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    公开号:WO1991008850A1
    申请号:PCT/JP1990/001591
    申请日:1990-12-06
    公开日:1991-06-27
    发明作者:Tadakatsu Maruyama；Osamu Kitamura；Yasuhide Ono；Toshiharu Kikuchi；Yasuhiro Suzuki；Hisao Kuribayashi；Tomohiro Uno
    申请人:Nippon Steel Corporation；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    [0001] 明 発明の名称
    [0002] サイ ズの均一な微細金属球の製造方法 技術分野
    [0003] 本発明は、 半導体実装分野で使用される T A B ( T A B ： Tap e A u t oma ted Bon d i n g ) ゃフ リ ッフ。チップ接合法 において接合部材と しての役割を果たす 「バンプ」 等て 必要とされる、 サイ ズの一細定な微細金属球を効率的に製 造するための方法に関する。
    [0004] 背景技術
    [0005] バンプを使用する半導体実装技術と しては、 T A Bや フ リ ップチ ップ法等がある。 これらの分野におけるバン プとしては、 金等の金属が使用され、 その形も球形や直 方体およびそれらの中間的な形状等、 まちまちなものが 使用されている。
    [0006] バンプ本来の機能は、 相対する二つの導電部材間を電 気的、 機械的に接合する役割を果たすべき ものである。 一般には、 バンプは上記二つの導電部材間に位置合わせ して配置された後、 加熱並びに加圧されて両者を接合す る。 このよう な機能から考える と、 バンプの形状は変形 しゃすい球形状が望ま しいのである力 実際に多 く 使用 されているバンプは直方体形状に近いものが大部分であ. る。 この理由は、 実用されているバンプはほとんどがメ ツキやエ ッチングの方法によって作製されているため、 機能的に多少の問題はあっても、 これらの手法によって 形成し易い形状のバンプが使用されている、 という のが 実態である。 さ らに現在バンプ形成の最も一般的な方法 であるメ ツキによる方法に限っていえば、 上記の形状の 問題に加えて、 バンプとする金属の純度や組成の選択が 制限されるという欠点もある。
    [0007] メ ツキによるバンプ形成の具体的な方法と しては、 I Cチップの電極部にバンプとなる金属 （主に高純度の金） を直接メ ツキ して形成するか、 または一旦ガラス基盤上 等にメ ツキによって形成したバンプを T A Bテ一プ側の リ一ド先端部に転写する方法が主流となっている。
    [0008] しかしながら、 メ ツキによる方法ば設備が大き く なる 上に、 バンプとして使用する金属の組成にも制約を受け る という欠点がある。 また特に I Cチップの電極部に直 接メ ツキ してバンプを形成する場合には、 I Cチップそ のものがメ ツキ工程を通過することになつて、 I Cチ ッ プの歩留まりが悪化するという問題もある。
    [0009] ところで、 これまで機能的に望ま しいにもかかわらず、 球形状のバンプが主流にならなかつた最大の原因は、 均 一なサイ ズで形状の良い金属球を得ることが困難だつた こ とによる と思われる。
    [0010] 微細金属球を製造するための従来法と しては、 水噴霧 法、 ガス噴霧法、 真空噴霧法、 遠心噴霧法、 ローラー噴 霧法、 超音波噴霧法等、 多 く の方法が知られている。 し かし、 例えば水噴霧法による微細粉末は形状が不規則、 ガス噴霧法は微細粒を作り に く いという欠点がある。 比 較的小さな金属球を工業的な規模で製造できる方法と し ては； iS /、噴霧法力、ある力 、 Journal of Metals , January 1981, PP13-18 に記載されているよう に、 得られる金属 球の粒径は、 例えば 3 0 から 2 0 0 m程度の範西の分 布を持ってしま う。 従って、 このよう な方法で作製した 金属球をバンプのよう な用途に対して使用するためには- 出来上がった種々のサイ ズの中から特定サイ ズの金属球 だけをふるい分け等の方法によって選び出すこ とが必要 であった。 バンプと して使用できる微細金属球だけをェ 業的な規模でふるい分けるのは歩留りが著し く 低いため 実用的でな く 結果と して金属球をバンプと して使用する 試みも積極的には推進されなかった訳である。
    [0011] 発明の開示
    [0012] 本発明の目的は、 半導体実装分野で必要とするバンプ 用と してそのまま使用できるよう な、 サイ ズが均一で形 状が良く 、 しかも純度や組成に対して制約の無い微細金 属球を、 ふるい分け等によ らずに製造できる効率的な方 法を確立する こ とにある。
    [0013] 本発明のサイ ズの均一な微細金属球の製造方法は、 金 属細線を一定長さに切断して金属線片を得る段階と、 そ の金属の融点以上の温度に金属線片を加熱して球状化す る段階とを有する こ とを特徴とする。
    [0014] サイ ズの均一なバンプを得るためには、 極細金属線の 切断長さを均一にするという点がまず重要である。 長さ の切断精度を上げるためには出来るだけ線径の細い素材 を使用して、 切断長さを長めに出来る方が有利である こ とは言うまでもない。 バンプのサイズは一般に直径 1 0 0 ミ ク ロ ンを下画る小さなものであるから、 使用する素材 金属線を細く しても、 切断長さは 0. 5 画以下から長く て も 1 mm程度の短いものとならざるを得ない。 しかも、 一 般的にバンプ用に供される金属は軟質のものが多いため、 これを極細に加工した金属線は、 自重で曲がるなど極め て変形しやすいものとなる。 軟質な金属で作られた直径 数十ミク ロンから細いものでは 1 0 ミクロ ン程度の極細 線は当然腰がないので、 曲がらぬように精度良く送るこ とのできる装置を実現するのは大変に困難がある。
    [0015] 本発明の特徴の 1つは、 金属細線を一定の長さに精度 良く切断する点にある。
    [0016] 次に本発明の特徴の他の 1つである、 金属線片を融点 以上に加熱溶融して球状化する段階について説明する。 一般に溶融金属は表面張力が高いので、 適当な形状の微 細な固体素材を溶融温度以上に加熱してやれば、 溶融状 態では自ずから球形状に変化する傾向を有する。 従って、 予め得よう とする金属球と同じ質量を持つた金属素材を 溶解した後静かに冷却して凝固させてやるだけで原理的 には金属球を作ることが可能である。
    [0017] もちろん一定の重力下において大きな球を得よう とす ると、 いずれかのサイ ズ以上で表面張力より も重力の影 響が強く なり、 つぶされた球形にしかならない限界が存 在する。 しかし、 本発明の目的とするバンプ用の金属球 の範囲は、 通常直径が 0. 5 mmを越える こ とはないので、 重力による偏平化はほとんど問題にならない。
    [0018] 発明者らは、 この原理を使って微細金属球を効率的に つ く るための方法について検討し、 工業的な分野での実 用可能な技術とするための条件を調べた。 その結果、 最 も重要なボイ ン トは以下の多項目に集約される こ とが明 らかになつた。 '
    [0019] ①素材は不定型でも体積が一定であり さえすれば一定 サイ ズの球が得られるが、 質量が一定の素材を大量に準 備するためには、 素材と しては線材の利用が望ま しい。 均一な斬面積をもった線材を使用すれば、 長さを一定に 切断するだけで、 質量の一定な素材を大量に用意する こ とが容易に実現する。 また、 なるべ く 断面積の小さい線 材を使えば切断長さのバラ ッキによる質量の変動を小さ く する こ とができるので、 得られる金属球の寸法精度を 一層高めるこ とが可能となる。
    [0020] ②線材を素材と して使用する場合、 切断後の線材の断 面サイ ズと長さの比があま り に大き く なる と、 加熱して 溶融させた際に 1 本の素材が 2ケ以上の金属球に分解し てしま う場合がある。 前項では断面形状はなるべ く 小さ く て長さの長い線材が望ま しかったのであるが、 1 本の 線材から確実に 1 ケの球を作るという第 2 の条件を加え る と、 切断後の素材の断面サイ ズと長さの比に対しては 一定の望ましい範囲が存在することになる。 我々の検討 結果では断面が円形の普通の線材の場合には、 長さが直 径の約 1 0 0倍を越えなければ、 このような分解の起こ る恐れは小さいことが判つたので、.寸法精度との兼ね合 いから、 この比の望ましい範囲としては、 5〜 1 0 0倍 とするのが良い。
    [0021] ③切断した線材を溶解する場合、 素材の線材を一定以 上の間隔を隔てた状態で溶解しないと 2本以上の素材が 溶融後に合体して大きな球になってしまう恐れがある。 加熱中に素材が変形することもあるので、 できれば i mm 程度の間隔は確保しておく ことが望ましい。
    [0022] ④加熱時に素材表面が酸化したり溶解時に素材の一部 が蒸散するとバンプとして必要な清浄な表面が得られな く なつたり歩留まりが低下する等、 好ましく ない現象が 現れる。 従って、 金属の種類によっては酸化防止に対す る配慮が必須であり、 さらに特に蒸気圧の高い金属を扱 う場合には蒸散を防ぐために不活性ガス雰囲気中で溶解 する等の対策をとることが望ましい。
    [0023] ⑤素材金属を溶融させるための加熱温度はその金属の 溶融温度以上であれば良く、 必要以上に高い温度に加熱 すると、 成分の変化や表面性状の劣化に繫がるので避け るべきである。 金属の溶融点に対して、 0 〜 1 0 0 て程 度高めの範囲が加熱温度として望ま しい範囲であること が確認された。 さらに付け加えれば、 得よう とする金属 球のサイ ズが小さい場合ほど、 加熱温度を低め側に設定 することが望ま しい。 やむを得ず高めの温度に加熱した 場合には、 高温での保定温度を極力短く して蒸発を防ぐ とともに、 再凝固までの冷却速度を速めて粗大デン ド ラ ィ の成長を阻止すれば、 表面性状の悪化を防止すること ができる。
    [0024] 図面の簡単な説明
    [0025] 第 1図は本発明法の第 1実施例において、 切断した金 属線を平底坩堝に並べて溶解する状況の一例を示す図、 第 2 A図及び第 2 B図は線材を一定長さに大量に切断す るための方法を例示する図、 第 3図は第 1実施例におい て得られた金属球について実測したサイズ分布を示す図 である。
    [0026] 第 4図は本発明の方法における切断工程を示す第 2 の 実施例の模式図、 第 5図は第 2 の実施例での変形例を示 す模式図、 第 6図は第 2の実施例での別の変形例を示す 模式図である。
    [0027] 第 7図および第 8 a図、 第 8 b図は、 本発明方法の切 断工程を示す第 3実施例の模式図である。
    [0028] 第 9 a図〜第 9 f 図は本発明における切断工程を示す 第 4実施例での切断過程の動作状況を説明するための模 式図、 第 1 0図はその一部を別の手段で置き代えた場合 の模式図、 第 1 1 図はフィー ドロールを用いた場合一例 を示す模式図、 さ らに第 1 2図は切断をより能率良く実 施する場合の変形例を示す斜視図である。
    [0029] 第 1 3図は本発明方法における切断工程を示す第 5実 o 5
    [0030] 施例に使用した切断装置の概略構成図、 第 1 4図はその 微細金属線の切断装置を用いて微細金属線を切断すると きのローラの概略部分拡大図、 第 1 5図は第 5実施例の 変形例である切断装置を用いて微細金属線を切断すると きのローラの概略部分拡大図、 第 1 6図は第 5実施例で の更に別の変形例である切断装置を用いて微細金属線を 切断するときのローラの概略部分拡大図である。 第 1 7 .図は本発明方法における加熱工程の 1例を示す 第 6実施例において使用する装置の概略図である。
    [0031] 第 1 8図は本発明方法における加熱工程の 1例を示す 第 7実施例において使用する装置の概略図、 第 1 9図は 第 7実施例の変形例において使用する装置の概略図であ る。 - 第 2 0図は本発明方法における加熱工程の 1例を示す5 第 8実施例において使用する装置の概略図である。
    [0032] 第 2 1図 (a)は本発明方法において切断と溶融とを同時 におこなう場合の第 9実施例に用いる基板と押さえ蓋の 概略図、 第 2 1図 (b)はその基板と押さえ蓋を合わせたと き 0概略側面図、 第 2 2図、 第 2 3図は第 9実施例での0 基板に微細金属線を張る方法を説明するための図、 第 24 図はその微細金属線を張った基板と押さえ蓋とを固定し たときの概略図、 第 2 5図及び第 2 6図は本実施例に用 いられる押さえ蓋の他の例を示す図、 第 2 7図及び第 2 8 図は本実施例に用いちれる基板の他の例を示す図、 第 29 図は 3個の基板を積み重ねて加熱する場合の説明図、 第 3 0図は予め波形に形成された微細金属線を用いる こ と により押え蓋を使用しない場合の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0033] 実施例 1
    [0034] 細い線を、 たわみを生じさせずに精度良く 切断するた めには、 第 2 A図及び第 2 B図に示すような第 1 実施例 が有効である。 第 2 A図は、 複数本の金属細線 2 を束ね て塩化ビニール等の樹脂 3 で被覆し、 これを一定長さに 切断した後に被覆をはがして、 一定長さの金属線 6 を取 り出す方法である。 ただし、 束ねる金属線の本数をあま り多 く し過ぎると、 被覆内で個々の金属線が曲がったり 捩れたりする結果、 切断精度の悪く なる場合がある。 一 方、 第 2 B図は複数本の金属線 2 をテープ 4及び 5 の間 に平行に並べて挟み込み、 このテープを一定幅に切断し てから金属線 6 を取り出す方法である。 テープとしては、 片側は接着剤の塗布された粘着テープ等を利用し、 もう 一方の側は同じ粘着テープを使っても良いが接着剤は必 ずしも必要ではないので、 紙等を当てるだけでも十分で ある。 刃幅の広い自動切断機を使用すれば、 非常に能率 良く細線材を切断するこ とができる。
    [0035] このよう にして切断した金属線 6 は、 その金属と反応 する恐れの無い坩堝 1 内に第 1 図に例示したよう に配列 し、 これを必要な温度に加熱する こ とによって、 寸法の 揃った金属球が得られた。
    [0036] 金属細線は市販の自動切断機によって、 ± 0. 1 腿以内 ί
    [0037] o
    [0038] の誤差で精度良く切断することが出来た。 一定長さに切 断された金属細線は、 金属と濡れにく い特性をもつたグ ラファ イ ト等で作られた坩堝中に一定以上の間隔をとる ように配置した後、 真空または不活性ガス雰囲気中で加 熱された。 この加熱によって素材線材は溶融し、 表面張 力の作用によって球形になる。 全ての素材が溶融した後 に冷却するこ とによって、 球形を保ったまま凝固させる こ とができる。 冷却完了後に取り出し目的とする微細金 属球が得られた。
    [0039] 第 1実施例における Working examples は以下のとう り。
    [0040] Working Example 1
    [0041] 直径 0. 1画の銅線を自動切断機で長さ 0. 7讓に切断し た。 こ の切断した銅線を、 底面の平らなセラ ミ ッ ク ス坩 堝に約 2讓程度の間隔を置いて並べ、 真空炉中で 1120て に加熱した。
    [0042] 得られた銅球の寸法を測定したところ、 平均直径が 0. 2 2讓で、 最大および最小直径は各々 0. 2 4 と 0. 2 1 讓という均一なサイズになっていた。
    [0043] Working Example 2
    [0044] 直径 4 6 mの金線 1 0本を束ね、 第 2 A図のように して外側を塩化ビニールで被覆した。 この被覆金線を、 自動切断機を用いて 0. 5腿長さに細 ί .チ， 切断後に塩 化ビニール被覆を取り除いて、 長さの揃った多数の金線 を取り出した。 これらをグラフア イ ト坩堝の平らな底面 上にほぼ 1 ran間隔で並べ、 真空チャ ンバ一内に入れて高 周波誘導加熱法で溶解した。 温度は 1 080て と した。
    [0045] 得られた約 9000ケの金球をまずメ ッ シュ番号 1 2 0 の 標準ふるい （目の開き 1 2 5 m ) でふる う と、 全ての 金球がふるいの目を通過した。 次にメ ッ シュ番号 1 4 0
    [0046] (目の開き 1 0 6 m ) のふるいにかける と、 このふる いの目を抜ける金球は一つも無かった。 さ らに、 1 0 0 ケの金球を取り 出して直径を測定したとこ ろ、 平均値は
    [0047] 1 1 7 μ , 標準偏差は 1. 9 であった。 以上の結果から、 本実施例で得られた金球の直径は、 ほぼ 1 1 1から 1 2 3 m程度の非常に狭い範囲に入っている ものと考えられ る。
    [0048] Wo rk i n g Exa mp l e 3
    [0049] 直径 2 5 / mの金線を、 第 2 B図に示したよう な方法 で幅 1 8讓の粘着テープ上に 1 画ずつの間隔を置いて合 計 1 5本、 互いに平行を保つよう にして貼り付けた。 線 材を貼った後のテープ粘着面には同幅の紙テープを貼り 合わせて、 線材が粘着テープと紙テープとの間に挟みこ まれるよう にした。 この線材入り テープを、 自動切断機 によって長さ 0. 5 5讓ずつにスライ ス した。
    [0050] スライ スしたテープには、 0. 5 5咖長さの一定長さに 切断された金線が各スライ ス毎に 1 5本ずっ舍まれてい るので、 これらをテープのついたままグラ フア イ ト坩堝 に並べて入れた。 これをまず大気中で 5 0 0 'Cに加熱し テープを燃焼させた。 その後真空雰囲気に変えた上で誘 導加熱法で 1170 °Cに加熱し、 金属線材を溶解した。 冷却 後にテープの燃えカスを除去する と、 大きさの揃った多 数の金球が得られた。
    [0051] この work i ng ex a mp l e 3 においては加熱を 2段階と し て、 始めに低温の大気中で焼いてテープを燃焼させるェ 程を挿入した。 これは必ずしも必須ではないが、 素材金 属の活性度が高く てテープの不純物と反応する恐れのあ るよう な場合や、 テープの不純物が坩堝表面と反応する のを避けるためには有効な方法である。
    [0052] 得られた金球の内、 2 4 5 ケについて直径を測定した 結果を第 3図に示す。 すべての金球が 7 6 mから 8 4 μ mの間に分布しており、 平均値が 8 0. 1 u m標準偏差 が 1. 7 という極めて均一性の良い金球が得られている こ とが判る。
    [0053] 金属粉末を量産する従来の方法では、 得られる金属球 のサイ ズ分布が大きいため、 特定サイ ズの球だけを必要 とする場合にはふるい分け等によつて不要サイ ズの球を 除去する こ とが不可欠であった。 本発明の第 1 実施例に おいては、 素材の金属線材の長さを精度良く 切断して準 備するだけで、 バンプのように寸法精度を厳し く要求さ れる用途にたいしても、 ふるい分けを必要とせずにその まま使用できる金属球を量産する ことが可能となった。 しかも、 メ ツキ法で問題となるよう な金属の組成や純度 に制限がな く、 用途に対して最も適当な金属や合金を自 由に選んで球状に加工する こ とができた。 また、 本発明法は基本的にはサイ ズの揃った金属球の 製造を狙ったものであるが、 素材の線材の切断長さに一 定の分布を持たせるよう にすれば、 任意のサィ ズ分布を 持った金属球を製造する用途に対しても適用が可能であ る。
    [0054] 〔実施例 2 〕
    [0055] バンプ素材用極細金属線を、 一定ピッチでの送り機構 を有する既存の切断機で精度良く 切断しょう とする場合 には、 第 1 実施例は極めて有効である。 そ して、 比較的 小規模の生産に適している。
    [0056] 第 2実施例は、 バンプ製造用と して 5 0 ミ ク ロ ン以下 程度の極細径に線引き されている金等の軟質の素材金属 線を、 不純物と して接着剤や配列用材料の混入する余地 の無いよう な手段によって、 能率良く しかも高い切断精 度で多量に且つ 1 删以下好ま し く は 0. 6 ππη以下の線片に 切断でき る切断方法を提供する。
    [0057] 極細金属線を能率的に切断するためには、 複数本の極 細金属線を同時に切断してい く 力、、 または 1 本ずつを切 断するのであれば切断速度の極端に早い方法を採用しな ければならないこ とは明白である。 第 2実施例において は、 バンプ素材の極細金属線は予め複数本を束ねるか平 行に配置しておいて、 これらを同時に切断してい く方法 による こ とを前提と した。 ただし平行配列するために極 細金属線の全長に渡 て被覆材、 接着材、 テープ等を用 いる と、 後にこれらが極細金属線と一緒に切断されて区 分けに手間取るようになる。 この点を避けるために、 第 2実施例では、 平行配列する極細金属線の両端部だけに 被覆材か接着剤かテープ等の固定材を用いるにとどめ、 これらの両端部に支持される極細金属線の中間部分には 一切の固定材を使用しないようにした。
    [0058] しかしながら、 極細金属線をこのような仕方で配列す るこ とにしたために、 この配列された極細金属線を一定 長さに切断するのに、 一端から順次切断していく方法は 必然的に採用できな く なった。 両端部の支持によって配 列が成立しているだけだから、 片側たけでも端部を切り 離してしまう と、 配列は瞬時にバラバラに乱れてしまう ことになるからである。 これと同様の不都合は、 基盤上 面の平坦度が不十分な場合にも当然生じてしまうから、 基盤の上面は平坦でかつ微細なゴミ等のない清浄な状態 で使用すべきである。 このような不安定な状態で配列さ れた極細金属線を一定長さに切断するためには、 すべて の切断を同時に行ってしまう方法が有効である。
    [0059] そこで第 2実施例では、 平行配列された極細金属線の 中間部全長を、 同時に切断できる方法について種々検討 を行った。 その結果、 円盤状もし く は直線状の刃先を持 つ複数の刃物を重ね合わせた特殊な切断用治具を採用す るこ とによって、 目的を容易に達成出来るこ とが確認せ られるに至った。
    [0060] すなわち、 前述のように硬質ゴム等の平坦な基盤上に 張り渡した極細金属細線に対して、 円盤状もし く は直線 状を呈し目的とする金属線片の長さに合わせて一定間隔 で刃先の並んだ切断治具を用いる こ とによって、 極細金 属線は、 短時間の間に望みの長さに切断された。
    [0061] 次にこの実施例で注意すべき点に関し説明する。
    [0062] 素材の極細金属線を平坦な基盤上に配列する際には、 配列された線同士の平行が保たれていないと、 切断した 線片の長さ誤差を大き く する原因となる。 また極細金属 線を基盤上に二層以上の多層を為すよう に配列するのは 切口が変形するなどしてやはり切断精度を損ねるので、 極細金属線を束ねて配列するよう な場合も含め、 あま り に多 く の本数を重ねる こ とは避ける必要がある。
    [0063] この実施例の場合はいずれの場合でも、 切断用治具は 1本の極細金属線の長さ方向のどの位置もが同時に刃先 に接触するよう にするこ とが必要である。 極細金属線の 長さ方向位置によって刃先の触れる時期が異なる と、 最 初の刃先が金線を切断したと同時にその線全体が跳ね上 がって、 正常な切断はできな く なってしま う点に注意が 必要である。 したがって、 刃先の高さは一定レベルに揃 つているこ とが必要である。 さ らに、 円筒状の切断用治 具を用いる場合には治具の軸線が極細金属線の長さ方向 と平行を保つよう に、 また平板状の切断用治具の場合に は平坦な基盤の上面と切断用治具の刃先が為す平面とが 互いに平行である力、、 少な く とも極細金属線の長さ方向 と切断用治具の刃先の並んでいる方向との平行を維持す るように、 それぞれ配慮する こ とが必要である。 この実施例においては、 切断すべき極細金属線をまず 平坦な基盤の面上に切断しよう とする本数だけ並べて配 列する。 配列を固定するためには、 極細金属線の両端部 分だけに接着剤、 テープ、 被覆材等.を用いるにとどめ、 極細金属線中間部分にはこれらの配列補助材を一切使用 しないようにした。 このため、 切断された後の極細金属 線片の中には配列補助材が混入することがなく、 後工程 の溶解において不純物が悪影響を及ぼす心配を不要のも のとすることができた。
    [0064] さ らに、 円盤状もしく は直線状の複数の刃先を有する 切断治具によつて、 極細金属線は中間部全長が同時に切 断されてしまうため、 両端部のみを固定する簡単な方法 で配列しておく だけで、 一定長さの極細金属線片を同時 多量に製作することができた。
    [0065] また、 切断すべき極細金属線を配列する平坦な基盤と しては、 硬質ゴムや各種のプラスチック等、 緻密で、 あ る程度の弾力性があって刃物より軟らかい素材を使用す ることが望ましく、 これによつて刃先を必要以上に傷つ けることな く、 切断用治具を長期に渡って繰り返し使用 することが可能となった。
    [0066] f or k i n g Exa mp l e 1
    [0067] 第 4図は、 この実施例にしたがった切断例の概要を示 す斜視図である。 素材の極細金属線 1 として直径 30 m の金線を、 平坦な基盤 3 として使用した硬質ゴム板の上 面に平行に配列した上、 両端部に粘着テープ 2を貼り付 ける こ とによって固定した。 この硬質ゴム板の一端から、 円盤状の刃先 1 1 を 0. 5 5讓ピッチで並べて固定した円 筒状の切断用治具 1 0 を、 刃先が硬質ゴムの上面になぞ るよう にして他端まで移動させる こ とにより、 硬質ゴム 上の極細金線を 1 醒長さの線片に切断した。
    [0068] 切断後の金線片は平底の黒鉛坩堝中に互いに接触しな いよう に置き、 高周波加熱する ことによって、 不純物の 無い清浄でサイ ズの揃つたバンプ用金球を得る こ とがて きた。
    [0069] Working Examp 1 e 2
    [0070] この working example の概念を示す第 5図に従って説 明する。
    [0071] 平坦な基盤 3 と して用いた硬質ゴム板の両端には、 一 定間隔で小突起 5が設けられており、 極細金属線はこの 両端の小突起 5 の間を交互に通すこ とによって、 一定ピ ツチで配列されるよう にした。 この working example に おいては、 極細金属線としては直径 2 δ / mの金線を用 いた。 極細金属線が小突起 5 に沿って折り返し曲げられ る部分には、 少量の接着剤を塗布して仮固定を行った。 剃刀の刃 1 6を多数重ね合わせ、 刃先部分が平面状に なるよう に作られた切断用治具 1 5 を使って、 この極細 金線の切断を行った。 剃刀の刃の間隔は 0. 4 ranとなるよ う にした。 金線 1 を張った硬質ゴム板 3 の上方から、 こ の切断用治具 1 5 を水平を保ちながら下降させ、 極細金 線の全長がほぼ同時に切断されるよう に接触させた。 - 1
    [0072] o 5
    [0073] 切断後の定尺の金線片は実施例 1 の場合と同様の方法 て溶解し、 バンプ用の清浄な微細金球を作製することか. できた。
    [0074] orking Example 3
    [0075] 第 6図において多数の極細金属線 1 (直径 2 5 mの 金線） は、 束ねて両端を接着剤で固められている。 これ を平坦な基盤 4 のポリ プロ ピレン板の上にたるみの無い ように寝かせ、 両端の接着剤で固められた部分に粘着テ —プ 2をつけて基盤に固定した。
    [0076] working example 1 で使用したのと同じ、 1 mmピッチ で複数の円盤状の刃先 1 1を重ね合わせた切断用治具 10 を回転させながら、 束ねた極細金線を固定したポリ プロ ピレン板の上方から水平を保ったまま下降させた。
    [0077] 切断後の定尺の金線片は実施例 1 の場合と同様の方法 で溶解し、 バンプと して使用するのに最適な微細金球を 作製する こ とができた。
    [0078] 第 2実施例で示した切断法により、 T A B法等で必要 となるバンプを溶解法で製造する場合に必要となるバン プ素材金属の定尺極細金属線片を、 不純物の混入が起こ
    [0079] 20 らないようにして多量に切断できるようになり、 後工程 で極細金属線片を溶解する場合の不純物除去作業が不要 となつたので、 バンプの能率的な製造が可能になった。 〔実施例 3 〕
    [0080] 本実施例では、 一定長さの微細金属線を溶融してパン
    [0081] 25 プを作製するために供し得る長さ精度の良い微細金属片 を、 不純物と して接着剤や配列用材料の混入する余地 0 無いよう な手段によ って多量に切断でき、 かつ切断後の 溶融過程に対して、 切断された線片が互いに絡み合わな いよう にして供給できるよう な状態で切断するための切 断工程を提供する。
    [0082] 本実施例の第 1 の切断方法では、 微小な内径を有する ガィ ド出側の先端部から微細金属線が一定長さだけ送り だされた時に、 上記ガイ ドの出側先端部に近接して設け た切断用刃物を作動させる こ とによって、 微铂金属線を 切断する こ とを特徴とする。
    [0083] 本実施例での第 2 の切断方法では、 微細金属線が通り 抜ける微小な内径の細穴を有するガイ ド X と、 これより やや大きな内径の細穴を有するガイ ド Yとを互いに向か い合わせて配置し、 ガイ ド Xの細穴を通して送り出され た微細金属線が対向するガイ ド Yのやや大きい細穴内部 に一定長さだけ入って時点で、 対向する二つのガィ ドの 先端部同士による剪断作用を加える こ とによって、 微細 金属線を切断するこ とを特徴とする。
    [0084] この実施例は、 直径約 · 5 0 / m以下の微細金属線の切 断に関するが、 切断された微細金属線片は、 次に、 相互 に干渉しあわないよう に配列して溶融するこ とによって 球形状のバンプとするために供される ものである。 した がって切断単独で考えるのでな く 、 次工程の溶融過程て 使用しやすいよう に切断する という こ とが大切である。 溶融過程では、 何より もまず不純物の混入を避ける こ とに注意が払われる必要がある。 バンプとなる金属の中 に溶け込むような不純物はもちろん、 溶け込みはな く て も溶融されて作られたバンプの表面に付着するよう な不 純物も避ける ことが必要である。 これらの有害な不純物 はバンプが完成してから除去するより は、 金属の溶融温 度という高温の状態まで加熱される以前に取り除いてお く方が望ま しいこ とは申すまでもない。
    [0085] したがつてさきに示した第 1 実施例でのテープ等に微 細金属線を貼付する方法等においては、 使用したテープ が加熱時に完全に燃焼して跡方無く 消滅するようなもの で無い限り、 テープごと微細金属線を切断し終わった状 態で、 微細金属線片だけを取り出して溶融過程に回すの が確実である。 しかしこの選別作業はなかなか容易では ないので、 できるものならば、 不純物となるテープや接 着剤等を切断過程で使用しないですませるのが望ま しい。 さ らに溶融過程では、 1 本 1 本の金属線片が別々に、 互 いに干渉しない状態で溶融される こ とも必要である。 も し複数の金属線片が接触したままで溶融過程に入った場 合には、 複数の金属線片が合体した大きなバンプが得ら れてしまい用をなさな く なるからである。
    [0086] 以上のよう なことから、 この実施例の微細金属線の切 断は、 第 1 に不純物が混入しない方法である こ とと、 第 2 には切断した後の金属線片が絡ま り合わず できれば 切断されて受器に落ちる金属線片 1 本 1 本の間隔までも コ ン ト ロールしゃすい方法である こ と、 の実現を狙いと した。
    [0087] この狙いを実現するためには、 微細金属線を何の処理 も しない単一の線のままで高速で切断できる こ とが必要 である。 単線の状態で切断が行われさえすれば、 切断さ れた線片は切断部の下方に用意した受器等に受け、 同時 に受器の位置を少しずつ変化させるようにすれば、 受器 の同じ部分だけに線片が固ま ってしま う のを避ける こ と もできるよう になる。
    [0088] 微細金属線を単線の状態で切断する方法と しては、 微 0 細金属線がぎり ぎりで通り抜けるよう なノ ズル状の細穴 を有するガイ ドを作っておき、 このガイ ドから吐き出さ れる微細金属線をガイ ド出側直近に設けた刃物で切断す るか、 または上記のガイ ドを）（ と し、 これよりやや大き めの細穴を有する別のガイ ド Yを用意して、 前記二つの ガイ ドを互いに向かい合わせて配置する時、 ガイ ド Xを 通して送り出された微細金属線が対向するガイ ド Yの細 穴内に一定長さだけ送り込まれた時点において対向する 二つのガイ ドを先端同士による剪断作用を加える こ とに よって微細金属線を切断するかのいずれかの方法がきわ めて有効である こ とがわかった。 前者の方法の場合には ガイ ドの出側に切断用の刃物を設置する必要があるが、 微細金属線を微小長さに切断する ものであるから、 剃刀 の刃のような厚みの小さなものが望ま しい。 またガイ ド の材質と しては、 長期間の使用に耐える必要があり、 か つ特に後者の場合がそうである力 ガイ ドの端部同士の 摺り合わせによる剪断によつて微細金属線を切断するも のであるから、 セ ラ ミ ッ ク スや超硬合金等を使用する の が妥当である。
    [0089] ガイ ドの細穴は微細金属線の外径がぎりぎりで通り抜 ける程度が良い。 微細金属線を通した場合のク リ ァラ ン スの大きさの程度は金属の種類によっても異なるが、 い ずれにしても数％程度に抑えることが必要である。 ただ し前記のガイ ド Yの方の細穴は、 あまり小さいと、 いつ たん切断した後の変形した端部が次に送る際に引つかか る虞れがあるので、 こちらの方は微細金属線の 2倍程度 の内径を持たせる方が好ま しい結果が得られる。
    [0090] 微細金属線はガイ ドの出側直近の位置で、 刃物もし ぐ はもう 1個のガイ ドとの間の剪断作用によって、 望む長 さに切断される。 切断された線片は 1本ずっばらばらの 状態で排出されるので、 溶融工程への供給にも好都合で ある。
    [0091] Work i n g Examp l e 1
    [0092] 第 7図は、 第 3の実施例の内の第 1 の切断方法を示す 模式図である。 素材の微細金属線 1 として直径 3 0 μ m の金線を、 フィー ドロール 2 a , 2 b としては直径 5讓 のセ ラ ミ ッ ク ス製溝付きロールを用いた。 こ のフ ィ ー ド ロールは図示はしないステップモータ一の回転によって、 微細金属線 1 をガイ ド 3 の細穴を通して切断刃物 5 a , δ bの待機している位置まで送り込む働きをする。 ガイ ドはセラ ミ ッ ク ス、 切断刃物としては剃刀の刃を加工し て用いた。 フ ィ ー ドロールが 1 回に送り込む長さは、 微 細金属線の切断すべき長さ と等し く なるよう に、 図示は しない駆動部分によって調整される力 この working example では 0. 6讓ずつのピッチで送るよう にセ ッ ト し た。
    [0093] まずフ ィ ー ドロールが回転を始めて微細金属線 1 を送 り出している最中には、 切断刃物 5 a , 5 b はもちろん 解放された状態を保っている。 微細金属線の 1 回分の送 り だしが完了したところで、 切断刃物が作動して微細金
    [0094] 2
    [0095] 3
    [0096] 属線の切断を 1 回行って再び解放位置で停止する。 フ ィ 一ドロールが次の 1 回分の微細金属線を送り出し終える と、 切断刃物は再度作動して 2回目の切断を完了する。 このようにして次々 と切断が行われ、 切断された微細金 属線片は 1 本ずつばらばらの状態で落下して行く 。
    [0097] この例においては、 切断された線片の落下して く る位 置に平底の黒鉛製坩堝を置き、 しかも線片が 1 本落下す るごとに少しずつ場所をずらせて行く こ とによって、 取 り外したそのままの坩堝を溶融炉中にセ ッ トする こ とが でき、 能率良く バンプを製作するこ とができた。
    [0098] またこの例では切断刃物を左右から挟むよう にして切 断する方式と したが、 回転式の刃物を使って一方から切 断する こ とも可能である。
    [0099] Working Example 2
    [0100] 第 3実施例の第 2 の切断方法の概念を示す第 8 a図第 8 b図に従って説明する。 微細金属線 1 とフィー ドロール 2 a , 2 b、 ガイ ド 3 までの構成は先の例の場合と同様である。 この例ではガ ィ ド 3 の下の切断刃物の代わりに、 ガイ ド 4を配した点 が特徴となつている。 使用した微細金属線 1 は直径 2 0 〃 mの金線であるが、 ガイ ド 3の細穴は内径 2 5 m、 ガイ ド 4 の細穴はこれより大きい内径 4 0 〃 mとした。 またガイ ドはいずれもセラ ミ ックス製である。
    [0101] 始め第 8 b図のように、 微細金属線】 はガイ ド 3 とガ ィ ド 4 を連続して通しておく。 切断する時には第 8 b図 のように、 下側のガイ ド 4をガイ ド 3 に対して 0. 5 ramだ け横に移動させることによって、 微細金属線を切断的に 切断した。 切断後は再びガイ ド 4を初期位置に引き戻す と、 続いてフ ィ ー ドロールによって微細金属線がガイ ド 3を通してガイ ド 4 の内部に供給された。 一定長さだけ 送り込まれるとフィー ドロールは自動的に停止し、 ガイ ド 4が水平方向に動いて微細金属線を剪断した。
    [0102] このような方法によって、 非常に切断長さ精度のよい 状態で微細金属線を切断することができた。
    [0103] 第 3実施例により、 T A B法等で使用するバンプを微 細金属線片の溶融法で製造する場合に必要となるバンプ 用素材金属の定尺切断を、 不純物の混入が起こ らないよ うにして多量に処理できるようになり、 後工程で微細金 属線片を溶融する前の不純物除去作業や、 切断された線 片同士が塊になってしまうのを避けることができるよう になり、 バンプの能率的な製造が可能になつた。 〔第 4実施例〕
    [0104] この実施例では、 バンプ製造用と して 5 0 ミ ク ロ ン ' 下程度の細径に線引きされている金等の軟質の素材金属 線を、 不純物と して接着剤や配列用材料の混入する余地 の無いような手段によって、 能率良く しかも高い切断精 度で多量に目的とする長さの線片に切断でき、 かつ切断 後の線片が互いに絡み合う こ との無いようにして切断で き且つ第 3実施例とは異なる切断工程を提供する。
    [0105] この実施例の第 1 の切断方法は、 微細金属線の端部を 摑んだ保持部を動かすこ とにより、 ガイ ド出側から微細 金属線を一定長さだけ引き出した後、 前記保持部に近接 して設けた切断刃物によって微細金属線を切断する こ と を特徴とする。
    [0106] この実施例での第 2 の切断方法は、 ガイ ド出側に配し たフ ィ ー ドロールによって微細金属線をガイ ドから一定 長さだけ引き出した後、 フ ィ ー ドロールに近接して設け た切断刃物によつて微細金属線を切断するこ とを特徴と する。
    [0107] この実施例は金属線の切断に関するが、 切断された金 属線片は、 次に、 相互に干涉しあわないよう に配列して 溶融する こ とによって、 球形状のバンプとするために供 されるものである。 したがって切断単独で考えるのでな く 、 次工程の溶融過程で使用しゃすいよう に切断する と いう こ とが大切である。
    [0108] 以上のようなこ とから、 の実施例の極細金属の切断 は、 第 1 に不純物が混入しない方法であることと、 第 2 には切断した後の金属線片が絡み合わず、 できれば切断 されて受器に落ちる金属線片 1本 1本の間隔までもコ ン ト ロールしゃすい方法であること、 の実現を狙いとした c これらの狙いを満足するためには、 むき出しの微細金属 線を単線のままで 1 ケ所ずつ切断することによって、 切 断された線片を 1 本ずつ処理できるようにすることが必 要である。
    [0109] 通常の直径の金属線を一定長さに切断する場合であれ ば、 ステップモーターで回転するフ ィ一 ドロール等によ つて一定長さずつ断続的に金属線を送り出し、 ステップ ごとに切断刃物を作動させて切断すれば、 長さの揃った 多数の金属線片を容易に得ることができる。 ところが微 細金属線の場合には、 フィ一 ドロールで送ろう とすると 曲がってしまい、 精度の良い送りそのものが容易に実現 できないという問題があつた。 この点を解決するために は、 ガイ ドを通した微細金属線をガイ ドの出側から引き 出すことが有効であることが明らかになった。 一定長さ ずつ精度良く微細金属線を引き出す方法としては、 次の 二つの方法が特に効果的であつた。
    [0110] 第 1 は、 微細金属線の先端部の、 次に切断されてしま う部分の全部または一部を挟み込む等の方法で摑んで固 定するための保持部を設け、 この保持部を切断する微細 金属線の長さにちょ う ど相当する長さ分だけ、 ガイ ドか ら遠ざける方向に動かすことによつて微細金属線を引き 出す方法である。 また別な手段と して、 ガイ ドの出側に フ ィ ー ドロールを設置して、 1 ステ ップがち よ う ど切断 する長さに相当するよう に調整されたステ ップモータ一 等によって前記フ ィ ー ドロールを回転させる こ とによつ て微細金属線を引き出す方法も同じよう に有効であった。 このような方法によれば、 微細金属線は後方から送り出 す場合に生じがちな曲がり の心配が皆無となり、 またガ ィ ドの細穴部分に微細金属線が詰ま つてしま う という不 都合も、 極めて発生しに く く なる こ とが確認された c このようにして一定長さ 2ず 7つの微細金属線が引き出さ れて く る機構が実現したので、 次にこの微細金属線の供 給機構と整合する切断方法について検討を行った。 精度 のよい切断のためには、 切断刃物のできるだけ直近の部 分を固定した状態で刃物を作動させる こ とが必要である 固定部分が刃物から遠く なればそれだけ、 切断時の刃物 自体の動きによって微細金属線が大き く 動かされるこ と になり、 切断精度はそれだけ劣化する こ とが避けられな い。 しかも固定する部分は、 できるだけ微細金属線の先 端に近い部分に限定する必要がある。 そして出来れば、 ガイ ドと刃物の間ではな く、 刃物より外側の、 今切り落 とされよう といている微細金属線の最先端部側を摑みた い。 そうすれば、 摑みによって変形を受けた微細金属線 は切り落とされて しまい、 次に摑み部が固定しよう とす る位置は、 前回の摑みや切断による変形の影響がほとん ど及ばなかった位置となるので、 この実施例での方法を 自動化する場合の信頼性が著し く高いものとなるからで ある。
    [0111] 切断しょう とする微細金属線はガィ ドの出側から、 一 定の切断長さに相当する長さ分ずつが断続的に引き出さ れて来る。 微細金属線を引き出すのは、 ガイ ド出側のフ イー ドロールまたは保持部の動作による。 切断は、 フィ — ドロールまたは保持部に近接して設けられた切断刃物 によって行われる。 狭いガイ ド穴に微細金属線を送り込 むのでなく出側から引き出す方式であるために、 微細金
    [0112] 10 属線がガイ ド穴入り口で曲がったり内部で詰まつたりす ることなく、 量産向きの切断作業が行われた。
    [0113] Work i ng Exam l e 1
    [0114] 第 9 a図から第 9 ί図までが、 この実施例の基本的な 動作を示す模式図である。 微細金属線 1 としては直径 20 mの金線を用いた。 前記微細金属線 1 は石英で作った 内径 3 0 m.の細穴を有するガイ ド 2を通して下方に引 き出されている。 その微細金属線 1 の先端部は、 解放中 の保持部 3 a , 3 b、 および同じ ぐ解放中の切断用刃物 4 a , 4 bの間まで達している。 またガイ ド 2の入り側 には、 ク ラ ンパー 5 a , 5 bを設けて、 微細金属線 1が ガイ ド 2を通して自然に流れ出るのを防止した （第 9 a 図） 。
    [0115] 保持部 3 a , 3 bはセラ ミ ックス製であるが、 まずこ れを動作させて、 微細金属線 1を左右から挟むように握 んで固定した （第 9 b図） 。 次にク ランパー 5 a , δ b を解放する とともに保持部 3 a , 3 bを微細金属線 1 を 把持したままで、 下方に d だけ動かした。 切断刃物 4 a , 4 b と しては剃刀の刃を用いたが、 その上下方向の動き は保持部 3 a , 3 b と連通するよう にしてあるため、 前 記保持部の下方動作によって切断刃物 4 a , 4 b も一緒 に d だけ下方に移動した （第 9 c図） 。 こ こまでの動作 によって、 微細金属線はガイ ド 2から長さ d だけ出側に 引き出されたこ とになる。
    [0116] こ こで再びク ラ ンパー 5 a , δ bを閉じる とと もに..
    [0117] 10 切断刃物 4 a , 4 bを水平方向に動作させて微細金属線
    [0118] 1 を切断した （第 9 d図） 。 切断刃物 4 a , 4 b は切断 後す ぐに元の待機位置に引き戻し、 更に微細金属線 1 を 摑んでいた保持部 3 a , 3 b も解放する と、 切断された 線片 1 0が落下した （第 9 e図） 。 最後に保持部 3 a : 3 b と切断刃物 4 a , 4 bを一緒に dだけ上昇させる と (第 9 f 図） 、 この状態は第 9 a図にしめした最初の状 態とま つた く 同等の状態に復元しているこ とがわかる。 したがつてこの第 9 a 図から第 9 f 図までの工程を橾り 返して行わせる こ とによって、 微細金属線 1 は長さ d の 均一な長さの線片に次々 と切断してい く こ とができる。
    [0119] 微細金属線の線径 d としては、 0. 3 , 0. 5 , 0. 8聽で 各々テス トを行ったが、 いずれの場合でも ± 0. 1 讓以内 の精度で切断する こ とができた。
    [0120] Working Exam le 2 .
    [0121] 先の例 1 においてク ラ ンパー 5 a , 5 b の役割は、 微 細金属線をガイ ドの出側で摑んで引き出す作甩をする保 持部 3 a , 3 bが解放状態になった時に、 微細金属線が ガイ ドから自然に出たり戻ったりすることを防止するこ とであった。 この役割は実施例 I のよ うなク ラ ンパーに よらない別の手段によつても受け持たせることが可能で ある。
    [0122] この例においては、 第 I 0図に示すように、 ガイ ド 21 を螺旋状とするこ とによって、 ク ラ ンパーの機能を併せ 持たせる ことにした。 保持部 3 a : 3 b と切断刃物 4 a ,
    [0123] 1 0 4 bは共に実施例 1 と同じものを用いた。 微細金属線 1
    [0124] は螺旋状のガイ ド 2 1 の内部を通るさいにガイ ドの内壁 から与えられる抵抗によって、 引き出された位置で静止 するようになり、 クランパーが無いにもかかわらず、 実 施例 1 と同じように精度の良い切断が行われた。
    [0125] Work i n g Examp l e 3
    [0126] 第 1 1図は使用した装置の模式図である。 1 は微細金 属線、 2 はガイ ド、 3 a , 3 b は保持部、 4 a > 4 bが 切断用刃物である。 ガイ ド 2の出側にはフィー ドロール 6 a , 6 bを設置した。 このフ ィ ー ド口一ルは直径 3讓 のセラ ミ ックス製で、 ガイ ド 2の出側から 1 0 mm離れた 位置に設置した。 ロールの回転は、 図示しないステップ モ一ターによって行い、 微細金属線を一定の長さずつ断 続的にガイ ド 2 の出側に引き出すようにした。
    [0127] この例の場合には、.前記のようなフィ一 ドロールの作 用で微細金属線が切断刃物の位置に自動的に供給されて く るので、 保持部 3 a > 3 b も切断刃物 4 a , 4 b も上 下方向には動かす必要がない。 保持部 3 a , 3 b も切断 刃物 4 a , 4 b も共に解放された状態の時に、 フィー ド ロールが 1 ステツプ回転して引き出した微細金属線】 の 先端都を、 まず保持部 3 a , 3 bが水平に動いて摑んで 固定した後、 切断刃物 4 a > 4 bが同じ く水平方向に動 いて微細金属線 1 を切断するようにした。
    [0128] 微細金属線 1 としては直径 3 0 / mの金線を用い.、 切 断長さは 0. 4隨として精度の良い切断ができた。
    [0129] Working Exam le 4
    [0130] 第 4実施例での方法は微細金属線を単線の状態で精度 良く切断するものであるが、 切断の効率を更に向上させ るためには、 単線ごとの切断要素を複数組合わせて、 並 列処理することも可能である。 第 1 2図はその一例を示 すもので、 4本の微細金属線 1 を同時に切断する場合で ある。 ガイ ド 2 はセラ ミ ックス製であるが、 二つ割りの 状態で内側に微細金属線を通すための溝を持つものを、 左右から合わせた状態で使用している。 フ ィー ドロール 6 a , 6 b もセラ ミ ッ クス製で、 微細金属線をまっすぐ に通すために、 溝付きロールになっている。 ロールの回 転は図に示していないステップモーターを使用しており 4本の微細金属線 1 を同時に同じ長さだけ引き出すこと ができる。
    [0131] 保持部 3 a , 3 b並びに切断刃物 4 a , 4 b も 4本の 微細金属線 1 に同時に作用することができ、 両者が共に 解放された状態の時にフィ一 ドロールが回転して一定長 さの微細金属線を引き出し、 まず保持部 3 a , 3 bが閉 じて微細金属線の先端を固定した後に、 切断刃物 4 a , 4 bが動作して切断するようにした。
    [0132] この方法で、 直径 2 0 の金線を長さ 0. 8 mmの均一 な線片に能率良く切断することができた。
    [0133] この実施例では、 微細金属線を不純物に接触させずに 精度良く切断することができ、 しかも切断された線片は 1本 1本をバラバラの状態で取り出すこ とができるので, 後の溶融工程への供給も容易であつた。
    [0134] 〔実施例 5 〕
    [0135] バンプに用いられるのは軟質金属が主であるだめ、 こ れを加工した金属線は、 自重で曲がるなど極めて取扱い に く いものとなる。 特に切断の長さの精度を高めるため には、 曲がりやすい金属線を一定長さだけ精度良く送り 出すことが必要であるが、 軟質な金属で作られた線径数 十ミ ク ロ ンから細いものでは 1 0 ミク ロン程度の単一の 細線を、 精度良く送り出すのは極めて困難である。
    [0136] 実施例 5 は上記事情に基づいてなされたものであり、 微細金属線を、 能率良く しかも高い精度で一定の長さの 線片に切断することができ且つ実施例 1〜 4 とは異なる 微細金属線の切断工程を提供する。
    [0137] 本発明方法に係る微細金属線の切断工程は、 円周方向 に一定の間隔で切断刃が形成された第 1 ロールと、 該第 1 ロールに当接される第 2 ロールと、 前記第 1 ロールと 前記第 2 ロールとの間に微細金属線を案内するガイ ド部 とを設ける段階と、 前記第 1 ロール又は第 2 ロールの う ち少なく とも一方を面転する こ とにより、 微細金属線を 前記第 1 ロールと前記第 2 —ルとの間に挾持して引き 込むと共に前記切断刃により切断する段階とを有するこ とを特徴とする。
    [0138] また、 前記第 2 ロールの外周部を弾性素材により形成 してもよい。
    [0139] この実施例は前記の構成によって、 ガイ ド部によって 案内された微細金属線は回転する両ロール間に挾持され て両口一ル間に引き込まれるので、 曲がりやすい微細金 属線を精度良く 引き込むことができる。 また、 引き込ま れた微細金属線は切断刃により切断される。 切断刃のビ ツチ間隔を切断寸法に合わせて設計することにより、 微 細金属線を一定の長さに精度良く切断するこ とができる < また、 第 2 ロールの外周部を弾性素材により形成する ことにより、 両ロールにより微細金属線を挾持して引き 込む際の摩擦力が大き く なる。
    [0140] Work i ng Exarap 1 e 1
    [0141] 以下に本発明の第 5実施例を第 1 3図及び第 1 4図を 参照して詳細に説明する。 第 1 3図は本発明の第 5実施 例である微細金属線の切断工程の概略構成図、 第 1 4図 はその微細金属線の切断装置を用いて微細金属線を切断 するときのローラの概略部分拡大図である。 微細金属線 としては線径 2 0 mの金線を用いている。 work i ng ex amp l e 1 である微細金属線の切断工程は、 微細金属線 3 0を送り出すためのフ ィー ドロール 2 と、 微細金属線 3 0を案内するための内径 3 0 mの細穴を 有する石英製のガィ ド部 4 と、 ガイ.ド部 4 の下方に配置 された一対のロール 6 a , 6 b とを含むものである。 金属製の切断ロール （第 1 ロール） 6 a には第 1 3図 に示すように円周方向に一定間隔で多数の切断刃 2 2が 形成されている。 切断刃 2 2 のピッチ間隔は必要とする 球形状のバンプの大きさと使用する微細金属線の線径に よって決定される。 この work i n g ex amp l e においてば線 径 2 0 咖の金線により直径が 8 0 mの球形状のバンプ を形成する場合を考えているので、 ピッチ間隔は、 0. 85 删にしている。
    [0142] 押さえロール （第 2 ロール） 6 bは外周部が弾性素材 2 5 により形成されている。 これは摩擦力を大き く して 微細金属線 3 0の引き込みを容易且つ確実に行うためで ある。 また、 押さえロール 6 bには切断荷重調整機構 8 が設けられている。 これは、 切断ロール 6 a と押さえ口 ール 6 b との接触圧力を調整するためのものである。 尚 両口一ル 6 a , 6 bの厚さ （第 1図において紙面に垂直 な方向の寸法） は、 微細金属線 3 0が細いので、 約 2 讓 程度で充分であり、 またその直径は約 1 0 mm程度でよい 一般に、 微細金属線を一定の長さに切断する場合には 微細金属線をフイー ドロールだけで送り出そう とすると 曲がりが生じ、 精度の良い送り機構が実現できない。 こ の working example 1 のフ ー ド口一ル 2 は、 装置の初 期セ ッティ ングの際に微細金属線 3 0 をガィ ド部 4 に送 り出すために設けたものであり、 装置の稼動時には微細 金属線 3 0 を軽く 支持するだけで、 送り出しは行わない c この working example においては微細金属線 3 0 の送り 出しは以下に説明するよう に一対のロール 6 a , 6 b に より行う。 したがって、 フ ィ ー ドロール 2 は省略する こ とも可能である。
    [0143] この working example に示す構成を用いて微細金属線 3 0 を切断するには、 先ず微細金属線 3 () をフ ィ ー ド-口 —ル 2から入れ、 図示しないステ ップモーター等によつ てフ ィ ー ドロール 2 を回転する こ とにより、 微細金属線 3 0 をガイ ド部 4 の細穴に通す。 微細金属線 3 0 はガィ ド部 4 によって両口ール 6 a , 6 b間に案内される。 次 に、 図示しない駆動装置により両ロール 6 a , 6 bを回 転する。 これにより微細金属線 3 0 は両口ール 6 a , 6 b間に挾持されて引き込まれる。 この working example においては押さえロール 6 bの外周部を弾性素材 2 5 に より形成しているので、 微細金属線 3 0 を挾持して引き 込む際に微細金属線 3 0 を途中で切断してしま う こ とな く 、 しかも大きな摩擦力により両口一ル 6 a , 6 b間に 引き込むこ とができるので、 滑り によるずれを防止して 微細金属線 3 0 を確実に送る こ とができる。 そして、 微 細金属線 3 0が両ロール 6 a , 6 b の中心点を結ぶ直線 上に位置したときに-. 切断刃 2 2が微細金属線 3 0 と弾 - 1
    [0144] δ
    [0145] 性素材 2 δ とを押す力の反作用が最大になり、 微細金属 線 3 0 が切断される。 このよう にロール 6; a , 6 bを回 転させるだけで微細金属線 3 0 を引き込み.、 且つ一定間 隔 （切断刃のピツチ間隔） に精度よ く 切断する こ とがで きる。
    [0146] この working example 1 においては、 切断ロール 6 a の下方にブラ シゃノ ズル等を用いたク リ 一二ング機構 10 が設けられている。 これは、 微細金属線、 たとえば金線 の切断を続ける と、 切断刃 2 2 に金の力スが溜ま り、 切
    [0147] 10 断の精度が落ちたり、 切断不良が生ずるからである。
    [0148] この working example 1 によれば、 一方のロール 6 b の外周部に弾性素材を使用し、 他方のロール 6 a に一定 のピッチ間隔を有する切断刃を形成したこ とにより、 微 細金属線を引き込みの途中で切断するこ とな く 、 摩擦力 により両口一ル 6 a , 6 b間に確実に引き込んで、 一定 の長さに精度よ く切断する こ とができる。 また、 切断刃 のピッチ間隔を変えることにより、 微細金属線を任意の 長さに切断する こ とができる。 更に、 機械的にはロール を回転ざせるだけなので、 従来のものより高速で微細金
    [0149] 20 属線を切断するこ とができる。
    [0150] また、 この working example に示す工程により切断さ れた金属線片は、 次の工程である溶融工程で溶融されて 球形状のバンプに形成される。 溶融工程では、 1 本 丄 本 の金属線片が別々に、 互いに干渉しない状態で溶融され
    [0151] 25 る ことが必要である。 この working example の微細金属線の切断工程を用い れば、 切断された金属線片はロールの下方に配置した、 たとえばコ ンベア等の搬送装置 （図示しない） に落下す るので、 コ ンベア上に金属線片を容易に一定間隔に 1 本 1 本づっ区別して配置する こ とができ .、 したがって切断 工程から次工程である溶融工程に連続して移行する こ と が可能になる。
    [0152] forking Example 2
    [0153] 第 1 5図は本発明の第 2 working example である微細
    [0154] 3
    [0155] 金属線の切断工程を用いて微 7細金属線を切断する ときの ローラの概略部分拡大図である。 第 2 working example 力 第 1 working example と異なるのは、 第 2 working example の切断 π—ル 1 6 a には、 切断刃 2 2 と切断刃 2 2 との間に押さえ歯 2 4が形成されている点である。 その他の構成は第 1 working example と同様である。 押 さえ歯 2 4 はその先端が丸 く 形成されており、 弾性素材 2 5 とともに、 微細金属線 3 0 を引き込む役割を果たす, この working example においては、 先端が丸く形成され た押さえ歯 2 4 を設けたことにより、 第 1 working example に比べてより大きな摩擦力によって、 押さえ歯 2 と弾性素材 2 5 とにより微細金属線 3 0 を挾持して 引き込むことができる。
    [0156] この working example においては、 切断刃 2 2 と切断 刃 2 2 との間に押さえ歯 2 4 を形成したこ とにより、 切 断刃 2 2 のピッチ間隔を第 1 working example のよう に 狭く するのは切断ロール 1 6 a の加工上容易でない。 し たがって、 この working example では微細金属線 3 0を 長めに切断する場合に適している。 たとえば、 直径が 1 2 0 mの球形状のバンプを必要とする場合、 微細金 属線 30として第 1 working example と同様に線径が 20 mである ものを甩いると、 微細金属線 3 0を 2. 8 mniの 長さに切断すればよいので切断刃 2 2のピッチ間隔も 2. 8腿になる。 この位のピツチ間隔であれば、 切断ロ ー ル 1 6 の加工は容易である。 その他の作用 · 効果は第 I working example と同様でめる。
    [0157] Working Example 3
    [0158] 第 1 6図は本発明の第 3 working example である微細 金属線の切断工程を用いて微細金属線を切断するときの ローラの概略部分拡大図である。 第 3 working example が第 1 working example と異なるのは、 押さえロ ール 26 bの外周部に波形押さえ歯 2 7を形成した点である。 そ の他の構成は第 1 working example と同様である。 この working example では押さえロール 2 6 bの外周部に波 形押さえ歯 27を形成してあるので第 1 working example に比べてより大きな摩擦力により微細金属線 3 0をロ ー ラ 6 a , 2 6 b間に引き込むことができる。 この working example の場合、 波形押さえ歯 2 7 と切断刃 2 2 とを嚙 み合わせてローラ 6 a , 2 6 bを回転させるので、 波形 押さえ歯 2 7 の弧長が微細金属線 3 0 の切断寸法になる , 尚、 波形押さえ歯 2 7 は通常の金属により形成してもよ いし、 また弾性素材により形成してもよい c.
    [0159] この working example 3 に示す微細金属線の切断工程 は、 微細金属線 3 0 が弧を描いてローラ間に引き込まれ るので、 微細金属線 3 0 と しては、 強がっても切れ難い 銅等のよう に弾力性に富む材料を用いる場合に適してい る。
    [0160] 尚、 上記の working example では、 微細金属線を 1 本 切断する場合について説明したが、 本発明はこれに限定 される ものではな く 、 微細金属線を 2本以上切断するよ う にしてもよい。 この場合には微細金属線の切断本数に 応じて、 ロールを厚く する必要がある こ とは言う までも ない。
    [0161] 以上説明したようにこの実施例によれば、 一方の外周 部に一定の間隔で切断刃を形成した一対のロールを用い て微細金属線を切断するこ とにより、 簡単な機構で微細 金属線を精度良く 、 連続して切断する こ とが可能になり - 生産性の向上を図る こ とができる微細金属線の切断工程 を提供する こ とができる。
    [0162] 〔実施例 6 〕
    [0163] 本発明方法の第 2 の特徴である球状化工程に関し、 実 施例 1 ではバンプ用の素材となる金属を微細線に加工し この金属線を定尺切断した後、 互いの間隔を隔てた状態 で溶融 ， 凝固させ、 表面張力を利用 して球形状のバンプ を得た。
    [0164] 即ち実施例 1 の微細金属球の製造方法では、 所定長さ に切断した金属線片を坩堝中に一定の間隔をとって配置 した後、 溶融していた。 これは、. お互いの金属線片が接 触したまま、 又は余りに近い位置に置かれたまま溶融ェ 程に入ると、 溶融時にこれらの金属線片が合体してしま う虞があるからである。 この方法においては、 金属線片 がすべて一定の長さを有すれば、 均一なサイ ズの微細金 属球を形成することができた。 しかしながら、 この金属 線片は長く ても 2 3譲という微小なものなので、 金属 線片の配列作業及び微細金属球の回収作業に手間がかか るという問題があ
    [0165] この実施例 6 は上記事情に基づいてなされたものであ り、 簡易な装置により、 作業能率の向上を図ることがで きる球状化工程を提供する。
    [0166] この実施例 6 の球状化工程は、 加熱手段において縦に 配置された炉芯管内を、 金属線片を自由落下させ、 前記 金属線片に用いている金属の融点以上の温度に前記金属 線片を加熱して溶融するこ とにより、 前記金属線片を球 状化することを特徴とする。 前記炉芯管の下端に蓋を設 けることが望ま しい。
    [0167] 前記の構成によって、 炉芯管の中を自由落下する金属 線片を、 加熱手段によりその金属線片に用いている金属 の融点以上の温度に加熱して溶融する。 溶融状態の金属 は表面張力が大き く、 自ら球状化するので、 金属線片は 炉芯管の中を落下中に球状に変形され、 微細金属球とな る。 また、 炉芯管の下端に蓋を設けるこ とにより、 管内に 上舁気流が発生するのを防止する こ とができる。
    [0168] 以下に本発明の a working examp 1 eを添付図面を参照 して説明する。 第 1 7図はこの work ins example におい て使用する装置の概赂図である。 この working example においては、 線径 2 5 fi m、 長さ 0. 5 5 nunの金線片 （金 属線片） を使用しており、 直径が 8 0 mの金球 （微細 金属球） を製造する。 .
    [0169] 第 1 7図に示す装置は、 金属線片 1 0 の落下路である 炉芯管 2 と、 金属線片 1 0 を溶融するための加熱炉 4 と、 形成された微細金属球 2 0を回収する蓋 6 とからなる。 炉芯管 2 には、 内径約 5 卿、 長さ約 1000籠の石英ガラス を使用し、 加熱炉 4 としては長さ 5 0 0 譲の縦型環状電 気炉を用いた。 加熱炉 4 は下端近傍において最高温度を 有するような温度分布を持たせた。 加熱炉 4 内の最高温 度は 1300てである。 加熱炉 4 の最高温度を金の融点より も高く設定しているのは、 以下に説明するように、 でき るだけ短い炉芯管 2 によって、 自由落下する金属線片を 確実に融点以上の温度に加熱するためである。 蓋 6 は石 英ガラスで形成され、 炉芯管 2の下端にはめ込まれてい る。 蓋 6 は高温の加熱炉 4 によって生ずる上昇気流を防 ぐとともに、 固化した微細金属球を回収するためのもの である。 加熱炉 4 と蓋 6 との間隔は約 2 0 0 mmであった, 尚、 炉芯管 2 の内部は通常の大気雰囲気を用いている。 微細金属線の切断装置 （不図示） で切断された金属線 片 1 0 は、 炉芯管 2 の上方から落下され、 炉芯管 2 に入 つた。 金属線片 1 0 は炉芯管 2内を落下し、 加熱炉 4 に 入ると、 温度が急激に上昇し始めた。 そして、 金属線片 は温度がその金属の融点より高く なったときに溶融した, 一般に溶融金属は表面張力が大きいので、 溶融状態では 自ら球形状に変化する。 したがって、 この溶融金属は加 熱炉 4内を通過中に球形状に変化するが、 加熱炉 4を出 ると温度が急に下がり、 この金属は凝固しはじめた。 最 後に金属球が蓋 6に落ち、 固化し均一で綺麗な微細金属 球 2 0が得られた。
    [0170] このように、 この working example の微細金属の製造 方法においては、 金属線片を搬送するための装置を設け ることな く、 金属線片を炉芯管に入れるだけで微細金属 球の回収工程まで一度に行なう ことができるので、 作業 能率の向上と、 量産性の向上を図るこ とが可能になる。 さらに、 この working example の装置に、 たとえば微細 金属線を一定の間隔で一本毎に切断する装置を本実施例 の炉芯管の上部に備えることより、 微細金属線の切断ェ 程、 切断された金属線片の球状化工程及び微細金属球の 回収工程を連続して行う ことができる。
    [0171] また、 この working example の微細金属の製造工程で は、 従来取り上げられなかった金属や合金にも適用する ことができるので、 バンプとして適切な組成の微細金属 球を能率良く製造することができる。
    [0172] 尚、 上記の working example 例においては、 金線片を 用いて金球を製造する場合について説明したが、 本発明 はこれに限定される ものではな く 、 バンプに相応しい他 の金属を使用してもよい。 一般に、 金属線片の落下初期 速度から、 加熱炉内の通過速度を知る こ とができ る。 ま た、 金属線片の大きさ とその金属の融点から、 必要な加 熱炉の長さ と最高温度とが決まる。 したがって、 他の金 属を用いて微細金属球を製造する場合には炉芯管と加熱 炉の大きさ、 加熱炉の温度等を変更する必要がある。 ま た、 金属によっては、 高温の加熱炉内において化学反応 が起こ らないよう に炉芯管内を特定のガス雰囲気で置換 する必要もある。
    [0173] また、 上記の wor k i n g e xamp l e では、 炉芯管の下端部 に蓋を被せた場合について説明したが、 本発明はこれに 限定されるものではな く 、 たとえば蓋を用いずに、 炉芯 管の下端部をテーパー状に加工し、 下端の開口孔より微 細金属球を回収するよう にしてもよい。 これにより、 た とえば炉芯管の下方にベル ト コ ンベア等を配置し、 微細 金属球を連続的に回収する こ とも可能になる。
    [0174] 以上説明したようにこの実施例によれば、 自由落下す る金属線片を加熱手段を用いて溶融し、 溶融金属の大き な表面張力を利用する こ とによって、 容易に微細金属球 を製造する こ とができるので、 簡易な装置により作業能 率の向上を図り、 量産性の向上を図る こ とができる球状 化工程を提供する こ とができ る。
    [0175] 〔実施例 7 〕 この実施例は、 作業能率の向上と、 量産性の向上を図 ることができ且つ実施例 6 と異なる球状化工程を提供す る c
    [0176] この実施例の微細金属球への球状化工程は、 搬送手段 により搬送される金属線片を、 加熱手段によって前記金 属線片に用いている金属の融点以上の温度に加熱して溶 融するこ とにより、 前記金属線片を球状化することを特 徴とする。 .
    [0177] この実施例は前記の構成によって、 金属線片を搬送手 段により搬送し、 その搬送中に加熱手段により金属線片 をその金属の融点以上の温度に加熱して溶融する。 溶融 状態の金属は表面張力が大き く、 自ら球状化するので、 その金属線片は搬送中に球状に変形され、 微細金属球に なる。
    [0178] Working Example 1
    [0179] 以下にこの実施例の第 1 working example を第 1 8図 を参照して説明する。 第 1 8図は微細金属球の製造工程 において使用する装置の概略図である。 この working example においては、 線径 2 5 m . 長さ 0. 5 5隱の金 線片 （金属線片） を使用しており、 直径が 8 0 / mの金 球 （微細金属球） を製造する。
    [0180] 第 1 8図に示す装置は、 金属線片 1 0を搬送する耐熱 性の回転テーブル 2 と、 回転テーブル 2の躯動用モータ (図示せず） と、 金属線片 1 0を溶融するコの字型の加 熱炉 4 と、 形成された微細金属球 2 0を回収する回収容 器 6 と、 西転テーブル 2上の微細金属球 2 0 を回収容器 6 に落とすためのガイ ド 8 とからなる。 回転テーブル 2 はセラ ミ ッ クス製で円形状に形成され、 その直径は約 2 0 0 腿である。 加熱炉 4 内の最高温度は金の融点
    [0181] ( 1060 Ϊ ) より少し高い 1200 'Cに設定している。
    [0182] 微細金属線の切断装置 （不図示） で切断された金属線 片 1 0 は、 回転テーブル 2 に載せられる。 金属線片 1 0 は回転テーブル 2 とともに回り、 加熱伊 4 に入る と、 温 度が急激に上昇し始める。 そ して、 金属線片は温度がそ の金属の融点より高 く なつたときに溶融する。 一般に溶 融金属は表面張力が大きいので、 溶融状態では自 ら球形 状に変化する。 したがって、 この溶融金属は加熱炉 4 内 を通過中に球形状に変化するが、 加熱炉 4 を出る と温度 が急に下がり、 この金属は凝固しはじめる。
    [0183] 最後に金属球がガイ ド 8 により回収容器 6 に落とされ、 微細金属球 2 0 が得られる。
    [0184] 尚、 金属線片を確実に溶融するために、 加熱炉の加熱 能力に応じて、 回転テーブルの速度を変える必要がある < 本発明者等が上記の装置及び金属線片を用い実際に試 験を行ったところ、 均一で綺麗な球形状の微細金属球を 得る ことができた。
    [0185] このよう に、 この work i n g exa mp l e の微細金属球の製 造工程においては、 金属線片を回転テーブルに載せるだ けで微細金属球の回収工程まで自動的に行う こ とができ るので、 作業能率の向上と、 量産性の向上を図る こ とが できる。 さらに、 本実施例の装置に、 たとえば微細金属 線を一定の間隔で一本毎に切断する装置を回転テーブル の上部に備えることにより、 微細金属線の切断工程、 切 断された金属線片の球状化工程及び微細金属の回収工程 を連続して行う ことができる。
    [0186] また、 この working example 1 の方法では、 従来取り 上げられなかつた金属や合金にも適用するこ とができる ので、 バンプとして適切な組成の微細金属球を容易に能 率良く製造することができる。
    [0187] forking Example 2
    [0188] 次に、 第 2 working example を第 1 9図を用いて説明 する。 第 1 9図は微細金属球の製造方法において使用す る装置の概略図である。 尚、 使用する金属線片の素材及 び大きさは第 1 working example におけるものと同一で ある。
    [0189] 第 1 9図に示す装置は、 金属線片 1 0を搬送するベル ト コ ンベア 3 と、 ベル ト コ ンベア 3 の駆動用モータ （図 示せず） と、 金属線片 1 0を溶融する トンネル型の加熱 炉 4 a と、 形成した微細金属球 2 0を回収する回収容器 6 a とからなる。 ベルトコ ンベア 3 は加熱炉 4 a の中を 通るために耐熱性を確保する必要があるので、 耐熱鋼の 鎖で作ったベル ト の上に、 セラ ミ ックス製の小さな皿を 多数取り付けたものを使用している。
    [0190] 微細金属線の切断装置 （不図示） で切断された金属線 片 1 0 は、 たとえばベル ト コ ンベア 3の上方から静かに 落とされる 金属線片 1 0 はベル ト コ ンベア 3 で搬送さ れ、 加熱炉 4 a に入る と、 温度が急激に上昇し始める a そして、 金属線片 1 0 はその温度がその金属の融点より 高く なつたときに、 溶融して球形状に変化する。 加熱^ 4 a を出る と温度が急に下がり、 この金属は凝固しはじ める。 最後に金属球がベル ト コ ンベア 3 から落下して、 回収容器 6 の中に補集され、 均一で綺麗な微細金属球 20 が得られた t
    [0191] 尚、 上記の第 1 及び第 2 w o r k i n g e x a m p 1 e sにおいては .
    [0192] 4
    [0193] 金線片を用いて金球を製造す 7る場合について説明したが、 これに限定される ものではな く 、 バンプに相応しい他の 金属を使用 してもよい。 このとき、 金属により融点が異 なるため、 それに応じて加熱炉の最高温度を設定したり、 回転テーブルやベル ト コ ンベアの材質や速度を変える必 要がある。 また、 金属によっては、 高温の加熱炉 4 内で 化学反応が起こ らないよう に、 加熱炉 4 内を特定のガス 雰囲気で置換する必要もある。
    [0194] 以上説明したよう にこの実施例によれば、 搬送手段に より搬送される金属線片を、 加熱手段を用いて溶融し、 溶融金属の大きな表面張力を利用する こ とによって、 容 易に微細金属球を製造する こ とができるので、 作業能率 の向上を図り、 量産性の向上を図る こ とができる微.細金 属球の製造方法を提供する こ とができる。
    [0195] 〔実施例 8 〕
    [0196] 実施例 8 では実施例 7 で使用した加熱 · 溶融手段の代 り に高工ネルギービームを使用した。
    [0197] この実施例 8に示す微細金属球の製造方法における金 属線片の球状化工程は、 一定長さの金属線片を互いに隔 置された状態で搬送手段に配置する段階と、 金属線片の 搬送過程で金属線片に高工ネルギービームを照射し金属 線片の融点以上の温度に金属線片を加熱して溶融する段 階とを有することを特徴とする。
    [0198] この実施例は前記の構成によって、 金属線片に高エネ ルギービームを照射する こ とにより、 金属線片をその金 属の融点以上に加熱して溶融する。 溶融した金属は表面 張力が大き く、 自ら球状化して、 微細金属球になる。
    [0199] また、 集光手段を用いて高エネルギービームの最小ス ポッ ト径を小さ くするこ とにより微細な金属線片に高工 ネルギ一ビームを効率よ く 照射することができる。
    [0200] forking example
    [0201] 以下にこの実施例の一 working example を添付図面を 参照して説明する。 第 2 0図はこの working example に おいて使用する装置の概略図である。 この working example においては、 線径 2 5 μ m 長さ 0. 5 5薩の金 線片 （金属線片） を使用しており、 直径が 8 0 mの金 球 （微細金属球） を製造した。
    [0202] 第 2 0図に示す装置は、 金属線片 1 0の搬送手段であ る耐熱性の回転テーブル 2 と、 回転テーブル 2 の駆動用 モータ （図示せず） と、 金属線片 1 0 に照射する高エネ ルギービーム照射装置 4 と、 形成された微細金属球 2 0 を回収する回収容器 6 と、 回転チーブル 2上の微細金属 球 2 0 を回収容器 6 に落とすためのガイ ド 8 とからなる 回転テーブル 2 はセラ ミ ッ ク ス製で円盤状に形成され、 その直径は約 2 0 0删であった。 尚、 この方法は、 他の 加熱方法に比べて加熱される領域が小さいので、 回転テ —ブル 2全体をセラ ミ ッ ク スで形成する必要はな く 、 金 属線片を載置する例えば ドーナツ状の部分だけを、 セラ ミ フ ク スにする こ と も可能である。
    [0203] 高工ネルギ一ビーム照射装置 4 ·のビーム源と して高轹 度キセノ ンラ ンプを使用 している （たとえば、 ビーム - スポ ッ ト · ゥエルダ一） 。 また、 高エネルギービーム照 射装置 4 は、 凹面鏡や凸レンズ等を用いた集光機構を内 蔵しているものでもよ く 、 これにより高エネルギービー ムを、 更に集光する こ とができる。 この高工ネルギ一ビ 一ム照射装置 4 により対象物を最高 2000 'Cに加熱するこ とができ る。
    [0204] 微細金属球 2 0 を製造するには、 先ず微細金属線の切 断装置 （不図示） で切断した金属線片 1 0 を、 画転テー ブル 2 に載せ、 回転テーブル 2 を駆動し、 高工ネルギー ビームの照射位置に金属線片 1 0を移動した。 次に、 こ の金属線片 1 0 に高エネルギービームを照射する こ とに よって、 金属線片をその金属の融点より高 く加熱して溶 融した。 一般に溶融金属は表面張力が大きいので、 溶融 状態では自 ら球形状に変化する。 したがって、 この溶融 金属は高エネルギービームを照射されている間に球形状 に変形した。 そして、 回転テーブル 2により、 溶融して 球形状になった金属を高ヱネルギービームの照射範囲の 外に移動し、 高工ネルギ一ビームの照射位置には次の金 属線片を搬送する。 球形状に形成された金属は静かに冷 却され凝固することにより直径 8 0 mの微細金属球 20 になった。 一方、 次の金属線片には高工ネルギービーム が照射される。 このよう に回転テーブル 2に載せられた 各金属線片は連続的に順序よ く加熱 * 溶融され、 形成 れた微細金属球 2 0 は最後にガイ ド 8により回収容器 6 に落とされ、 回収された。
    [0205] レ ンズ等の集光機構を用いて集光した高工ネルギービ ームを使用した場合、 微細な金属線片に集光された高工 ネルギービームを照射する ことができ、 エネルギーを集 中化して効率良く微細な金属線片を加熱し短時間で溶融 するこ とができた。
    [0206] このように、 この実施例の微細金属球の製造方法にお いては、 金属線片を回転テーブルに載せるだけで微細金 属球を回収する工程まで自動的に行う ことができるので、 作業能率の向上と、 量産性の向上を図ることができる。 さらに、 本実施例の装置に、 たとえば微細金属線を一定 の間隔で一本毎に切断する装置を本実施例の画転テープ ルの上部に備えるこ とにより、 微細金属線を切断するェ 程、 切断された金属線片を球状化する工程及び微細金属 球を回収する工程を連続して行う こ とができる。
    [0207] また、 本実施例の方法は、 従来取り上げられなかった 金属や合金等にも適用する こ とができるので、 バンプと して適切な組成の微細金属球を容易に能率良く製造する こ とができる。 他の金属を用いて微細金属球を製造する 場合には、 使用する金属によって融点が異なるので、 そ の金属に応じて、 加熱温度や回転テーブルの速度を変え る必要がある。 また、 使用する金属に応じて、 高温下で 化学反応が起こ らないよう に特定のガス雰囲気内で加熱 するよう にしてもよい。
    [0208] 尚、 上記の実施例においては、 高エネルギ一ビーム源 と してキセノ ンラ ンプを使用した場合について説明した が、 本発明はこれに限定される ものではな く 、 レーザや 赤外線ヒータ等を高エネルギービーム源に用いてもよい c 特に、 赤外線ヒータを用いた赤外線照射装置は、 赤外線 ヒータ の最高加熱温度が約 1200 'Cであるので、 半田付用 の材料と して用いる融点の低い金属を溶融する場合に適 している。
    [0209] また、 上記の実施例においては、 金属線片の搬送手段 と して画転テーブルを用いた場合について説明したが、 本発明はこれに限定される ものではな く 、 ベル ト コ ンペ ァ等を用いてもよい。 尚、 このとき、 当然のこ とながら ベル ト コ ンベアは耐熱性に優れた材料を用いて形成する 必要がある。 たとえば、 耐熱鋼の鎖でベル トを作り、 そ の上にセラ ミ ッ ク ス製の小さな皿を多数取り付けてベル トコ ンベアを形成すればよい。
    [0210] 以上説明したよう にこ の実施例によれば、 金属線片に 高エネルギービ一ムを照射して金属線片を溶融し、 溶融 金属の大きな表面張力を利用するこ とによって、 容易に 微細金属球を製造する こ とができるので、 作業能率と量 産性の向上を図るこ とができる微細金属球の製造方法を 提供する こ とができる。
    [0211] 〔実施例 9 )
    [0212] 実施例 7及び 8 の微細金属球の製造方法では、 微細金 属線を所定の長さに切断した後、 手作業で金属線片を溶 解用受皿等に 1本ずつ一定の間隔をおいて並べる必要が あった
    [0213] 微細金属線片を配列する手段は、 既述の方法も舍めて 種々考えられはするものの、 微細金属球の製造規模によ つては、 可能であれば金属線を切断する工程と溶融して 微細金属球とする工程を一体化できる方が望ま しい場合 も少な く ない。
    [0214] この実施例は上記事情に基づいてなされたものであり、 作業能率の向上を図るとともに、 量産の容易な微細金属 球の製造方法を提供する。
    [0215] この実施例 9に係る微細金属球の製造方法は、 上面に 凹部が形成された耐熱性の基板の上面に、 微細金属線を 張設した後、 張設した微細金属線を加熱して溶融するこ とにより微細金属線の切断及び球状化を同時におこない 微細金属球を得ることを特徴とする。
    [0216] そして、 前記基板には、 少なく とも微細金属線が張設 される部分の開口部の大きさが同じである多数の凹部が 形成されている こ とが望ま しい。
    [0217] また、 微細金属線が張設された前記基板の上面に耐熱 性の押さえ蓋を載置した後に微細金属線を加熱して溶融 する こ とが望ま しい。
    [0218] この実施例は前記の構成によって、 基板の上面に張設 された微細金属線を加熱する こ とにより、 微細金属線を 凹部の開口部の大きさの金属線片に溶断すると共に、 溶 断した金属線片を凹部の底部により保持する こ とにより 溶融金属の表面張力を利用して金属線片を球状化する。
    [0219] 5
    [0220] その後、 静かに冷却して凝固 Cさせる こ とにより微細金属 球を形成する。
    [0221] そして、 前記基板に、 少な く とも微細金属線が張設さ れる部分の開口部の大きさが同じである多数の凹部を形 成する こ とにより、 溶断された多数の金属線片は全て同 じ長さを持つこ とになるので、 サイ ズの均一な微細金属 球を容易に量産する こ とができる。
    [0222] また、 微細金属線が張設された前記基板の上面に耐熱 性の押さえ蓋を載置した後に微細金属線を加熱して溶融 するこ とにより、 微細金属線を加熱する際の熱膨張によ る金属線片の変形によって溶断する位置がずれるのを防 止したり、 また基板に多数の凹部を形成した場合におい て各凹部における微細金属線の溶断時期に相違が生じて も、 確実に各凹部毎に微細金属線を溶断する こ とができ る。
    [0223] W ork i n g E x amp l e 以下にこの実施例の一 wor k i ng exa mp l e を第 2 1 A図 乃至第 2 4図を参照して説明する。 第 2 1 A図 (a)は本発 明の一実施例に用いる基板と押さえ蓋の概略図、 第 2 1 B図はその基板と押さえ蓋を合わせたときの概略側面図. 第 2 2図、 第 2 3図はその基板に微細金属線を張る方法 を説明するための図、 第 2 4図はその微細金属線を張つ た基板と押さえ蓋とを固定したときの概略図である。 こ の wor k i ng exa mp l e においては、 線径が 2 0 / mの金線
    [0224] (微細金属線） を使用しており、 直径が 8 0 ；/ mの金球
    [0225] (微細金属球） を製造した。
    [0226] 第 2 1 A図 (a)及び第 2 1 B図に示す耐熱性の基板 1 0 には一定幅の溝 （凹部） 1 2を多数形成した。 基板 1 0 はカーボンやセラ ミ ックス等の耐熱性材料により形成す るこ とが望ましい。 基板 1 0の寸法は、 特に制限はない が、 縦 A = 3 0 MI、 横 B = 5 0 讓であった。 また、 溝 12 の断面は半円形に形成し、 溝 1 2 の開口部の幅 D = 0. δ 腿、 搆 1 2間の突部 1 4の幅 Ε = 0. 1 腿、 溝 1 2の深さ Η = 0. 3 5 讓であつた。 実際には、 溝 1 2の形状には制 跟はない。 溝 1 2の断面は半円形に限らず、 矩形又は V 字形でもよい。 ただし、 断面形状を V字形に形成した場 合には、 最底部は半径 0. 0 5 隱以上の丸みをつける必要 がある。 また、 搆間の突部 1 4の幅 Εはできるだけ狭い ほうが望ましい。
    [0227] 溝の開口部の幅 Dは、 微細金属線の線径及び製造しよ う とする微細金属球の大きさによって決定される。 また 本 wor k i n g ex am p l e の場合、 溝の開口部の幅 Dの寸法は 土 0. 】 mmの精度で製作すれば、 溶断された金属線片の長 さのばらつきが約 1 0 %以内となり、 金属球に形成した ときには、 その半径の誤差は約 5 %程度になり、 高い精 度で均一な微細金属球を製造する こ とができる。 したが つて、 後述する微細金属線を溶断する際に、 溝間の突部 1 4上の金線は突部 1 4 の何方の溝に落ちても得られる 金属球の精度に大きな影響を及ぼさない。 また、 基板 1 0 の両端部には多数のピン 1 6 が赂ピ ンの直径と等しい間 隔をおいて、 且つ一方の端 5部 5のピ ン 1 6が他方の端部の ピン 1 6 の間に位置するように設けられている。 これに より基板 1 0 の上面に微細金属線をほぼ平行に張設する こ とができる。
    [0228] 押さえ蓋 2 0もセ ラ ミ ッ クス製であり、 これは基板 1 0 に重ねて、 溝 1 2 の上に張り巡らせた微細金属線 2 を固 定する役割を果たす。 押さえ蓋 2 0 の基板 1 0 に相対す る面は平坦に加工されている。 また、 押さえ蓋 2 0 には ピン 1 6 に対応する穴 2 2が形成されている。 尚、 基板 1 0 と押さえ蓋 2 0 0重ね合わせたときにできる隙間は できるだけ小さい方が望ま しい。 その隙間はせいぜい 0 〜 1 0 ；£ m程度になるよう に基板 1 0及び押さえ蓋 2 0 を仕上げた。 このよう にして加工した基板 1 0 と押さえ 蓋 2 0 とによつて微細金属線 2 を間に挟むこ とにより、 微細金属線を固定した。
    [0229] 微細金属球を製造するためには、 先ず基板 1 0 の上面 δ δ
    [0230] に溝 1 2に垂直になるように微細金属線 2を張設した。 この work i n g ex a mp l e においては第 2 2図に示すように 基板 1 0 の両端部に設けられたピン 1 6 に、 微細金属線 2を順次引っ掛けることにより、 基板 1 0の上面に微細 金属線を張り巡らした。 また、 第 2 3図に示すように基 板 1 0 にピンを設けず、 複数の微細金属線 2を基板 1 0 上に平行に配列してもよい。 こ のよ う に複数の微細金属 線 2を配列した場合には、 特に、 微細金属線 2を固定す るための押さえ蓋 2 0を用いる意義が大きい。
    [0231] 0 基板 1 0に微細金属線 （金線） 2を張った後、 押さえ 蓋 2 0を基板 1 0に載せ、 第 2 4図に示すようにク ラ ン プ又は蝶番等の止め具 3 0で固定した。 この状態で基板 を高温の炉、 たとえば誘導加熱炉に入れ、 1060 °Cで金線 を溶融する。 金線は溶融すると同時に溝 1 2の間の突部 1 4で溶断され、 溝 1 2 の中に落ちた。 本実施例におい ては、 溝 1 2 の幅 Dを 0. 8 mmに形成しているので、 金線 も 0. 8删の長さに切断された。 こう して、 溶断された金 線片は溝の中で適当な間隔 （約ピン 1 6の直径と同等） をもって配列される。
    [0232] 0 一般に、 溶融金属は表面張力が大き く適当な形状の微 細な固体素材を溶融温度以上に加熱してやると、 溶融状 態では、 自ら球形状に変化する傾向がある。 したがって. 予め得よう とする金属球と同じ質量をもった金属を溶解 した後、 静かに冷却して凝固するだけで微細金属球を製 造することができた。 したがって、 溝 1 2 の中で一定の間隔で配列された金 属線片は炉の中で溶融し、 同じ大きさの微細金属球に形 成された。 最後に、 基板 1 0 を炉から出してゆっ く り と 冷却する こ とにより望まれた寸法の微細金属球が得られ た。
    [0233] 以上のよう に本実施例の微細金属球の製造方法におい ては、 微細金属線の切断工程と金属線片の溶融工程とを 一工程で行う こ とができるので、 切断後の金属線片の配 列作業が不要となり、 微細金属の製造工程における作業 効率の向上を図る こ とができた。 また、 溝 1 2 を多数形 成するか又は溝 1 2 を長く 形成する こ とにより、 量産性 の向上を図る こ とができた。
    [0234] また、 本実施例においては基板 】 0 と押さえ蓋 2 0 と に耐熱性材料を用いているので、 これらは一度製作すれ ば半永久的に使用するこ とができ る。
    [0235] 第 2 5図及び第 2 6図は本実施例に用いられる押さえ 蓋の他の例を示す図である。 第 2 5図に示す押さえ蓋 2 0 a は基板 1 0 の溝 1 2 の突部 1 4 に対応する部分に幅 F = 0. 2 mm、 深さ G = 0. 1 隨の窪み部 2 4が形成されてい る。 押さえ蓋 2 0 a をこのよう に形成する こ とにより、 押さえ蓋 2 0 a の窪み部 2 と窪み部 2 4 との間は仕上 げが不要となり、 押さえ蓋 2 0 a の加工が容易となる。 第 2 6図に示す押さえ蓋 2 0 b は基板 1 0 に合わさる 面の断面が波形に形成されている。 波形の各凸部 2 6 は 基板 1 0 の各溝 1 2 に対応するよ う に形成されている。 第 2 6図に示す押さえ蓋 2 0 bを使用することにより、 溶断時には押さえ蓋 2 0 bによつて微細金属線を各溝 1 2 の中央部分において同図の下側に押圧するようになるの で、 微細金属線の溶断時において確実に各突部 1 4で微 細金属線を切断することができ、 したがって溶断後の金 属線片の寸法が均一なものとなる。
    [0236] 第 2 7図及び第 2 8図は本実施例に用いられる基板の 他の例を示す図である。 第 2 7図に示す基板 1 0 aの特 徵は、 第 2 1図及び第 2 2図に示す基板 1 0 の溝 1 2 に 仕切り壁 1 8を設けることにより、 溝 1 2を、 長さ J = 4 mmの小部屋 1 2 a に区切ったことにある。 尚、 仕切り 壁 1 8 の厚さは L = l 讓である。 また、 第 2 8図に示す 基板 1 0 bの特徴は、 溝の代わりに直径 M =約 4 譲の穴 部 1 9を設けたことにある。 第 2 7図又は第 2 8図に示 す基板を使用することにより、 微細金属線を溶断したと きに、 各金属線片は各小部屋 1 2 a又は穴部 1 9 に一つ ずつ落ちるため、 複数の金属線片が重なって溶融され、 サイズの大きな不良品が形成されることを防止すること ができる。 したがって、 第 2 7図又は第 2 8図の基板を 用いることにより、 歩留まりの向上を図ることができる, 尚、 上記の実施例では、 基板を 1 つ使用する場合につ いて説明したが、 基板は複数枚を積み重ねて使用しても よい。 たとえば、 第 2 9図に示すように 3個の基板 1 0 を積み重ねて加熱炉に入れてもよい。 但し、 この場合、 上段と中段の基板 1 0 の底面は押さえ蓋と同様の精度で 仕上げる必要がある。 このよう に基板 1 0 に押さえ蓋の 機能を持たせる こ とにより、 押さえ蓋 2 0 は最上段の基 板 1 0 にのみ被せればよいので、 押さえ蓋 2 0 の数を少 な く する こ とができ、 また一工程で多量の微細金属球を 容易に製造する こ とができ る。
    [0237] また、 上記の実施例では、 微細金属線 2 が直線である 場合について説明したが、 微細金属線は直線に限らず、 たとえば第 3 0図に示すよう に波形に形成し、 且つ波形 の各底部 2 a i が各溝 1 2 に合わさるよう に形成しても よい。 かかる微細金属線 2 5 a 9を使用するこ とにより、 溶 断時には、 微細金属線 2 a は各頂部 2 a 2 で溶断される ので、 突部 1 4 の精密な仕上げは不要となり、 基板の製 作が容易になる。 但し、 この場合には、 金属線片の長さ は各波形の円弧の長さになる。
    [0238] また、 上記の実施例では溶断時には、 押さえ蓋を使用 する場合について説明したが、 微細金属線を第 3 0図に 示すよう に形成する こ とにより、 押さえ蓋を省略する こ とも可能である。 尚、 微細金属球の精度が要求されない 場合には、 押さえ蓋を省略するこ とが可能であるこ とは 言う までもない。
    [0239] 更に、 上記の実施例においては、 基板の溝や穴部等が 一定のサイ ズを持つよう に形成された場合について説明 したが、 本発明はこれに限定される ものではな く 、 一つ の基板においてサイ ズの異なる数種類の溝や穴部等を形 成して使用する こ とにより、 一工程で異なるサイ ズの微 細金属球を製造する ことも可能である。
    [0240] 以上説明したようにこの実施例によれば、 微細金属線 を基板の上面に張り、 その基板を高温に加熱する こ とに より、 微細金属線の切断と切断された金属線片の溶融と を一工程で行う こ とができるので、 微細金属球の製造ェ 程における作業能率と量産性の向上を図るこ とができる 微細金属球の製造方法を提供する ことができる。
    [0241] 産業上の利用可能性
    [0242] 以上説明したように、 本発明によればサイ ズが均一で 形状が良く、 しかも純度や組成に対して制約のない微細 金属球を効率的に製造できる ものであり、 半導体実装分 野で必要とするバンプ用のサイ ズの均一な微細金属球の 製造方法と して使用できる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 金属細線を一定長さに切断し金属線片を得る段階と、 その金属の融点以上の温度に金属線片を加熱し溶融して 金属線片を球状化する段階とを有する、 サイ ズの均一な 微細金属球の製造方法。
    2. 金属細線の一定長さへの切断は、 平坦な基盤の上に 複数本の極細金属線を平行に配列する段階と、 一定間隔 で刃先の並んだ切断用治具を用いて前記極細金属線を切 断する段階とを有する請求の範囲第 1 項の方法：
    10 3. 金属細線の一定長さへの切断は、 微小な内径を有す るガイ ド出側の先端部から微細金属線が一定長さだけ送 りだされた時に、 上記ガイ ドの出側先端部に近接して設 けた切断用刃物を作動させる段階を有する請求の範囲第 1 項の方法。
    4. 金属細線の一定長さへの切断は、 微細金属線が通り 抜ける微小な内径の細穴を有するガイ ド Xと、 これより やや大きな内径の細穴を有するガイ ド Yとを互いに向い 合わせて配置する段階と、 ガイ ド Xの細穴を通して送り 出された微細金属線が対向するガイ ド Yのやや大きい細 穴内部に一定長さだけ.入った時点で、 対向する二つのガ ィ ドの先端部同士による剪断作用を加える段階とを有す る請求の範囲第 1項の方法。
    5. 金属細線の一定長さへの切断は、 微細金属線の端部 を摑んだ保持部を動かすことにより、 ガイ ド出側から微 細金属線を一定長さだけ引き出す段階と、 前記保持部に 近接して設けた切断刃物によって微細金属線を切断する 段階とを有する請求の範囲第 1 項の方法。
    6. 金属細線の一定長さへの切断は、 ガイ ド出側に配し たフ ィ一 ドロールによつて微細金属.線をガイ ドから一定 長さだけ引き出す段階と、 フィ ー ドロールに近接して設 けた切断刃物によって微細金属線を切断する段階とを有 する請求の範囲第 1 項の方法。
    7. 金属細線の一定長さへの切断は、 円周方向に一定の 間隔で切断刃が形成された 6第 1 ロールと、 該第 1 ロール
    2
    に当接される第 2 ロールと、 前記第 1 ロールと前記第 2 ロールとの間に微細金属線を案内するガイ ド部とを備え た切断装置を設ける段階と、 前記第 1 ロール又は第 2 口 —ルのう ち少なく とも一方を回転することにより、 微細 金属線を前記第 1 ロールと前記第 2 ロールとの間に挾持 して引き込むと共に前記切断刃により切断する段階とを 有する、 請求の範囲第 1項の方法。
    8. 前記第 2 ロールの外周部を弾性素材により形成した 請求項 Ί記載の方法。
    9. 一定長さの金属線片の加熱は、 縦に配置された炉芯 管内を、 金属線片を自由落下させ、 前記金属線片に用い ている金属の融点以上の温度に前記金属線片を加熱して 溶融するこ とにより、 前記金属線片を球状化する請求の 範囲第 1項の方法。
    10 . 前記炉芯管の下端に蓋を設けた請求項 9記載の方法,
    1 1 . 一定長さの金属線片の加熱は、 搬送手段に金属線片 を互いに隔置した状態で配置する段階と、 搬送過程で金 属線片を加熱手段内を通過させて金属線片の融点以上の 温度に金属線片を加熱して溶融する段階とを有する請求 の範囲第 1項の方法。
    12 . —定の長さの金属線片の加熱は、 搬送手段に金属線 片を互いに隔置した状態で配置する段階と、 搬送過程で 金属線片に高エネルギービームを照射し金属線片の融点 以上の温度に金属線片を加熱して溶融する段階とを有す る請求の範囲第 1 項の方法。
    6
    13 . 前記高エ ネルギービーム 3を集光手段を用いて集光し た後に、 前記金属線片に照射する請求項 12記載の方法。
    14 . 上面に凹部が形成された耐熱性の基板の上面に、 微 細金属線を張設した後、 張設した微細金属線を融点以上 に加熱して溶融することにより微細金属線の切断及び球 状化を同時におこない微細金属球を得るこ とを特徴とす る微細金属球の製造方法。
    15 . 前記基板には、 少な く とも微細金属線が張設される 部分の開口部の大きさが同じである多数の凹部が形成さ れている請求項 14記載の微細金属球の製造方法。
    16 . 微細金属線が張設された前記基板の上面に耐熱性の 押さえ蓋を載置した後に微細金属線を加熱して溶融する 請求項 14又は 15記載の微細金属球の製造方法。
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