H23 転写技術を用いた小型電子部品金型の試作

概要

本研究では、凸形状金型入れ子の作製に対する転写金型製造の適用性について調査する。適用可否の判断は、セラミックスマスターの加工性の検討と転写金型の転写性から評価する。

連携

機械電子研究所 生産技術課

【研究項目】

  1. 凹形状マスターの製作
  2. 小型電子部品金型の入れ子形状は、凸形状である。この形状の金型入れ子を転写金型製造技術を用い製作するには、凹形状のマスター型を金型材に押し当て形状を転写する必要がある。マスター材料として導電性SiCセラミックスを選定し、加工を行った。

    1. 放電加工用電極の作製
    2. 電極材料には銅タングステンおよび銅を用い、電極の設計、加工には3D-CAD(SolidWorks)およびCAM(NeoSolid.CAM/EX)を使用した

      電極

      電極

      h23_01_002

    電極を作製後、導電性セラミックスへ加工を行った。加工後のセラミックスおよび電極の断面形状測定結果を示す。また、加工後のセラミックスの外観を写真に示す。
    h23_01_003

    写真7-3 加工後SiC

    写真7-3 加工後SiC

    図7-3 加工後断面形状測定(上;長辺方向、左;短辺方向)

    図7-3 加工後断面形状測定(上;長辺方向、左;短辺方向)

  3. 凹形状マスター転写による凸形状金型入れ子の製作
  4. h23_01_006

    凹形状マスター転写実験条件

    金型材
    ELMAX(SUS440C系)
    転写荷重
    300kgf・350kgf
    加熱温度
    1000℃

    h23_01_007

    転写後マスター型

    転写後マスター型

    凸型状金型

    凸型状金型


課題

導電性のためセラミックスに添加したSiが反応して、マスター型の一部が金型表面に付着→BNスプレーの塗布で反応軽減
前加工面にマスター型形状を転写する場合、圧縮方向に力が作用する状態では、加工面の凹凸は残ってしまう。

マスター形状及び転写形状を非接触形状測定装置(NH-3SP)で測定結果

長辺方向転写結果

長辺方向転写結果

短辺方向転写結果

短辺方向転写結果

まとめ

  1. 導電性セラミックスに対し型彫り放電加工技術を用いて、加工が可能であることを検討できた。(加工条件:放電ON時間2.5μs、放電OFF時間5.5μs、開放電圧65V、放電電圧40V)
  2. 導電性セラミックス中のSiが金型材と反応してしまい、マスター型が破損した。このため、マスター型の選定には、金型材との反応を考慮する必要があることがわかった。
  3. 凹形状マスターを用いた凸形状の転写において金型材の前加工形状が転写精度に大きく影響することが分かった。
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