JPH1110426A

JPH1110426A - 磁場成形用金型の製造方法

Info

Publication number: JPH1110426A
Application number: JP16236097A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tarouyoshi; 真己太郎良
Original assignee: Tokiwa Corp
Current assignee: Tokiwa Corp
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】好適な機能を備え、耐久性のある磁場成形用
金型を効率良く形成すること。【解決手段】硬質金属材料からなり、小径で所定高さ
の円形状の突起１２が平面上に多数設けられた磁場成形
用金型１０の製造方法であって、エンドミルを用い、一
回の切削深さをエンドミルの直径の１０の１以下とし、
エンドミルを、硬質金属材料１０Ａの平面上に多数形成
されるべき突起１２の間を縫う経路５０で平面に直交す
る動作をさせないで連続的に走行させると共に、同一走
行経路５０を多数回走行させることで、多数の突起１２
を切削によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁場成形用金型の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】背景技術として、図３に示すように、シ
リコーンゴム（弾性重合体）等の弾性材から形成された
板状体３２の中に、その板面に直交する方向に粉体状の
導電体が集合されて成る柱状体（以下「電極柱３４」と
いう）を、複数形成した弾性基板３０が提案されてい
る。電極柱３４はマトリクス状に配され、各電極柱３４
の両端面３４ａ、３４ｂは、それぞれ板状体３２の両面
に露出した状態に設けられる。この電極柱３４はビアと
も呼ばれ、基板の両面の間の電気的導通を可能にする。
なお、粉体状の導電体としては、例えば、ニッケルの粉
末を用いることができる。

【０００３】この弾性基板３０は、半導体チップの電極
とリードフレームとを電気的に接続するための基板（半
導体装置の基板）、或いは半導体装置や半導体チップを
検査するための基板等として利用でき、例えば、電極柱
３４の直径が０．３ｍｍで、電極柱３４相互のピッチが
０．６ｍｍに設けられ、一つの板状体３２に一万個（１
００×１００）もの電極柱３４が形成された精密なもの
を安価に得ることが待望されている。また、電極柱３４
の直径やピッチは、さらに微細化することが要求されつ
つある。

【０００４】この弾性基板３０を製造するには、磁場を
利用した成形（以下「磁場成形」）方法によることがで
きる。磁場成形では、図４に示すように板状の硬質金属
材料（ワーク１０Ａ）に前記電極柱３４の配列に対応す
るよう複数の円形状の突起１２を形成し、その複数の突
起の頂上面１２ａのみを露出させるように凹部２０をめ
っき等で埋めて形成した磁場成形用金型１０を一対用い
る。

【０００５】磁場成形の工程は、先ず、図４に示すよう
に、板状の一対の磁場成形用金型１０、１０を、所定の
間隙をおいて対向させて配する。その間隙には、粉体状
の導電体４２が分散された液体状のシリコーンゴム４０
が充填される。次に、対向する一対の磁場成形用金型１
０、１０間に磁場が形成されるように、その一対の磁場
成形用金型１０、１０を電磁石の原理で磁化させる。電
流の流れ方向を交互に切り換え、磁界の極性を交互に切
り換える。このとき、対向する一対の突起１２、１２の
間は距離が近いため、磁場が強い。従って、図４に示す
ように、その磁場の強い部分に、分散されていた粉状の
導電体が集中し、電極柱３４が形成される。そして、シ
リコーンゴム４０を硬化させることで、前記弾性基板３
０を形成することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような磁場成形
で用いる磁場成形用金型１０を形成するには、背景技術
として、エッチング或いは放電加工が試みられてきた。
しかしながら、エッチングによって上記の磁場成形用金
型１０を形成した場合には、磁場成形用金型１０をわず
かの回数（５回程度）使用するだけで、磁場成形用金型
１０の機能が失われてしまい、その耐久性が極端に劣る
という課題があった。これは、エッチングによるため、
複数の突起１２の形状を、均一に形成できないと共に、
シャープな形状に成形できないこと起因すると考えられ
る。また、エッチングによって突起１２を所定の高さに
形成するには、長時間を要するという課題もあった。

【０００７】また、放電加工によって前記突起１２を形
成した場合には、材質が変質してしまい、磁場成形用金
型１０としての機能を備えることすらできないという課
題があった。

【０００８】これに対して、磁場成形用金型１０を切削
加工で形成することが考えられるが、突起１２の直径及
びその突起１２の設けられるピッチは、例えば直径が
０．３ｍｍでピッチが０．６ｍｍというように非常に小
さく、高さは０．２ｍｍ程度とその直径の寸法レベルと
対比してかなり深く彫り込む必要がある。しかも、ワー
クである硬質金属材料の硬度がロックウェル硬さＣスケ
ールで４０（ＨＲＣ４０）程度と非常に硬いため、通常
の切削加工で形成することは困難であると考えられてい
た。すなわち、小径の刃物は高価であり、刃物の刃先は
非常に破損し易く、その刃物を使用して磁場成形用金型
１０を工業的に生産することは困難と考えられていた。
特に、本発明にかかる磁場成形用金型のように円形状の
突起を好適に形成するには、矩形の突起を形成する際の
ように直線的加工のできる場合と比較して非常に難しい
のである。

【０００９】そこで、本発明の目的は、好適な機能を備
え、耐久性のある磁場成形用金型を効率良く形成するこ
とのできる磁場成形用金型の製造方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、本発明は、
硬質金属材料からなり、小径で所定高さの円形状の突起
が平面上に多数設けられた磁場成形用金型の製造方法で
あって、エンドミルを用い、一回の切削深さを該エンド
ミルの直径の１０の１以下とし、該エンドミルを、前記
硬質金属材料の平面上に多数形成されるべき突起の間を
縫う経路で該平面に直交する動作をさせないで連続的に
走行させると共に、同一走行経路を多数回走行させるこ
とで、前記多数の突起を切削によって形成することを特
徴とする。上記の方法によれば、前記円形状の突起の直
径、及び前記エンドミルの直径が１ｍｍ以下であって
も、好適に切削加工ができる。

【００１１】また、前記エンドミルの連続的な走行は、
同一切削経路の往路で溝状凹部を形成する彫り込み工程
と、復路で前記彫り込み工程によって形成された切削面
を滑らかにすべく同一切削経路を戻る戻り工程とからな
る往復走行であることで、エンドミルの破損を防止でき
ると共に、好適な仕上げ面を形成できる。

【００１２】また、前記エンドミルの回転数を、毎分１
００００回転以上の高速回転とすることで、切り屑（切
粉）に切削による熱が奪われ、エンドミルの刃先に構成
刃先が形成されることを防止してエンドミルが破損する
ことを防止できると共に、ワークである硬質金属材料が
変質することを防止できる。

【００１３】また、前記多数の突起がマトリクス状に設
けられるものであり、上下の半円周形を交互に繋いで成
る波形の経路に沿って前記エンドミルを走行させること
で、エンドミルの破損を防止できると共に効率よく多数
の突起を形成できる。

【００１４】また、硬質金属材料の硬度がロックウェル
硬さＣスケールで３０以上であることで、好適な磁場成
形用金型を形成できる。

【００１５】また、前記突起は、先端が円形のボールエ
ンドミル、先端が矩形の仕上げエンドミル、先端が台形
のテーパエンドミルの順にエンドミルを取り替えて切削
加工され、断面台形に形成されることで、好適な突起形
状を得ることができる。

【００１６】また、前記多数の突起は、マシニングセン
ターに取り付けられた数値制御されて走行するエンドミ
ルによって形成されることで、精度よく且つ効率的に磁
場成形用金型を製造できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
例を添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明にか
かる磁場成形用金型の製造方法の一実施例を模式的に説
明する説明図である。本発明によれば、背景技術でなさ
れていたようなエッチングと違い、切削によって磁場成
形用金型を形成する。具体的には、数値制御複合工作機
械であるマシニングセンターを使用して加工する。

【００１８】ここで、本発明によって形成される磁場成
形用金型の一例について簡単に説明しておく。先ず、材
質は、硬質金属材料であり、例えば、いわゆるプレハー
ドン鋼の一種であるＮＡＫ５５（商品記号名、大同特殊
鋼（株）製）がある。このＮＡＫ５５は、ロックウェル
硬さＣスケールで４０（ＨＲＣ４０）程度の硬度を備え
る。また、ＮＡＫ５５は、金型用の鋼材であり、強磁性
体として好適に磁場を発生することができる。この硬質
金属材料からなる板材の平面上には、直径１ｍｍ以下
（例えば０．３ｍｍ）で所定高さ（例えば０．２ｍｍ）
の円形状の突起１２が、多数設けられている。その配列
は、多数例多数行のマトリクス状になっている。例え
ば、突起１２相互間のピッチが０．６ｍｍに設けられ、
一つの平面に一万個（１００×１００）の突起が設けら
れる。突起の断面形状は台形に形成されている。

【００１９】本発明にかかる製造方法によれば、エンド
ミルの硬質金属材料（ワーク１０Ａ）との相対的な移動
（走行）の方法等に特徴がある。すなわち、直径１ｍｍ
以下のエンドミル（例えば０．３ｍｍ）を用い、一回の
切削深さを該エンドミルの直径の１０の１以下とし、そ
のエンドミルを、ワーク１０Ａの平面上に多数形成され
るべき突起１２の間を縫う経路で、その平面に直交する
動作をさせないで連続的に走行させる。そして、そのエ
ンドミルの連続的な走行により、同一走行経路上でワー
ク１０Ａを多数回（例えば２０回）切削することで、多
数の突起１２を切削によって形成する。

【００２０】例えば、図１に示すように、上下の半円周
形を交互に繋いで成る波形の経路５０に沿ってエンドミ
ルを走行させることで、波形状（一筆書き状）の溝を形
成し、順次切削することで、多数の突起１２を効率よく
形成できる。一回の切削によって形成させる溝の深さ
は、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍ程度であり、その
送り速度は０．４ｍ／ｍｉｎ．〜６ｍ／ｍｉｎ．程度に
設定する。また、この時のエンドミルの回転数は、毎分
１万回転（１００００ｒｐｍ）程度或いはそれ以上が良
い。好ましくは３００００ｒｐｍ以上であるとよい。こ
のように、回転数が高速度であり、一回当たりの切削す
る深さを小さく設定することで、刃先の温度が摩擦熱で
上昇することを防止できる。これは、高速で切削された
切粉へ、切削による熱が移り、ワーク自体の温度を上昇
させないという作用による。なお、もしもワークの切削
部が高温になると、ワークが変質してしまい、磁場成形
用金型としての機能を得ることができなくなる。また、
エンドミルの刃先が、構成刃先を形成するなどして欠け
易くなる。

【００２１】上記エンドミルの連続的な走行は、同一切
削経路の往路で溝状凹部を実質的に形成するための彫り
込み工程と、復路で前記彫り込み工程によって形成され
た切削面を滑らかにすべく実質的な彫り込みをしないで
同一切削経路を戻る戻り工程とからなる往復走行にする
とよい。すなわち、上記のようにエンドミルの連続的な
走行の往路で、溝の深さ（彫り込み深さ）を０．０１〜
０．０２ｍｍ程度に切削し、その復路で、エンドミルの
刃先をワークに少し食い込ませて、回転数は上記切削の
際と同じくしておいて、上記切削によって形成された溝
の経路を逆に戻ることで一度研削された部分を再度なめ
る。いわゆるゼロカットを施す。

【００２２】このゼロカットによれば、次の如き効果を
奏する。エンドミルの刃先は、エンドミルを横に送って
いく関係上、横荷重を受けて若干（数ミクロン）倒れた
状態で、ワークの切削を行うことになる。この状態で、
エンドミルの刃先を続けて深く入れて行くと、取り残し
部が障害物となり、それが原因で刃先が欠けてしまう。
従って、一筆書き状に切削して形成した溝状の経路を反
対になぞるようにして行うゼロカットを施すことで、エ
ンドミルの刃先の倒れによって取り残した部分を好適に
除去でき、エンドミルの刃先が欠けることを防止でき
る。また、アップカット状態になって、ささくれた状態
の切削面に倣って、エンドミルの刃先が走行することに
なるため、研削面が好適になめられ、その表面が滑らか
に好適に仕上げられるのである。

【００２３】また、突起１２は、先端が円形のボールエ
ンドミル、先端が矩形の仕上げエンドミル、先端が台形
のテーパエンドミルの順にエンドミルを取り替えて切削
加工されることで、図に示すような断面台形（円錐台）
に好適に形成できる。すなわち、初めに、刃先が丸く形
成された刃物であるボールエンドミル５１を用いて、所
定の深さをとるように粗削りをする。これにより、図２
（ａ）に示すように底部の断面形状が凹面状の溝２１を
形成する。次に、刃先が矩形に形成された刃物である仕
上げエンドミル５２を用いて、底部のＲを除去する研削
を行い、図２（ｂ）に示すように断面形状が矩形状の溝
２２を形成する。そして、刃先がテーパに形成された刃
物であるテーパエンドミル５３を用いて、テーパを付け
る研削を行い、図２（ｃ）に示すように断面形状が台形
状の溝２３を形成する。これにより、残された部分が円
錐台形状の突起１２に形成される。この点、エッチング
ではこのような微細な円錐台形状を正確に且つ均一に成
形することは困難である。突起１２の形状がシャープな
円錐台に形成されることで、好適に磁場を発生できる。
また、耐久性の高いものとすることができる。実際に、
背景技術のエンチングによるものに比べ１００倍以上の
使用回数に耐え、その耐久性が実証されている。

【００２４】以上の切削を利用した製造方法によって形
成された突起１２の寸法は、マシニングセンターを使用
することで、真円度の誤差が５μｍ以下で、１００個並
べた総計の寸法誤差が１０μｍ以下と、非常に精度の高
いものとすることができた。このように高い精度を必要
とするのは、磁場成形用金型は一対を上下に合わせて使
用するためであり、もしもずれがあると、磁場を好適に
発生できないことによる。なお、最終的には、以上のよ
うに形成されたワーク１０Ａの凹部２０を、背景技術で
説明したように、メッキで埋めた状態にしていて磁場成
形用金型が完成する。

【００２５】なお、本実施例の刃物（エンドミル）とし
ては、超硬エンドミルに、チタンアルミナコーティン
グ、プラチナコーティング、またはチタンコーティング
を施した耐摩耗性及び耐熱性に優れたものを用いてい
る。以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明
してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものでは
なく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施
し得るのは勿論のことである。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、一回の切削深さをエン
ドミルの直径の１０の１以下とし、エンドミルを、連続
的に走行させると共に、同一走行経路を多数回走行させ
ることで、切削によって多数の突起を形成している。こ
れにより、初めてシャープな形状の突起を精度よく形成
でき、好適な機能をを備えると共に耐久性のある磁場成
形用金型を製造でき、また、エンドミルを連続的に走行
させることで製造効率を向上できるという著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の一実施例を模式的に示す平
面図である。

【図２】本発明によるエンドミルの使用順を模式的に説
明する側断面図である。

【図３】本発明の金型により形成される弾性基板を模式
的に説明する斜視図である。

【図４】弾性基板の製造法を模式的に説明する側断面図
である。

【符号の説明】１０磁場成形用金型１０Ａワーク１２突起２０凹部５０波形の経路５１ボールエンドミル５２仕上げエンドミル５３テーパエンドミル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質金属材料からなり、小径で所定高さ
の円形状の突起が平面上に多数設けられた磁場成形用金
型の製造方法であって、エンドミルを用い、一回の切削深さを該エンドミルの直
径の１０の１以下とし、該エンドミルを、前記硬質金属
材料の平面上に多数形成されるべき突起の間を縫う経路
で該平面に直交する動作をさせないで連続的に走行させ
ると共に、同一走行経路を多数回走行させることで、前
記多数の突起を切削によって形成することを特徴とする
磁場成形用金型の製造方法。
【請求項２】前記円形状の突起の直径、及び前記エン
ドミルの直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求
項１記載の磁場成形用金型の製造方法。
【請求項３】前記エンドミルの連続的な走行は、同一
切削経路の往路で溝状凹部を形成する彫り込み工程と、
復路で前記彫り込み工程によって形成された切削面を滑
らかにすべく同一切削経路を戻る戻り工程とからなる往
復走行であることを特徴とする請求項１または２記載の
磁場成形用金型の製造方法。
【請求項４】前記エンドミルの回転数を、毎分１００
００回転以上の高速回転とすることを特徴とする請求項
１、２または３記載の磁場成形用金型の製造方法。
【請求項５】前記多数の突起がマトリクス状に設けられ
るものであり、上下の半円周形を交互に繋いで成る波形
の経路に沿って前記エンドミルを走行させることを特徴
とする請求項１、２、３または４記載の磁場成形用金型
の製造方法。
【請求項６】硬質金属材料の硬度がロックウェル硬さ
Ｃスケールで３０以上である請求項１、２、３、４また
は５記載の磁場成形用金型の製造方法。
【請求項７】前記突起は、先端が円形のボールエンド
ミル、先端が矩形の仕上げエンドミル、先端が台形のテ
ーパエンドミルの順にエンドミルを取り替えて切削加工
され、断面台形に形成されることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５または６記載の磁場成形用金型の製
造方法。
【請求項８】前記多数の突起は、マシニングセンター
に取り付けられた数値制御されて走行するエンドミルに
よって形成されることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６または７記載の磁場成形用金型の製造方法。