JP2018167351A - Mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池等の電極に用いられる集電箔に対して貫通孔を形成するための金型に関する。 The present invention relates to a mold for forming a through hole in a current collector foil used for an electrode of a secondary battery or the like.
従来から、二次電池の電極に用いられる集電箔に対して、多数の貫通孔を形成することが知られている。例えば、特許文献1においては、多数の微細突起が表面に形成された成形ロール及び受けロールの間に金属箔を挟持させ、2つのロールを回転させることによって当該金属箔を2つのロール間を通過させて貫通孔を形成している。 Conventionally, it is known that a large number of through holes are formed in a current collector foil used for an electrode of a secondary battery. For example, in Patent Document 1, a metal foil is sandwiched between a forming roll having a large number of fine protrusions formed on the surface and a receiving roll, and the two foils are rotated to pass between the two rolls. Through holes are formed.
一方で、被接触物に対して貫通孔を形成するための一般的な金型としては、略平板状であってその表面に複数の突起(凹凸)が形成された金型も知られている。例えば、特許文献2には、一般的な電鋳技術を用いて、所要の凹凸パターンを表面に備える金型の製造方法が開示されている。 On the other hand, as a general mold for forming a through-hole with respect to an object to be contacted, a mold having a substantially flat plate shape and having a plurality of protrusions (unevenness) formed on the surface thereof is also known. . For example, Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a mold having a required concavo-convex pattern on the surface using a general electroforming technique.
しかしながら、ロール状の金型を用いた貫通孔の形成方法においては、金属箔への貫通孔形成後に、貫通孔の形成方向(すなわち、金属箔の厚み方向)とは異なる方向に力を加えながら、金属箔から金型の突起を引き抜くことになるため、金属箔の破損、及び金属箔への突起の引っかかりによる突起の破損が生じる問題がある。この問題に対して、ロールの直径を大型化することによって金属箔への引っかかりを低減することができるが、金型自体の大型化につながることになる。また、ロール状の金型を用いて金属箔に貫通孔を形成する場合には、ロール本体に対する突起の形成精度上の問題から、400μm以下のピッチで貫通孔を形成することが困難となる。 However, in the method for forming a through-hole using a roll-shaped mold, while applying a force in a direction different from the formation direction of the through-hole (that is, the thickness direction of the metal foil) after forming the through-hole in the metal foil Since the mold protrusion is pulled out from the metal foil, there is a problem that the metal foil is damaged and the protrusion is damaged due to the protrusion caught on the metal foil. With respect to this problem, by increasing the diameter of the roll, it is possible to reduce the catch on the metal foil, but this leads to an increase in the size of the mold itself. Moreover, when forming a through-hole in metal foil using a roll-shaped metal mold | die, it becomes difficult to form a through-hole with a pitch of 400 micrometers or less from the problem on the formation precision of the protrusion with respect to a roll main body.
これに対して、多数の凹凸が表面に形成された一般的な平板状の金型においては、金属箔への貫通孔形成後に、貫通孔の形成方向とは異なる方向に力が加わることがないものの、金属箔の厚み方向のみに対する金型の移動だけでは、金型から金属箔を抜くことが困難となり易く、金型を金属箔から抜こうとして力を加えると金属箔が破損する恐れがある。また、金型から金属箔を引き抜くことが困難になるため、金型の突起の破損にもつながる。 On the other hand, in a general plate-shaped mold having a large number of irregularities formed on the surface, no force is applied in a direction different from the formation direction of the through hole after the through hole is formed in the metal foil. However, it is difficult to remove the metal foil from the mold only by moving the mold only in the thickness direction of the metal foil, and there is a risk that the metal foil may be damaged if force is applied to remove the mold from the metal foil. . In addition, it becomes difficult to pull out the metal foil from the mold, which leads to damage to the protrusions of the mold.
そして、金型の突起が摩耗すると金型自体を交換する必要があり、金型のコスト、及びメンテナンス費用が増加することになる。このため、金属箔への貫通孔形成自体のコスト低減を図るためにも、金型の耐久性が強く要求されている。 When the protrusions of the mold are worn, it is necessary to replace the mold itself, which increases the cost of the mold and the maintenance cost. For this reason, durability of a metal mold | die is strongly requested | required also in order to aim at the cost reduction of through-hole formation itself to metal foil.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた耐久性を備え、且つ金属箔の破損を防止しつつ貫通孔を形成することができる金型を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a subject, The place made into the objective is provided with the outstanding durability, and the metal mold | die which can form a through-hole, preventing the failure | damage of metal foil. It is to provide.
上述した目的を達成するため、本発明の第1の態様は、厚み5〜40μmの金属箔に対して複数の貫通孔を形成するための金型であって、硬度がHV650以下の金属からなる平板部と、前記平板部の材料と同一の金属からなり、前記平板部の表面から突出するように一体的に形成された錐台状の複数の突出部と、を有し、前記複数の突出部のそれぞれは、前記平板部の表面に直交する方向に対して5度以上傾斜した傾斜側面を含み、先端に位置する上面の表面積が20μm2以上であることである。 In order to achieve the above-mentioned object, a first aspect of the present invention is a mold for forming a plurality of through holes in a metal foil having a thickness of 5 to 40 μm, and is made of a metal having a hardness of HV650 or less. A flat plate portion, and a plurality of frustum-shaped protrusions formed of the same metal as the material of the flat plate portion and integrally formed so as to protrude from the surface of the flat plate portion, and the plurality of protrusions Each of the parts includes an inclined side surface inclined at least 5 degrees with respect to a direction orthogonal to the surface of the flat plate part, and the surface area of the upper surface located at the tip is 20 μm 2 or more.
第1の態様に係る金型は、硬度HV650以下の金属から形成されているため、全体としての厚みを500μm程度にすることができ、反りが防止されている。また、突出部の傾斜側面が平板部の表面に直交する方向に対して5度以上に傾斜しているため、厚み5〜40μmの金属箔を引き破った突出部を金属箔から引き抜く際に、突出部が金属箔に引っかかることが低減され、金属箔の破れが防止されるとともに、傾斜側面の摩擦損傷が防止されることで金型の耐久性が向上することになる。更に、突出部の先端に位置する上面の表面積が20μm2以上であるため、突出部の形成が容易となるとともに、金属箔との接触に伴う突出部の先端の摩耗が防止されることになる。 Since the metal mold | die which concerns on a 1st aspect is formed from the metal of hardness HV650 or less, the thickness as a whole can be about 500 micrometers, and curvature is prevented. In addition, since the inclined side surface of the protruding portion is inclined at 5 degrees or more with respect to the direction orthogonal to the surface of the flat plate portion, when the protruding portion that has torn the metal foil having a thickness of 5 to 40 μm is pulled out from the metal foil, The protrusion is reduced from being caught by the metal foil, the metal foil is prevented from being broken, and the frictional damage of the inclined side surface is prevented, thereby improving the durability of the mold. Furthermore, since the surface area of the upper surface located at the tip of the protrusion is 20 μm 2 or more, the formation of the protrusion becomes easy and wear of the tip of the protrusion due to contact with the metal foil is prevented. .
本発明の第2の態様によれば、上記本発明の第1の態様において、前記複数の突出部のそれぞれの先端には凸曲面状をなす頂部が形成されていることである。これにより、金属箔の加工時において、金属箔に対しては凸曲面の頂部が先ず接触することになり、金属箔の加工時における突出部の先端にかかる応力が分散され、突出部の摩耗を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention described above, a top having a convex curved surface shape is formed at the tip of each of the plurality of protrusions. Thereby, at the time of processing the metal foil, the top of the convex curved surface first comes into contact with the metal foil, the stress applied to the tip of the protruding portion at the time of processing the metal foil is dispersed, and the protruding portion is worn. Can be prevented.
本発明の第3の態様によれば、上記本発明の第2の態様において、前記複数の突出部のそれぞれは円錐台状の形状を備えることである。これにより、突出部の側面に尖った部分がなくなり、突出部自体の摩耗が防止され、金型の耐久性の向上が図られることになる。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each of the plurality of protrusions has a truncated cone shape. Thereby, there is no pointed portion on the side surface of the protruding portion, the wear of the protruding portion itself is prevented, and the durability of the mold is improved.
本発明の第4の態様によれば、上記本発明の第3の態様において、前記頂部は前記金属箔の厚みの50%以上の直径の半球状の形状を備えることである。これにより、金属箔の加工時において、金属箔に対しては半球状の頂部が先ず接触することになり、金属箔の加工時における突出部の先端にかかる応力が分散され、突出部の摩耗を防止することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the top portion has a hemispherical shape with a diameter of 50% or more of the thickness of the metal foil. As a result, when the metal foil is processed, the hemispherical top first comes into contact with the metal foil, and the stress applied to the tip of the protrusion at the time of processing the metal foil is dispersed, and the protrusion is worn. Can be prevented.
本発明の第5の態様によれば、上記本発明の第1又は2の態様において、前記複数の突出部のそれぞれは角錐台状の形状を備えることである。これにより、金属箔に対して容易に貫通孔を形成することができる。また、特に複数の突出部のそれぞれが三角錐台状または四角垂台状の形状を備える場合は、直線的な機械加工でも容易に突出部を形成することが可能となる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, each of the plurality of protrusions has a truncated pyramid shape. Thereby, a through-hole can be easily formed with respect to metal foil. In particular, when each of the plurality of protrusions has a triangular frustum shape or a quadrangular prism shape, the protrusions can be easily formed even by linear machining.
本発明の第6の態様によれば、上記本発明の第1又は2の態様において、前記複数の突出部のそれぞれは角錐体の側辺が面取された形状を備えることである。これにより、突出部の側面に尖った部分がなくなり、突出部自体の摩耗が防止され、金型の耐久性の向上が図られることになる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, each of the plurality of protrusions has a shape in which a side of the pyramid is chamfered. Thereby, there is no pointed portion on the side surface of the protruding portion, the wear of the protruding portion itself is prevented, and the durability of the mold is improved.
本発明の第7の態様によれば、上記本発明の第1の態様において、前記複数の突出部の表面に、前記突出部の材料と同一の金属を主材料とし、且つ前記突出部の材料よりも高い硬度を備える合金からなる被覆層が形成されていることである。これにより、金属箔に開口を形成するための加工面がより硬度な材料によって覆われることになり、突出部の摩耗を防止することができ、金型自体の耐久性をより向上させることができる。また、突出部と被覆層との密着性を向上させることができ、金型の使用時における被覆層の剥離を防止することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention described above, the surface of the plurality of protrusions is mainly made of the same metal as the material of the protrusions, and the material of the protrusions. That is, a coating layer made of an alloy having a higher hardness is formed. As a result, the processed surface for forming the opening in the metal foil is covered with a harder material, wear of the protrusion can be prevented, and the durability of the mold itself can be further improved. . Moreover, the adhesiveness of a protrusion part and a coating layer can be improved, and peeling of the coating layer at the time of use of a metal mold | die can be prevented.
本発明の第8の態様によれば、上記本発明の第1乃至7のいずれかの態様において、前記平板部の表面における前記突出部の形成密度は16個/mm2以上であることである。これにより、金属箔の一定の領域に対して多数の貫通孔を形成する場合であっても、金属箔の一定の領域に対して金型の接触する回数が低減されることになり、より多くの貫通孔が同時に形成され、二次電池の集電箔としての信頼性を維持することができる。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the formation density of the protrusions on the surface of the flat plate portion is 16 pieces / mm 2 or more. . As a result, even when a large number of through holes are formed in a certain region of the metal foil, the number of times the mold contacts the certain region of the metal foil is reduced, and more The through holes are formed at the same time, and the reliability as the current collector foil of the secondary battery can be maintained.
本発明の第9の態様によれば、上記本発明の第1乃至8のいずれかの態様において、前記突出部の高さは前記金属箔の厚みの1.5倍以上であることである。これにより、厚み5〜40μmの金属箔に対して形成される貫通孔の開口径が10μm程度を維持することができ、当該金属箔を二次電池の集電箔に使用する場合には、当該貫通孔を介して電解液をスムーズに通すことができ、二次電池の性能を向上することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects of the present invention, the height of the protruding portion is 1.5 times or more the thickness of the metal foil. Thereby, the opening diameter of the through-hole formed with respect to the metal foil having a thickness of 5 to 40 μm can be maintained at about 10 μm, and when the metal foil is used for a current collector foil of a secondary battery, The electrolyte can be smoothly passed through the through hole, and the performance of the secondary battery can be improved.
本発明の第10の態様によれば、上記本発明の第1乃至9のいずれかの態様において、前記金属箔を2つの金型によって挟む際に、一方の金型の前記突出部に対して対向する位置に陥没した受け部が形成されていることである。これにより、2つの金型によって金属箔を挟むことによって貫通孔を形成する場合であっても、一方の金型の突出部が他方の金型に接触することが防止され、金型の突出部の摩耗を防止することができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects of the present invention described above, when the metal foil is sandwiched between two molds, with respect to the protruding portion of one mold. It is that the receiving part which was depressed in the position which opposes is formed. Accordingly, even when the through-hole is formed by sandwiching the metal foil between the two molds, the protrusion of one mold is prevented from contacting the other mold, and the protrusion of the mold Can prevent wear.
本発明によれば、優れた耐久性を備え、且つ金属箔の破損を防止しつつ貫通孔を形成することができる金型を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal mold | die which is excellent in durability and can form a through-hole can be provided, preventing the failure | damage of metal foil.
以下、図面を参照しながら、本発明の金型について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施例及び変形例の説明に用いる図面は、いずれも本発明に係る金型を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っており、各構成部分の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施例及び変形例で用いる一部の数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。 Hereinafter, the metal mold | die of this invention is demonstrated in detail, referring drawings. In addition, this invention is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not change the summary, it can change arbitrarily and can implement. In addition, the drawings used for the description of each embodiment and modification schematically show the mold according to the present invention, and partial emphasis, enlargement, reduction, omission, etc. are made for better understanding. In some cases, it does not accurately represent the scale or shape of each component. Furthermore, some of the numerical values used in each embodiment and modification are examples, and can be variously changed as necessary.
<実施例1>
先ず、図1乃至図5を参照し、実施例1に係る金型及びその使用状態について詳細に説明する。ここで、図1は、実施例1に係る金型の斜視図であり、図2は、実施例1に係る金型の正面図である。また、図3は、実施例1に係る金型の使用状態を示す概略図である。更に、図4は、実施例1に係る金型に形成された突起の拡大側面図である。そして、図5は、図2における線V-Vに沿った金型の拡大断面図である。
<Example 1>
First, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 5, the metal mold | die which concerns on Example 1, and its use condition are demonstrated in detail. Here, FIG. 1 is a perspective view of the mold according to the first embodiment, and FIG. 2 is a front view of the mold according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a usage state of the mold according to the first embodiment. Further, FIG. 4 is an enlarged side view of the protrusion formed on the mold according to the first embodiment. FIG. 5 is an enlarged sectional view of the mold along the line VV in FIG.
図1及び図2から分かるように、実施例1に係る金型10は、直方体状の平板部11、平板部11の第1表面11a側に形成された複数の突起部12、平板部11の第1表面11a側に形成された複数の受け部13を有している。ここで、突起部12は、平板部11の第1表面11aから突出し、被加工物を貫通する部分となる。一方、受け部13は、平板部11の第1表面11aから陥没した開口である。なお、実施例1に係る金型10において、平板部11の第2表面11bは、金型10を担持するための治具を取り付けるために平坦な形状を備えているが、各種の治具又は支持部材を接続するために凹凸等が形成されていてもよい。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the
図3に示すように、被加工物である金属箔20に複数の貫通孔を形成する場合には、実施例1に係る金型10を2つ準備し、準備した2つの金型10によって金属箔20を挟むことになる。従って、一方の金型10の突起部12に対して対向する位置に、他方の金型10の受け部13が配置されることになる。換言するならば、平板部11の第1表面11aには、金属箔20を2つの金型10によって挟む際に、一方の金型10の突起部12に対して対向する位置に陥没した受け部13が形成されていることになる。そして、金属箔20を2つの金型10によって挟むことにより、突起部12と金属箔20が接触して、金属箔20に複数の貫通孔が同時に形成されることになる。
As shown in FIG. 3, when forming a plurality of through holes in the
実施例1に係る金型10の加工対象は、厚みが5〜40μmの金属箔20である。当該金属箔20は、例えば、二次電池の集電箔に使用されるものである。また、金属箔20としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル(これらの合金含む)又はステンレス等が用いられることになる。
A processing target of the
金型10は、突起部12及び受け部13に対応する凹凸が形成された樹脂材料からなる母型に対して、一般的な電鋳技術を施して形成される。このため、平板部11及び突起部12は、同一の金属によって一体的に形成されている。金型10は、強度の観点からその厚みが約500μmになること、及び金型10自体の反りを考慮して、硬度HV650以下の金属から形成されている。すなわち、硬度HV650を超える金属については、金型10の形状等を考慮すると、実施例1に係る金型10の構成部材として用いることができない。実施例1においては、ニッケル及びコバルトを所望の混合比で合成したものを電鋳材料として使用し、HV600(公称値)のニッケルコバルト合金(NiCo)から金型10が形成されている。なお、当該電鋳材料は、形成される金型10の硬度がHV650以下であれば、ニッケル、銅、鉄、又はニッケルモリブデン合金(NiMo)等の他の金属を単体又は混合して使用してもよい。
The
また、図1及び図2に示すように、突起部12はマトリックス状(4行×4列)に並んで合計16個形成されている。同様に、受け部13も、マトリックス状(4行×4列)に並んで合計16個形成されている。そして、突起部12と受け部13とは、一方向(図2における長手方向)において、交互に配設されている。このような形状から、実施例1においては、金属箔20を2つの金型10によって挟むと、合計32個の貫通孔が同時に形成されることになる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a total of 16
ここで、突起部12同士の間隔、及び受け部13同士の間隔は、250μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。すなわち、突起部12及び受け部13の形成密度は、16個/mm2以上であることが好ましく、100個/mm2以上であることがより好ましい。ここで、金属箔20を二次電池の集電箔に使用する場合には、より多くの貫通孔が形成されていることが望ましくなるが、金属箔20の一定の領域を2つの金型10によって複数回挟むことによって貫通孔を多数形成すると、金属箔20にシワができやすく、結果破れやすくなってしまう等、集電箔としての信頼性が低下することになる。また、金属箔20を金型10によって挟む際の位置決め精度が低いと、金属箔20に形成される貫通孔の間隔が異なり、場合によっては隣接する貫通孔同士が連通する恐れがある。このために、実施例1においては、突起部12及び受け部13の形成密度は、16個/mm2以上とすることにより、金属箔20の一定の領域を2つの金型10によって挟む回数を低減しつつも、より多くの貫通孔を同時に形成し、集電箔としての信頼性を維持できるようにしている。
Here, the interval between the projecting
なお、突起部12及び受け部13の数量及び配置関係は、上述した内容に限定されることなく、金属箔20に形成する貫通孔の数量及び形成箇所に応じて適宜変更することができる。例えば、突起部12及び受け部13を、図2の短辺方向においても交互に配置するようにしてもよい。
In addition, the quantity and arrangement | positioning relationship of the
更に、突起部12の高さは、被加工物である金属箔20の厚みの1.5倍以上であることが好ましく、2〜3倍とすることがより好ましい。ここで、突起部12の高さは金属箔20の厚みによって調整されるものの、金属箔20を二次電池の集電箔に使用する場合には、突起部12の高さを20μm以上とすることが特に好ましくなる。このように設定する理由としては、金属箔20を二次電池の集電箔に使用する場合には、電解液をスムーズに通すために、集電箔に形成された貫通孔の開口径が10μm程度になることが望ましくなるためである。
Furthermore, the height of the
図4及び図5に示すように、突起部12は、平板部11側に位置する突出部12a、及び突起部12の先端に位置し且つ凸曲面状をなす頂部12bから構成されている。突出部12aの形状は円錐台状であり、頂部12bの形状は半球状である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the protruding
突出部12aは、平板部11の第1表面11aに直交する方向に対して5度以上傾斜している傾斜側面12cを含んでいる。実施例1においては、第1表面11aに直交する方向に対する傾斜側面12cの傾斜角度(以下、抜き勾配とも称する)θを9度に設定した。このような傾斜角度θを設定することにより、2つの金型10によって金属箔20を挟み且つ貫通孔を形成した後に、2つの金型10を互いに離間するように移動することで、金型10から金属箔20を容易に取り外すことができる。換言すると、厚みが5〜40μmの金属箔20に対して、傾斜側面12cの傾斜角度が5度以上に設定することにより、金属箔20を引き破った突起部12を金属箔20から引き抜く際に、突起部12が金属箔20に引っかかることが低減される。このような突起部12の引っかかりが低減されることにより、金属箔20の破れが防止され、更には傾斜側面12cの摩擦損傷が防止されることになり、金型10の耐久性向上につながることになる。
The protruding
また、突出部12aの上面の直径2r(すなわち、頂部12bの直径2r)は、被加工物である金属箔20の厚みの50%以上とすることが好ましい。すなわち、実施例1における金属箔20の最小厚みは5μmであるため、突出部12aの上面の直径2rは2.5μm以上となることが好ましい。ここで、突出部12aの上面の直径2rと、被加工物である金属箔20の厚みとの関係は、突出部12aの上面の表面積が5μm2以上であることと同義である。これは、突出部12aの上面の直径2rは2.5μm以上であることから、突出部12aの上面の最小表面積を算出した結果に基づいている。
In addition, the
しかしながら、突出部12aを形成するための精度(母型の形成精度)を考慮すると、突出部12aの上面の表面積が20μm2以上であることが重要となる。従って、実施例1においては、突出部12aの上面の表面積が20μm2以上であることを必要条件とし、更には突起部12aの上面の直径2rが金属箔20の厚みの50%以上とするように設定されている。このような突出部12aの上面の直径2r及び表面積を設定することにより、厚みが5〜40μmの金属箔20に対して、突出部12aの先端(すなわち、頂部12bの形成面側)の摩耗が防止されることになる。
However, in consideration of the accuracy for forming the protruding
頂部12bは、突出部12aの上面に形成されているものの、頂部12bと突出部12aとの間には段差が存在していない。すなわち、突出部12aの傾斜側面12cに対して、頂部12bの凸曲面が平滑に連続している。このような頂部12bの形状により、頂部12bの直径2rは突出部12aの上面の直径2rと同一であり、頂部12bは直径2.5μm以上の半球体となる。ここで、突起部12が金属箔20を突き破る際には、突起部12の先端に係る力は、突起部12の延在方向(すなわち、第1表面11aに直交する方向)生じるだけでなく、金属箔20が伸びる力とシワが形成される力とが複雑に作用し、突起部12の延在方向に直交する方向にも力が生じることになる。このため、上記のような半球状の頂部12bを設け、金属箔20の加工時における突起部12の先端にかかる応力を分散させ、突起部12の摩耗を防止することが図られている。
Although the
図5に示すように、受け部13である開口の形状は、突起部12に対応しており、円錐台部及び半球部から構成された形状である。ただし、受け部13の寸法は、突起部12と比較して全体的に大きくなっている。これは、被加工物である金属箔に貫通孔を形成する際に、受け部13に対する他の金型の突起部の接触を防止するためである。このような受け部13の形状及び寸法により、金属箔20の加工時においても、一方の金型10の突起部12が他方の金型10の受け部13に接触することがなくなり、突起部12の破損が防止され、金型10自体の寿命向上を図ることができる。
As shown in FIG. 5, the shape of the opening that is the receiving
なお、受け部13の形状は、上述したものに限定されることなく、他の金型の突起部が接触しないようにすることができれば他の形状であってもよい。例えば、実施例1の場合でれば、受け部13の形状を円柱状にしてもよい。
In addition, the shape of the receiving
実施例1に係る金型10の製造方法の一例を以下に説明する。先ず、母型となる材料に対して公知の技術によって、突起部12及び受け部13に対応する凹凸を当該材料の表面に形成する。凹凸の形成方法としては、例えば、材料表面を切削等の機械的加工であってもよく、エッチング等の化学的加工であってもよく、レーザ照射によるものであってもよい。なお、当該凹凸は、上述した突起部12及び受け部13の各種形状及び寸法を実現できるように、非常に高精度且つ微細な加工が必要となる。その後、凹凸が形成された母型に一般的な電鋳技術を施して、当該母型に対応する金属の金型10が形成される。そして、当該母型から金型10を離間することで、金型10の製造が完了する。
An example of a method for manufacturing the
電鋳材料として、ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)を用いてニッケルコバルト合金の金型10を製造し、15μmのアルミ箔に対して複数の貫通孔を同時形成する耐久性実験を行った。ここで、金型10の耐久性は、使用前後に突起部12の高さ及び形状の変化を比較することによって評価した。表1に示すとおり、50万回使用後においても、突起部12の高さは使用前の96.3%を維持しており、また、形状の変化も見られないことから、非常に優れた耐久性を有していることが分かった。
A nickel-
(表1)
<変形例>
実施例1においては、突起部12が円錐台状の突出部12a及び半球状の頂部12bから構成されていたが、突起部の形状はこれに限定されることなく、例えば、図6乃至図8に示すような形状であってもよい。ここで、図6乃至図8は、変形例に係る金型の突起部の拡大斜視図である。
<Modification>
In the first embodiment, the projecting
図6に示すように、金型10の変形例として、円錐台状の突起部32が形成されてもよい。すなわち、実施例1における頂部12bがなく、突出部12aのみが形成されているものと同一である。このような場合であっても、突起部32の傾斜側面の傾斜角度θが5度以上であれば、厚みが5〜40μmの金属箔20に対して、突起部32が金属箔20に引っかかることが低減され、金属箔20の破れの防止及び金型10の耐久性向上を図ることができる。また、突起部32の上面の表面積を20μm2以上に設定し、且つ突起部32の上面の直径2rを被加工物である金属箔20の厚みの50%以上に設定することにより、突起部32の先端の摩耗が防止されることになる。
As shown in FIG. 6, as a modification of the
また、図7に示すように、金型10の他の変形例として、三角錐台状の突起部42が形成されてもよい。すなわち、金属箔20を突き破る部分の形状は円錐台に限定されることなく、各種の角錐台であってもよいことになる。このような場合であっても、突起部42の傾斜側面の傾斜角度θが5度以上であれば、厚みが5〜40μmの金属箔20に対して、突起部42が金属箔20に引っかかることが低減され、金属箔20の破れの防止及び金型10の耐久性向上を図ることができる。また、突起部42の上面の面積を20μm2以上に設定することにより、突起部42の先端の摩耗が防止されることになる。更に、複数の突出部42のそれぞれが、三角錐台状の形状又はその他の角錐台状の形状を備える場合は、直線的な機械加工でも容易に突出部42を形成することが可能となる。
As shown in FIG. 7, as another modification of the
更に、図8に示すように、金型10の他の変形例として、四角錐体の側辺を面取りした形状を備える突起部52が形成されてもよい。このような面取り加工を施すことにより、突起部52の側面に尖った部分がなくなり、突起部52自体の摩耗が防止されることになる。すなわち、図7に示すような角が存在する突起部42と比較して、金型10の更なる耐久性の向上が図られることになる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, as another modification of the
なお、図7及び図8に示す変形例においても、凸曲面状をなす頂部を設けてもよい。これにより、金属箔20の加工時に、突起部42,52の先端にかかる応力を分散することができ、突起部42,52の摩耗を更に防止することができる。また、上記実施例1及び変形例においては、1つの金型に突起部及び受け部を形成していたが、一方の金型に突起部のみを形成し、他方の金型に受け部のみを形成し、これらの2つの金型を使用して金属箔20に複数の貫通孔を同時に形成してもよい。
In addition, also in the modification shown in FIG.7 and FIG.8, you may provide the top part which makes | forms a convex curve shape. Thereby, the stress applied to the tips of the
<実施例2>
実施例1の金型10と比較して、更に耐久性の向上が図られた金型110を実施例2として、図9を参照しつつ説明する。ここで、図9は、図5と同様に示す、実施例2に係る金型110の拡大断面図である。
<Example 2>
A
図9に示すように、実施例2に係る金型110も、実施例1に係る金型10と同様に、直方体状の平板部111、平板部111の第1表面111a側に形成された複数の突起部112、平板部111の第1表面111a側に形成された複数の受け部113を有している。また、平板部111の第2表面111bも、実施例1に係る金型10と同様に、金型110を担持するための治具を取り付けるため、平坦な形状を備えている。
As shown in FIG. 9, the
更に、図9に示すように、実施例2に係る金型110においても、突起部112は、平板部111側に位置する突出部112a、及び突起部112の先端に位置し且つ凸曲面状をなす頂部112bから構成されている。そして、突出部112aの形状は円錐台状であり、頂部112bの形状は半球状である。以上のことから、実施例2に係る金型110と、実施例1に係る金型10とは、平板部、突起部、及び受け部の形状及び寸法は同一である。このため、これらの形状及び寸法に関する作用効果についての説明は省略する。
Furthermore, as shown in FIG. 9, also in the
一方、実施例2に係る金型110は、実施例1に係る金型10とは異なり、第1表面110a上に被覆層130が形成されている。すなわち、金型110においては、平板部111の平坦な面(突起部112及び受け部113の非形成面)、突起部112の表面(傾斜側面112c及び頂部112bの凸曲面)、及び受け部113の表面は、被覆層130によって保護されている。例えば、被覆層130の層厚は、数μmであるが、金属箔20の材料、厚みや被覆層130の材料に応じて適宜変更することができる。
On the other hand, the
被覆層130は、平板部111及び突起部112の材料と同一の金属を主材料とし、且つ平板部111及び突起部112の材料よりも高い硬度を備える合金から構成されている。例えば、平板部111及び突起部112がニッケルコバルト合金である場合には、ニッケルを主材料とする合金としてニッケルボロン(NiB)合金を用いて被覆層130を形成してもよい。この場合に、被覆層130は無電解メッキによって第1表面111a上に形成されることになる。
The
平板部111及び突起部112の材料と同一の金属を主材料として被覆層130を形成することにより、電鋳材料(すなわち、平板部111及び突起部112)と積層材料(すなわち、被覆層130)との密着性を向上させることができ、金型110の使用時における被覆層130の剥離を防止することができる。また、金型110自体の加工面が、より硬度な材料の被覆層130によって覆われていることにより、突起部112の摩耗を防止することができ、金型110自体の耐久性をより向上させることができる。
By forming the
電鋳材料としてニッケル(Ni)及びコバルト(Co)を用い、積層材料としてニッケル(Ni)及びボロン(B)を用いてNiCo+NiBの金型110を製造し、15μmのアルミ箔に対して複数の貫通孔を同時形成する耐久性実験を行った。
NiCo +
金型110の耐久性は、実施例1同様、使用前後に突起部112の高さ及び形状の変化を比較することによって評価した。表2に示すとおり、50万回使用後においても、使用前の99.7%を維持しており、また、形状の変化も見られないことから、実施例1に係る金型10よりも更に優れた耐久性を有していることが分かった。
As in Example 1, the durability of the
(表2)
10 金型
11 平板部
11a 第1表面
11b 第2表面
12 突起部
12a 突出部
12b 頂部
12c 傾斜側面
13 受け部
20 金属箔
110 金型
111 平板部
111a 第1表面
111b 第2表面
112 突起部
112a 突出部
112b 頂部
112c 傾斜側面
113 受け部
130 被覆層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
硬度がHV650以下の金属からなる平板部と、
前記平板部の材料と同一の金属からなり、前記平板部の表面から突出するように一体的に形成された錐台状の複数の突出部と、を有し、
前記複数の突出部のそれぞれは、前記平板部の表面に直交する方向に対して5度以上傾斜した傾斜側面を含み、先端に位置する上面の表面積が20μm2以上である金型。 A mold for forming a plurality of through holes for a metal foil having a thickness of 5 to 40 μm,
A flat plate portion made of a metal having a hardness of HV650 or less;
Made of the same metal as the material of the flat plate portion, and having a plurality of frustum-shaped protrusions integrally formed so as to protrude from the surface of the flat plate portion,
Each of the plurality of projecting portions includes a tilted side surface that is tilted by 5 degrees or more with respect to a direction perpendicular to the surface of the flat plate portion, and the upper surface area located at the tip has a surface area of 20 μm 2 or more.
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