JP2010510066A5

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Publication number: JP2010510066A5
Application number: JP2009537090A
Authority: JP
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2012-02-02

Description

マルチゲージ-ストリップの製造方法

本発明は、半導体のリードフレーム材等に用いられるマルチゲージ-ストリップ(MGS;Multi Gauge Strips)（離型ストリップ）を製造する方法に関するものである。マルチゲージ-ストリップ(離型ストリップ)は、ストリップの長手方向に沿って連続的に配置された厚部と薄部とからなる帯状の部材を意味するが、本発明は、汎用の圧延機またはプレス機を用いて上記マルチゲージ-ストリップを製造する方法に関するものである。

マルチゲージ-ストリップは主に電気容量の大きい半導体部品または電気、電子部品等に電気を供給し、これを支持するリードフレーム等の用途に使用される部材である。例えば、パワートランジスターまたは、コネクターのような発熱部品に電気を供給すると共に、該当部品から発生する熱をスムーズに放出させるために上記マルチゲージ-ストリップが使用されている。通常マルチゲージ-ストリップは銅及び銅合金からなるストリップに厚部と薄部を形成することにより製造されるが、マルチゲージ-ストリップの薄部はリードとして利用され、厚部は熱放出機能を遂行する放熱体として用いられている。

通常のマルチゲージ-ストリップにおいて薄部の厚さは厚部厚さの30％程度になるように形成している。ところが、通常の圧延方法を利用してマルチゲージ-ストリップを製造すると薄部の長さが長くなるので、通常の圧延方法では成形が不可能である。従って、ストリップの幅方向に材料を伸長させて薄部を成形する種々な方法等が考案されて適用されている。

マルチゲージ-ストリップの製造方法として従来は、材料の一部をスキャルピング(Scalping)して薄部を形成する方式、厚部の両外側に薄部材料を溶接する方式等が使用されることもあったが、これらの方法は競争力が低いので現在適用されておらず、最近では材料を幅方向に伸長させる方式が主に使用されている。

このようなマルチゲージ-ストリップの製造方法のうち、現在最も多く適用されている方法の一つは、図１に示されたようなV−ミル(V-Mill)を利用する方法である。この方法は、ダイス1の上面の中央に凹溝1bを形成し、凹溝1bの左右に傾斜面1ｃを形成するが、傾斜面1ｃは鋭角部１aから漸次広くなってV字状に成るようにして、ストリップ材料2を加工する方法である。

ストリップ材料2をダイス1に進入させると凹溝1bに挿入されるストリップ材料2の中央部分が図２の厚部2aに形成され、厚部2aの左右側の底面がダイス1の凹溝上段直角部1ｄ及び鋭角部1aによって切断され、傾斜面2ｃと直線切断面2ｄを備えた切断部2ｂを形成することになる。この状態からストリップ材料2をさらに前進させると、ダイス1の漸次広くなる傾斜面1ｃにより切断部2ｃの大きさが増加するようになり、ダイス1の平面部1eによって切断部2ｂが薄部2eに成形されることにより厚部2aと薄部2eが備えられたマルチゲージ-ストリップ2’の成形が完了する。

このとき、ダイス1上のストリップ材料2を成形するために、ストリップ材料2の上面で、成形ロール(図示省略)が材料の進行方向に往復運動するか、成形ロールが材料の進行方向の左右側へ往復運動するようにしている。また、材料の上面を高速でハンマリング(hammering)する方法を使用しており、ダイス１をロール状に変更して成形することもある。

しかし、上記の方法の場合、成形ロールが往復運動をしながら加圧が行なわれなければならず、工程のうち１回は無負荷状態にならなければならないので、速度と加圧力の制約により生産速度が低下するという短所がある。また、ダイスの形状がV字状傾斜部を備えた構造になっているので製作及び維持補修が容易でなく、鋭角部の形状が加圧力に脆弱になる問題等がある。

特に、２個の厚部を有するW字状マルチゲージ-ストリップの場合、凹溝内に突起2fの体積に合わせて加圧力が高くなければならず、これに因り、高いイジェクテイング(ejecting)力を必要とするので、材料の移送は勿論、成形自体に制約が加わるという問題点がある。

また、ＭＧＲ(Ｍulti Grooved Ｒoll)方式と呼ばれる方法で、図２のように凹凸の溝を有する上方及び下方ロール３a,3bと、平坦な表面を備える上方及び下方ロール４a,４bを交互に、多数段の圧延ロールをタンデム(Tandem)配列して成形する方法が使用されている。この方法は、上方及び下方ロール３a,3bの材料５の両側部を加圧して屈曲部と薄部を成形した後、成形された材料の凹凸を平坦な表面を備える上方及び下方４a,４bが平面状に矯正する過程を繰り返して行なうことになる。即ち、薄部を漸次左右内側に広めて行く方式によって薄部を成形するのである。

この方法の場合、一度に成形される薄部の幅を広く設定すれば薄部に波状が発生し、薄部の幅を狭く設定すると凹，凸の溝を有する上方及び下方ロールの数が増加し、全体の製造コストにおいて工具のコストが増大する。したがって、平坦な表面を有する上方及び下方ロールを利用した矯正過程を通じて厚部の長さを薄部の長さと同じにして成形している。

また、上記のＭＧＲ方式の他の実施例であって、多数段の上方及び下方をタンデム配列して成形する方法がある。この方法は図３に示されたように、凹溝6aとその左右側に平面部6bと傾斜部6cが形成された上方ロール６と平坦な表面を備える下方ロール(図示省略)を利用する。上方ロール６は材料７の中央部を凹溝6a内に挿入させながら厚部7aを成形し、同時に平面部6bと傾斜部6cが薄部７ｂとその両外側の傾斜部7cを成形するが、漸次薄部の幅が増加されるように、上記の過程を繰り返すことになる。

このとき、成形ロールの数字を減らすために薄部の幅を広くすれば、上記の図２のＭＧＲ方式と同一の結果が表れるので、薄部幅の両外側に傾斜部を有するようにし、図２のＭＧＲ方式と同じく平坦な表面を備える上方及び下方を利用した矯正過程を経るようにしている。

図２に示された方法の場合、図４の断面図のようにストリップ材料が形状Ａと形状Ｂ及び形状Ｃを経てマルチゲージ-ストリップに形成される。即ち、材料幅の外側から内側へと成形を繰り返しながら、厚部の幅は減少させ、薄部の幅を増加させる方式で成形が行なわれる。また、図３に示された方法の場合には、ストリップ材料が形状Ｄと形状Ｅ及び形状Ｆを経てマルチゲージ-ストリップに成形される。即ち、材料の中央部分に厚部が形成された後、材料の中央外側に薄部の幅が増加する方式で成形が行なわれる。

一方、図３と図４に示された方法の場合、成形ロールの所要が多いので工具費の割合が増加することになり、材料が各成形ロールを通過する時、厚部幅の位置を一定に維持させなければならないので速度に制約があり、厚部の両外側を繰返して加圧する過程で発生される粉末により不良品が増加することになる。

また、上記の方法では、材料がそれぞれの上方及び下方を通過し、厚部と薄部の厚さが漸次減少し、その減少分が長さを増加させるため、タンデム配列した各成形ロールが増速機能を必要とし、繰り返される成形過程で材料の材質が漸次硬化されるので大型の専用設備が必要になる。

また、上記の方法は、材料を数回繰り返し成形して薄部を成形するとき、成形中に材料の位置が固定されていないので、複数の厚部と薄部を有する形状を成形する場合、構造的に制約が加わるという共通の問題がある。

本発明は上記の従来の問題点を解決するためになされたものであって、ストリップ材料の下面に凹溝が備えられた薄部を先に成形して下部ロールとの間に所定の空間が形成されるようにして、上記空間に因りストリップの上面に厚部と薄部を成形するとき幅方向の伸長率を高くすることにより、厚部と薄部の長手方向延伸率が同調して厚部と薄部の成形が同時に行なわれるようにしたマルチゲージ-ストリップの製造方法を提供することにその目的がある。

上記の目的を達成するための本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法は、ストリップ材料を連続的に移送しながら幅方向に沿って相対的に厚い厚部と相対的に薄い薄部からなるマルチゲージ-ストリップを製造する方法において、上記ストリップ材料の上面を加圧して上記ストリップ材料の中、薄部が形成されるべき部分の下部に凹溝が形成されるように1次成形する段階と；上記段階において1次成形された加工ストリップの上面を加圧して上記凹溝が形成された部分が薄部に成形され、残りの部分が厚部に成形されるように2次成形する段階とを含むことを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記1次成形において形成される凹溝は台形状又は曲面形状に形成されることを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記1次成形は、上記ストリップ材料を幅方向中央に厚部が形成され、両側縁の下部にそれぞれ凹溝が備えられた加工ストリップに成形し；上記2次成形は上記加工ストリップを中央の厚部およびその両側の薄部からなるマルチゲージ-ストリップに成形することを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記2次成形のとき上記厚部の中央上段に角形の凹部をしてW字状マルチゲージ-ストリップに成形することを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記1次成形は下部に多数の凹溝が形成され、その間に厚部が備えられた加工ストリップに成形し；上記2次成形は、上記加工ストリップの内側凹溝部分を薄部の成形後、両側縁の凹溝部分を同時に薄部に成形して、上記加工ストリップを複数の厚部及びその間の薄部からなるマルチゲージ-ストリップに成形することを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記2次成形において、内側凹溝部分の薄部の成形は、中央側凹溝部分から外側の凹溝部分に、順次行われることを特徴とする。

また、本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法によれば、上記1次成形は中央下部の突起両側にそれぞれ凹溝が形成され、上記凹溝の外側に厚部が備えられた加工ストリップに成形し；上記2次成形は上記加工ストリップを両先端の後部とそれらの間の薄部とからなるマルチゲージ-ストリップに成形することを特徴とする。

従来のV-ミルを利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。従来のV-ミルを利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。従来のＭＧＲ方式を利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。従来のＭＧＲ方式を利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。従来のＭＧＲ方式を利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。従来のＭＧＲ方式を利用したマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための参考図である。本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明するための設備の平面概念図である。本発明の実施例１による成形過程が示された断面図である。本発明の実施例２による成形過程が示された断面図である。本発明の実施例３による成形過程が示された断面図である。本発明の実施例４による成形過程が示された断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法を説明すると次の通りである。

本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法は、ストリップ材料を連続的に移送しながら幅方向に沿って相対的に厚い厚部と、相対的に薄い薄部とからなるマルチゲージ-ストリップを製造するにおいて、ストリップ材料の上面を加圧してストリップ材料のうち、薄部が形成されるべき部分の下部に凹溝が形成されるように1次成形した後、1次成形された加工ストリップの上面を加圧して凹溝が形成された部分が薄部に成形され、残りの部分が厚部に成形されるように2次成形して製造する。この方法による具体的な実施例を示すと次の通りである。

本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法の実施例１は図7と図８に示されたように、ストリップ材料10を幅方向中央に厚部21が形成され、両側縁の下部にそれぞれ凹溝22が備えられた加工ストリップ20に成形する段階と；加工ストリップ20を中央の厚部31の両側に薄部32が備えられたマルチゲージ-ストリップ30に成形する段階とを含んでなる。

このとき、凹溝22は円形や楕円形の曲面状凹溝又は台形状の凹溝等にしてもよく、その形状は適宜採用できる。

加工ストリップ20は幅方向の両側縁にそれぞれ一つ以上の突起101’が備えられた第１下部ローラー101と平坦な表面を備える第1上部(図示省略)を利用して成形し、マルチゲージ-ストリップ30は平坦な表面を備える第２下部ローラー(図示省略)と中央に厚部に対応する凹溝102’が備えられた第２上部ローラー102を利用して連続的に成形する。

即ち、ストリップ材料10は第1下部ローラー101の突起101’上に上記第１上部ローラーの加圧で下面に突起形状の凹溝22が形成されながら幅方向に伸長され、加工ストリップ20に成形され、加工ストリップ20の下部に形成された凹溝22は平坦な表面を備える第２下部ローラー上で空間部を形成する。次いで、該空間部は加工ストリップ20の上面が第２上部ローラー102の凹溝102’内に挿入されて厚部31に形成される間、第２上部ローラー102の平坦部は加工ストリップ20の凹溝傾斜部を漸次第2下部ローラーの上面に接面させることにより、凹溝傾斜部の厚さを減少させて凹溝外側の端部が幅方向に伸長される過程を経て薄部32に成形される。これによって、中央の厚部31及びその両側の薄部32からなるマルチゲージ-ストリップ30の成形が完了する。

以上において、加工ストリップ20の薄部の厚さは、加工ストリップ20の上面が第2上部ローラー102の凹溝102’の上面との接面しながら伸長されるように必要なマルチゲージ-ストリップ30の薄部の厚さより大きく形成される。
即ち、第2上部ローラー102の凹溝102’が厚部を成形する間、平坦部は加工ストリップ20の凹溝部分の上面を加圧して幅方向に伸長させることにより薄部を成形すると共に、厚部と薄部において殆ど同一の体積を長手方向に延伸させることにより、厚部と薄部の長手方向の延伸率が同一に同調されるようになる。これは凹溝が備えられた加工ストリップ20の断面形状によるものである。

以上において、厚部と薄部に伸長させる程度の体積がない場合にも前述の過程と同一に成形が行なわれる。ただ、体積ほどの圧延過程は省略される。そして、上記マルチゲージ-ストリップの薄部の幅が広くなければならない場合には、空間を形成する加工ストリップ20の凹溝の傾斜部が鋭角を有するようにして傾斜部の長さを長くし、比較的に薄部の幅が狭くなければならない場合には、凹溝の傾斜部の長さを短くするなど、凹溝の形状やサイズは要求される規格に従って適宜調節する。

以上の成形過程は残りの実施例においても同一であるので、他の実施例等では説明を省略する。

一方、上記ローラー等を使用する代わりに、プレスと金型、即ちポンチ及びダイ等を使用して成形することもできる。即ち、加工ストリップ20は幅方向の両側縁にそれぞれ一つ以上の突起111が備えられた下部ポンチ110と平坦な表面を備える上部ダイ120を利用して成形し、マルチゲージ-ストリップ30は平坦な表面を備える下部ダイ130の中央に厚部31に対応する凹溝141が備えられた上部ポンチ140を利用して成形するのである。

本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法の実施例２は、図9に示されたように、以上の実施例１において加工ストリップ20をマルチゲージ-ストリップ30に成形するとき、厚部31の中央上段に角形の凹部33を形成してW字状マルチゲージ-ストリップ30’に成形する方法である。

この場合、W字状マルチゲージ-ストリップ30’を成形する上部ポンチ240で、中心部分に角形突起242が備えられた凹溝241が下部中央に形成されたものを利用する。従って、上部ポンチ240に凹溝241だけ備えられた場合に比べて、角形突起242の体積ほどの凹溝241内の圧力が増加することになるが、加工ストリップ20の下面に形成された空間部が材料の流動性を増加させ、高い加圧力が必要なく、材料のイジェクティング(ejecting)と移送に制約を与えずに成形が可能である。

本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法の実施例３は図10に示されたように、ストリップ材料を下部に多数の凹溝42が形成され、その間に厚部41が備えられた加工ストリップ40に成形する段階と；加工ストリップ40の内側凹溝部分を薄部に成形した後、両側縁の凹溝部分を同時に薄部に成形して、加工ストリップ40を複数の厚部51とその間に位置された薄部52からなるマルチゲージ-ストリップ50に成形する方法である。

ここで、加工ストリップ40をマルチゲージ-ストリップ50に成形するとき、加工ストリップ40の中央部分に形成された凹溝部分から外側部分に形成された凹溝部分まで順次成形を進行し、終わりに加工ストリップ40の縁側凹溝を薄部に成形することが好ましい。この場合でも凹溝42は台形状の凹溝または曲面状の凹溝に形成することができる。

具体的に幅方向に沿って複数の突起311が備えられた下部ポンチ310と平坦な表面を備える上部ダイ320を利用してストリップ材料を下部に多数の凹溝が備えられた1次加工ストリップ40に成形し、平坦な表面を備える下部ダイ330と1次加工ストリップ40の内側凹溝に対応する突起341が備えられた第1上部ポンチ340を利用して1次加工ストリップ40を内側凹溝部分が薄部に形成された2次加工ストリップ45に成形し、終わりに平坦な表面を備える下部ダイ330と1次加工ストリップ40の凹溝42に対応する突起351が備えられた第2ポンチ350を利用して2次加工ストリップ45を複数の厚部51の間に薄部52が備えられたマルチゲージ-ストリップ50に成形する。

この場合、ポンチ及びダイの金型とプレスを利用する代わりに、ローラーを利用してマルチゲージ-ストリップ50に成形することもできる。

本発明のマルチゲージ-ストリップ製造方法の実施例４は図11に示されたように、ストリップ材料を中央下部の突起63の両側にそれぞれ凹溝６２が形成され、凹溝62の外側に厚部61が備えられた加工ストリップ60に成形する段階と；加工ストリップ60を両先端の厚部71とそれらの間の薄部72とからなるマルチゲージ-ストリップ70に成形する段階とを含む方法である。

ここで、加工ストリップ60の突起63は曲面形状に形成されることが好ましく、凹溝62は台形状の凹溝または曲面状の凹溝のいずれでもよい。

具体的に中央に凹溝412が形成された内部突起411が備えられた下部ポンチ410と平坦な表面を備える上部ダイ420を利用して、上記ストリップ材料を中央下部に突起63及びその両側の凹溝62が形成され、凹溝62の外側に厚部61が備えられた加工ストリップ60に成形し、平坦な表面を備える下部ダイ430と加工ストリップ60の凹溝62に対応する突起441が備えられた上部ポンチ440を利用して、加工ストリップ60を両先端の厚部71とそれらの間に位置された薄部72とからなるマルチゲージ-ストリップ70に成形する。

ここで、内部突起411が曲面で線(Ｗire)のような形状を有しているので、長手方向への延伸より幅方向への伸長率が高く、凹溝の傾斜部は前述の過程のように幅方向伸長率が高いため、マルチゲージ-ストリップ70の中央に広い薄部を成形することができる。また、この実施例の場合にも上記ポンチ及びダイの金型とプレスを利用する代わりに、ローラー構造を利用して成形することができる。

以上において、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の範囲はこのような特定の実施例に限定されないのは勿論、該当分野において通常の知識を有する者ならば本発明の特許請求範囲内に記載された範疇内で適切に変更が可能である。

本発明のマルチゲージ-ストリップの製造方法は、汎用の低価設備を利用してマルチゲージ-ストリップを成形することにより、投資費を低減でき、成形過程を単純化して工具の数を減らすことにより製造費を減らすことができ、粉末発生を最小化して不良率が減少されるようにすると共に生産性が向上されるようにし、材料の任意位置に厚部と薄部の成形が可能になるようにして多様な形状のマルチゲージ-ストリップを成形できる。

これにより、マルチゲージ-ストリップが使用される半導体部品産業及び電気電子部品産業の発展に貢献できる。

10 ストリップ材料
20、40、45、60 加工ストリップ
21、41、61 厚部(加工ストリップの)
22、42、62 凹溝
30、50、70 マルチゲージ-ストリップ
31、51、71 厚部(マルチゲージ-ストリップの)
32、52、72 薄部(マルチゲージ-ストリップの)
33 角形凹部

Claims

ストリップ材料を連続的に移送しながら幅方向に沿って形成される相対的に厚い厚部と相対的に薄い薄部からなるマルチゲージ-ストリップを製造する方法であって、
前記ストリップ材料の上面を加圧して前記薄部が形成される部分の下部に凹溝が形成されるように前記ストリップ材料を1次成形する段階と；
前記段階で1次成形された加工ストリップの上面を加圧して前記凹溝が形成された部分が薄部に成形され、残りの部分が厚部に成形されるように2次成形する段階と、
を有することを特徴とするマルチゲージ-ストリップの製造方法。
前記1次成形で形成される凹溝は台形状又は曲面状に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチゲージ-ストリップの製造方法。
前記1次成形は、前記ストリップ材料を該ストリップの幅方向の中央に形成される厚部と下部の各端部において形成される凹溝とを備える加工ストリップを成形し、
前記2次成形は、前記加工ストリップを前記中央における厚部と該厚部の各端部における薄部とを有するマルチゲージ-ストリップへと成形する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチゲージ-ストリップの製造方法。
前記2次成形は、前記厚部の上方部分の中央において角形の凹部を形成してW字状マルチゲージ-ストリップを成形する、
ことを特徴とする請求項3に記載のマルチゲージ-ストリップの製造方法。