JP2001279466A - Ｄｌｃで被覆された加工用工具 - Google Patents
Ｄｌｃで被覆された加工用工具Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、ダイヤモンド状保護膜は、金型表面を
構成するＷＣ粒子をＦｅ、Ｎｉ又はＣｏバインダー中に
分散してなる超硬合金基材上に直接形成された。しかし
これらの膜は超硬合金基材と密着性が充分でなく、長寿
命が期しがたい。 【解決手段】 金属などの部材の一部又は全部を圧縮ま
たは打撃する加工に使用される加工用工具において、該
工具の被加工物の一部に接する工具基材の面に、一層以
上の中間層を設け、その面にダイヤモンド状炭素を被覆
したことを特徴とする、加工用工具。
構成するＷＣ粒子をＦｅ、Ｎｉ又はＣｏバインダー中に
分散してなる超硬合金基材上に直接形成された。しかし
これらの膜は超硬合金基材と密着性が充分でなく、長寿
命が期しがたい。 【解決手段】 金属などの部材の一部又は全部を圧縮ま
たは打撃する加工に使用される加工用工具において、該
工具の被加工物の一部に接する工具基材の面に、一層以
上の中間層を設け、その面にダイヤモンド状炭素を被覆
したことを特徴とする、加工用工具。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工具や金型などを用
いて、金属などの材料の一部又は全部を圧縮または打撃
することにより成形、曲げ加工などの形状変形を行い、
あるいは、鍛錬効果を与えて材料の機械的性質を改善す
る加工用工具に関する。本発明は特にかかる加工を可能
にする工具及び金型に関する。本発明はコイニング（圧
印加工）および電子部品のリードフレームの成形、曲げ
加工など形状変形加工に適した工具及び金型に関して大
きな効果を発揮する。以下の説明では特に断らない限り
工具とは金型も含むものとする。
いて、金属などの材料の一部又は全部を圧縮または打撃
することにより成形、曲げ加工などの形状変形を行い、
あるいは、鍛錬効果を与えて材料の機械的性質を改善す
る加工用工具に関する。本発明は特にかかる加工を可能
にする工具及び金型に関する。本発明はコイニング（圧
印加工）および電子部品のリードフレームの成形、曲げ
加工など形状変形加工に適した工具及び金型に関して大
きな効果を発揮する。以下の説明では特に断らない限り
工具とは金型も含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】鍛造は鍛造加工時の温度により、熱間鍛
造、温間鍛造、及び冷間鍛造に分けられているが、特に
成形の精密度が要求される場合には冷間鍛造を行ってい
る。しかし成形回数が多くなるに従い、工具や金型とい
った基材が劣化してくる。これを防止するために、被加
工物が接触する面に保護膜のコーティングが施されてい
る。
造、温間鍛造、及び冷間鍛造に分けられているが、特に
成形の精密度が要求される場合には冷間鍛造を行ってい
る。しかし成形回数が多くなるに従い、工具や金型とい
った基材が劣化してくる。これを防止するために、被加
工物が接触する面に保護膜のコーティングが施されてい
る。
【０００３】一方、半導体チップを装着したリードフレ
ームの成形、曲げ加工などの形状変更に使用する金型に
おいては、リードフレームの半田メッキやパンチ粉が金
型のリードフレームの被加工部分と接する金型面に付着
する問題がある。それにより金型の表面が荒れ、製品の
不良率が高くなり、歩留まりが低下する。加工精度や歩
留まりを落とさないためには金型を再生（再研磨や再加
工）のために交換する必要があり、一金型当たりのショ
ット数が低下する。これを繰り返すと金型自体にダメー
ジを与え、金型の再生のサイクルが短くなる。
ームの成形、曲げ加工などの形状変更に使用する金型に
おいては、リードフレームの半田メッキやパンチ粉が金
型のリードフレームの被加工部分と接する金型面に付着
する問題がある。それにより金型の表面が荒れ、製品の
不良率が高くなり、歩留まりが低下する。加工精度や歩
留まりを落とさないためには金型を再生（再研磨や再加
工）のために交換する必要があり、一金型当たりのショ
ット数が低下する。これを繰り返すと金型自体にダメー
ジを与え、金型の再生のサイクルが短くなる。
【０００４】このような問題に対処するために、リード
フレームと接触する金型又は工具表面に保護膜を被覆す
ることが特開平２−１３４８５６号や特開平８−２０４
０９３号等により提案されている。
フレームと接触する金型又は工具表面に保護膜を被覆す
ることが特開平２−１３４８５６号や特開平８−２０４
０９３号等により提案されている。
【０００５】特開平２−１３４８５６号には、半導体チ
ップを装着したリードフレームの成形、曲げ加工、形状
変更に使用する金型の、リードフレームと接触する表面
に、アモルファスクロムメッキを施すことにより半田付
着を防止することが記載されている。同文献には他の使
用可能な保護膜としてニッケル−リン皮膜とフッ素樹脂
の複合膜、電着クロム中にテフロン（登録商標）樹脂を
埋め込んだ皮膜、プラズマＣＶＤやスパッタリング等の
成膜法で形成されるアルミナ、炭化珪素又は窒化珪素の
皮膜が挙げられている。
ップを装着したリードフレームの成形、曲げ加工、形状
変更に使用する金型の、リードフレームと接触する表面
に、アモルファスクロムメッキを施すことにより半田付
着を防止することが記載されている。同文献には他の使
用可能な保護膜としてニッケル−リン皮膜とフッ素樹脂
の複合膜、電着クロム中にテフロン（登録商標）樹脂を
埋め込んだ皮膜、プラズマＣＶＤやスパッタリング等の
成膜法で形成されるアルミナ、炭化珪素又は窒化珪素の
皮膜が挙げられている。
【０００６】特開平８−２０４０９３号には、半導体チ
ップを装着したリードフレームの加工金型のリードフレ
ームと接触する超硬合金表面に、半田の付着抑制のため
にダイヤモンド膜、ダイヤモンドライク（ＤＬＣ）膜、
アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ、ａ−Ｃ：Ｈ、ｉ−
Ｃ）による保護層を設けることが記載されている。
ップを装着したリードフレームの加工金型のリードフレ
ームと接触する超硬合金表面に、半田の付着抑制のため
にダイヤモンド膜、ダイヤモンドライク（ＤＬＣ）膜、
アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ、ａ−Ｃ：Ｈ、ｉ−
Ｃ）による保護層を設けることが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平２−１３４８５
６号に記載されたようなアモルファスクロムメッキで
は、基材との密着力が悪いためにメッキが剥離しやす
く、また面粗度が大きいため、メッキ後に再度表面を研
磨する必要性がある。特開平８−２０４０９３号に記載
されたようなダイヤモンド膜、ダイヤモンドライク膜、
アモルファスカーボン膜は、超硬合金で製作された金型
表面を構成する、ＷＣ粒子をＦｅ、Ｎｉ又はＣｏバイン
ダー中に分散してなる超硬合金基材上に直接形成され
た。しかしこれらの膜は超硬合金基材と密着性が充分で
ないので、密着性を上げるために基材の表面をＲｚ＝１
μｍ以下に研磨してからダイヤモンドライク膜等を被覆
している。しかし、このように成膜しても、ＷＣ粒子は
硬度が大きいので研磨の際にＷＣ粒子がＣｏバインダー
から離脱し、平坦な面が得られ難い。また、平坦な面を
得ようとすると、研磨が非常に難しく手間のかかる作業
を必要とした。また、超硬合金基材への密着性を上げる
にはダイヤモンドライク膜、アモルファスカーボン膜な
どの硬度を低下させて柔軟性を持たせる必要がある。
６号に記載されたようなアモルファスクロムメッキで
は、基材との密着力が悪いためにメッキが剥離しやす
く、また面粗度が大きいため、メッキ後に再度表面を研
磨する必要性がある。特開平８−２０４０９３号に記載
されたようなダイヤモンド膜、ダイヤモンドライク膜、
アモルファスカーボン膜は、超硬合金で製作された金型
表面を構成する、ＷＣ粒子をＦｅ、Ｎｉ又はＣｏバイン
ダー中に分散してなる超硬合金基材上に直接形成され
た。しかしこれらの膜は超硬合金基材と密着性が充分で
ないので、密着性を上げるために基材の表面をＲｚ＝１
μｍ以下に研磨してからダイヤモンドライク膜等を被覆
している。しかし、このように成膜しても、ＷＣ粒子は
硬度が大きいので研磨の際にＷＣ粒子がＣｏバインダー
から離脱し、平坦な面が得られ難い。また、平坦な面を
得ようとすると、研磨が非常に難しく手間のかかる作業
を必要とした。また、超硬合金基材への密着性を上げる
にはダイヤモンドライク膜、アモルファスカーボン膜な
どの硬度を低下させて柔軟性を持たせる必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属などの部
材の一部又は全部を圧縮または打撃することにより成
形、曲げ加工等の形状変更、あるいはコイニングのよう
な鍛錬に使用される工具において、該工具の被加工物の
一部に接する工具基材の面に、一層以上の中間層を設
け、その面にダイヤモンド状炭素を被覆したことを特徴
とする。本発明で使用するダイヤモンド状炭素膜は、好
ましくはモル比で表した組成が 、ＣＨxＳｉyＯzＮvＦw （ただしｘ＝０．０５〜０．７、ｙは０〜３．０、ｚは
０〜１．０、ｖ＝０〜１．０、ｗ＝０〜０．２である）
である。本発明で使用される中間層は、第５Ａ族金属
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択された少なくとも１種を
主成分とする珪化物または珪炭化物の膜；または第５Ａ
族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択された少なくとも１
種を主成分とする金属膜とその上に形成されたＳｉ膜ま
たはＳｉを主成分とする金属膜；または第５Ａ族金属
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択した少なくとも１種類の
金属膜とその上に形成された炭化珪素系膜；よりなる。
材の一部又は全部を圧縮または打撃することにより成
形、曲げ加工等の形状変更、あるいはコイニングのよう
な鍛錬に使用される工具において、該工具の被加工物の
一部に接する工具基材の面に、一層以上の中間層を設
け、その面にダイヤモンド状炭素を被覆したことを特徴
とする。本発明で使用するダイヤモンド状炭素膜は、好
ましくはモル比で表した組成が 、ＣＨxＳｉyＯzＮvＦw （ただしｘ＝０．０５〜０．７、ｙは０〜３．０、ｚは
０〜１．０、ｖ＝０〜１．０、ｗ＝０〜０．２である）
である。本発明で使用される中間層は、第５Ａ族金属
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択された少なくとも１種を
主成分とする珪化物または珪炭化物の膜；または第５Ａ
族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択された少なくとも１
種を主成分とする金属膜とその上に形成されたＳｉ膜ま
たはＳｉを主成分とする金属膜；または第５Ａ族金属
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択した少なくとも１種類の
金属膜とその上に形成された炭化珪素系膜；よりなる。
【０００９】
【作用】中間層を介在させない場合には金型表面との密
着性を得るには軟質のダイヤモンド状炭素膜を必要とし
たが、中間層を介在させることによりダイヤモンド状炭
素膜の密着性が向上するので、ダイヤモンド状炭素膜と
してより高硬度のものが使用でき、それにより金型等の
工具の寿命を向上することが可能となる。中間層は基材
とダイヤモンド状炭素膜に個別に作用するので、中間層
を適宜に選択することにより超硬合金以外の基材に対し
て成膜・応用できる。中間層を設けることにより基材表
面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．０μｍ以下に研磨する必要
がなくなり、作業性が向上し、製造コストが減少する。
着性を得るには軟質のダイヤモンド状炭素膜を必要とし
たが、中間層を介在させることによりダイヤモンド状炭
素膜の密着性が向上するので、ダイヤモンド状炭素膜と
してより高硬度のものが使用でき、それにより金型等の
工具の寿命を向上することが可能となる。中間層は基材
とダイヤモンド状炭素膜に個別に作用するので、中間層
を適宜に選択することにより超硬合金以外の基材に対し
て成膜・応用できる。中間層を設けることにより基材表
面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．０μｍ以下に研磨する必要
がなくなり、作業性が向上し、製造コストが減少する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳しく説明する。本
発明は、金属などの部材の一部又は全部を成形、曲げ加
工、または形状変更に使用される工具において、該工具
の加工面に接する工具基材の面に、中間層を介してダイ
ヤモンド状炭素（ＤＬＣ）膜を被覆したことを特徴とす
る。ここに工具とは金型を含むものとする。本発明は、
特にコイニング（圧印加工）や電子部品用リードフレー
ムの成形、曲げ加工等の形状変更に好適に使用できる。
発明は、金属などの部材の一部又は全部を成形、曲げ加
工、または形状変更に使用される工具において、該工具
の加工面に接する工具基材の面に、中間層を介してダイ
ヤモンド状炭素（ＤＬＣ）膜を被覆したことを特徴とす
る。ここに工具とは金型を含むものとする。本発明は、
特にコイニング（圧印加工）や電子部品用リードフレー
ムの成形、曲げ加工等の形状変更に好適に使用できる。
【００１１】本発明で使用するダイヤモンド状炭素膜と
はある程度秩序を有する非晶質炭素膜であり、純粋に炭
素と水素よりなる場合には、ラマン散乱におけるラマン
ペクトルがほぼ１５５０ｃｍ-1に主ピークを有し、１３
８０ｃｍ-1付近に肩ピークを有するブロードなスペクト
ルを有する非晶質炭素膜であり、ダイヤモンドライク
膜、アモルファスカーボン膜とも呼ばれることがある。
本発明ではさらに他の成分を含有することもあるので、
ダイヤモンド状炭素膜のラマンスペクトルはピーク位置
をシフトするが、基本的な性状は変わらず、ダイヤモン
ド膜（ダイヤモンド結晶微粒子の集合体）とは異なった
ものである。
はある程度秩序を有する非晶質炭素膜であり、純粋に炭
素と水素よりなる場合には、ラマン散乱におけるラマン
ペクトルがほぼ１５５０ｃｍ-1に主ピークを有し、１３
８０ｃｍ-1付近に肩ピークを有するブロードなスペクト
ルを有する非晶質炭素膜であり、ダイヤモンドライク
膜、アモルファスカーボン膜とも呼ばれることがある。
本発明ではさらに他の成分を含有することもあるので、
ダイヤモンド状炭素膜のラマンスペクトルはピーク位置
をシフトするが、基本的な性状は変わらず、ダイヤモン
ド膜（ダイヤモンド結晶微粒子の集合体）とは異なった
ものである。
【００１２】本発明の工具に使用する保護膜を構成する
ダイヤモンド状炭素膜は、好ましくはモル比で表した組
成が、 ＣＨxＳｉyＯzＮvＦw （ただしｘ＝０．０５〜０．７、ｙは０〜３．０、ｚは
０〜１．０、ｖ＝０〜１．０、ｗ＝０〜０．２である）
を有する。数値限定の理由は次の通りである。ｘが０．
０５より少ない場合にも、ｘが０．７を超える場合に
も、十分な硬度の膜が得られない。Ｓｉを添加すると膜
硬度が向上ししかも組成比を変えることで密着性を制御
できる。Ｏを添加すると、中間層との密着性を向上でき
る。Ｎを添加して組成比を変えることで膜の硬度を制御
できる。Ｆを添加すると接触角が制御されて被加工物の
離型性が向上できる。ダイヤモンド状炭素膜の好ましい
厚みは０．０１〜１０μｍであり、これ以上薄と金型の
寿命が短く、これ以上厚いと膜の内部応力により剥離が
発生しやすくなる。
ダイヤモンド状炭素膜は、好ましくはモル比で表した組
成が、 ＣＨxＳｉyＯzＮvＦw （ただしｘ＝０．０５〜０．７、ｙは０〜３．０、ｚは
０〜１．０、ｖ＝０〜１．０、ｗ＝０〜０．２である）
を有する。数値限定の理由は次の通りである。ｘが０．
０５より少ない場合にも、ｘが０．７を超える場合に
も、十分な硬度の膜が得られない。Ｓｉを添加すると膜
硬度が向上ししかも組成比を変えることで密着性を制御
できる。Ｏを添加すると、中間層との密着性を向上でき
る。Ｎを添加して組成比を変えることで膜の硬度を制御
できる。Ｆを添加すると接触角が制御されて被加工物の
離型性が向上できる。ダイヤモンド状炭素膜の好ましい
厚みは０．０１〜１０μｍであり、これ以上薄と金型の
寿命が短く、これ以上厚いと膜の内部応力により剥離が
発生しやすくなる。
【００１３】本発明では、工具の基材とダイヤモンド状
炭素膜との間に中間層を介在させることにより両者の密
着性を向上させ、工具の寿命を向上する。中間層として
は、第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属
（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択された少
なくとも１種を主成分とする珪化物または珪炭化物の
膜；または第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択さ
れた少なくとも１種を主成分とする金属膜とその上に形
成されたＳｉ膜またはＳｉを主成分とする金属膜；また
は第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択した少なくと
も１種類の金属膜とその上に形成された炭化珪素系の
膜；が使用できる。中間層の厚みは０．０１〜１．０μ
ｍが好ましく、これ以上薄いと十分な密着性が得られ
ず、これ以上厚いと内部応力により剥離が発生しやすく
なる。中間層は１層以上が可能であり、表１に例示する
中間層が特に好適である。
炭素膜との間に中間層を介在させることにより両者の密
着性を向上させ、工具の寿命を向上する。中間層として
は、第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属
（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択された少
なくとも１種を主成分とする珪化物または珪炭化物の
膜；または第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択さ
れた少なくとも１種を主成分とする金属膜とその上に形
成されたＳｉ膜またはＳｉを主成分とする金属膜；また
は第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択した少なくと
も１種類の金属膜とその上に形成された炭化珪素系の
膜；が使用できる。中間層の厚みは０．０１〜１．０μ
ｍが好ましく、これ以上薄いと十分な密着性が得られ
ず、これ以上厚いと内部応力により剥離が発生しやすく
なる。中間層は１層以上が可能であり、表１に例示する
中間層が特に好適である。
【００１４】本発明が適用できる工具基材は上に引用し
た公知例に記載されたＷＣ−Ｃｏその他の超硬合金に限
らず、中間層の材料を選択することにより一般に、ＪＩ
Ｓで定められているＳＫＳ３、ＳＫＤ１、ＳＫＤ１１、
ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５２、ＳＫＨ５４．ＳＫＨ５５、Ｈ
ＰＭ３８、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０Ｊ、ＳＵＳ４４
０Ｃ等の焼き入れ鋼、超硬合金であるＧ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４、Ｇ５等に適用できる。工具基材に超硬合金を
使用した場合、本発明に従って中間層を介在してダイヤ
モンド状炭素膜を成膜すれば、従来の中間層を使用しな
い場合に比して工具の寿命が飛躍的に延びる。工具基材
に通常の焼入れ鋼を使用すれば、ダイヤモンド状炭素膜
はさらに剥離しにくく超硬合金を使用する場合よりも長
寿命となることが分かった。このように、本発明の好ま
しい形態によれば、超硬合金やサーメット材の工具基材
よりも安価で且つ加工しやすい焼入れ鋼など（ＳＫＳ
３、ＳＫＤ１、ＳＫＤ１１、ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５２、
ＳＫＨ５４、ＳＫＨ５５、ＨＰＭ３８、ＳＵＳ３０４、
ＳＵＳ４２０Ｊ、ＳＵＳ４４０Ｃ）を使用しながら、超
硬合金製の工具基材よりも耐久性の高い加工用工具を提
供できる。これは、ＤＬＣ膜を被覆することで、表面硬
度は母材が超硬合金と焼き入れ鋼などとの差がなくな
り、かつ、焼き入れ鋼などは靭性があり、焼結体である
超硬合金などはは脆性破壊しやすいためである。また、
実施例で例証するように、本発明はほ従来のダイヤモン
ド状コーティングを施した金型よりもはるかに耐久性の
高い金型等の加工用工具を提供する点ですばらしい作用
効果を発揮する。
た公知例に記載されたＷＣ−Ｃｏその他の超硬合金に限
らず、中間層の材料を選択することにより一般に、ＪＩ
Ｓで定められているＳＫＳ３、ＳＫＤ１、ＳＫＤ１１、
ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５２、ＳＫＨ５４．ＳＫＨ５５、Ｈ
ＰＭ３８、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０Ｊ、ＳＵＳ４４
０Ｃ等の焼き入れ鋼、超硬合金であるＧ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４、Ｇ５等に適用できる。工具基材に超硬合金を
使用した場合、本発明に従って中間層を介在してダイヤ
モンド状炭素膜を成膜すれば、従来の中間層を使用しな
い場合に比して工具の寿命が飛躍的に延びる。工具基材
に通常の焼入れ鋼を使用すれば、ダイヤモンド状炭素膜
はさらに剥離しにくく超硬合金を使用する場合よりも長
寿命となることが分かった。このように、本発明の好ま
しい形態によれば、超硬合金やサーメット材の工具基材
よりも安価で且つ加工しやすい焼入れ鋼など（ＳＫＳ
３、ＳＫＤ１、ＳＫＤ１１、ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５２、
ＳＫＨ５４、ＳＫＨ５５、ＨＰＭ３８、ＳＵＳ３０４、
ＳＵＳ４２０Ｊ、ＳＵＳ４４０Ｃ）を使用しながら、超
硬合金製の工具基材よりも耐久性の高い加工用工具を提
供できる。これは、ＤＬＣ膜を被覆することで、表面硬
度は母材が超硬合金と焼き入れ鋼などとの差がなくな
り、かつ、焼き入れ鋼などは靭性があり、焼結体である
超硬合金などはは脆性破壊しやすいためである。また、
実施例で例証するように、本発明はほ従来のダイヤモン
ド状コーティングを施した金型よりもはるかに耐久性の
高い金型等の加工用工具を提供する点ですばらしい作用
効果を発揮する。
【００１５】
【実施例の説明】実施例 以下本発明の実施例を詳しく説明する。本発明を半導体
装置のリードフレームの曲げ加工等に用いる金型を改良
するのに適用した例である。先に指摘したように、この
種の金型にはメッキの付着、ショット数の低下、製品の
精度の低下の問題があるので、本実施例ではこれらの点
を比較例と対比した。リードフレームとしては通常ＩＣ
に使用されている銅製のものとし、被加工物としてＮｉ
（４２％）−Ｃｕ合金を用いた。これを実施例及び比較
例のパンチにて加工した。
装置のリードフレームの曲げ加工等に用いる金型を改良
するのに適用した例である。先に指摘したように、この
種の金型にはメッキの付着、ショット数の低下、製品の
精度の低下の問題があるので、本実施例ではこれらの点
を比較例と対比した。リードフレームとしては通常ＩＣ
に使用されている銅製のものとし、被加工物としてＮｉ
（４２％）−Ｃｕ合金を用いた。これを実施例及び比較
例のパンチにて加工した。
【００１６】金型基材としては表１に示したように超硬
合金であるＷＣ−Ｃｏ、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１、サー
メット、ＳＵＳ３０４、ＨＰＭ３８、ＳＵＳ４２０Ｊ、
ＳＫＳ３、及びＳＵＳ４４０Ｃを使用した。超硬質ＷＣ
−Ｃｏは平均粒子径１．０μｍのＷＣ８５重量％をＣｏ
バインダ中に分散したものであり、Ｃｏ相の平均厚みは
表１に示した通りである。表では超硬合金であるＷＣ−
Ｃｏのことを「超硬」と略す。
合金であるＷＣ−Ｃｏ、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１、サー
メット、ＳＵＳ３０４、ＨＰＭ３８、ＳＵＳ４２０Ｊ、
ＳＫＳ３、及びＳＵＳ４４０Ｃを使用した。超硬質ＷＣ
−Ｃｏは平均粒子径１．０μｍのＷＣ８５重量％をＣｏ
バインダ中に分散したものであり、Ｃｏ相の平均厚みは
表１に示した通りである。表では超硬合金であるＷＣ−
Ｃｏのことを「超硬」と略す。
【００１７】中間層はＲＦスパッタ法にて成膜した。タ
ーゲットとして表１に示したものを使用した。成膜条件
は次の通りであった。 使用ガス：Ａｒ（３０ｓｃｃｍ＝５．１×１０−２Ｐａ
・ｍ３・ｓ−１） 動作圧：４０Ｐａ 電源：ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ） 投入電力：５００Ｗ ターゲットと成膜された膜の厚さは次の通りであった。 実施例１〜９、１１〜１３ ターゲット：Ｔａ、Ｓｉ 膜厚：Ｔａ １００Å、Ｓｉ ９００Å 実施例１０ ターゲット：Ｍｏ、ＳｉＣ 膜厚：Ｍｏ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１４ ターゲット：Ｗ、ＳｉＣ 膜厚：Ｗ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１５ ターゲット：Ｚｒ、ＳｉＣ 膜厚：Ｚｒ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１６ ターゲット：ＴａＳｉ２ 膜厚：１０００Å 比較例Ｏ ターゲット：Ｓｉ 膜厚：１０００Å
ーゲットとして表１に示したものを使用した。成膜条件
は次の通りであった。 使用ガス：Ａｒ（３０ｓｃｃｍ＝５．１×１０−２Ｐａ
・ｍ３・ｓ−１） 動作圧：４０Ｐａ 電源：ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ） 投入電力：５００Ｗ ターゲットと成膜された膜の厚さは次の通りであった。 実施例１〜９、１１〜１３ ターゲット：Ｔａ、Ｓｉ 膜厚：Ｔａ １００Å、Ｓｉ ９００Å 実施例１０ ターゲット：Ｍｏ、ＳｉＣ 膜厚：Ｍｏ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１４ ターゲット：Ｗ、ＳｉＣ 膜厚：Ｗ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１５ ターゲット：Ｚｒ、ＳｉＣ 膜厚：Ｚｒ １００Å、ＳｉＣ ９００Å 実施例１６ ターゲット：ＴａＳｉ２ 膜厚：１０００Å 比較例Ｏ ターゲット：Ｓｉ 膜厚：１０００Å
【００１８】ダイヤモンド状炭素膜（表ではＤＬＣと略
記）はプラズマＣＶＤ法により成膜した。 ＤＬＣ１の成膜条件 原料ガス：Ｃ２Ｈ４（流量５０ｓｓｃｍ＝８．５×１０
−２Ｐａ・ｍ３・ｓ− １） 動作圧：５０Ｐａ 投入電力：５００Ｗ 膜組成：ＣＨ０．２５ 膜厚：０．９μｍ、２．５μｍ 得られたＤＬＣ膜のビッカース硬度Ｈｖは４５００であ
った。
記）はプラズマＣＶＤ法により成膜した。 ＤＬＣ１の成膜条件 原料ガス：Ｃ２Ｈ４（流量５０ｓｓｃｍ＝８．５×１０
−２Ｐａ・ｍ３・ｓ− １） 動作圧：５０Ｐａ 投入電力：５００Ｗ 膜組成：ＣＨ０．２５ 膜厚：０．９μｍ、２．５μｍ 得られたＤＬＣ膜のビッカース硬度Ｈｖは４５００であ
った。
【００１９】ＤＬＣ２の成膜条件 原料ガス：Ｓｉ（ＣＨ３）４（流量５０ｓｓｃｍ） 動作圧：５０Ｐａ 投入電力：５００Ｗ 膜組成：ＣＨ０．２４Ｓｉ０．２２ 膜厚：０．９μｍ、１．５μｍ 得られたＤＬＣ膜のビッカース硬度Ｈｖは６０００であ
った。
った。
【００２０】上記の中間層及びＤＬＣ膜の成膜方法を使
用して、金型基材の加工面にＴａ、Ｓｉ、その他の中間
層を単独で又は表１に示した順に成膜し、次いで、ＤＬ
Ｃ１又はＤＬＣ２の膜を成膜した。次いで、窒素雰囲気
中６００℃の温度で加工を行った。結果を表１に示す。
用して、金型基材の加工面にＴａ、Ｓｉ、その他の中間
層を単独で又は表１に示した順に成膜し、次いで、ＤＬ
Ｃ１又はＤＬＣ２の膜を成膜した。次いで、窒素雰囲気
中６００℃の温度で加工を行った。結果を表１に示す。
【００２１】比較例 比較のため中間層を有しない金型、及びＳｉ単独の中間
層を有する金型について実施例と同じ条件下に行った試
験の結果は表２の通りである。試験方法は次の通りであ
った。 １．メッキ付着：倍率５０倍の顕微鏡で観察し、メッキ
付着の有無を確認した。 ２．ショット数：製品形状が不合格になるまでのショッ
ト数。 ３．製品不良率：全製品中特性不良、外観不良となった
製品の比率。
層を有する金型について実施例と同じ条件下に行った試
験の結果は表２の通りである。試験方法は次の通りであ
った。 １．メッキ付着：倍率５０倍の顕微鏡で観察し、メッキ
付着の有無を確認した。 ２．ショット数：製品形状が不合格になるまでのショッ
ト数。 ３．製品不良率：全製品中特性不良、外観不良となった
製品の比率。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】 注：表中（１）、（２）、（３）は次のことを示す。 （１）メッキ付着は、ＤＬＣがコーティングされている
間は起こらなかった。しかし、ショットを重ねるとＤＬ
Ｃの剥離が生じ、母材表面が露出しメッキ付着が起こる
ようになった。 （２）ショットを重ねるとＤＬＣの剥離を生じた。ショ
ット数は、ＤＬＣが剥離するまでの分だけ長寿命化す
る。 （３）製品不良率は、ＤＬＣがコートされている間は０
％であったが、ショットを重ねるとＤＬＣの剥離が生
じ、母材表面が露出することで不良率が増加した。
間は起こらなかった。しかし、ショットを重ねるとＤＬ
Ｃの剥離が生じ、母材表面が露出しメッキ付着が起こる
ようになった。 （２）ショットを重ねるとＤＬＣの剥離を生じた。ショ
ット数は、ＤＬＣが剥離するまでの分だけ長寿命化す
る。 （３）製品不良率は、ＤＬＣがコートされている間は０
％であったが、ショットを重ねるとＤＬＣの剥離が生
じ、母材表面が露出することで不良率が増加した。
【００２４】
【発明の効果】表１、２から分かるように、本発明は次
の効果を有する。中間層を介在させることによりダイヤ
モンド状炭素膜の密着性が向上し、ダイヤモンド状炭素
膜としてより高硬度のものが使用でき、それにより金型
等の工具の寿命を向上することが可能となる。中間層を
適宜に選択することにより超硬合金以外の基材に対して
成膜・応用できるだけでなく、超硬合金（焼結体）でな
い焼入れ鋼を基材とする方がかえって長寿命となる。焼
き入れ鋼は安価であり且つ加工しやすい利点がある。基
材表面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．０μｍ以下に研磨する
必要がなくなり、作業性が向上し、製造コストが減少す
る。
の効果を有する。中間層を介在させることによりダイヤ
モンド状炭素膜の密着性が向上し、ダイヤモンド状炭素
膜としてより高硬度のものが使用でき、それにより金型
等の工具の寿命を向上することが可能となる。中間層を
適宜に選択することにより超硬合金以外の基材に対して
成膜・応用できるだけでなく、超硬合金（焼結体）でな
い焼入れ鋼を基材とする方がかえって長寿命となる。焼
き入れ鋼は安価であり且つ加工しやすい利点がある。基
材表面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．０μｍ以下に研磨する
必要がなくなり、作業性が向上し、製造コストが減少す
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 14/14 Ｃ２３Ｃ 14/14 Ｇ 16/02 16/02 16/27 16/27 Ｆターム(参考） 4E050 JA01 JB09 JC02 JD03 4K029 AA02 BA01 BA07 BA11 BA16 BA17 BA35 BA52 BA55 BD03 BD05 GA03 4K030 AA06 AA09 BA24 BA28 BA29 CA02 FA01 HA04 LA21 4K044 AA02 AA09 AB05 BA02 BA19 BB03 BB04 BC05 BC06 CA13 CA14
Claims (5)
- 【請求項１】 金属などの部材の一部又は全部を圧縮ま
たは打撃する加工に使用される加工用工具において、該
工具の被加工物の一部に接する工具基材の面に、一層以
上の中間層を設け、その面にダイヤモンド状炭素を被覆
したことを特徴とする、加工用工具。 - 【請求項２】 ダイヤモンド状炭素膜のモル比で表した
組成が、 ＣＨxＳｉyＯzＮvＦw （ただしｘ＝０．０５〜０．７、ｙは０〜３．０、ｚは
０〜１．０、ｖ＝０〜１．０、ｗ＝０〜０．２である）
である請求項１の加工用工具。 - 【請求項３】 中間層は、 第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択された少なく
とも１種を主成分とする珪化物または珪炭化物の膜；ま
たは第５Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択された少
なくとも１種を主成分とする金属膜とその上に形成され
たＳｉ膜またはＳｉを主成分とする金属膜；または第５
Ａ族金属（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、第６Ａ族金属（Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ）、Ｔｉ、及びＺｒより選択した少なくとも１種
類の金属膜とその上に形成された炭化珪素系膜；よりな
る請求項１または２の加工用工具。 - 【請求項４】 加工はコイニングである請求項１ないし
３のいずれかの加工用工具。 - 【請求項５】 加工は電子部品用リードフレームの成形
または曲げ加工でる請求項１ないし３のいずれかの加工
用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090842A JP2001279466A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Ｄｌｃで被覆された加工用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090842A JP2001279466A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Ｄｌｃで被覆された加工用工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001279466A true JP2001279466A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18606389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090842A Pending JP2001279466A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Ｄｌｃで被覆された加工用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001279466A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8596105B2 (en) | 2005-03-29 | 2013-12-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Punch |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000090842A patent/JP2001279466A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8596105B2 (en) | 2005-03-29 | 2013-12-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Punch |
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