JP2011060806A - タイバー切断型及びそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抜き屑を外部へ排出しやすいタイバー切断型及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかるタイバー切断型は、下型１及び上型２０を有する。下型１の上面には、リードフレーム１１が載置される。下型１は、第１切れ刃２ａ及び第２切れ刃２ｂを有する。第１切れ刃２ａは、リードフレーム１１のタイバー１３の延在方向と交差する第１側面３ａを有する。第２切れ刃２ｂは、第１側面３ａと対向し、下端が第１側面３ａの下端より下方にある第２側面３ｂを有する。上型２０は、第１側面３ａの下端より下方まで、第１側面３ａ及び前記第２側面３ｂの間を下降し、タイバー１３の第１側面３ａ側及び第２側面３ｂ側を切断させる。
【選択図】図１

Description

本発明はタイバー切断型及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程において、パンチの両側を用いて切断する、いわゆる両切り切断金型を用いる場合がある。両切り切断金型は、例えば、半導体装置のタイバーを切断するタイバー切断金型として用いられる。このようなタイバー切断金型には、切断されたタイバーが排出できず、タイバー切断金型に詰まるという問題があった。

このような課題を解決するための技術が、例えば、特許文献１、２に開示されている。図８に示されるように、タイバー３０は、半導体装置の製造工程の途中まで複数のリード３１を連結している。図８は、ＤＩＰ（Dual Inline Package）型の半導体パッケージのリードフレームの構成を示す平面図であり、特許文献１の図９に相当する。そして、各リード３１を電気的に分離するために、タイバー３０をタイバー切断金型を用いて切断する。

特許文献１におけるタイバー切断金型の下型（ダイ）の構成を図９（特許文献１の図２に相当）に示す。この下型３２のリード支持部３３上にリード３１、細溝口３４上にタイバー３０が位置するように、リードフレームを下型３２上に戴置する。そして、図１０（特許文献１の図３に相当）に示されるように、上型（パンチ）３５を下降させることでタイバー３０を切断する。そして、上型３５と下型３２により、リードフレームを切断する際に発生する抜き屑３６を、下型３２の外部（下方）に排出する。このとき、細溝口３４から下方に向けて開口の幅を徐々に広くすることにより、抜き屑３６の屑詰まりを防止している。

次に、特許文献２におけるタイバー切断金型の構成を図１１（特許文献２の図１に相当）に示す。特許文献２では、下型４０の切歯部４０ａの下にニゲを設けている。これにより、抜き屑４１が切歯部４０ａに詰まる不具合（屑詰まり）を防止している。

特開平６−２１８４４９号公報 実開平２−１５７２７号公報

このように、特許文献１、２では、抜き屑が毎回、上型から剥離することを原則としていて、その後の抜き屑の排出時に発生する屑詰まりの問題解決を行っている。しかしながら、特許文献１、２では、上型から抜き屑が剥離されず、抜き屑が排出できないという問題については一切考慮されていない。例えば、上型が最下端（下死点）に到達した時に、リードフレームを切断する際に発生する抜き屑が下型下方へ排出されない場合がある。この場合、上型が下死点より上昇する際に、上型先端面に抜き屑が密着した状態で、上型と一緒に抜き屑を持ち帰ってしまうという、「かす上がり」が発生した。これは、集塵力、下型の切れ刃の終点部での引っ掛かり力、及び切れ刃の側面と抜き屑との接触抵抗の和よりも、抜き屑と上型表面との密着力が大きくなるため起こると考えられる。このように、特許文献１、２には、「かす上がり」という解決すべき問題点が残っていた。

かす上がりが発生すると、一旦、切断された抜き屑が再び切断した部位に戻って半導体装置の端子間に残留してしまう場合があった。これにより、半導体装置の特性不具合が発生した。また、その抜き屑のタイバー切断金型内での飛散残留により半導体樹脂封止部及び端子部への打痕を発生する場合があった。

本発明にかかるタイバー切断型は、上面にリードフレームが載置される下型と、前記下型に設けられ、前記リードフレームのタイバーの延在方向と交差する第１側面を有する第１切れ刃と、前記下型に設けられ、前記第１側面と対向し、下端が前記第１側面の下端より下方にある第２側面を有する第２切れ刃と、前記第１側面の下端より下方まで、前記第１側面及び前記第２側面の間を下降し、前記タイバーの前記第１側面側及び前記第２側面側を切断させる上型とを有するものである。これにより、抜き屑と上型との密着力を低下させることができる。

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、下型の第１切れ刃及び第２切れ刃の間にタイバーが配置されるように、下型にリードフレームを載置し、前記タイバーの延在方向と交差し、互いに対向した、前記第１切れ刃の第１側面と前記第２切れ刃の第２側面との間に、上型を下降させ、前記タイバーの第１側面側及び第２側面側を切断し、前記第２側面の下端より上方にある前記第１側面の下端より下方まで、前記上型を下降させるものである。これにより、抜き屑と上型との密着力を低下させることができる。

本発明によれば、抜き屑を外部へ排出しやすいタイバー切断型及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。

実施の形態にかかるタイバー切断金型の下型の構成を示す斜視図である。 実施の形態にかかるタイバー切断前の半導体装置の構成を示す上面図である。 実施の形態にかかる金属の食いつきの状態を示す上型の断面図である。 実施の形態にかかるタイバーの切断方法を示すタイバー切断金型の断面図である。 実施の形態にかかるタイバーの切断方法を示すタイバー切断金型の断面図である。 図５におけるタイバー切断金型の一部拡大図である。 比較例におけるタイバーの切断方法を示すタイバー切断金型の断面図である。 ＤＩＰ型の半導体パッケージのリードフレームの構成を示す平面図である。 特許文献１におけるタイバー切断金型の下型の構成を示す斜視図である。 特許文献１におけるタイバーの切断状態を示すタイバー切断金型の断面図である。 特許文献２におけるタイバー切断金型の構成を示す断面図である。

実施の形態
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかるタイバー切断型について説明する。本実施の形態にかかるタイバー切断型は、例えば金属等から形成されたタイバー切断金型であり、上型の両側で切断する両切り切断金型である。図１は、タイバー切断金型の下型（ダイ）の構成を示す斜視図である。

下型１は、上面（ｚ軸方向において上側の主面）にリードフレームが載置されるため、上面が平面になっている。また、下型１は、互いに平行に延在する複数の切れ刃２を有する。これにより、下型１は、櫛歯状になっている。図１においては、下型１は、ｙ軸方向に延在する５本の切れ刃２を有する。また、これらの切れ刃２は、ｘ軸方向に沿って並んでいる。それぞれの切れ刃２は、例えば、直方体状を有する。切れ刃２は、少なくとも上面側に切断部を有する。また、切断部は、少なくとも切れ刃２の両側縁部に設けられる。すなわち、切断部は、少なくとも、切れ刃２のｘ軸方向の両端部に設けられる。また、隣り合う切れ刃２の間隔は、ｚ軸方向の上から下にかけて略一定である。すなわち、隣り合う切れ刃２において、対向する側面は、互いに略平行になっている。

ここで、ｙ軸方向とは、載置されるリードフレームの外部リードの延在方向である。ｘ軸方向とは、載置されるリードフレームのタイバーの延在方向である。ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は互いに直交する。タイバーは、外部リード間を繋ぐように設けられる。タイバーは、樹脂によって半導体素子、内部リード等を封止する半導体パッケージ形成工程までの間、内部リードの変形の抑制し、外部リード間に流れ出す樹脂を塞き止めるために設けられる。

また、切れ刃２には、第１切れ刃２ａと第２切れ刃２ｂがある。第１切れ刃２ａと第２切れ刃２ｂは、交互に設けられている。第１切れ刃２ａは、ｘ軸方向と交差する第１側面３ａを有する。ここでは、第１側面３ａは、ｘ軸方向に直交するように設けられる。第２切れ刃２ｂは、第１側面３ａに対向し、下端が第１側面３ａの下端より下方にある第２側面３ｂを有する。なお、上記のように、第１側面３ａ及び第２側面３ｂは、略平行になっている。図１においては、第２切れ刃２ｂは、ｚ軸方向における長さが第１切れ刃２ａより長くなっている。すなわち、第１切れ刃２ａの長さＬ１よりも第２切れ刃２ｂの長さＬ２のほうが長くなっている。

第１切れ刃２ａと第２切れ刃２ｂは、上端のｚ座標が一致し、下端のｚ座標が互いに異なっている。本実施の形態では、第１切れ刃２ａの下端のｚ座標は、上型（パンチ）の最下点（下死点）よりも大きくなっている。また、第２切れ刃２ｂの下端のｚ座標は、上型の下死点よりも小さくなっている。すなわち、第１切れ刃２ａの下端は下死点よりも高く、第２切れ刃２ｂの下端は下死点よりも低くなっている。なお、ｙ軸方向及びｘ軸方向における長さは、リードフレームの形状により決定され、第１切れ刃２ａと第２切れ刃２ｂにおいて略同一としてもよいし、異なっていてもよい。また、上型は、下型１と噛み合うように複数の押圧部を有する。それぞれの押圧部は、例えば、直方体状を有する。すなわち、上型と下型１を組み合わせた状態では、隣り合う切れ刃２の間に押圧部が配置される。本実施の形態にかかるタイバー切断金型は、以上のような構成を有する。

次に、図２〜６を参照して、上記のタイバー切断金型を用いた、半導体装置のタイバー切断方法について説明する。半導体装置は、例えば、ＤＩＰ（Dual Inline Package）型の半導体パッケージを有する。図２は、タイバー切断前の半導体装置の構成を示す上面図である。図３は、金属の食いつきの状態を示す上型の断面図である。なお、図３は、上型が下降した状態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４、５は、タイバーの切断方法を示すタイバー切断金型の断面図である。図４では上型の下降時、図５では上型の上昇時を示す。図６は、図５におけるタイバー切断金型の一部拡大図である。

図２に示すように、タイバー切断前の半導体装置は、リードフレーム１１に半導体パッケージ１０が搭載されている。リードフレーム１１は、金属等によって形成されている。リードフレーム１１の複数の外部リード１２は、タイバー１３によって連結されている。また、外部リード１２は、互いに平行になるように複数形成される。タイバー１３は、外部リード１２とは垂直方向に延在する。また、リードフレーム１１上に半導体パッケージ１０を形成する際、半導体素子、内部リード等を樹脂で封止するが、このとき樹脂が流れ出し、外部リード１２間に樹脂ダム１４が形成される。すなわち、２本の外部リード１２、タイバー１３、及び半導体パッケージ１０によって取り囲まれた部分に、樹脂ダム１４が形成される。

まず、このタイバー切断前の半導体装置を下型１に載置する。このとき、下型１の切れ刃２上に外部リード１２、切れ刃２間にタイバー１３及び樹脂ダム１４が配置される。すなわち、隣り合う第１切れ刃２ａ及び第２切れ刃２ｂの間に、タイバー１３及び樹脂ダム１４が形成される。そして、パンチ位置１５に上型の押圧部２０が位置合わせされる。パンチ位置１５ａには、樹脂ダム１４が存在する。パンチ位置１５ｂには、金属等によって形成されたタイバー１３が存在する。パンチ位置１５ｃには、何も存在しない。

そして、切れ刃２間に押圧部２０を下降させる。すなわち、第１側面３ａ及び第２側面３ｂの間に押圧部２０を下降させる。これにより、図４に示されるように、パンチ位置１５ｂでは、タイバー１３が押圧され、切れ刃２の切断部によってタイバー１３の第１側面３ａ側及び第２側面３ｂ側が切断される。すなわち、押圧部２０のｘ軸方向における両端部で、タイバー１３が切断される。

押圧部２０下端が第１切れ刃２ａの下端よりも上方にあるときは、タイバー１３等の抜き屑２１には両端に均等な圧縮応力が加わる。すなわち、第１側面３ａ及び第２側面３ｂの間を押圧部２０が下降中は、抜き屑２１には両端に均等な圧縮応力が加わる。また、パンチ位置１５ｂでは、リードフレーム１１において外部リード１２とタイバー１３の間を切断する。すなわち、パンチ位置１５ｂでは、展性の高い金属を切断する。このため、圧縮応力が加わった状態で、押圧部２０によって切れ刃２間に抜き屑２１を下降させると、図３に示されるように、押圧部２０の先端部に金属の食いつきが発生する。すなわち、押圧部２０の先端部の側面及び下面に金属からなる抜き屑２１が付着する。図２において、このような金属の食いつきが発生する箇所を太線で示す。なお、パンチ位置１５ａでは樹脂ダム１４を切断する。パンチ位置１５ｃでは押圧部２０に何も接触せず、何も切断しない。すなわち、半導体パッケージ１０と対向する部分では何も切断しない。

その後、少なくとも、第１側面３ａの下端より下方まで、押圧部２０を下降させる。すなわち、少なくとも、第１側面３ａの下端より下方まで、押圧部２０によって抜き屑２１（タイバー１３）を押圧する。本実施の形態では、第１側面３ａの下端より下方、かつ第２側面３ｂの下端より上方まで、押圧部２０を下降させる。すなわち、下死点は、第１側面３ａの下端と第２側面３ｂの下端との間にある。

図５に示されるように、押圧部２０の下端が第１切れ刃２ａの下端よりも下方になったとき、抜き屑２１に加わっていた圧縮応力が開放される。すなわち、２本の切れ刃２に挟まれていた抜き屑２１は、一方の切れ刃２の側面を抜けたときに、抜き屑２１に加わっていた圧縮応力が開放される。そして、抜き屑２１は、切れ刃２のない方向へずれようとする。すなわち、抜き屑２１は、第１切れ刃２ａ側にずれようとする。抜き屑２１がずれた分、押圧部２０と抜き屑２１の密着強度が低下する。そして、押圧部２０が下死点に到達すると、密着強度の低下により抜き屑２１の排出が行われる。

また、図６に示されるように、下死点で抜き屑２１が排出しきれない場合でも、上型上昇時に、第１切れ刃２ａの終点部４（下端部）に引っ掛かり、抜き屑２１が排出される。これは、上記のように、圧縮応力の開放により抜き屑２１が横方向（タイバー１３の延在方向）へずれたためである。また、図６の矢印で示されたように、２本の切れ刃２に挟まれた抜き屑２１では、一方の切れ刃２（第１切れ刃２ａ）側で大部分の圧縮応力が開放されるため、抜き屑２１のずれが大きくなる。このため、密着強度の低下の効果が大きくなり、さらに、第１切れ刃２ａの終点部４での引っ掛かり力も大きくなる。

このように、本実施の形態にかかるタイバー切断金型によれば、上型（具体的には押圧部２０）の先端面に抜き屑２１が密着し、上型の上昇時に抜き屑２１も一緒に持ち帰りするという問題を解決できる。すなわち、長さの異なる切れ刃２によるニゲをタイバー１３の延在方向に設けることによって、かす上がりが抑制できるという従来知られていない顕著な効果が得られる。そして、抜き屑２１を外部（下方）へ排出しやすくなる。従って、本実施の形態にかかるタイバー切断金型を用いて繰返し切断作業を行っても、切断不良が発生しにくくなる。すなわち、良好な切断特性を得ることができる。このため、これを用いて製造された半導体装置の特性の不具合が発生しにくく、半導体装置の特性が向上する。

また、図４、５に示されるように、隣り合う切れ刃２の間隔は、上から下にかけて略一定である。すなわち、特許文献１のように圧縮応力を徐々に開放するのではなく、押圧部２０が一方の切れ刃２の下端よりも下方に到達したときに一気に圧縮応力を開放することができる。このため、抜き屑２１のずれが大きくなる。

また、第１切れ刃２ａの第１側面３ａと、第１側面３ａに隣接する下面との成す角は、９０°以下であることが好ましい。すなわち、第１切れ刃２ａの終点部４の角度が、９０°以下であることが好ましい。これにより、抜き屑２１が引っ掛かりやすくなる。

また、以上の説明では、隣り合う切れ刃２のうち一方の下端が上型の下死点よりも高い下型１について説明したが、これに限られない。隣り合う切れ刃２の両方の下端が上型の下死点より高くてもよい。すなわち、第１側面３ａ及び第２側面３ｂの下端が上型の下死点より上方にあってもよい。この場合も、隣り合う切れ刃２の高さ、具体的には対向する側面３ａ、２ｂの高さを異ならせることにより、抜き屑２１がずれて排出されやすくなる。

さらに、この場合、屑詰まり防止のための屑排出部を極力大きくとることができるため、複数個の切れ刃２が狭い間隔で配置されるタイバー切断金型に有用である。また、抜き屑２１の排出を第１切れ刃２ａと第２切れ刃２ｂの両方の終点部４に引っ掛けて行うことができるため、より確実な屑排出を実現できる。このように、隣り合う切れ刃２のうち、少なくともいずれか一方の下端が上型の下死点よりも上方であれば、本願発明の効果を奏することができる。換言すると、タイバー１３の延在方向に隣り合い、対向する側面のうち、少なくともいずれか一方の下端が上型の下死点よりも上方であればよい。

ここで、図７を参照して、タイバー切断方法の比較例について説明する。図７は、比較例におけるタイバーの切断方法を示すタイバー切断金型の断面図である。

図７に示すように、タイバー切断金型において、隣り合ういずれの切れ刃２も押圧部２０の下死点の下方まである。このため、押圧部２０が下死点から上昇するときに、抜き屑２１のかす上がりが発生する。これは、切れ刃２の終点部での引っ掛かり力がほとんどなく、また、抜き屑２１と上型（押圧部２０）表面との密着力が大きいためである。図７においては、抜き屑２１と押圧部２０表面とが密着している部分を太線で示す。これにより、集塵力、切れ刃２の終点部での引っ掛かり力、及び切れ刃２の側面と抜き屑２１との接触抵抗の和よりも、抜き屑２１と押圧部２０表面との密着力のほうが大きくなる。特に、展性の大きい金属を切断する場合、図３に示すように金属の食いつきが発生し、抜き屑２１と押圧部２０表面との密着力が特に大きくなる。

また、例えば、図１１に示す特許文献２では、半導体パッケージ４２と対向して切歯部４０ａが配置され、このダイ切歯部４０ａの下部に空間（ニゲ）がある。換言すると、特許文献２では、下型４０において、タイバーの延在方向と平行な側面の下部にニゲがある。すなわち、パンチ位置１５ｃ近傍に、ダイ切歯部４０ａ及びニゲが形成され、パンチ位置１５ｂについてはなんら考慮されていない。このため、リードとタイバーの切断部分において、金属が食いつき、かす上がりの問題が発生する。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 下型、２ 切れ刃、２ａ 第１切れ刃、２ｂ 第２切れ刃、３ａ 第１側面、
３ｂ 第２側面、４ 終点部、１０ 半導体パッケージ、１１ リードフレーム、
１２ 外部リード、１３ タイバー、１４ 樹脂ダム、
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ パンチ位置、２０ 押圧部、２１ 抜き屑、
３０ タイバー、３１ リード、３２ 下型、３３ リード支持部、３４ 細溝口、
３５ 上型、３６ 抜き屑、４０ 下型、４０ａ 切歯部、４１ 抜き屑、
４２ 半導体パッケージ

Claims (8)

1. 上面にリードフレームが載置される下型と、
   前記下型に設けられ、前記リードフレームのタイバーの延在方向と交差する第１側面を有する第１切れ刃と、
   前記下型に設けられ、前記第１側面と対向し、下端が前記第１側面の下端より下方にある第２側面を有する第２切れ刃と、
   前記第１側面の下端より下方まで、前記第１側面及び前記第２側面の間を下降し、前記タイバーの前記第１側面側及び前記第２側面側を切断させる上型とを有するタイバー切断型。
2. 前記上型は、前記第２側面の下端より下方まで下降することを特徴とする請求項１に記載のタイバー切断型。
3. 前記第１側面と前記第２側面は、略平行に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイバー切断型。
4. 前記リードフレームは、金属によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタイバー切断型。
5. 下型の第１切れ刃及び第２切れ刃の間にタイバーが配置されるように、下型にリードフレームを載置し、
   前記タイバーの延在方向と交差し、互いに対向した、前記第１切れ刃の第１側面と前記第２切れ刃の第２側面との間に、上型を下降させ、前記タイバーの第１側面側及び第２側面側を切断し、
   前記第２側面の下端より上方にある前記第１側面の下端より下方まで、前記上型を下降させる半導体装置の製造方法。
6. 前記第２側面の下端より下方まで、前記上型を下降させることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第１側面と前記第２側面は、略平行に設けられたことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記リードフレームは、金属によって形成されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

Images