JP2014216378A

JP2014216378A - 樹脂バリ打ち抜き加工装置及びタイバー打ち抜き加工装置

Info

Publication number: JP2014216378A
Application number: JP2013090432A
Authority: JP
Inventors: 明稔白尾; Akitoshi Shirao; 辰則柳本; Tatsunori Yanagimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】リードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる樹脂バリ打ち抜き加工装置及びタイバー打ち抜き加工装置を得る。
【解決手段】ダイ１５が、樹脂封止型半導体装置のリードフレーム１を支持する。パンチ６が、樹脂封止型半導体装置のモールド成形部２とリードフレーム１のタイバー４との間に存在する樹脂バリ５を打ち抜く。ストリッパー１１が、パンチ６を樹脂バリ５まで導く。パンチ６は、刃先を持つパンチガイド部７と、パンチガイド部７の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部８とを有する。テーパー部８の側面に、樹脂バリ５のカスを逃がすための凹部１０が設けられている。テーパー部８の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、パンチガイド部７から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなる。ダイ１５の刃先に面取りが無い。
【選択図】図４

Description

本発明は、樹脂封止型半導体装置のモールド成形部とリードフレームのタイバーとの間に存在する樹脂バリを打ち抜く樹脂バリ打ち抜き加工装置、及びタイバーを打ち抜くタイバー打ち抜き加工装置に関する。

従来の樹脂バリ打ち抜き加工装置では、矩形パンチによって樹脂バリを打ち抜いていた（例えば、特許文献１参照）。また、従来のタイバー打ち抜き加工装置では、矩形パンチによってタイバーを打ち抜いていた（例えば、特許文献２参照）。また、打ち抜き方向後方に向かって外径が小さくなる逆テーパー部を有するパンチと打ち抜き方向に傾斜して面取りされたダイを用いて、金属板打ち抜き時のカエリを潰す加工装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１−２４１８２９号公報特開２００２−２８２９５８号公報特開２００９−２４１０９１号公報

矩形パンチで樹脂バリを打ち抜く場合、樹脂バリのカスが矩形パンチに付着する。これにより矩形パンチとそのガイドであるストリッパーとのクリアランス部分に樹脂バリのカスが詰まる。従って、加工装置使用につれて矩形パンチとストリッパーの摩擦抵抗が徐々に増加し、リードフレームの異常変形や、矩形パンチが下がったまま上昇できなくなるパンチ焼き付きを引き起こす。パンチ焼き付きが起きた場合は、矩形パンチの定期外清掃が必要となり、メンテナンス性が悪い。

また、矩形パンチでタイバーを打ち抜く場合、パンチ先端が摩耗し細るとタイバーのカット幅が減少する。そうなると矩形パンチの打ち抜き方向後方側がカット幅よりも大きくなり、打ち抜き時に矩形パンチがリードフレームにめり込む形となり、リードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを引き起こす。

また、面取りされたダイを用いる場合、パンチとダイのクリアランスを小さく設定しても大きなカエリが発生しやすい。そのカエリをパンチのテーパー部で押し潰す際の摩擦抵抗が大きいため、リードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを引き起こす。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はリードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる樹脂バリ打ち抜き加工装置及びタイバー打ち抜き加工装置を得るものである。

本発明に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置は、樹脂封止型半導体装置のリードフレームを支持するダイと、前記樹脂封止型半導体装置のモールド成形部と前記リードフレームのタイバーとの間に存在する樹脂バリを打ち抜くパンチと、前記パンチを前記樹脂バリまで導くストリッパーとを備え、前記パンチは、刃先を持つパンチガイド部と、前記パンチガイド部の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部と、前記テーパー部の打ち抜き方向後方側に設けられたパンチ本体部とを有し、前記テーパー部の側面に、前記樹脂バリのカスを逃がすための第１の凹部が設けられ、前記テーパー部の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、前記パンチガイド部から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなり、前記ダイの刃先に面取りが無いことを特徴とする。

本発明に係るタイバー打ち抜き加工装置は、樹脂封止型半導体装置のリードフレームの複数のリードを支持するダイと、前記複数のリードの間に存在するタイバーを打ち抜くパンチと、前記パンチを前記タイバーまで導くストリッパーとを備え、前記パンチは、刃先を持つパンチガイド部と、前記パンチガイド部の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部とを有し、前記テーパー部は、前記複数のリード側の側面に凹部を有し、前記テーパー部の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、前記パンチガイド部から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなり、前記ダイの刃先に面取りが無いことを特徴とする。

本発明により、リードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置のパンチを示す側面図である。本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置のストリッパーを示す上面図及び側面図である。本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンを示す断面図及び平面図である。本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置のリードを曲げた状態を示す斜視図である。本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置の変形例１を示す平面図である。本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンの変形例１を示す断面図及び平面図である。本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置の変形例２を示す平面図である。本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンの変形例２を示す断面図及び平面図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置及びタイバー打ち抜き加工装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。樹脂封止型半導体装置はリードフレーム１とモールド成形部２を有する。リードフレーム１は複数のリード３と、隣接する２つのリード３の間に存在するタイバー４とを有する。複数のリード３はモールド成形部２内において半導体素子に接続されている。モールド成形部２とリードフレーム１のタイバー４との間に樹脂バリ５が存在する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置のパンチを示す側面図である。パンチ６が樹脂バリ５を打ち抜く。パンチ６は、刃先を持つパンチガイド部７と、パンチガイド部７の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部８と、テーパー部８の打ち抜き方向後方側に設けられたパンチ本体部９とを有する。パンチガイド部７とパンチ本体部９は、打ち抜き方向に垂直な断面が矩形であり、刃先から打ち抜き方向後方側に向かって断面形状が変化しない。

テーパー部８の側面に、樹脂バリ５のカスを逃がすための凹部１０が設けられている。ここでは、凹部１０は、隣接する２つのリード３側とタイバー４側の３方向の側面に設けられている。テーパー部８の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、パンチガイド部７から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置のストリッパーを示す上面図及び側面図である。図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る樹脂バリ打ち抜き加工装置を示す断面図である。

ストリッパー１１がパンチ６を樹脂バリ５まで導く。ストリッパー１１は、打ち抜き方向に沿ってパンチ６が通る貫通孔１２を有する。貫通孔１２は矩形であり、その断面積はパンチガイド部７の打ち抜き方向に垂直な断面積よりも大きい。貫通孔１２の内面は、モールド成形部２の反対側にＵ字型のガイド面１３を有する。ガイド面１３内側に、樹脂バリ５のカスを逃がすための凹部１４が設けられている。凹部１４の底面からストリッパー１１の下面までの平坦部の厚みは、パンチガイド部７の厚みよりも厚い。凹部１４の左右に存在するガイド面１３の幅はそれぞれ凹部１４の深さと同程度である。リードフレーム１を支持するダイ１５の刃先に面取りが無く、ダイ１５の刃先を含む上面は打ち抜き方向に対して垂直な平面である。

図４はパンチ６のストローク上限である上死点を示し、図５はパンチ６のストローク下限である下死点を示す。上死点では、パンチ６の刃先がリードフレーム１の上面よりもリードフレーム１の厚み程度、打ち抜き方向後方側に位置する。下死点では、樹脂バリ５を打ち抜いた後にリードフレーム１の下面よりパンチ６の刃先が突き出る。突き出し距離はパンチ６の打ち抜き方向長さの１０〜１５％程度である。

パンチ６が下死点到達時にパンチ６のテーパー部８がリードフレーム１と同じ高さに位置するようにストロークを調整する。そして、テーパー部８の厚みをリードフレーム１の厚みよりも厚くする。これにより、パンチ６のパンチガイド部７又はパンチ本体部９がリードフレーム１とモールド成形部２に挟まれるのを防ぐことができる。

パンチ６が上死点に位置する際に、テーパー部８と凹部１４が最低でも樹脂バリ５の厚み以上重なるようにする。これにより、テーパー部８に逃がした樹脂バリ５のカスを、ストリッパー１１の凹部１４に排出させることができる。

具体的には、上死点でのパンチ６のストリッパー１１の先端からの引っ込み距離を０．４ｍｍとする。ここから摺動距離を４．６４ｍｍ、パンチガイド部７の厚みを１．０ｍｍ、テーパー部８の角度を１．５°、厚みを４．０ｍｍ、ストリッパー１１の平坦部の厚みを２．０ｍｍとする。これにより、下死点到達時にリードフレーム１の厚み方向全てをテーパー部８内に収めることができる。また上死点に位置する時、テーパー部８と凹部１４とが３．４ｍｍ重なるため、樹脂バリ５のカスの排出性が高まる。

下死点時にリードフレーム１から打ち抜き方向に突き出したパンチ６の側面に樹脂バリ５のカスが付着する。この付着した樹脂バリ５のカスによりパンチ６とストリッパー１１との間で摺動抵抗が生じる。本実施の形態では、樹脂バリ５を打ち抜いた後の樹脂バリ５のカスは、テーパー部８の凹部１０とストリッパー１１の凹部１４に囲まれた空間に排出される。この結果、摺動抵抗を低減できるため、リードフレームの異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる

なお、パンチガイド部７の厚みが薄いほど摺動抵抗を低減できるが、樹脂バリ５を垂直に打ち抜くためのガイドとしての機能が低下してしまう。そこで、パンチガイド部７の厚みを樹脂バリ５の厚み及びリードフレーム１の厚みと同程度にすることが好ましい。パンチガイド部７の厚みを１．０ｍｍとした場合、従来の矩形パンチとほぼ同程度の打ち抜き寸法を実現することができた。

また、ダイ１５に面取りが無いため、打ち抜いた後のリードフレーム１に発生するカエリを小さくすることができる。この結果、リードフレーム１の異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる。

また、テーパー部８には、隣接する２つのリード３側とタイバー４側の３方向の側面に凹部１０が設けられている。これにより、凹部１０がタイバー４側の側面のみに設けられている場合に比べて、樹脂バリ５のカスによる摺動抵抗を更に低減できる。

実施の形態２．
図６〜９は、本発明の実施の形態２に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。図６及び図７は初期状態の加工装置を示し、図８及び図９は繰り返し使用した後の加工装置を示している。

複数のリード３を支持するダイ１６の刃先に面取りが無く、ダイ１６の刃先を含む上面は打ち抜き方向に対して垂直な平面である。パンチ１７がタイバー４を打ち抜く。ストリッパー１８がパンチ１７をタイバー４まで導く。パンチ１７は、刃先を持つパンチガイド部１９と、パンチガイド部１９の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部２０と、テーパー部２０の打ち抜き方向後方側に設けられたパンチ本体部２１とを有する。

パンチガイド部１９とパンチ本体部２１は、打ち抜き方向に垂直な断面が矩形であり、刃先から打ち抜き方向後方側に向かって断面形状が変化しない。パンチガイド部７の厚みは樹脂バリ５の厚み及びリードフレーム１の厚みと同程度である。

テーパー部２０は、隣接する２つのリード３側の側面にそれぞれ凹部２２を有する。テーパー部２０の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、パンチガイド部１９から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなる。テーパー部２０の厚みはリードフレーム１の厚みよりも厚い。パンチ６が下死点到達時にパンチ６のテーパー部８がリードフレーム１と同じ高さに位置するようにストロークを調整する。

図８及び図９に示すように、使用するにつれてパンチ６の刃先幅が摩耗により減少し、タイバー４のカット幅がパンチ６の先端の幅よりも小さくなる。しかし、下死点においてテーパー部８の凹部２２によりリードフレーム１とパンチ６が接触しない。また、ダイ１５に面取りが無いため、打ち抜いた後のリードフレーム１に発生するカエリを小さくすることができる。この結果、リードフレーム１の異常変形やパンチ焼き付きを防ぐことができる。

具体的には、上死点でのパンチ１７のストリッパー１８の先端からの引っ込み距離を１．５ｍｍとする。ここから摺動距離を４．６４ｍｍ、パンチガイド部１９の厚みを１．０ｍｍ、テーパー部２０の角度を２．０°、厚みを３．０ｍｍとする。これにより、下死点到達時にリードフレーム１の厚み方向全てをテーパー部２０内に収めることができる。これにより、パンチ１７の先端の摩耗を０．０５ｍｍ（＝１．５ｍｍ×ｔａｎ２．０°）まで許容することができる。即ち、０．０５ｍｍ以内の摩耗であれば、リードフレーム１とパンチ１７が干渉することがない。また、パンチ１７の先端が摩耗しても、パンチガイド部１９が有るためカット幅が極端に減少することなく、加工精度への影響は小さい。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。複数のリード３は円形の位置決め孔２３を有する。位置決め孔２３は、タイバー４の延長線と複数のリード３との交点に配置されている。

図１１は、本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置を示す断面図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンを示す断面図及び平面図である。

パンチ本体部２１は、打ち抜き方向に垂直な断面積がパンチガイド部１９よりも広い。パンチ本体部２１の広がった部分に円柱形状の位置決めピン２４が設けられている。位置決め孔２３の面積は位置決めピン２４の打ち抜き方向に垂直な断面の面積よりも１５〜２０％大きい。

複数のリード３の位置決め孔２３にパンチ６の位置決めピン２４を挿入する。これにより、ストリッパー１１によるガイドに加えて、位置決め孔２３と位置決めピン２４によるガイドも加わり、リードフレーム１の寸法バラつきが補正され、タイバー打ち抜き位置精度が向上する。

また、位置決めピン２４の下端部はパンチ１７の刃先よりも下に位置することにより、パンチ６の刃先がタイバー４に接する前に位置決めすることができる。電流容量確保のため、リードフレーム１の断面積（幅×厚さ）が孔開け前の３０％以上低減しないように、位置決め孔２３の面積を設定する必要がある。

図１３は、本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置のリードを曲げた状態を示す斜視図である。タイバー打ち抜き後のリード曲げ工程において位置決め孔２３上でリード３を曲げる。これにより、応力集中により曲げ位置が安定し、リード曲げの位置精度が向上する。

図１４は、本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置の変形例１を示す平面図である。図１５は、本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンの変形例１を示す断面図及び平面図である。位置決め孔２３が菱形であり、それに合わせて位置決めピン２４の打ち抜き方向に垂直な断面も菱形である。

図１６は、本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型半導体装置の変形例２を示す平面図である。図１７は、本発明の実施の形態３に係るタイバー打ち抜き加工装置の位置決め孔と位置決めピンの変形例２を示す断面図及び平面図である。位置決め孔２３が砂時計型であり、それに合わせて位置決めピン２４の打ち抜き方向に垂直な断面も砂時計型である。

この変形例１，２のように位置決め孔２３と位置決めピン２４の形状を円形から変形させることで、応力集中箇所を微調整し、リード曲げの立ち上がり形状を微調整することができる。

１リードフレーム、２モールド成形部、３リード、４タイバー、５樹脂バリ、６，１７パンチ、７，１９パンチガイド部、８，２０テーパー部、１０凹部（第１の凹部）、１１，１８ストリッパー、１２貫通孔、１４凹部（第２の凹部）、１５，１６ダイ、２２凹部、２３位置決め孔、２４位置決めピン

Claims

樹脂封止型半導体装置のリードフレームを支持するダイと、
前記樹脂封止型半導体装置のモールド成形部と前記リードフレームのタイバーとの間に存在する樹脂バリを打ち抜くパンチと、
前記パンチを前記樹脂バリまで導くストリッパーとを備え、
前記パンチは、刃先を持つパンチガイド部と、前記パンチガイド部の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部と、前記テーパー部の打ち抜き方向後方側に設けられたパンチ本体部とを有し、
前記テーパー部の側面に、前記樹脂バリのカスを逃がすための第１の凹部が設けられ、
前記テーパー部の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、前記パンチガイド部から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなり、
前記ダイの刃先に面取りが無いことを特徴とする樹脂バリ打ち抜き加工装置。
前記テーパー部の厚みは前記リードフレームの厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の樹脂バリ打ち抜き加工装置。
前記リードフレームは複数のリードを有し、
隣接する２つの前記リードの間に前記タイバーが設けられ、
前記第１の凹部は、隣接する２つの前記リード側と前記タイバー側の３方向の側面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂バリ打ち抜き加工装置。
前記ストリッパーは、前記パンチが通る貫通孔を有し、
前記貫通孔の内面に、前記樹脂バリのカスを逃がすための第２の凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂バリ打ち抜き加工装置。
前記第２の凹部の底面から前記ストリッパーの下面までの長さは、前記パンチガイド部の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項４に記載の樹脂バリ打ち抜き加工装置。
樹脂封止型半導体装置のリードフレームの複数のリードを支持するダイと、
前記複数のリードの間に存在するタイバーを打ち抜くパンチと、
前記パンチを前記タイバーまで導くストリッパーとを備え、
前記パンチは、刃先を持つパンチガイド部と、前記パンチガイド部の打ち抜き方向後方側に設けられたテーパー部とを有し、
前記テーパー部は、前記複数のリード側の側面に凹部を有し、
前記テーパー部の打ち抜き方向に垂直な断面の面積は、前記パンチガイド部から打ち抜き方向後方側に向かって徐々に小さくなり、
前記ダイの刃先に面取りが無いことを特徴とするタイバー打ち抜き加工装置。
前記テーパー部の厚みは前記リードフレームの厚みよりも厚いことを特徴とする請求項６に記載のタイバー打ち抜き加工装置。
前記複数のリードは位置決め孔を有し、
前記パンチは、前記位置決め孔に挿入される位置決めピンを有することを特徴とする請求項６又は７に記載のタイバー打ち抜き加工装置。
前記位置決め孔は、前記タイバーの延長線と前記複数のリードとの交点に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のタイバー打ち抜き加工装置。
前記位置決めピンの下端部は前記パンチの前記刃先よりも下に位置することを特徴とする請求項８又は９に記載のタイバー打ち抜き加工装置。