JP2015079845A - 端子切断装置および端子切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】リード端子を切断するカットパンチの切断刃をリード端子の配列方向と非平行にすることでカットダイにかかるせん断応力を分散可能な端子切断装置を提供する。
【解決手段】電子部品110の本体部112を載置する支持台120と、支持台120の外側に位置し、本体部112から延在する複数のリード端子114の底辺に当接するカットダイ130と、リード端子114の上面に当接して押圧する押圧部材140と、カットダイ130より、外側の位置で上下動可能に配置され、下方向に移動されたとき、複数のリード端子114を上面側から切断するカットパンチ150とを備え、構成されている。カットパンチ150には、複数のリード端子114の配列方向に対して非平行で、長手方向に傾斜するように切断刃152が形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、電子部品の複数のリード端子を切断する端子切断装置に関する。
半導体装置や回路素子等の電子部品は、入力、出力など複数のリード端子を有し、当該複数のリード端子は部品本体から外部に配列するように延在している。当該リード端子は、製造工程の終盤において、仕様や規格に応じて一定の長さになるよう、端子切断装置により切断される。その後、電子部品は、例えば、キャリアテープ等に収納され、出荷される。
特許文献1は、半導体装置のリード端子を剪断したときに端面をカットパンチで擦過しない構造のリード切断装置を提供するリード切断装置を開示している。引用文献1では、リード端子の下面から剪断の端面にまで引き延ばされた外装メッキの剥離などを防止することができ、回路基板に良好に半田接続できるようにリード端子を剪断することができる。
特許文献2は、半導体装置のリード切断箇所の剪断面を安定的に形成するとともに、せん断面へのめっき被膜の形成比率を高めるリードカット装置を開示している。引用文献2では、リード切断時の切断クリアランス、リード支持方法、パンチ側面の状態等を加工条件として設定し、リード先端部位形状を変更することなく、安定した剪断面の形成、剪断面形成比率の向上、剪断面上への安定しためっき皮膜形成により、半導体装置製造段階において、リード先端部の半田フィレット形成状態の向上と安定化を図ることができる。
特開2008−16571号公報 特許第4921016号
現在、電子部品の小型化が所望される中で、電子部品のリード端子に対しても、より短いものが求められている。そこで、端子切断装置では、板厚がより薄いカットダイを用いることで、電子部品から水平方向に延在するリード端子をより短く切断するよう対応している。しかしながら、カットダイが薄型化することで、リード端子を切断するとき、せん断応力によりカットダイが変形したり、歪んでしまい、リード端子を安定的に切断することが難しくなってしまった。
図11(a)は、従来の端子切断装置の正面を示す概略図、図11(b)はその概略側面図である。電子部品500は、カットダイ510の内側にある支持台512に載置され、部品本体から延在する複数のリード端子502は、その底面がカットダイ510の上部に当接するように保持される。また、上方にあるカットパンチ520には、カットダイ510と平行するように切断刃522が形成されている。そして、カットパンチ520が下方に移動することで、切断刃522が複数のリード端子502に接触して切断することができる。
このとき、板状のカットダイ510では、切断時にかかるせん断応力(ストレス)により、その形状が変形または歪みより先端がH方向に移動してしまい、カットパンチ520との間ある最適なクリアランスが変化してしまう。その結果、切断されたリード端子502は、それぞれのカット断面に乱れが生じるとともに、カットバリ、コプラナリティ(平坦度)などが規定から外れてしまうことがあり、リード端子502を安定的に切断することができなかった。
本発明は、上記のような従来の課題を解決するものであり、リード端子を切断するカットパンチの切断刃を、リード端子の配列方向と非平行にすることで、カットダイにかかるせん断応力を分散可能な端子切断装置を提供することを目的とする。
本発明に係る端子切断装置は、本体部と当該本体部の少なくとも一方の側面から外部に延在する複数のリード端子とを備えた電子部品のリード端子を切断可能なものであって、前記本体部を載置する支持台と、前記支持台の外側に位置し、前記本体部から延在する複数のリード端子の底面を支持するカットダイと、前記リード端子の上面を押圧可能な押圧部材と、前記カットダイより外側の位置で上下動可能であり、下方向に移動されるとき、複数のリード端子の上面から複数のリード端子を切断するカットパンチとを有し、前記カットパンチには、前記複数のリード端子の配列方向に対して非平行な切断刃が形成されている。
好ましくは前記切断刃は、前記複数のリード端子の配列方向の面に対し直線状に傾斜されている。好ましくは前記切断刃は、長手方向の中心位置から傾斜角度が変化するように対称に傾斜する。好ましくは複数のリード端子は、平坦な上面と平坦な底面とを有し、複数のリード端子の底面がカットダイの上端部の平坦な面に支持された状態で複数のリード端子の上面が平坦な面を有する押圧部材によって押圧され、前記カットダイは、板状の金属部材から構成され、前記カットダイは、前記支持台の側面に位置決めされ、前記カットダイの板厚は、前記複数のリード端子の切断位置を決定する。好ましくは前記カットパンチは、前記カットダイの外側の側面に沿うように移動し、前記カットダイの板厚は、前記カットパンチの厚さよりも薄い。好ましくは前記カットダイは、板厚が0.24mm以下であり、前記切断刃の傾斜角は、0.5〜30度の範囲である。好ましくは前記切断刃は、複数のリード端子と接触する長手方向に傾斜を有し、配列された複数のリード端子を一方から順次当接し、前記切断刃が最初に接触したリード端子を切断している間に前記切断刃が最後のリード端子に接触するように、前記切断刃の傾斜角が選択される。
本発明に係る端子切断方法は、本体部と当該本体部の少なくとも一方の側面から外部に延在する複数のリード端子とを備えた電子部品のリード端子を切断するものであって、前記本体部を支持台に載置し、前記本体部から延在する複数のリード端子の底面をカットダイより支持するステップと、前記複数のリード端子の上面を押圧するステップと、前記カットダイと対向する位置にあるカットパンチをカットダイへ向けて移動させるステップと、前記カットパンチには前記複数のリード端子の配列方向に対して非平行な斜角を有する切断刃が形成されており、当該切断刃によって複数のリード端子の一方の端から他方の端に向けて順次リード端子を切断するステップとを有する。
好ましくは複数のリード端子は、平坦な上面と平坦な底面とを有し、複数のリード端子の底面がカットダイの上端部の平坦な面に支持された状態で複数のリード端子の上面が平坦な面を有する押圧部材によって押圧され、カットダイの板厚は、前記本体部から延在する複数のリード端子の切断位置を決定するように選択される。
本発明によれば、カットパンチの切断刃が傾斜しているので、複数のリード端子を切断するとき、カットダイにかかる応力(ストレス)が分散される。これにより、薄型のカットダイであっても、その形状に歪みが生ずることなく、複数のリード端子の切断位置を正確に決定することができ、かつ安定的に切断することができる。
本発明の実施例に係る端子切断装置の正面を示す概略正面図である。 図1における端子切断装置のA−A’断面を表す側面断面図を示す図である。 本発明の実施例に係る電子部品の概略斜視図である。 本実施例と従来のカットパンチを比較する図である。 本発明の実施例に係る端子切断装置の動作を説明する概略断面図である。 複数のリード端子の切断過程を示す概略正面図であり、図6(a)は、全体像を示し、図6(b)は、図6(a)における領域Rの拡大図を示す図である。 リード端子の切断面を示す図である。 リード端子の切断面の写真図であり、本実施例に係るカットパンチ150(斜角θ)により切断した写真図である。 従来例に係るカットパンチ520(斜角なし)により切断した写真図である。 リード端子の切断結果を評価する評価結果を示す図であり、図8(a)は、カットバリの評価値を示し、図8(b)は、コプラナリティの評価値を示している。 図9Aに示す評価結果を表すグラフである。 その他の実施例に係るカットパンチの形状を示す図である。 従来の端子切断装置の正面および側面を示す概略図である。
次に、本発明の好ましい実施の形態について図面図を参照して説明する。なお、図面は、説明を分かり易くするための各部を強調して示しており、実際のもののスケールとは異なることに留意すべきである。
図1は、本発明の実施例に係る端子切断装置の概略正面図、図2は、図1における端子切断装置のA−A’断面を表す側面断面図であり、前記端子切断装置の構成を示す。端子切断装置100は、電子部品110の本体部112を載置する支持台120と、支持台120の外側に位置し、本体部112から延在する複数のリード端子114の底辺に当接するカットダイ130と、本体部112の上面に当接して押圧する押圧部材140と、カットダイ130より外側の位置で上下動可能に配置され、下方向に移動されたとき、複数のリード端子114を上面側から切断するカットパンチ150とを備えて構成されている。カットパンチ150には、複数のリード端子114の配列方向に対して非平行で、長手方向に傾斜するように切断刃152が形成されている。
図3は、リード端子を有する電子部品の一例を示す斜視図である。電子部品100は、矩形状の本体部112と、本体部112の上面から外側に延在するように配列された複数のリード端子114とを備えている。電子部品110は、例えば半導体装置のようにICチップを内部に樹脂封止してパッケージングしたものに限らず、セラミックパッケージであってもよい。さらに、電子部品は、リード端子が本体部112の片側からのみ延在するもの、本体部112の4方向(全側面)から延在するものであってもよい。さらに、電子部品は、半導体装置を着脱することができる半導体装置用のソケット、ハーネス等の配線を接続するコネクタなどであってもよい。
複数のリード端子114は、図3に示すように、ほぼ平坦な上面、ほぼ平坦な底面、ほぼ平坦な側面とを有する概略矩形状に加工されている。ここの例示するリード端子114は、本体部112の上面部から側面外部方向に延在している。これらのリード端子114がカットパンチ150により切断されるとき、切断刃152は、本体部112の横幅Wよりやや外側で、縦向きのラインL上に当接される。本実施例では、リード端子114は、本体部112の上面部から外側に延在するが、これに限らず、例えば、本体部112の対向する側面から外側に複数のリード端子が延在していてもよいし、底面から延在してもよい。また、リード端子114も、直線状のものに限らず、本体部112の底面などと同程度の位置になるように曲げられた、いわゆるガルウィング型のリード端子であってもよい。さらにリード端子114は、その表面にニッケル等がメッキされるものであってよい。
支持台120は、図2に示すように電子部品100の種類に応じて、その高さ位置が予め決められており、両側に配置されたカットダイ130とともに形成される内側の囲われた空間内に、電子部品110の本体部112を載置することができる。本体部112は、支持台120により垂直方向の高さ位置が決められ、カットダイ130により前後方向または左右方向など側面方向の動きが規制される。これにより、リード端子114の切断時に、底面にある支持台120と両側面にあるカットダイ130により、電子部品110が位置ズレを生じないように保持される。
カットダイ130は、板状の金属製の部材から構成され、その上端部が本体部112から外部方向に延在する複数のリード端子114の底面に当接するように位置が固定され、かつ本体部112の側面方向の動きを規制している。好ましくは、カットダイ130の上端部は平坦な面を提供し、当該平坦な面でリード端子114を当接する。さらに、カットダイ130は、その板厚に基づき、切断するリード端子114の長さを規定することができる。つまり、カットダイ130の内側の面は、本体部112の側面にほぼ一致し、外側の面がリード端子114の切断面にほぼ一致する。カットダイ130の板厚を薄くすることでリード端子114を短く切断することができる。本実施例では、例えば、その板厚が0.24mmを用い、リード端子の良好な切断が可能であることを確認した。さらに好ましく態様では、板厚さが0.18mmの薄型カットダイを用いた場合にも、リード端子の良好な切断を確認することができた。
押圧部材140は、支持台120と対向する位置にあり、リード端子114の切断前の工程において、電子部品110のリード端子114を上方から垂直方向に押圧することができる。好ましい態様では、押圧部材140は、リード端子114の平坦な上面とほぼ平行な平坦な押圧面140Aを有し、押圧面140Aに隣接する外側の面140Bは、カットダイ130の外側の面130Bに一致し、押圧面140Aに隣接する内側の面140Cは、カットダイ130の内側の面130Cよりも幾分だけ本体部側に位置している。すなわち、押圧面140Aの幅は、カットダイ130の支持面130Aの板厚(幅)よりも幾分大きな面でリード端子を押圧している。
押圧部材140は、カットダイ150とともに下降することができ、押圧部材140は、上部にある弾性部材等による与圧機構(図面では省略)により、リード端子114が破損しない程度の一定の与圧でリード端子114を押圧する。なお、押圧部材140は、カットダイ130と対向するリード端子114の上面に当接し、本体部112の上面を押圧していないが、押圧部材140は、本体部112の上面の一部を一定の圧力で押圧してもよい。
カットパンチ150は、カットダイ130より外側の位置で上下動可能に配置され、図示しない駆動機構により押圧部材140とともに下降される。押圧部材140がリード端子114に当接した後、カットパンチ150のみが下降され、複数のリード端子114を上面側から切断することができる。カットパンチ150は、下方向に移動した際、カットダイ130の外側の面との間に、最適なクリアランスが存在するよう設計され、取り付けられている。リード端子114と接触する下端部には、図2に示すように、先端が鋭角の切断刃152が形成され、その切断刃152は、図1に示すように、長手方向において、カットダイ130の上端部の平面(または支持台120の上面)と非平行になるように、微小な斜角θが形成されている。好ましい態様では、カットパンチ150は、例えば、厚さ3mm程度であり、薄型のカットダイ130と比較して、十分厚いものが使用される。
図4は、本実施例と従来のカットパンチ形状の比較を示す図である。図4(a)は、本実施例に係るカットパンチ150を示し、図4(b)は、従来のカットパンチ520を示す。従来のカットパンチ520では、切断刃522は、リード端子の配列方向の面やカットダイの上端部の面に平行になるように、水平に形成されているのに対して、本実施例のカットパンチ150では、切断刃152は、リード端子の配列方向の面やカットダイの上端部の面とは非平行であり、その面との間に斜角θが形成されている。好ましい態様では、斜角θは、0.5〜30°の範囲内である。さらに好ましくは、切断刃152が最初に接触したリード端子を切断している間に切断刃152が最後のリード端子に接触するように、切断刃の傾斜角θが選択される。これにより、リード端子へのすべてのせん断応力が満遍なく分散される。
従来のカットパンチ520は、切断時、切断刃522が全てのリード端子114にほぼ同時に接触するため、せん断応力が一気にカットダイ130にかかってしまい、カットダイ130の歪みや変形の原因となっていた。一方、本実施例に係るカットパンチ150は、切断刃152が斜角θを有するため、切断時、切断刃152が右端側のリード端子114から順次接触し、カットダイ130にかかるせん断応力を時間的に分散させることができる。これにより、カットダイ130が切断時に歪むことなく、カットパンチ150との間の良好なクリアランスが維持され、カットダイ130の上端部の平面がリード端子130に位置決めされた状態を保たれる。
次に、本実施例の端子切断装置のリード端子切断動作について図5を参照して説明する。図5(a)〜(d)は、リード端子の切断工程を時系列に示す図である。図5(a)は、電子部品110が支持台120に載置された様子を示す図である。このとき、上下動可能な押圧部材140やカットパンチ150は、支持台120等とは十分に離間した位置にあり、その空間から電子部品110が支持台120上に載置される。これにより、リード端子114の底面は、カットダイ130の上端部の平坦な面に当接して保持される。
次に、図5(b)に示すように、図示しない機構によって押圧部材140およびカットパンチ150が同時に電子部品110に向けて垂直方向に下降される。押圧部材140は、リード端子114に当接するまで下方向に移動した後、バネやゴムなど弾性部材を用いる与圧機構(図中、省略)によって、リード端子114を適切な与圧で下方向に押圧する。これにより、電子部品110は、リード端子114の切断時に位置ズレしないように、支持台120、カットダイ130、押圧部材140によりしっかりと固定される。
次に、切断工程について図5(c)を用いて説明する。リード端子114が押圧部材140により固定された状態で、カットパンチ150は、リード端子114を切断するためにさらに垂直方向に下方向に移動する。そうすると、切断刃152がリード端子114の上面に接触し、リード端子114は、カットパンチ150とカットダイ130とによって挟まれる。カットパンチ150が更に下方向へ移動されると、図5(d)に示すように、リード端子114が完全に切断される。
図6は、複数のリード端子の切断過程を示す概略正面図であり、図6(a)は、全体像を示し、図6(b)は、図6(a)における領域Rの拡大図を示す図である。カットパンチ150には、複数のリード端子114の配列に対して斜角θを有するように切断刃152が形成されているため、リード端子114が切断されるとき、切断刃152は、図6に示すように、右端のリード端子114から順次接触して切断していく。このため、リード端子114の切断時にかかるせん断応力は、時間軸上に分散されるため、カットダイ130にかかる瞬時のせん断応力が軽減される。その結果、薄型のものを使用した場合であっても、カットダイ130が切断時に歪むことはなく、カットパンチ150とカットダイ130との間の位置関係は、予め設定された適切な距離に保たれる。カットダイ130の上端部がぶれないため、端子切断装置100は、複数のリード端子114を正確に安定的に切断できる。
図7は、リード端子の切断面を示す図である。リード端子114の断面は、上面方向から切断方向に、ダレ面180、切断面182、破断面184、カットバリ186が形成されている。カットパンチ150とカットダイ130との間のクリアランスが適切な場合、理想的には、切断面182と破断面184とが「6:4」〜「7:3」の割合で形成される。
図8は、リード端子の切断面の写真図であり、図8Aは、本実施例に係るカットパンチ150(斜角θ)により切断した写真図で、図8Bは、従来のカットパンチ520(斜角なし)により切断した写真図を示す。本実施例のカットパンチ150(斜角θ)を用いた場合、カットダイ130が変形せずにクリアランスが適切に維持されるため、良好な割合で切断面と破断面とが形成される。一方、従来のカットパンチ520(斜角なし)を用いた場合、カットダイ130の変形によりクリアランスが適正値より狭くなったと予測され、切断面のみが形成されてしまい、破断面が形成されなかった。このように、破断面が形成されない場合、カットバリが大きくなってしまう。
図9Aは、カットダイが0.24mmの板厚のときのリード端子の切断結果を評価する評価結果を示す図であり、図9A(a)は、カットバリの評価値を示し、図9A(b)は、コプラナリティの評価値を示している。また、図9Bは、図9Aに示す評価結果をグラフで表したものである。カットバリについて、カットパンチ150(斜角θ)を用いた場合、いずれのサンプルも目標値を十分に満たし、最大でも「サンプル4」の「0.018mm」に抑えられている。また、カットパンチ520(斜角なし)を用いた場合と比較し、全てのサンプルにおいて、カットバリが軽減されていることが分かる。
また、複数のリード端子114の配列に関するコプナリティ(平坦度)について、カットパンチ150(斜角θ)を用いた場合、全てのサンプルでコプラナリティが「0.060mm」以内に収まっていることが分かる。また、カットパンチ520(斜角なし)を用いた場合と比較して、カットパンチ150(斜角θ)は、リード端子114のバラツキを抑えることができ、切断精度が安定、向上していることが分かる。
このように、実施例に係る端子切断装置100は、カットパンチ150(斜角θ)を用いることで、カットダイ130にかかるせん断応力を分散させることができ、リード端子114の切断面の形状、カットバリ、コプラナリティなど各種切断精度を向上させることができる。
上記実施例では、カットパンチについて、一直線上に傾斜する切断刃を有するものを用いたが、例えば、図10(a)に示すような中心部が下方向に突出するように傾斜する切断刃154、図10(b)に示すような中心部が上方向に窪むように傾斜する切断刃156であってもよい。好ましくは、切削刃154、156は、その長手方向の中心において傾斜する角度が変化されるように左右対称に形成することで、リード端子へのせん断応力の左右のバランスを均等にし、カットパンチ150の切断力を安定化させる。または、切断刃は、直線状に限らず、ノコギリ形状の切断刃であってもいい。また、切断刃は、これら以外でも、カットダイやリード端子の配列と非平行であれば、それ以外にも、曲面形状を有する非線形なものであってもよい。
上記実施例では、載置される電子部品を固定するため、支持台とカットダイの位置は、予め設定されたものを用いたが、各種電子部品に対応可能にするため、支持台とカットダイとの位置を相対的に調整可能な調整機構を有し、支持台とカットダイとの高低差、支持台とカットダイとの間隙等を調整してもよい。
上記実施例では、カットパンチは、複数のリード端子を切断するため、垂直方向に移動するが、移動方法は、手動であっても自動であってもよい。また、カットパンチの移動が自動である場合、カットパンチの斜角θ、カットダイの板厚、リード端子の材料等に応じて、カット速度を適宜調整してもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
100:端子切断装置 110:電子部品
112:本体部 114:リード端子
120:支持台 130:カットダイ
140:押圧部材 150:カットパンチ
152:切断刃 154:切断刃
156:切断刃 180:ダレ
182:切断面 184:破断面
186:バリ 500:電子備品
502:リード端子 510:カットダイ
512:支持台 520:カットパンチ
522:切断刃

Claims (9)

  1. 本体部と当該本体部の少なくとも一方の側面から外部に延在する複数のリード端子とを備えた電子部品のリード端子を切断可能な端子切断装置であって、
    前記本体部を載置する支持台と、
    前記支持台の外側に位置し、前記本体部から延在する複数のリード端子の底面を支持するカットダイと、
    前記リード端子の上面を押圧可能な押圧部材と、
    前記カットダイより外側の位置で上下動可能であり、下方向に移動されるとき、複数のリード端子の上面から複数のリード端子を切断するカットパンチとを有し、
    前記カットパンチには、前記複数のリード端子の配列方向に対して非平行な切断刃が形成されている、端子切断装置。
  2. 前記切断刃は、前記複数のリード端子の配列方向の面に対し直線状に傾斜されている、請求項1に記載の端子切断装置。
  3. 前記切断刃は、長手方向の中心位置から傾斜角度が変化するように対称に傾斜する、請求項2に記載の端子切断装置。
  4. 複数のリード端子は、平坦な上面と平坦な底面とを有し、複数のリード端子の底面がカットダイの上端部の平坦な面に支持された状態で複数のリード端子の上面が平坦な面を有する押圧部材によって押圧され、前記カットダイは、板状の金属部材から構成され、前記カットダイは、前記支持台の側面に位置決めされ、前記カットダイの板厚は、前記複数のリード端子の切断位置を決定する、請求項1ないし3いずれか1つに記載の端子切断装置。
  5. 前記カットパンチは、前記カットダイの外側の側面に沿うように移動し、前記カットダイの板厚は、前記カットパンチの厚さよりも薄い、請求項4に記載の端子切断装置。
  6. 前記カットダイは、板厚が0.24mm以下であり、前記切断刃の傾斜角は、0.5〜30度の範囲である、請求項1ないし5いずれか1つに記載の端子切断装置。
  7. 前記切断刃は、複数のリード端子と接触する長手方向に傾斜を有し、配列された複数のリード端子を一方から順次当接し、前記切断刃が最初に接触したリード端子を切断している間に前記切断刃が最後のリード端子に接触するように、前記切断刃の傾斜角が選択される、請求項6に記載の端子切断装置。
  8. 本体部と当該本体部の少なくとも一方の側面から外部に延在する複数のリード端子とを備えた電子部品のリード端子を切断する端子切断方法であって、
    前記本体部を支持台に載置し、前記本体部から延在する複数のリード端子の底面をカットダイより支持するステップと、
    前記複数のリード端子の上面を押圧するステップと、
    前記カットダイと対向する位置にあるカットパンチをカットダイへ向けて移動させるステップと、
    前記カットパンチには前記複数のリード端子の配列方向に対して非平行な斜角を有する切断刃が形成されており、当該切断刃によって複数のリード端子の一方の端から他方の端に向けて順次リード端子を切断するステップと、
    を有する端子切断方法。
  9. 複数のリード端子は、平坦な上面と平坦な底面とを有し、複数のリード端子の底面がカットダイの上端部の平坦な面に支持された状態で複数のリード端子の上面が平坦な面を有する押圧部材によって押圧され、カットダイの板厚は、前記本体部から延在する複数のリード端子の切断位置を決定するように選択される、請求項8に記載の端子切断方法。
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