文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. 広がるセラミックス素材の金型利用放電加工でセラミックスの複雑形状加工を実現

精密加工

広がるセラミックス素材の金型利用放電加工でセラミックスの複雑形状加工を実現

宮城県

東北セラミック株式会社

2020年3月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 絶縁体の放電加工原理に基づいた、高精度・高機能モールド金型用セラミックス素材とその加工技術の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 半導体、エレクトロニクス
事業実施年度 平成19年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

一般的なセラミックスは絶縁体のため放電加工ができず、加工できる形状が限られ寸法精度も悪い。また過去に開発された放電加工可能なセラミックスは金属との複合材料のためセラミックスの特徴である耐腐食性、耐摩耗性が大きく劣る。本研究開発では絶縁体の放電加工技術(大学シーズ)にマッチしたセラミックス素材とその高能率・高精度加工技術を開発し、耐腐食性、耐摩耗性、高い寸法精度が要求されるモールド金型に適用する

開発した技術のポイント

従来の金属金型の代替となる放電加工を可能とするセラミックス金型の開発
・セラミックスの特性値:硬度Hv1,000以上、強度1,000MPa以上、耐熱性400℃以上
→金属では達成困難なセラミックスの優れた特性を活用し、金型素材の高度化を図るため
・金型寿命:従来の金属金型の3倍
→製造コストとランニングコストの削減のため
・放電加工特性:加工速度10mm3/min、寸法精度1μm以下、表面の算術平均粗さRa:0.1μm以内
→複雑形状加工を実現するため
(新技術)
セラミックス製微細加工金型
・セラミックスの放電加工の実現
‐素材開発
酸化物系セラミックス
非酸化物系セラミックス
‐高精度加工
寸法精度:1μm以内
表面粗さ:1μm以内
‐金型寿命
金属金型の3倍

具体的な成果

・放電加工を可能とするセラミックス素材を開発
‐酸化物系セラミックスにおいて、ジルコニア系でTCZFY及びTCZTA(耐腐食性、耐摩擦性、耐熱性を損なわない金属添加材を少量添加)を主成分とした4種類を開発
・高強度で汚れに強いセラミックス金型の開発
‐製造工程において顆粒原料を粉末状に戻して成形することで、密度を上昇させてポアを減少、曲げ強度が大幅に向上し目標を達成⇒986MPa→1,307MPa
‐試作した半導体封止用モールド金型(上型)をアウトガステスト(ヒートアップ状態で基板1枚平均22時間程度保持し、アウトガスにさらす)から、ジルコニアと窒化珪素が汚れに強いことを確認⇒ジルコニアは370時間経過後も黄ばみなし
‐試作した半導体封止用モールド金型(下型)の樹脂汚れテスト(800ショットの成形後、クリーニング用樹脂に着いた汚れを評価)から、特にジルコニアが汚れに強いことを確認
・セラミックスの放電加工技術の向上と実用化
‐形彫加工の多孔質銅系電極材料において加工速度向上要素を確認(電極に炭素量20%以上)
‐ウエットブラスト加工ワイヤを用いたワイヤ放電加工で、表面粗さと加工速度を向上
‐超音波加工機との併用により、電極極性プラスでの加工を実現し、加工速度、電極消耗率を改善させることを発見
‐走査加工法により、表面粗さ2μm以下の加工に成功
‐基板側の半導体封止用モールド金型(上型)のセラミック化の実用に成功

知財出願や広報活動等の状況

特許出願:放電加工方法及び放電加工装置(特願2010-173218)

研究開発成果の利用シーン

半導体封止用モールド金型、射出成形用金型、粉末成形用金型、金属加工用プレス金型において、金属金型からの代替を図る

実用化・事業化の状況

今後の実用化・事業化の見通し

基板側の半導体封止用金型の拡販と技術応用による多用途開発を志向
・基板側の半導体封止用モールド金型(上型)は、実用化に成功し、拡販を進める
・樹脂側の半導体封止用モールド金型(下型)は、実用化に向け継続開発研究中
・加工が行いやすい非酸化物系の窒化珪素等は半導体封止用金型以外での用途を模索

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 東北セラミック株式会社
事業管理機関 株式会社インテリジェント・コスモス研究機構
研究等実施機関 株式会社新潟プレシジョン
日本ファインセラミックス株式会社
国立大学法人長岡技術科学大学
宮城県産業技術総合センター

サポイン事業者 企業情報

企業名 東北セラミック株式会社
事業内容 セラミック製品の一貫生産
本社所在地 〒989-2351 宮城県亘理郡亘理町字江下111
ホームページ http://www.tohokuceramic.com
連絡先窓口 技術製造部
メールアドレス toceraue@ruby.ocn.ne.jp
電話番号 0223-34-6817