JP2001018028A - 金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の信頼性を低下させることなく、
リードを形成することが可能でかつ、加工部品数が可及
的に少なくすることを可能にする。 【解決手段】 曲げダイ４と、プレス力が印加される上
型ダイ２２と、この上型ダイとバネによって係合されて
上下方向に可動なストリッパ部２６と、上下方向に対し
て所定角度の傾き角を有する斜面を備えかつストリッパ
部に固定されるピラミッドブロック部３６と、本体部
と、この本体部に設けられた孔３８ａと、リードの最終
形状に対応した形状を有する先端部とを備え、本体部が
ピラミッドブロック部の斜面を可動となるようにピラミ
ッドブロック部に支持された曲げパンチ部３８と、くの
字状の形状を形成する第１および第２の部分を有し、第
１の部分の端部が上型ダイに固定され、第２の部分の端
部が曲げパンチ部の孔に挿入されるスラスタ３４と、を
備え、上型ダイの下降によってスラスタが曲げパンチの
穴を摺動しかつ曲げパンチがピラミッドブロック部の斜
面を摺動するように構成されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のリー
ドの曲げに用いられる金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止された半導体装置のアウタリー
ドを曲げてガルウィング形状に成形するのに用いられる
従来の金型装置は図５に示す構成を有している。この従
来の金型装置は下型１と、上型５０とから構成される。
下型１は下型ダイセット２と、曲げダイ４と、ダイホル
ダ６と、ストリッパストッパ８とを備えている。また上
型５０は、上型ダイセット２２と、パンチバックアップ
プレート２３と、パンチホルダ２４と、ストリッパ２６
と、ストリッパ用バネ２８と、ノックアウト３０と、曲
げパンチ４０とを備えている。

【０００３】曲げダイ４は下型ダイセット２上に載置さ
れ、下型ダイセット２上に設けられたダイホルダ６によ
って固定される。そしてこの曲げダイ４は、樹脂封止さ
れた半導体装置６０（以下、半導体パッケージ６０とも
いう）を収納する領域を表面に有し、この領域の周りに
は上記半導体パッケージ６０のリード６２を支持するた
めの凸部を有している。ストリッパストッパ８はダイホ
ルダ６上に設けられる。

【０００４】一方、上型５０においては、上型ダイセッ
ト２２の、下型１に対向する面上にパンチバックアップ
プレート２３が固定されている。そしてこのパンチバッ
クアッププレート２３上には、内部に貫通孔を有する曲
げパンチ４０が設けられ、この曲げパンチ４０はパンチ
バックアッププレート２３上に固定されたパンチホルダ
２４によってパンチバックアッププレート２３上に固定
されるように構成されている。

【０００５】そして、曲げパンチ４０の貫通孔内にはこ
の貫通孔の軸方向に沿って摺動可能なノックアウト３０
が設けられている。このノックアウト３０の下面には縁
に沿って、曲げダイ４の凸部に対向するように凸部が設
けられており、このノックアウト３０の凸部と曲げダイ
４の凸部とによって半導体パッケージ６０のリード６２
を挾持する構成となっている。また、ノックアウト３０
の上部は、パンチバックアッププレート２３および上型
ダイセット２２内に設けられた穴を摺動可能な構成とな
っている。そして上記ノックアウト３０の上部は上型ダ
イセット２２の上記穴内に設けられたノックアウト用バ
ネ３２によって押圧される構成となっている。

【０００６】また、曲げパンチ４０の外側には曲げパン
チ４０の案内となるストリッパ２６が設けられており、
このストリッパ２６は上型ダイセット２２とストリッパ
用バネ２８によって係合される構成となっている。

【０００７】次にこの従来の金型装置の動作を図６を参
照して説明する。まず曲げダイ４の領域に半導体パッケ
ージ６０を置き、曲げダイ４の凸部と、ノックアウト３
０の凸部とによって半導体パッケージ６０のリード６２
をリード６２を挾持する（図６（ａ）参照）。次に図６
（ｂ）に示すように上型ダイセット２２をプレス力によ
って下方に押すことによって曲げパンチ４０を下降させ
て曲げパンチ４０とリード６２を接触させリード６２の
曲げ加工を開始する。更に曲げパンチ４０を下降させて
曲げパンチ４０が下死点に到達すると、リード６２がガ
ルウイング形状に形成される（図６（ｃ）参照）。この
従来の金型装置による曲げ加工はしごき曲げと呼ばれて
いる。

【０００８】この従来の金型装置においては、曲げダイ
４の凸部の外側がガルウイング形状に対応した形状とな
っているとともに、曲げパンチ４０の先端がガルウイン
グ形状に対応した形状となっている。このため、曲げパ
ンチ４０は垂直に下降してリード６２を挟む移動軌跡と
なるので、曲げパンチ４０の先端はリード６２の表面を
擦りながら、下死点に到達することになる。一方リード
の表面には例えばビッカース硬度が１０〜２０程度の軟
らかい半田メッキが施されており、この表面が曲げパン
チ４０の先端に擦られると上記半田メッキが簡単に削ら
れてしまう。これにより、半田メッキが削られてしまっ
た部分から腐食が進み、半導体装置の信頼性を低下させ
る問題や、削られた半田メッキが半導体装置の電極部に
転写し、ショートを引起こす等の問題が生じる。

【０００９】これを防止するために、曲げパンチ４０の
軌跡を円弧状となるように構成してリード６２の表面の
半田メッキを削らないようにした金型装置が開発されて
いる。この従来の金型装置の構成を図７を参照して説明
する。この金型装置はスライド曲げと呼ばれる方式を実
現する装置であって、曲げパンチ３８の軌跡が斜め方向
から直線状となるものであり、しごき曲げに比べてリー
ドの擦れ量を小さくできる。

【００１０】まず、図７（ａ）に示すように上型ダイセ
ット２２の下降運動をロッキングブロック２５を介して
曲げパンチ３８に伝える。一方曲げパンチ３８はピラミ
ッドブロック３６の斜面に沿った方向にのみ移動可能な
ように構成されている。このため、図７（ｂ）に示すよ
うに上型ダイセット２２が下降すると、曲げパンチ３８
の上部とロッキングブロック２５が滑りながら、ピラミ
ッドブロック３６からバネ３９に抗して曲げパンチ３８
を押し出し、リードをガルウィング形状に成形する。そ
の後、図７（ｃ）に示すように、上型ダイセット２２が
上昇すると、ピラミッドブロック３６に備え付けられた
バネ３９の反力によって、曲げパンチ３８はピラミッド
ブロック３６の斜面に沿って引き上げられ、一連の動作
が終了する。

【００１１】この図７に示す従来の金型装置において
は、曲げパンチ３８の外側にあるロッキングブロックを
介して曲げパンチ３８を駆動させているために、加工部
品が大きくならざるを得ないという問題がある。曲げパ
ンチ３８のスライドの安定性（繰り返し精度）を得るた
めには、ある程度の曲げパンチ３８の大きさ（長さ）が
必要であるため、曲げパンチ３８を小さくして小型化す
るには限界がある。また加工部品数が多いため、しごき
曲げ方式では１台の金型装置で加工が出来るのに、スラ
イド曲げ方式では、２台の金型装置が必要になるという
問題が生じる。

【００１２】また図７に示す従来の金型装置において
は、バネ３９の寸法にも制限があるため、このバネ３９
には弱いバネしか用いることができなかった。このた
め、バネ３９が戻らない場合が生じ、このときリードを
成型すると、図５に示す金型装置と同じ問題が生じる。

【００１３】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、半導体装置の信頼性を低下させることなくリ
ードを成形することが可能でかつ、加工部品数が可及的
に少ない金型装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による金型装置
は、本体と、この本体から外側に延びているリードとか
らなる半導体パッケージの前記本体が載置される第１の
領域と、この領域を囲むように形成されて前記本体が前
記領域に載置されたときに前記リードを支持する凸部
と、この凸部の外側に形成された、前記リードの最終形
状に対応した形状の第２領域とを有する曲げダイと、周
辺に凸部を有し、前記曲げダイに載置された前記半導体
パッケージのリードを前記凸部と前記曲げダイの凸部と
によって挾持するノックアウト部と、プレス力が印加さ
れる上型ダイと、この上型ダイとバネによって係合され
て上下方向に可動なストリッパ部と、前記上下方向に対
して所定角度の傾き角を有する斜面を備えかつ前記スト
リッパ部に固定されるピラミッドブロック部と、本体部
と、この本体部に設けられた孔と、前記リードの最終形
状に対応した形状を有する先端部とを備え、前記本体部
が前記ピラミッドブロック部の斜面を可動となるように
前記ピラミッドブロック部に支持された曲げパンチ部
と、くの字状の形状を形成する第１および第２の部分を
有し、前記第１の部分の端部が前記上型ダイに固定さ
れ、前記第２の部分の端部が前記曲げパンチ部の前記孔
に挿入されるスラスタと、を備え、前記上型ダイの下降
によって前記スラスタが前記曲げパンチの穴を摺動しか
つ前記曲げパンチが前記ピラミッドブロック部の斜面を
摺動するように構成されたことを特徴とする。

【００１５】なお、前記ピラミッドブロック部は、前記
スラスタの第１の部分を摺動可能となるように支持する
孔を備えたことを特徴とする。

【００１６】なお、前記曲げパンチの前記孔は前記ピラ
ミッドの斜面に対してほぼ直角となるように設けられて
いることを特徴とする。

【００１７】なお、前記スラスタの第１の部分と第２の
部分のなす角度は１３５°〜１５５°の範囲にあること
を特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明による金型装置の一実施の
形態を図１乃至図４を参照して説明する。この実施の形
態の金型装置の構成を図１に示す。この実施の形態の金
型装置は、下型１と、上型２０とを備えている。下型１
は下型ダイセット２と、曲げダイ４と、ダイホルダ６
と、ストリッパストッパ８とを有している。また上型２
０は、上型ダイセット２２と、パンチホルダ２４と、ス
トリッパ２６と、ストリッパ用バネ２８と、ノックアウ
ト３０と、スラスタ３４と、曲げパンチ３８と、を有し
ている。

【００１９】曲げダイ４は、下型ダイセット２上に載置
され、下型ダイセット２上に設けられたダイホルダ６に
よって固定される。そしてこの曲げダイ４は、樹脂封止
された半導体装置（以下、半導体パッケージ６０ともい
う）を収納する領域を表面に有し、この領域の周りに
は、上記半導体パッケージ６０のリード６２を支持する
するための凸部を有している。またこの凸部の外側にリ
ード６２の最終形状（例えばガルウィング形状）に対応
した形状を有している。ストリッパストッパ８はダイホ
ルダ６上に設けられ、ストリッパ２６が所定の設定点よ
り下降するのを防止するのに用いられる。

【００２０】一方、上型２０においては、上型ダイセッ
ト２２の下型１に対向する面上のパンチホルダ２４には
バネが挿入されるための複数の孔が設けられており、こ
れらの孔にはストリッパ用バネ２８が各々挿入されてい
る。そしてこれらのバネ２８を介して上型ダイセット２
２とストリッパ２６が係合された構成となっている。す
なわち上型ダイセット２２とストリッパ２６とは上下運
動を独立に行うことが可能なように構成されている。

【００２１】また、ストリッパ２６の下型１に対向する
面のほぼ中央部に凹部が設けられており、この凹部のほ
ぼ中央部には貫通孔が設けられている。そしてこの貫通
孔内にはこの貫通孔の軸方向に沿って摺動可能なノック
アウト３０が設けられている。このノックアウト３０の
下面には縁に沿って、曲げダイ４の凸部に対向するよう
に、凸部が設けられており、このノックアウト３０の凸
部と曲げダイ４の凸部とによって半導体パッケージ６０
のリード６２を挾持する構成となっている。また、ノッ
クアウト３０の上部はパンチホルダ２４および上型ダイ
セット２２内に設けられた穴を摺動可能な構成となって
いる。そして上記ノックアウト３０の上部は上型ダイセ
ット２２の上記穴内に設けられたノックアウト用バネ３
２によって押圧される構成となっている。

【００２２】また、ストリッパ２６の上記凹部にはノッ
クアウト３０を挟むようにピラミッドブロック３６が設
けられた構成となっている。このピラミッドブロック３
６はノックアウト３０の軸方向に向かう斜面を有してい
る。この斜面に沿って曲げパンチ３８の本体部が摺動可
能なように設けられている。そしてこの曲げパンチ３８
の本体部内には摺動方向にほぼ直角に貫通穴３８ａが設
けられている。また曲げパンチ３８の先端部はリードの
最終形状（例えばガルウィング形状）に対応した形状を
有している。

【００２３】スラスタ３４は２つの部材を３４ａ，３４
ｂを接合、または１つの部材を折り曲げて「く」の字形
状にしたものであって、スラスタ３４の一端が上記貫通
孔３８ａに挿入される構成となっている。スラスタ３４
の他端は上型ダイに固定された構成となっており、スラ
スタ３４を構成する２つの部材のうち上記他端を含む部
材３４ａはノックアウト３０の軸に平行となっており、
ピラミッドブロック３６内に設けられた孔を摺動可能な
ように構成されている。またスラスタ３４の他方の部材
３４ｂはノックアウト３０の軸に対して外側に向かうよ
うに配置された構成となっている。

【００２４】したがって、ノックアウト３０が半導体パ
ッケージ６０のリード６２を曲げダイ４とともに挾持し
ている状態でかつストリッパ２６およびピラミッドブロ
ックが下死点にあるときに上型ダイセット２２が下降す
るにつれて、スラスタ３４によって曲げパンチ３８がピ
ラミッドブロック３６の斜面を滑るようにして動作す
る。これにより半導体パッケージ６０のリードが最終形
状、例えばガルウイング形状に成形されることになる。

【００２５】次にこの実施の形態の金型装置の動作を図
２を参照して説明する。

【００２６】まず、図２（ａ）に示すように、ノックア
ウト３０と曲げダイ４とによって半導体パッケージ６０
のリードを挾持する。このとき、ストリッパ２６および
ピラミッドブロック３６は下死点に位置している。この
状態で図２（ｂ）に示すように上型ダイセット２２をプ
レス力によって下降させると、スラスタ３４も下降し、
スラスタ３４の下面３４ｃが曲げパンチ３８の孔３８ａ
の上面を押すため曲げパンチ３８がピラミッドブロック
３６の斜面に沿って滑り下り、矢印７０の方向に移動す
る。すると、曲げパンチ３８の先端部が半導体パッケー
ジ６０のリード６２に接触する。更に上型ダイセット２
２を下降させるとリード６２が最終形状、例えばガルウ
ィング状に成形される（図２（ｂ）参照）。

【００２７】その後、図２（ｃ）に示すように上型ダイ
セット２２を上昇させると、スラスタ３４の上面３４ｄ
が曲げパンチ３８の孔３８ａの上面を押し、これにより
曲げパンチ３８がピラミッドブロック３６の斜面に沿っ
て滑り上がり、矢印７２に示す方向に移動する。以上説
明した一連の動作によってリード６２をガルウィング形
状に成形することができる。

【００２８】本実施の形態においては、スラスタ角度
ψ、すなわちスラスタ３４を構成する部材３４ａと部材
３４ｂのなす角度（図３（ａ）参照）は、１３５〜１５
５度であることが望ましい。これについて以下、図３お
よび図４を参照して説明する。曲げパンチ３８の進入角
度をθとすると（図３（ａ）参照）、半導体パッケージ
６０のリード６２の表面のしごき傷が少ない、進入角度
θは２８〜４５度であることが分かっている。

【００２９】また、曲げパンチ３８は上記進入角度に従
ってピラミッドブロック３６の斜面を摺動するので、ピ
ラミッドブロック３６と曲げパンチ３８の摺動面の角度
も上記角度θと同じ値に設定される。また曲げパンチ３
８の孔３８ａは摺動面に垂直に孔加工した場合にはスラ
スタ角度ψは図４（ａ）に示すようにψ＝１８０−θと
なる。

【００３０】一般に、スラスタ角度ψが大きいほどスラ
スタ３４に加わる圧力が低減されるため、スラスタ角度
ψを大きくするためには、曲げパンチ３８の孔３８ａが
摺動面に対しテーパを持つ必要がある。また、曲げパン
チ３８の孔加工は、孔３８ａが摺動面となるため、面粗
さが小さいことが要求される。テーパの付いた孔開け加
工が可能であり、粗度が小さい面が得られる加工機とし
て、ワイヤーカット装置が考えられるが、一般的な仕様
で、テーパ角度３°程度、特殊仕様でもテーパ角度１５
°程度が限界である。

【００３１】逆に、スラスタ角度ψが大きすぎると、ス
ラスタの垂直方向の移動量に対して、パンチ先端の垂直
方向、水平方向の移動量が減少する。半導体パッケージ
によっては、移動量を増やすためにパンチ３８の摺動面
を大きく設定しなければならず、加工部品のサイズ拡大
が必要になる怖れがある。したがって、仮に、テーパ角
度が自由に加工できる孔あけ機が存在したとしても、ス
ラスタ角度ψを無制限に大きくは出来ない。半導体パッ
ケージにおける一般的なサイズの金型において、スラス
タ３４の垂直方向変位は、最大で１０ｍｍ程度までしか
設定できない。また、半導体パッケージによっては、曲
げパンチ３８の垂直方向変位が２ｍｍ程度必要なものも
ある。スラスタ３４の垂直方向変位と曲げパンチ３８の
垂直方向変位を加味すると実用可能なテーパ角度は最大
３°すなわちスラスタ角度ψは１５５°が最大値であ
る。

【００３２】したがって、摺動面にテーパ角ζ（０〜３
°）を設定した孔加工を考慮した場合、スラスタ角度ψ
は、 ψ＝１８０−θ＋ζ となる。

【００３３】このため、スラスタ角ψの上限は図３
（ｂ）に示すように、 ψ＝１８０−２８＋３＝１５５ となる。

【００３４】一方、スラスタ角ψの下限は図３（ｃ）に
示すように、 ψ＝１８０−４５＋０＝１３５ となる。

【００３５】以上説明したように、本実施の形態の金型
装置は、図７に示す従来の金型装置の構成部品であるロ
ッキングブロックが不要となるため、加工部品数を少な
くすることができ、成形精度を向上させることができ
る。

【００３６】また、本実施の形態でバネを用いないでス
ラスタによって曲げパンチを駆動しているため、曲げパ
ンチ３８を確実に摺動させることが可能となり、半導体
パッケージのリードの表面が傷つくのを防止することが
でき、信頼性の高い半導体パッケージを得ることができ
る。

【００３７】またスラスタ３４は構成する部分３４ａが
ピラミッドブロック３６の孔内で摺動するように構成し
ても良い。この場合安定した摺動動作を得ることができ
る。また、本実施の形態においては、曲げパンチ３８の
大きさを変えずに他の部品を小型化することが可能とな
る。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体装置の信頼性を低下させることなく、リードを成形
することが可能であり、かつ加工部品数を可及的に少な
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による金型装置の一実施の形態の構成を
示す断面図。

【図２】図１に示す金型装置の動作を説明するための模
式図。

【図３】スラスタ角度の適正範囲を説明するための図。

【図４】スラスタ角度の適正範囲を説明するための図。

【図５】従来の金型装置の一例の構成を示す図。

【図６】図５に示す金型装置の動作を説明する模式図。

【図７】他の従来の金型装置の動作を説明する模式図。

【符号の説明】

１ 下型 ２ 下型ダイセット ４ 曲げダイ ６ ダイホルダ ８ ストリッパストッパ ２０ 上型 ２２ 上型ダイセット ２４ パンチホルダ ２６ ストリッパ ２８ ストリッパ用バネ ３０ ノックアウト ３２ ノックアウト用バネ ３４ スラスタ ３６ ピラミッドブロック ３８ 曲げパンチ ３８ａ 孔 ４０ 曲げパンチ ５０ 上型 ６０ 半導体装置（半導体パッケージ） ６２ リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花 浦 文 男 福岡県遠賀郡水巻町大字下二西一丁目２番 18号 上野精機株式会社内 (72)発明者 杉 原 功 一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター (72)発明者 小 山 啓 一 福岡県遠賀郡水巻町大字下二西一丁目２番 18号 上野精機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E070 AA04 AB15 EA02 EA05 5F067 DB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体と、この本体から外側に延びているリ
   ードとからなる半導体パッケージの前記本体が載置され
   る第１の領域と、この領域を囲むように形成されて前記
   本体が前記領域に載置されたときに前記リードを支持す
   る凸部と、この凸部の外側に形成された、前記リードの
   最終形状に対応した形状の第２領域とを有する曲げダイ
   と、 周辺に凸部を有し、前記曲げダイに載置された前記半導
   体パッケージのリードを前記凸部と前記曲げダイの凸部
   とによって挾持するノックアウト部と、 プレス力が印加される上型ダイと、 この上型ダイとバネによって係合されて上下方向に可動
   なストリッパ部と、 前記上下方向に対して所定角度の傾き角を有する斜面を
   備えかつ前記ストリッパ部に固定されるピラミッドブロ
   ック部と、 本体部と、この本体部に設けられた孔と、前記リードの
   最終形状に対応した形状を有する先端部とを備え、前記
   本体部が前記ピラミッドブロック部の斜面を可動となる
   ように前記ピラミッドブロック部に支持された曲げパン
   チ部と、 くの字状の形状を形成する第１および第２の部分を有
   し、前記第１の部分の端部が前記上型ダイに固定され、
   前記第２の部分の端部が前記曲げパンチ部の前記孔に挿
   入されるスラスタと、 を備え、 前記上型ダイの下降によって前記スラスタが前記曲げパ
   ンチの穴を摺動しかつ前記曲げパンチが前記ピラミッド
   ブロック部の斜面を摺動するように構成されたことを特
   徴とする金型装置。
2. 【請求項２】前記ピラミッドブロック部は、前記スラス
   タの第１の部分を摺動可能となるように支持する孔を備
   えたことを特徴とする請求項１記載の金型装置。
3. 【請求項３】前記曲げパンチの前記孔は前記ピラミッド
   の斜面に対してほぼ直角となるように設けられているこ
   とを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の金型
   装置。
4. 【請求項４】前記スラスタの第１の部分と第２の部分の
   なす角度は１３５°〜１５５°の範囲にあることを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金型装置。