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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