KR20180121818A - 이형조 제조방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기, 전자용 반도체 부품제조에 사용하는 이형조 제조방법에 관한 것이다. 이형조는 스트립 폭방향에 후부와 박부를 형성한다. 스트립을 압연하면 후부보다 박부길이가 길어져 압연할 수 없으므로, 후부와 박부 길이가 동조연신 되도록 길어질 박부두께를 폭방향으로 넓힌다. 종래 이 과정을 5~6회 탄덤 압연하여 제조하였다. 따라서 설비소요가 많았다.
본 발명은 압연기 1대에서 종래 복수 제조 공정을 수행하게 하여 경제적인 투자로 생산성을 높일 수 있게 한다.

Description

이형조 제조방법 및 장치{Method And Appratus For Production of Multi Gauge Strips}
본 발명은 반도체 리드 프레임재 등에 사용되는 이형조(MGS: Multi Gauge Strips)를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이형조는 스트립길이를 따라 폭방향에 두꺼운 후부와 얇은 박부로 이루어진 것인데, 본발명은 소재 스트립을 압연하여 상기 이형조를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이형조는 리레이(Relay), 코넥터(Connector), 파워트렌지스터(Power Transistor)등 전기, 전자부품에 사용하는 리드프레임재이다. 파워트렌지스터 예를 들면 박부는 리드로 타발되어 전기를 공급하고 후부는 발생열을 방출하는 역할을 한다.
통상적인 이형조는 박부두께가 후부의 30%전후로 형성되었고 후부와 박부 두께 및 폭너비차가 다양하다. 이것을 통상의 압연 방법을 이용하여 이형조를 제조하면 박부의 길이가 후부보다 길어져 성형할 수 없다. 따라서 후부길이보다 길어지는 박부두께를 폭방향으로 넓히는 방법들이 고안되어 적용되고 있다.
이러한 이형조의 종래 제조방법 중 현재 가장 많이 적용되고 있는 방법 중 하나가 도1a에 도시된 바와 같이 브이밀(V-Mill)이라는 방법이다. 이 방법은 다이스(V)의 중앙에 요(凹)홈(2)을 형성하고, 요홈(2)좌우로 경사면(3)을 형성하되 경사면(3)은 예각부(1)에서 점차 넓어져 V자형상이 되도록하여 소재스트립을 가공하는 방법이다.
소재 스트립을 다이스(V)에 진입시키면 도1b 의 도시와 같이 소재스트립(M)하면 이 직각부(4)를 따라 요홈(2)에 삽입되어 후부(2)로 형성되고 후부(2)좌우측은 경사면(3)을 형성한다. 이상태에서 소재 스트립을 더 전진 시키면 상기 점차 넓어진 경사면(3)에 의해 폭이 넓어지며 평면부(5)에서 박부(5)를 형성한다. 상기 과정을 거쳐 후부(2)와 박부(5)를 구비한 이형조(10)로 성형된다.
상기 과정에서 다이스(V)위에 소재 스트립 상면을 이송방향으로 성형롤(도시생략)이 왕복운동을 하거나 소재 스트립 좌우 폭방향으로 왕복운동을 한다. 또 소재 스트립 상면을 고속으로 프레스와 같이 햄머링(Hammering)하기도 하고, 다이스(V)형상을 성형롤 형상으로 변경하여 성형하기도 한다.
상기한 방법의 경우 성형롤이 수평방향으로 왕복운동을 하면서 가압이 이루어져야 하고, 행정중 1회는 무부하이므로 가압력과 생산속도에 제약이 있다. 또 소재 스트립 1회 이송길이(F)는 경사면(3) 저면(L)에서 평면부(5)상면(U)까지 직선거리가 된다. 이 길이를 초과하면 성형된 경사면이 훼손되어 불량품이 되기 때문이다. 따라서 생산속도가 제한된다.
또 생산속도를 높이기 위해 연속압연을 하는 엠지알(MGR:Multi Groove Roll)이라는 것으로 도2와 같이 요철(凹凸)홈을가진 상하롤(1U, 1L)과 평형의 상하롤(2U, 2L)을 교번하여 다수단의 압연롤을 탄덤(Tandem) 배열하여 성형하는 방법이 사용되고 있다. 이 방법은 상하롤(1U, 1L)이 소재 스트립의 양측부를 가압하여 굴곡부와 박부를 가진 스트립(21)으로 성형한 후 성형된 스트립(21)을 평형의 상하롤(2U, 2L)이 굴곡부를 평면형의 스트립(22)으로 교정하는 과정을 반복하며 박부를 소재 스트립폭 내측으로 점차 넓히는 방식으로 성형한다.
또한 상기 엠지알 방식과 다른 것으로, 도3에 도시와 같이 다수단의 상하롤을 탄덤배열한 것이 있다. 이방법은 상롤(1U)중앙에 요홈(2)과 요홈(2) 좌우에 평면부(1)와 경사부(3)를 형성하고, 하롤(도시생략)은 평형롤로 형성한 것이다. 상롤(1U)은 소재폭 중앙부를 요홈(2)에 삽입시키어 후부(2)를 형성하고 후부(2)양외측에 박부(1)와 경사부(3)를 형성한 스트립(31, 32)으로 성형한다. 상기 과정을 반복하여 점차 박부(1)가 될 두께를 폭방향으로 넓혀 이형조(도시생략)로 성형하는 것이다.
상기 박부(1)두께를 폭방향으로 넓히는 것은 후부(2)보다 길어지는 박부(1)길이를 후부와 동조시키기 위해 증가할 박부 길이에 해당하는 두께를 폭방향으로 넓히는 것이다. 이것는 역으로 후부길이가 박부보다 부족한 것이고, 따라서 부족한 후부길이에 해당하는 후부두께가 부족한 것이다. 그리고 폭방향으로 넓히는 것은 상기 평면부(1)와 경사부(3)에 의해 증감되므로, 폭넓힘을 넓게 설정하면 박부에 파형(Wave)이 발생한다. 이때 박부가 될 두께 일부를 후부쪽으로 넓히면 후부는 부족한 두께를 보층받아 부족한 길이를 증가할 수 있고, 박부는 파형발생이 없게 될 수 있다.
그러나 상기 성형과정은 후부가 요홈(2)에 구속되어 길이로 만 연신되는 구조이므로 박부두께를 후부쪽으로 보낼 수가 없다. 따라서 상기 파형발생이 없도록 폭방향 넓힘을 좁히면 성형횟수가 많아진다. 이것은 압연기 소요를 많게 한다.
또 후부는 요홈(2)내에 구속되어 길이방향으로 만 연신되고, 박부는 경사면(3)에서 폭방향으로 연신되며, 평면부(1)에서는 길이방향으로 연신되어 소재 두께의 유동방향이 각각 다르므로 후부와 박부는 이방성을 형성한다.
즉, 후부와 박부를 경계로 메탈후로(Metal Flow)가 각각 달라 이방성이 형성되고, 이것은 박부를 리드로 타발후 리드가 휘어지고 비틀림을 발생하게 하는 품질문제가 된다.
통상의 압연기(도시생략)는 상하 대경백업롤(Back Up Roll)사이에 소경워크롤(Work Roll)이 상하로 구비되고, 상기 각각의 롤은 롤축 양단부측에 베아링이 체결되고, 베아링은 쵸그(Choke)내에 구비되도록 구성되었다. 압연시에는 상기 쵸크부를 가압하는 구조이므로, 소재 스트립이 상하 워크롤 사이 중앙부를 이송하게 되면 워크롤 중앙부는 상하로 휨이 발생한다. 따라서 소경의 워크롤 상하에 대경의 백업롤을 구비시켜 상기 워크롤의 휨을 방지하도록 구성되었다.
상기 휨발생은 워크롤경과 소재두께와 가공도에 비례하여 많아지고, 이것은 제품두께 치수를 불량하게 하므로 가공도를 낮추면 압연횟수가 많아지게 된다. 즉 전술한 바와 같이 압연기 소요가 많아진다.
도4의 도시는 압연기 1대에서 연속압연을 하여 이형조를 성형하는 것이다. 이것은 구동축(43)을 따라 회전하는 대경워크롤(42)외주에 다수 소경유성롤(41)이 구비되고, 소경유성롤(41)상층부에 곡면을 형성한 다이스(45)가 시린더(49)에 의해 가압되도록 구비되었다. 다이스(45)곡면내에는 도1의 V자형 다이스 형상이 곡면으로 형성되고, 다이스(45)와 소경유성롤(41)사이에는 이송롤(47)과 인출롤(48)에 의해 이송하는 소재 스트립을 다수의 소경유성롤(41)이 압연하여 후부와 박부를 형성한 이형조(40, 도시생략)로 성형하는 것이다.
상기 과정에서 소경유성롤(41)각각의 외주가 형성한 대경워크롤(42)의 외주와 다이스(45)곡면과 소정의 간극을 형성할 수 있도록 조정할 수 있어야 원하는 이형조 두께로 성형할 수 있고, 적용소재 두께에 제약이 없는데, 다이스(45)가 고정되어 있다. 즉, 상기 간극은 직선간 간극이 아니고 원호형이므로 다이스(45)위치를 상하 좌우 조정만으로는 소재 두께에 따른 원호형 간극을 설정할 수 없는 문제점이 있다.
JP 36512호 특허공보 1977. 9. 16 JP 6234호 공개특허공보(A) 1985. 1. 12 JP 55462호 특허공보(B2) 1987. 11. 19 US 5890389호 US Patent 1999. 4. 16
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된것으로서, 이형조 제조장치인 압연기를 탄덤배렬하여 복수의 압연기로 성형하는 것을 1대의 압연기로 복수공정을 성형할 수 있게 하고, 후부와 박부 성형시 형성되는 이방성 형성을 제한하고, 박부두께를 폭방향으로 넓힐 때 후부와 박부 길이가 동조연신을 용이하게 하는 성형형상을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 복수의 소경워크롤 길이에, 내외경이 편심을 형성한 U자형 메탈 베아링을 구비시켜 대경워크롤외주와 대응하는 원호형 간극을 복수 소경워크롤이 임의 조정할 수 있도록 구성한 1대의 압연기가 복수의 제조공정을 수행하게 하고, 소재 두께가 자유로이 유동되도록 후부와 박부성형 경계를 없이하여 이방성 형성을 제한하고, 성형과정 형상을 후부와 박부길이가 동조연신을 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 복수의 제조공정에 따른 다수의 설비소요를 1대의 설비에서 복수성형과정을 수행할 수 있게하고, 성형과정의 소재두께 유동방향을 자유롭게 하여 형성될 이방성을 제한하고 후부와 박부길이 동조 연신을 용이하게하여 경제적인 설비투자로 생산성을 제고 할 수 있도록 한다.
도1a 와 도1b 는 종래 브이밀(V-Mill)을 이용한 제조방법을 설명하기위한 참고도
도2는 종래 엠지알 방법을 이용한 제조방법
도3은 종래 엠지알 방법과 다른예의 제조방법
도4는 종래 워크롤 외주에 다수 유성롤을 구비한 제조 장치
도5는 본 발명의 제조장치를 설명하기 위한 측면도 및 부분 단면도
도6은 본 발명의 성형과정을 설명하기 위한 성형과정 단면도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 이형조 제조방법 및 장치를 설명한다.
도5는 본 발명의 이형조 제조에 적용한 제조장치인 압연기의 구성 및 작용을 설명하기 위한 측면도 이고, 도6은 소재스트립이 도5의 압연기의 상하 워크롤 사이를 이송하며 이형조로 성형되는 과정의 단면도이다.
하우징(58)내 상부에는 대경워크롤(56)이 구비되고, 하부에는 소경워크롤(51,51',51")이 조립된 롤홀더(54, Holder)가 구비되고, 상기 하우징 좌우측에는 코일러와 리코일러(도시생략)가 구비되었다.
상기 대경워크롤(56)은 중앙 양측에 축(56')을 형성하고 상기 양축 외주에는 베아링(도사생략)이 삽입되어 쵸크(55)내에 조립되고, 상기 쵸크는 하우징(58)상측부를 관통하여 구비한 스크류(57,screw)회전에 따라 상하로 동작하며, 상기 대경워크롤축(56') 일측은 구동부(도시생략)와 연결되어 대경워크롤(56)이 가압회전 한다.
상기 복수의 소경워크롤(51,51',51")각각은 높낮이를 조정할 수 있도록 편심을 형성한 메탈베아링(52)내에 삽입되어 롤홀더(54,Holder)에 배설되되,상기 각 소경워크롤 외주면이 상기 대경 워크롤(56)외주와 대응하는 원호형 간극을 형성하고, 상기 소경워크롤은 양측부에 고정판(53)을 볼트(53')로 고정하여 좌우이동없이 회전한다.
상기 내외경이 편심을 형성한 U자형 메탈베아링은 좌우 회전이동에 따라 단면(B-B)도시와 같이 소경워크롤(51')의 높낮이를 미세하게 조정할 수 있도록 한다.
따라서 대경워크롤(56)외주가 상기 복수의 소경워크롤 외주와 대응하는 원호형 간극을 소재 스트립두께에 따라 임의 조정할 수 있다
또 상기 메탈베아링(52)은 도5의 단면(A-A, B-B)도시와 같이 상기 소경워크롤 외주보다 낮게 길이 전체와 조립되어 있어, 상기 소경워크롤(51') 외주상면은 소재 스트립과 접면되어 상기 대경워크롤 회전에 따라 소재를 성형할 수 있으며, 하면은 U자형 메탈베아링(52)내에 삽입되어 롤홀더(54)에 조립되어 있으므로 롤홀더(54)는 통상의 압연기에서 백업롤과 같은 역할을 한다.
따라서 워크롤을 소경으로 적용함에도 휨 발생이 없고, 복수로 적용할 수 있어, 상기 소경워크롤 하나가 종래 이형조를 성형하는 압연기 1대와 동일한 역할을 할 수 있게 된다.
이상과 같이 구성한 압연기의 대경워크롤(56)과 복수 소경워크롤(51,51',51")사이를 소재스트립(M)이 연속이송하며 이형조를 제조함에 있어서, 대경워크롤(56)이 소재상면을 가압하여 소재스트립하면 중앙에 산형 후부와 상기 산형후부 양측에 사다리꼴 박부가 형성되도록 1차 성형한 후, 1차 성형된 가공스트립을 가압하여 사다리꼴 박부가 형성된 부분이 박부로 성형되고 산형후부가 후부로 성형되도록 2차 성형하여 제조하게 된다. 이 방법에 따른 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이형조 제조방법은 도6에 도시한 바와 같이 상기 소재 스트립(M)을 폭방향 하면 중앙에 사면(61')을 형성한 산형후부(61)가 형성되고 산형후부(61)양측에 사다리꼴 박부(62)를 형성한 가공스트립(60')으로 성형하는 단계와, 상기 가공스트립을 중앙의 후부(T)와 후부(T)양측에 박부(t)를 형성한 이형조(60)로 성형하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 소재스트립 중앙에서 대칭으로 형성된 사면부(61')와 사다리꼴 박부(62)형성면을 직선·곡선으로 형성하거나 또는 직선과 곡선을 병용하여도 무방하다.
여기서, 상기 가공스트립(60')은 도5의 도시에서 평형의 대경워크롤(56)과 소경워크롤(51)사이에서 성형되며 상기 이형조(60)는 상기 대경워크롤과 소경워롤(51')사이에서 성형된다. 상기 소경워크롤은 복수(51,51',51")로 구비되어 소경워크롤(51)은 가공스트립(60')에 대응하는 형상을 형성하고 이후 소경워크롤(51')은 상기 가공스트립 성형이후 성형할 형상(도시는 도6의 b)을 구비시킨다. 즉 성형할 형상에 따라 선택 적용한다.
상기에서 대경워크롤(56)이 회전하며 소재 스트립을 가압하여 도6의 도시와 같이 소재폭하면 중앙에 양측으로 사면(61')을 형성한 산형후부(61)와 사다리꼴박부(62)가 만곡을 이루는 가공스트립(60')으로 성형된다.
상기 과정에서 소재두께는 사다리꼴박부(62)로 성형될 부분의 두께(B)를 산형후부(61)가 성형될 폭중앙으로 유동시키고 폭넓힘은 경사부(63)가 소재 폭양단 일부 두께를 넓힌다. 이것은 길이를 증가할 사다리꼴 박부두께(B)가 산형 후부(61)가 될 두께(A)에 더해져 부족할 산형후부(61)길이는 증가할 수 있게하고, 증가할 사다리꼴 박부(62)길이는 제한시켜 산형후부(61)와 사다리꼴 박부(62)길이는 동조 연신을 용이하게 하여 성형횟수를 종래보다 줄일 수 있게한다.
또 종래 후부는 요홈에 구속시키어 길이로 만 연신되게하고 박부는 폭 사선방향으로 넓어지며 길이가 증가하여 현저한 이방성을 형성하였으나 상기 과정은 후부와 박부 경계없이 소재 스트립두께 전체가 자유로운 유동(Metal Flow)으로 종래 형성될 이방성 형성이 제한되어 안정된 조직으로 성형할 수 있게 한다.
상기 가공스트립(60')은 이형조(60)에 대응하는 형상을 형성한 소경워크롤(51')에서 이형조(60)로 성형된다.
상기 과정에서 가공스트립(60')에 형성된 산형후부(61)의 돌출부분은 도6의 a도시와 같이 후부(T)로 성형되고, 사다리꼴 박부(62)로 성형된 부분의 두께(B, C, D)부분은 박부(t)로 성형되며 후부(T) 길이와 동조연신하여 이형조(60)로 성형된다.
상기 이형조(60)는 a 도시와 같이 소정의 각부두께(T, T',t)비율로 성형하되, 각부 두께를 두껍게 성형하여 소경워크롤(51")에서 압연하여 이형조(60)길이를 장재로 성형할 수도 있다.
또 박부폭 너비를 넓게 추가할 경우는 상기 가공스트립(60')을 이형조(60)로 성형한 소경워크롤(51')에서 도6의 b 도시와 같이 경사부(63)를 성형하여 폭을 다시 넓힌 후 소경워크롤(51")에서 압연하여 이형조(60)로 성형할 수 있다. 이 경우 이형조의 박부폭 너비는 통상의 것보다 넓게 성형된다.
또 상기 과정으로 성형한 이형조(60)는 소재폭 중앙이 후부로 형성된 것이다. 소재 폭 중앙을 박부로 성형하려면 상기 가공스트립(60')의 산형후부(61)부분을 사다리꼴 박부로 형성시키고, 소경워크롤 중앙에 박부에 대응하는 형상을 형성시키어 상기와 동일한 과정으로 성형할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 예를 설명하였으나 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구 범위 내에 기재된 범주내에서 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위내에 포함된다고 할 것이다.
51,51',51" : 소경워크롤 52: 메탈베아링
53: 고정판 53':볼트
54:롤홀더 55:쵸크(choke)
56:대경워크롤 57:스크류(screw)
58:하우징 60:이형조 60':가공스트립
61:산형후부 61':사면(경사면) 62:사다리꼴박부
63:경사부

Claims (3)

  1. 소재스트립을 연속이송하며 폭방향에 후부와 박부를 성형하는 이형조 제조방법에 있어서, 상기 소재스트립을 가압하여 하면에 후부가 될 부분에 산형후부(61)와 박부가 될 부분에 사다리꼴 박부(62) 가 형성되도록 1차성형하는 단계와 상기 단계에서 1차성형된 가공스트립(60')을 가압하여 상기 산형후부가 후부로 성형되고 상기 사다리꼴박부가 박부로 성형되도록 2차 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형조 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1차성형에서 형성되는 산형후부와 사다리꼴 박부 형성면은 직선과 곡선 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 이형조 제조방법.
  3. 이형조를 압연하는 제조장치에 있어서, 하우징(58)내 상부에 구비한 대경워크롤(56)은 중앙 양측에 축(56')을 형성하고, 상기 양축외주에 베아링이 삽입되어 쵸크(55)내에 조립되고, 상기 쵸크는 상하로 동작되도록 상기 하우징 상측부를 관통하여 구비한 스크류(57)와 조립되고, 상기 대경워크롤 축일측은 구동축과 연결되고,
    상기 하우징내 하부에 구비한 복수 소경워크롤(51,51',51")각각은 높낮이 조정되도록 내외경이 편심을 형성한 U자형 메탈베아링(52)내에 삽입되어 롤홀더(54)에 배설되되, 상기 복수 소경워크롤 외주면이 상기 대경워크롤 외주면과 대응하는 원호형 간극을 형성하여,
    상기 대경워크롤과 복수 소경워크롤 사이의 소재 스트립을 상기 대경워크롤이 가압회전하여 압연하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이형조 제조장치.
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