JPH0379041A - スポット状部分クラッド材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、重ね合わせ圧接、圧延によるスポット状部
分クラッド材の製造方法に係り、定寸送りした金属箔と
基板材を所定間隔で連続的にレーザー溶接して仮止めし
た後、回転カッターで所定間隔で金属箔を切断して止着
されない金属箔片を除去、あるいは、定寸送りした金属
箔をパンチで挟み切断すると同時に定寸送りされる基板
材上にパンチで押圧しながらレーザー溶接して仮止めし
た後、圧接、圧延することにより、高精度のピッチ、寸
法を有するスポット状部分クラッド材を得る製造方法に
関する。

背景技術 近年の集積回路を用いる機器には、小型化の要請が強く
、フラットパッケージが多用されるようになった。

かかるフラットパッケージ用の四周方向に端子部が設け
られる第５図に示す如きリードフレーム（３）は、ワイ
ヤボンディングを行う部分に、接合性を良好とする金属
（ＡＩ、　Ａｇ、Ｃｕ等）被着部分を設ける必要がある
。

かかる金属被着部分を予め設けるために、従来、リード
フレームに加工したのち、ａ、蒸着法、ｂ、めっき法に
より行っていたが、より量産性にすぐれた方法が望まれ
ていた。

すなわち、ａ、蒸着法は高価な設備を要するだけでなく
、被着不要部分をマスキングする必要があり、蒸着スピ
ードが遅く生産性が低く、また、ｂ。

めっき法はめっき不可能な金属もあり、効率よくめっき
できる厚みにも限界がある。

また、前記金属被着部分を予め設けるためには、第４図
に示す如く、リードフレーム材料（１）上に、前記被着
金属（２）部分を高精度でスポット状に設け、プレス加
工またはエツチングにより形成する方法が考えられる。

例えば、リードフレーム帯材上にストライプ状にＡＩや
Ａｇ箔を圧延圧接にて設けた後、所要のスポット状とな
るよう、不要部分を機械的あるいは化学的に除去する技
術が提案（特公昭５９−１０７８号公報）されているが
、被着金属の歩留が悪く、被着必要部分をマスキングし
て不要部を除去するなど能率が悪く、また、高精度で所
要ピッチ、寸法にスポット状に設けることは困難であっ
た。

また、所定寸法の金属箔片を一定長さの基板材の所定位
置に重ね合わせ、圧延、圧接により一定長さのスポット
状部分クラッド材を製造することは可能であるが、基板
材コイルを巻き戻し連続して、被着予定金属箔を所定寸
法、長さで高精度に切断し、さらに高精度に位置合わせ
をして所要ピッチで連続的に仮止めすることができない
ために、スポット状部分クラッド材の工業的量産が不可
能とされていた。

一方、リードフレーム材上にＡＩ箔をスポット溶接にて
止着した後、これをクラッド化したリードフレームが提
案（特公昭６０−２２７４５６号公報）されているが、
金属箔を所定ピッチで高精度に位置合わせし、連続的に
仮止めするための具体的な製造方法が提案されておらず
、実用化困難である。

さらに、単にスポット溶接で仮止めしたのみでは、ＡＩ
箔が溶接部で拘束されてその圧延性に問題を生じ、また
、単に圧延圧接しただけでは、所要ピッチ、寸法精度を
高精度化できない問題があった。

発明の目的 この発明は、かかる現状に鑑み、被着予定金属箔を所定
寸法、長さで高精度に切断し、これを例えば、リードフ
レーム材に高精度に位置合わせをして連続的に仮止めし
、クラッド化できるスポット状部分クラッド材の製造方
法の提供を目的としている。

発明の概要 この発明は、 基板材上に所定間隔で所定寸法の金属箔片を圧着したス
ポット状部分クラッド材の製造方法において、 基板材と金属箔を重ね合わせ、レーザー溶接器により、
金属箔を基板材の長手方向に一定間隔でレーザー溶接し
、 さらに、回転カッターにより長手方向に一定間隔で幅方
向に金属箔を切断した後、溶接止着されていない金属箔
片を除去することにより、基板材上に所定間隔で所定寸
法の金属箔片を配列し、その後仮止めした金属箔片と基
板材を圧接、圧延することを特徴とするスポット状部分
クラッド材の製造方法である。

さらに、この発明は、 基板材上に所定間隔で所定寸法の金属箔片を圧着したス
ポット状部分クラッド材の製造方法において、 基板材上で、金属箔の定寸送りを行う材料ガイドの端部
に設けたダイス端面とのクリアランスを極少に保持した
上下動するパンチと前記ダイスとにより、前記金属箔を
所定寸法に挟み切断し、下降する前記パンチで挟み切断
後に金属箔片を帯材上に押圧し、前記パンチに設けたレ
ーザー照射窓からあるいは付設したレーザー溶接器から
のレーザー照射により、金属箔片の−゛点点上上レーザ
ー溶接して仮止めし、 その後、仮止めした金属箔片と基板材を圧接、圧延する
ことを特徴とするスポット状部分クラッド材の製造方法
である。

この発明は、定寸送りした金属箔と基板材を所要間隔で
連続的にレーザー溶接して仮止めした後、回転カッター
で不要部を切断除去して高精度のピッチで所要寸法の金
属箔片を仮止め、あるいは、定寸送りした金属箔をパン
チで挟み切断すると同時に定寸送りされる基板材上でパ
ンチに付設したレーザー溶接器にてレーザー溶接して仮
止めした素材を得て、その後の圧接、圧延時に所定厚み
になるように圧延荷重を制御し、例えば、荷重一定制御
と伸び率一定制御をカスケード制御し、また圧延後のピ
ッチを検出して前記目標荷重に制御することにより超高
精度の板厚制御でき、高精度のピッチ、寸法を有するス
ポット状部分クラッド材を得る製造方法である。

発明の構成 詳述すれば、この発明は、 ■金属箔と基板材を定寸送りして重ね合わせる。

■金属箔表側の溶接用治具と基板材裏側の支持材等とに
より両者を挟み、溶接用治具設けたレーザー照射窓より
のレーザー照射にてレーザー溶接を行う。かかる定寸送
り、レーザー溶接により、所定幅の金属箔を所定位置に
重ね合わせて、基板材の長手方向に一定間隔で仮止めす
る。

■例えば、一定間隔で保持した一対の回転カッターによ
り、金属箔を一定間隔で幅方向に切断する。

■切断後、溶接止着していない部分を除去する。

■この繰返しにより、基板材に連続して、所定寸法の金
属箔片を所定ピッチに重ね合わせることができる。

さらに、圧接、圧延して、量産性に優れたスポット状部
分クラッド材を得る工程からなる。

また詳述すれば、この発明は、 ■所定幅の金属箔条の所定長さを挟み切断機構に送り込
み、挟み切断し、これを繰返して所定寸法の金属箔を高
精度にかつ連続的に得る。

■金属箔条を切断後、直ちに金属箔をパンチで押圧力し
たまま、パンチに設けた所要位置の照射窓からのレーザ
ー照射にてレーザー溶接を行う。あるいはパンチにレー
ザー溶接器を組み込み、金属を切断後直ちに、所要の押
圧力のままレーザー溶接を行う。

■かかる金属箔切断、レーザー溶接により、所定寸法の
金属箔を所定位置に重ね合わせ、基板材に仮止めした後
、基板材を所定長さだけ送り出す。

■この繰返しにより、基板材に連続して、所定寸法の金
属箔片を所定ピッチに重ね合わせることができる。

■この後、圧接、圧延して、量産性に優れたスポット状
部分クラッド材を得る工程からなる。

この発明において、レーザー溶接には公知の方法、装置
が適用でき、例えば、ルビー、Ｎｄ−ＹＡＧやＣ０２な
どの各種波長、Ｑスイッチ、パルス、連続などの発生形
式、出力を適宜選定できる。

レーザー溶接時のレーザー照射方法は、基板材上に金属
箔条あるいは切断した金属箔を押圧する治具等に、レー
ザー溶接器を設けて金属箔の所要箇所にレーザー照射す
るほか、別途保持されたレーザー溶接器から金属箔を押
圧する治具等に穿孔した照射窓より金属箔の所要箇所に
レーザー照射するなど、金属箔条の切断方法、切断装置
等の条件に応じて適宜選定する必要がある。

また、長尺の金属箔条の溶接箇所は、金属箔のスリッタ
ーされた両側端部を所要間隔でレーザー照射して接合す
るのがよく、金属箔片は挟み切断した際の切断端部を所
要間隔でレーザー照射して接合するのがよい。

さらに、溶接雰囲気は不活性ガス雰囲気が好ましく、必
要に応じて不活性ガス噴射したり、溶接工程を密閉した
不活性ガス室でレーザー溶接を行うことができる。

この発明において、クラッド母材となる基板材には、リ
ードフレーム材として使用されている４２Ｎｉ−Ｆｅ系
など公知のいずれの材料も適用でき、スポット状に圧接
する金属箔はＡｇ、　Ａｇ−Ｃｕ等のＡｇろうをはじめ
とする公知のろう材、ＡＩ、Ｃｕなどを用いることがで
きる。

図面に基づ〈発明の開示 第１図ａ、ｂ、ｄ、ｆは圧延素材の製造工程を示す概略
説明図であり、同ｃ、ｅ図はライン方向から見た溶接装
置と切断機の概略説明図である。

第２図ａ−ｅは圧延素材の製造工程を示す定寸送り及び
溶接装置の一実施例の概略説明図であり、同ａ図はライ
ン方向から見た説明図である。

第３図はこの発明による圧延圧接方法を示す圧延機の概
略説明図である。

構成エ コイルから巻き戻した基板材（１０）は、レーザー溶接
装置（１３）へ図示しない定寸送り装置にて所定長さず
つ送り出され、上方より金属箔（１１）が同様に定寸送
り装置にて所定長さずつ送り出される。

さらに、レーザー溶接装置（１３）の下流側には、一対
の円形カッター（１６）による切断装置が設けてあり、
後述する溶接後にコイルに巻き取るが、あるいはさらに
、下流側に設けた圧延装置にて圧接、圧延する。

基板材（１０）と金属箔（２０）の定寸送り装置は、図
示しないが、所定長さずつ送り出すことができれば、公
知のいずれの構成も利用できる。

レーザー溶接装置は、ｂ図に示す如く、基板材（１０）
の金属箔（１１）圧着予定位置の裏面側、ここでは下面
の中央部に上下動可能に支持材（１４）を配置し、また
金属箔（１１）側に押さえ治具（１５）を配設しである
。

すなわち、基板材（１０）に沿って所定位置にガイドす
る機構を設けた送りこみ装置により、前記支持材（１４
）と押さえ治具（１５）が開閉可能となり、基板材（１
０）と金属箔（１１）が定寸送りされて所定位置に重ね
合わせられたのち、前記支持材（１４）と押さえ治具（
１５）が移動して基板材（１０）と金属箔（１１）に当
接した際、レーザー照射１−でレーザー溶接する構成か
らなる。

切断装置は、Ｃ図に示す如く、所定間隔で保持され図示
しない駆動モーターで回転する円形カッ。

ター（１６）からなり、移動してきた金属箔（１１）を
その幅方向に切断する構成からなる。

作里 第１図に示す如く、 ■金属箔（１１）がガイド機構により、基板材（１０）
の所定位置に送り込まれ、前記装置により電極が開閉可
能なレーザー溶接器（１３）に基板材（１０）と金属箔
（１１）が送り込まれる。この際、所定送り量は圧接圧
延、仕上げ圧延によって変形する量を見込んでおく必要
がある（ａ図参照）。

■支持材（１４）を上昇させ、押さえ治具（１５）が金
属箔（１１）を基板材（１０）に押付けた時点で、該レ
ーザー溶接器（１３）からのレーザービームが押さえ治
具（１５）に穿孔した照射窓を通して金属箔照射され溶
接を完了する（ｂ、ｃ図参照）。

このとき、照射時間が極めて短く金属溶融部が少なく、
金属箔表面に溶接痕が出にくい利点があり、また、溶接
箇所は基板材（１０）幅方向に一点以上に並べるとよい
。

特に、第３図Ｃ図に示す如く、溶接は基板材（１０）幅
方向の金属箔片（１工）両端部の２点を溶接するとよく
、後工程の圧延時にロールに噛みこむ先端側のみを仮止
めして後端側をフリーにすることにより、圧接、圧延性
が向上する。

■上記溶接装置より所定ピッチの整数倍に位置した基板
材（１０）部分に固定された金属箔（１１）を所定間隔
に配置した円形カッター（１６）により所定長さに切断
して金属箔（１１）の整形を行う（ｄ、ｅ図参照）。

この際、所定長さは圧接圧延、仕上げ圧延によって変形
する量を見込んでおく必要がある。

■切断後、溶接されていない部分を除去することにより
、レーザー溶接により仮止めされかつ形状が良好な所定
寸法の金属箔片（１２）を得ることができる（＠参照）
。

例えば、前記■工程を同時に行った後、■■■工程を同
時に行うサイクルを繰返すことにより、金属箔片（１２
）を所要ピッチで連続的に仮止めした基板材（１０）を
得る。

何基塁 コイルから巻き戻した基板材（１０）は、レーザー溶接
装置へ図示しない定寸送り装置にて所定長さずつ送り出
され、溶接装置近傍には吸着機による金属箔（１１）の
着脱機構を設けて所定長さずつ送りだす金属箔の定寸送
り装置、挟み切断装置が設けてあり、後述する溶接後に
コイルに巻き取るか、あるいはさらに、下流側に設けた
圧延装置にて圧接、圧延する。

金属箔（１１）の定寸送り装置は、ここでは、所定幅の
帯状金属箔（１１）が吸着機（２１）にて吸着され、該
金属箔（１１）を材料ガイド（２０）に設けた四部溝底
面上を吸着機（２１）の１ストロ一ク分だけ摺動送りさ
れる構成からなる。

基板材（１０）の定寸送り装置は、図示しないが、所定
長さずつ送り出すことができれば、公知のいずれの構成
も利用できる。

挟み切断装置は、第２図に示す如く、前記材料ガイド（
２０）の下流端が下側固定ダイスとなり、油圧シリンダ
やサーボモーター等にて上下駆動されるパンチ（２２）
と前記ダイス端面とで切断する構成からなる。

また、挟み切断装置は、切断時にダイス端面との間隔（
クリアランス）が０となるよう、ばね等でパンチホルダ
ーを介して押圧されるため目詰が発生し難い利点がある
。

レーザー溶接装置は、基板材（１０）の金属箔片（１１
）圧着予定位置の裏面側、すなわち下面の中央部に支持
ローラ（２３）を当接配置し、レーザー溶接器を配設し
た前記パンチ（２２）とを組合せて、前記の挟み切断後
に金属箔片とともにパンチ（２２）が基板材（１０）に
当接した際、レーザー溶接するか、あるいは、ｅ図に示
す如く、パンチ（２２）の切断刃とは反対側端に切り欠
いたレーザー照射窓に向けてレーザー溶接器からのレー
ザービームを照射する構成からなる。

作用 第４図に示す如く、 ◇吸引機（２１）による着脱機構を有する定寸送り装置
により切断装置に所定幅の金属箔（１１）を所定量送り
込む。（Ｃ図参照） Φ所定長さの金属箔（１１）がガイド（２０）端面より
オーバーハングした時、パンチ（２２）を下降させて金
属箔（１１）を切断して金属箔片（１１）となす。（ｄ
図参照） Φ前記パンチ（２２）が切断した金属箔片（１２）を基
板材（１０）に押付けた時点で、レーザー照射すること
により、金属箔片（１２）をレーザー溶接する（ｅ図参
照）。このときの溶接条件は前述と同条件が好ましい。

Φレーザー溶接完了後に、基板材（１０）を、定寸送り
装置にて、所定量、すなわち、圧接圧延及び仕上げ圧延
によって変形する量を見込んだ量を送る。

例えば、前記◇Φ工程を同時に行った後、φφ工程を行
うサイクルを繰返すことにより、金属箔片（１２）を所
要ピッチで連続的に仮止めした基板材（１０）を得る。

次に、得られた基板材（１０）と金属箔片（１２）を圧
接圧延する方法を説明する。

第３図に示す如く、圧延機（３０）は一対のワークロー
ル（３１）にバックアップロール（３２）を当接させて
、巻き戻された基板材（１０）を加圧する構成からなり
、荷重検出装置と板厚計を備え、圧延荷重制御装置にて
荷重一定制御を行う。

さらに、圧延機（３０）出側に金属箔片ピッチ測定機、
ここでは、光学式センサ（３３）、高精度エンコーダ（
３４）を設けである。

制御方法は以下の手順からなる。

Ｉ圧延荷重の計測値とその時の金属箔片の所要原点から
の絶対位置測定値を基に、圧延荷重の変動とピッチ及び
絶対位置の変動との定量的関係、制御モデルを求め、 ■！所定位置精度を得るための目標とする圧延荷重を計
算し、 ■圧延荷重を制御基準として出力することにより荷重一
定制御を行う。

ＩＶまた、金属箔片の位置測定結果は、圧延荷重制御装
置にフィードバックすることにより制御エラーに対し、
制御モデルを適宜修正し、総合的な補正を行う。

かかる制御にて、圧延時の超高精度の板厚制御が可能と
なり、目的の高精度ピッチ制御を実現できる。

また、ＩＩにおいて、圧延前の金属箔片の所要原点から
の絶対位置測定値をフィードフォワードし、常時あるい
は適宜圧延荷重の目標設定値を補正することができる。

発明の効果 この発明により、蒸着法やめっき法に比べ量産性にすぐ
れた圧延により、スポット状部分クラッド材を製造する
ことが可能となった。

この発明の製造方法によるスポット状部分クラッド材は
、所定位置に高精度で所定寸法に所定のろう材などの金
属部分が形成されているため、リードフレームの形成時
の形状精度並びに量産性にすぐれている。

挟み切断の場合、被着する金属箔片に無駄がなく、例え
ば、リードフレーム用として、接合性を良好とする金属
としてＡｇ等を用いた場合の歩留が大幅に向上する。

また、この発明では、金属箔の切断に回転切断あるいは
挟み切断を採用しているため、目詰まりが起こり難く、
例えば、従来のクリアランスを２〜３ｐｍに保持する打
抜き方式が約２０００回程度で目詰まりを起こすのに対
して、はとんどメンテナンスフリーとなる利点がある。

金属箔の仮止め溶接にレーザー溶接を採用しているため
、金属箔の端部を溶接でき、圧接後の金属箔形状を良好
にすることができ、例えば、抵抗溶接に比較して、接触
部分の抵抗の影響がなく、効率のよい溶接ができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、ｄ、ｆは圧延素材の製造工程を示す概略
説明図であり、同ｃ、ｅ図はライン方向から見た溶接装
置と切断機の概略説明図である。 第２図ａ”＝ｅは圧延素材の製造工程を示す定寸送り及
び溶接装置の一実施例の概略説明図であり、同ａ図はラ
イン方向から見た説明図である。 第３図はこの発明による圧延圧接方法を示す圧延機の概
略説明図である。 第４図はスポット状部分クラッド材の斜視説明図である
。 第５図はリードフレームの一例を示す説明図である。 ｌＯ・・・基板材、１１・・・金属箔、１２・・・金属
箔片、１３・・・溶接装置、１４・・・支持材、１５・
・・超音波加振板、１６・・・円形カッター、２０・・
・材料ガイド、２１・・・吸着機、２２・・・パンチ、
２３・・・支持ローラ、３０・・・圧延機、３１・・・
ワークロール、３２・・・バックアップロール、３３・
・・光学式センサ、３４・・・高精度ロータリーエンコ
ーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板材上に所定間隔で所定寸法の金属箔片を圧着したス
   ポット状部分クラッド材の製造方法において、 基板材と金属箔を重ね合わせ、レーザー溶接器により、
   金属箔を基板材の長手方向に一定間隔でレーザー溶接し
   、 さらに、回転カッターにより長手方向に一定間隔で幅方
   向に金属箔を切断した後、溶接止着されていない金属箔
   片を除去することにより、基板材上に所定間隔で所定寸
   法の金属箔片を配列し、その後仮止めした金属箔片と基
   板材を圧接、圧延することを特徴とするスポット状部分
   クラッド材の製造方法。 ２ 基板材上に所定間隔で所定寸法の金属箔片を圧着したス
   ポット状部分クラッド材の製造方法において、 基板材上で、金属箔の定寸送りを行う材料ガイドの端部
   に設けたダイス端面とのクリアランスを極少に保持した
   上下動するパンチと前記ダイスとにより、前記金属箔を
   所定寸法に挟み切断し、下降する前記パンチで挟み切断
   後に金属箔片を帯材上に押圧し、前記パンチに設けたレ
   ーザー照射窓からあるいは付設したレーザー溶接器から
   のレーザー照射により、金属箔片の一点以上をレーザー
   溶接して仮止めし、 その後、仮止めした金属箔片と基板材を圧接、圧延する
   ことを特徴とするスポット状部分クラッド材の製造方法
   。