JP2515415B2 - 半導体素子の外部リ―ドの成型方法 - Google Patents

半導体素子の外部リ―ドの成型方法

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    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
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    • H05K13/0092Treatment of the terminal leads as a separate operation

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子を埋設・保護する封止樹脂層か
ら外部に導出する外部リードの成型方法に係わり特に、
PLCC(Small Outline J−Bend略称SOJと同等)型の外部
リードに好適する。
(従来の技術) 最近の半導体素子は、製造技術、製造装置及び各種部
材の研究開発に伴って、集積度が益々向上して例えば4
メガD−DAMも開発を終えてほぼ販売階段に入ってお
り、これに伴って実装技術も改良が加えられているのが
実状である。これに対して、半導体ウエーハ(Wafer)
または半導体チップ(Chip)[以後半導体基板と総称]
にモノリシック(Monolythic)に造込むことができない
L成分などをハイブリッド(Hybrid)方式で搭載したい
わゆるモジュール(Module)製品も多用されている。こ
のように集積度が増大した半導体素子は、従来と同じく
樹脂層内にトランスファーモールド(transfer Mold)
法により埋設・保護し、ほぼ直方体状に成型した封止樹
脂層の側面から外部に導出した外部リードも成型して特
殊な形状にしていわゆる表面実装に備える場合もある。
表面実装方式で所望の電子回路を構成するには、電子
回路用基板(モジュール基板などの総称)に樹脂封止型
半導体装置の封止樹脂層側面から外部に導出した外部リ
ードを直接半田付けする手法が採られており、係止を確
実にするために外部リード成型が行われているのが実状
である。樹脂封止型半導体装置用半導体素子のマウント
(Mount)工程には、リードフレーム(Lead Frame)を
利用しており、第1図の斜視図に示す即ち、第1図の斜
視図に示した金型装置に併設する搬送機構を利用してお
り更に、順送して第2図a〜dの工程を施して最終的に
カーリング(Curling)状としている。ここで先ずリー
ドフレームについて説明すると、PLCC(SOJ)用材料と
して鉄、42アロイ(Alloy)または銅や銅合金製のもの
が利用されており、DIP(Dual In−line Package)並み
の構造が使用されている。
この構造を得る汎用的な手段としては、従来から知ら
れているエッチング(Etching)法に代えてプレス(Pre
ss)するのが一般的であり、マウントする半導体素子用
のベッドの周りに同一寸法の打抜部分を設け更に、板体
部分の長手方向に沿った外側の部分に透孔を規則正しく
形成して搬送や位置決め用として機能させると共に、外
側のリードフレーム部分がいわゆる枠となる。打抜部分
には、マウントする半導体素子の各電極通称パッド(Pa
d)と電気的に接続させるリード用(樹脂封止工程以後
外部リードとして機能する)として部分的に残す。この
結果、透孔を跨いで複数本のリードが形成されることに
なる。ベッド部にマウントした半導体素子の各電極とリ
ード間には、通常のように超音波ボンディング(Bondin
g)またはボンディング工程により金属細線を連結して
電気的な導通を図る。以後公知の樹脂封止工程や不必要
な樹脂やリードフレームのカット(Cut)&ベンド(Ben
d)工程に移行することになる。
このベンド工程即ち外部リードの成型工程を第1図と
第2図a〜dにより説明する。第1図の斜視図に明らか
にした順送りの一体型の金型ダイセットでは、幅約650m
m奥行き350mm程度の金型ダイセット1にリードフレーム
(図示せず)を挟みかつ搬送可能な搬送レール2を設置
して成型工程を施す。成型工程は、1〜7のポジション
(position)で樹脂カット、ダムカット、リードカッ
ト、先端曲げ、予備曲げ、直角曲げ及びカーリング後最
終にリードフレームに形成されているいわゆる吊りピン
(Pin)カット工程で構成される。
ところで、前記外囲器の主部を構成する封止樹脂の寸
法は、84ピンでほぼ30mm、20ピンで8mmとかなり小さ
く、この成型に当たっては、第2図aで明らかなように
ノックアウト(Nockout)3に配置された封止樹脂層4
から外部に導出した外部リード5の先端部Aを曲げパン
タ6により押圧して所定の角度に曲げる。この角度成型
には、ノックアウト3に対向する曲げパンチ6面の角部
を利用する。次に、第2図cの直角曲げに先立つ第2図
bの予備曲げを曲げパンチ6により行ってカーリング工
程に移る。カーリング工程も第2図cにあるように曲げ
パンチ6を利用して施して所定の外部リード成型工程を
終える。
(発明が解決しようとする課題) このようにしごき工程により成型された外部リードに
は、しごき傷ができ更に、外部リードの根元の封止樹脂
層言い替えれば両者の接触部にどうしても応力が発生し
更にまた、この根元の口開きが起こる。その上、外部リ
ードの表面を被覆する半田メッキが剥がれてかすが金型
内に溜る。
本発明はこのような事情により成されたもので特に、
リードのしごき傷をなくす半導体素子の外部リードの成
型方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、リードフレームから切り離された各半導体
素子に、それぞれ個々に押圧用ヘッドを有する複数の金
型の内から選択された第1成型に合致した金型にて、個
別に第1成型を行い、同じように第2成型以後の成型を
各成型に合致した金型にて順次個別に行なう半導体素子
の外部リード成型方法を提供するものである。
さらに、上記において、各金型に付属する曲げダイで
金型内に半導体素子を固定し、前記半導体素子のリード
を押圧用ヘッドによるローラの接触回転により成型する
半導体素子の外部リード成型方法を提供するものであ
る。
(作 用) 色々の型のリードフレームが半導体素子のマウント用
に利用されているが、前記のように多ピンの樹脂封止型
半導体素子には、PLCC(SOL)型の外囲器用のDIP型のも
のが利用されている。この枠体とベッド部間の距離が狭
いので、しごき成型に代えて曲げローラ(Roller)を利
用しても互いに干渉して成型が不可能である。本発明方
法では、外部リード成型工程に対応して分解しかつ夫々
に対応して押圧ヘッドを設置した金型を利用する。そし
て、半導体素子をベット部にマウントしたDIP型リード
フレームは、ボンディング工程、樹脂封止工程などを経
てから吊りピンを切断し、次に封止樹脂層の側面に導出
した外部リードを底部方向にローラにより押圧する手法
を採用している。即ち金型の抜き工程と曲げ工程を分割
することにより力の平衡バランス(Balance)が保たれ
て外部リード形状を長期にわたって安定して維持するこ
とができる。
(実施例) 本発明に係わる一実施例を第3図乃至第5図を参照し
て説明するが、従来技術と重複する部分にも理解を助け
るために新番号を付けて説明する。第3図にあるよう
に、本発明方法を施すのに利用する金型装置は、幅110m
m奥行き150mmの分割したもの4台を設置し、図には示し
ていないが金型装置毎に押圧部を設置する。
従来技術欄に示したようにDIP型のリードフレーム
(図示せず)のベッド部には、集積回路素子などの半導
体素子を公知のマスンター(Mounter:Semi Autoもしく
はFull Auto装置)によりマウント後、半導体素子に形
成したパッドと外部リード間に金属細線を超音波ボンデ
ィングまたはボンディング手段により接続して電気的な
導通を図る。リードフレームの材質に銅また銅合金を選
定した場合には、金属細線も銅または銅合金製とし更
に、他の材質よりかなり大きいボンディング荷重により
還元雰囲気中で熱圧着して強固なボンダビリティ(Bond
abilty)を得る。ただし銅または銅合金から成るリード
フレームでは、通常の銀メッキ工程を省略している。
その後通常のトランスファーモールド法による樹脂封
止工程を経て外部リード成型工程を移行する。この場
合、第3図に示すように、リードフレーム10に形成して
いる公知の吊りピンを切断してマウントした被処理樹脂
封止型半導体素子11を取出して第4図に示す外部リード
成型工程に入る。即ち、直径6〜7mmのローラ14を封止
樹脂層の側面15に導出した一対の外部リード16、16を底
部方向に押圧する手法によっている。第5図a、bの断
面図及び斜視図に明らかにしたようにローラ14は、円筒
状の金属体の両端をローラホルダー(Holder)17に係止
し、これを止め輪18により固定している。この円筒状の
金属体内に配置した複数個のボールベアリング(Bearin
g)19を外輪駆動方式により駆動することにより円筒状
の金属体即ちローラ14を回転させ、封止樹脂層の側面15
から底部方向に移動させて外部リード16、16を押圧す
る。この押圧工程を金型装置12毎に施すのは前記の通り
である。押圧工程にさきだって、リードフレームの吊り
ピンを切断して取出された被処理樹脂封止型半導体素子
11をノックアウト13及び曲げダイ22に挟んで、分割した
金型12に配置し、更に図示しない押圧用ヘッドを従来通
り各金型12に係止する。金型は、上型と下型及びその間
に設置する支柱により構成され、上型は製造装置に付設
される前記押圧用ヘッドに係止され、その稼働により上
型が支柱を介して下型を押す方法が従来から採られてい
る。ただし従来は、複数の作用点と複数の加工点を有す
る金型に単一の押圧用ヘッドを設置した。第4図a、
b、cにあるように従来技術と同様に先端曲げ、予備曲
げ、直角曲げ及びカーリングを行う。本発明に係る半導
体素子の外部リードの成型方法を施すには、前記のよう
にリードフレームの吊りピンを切断して取出された被処
理樹脂封止型半導体素子11をノックアウト13及び曲げダ
イ22に挟む。これを分割した金型12ごとに配置し、更に
ノックアウト13及び曲げダイ22の外側にローラホルダ17
を設置し、更に又ローラホルダ17にローラ14を取付け
る。これに加えて、ローラホルダ17にスプリング21を形
成する。
被処理樹脂封止型半導体素子11の側面15から導出した
外部リード16を成型する押圧工程では、金型12を構成す
る上型が、製造装置に取付けられた押圧用ヘッドの稼働
により上型とローラホルダ17を押して移動させると共
に、下型と接触させて被処理樹脂封止型半導体素子11を
ノックアウト13及び曲げダイ22間に固定する。これに伴
なってローラ14は、外部リード16に接触・回転されて成
型を行い、先端曲げが行われる。
次に第4図b、cに明らかになように予備成型と直角
曲げを行う。
これらの予備成型と直角曲げ工程でも、先端曲げ工程
と同じく押圧用ヘッドの稼働によりローラホルダ17を下
降すなわち移動させると共に、前記のように金型12の下
型に上型が接触して被処理樹脂封止型半導体素子11がノ
ックアウト13及び曲げダイ22間に固定される。
続いて予備成型に使用する装置では、上端の折曲げ部
すなわちローラホルダ17にスプリング21が設置される。
又、前記のように押圧用ヘッドの稼働によりローラホル
ダ17を押しながらローラ14を外部リード16に接触(第4
図b参照)回転させて予備成型する。第4図bに明らか
なように、スプリング21は紙面方向すなわち上方向に向
けて設置される。
その後の直角曲げ工程で使用するスプリング21は、第
4図cに示すように中央部分が膨んだローラホルダ17の
上方の位置に、前記上方向と交差する方向に取付けら
れ、予備成型と同様にして直角曲げを行う。
スプリング21には、予め負荷荷重がかかっており、ロ
ーラホルダ17の移動に続く前記成型工程時に支点20が形
成されるが、その形成される位置はスプリング21の取付
け場所により違うのは第4図b、cに示す通りである。
ローラ14は、外部リード16に接触・回転させて成型を
行うのは前記の通りであるが、スプリング21は、ローラ
14が外部リード16に接触かつ曲げダイ方向に押すので、
外部リード16を覆う金属被覆層の厚さのバラツキに対応
できる。なお曲げダイ22に加えられる押圧力は、外部リ
ード16に一本当り約1kgに調整されている。なお第4図
a、b、cに示した外部リード成型工程では、最終のカ
ーリング工程省略しているが、当然実施される。ところ
で、金型ダイセット12の抜き金型12′で単体に切離され
た被処理樹脂封止型半導体素子11は、バキューム(Vacu
um)などを利用する搬送装置により各装置間の間欠搬送
を行う。
〔発明の効果〕
本発明では、外部リードのしごき傷を無くすことがで
き、金型ダイセットを分割することにより小形軽量化が
計られ、金型の調整修理や半田メッキかすの掃除などの
保守が容易になる。また、金型の抜き工程と曲げ工程に
分離することにより力の平衡バランスが保たれ、外部リ
ードの形状が安定して金型自体の長寿命化が期待でき
る。更に、本発明では、分割した金型ごとに押圧用ヘッ
ドを配置し、一方リードフレームの吊りピンを切断して
取出した被処理樹脂封止型半導体素子をノックアウト及
び曲げダイに挟んだ状態で、分割した金型に配置・固定
したので、曲げダイの中心部に形成される作用点と加工
点を一致できる。したがって量産時には外部リードに対
する作業が同一条件で行われるので、歩留が従来より向
上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の金型ダイセットの要部を示す斜視図、
第2図a〜dは、このダイセットを利用して行う外部リ
ード成型工程を示す断面図、第3図は、本発明方法に適
用する金型ダイセットの概略を示す断面図、第4図a〜
cは、第3図の金型ダイセットを利用する外部リード成
型工程を示す断面図、第5図a〜bは、第4図の外部リ
ード成型工程に使用するローラの断面図と斜視図であ
る。 1、12:金型ダイセット、2:搬送レール、 3、13:ノックアウト、4:封止樹脂層、 5、16:外部リード、6:曲げパンチ、 11:被処理樹脂封止型半導体装置、 14:ローラ、15:側面、17:ローラホルダー、 18:止め輪、19:ボールベァリング、 20:支点、21:スプリング、22:曲げダイ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードフレームから切り離された各半導体
    素子に、それぞれ個々に押圧用ヘッドを有する複数の金
    型の内から選択された第1成型に合致した金型にて、個
    別に第1成型を行い、同じように第2成型以後の成型を
    各成型に合致した金型にて順次、個別に行なう半導体素
    子の外部リードの成型方法。
  2. 【請求項2】半導体素子は樹脂封止型であり、各金型に
    付属するダイで金型内に前記半導体素子を固定し、前記
    半導体素子のリードを押圧用ヘッドによるローラの接触
    回転により成型する請求項1記載の半導体素子の外部リ
    ードの成型方法。
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