CN1196984A - 双规片的中间材料及其制造方法和双规片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造沿片长度方向表面有一个或多个较厚部分,而在另一表面形成呈梯形横截面突起部分的双规片所需的中间材料。一种制造沿片长度方向表面有一个或多个较厚部分的双规片所需的中间材料的方法:其步骤包括:反复在上模和下模之间的平片上加压,并在每一次反复加压力负荷后,慢慢进给平片。其中上模底部有倒置“V”字型突起,下模与上模沟槽位置相对应的表面有一个或多个略具深度呈梯形横截面的沟槽。
Description
本发明涉及一种用于制造双规片的中间材料及其制造方法和双规片的制造方法，具体说来，本发明涉及一种制造沿片长度方向上的表面上具有一个或多个较厚部分的双规片，这些双规始于平面形片且被用于制造电子元件。本发明尚是半于制造双规片过程中所需的制造双规片的中间材料以及制备这种中间材料的方法。本发明适用于的材料包括：铜、铜合金、铝、铝合金、锰、锰合金、铁和钢；及以上述材料的组合体。
传统的双规片是由铜和铜合金制成，用于制造电子元件。图9展示的是双规片现有技术的一个例子：沿长度方向，在双规片21的中间部位有一个或两个加厚部分22和较薄部分23。制造这种双规片的方法可参见如下出版物：日本专利公开号SHo 59-42150，日本专利出版号SHo 62-55462，日本专利出版号Hei 6-77764，日本专利出版号Hei 8-32334等。
按照日本专利出版号SHo 62-55462号所提出的制造双规片方法，需用一锤击工具(上模)，此工具有至少一个沿平片进给方向倾斜的突起部分，并且有一宽度小于在锤击工具(上模)长度方向尺寸的平面打击面。在制造过程中，上模进行一系列的打击加压运动，平片在上模的打击间隔时沿长度方向被进给到上下模之间，平片因每次打击加压而减少的宽度部分变成随后厚度减少部分的宽度，结果是使一部分宽度增加，厚度减少。在保持相邻部分原始厚度不变的情况下，沿平片横向逐渐地分配材料，由此将平片的横截面由最初的横截面转变到最终的横截面。并依靠进给控制，完成双规片的制造。
按照日本专利出片物SHo 59-42150号所提出的制造双规片的方法。需用一带有向圆周形成凸起的“V”字形凸台的滚压滚子。凸起部分的宽度在滚子表面上是沿圆周方向不断变化的。凸台之所以凸出是为了使两端都可以和滚子一起沿斜面滑下，这样，将平片逐渐进给到滚子之间，同时通过增大和减小滚子的间距，使得滚子作双向运动，从而完成双规片的制造。
日本专利出版物Hei 6-77764号，提供了一种双规片的制造方法。其步骤为：(1)通过一个至少有一沟槽的滚子在预定要变薄的材料部分沿长度方向施加滚压力，从而挤压该材料使之相应于沟槽变形，最终嵌入沟槽中；(2)挤压该材料的嵌入部分使之平坦；(3)挤压薄模部分，但对被挤压和碾平的嵌入较厚部分和以较慢速度递减厚度的较薄部分挤压程度要有所不同；(4)参照平片沿长度方向的厚度，以相同的厚度递减速度挤压材料。
日本专利出版物号Hei 8-32334号提供了一种双规片的制造方法。其步骤是：(1)在压力下使进给材料的一部分变薄。通过一对在预定位置有曲线沟槽和相对沟槽位置有同样曲线的凸起的上滚和下滚组合，当材料的待加工部分进入沟槽与凸起间时，便开始挤压；(2)使被挤压材料的部分几乎扁平；(3)参照长度方向上的厚度变化以相同变化率挤压几乎扁平了的材料，从而完成对材料在预定的横截面尺寸的加工。
关于制造双规片的方法，如上所述，已提出了各种差别很大的处理过程，诸如日本专利出版物SHo 62-55462号提出的锻压成形法；日本专利公开号SHo 59-42150号提出的双向滚压法以及日本专利出版号Hei 6-77764和日本专利出版号Hei 8-32334提出的串联滚动挤压法。
在以上讨论的双向滚压法中，锻压法的锤击工具(上模)作为滚压滚子，平片的支持作为平面滚子，但平片在滚压滚子和平面滚子之间被滚过，从而形成一较薄的部分，使得变形的平片严重扭曲，难以矫正。虽然串联滚子挤压法被认为是可行的，但却需要较长时间来装置和调整滚动，同时确定中心也要费时，其它的方法，包括打击和挤压平片，应用锤击工具(上模)，从而在压力下延伸平片使之形成较薄部分的锻压法似乎是可行的。然而，位于双规片21较厚部分22和较薄部分23的之间的边界部分24的下表面会产生粗糙的表面。(如图9所示)这可能是由于晶粒大小和锻压材料的伸缩率和双规的形状造成的。如果粗糙表面Rmax超过1μm是最终产品的状况的话。该产品就不能用于要求较小的表面粗糙度的场合，比如说用于引线框架。
在这种技术背景下，本发明产生了。本发明的一个目的是改进上述锻压方法中存在的问题并提供一种在双规片较厚部分和较薄部分之间边界部分的下表面上不出现粗糙表面的双规片制造方法。本发明的另一目的是提供在最后滚压加工前的中间材料，应用这种材料可制作最好表面粗糙度的双规片。本发明同时提出这种中间材料的一种制造方法。
图1：为垂直于片长度方向的横截面视图，描述的是按照本发明制造双规片所需的中间材料。
图2：为以锻压法制造本发明所述中间材料的一模板的示意图。其中(a)表示上模的底视图，(b)表示下模的顶视图。
图3：图2所示的模工作至中间工序时，垂直于片的进给方向的剖视图。
图4：利用上下模工作至中间工序的另一实施例的剖视图。
图5：本发明中所述滚压过程的示意图。
图6：本发明所述双规片的横截面视图。
图7：本发明所述双规片的另一实施例的横截面视图。
图8：本发明所述双规片的另一实施例的横截面视图。
图9：双规片的示意图。
为达到上述目标，本发明的中间材料是用来制造双规片的，这种双规片在沿片长度方向表面上具有一个或多个加厚部分。在另外的表面上则形成呈梯形横截面的突起部分。
在制造双规片的中间材料中，呈梯形截面的突起部分最好与水平面成5°～60°底角θ。高度“h”为较厚部分厚度“T”的0.03至0.50倍，其基线长度“W”相对于较厚部分基线长度“W”的变化范围为(-3)mm至(+3)mm，如图1所示。
本发明所述中间材料的制造方法包括将一平片置于底部装有一倒置“V”字形突起的上、下模之间重复挤压，每次反复加压力负荷后，慢慢推进平片。其中下模应该具有一定深度呈梯形横断面的沟槽，并与上模的沟槽位置相对应。
按照中间材料的制造方法，下模表面有一定深度的呈梯形横截面沟槽最好其与水平面成5°～60°底角θ。高度“h”应该为较厚部分厚度“T”的0.03至0.50倍，其基线长度“W”相对于较厚部分基线长度“W”的变化范围为-3mm至+3mm。
按照本发明，制造双规片的方法包括使上述中间材料经过滚压过程，从而使下表面上的呈梯形横截面的突起部分成为平面。
按照本发明，制造双规片的方法包括：使双规片呈梯形横截面的突起部分变形为平面，从而完成滚压过程。
如上所述，按照本发明，制造双规片的中间材料有沿片长度方向的上表面上具有一个或多个较厚部分，在下表面上具有一个或多个呈梯形横截面的突起部分。通过随后的滚压梯形突起部分平滑自然地滚过较厚部分和较薄部分的边界而进入较薄部分，造成边界部分较小的表面粗糙度(相对于由通过没有梯形部分的锻压中间材料滚压而成的双规片而言)。下表面的突起很小，中间材料可以被轻易地滚过轧成平面而不会产生粗糙的表面。既使另一表面的一侧被平面滚压，经过随后的退火和退出轧制过程，也不会产生粗糙的表面。这样在下表面上无粗糙表面的双规片就可以重新得到了。
为顺利实现上述操作，取得上述优点，用于制造双规片中间材料另外表面上的呈梯形横截面的突起部分(见图1)最好具有一个与水平面成5°至60°底角θ。高度“h”为较厚部分厚度“T”的0.03至0.50倍，其基线长度“W”相对于较厚部分基线长度“W”的变化范围为-3mm至+3mm。其原因将在下面讲述。
如果底角θ超过60°，梯形突起部分会由于随后的滚轧而沿模向加大，易于造成“折皱”或“折叠”等表面质量差的现象，而且，由于需要增加金属的流动使下表面平整而使工作效率降低。如果底角θ低于5°，下表面接近于平面形，就不能产生最佳的金属流动，从而容易在另一表面的突起和下表面相交叉的边角部位产生粗糙的表面。基于这种情部况下，与水平面的夹角θ在5°～60°之间。
如果下表面侧上的高度h超过较厚部分厚度“T”的0.50倍，梯形突起部分会由于随后的滚轧而沿横向加大，造成“折皱”或“折叠”等表面质量差的现象，而且，由于需要增加金属的流动使下表面平整而使工作效率降低。如果“h”小于0.03倍较厚部分厚度“T”，下表面接近于平面形状，就不能产生最佳的金属流动，从而容易在另一表面的突起和下表面相交叉的边角部位产生粗糙的表面。基于这种情部况，“h”最好为较厚部分厚度“T”的0.03倍至0.50倍。
如果基线“W”较之上表面较厚部分基线长度长3mm或更长。为制造一双规片需要在随后的滚压中，需要更大的压缩比率以使在下表面上的突起部分变形为平面，从而易于产生粗糙表面，而且降低了双规片的产生效率。如果基线“W”较之在上表面较厚部分基线长度短3mm或更短，就不能产生最佳的金属流动，从而容易在另一表面上的突起和下表面相交叉的边角部位产生粗糙的表面。基于以上原因，其基线长度“W”与较厚部位的基线长度“W”相比较，其差值应为-3mm至+3mm之间。
接下来将结合附图介绍本发明的实施例，图1为垂直于平片长度方向的横截面视图。图2为以锻压法制造本发明所述中间材料的一模板示意图。其中(a)表示上模的底视图，(b)表示下模的顶视图。
如图1所示，在制造本发明双规片1的中间材料中，较厚部分2在沿片长度方向双规片1表面上的中间位置形成；较薄部分3在其两侧形成。在一个表面上，较厚边2形成梯形部分4，其高度几乎与双规片所要求相同。在另一表面上，则形成略具高度的突起5。其形状为沿长度方向成梯形。其最佳情况为：与水平面底角θ最好为5°至60°，高度“h”为较厚部分厚度“T”的0.03至0.50倍。基线长度“W”较之较厚部分的基线长度“W”其差值在-3mm至+3mm之间。
图2中的上、下模6和7是锻压法制造双规片所需中间材料的模板，其中中空部分8位于上模6中央，用来成形制造双规片所需中间材料的梯形部分4，倒置“V”字型突起部分9位于两侧，此“V”字倒置向上延伸(同平片M进给方向相反)。下模7的中间有略具深度呈梯形横截面的沟槽10，同上模6的空心部分8相对。通过上模作一系列的重复锤击挤压运动，并在每次打击间隙沿长度方向进给平片M，就可使平片M锻压成制造双规片1所需的中间材料的既定形状。由于平片M在锤击过程中受挤压，成形于平片M上的其较薄的部分3由于突起9的挤压主要沿横向延伸。此时被挤压的一部分流动到平片M另一表面一侧的下模7的沟槽10内，这样，略具深度的突起部分5在另一表面上就形成了。如果下模没有设置沟槽10，用这样的下模锻击出的双规片。会使与厚部分2和较薄部分3之间的边界区域相对应的下表面很粗糙。
在以上图2中，下模7被以举例阐述为具有一个在中央形成呈梯形横截面的沟槽10，同时其两侧是平面。但在图4中所示，下模7的形状则象上模6，这样一来，中央的沟槽10通过两侧略具高度的突起11而形成，就象倒置的“V”字的形成方式一样。较薄的部分3在压力下，处于上模6突起部分9和下模7的突起部分11之间沿长度方向被拉长。
上述的中间材料通过一对滚子被滚压制成双规片。上滚15中间具有一个沟槽13，其横截面形状几乎与双规片的较厚部分的形状相同。同时，下滚14是平的，能够将下表面上的中间材料的梯形部分5压平。在轧制过程中，在下表面的梯形部分5流动到较薄部分3。这样，相对于传统的锻造方法制造出的双规片，更易获得Rmax 1.0μm或更小的表面光洁度要求。
按下来的工序，也就是双规片的制造。中间材料先是经过模滚15的滚压，然后在酸中退火或洗涤并且(或者)以常规方式抛光。最后经过精轧滚压(为使制造双规片所需中间材料的交叉部分更粗细)，从而完成双规片成品。
在以上的例子中，沿长度方向上在中央有一个较厚部分2的形状已阐明了，但本发明不仅仅局限于这个例子。具有多个较厚部分的片也可应用此发明造出，并且具有同样的操作方法和优点。
实施例之一：
在通常的熔化、铸造、热轧和冷轧过程中，要准备一种厚度为2mm的脱氧亚磷酸铜(JIS-C1220)轧制材料，而后切成宽为42mm的片。原始材料的片是用图2所示的上、下模锻压出来的，用这些片制成图1所示双规片的中间材料。在锻压过程中，为了比较，准备了5个下模，每个下模的沟槽尺寸皆不同。在锻压过程中制造双规片所需中间材料的5个样本的尺寸如表1所示：表1
| 序号 | W(mm) | T(mm) | t(mm) | α | W(mm) | h(mm) | θ | Rmax.(μm) | 注： |
| A1 | 25.70 | 2.0 | 0.7 | 80° | 28.0 | 0.35 | 15° | 0.5 | 本发明实施例 |
| A2 | 25.70 | 2.0 | 0.7 | 80° | - | 0 | - | 3.7 | 比较样本 |
| A3 | 25.70 | 2.0 | 0.7 | 80° | 21.5 | 0.35 | 15° | 2.7 | 比较样本 |
| A4 | 25.70 | 2.0 | 0.7 | 80° | 28.0 | 0.03 | 15° | 3.1 | 比较样本 |
| A5 | 25.70 | 2.0 | 0.7 | 80° | 28.0 | 0.35 | 3° | 2.0 | 比较样本 |
涉及到锻压过程，在后来对制造双规片的中间材料进行滚轧时，我们准备了具有梯形横截面但在另一面没有突起的中间材料(W＝25.25mm；T＝1.70mm；t＝0.6mm)。在对它在650℃无氧环境的连续火炉中退火和酸中清洗后，再滚压成如图6所示的双规片A。双规片A的下表面的表面粗糙度Rmax，具体地说是符号B所指部位，被测量过了，测量结果有选择性地例于表1中。
自表1中的表面粗糙度可以明显看出：双规片A1作为本发明实施例样本，在B部位具有最佳的表面粗糙度0.5μm。而所有的比较样本的表面粗糙度都大于2μm。由于双规片A2在下表面没有突起部分(h＝0)双规片A3在下表面上的突起部分则具有极大的(W-w)值(4.2mm)。双规片A4中突起部分的高度“h”小于0.03倍的T。双规片A5的底角θ小于5°。这些双规片不能符合表面粗糙度Rmax≤1μm的工作要求，比如功率晶体管要求双规引线框架满足这样的表面粗糙度要求。
具体实施例2
在通常的熔化、铸造、热轧和冷轧过程中，要准备一种厚度为2mm的脱氧亚磷酸铜滚轧材料，而后将其宽度切为42mm。作为原材料的这些片以与实施例1同样的方式被锻压，为图7所示的双规片的制造准备中间材料。在锻压时，为了比较，准备了两个下模，一个模具有两个梯形槽另一个模没有沟槽。制造双规片所需中间材料的横截面形状的尺寸如下表2所示。
表2
| 序号 | W1(mm) | W2(mm) | T(mm) | t(mm) | α1 | α2 | |
| C1 | 25.70 | 32.44 | 2.0 | 0.7 | 81° | 75.5° | |
| C2 | 25.70 | 32.44 | 2.0 | 0.7 | 81° | 75.5° | |
| 序号 | W1(mm) | W2(mm) | h(mm) | θ1 | θ2 | Rmax.(μm) | 备注： |
| C1 | 13.1 | 36.1 | 0.5 | 10° | 25° | 0.5 | 实施例样本 |
| C2 | - | - | - | - | - | 3.2 | 比较样本 |
涉及到锻压过程在后来对制造双规片的中间材料进行滚压时，我们准备了具有梯形横截面但在下表面上没有突起的中间材料(W1＝10.485；W2＝32.47MM；T＝1.70mm；t＝0.6mm)。对它在650℃无氧环境下在连续退火炉中退火，而后在酸中清洗，最后，再滚压成如图8所示的双规片C。双规片C的下表面的表面粗糙度Rmax，具体地说是指符号D所指部位的表面粗糙度，被测量过，测量结果收录在表2中。
自表2中的表面粗糙度比较可以较清楚地看出：发明实施例的双规片C1在D部位具有最佳的表面粗糙度，但比较样本双规片C2由于在其下表面上没有突出部分(h＝0)其表面粗糙度高达3.2μm之多。这种双规片也不能满足双规片引线架例如：功率晶体管对表面粗糙度的要求(Rmax≤1μm)。
如上所述，本发明所提出的制造双规片的中间材料具有一个位于较厚部分下表面上的呈梯形横截面的突出部分，既使是通过锻压的方法加工该材料与以使用平的下模制成的双规片相比，下表面的金属可以更均匀地在较厚部分和较薄部分之间的边界流动，因为前者在下表面上有凸起。
制造双规片的中间材料的下表面的突出部分高度很小，可以用一个平滚代替下滚将凸起压平而不会出现粗糙表面。而且，滚压过的双规片可以最终在退火后达到下表面的较小的表面粗糙度。
Claims (7)
1、一种制造双规片的中间材料，其特征在于：在沿双规片的长度方向上有一个或多个较厚部分，在另一表面上形成呈梯形横截面的一个或多个突起部分。
2、根据权利要求1所述的制造双规片的中间材料，其特征在于：呈梯形横截面的突出部分与水平面所成的底角θ在5°～60°之间，高度“h”为较厚部分厚度“T”的0.03至0.50倍之间，其基线长度“W”相对于较厚部分基线长度“W”的差值为-3mm至+3mm。
3、一种制造沿长度方向有一个或多个较厚部分的双规片的双规片所需中间材料的制造方法，其特征在于：自一平片开始，包括：多次锻打在上模和下模之间的平片，并在每一次锻打后慢慢进给平片。其中上模底部有倒置“V”字型突起，下模与上模沟槽位置相对应的表面有一个或多个略具深度呈梯形横截面的沟槽。
4、根据权利要求3所述的制造双规片中间材料，其特征在于：下模表面上的略具深度呈梯形横截面的沟槽与水平面的底角θ在5°～60°之间，高度“h”为较厚部分厚度“T”0.03至0.50倍之间，其基线长度“W”与较厚部分基线长度“W”的差值在-3mm至+3mm之间。
5、一种制造双规片的方法，其特征在于：其步骤包括：使权利要求1或2所述的中间材料经过滚压，然后使呈梯形横截面的突出部分成为平面。
6、一种制造双规片的方法，其特征在于：其步骤包括：连续使权利要求3或4所述的方法制造的中间材料经过滚压，从而使呈梯形横截面的突出部分成为平面。
7、一种制造双规片的方法，其特征在于：其步骤包括：使权利要求5或6所述的方法制造的双规片完成滚压过程。
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