JPH09221352A - セラミックス焼結体及びセラミックス製金型 - Google Patents

セラミックス焼結体及びセラミックス製金型

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電加工を好適に行うことができ、機械的強
度が大きくて長寿命の金型に形成することのできるセラ
ミックス焼結体及び長寿命で被加工物に傷を付けない金
型を提供すること。 【解決手段】 特定粒径の導電性セラミックス粒子と特
定粒径の絶縁性セラミックス粒子とを特定の割合で配合
してなるセラミックス焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はセラミックス焼結
体及びこのセラミックス焼結体を用いたセラミックス製
金型に関し、さらに詳しくは、強度等の機械的特性を損
なうことなく、ワイヤーカット放電加工及び型彫放電加
工のいずれをも安定して行うことができるところの、機
械的強度の大きなセラミックス焼結体、及びそのような
セラミックス焼結体から得られるところの、被加工物に
傷をつけることがなく、機械的強度の大きな長寿命のセ
ラミックス製金型に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セラミ
ックス材料は、金属材料よりも強度特に高温強度、硬
度、耐熱衝撃性、耐酸化性、耐腐食性等の点において優
れているが、金属材料よりも加工性が著しく劣ると言わ
れている。
【０００３】一方、近年、超硬合金等の高強度、高硬度
の材料につき、放電加工が可能になり、急激な進歩を遂
げている。この放電加工として、大別すると、ワイヤー
カット放電加工と、型彫放電加工とがあげられる。
【０００４】ワイヤーカット放電加工は、銅や黄銅など
の細いワイヤー、たとえばその直径が０．０５〜０．２
５ｍｍであるワイヤーを電極とし、このワイヤーにテン
ションをかけた状態でこれを巻き取りながら、ワイヤー
と被加工物との間に放電エネルギーを発生させて、糸鋸
のようにこのワイヤーを進めることにより被加工物を二
次元輪郭形状に加工する加工法である。
【０００５】型彫放電加工は、特定の形状に作製された
電極工具を使用し、その形状を反転投影する加工法であ
る。
【０００６】加工が困難であるとされているセラミック
ス材料につき放電加工法の適用が近年研究されている。
その結果、ＺｒＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 に対しては、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＢ2 、ＺｒＮ、ＮｂＣ等の
導電性セラミックス粒子を所定量添加することにより、
Ｓｉ3 Ｎ4 に対しては、ＴｉＮ、ＺｒＮ等の導電性セラ
ミックス粒子を添加することにより放電加工が可能にな
ることが判ってきた。
【０００７】しかしながら、放電加工をする場合に、加
工面積効果の影響が大きいので放電加工を安定して行う
には、放電を誘発するために微少突起が加工面全体にわ
たって分散分布していることが必要であるところ、加工
面積が小さくなるほど分散分布の度合いが小さくなって
放電が一カ所に集中して起こり易くなり、このために加
工速度や放電電圧等を下げる等して衝撃係数を小さくし
て加工しなければならなくなる。なお、ここで、「加工
面積効果」とは、加工面積が小さ過ぎる場合に加工速度
が低下することを言う。
【０００８】ワイヤーカット放電加工においては、微細
なワイヤー電極に対向する微小面が加工面になるので、
常に加工面積効果を受ける。
【０００９】また、導電性セラミックスを含有するセラ
ミックス焼結体を放電加工する場合、ワイヤー電極に対
向する微小面は、セラミックス焼結体中の導電性セラミ
ックス粒子になる。したがって、セラミックス焼結体中
に導電性セラミックス粒子が均一に分散していなけれ
ば、安定したワイヤーカット放電加工が不可能になる。
ワイヤーカット放電加工性を向上させるための一つの解
決策として、導電性セラミックス粒子の添加量を増やす
ことが挙げられるが、導電性セラミックス粒子の含有量
を増加させると、セラミックス焼結体の本来の強度や硬
度といった機械的特性が損なわれると言う問題を生じ
た。
【００１０】導電性セラミックス粒子を配合した場合
に、ワイヤーカット放電加工を安定して行うには、導電
性セラミックス粒子を均一に分散させる必要がある反
面、セラミックス粒子の粒径が大きいと、その部分で加
工面積効果が生じて加工速度を低下させない限り、ワイ
ヤーが断線するという不具合が生じる。
【００１１】型彫放電加工においては、電極がワイヤー
に比べてはるかに大きくて進行方向への加工面積が大き
いので、加工面積効果が有効に作用して面積加工速度が
向上する。
【００１２】上記のように、セラミックス焼結体には上
記のような加工性の問題があるほかに、次のような問題
点もある。
【００１３】一般に、金型で被加工物（ワーク）の加
工、たとえば打ち抜き加工を行う場合は、被加工物が金
型の表面を摺動し、同時に、金型にも大きな応力が作用
する。この現象が繰り返されると、金型の表面が摩耗す
る。この金型の表面の摩耗現象を微視的に見ると、摩耗
は、金型を構成する成分の粒子が擦り減ること（粒子の
擦り減り摩耗）と、金型を構成する成分の粒子が脱落す
ること（粒子の脱落摩耗）と、これらの両者が同時に起
こることとにより、生じる。
【００１４】ここで、超硬合金製の金型においては、使
用回数が多くなると、表面の摩耗に加えて被加工物に色
移りが起きる。表面が摩耗した超硬合金製の金型は、再
研磨することにより再利用が可能であり、形状の複雑さ
故に再研磨不可能なときにはその金型は廃棄される。
【００１５】他方、セラミックス焼結体で形成された金
型においては、被加工物への色移りという問題が起きる
ことはなく、また硬度が大きいので粒子の擦り減り摩耗
量が少なく、したがって金型の寿命（再研磨を必要とす
るまでの時間）も、超硬合金製の金型に比べて長い。
【００１６】しかしながら、セラミックス焼結体製の金
型は、超硬合金製の金型に比べて粒子間の結合力が大き
いから脱落摩耗が小さいとは言うものの、ひとたび脱落
摩耗が起き、しかもその脱落粒子が大きいときには、そ
の段階で再研磨が必要になる。再研磨が必要とされても
その金型の形状が複雑であると、再研磨することが断念
されてその金型は廃棄される。また、脱落粒子の直径が
大きいときには、被加工物が傷付き易く、被加工物が不
良品となり易い。
【００１７】この発明は前記事情に基づいて完成され
た。すなわち、この発明の目的は、ワイヤーカット放電
加工及び型彫放電加工のいずれの加工法によっても良好
に加工することができ、しかも機械的特性に優れたセラ
ミックス焼結体を提供することにある。この発明の他の
目的は、ワイヤーカット放電加工及び型彫放電加工のい
ずれの加工法によっても良好に加工することができ、寿
命が長く、被加工物に傷を付けにくく、機械的強度の大
きな金型を前記加工法により形成することのできるセラ
ミックス焼結体を提供することにある。この発明のさら
に他の目的は、金型として必要な表面平滑性を有し、放
電加工により好適に形成することができ、しかも打ち抜
き加工に際して長寿命を達成することができ、被加工物
に対する傷付けの少ないセラミックス製の金型を提供す
ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
のこの発明の手段は、（１） セラミックス粒子の平均
粒径が３μｍ以下であり、かつセラミックス粒子の累積
頻度が９０％になるときの粒径が１０μｍ以下であるこ
とを特徴とするセラミックス焼結体であり、（２） 絶
縁性セラミックス粒子と導電性セラミックス粒子とを含
有し、累積頻度が９０％になるときの粒径が１０μｍ以
下である絶縁性セラミックス粒子と平均粒径が１０μｍ
以下である導電性セラミックス粒子との合計を１００体
積％としたときに、前記導電性セラミックス粒子を２５
〜６０体積％含有することを特徴とするセラミックス焼
結体であり、（３） 前記（２）に記載の導電性セラミ
ックス粒子の平均粒径が０．３〜１０μｍであり、前記
（２）に記載の絶縁性セラミックス粒子の平均粒径ｄｍ
と前記導電性セラミックス粒子の平均粒径ｄｓｐとの比
ε（ε＝ｄｓｐ/ ｄｍ）が９以下である前記請求項２に
記載のセラミックス焼結体であり、（４） 比抵抗値が
大きくとも１０Ω・ｃｍである前記（２）又は（３）に
記載のセラミックス焼結体であり、（５） 前記（２）
〜（４）のいずれかに記載の絶縁性セラミックス粒子
が、ジルコニア及びアルミナよりなる群から選択される
少なくとも一種であり、前記（２）〜（４）のいずれか
に記載の導電性セラミックスが窒化チタン、窒化ジルコ
ニウム、炭化チタン、炭窒化チタン、ほう化チタン、炭
化タングステン、炭化ニオブよりなる群から選択される
少なくとも一種である前記（２）〜（４）のいずれかに
記載のセラミックス焼結体であり、（６） 前記（５）
に記載のジルコニアが酸化ジルコニウムに対して１．５
〜６モル％のＹ2 Ｏ3 で安定化したジルコニア、酸化ジ
ルコニウムに対して８〜１０モル％のＭｇＯで安定化し
たジルコニア、及び酸化ジルコニウムに対して６〜１２
モル％のＣｅＯ2 で安定化したジルコニアよりなる群か
ら選択される少なくとも一種の部分安定化ジルコニアで
ある前記（５）に記載のセラミックス焼結体であり、
（７） 前記（１）〜（６）のいずれかに記載のセラミ
ックス焼結体で形成されてなることを特徴とするセラミ
ックス製金型である。
【００１９】
【発明の実施の形態】この発明の態様において、セラミ
ックス焼結体を形成するセラミックスとしては、ジルコ
ニア、アルミナ、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００２０】この第１の態様に係るセラミックス焼結体
においては、セラミックス焼結体を形成するセラミック
ス粒子の平均粒径が３μｍ以下（０＜平均粒径≦３μ
ｍ）であり、かつ累積頻度が９０％となるときのセラミ
ックス粒子の粒径が１０μｍ以下（０＜平均粒径≦１０
μｍ）である。
【００２１】なお、ここでセラミックス焼結体における
セラミックス粒子の「平均粒径」は、累積頻度が５０％
となるときの粒子の粒径を言う。
【００２２】「累積頻度」は、セラミックス焼結体の表
面を鏡面状態にまで研磨した後に、プラズマエッチング
を施し、ＳＥＭ観察によるＳＥＭ写真をSchwarts‐Salt
ykov法に従って粒度分布を測定することにより、求める
ことができる。
【００２３】このように平均粒径が３μｍ以下である
と、このセラミックス焼結体は、これを金型とした場合
に、加工中にセラミックス製の金型の表面から粒子が脱
落しても被加工物に与える損傷を小さくすることができ
る。また、累積頻度が９０％となるときのセラミックス
粒子の粒径が１０μｍ以下であるときには、前記平均粒
径が３μｍ以下であることと相俟って、このセラミック
ス焼結体で形成した金型で加工される被加工物に傷を与
えることが防止される。
【００２４】つまり、金型を構成するセラミックス焼結
体中のセラミックス粒子の平均粒径が３μｍ以下である
とは言っても、粒度分布が広すぎると、大きな粒子が脱
落する確率が大きくなる。そこで、累積頻度が９０％と
なるときの粒径を１０μｍ以下にすることにより、脱落
粒子による被加工物の受ける損傷をできるだけ小さくと
どめることができる。また、たとえ金型表面から粒子が
脱落したとしても、その傷の大きさは金型を研磨すると
きの研磨砥粒の粒径と同程度である場合が多いので、セ
ラミックス粒子の脱落による傷は研磨後の金型の表面状
態とほぼ同じである。したがって、たとえば金型の表面
に傷がついた場合に、その金型は、そのまま使用を継続
しても、被加工物の表面を傷つけることはない。
【００２５】セラミックス粒子の平均粒径が３μｍ以下
であり、かつセラミックス粒子の累積頻度が９０％にな
るときの粒径が１０μｍ以下であるセラミックス焼結体
においては、これを金型に加工する場合、そのセラミッ
クス粒子は絶縁性セラミックス粒子、なかんずくジルコ
ニア及びアルミナ、及び導電性セラミックス粒子なかん
ずく窒化チタンを含有するのが好ましい。このような組
み合わせのセラミックスから得られたセラミックス焼結
体の金型は、熱伝導率に優れるので、金属製の他の部材
と組み合わされたときに、加工時の発熱による熱膨張に
起因するセラミックス焼結体の破損が少なくなり、また
硬度も大きいので、加工時の機械的接触に起因するセラ
ミックス焼結体の破損が少なくなり、しかも被加工物に
傷をつけることがなくなる。
【００２６】この発明の他の態様においては、セラミッ
クス焼結体は、導電性セラミック粒子と絶縁性セラミッ
クス粒子とを含有する。導電性セラミックス粒子を含有
すると、他の条件を満たすことにより、放電加工をする
ことができるようになる。
【００２７】この発明におけるセラミックス焼結体を放
電加工することにより金型を形成するときには、このセ
ラミックス焼結体は、絶縁性セラミックス粒子と導電性
セラミックス粒子とを含有することが必要である。
【００２８】前記絶縁性セラミックスとしては、たとえ
ばジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素等を挙げることが
できる。前記ジルコニアとしては、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、
ＣｅＯ2 等の通常公知の安定化剤を添加して得られる部
分安定化ジルコニア及びこれらの安定化剤が添加されな
い未安定化ジルコニアを挙げることができる。これらの
絶縁性セラミックスは、その一種を単独で使用すること
もできるし、また二種以上を使用することもできる。
【００２９】好ましい絶縁性セラミックスは、ジルコニ
ア及びアルミナよりなる群から選択される少なくとも一
種である。この好適なジルコニアとして、部分安定化ジ
ルコニアを挙げることができる。
【００３０】部分安定化ジルコニアとしては、たとえば
酸化ジルコニウムに対して１．５〜６モル％のＹ2 Ｏ3
で安定化したジルコニア、酸化ジルコニウムに対して８
〜１０モル％のＭｇＯで安定化したジルコニア、酸化ジ
ルコニウムに対して６〜１２モル％のＣｅＯ2 で安定化
したジルコニア等を、好適例として挙げることができ
る。
【００３１】前記導電性セラミックスとしては、たとえ
ば窒化チタン、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化タング
ステン、窒化ジルコニウム、炭窒化チタン及び炭化ニオ
ブ等を挙げることができる。
【００３２】この発明における、導電性セラミックス粒
子及び絶縁性セラミックス粒子を含有するセラミックス
焼結体は、その絶縁性セラミックス粒子につき、累積頻
度が９０％となるときの粒径が１０μｍ以下（０＜粒径
≦１０μｍ）であり、前記導電性セラミックス粒子の平
均粒径ｄｓｐが１０μｍ以下、好ましくは０．３〜１０
μｍ、さらに好ましくは０．５〜４μｍである。
【００３３】絶縁性セラミックス粒子の累積頻度が９０
％となるときの粒径が１０μｍ以下であると、このセラ
ミックス焼結体のワイヤーカット放電加工を良好に行う
ことができ、またこのセラミックス焼結体により製造さ
れた打ち抜き工具の表面から脱落するセラミックス粒子
による被加工物の受ける損傷をできるだけ小さくとどめ
ることができる。
【００３４】また、導電性セラミックス粒子の平均粒径
ｄｓｐが１０μｍ以下であると、前記絶縁性セラミック
ス粒子の累積頻度が９０％となるときの粒径が１０μｍ
以下であることと相俟って、得られるセラミックス焼結
体の機械的強度特に曲げ強度及び破壊靱性が向上する。
また、導電性セラミックス粒子の平均粒径ｄｓｐが０．
３〜１０μｍであると、前記絶縁性セラミックス粒子の
累積頻度が９０％となるときの粒径が１０μｍ以下であ
ることと相俟って、得られるセラミックス焼結体の機械
的強度特に曲げ強度及び破壊靱性の向上に加えて金型の
寿命が長くなる。
【００３５】この発明に係るセラミックス焼結体におい
ては、前記絶縁性粒子の平均粒径ｄｍと導電性粒子の平
均粒径ｄｓｐとの比ε（ε＝ｄｓｐ/ ｄｍ）が９以下、
特に０．０１〜９であることも重要である。
【００３６】前記比εが９以下であると、このセラミッ
クス焼結体の表面粗さＲａが５μｍ以下になり、このセ
ラミックス焼結体で形成した金型は、被加工物の表面に
傷を付けにくくなる。
【００３７】この発明のセラミックス焼結体は、累積頻
度が９０％になるときの粒径が１０μｍ以下である絶縁
性セラミックス粒子と、平均粒径が１０μｍ以下である
導電性セラミックス粒子との合計を１００体積％とした
ときの、前記導電性セラミックス粒子を２５〜６０体積
％、好ましくは３０〜５０体積％の割合で含有すること
が重要である。
【００３８】導電性セラミックス粒子の含有量が２５体
積％未満であると、得られるセラミックス焼結体のワイ
ヤーカット放電加工をすることができなくなる。
【００３９】この発明のセラミックス焼結体は、その比
抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは５Ω・ｃｍ
以下であり、特に０．１Ω・ｃｍ以下であるのが好まし
い。比抵抗が前記値よりも小さなセラミックス焼結体
は、ワイヤーカット放電加工を好適に行うことができ
る。
【００４０】この発明のセラミックス焼結体は、以下の
ようにして好適に製造することができる。
【００４１】まず、セラミックス粉末、特に絶縁性セラ
ミックス粉末と、導電性セラミックス粉末と、ワックス
系バインダー、アクリル系バインダー及びポバール系バ
インダー等のバインダーをアルコール、水等の溶媒に分
散した液とを、たとえば湿式ボールミルで湿式混合す
る。なお、以下において、「粉末」なる語は「粒子」の
集合を意味して使用される。
【００４２】セラミックス粒子の平均粒径ｄが３μｍ以
下であり、かつセラミックス粒子の累積頻度が９０％に
なるときの粒径が１０μｍ以下であるセラミックス焼結
体を製造する場合には、湿式混合されるセラミックス粒
子の平均粒径は３μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下
であるのが望ましく、かつセラミックス粒子の累積頻度
が９０％になるときの粒径が７μｍ以下、好ましくは２
μｍ以下であるのがよい。
【００４３】この発明における導電性セラミックス粒子
と絶縁性セラミックス粒子とを有するセラミックス焼結
体を製造する場合、その累積頻度が９０％となるときの
粒径が１０μｍ未満である絶縁性セラミックス粒子を使
用するべきである。何となれば、絶縁性セラミックス粒
子は焼結中に結晶成長を起こすからである。使用される
絶縁性セラミックス粒子の累積頻度が９０％となるとき
の好ましい粒径は８μｍ以下であり、さらに好ましい粒
径は３μｍ以下であり、特に１．５μｍ以下である。
【００４４】前記湿式混合が終了すると、混合物から、
適宜の手段たとえば噴霧乾燥等の手段により、バインダ
ーを分散した液の調製に使用された溶媒を除去する。
【００４５】得られる造粒粉を仮焼する。仮焼は、大気
中又は不活性雰囲気中で、前記造粒粉を所定温度たとえ
ば８００〜１７００℃に、所定時間たとえば１〜３時間
維持することにより、行われる。この仮焼により、粉粒
の結晶成長が行われる。
【００４６】結晶成長した造粒粉と仮焼前の造粒粉とを
混合して、累積頻度が９０％であるときの粒径が１０μ
ｍ以下であるように造粒粉の粒径調整が行われる。な
お、造粒粉の粒径の調整は、前記仮焼によらなくても、
たとえば分級されたセラミックス粉を混合することによ
っても行うことができる。
【００４７】粒径の調整が行われた造粒粉をプレス成形
して所定の形状に成形する。プレス成形には、たとえば
ラバー成形法、金型成形法、射出成形法、押し出し成形
法等の各種の成形法が採用されることができる。
【００４８】セラミックス粒子が大気中で昇温したとき
に酸化されるときには、脱脂操作あるいは脱バインダー
操作が行われる。
【００４９】脱脂操作あるいは脱バインダー操作とし
て、得られた成形物を不活性雰囲気中、好ましくは窒素
雰囲気下又はアルゴン雰囲気下で、バインダーが分解す
る程度の低温たとえば３００〜８００℃、好ましくは４
５０〜５３０℃に加熱する。この加熱により成形物中の
バインダーが分解することにより、成形物中の有機成分
であるバインダーが除去される。なお、不活性雰囲気中
に存在する微量酸素により、この脱脂操作あるいは脱バ
インダー操作における加熱で、バインダーが燃焼するこ
ともある。いずれにしても、この脱脂操作あるいは脱バ
インダー操作により成形物中の有機成分が除去される、
次いで、前記成形体を焼結に供する。焼結は、前記成形
体をそのまま焼結してもよく、また予備焼結してから焼
結しても良い。
【００５０】予備焼結においては、脱脂された成形体
を、その相対密度が９５％以上、特に９５〜９７％に達
するまで加熱加圧する。予備焼結における加熱温度、特
に絶縁性セラミックスとしてジルコニアを使用する場合
の加熱温度は、通常１４５０〜１６５０℃、好ましくは
１４８０〜１５５０℃であり、加圧力は通常１〜１０気
圧であり、好ましくは２〜５気圧である。
【００５１】成形体をそのまま焼結し、あるいは予備焼
結の後に焼結する場合、前記予備焼結され、あるいは予
備焼結のされていない成形体を、その相対密度が９９〜
１００％に達するまで加熱加圧する。焼結における加圧
力は通常、５００〜２０００気圧であり、好ましくは８
００〜１５００気圧である。
【００５２】予備焼結及び焼結における雰囲気としては
窒素及びアルゴン等の不活性ガスを挙げることができ
る。
【００５３】このようにして、本発明に係るセラミック
ス焼結体を製造することができる。製造されたセラミッ
クス焼結体は、その内部及び表面のいずれにも細孔がな
くて緻密である。この発明に係るセラミックス焼結体
は、放電加工特にワイヤーカット放電加工に供されて、
たとえば金型に成形される。
【００５４】この発明においては、この発明のセラミッ
クス焼結体で形成される好適な金型として、打ち抜き用
ダイスとその打ち抜き用ダイスに設けられる穴部分に挿
入される打ち抜き用パンチとを挙げることができる。
【００５５】半導体集積回路チップ（ＩＣ）を製造する
際に必要なリードフレームが、このセラミックス焼結体
で形成されたたとえば打ち抜き用パンチを使用して好適
に製造される。図１に示されるように、リードフレーム
１は、フレーム２と、このフレーム２の内側に向かって
延在するリード３とを有する。図１において、Ｃで示さ
れるのは半導体集積回路基板である。なお、図１はリー
ドフレームの一例を示すにとどまり、この発明のセラミ
ックス焼結体で形成された金型で製造することのできる
リードフレームには種々様々の形状が存在する。
【００５６】この発明のセラミックス製金型の一例であ
る打ち抜き用パンチを図２に示す。図２に示されるよう
に、打ち抜き用パンチ４は金属シートを打ち抜くべき開
口部に対応する形状の端面５を有する。金属シートにお
ける打ち抜かれる開口部は、リードフレームの設計に応
じて様々の形状を有するので、打ち抜き用パンチの端面
形状も様々である。
【００５７】リードフレームを製造する場合、この発明
のセラミックス焼結体で形成された打ち抜き用パンチと
この発明のセラミックス焼結体で形成された打ち抜き用
ダイスとのいずれか又は両方を用いることができる。打
ち抜き用パンチ及び打ち抜き用ダイスのいずれかをこの
発明のセラミックス焼結体で形成するときには、他方の
ダイス又はパンチは、通常、超硬合金で形成される。
【００５８】所定の形状の打ち抜き穴を有する打ち抜き
用ダイスの上に、たとえば半導体集積回路チップを収納
するパッケージ等に使用するリードフレームとなる銅又
は銅合金などの金属シートを載置し、所定の形状の打ち
抜き用パンチが前記金属シートの上方から下降して、前
記打ち抜き穴に挿入される。打ち抜き用パンチが高速で
上下動しつつ、前記金属シートを水平移動させることに
より、前記金属シートに所定の必要な開口部が設けら
れ、リードフレームが形成される。
【００５９】この発明のセラミックス焼結体で形成され
たこの発明の金型は、高硬度であり、高熱伝導率を有
し、耐衝撃性、靱性、耐摩耗性に優れ、このような特性
によりパンチ打ち抜き回数が飛躍的に増大する。また、
この発明のセラミックス焼結体で形成されたこの発明の
金型は、この金型を利用して打ち抜き加工を行っても、
被加工物に金型による色移りがない。さらに言うと、金
属シートを金型で打ち抜いてリードフレームを作成する
場合、従来の金型では金型による色移りがリードフレー
ムに生じてしまい、最終製品に対してこの色移りが悪影
響を及ぼしていたのであるが、この発明の金型にあって
は、リードフレームへの色移りがない。
【００６０】
【実施例】
（例１）この例における金型は、この発明の一例である
ジルコニア焼結体で形成された打ち抜き用パンチと、超
硬合金製のダイスとの組み合わせである。
【００６１】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【００６２】すなわち、湿式ボールミルで、平均粒径が
０．５μｍである３モル％Ｙ2 Ｏ3部分安定化ジルコニ
ア粉末とマイクロワックスとがエタノール中に分散して
なる泥漿を調製した。得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾
燥して、造粒粉を得た。
【００６３】この造粒粉を８００〜１２００℃までの所
定の温度に１時間の間大気中で保持することにより仮焼
を行った。
【００６４】表１に示される９０％粒径（累積頻度が９
０％になるときの粒径をこのように略称する。）になる
ように、仮焼により得られた造粒粉と仮焼結前の造粒粉
とを混合し、得られる混合物を成形して板状体を得た。
【００６５】この板状体を１４００〜１６００℃までの
所定の温度に４時間の間大気中で保持することにより焼
結を行った。
【００６６】得られた板状のジルコニア焼結体をダイヤ
モンドカッターで削りだして図２に示されるような打ち
抜き用パンチ４を得た。
【００６７】この打ち抜き用パンチ４と、図３に示され
るような、打ち抜き用パンチが挿入される打ち抜き用穴
７を有する超硬合金製の打ち抜き用ダイス６とを用い
て、打ち抜き試験を行った。また、ジルコニア焼結体製
の打ち抜き用パンチの比較として、超硬合金製の打ち抜
き用パンチで銅シートの打ち抜き試験を実施した。打ち
抜き用ダイス及び打ち抜き用パンチを製造するのに用い
られた超硬合金は、日立ツール株式会社製の「ＦＭ１
０」（商標名）であった。
【００６８】また、前述したのと同様にして焼結後の板
状のセラミックス焼結体を別途製作し、このセラミック
ス焼結体の表面を鏡面にまで研磨した後に、プラズマエ
ッチングを施し、ＳＥＭ観察により、粒度分布を測定し
た。粒度分布の測定法として、Schwarts-Saltykov 法を
採用した。
【００６９】表１に、打ち抜き用パンチの製造に用いら
れたジルコニア焼結体の平均粒度と累積頻度が９０％と
なるときの粒径、及びその打ち抜き用パンチが再研磨を
必要とするまでの打ち抜き回数すなわちショット数を示
す。このショット数は打ち抜き用ダイスの寿命に関連す
る。ショット数の大きい程打ち抜き用ダイスの寿命が長
いと評価することができる。
【００７０】表１に、１００万ショット目のときの被加
工物の傷の程度を示す。表１中の「被加工物の傷の程
度」の欄において、「〇」は表面粗さ計で測定して得ら
れたＲmax が８μｍ以下であり、Ｒa が０．８μｍ以下
であり、目視で観察しても確認することのできる傷が殆
ど存在しなかったことを示し、「△」は表面粗さ計で測
定して得られたＲmax が８〜１５μｍであり、Ｒa が
０．８〜１．５μｍであり、目視で観察すると確認する
ことのできる傷が存在し、その傷は超硬合金製の打ち抜
き用パンチの場合と同程度であったことを示し、「×」
は表面粗さ計で測定して得られたＲmax が１５μｍ以上
であり、Ｒa が１．５μｍ以上であり、目視で観察する
と確認することのできる傷が存在し、その傷は超硬合金
製の打ち抜き用パンチの場合よりも大きかったことを示
す。
【００７１】
【表１】
【００７２】（例２）この例における金型は、この発明
の一例であるアルミナ―ジルコニア系複合材料焼結体で
形成された打ち抜き用パンチと、例１におけるのと同様
の超硬合金製の打ち抜き用ダイスとの組み合わせであ
る。
【００７３】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【００７４】すなわち、湿式ボールミルに、前記例１で
使用されたＹ2 Ｏ3 部分安定化ジルコニア粉末と平均
粒径が０．５μｍである高純度アルミナ粉末とを、重量
％で８０：２０の割合となるように装填し、またバイン
ダーとしてのマイクロワックスを入れ、前記湿式ボール
ミルでこれらを蒸留水中に分散して泥漿を調製した。得
られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させて、造粒粉を得
た。この造粒粉を用いて、焼結の加熱温度を１４００〜
１７００℃に代えた外は前記例１におけるのと同様にし
て板状のアルミナ―ジルコニア焼結体を得た。このアル
ミナ―ジルコニア焼結体をさらに１５００℃で１０００
気圧に２時間保持するＨＩＰ処理を行った。前記最終ア
ルミナ―ジルコニア焼結体につき、前記例１と同様にし
て打ち抜き用パンチを製造して、前記例１と同様に打ち
抜き試験を行い、また粒度分布の測定を行った。
【００７５】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
【００７７】（例３）この例における金型は、この発明
の一例であるジルコニア―窒化チタン系複合材料焼結体
で形成された打ち抜き用パンチと、例１におけるのと同
様の超硬合金製である打ち抜き用ダイスとの組み合わせ
である。
【００７８】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【００７９】すなわち、湿式ボールミルに、前記例１で
使用されたＹ2 Ｏ3 部分安定化ジルコニア粉末と平均
粒径が１．２μｍである窒化チタン粉末とを、体積％で
７０：３０の割合となるように装填し、これらをバイン
ダーとしてのマイクロワックスと共に蒸留水中に分散し
て泥漿を調製した。
【００８０】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【００８１】この造粒粉を用いて、例２におけるのと同
様に操作して、様々の粒度分布を有するジルコニア―窒
化チタン複合材料焼結体を得た。
【００８２】前記ジルコニア―窒化チタン複合材料焼結
体につき、ダイヤモンドカッターで切削加工する代わり
にワイヤーカット放電加工をすることにより、打ち抜き
用パンチを製造し、前記例１と同様に打ち抜き試験を行
い、また粒度分布の測定を行った。
【００８３】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】
【００８５】（例４）この例における金型は、この発明
の一例であるジルコニア―アルミナ―窒化チタン系複合
材料焼結体で形成された打ち抜き用パンチと、例１にお
けるのと同じ超硬合金製であるダイスとの組み合わせで
ある。
【００８６】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【００８７】すなわち、湿式ボールミルで、前記例１で
使用されたＹ2 Ｏ3 部分安定化ジルコニア粉末と例２
で使用したアルミナ粉末と例３で使用した窒化チタン粉
末とを、体積％で５０：２０：３０の割合となるよう
に、これらをバインダーとしてのマイクロワックスと共
に蒸留水中に分散して泥漿を調製した。
【００８８】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【００８９】この造粒粉を用いて前記例２と同様に操作
することにより、様々の粒度分布を有するジルコニア―
アルミナ―窒化チタン複合材料焼結体を得た。
【００９０】前記ジルコニア―アルミナ−窒化チタン複
合材料焼結体につき、ダイヤモンドカッターで切削加工
する代わりにワイヤーカット放電加工をすることによ
り、打ち抜き用パンチを製造し、前記例１と同様に打ち
抜き試験を行い、また粒度分布の測定を行った。
【００９１】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表４に示す。
【００９２】
【表４】
【００９３】この例３及び４によると、窒化チタンのよ
うな導電性セラミックス粒子を含有するセラミックス焼
結体は導電性セラミックス粒子を含んでいないセラミッ
クス焼結体を使用した他の例に比べて、ショット数が長
く、長寿命の金型の得られることが理解される。
【００９４】（例５）この例における金型は、この発明
の一例である炭化ケイ素焼結体で形成された打ち抜き用
パンチと、例１におけるのと同様の超硬合金製である打
ち抜き用ダイスとの組み合わせである。
【００９５】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【００９６】すなわち、湿式ボールミルに、平均粒径が
０．３μｍであるα型炭化ケイ素粉末と焼結助剤である
炭化ホウ素及び炭素とを、重量％で９５：４：１の割合
となるように装填し、これらをバインダーであるマイク
ロワックスと共にエタノール中に分散して泥漿を調製し
た。
【００９７】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【００９８】この造粒粉を用いて、仮焼の加熱温度を１
０００〜１５００℃に、また焼結の加熱温度を１８５０
〜２１００℃に代えた外は、前記例１におけるのと同様
にして板状の炭化ケイ素焼結体を得た。
【００９９】前記炭化ケイ素焼結体につき、前記例１と
同様にして打ち抜き用パンチを製造し、前記例１と同様
に打ち抜き試験を行い、また粒度分布の測定を行った。
【０１００】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表５に示す。
【０１０１】
【表５】
【０１０２】（例６）この例における金型は、この発明
の一例である窒化ケイ素焼結体で形成された打ち抜き用
パンチと、例１におけるのと同じ超硬合金製である打ち
抜き用ダイスとの組み合わせである。
【０１０３】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【０１０４】すなわち、湿式ボールミルで、平均粒径が
０．７μｍであるα型窒化ケイ素粉末と焼結助剤である
ＭｇＯとＹｂ2 Ｏ3 とを、重量％で８９：３：８の割合
となるように、これらをバインダーであるマイクロワッ
クスと共にエタノール中に分散して泥漿を調製した。
【０１０５】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【０１０６】この造粒粉を用いて、仮焼の加熱温度を１
０００〜１５００℃に、また焼結の加熱温度を１５５０
〜１９５０℃に代えた外は前記例１におけるのと同様に
して板状の窒化ケイ素焼結体を得た。この窒化ケイ素焼
結体をさらに１８００℃で１０００気圧に２時間保持す
るＨＩＰ処理を行って、最終の窒化ケイ素焼結体を得
た。
【０１０７】前記最終の窒化ケイ素焼結体につき、前記
例１と同様にして打ち抜き用パンチを製造して、前記例
１と同様に打ち抜き試験を行い、また粒度分布の測定を
行った。
【０１０８】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表６に示す。
【０１０９】
【表６】
【０１１０】（例７）この例における金型は、この発明
の一例である窒化ケイ素―炭化ケイ素複合材料焼結体で
形成された打ち抜き用パンチと、例１におけるのと同様
の超硬合金製の打ち抜き用ダイスとの組み合わせであ
る。
【０１１１】次のようにして打ち抜き用パンチを作製し
た。
【０１１２】すなわち、湿式ボールミルに、平均粒径が
０．７μｍであるα型窒化ケイ素粉末と平均粒径が０．
３μｍであるα型炭化ケイ素粉末と焼結助剤であるＶ２
Ｏ５と焼結助剤であるＹｂ2 Ｏ3 とを、重量％で５９：
３５：３：３の割合となるように装填し、これらとバイ
ンダーであるマイクロワックスとをエタノール中に分散
して泥漿を調製した。なお、この窒化ケイ素はＳｉ3 Ｎ
4 で示される。
【０１１３】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【０１１４】この造粒粉を用いて、仮焼の加熱温度を１
０００〜１５００℃に、また焼結の加熱温度を１８５０
〜２０００℃に代えた外は前記例１におけるのと同様に
して板状の窒化ケイ素―炭化ケイ素焼結体を得た。この
窒化ケイ素―炭化ケイ素焼結体をさらに１８００℃で１
０００気圧に２時間保持するＨＩＰ処理を行って、最終
の窒化ケイ素―炭化ケイ素焼結体を得た。
【０１１５】前記最終の窒化ケイ素―炭化ケイ素焼結体
につき、前記例１と同様にして打ち抜き用パンチを製造
して、前記例１と同様に打ち抜き試験を行い、また粒度
分布の測定を行った。
【０１１６】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表７に示す。
【０１１７】
【表７】
【０１１８】（例８）この例における金型は、この発明
の一例であるジルコニア焼結体で形成された打ち抜き用
ダイスと、例１におけるのと同様の超硬合金製の打ち抜
き用パンチとの組み合わせに関する。
【０１１９】例１と同様にしてジルコニア焼結体を製造
した。
【０１２０】前記例１におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１２１】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表８に示す。
【０１２２】
【表８】
【０１２３】（例９）この例における金型は、この発明
の一例であるアルミナ―ジルコニア焼結体で形成された
打ち抜き用ダイスと、例１におけるのと同様の超硬合金
製の打ち抜き用パンチとの組み合わせに関する。
【０１２４】例２と同様にしてアルミナ―ジルコニア焼
結体を製造した。
【０１２５】前記例１におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１２６】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表９に示す。
【０１２７】
【表９】
【０１２８】（例１０）この例における金型は、この発
明の一例であるジルコニア―窒化チタン複合材料焼結体
で形成された打ち抜き用ダイスと、例１におけるのと同
様の超硬合金製の打ち抜き用パンチとの組み合わせに関
する。
【０１２９】例３と同様にしてジルコニア―窒化チタン
複合材料焼結体を製造した。
【０１３０】前記例３におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１３１】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表１０に示す。
【０１３２】
【表１０】
【０１３３】（例１１）この例における金型は、この発
明の一例であるジルコニア―アルミナ―窒化チタン複合
材料焼結体で形成された打ち抜き用ダイスと、例１にお
けるのと同様の超硬合金製の打ち抜き用パンチとの組み
合わせに関する。
【０１３４】例４と同様にしてジルコニア―アルミナ―
窒化チタン複合材料焼結体を製造した。
【０１３５】前記例３におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１３６】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表１１に示す。
【０１３７】
【表１１】
【０１３８】この例によると、窒化チタンのような導電
性セラミックス粒子を含有するセラミックス焼結体は導
電性セラミックス粒子を含んでいないセラミックス焼結
体を使用した他の例に比べて、ショット数が長く、長寿
命の金型の得られることが理解される。
【０１３９】（例１２）この例における金型は、この発
明の一例である炭化ケイ素焼結体で形成された打ち抜き
用ダイスと、例１におけるのと同様の超硬合金製の打ち
抜き用パンチとの組み合わせである。
【０１４０】例５と同様にして炭化ケイ素焼結体を製造
した。
【０１４１】前記例３におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１４２】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表１２に示す。
【０１４３】
【表１２】
【０１４４】（例１３）この例における金型は、この発
明の一例である窒化ケイ素焼結体で形成された打ち抜き
用ダイスと、例１におけるのと同様の超硬合金製の打ち
抜き用パンチとの組み合わせである。
【０１４５】例６と同様にして窒化ケイ素焼結体を製造
した。
【０１４６】前記例３におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１４７】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表１３に示す。
【０１４８】
【表１３】
【０１４９】（例１４）この例における金型は、この発
明の一例である窒化ケイ素―炭化ケイ素複合材料焼結体
で形成された打ち抜き用ダイスと、例１におけるのと同
様の超硬合金製の打ち抜き用パンチとの組み合わせであ
る。
【０１５０】例７と同様にして窒化ケイ素―炭化ケイ素
複合材料焼結体を製造した。
【０１５１】前記例３におけるのと同様にして、打ち抜
き用パンチの代わりに打ち抜き用ダイスを作製し、前記
例１と同様にして打ち抜き試験を実施した。
【０１５２】試験結果を、前記例１におけるのと同様に
して評価した。結果を表１４に示す。
【０１５３】
【表１４】
【０１５４】次に、累積頻度が９０％になるときの粒径
が１０μｍ以下である絶縁性セラミックス粒子と平均粒
径が１０μｍ以下である導電性セラミックス粒子との合
計を１００体積％としたときに、前記導電性セラミック
ス粒子を２５〜６０体積％含有するするセラミックス焼
結体について、例を挙げる。
【０１５５】（例１５）種々の粒度分布を有するところ
の、３モル％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ジルコニア粒子と、種
々の粒度分布を有するＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ2 、Ｗ
Ｃ、ＺｒＮ、ＮｂＣ粒子とを、表１５に示される配合割
合となるように、バインダーであるマクロワックスと共
にエタノール中に湿式ボールミルで１６時間かけて混合
した。
【０１５６】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【０１５７】この造粒粉を金型プレス機で、１．５ｔ／
ｃｍ2 の圧力をかけて、７５ｍｍ四方で厚さ２０ｍｍの
角板を、各配合組成につき１０１枚成形した。これらの
成形体を、表１５に示される焼結条件下、窒素雰囲気中
で、焼結することにより導電性セラミックス焼結体を作
製した。
【０１５８】得られた導電性セラミックス焼結体のう
ち、１枚は切断及び研削加工を施して３×４×４０ｍｍ
の３点曲げ試験片を作成し、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準じ
た３点曲げ試験法により、荷重速度０．５ｍｍ／分、ス
パン長さ３０ｍｍで室温にて曲げ強度を測定した。曲げ
強度測定後のセラミックス焼結体の表面を鏡面にまで研
磨し、荷重３０ｋｇ重及び保持時間１５秒で、ＩＦ法
（ＪＩＳ Ｒ１６０７）に従って研磨された試験片につ
き破壊靱性値を測定した。表１５に曲げ強度及び破壊靱
性値を示す。
【０１５９】次に、前記試験片における鏡面に研磨した
面にプラズマエッチング処理を施し、ＳＥＭ観察により
絶縁性セラミックス粒子と導電性セラミックス粒子との
それぞれのセラミックス粒径を測定し、Schwarts-Salty
kov 法により粒度分布を求めた。
【０１６０】表１５に絶縁性セラミックス粒子の累積頻
度が９０％となるときのその粒子の粒径と、導電性セラ
ミックス粒子の平均粒径とを示す。
【０１６１】残りの１００枚のセラミックス焼結体をワ
イヤーカット放電加工性の評価に供した。具体的に言う
と、図４に示されるように、直径２ｍｍの銅電極を有す
る型彫放電加工装置を用いて、ワイヤー電極が通るイニ
シャルホール８をセラミックス焼結体９に開けた。次
に、このイニシャルホール８に直径０．２ｍｍの黄銅製
のワイヤー電極１０を通して、ワイヤーカット放電加工
を行った。ワイヤーカット放電加工は、図４に示される
ように、矢印１１に沿って行われた。ワイヤーカット放
電加工の長さ、つまりワイヤー電極が進行した長さは、
１枚のセラミックス焼結体あたり約５００ｍｍであっ
た。
【０１６２】表１５に型彫放電加工性及びワイヤーカッ
ト放電加工性を示す。１００枚の試験片を型彫放電加工
に供し、１００枚の試験片全てに加工をすることができ
たときには型彫放電加工が可能であると判断して表１５
中に〇で示し、１００枚中１枚でも型彫放電加工の不可
能な試験片があるときには、型彫放電加工は不可能であ
ると判断して表１５には×で示す。ワイヤーカット放電
加工についても、型彫放電加工におけるのと同様に、１
００枚の試験片全てにワイヤーカット放電加工をするこ
とができたときにはワイヤーカット放電加工が可能であ
ると判断して表１５中に〇で示し、１００枚中１枚でも
ワイヤーカット放電加工の不可能な試験片があるときに
は、ワイヤーカット放電加工は不可能であると判断して
表１５には×で示す。
【０１６３】前記セラミックス焼結体につき、ＪＩＳ
Ｒ１６１１に規定するレーザフラッシュ法に従って熱伝
導率を測定し、またＪＩＳ Ｒ１６１０に規定するビッ
カース法に従って硬度を測定した。結果を表１５に示し
た。
【０１６４】表１５に示される結果から明らかなよう
に、累積頻度が９０％になるときの粒径が１０μｍ以下
である絶縁性セラミックス粒子と平均粒径が１０μｍ以
下である導電性セラミックス粒子との合計を１００体積
％としたときに、前記導電性セラミックス粒子を２５〜
６０体積％含有するセラミックス焼結体は、型彫放電加
工性及びワイヤーカット放電加工性のいずれも良好であ
り、曲げ強度等の機械強度が大きく、熱伝導率及び硬度
のいずれも大きい。
【０１６５】さらに表１５の結果から、次の事柄が判
る。すなわち、導電性セラミックス粒子の体積が２５体
積％を下回るとワイヤーカット放電が不可能であり、６
０体積％を超えるとセラミックス焼結体の機械的強度特
に曲げ強度が低下して実用性が失われることが、判る。
また、絶縁性セラミックス粒子の累積頻度が９０％とな
るときのその絶縁性セラミックス粒径が１０μｍより大
きくなると、ワイヤーカット放電加工中にワイヤー電極
が断線することがあり、導電性セラミックス粒子の平均
粒径が１０μｍを超えるとセラミックス焼結体の曲げ強
度が低下することがある。
【０１６６】
【表１５】
【０１６７】（例１６）種々の粒度分布を有するところ
の、３モル％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ジルコニア粒子と種々
の粒度分布を有する高純度アルミナとを重量％で８０：
２０となるように混合し、得られる混合物と、種々の粒
度分布を有するＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＷＣ、Ｚｒ
Ｎ、ＮｂＣ粒子とを、表１６に示される配合割合で、前
記例１５と同様にして混合し、前記例１５と同様にして
泥漿を乾燥させて造粒粉を得た。
【０１６８】この造粒粉を用いて前記例１５と同様にし
て導電性セラミックス焼結体を作製した。
【０１６９】前記例１５と同様にしてこの導電性セラミ
ックス焼結体につき、曲げ強度及び破壊靱性を測定し、
絶縁性セラミックス粒子及び導電性セラミックス粒子の
粒度分布を測定し、累積頻度が９０％となるときの絶縁
性セラミックス粒子の粒径、及び導電性セラミックス粒
子の平均粒径を求め、また熱伝導度及び硬度を測定し
て、その結果を表１６に示した。
【０１７０】また、前記導電性セラミックス焼結体につ
きその型彫放電加工性及びワイヤーカット放電加工性
を、前記例１５と同様にして評価した。結果を表１６に
示す。
【０１７１】
【表１６】
【０１７２】この表１６から明らかなように、導電性セ
ラミックス粒子が２５〜６０体積％の範囲内にあると、
ワイヤーカット放電加工を安定して行うことができる。
導電性セラミックス粒子が６０体積％を超えると、導電
性セラミックス焼結体の曲げ強度が低下する。
【０１７３】また、絶縁性セラミックス粒子の累積頻度
が９０％となるときの粒径が１０μｍより大きくなる
と、ワイヤーカット放電加工中にワイヤー電極が断線
し、導電性セラミックス粒子の平均粒径が１０μｍを超
えると、曲げ強度が低下する。
【０１７４】結局、絶縁性セラミックス粒子と導電性セ
ラミックス粒子とを含有し、累積頻度が９０％になると
きの粒径が１０μｍ以下である絶縁性セラミックス粒子
と平均粒径が１０μｍ以下である導電性セラミックス粒
子との合計を１００体積％としたときに、前記導電性セ
ラミックス粒子を２５〜６０体積％含有する導電性のセ
ラミックス焼結体は、曲げ強度及び破壊靱性が大きく、
型彫放電加工及びワイヤーカット放電加工を共に良好に
行うことできる。このようなセラミックス焼結体は熱伝
導率が大きく、しかも硬度も大きいので、このセラミッ
クス焼結体を用いて形成された金型は、加工中に発生す
る熱により、金型を保持する他の部材との熱伝導率の相
違により破損すると言ったことが少なくなり、また加工
中の激しい摺動運動などによる金型の破損を生じにく
い。
【０１７５】以下の例は、絶縁性セラミックス粒子と導
電性セラミックス粒子とを含有し、前記絶縁性セラミッ
クス粒子の粒径の累積頻度が９０％となるときの粒径が
１０μｍ以下であり、前記導電性セラミックス粒子の平
均粒径ｄｓｐが０．３〜１０μｍであり、前記絶縁性粒
子の平均粒径ｄｍと導電性粒子の平均粒径ｄｓｐとの比
ε（ε＝ｄｓｐ／ｄｍ）が９以下であり、導電性セラミ
ックス粒子と絶縁性セラミックス粒子との合計を１００
体積％としたときに前記導電性セラミックス粒子を２５
〜６０体積％含有するセラミックス焼結体に、関する。
【０１７６】（例１７）表１７に示すような、様々の平
均粒径ｄｍを有する３モル％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ジル
コニア粉末と様々の平均粒径ｄｓｐを有する窒化チタン
粉末を調製した。
【０１７７】
【表１７】
【０１７８】次いで、表１７に示される比εになるよう
に、且つ表１８に示されるような含有割合となるよう
に、前記部分安定化ジルコニア粉末と窒化チタンとを、
バインダーであるマイクロワックスと蒸留水と共に湿式
ボールミルで混合した。
【０１７９】得られた泥漿を噴霧乾燥装置で乾燥させ
て、造粒粉を得た。
【０１８０】この造粒粉を用いて、仮焼の加熱温度を８
００〜１２００℃に、また焼結の加熱温度を１３５０〜
１６５０℃に代えた外は前記例１におけるのと同様にし
て板状のジルコニア―窒化チタン焼結体を得た。このジ
ルコニア―窒化チタン焼結体をさらに１５００℃で１０
００気圧に２時間保持するＨＩＰ処理を行って、最終の
ジルコニア―窒化チタン焼結体を得た。
【０１８１】このジルコニア―窒化チタン複合材料焼結
体の比抵抗をＪＩＳ Ｃ２５６１に規定する四端子法に
従って測定した。結果を表１８に示す。
【０１８２】
【表１８】
【０１８３】表１８中、たとえばＥ＋０とあるのは１０
０ 、Ｅ＋８とあるのは１０8 を意味し、その他の表示
も同様である。
【０１８４】このジルコニア―窒化チタン複合材料焼結
体にワイヤーカット放電加工を施した。加工後に、その
表面の粗さＲａを表面粗さ計（ランクテーラホブソン社
製）で測定した。その結果を表１９に示す。
【０１８５】表１９に示されるように、この発明の範囲
内にあるセラミックス焼結体は、ワイヤーカット放電加
工後の表面のＲａが２μｍ以下であるので、特に鏡面仕
上げ加工をしなくても、そのままで金型とすることがで
きる。
【０１８６】
【表１９】
【０１８７】（例１８）表２０に示される平均粒径（ｄ
50% ）及び累積頻度が９０％となるときの粒径（ｄ90%
）が表２０に示されるような粒径である３モル％Ｙ2
Ｏ3 部分安定化ジルコニア粉末と表２０に示される平均
粒径（ｄ50% ）を有する窒化チタンとを、窒化チタンが
３０体積％となるように、バインダーであるマイクロワ
ックスと蒸留水と共に、湿式ボールミルで混合した。
【０１８８】得られた泥漿から、前記例１７におけるの
と同様にしてジルコニア―窒化チタン複合材料焼結体を
得た。
【０１８９】このジルコニア―窒化チタン複合材料焼結
体につき、ＪＩＳ Ｒ１６０１に従って曲げ強度を測定
した。測定結果を表２０に示す。
【０１９０】このジルコニア―窒化チタン複合材料焼結
体につき、型彫放電加工性及びワイヤーカット放電加工
性を、前記例１５におけるのと同様にして評価した。評
価結果を表２０に示す。
【０１９１】次に、このようにして得られたジルコニア
―窒化チタン複合材料焼結体をワイヤーカット放電加工
により図２に示されるような打ち抜き用パンチに成形し
た。この打ち抜き用パンチと図２に示されるような超硬
合金製の打ち抜き用ダイスとを用いて、前記例１におけ
るのと同様にして、打ち抜き試験を実施した。その結果
を表２０に示す。
【０１９２】
【表２０】
【０１９３】（例１９）窒化チタンの含有量を３０体積
％から５０体積％に代えた外は前記例１８と同様にし
て、曲げ強度、型彫放電加工性、ワイヤーカット放電加
工性及び打ち抜き試験による金型寿命の測定を行った。
結果を表２１に示す。
【０１９４】
【表２１】
【０１９５】表２０及び表２１の結果から、窒化チタン
の含有量が２５％よりも少ないジルコニア―窒化チタン
複合材料焼結体はワイヤーカット放電加工をすることが
できず、導電性セラミックス粒子の平均粒径が０．３〜
１０μｍの範囲内にあり、且つ絶縁性セラミックス粒子
の累積頻度が９０％となるときの粒径が大きくとも１０
μｍの場合に、曲げ強度、型彫放電加工性、ワイヤーカ
ット放電加工性の良好なセラミックス焼結体を得ること
ができ、しかもパンチ寿命の長い金型を得ることができ
る。
【０１９６】また、この発明の範囲内にあるセラミック
ス焼結体を使用して製造された金型は、それを打ち抜き
加工に使用したとしても、被加工物に対する色移りがな
く、色移りにより移転したごく微量の超硬合金の元素
が、半導体集積回路を製造する際に半導体チップに悪影
響を及ぼすことがない。
【０１９７】
【発明の効果】この発明によると、ワイヤーカット放電
加工及び型彫放電加工のいずれの加工法によっても良好
に加工することができ、しかも機械的特性に優れたセラ
ミックス焼結体を提供することができる。この発明によ
ると、ワイヤーカット放電加工及び型彫放電加工のいず
れの加工法によっても良好に加工することができ、その
ような加工により、寿命が長く、被加工物に傷を付けに
くく、機械的強度の大きな金型に形成することのできる
セラミックス焼結体及びその製造方法を提供することが
できる。この発明によると、放電加工により好適に製造
することができ、放電加工をするだけで特に鏡面仕上げ
加工をしなくても金型として必要な表面平滑性を有し、
しかも金型加工に際して長寿命を達成することができ、
被加工物に対する傷付けも、色移りもないセラミックス
製の金型及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はリードフレーム及びこれを用いて半導体
チップを得る原理を示す説明図である。
【図２】図２は打ち抜き用パンチの一例を示す斜視図で
ある。
【図３】図３は打ち抜き用ダイスの一例を示す斜視図で
ある。
【図４】図４はワイヤーカット放電加工性を評価する方
法を説明するための斜視説明図である。
【符号の説明】
１・・・リードフレーム、２・・・フレーム、３・・・
リード、４・・・打ち抜き用パンチ、５・・・端面、６
・・・打ち抜き用ダイス、７・・・打ち抜き穴、８・・
・イニシャルホール、９・・・セラミックス焼結体、１
０・・・ワイヤー電極、１１・・・矢印

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックス粒子の平均粒径が３μｍ以
    下であり、かつセラミックス粒子の累積頻度が９０％に
    なるときの粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする
    セラミックス焼結体。
  2. 【請求項２】 絶縁性セラミックス粒子と導電性セラミ
    ックス粒子とを含有し、累積頻度が９０％になるときの
    粒径が１０μｍ以下である絶縁性セラミックス粒子と平
    均粒径が１０μｍ以下である導電性セラミックス粒子と
    の合計を１００体積％としたときに、前記導電性セラミ
    ックス粒子を２５〜６０体積％含有することを特徴とす
    るセラミックス焼結体。
  3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の導電性セラミック
    ス粒子の平均粒径が０．３〜１０μｍであり、前記請求
    項２に記載の絶縁性セラミックス粒子の平均粒径ｄｍと
    前記導電性セラミックス粒子の平均粒径ｄｓｐとの比ε
    （ε＝ｄｓｐ/ｄｍ）が９以下である前記請求項２に記
    載のセラミックス焼結体。
  4. 【請求項４】 比抵抗値が１０Ω・ｃｍ以下である前記
    請求項２又は３に記載のセラミックス焼結体。
  5. 【請求項５】 前記請求項２〜４のいずれか１項に記載
    の絶縁性セラミックス粒子が、ジルコニア及びアルミナ
    よりなる群から選択される少なくとも一種であり、前記
    請求項２〜４のいずれかに記載の導電性セラミックスが
    窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭窒化チ
    タン、ほう化チタン、炭化タングステン、炭化ニオブよ
    りなる群から選択される少なくとも一種である前記請求
    項２〜４のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
  6. 【請求項６】 前記請求項５に記載のジルコニアが酸化
    ジルコニウムに対して１．５〜６モル％のＹ2 Ｏ3 で安
    定化したジルコニア、酸化ジルコニウムに対して８〜１
    ０モル％のＭｇＯで安定化したジルコニア、及び酸化ジ
    ルコニウムに対して６〜１２モル％のＣｅＯ2 で安定化
    したジルコニアよりなる群から選択される少なくとも一
    種の部分安定化ジルコニアである前記請求項５に記載の
    セラミックス焼結体。
  7. 【請求項７】 前記請求項１〜６のいずれか１項に記載
    のセラミックス焼結体で形成されてなることを特徴とす
    るセラミックス製金型。
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