JP2847064B2 - 半導体装置製造用パンチ - Google Patents

半導体装置製造用パンチ

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JP2847064B2
JP2847064B2 JP13104796A JP13104796A JP2847064B2 JP 2847064 B2 JP2847064 B2 JP 2847064B2 JP 13104796 A JP13104796 A JP 13104796A JP 13104796 A JP13104796 A JP 13104796A JP 2847064 B2 JP2847064 B2 JP 2847064B2
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semiconductor device
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sintered body
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正彦 岡田
敏一 重金
多加夫 梅野
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NORITAKE KANPANII RIMITEDO KK
Noritake Diamond Industries Co Ltd
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NORITAKE KANPANII RIMITEDO KK
Noritake Diamond Industries Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC,LSI,V
LSI等の半導体装置パッケージ製造工程において使用
される各種パンチ、例えば、樹脂封止パッケージに発生
するバリを、打ち抜きによって除去するためのパンチに
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の樹脂封止パッケージは、エ
ッチング又はプレス成形された多連のリードフレームに
半導体素子をマウントし、ワイヤボンディングの後、エ
ポキシ系又はシリコン系樹脂で多数個一度にモールドす
ることにより形成される。
【0003】モールドされた半導体素子は次行程でゲー
トカットによりフレームから切り離され、個々の独立し
た半導体装置となる。
【0004】ここで、リードフレームをモールドする
際、リードフレームと金型のわずかな隙間から樹脂が滲
み出したり、またアウタ・リードとダム・バーに囲まれ
た空間にはリードフレームの厚さ分の樹脂が充填され、
これらをバリと称している。
【0005】図5はこのようなバリの発生状態を示し、
同図において、50はモールド樹脂、51はアウタ・リ
ード、52はダム・バー、55は滲み出したバリ、56
はアウタ・リード51とダム・バー52の空間に充填さ
れたバリをそれぞれ示す。
【0006】このようなバリは、弱い衝撃でも剥離する
ことがあるが、特に外装処理後にバリが剥離すると、リ
ードフレームの素地が露出してアウタ・リードのはんだ
濡れ性、耐食性を損なうため、外装処理前に充分にバリ
を除去する必要がある。
【0007】従来、バリの除去方法として、上記滲み出
したバリ55の除去には、高圧水法あるいは液体ホーニ
ング法が採用されている。高圧水法は、内径0.2mm
位のノズルから数百kg/cm2 の水をバリに噴射して
除去する。また、液体ホーニング法では、内径8〜10
mm位のノズルからメディアを混合した水を数kg/c
2 の圧力でバリに吹き付けて除去する。
【0008】一方、アウタ・リード51とダム・バー5
2の空間に充填されたバリ56は、特開平3−5085
4号公報、特開平2−30152号公報、特開平5−3
26798号公報等に開示され、また図6に示すような
櫛の歯状のパンチを用い、プレスによってダム・バー5
2と共に除去される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このパンチは、従来、
比較的耐摩耗性に優れた超硬又は超微粒子超硬によって
形成されている。しかしながら、半導体装置の高集積度
化によるパンチ部材の極細化や、樹脂内にシリカが充填
材として添加されることなどから、近年、特にパンチの
摩耗が激しくなり、通常の使用状態でも3月程度での交
換が必要とされている。
【0010】この対策として、耐摩耗性に優れた、ダイ
ヤモンド焼結体層やCBN焼結体層をパンチ先端部に形
成することが考えられるが、これら焼結体はパンチの母
材である超硬とは直接ロウ付けすることができず、大が
かりな設備を用い、不活性雰囲気中あるいは真空中で、
活性金属を用いた特殊なロウ付け法を用いることが必要
である。このため、耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結
体等のパンチへの適用を困難にしている。
【0011】この他、超硬等からなる母材表面にCVD
(chemical vapordepositio
n)法などを用い、TiC膜やダイヤモンド膜等を形成
することも考えられる。しかしながら、この場合に形成
されるTiC層は、せいぜい数μm程度であり、この程
度の厚みでは、繰り返しによる摩耗が激しいパンチの耐
久性を大きく向上させるまでには至らない。
【0012】また、このような問題は、上記したものの
ほか、樹脂モールドする際の湯口(ゲート)の打ち抜き
用として使用されるゲート(カット)パンチ、アウタ・
リード間に流れ出したバリのみを打ち抜くレジンパン
チ、アウタ・リード間に流れ出したバリとタイバー(ダ
ム・バー)をダイとセットで打ち抜くダイバーカットパ
ンチ、折り曲げダイとセットで使用され、アウタ・リー
ドを所定の長さに切断して折り曲げる切り曲げパンチ、
またリードフレームのみをカットするリードカットパン
チにも同様に生じることである。本発明においてパンチ
とは、上記すべてのパンチを含むものとする。
【0013】本発明は、半導体装置パッケージ製造工程
で使用される各種パンチにおける上記問題点を解消する
もので、比較的製造が簡単で耐摩耗性に優れ、さらに強
度に優れたパンチを提供し、半導体装置の生産性を向上
させることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、半導体装置のパッケージ製造工程において
使用される切断又は折り曲げ用のパンチであって、先端
部に、あらかじめ金属部材に超砥粒層を焼き付け成形し
た超硬チップをロウ付け法により固着したことを特徴と
する。
【0015】ダイヤモンド焼結体及びCBN焼結体は、
従来のパンチ素材である超硬又は超微粒子超硬に比べ遥
かに耐摩耗性に優れる反面、ダイヤモンド焼結体等と超
硬とは大気中でのロウ付けが困難であるなどの問題を有
する。これを、あらかじめ、バッキングとしての金属部
材(超硬部材)に500μm程度上記ダイヤモンド焼結
体層及びCBN焼結体層を焼き付け成形した超硬チップ
を用いることによって、パンチ母材への接合が大気中の
ロウ付けによって可能となる。
【0016】ダイヤモンド焼結体層を備えた超硬チップ
は、カプセル内に母材となる超硬板と、直径数μm〜数
十μmのダイヤモンドパウダ及びCoなどの金属媒体を
充填し、ダイヤモンドの生成条件である1400〜15
00℃、5万気圧の条件で焼結することによって、母材
の表面に砥粒層を固着成形することができる。
【0017】超砥粒の粒径としては、特に限定されない
が、ダイヤモンド砥粒の場合、5μm以下、8〜15μ
m、20〜30μmのものを用いることができ、これと
バインダとしての金属(Co等)を、体積比で9:1程
度に混合して使用する。
【0018】また、CBN砥粒の場合も特に限定されな
いが、粒径5μm以下のものを使用し、バインダとして
Co又はセラミックスを用い、これを9:1〜5:5程
度に混合したものを使用することができる。
【0019】ここで、超硬チップと母材との接合位置
は、櫛歯深さよりも0.5mm以上母材側とすることに
よって、接合強度を高め、超硬チップと母材の接合部に
おける剥離を効果的に防ぐことができる。
【0020】パンチ先端の摩耗による使用限界は一般的
には約80μm程度までであり、超砥粒層の厚みはこれ
以上が望ましく、且つ修正して使用することを考慮すれ
ば、200μm以上が望ましい。
【0021】このような、パンチ母材である超硬の先端
にダイヤモンド焼結体層を形成した超硬チップを櫛の歯
状に形成するには、ワイヤーカット放電加工法等を用い
ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施
の形態を示すバリ打ち抜き用パンチの正面図である。同
図において、10は超硬からなるパンチ母材、11はこ
のパンチ母材10の先端に銀ロウ付けSにより接合され
た超硬チップである。超硬チップ11は、先端が分割さ
れた櫛の歯状に形成され、超硬からなるチップ母材11
aの先端に、厚さ約500μmのダイヤモンド焼結体層
11bが形成されている。
【0023】本実施の形態においては、パンチ溝深さh
=10mm、ピッチP=1.8mm、パンチ巾W=0.
6mmとし、パンチ母材10と超硬チップ11の接合面
Sを、溝よりも2mmパンチ母材10より側としてい
る。
【0024】次いで上記バリ打ち抜き用パンチの製造方
法について説明する。超砥粒層を有する超硬チップの製
造工程を示す図2を参照して、まず、図2(a)に示す
ように、ダイヤモンド砥粒20aとバインダ(Co)2
0bを混合したものと、超硬合金母材21とを、図2
(b)に示すようにカブセル22内に充填する。次い
で、これを図2(c)に示すような超高圧装置23を用
い、5万気圧,1400℃以上の温度で超高圧焼結す
る。
【0025】これによって、図2(d)に示すような、
超硬合金母材21の表面にダイヤモンド焼結体層24が
固着されたダイヤモンド焼結体コア25が形成される。
なお、超砥粒としてCBN砥粒を用いた場合にも同様の
手順により形成することができる。
【0026】次いで、これをワイヤーカット放電加工法
などを用い、製品寸法に合わせた任意の大きさのチップ
に切り出す。
【0027】さらにこれをパンチ母材10先端部に銀ロ
ウ付けし、ワイヤーカット放電加工法などを用い、所定
の櫛の歯状に加工することによって図1に示すバリ打ち
抜き用パンチが完成する。
【0028】このような構造によって、従来の超硬又は
超微粒子超硬製のパンチに比べ、飛躍的に耐久性が向上
し、半導体製造装置におけるパンチの交換頻度が減少
し、生産性を向上させることができる。
【0029】図3は本発明の他の実施の形態を示すパン
チの先端部を示す正面図で、本実施の形態では、超硬チ
ップ15として、チップ母材15の作用点側のみにダイ
ヤモンド焼結体層15bを形成している。この超硬チッ
プ15も上記方法に準じて製造することができる。この
ように、作用点側のみに焼結体層15bを設けることに
よって、高価な焼結体層を経済的に使用することができ
る。
【0030】
【実施例】実施例1として上記実施の形態に示すパンチ
を、また実施例2として超硬チップの長さを3mmと
し、接合部分を溝の上部としたパンチを、また比較例と
して、従来の超硬部材からなるパンチを用い、半導体装
置のバリ取りに使用した。
【0031】結果は、比較例では3カ月の使用で約80
μmの摩耗が見られ、所定の加工精度を維持することが
できなくなり、継続使用が不可能であった。これに対
し、実施例1及び実施例2とも、3カ月の使用では全く
摩耗が見られず、継続使用が可能であった。但し、実施
例2においては、摩耗は見られなかったものの、超硬チ
ップとパンチ母材の接合部に剥離がみられた。
【0032】この結果をもとに、超硬チップの長さを少
しずつ変化させ、パンチ母材との接合強度の試験を行っ
たところ、超硬チップの長さがパンチ溝よりも短い場
合、すなわち、パンチの櫛の歯部分で接合した場合に
は、強度的に弱く、溝よりも、0.5mm以上パンチ母
材側で接合した場合、充分な接合強度を有することが確
認された。
【0033】図4は、超硬チップの長さと強度の関係を
示すグラフで、先端の櫛の歯部で接合した場合、接合面
積が狭いため、接合強度が弱く、溝深さよりも0. 5m
mを越えたところから急激に強度が増し、それ以降はほ
ぼ同じ傾向であった。
【0034】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0035】(1)あらかじめ金属部材にダイヤモンド
焼結体層またはCBN焼結体層からなる超砥粒層を焼き
付け成形した超硬チップを、パンチ先端にロウ付けによ
り接合したことにより、比較的製造が簡単でありかつ耐
摩耗性に優れたパンチが提供でき、これによって半導体
装置の生産性を向上させることができる。
【0036】(2)砥粒層の厚みを200μm以上とす
ることによって、比較的長期間にわたって製品の品質を
損なわない使用が可能となる。
【0037】(3)超硬チップの接合位置を、櫛歯深さ
よりも0.5mm以上母材側とすることによって、比較
的小さな超硬チップでも、超硬チップと母材の接合部に
おける剥離を効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のバリ打ち抜き用パンチの正面図であ
る。
【図2】 超砥粒層を有する超硬チップの製造工程を示
す図である。
【図3】 他の実施の形態を示すパンチの側面図であ
る。
【図4】 超硬チップの長さと強度の関係を示すグラフ
である。
【図5】 バリの発生状況を示す説明図である。
【図6】 従来のバリ打ち抜き用パンチの正面図であ
る。
【符号の説明】
10 パンチ母材 11,15 超硬チップ 11a,15a チップ母材 11b,15b ダイヤモンド焼結体層 50 モールド樹脂 51 アウタ・リード 52 ダム・バー 55,56 バリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅野 多加夫 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−274734(JP,A) 実開 平2−81721(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置のパッケージ製造工程におい
    て使用される切断又は折り曲げ用のパンチであって、
    硬からなる金属部材の先端部にあらかじめ超砥粒層を焼
    き付け成形した超硬チップを、ロウ付け法によりパンチ
    母材に固着したことを特徴とする半導体装置製造用パン
    チ。
  2. 【請求項2】 先端部が櫛の歯状に形成されていること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置製造用パンチ。
  3. 【請求項3】 前記超砥粒層が、ダイヤモンド焼結体層
    またはCBN焼結体層であることを特徴とする請求項1
    及び2記載の半導体装置製造用パンチ。
  4. 【請求項4】 前記砥粒層の厚みが200μm以上であ
    ることを特徴とする請求項1〜3記載の半導体装置製造
    用パンチ。
JP13104796A 1996-04-27 1996-04-27 半導体装置製造用パンチ Expired - Lifetime JP2847064B2 (ja)

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