KR100826397B1 - 이형 스트립의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립 폭부에 후부와 박부를 형성시켜 반도체용 리드후레임 또는 콘넥터등의 소재로 사용하는 이형스트립 제조방법에 관한것으로, 스트립 상하면에 곡면형돌기의 가압으로 후부와 박부가 성형되는 이형스트립 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이형스트립 제조방법에 있어서, 곡면형돌기를 박부두께의 간극을 갖도록 상하에 대응시켜 곡면간극을 형성한 상하돌기가, 스트립 상하면을 가압하여 스트립 두께가 곡면간극을 따라 감소되여 폭방향으로 전신되며, 곡면형 박부로 성형되는 상기 과정을 반복 행하여, 곡면박부가 굴곡박부로 연결된 후, 굴곡형박부를 평면박부로 교정하여 후부와 박부가 스트립 폭 방향에 성형되는 이형스트립의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

이형 스트립의 제조방법{Production Method of Multi Gauge Strip}

도1은 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 성형설비의 개념도

도2내지 도6은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 성형과정단면도.

도7내지 도11은 종래 제조방법을 설명하기 위한 성형단면도

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*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1, 2 : 돌기 3 : 소재 4, 5, 6 : 스트립 7 : 凹홈

1", 8 : 평활면 10, 30, 50 : 상롤(펀치) 20, 40, 60 : 하롤(다이스)

T : 후부 t : 박부(간극)

본 발명은 스트립폭부에 길이 방향을 따라 후부와 박부를 형성시켜 반도체용 리드후레임(Lead Frame) 또는 콘넥터(Connector)등의 소재로 사용하는 이형스트립 제조방법에 관한 것으로, 스트립 상하면에 곡면형 돌기의 가압으로 후부와 박부를 성형하는 이형스트립의 제조방법에 관한 것이다.

이형스트립의 주요용도는 파워트렌지스터(Power Transistor)용 리드후레임(Lead Frame)이며, 형상은 스트립 중앙 또는 양측폭부에 후부 또는 박부를 형성하여, 두께비(후부/박부)가 3전후로 큰 특징을 갖고 있다.

따라서 스트립 압연시 후부와 박부의 두께감소로 인한 길이차로 성형을 계속할 수 없게 된다.

종래, 이와 같은 이유로 도7의 도시 단면과 같이 박부재(1')와 후부재(1)를 포개여 용접(w)하거나 또는 점선표기의 후부재와 박부재(1')를 광폭으로 본딩(Bonding) 후 절삭하여 후·박부를 형성시키고, 다수의 폭으로 스리팅(Sliting)한 본딩방법(미국특허 제4458413호 Olin co.)이 있다.
위 2방법은 제조비용이 높은 공통점을 갖고 있어서, 현재는 거의 활용되지 않는 것으로 알려져 있다.

도8의 절삭방법(미국특허 제4523364호 Olin co.)은 소재(2)양측부(2')를 절삭하므로 재료의 손실이 큰 것이 단점이다.

이러한 단점 해결을 위해 압연시 박부가 길이 방향으로 연신되는 량을 억제하고 폭방향으로 전신율이 높도록 다양한 방법들이 연구되어 적용되고 있다.

도9의 도시는 부이밀(V-Mill)이라 불리는 방법(일본특허 공보 제 평2-182339호)으로 상부에는 평형의 왕복 압연롤(3a)과, 하부에는 다이스(3b)가 구비되고, 다이스상면 중앙에 凹홈(3")과 그 상단 좌우로 경사면(3)을 형성하고, 경사면(3) 좌우에는 예각부(3a")가 평면부(3a')와 경사면(3b')으로 점차 넓어져 V자 형상(도시없슴)을 갖으며 박부(3')의 점선부와 연결되었다.

다이스(36) 위에 스트립은 압연롤의 가압으로 凹홈내로 삽입되여 후부(3")를 성형하며, 후부 양외측은 V자형 경사면(3)을 따라 점차 넓어지면서 점선 표기의 박부(3')를 형성하도록 한 것이다.

위 방법은 소재스트립이 다이스 凹홈내에 삽입시 성형롤의 왕복운동과 가압으로 이루어 지므로, 행정중 1회는 무부하 상태가 되어야 하므로 속도와 가압력에 제약을 받아 생산속도가 2-4m/분으로 낮으며, 적용소재의 두께 제한등의 문제점을 갖고 있다.

또 다이스의 경사면(3)이 V자형으로 점차 넓어지도록 구성되여 전용 공작기계를 필요로 하므로 공구 제작 및 보수 유지가 어렵고, 돌출형의 예각부(3a")는 성형시 가압력에 취약하여 공구수명이 단축되는 단점을 가졌다.

도10의 도시 방법은 구압연이라 불리는 방법(미국특허제4,578,979호 일본 히타치사)으로, 凹, 凸홈을 가진 상하롤(4a, 4b)과 평형의 상하롤(4c, 4d)을 교번하여 다수단의 롤셋트로 구성된 것이다.

위 방법은 소재 양측부를 굴곡 가압하여 박부(4')로 성형후 평형의 상하롤(4c, 4d)로 교정하는 과정을 반복하면서, 후부양측 두께(4")를 내측으로 감소시켜 박부(4')로 형성하고, 후부(4)두께는 교정시 점선부 후부두께를 감소시키어 후부와 박부의 두께비(길이)를 조정한다.

도11의 도시 방법(미국특허 5890389호 일본 히타치사)은 상기 구압연 방법과 같이 다수단의 롤셋트에 상하롤(5a, 5b)을 구비하고, 상롤(5a)은 凹홈과 그 좌우에 평면(5')과 경사(5a')부를 갖고, 하롤(5b)은 평면을 갖인 것이다.

상기 상롤(5a)이 소재두께를 凹홈내에 삽입시켜 후부(5)를 성형하며 동시에 평면(5')과 경사(5a')부는 소재를 전신 시키어 박부로 성형하며, 그 양외측에 경사후부(5")를 형성하는 점이 상기 도10의 방식과 다르다.

상기 2방법은 박부성형시 스트립폭보다 길이 방향으로 연신율이 높으므로, 폭방향으로 전신율을 높이기 위해서는 스트립의 직각방향인 폭방향으로만 왕복구동을 하던가, 박부성형폭을 스트립 두께 전후의 좁은 폭으로 가압하는 방법등이 필요하다.

그러나 전자는 기계적으로 용이치 않으며, 후자는 생산공구인 롤 수요를 다량 필요로 하는 문제점이 있었다.

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본 발명은 간극을 형성한 상하돌기 사이에서, 소재스트립이 간극형상으로 박부가 성형되는 상기 과정을 반복행하여 굴곡형의 박부로 성형후, 이것을 평면으로 교정하여 이형스트립으로 성형하는 제조방법을 제안 하는 것이다.

본 발명은 스트립 폭방향에 후·박부를 성형하는 이형스트립 제조방법에 있어서, 돌기를 박부두께의 간극을 갖도록 상하로 대응시켜 구비하되,
상기 돌기가 곡면형인 것을 특징으로 한다.
상기 돌기가 사다리꼴인 것을 특징으로 한다.
상기 돌기가 임의의 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구비된 상하돌기는 소재스트립 상하면을 가압하여, 돌기 형상의 박부를 성형하고, 상기과정을 반복행하여, 굴곡박부로 성형한 후 굴곡박부를 교정하여, 스트립 폭부에 평면의 박부와 후부가 성형되도록 구성하였다.

이하 본 발명의 제1실시예는 성형기기를 롤셋트의 상하롤을 적용한 것으로, 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도1과 도2의 도시는 본 실시예에서 적용한 성형과정을 설명하기 위한 성형설비와 과정별 단면도이다.

도1의 각 롤세트(A,B,C)의 상하롤은 일렬로 배열되여 소재스트립을 이송시키며, 그 상하면을 성형하도록 구비하였다. 하롤(20,40,60)은 용이한 설명을 위해 점선으로 표기하였다.

롤세트(A) 상하롤(10,20)은 중앙부에 소재스트립(3) 두께(후부)의 간극을 갖고 중앙부 좌우 외측에는 상하에 곡면형 돌기(1,2)를 갖으며, 상롤돌기(1) 양외측하부에는 하롤돌기(2)가 곡면간극(t,박부)을 형성하며 위치한다.

상기 곡면간극을 형성한 상하돌기(1,2)는 소재스트립(3)상하면을 가압하여, 상하돌기(1,2) 체적분을 스트립 좌우폭 방향으로 전신시키며, 동시에 곡면간극내에는 곡면박부(t)가 성형되여, 곡면박부(t)와 후부(T)를 갖인 곡면스트립(4)으로 성형한다.

상기과정에서 도2의 도시와 같이 소재스트립단부(3')는 상하돌기(1,2)의 체적분이 폭방향으로 전신되여 곡면스트립단부(4')로 이동되며, 스트립중앙부 두께는 상하롤 간극내에 위치하므로 스트립 두께는 후부(T)로 남는다.

또 소재스트립 상면은 상롤돌기(1)가 하향으로 가압하고, 하면은 하롤돌기(2)가 상향으로 가압하는 조건을 갖으므로, 이것은 프레스기의 펀치와 다이스 사이에서 드로잉(Drawing)하는 조건과 같아 작은 가압력으로도 소재에 유동성을 폭방향으로 크게 할 수 있다.

또 상기 성형과정이 소재스트립 두께 상하면과 후부좌우내측이 밀폐된 상태에서 상하곡면 돌기에 의해 이루어 지므로, 두께가 감소된 체적분은 개방되여 있는 소재스트립 폭방향으로 용이하게 전신되는 조건을 갖는다.

다음 롤세트(B)의 상하롤(30,40)은 상기 상하롤(10, 20)의 곡면형돌기(1,2) 양외측에 상하돌기(1',2')를 형성하여, 상롤돌기(1')와 하롤돌기(2,2')사이에 U자형의 간극이 상기 곡면간극(t)과 연결되여 동일한 간극을 갖으며 굴곡간극(t')을 형성한다.

상기 상하돌기(1',2')는 상기 곡면스트립(4)의 곡면박부(t) 양외측을 가압하여 감소된 두께는 상기 굴곡간극(t',박부)내에서 굴곡박부(t')로 형성되여, 도2의 곡면스트립단부(4')는 단부(5') 위치로 전신되며, 스트립 폭 중앙에 후부(T)와 그 좌우측에 굴곡박부(t')를 갖는 굴곡스트립(5)으로 성형한다.

상기 과정에서 상하돌기(1,2)는 앞서 성형한 곡면스트립(4)의 돌기(1,2) 성형부(궤적)를 안내하며, 상하돌기(1',2')는 상기의 곡면박부(t)와 동일과정으로 박부를 성형하여 굴곡박부(t')를 형성케 하는 것이다.

다음 롤세트(C) 상롤(50)은 중앙부에 凹홈(7)과 그 양외측에 평활면(1")이 형성되고, 하롤(60)은 평활면(8)을 갖는다.

상기 상롤(50)의 평활면(1")은 굴곡스트립(5)의 굴곡박부(t')를 교정하여 평면형의 박부로 형성시키고, 凹홈(7)은 후부(T) 양폭부를 성형하여, 후부(T)와 박부(t")를 갖는 이형스트립(6)으로 성형한다.

상기과정에서 굴곡형상은 평면으로 교정시 그 길이가 원호폭과 길이의 차, 즉 직선과 곡선의 차이만큼 증가한 길이로 박부를 형성한다. 그러므로 박부폭 길이가 비교적 긴 규격일 경우는 돌기를 후술할 사다리꼴형과 곡면형을 병용시키면 폭방향으로 전신율 증가효과를 높일 수 있다.

상기 이형스트립(6)은 이후 도2의 점선표기의 두께로, 통상의 방식으로 압연을 행하면 후,박부의 두께는 감소되여 길이로만 연신되므로, 소재두께를 비교적 두껍게 사용하는 것이 생산성을 높이는데 유리하다.

이상의 과정은 상하돌기를 각1개씩 적용하였으나 필요에 따라 상돌기 2개와 하돌기 1개 또는 그 반대로 적용하는등 임의의 위치에 형성시켜 응용할 수 있다.

다음은 본 발명의 제2실시예로 성형기기를 프레스기에 상하금형을 적용한 것으로, 제1실시예에서 적용한 도1과 도2에 도시한 성형롤을 펀치와 다이스로 대체 하여 설명한다.

상하 금형내에 전술한 상롤(10,30,50)과 하롤(20,40,60)을 펀치와 다이스로 대체하되, 각 돌기가 연결되여 직선을 갖도록 구성한다.

즉 전술한 각 롤셋트 상하롤에 형성한 곡면돌기와 평면부를 펀치의 폭방향에 순차배열 시키되, 곡면돌기(1,2)와 그 외측에 곡면돌기(1',2') 그 다음에 凹홈(7)과 평활면(1")순으로 길이방향 선단에 위치시키고 각 돌기가 직선을 갖게 하여, 상롤(10,30,50)과 하롤(20,40,60)을 1개의 펀치와 다이스로 구성한것이다.

따라서 상기 펀치와 다이스는 상하돌기(1,2)가 전술한 롤셋트의 성형예에서와 같이 곡면간극(t)을 형성하고, 곡면간극(t)은 그 외측에 형성한 곡면간극과 연결되여 굴곡간극(t')을 형성하고, 그 이후에는 凹홈(7) 양외측에 평면을 갖은 펀치와 평면을 형성한 다이스로 구성된다.

상기에서 상하 각롤을 각개의 펀치와 다이스로 하여 각 돌기를 직선으로 연결 배열하여도 성형조건은 동일하게 된다.

상기 선단의 펀치와 다이스돌기(1,2)는 순차 이송하는 소재스트립(3) 상하면을 상호수직으로 가압하여, 상하돌기 체적만큼을 스트립중앙 좌우 외측으로 전신시키여 소재단부(3')는 단부(4') 위치로 이동되며, 동시에 전신되여 유동되는 체적은 상기 곡면간극(t)을 따라 감소된 두께가 곡면박부(t)를 형성하여, 후부(T)좌우측에 곡면박부(t)를 가진 곡면스트립(4)으로 성형한다.

다음 펀치와 다이스의 내측 곡면형돌기(1,2)와 그 양외측돌기(1',2')는 U자형의 간극이 상기곡면간극(t)과 연결되여 동일한 간극을 갖으며 굴곡간극(t')을 형성한다.

상기 상하돌기(1',2')는 상기 곡면스트립(4)의 곡면박부(t) 양외측을 가압하여, 감소된 스트립 두께는 상기 굴곡간극(t',박부)내에서 굴곡박부(t')로 형성되여, 곡면 스트립단부(4')는 단부(5')위치로 전신되며, 스트립 중앙에 후부(T)와 후부 좌우측에 굴곡박부(t')를 갖는 굴곡스트립(5)으로 성형한다.

다음 펀치는 중앙부에 凹홈(7)과 평활면(1")을 갖고, 다이스는 평활면(8)을 갖었다.

상기 펀치의 평활면(1")과 다이스의 평활면(8)은 굴곡스트립(5)의 굴곡박부(t')를 교정하여 평면형의 박부(t")로 형성시키고, 凹홈(7)은 후부(T)폭을 성형하여, 후부(T)와 박부(t")를 갖는 이형스트립(6)으로 성형한다.

이상의 성형과정은 제1실시예에서 상하성형롤이 회전으로 성형하는 것을 본 제2실시예에서는 프레스기에 펀치와 다이스를 이용하여 가압하는 점이 다르다.

그러나 상하롤의 회전가압과 펀치와 다이스의 상하수직가압은 돌기형상에 의해 변형이 이루어지므로, 그변형 높이가 낮아 양가압 방법은 동일한 성형조건을 갖는다.

다만 프레스의 경우는 소재가 순차이송 되므로, 성형초기 시작부는 곡면을 형성시켜, 미성형부로 남기고, 미성형부는 다음 이송시 재성형하여 변형형상을 원활하게할 필요가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 제1, 제2실시예는 성형공구 외형과 구동방식만 다를뿐 성형과정별 성형형상은 제1실시예와 동일하게 구현시킬 수 있음을 알수있다.

다음은 제3실시예로 전술한 제1실시예의 성형과정과 동일하되, 성형 돌기수를 추가하여 2열로 성형하는 과정을 도3의 도시로 설명한다.

성형공구의 배열은 도3 도시의 성형품 상하형상과 동일하고, 성형과정도 전술한 성형예와 동일하므로, 성형과정순으로 설명한다.

상하돌기(1,1,1')사이에서 굴곡박부(t)를 성형하고, 상하돌기(2,2') 사이에서 곡면박부(t')를 성형한 후, 곡면박부(t') 양외측에 후부(T)를 남기고, 양후부(T) 좌우측에 상하돌기(3,3') 사이에서 굴곡박부(t")를 성형한 후, 굴곡박부(t)와 곡면박부(t') 다음에 굴곡박부(t") 순으로 평면형 박부로 교정한 후, 박부 중심선을 절단하여, 전술한 이형스트립(6)을 2열로 성형하는 것이다.

상기에서 굴곡박부(t)와 곡면박부(t') 교정시는 공구폭보다 박부폭이 넓어지므로 미성형부인 후부내측 곡면부는 후부폭 성형시 재성형되며, 단부(4)체적은 굴곡박부(t")를 교정하여 평면형으로 성형시, 평면형 박부로 성형되여 박부폭을 형성하게 된다.

상기과정은 도1과 도2의 도시와 동일한 과정을 거치되, 돌기수와 위치만 달리 한 것이며, 이후 공정도 전술한 과정과 대부분 동일하다.

다음은 제4실시예로 형상이 다른 이형스트립의 성형과정을 설명한다.

도4의 도시는 상롤 중앙좌우측에 곡면형 돌기(1,1')를 갖고, 상기 돌기(1,1')사이에 역 U자형 간극(t,박부)이 형성되도록 하롤 중앙에 곡면형 돌기(2)를 형성하였다.

소재스트립은 상기 상하돌기(1,1',2)사이에서 전술한 성형과정으로 중앙에 곡면형 박부(t)가 성형되고, 양외측에는 소재스트립(10)두께로 남아 후부(T)를 형성하는 스트립(11)으로 성형된다,

이때 소재스트립(10) 단부(10')는 돌기 체적만큼 스트립(11) 단부(11')위치로 전신된다.

다음은 상기 상하돌기(1,1',2) 양외측에 상하돌기(3,3',4,)를 형성시키되, 상롤돌기(1,3,1',3)사이에는 후부(T)폭을 남기고, 좌우 상롤돌기(3,3')사이에는 하롤돌기(4)를 형성하여 역U자형 간극(t',박부)을 형성한다.

스트립(11)은 상기 좌우 상하돌기(3,3',4)의 역U자형 간극에서 소재스트립 두께가 감소되여 곡면형 박부(t')를 형성하며, 상롤돌기(1,3,1',3)사이에는 후부(T)가 형성되여, 2개의 후부(T)와 3개의 곡면형 박부(t,t')를 갖는 스트립(12)으로 성형되며, 스트립폭 양단부에는 소재 잔여분이 후부(T')를 형성한다.

상기스트립(12)은 중앙의 곡면박부(t)와 양외측 곡면박부(t') 다음에 좌우측후부(6)가 전술한 과정으로 차례로 교정되여 4개의 후부(T,T')와 3개의 박부(t")를 갖는 이형스트립(13)으로 성형된다.

상기 과정에서 박부(t")는 박부(t,t')와 동일한 두께를 갖으며, 필요에 따라 박부두께를 각각 다르게도 형성시킬 수 있슴을 알 수 있다.

이후 통상의 방법으로 압연을 행하여 후부와 박부를 점선표기부와 같이 필요두께를 얻을수 있으며, 이 경우도 스트립 길이로만 연신된다.

다음은 본 발명의 제5실시예로 형상이 또 다른 이형스트립의 성형예를 도5의 도시를 참고로 설명한다.

도5의 도시는 상하롤에 곡면형 돌기(1,1',2)를 다수개 형성시키되, 상하롤중 일측 돌기의 중심위치를 이동시켜 후부와 박부(t)의 두께가 곡면의 경사를 이루며 연결되여 성형된 것 이다.

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그러므로 상기스트립은 전술한 성형과정을 거치되, 공구형상에 따라 스트립상면 또는 상하면에 각형, 곡면형, 경사형등의 형상을 갖는 후부 또는 박부를 성형할 수 있슴을 보여주는 것으로, 반도체용 리드후레임 외에도 소형의 정밀부품용으로 활용할 수 있슴을 알 수 있다.

다음은 제6실시예로 성형돌기 형상을 변경한 경우를 도6의 도시를 참고로 설명한다.

도6의 도시스트립은 전술한 실시예에서 적용한 곡면형 돌기를 사다리꼴 돌기(S')로 대체하여 전술한 방법과 동일과정으로 굴곡박부(S)를 성형한 것으로, 도시생략한 이후 공정도 전술한 실시예의 형상으로 성형이 가능함을 보여준다.

또 간극과 후·박부폭을 임의 조정(설정)할 수 있는 점은 곡면형 돌기보다 유리하며, 양자돌기를 병용할 경우는 보다 다양한 형상성형을 가능하게 할 수 있는 장점이 있슴을 알 수 있다.

상기에서 사다리꼴의 상하 모서리부는 동일 간극을 갖는 곡면으로 또는 상하좌우측 간극을 임의로 형성시켜, 평면형의 박부로 교정시 동일 두께를 유지할 수도 있고 임의 두께로 적용도 가능하게 한다.

이상과 같이 본 발명은 롤셋트 또는 프레스기에서도 성형이 가능하며, 돌기는 형상과 위치, 배열과 병용에 따라 다양한 형상의 이형스트립을 복수열 이상으로도 성형할 수 있슴을 알 수 있다.

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전술한 본 발명의 제조방법에 따르면, 박부성형시 스트립 길이방향으로 연신되는 연신량을 억제하고 폭 방향으로 전신되게 하는 특징을 갖게 하므로서, 다양한 형상의 반도체 리드후레임은 물론 소형의 정밀 부품을 성형 가능하게 하며, 제조설비를 범용의 경량화 설비인 롤세트 또는 프레스기를 적용할 수 있어서, 설비투자 효율을 높일 수 있으며, 작업성이 용이하여 성형속도를 높일 수 있으며, 특히 스트립 성형폭을 대칭으로 2열도 성형할 수 있어서, 생산성과 제조원가등에서 높은 경쟁력을 갖는다.

Claims (3)

1. 스트립이 성형기기 상하 사이를 통과하며 스트립폭 방향에 후부와 박부를 성형하는 이형스트립 제조방법에 있어서, 소재스트립(3) 좌우폭 상하면에 곡면형 돌기(1,2)의 가압으로 곡면박부(t)와 후부(T)를 갖는 곡면스트립(4)으로 성형하고, 곡면스트립(4)의 상하면 곡면박부(t) 양외측에 곡면형돌기(1',2')의 가압으로 굴곡박부(t')와 후부(T)를 갖는 굴곡스트립(5)으로 성형하고, 굴곡스트립(5)의 양측 굴곡박부(t')를 평면형박부(t")로 교정하여, 스트립 폭방향에 후부(T)와 박부(t")를 갖는 이형스트립(6)으로 성형이 이루어 지는 것을 특징으로 하는 이형스트립의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 스트립 폭방향에 복수개 이상의 후부(T)와 박부(t")를 형성시켜, 복수열 이상의 이형스트립으로 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형스트립의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서 스트립 폭방향 상하면에 곡면박부(t)를 형성한 곡면돌기(1,2) 또는 굴곡박부(t')를 형성한 곡면형 돌기(1',2')를 사다리꼴돌기(s')로 하여 굴곡박부(s) 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형스트립의 제조방법.

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