JP2009291808A - タイバー切断金型 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチへの微細なエア通路等の加工が不要となると共に、切断カスを効果的に除去すしカス上がりを防止できる。
【解決手段】タイバーを切断するためのパンチ１１２が固定された上型１０１と、該上型１０１に対向して配置され且つパンチ１１２の先端が進入可能なパンチ孔１５０Ｈを有する下型１０２と、を備え、下型１０２には、パンチ孔１５０Ｈに進入したパンチ１１２の先端に向けて当該パンチ１１２の外部からエアを噴出可能なエア噴出機構１５０Ｄを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム上に成形された半導体製品のタイバー切断金型に関する。

リードフレーム上に成形された半導体製品は、図８および図９に示すような構成となっている。図８（Ａ）は、リードフレーム１２上に成形された半導体製品１０の平面図、（Ｂ）は同側面図である。また、図９は、図８における矢示IX周辺の部分拡大図であり、（Ａ）は、タイバー切断前の状態を示した図、（Ｂ）は、タイバー切断後の状態を示した図である。

樹脂封止工程によって、リードフレーム１２上には半導体チップ等が樹脂封止された樹脂パッケージ１３が形成される。

また、リードフレーム１２上には、予めタイバー１６やリード１８がパターニングされている。このタイバー（ダムバーとも呼ばれる）１６は、隣接するリード１８同士を連結して補強すると共に、樹脂封止時に、樹脂が樹脂パッケージ１３から周囲方向へ、リード１８とリード１８の間に沿って流出するのを防ぐために設けられたものである。このタイバー１６によって流出がくい止められた樹脂は、いわゆるダム樹脂１４として樹脂パッケージ１３の周辺に残存する。このタイバー１６（およびダム樹脂１４）は、樹脂封止後は不要となるため、図９に示すように、タイバー切断パンチ（図９の破線部に相当）によって打ち抜かれて除去される。

このような目的で、例えば、図１０に示すリード加工機２０が公知である（特許文献１参照）。このリード加工機２０は、上型２１と下型２２とを有し、下型２２に固定されたガイドポスト２３に沿って上型２１が上下に開閉してリードを加工する装置である。

下型２２にはダイブロック２６とダイ２７が固定されており、このダイブロック２６とダイ２７との隙間がパンチ受け孔（パンチ孔）２８として機能している。ダイブロック２６には半導体製品１０が載置される。

一方、上型２１にはベースプレート３２が固定され、更に該ベースプレート３２に対して、パンチ２４がパンチ固定部材３４によって固定されている。ベースプレート３２にはエア通路３３が形成されている。また、パンチ２４にもエア通路３５が形成されている。これらの２つのエア通路３３、３５は連通しており、ジョイント３６を介して圧縮エアが供給可能とされている。

上型２１が閉じると、パンチ２４の先端部分がパンチガイド（ストリッパに相当する。）３７にガイドされつつパンチ受け孔２８内へと嵌入することによって、半導体製品１０の不要部分（タイバー部分）が切断カス３１として取り除かれる。このとき、リード加工機２０においては、パンチ２４に設けられたエア通路３５を介して圧縮エアが適宜のタイミングで供給される。その結果、切断カス３１がパンチ２４の先端に付着して上昇することなく（所謂「カス上がり」が起きることなく）、切断カスが排出孔２９側へと排出される構成とされている。

また、図示はしないが、特許文献２においては、パンチ自体にエア通路を設けることなく、ストリッパを支持するストリッパプレートとパンチプレート（パンチ固定部材）の間に弾性体を配置したことによって密閉室を設計し、該密閉室に水平方向から弾性体を貫通させたエア流入口を設けることでエア噴出機構を構成し、「カス上がり」を防止するプレス金型装置も公知である。

特開平１０−３１３０８４号公報 特開平７−２６５９６８号公報

特に近年の半導体技術の進歩は目覚しく、チップの集積度も飛躍的に高まっている。これに伴って、半導体製品の完成品としての大きさが同じと仮定すると、従来のものよりもリードフレームにパターニングされるリードの数が多くなり、更に、個々のリードの太さも細く（例えば０．２ｍｍ以下）なる傾向にある。一方で、集積度の高い半導体製品であっても、従来同様にタイバー部分を切断する工程は必要不可欠なものである。

確かに、特許文献１に記載のリード加工機２０のように、パンチ２４にエア通路３５を設けて圧縮エアを供給すれば、「カス上がり」を効果的に防止することが可能であるが、高集積化した半導体製品のリードを加工する場合に適用することは困難である。即ち、高集積化した半導体製品のタイバー部分は、リードの微細化に伴って微細化しており、この微細化したタイバーを正確に切断するには、微細な形状に加工されたパンチが必要となる。加えて、この微細な形状のパンチにエア通路を設けようとすれば、１つのタイバーに対応するパンチの厚み（例えば０．２ｍｍ）よりも更に微細なサイズの孔あけ加工をする必要があるが、その性質上硬度の高い材料で形成されるパンチにアスペクト比の高い孔を加工することは困難を要する。他方、何も対処をしなければ、切断したタイバーの「カス上がり」が頻発し、半導体製品のリード上に圧痕として残ったり、更にリード間をショートさせる等の異常をきたす可能性が高い。

また、特許文献２に開示されるプレス金型装置においては、弾性体を用いて密閉室を設計しているため、金型の繰り返しの動作によって弾性体が劣化し、密閉状態を保てなくなってしまう恐れがある。そのような場合にはエアを供給しても（エア漏れにより）切断カスを排出する効果は薄れてしまう。また、弾性体が劣化する前に定期的な交換作業が必要となり、装置のメンテナンスが煩雑となる。更に、半導体製品の樹脂パッケージは、１のリードフレームに対して１つ配置されていることは稀であり、１のリードフレーム内に複数の樹脂パッケージが極めて隣接して配置されている。このように配置された半導体製品に対してタイバー切断を行う場合に、各々の樹脂パッケージ毎に弾性体を用いて密閉室を設計するのはスペース的に不可能である。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、高集積化した半導体製品に対しても「カス上がり」を防止しつつ、リードの加工（タイバー切断）が可能な装置を提供するものである。

本発明は、樹脂パッケージを有するリードフレームに形成されたタイバーを切断するためのタイバー切断金型であって、前記タイバーを切断するためのパンチが固定された第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され且つ前記パンチの先端が進入可能な進入部を有する第２の金型と、を備え、前記第２の金型に、前記進入部に進入した前記パンチの先端に向けて当該パンチの外部からエアを噴出可能なエア噴出機構を備えることによって上記課題を解決するものである。

即ち、パンチ内に加工形成したエア通路からのエアの噴出によって、パンチ先端に付着した切断カスを除去するのではなく、パンチの先端（進入部に進入した状態のパンチの先端）に対してパンチの外部からエアを噴出して切断カスの除去を図るものである。このようにすれば、微細なパンチ自体にエア通路等の加工をする必要がないと共に、エア通路の加工によりパンチの強度が低下してしまうことを防止することができる。

例えばこのエア噴出機構を、パンチ先端が最も侵入した位置に向って、対向する方向に直交する方向（第１、第２の金型が上下方向に対向している場合であれば水平方向）からエアを噴出するように構成すれば、切断カスとパンチ先端との境界面にエアを当てることができ、切断カスをパンチ先端から容易に剥がすことが可能である。

また、エア噴出機構を、パンチ先端が最も侵入した位置に向って、対向する方向に直交する方向よりも前記第１の金型から離れた方向からエアを噴出するように構成すれば、パンチの先端の存在が邪魔になることなく、噴出したエアを効果的に切断カスに当てることが可能となる。

また、前記エア噴出機構を、前記第２の金型の一部であって前記樹脂パッケージを有するリードフレームが載置される切断ダイに形成すれば、従来からある部材の加工のみでエア噴出機構を構成でき低コストを実現できる。また、材質的な観点からも、パンチを構成する材質よりも硬度が低いため、加工自体も容易である。

また、切断ダイの表面と前記樹脂パッケージの表面とが離間している場合に、前記切断ダイから前記樹脂パッケージに向かってエアを噴出可能とすれば、切断カスの樹脂パッケージ側への回り込みを効果的に防止することができる。

本発明を適用することにより、パンチへの微細なエア通路等の加工が不要となると共に、切断カスを効果的に除去しカス上がりを防止できる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であるタイバー切断金型の側断面図である。図２は、パンチを図１における矢示II方向から見た側面図である。図３は、図１におけるパンチ先端の拡大図である。図４は、エア噴出機構の第１の加工例を示した斜視図である。図５は、エア噴出機構の第１の加工例を示した分解図である。図６は、エア噴出機構の第２の加工例を示した分解図である。図７は、本発明の第２の実施形態であるタイバー切断金型の側断面図である。

<タイバー切断金型の構造>
図１に示したタイバー切断金型１００は、主として上型（第１の金型）１０１と下型（第２の金型）１０２とで構成されている。またこの上型１０１と下型１０２は、図示せぬプレス機構によって所定のタイミングで開閉可能とされている。

上型１０１は、ベースプレート１１０、パンチ１１２、パンチ固定プレート１１４Ｐ、パンチ固定ブロック１１４Ｂおよびストリッパプレート１３０で構成されている。一方、下型１０２は、切断ダイ１５０により構成されている。

ベースプレート１１０にはパンチ１１２が垂設されている。このパンチ１１２は、略矩形の樹脂パッケージ１７３の周囲を取り囲むように、合計４つ垂設されている（図１においては２つしか示していない。）。また、パンチ１１２の先端（下型１０２側の先端）は、微小な（例えば厚さ０．１〜０．２ｍｍの）櫛歯形状とされており、この１本１本の櫛歯にて、リード間のタイバーを切断する。本実施形態ではパンチ１１２自体にエア通路を設ける必要がないため、従来不可能であった微細な櫛歯形状が実現可能となっている。

パンチ１１２は、パンチ固定プレート１１４Ｐによって水平方向の位置を規制された上で、パンチ固定ブロック１１４Ｂを介してボルト１２０によってベースプレート１１０に固定されている。

また、パンチ１１２の先端の外側（パンチ固定プレート１１４Ｐの下側）には、ストリッパプレート１３０が配置されている。このストリッパプレート１３０は、ベースプレート１１０に対して相対的に接近・離間することが可能である。即ち、ストリッパプレート１３０とベースプレート１１０の間には、例えばバネなどの弾性体が配置されており、所定の負荷が掛かるとベースプレート１１０側に接近することが可能となっている。

ストリッパプレート１３０には、樹脂パッケージ１７３やパンチ１１２に対する逃げとして貫通孔１３０Ｈが形成されており、当該貫通孔１３０Ｈの内周面（樹脂パッケージ１７３側面）には複数のストリッパ１３０Ｓが形成されている。このストリッパ１３０Ｓも全体的に見ると所謂「櫛歯形状」に形成されており、パンチ１１２の先端に形成された櫛歯部分と互い違いに遊嵌し合うことで、パンチ１１２の先端と衝突することなくパンチ１１２の先端のパンチ孔（進入部）１５０Ｈへの侵入を可能としている。

一方、下型１０２を構成する切断ダイ１５０には、パンチ１１２の先端が進入可能なパンチ孔（進入部）１５０Ｈが形成されており、上型１０１と下型１０２とが閉じた際には、このパンチ孔１５０Ｈ内にパンチ１１２の先端が侵入する。

また、切断ダイ１５０には、エア噴出部１５０Ｂとエア導入通路１５０Ｃとからなるエア噴出機構１５０Ｄが形成されている。本実施形態においては、丁度、樹脂パッケージ１７３が配置される場所の真下の位置にエア導入通路１５０Ｃが形成されている。このエア導入通路１５０Ｃは垂直方向に立ち上がった後、水平方向に方向が転換されて形成されており、エア噴出部１５０Ｂの位置（高さ）がパンチ１１２が最も進入した位置と同じ高さとなるように構成されている。

このように、エア噴出部１５０Ｂやエア導入通路１５０Ｃを切断ダイ１５０に形成すれば、従来からある部材の加工のみでエア噴出部１５０Ｂやエア導入通路１５０Ｃを構成でき低コストを実現できる。また、材質的な観点からも、パンチ１１２を構成する材質よりも硬度が低いため、導入通路等の加工自体も容易である。

<タイバー切断金型の作用>
次にこのタイバー切断金型１００の作用について説明する。

上型１０１と下型１０２とが開いた状態で、図示せぬ搬送機構によって切断ダイ１５０上に半導体製品１７０が搬送されて配置される。

続いて、上型１０１が下型１０２側に閉じる（締まる）動作が行なわれる。このとき、最初にストリッパプレート１３０が切断ダイ１５０側に当接する。これにより、半導体製品１７０のリードフレーム１７２が切断ダイ１５０とストリッパプレート１３０によって挟持されて固定される。

更に上型１０１が閉じる（締まる）ことにより、パンチ１１２の先端がストリッパプレート１３０にガイドされつつパンチ孔１５０Ｈへ向けて降下移動する。このとき、パンチ１１２の先端はストリッパ１３０Ｓと互い違いに遊嵌し合っているので、ストリッパ１３０Ｓと衝突することなくパンチ孔１５０Ｈ内へと侵入する。また、ストリッパ１３０Ｓと切断ダイ１５０との間にはリードフレーム１７２が挟持固定されているため、当該パンチ１１２の進入によってリードフレーム１７２の一部（タイバー部分）が切断される。当該切断された一部は切断カス１８０となり、理想的にはパンチ孔１５０Ｈの下側へと排出される。

しかしながら、場合によってはこのとき、パンチ１１２の先端に切断カス１８０が付着した状態で残ることがある。このように状況（切断カス１８０がパンチ１１２の先端に付着している状況）を図示したものが図２である。この図は、図１における矢示II方向からパンチ１１２の先端を捉えた図面であるが、ここに示しているように、切断カス１８０は、パンチ１１２の先端を左右に横断するように付着する。なお、この状態を図２における矢示III方向から見ると図３に示したようになる。

しかし本実施形態では、このように切断カス１８０が付着した状態であっても、外部のコンプレッサ等から供給されるエアが、切断ダイ１５０内に形成されたエア導入通路１５０Ｃおよびエア噴出部１５０Ｂを介して、パンチ１１２の先端に向けて水平方向から噴出する。この動作によって、仮にパンチ１１２の先端に切断カス１８０が付着していても、当該付着した切断カス１８０を吹き飛ばして除去することが可能である。特に、切断カス１８０の横断している方向に直交する方向からエアを噴出して吹き付けるので、切断カス１８０に対して効率よくエアを当てることができ、除去効果を高めている。

またこのエアは、パンチ１１２が最もパンチ孔１５０Ｈに深く進入した位置に向って水平方向から噴出される。よって、切断カス１８０とパンチ１１２の先端との境界面にエアを当てることができ、切断カス１８０をパンチ１１２の先端から容易に剥がすことが可能である。もちろん水平方向からの噴出に限定されるものではなく、例えば斜め下方向（即ち水平方向よりも上型１０１から離れた位置）から噴出してもよい。そうすることで、パンチ１１２の先端の存在が邪魔になることなく、噴出したエアを効果的に切断カス１８０に当てることが可能となる。

このようにダイバー切断金型１００では、パンチ１１２内に加工形成したエア通路からのエアの噴出によって、パンチ１１２の先端に付着した切断カス１８０を除去するのではなく、パンチ１１２の先端（パンチ孔１５０Ｈに進入した状態のパンチ１１２の先端）に対してパンチ１１２の外部からエアを噴出して切断カス１８０の除去を図っている。このようにすれば、微細なパンチ１１２自体にエア通路等の更に微細な加工をする必要がないと共に、エア通路等の加工を施すことによってパンチ１１２自体の強度が低下してしまうことを防止することができる。

なお、上記では樹脂パッケージ１７３の真下に位置する部分の切断ダイ１５０に穴あけ加工を施してエア噴出機構１５０Ｄ（エア噴出部１５０Ｂやエア導入通路１５０Ｃ）を形成しているが、図４に示すように切断ダイ１５０の一部（上部）を別部材（蓋部１５０Ａ）として構成すれば加工が容易である。より具体的には、切断ダイ１５０に垂直方向にエア導入通路１５０Ｃを形成した上で、蓋部１５０Ａ側にエア噴出部１５０Ｂを形成して両者を組み合わせることで、容易にエア噴出機構１５０Ｄを構成することができる。このとき、パンチ１１２先端の櫛歯形状に対応するように、図６に示すごとく一面に多数のエア噴出部１５０Ｂを形成してもよい。このようにすれば、必要な場所にのみエアを効率よく噴出できるため、噴出するエアの量が同じであればエアの流速を高めることができ、付着した切断カスの除去をより効率よく行うことが可能となる。

また、図７に示したように、切断ダイ１５０と樹脂パッケージ１７３とが離間している場合は、切断ダイ１５０における上型１０１側面にもエア噴出部１５０Ｂを設け、樹脂パッケージ１７３に向かってエアを噴出可能とすれば、切断カス１８０の樹脂パッケージ１７３側への回り込みを効果的に防止することができる。

また、エアを噴出するタイミングや時間は適宜調整することが可能である。例えば、エアにより切断カスを排出する目的だけでなく、繰り返しの切断によりパンチや切断ダイに発生する熱を冷却することを考慮して設定してもよい。

また、上記のようなエアを噴出する機構は、切断カスを吸引する機構に比して装置のサイクルタイムの短縮化が図れるというメリットも有している。吸引機構の場合には、その機構上、断続的に吸引せざるを得ず（ピッチ送りの際に一旦吸引を解く必要がある。）、一旦停止させた（または弱められた）吸引力を復活させるまでにタイムラグが生じるために、サイクルタイムが大きくなってしまう。なお、このことは吸引機構を重畳的に設けることを排除する趣旨ではなく、切断カスの排出という目的からは、両機構を設けることでより効果を高くすることができる。

本発明は、高集積化した半導体製品が備わるリードフレームのタイバー切断に好適である。

本発明の第１の実施形態であるタイバー切断金型の側断面図 パンチを図１における矢示II方向から見た側面図 図１におけるパンチ先端の拡大図 エア噴出機構の第１の加工例を示した斜視図 エア噴出機構の第１の加工例を示した分解図 エア噴出機構の第２の加工例を示した分解図 本発明の第２の実施形態であるタイバー切断金型の側断面図 リードフレーム上に成形された半導体製品を示した図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図 図８における矢示IX部拡大図であって、（Ａ）がタイバー切断前、（Ｂ）がタイバー切断後の状態を示した図 特許文献１に記載されるリード加工機２０の一部側断面図

符号の説明

１００…タイバー切断金型
１０１…上型（第１の金型）
１０２…下型（第２の金型）
１１０…ベースプレート
１１２…パンチ
１１４Ｂ…パンチ固定ブロック
１１４Ｐ…パンチ固定プレート
１２０…ボルト
１３０…ストリッパプレート
１３０Ｈ…貫通孔
１３０Ｓ…ストリッパ
１５０…切断ダイ
１５０Ａ…蓋部
１５０Ｂ…エア噴出部
１５０Ｃ…エア導入通路
１５０Ｄ…エア噴出機構
１５０Ｈ…パンチ孔
１７０…半導体製品
１７２…リードフレーム
１７３…樹脂パッケージ
１８０…切断カス

Claims (5)

1. 樹脂パッケージを有するリードフレームに形成されたタイバーを切断するためのタイバー切断金型であって、
   前記タイバーを切断するためのパンチが固定された第１の金型と、
   該第１の金型に対向して配置され且つ前記パンチの先端が進入可能な進入部を有する第２の金型と、を備え、
   前記第２の金型には、前記進入部に進入した前記パンチの先端に向けて当該パンチの外部からエアを噴出可能なエア噴出機構が備わっている
   ことを特徴とするタイバー切断金型。
2. 請求項１において、
   前記エア噴出機構が、前記パンチ先端が最も侵入した位置に向って、前記対向する方向に直交する方向からエアを噴出する
   ことを特徴とするタイバー切断金型。
3. 請求項１において、
   前記エア噴出機構が、前記パンチ先端が最も侵入した位置に向って、前記対向する方向に直交する方向よりも前記第１の金型から離れた方向からエアを噴出する
   ことを特徴とするタイバー切断金型。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記エア噴出機構が、前記第２の金型の一部であって前記樹脂パッケージを有するリードフレームが載置される切断ダイに形成されている
   ことを特徴とするタイバー切断金型。
5. 請求項４において、
   前記切断ダイの表面と前記樹脂パッケージの表面とが離間している場合に、
   前記切断ダイから前記樹脂パッケージに向かってエアが噴出可能とされている
   ことを特徴とするタイバー切断金型。