雙規片的中間材料及其製造方法和雙規片的製造方法

2023-09-16 07:09:35 2

專利名稱：：雙規片的中間材料及其製造方法和雙規片的製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於製造雙規片的中間材料及其製造方法和雙規片的製造方法，具體說來，本發明涉及一種製造沿片長度方向上的表面上具有一個或多個較厚部分的雙規片，這些雙規始於平面形片且被用於製造電子元件。本發明尚是半於製造雙規片過程中所需的製造雙規片的中間材料以及製備這種中間材料的方法。本發明適用於的材料包括銅、銅合金、鋁、鋁合金、錳、錳合金、鐵和鋼；及以上述材料的組合體。傳統的雙規片是由銅和銅合金製成，用於製造電子元件。圖9展示的是雙規片現有技術的一個例子沿長度方向，在雙規片21的中間部位有一個或兩個加厚部分22和較薄部分23。製造這種雙規片的方法可參見如下出版物日本專利公開號SHo59-42150，日本專利出版號SHo62-55462，日本專利出版號Hei6-77764，日本專利出版號Hei8-32334等。按照日本專利出版號SHo62-55462號所提出的製造雙規片方法，需用一錘擊工具(上模)，此工具有至少一個沿平片進給方向傾斜的突起部分，並且有一寬度小於在錘擊工具(上模)長度方向尺寸的平面打擊面。在製造過程中，上模進行一系列的打擊加壓運動，平片在上模的打擊間隔時沿長度方向被進給到上下模之間，平片因每次打擊加壓而減少的寬度部分變成隨後厚度減少部分的寬度，結果是使一部分寬度增加，厚度減少。在保持相鄰部分原始厚度不變的情況下，沿平片橫向逐漸地分配材料，由此將平片的橫截面由最初的橫截面轉變到最終的橫截面。並依靠進給控制，完成雙規片的製造。按照日本專利出片物SHo59-42150號所提出的製造雙規片的方法。需用一帶有向圓周形成凸起的「V」字形凸臺的滾壓滾子。凸起部分的寬度在滾子表面上是沿圓周方向不斷變化的。凸臺之所以凸出是為了使兩端都可以和滾子一起沿斜面滑下，這樣，將平片逐漸進給到滾子之間，同時通過增大和減小滾子的間距，使得滾子作雙向運動，從而完成雙規片的製造。日本專利出版物Hei6-77764號，提供了一種雙規片的製造方法。其步驟為(1)通過一個至少有一溝槽的滾子在預定要變薄的材料部分沿長度方向施加滾壓力，從而擠壓該材料使之相應於溝槽變形，最終嵌入溝槽中；(2)擠壓該材料的嵌入部分使之平坦；(3)擠壓薄模部分，但對被擠壓和碾平的嵌入較厚部分和以較慢速度遞減厚度的較薄部分擠壓程度要有所不同；(4)參照平片沿長度方向的厚度，以相同的厚度遞減速度擠壓材料。日本專利出版物號Hei8-32334號提供了一種雙規片的製造方法。其步驟是(1)在壓力下使進給材料的一部分變薄。通過一對在預定位置有曲線溝槽和相對溝槽位置有同樣曲線的凸起的上滾和下滾組合，當材料的待加工部分進入溝槽與凸起間時，便開始擠壓；(2)使被擠壓材料的部分幾乎扁平；(3)參照長度方向上的厚度變化以相同變化率擠壓幾乎扁平了的材料，從而完成對材料在預定的橫截面尺寸的加工。關於製造雙規片的方法，如上所述，已提出了各種差別很大的處理過程，諸如日本專利出版物SHo62-55462號提出的鍛壓成形法；日本專利公開號SHo59-42150號提出的雙向滾壓法以及日本專利出版號Hei6-77764和日本專利出版號Hei8-32334提出的串聯滾動擠壓法。在以上討論的雙向滾壓法中，鍛壓法的錘擊工具(上模)作為滾壓滾子，平片的支持作為平面滾子，但平片在滾壓滾子和平面滾子之間被滾過，從而形成一較薄的部分，使得變形的平片嚴重扭曲，難以矯正。雖然串聯滾子擠壓法被認為是可行的，但卻需要較長時間來裝置和調整滾動，同時確定中心也要費時，其它的方法，包括打擊和擠壓平片，應用錘擊工具(上模)，從而在壓力下延伸平片使之形成較薄部分的鍛壓法似乎是可行的。然而，位於雙規片21較厚部分22和較薄部分23的之間的邊界部分24的下表面會產生粗糙的表面。(如圖9所示)這可能是由於晶粒大小和鍛壓材料的伸縮率和雙規的形狀造成的。如果粗糙表面Rmax超過1μm是最終產品的狀況的話。該產品就不能用於要求較小的表面粗糙度的場合，比如說用於引線框架。在這種技術背景下，本發明產生了。本發明的一個目的是改進上述鍛壓方法中存在的問題並提供一種在雙規片較厚部分和較薄部分之間邊界部分的下表面上不出現粗糙表面的雙規片製造方法。本發明的另一目的是提供在最後滾壓加工前的中間材料，應用這種材料可製作最好表面粗糙度的雙規片。本發明同時提出這種中間材料的一種製造方法。圖1為垂直於片長度方向的橫截面視圖，描述的是按照本發明製造雙規片所需的中間材料。圖2為以鍛壓法製造本發明所述中間材料的一模板的示意圖。其中(a)表示上模的底視圖，(b)表示下模的頂視圖。圖3圖2所示的模工作至中間工序時，垂直於片的進給方向的剖視圖。圖4利用上下模工作至中間工序的另一實施例的剖視圖。圖5本發明中所述滾壓過程的示意圖。圖6本發明所述雙規片的橫截面視圖。圖7本發明所述雙規片的另一實施例的橫截面視圖。圖8本發明所述雙規片的另一實施例的橫截面視圖。圖9雙規片的示意圖。為達到上述目標，本發明的中間材料是用來製造雙規片的，這種雙規片在沿片長度方向表面上具有一個或多個加厚部分。在另外的表面上則形成呈梯形橫截面的突起部分。在製造雙規片的中間材料中，呈梯形截面的突起部分最好與水平面成5°～60°底角θ。高度「h」為較厚部分厚度「T」的0.03至0.50倍，其基線長度「W」相對於較厚部分基線長度「W」的變化範圍為(-3)mm至(+3)mm，如圖1所示。本發明所述中間材料的製造方法包括將一平片置於底部裝有一倒置「V」字形突起的上、下模之間重複擠壓，每次反覆加壓力負荷後，慢慢推進平片。其中下模應該具有一定深度呈梯形橫斷面的溝槽，並與上模的溝槽位置相對應。按照中間材料的製造方法，下模表面有一定深度的呈梯形橫截面溝槽最好其與水平面成5°～60°底角θ。高度「h」應該為較厚部分厚度「T」的0.03至0.50倍，其基線長度「W」相對於較厚部分基線長度「W」的變化範圍為-3mm至+3mm。按照本發明，製造雙規片的方法包括使上述中間材料經過滾壓過程，從而使下表面上的呈梯形橫截面的突起部分成為平面。按照本發明，製造雙規片的方法包括使雙規片呈梯形橫截面的突起部分變形為平面，從而完成滾壓過程。如上所述，按照本發明，製造雙規片的中間材料有沿片長度方向的上表面上具有一個或多個較厚部分，在下表面上具有一個或多個呈梯形橫截面的突起部分。通過隨後的滾壓梯形突起部分平滑自然地滾過較厚部分和較薄部分的邊界而進入較薄部分，造成邊界部分較小的表面粗糙度(相對於由通過沒有梯形部分的鍛壓中間材料滾壓而成的雙規片而言)。下表面的突起很小，中間材料可以被輕易地滾過軋成平面而不會產生粗糙的表面。既使另一表面的一側被平面滾壓，經過隨後的退火和退出軋制過程，也不會產生粗糙的表面。這樣在下表面上無粗糙表面的雙規片就可以重新得到了。為順利實現上述操作，取得上述優點，用於製造雙規片中間材料另外表面上的呈梯形橫截面的突起部分(見圖1)最好具有一個與水平面成5°至60°底角θ。高度「h」為較厚部分厚度「T」的0.03至0.50倍，其基線長度「W」相對於較厚部分基線長度「W」的變化範圍為-3mm至+3mm。其原因將在下面講述。如果底角θ超過60°，梯形突起部分會由於隨後的滾軋而沿模向加大，易於造成「折皺」或「摺疊」等表面質量差的現象，而且，由於需要增加金屬的流動使下表面平整而使工作效率降低。如果底角θ低於5°，下表面接近於平面形，就不能產生最佳的金屬流動，從而容易在另一表面的突起和下表面相交叉的邊角部位產生粗糙的表面。基於這種情部況下，與水平面的夾角θ在5°～60°之間。如果下表面側上的高度h超過較厚部分厚度「T」的0.50倍，梯形突起部分會由於隨後的滾軋而沿橫向加大，造成「折皺」或「摺疊」等表面質量差的現象，而且，由於需要增加金屬的流動使下表面平整而使工作效率降低。如果「h」小於0.03倍較厚部分厚度「T」，下表面接近於平面形狀，就不能產生最佳的金屬流動，從而容易在另一表面的突起和下表面相交叉的邊角部位產生粗糙的表面。基於這種情部況，「h」最好為較厚部分厚度「T」的0.03倍至0.50倍。如果基線「W」較之上表面較厚部分基線長度長3mm或更長。為製造一雙規片需要在隨後的滾壓中，需要更大的壓縮比率以使在下表面上的突起部分變形為平面，從而易於產生粗糙表面，而且降低了雙規片的產生效率。如果基線「W」較之在上表面較厚部分基線長度短3mm或更短，就不能產生最佳的金屬流動，從而容易在另一表面上的突起和下表面相交叉的邊角部位產生粗糙的表面。基於以上原因，其基線長度「W」與較厚部位的基線長度「W」相比較，其差值應為-3mm至+3mm之間。接下來將結合附圖介紹本發明的實施例，圖1為垂直於平片長度方向的橫截面視圖。圖2為以鍛壓法製造本發明所述中間材料的一模板示意圖。其中(a)表示上模的底視圖，(b)表示下模的頂視圖。如圖1所示，在製造本發明雙規片1的中間材料中，較厚部分2在沿片長度方向雙規片1表面上的中間位置形成；較薄部分3在其兩側形成。在一個表面上，較厚邊2形成梯形部分4，其高度幾乎與雙規片所要求相同。在另一表面上，則形成略具高度的突起5。其形狀為沿長度方向成梯形。其最佳情況為與水平面底角θ最好為5°至60°，高度「h」為較厚部分厚度「T」的0.03至0.50倍。基線長度「W」較之較厚部分的基線長度「W」其差值在-3mm至+3mm之間。圖2中的上、下模6和7是鍛壓法製造雙規片所需中間材料的模板，其中中空部分8位於上模6中央，用來成形製造雙規片所需中間材料的梯形部分4，倒置「V」字型突起部分9位於兩側，此「V」字倒置向上延伸(同平片M進給方向相反)。下模7的中間有略具深度呈梯形橫截面的溝槽10，同上模6的空心部分8相對。通過上模作一系列的重複錘擊擠壓運動，並在每次打擊間隙沿長度方向進給平片M，就可使平片M鍛壓成製造雙規片1所需的中間材料的既定形狀。由於平片M在錘擊過程中受擠壓，成形於平片M上的其較薄的部分3由於突起9的擠壓主要沿橫向延伸。此時被擠壓的一部分流動到平片M另一表面一側的下模7的溝槽10內，這樣，略具深度的突起部分5在另一表面上就形成了。如果下模沒有設置溝槽10，用這樣的下模鍛擊出的雙規片。會使與厚部分2和較薄部分3之間的邊界區域相對應的下表面很粗糙。在以上圖2中，下模7被以舉例闡述為具有一個在中央形成呈梯形橫截面的溝槽10，同時其兩側是平面。但在圖4中所示，下模7的形狀則象上模6，這樣一來，中央的溝槽10通過兩側略具高度的突起11而形成，就象倒置的「V」字的形成方式一樣。較薄的部分3在壓力下，處於上模6突起部分9和下模7的突起部分11之間沿長度方向被拉長。上述的中間材料通過一對滾子被滾壓製成雙規片。上滾15中間具有一個溝槽13，其橫截面形狀幾乎與雙規片的較厚部分的形狀相同。同時，下滾14是平的，能夠將下表面上的中間材料的梯形部分5壓平。在軋制過程中，在下表面的梯形部分5流動到較薄部分3。這樣，相對於傳統的鍛造方法製造出的雙規片，更易獲得Rmax1.0μm或更小的表面光潔度要求。按下來的工序，也就是雙規片的製造。中間材料先是經過模滾15的滾壓，然後在酸中退火或洗滌並且(或者)以常規方式拋光。最後經過精軋滾壓(為使製造雙規片所需中間材料的交叉部分更粗細)，從而完成雙規片成品。在以上的例子中，沿長度方向上在中央有一個較厚部分2的形狀已闡明了，但本發明不僅僅局限於這個例子。具有多個較厚部分的片也可應用此發明造出，並且具有同樣的操作方法和優點。實施例之一在通常的熔化、鑄造、熱軋和冷軋過程中，要準備一種厚度為2mm的脫氧亞磷酸銅(JIS-C1220)軋制材料，而後切成寬為42mm的片。原始材料的片是用圖2所示的上、下模鍛壓出來的，用這些片製成圖1所示雙規片的中間材料。在鍛壓過程中，為了比較，準備了5個下模，每個下模的溝槽尺寸皆不同。在鍛壓過程中製造雙規片所需中間材料的5個樣本的尺寸如表1所示表1涉及到鍛壓過程，在後來對製造雙規片的中間材料進行滾軋時，我們準備了具有梯形橫截面但在另一面沒有突起的中間材料(W＝25.25mm；T＝1.70mm；t＝0.6mm)。在對它在650℃無氧環境的連續火爐中退火和酸中清洗後，再滾壓成如圖6所示的雙規片A。雙規片A的下表面的表面粗糙度Rmax，具體地說是符號B所指部位，被測量過了，測量結果有選擇性地例於表1中。自表1中的表面粗糙度可以明顯看出雙規片A1作為本發明實施例樣本，在B部位具有最佳的表面粗糙度0.5μm。而所有的比較樣本的表面粗糙度都大於2μm。由於雙規片A2在下表面沒有突起部分(h＝0)雙規片A3在下表面上的突起部分則具有極大的(W-w)值(4.2mm)。雙規片A4中突起部分的高度「h」小於0.03倍的T。雙規片A5的底角θ小於5°。這些雙規片不能符合表面粗糙度Rmax≤1μm的工作要求，比如功率電晶體要求雙規引線框架滿足這樣的表面粗糙度要求。具體實施例2在通常的熔化、鑄造、熱軋和冷軋過程中，要準備一種厚度為2mm的脫氧亞磷酸銅滾軋材料，而後將其寬度切為42mm。作為原材料的這些片以與實施例1同樣的方式被鍛壓，為圖7所示的雙規片的製造準備中間材料。在鍛壓時，為了比較，準備了兩個下模，一個模具有兩個梯形槽另一個模沒有溝槽。製造雙規片所需中間材料的橫截面形狀的尺寸如下表2所示。表2涉及到鍛壓過程在後來對製造雙規片的中間材料進行滾壓時，我們準備了具有梯形橫截面但在下表面上沒有突起的中間材料(W1＝10.485；W2＝32.47MM；T＝1.70mm；t＝0.6mm)。對它在650℃無氧環境下在連續退火爐中退火，而後在酸中清洗，最後，再滾壓成如圖8所示的雙規片C。雙規片C的下表面的表面粗糙度Rmax，具體地說是指符號D所指部位的表面粗糙度，被測量過，測量結果收錄在表2中。自表2中的表面粗糙度比較可以較清楚地看出發明實施例的雙規片C1在D部位具有最佳的表面粗糙度，但比較樣本雙規片C2由於在其下表面上沒有突出部分(h＝0)其表面粗糙度高達3.2μm之多。這種雙規片也不能滿足雙規片引線架例如功率電晶體對表面粗糙度的要求(Rmax≤1μm)。如上所述，本發明所提出的製造雙規片的中間材料具有一個位於較厚部分下表面上的呈梯形橫截面的突出部分，既使是通過鍛壓的方法加工該材料與以使用平的下模製成的雙規片相比，下表面的金屬可以更均勻地在較厚部分和較薄部分之間的邊界流動，因為前者在下表面上有凸起。製造雙規片的中間材料的下表面的突出部分高度很小，可以用一個平滾代替下滾將凸起壓平而不會出現粗糙表面。而且，滾壓過的雙規片可以最終在退火後達到下表面的較小的表面粗糙度。權利要求1.一種製造雙規片的中間材料，其特徵在於在沿雙規片的長度方向上有一個或多個較厚部分，在另一表面上形成呈梯形橫截面的一個或多個突起部分。2.根據權利要求1所述的製造雙規片的中間材料，其特徵在於呈梯形橫截面的突出部分與水平面所成的底角θ在5°～60°之間，高度「h」為較厚部分厚度「T」的0.03至0.50倍之間，其基線長度「W」相對於較厚部分基線長度「W」的差值為-3mm至+3mm。3.一種製造沿長度方向有一個或多個較厚部分的雙規片的雙規片所需中間材料的製造方法，其特徵在於自一平片開始，包括多次鍛打在上模和下模之間的平片，並在每一次鍛打後慢慢進給平片。其中上模底部有倒置「V」字型突起，下模與上模溝槽位置相對應的表面有一個或多個略具深度呈梯形橫截面的溝槽。4.根據權利要求3所述的製造雙規片中間材料，其特徵在於下模表面上的略具深度呈梯形橫截面的溝槽與水平面的底角θ在5°～60°之間，高度「h」為較厚部分厚度「T」0.03至0.50倍之間，其基線長度「W」與較厚部分基線長度「W」的差值在-3mm至+3mm之間。5.一種製造雙規片的方法，其特徵在於其步驟包括使權利要求1或2所述的中間材料經過滾壓，然後使呈梯形橫截面的突出部分成為平面。6.一種製造雙規片的方法，其特徵在於其步驟包括連續使權利要求3或4所述的方法製造的中間材料經過滾壓，從而使呈梯形橫截面的突出部分成為平面。7.一種製造雙規片的方法，其特徵在於其步驟包括使權利要求5或6所述的方法製造的雙規片完成滾壓過程。全文摘要一種製造沿片長度方向表面有一個或多個較厚部分,而在另一表面形成呈梯形橫截面突起部分的雙規片所需的中間材料。一種製造沿片長度方向表面有一個或多個較厚部分的雙規片所需的中間材料的方法:其步驟包括:反覆在上模和下模之間的平片上加壓,並在每一次反覆加壓力負荷後,慢慢進給平片。其中上模底部有倒置「V」字型突起,下模與上模溝槽位置相對應的表面有一個或多個略具深度呈梯形橫截面的溝槽。文檔編號B21J5/02GK1196984SQ98101620公開日1998年10月28日申請日期1998年4月22日優先權日1997年4月24日發明者井上洋一申請人:株式會社神戶制鋼所