电镀用阳极铜球的制造方法及电镀用阳极铜球

摘要

本发明提供一种制造电镀用阳极铜球的制造方法，以无供油进行锻造而成形电镀用阳极铜球时，可以稳定地制造，并且尽量缩小在其表面存在的平坦面，而制造出滚动性良好的电镀用阳极铜球。作为电镀用阳极铜球的制造方法，利用由多组的模(21)和冲压机(22)构成的模具(23)，将铜棒材进行冷多段锻造而形成球材，其中，以不压接于模(21)的内壁面的方式，将铜棒材在其轴线方向锻造，经过第1锻造工序，第1中间材(31)成形为球状，该锻造工序，成形压碎其端面的外周部而作为锥形面的第1中间材(31)。

权利要求

1.一种电镀用阳极铜球的制造方法，利用由多组的模和冲压机构成的模具，对铜棒材进行冷多段锻造而形成由以下制造工序制造的球材，其中，使用由具有深圆柱状的空腔的模和具有浅圆盘状的空腔的冲压机构成的模具，经过不压接于上述具有深圆柱状的空腔的模的内壁面，将上述铜棒材在其轴线方向锻造，成形压碎其端面的外周部而作为锥形面的第1中间材的第1锻造工序，第1中间材成形为球状，在第1锻造工序之后，使用由具有深圆柱状的空腔的模和具有浅圆盘状的空腔的冲压机构成的模具，经过不将上述第1中间材压接于在上述第1锻造工序后使用的上述具有深圆柱状的空腔的模的内壁面，并将上述锥形面的内侧按压为环状，由此成形在其端面中央部形成有在轴线方向突出的凸部的第2中间材的第2锻造工序，第2中间材成形为球状，在上述的第2锻造工序之后，使用由具有半球状的空腔的模和具有半球状的空腔的冲压机构成的模具，不使上述第2中间材的轴线方向的中央部抵接于上述第2锻造工序之后使用的上述模具，在上述具有半球状的空腔的模和上述具有半球状的空腔的冲压机之间形成有空间的状态下，在轴线方向上锻造而成形为球状，并且，所述锻造工序以无供油而进行。

2.一种电镀用阳极铜球，其根据权利要求1所述的方法制造，并且利用由多组的模和冲压机构成的模具，对铜棒材进行冷多段锻造而制造，其中，上述冷多段锻造以无供油而进行。

说明书

电镀用阳极铜球的制造方法及电镀用阳极铜球

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电镀用阳极铜球的制造方法，其在铜的电解电镀中作为铜原料使用。

背景技术

[0002] 以往，作为对手机或电脑等的印刷布线基板进行铜电镀的方法，将铜作为阳极，将印刷布线基板作为阴极，浸渍于稀硫酸溶液等电镀槽中，并通电的电解电镀被广泛使用。 该电解电镀，是作为阳极的铜在稀硫酸溶液中溶化，从而在作为阴极的印刷布线基板的表面上施行铜电镀的方法。

[0003] 而且提出如下的构成方法，作为该电解电镀的铜原料的阳极，使用以球状形成的铜材(电镀用阳极铜球)，在电镀槽中配置由Ti等耐蚀性原材构成的电镀篮，在该电镀篮内将电镀用阳极铜球依序装入下去。 由于铜材在溶液中溶解，顺序消耗下去，但可以根据其消耗量，滚动电镀用阳极铜球而装入在Ti电镀篮中，所以可以连续进行电解电镀。

[0004] 电镀用阳极铜球，由氧气量为20ppm以下的低氧铜或磷脱氧铜等构成，通过滚转这些原材而制造。 由滚转制造出的电镀用阳极铜球正球度高，且滚动性优异，但是由于滚转时被加热而结晶粒粗大，从而存在油泥量增加的问题。

[0005] 作为电镀用阳极铜球的其他制造方法，可举出将大致圆柱状的铜棒材1段锻造的方法，但在该方法中，存在在球材的表面形成大的平坦部，而铜球的滚动性劣化的问题。

[0006] 在此，作为将球材不是由1段锻造，而是由多段锻造成形的方法，周知的有专利文献1所示的方法。 通过将圆柱形的原材向其轴线方向放入并锻造，而形成全体为大致桶形的中间原料，将该中间原料提供给由在前端面具有半球状的空腔的冲压机，和相对于此具有半球状的空腔的模而锻造的最终锻造工序中。

[0007] 在上述方法，桶形的中间原料由具有半球状空腔的模和冲压机锻造，因此可以在由模和冲压机形成的球状的模具中填充金属，而成形球材。

[0008] [专利文献1]日本专利公开2003-181590号公报

[0009] 但是，在专利文献1所述的方法中，将由硬度较高的钢材构成的球轴承等的成形作为对象，而不考虑成形由铜等的软质材构成的球材。

[0010] 在此，圆柱形的原料，可以将具有规定的径的线材以适当的长度剪切而获得，但是剪切钢材时，切断面对于圆柱的周面形成大致垂直的面。 因此，在锻造圆柱形的原材时，该圆柱形原材的轴线，与模及冲压机的轴线为一致，可以良好地进行锻造，并成形球材。

[0011] 另一方面，剪切铜等的软质材时，切断面的一部由剪切而拖拉，而存在着切断面对于圆柱的周面成为倾斜的问题。 如此将切断面对于周面倾斜的原料向其轴线方向放入并锻造，圆柱形的原材的轴线，与模及冲压机的轴线不一致，存在无法成形为球材的问题。

[0012] 另外，切断面由剪切时的应变而加工硬化，切断面的延展性局部降低。 将这种圆柱形原材，加工硬化的切断面朝向上述的具有半球状的空腔的模和冲压机而锻造时，因切断面的延展性低而无法将金属顺利地流入到空腔内，空腔的中心部，也就是成为端面的中央部的部分便形成大的平坦部，发生无法成形球材的问题。

[0013] 另外，由于电镀用阳极铜球，如上述浸渍于电镀槽内而被使用，因此铜球的表面附着有油分时，会污染电镀槽内，而需要洗净电镀槽，从而导致阻碍操作，附着异物而发生电镀不良等电镀工序操作上的各种故障。

[0014] 因此，在成形电镀用阳极铜球的锻造工序中，不要在由模和冲压机构成的模具内供油，优选以无供油而进行。

[0015] 但是，以无供油而进行锻造时，若提高其模具内的充填率而使锻造材强力压接在模具的内壁面，就很难将锻造材从模具取出，所以有必要降低充填率。 在专利文献1所述的方法中，在充填率低的状态下以冷锻形成球材时，因铜没有充分地充填到模具内，而发生无法成形为球材的问题。

[0016] 另外，在专利文献1中，在球材的周面形成有环状的毛刺，有必要以切削加工等去除该毛刺，但因为切削加工时使用切削油，所以不适合使用在忌避油分混入的电镀用铜球的成形上。 而且因为去除毛刺，存在原材的成品率差，制造成本增加的问题。

发明内容

[0017] 本发明鉴于上述问题，其目的在于，提供电镀用阳极铜球的制造方法及电镀用阳极铜球，以无供油冷锻而成形电镀用阳极铜球时，可以稳定地进行制造，并且尽量缩小在其表面存在的平坦部而制造滚动性良好的电镀用阳极铜球。

[0018] 为了解决上述问题，本发明的电镀用阳极铜球的制造方法，利用由复数组的模和冲压机构成的模具，将铜棒材进行冷多段锻造而形成球材，其中，不压接于具有深圆柱状的空腔的模的内壁面，并将上述铜棒材在其轴线方向锻造，经过第1锻造工序，将第1中间原材成形为球状，该第1锻造工序，成形压碎其端面的外周部而作为锥形面的第1中间材。

[0019] 在上述的制造方法中，通过第1锻造工序而矫正铜棒材的端面的弯曲等。 另外，因为不压接于模的内壁面而锻造，所以第1中间材不会强力地附着在模具内。 还有，所谓不压接，意味着不以强力附着的程度将原材接触在模具的内壁面。

[0020] 而且，在上述第1工序之后，经第2锻造工序，将第2中间材成形为球状，该第2锻造工序为：通过将上述的第1中间材不压接于上述模的内壁面，并通过将上述锥面的内侧按压为环状，而成形在其端面中央部形成在轴线方向突出的凸部的第2中间材，由此，将在其中央部具有凸部的第2中间材，提供到最终形成球材的终锻工序中。 另外，因不压接于模的内壁面而锻造，所以第2中间材不会强力附着在模具内。

[0021] 此时，在第1锻造工序中形成的锥面，由该第2锻造工序进行锻造时形成用于将第1中间材配置到模具的中心的导引部。

[0022] 另外，在第2锻造工序之后，使上述第2中间材的轴线方向中央部不抵接于上述模具，在模和冲压机之间形成有空间的状态下，在轴线方向锻造并成形球状，由此成形平坦面少的球，并且在由模和冲压机构成的球体状的空腔的赤道部分形成空间，从而模和冲压机的内面成为比半球面小，模和冲压机的开口部成为向外侧扩大的形状，并且，上述锻造工序通过无供油而进行。

[0023] 另外，本发明的电镀用阳极铜球，是利用由多组的模和冲压机构成的模具，将铜棒材进行冷多段锻造而制造的电镀用阳极铜球，其中，上述冷多段锻造通过无供油而进行。

[0024] 该电镀用阳极铜球，因为以无供油的冷多段锻造而制造，所以减少了电镀用阳极铜球表面的油分，并且抑制了其结晶粒的粗大化。

[0025] 在上述电镀用阳极铜球的制造方法中，因为具有在其端面外周部形成锥形面的第1锻造工序，所以即使成为原料的铜棒材的端面形状由剪切变形为倾斜，也可以成形端面的外周部上形成有锥形面的第1中间材，该锥形面成为导引，可以在其后的锻造中使第1中间材的轴线和模或冲压机的轴线一致，可以稳定地进行锻造，并成形球材。

[0026] 另外，因为第1中间材不强力附着在模具内，所以即使以无供油进行锻造时，也可以容易地将第1中间材从模具脱模。

[0027] 另外，在第2锻造工序中，将在第1锻造工序中成形的锥形面的内侧按压成环状，此时，因按压成环状的部分的第1中间材与模及冲压机的接触面积小，所以不用附加使第1中间材整体变形为桶状程度的力，被按压的材料，流入到环状的按压部的内侧，即球的中心轴方向，从而产生材料的隆起。 该隆起变形可以隆起球顶上部的平坦面，而改善正球度。

[0028] 而且，在最终形成球材的最终锻造工序中，由在前端面具有半球状的空腔的冲压机，和对此具有半球状的空腔的模来进行锻造，但是因为对该最终锻造工序提供在端面的中央部具有凸部的第2中间材，所以半球状的模和冲压机互相接近时，在模或冲压机形成的半球状的空腔的中心配置第2中间原材的凸部，该凸部在半球状的空腔的中央部破坏，同时铜流入周围，由此可以成形平坦部少的球材。

[0029] 此外，在最终工序中使用的模及冲压机的内面成为比半球面小，模及冲压机的开口部形成为向外侧扩大的形状，因此在模具内不供油而进行锻造，也可以容易地从模或冲压机将球材取出。

[0030] 另外，在锻造后的球材的周面因为没有形成环状的毛刺，所以不需要切削加工，并且可以提高材料的成品率，并减低球材的制造成本。

[0031] 另外，根据本发明的电镀用阳极铜球，因为电镀用阳极铜球表面的油分的减少，所以可以抑制电镀槽的油污染防止电镀操作时的故障。 另外，因为可以抑制电镀用阳极铜球的结晶粒的粗大化，从而可以抑制油泥的产生。

[0032] 如以上，根据本发明，能够提供电镀用阳极铜球的制造方法及电镀用阳极铜球，以无供油进行冷锻而成形电镀用阳极铜球时，可以稳定地制造，并尽量缩小在其表面存在的平坦部而制造滚动性好的电镀用阳极铜球。

附图说明

[0033] 图1为供于本实施方式的制造方法的铜棒材侧视图。

[0034] 图2为本实施方式的第1锻造工序的截面图。

[0035] 图3为由本实施方式的制造方法成形的第1中间材的侧视图。

[0036] 图4为本实施方式的第2锻造工序的截面图。

[0037] 图5为由本实施方式的制造方法成形的第2中间材的侧视图。

[0038] 图6为本实施方式的最终锻造工序的截面图。

[0039] 图7为由本实施方式的制造方法成形的球材的侧视图。

[0040] 图中：11-铜棒材；21、41、61-模；22、42、62-冲压机；23、43、63-模具；31-第1中间材；35a、35b-第1锥形面；36a、36b-第2锥形面；46a、46b-环状平面部；
51-第2中间材；56a、56b-环状平面；57a、57b-凸部；70-球材。

具体实施方式

[0041] 以下，参照附图说明本发明的实施方式。

[0042] 从图1至图7按工序顺序表示，本实施方式的铜棒材、第1中间材、第2中间材及球材的形状、在第1锻造工序、第2锻造工序、最终锻造工序中所使用的模及冲压机的模式图。

[0043] 作为使用于该电镀用阳极铜球的制造方法的原料，提供如图1所示的其外形形成圆柱形的铜棒材11。 该铜棒材11，由例如作为氧含量为20ppm以下的低氧铜或脱氧剂，含有350～600ppm的磷的磷脱氧铜而构成，通过传动带式连铸机连续锻造成铸锭，将得到的铸锭用连续轧制机轧制，从而将具有规定的外径(在本实施方式中大约为39mm)的线材制造为线圈状，以规定的长度(在本实施方式中大约为77mm)剪切该线材而制造。

[0044] 上述低氧铜或磷脱氧铜的线材，在剪切时，切断面的一部由剪切而拖拉，其切断面，即铜棒材11的端面11a、11b，对铜棒材的周面11c形成倾斜。切断面的形状根据切断状况而大幅变动，因此铜棒材11的形状不一定，呈现出各种各样的形状。

[0045] 因此，在图2所示的第1锻造工序中，在由具有深圆柱状的空腔的模21，和具有浅圆盘状的空腔的冲压机22构成的模具23中，将铜棒材11插入，使其端面11a、11b分别与模21和冲压机22相对向，在铜棒材11的轴线L方向锻造，而成形第1中间材31。

[0046] 在模21的底面21a的中央部设有平面部24a，在其外周部上形成有随着向模21的开口部逐渐扩大的第1锥形部25a，在该第1锥形部25a的外周部上形成有随着向模21的开口部而逐渐扩大的第2锥形部26a，第2锥形部26a的锥角小于第1锥形部25a的锥角，模21的内周面21c与模21的轴线大致平行地延伸，以使连接于第2锥形部26a。

[0047] 另外，在冲压机22上，以与模21的底面21a相对向的方式，与设在模21的底面21a的平面部24a、第1锥形部25a、第2锥形部26a同样的形状形成有平面部24b、第1锥形部25b、第2锥形部26b。

[0048] 从而，如图3所示，在由第1锻造工序成形的第1中间材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锥面35a、35b，第1锥面35a、35b的外周上形成有第2锥面36a、36b连接于第1中间原材31的周面31c。另外，在铜棒材11的轴线L方向锻造，第1中间材31的外形形成为大致桶形。

[0049] 在此，在图2所示的第1锻造工序中，以不压接于模21(模具23)的内周面21c的方式而锻造，第1中间原材31的周面31c为没有强力地按压在模21的内周面21c的状态。另外，在第1锻造工序中，为了防止油附着于第1中间材31而在无供油的状态下进行锻造。

[0050] 其次，图4所示的第2锻造工序中，在由具有深圆柱状的空腔的模41，和具有浅圆盘状的空腔的冲压机42构成的模具43中，插入第1中间材31使其端面31a、31b分别与模41和冲压机42相对向，在第1中间材31的轴线M方向锻造，而成形第2中间材51。

[0051] 在模41的底面41a的中央部设有平面部44a，在其外周部形成有以凹曲面状形成的凹曲面部45a，在该凹曲面部45a的外周部，形成有相对于模41的轴线垂直的环状平面部46a，模41的内周面41c与模41的轴线大致平行地延伸，以使连接于该环状平面部46a。

[0052] 另外，在冲压机42上，以与模41的底面41a相对向的方式，与设置在模41的底面41a的平面部44a、凹曲面部45a、环状平面部46a同样的形状形成有平面部44b、凹曲面部45b、环状平面部46b。

[0053] 因此，如图5所示，在由第2锻造工序成形的第2中间材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的外周形成有环状平面56a、56b以使连接于第2中间材51的周面51c。 该平坦面54a、54b与凸曲面部55a、55b构成凸部57a、57b。

[0054] 在此，在图4所示的第2锻造工序中，以不压接于模41(模具43)的内周面41c的方式而锻造，第2中间材51的周面51c为没有强力地按压在模41的内周面41c的状态。另外，在第2锻造工序中，为了防止油附着于第2中间材51而在无供油的状态下进行锻造。

[0055] 接着，在图6所示的最终锻造工序中，在由具有半球状的空腔的模61，和对此具有半球状的空腔的冲压机62构成的模具63中，插入第2中间材51，使其端面51a、51b分别与模61和冲压机62相对向，在第2中间材51的轴线N方向锻造，而形成在图7所示的外径大约55mm的球材70。 在最终锻造工序中，为了防止油附着于球材70而在无供油的状态下锻造。

[0056] 在此，如图6所示，在模61与冲压机62之间形成空间g的状态下进行锻造，以使模61与冲压机62相互不接触。 因此，第2中间材51的周面51c的中央部不抵接于模61和冲压机62，球材70的赤道部分上则形成如图7所示的环部70c。

[0057] 于是，上述的第1锻造工序、第2锻造工序、最终锻造工序全部在冷环境下进行。

[0058] 如上制造出的电镀用阳极铜球，供应到配置在储存稀硫酸溶液的电镀槽内的Ti制电镀篮内而作为阳极，作为阴极印刷布线基板浸渍于电镀槽内进行通电，而溶解在稀硫酸溶液中，从而在印刷布线基板的表面上形成铜电镀。 在此，电镀用阳极铜球经滚动，补充到配置在电镀槽内的Ti制电镀篮内，并连续进行铜电镀。

[0059] 在上述的电镀用阳极铜球的制造方法中，通过在其端面外周部形成锥形面35、36的第1锻造工序，而成形第1中间材31，因此即使在供于锻造的铜棒材11的形状不一定时，在第1锻造工序之后的第2锻造工序中，该锥形面35、36成为导引，可以使第1中间材31的轴线和模41或冲压机42的轴线一致，稳定地进行锻造，而成形球材。

[0060] 另外，在第1锻造工序中，为了防止油附着在第1中间材31，在无供油的状态下进行锻造，以不压接于模21(模具23)的内周面21c的方式而锻造，第1中间材31的周面31c没有被强力地按压在模21的内周面21c上，例如在模21的底面21a的平面部24a设置孔，从该孔装入推顶杆而按压第1中间材31的端面，从而可以容易地使第1中间材31脱模。

[0061] 另外，在上述的电镀用阳极铜球的制造方法中，由第2锻造工序，在端面的中央部成形具有凸部57的第2中间材51，因此在最终工序中，由具有半球状的空腔的模61，和对此具有半球状的空腔的冲压机62来进行锻造时，在半球状的空腔的中央部配置该凸部57，该凸部57在半球状的空腔的中央部破坏而使铜流入，由此可以成形平坦部少的球材。

[0062] 另外，在第2锻造工序中，为了防止油附着在第2中间材51，在无供油的状态下进行锻造，以不压接于模41(模具43)的内周面41c的方式而锻造，第2中间材51的周面51c没有被强力地按压在模41的内周面41c上，例如在模41的底部41a的平面部44a设置孔，从该孔装入推顶杆而按压第2中间材51的端面，从而可以容易地使第2中间材51脱模。

[0063] 因此，在上述的电镀用阳极铜球的制造方法中，能够提供一种可以稳定地滚动电镀用阳极铜球，而确实地补充到Ti电镀篮中，并可以连续进行铜电镀的电镀用阳极铜球。

[0064] 此外，因为由冷锻而制造，所以电镀用阳极铜球的结晶粒不会粗大化，可以抑制油泥的产生。

[0065] 还有，在本实施方式中，说明了以3段锻造成形球的方法，但是不限于此，也可以在第1锻造工序和第2锻造工序之间进行多次的锻造工序。

[0066] 另外，说明了铜棒材11由传动带式连铸机和连续压延机制造的方法，但也可以以其他方法制造，例如也可以将钢坯材通过高温压出而制造成线材，并将其切断。

[0067] (实施例1)

[0068] 为了确认本发明的效果进行了评价实验。其结果如下所示。 在比较实验1中，评价了电镀用阳极铜球的表面油量。 作为本发明的例，将通过上述实施方式的制造方法而制造的电镀用阳极铜球提供于试验。作为比较例1，将通过一边供油一边锻造而制造的电镀用阳极铜球提供于试验。

[0069] 将这些电镀用阳极铜球浸渍于溶剂H997(堀场制作所有限公司)，抽出电镀用阳极铜球表面的油分，将该溶剂H997由FT-IR(傅里叶变换红外线分光光度计)，测定H-C结合，作为油分而评价。

[0070] 评价结果在表1中表示。

[0071] 【表1】

[0072]油分
2
本发明例 0.0002mg/cm
油分
2
比较例1 0.0010mg/cm

[0073] 以无供油进行锻造的本发明例的表面油量，减低到比较例的1/5，根据本发明，确认到可以提供污染电镀槽的可能性低的电镀用阳极铜球。

[0074] (实施例2)

[0075] 接着，在比较例2中，评价了油泥量。 作为本发明的例，将通过上述实施方式的制造方法而制造的电镀用阳极铜球提供于试验。作为比较例2，将通过滚转而制造的电镀用阳极铜球提供于试验。

[0076] 将直径为55mm的电镀用阳极铜球悬吊在Ti棒上，在电镀液量1500ml、电镀2
液温度30℃的硫酸浴中，作为阴极使用黄铜板，作为阴极表面积0.95dm，阴极表面积
2
0.6dm，将电流值保持在3.6mA，24小时实施了电解电镀。 采取并干燥其后沉积在电解槽槽底的油泥，测定油泥重量进行评价。

[0077] 评价结果在表2中表示。

[0078] 【表2】

[0079]油泥重量
本发明例 100mg
比较例2 150mg

[0080] 由冷锻制造的本发明例的油泥量减低为比较例的2/3，根据本发明确认到可以减低油泥量。