JP2009253216A - リード切断装置およびリード切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パンチとダイとの間の切断クリアランスが高精度で微調整可能なリード切断装置を提供する。
【解決手段】半導体チップを封止した封止樹脂５２に設けられたリード５４が載置されるダイ２０と、ダイ２０に対して上下方向に移動してリード５４を切断するパンチ３０と、パンチ３０またはダイ２０の少なくとも一方の温度を調整して、パンチ３０とダイ２０とのクリアランスを制御する温度調整装置と、を備えるリード切断装置１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップを封止した封止樹脂に設けられたアウターリードを切断するためのリード切断装置およびリード切断方法に関する。
半導体チップを封止するための封止樹脂の２辺や４辺に複数のアウターリード（以下、リードと呼ぶ場合がある。）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外装めっき等の処理を行い、最後にリードの仕上げ加工を行うことが一般的である。
表面実装タイプの半導体装置の場合、封止樹脂から水平方向に突出したリードを鉛直下方に折り曲げ、さらに水平外方に折り曲げて、いわゆるガルウイング形状に成形するリード加工が広く行われている。
半導体装置は規定の外形寸法に加工する必要がある。そこで、リード加工にあたっては、図６（ａ）から（ｃ）に図示するように、あらかじめ長めにリードを切断しておき（同図（ａ））、切断されたリードを所定形状に曲げ加工してから（同図（ｂ））、リード先端を規定寸法に切断して仕上げる（同図（ｃ））という工法が知られている。
このほか、図７（ａ）から（ｃ）に図示するように、あらかじめ所定寸法でリードを切断し（同図（ａ）から（ｂ））、切り離されたリードを曲げ加工によって規定寸法どおりに仕上げる（同図（ｃ））という工法が知られている。
いずれの工法においても、リード先端の規定寸法には高い精度と再現性が求められる。
リードの切断には、機構の単純さや耐久性、高スループットなどの観点から、ダイとパンチを用いてリードを剪断する方式のリード切断装置が一般に用いられている。
一方、半導体装置の製品外形を決定するリード切断加工では、近年、製品実装接合時の信頼性向上を主な目的として様々な改善が成されている。このうち、下記特許文献１では、リードの切断工程において半導体装置の信頼性向上への影響度が高いとされるダイとパンチとの間のクリアランス（以下、切断クリアランスと呼ぶ場合がある。）に関し、最適とされる条件が算出されている。
同文献では、切断されたリードの切断面にめっきだれを良好に形成することを目的として、パンチとダイとの切断クリアランスの最適条件を、リードとその上下のめっき層との全厚に対して１４〜２１％の範囲に設定している。かかる切断クリアランスで配置したダイとパンチとでリードを剪断することにより、リードの切断面にめっきだれが形成され、電気抵抗や接合強度の改善と、切断面の腐食防止が図られるとされている。
特開平７−２１１８３８号公報
しかし、近時の半導体装置におけるリード切断加工工程においては、リードを切断する目的のみのリード切断加工から、実装不具合の改善等を目的として品質要素が加えられた、より微細な条件設定での加工へと移りつつある。したがって、上記特許文献１に記載の程度の切断クリアランス（リードフレームの全厚に対して１４〜２１％の範囲）内に単に収まるだけでは足りず、上記数値範囲のうち、狙いの切断クリアランスに対してリードフレーム全厚の１％程度の精度が要求されている。
また一方で、近時の半導体装置に用いるリードフレームの一般的な素材厚は０．１２５〜０．１５０ｍｍ程度にまで薄くなっている。そして、リードの表裏面に設けるパラジウムや半田等のめっき層を考慮すると、リードフレームの全厚は０．１２５〜０．１７０ｍｍ程度となる。
よって、近時のリード切断加工工程においては、全厚０．１２５ｍｍのリードフレームの１％にあたる１．２５μｍ程度以下の高精度で切断クリアランスを微調整する必要がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、パンチとダイとの間の切断クリアランスを高精度で微調整することのできるリード切断装置およびリード切断方法を提供するものである。
本発明のリード切断装置は、半導体チップを封止した封止樹脂に設けられたアウターリードを配置するダイと、
前記ダイに対して上下方向に移動して前記アウターリードを切断するパンチと、
前記パンチまたはダイの少なくとも一方の温度を調整して、前記パンチと前記ダイとのクリアランスを制御する温度調整装置と、を備える。
なお、上記発明において、パンチがダイに対して移動する上下方向とは、必ずしも重力方向の上下を意味するものではない。また、かかる上下方向とは、アウターリードを配置するダイの載置面に対する法線方向の上下を必ずしも意味するものでもない。
また、本発明のリード切断方法は、半導体チップを封止した封止樹脂に設けられたアウターリードをパンチおよびダイを用いて切断する方法であって、
前記パンチまたはダイの少なくとも一方を温度調整して、前記パンチと前記ダイとのクリアランスを制御した状態で前記アウターリードを切断するものである。
これらの発明によれば、パンチまたはダイの一方または両方を温度調整して熱膨張または熱収縮させることにより、切断クリアランスの微調整が可能である。これは、パンチやダイの線膨張係数と、これらのクリアランス方向の寸法と、温度調整精度とを乗じて求まる切断クリアランスの調整精度が、例えば押しネジやシムスペーサなどを用いた機械的な調整精度に比べてきわめて高いためである。
よって、表裏面にめっき層が形成されたリードを上記発明によって切断した場合には、その切断面にめっきだれを好適に形成することが可能である。
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
また、本発明によるリード切断方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載することがあるが、明示の場合を除き、その記載の順番は工程を実行する順番を必ずしも限定するものではない。また、複数の工程は、明示の場合を除き、個々に相違するタイミングで実行されることに限定されず、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
本発明のリード切断装置およびリード切断方法によれば、パンチまたはダイの少なくとも一方の温度を調整することにより、その熱歪を所望に制御し、パンチとダイとのクリアランス（切断クリアランス）を高精度に微調整することが可能になる。
また、パンチまたはダイの温度を調整することにより、リードの切断加工工程において切断クリアランスが変動することが抑制されるため、切断されるリードの長さに関する高い再現性が実現される。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
［第一実施形態］
図１（ａ）は本実施形態にかかるリード切断装置の一例を示す側面模式図であり、同図（ｂ）はリード切断装置を構成する下金型を示す平面模式図である。
図２は本実施形態のリード切断装置のパンチおよびダイ（以下、パンチとダイをあわせて「加工機能部」という場合がある。）の縦断面模式図であり、図１のII−II断面図に相当する。図３は加工機能部の平面模式図であり、図１（ｂ）の鎖線で囲った領域IIIの拡大図に相当している。図４は通風装置を稼働した状態を示す加工機能部の縦断面模式図である。そして、図５（ａ）は本実施形態のリード切断装置によってリードが切断される半導体装置の一例を示す平面模式図であり、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
はじめに、本実施形態のリード切断装置の概要について説明する。
リード切断装置１０は、半導体チップ（図示せず）を封止した封止樹脂５２に設けられたリード５４が載置されるダイ２０と、ダイ２０に対して上下方向に移動してリード５４を切断するパンチ３０とを備えている。
そして、リード切断装置１０は、パンチ３０またはダイ２０の少なくとも一方の温度を調整して、パンチ３０とダイ２０との切断クリアランスを制御する温度調整装置を備えている。
また、本実施形態によるリード切断方法は、半導体チップ（図示せず）を封止した封止樹脂５２に設けられたリード５４をパンチ３０およびダイ２０を用いて切断する方法であって、パンチ３０またはダイ２０の少なくとも一方を温度調整して、パンチ３０とダイ２０との切断クリアランスを制御した状態でリード５４を切断するものである。
次に、本実施形態のリード切断装置１０およびこれによりリードが切断される半導体装置５０について詳細に説明する。
＜半導体装置＞
図５に示す半導体装置５０は、封止樹脂に封入された平面視矩形状の封止樹脂５２の各側面にそれぞれ複数のリード５４が設けられている。同図（ａ）では各側面の両端に位置するものを除き一部のリード５４については図示を省略している。
リード５４の素材の厚みは０．１２５〜０．１５０ｍｍであり、幅寸法（平面視幅）は約０．２ｍｍである。
本実施形態でリード５４が切断される半導体装置５０は、半導体チップが封止された封止樹脂５２が矩形状をなし、また外縁の四辺よりリード５４が突出した、いわゆるＱＦＰタイプである。このほか、対向する二辺からリード５４が突出した、いわゆるＳＯＰタイプの半導体装置５０のリード５４を切断することもできる。
リード５４の上面５５、下面５６および側面５７には、半田によるめっき皮膜が形成されている。リードフレームからリード５４を切り離すためのリード切断工程や、リード５４を所定の形状に成形するための曲げ工程などを経て、半導体装置５０は図５（ｂ）に示すような、規定の外形寸法のいわゆるガルウイング形状に加工される。
ただし、本発明のリード切断装置１０およびリード切断方法は、リード５４を所定長さで高精度に切断するためのものであり、リードの曲げ形状が如何なるものであるかは任意である。
そして、リード５４の先端を規定寸法に切断するためのリード先端切断工程は、図６，７を用いて上述したように、リード５４の曲げ工程の前または後に行う。本実施形態のリード切断装置１０およびリード切断方法は、リード５４の曲げ工程の前後いずれの工程においても用いることができる。
＜リード切断装置＞
図１（ａ）に示す本実施形態のリード切断装置１０は、スライド軸２３により互いに上下方向（白抜き矢印にて示す）に摺動可能に連結された上金型３２と下金型２２とを備えている。下金型２２の上面には下金型ベース２４が設けられ、上金型３２の下面には上金型ベース３４が設けられて互いに対向している。
上金型ベース３４には、リード５４を打ち抜き加工するためのパンチ３０が下方に突出して取り付けられる。上金型ベース３４は矩形状を為し、その四辺に沿って各１枚、合計４枚のパンチ３０が突出して設けられている。
図１（ｂ）に示すように、下金型ベース２４の上面には、リード５４を載置するためのダイ２０が搭載される。
そして、上金型３２がプレス（図示せず）の動力により上下動作させることにより、ダイ２０に載置されたリード５４がパンチ３０によって剪断される。パンチ３０が上下方向に移動する様子を、図２の白抜き矢印で示している。
本実施形態のダイ２０は、刃先部２５と基台部２６とを組み合わせてなる。
刃先部２５には、炭素鋼、超鋼、合金工具鋼（ＳＫＤ鋼）などに例示される工具鋼を含む金属材料が用いられる。これらは線膨張係数が１０×１０−６［／Ｋ］程度と比較的高い材料である。
刃先部２５の寸法は特に限られるものではないが、その幅方向（図２，３における左右方向）の寸法は１〜２０ｍｍ程度である。
一方、基台部２６には、線膨張係数が比較的低い金属材料、樹脂材料またはセラミック材料を用いる。刃先部２５と基台部２６の線膨張係数の差異を大きくしておくことで、後述のようにダイ２０を温度制御した場合に、刃先部２５のみを専ら熱変形させることができる。
図２、３に示すように、本実施形態のダイ２０は、対向配置された一対の刃先部２５を備え、刃先部２５同士が、バネ２７により、互いに離間する方向（図２、３における左右方向）に付勢されている。
バネ２７は、一対の刃先部２５の間に進退するパンチ３０と干渉しないよう、刃先部２５の長さ方向（図３の上下方向）の両端に設けられている。
刃先部２５と基台部２６とは水平方向、具体的には、ダイ２０に載置されたリード５４の延在方向に積層構成されている。なお、図３においては、見易さのため基台部２６に斜線を付している。
基台部２６は一体に成形され、パンチ３０の直下に合計４つの装着孔２６１が穿設されている。装着孔２６１の内部には各一対の刃先部２５が、それぞれ装着孔２６１の内壁面（接触面２６２）に突き当てて装着される。そして、バネ２７によって刃先部２５をそれぞれ接触面２６２に押圧することにより、後述する温度調整装置によって刃先部２５が熱膨張または熱収縮した際に、この接触面２６２を基準に刃先部２５が伸び縮みして切断クリアランスが変化することとなる。
また、図２に示すように、半導体装置５０のリード５４を切断するに際し、封止樹脂５２の全部または一部は基台部２６に載置され、リード５４は刃先部２５に載置される。ただし、封止樹脂５２の一部が刃先部２５に載置されてもよい。
対向する刃先部２５同士の間は基台部２６の厚さ方向に貫通しており、パンチ３０で切断されたリード５４の切断片は基台部２６の下面側に落下することができる。
本実施形態のリード切断装置１０は、上金型ベース３４の各辺に沿って矩形状に設けられた４枚のパンチ３０の直下に、それぞれ刃先部２５を備えている。これにより、封止樹脂５２の最大４辺から突出するリード５４を同時に切断することができる。また、対向する２辺のみからリード５４が突出した封止樹脂５２の場合も、４枚のパンチ３０のうちいずれか対向する２枚を用いて、当該２辺のリード５４を同時に切断することができる。
なお、リード切断装置１０では、単一の封止樹脂５２の一辺または複数辺から突出するリード５４を切断してもよく、四式の封止樹脂５２の各一辺から突出するリード５４を同時に切断してもよい。
本実施形態のリード切断装置１０は、切断屑のカス上がり対策として、空気流体Ｆを吸引することにより、切断されたリード５４の切断屑を回収する通風装置４０を備えている。通風装置４０は下金型２２の下方に配置されており、リード切断装置１０周囲の空気流体Ｆをパンチ３０からダイ２０に向かって吸引することにより、切断屑が基台部２６の上面から通気孔２８を通じて回収され、これが半導体装置５０に再度接触することを防いでいる。
＜温度調整装置＞
本実施形態のリード切断装置１０は、温度調整装置によって刃先部２５を加熱または冷却することにより、刃先部２５が、パンチ３０とのクリアランス方向に膨張または収縮する。これにより、刃先部２５のクリアランス方向の熱変形量のオーダーで切断クリアランスを微細に制御することができる。
すなわち、本実施形態によるリード切断方法は、空気流体Ｆを吸引することでリード５４の切断屑を回収するとともに、吸引された空気流体Ｆとの熱交換によってパンチ３０またはダイ２０の温度調整を行うものである。
温度調整装置としては種々のものを用いることができる。本実施形態のリード切断装置１０では、流動する空気流体Ｆと刃先部２５とを接触させて熱交換させる方式を採用している。
具体的には、図４に示すように、刃先部２５が通気孔２８を備え、温度調整装置としての通風装置４０が、刃先部２５を温度調整するための空気流体Ｆを通気孔２８に流通させることとしている。
すなわち、本実施形態のリード切断装置１０は、リード５４の切断屑を回収する通風装置４０が吸引する空気流体Ｆからの熱伝達により刃先部２５を加熱または冷却し、刃先部２５を所望に熱変形させることで切断クリアランスを調整している。
たとえば、常温雰囲気下に置かれたリード切断装置１０でリード５４の切断工程を繰り返し行う場合、刃先部２５の温度は常温よりも高い温度で安定化する。リード５４が剪断される際の摩擦熱がパンチ３０と刃先部２５に与えられるため、刃先部２５は常温雰囲気との熱授受によって、常温よりも高い所定の平衡温度に達する。
したがって、かかる熱授受のバランスをシフトさせることで、刃先部２５の平衡温度を昇降調整することができる。
具体的には、刃先部２５が空気流体Ｆと単位時間あたりに接触する流量を変動させればよい。かかる流量を増大させることで、刃先部２５の平衡温度は常温に近づく。
また、本実施形態のリード切断装置１０においては、刃先部２５の上流側の雰囲気を加熱するヒーター装置を設け、加熱された空気流体Ｆを通風装置４０によって吸引して刃先部２５に吹き付けることにより、刃先部２５を常温よりも高温に調整してもよい。
なお、本発明においては、温度調整装置を、刃先部２５の内部に電熱線を埋設して通電によりジュール熱を発生させる方式としたり、後述のように、黒色とした刃先部２５に光を照射してこれを輻射加熱する方式としたりすることも可能である。また、これらの方式を併用して用いることもできる。
本実施形態のリード切断装置１０では、空気流体Ｆが加工機能部を常時通過しているため、ダイ２０やパンチ３０が一定温度に保たれ、切断クリアランスを一定に保った状態で安定したリード切断加工を行うことが可能である。
通風装置４０としては、ファンやブロワを広く用いることができる。通気孔２８は、図２、３に示すように、刃先部２５の長さ方向に並んで複数個設けられ、厚さ方向に貫通している。これにより、図４に示すように、空気流体Ｆは、通気孔２８と、装着孔２６１のうち対向する刃先部２５同士の間隙を通過して刃先部２５と熱交換される。
本実施形態においては、切断クリアランスを高精度で調整するため、以下の項目をパラメータとして刃先部２５の温度を制御する。
（ａ）刃先部２５に採用する金属材料の線膨張係数
（ｂ）刃先部２５の切断クリアランス方向の幅寸法Ｘ（図２を参照）
（ｃ）通風装置４０による単位時間あたりの空気流体Ｆの吸引量
（ｄ）通気孔２８に対する空気流体Ｆの通過流速および通過流量
（ｅ）刃先部２５の厚さ寸法Ｙ（図２を参照）の調整による、通気孔２８と空気流体Ｆとの接触面積
上記（ａ），（ｂ）は、リード５４を切断する際に刃先部２５の刃先位置を決定するための第一次パラメータである。（ｃ）は、ダイ２０を冷却させるための温度調節を目的とする第二次パラメータである。（ｄ），（ｅ）は、刃先部２５を冷却するために熱伝達効率を更に向上させるための第三次パラメータである。
以上のパラメータにより、刃先部２５の内部および側面を通過する空気流体Ｆによる冷却効率を調節して切断クリアランスを所望に変化させることができる。上記パラメータの調整により、本実施形態のリード切断装置１０によれば、０．１μｍ単位で切断クリアランスが調整可能となる。
具体的には、以下の方法によって上記パラメータ（ａ）から（ｅ）を調整することができる。
パラメータ（ａ）については、基台部２６の装着孔２６１に装着する刃先部２５を着脱可能とすることで調整可能となる。すなわち、異なる線膨張係数の材料からなる複数の刃先部２５を予め作成しておき、切断されるリード５４の全厚やめっき層の厚さなどに応じて、適宜選択されたものを装着孔２６１に装着して用いるとよい。
また、パラメータ（ｂ）、（ｅ）については、クリアランス方向または上下方向の寸法の異なる複数の刃先部２５に交換可能なダイ２０とすればよい。そして、パラメータ（ａ）と同様に、刃先部２５を基台部２６に対して着脱可能とし、幅寸法や厚さ寸法の異なる複数通りの刃先部２５より適宜選択して装着孔２６１に装着するとよい。
また、パラメータ（ｃ）については、通風装置４０の出力を調整することで増減制御が可能である。
パラメータ（ｄ）については、空気流体Ｆの流量を調整する流量調整部をリード切断装置１０に設けるとよい。流量調整部としては様々なものを採用することができる。流量調整部の一例として、装着孔２６１の上面側、内部、下面側のいずれかに、装着孔２６１の開口面積を増減調整する開口調整部を設け、装着孔２６１の開口面積を増減調整するとよい。このほか、パンチ３０や半導体装置５０と干渉しないダイ２０の上部に邪魔板を立設し、装着孔２６１に向かう空気流体Ｆの流量を調整してもよい。
上記本実施形態のリード切断装置１０の作用効果について説明する。
本実施形態のリード切断装置１０は、パンチ３０またはダイ２０の少なくとも一方の温度を調整して切断クリアランスを制御する温度調整装置を備えている。
また、本実施形態のリード切断方法は、パンチ３０またはダイ２０の少なくとも一方を温度調整して、切断クリアランスを制御した状態でリード５４を切断するものである。
このため、本実施形態の装置や方法によれば、リード５４を所望長さに切断するリード切断加工工程において、パンチ３０やダイ２０を熱膨張または熱収縮させることにより切断クリアランスを微調整することができる。
これにより、切断されるリード５４に最適な切断クリアランスが既知の場合は、かかる狙いの切断クリアランスを高精度に実現することができる。
また、切断されるリード５４に最適な切断クリアランスが未知の場合も、本実施形態のリード切断装置１０によれば切断クリアランスの微調整が可能であるため、ダイ２０やパンチ３０の温度を昇降調整して切断クリアランスを増減調整し、その最適値を見出すことができる。
また、本実施形態のリード切断装置１０では、切断クリアランスの調整対象となるパンチ３０やダイ２０の刃先位置をスペーサなどによって調整する必要がなく、また、設計寸法を変更して新たに製作したパンチ３０やダイ２０への交換などの際にも刃先位置の機械的な調整が不要となる。
このため、金型の分解や部品の位置調整などを必要とせず、容易に切断クリアランスを調整することが可能となる。そして、パンチ３０やダイ２０の選定材料と寸法等を組み合わせることにより、切断クリアランスの微調整が可能である。
また、搭載される設備の稼動状態等により、一般にパンチ３０やダイ２０周辺の温度環境は変動する場合が多いが、本実施形態ではパンチ３０やダイ２０を常に温度調整するため、製品の切断加工状態は安定化することができる。
以上より、本実施形態のリード切断装置１０によれば、煩雑な金型組換や調整等の作業廃除による工数削減および段取り時間削減、高価な調整用金型部品の削減を主とするコスト削減、リード切断金型としての高精度な金型調整機能の付加、製品品質の安定化および信頼性向上などが実現される。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、線膨張係数が比較的高くリード５４が載置される刃先部２５と、線膨張係数が比較的低く封止樹脂５２が載置される基台部２６とを組み合わせてなる。そして、温度調整装置によって刃先部２５を加熱または冷却することにより、刃先部２５はクリアランス方向に膨張または収縮する。これにより、封止樹脂５２が載置される基台部２６の熱歪は抑制され、リード５４が載置される刃先部２５の熱歪が支配的となる。したがって、刃先部２５を所定に熱膨張または熱収縮させた場合、これに追随して封止樹脂５２が移動してしまうことがなく、リード５４の切断長さを高精度に制御することができる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は刃先部２５が通気孔２８を備えている。また、温度調整装置は、刃先部２５を温度調整するための空気流体Ｆを通気孔２８に流通させる通風装置４０を有している。これにより、刃先部２５と空気流体Ｆとの接触面積が拡大して高い熱交換効率が得られるため、刃先部２５の温度制御が良好に行われる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、通気孔２８に流通する空気流体Ｆの流量を調整する流量調整部を備える。かかる流量調整により、刃先部２５と空気流体Ｆとの熱交換効率が増減調整されるため、刃先部２５の良好な温度調整が可能である。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、ダイ２０が通気孔２８の開口面積を増減調整する開口調整部を備えている。これにより、通気孔２８の開口面積が可変となるため、刃先部２５と空気流体Ｆとの熱交換効率を制御して、刃先部２５を所定の温度に調整することができる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、通風装置４０が、空気流体Ｆを吸引することにより、切断されたリード５４の切断屑を回収することができる。また、本実施形態のリード切断方法は、吸引された空気流体Ｆとの熱交換によってパンチ３０またはダイ２０の温度調整を行うものである。すなわち、本実施形態の装置および方法は、切断屑の回収に用いる空気流体Ｆを刃先部２５の温度調整に兼用するものである。したがって、切断屑の回収機構を予め有するリード切断装置を用いる場合は、刃先部２５を冷却するための装置を別途追加することなく、吸引される空気流体Ｆによって刃先部２５の温度調整を行うことができる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、ダイ２０が、クリアランス方向または上下方向の寸法の異なる複数の刃先部２５に交換可能である。これにより、幅寸法や厚さ寸法の異なる刃先部２５を適宜選択して用いることができる。幅寸法の大きな刃先部２５は、温度変化による切断クリアランス方向の熱変形量が大きい。また、厚さ寸法の大きな刃先部２５は、空気流体Ｆとの接触長さが長くなり、また熱容量が大きいため、リード切断加工工程における刃先部２５の温度変動が小さく、当該工程の再現性に優れる。また、厚さ寸法の小さな刃先部２５は、空気流体Ｆとの接触によって迅速に温度調整されるため、リード切断工程の立ち上がり時間が短いという利点がある。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、ダイ２０が、対向配置された一対の刃先部２５を備え、刃先部２５同士が、バネ２７により互いに離間する方向に付勢されている。これにより、ダイ２０を冷却して熱収縮させた場合にも、刃先部２５と基台部２６とが乖離してしまうことがなく、刃先部２５は常に基台部２６に押し当てられた状態で熱変形する。これにより、刃先部２５の膨張または収縮による寸法変化が、そのまま切断クリアランスの増減量に転換されるため、切断クリアランスの制御が高精度で行われる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、パンチ３０とダイ２０との切断クリアランスが０．１μｍ単位で調整可能である。これは、例えば刃先部２５の材料を炭素鋼（線膨張係数：１０×１０−６／Ｋ）とし、クリアランス方向の厚みを１０ｍｍとすると、刃先部２５の温度を１Ｋだけ変動した場合の切断クリアランスの変化が１０−４ｍｍ＝０．１μｍであることからも理解されるところである。これにより、近時のリード切断加工工程に求められる１μｍ程度以下の精度による切断クリアランスの制御が十分に可能である。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
［第二実施形態］
本実施形態のリード切断装置１０においては、刃先部２５を黒色とし、温度調整装置が、刃先部２５に光を照射する光源を備えている。これにより、光源からの放射光量を増減させることにより、刃先部２５の輻射加熱量が調整される。よって、刃先部２５の温度を所望に調整し、切断クリアランスを制御することができる。
光源としては、可視光を放射する照明やＬＥＤなどを用いることができる。
また、本実施形態のリード切断装置１０は、かかる光源と、上記の通風装置４０とをともに備えてもよい。これにより、光源による加熱と、通風装置４０による冷却とが自在となる。したがって、刃先部２５の設定温度の選択幅が拡大し、かつ、調整精度が向上する。
すなわち、上記した第一実施形態のリード切断装置１０は、リード５４の切断による摩擦熱によって加熱される刃先部２５を常温に近づけるために作用する通風装置４０を有しているものの、刃先部２５を加熱する手段は有していない。よって、刃先部２５の温度調整幅は、通風装置４０を停止して空気流体Ｆの流量をゼロとした場合の平衡温度と、通風装置４０の出力を最大とした場合の平衡温度との差分である。
これに対し、本実施形態のリード切断装置１０は、刃先部２５を加熱することが可能であるため、刃先部２５の最高温度を第一実施形態よりも高くすることができる。これにより、刃先部２５の温度調整幅が増大し、切断クリアランスの調整幅も増大する。
また、本実施形態においては、パンチ３０を黒色として、これに光を照射することによりパンチ３０の温度調整をおこなうこともできる。すなわち、パンチ３０の温度を上昇させてクリアランス方向に熱膨張させることで、切断クリアランスは減少する。この場合、パンチ３０は線膨張係数が比較的大きい金属材料を採用するとよい。
パンチ３０や刃先部２５の温度調整範囲としては、例えば５〜３５℃程度とすることができる。
なお、パンチ３０は一般に平板状であるため、熱膨張による反りが生じた場合は、当該パンチ３０によって同時に切断されるリード５４の切断長さにばらつきが生じるため好ましくない。かかる観点からは、パンチ３０は極力鏡面仕上げとし、刃先部２５を表面処理やコーティング等によって黒色化するとよい。
また、本実施形態のリード切断装置１０においては、温度調整装置を吸引式ではなく圧送式としてもよい。すなわち、パンチ３０の上方に送風装置を設置し、パンチ３０およびダイ２０に向けて空気流体Ｆを吹き付けてもよい。この場合、送風装置に熱源を付加し、空気流体Ｆを加熱して雰囲気空気よりも高エンタルピーの気流（加熱気流）としてパンチ３０やダイ２０に吹き付けてもよい。これにより、ダイ２０やパンチ３０の最高温度を、第一実施形態の場合よりも高くすることができるため、切断クリアランスの調整幅を増大させることができる。
また、加熱気流によるパンチ３０の温度調整を良好に行うため、上金型ベース３４や上金型３２に通風孔を設けて、吹き付けられる加熱気流とパンチ３０との接触効率を高めるとよい。
［第三実施形態］
本実施形態のリード切断装置１０は、ユーザが設定した切断クリアランスが実現されるよう、温度調整装置によるパンチ３０やダイ２０の温度制御を自動化するものである。
具体的には、本実施形態のリード切断装置１０は、通風装置４０の出力と、平衡温度に達したダイ２０とパンチ３０との間の切断クリアランスとを関連づけて記憶している。また、リード切断装置１０は、ユーザが設定した切断クリアランスとなるよう、通風装置４０の出力を増減調整する出力調整手段を備えている。
通風装置４０の出力と切断クリアランスとは、検量線データとして、テーブルまたは関数としてリード切断装置１０の記憶部に格納されている。
このほか、リード切断装置１０においては、通風装置４０の出力を一定とし、また、通気孔２８の開口面積を増減調整可能としたうえで、通気孔２８の開口面積と切断クリアランスとを関連づけて記憶してもよい。
これらのリード切断装置１０によれば、リードの切断工程に供される半導体装置５０の種類に応じて、すなわちリード５４の全厚やめっき層の厚さなどに応じて、ダイ２０やパンチ３０の調整温度が変動して、適切な切断クリアランスが設定される。
（ａ）は本発明の第一実施形態にかかるリード切断装置の一例を示す側面模式図であり、（ｂ）はリード切断装置を構成する下金型を示す平面模式図である。 本実施形態にかかるリード切断装置の加工機能部の縦断面模式図である。 本実施形態にかかるリード切断装置の加工機能部の平面模式図である。 本実施形態にかかるリード切断装置の加工機能部の縦断面模式図である。 （ａ）は本実施形態のリード切断方法によってリードが切断される半導体装置の平面模式図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、リード切断方法の一例を示す説明図である。 （ａ）から（ｃ）は、リード切断方法の他の例を示す説明図である。
符号の説明
１０ リード切断装置
２０ ダイ
２２ 下金型
２３ スライド軸
２４ 下金型ベース
２５ 刃先部
２６ 基台部
２７ バネ
２８ 通気孔
３０ パンチ
３２ 上金型
３４ 上金型ベース
４０ 通風装置
５０ 半導体装置
５２ 封止樹脂
５４ リード
５５ 上面
５６ 下面
５７ 側面
２６１ 装着孔
２６２ 接触面

Claims (12)

  1. 半導体チップを封止した封止樹脂に設けられたアウターリードが載置されるダイと、
    前記ダイに対して上下方向に移動して前記アウターリードを切断するパンチと、
    前記パンチまたはダイの少なくとも一方の温度を調整して、前記パンチと前記ダイとのクリアランスを制御する温度調整装置と、を備えるリード切断装置。
  2. 前記ダイが、線膨張係数が比較的高く前記アウターリードが載置される刃先部と、線膨張係数が比較的低く前記封止樹脂が載置される基台部とを組み合わせてなり、
    前記温度調整装置によって前記刃先部を加熱または冷却することにより、当該刃先部が、前記パンチとのクリアランス方向に膨張または収縮することを特徴とする請求項１に記載のリード切断装置。
  3. 前記刃先部が通気孔を備え、
    前記温度調整装置が、前記刃先部を温度調整するための空気流体を前記通気孔に流通させる通風装置を有する請求項２に記載のリード切断装置。
  4. 前記通気孔に流通する前記空気流体の流量を調整する流量調整部を備える請求項３に記載のリード切断装置。
  5. 前記ダイが、前記通気孔の開口面積を増減調整する開口調整部を備える請求項３または４に記載のリード切断装置。
  6. 前記通風装置が、前記空気流体を吸引することにより、切断された前記アウターリードの切断屑を回収することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のリード切断装置。
  7. 前記刃先部が黒色であり、
    前記温度調整装置が、前記刃先部に光を照射する光源を備える請求項２から６のいずれかに記載のリード切断装置。
  8. 前記ダイが、前記パンチとのクリアランス方向の寸法、または前記上下方向の寸法の異なる複数の前記刃先部に交換可能である請求項２から７のいずれかに記載のリード切断装置。
  9. 前記ダイが、対向配置された一対の前記刃先部を備え、前記刃先部同士が、バネにより互いに離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載のリード切断装置。
  10. 前記パンチと前記ダイとの前記クリアランスが０．１μｍ単位で調整可能である請求項１から９のいずれかに記載のリード切断装置。
  11. 半導体チップを封止した封止樹脂に設けられたアウターリードをパンチおよびダイを用いて切断する方法であって、
    前記パンチまたはダイの少なくとも一方を温度調整して、前記パンチと前記ダイとのクリアランスを制御した状態で前記アウターリードを切断することを特徴とするリード切断方法。
  12. 切断された前記アウターリードの切断屑を、空気流体を吸引することで回収する請求項１１に記載のリード切断方法であって、
    吸引された前記空気流体との熱交換によって前記パンチまたはダイの前記温度調整を行うことを特徴とするリード切断方法。
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