JP4686411B2 - リード切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置のリードフレームを切断するリード切断装置に関し、特に、外装メッキが被覆されているガルウィング形状のリード端子を剪断するリード切断装置に関する。

半導体チップを封止するための封止樹脂の外縁部に複数のアウターリードを備えた半導体装置の製造方法では、リードフレーム上に半導体チップを搭載し、半導体チップの樹脂封止処理を行った後、封止樹脂バリ除去や、あらかじめ外装処理がなされていないリードフレームではメッキ等の外装処理を行い、さらにその後、半導体装置をリードフレームから切り離す。

切り離された半導体装置は、表面実装タイプでは水平方向に突出したアウターリードを下方に折り曲げ、さらに水平方向に折り曲げられたガルウィング形状でかつ所定のリード寸法にてフォーミング加工される。

半導体装置のアウターリード先端は、リードフレームから切り離される際の切断部がそのままリード先端となる場合、リードフレームから切り離された後の再加工切断部がリード先端となる場合がある。

半導体装置を基板などに実装する際、アウターリードには半田フィレットが形成されるがリード先端切断面状態の影響によりリード先端部では半田フィレットが安定して形成されにくいという課題がある。

なお、リード先端となる部分をリードフレーム状態で半抜き加工した後、リード先端切断を行いリード先端部の半田付着性を向上させるようにした技術がある(例えば、特許文献１参照)。

また、専用金型で外部接続用アウターリードの先端部分上面を先端方向に向け傾斜状面を付けて形成し、半田付け時に理想的なフロントフィレットを形成するようにした技術もある(例えば、特許文献２参照)。

また、カッティングライン上のリード下面にノッチ部を加工形成し、同ライン上のアウターリードを切断することにより、リード先端面にノッチ痕によるメッキ被膜を残し、アウターリードの先端面に確実にメッキ被膜を残すようにした技術もある(例えば、特許文献３参照)。
また、リードフレーム製作時またはリード先端加工前に、リード先端に当たる部分に上方より溝を形成し、溝の部位を切断することによりリード先端上方面に半田メッキ部分を形成し、リード先端面に半田フィレットを確実に形成するようにした技術もある(例えば、特許文献４参照)。

また、半導体装置の支受台とカットパンチとでアウターリードを挟み、刃先が鋭角のカットダイでアウターリードを切断するようにした技術もある。この技術では、アウターリード切断時にアウターリードを挟む際、その間隔をストッパで一定に保ち、アウターリードの上面および下面の面接触部における半田剥離を最小限に止める(例えば、特許文献５参照)。
特開２００５−２０９９９９号 特開平０９−２３２４９９号 特開平０８−１７２１５３号 特開平０７−０３００４２号 特開平１０−０５０９１４号

特許文献１〜４の従来技術は、主にリード先端に相当する部位の形状を大きく変更することにより、リード先端部の半田フィレットの形成を改善するものであった。しかし、これらの技術ではリード先端部位形状の変更のために、リードフレーム製作時のエッチング加工やコイニング加工、リード先端に相当する位置の予備加工等の追加工程が必要である。このため、これらの公知技術には製造コストの上昇を招くという課題がある。

また、特許文献５の技術では、カットダイのリード切断を行う刃のエッジ部が鋭角であるため、その刃先(エッジ部)の寿命が短く、それに伴いリード切断面の状態変化が著しい。

またリード切断用カットパンチの再生(一般的には刃先の再研磨)加工に技術および精度を必要とし、特許文献１〜４の技術と同様に製造コストの上昇を招くという課題がある。さらに、特許文献５の技術でリード端子を剪断しても、半田フィレットを良好に形成することはできない。

つまり、特許文献５の技術では、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ず、特許文献１〜４の技術では、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を簡単な構造で実現することができない。

本発明のリード切断装置は、半導体装置の樹脂パッケージから外側に突出していて外装メッキが被覆されているリード端子を剪断するリード切断装置であって、樹脂パッケージを保持するパッケージ保持機構と、保持された樹脂パッケージから突出しているリード端子に上方から非接触に対向する位置に配置されているカットダイと、カットダイより外側でリード端子に下方から圧接される位置で上下方向にスライド自在に支持されているカットパンチと、を有する。

従って、本発明のリード切断装置では、カットパンチによりリード端子が上方に弾性変形された状態でカットダイに圧接されて剪断される。剪断されたリード端子は弾性変形の解除により所定形状に復帰する。これで剪断されたリード端子の端面は内側に変位して切断位置より外側に位置するカットパンチから離間する。このため、剪断されたリード端子の端面がカットパンチで擦過されることがない。

本発明の製造方法は、外装メッキが被覆されているリード端子が樹脂パッケージから突出している構造の半導体装置の製造方法であって、リード端子に外装メッキを被覆し、リード端子を樹脂パッケージに封入し、樹脂パッケージから突出しているリード端子を本発明のリード切断装置で剪断するようにした。

本発明の半導体装置は、外装メッキが被覆されているリード端子が樹脂パッケージから突出している構造の半導体装置であって、外装メッキがリード端子の下面から剪断された端面の少なくとも一部まで引き延ばされている。

従って、本発明の半導体装置では、リード端子が回路基板に半田で接続されるとき、リード端子の端面に存在する外装メッキの物性により半田フィレットが良好に形成される。

なお、本発明では上下方向を規定しているが、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本発明のリード切断装置および半導体装置の製造方法では、カットパンチによりリード端子が上方に弾性変形された状態でカットダイに圧接されて剪断される。従って、剪断されたリード端子は弾性変形の解除により所定形状に復帰する。これで剪断されたリード端子の端面は内側に変位して切断位置より外側に位置するカットパンチから離間する。このため、剪断されたリード端子の端面がカットパンチで擦過されることがない。例えば、リード端子の下面から剪断の端面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。

本発明の半導体装置では、外装メッキがリード端子の下面から剪断された端面の少なくとも一部まで引き延ばされている。従って、リード端子が回路基板に半田で接続されるとき、リード端子の端面に存在する外装メッキの物性により半田フィレットが良好に形成される。このため、リード端子を回路基板に半田で良好に接続することができる。

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態のリード切断装置１００は、図１ないし図８に示すように、半導体装置２００のリード端子２１０を剪断する。

本実施の形態のリード切断装置１００は、図１に示すように、樹脂パッケージ２２０を保持するパッケージ保持機構１１０と、保持された樹脂パッケージ２２０から突出しているリード端子２１０に上方から非接触に対向する位置に配置されているカットダイ１２０と、カットダイ１２０より外側でリード端子２１０に下方から圧接される位置で上下方向にスライド自在に支持されているカットパンチ１３０と、を有する。

本実施の形態の半導体装置２００は、リード端子２１０が樹脂パッケージ２２０から外側に突出している構造に形成されており、そのリード端子２１０は、外装メッキが被覆されていて下方に傾斜した形状に曲折されている。

より詳細には、半導体装置２００は、リード端子２１０が下方に傾斜した形状として、いわゆるガルウィング形状に曲折されている。半導体装置２００は、図２に示すように、リード端子２１０の先端が樹脂パッケージ２２０の下面より下側となるように、リード端子２１０が下方に所定の角度θ１として１〜１０度ほど傾斜した形状に形成されている。

また、本実施の形態の半導体装置２００では、樹脂パッケージ２２０は、上面と下面とが水平な直方体状に形成されている。ただし、樹脂パッケージ２２０は、リード端子２１０より下側の部分が下方ほど幅狭の逆台形、上側の部分が上方ほど幅狭の台形、に形成されている。

このような構造の半導体装置２００に対し、本実施の形態のリード切断装置１００では、図１等に示すように、パッケージ保持機構１１０は、パッケージ保持台座１１１とパッケージ圧接機構１１２とを有する。

パッケージ保持台座１１１は、下方ほど幅狭の逆台形の凹部１１３が上面に形成されている。この凹部１１３で半導体装置２００の樹脂パッケージ２２０のリード端子２１０より下側の部分が保持される。

パッケージ圧接機構１１２は、例えば、ソレノイドやダンパーなどで形成されており(図示せず)、半導体装置２００の樹脂パッケージ２２０を上方からパッケージ保持台座１１１に圧接させる。

なお、本実施の形態のリード切断装置１００では、パッケージ保持台座１１１が装置全体の基部１０１と一体に形成されている。基部１０１には、カットダイ１２０が不動に固定されている。

このため、カットダイ１２０は、図３に示すように、保持された半導体装置２００のリード端子２１０が弾性変形の範囲で当接する位置として、リード端子２１０が略水平な状態で当接する位置に配置されている。

このため、図１に示すように、パッケージ保持機構１１０で半導体装置２００の樹脂パッケージ２２０が保持されると、リード端子２１０の上面とカットダイ１２０の刃先とは所定のクリアランスａを介して非接触に対向する。

また、基部１０１には、カットパンチ１３０を上下方向にスライド自在に支持するガイド部１０２が一体に形成されている。本実施の形態のリード切断装置１００では、カットダイ１２０の刃先角度は鋭角であるが、カットパンチ１３０の刃先角度は直角である。

上述のような構成において、本実施の形態のリード切断装置１００を利用した本実施の形態の半導体装置２００の製造方法を説明する。ただし、一般的な半導体装置の製造方法と同一の部分は説明を省略する。

まず、リードフレーム２１６のリード端子２１０を、板厚が０．１２５〜０．１５０mm（ミリメートル），横幅が約０．２mm、などの寸法に形成する。このリードフレーム２１６に錫と鉛とを主成分とする外装メッキを被覆する(図示せず)。図４に示すように、このリードフレーム２１６を樹脂パッケージ２２０に封入する。

つぎに、図５に示すように、樹脂パッケージ２２０から外側に突出しているリード端子２１０を下方に傾斜した形状であるガルウィング形状に曲折させる。そして、図１に示すように、この半導体装置２００をリード切断装置１００に装填する。

このとき、半導体装置２００の樹脂パッケージ２２０の逆台形の下部が、パッケージ保持機構１１０のパッケージ保持台座１１１の逆台形の凹部１１３に保持される。さらに、このような状態の半導体装置２００の樹脂パッケージ２２０が、パッケージ圧接機構１１２により上方からパッケージ保持台座１１１に圧接される。

これで半導体装置２００はリード切断装置１００に対して水平方向および上下方向で適正な位置に保持される。このようにリード切断装置１００に半導体装置２００が適正に保持されると、リード端子２１０の上面にカットダイ１２０刃先が所定のクリアランスａで非接触に対向する。

このような状態で、図６ないし図８に示すように、カットパンチ１３０が下方から上方にスライド移動することによりリード端子２１０が剪断される。より詳細には、まず、上昇するカットパンチ１３０によりリード端子２１０が下方から押圧されることにより、図６に示すように、このリード端子２１０は水平な状態まで弾性変形してカットダイ１２０に圧接される。

このような状態から、さらにカットパンチ１３０が上昇することにより、図７に示すように、リード端子２１０はカットダイ１２０とカットパンチ１３０との間で剪断される。

このとき、本実施の形態の半導体装置２００では、前述のようにリード端子２１０の表面全体に錫と鉛とを主成分とする外装メッキが被覆されているので、リード端子２１０の下面の外装メッキが剪断される端面にカットパンチ１３０により引き延ばされて被覆される。

そして、図８に示すように、リード端子２１０は、完全に剪断されるとカットパンチ１３０の圧接による弾性変形が解除されるので、下方に傾斜した状態に復帰する。このとき、リード端子２１０の剪断された端面は下方かつ内側に変位するので、カットパンチ１３０から離間する。

このため、リード端子２１０の剪断された端面とカットパンチ１３０とに所定のクリアランスｃが発生するので、剪断されたリード端子２１０の端面がカットパンチ１３０で擦過されない。従って、前述のようにリード端子２１０の下面から剪断の端面まで引き延ばされて被覆された外装メッキが、カットパンチ１３０に擦過されて剥離することがない。

図９に示すように、上述のように形成された半導体装置２００では、図１０に示すように、リード端子２１０の剪断された端面に下方からダレ面２１１と剪断面２１２と破断面２１３と剪断バリ２１４とが順番に発生しているが、リード端子２１０の下面の外装メッキがダレ面２１１から剪断面２１２まで引き延ばされて被覆されている。

従来のリード端子２１０では、剪断された端面には地金のみ露出して外装メッキが被覆されていないため、その端面に対する半田３１０の親液性が良好でなかった。このため、リード端子２１０を回路基板３００に半田３１０で接続するときに半田フィレットが良好に形成されないので、接続不良が発生することがあった。

しかし、本実施の形態のリード切断装置１００を利用して製造された本実施の形態の半導体装置２００では、上述のようにリード端子２１０の剪断された端面にも外装メッキが被覆されている。

このため、リード端子２１０の端面に対する半田３１０の親液性が良好である。従って、図１１(ａ)に示すように、リード端子２１０を回路基板３００に半田３１０で接続するときに半田フィレットが良好に形成されるので、接続不良を有効に防止することができる。

さらに、半田ペーストとして高活性なフラックスを使用すれば、図１１(ｂ)に示すように、表面張力によりリード端子２１０の端面全体に半田３１０で半田フィレットを形成することもできる。

なお、本実施の形態のリード切断装置１００では、カットパンチ１３０の刃先角度が略直角である。このため、カットパンチ１３０の耐久性が極めて良好であり、その交換や研磨などのメンテナンスの負担を軽減することができる。

また、本実施の形態のリード切断装置１００では、保持された半導体装置２００のリード端子２１０が略水平な状態で当接する位置にカットダイ１２０が配置されている。さらに、保持された半導体装置２００のリード端子２１０が弾性変形の範囲で当接する位置にカットダイ１２０が配置されている。このため、剪断されたリード端子２１０の端面をカットパンチ１３０から確実に離間させることができる。

さらに、半導体装置２００は、樹脂パッケージ２２０のリード端子２１０より下側の部分が下方ほど幅狭の逆台形に形成されている。そして、パッケージ保持機構１１０は、パッケージ保持台座１１１で樹脂パッケージ２２０のリード端子２１０より下側の部分を下方ほど幅狭の逆台形の凹部１１３で保持し、パッケージ圧接機構１１２で樹脂パッケージ２２０を上方からパッケージ保持台座１１１に圧接させる。

このため、簡単な構造で半導体装置２００を水平方向および上下方向に適正に配置することができる。従って、リード端子２１０をカットダイ１２０に対して適正に配置して剪断することができる。

また、本実施の形態の半導体装置２００は、リード端子２１０に錫と鉛とを主成分とする外装メッキが被覆されている。このため、前述のようにリード切断装置１００による剪断でリード端子２１０の下面の外装メッキを端面まで良好に引き延ばして被覆させることができる。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では半導体装置２００のリード端子２１０に錫と鉛とを主成分とする外装メッキが被覆されていることを例示した。

しかし、錫のみを主成分とする外装メッキが被覆されていてもよく、鉛のみを主成分とする外装メッキが被覆されていてもよい。なお、本発明者は、錫と鉛とを主成分とする場合、および、錫のみを主成分とする場合に、前述のように外装メッキがリード端子２１０の下面から剪断される端面まで良好に引き延ばされて被覆されることを確認した。

また、上記形態ではリードフレーム２１６をリード端子２１０として予備切断しておいてからリード切断装置１００で正式切断することを例示した。しかし、リード切断装置１００による一度の切断でリードフレーム２１６をリード端子２１０としてもよい。

さらに、上記形態ではリード端子２１０を樹脂パッケージ２２０で封入してから曲折させることを例示した。しかし、リード端子２１０を曲折させてから樹脂パッケージ２２０で封入することも不可能ではない。

また、上記形態ではリード端子２１０がガルウィング形状に曲折されていることを例示した。しかし、これ以外でも下方に傾斜した形状に形成されていれば、弾性変形の復元により剪断された端面をカットパンチ１３０から離間させることができる。

さらに、上記形態ではカットダイ１２０の刃先の角度が鋭角であることを例示したが、これが直角でもよい。反対に、上記形態ではカットパンチの刃先の角度が直角であることを例示したが、これが鋭角でもよい。

本発明の実施の形態のリード切断装置に半導体装置が装填された状態を示す模式的な縦断正面図である。 半導体装置の要部を示す模式的な正面図である。 リード切断装置の要部の構造を説明するための模式図である。 製造過程の半導体装置を示す模式的な正面図である。 製造過程の半導体装置を示す模式的な正面図である。 リード切断装置で半導体装置のリード端子が剪断される過程を示す模式的な縦断正面図である。 リード切断装置で半導体装置のリード端子が剪断される過程を示す模式的な縦断正面図である。 リード切断装置で半導体装置のリード端子が剪断された状態を示す模式的な縦断正面図である。 リード端子が剪断された半導体装置を示す模式的な正面図である。 リード端子の剪断された端面を示し、(ａ)は図９の部分Ａを拡大した模式的な正面図、(ｂ)は模式的な側面図、である。 リード端子を回路基板に半田接続した状態を示す模式的な縦断側面図である。

符号の説明

１００ リード切断装置
１０１ 基部
１０２ ガイド部
１１０ パッケージ保持機構
１１１ パッケージ保持台座
１１２ パッケージ圧接機構
１１３ 凹部
１２０ カットダイ
１３０ カットパンチ
２００ 半導体装置
２１０ リード端子
２１１ ダレ面
２１２ 剪断面
２１３ 破断面
２１４ 剪断バリ
２１６ リードフレーム
２２０ 樹脂パッケージ
３００ 回路基板
３１０ 半田

Claims (10)

1. 半導体装置の樹脂パッケージから外側に突出していて外装メッキが被覆されているリード端子を剪断するリード切断装置であって、
   前記樹脂パッケージを保持するパッケージ保持機構と、
   保持された前記樹脂パッケージから突出している前記リード端子に上方から非接触に対向する待機位置に配置されるカットダイと、
   前記カットダイより外側で前記リード端子に下方から圧接される位置で上下方向にスライド自在に支持されているカットパンチと、
   を有し、
   保持された前記半導体装置の前記リード端子が弾性変形の範囲で当接する位置に前記カットダイが配置されるリード切断装置。
2. 前記半導体装置は、前記リード端子が下方に傾斜した形状に曲折されている請求項１に記載のリード切断装置。
3. 前記カットパンチの刃先角度が略直角である請求項１または２に記載のリード切断装置。
4. 保持された前記半導体装置の前記リード端子が略水平な状態で当接する位置に前記カットダイが配置されている請求項１ないし３の何れか一項に記載のリード切断装置。
5. 前記半導体装置は、前記樹脂パッケージの少なくとも前記リード端子より下側の部分が下方ほど幅狭の逆台形に形成されており、
   前記パッケージ保持機構は、前記樹脂パッケージの少なくとも前記リード端子より下側の部分を下方ほど幅狭の逆台形の凹部で保持するパッケージ保持台座と、前記樹脂パッケージを上方から前記パッケージ保持台座に圧接させるパッケージ圧接機構と、を有する請求項１ないし４の何れか一項に記載のリード切断装置。
6. 外装メッキが被覆されているリード端子が樹脂パッケージから外側に突出している構造の半導体装置の製造方法であって、
   前記リード端子に前記外装メッキを被覆し、
   前記リード端子を前記樹脂パッケージに封入し、
   前記樹脂パッケージから突出している前記リード端子を請求項１ないし５の何れか一項に記載の前記リード切断装置で剪断するようにした製造方法。
7. 前記樹脂パッケージから突出している前記リード端子を下方に傾斜した形状に曲折させてから前記リード切断装置で剪断するようにした請求項６に記載の製造方法。
8. 下方に傾斜した形状として前記リード端子をガルウィング形状に曲折させるようにした請求項７に記載の製造方法。
9. 錫を主成分とする前記外装メッキを前記リード端子に被覆する請求項７ないし８の何れか一項に記載の製造方法。
10. 錫と鉛とを主成分とする前記外装メッキを前記リード端子に被覆する請求項７ないし８の何れか一項に記載の製造方法。

Images