JP2621010B2 - 金属塑性加工用金型 - Google Patents
金属塑性加工用金型Info
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Description
ｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｐｂ等の金
属、ハンダ，ＳＵＳ等の合金またはこれらの被膜を形成
した被加工物を塑性加工するために適する金属塑性加工
用金型に関し、塑性加工の中でもせん断加工，曲げ加
工，しぼり加工，深しぼり加工，張出し加工，フランジ
加工，スピニング加工等に適し、具体的には、例えば半
導体の曲げ加工用金型や缶成形用金型として最適な金属
塑性加工用金型に関する。
樹脂の被加工物からレンズ等を成形する光学素子成形用
金型には、ダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カー
ボン薄膜を形成した金型についての提案が多数行われて
おり、その代表的なものに特開昭６１−１８３１３４号
公報および特開昭６１−２８１０３０号公報がある。
ードフレームの曲げ加工用金型には、ダイス鋼，超硬合
金またはセラミックス焼結体からなる金型、もしくはこ
れらの金型の表面にＣｒ，炭化チタンまたは窒化チタン
の被膜を形成させた被覆金型が実用されている。
ての特開昭６１−１８３１３４号公報および特開昭６１
−２８１０３０号公報には、ダイヤモンド薄膜またはダ
イヤモンド状カーボン薄膜を形成した光学素子成形用金
型について記載されている。この両公報に記載されてい
る金型は、数百度に加熱された鉛やアルカリ元素を大量
に含有するガラス素子と金属や合金でなる金型とが反応
し、付着またはガラス素子の変色や表面荒れが生じると
いう問題をダイヤモンド薄膜もしくはダイヤモンド状カ
ーボン薄膜により解決しようとしたものである。
度で、かつ高摩擦力の生じる、例えば半導体のリードフ
レームのような金属の曲げ加工においては、特にリード
フレームの表面に形成されているハンダ等の溶接用ろう
材による影響が大きく、実際に、ダイス鋼，超硬合金，
セラミックス焼結体またはこれらの表面にＣｒ，炭化チ
タンもしくは窒化チタンの被膜を形成した金型でもって
ハンダ被膜付リードフレームの曲げ加工を行うと、金型
へのハンダの付着、金型の表面荒れおよびリードフレー
ムの形状不良に至って、金型が短寿命になるという問題
がある。
ものであって、具体的には、金属，合金またはセラミッ
クス焼結体の基材でなる金型の最適な表面に、最適な膜
厚を有するダイヤモンド状カーボンもしくはダイヤモン
ドの少なくとも１種の被膜を被覆した、基材と被膜との
付着性および被膜の表面精度に優れた半導体のリードフ
レームの曲げ加工用としての金属塑性加工用金型の提供
を目的とする。
リードフレームの曲げ加工用金型の長寿命化について検
討していた所、リードフレームの表面にメッキされてい
るハンダ被膜が金型の寿命に大きく影響を及ぼしている
こと、金型の表面にダイヤモンド状カーボンおよびダイ
ヤモンドの中の少なくとも１種の被膜を被覆し、被膜厚
さを制御することにより金型の基材と被膜との付着性を
調整でき、かつリードフレームの形状不良も生じさせ
ず、長寿命の金型とすることができるという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。
は、金属，合金またはセラミックス焼結体の基材でなる
塑性加工用金型において、該塑性加工用金型の少なくと
も金属の被加工物が成形加工される成形面を鏡面とし、
該鏡面上にダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンド
の中の少なくとも１種を主成分とする膜厚０．５〜８μ
ｍの被膜を形成して、該被膜の表面からのヌープ硬さが
８００〜３１５０ｋｇ／ｍｍ2からなり、半導体のリー
ドフレームの曲げ加工に用いることを特徴とするもので
ある。
は、例えばダイス鋼，高速度鋼等の鉄系材料、従来の超
硬合金、ＴｉＣ系サーメット，Ｔｉ（ＣＮ）系サーメッ
ト，Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス焼結体，サイアロン系セラ
ミックス焼結体，ＳｉＣ系セラミックス焼結体，ＺｒＯ
2系セラミックス焼結体，Ａｌ2Ｏ3系セラミックス焼結
体を挙げることができる。
は、ダイヤモンド状カーボンのみからなる場合、ダイヤ
モンド状カーボンとダイヤモンドとが混在している場
合、ダイヤモンドのみからなる場合、ダイヤモンドの膜
とダイヤモンド状カーボン膜とが積層している場合、ま
たはこれらに、さらに数％のカーボンの混在した場合を
挙げることができる。これらの膜質の内、特に、被覆直
後の被膜表面の面精度および基材と被膜の付着性から、
ダイヤモンド状カーボンでなることが好ましい。
工物である金属との付着が顕著になって短寿命となるこ
と、逆に８μｍを超えて厚くなると、被膜表面の面精度
の低下および被膜の剥離が容易となって短寿命となる。
好ましくは、膜厚は、１μｍ〜５μｍ、より好ましく
は、２μｍ〜４μｍである。
電気抵抗，光透過率，硬さがダイヤモンドの性質または
ダイヤモンド状カーボンの性質にあるものであり、具体
的には、特に被膜表面からのヌープ硬さが８００〜３１
５０ｋｇ／ｍｍ2からなるものであり、この範囲から外
れると被膜の耐剥離性および付着性が劣ることになる。
の表面部または被膜へ悪影響を及ぼすものの１つにカー
ボンがあり、このカーボンの影響を緩和する効果、また
は基材の材質、例えばＺｒＯ2系セラミックス焼結体や
Ａｌ2Ｏ3系セラミックス焼結体等の酸化物系セラミック
ス焼結体でなる場合における基材と被膜との付着性を向
上させる効果を高揚するために、基材と被膜との間に、
周期律表の４ａ，５ａ，６ａ，族の金属，Ｓｉまたはこ
れらの炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種
の単層もしくは多層でなる層厚０．１〜１０μｍの中間
層を形成させることも好ましい。
材を所定の金型にした後、少なくとも成形面を鏡面（ラ
ップ研摩）仕上げし、この成形面の表面に従来から行わ
れている化学気相合成法（ＣＶＤ法），物理蒸着法（Ｐ
ＶＤ法）又はプラズマＣＶＤ法でもって被膜を形成する
ことにより作製することができる。
ｍの膜厚でなる被膜が基材との付着性を高める作用を
し、被覆自体の硬さを初めとする諸特性が被加工物であ
る金属との摩擦摩耗時における耐付着性を高める作用を
しているものである。
を用いて、図１の縦断面図に示したポンチ金型（１３×
１５×５０ｍｍ）とダイ金型（２０×１５×３５ｍｍ）
を成形し、被加工物と接触するそれぞれの成形面を鏡面
研摩した後、従来から行われているイオンプレーティン
グ法（ポンチ金型およびダイ金型の基材：３００℃、キ
ャリアガス：Ｃ6Ｈ6、被膜厚さ：処理時間でもって調
整）でもってダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣと記載）
の被膜を形成し、表１に示す本発明品１〜５および本発
明を外れた比較品１を得た。
プ，エッチング等で被膜表面を滑らかにした。
に成形したＷＣー６％Ｃｏ超硬合金の表面に、従来のＣ
ＶＤ法でもってＴｉＣの被膜を形成して比較品２とし、
被膜の形成してないＷＣー６％超硬合金を比較品３、被
膜の形成してないＳｉ3Ｎ4系セラミックス焼結体を比較
品４とした。
１〜４の金型を用いて、１０×１５×０．３ｍｍ板のＦ
ｅーＮｉ合金（４２％Ｎｉ）の表面に１０μｍ厚のハン
ダメッキ処理した被加工物でもって、図１に示した曲げ
金型による曲げ成形テストを行った。（曲げ成形テスト
条件は、無潤滑、加工スピード：６０ストローク／ｍｉ
ｎ、油圧プレスによる）曲げ成形テストは、ポンチ，ダ
イの金型へのハンダ付着から生じる被加工物の平坦度，
キズによる不良発生までの加工成形回数を求めて、従来
から用いられている比較品３の成形回数に対する相対比
を求めて表１に併記した。
の写真から測定し、膜質はラマン分光分析とヌープ硬さ
から確認した。
ミックス焼結体，ＺｒＯ2系セラミックス焼結体および
ダイス鋼をそれぞれ３０φ×８ｍｍに成形し、表面を鏡
面とした後、従来のＣＶＤ法でもって、表２に示したＴ
ｉ（Ｃ，Ｎ），ＴｉＮの中間層を形成し、次いで中間層
の表面に実施例１の本発明品３と略同様に処理してＤＬ
Ｃ被膜を形成し、表２に示した本発明品７，８，１０を
得た。また、本発明品１０の内、中間層の形成処理を施
さず、他は同様に処理して、本発明品９を得た。
で得た本発明品３を用いて、ピンオンディスク法（３ピ
ン）による摩擦試験を行い、その結果を表２に示した。
摩擦試験条件は、ピン：３×４×３０ｍｍの上記試料、
雰囲気：大気中乾式、摩擦速度：０．３ｍ／ｓ、接触面
圧：２．７〜１９．４ｋｇｆ／ｃｍ2（荷重１〜７ｋｇ
ｆ）ピンのハンダ面とディスク面を接触させた状態で
１，２，３，４，５，６ｋｇｆ荷重で各５ｍｉｎ間摩擦
させた後、さらに７ｋｇｆ荷重で６０ｍｉｎ間摩擦させ
て、ディスクに付着したハンダの状態を観察し、表２に
記載した。
とＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2系セラミックス焼結体（比較品
５），ＺｒＯ2系セラミックス焼結体（比較品６）およ
びダイス鋼（比較品７）をそれぞれ３０φ×８ｍｍに成
形し、これらをそれぞれディスクとして用いて、上記摩
擦試験を行い、その結果を表２に併記した。表２におけ
る比較品２，３，５，６，７の摩擦試験では、２ｋｇｆ
荷重においてハンダ付着が発生し、その結果を示したも
のである。
施例１と同様にして確認したものである。
のリードフレームの曲げ成形加工用金型として用いた場
合に、従来から曲げ成形加工用金型として用いられてい
る超硬合金，被覆超硬合金またはセラミックス焼結体に
比べて、被加工物としてのリードフレームの表面キズ，
変形等が発生し難く、ハンダ等の溶接用ろう材に代表さ
れる軟質金属の被覆された被加工物としてのリードフレ
ームを曲げ成形加工した場合に被加工物から金型への軟
質金属の付着が生じ難く、約７〜１０．５倍も長寿命に
なるという顕著な効果がある。
半導体のリードフレームの曲げ加工に代表される、電機
部品や機械部品に用いられている金属を塑性加工するた
めの金型として、優れた効果を発揮することができる産
業上有用なものである。
成形テストしたときの縦断面の概略図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属，合金またはセラミックス焼結体の
基材でなる塑性加工用金型において、該塑性加工用金型
の少なくとも金属の被加工物が成形加工される成形面を
鏡面とし、該鏡面上にダイヤモンド状カーボンおよびダ
イヤモンドの中の少なくとも１種を主成分とする膜厚
０．５〜８μｍの被膜を形成して、該被膜の表面からの
ヌープ硬さが８００〜３１５０ｋｇ／ｍｍ2からなり、
半導体のリードフレームの曲げ加工に用いることを特徴
とする金属塑性加工用金型。 - 【請求項２】 金属，合金またはセラミックス焼結体の
基材でなる塑性加工用金型において、該塑性加工用金型
の少なくとも金属の被加工物が成形加工される成形面を
鏡面とし、該鏡面上に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の
金属，Ｓｉまたはこれらの炭化物，窒化物，炭窒化物の
中の少なくとも１種の単層もしくは多層でなる層厚０．
１〜１０μｍの中間層と該中間層の表面にダイヤモンド
状カーボンおよびダイヤモンドの中の少なくとも１種を
主成分とする膜厚０．５〜８μｍの被膜とを形成して、
該被膜の表面からのヌープ硬さが８００〜３１５０ｋｇ
／ｍｍ2からなり、半導体のリードフレームの曲げ加工
に用いることを特徴とする金属塑性加工用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076367A JP2621010B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 金属塑性加工用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076367A JP2621010B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 金属塑性加工用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06262275A JPH06262275A (ja) | 1994-09-20 |
| JP2621010B2 true JP2621010B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=13603380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5076367A Expired - Lifetime JP2621010B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 金属塑性加工用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621010B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63297578A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Fuji Dies Kk | 銅加工用工具 |
| JPS6462468A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-08 | Idemitsu Petrochemical Co | Metallic mold for molding metallic plate |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP5076367A patent/JP2621010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06262275A (ja) | 1994-09-20 |
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