(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属条材を、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機を通して板幅方向に凹凸を有する異形断面条を製造する際、前記２段圧延機の入り側直近に配置したピンチロールスタンドにより金属条材の幅方向の両端部に適当な圧下を加えて両端部を減肉させた金属条材を、前記２段圧延機を通して加工することを特徴とする異形断面条の製造方法。
【請求項２】
金属条材を、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機により異形断面加工した後、その２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドにより前記２段圧延機で加工した異形断面加工材の板幅方向の両端部に適当な圧下を加えて当該両端部を圧延し、異形断面条を得ることを特徴とする異形断面条の製造方法。
【請求項３】
金属条材として銅めっき鋼板を用いる請求項１又は２に記載の異形断面条の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリードフレーム用として使用される、表面に形成された凹凸の段差が大きい異形断面条を低コスト製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ用のリードフレーム材には、機械的強度、電気伝導度、放熱性、反射率、耐熱性になどの優れた材料が求められている。ＬＥＤは、その形状から砲弾型と表面実装型（ＳＭＤ型）に分類され、ＳＭＤ型には白色ＬＥＤが、砲弾型にはその他のＬＥＤが用いられている。また、砲弾型リードフレームには主に鉄系材料が、ＳＭＤ型リードフレームには銅系材料が使用されている。
【０００３】
現在、白色ＬＥＤや一部の高輝度の赤色や青色のＬＥＤには銅系材料が使用されているが、価格の低い鉄系材料の使用が増えることが予想されている。
昨近、使用が増えている照明用の白色ＬＥＤではさらなる高出力化が望まれており、異形断面条のリードフレーム材など、放熱性を高めたリードフレーム材の採用事例が多くなっている。異形断面条においては、凹凸差が大きいほど放熱性が良くなるので、凹凸差の大きい異形断面条を製造する方法の各種提案がなされている。
【０００４】
例えば特許文献１では、下ダイスと、下面に逆Ｖ字状の突出部を備える上ダイスとの間で平条に繰り返し押圧を加えるとともに、繰り返し押圧を加える毎に平条をわずかずつ前進させることで、平条を出発材として条の幅方向に１つ又は複数の厚肉部を有する異形断面条材を製造する方法であって、前記厚肉部に該当する表面にわずかの深さの断面台形状の溝を有する下ダイスを用いる異形断面条材の製造方法が提案されている。
また特許文献２では、少なくとも１の溝付ロールを有する圧延ロールに条材を通過させ、条材の少なくとも一面に多数の溝を形成させる溝付条の製造方法において、前記溝付ロールの入り側と出側においてそれぞれ条材の速度を測定し、両速度の比が一定となるように前記溝付ロールの圧下量を制御する溝付条の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６８１６５号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された方法では、上下ダイス間に低速で平条を移動させながら成形しているため、生産性に劣っている。また特許文献２では、凹凸差が大きい異形断面条を製造しようとすると薄肉部に圧縮応力に起因した座屈が発生し易いために、大きな凹凸差の異形断面条は製造し難い。
またいずれの方法であっても、鉄系材料を素材とした場合、銅系材料と同等の耐食性、導電性を得ようとすると、成形した異形断面条に後工程としてめっき処理を施す必要があり、コスト増となってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、例えばリードフレームに用いられるような、凹凸差が大きい異形断面条を低コストで製造する方法を提案することを目的とする。また鉄系材料であっても、銅系材料と同等の耐食性、導電性を有する異形断面条を低コストで製造する方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の異形断面条の製造方法は、その目的を達成するため、金属条材を、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機を通して板幅方向に凹凸を有する異形断面条を製造する際、前記２段圧延機の入り側直近に配置したピンチロールスタンドにより金属条材の幅方向の両端部に適当な圧下を加えて両端部を減肉させた金属条材を、前記２段圧延機を通して加工することを特徴とする。
金属条材を、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機により異形断面加工した後、その２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドにより前記２段圧延機で加工した異形断面加工材の板幅方向の両端部に適当な圧下を加えて当該両端部を圧延し、異形断面条を得てもよい。
金属条材として銅めっき鋼板を用いると、銅系材料と同等の耐食性、導電性を有するリードフレーム用途などに用いることができる異形断面条が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明方法では、圧延法により異形断面条を製造する際、２段圧延機を通す前の金属条材両端部を予備圧延して当該部位に予め圧縮応力を付与した後に異形断面とするための圧延を行っているので、金属条材の端部に発生し易い引張応力を緩和させつつ圧延することができ、その結果として、板幅中央部での座屈発生を抑制することができる。
また、金属条材を、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機により異形断面加工した後、その２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドにより前記２段圧延機での加工時に導入された金属条材端部での引張応力を小さくすることにより、その結果として、板幅中央部での座屈発生を抑制することができる。
素材として銅めっき鋼板を用いていると、銅材と同等の耐食性、導電性を有する異形断面条が得られるため、適用範囲の広いリードフレーム用途などに適用可能な異形断面条が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の２段圧延機を用いた異形断面条製造設備の概要を説明する図
【図２】２段圧延機での異形断面化の状況を説明する図
【図３】２段圧延機で成形した異形断面条の圧縮、引張り状況を説明する模式図
【図４】２段圧延機で成形した異形断面条の圧延方向の応力分布状況を説明する図
【図５】入り側直近にピンチロールスタンドを付設した圧延機の概略を説明する図
【図６】図５のＢ‐Ｂ断面でのピンチロールスタンドによる変形状況を説明する図
【図７】出側直近にピンチロールスタンドを付設した圧延機の概略を説明する図
【図８】図７のＣ‐Ｃ断面でのピンチロールスタンドによる変形状況を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記した通り、例えばＬＥＤリードフレーム用に使用される異形断面条としては、ＬＥＤの高出力化、高輝度化により増加する熱を効率良く放熱できることが要求されている。そのため、板幅方向に１ｍｍ前後の幅の複数の微細な溝があり、厚肉部で０．５ｍｍ程度、薄肉部で０．１５ｍｍ程度の肉厚となった高凹凸差の異形断面条も提案されている。
銅系材料は比較的変形し易いので、凹凸差の大きい異形断面条であっても注意深く圧延すれば圧延法でも製造できる。
しかしながら、銅系材料に比べて変形能に劣る鉄系材料では、凹凸差の大きい異形断面条を圧延法で製造することは困難である。
【００１２】
例えば、図１に示すような従来の２段圧延機を用いた異形断面条製造設備では、図２に見られるような、下ロールとして平坦なロールを、上ロールとして凹凸溝を形成したロールを用いた２段圧延機を用いて金属条材を圧延し、板厚方向のみの変形を加えて異形断面条を製造しようとする場合、目標板厚によって１パス或いは複数パスでの圧延となるが、薄肉部の圧下に伴い、成形された異形断面条は、板幅方向中央部に長手方向にかけて中伸び形状のいわゆるザクツが発生し易い。
このザクツは、リードフレームの製造工程である異形断面条のプレス加工の際に、寸法精度不良やプレス加工機への通板不可の原因ともなる。
【００１３】
そこで、本発明者らは、ザクツの発生要因を探索するとともにその対策について検討した。
まず、ザクツの発生原因を調査するため、２段圧延機での条材から異形断面条へ成形する際の加工工程を想定したＣＡＥによる応力解析を行った。ＣＡＥ応力解析の結果、図４に見られるように、ザクツが発生した部分は圧縮応力に支配され、それに対しザクツが発生しない板端部は引張応力に支配されていることが判明した。板幅方向の中央部では圧縮応力が限界値を超えるとザクツが発生すると考えられる。
【００１４】
この結果から、板幅方向中央部におけるザクツの発生を抑制するには、この部分の圧縮応力の緩和が必要であるとともに、板端部の引張応力の緩和が必要であると考えられる。
そこで、図５，６に示すように、溝付きロールで圧延する直前に、被加工金属条材の幅方向の両板端部を圧延して当該部位に圧縮応力を、幅方向の中央部に引張応力を付与しておくことにより、溝付きロールで圧延する際に板幅方向中央部の圧縮応力を緩和することにした。
【００１５】
ＣＡＥ解析結果に基づき、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機とその入り側直近に配置したピンチロールスタンドとからなる装置を用い、金属条材を圧延して異形断面条を製造した。
この結果、溝付けロールでの圧延時に金属条材端部に生じる引張応力が緩和され、板幅方向中央部にザクツ発生を起こさせることなく、安定した異形断面条の製造が可能となった。
【００１６】
なお、２段圧延機の入り側直近に配置したピンチロールスタンドによる予備圧延の圧下率としては、２段圧延機での凹凸付与の成形性および両端厚肉部の板厚精度確保の観点から５％以内が好ましい。両端の予備圧延を行うことにより、板幅方向中央部の未圧延部への長手方向引張応力が作用するが、圧下率５％を超えた場合にはこの引張応力の増加により、２段圧延機での板幅方向の塑性流動が鈍化する。このことにより、溝付けロール凹部への材料供給が行い難くなり、目標とする凹凸形状を形成できない。
【００１７】
板幅方向中央部におけるザクツの発生を抑制するには、板幅方向中央部の圧縮応力の緩和が必要であるとともに、板端部の引張応力の増加を抑制する必要がある。このため、図７，８に示すように、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機により異形断面加工した後、その２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドにより前記２段圧延機で加工した異形断面条の板幅方向の両端部に適当な圧下を加えながら異形断面条へ加工することにより、板端部の引張応力を抑制し、かつそれに対応する板幅方向中央部の増加も合わせて抑制することで、異形断面圧延後のザクツを抑制することが可能となる。
【００１８】
なお、２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドによる圧延の圧下率としては、２段圧延機により生じたザクツを矯正することを目的とし、このザクツの矯正が可能な圧下率が必要となる。ザクツ矯正には、両端部厚肉部を圧延により伸ばすことで、ザクツ発生原因となる板幅方向中央部の圧縮応力を緩和することでの対応となるが、そのザクツを矯正するための圧下率は、ザクツを強制的に長手方向への塑性変形を加えるため、材料は２段圧延機での凹凸成形に伴った加工硬化により降伏応力が増加するため、この上昇した降伏応力以上の引張応力を作用させることでザクツを矯正するものである。
【００１９】
本発明法によれば、ＬＥＤリードフレーム用に好適に用いられる薄肉高凹凸差の異形断面条を低コストで安定的に製造できることになるが、特に変形能が低い鉄系の鋼板を素材とした場合にあっても、銅めっきを施した鋼板を素材とすれば、銅材と同等の耐食性、導電性を有する異形断面条が低コストで得られる。
【実施例】
【００２０】
従来例；
耐力220MPa、抗張力370MPa、板厚0.8mm、板幅70mmの冷間圧延鋼条材（ＳＰＣＣ）を用い、従来技術である２段圧延機での異形断面圧延を行った。異形断面圧延には、上ロールに溝付きロール、下ロールにフラットロールを配置した。使用した溝付きロールは、突起の高さを0.5mm、突起幅を1mm、両端の突起幅を2mmとし、薄肉部の目標板厚を0.15mmとした（図１、２）。
この圧延機およびロールを使用し、異形断面圧延を行った結果、薄肉部の板厚0.3mmまで圧延した時点で、板幅方向で薄肉部を形成した範囲の圧延方向にかけて中伸び形状のいわゆるザクツが発生し、これ以降の圧延が行えず薄肉部の目標板厚0.15mmに至らなかった（図３）
【００２１】
実施例１；
そこで、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機の入り側直近に配置したピンチロールスタンドで条材の板幅方向の一部を予備的に圧下しながら、２段圧延機で異形断面条へ加工する方法を検討した（図５、６）。
ここで用いたピンチロールスタンドのロール形状は、両端厚肉部の圧下を目的とするため、ロールの両端が凸型の突起形状とし、この突起の高さは、0.2ｍｍで、予備圧延中に材料の板幅中央部とロールとを接触させない構造とした。また、突起の間隔は、50mmであり、材料の両側の端部より内側にかけて10mmの範囲を５％の圧下率での予備圧延を行った後、２段圧延機での異形断面条へ加工した。この結果、ザクツを発生させずに薄肉部の板厚が0.15mmまでの圧延が行えた。
【００２２】
実施例２；
また他の方法として、上側には溝付けロールを下側にはフラットロールが配置された２段圧延機の出側直近に配置したピンチロールスタンドにより２段圧延機で加工した異形断面条の両端部を圧下する方法を検討した（図７、８）。
ここで用いたピンチロールスタンドのロール形状は、両端厚肉部の圧下を目的とするため、ロールの両端が凸型の形状となっている。この突起の高さは、0.2ｍｍであり、予備圧延中に材料の板幅中央部とロールとを接触させない構造とした。また、ロール突起の間隔は50mmであり、材料の両側の端部より内側にかけて10mmの範囲を５％の圧下率で圧延した。この結果、２段圧延機で異形断面条に加工した際に発生したザクツの矯正が可能となり、薄肉部の板厚が0.15mmの異形断面条の加工が行えた。
【図１】
0005896808.tif 000002
【図２】
0005896808.tif 000003
【図３】
0005896808.tif 000004
【図４】
0005896808.tif 000005
【図５】
0005896808.tif 000006
【図６】
0005896808.tif 000007
【図７】
0005896808.tif 000008
【図８】
0005896808.tif 000009