituting the carbonaceous material. It is preferable. Further, the voltage for accelerating the gas cluster ions is not particularly limited, and is set within a range in which a carbon film having desired characteristics is formed. For example, in the present invention, the acceleration voltage of gas cluster ions is preferably in the range of 1 to 100 kV.
前記操作により、ガスクラスターイオンが吸着面表面と多体衝突する際に、局所的・瞬間的な高温高圧状態が生じるため、吸着面を加熱することなく常温において緻密で、経時的に安定した炭素膜が形成される。 By the above operation, when gas cluster ions collide with the adsorption surface, many local and instantaneous high-temperature and high-pressure conditions occur, so that the carbon is stable and stable over time without heating the adsorption surface. A film is formed.
本工程によって得られる炭素膜は、その成膜プロセスにおいて水素を含有する物質を用いる必要が全くないため、炭素膜が水素を含有することによって耐熱性が損なわれることがない。また、本考案による炭素膜は、グラファイト化温度が400℃以上に及ぶ高い耐熱性、すなわちグラファイト化耐性および構造安定性を有する。 The carbon film obtained by this step does not need to use a hydrogen-containing substance in the film-forming process, so that the heat resistance is not impaired when the carbon film contains hydrogen. In addition, the carbon film according to the present invention has high heat resistance in which the graphitization temperature reaches 400 ° C. or higher, that is, graphitization resistance and structural stability.
なお、本工程の炭素膜形成の初期において、高加速電圧(例えば加速電圧100〜300kV)でガスクラスターイオンビームを援用照射すると、炭素膜との密着性の向上に寄与する。本考案において、炭素膜の膜厚は特に限定されないが、膜の耐久性の観点から1nm〜5μmの範囲が好ましい。 In the initial stage of carbon film formation in this step, if a gas cluster ion beam is assisted irradiation with a high acceleration voltage (for example, an acceleration voltage of 100 to 300 kV), it contributes to improvement in adhesion with the carbon film. In the present invention, the film thickness of the carbon film is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 nm to 5 μm from the viewpoint of film durability.
本考案の実装用吸着ノズルはまた、中間層膜の表面に形成された炭素膜の硬度(Hv)が3000Kg/mm2以上、好ましくは3500Kg/mm2以上のものである。硬度が3000Kg/mm2未満では、実装用吸着ノズルとして使用した場合、短時間で吸着面が摩耗し、部品装着時の反射光(輝度)が増大する結果、画像認識ができなくなって部品の装着ミスが多発する。In the mounting suction nozzle of the present invention, the carbon film formed on the surface of the intermediate layer film has a hardness (Hv) of 3000 Kg / mm 2 or more, preferably 3500 Kg / mm 2 or more. When the hardness is less than 3000 Kg / mm 2 , when used as a suction nozzle for mounting, the suction surface wears out in a short time, and the reflected light (luminance) at the time of mounting the component increases. As a result, image recognition becomes impossible and component mounting Many mistakes occur.
(実施例1〜2、比較例1〜2)
以下、実施例に基づき本考案を説明するが、本考案はこれらの実施例に限定されるものでない。(Examples 1-2, Comparative Examples 1-2)
Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
酸化イットリウムを3モル%含有する平均結晶粒子径1.0μmの部分安定化ジルコニアに、平均粒子径0.07μmの二酸化チタンを10重量%加え、これにアクリル系やエチレン酢酸ビニル系のバインダーとワックス類などを加えて混練乾燥することによりコンパウンド原料を作製した。そしてこのコンパウンド原料を金型温度40℃、押出温度150℃の条件で射出成形し、図1に示すノズル形状の成形品を得た。この成形品を、大気中450〜900℃の条件で脱媒した後、アルゴンを主成分とする不活性ガス中で温度1100℃〜1600℃で1時間焼成して、電気抵抗値が106Ωの酸素欠損酸化チタン含有部分安定化ジルコニア製ノズルを作製した。10% by weight of titanium dioxide with an average particle size of 0.07 μm is added to partially stabilized zirconia with an average crystal particle size of 1.0 μm containing 3 mol% of yttrium oxide, and an acrylic or ethylene vinyl acetate binder and wax are added thereto. Compound raw materials were prepared by adding the ingredients and kneading and drying. The compound material was injection molded under the conditions of a mold temperature of 40 ° C. and an extrusion temperature of 150 ° C. to obtain a nozzle-shaped molded product shown in FIG. The molded product was desorbed in the atmosphere at 450 to 900 ° C., and then fired in an inert gas containing argon as a main component at a temperature of 1100 ° C. to 1600 ° C. for 1 hour, resulting in an electric resistance of 10 6 Ω. A partially stabilized zirconia nozzle containing oxygen deficient titanium oxide was prepared.
得られたノズルの吸着面表面に対し、20kVに加速した平均アルゴン原子数1000個のアルゴンクラスターイオンを5×1016個/cm2の条件で照射し、表面の清浄化を行った。清浄化後の吸着面表面に、クロムをマグネトロンスパッタリングによって気化蒸発させつつ、表面清浄化の場合と同条件で形成したアルゴンクラスターイオンを5kVの電圧で加速させることによりアルゴンクラスターイオンビーム援用照射を行い、0.1μmの中間層膜を形成した。中間層膜形成後、その表面に対し、炭素蒸発源として水素フリーのフラーレンをるつぼ加熱して蒸発させつつ、表面清浄化の場合と同条件で形成したアルゴンクラスターイオンを5kVの電圧で加速させることによりアルゴンクラスターイオンビーム援用照射を行い、膜厚が種々異なる炭素膜を形成させた。The adsorption surface of the obtained nozzle was irradiated with argon cluster ions having an average number of argon atoms of 1000 accelerated to 20 kV under the condition of 5 × 10 16 atoms / cm 2 to clean the surface. Argon cluster ion beam-assisted irradiation is performed by accelerating the argon cluster ions formed under the same conditions as in the case of surface cleaning at a voltage of 5 kV while vaporizing and evaporating chromium on the cleaned adsorption surface by magnetron sputtering. An intermediate layer film of 0.1 μm was formed. After formation of the intermediate layer film, hydrogen cluster fullerene as a carbon evaporation source is heated by a crucible to evaporate, and argon cluster ions formed under the same conditions as in the case of surface cleaning are accelerated at a voltage of 5 kV. Were used to form carbon films with different film thicknesses.
得られた実装用吸着ノズルについて、電子部品装着機を模した下記耐久試験を行い、炭素膜形成なしの場合(比較例2)、及び吸着面を電子ビームで高硬度処理した場合(比較例1)、本考案の炭素膜を形成した場合(実施例1及び2)について、それぞれの硬度と耐久試験後の摩耗状態及び摩耗量を調べ、結果を表1にまとめた。 The obtained mounting suction nozzle was subjected to the following durability test simulating an electronic component mounting machine, when no carbon film was formed (Comparative Example 2), and when the suction surface was subjected to high hardness treatment with an electron beam (Comparative Example 1). ) When the carbon film of the present invention was formed (Examples 1 and 2), the hardness, the wear state after the durability test and the wear amount were examined, and the results are summarized in Table 1.
耐久試験は、上記の方法で作製したノズルの先端吸着面を、下記条件下で高耐熱性部品に高速で衝突させた時の摩耗状態と摩耗量を測定して耐久性の目安とした。
・衝撃荷重値 5[N]
・押し込み量 1.2[mm]
・回転速度 900[rpm]
・衝突回数 2500万及び5000万[回]
・試験温度 23±3[℃]
・衝突相手材 トランジスタ部品(正確性を期して、2500万回で入れ替えを実施)In the durability test, the tip end adsorption surface of the nozzle produced by the above method was used as a measure of durability by measuring the wear state and the amount of wear when the high-temperature-resistant component was collided at high speed under the following conditions.
-Impact load value 5 [N]
・ Pushing amount 1.2 [mm]
・ Rotation speed 900 [rpm]
・ Number of collisions 25 million and 50 million [times]
・ Test temperature 23 ± 3 [℃]
-Collision material Transistor parts (For accuracy, replacement is performed 25 million times)
又、炭素膜の硬度は同条件で作製した板型テストピースをナノテック株式会社製のAEセンサー付き自動クラッチ試験機(機種:マイクロスクラッチテスターMST)を用い、下記条件で測定した。
・試験開始負荷 0[N]
・最大負荷 30[N]
・負荷速度 30[N/min]
・スクラッチ針速度 10[mm/min]
・試験距離 10[mm]
・試験温度 25℃Moreover, the hardness of the carbon film was measured under the following conditions using a plate-type test piece produced under the same conditions, using an automatic clutch testing machine with an AE sensor (model: Micro Scratch Tester MST) manufactured by Nanotech Co., Ltd.
・ Test start load 0 [N]
・ Maximum load 30 [N]
・ Loading speed 30 [N / min]
・ Scratch needle speed 10 [mm / min]
・ Test distance 10 [mm]
・ Test temperature 25 ℃
表1の結果から、炭素膜を施していない面は摩耗の進行が早く、先端面が全面摩耗し、摩耗量も多くなっている。一方、炭素膜を施した本考案のノズル吸着面は摩耗の進行がほとんど進んでおらず若干の摩耗状態を維持していることが確認され、高耐熱性化チップ部品を実装する実装用吸着ノズルとして好適であることが分かった。 From the results shown in Table 1, the surface where the carbon film is not applied has a fast progress of wear, the tip surface is entirely worn, and the amount of wear is also increased. On the other hand, it is confirmed that the nozzle suction surface of the present invention with a carbon film is hardly progressing in wear and maintains a slight wear state, and the suction nozzle for mounting that mounts high heat resistant chip parts It turned out to be suitable as.
本考案の実装用吸着ノズルは、チップ部品の高耐熱性化、しいては表面の高硬度化が進む中にあって、耐摩耗性やチップ部品の実装精度に優れると共に、半導電性を付与した場合は、部品の静電破壊や吹き飛び等のトラブルの発生が極めて少ないといった数々の利点から、電子部品の実装用、とりわけ輸送機械の電装化に伴う高耐熱性部品の実装分野で極めて好適に利用できるものである。 The suction nozzle for mounting according to the present invention is excellent in wear resistance and mounting accuracy of chip parts, and also has semiconductivity as the chip parts have higher heat resistance and higher surface hardness. In this case, it is very suitable for mounting electronic parts, especially in the field of mounting high heat resistance parts due to the electrical equipment of transport machinery, because there are very few troubles such as electrostatic breakdown and blowout of parts. It can be used.
1;電子部品実装用ノズル
2;先端吸着面
3;吸引口
4;円筒部
5;円錐部
6;中間層膜
7;炭素膜
10;電子部品装着機
11;チップ部品
12;トレイ
13;ライト
14;CCDカメラ
15;画像解析装置DESCRIPTION OF
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