JPH0252118A - 極細径複合線材の製造方法 - Google Patents

極細径複合線材の製造方法

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JPH0252118A
JPH0252118A JP63204466A JP20446688A JPH0252118A JP H0252118 A JPH0252118 A JP H0252118A JP 63204466 A JP63204466 A JP 63204466A JP 20446688 A JP20446688 A JP 20446688A JP H0252118 A JPH0252118 A JP H0252118A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、金、銀、銅、白金、アルミニウム及びこれら
の合金等の金属を芯材とする仕上り直径が５０１！ｓ＋
以下の極細径複合線材の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
ボンディング用金線、アルミニウム線等の５０μφ以下
の極細径金属線材の需要はＩＣ及びＬＳＩの高密度化と
高集積化にともなって高まって来ている。
極細径金属線材の従来の製造方法としては、単体の金属
線材をダイヤモンドダイス等の引抜伸線装置により連続
的に引抜く伸線法が知られている。
金属線は径が細くなる程破断力が低下するため、ｌダイ
ス毎の断面減少率を低（抑えないと断線が生じる。
一例として直径５０μｍ以下の銅線をダイスにて伸線す
る場合、ｌダイスの断面減少率は５〜ｌＯ％が上限値で
あるため、ダイスによる伸線工程数を多くとる必要があ
る。この工程数の増加により製造能率が悪くなると共に
断線が発生する機会が増加するのが現状である。このよ
うに、単体の金属線材を伸線するには前記引抜伸線装置
では効率が悪いため、静水圧押出し装置、同一装置内で
引抜伸線加工と静水圧押出し伸線加工とが順次行える連
続液圧伸線装置、及び液体を圧力媒体とした押出伸線部
と引抜力による引抜伸線部を同一圧力容器内に設けた細
線伸線装置（特開昭６０−１１５３１９号）等の装置が
提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら前述の装置においては、伸線時の金属材の
速度制御が難しく、また付帯設備が必要となり装置が大
型化してしまう問題点があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、仕上
り直径が５０μｍ以下の極細径複合線材を高能率で製造
する方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段］ 本発明に係る極細径複合線材の製造方法は、金属芯材の
外側に金属外層材を被嵌した複合素材を直径５０１１ｍ
以下に冷間伸線加工する極細径複合線材の製造方法にお
いて、前記複合累月として芯材と芯材よりも変形抵抗が
大きい材質の外層材とが拡散接合してなるものを用いる
ことを特徴とし、またこれに加えて金属芯材の外側に金
属外層材を被嵌したものに３個以上のコーン型ロールを
有する傾斜圧延機にて延伸圧延を施し、前記芯材と外層
材とを拡散接合させることにより前記複合素材を得る拡
散接合工程を前記冷間伸線加工の前工程に有することを
特徴とする。
〔作用〕
芯材と芯材よりも変形抵抗の大きい材質よりなる外層材
とが拡散接合してなる複合線材は、前記外層材の変形抵
抗が大きいことにより線材自体の引抜応力が大きくなり
、直径が５０μｍ以下の物では従来の１ダイス毎の断面
減少率の限界値を大幅に引き上げることが可能となると
共に、拡散接合した外層材は芯材と剥離することなく延
伸し、５０μｍの直径まで欠落することなく伸線される
。また、芯材に外層材を被嵌したものを傾斜圧延機によ
る傾斜延伸圧延法にて拡散接合させるため、前記芯材と
外層材との接合強度が高くなり、剥離現象の発生を防止
できる。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明に使用する複合素材の正面断
面図、第２図はその側面図であり、図中１０は複合素材
を示す。複合素材１０は断面円形の芯材１１の外側に筒
状の外層材１２を拡散接合させたものであり、前記外層
材１２は芯材１１よりも変形抵抗が大きい材質を使用し
ている。
第３図は線引ダイスを用いた冷間伸線加工態様を示す模
式図である。図において、前記複合素材ｌＯは線引ダイ
ス１５にて白抜矢符方向へ伸線加工され複合線材１４と
なる。
次に、前記複合素材１０の外層材１２に芯材１１よりも
変形抵抗が大きい材質を用い、更に外層材１２と芯材１
１とを拡散接合させている理由について詳述する。例え
ば銅、アルミニウム等の単体の金属の引張応力は小さい
ため、直径が５０μｍ以下の極細径に伸線する場合、１
ダイス毎の断面減少率を低く抑えなければ断線が生じる
。しかし、変形抵抗の大きい金属を外層材１２に用いれ
ば複合素材１０全体の引張応力が大きくなり、直径が５
０μｍ以下に伸線する場合においても１ダイス毎の断面
減少率を大きくとれるようになる。
また芯材１１と外層材１２とが拡散接合していない場合
、接合強度が低いため伸線時に芯材１１と外層材１２と
が剥離して外層材１２のみが延伸し、伸線途中に外層材
１２が破断してしまう虞れがある。しかし、拡散接合を
した場合、接合強度が高く外層材１２は芯材１１と共に
延伸し、直径が５０μｍ以下まで破断することなく伸線
される。
また、直径が５０μｍ以下の極細径複合線材を線引ダイ
スにより冷間伸線加工にて製造する場合、複合素材の外
層材厚に偏肉があれば伸線中に外層材が破断する虞れが
あり、偏肉は極力抑制されなければならない。また、直
径が５０μｍ以下まで伸線するには多数のバス数が必要
であり、それにより芯材と外層材とが剥離する機会が多
いため、前記剥離を防ぐべく複合素材の芯材と外層材と
の接合強度を高くする必要がある。これらには傾斜圧延
機にて延伸圧延して芯材と外層材とを拡散接合する熱間
延伸圧延法を用いる。
この熱間圧延においては外層材１２の肉厚（１）とその
外径（Ｄ）との比（ｔ／Ｄ）は０．０２〜０．１となる
ように延伸圧延を行う。比（ｔ／Ｄ）が０．０２未満で
は線引き過程で外層材に破断が生じる虞れがあることに
よる。また比が０．１を越えると外層材の断面積比が大
きくなり、芯材の特性を損ねてしまうからである。この
熱間延伸圧延用の装置としては第４゜５．６図に示す如
き３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機を用い
る。
ロールを３個以上としたのは２個のロールを存する傾斜
圧延機では、所謂マンネスマン破壊現象が生じ、圧延材
中心部に割れが発生するからである。
傾斜圧延機としては交叉型の傾斜圧延機を用いるのが望
ましい。
第４図は本発明に使用する傾斜圧延機４による圧延状態
を示す正面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線による断面図
、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線方向からみた側面図で
ある。図中１３は金属芯材の外側に金属外層材を被嵌し
た嵌合材である。傾斜圧延機４はパスライン周りに臨ん
で３個のコーン型ロールＩ、２．３を有し、３個のロー
ル１．２．３は嵌合材１３の出側端寄りの位置にゴージ
部１ａ＋２ａ＋３ａを備え、ゴージ部１ａ、２ａ、３ａ
を境にして嵌合材１３の入側は軸端に向けて漸次直径を
縮小され、また出側は拡大されて円錐台形をなす入口面
１ｂ、　２ｂ、　３ｂ及び出口面１ｃ、　２ｃ、　３ｃ
を備えており、出口面”　＋　２　ｃ　＋３０はパスラ
インとの距離をゴージ部１ａ、２ａ、３ａとパスライン
ｘ−Ｘとの距離に一致させである。
このようなコーン型のロールＩ、２．３はいずれもその
入口面１ｂ、　２ｂ、　３ｂを嵌合材１３の移動方向」
二流側に位置させた状態とし、また軸心線Ｙ−Ｙと、ゴ
ージ部１ａ、２ａ、３ａを含む平面との交点０（以下ロ
ール設定中心という）を、嵌合材１３のパスラインＸ−
Ｘと直交する同一平面上にてパスラインＸＸ用りに略等
間隔に位置せしめて配設されている。
そして各ロールＩ、２．３の軸心Ｂｙ−ｙはロール設定
中心Ｏ回りに、嵌合材Ｉ３のパスラインＸ−Ｘとの関係
において第４，５図に示すように前方の軸端がパスライ
ンＸ−Ｘに向けて接近するよう交叉角γだけ交叉（傾斜
）せしめられ、且つ第５図、第６図に示すように前方の
軸端が嵌合材１３の同方向の同じ側に向けて傾斜角βだ
け傾斜せしめられている。
交叉角Ｔ及び傾斜角βはＯ’＜ｒ＜１５°、３゜〈β〈
２０°及び５°くＴ十β（３０゛を満足するように設定
する。
各ロール１，２．３は図示しない駆動源に連繋されてお
り、第５図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、こ
れらのロール間に噛み込まれたり１−間の嵌合材１３は
その軸心線面りに回転駆動されつつ軸長方向に移動され
る、所謂螺進移動せしめられつつ延伸圧延される。
嵌合材１３はロール間を螺進移動せしめられる間に、第
５図に示す如くロールバイト部へにて外径を絞られて、
例えば最大断面減少率が８０〜９０％の高圧下を受け、
嵌合材１３の圧下面Ｂが円錐台形状に成形された後、ゴ
ージ部１ａ、２ａ、３ａ、出口面１ｃ＋２ｃ＋３０にて
所定外径の断面円形をなし、外層材１２と芯材１１とが
拡散接合した状態の複合素材１０に加工される。
一般に熱処理拡散による拡散接合を行った時の拡散層厚
の厚さは大きく、しかも線引き加工過程での反復的な軟
化焼鈍過程での成長によってＩＯ〜２０μｍ程度となり
、直径が５０μｍ以下の極細径線に線引き加工を行う場
合には複合線材というよりも、むしろ複合材料に近い構
造となる。このため極細径線で複合線材としての構造を
維持するためには拡散層厚が小さいことが必要とされる
が、この傾斜圧延機により形成される拡散接合は接合強
度が大きく、しかも極めて薄いという特性を有しており
、軟化焼鈍を反復してもその厚さは数μｍ程度に留まり
、しかも反復的な線引き加工にも剥離が生じることがな
い。
なお、この拡散接合工程では外層材の偏肉防止を抑える
観点から軸対称加工法である熱間静水圧押出法を採用す
ることも可能である。
〔数値例〕
芯材、外層材として表１に示す如き材料及び寸法仕様の
組合せからなる複合素材を線引ダイスを用いて冷間伸線
加工を施し、直径５０μｍ以下の極細径複合線材を得た
。
（以下余白） 先ずダイスによる伸線加工前の複合素材を次の過程で得
た。
外周面を研磨仕上げした芯材と、同様に内面を研磨仕上
げした外層材とを用意し、双方の接触する面を脱脂、清
浄した後、芯材を外層材に装入し、冷間ダイス抽伸を行
った。なお、表Ｉには夫々の試料を冷間抽伸した際のダ
イス径を併記して示す。
次にこのようにして得られたものを加熱した後３個のコ
ーン型ロールを有する交叉型の傾斜圧延機にて傾斜圧延
を行った。
傾斜圧延条件は以下のとおりである。
加熱温度：第１材・・・９００℃ 第２材・・・９５０°Ｃ 第３材・・・５５０℃ 交叉角Ｔ：３゜ 傾斜角β：　１１’ ロールゴージ部直径：　１１７ｍｍ ロール材質：　ＳＣ？Ｉ４４０ ロール回転数：　７０ｒｐｍ 圧延径：２０龍 これにより得られた複合素材を矯正後センターレスグラ
インダーにて外削を行い、ダイス伸線用の直径１９謙脂
の複合素材とした。
ダイスによる伸線加工に先立ち、超音波探傷にて芯材と
外層材との接合部での欠陥の有無を調査したところ、欠
陥は認められなかった。
以上に示された過程により得られた３種類の複合素材を
線引ダイスを用い、冷間伸線加工を行った。
そのバススケジュールの一例を示すと次の如くである。
直径１９ｆｌの複合素材をダイスに対する１０回のバス
によって直径７．９ｍｍにまで線引きした後、洗浄、熱
処理を加えてダイスに対する１０回のバスによって直径
３．Ｉｍｍに線引きし、更に２回目の洗浄、熱処理を加
えてダイスに対する１３回のバスを行って直径を０．９
ｆｌとし、また３回目の洗浄、熱処理を加えてダイスに
対する１５５回目バスを行って直径を０．２鰭とし、更
に４回目の洗浄、熱処理を加えてダイスに対する２３回
のバスを行って直径を０．０２鰭の複合線材に仕上げた
。
なお、各工程での１ダイス毎の断面減少率及び熱処理条
件は以下のとおりである。
１ダイス毎の断面減少率：１７〜１８％熱処理条件：第
１材・・・６００℃（１０分間）第２材・・・８００℃
　（１０分間） 第３材・・・４００“Ｃ（１０分間） これらの伸線状況は良好であり、直径０．０２−■まで
順調に伸線された。
一方、比較例として直径０．２　ａｌｌの無酸素銅と純
Ａβ（１０５０）とを前述したスケジュールと同様に２
３バスにて直径０．Ｏｈｍまで伸線しようとしたが、前
記純Ａ　６　（１０５０）は直径０．０８畷−で断線し
、前記無酸素銅は０．０５５０で断線した。
〔効果〕
以上詳述した如く本発明方法にあっては芯材と芯材より
も変形抵抗の大きい月質の外層材とを傾斜延伸圧延法に
より拡散接合してなる複合素材を用いることにより複合
素材全体の引張応力が大きくなり、ｌダイス毎の断面減
少率を大きくとることができ、直径５０μｍ以下の極細
径複合線材を亮能率で製造できる等本発明は優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法に使用する複合素材の正面断面図、
第２図はその側面図、第３図は線引ダイスを用いた冷間
伸線加工態様を示す模式図、第４図は本発明に使用する
傾斜圧延機による熱間延伸圧延工程を示す正面図、第５
図は第４図のＶ−Ｖ線による断面図、第６図は第４図の
Ｖｌ　−Ｖｌ綿による断面図である。 １．２．３・・・圧延ロール　Ｉａ、２ａ、３ａ・・・
ゴージ部Ｉｂ、　２ｂ、　３ｂ・・・入口面　１ｃ、２
ｃ、３ｃｍ出口面１０・・・複合素材　１１・・・芯材
　１２・・・外層材特　許　出願人　　住友金属工業株
式会社代理人　弁理上　　河　　野　　登　　夫■ 柔 ヰ 図 ｂ ｃ 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、金属芯材の外側に金属外層材を被嵌した複合素材を
    直径５０μｍ以下に冷間伸線加工する極細径複合線材の
    製造方法において、 前記複合素材として芯材と芯材よりも変形 抵抗が大きい材質の外層材とが拡散接合してなるものを
    用いることを特徴とする極細径複合線材の製造方法。 ２、金属芯材の外側に金属外層材を被嵌したものに３個
    以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機にて延伸圧延
    を施し、前記芯材と外層材とを拡散接合させることによ
    り前記複合素材を得る拡散接合工程を前記冷間伸線加工
    の前工程に有することを特徴とする請求項１記載の極細
    径複合線材の製造方法。
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