JP2013094847A - 異形断面条の仕上げ圧延方法及び仕上げ圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仕上げ圧延時に厚板部と薄板部との段差を接続する斜面の押し込み不良を防止し、歩留まり悪化による製造コストの増加や納期遅延を防止することができる異形断面条の仕上げ圧延方法及び仕上げ圧延装置を提供する。
【解決手段】長手方向に沿って凸部３３が形成された異形断面条３２を溝が形成された圧延ロール４２で仕上げ圧延する異形断面条３２の仕上げ圧延方法において、曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整して圧延ロール４２の溝の幅に対応させた後、圧延ロール４２で仕上げ圧延するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体パッケージのリードフレーム材として使用される異形断面条の仕上げ圧延方法及び仕上げ圧延装置に関するものである。

平板状条材を加工して、薄板部と厚板部とを有する段付きの異形断面を備えた異形断面条を製造する方法としては、一般に、所定の部分を研削除去する方法、溝ロールと平ロールとで交互に圧延する方法、Ｖ字状の突起部が設けられた平盤状Ｖ型ダイス（金型）を用いて圧延する方法があるが、近年、例えば特許文献１や特許文献２等によって、平盤状Ｖ型ダイスを用いた圧延による製造方法や装置が提案され、高い生産性で段付きの異形断面条を製造することが可能となってきている。

図１は、そのような平盤状Ｖ型ダイスを示す図である。

図１に示すように、平盤状Ｖ型ダイス１０は、先端からＶ字状に末広がりの形状をなすＶ字状の突起部１１ａ，１１ｂと、そのほぼ中央部を貫通するように設けられた溝部１２とが、基台１３上に形成されている。

突起部１１ａ，１１ｂの両脇には、平坦な基面１４ａ，１４ｂが設けられており、この基面１４ａ，１４ｂと突起部１１ａ，１１ｂとは、斜面１５ａ，１５ｂで接続され、これらの面は連続的に形成されている。

この平盤状Ｖ型ダイス１０は一般に、金型製作用の金属ブロック材を研削加工する工程等を含んだ製造方法によって作製される。

このような平盤状Ｖ型ダイス１０の突起部１１ａ，１１ｂが形成された面（以下、圧延加工面という）に対して加工対象の平板状条材を配置し、その平板状条材上を移動する押圧用ロール等によって押圧力を印加することで、その平板状条材を平盤状Ｖ型ダイス１０に押圧プレス加工する。図２に、平板状条材を平盤状Ｖ型ダイス１０に押圧プレス加工する異形断面条製造装置の概略を示す。

図２に示すように、異形断面条製造装置２０は、円周上に複数の押圧用ロールとしての遊星圧延ロール（圧延ロール）２１を配置してなる遊星圧延機２２の外周に、突起部１１ａ，１１ｂを有する圧延加工面を内側にして湾曲させた平盤状Ｖ型ダイス１０を配置して構成され、その平盤状Ｖ型ダイス１０と遊星圧延機２２との間に平板状条材２３をコイル２４から供給（導入）することにより、平板状条材２３を連続的に押圧プレス加工する。

そして、図３に示すように、その押圧プレス加工した後に平板状条材２３を平盤状Ｖ型ダイス１０の先端（Ｖ字先端）から末広がりの後方（図１〜３の白抜き矢印の方向）へと移動させる前方張力を加える。この動作を所定の長さごとに繰り返すことにより、平板状条材２３のうち平盤状Ｖ型ダイス１０の溝部１２を通過した部分を厚板部３０となし、平盤状Ｖ型ダイス１０の突起部１１ａ，１１ｂを経由した部分（つまり、平板状条材２３の左右両脇の部分）を薄板部３１となして、長手方向全長に亘って略直線的に連続した異形断面形状を有する異形断面条３２が形成される。

この異形断面形状の加工プロセスでは、加工対象の平板状条材２３が平盤状Ｖ型ダイス１０の突起部１１ａ，１１ｂに沿って、そのＶ字の先端から後方へと末広がりに圧延されていくことで、平板状条材２３のうち突起部１１ａ，１１ｂを経由した部分は薄板部３１となる。

他方、平盤状Ｖ型ダイス１０の溝部１２では、突起部１１ａ，１１ｂが設けられておらず、底面が平坦な基面１４ａ，１４ｂと連続した平面となっているのであるから、この溝部１２を通った部分の平板状条材２３は、突起部１１ａ，１１ｂよりも圧延量が少ないままに平盤状Ｖ型ダイス１０を通過する。従って、この部分が厚板部３０となる。

このようにして、厚板部３０と薄板部３１とが幅方向に混在し、長手方向に沿って凸部３３が形成された段付きの異形断面条３２が、高い生産性で製造される。

以上のような方法で製造された異形断面条３２は、通常、焼鈍工程を経て加工硬化を取り除き、厚板部３０と薄板部３１とが均一な硬さになるように調質される。その後、形状安定化のため、圧延機で仕上げ圧延が行われ、製品幅にスリット、洗浄や歪除去の処理が行われたのち完成となり、リードフレーム材として使用される。

特許第３５２０７７０号公報 特許第２７５６４０２号公報

ここでの問題点は、仕上げ圧延を行う圧延機の圧延ロールに形成された溝（厚板成形溝）の幅に比べて、焼鈍後の凸部の幅が想定より大きく仕上がり、仕上げ圧延時、厚板部と薄板部との段差を接続する斜面の材料がメタルフローされず、圧延ロールで押し潰された結果、材料にめり込む不具合が生じ押し込み不良となることである。

そこで、本発明の目的は、仕上げ圧延時に厚板部と薄板部との段差を接続する斜面の押し込み不良を防止し、歩留まり悪化による製造コストの増加や納期遅延を防止することができる異形断面条の仕上げ圧延方法及び仕上げ圧延装置を提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、長手方向に沿って凸部が形成された異形断面条を溝が形成された圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延方法において、曲げにより前記異形断面条の凸部の幅を調整して前記圧延ロールの溝の幅に対応させた後、前記圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延方法である。

前記曲げを複数回行うと良い。

また本発明は、長手方向に沿って凸部が形成された異形断面条を溝が形成された圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延装置において、前記圧延ロールを有する圧延機と、前記圧延機の前方に設けられ、曲げにより前記異形断面条の凸部の幅を調整する曲げユニットとを備え、前記曲げユニットにより前記異形断面条の凸部の幅を調整して前記圧延ロールの溝の幅に対応させた後、前記圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延装置である。

前記曲げユニットは、前記異形断面条の進行方向に沿って配置された２本のロールと、前記２本のロール間に配置され、ロール位置の変更が可能な可変ロールとを有し、前記可変ロールのロール位置を調整することにより前記２本のロール間を進行する前記異形断面条に曲げを与えると良い。

前記凸部の高さをＨ（ｍｍ）としたとき、前記可変ロールのロール径をＨ（ｍｍ）×８０（ｍｍ）以上Ｈ（ｍｍ）×１００（ｍｍ）以下とすると良い。

本発明によれば、仕上げ圧延時に厚板部と薄板部との段差を接続する斜面の押し込み不良を防止し、歩留まり悪化による製造コストの増加や納期遅延を防止することができる。

異形断面条製造装置に用いられる平盤状Ｖ型ダイスを示す図である。 異形断面条製造装置を示す図である。 図１の平盤状Ｖ型ダイスを用いて行われる加工工程を模式的に示す図である。 異形断面条の仕上げ圧延装置における曲げユニットの配置位置を模式的に示す図である。 曲げユニットによる異形断面条の曲げ角度を模式的に示す図である。 曲げユニットによる厚板部の幅の変化を模式的に示す図である。 曲げユニットによる異形断面条の曲げ角度と厚板部の幅の変化量との関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

先ず、異形断面条の製造方法に用いる平盤状Ｖ型ダイス及び異形断面条製造装置について説明する。

図１に示したように、平盤状Ｖ型ダイス１０は、先端からＶ字状に末広がりの形状をなすＶ字状の突起部１１ａ，１１ｂと、そのほぼ中央部を貫通するように設けられた溝部１２とを、基台１３の平坦な上面に設けてなるものである。

突起部１１ａ，１１ｂの平面的な形状は、尖った先端から末広がりにＶ字状となっており、その中央部を貫通するように溝部１２が設けられている。この突起部１１ａ，１１ｂのＶ字状の外形を構成している斜面１５ａ，１５ｂには、加工対象の平板状条材に対して円滑な圧延を行うことができるように、適度な傾斜角度が与えられている。

突起部１１ａ，１１ｂの両脇には、平坦な基面１４ａ，１４ｂが露出している。この基面１４ａ，１４ｂと溝部１２の底面とは、同一の平面として連続している。換言すれば、基面１４ａ，１４ｂと溝部１２の底面とは同じ高さとなっている。

この平盤状Ｖ型ダイス１０は、例えば金型製作用の金属ブロック材を研削加工して作製される。

図２に示したように、異形断面条製造装置２０は、円周上に複数の遊星圧延ロール２１を配置してなる遊星圧延機２２の外周に、突起部１１ａ，１１ｂを有する圧延加工面を内側にして湾曲させた平盤状Ｖ型ダイス１０を配置して構成される。

図示していないが、平盤状Ｖ型ダイス１０の圧延加工面と反対側の面は、装置ハウジングに取り付けられた寸法調整手段等で支持されている。

遊星圧延機２２は、軸２５を中心に回転自在に設けられたロータ２６と、このロータ２６と軸芯を同じくするが回転はしない車輪状レール２７と、その円周上に等間隔に支持された複数（図２では、８個）の遊星圧延ロール２１とからなる。

車輪状レール２７の平盤状Ｖ型ダイス１０と対向する部分は、その平盤状Ｖ型ダイス１０とほぼ同じ長さの直線部２８となっている。この直線部２８は、遊星圧延機２２の軸芯と対称の位置になるように設けられている。従って、平盤状Ｖ型ダイス１０も遊星圧延機２２の軸芯と対称の位置になるように設けられている。

遊星圧延機２２の円周上に等間隔に支持された８個の遊星圧延ロール２１は、その軸芯がロータ２６の軸２５に対してその放射方向に動き得るように弾性部材２９により弾性的に支持されている。弾性部材２９としては、例えば圧縮バネや引張バネ、流体圧シリンダ、ゴム等を用いる。

なお、遊星圧延ロール２１の数は、８個に限定されるものではなく、所望に応じて適宜変更可能である。

次に、この異形断面条製造装置２０を用いた異形断面条の製造方法を説明する。

平盤状Ｖ型ダイス１０と遊星圧延機２２との間に銅などからなる平板状条材２３を供給（導入）することにより、平板状条材２３を連続的に押圧プレス加工する。

そして、図３に示したように、その押圧プレス加工した後に平板状条材２３を平盤状Ｖ型ダイス１０の先端（Ｖ字先端）から末広がりの後方（図１〜３の白抜き矢印の方向）へと移動させる前方張力を加える。この動作を所定の長さごとに繰り返すことにより、平板状条材２３のうち平盤状Ｖ型ダイス１０の溝部１２を通過した部分を厚板部３０となし、平盤状Ｖ型ダイス１０の突起部１１ａ，１１ｂを経由した部分（つまり、平板状条材２３の左右両脇の部分）を薄板部３１となして、長手方向全長に亘って略直線的に連続した異形断面形状を有する異形断面条３２が形成される。

この異形断面形状の加工プロセスでは、加工対象の平板状条材２３が平盤状Ｖ型ダイス１０の突起部１１ａ，１１ｂに沿って、そのＶ字の先端から後方へと末広がりに圧延されていくことで、平板状条材２３のうち突起部１１ａ，１１ｂを経由した部分は薄板部３１となる。

他方、平盤状Ｖ型ダイス１０の溝部１２では、突起部１１ａ，１１ｂが設けられておらず、底面が平坦な基面１４ａ，１４ｂと連続した平面となっているのであるから、この溝部１２を通った部分の平板状条材２３は、突起部１１ａ，１１ｂよりも圧延量が少ないままに平盤状Ｖ型ダイス１０を通過する。従って、この部分が厚板部３０となる。

このようにして、厚板部３０と薄板部３１とが幅方向に混在し、長手方向に沿って凸部３３が形成された段付きの異形断面条３２が、高い生産性で製造される。

以上のような方法で製造された異形断面条３２は、通常、焼鈍工程を経て加工硬化を取り除き、厚板部３０と薄板部３１とが均一な硬さになるように調質される。焼鈍工程は、バッチ式ではなく、高い生産性を有するように異形断面条３２が連続的に炉内を通過することが可能な装置構造となっている。また、異形断面条３２は、ライン通過中の弛みを防止するため、少なからず張力がかかった状態で保持されている。

そのため、炉内やラインを通過するとき、張力による引っ張りや、異形断面条３２自体の自重などによる引っ張りなどの影響により、厚板部３０の幅及び全幅の減少が生じる。予め焼鈍作業で生じる厚板部３０の幅の減少量を想定しているが、装置の状態や作業条件のバラツキにより、厚板部３０の幅が想定値より減少しない場合が生じる。

その場合、次工程の仕上げ圧延時、仕上げ圧延を行う圧延機の圧延ロールに形成された溝の幅に比べて、焼鈍後の凸部３３の幅が想定より大きく仕上がり、厚板部３０と薄板部３１との段差を接続する斜面の材料がメタルフローされず、圧延ロールで押し潰された結果、材料にめり込む不具合が生じ押し込み不良となってしまう。押し込み不良となった場合には、異形断面条３２からの再加工となり、歩留まり悪化による製造コストの増加や納期遅延が生じてしまう。

そこで、本発明においては、曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整して圧延ロールの溝の幅に対応させた後、圧延ロールで仕上げ圧延するようにした。

具体的には、図４に示すように、異形断面条３２が巻き付けられると共にこれを送り出すアンコイラ４１と、溝が形成された圧延ロール４２を有する圧延機（４段圧延機）４３と、圧延機４３の前方に設けられ、曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整する曲げユニット４４と、仕上げ圧延後の異形断面条３２を巻き取るリコイラ４５とを備えた仕上げ圧延装置４０を用い、曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整して圧延ロール４２の溝の幅に対応させた後、圧延ロール４２で仕上げ圧延する。

曲げユニット４４は、図５に示すように、異形断面条３２の進行方向に沿って配置された２本のロール４６ａ，４６ｂと、２本のロール４６ａ，４６ｂ間に配置され、ロール位置の変更が可能な可変ロール４７とを有し、可変ロール４７のロール位置を調整することにより２本のロール４６ａ，４６ｂ間を進行する異形断面条３２に所定の曲げ角度θで曲げを与えるものである。

曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整することができるのは、異形断面条３２の凸部３３が外周側になるようにして曲げを与えることで、凸部３３の表面側が延伸され、その幅を減少させることができるからである（図６の破線参照）。

可変ロール４７は、モータ４８によって駆動するスクリュジャッキ４９によってそのロール位置が調整される。ここで凸部３３の高さをＨ（ｍｍ）としたとき、可変ロール４７のロール径をＨ（ｍｍ）×８０（ｍｍ）以上Ｈ（ｍｍ）×１００（ｍｍ）以下とすることが好ましい。これにより、凸部３３の顕著な幅変化が起こらず、凸部３３の幅の変化量が調整しやすくなる。

なお、曲げユニット４４は、テンションレベラのようにロールを多数有し、複数回曲げを行う構造であっても良い。

以上説明した異形断面条の仕上げ圧延方法及び仕上げ圧延装置によれば、曲げにより異形断面条の凸部の幅を調整して圧延ロールの溝の幅に対応させた後、圧延ロールで仕上げ圧延するため、仕上げ圧延時に厚板部と薄板部との段差を接続する斜面の押し込み不良を防止し、歩留まり悪化による製造コストの増加や納期遅延を防止することができる。

図２で説明した異形断面条製造装置２０を用い、段付きの異形断面条３２（材質：Ｃ１０２０、厚板部の厚さ：２．５ｍｍ、薄板部の厚さ：０．５ｍｍ）を製造した。その後、炉内温度８００℃、ライン速度１５ｍ／ｍｉｎ、張力９Ｎ／ｍｍ²で焼鈍による調質を行った。焼鈍後、凸部３３の幅を測定すると、想定幅に対して０．０６ｍｍ大きかった。その状態で仕上げ圧延を行ったところ、厚板部３０と薄板部３１との段差を接続する斜面の押し込み不良が発生した。

次に、図４で説明した仕上げ圧延装置４０（ロール４６ａ，４６ｂのロール径：φ１８０ｍｍ、可変ロール４７のロール径：φ１８０ｍｍ）を用い、可変ロール４７のロール位置を変えて曲げ角度θが３０°、４５°、６０°のときのサンプルを作製し、これらサンプルの凸部３３の幅の変化量を比較した。その結果を図７に示す。

図７から分かるように、曲げにより異形断面条３２の凸部３３の幅を調整することができた。また、厚板部３０と薄板部３１との段差を接続する斜面の押し込み不良は発生せず、特に曲げ角度θが４５°の場合には凸部３３の形状が圧延ロール４２の溝の形状と一致しており良好であった。

以上の結果より、本発明の効果が実証された。

３２ 異形断面条
３３ 凸部
４２ 圧延ロール

Claims (5)

1. 長手方向に沿って凸部が形成された異形断面条を溝が形成された圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延方法において、
   曲げにより前記異形断面条の凸部の幅を調整して前記圧延ロールの溝の幅に対応させた後、前記圧延ロールで仕上げ圧延することを特徴とする異形断面条の仕上げ圧延方法。
2. 前記曲げを複数回行う請求項１に記載の異形断面条の仕上げ圧延方法。
3. 長手方向に沿って凸部が形成された異形断面条を溝が形成された圧延ロールで仕上げ圧延する異形断面条の仕上げ圧延装置において、
   前記圧延ロールを有する圧延機と、前記圧延機の前方に設けられ、曲げにより前記異形断面条の凸部の幅を調整する曲げユニットとを備え、前記曲げユニットにより前記異形断面条の凸部の幅を調整して前記圧延ロールの溝の幅に対応させた後、前記圧延ロールで仕上げ圧延することを特徴とする異形断面条の仕上げ圧延装置。
4. 前記曲げユニットは、前記異形断面条の進行方向に沿って配置された２本のロールと、前記２本のロール間に配置され、ロール位置の変更が可能な可変ロールとを有し、前記可変ロールのロール位置を調整することにより前記２本のロール間を進行する前記異形断面条に曲げを与える請求項３に記載の異形断面条の仕上げ圧延装置。
5. 前記凸部の高さをＨ（ｍｍ）としたとき、前記可変ロールのロール径をＨ（ｍｍ）×８０（ｍｍ）以上Ｈ（ｍｍ）×１００（ｍｍ）以下とする請求項４に記載の異形断面条の仕上げ圧延装置。