JP2606977B2 - 半導体装置用リードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置用のリード
フレームの製造方法に係り、特に各工程での位置決めに
利用する基準孔及びリード自身の形状及び寸法に狂いが
ないようにしたリードフレームの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の組立てに用いるリードフレ
ームの製造方法の一つとして、帯状の金属材料をプレス
加工によってパターンを打ち抜く方法が一般に採用され
ている。図５にリードフレームをプレス加工によって打
ち抜いたパターンの平面図を示す。

【０００３】プレス加工ラインに供給される帯状材料５
０には、半導体素子を搭載するてステージ１，その周り
に多数配置されたインナリード２，これらのインナリー
ド２を連結するように周囲に巡らせたタブ３，各インナ
リード２に対応して外側へ突き出したアウターリード
４，及びステージ１を支持する吊りリード５がそれぞれ
打抜き加工されている。そして、これらのパターンの打
抜きと同時に、メッキやワイヤボンディング等の後工程
の際の位置決めに利用する基準孔６が帯状材料５０の両
側縁に開ける加工が行われる。

【０００４】一方、半導体装置は、集積度の向上，演算
の高速化，ハイブリッド化等の性能の高度化やリードピ
ンの数の増加等から、その製造においては、リードフレ
ームの幅やパターンの打抜き寸法及び位置精度を高く維
持することが必要である。この問題に対して、たとえば
特公昭６２−４４４２２号公報には、幅広の金属薄板材
料をスリッティングして図５に示したような帯状材料と
し、図６の工程図に示すようにプレス加工によってリー
ドフレームのパターンを形成した後、スリッティングか
らこのプレス加工までの間に発生した残留応力を除去す
るために熱処理し、更に最終パターンを形成するプレス
加工を行う方法が記載されている。 図７は、金属薄板
をスリッティングして帯状材料５０を成形加工したとき
のこの帯状材料５０に発生する残留応力の分布を示すも
のである。これから判るように、帯状材料５０の幅方向
の縁部とこれを除く中央部とでは、引張りと圧縮の異な
った応力分布となっている。このような応力分布によ
り、帯状材料５０の全体のバランスがとれ、その平坦度
を維持している。

【０００５】ところが、応力分布を持つ帯状材料５０を
プレスしてリードフレームのパターンに打抜き加工する
と、この材料の除去等によって応力が解放される。そし
て、このプレス加工による応力も加わることから、帯状
材料５０は図８の破線で示すように弓状に沿って変形し
てしまう原因となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、幅広の金
属材料をスリッティングして帯状材料５０とし、これに
順に金型を用いてリードフレームのパターンをプレス成
形していくと、残留応力の影響によって図８のように帯
状材料５０が変形することが避けられない。また、パタ
ーンの成形の際に順送り金型で多数回のプレス加工をす
るとき、打抜き部分の除去によって残留応力が開放され
て応力分布が変化する。このため、インナリード２の先
端部の幅寸法が一様でなくなったり、この先端部とステ
ージ１の外周面との距離にもばらつきを生じやすい。し
たがって、帯状材料５０に残る応力分布が、多ピン化傾
向の場合に必要なインナリード２を一様に細くすること
やワイヤボンディングにも悪い影響を与えてしまう。

【０００７】また、スリッティング後にプレス加工を繰
り返し行いながらリードフレームのパターンを造り出す
ので、中央部の打抜き除去部分の領域が広がっていくに
つれて、帯状材料５０の長手方向及び幅方向にキャンバ
ーやクロスボー等の変形を生じる。そして、このような
変形は、帯状材料５０の縁部に多数連ねて開けた基準孔
６のピッチ寸法にもばらつきを生じさせる原因となる。
したがって、プレス工程中も含めて後工程への帯状材料
５０の送りが不良となったり、位置決め精度も悪くな
る。

【０００８】更に、先の公報に記載のものでは、インナ
リード２の先端部の変形を防ぐために、これらのインナ
リード２の先端を結び付ける連結片をステージ１の周り
を巡るように配置している。しかし、前述のように、イ
ンナリード２自体にも変形を生じているためこの連結片
も捩じれ等の変形がある。このため、このように変形し
ている連結片をプレスによって打抜き除去すると、イン
ナリード２の先端に残留応力が生じてしまう。したがっ
て、連結片を設けてインナリード２の変形を防ごうとし
ても、最終的にはインナリード２の変形や残留応力の問
題が残ることになる。

【０００９】本発明において解決すべき課題は、幅広の
金属材料をスリッティングして帯状材料を形成し、この
帯状材料に順にリードフレームのパターンを打抜き成形
するに際し、プレス加工時に発生する帯状材料の残留応
力による変形を防ぎ、最終打抜きまでの工程で残留応力
の発生を抑えるようにし、高い精度のリードフレームの
パターンを成形できるようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、幅広の金属薄
板材料を帯状材料にスリッティングし、該帯状材料に順
送り金型によってリードフレームのパターンを段階的に
打抜き成形するリードフレームの製造方法であって、前
記スリッティングした帯状材料をスリッティングによる
残留応力を除去する第１熱処理と、該第１熱処理の後に
前記帯状材料にリードフレームのパターンを打抜き成形
する第１プレス工程と、該第１プレス工程の後に打抜き
成形による残留応力を除去する第２熱処理と、該第２熱
処理の後に前記リードフレームのパターンを完成させる
第２プレス工程とをこの順に行い、前記第１プレス工程
では、リードフレームのステージ，インナリード及びア
ウターリードを成形すると共に前記インナリードの先端
を繋ぐバインダーを残したままとし、且つ前記バインダ
ーとの間の前記インナリードの先端部又は該先端部を含
めて前記バインダーまでの全ての上面を圧下して幅方向
に薄肉部を形成し、更に前記第２プレス工程では、前記
インナリードの先端部の薄肉部の中を走る切断線によっ
て前記バインダーとインナリードとを切り離すことを特
徴とする。

【００１１】

【作用】スリッティングによる帯状材料に発生する残留
応力は第１熱処理によって除去され、順送り金型による
第１プレス工程で発生する残留応力は第２熱処理によっ
て除去される。更に、第１プレス工程で形成したバイン
ダーとステージとの間の隙間となるスペーサ孔によっ
て、インナリードの先端又はバインダーを含めた領域を
圧下して薄肉部とするときに発生する応力を逃がすこと
ができる。また、プレス加工の適性条件として従来から
帯状材料の板厚Ｔ≦リード幅Ｗの関係が知られているの
で、第２プレス工程で薄肉部をカットするとき、インナ
リードの先端の歪みや変形の発生も防止される。また、
第１熱処理と第２熱処理とによって、帯状材料の送りや
位置決め等のための基準孔やリード自身の位置及び形状
の狂いもなくなり、プレス加工後の残留応力による変形
の発生も抑えられる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の製造方法の工程図の概略を示
すものである。

【００１３】この製造工程においては、従来技術の項で
説明したように幅広の金属薄板材料を、図２に示すよう
にリードフレームのパターンの大きさに合わせた幅とな
るようにスリッティングして帯状材料５０とすることか
ら始める。そして、このスリッティング後の帯状材料５
０に生じた内部応力を除去する第１熱処理（応力除去焼
き鈍し）を行い、その後複数の打抜き工程で構成された
順送り金型を備えた第１プレス工程によってリードフレ
ームのパターンを段階的に別けて打ち抜いていく。すな
わち、一度にパターンの全体を形成するように余分な部
分を打ち抜くのではなく、或る部分を最初の打抜き工程
で打抜き、次の工程では別の部分を打抜きながら所要の
パターンに近づけていく加工を行う。この過程ではパタ
ーンの全体の打抜きまでは行わず、インナリードの先端
部にはこれらを互いに連結し合うバインダーを設けたま
まとし、インナリードの先端は最終加工しない。

【００１４】次いで、このような中間製品に対し、第１
プレス工程によって生じた応力を除去するために第２熱
処理（応力除去焼き鈍し）を施す。そして、最終段階で
は、第２プレス加工によってバインダーを切離して各イ
ンナリードの先端を分離したものとし、これによってリ
ードフレームのパターンの成形が終了する。

【００１５】図２は本発明の製造方法において、第１回
目のプレス加工を終えた後の中間段階でのリードフレー
ムのパターンを示す平面図である。

【００１６】図において、スリッティング後に第１熱処
理によって応力を除去された帯状材料５０に対し、第１
回目のプレス加工によって、パターンが形成されてい
る。このパターンは、従来例と同様に、ステージ１，イ
ンナリード２，タブ３，アウターリード４，吊りリード
５を形成し、更に位置決め及び送り用の基準孔６を持つ
ものである。

【００１７】このようなパターンに対し、インナリード
２の先端はバインダー７によって一体に結び付けられ、
各インナリード２の先端は振れがないように互いに拘束
し合っている。このバインダー７は吊りリード５に両端
を繋いだもので、図示の例ではステージ１の各辺の周り
に４本形成され、ステージ１の外周面との間にはスペー
サ孔８を開けている。

【００１８】図３はバインダー７部分の詳細であって、
同図の（ａ）は図２の円Ａで囲んだ部分の拡大平面図、
同図の（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視による断面図
である。

【００１９】吊りリード５に一体に成形されるバインダ
ー７は、吊りリード５との接続点との間に幅を小さくし
た支持片７ａによって連結されている。この支持片７ａ
はバインダー７よりも幅が小さいため、バインダー７及
びこれに一体化されたインナリード２の先端にプレスの
際の打抜き力が加わったときに、剛性を小さくしてこれ
らのバインダー７及びインナリード２を支持する。ま
た、支持片７ａはインナリード２の先端部を圧下すると
きの応力の発生を逃がす役目も果たし、加工応力の影響
を小さくすることができる。

【００２０】更に、インナリード２の先端部からバイン
ダー７にかけての上面には、第１回目のプレス工程にお
いて圧下して薄肉部２ａを設ける。この薄肉部２ａは図
３の（ｂ）に示すように、他のインナリード２の部分の
肉厚よりも薄くなり、第２回目のプレス工程ではこの他
の部分よりも薄い薄肉部２ａが切り離されることにな
る。

【００２１】このように、第１回目のプレス工程では、
バインダー７をインナリード２の先端に一体にしたまま
とすると共に、インナリード２の先端部の上面を圧下し
て押し潰すようにして薄肉部２ａを設ける成形が行われ
る。そして、この薄肉部２ａを圧下によって形成する場
合でも、バインダー７がステージ１の外周縁を向く面と
の間にはスペーサ孔８を開けているので、余分な肉をこ
のスペーサ孔８側に逃がすことができる。このため、イ
ンナリード２の先端やバインダー７部分を圧下しても、
これによって生じる余分な肉をスペーサ孔８が吸収で
き、圧下による残留応力を低減することができる。ま
た、この圧下の際には、バインダー７も同時に作用力を
受けるが、これを吊りリード５に連結している支持片７
ａは幅が狭いので、支持片７ａが緩やかに作用力を受け
てこれを緩衝する。換言すれば、バインダー７の両端は
緩く吊りリード５に連結されているようなもので、両端
をきっちりと剛体支持されるのに比べると、圧下力に馴
染むようにして支持片７ａが変形しやすい。このため、
バインダー７やインナリード２の先端部分に無理な作用
力が働くことが抑えられ、インナリード２の曲がりや捩
じれ等を防ぐことができる。

【００２２】このようにインナリード２の上面に薄肉部
２ａを形成した帯状材料５０は第２熱処理過程によって
応力が除去される。すなわち、帯状材料５０に対して段
階的にリードフレームのパターンを順送り金型によって
プレス成形するときに発生する残留応力が、この２回目
の応力除去焼き鈍しによって除去される。

【００２３】次いで、応力を除去された帯状材料５０は
２回めのプレス過程に入り、ここでは、バインダー７を
除去して各インナリード２を独立したものに分ける。こ
のバインダー７の除去は、先に述べたように、薄肉７ａ
の肉が薄い部分をカットすることによって行う。すなわ
ち、図３の（ａ）の中の一点鎖線で示すように、カット
線が薄肉部７ａを通過するように２回目のプレス工程で
インナリード２の先端からバインダー７を切り落とす。

【００２４】このように、インナリード２の中で肉が薄
い薄肉２ａをカットするので、このカットの際に生じる
残留応力は帯状材料５０の肉厚を持つインナリード２の
他の部分をカットする場合に比べると小さくなる。この
ため、インナリード２の先端に生じる残留応力も小さく
なり、後工程でのインナリード２の先端部の捩じれや曲
げ変形等の発生が抑えられる。

【００２５】以上のように、金属の薄板材料をスリッテ
ィングした後に発生する残留応力は第１熱処理によって
除去され、第１回目のプレス工程ではバインダー７をイ
ンナリード２の先端に一体化したままで且つインナリー
ド２の先端からバインダー７の一部にかけての上面に薄
肉部２ａが形成される。このプレス工程では、第１熱処
理によって帯状材料５０の残留応力は除去されているの
で、帯状材料５０にキャンバーやクロスボー等の変形が
抑えられる。このため、基準孔６の形状やピッチ及びイ
ンナリード２の形状等に狂いが出ることはなく、順送り
金型によってパターンを段階的にプレスによって打ち抜
く工程であっても、帯状材料５０の正しい送りと正確な
位置決めが維持される。したがって、リードフレームの
パターンが高い精度で正確に打ち抜かれる。

【００２６】また、第２熱処理ではこのリードフレーム
のパターンの打抜きで発生した残留応力を除き、同時に
インナリード２の先端部の薄肉部２ａの残留応力も抑え
られる。このため、第２回目のプレス工程でこの薄肉部
２ａをカットしても、インナリード２の先端に発生する
残留応力も小さくなり、その寸法精度や形状の狂いも抑
えられる。

【００２７】図４は別の実施例の要部を示すものであっ
て、同図の（ａ）はインナリードの先端とバインダー部
分の平面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線によ
る断面図である。

【００２８】この例では、インナリード２の先端からバ
インダー７の全体を圧下して薄肉部２ｂとしている。こ
の薄肉部２ｂの形成は前記の実施例と同様に第１回目の
プレス工程によって行い、その他の熱処理の工程等は全
く同様である。

【００２９】このように薄肉部２ｂを広く設けることに
よっても、前記の場合と同様にインナリード２の先端の
歪みや変形を生じない高い精度のリードフレームの製造
が可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、スリッティングから最終の
プレス加工で発生する残留応力を２回の応力除去のため
の熱処理によって除去し、インナリードの先端の形状や
寸法を維持するバインダーを除去する際にはインナリー
ドの先端又はバインダーにかけての薄肉部をカットする
ので、応力による歪みやバインダーの除去時の歪みの発
生を抑えることができる。また、各工程での位置決めや
帯状材料の送りに利用する基準孔の位置や形状に狂いが
生じることがなく、インナリードの先端が細くてしかも
隙間が小さいようなリードフレームのパターンであって
も、高い精度の加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリードフレームの製造方法の工程図で
ある。

【図２】第１プレス加工によって帯状材料にリードフレ
ームのパターンを形成したときの平面図である。

【図３】バインダー部分の詳細を示す図であって、同図
の（ａ）は図２の円Ａで囲んだ部分の拡大平面図、同図
の（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視による断面図であ
る。

【図４】薄肉部をバインダーの全体に設ける例を示す図
であって、同図の（ａ）は図３の（ａ）に対応する要部
の平面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線矢視に
よる断面図である。

【図５】従来工程における第１回目のプレス加工で成形
したリードフレームの平面図である。

【図６】従来のリードフレームの製造における工程図で
ある。

【図７】図５のリードフレームに発生するプレス加工後
の残留応力分布を示す線図である。

【図８】図７の残留応力分布を持つ帯状材料に発生する
変形を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ステージ ２ インナリード ２ａ 薄肉部 ２ｂ 薄肉部 ３ タブ ４ アウターリード ５ 吊りリード ６ 基準孔 ７ バインダー ７ａ 支持片 ８ スペーサ孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅広の金属薄板材料を帯状材料にスリッ
   ティングし、該帯状材料に順送り金型によってリードフ
   レームのパターンを段階的に打抜き成形するリードフレ
   ームの製造方法であって、前記スリッティングした帯状
   材料をスリッティングによる残留応力を除去する第１熱
   処理と、該第１熱処理の後に前記帯状材料にリードフレ
   ームのパターンを打抜き成形する第１プレス工程と、該
   第１プレス工程の後に打抜き成形による残留応力を除去
   する第２熱処理と、該第２熱処理の後に前記リードフレ
   ームのパターンを完成させる第２プレス工程とをこの順
   に行い、前記第１プレス工程では、リードフレームのス
   テージ，インナリード及びアウターリードを成形すると
   共に前記インナリードの先端を繋ぐバインダーを残した
   ままとし、且つ前記バインダーとの間の前記インナリー
   ドの先端部又は該先端部を含めて前記バインダーまでの
   全ての上面を圧下して幅方向に薄肉部を形成し、更に前
   記第２プレス工程では、前記インナリードの先端部の薄
   肉部の中を走る切断線によって前記バインダーとインナ
   リードとを切り離すことを特徴とする半導体装置用リー
   ドフレームの製造方法。