專利名稱：電鍍用陽極銅球的制造方法及電鍍用陽極銅球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍用陽極銅球的制造方法，其在銅的電解電鍍中作為銅原料使用。
背景技術(shù)：
以往，作為對手機或電腦等的印刷布線基板進行銅電鍍的方法，將銅作為陽極，將印刷布線基板作為陰極，浸漬于稀硫酸溶液等電鍍槽中，并通電的電解電鍍被廣泛使用。該電解電鍍，是作為陽極的銅在稀硫酸溶液中溶化，從而在作為陰極的印刷布線基板的表面上施行銅電鍍的方法。
而且提出如下的構(gòu)成方法，作為該電解電鍍的銅原料的陽極，使用以球狀形成的銅材(電鍍用陽極銅球)，在電鍍槽中配置由Ti等耐蝕性原材構(gòu)成的電鍍籃，在該電鍍籃內(nèi)將電鍍用陽極銅球依序裝入下去。由于銅材在溶液中溶解，順序消耗下去，但可以根據(jù)其消耗量，滾動電鍍用陽極銅球而裝入在Ti電鍍籃中，所以可以連續(xù)進行電解電鍍。
電鍍用陽極銅球，由氧氣量為20ppm以下的低氧銅或磷脫氧銅等構(gòu)成，通過滾轉(zhuǎn)這些原材而制造。由滾轉(zhuǎn)制造出的電鍍用陽極銅球正球度高，且滾動性優(yōu)異，但是由于滾轉(zhuǎn)時被加熱而結(jié)晶粒粗大，從而存在油泥量增加的問題。
作為電鍍用陽極銅球的其他制造方法，可舉出將大致圓柱狀的銅棒材1段鍛造的方法，但在該方法中，存在在球材的表面形成大的平坦部，而銅球的滾動性劣化的問題。
在此，作為將球材不是由1段鍛造，而是由多段鍛造成形的方法，周知的有專利文獻1所示的方法。通過將圓柱形的原材向其軸線方向放入并鍛造，而形成全體為大致桶形的中間原料，將該中間原料提供給由在前端面具有半球狀的空腔的沖壓機，和相對于此具有半球狀的空腔的模而鍛造的最終鍛造工序中。
在上述方法，桶形的中間原料由具有半球狀空腔的模和沖壓機鍛造，因此可以在由模和沖壓機形成的球狀的模具中填充金屬，而成形球材。
日本專利公開2003-181590號公報但是，在專利文獻1所述的方法中，將由硬度較高的鋼材構(gòu)成的球軸承等的成形作為對象，而不考慮成形由銅等的軟質(zhì)材構(gòu)成的球材。
在此，圓柱形的原料，可以將具有規(guī)定的徑的線材以適當?shù)拈L度剪切而獲得，但是剪切鋼材時，切斷面對于圓柱的周面形成大致垂直的面。因此，在鍛造圓柱形的原材時，該圓柱形原材的軸線，與模及沖壓機的軸線為一致，可以良好地進行鍛造，并成形球材。
另一方面，剪切銅等的軟質(zhì)材時，切斷面的一部由剪切而拖拉，而存在著切斷面對于圓柱的周面成為傾斜的問題。如此將切斷面對于周面傾斜的原料向其軸線方向放入并鍛造，圓柱形的原材的軸線，與模及沖壓機的軸線不一致，存在無法成形為球材的問題。
另外，切斷面由剪切時的應變而加工硬化，切斷面的延展性局部降低。將這種圓柱形原材，加工硬化的切斷面朝向上述的具有半球狀的空腔的模和沖壓機而鍛造時，因切斷面的延展性低而無法將金屬順利地流入到空腔內(nèi)，空腔的中心部，也就是成為端面的中央部的部分便形成大的平坦部，發(fā)生無法成形球材的問題。
另外，由于電鍍用陽極銅球，如上述浸漬于電鍍槽內(nèi)而被使用，因此銅球的表面附著有油分時，會污染電鍍槽內(nèi)，而需要洗凈電鍍槽，從而導致阻礙操作，附著異物而發(fā)生電鍍不良等電鍍工序操作上的各種故障。
因此，在成形電鍍用陽極銅球的鍛造工序中，不要在由模和沖壓機構(gòu)成的模具內(nèi)供油，優(yōu)選以無供油而進行。
但是，以無供油而進行鍛造時，若提高其模具內(nèi)的充填率而使鍛造材強力壓接在模具的內(nèi)壁面，就很難將鍛造材從模具取出，所以有必要降低充填率。在專利文獻1所述的方法中，在充填率低的狀態(tài)下以冷鍛形成球材時，因銅沒有充分地充填到模具內(nèi)，而發(fā)生無法成形為球材的問題。
另外，在專利文獻1中，在球材的周面形成有環(huán)狀的毛刺，有必要以切削加工等去除該毛刺，但因為切削加工時使用切削油，所以不適合使用在忌避油分混入的電鍍用銅球的成形上。而且因為去除毛刺，存在原材的成品率差，制造成本增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于，提供電鍍用陽極銅球的制造方法及電鍍用陽極銅球，以無供油冷鍛而成形電鍍用陽極銅球時，可以穩(wěn)定地進行制造，并且盡量縮小在其表面存在的平坦部而制造滾動性良好的電鍍用陽極銅球。
為了解決上述問題，本發(fā)明的電鍍用陽極銅球的制造方法，利用由復數(shù)組的模和沖壓機構(gòu)成的模具，將銅棒材進行冷多段鍛造而形成球材，其中，不壓接于上述模的內(nèi)壁面，并將上述銅棒材在其軸線方向鍛造，經(jīng)過第1鍛造工序，將第1中間原材成形為球狀，該第1鍛造工序，成形壓碎其端面的外周部而作為錐形面的第1中間材。
在上述的制造方法中，通過第1鍛造工序而矯正銅棒材的端面的彎曲等。另外，因為不壓接于模的內(nèi)壁面而鍛造，所以第1中間材不會強力地附著在模具內(nèi)。還有，所謂不壓接，意味著不以強力附著的程度將原材接觸在模具的內(nèi)壁面。
而且，在上述第1工序之后，經(jīng)第2鍛造工序，將第2中間材成形為球狀，該第2鍛造工序為通過將上述的第1中間材不壓接于上述模的內(nèi)壁面，并通過將上述錐面的內(nèi)側(cè)按壓為環(huán)狀，而成形在其端面中央部形成在軸線方向突出的凸部的第2中間材，由此，將在其中央部具有凸部的第2中間材，提供到最終形成球材的終鍛工序中。另外，因不壓接于模的內(nèi)壁面而鍛造，所以第2中間材不會強力附著在模具內(nèi)。
此時，在第1鍛造工序中形成的錐面，由該第2鍛造工序進行鍛造時形成用于將第1中間材配置到模具的中心的導引部。
另外，在第2鍛造工序之后，使上述第2中間材的軸線方向中央部不抵接于上述模具，在軸線方向鍛造并成形球狀，由此成形平坦面少的球，并且在由模和沖壓機構(gòu)成的球體狀的空腔的赤道部分形成空間，從而模和沖壓機的內(nèi)面成為比半球面小，模和沖壓機的開口部成為向外側(cè)擴大的形狀。
另外，本發(fā)明的電鍍用陽極銅球，是利用由多組的模和沖壓機構(gòu)成的模具，將銅棒材進行冷多段鍛造而制造的電鍍用陽極銅球，其中，上述冷多段鍛造通過無供油而進行。
該電鍍用陽極銅球，因為以無供油的冷多段鍛造而制造，所以減少了電鍍用陽極銅球表面的油分，并且抑制了其結(jié)晶粒的粗大化。
在上述電鍍用陽極銅球的制造方法中，因為具有在其端面外周部形成錐形面的第1鍛造工序，所以即使成為原料的銅棒材的端面形狀由剪切變形為傾斜，也可以成形端面的外周部上形成有錐形面的第1中間材，該錐形面成為導引，可以在其后的鍛造中使第1中間材的軸線和?；驔_壓機的軸線一致，可以穩(wěn)定地進行鍛造，并成形球材。
另外，因為第1中間材不強力附著在模具內(nèi)，所以即使以無供油進行鍛造時，也可以容易地將第1中間材從模具脫模。
另外，在第2鍛造工序中，將在第1鍛造工序中成形的錐形面的內(nèi)側(cè)按壓成環(huán)狀，此時，因按壓成環(huán)狀的部分的第1中間材與模及沖壓機的接觸面積小，所以不用附加使第1中間材整體變形為桶狀程度的力，被按壓的材料，流入到環(huán)狀的按壓部的內(nèi)側(cè)，即球的中心軸方向，從而產(chǎn)生材料的隆起。該隆起變形可以隆起球頂上部的平坦面，而改善正球度。
而且，在最終形成球材的最終鍛造工序中，由在前端面具有半球狀的空腔的沖壓機，和對此具有半球狀的空腔的模來進行鍛造，但是因為對該最終鍛造工序提供在端面的中央部具有凸部的第2中間材，所以半球狀的模和沖壓機互相接近時，在模或沖壓機形成的半球狀的空腔的中心配置第2中間原材的凸部，該凸部在半球狀的空腔的中央部破壞，同時銅流入周圍，由此可以成形平坦部少的球材。
此外，在最終工序中使用的模及沖壓機的內(nèi)面成為比半球面小，模及沖壓機的開口部形成為向外側(cè)擴大的形狀，因此在模具內(nèi)不供油而進行鍛造，也可以容易地從模或沖壓機將球材取出。
另外，在鍛造后的球材的周面因為沒有形成環(huán)狀的毛刺，所以不需要切削加工，并且可以提高材料的成品率，并減低球材的制造成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明的電鍍用陽極銅球，因為電鍍用陽極銅球表面的油分的減少，所以可以抑制電鍍槽的油污染防止電鍍操作時的故障。另外，因為可以抑制電鍍用陽極銅球的結(jié)晶粒的粗大化，從而可以抑制油泥的產(chǎn)生。
如以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供電鍍用陽極銅球的制造方法及電鍍用陽極銅球，以無供油進行冷鍛而成形電鍍用陽極銅球時，可以穩(wěn)定地制造，并盡量縮小在其表面存在的平坦部而制造滾動性好的電鍍用陽極銅球。


圖1為供于本實施方式的制造方法的銅棒材側(cè)視圖。
圖2為本實施方式的第1鍛造工序的截面圖。
圖3為由本實施方式的制造方法成形的第1中間材的側(cè)視圖。
圖4為本實施方式的第2鍛造工序的截面圖。
圖5為由本實施方式的制造方法成形的第2中間材的側(cè)視圖。
圖6為本實施方式的最終鍛造工序的截面圖。
圖7為由本實施方式的制造方法成形的球材的側(cè)視圖。
圖中11-銅棒材；21、41、61-模；22、42、62-沖壓機；23、43、63-模具；31-第1中間材；35a、35b-第1錐形面；36a、36b-第2錐形面；46a、46b-環(huán)狀平面部；51-第2中間材；56a、56b-環(huán)狀平面；57a、57b-凸部；70-球材。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
從圖1至圖7按工序順序表示，本實施方式的銅棒材、第1中間材、第2中間材及球材的形狀、在第1鍛造工序、第2鍛造工序、最終鍛造工序中所使用的模及沖壓機的模式圖。
作為使用于該電鍍用陽極銅球的制造方法的原料，提供如圖1所示的其外形形成圓柱形的銅棒材11。該銅棒材11，由例如作為氧含量為20ppm以下的低氧銅或脫氧劑，含有350～600ppm的磷的磷脫氧銅而構(gòu)成，通過傳動帶式連鑄機連續(xù)鍛造成鑄錠，將得到的鑄錠用連續(xù)軋制機軋制，從而將具有規(guī)定的外徑(在本實施方式中大約為39mm)的線材制造為線圈狀，以規(guī)定的長度(在本實施方式中大約為77mm)剪切該線材而制造。
上述低氧銅或磷脫氧銅的線材，在剪切時，切斷面的一部由剪切而拖拉，其切斷面，即銅棒材11的端面11a、11b，對銅棒材的周面11c形成傾斜。切斷面的形狀根據(jù)切斷狀況而大幅變動，因此銅棒材11的形狀不一定，呈現(xiàn)出各種各樣的形狀。
因此，在圖2所示的第1鍛造工序中，在由具有深圓柱狀的空腔的模21，和具有淺圓盤狀的空腔的沖壓機22構(gòu)成的模具23中，將銅棒材11插入，使其端面11a、11b分別與模21和沖壓機22相對向，在銅棒材11的軸線L方向鍛造，而成形第1中間材31。
在模21的底面21a的中央部設有平面部24a，在其外周部上形成有隨著向模21的開口部逐漸擴大的第1錐形部25a，在該第1錐形部25a的外周部上形成有隨著向模21的開口部而逐漸擴大的第2錐形部26a，第2錐形部26a的錐角小于第1錐形部25a的錐角，模21的內(nèi)周面21c與模21的軸線大致平行地延伸，以使連接于第2錐形部26a。
另外，在沖壓機22上，以與模21的底面21a相對向的方式，與設在模21的底面21a的平面部24a、第1錐形部25a、第2錐形部26a同樣的形狀形成有平面部24b、第1錐形部25b、第2錐形部26b。
從而，如圖3所示，在由第1鍛造工序成形的第1中間材31的端面31a、31b上，在其中央部形成有平坦面34a、34b，在平坦面34a、34b的外周上形成有第1錐面35a、35b，第1錐面35a、35b的外周上形成有第2錐面36a、36b連接于第1中間原材31的周面31c。另外，在銅棒材11的軸線L方向鍛造，第1中間材31的外形形成為大致桶形。
在此，在圖2所示的第1鍛造工序中，以不壓接于模21(模具23)的內(nèi)周面21c的方式而鍛造，第1中間原材31的周面31c為沒有強力地按壓在模21的內(nèi)周面21c的狀態(tài)。另外，在第1鍛造工序中，為了防止油附著于第1中間材31而在無供油的狀態(tài)下進行鍛造。
其次，圖4所示的第2鍛造工序中，在由具有深圓柱狀的空腔的模41，和具有淺圓盤狀的空腔的沖壓機42構(gòu)成的模具43中，插入第1中間材31使其端面31a、31b分別與模41和沖壓機42相對向，在第1中間材31的軸線M方向鍛造，而成形第2中間材51。
在模41的底面41a的中央部設有平面部44a，在其外周部形成有以凹曲面狀形成的凹曲面部45a，在該凹曲面部45a的外周部，形成有相對于模41的軸線垂直的環(huán)狀平面部46a，模41的內(nèi)周面41c與模41的軸線大致平行地延伸，以使連接于該環(huán)狀平面部46a。
另外，在沖壓機42上，以與模41的底面41a相對向的方式，與設置在模41的底面41a的平面部44a、凹曲面部45a、環(huán)狀平面部46a同樣的形狀形成有平面部44b、凹曲面部45b、環(huán)狀平面部46b。
因此，如圖5所示，在由第2鍛造工序成形的第2中間材51的端面51a、51b，在其中央部形成有平坦面54a、54b，在平坦面54a、54b的外周形成有凸曲面部55a、55b，在凸曲面部55a、55b的外周形成有環(huán)狀平面56a、56b以使連接于第2中間材51的周面51c。該平坦面54a、54b與凸曲面部55a、55b構(gòu)成凸部57a、57b。
在此，在圖4所示的第2鍛造工序中，以不壓接于模41(模具43)的內(nèi)周面41c的方式而鍛造，第2中間材51的周面51c為沒有強力地按壓在模41的內(nèi)周面41c的狀態(tài)。另外，在第2鍛造工序中，為了防止油附著于第2中間材51而在無供油的狀態(tài)下進行鍛造。
接著，在圖6所示的最終鍛造工序中，在由具有半球狀的空腔的模61，和對此具有半球狀的空腔的沖壓機62構(gòu)成的模具63中，插入第2中間材51，使其端面51a、51b分別與模61和沖壓機62相對向，在第2中間材51的軸線N方向鍛造，而形成在圖7所示的外徑大約55mm的球材70。在最終鍛造工序中，為了防止油附著于球材70而在無供油的狀態(tài)下鍛造。
在此，如圖6所示，在模61與沖壓機62之間形成空間g的狀態(tài)下進行鍛造，以使模61與沖壓機62相互不接觸。因此，第2中間材51的周面51c的中央部不抵接于模61和沖壓機62，球材70的赤道部分上則形成如圖7所示的環(huán)部70c。
于是，上述的第1鍛造工序、第2鍛造工序、最終鍛造工序全部在冷環(huán)境下進行。
如上制造出的電鍍用陽極銅球，供應到配置在儲存稀硫酸溶液的電鍍槽內(nèi)的Ti制電鍍籃內(nèi)而作為陽極，作為陰極印刷布線基板浸漬于電鍍槽內(nèi)進行通電，而溶解在稀硫酸溶液中，從而在印刷布線基板的表面上形成銅電鍍。在此，電鍍用陽極銅球經(jīng)滾動，補充到配置在電鍍槽內(nèi)的Ti制電鍍籃內(nèi)，并連續(xù)進行銅電鍍。
在上述的電鍍用陽極銅球的制造方法中，通過在其端面外周部形成錐形面35、36的第1鍛造工序，而成形第1中間材31，因此即使在供于鍛造的銅棒材11的形狀不一定時，在第1鍛造工序之后的第2鍛造工序中，該錐形面35、36成為導引，可以使第1中間材31的軸線和模41或沖壓機42的軸線一致，穩(wěn)定地進行鍛造，而成形球材。
另外，在第1鍛造工序中，為了防止油附著在第1中間材31，在無供油的狀態(tài)下進行鍛造，以不壓接于模21(模具23)的內(nèi)周面21c的方式而鍛造，第1中間材31的周面31c沒有被強力地按壓在模21的內(nèi)周面21c上，例如在模21的底面21a的平面部24a設置孔，從該孔裝入推頂桿而按壓第1中間材31的端面，從而可以容易地使第1中間材31脫模。
另外，在上述的電鍍用陽極銅球的制造方法中，由第2鍛造工序，在端面的中央部成形具有凸部57的第2中間材51，因此在最終工序中，由具有半球狀的空腔的模61，和對此具有半球狀的空腔的沖壓機62來進行鍛造時，在半球狀的空腔的中央部配置該凸部57，該凸部57在半球狀的空腔的中央部破壞而使銅流入，由此可以成形平坦部少的球材。
另外，在第2鍛造工序中，為了防止油附著在第2中間材51，在無供油的狀態(tài)下進行鍛造，以不壓接于模41(模具43)的內(nèi)周面41c的方式而鍛造，第2中間材51的周面51c沒有被強力地按壓在模41的內(nèi)周面41c上，例如在模41的底部41a的平面部44a設置孔，從該孔裝入推頂桿而按壓第2中間材51的端面，從而可以容易地使第2中間材51脫模。
因此，在上述的電鍍用陽極銅球的制造方法中，能夠提供一種可以穩(wěn)定地滾動電鍍用陽極銅球，而確實地補充到Ti電鍍籃中，并可以連續(xù)進行銅電鍍的電鍍用陽極銅球。
此外，因為由冷鍛而制造，所以電鍍用陽極銅球的結(jié)晶粒不會粗大化，可以抑制油泥的產(chǎn)生。
還有，在本實施方式中，說明了以3段鍛造成形球的方法，但是不限于此，也可以在第1鍛造工序和第2鍛造工序之間進行多次的鍛造工序。
另外，說明了銅棒材11由傳動帶式連鑄機和連續(xù)壓延機制造的方法，但也可以以其他方法制造，例如也可以將鋼坯材通過高溫壓出而制造成線材，并將其切斷。
(實施例1)為了確認本發(fā)明的效果進行了評價實驗。其結(jié)果如下所示。在比較實驗1中，評價了電鍍用陽極銅球的表面油量。作為本發(fā)明的例，將通過上述實施方式的制造方法而制造的電鍍用陽極銅球提供于試驗。作為比較例1，將通過一邊供油一邊鍛造而制造的電鍍用陽極銅球提供于試驗。
將這些電鍍用陽極銅球浸漬于溶劑H997(堀場制作所有限公司)，抽出電鍍用陽極銅球表面的油分，將該溶劑H997由FT-IR(傅里葉變換紅外線分光光度計)，測定H-C結(jié)合，作為油分而評價。
評價結(jié)果在表1中表示。
表1


以無供油進行鍛造的本發(fā)明例的表面油量，減低到比較例的1/5，根據(jù)本發(fā)明，確認到可以提供污染電鍍槽的可能性低的電鍍用陽極銅球。
(實施例2)接著，在比較例2中，評價了油泥量。作為本發(fā)明的例，將通過上述實施方式的制造方法而制造的電鍍用陽極銅球提供于試驗。作為比較例2，將通過滾轉(zhuǎn)而制造的電鍍用陽極銅球提供于試驗。
將直徑為55mm的電鍍用陽極銅球懸吊在Ti棒上，在電鍍液量1500ml、電鍍液溫度30℃的硫酸浴中，作為陰極使用黃銅板，作為陰極表面積0.95dm2，陰極表面積0.6dm2，將電流值保持在3.6mA，24小時實施了電解電鍍。采取并干燥其后沉積在電解槽槽底的油泥，測定油泥重量進行評價。
評價結(jié)果在表2中表示。
表2


由冷鍛制造的本發(fā)明例的油泥量減低為比較例的2/3，根據(jù)本發(fā)明確認到可以減低油泥量。
權(quán)利要求
1.一種電鍍用陽極銅球的制造方法，利用由多組的模和沖壓機構(gòu)成的模具，對銅棒材進行冷多段鍛造而形成球材，其中，不壓接于上述模的內(nèi)壁面，將上述銅棒材在其軸線方向鍛造，經(jīng)過第1鍛造工序，第1中間材成形為球狀，該第1鍛造工序，成形壓碎其端面的外周部而作為錐形面的第1中間材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍用陽極銅球的制造方法，其特征在于，在第1鍛造工序之后，經(jīng)過第2鍛造工序，第2中間材成形為球狀，該第2鍛造工序，不將上述第1中間材壓接于上述模的內(nèi)壁面，并將上述錐形面的內(nèi)側(cè)按壓為環(huán)狀，由此而成形在其端面中央部形成有在軸線方向突出的凸部的第2中間材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電鍍用陽極銅球的制造方法，其特征在于，在上述的第2鍛造工序之后，不使上述第2中間材的軸線方向的中央部抵接于上述模具，在軸線方向上鍛造而成形為球狀。
4.一種電鍍用陽極銅球，利用由多組的模和沖壓機構(gòu)成的模具，對銅棒材進行冷多段鍛造而制造，其中，上述冷多段鍛造以無供油而進行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造電鍍用陽極銅球的制造方法，以無供油進行鍛造而成形電鍍用陽極銅球時，可以穩(wěn)定地制造，并且盡量縮小在其表面存在的平坦面，而制造出滾動性良好的電鍍用陽極銅球。作為電鍍用陽極銅球的制造方法，利用由多組的模(21)和沖壓機(22)構(gòu)成的模具(23)，將銅棒材進行冷多段鍛造而形成球材，其中，以不壓接于模(21)的內(nèi)壁面的方式，將銅棒材在其軸線方向鍛造，經(jīng)過第1鍛造工序，第1中間材(31)成形為球狀，該鍛造工序，成形壓碎其端面的外周部而作為錐形面的第1中間材(31)。
文檔編號B21J5/00GK1840261SQ20061006768
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者瀧澤英男, 野村章二, 柚木雅紀 申請人:三菱綜合材料株式會社