JP2870290B2

JP2870290B2 - 半導体部品リードのロール成形方法

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Publication number: JP2870290B2
Application number: JP4072983A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダー・ジェイ・エリオット
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: GB2253364A; GB9202826D0; JPH0595066A; KR100197773B1; GB2253364B; KR920018910A; US5074139A; MY107873A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に部品リードの成
形に関し、さらに詳しくは半導体部品のパッケージ・リ
ードの成形に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体部品の製造において重要な段階の
１つに、パッケージ・リードを最終形状に形成する段階
がある。この作業は複雑な多段工程の最終段階の１つと
して行なわれるため、とくに重要である。表面実装技術
（ＳＭＴ）の登場により、この問題は一層複雑になって
いる。なぜならば、これらのクリティカルなリードにお
いて多数の曲げを必要とするためである。最小部品の一
般的なパッケージの大きさは、約２ｍｍ×１．２５ｍｍ
×０．９ｍｍであり、個々の部品を手作業で処理するこ
とは困難な作業である。従来、部品が別の切断工程によ
ってリード・フレームから分離された後、リードを曲げ
るために油圧式プレスが用いられてきた。この処理では
個々の部品をリードが形成される前およびその後におい
ても処理する必要がある。寸法が小さく、かつ許容公差
が厳しいため、所要の最終形状寸法を達成するのに十分
な精度で個々の部品をプレス上に配置することは困難で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】迅速かつ正確であり、
しかも形成工程中にリードや部品を破損する可能性のな
い半導体部品リードの曲げ加工方法が必要になる。この
方法により、できるだけ一括して部品を処理して小型部
品の困難な処理を最小限に抑えることができることが望
ましい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチング
・ダイオード，ディスクリート・トランジスタおよび集
積回路などの半導体部品のリードを、ロール成形工程を
用いてリード・フレームを所望の形状に曲げてから、個
々の部品を切断することにより最終形状に曲げ加工を行
なう方法を提供する。この方法は、半導体部品を最終段
階までリード・フレーム上で一括して処理することを可
能にし、極めて高速で、リードを損傷する可能性のない
正確な曲げ加工が可能な連続フロー処理である。

【０００５】

【実施例】図１は、一般的な小型半導体装置パッケージ
の端面図である。図示のものと同様な小型パッケージ
は、スイッチング・ダイオード，ディスクリート・トラ
ンジスタおよび小型集積回路などの小型半導体装置を実
装するために一般に用いられる。このパッケージは、リ
ードが極めて厳密な公差で２つの曲げ加工されることを
必要とする表面実装技術（ＳＭＴ）を利用するように設
計されている。パッケージ２２は、成型プラスチック本
体２０および複数のリード２３から成る。成型プラスチ
ック本体２０は、１．３００ｍｍの幅１７および０．９
５００ｍｍの高さ１６を有する。リード２３は、成型プ
ラスチック本体２０より下に０．１ｍｍ以下の突出部２
１を有していなければならない。リード２３は、第１直
角曲げ部２４と第２直角曲げ部１９とによって形成され
る。直角曲げ部１９は、０．１３０ｍｍの半径を有す
る。リード２３は、２．１１０ｍｍの全幅１８を残すよ
うに切断しなければならない。これらすべての寸法の基
準公差は、０．０２５ｍｍである。

【０００６】従来技術に従ってアンビル（金敷）とプレ
スとを用いてこれらのリード２３を曲げ加工するために
は、第２の曲げ工程を必要とし、破損または取り扱い上
の誤りの可能性がさらに高くなる。製造中に、使用され
るリードフレームからパッケージ２２を分離すること
も、さらに別の工程として行なわなければならない。せ
いぜい２ｍｍ幅のパッケージを個別に取り扱うことは極
めて困難であり、特殊なハンドリング技術を必要とす
る。プレスにおいてこれらの部品を正確に位置合わせす
ることは、さらに困難である。パッケージ２２の寸法は
小さいので、リード２３に対する破損の可能性が高くな
り、その影響は厳しいものになる。

【０００７】リード２３を曲げ加工するための新規な方
法が必要であることは明らかである。その解決方法は、
ロール成形という旧来の技術を適用することにある。大
きな金属板曲げ加工に適用されるロール成形技術につい
ては、”ＴｏｏｌａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
ＥｎｇｉｎｅｅｒｓＨａｎｄｂｏｏｋ”，ｅｄｉ
ｔｏｒＣｈａｒｌｅｓＷｉｃｋ，ｃｏｐｙｒｉｇ
ｈｔ１９８３，１９８４ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＭ
ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｓの第
８章において詳細に説明されている。しかしこの方法
は、半導体部品のリードの曲げ加工のような極小メタル
部品に適用されたことはこれまでなかった。ロール成形
方法は、リードフレームを一連のフォーム・ローラにか
け、これらのローラがリードフレームを連続的に曲げ
て、最終形状にすることにより最終的な成形を行なう。
ロール成形装置を通る部品の流れは実質的に連続的な流
れであり、極めて高い生産率が得られる。

【０００８】最終組立において、半導体部品はリードフ
レーム上に実装され、このリードフレームはチップ用の
実装表面，最終部品に必要なすべてのリードおよび支持
フレームによって構成される。一般に、支持フレーム
は、スプロケット穴および短絡棒（ｓｈｏｒｔｉｎｇ
ｂａｒ）などの機構で設計され、破損の危険をおかさず
に半導体部品の取り扱いの便宜を図っている。スプロケ
ット穴は、組立工程における半導体部品の厳密な位置合
わせを行なう上で役立つ。半導体部品は、組立工程中に
リードフレームから切断しなければならない。ロール成
形方法は、最終段階で部品をリードフレームから切断す
るように設計して、小さな部品の個々の取り扱いを最小
限に抑えることができる。リードの曲げ加工などの作業
のための部品の位置合わせは、個々の部品をリードフレ
ームに取付けたままで行なうことができる。リードフレ
ームは部品を所定の位置に正確に維持するように設計さ
れているので、この位置合わせは非常に簡単になる。ま
た、リードフレームは部品を物理的な誤用および静電気
の放電による破損から保護するように設計されている。
最終製造段階まで部品をリードフレームに取付けたまま
で維持することにより、この保護措置は最大限に活かさ
れる。本発明は、半導体装置のリードの曲げ加工にロー
ル成形技術を適用することを提供する。

【０００９】図２は、本発明の好適な実施例としてのロ
ール成形機の概略側面図である。ロール成形機２６は、
第１ローラ・セット２７，第２ローラ・セット３２，第
３ローラ・セット３３，第４ローラ・セット３４および
第５ローラ・セット３６から成る複数のローラ・セット
を有している。ローラ・セット２７，３２，３３，３
４，３６は、複数のフォーミング・ローラによって構成
され、これらのローラは、好適な実施例では、カーバイ
ド焼入れ圧延鋼材製である。リードフレーム２８は、製
造中にメタル・フレームによって保持された複数の半導
体装置から成る。リードフレーム２８は一連のローラ・
セット２７，３２，３３，３４，３６を通過し、各ロー
ラ・セットはリードフレームを所望の形状に順次曲げて
いく。５番目の最終ローラ・セット３６は、リードフレ
ーム２８をリードフレーム２８の余分な部分から複数の
半導体装置３１に分離し、一定量のリードフレーム・ス
クラップ２９を残す。リードフレーム・スクラップ２９
は、製造工程中にハンドリングおよび支持用のリードフ
レーム部となり、最終半導体部品としての役割はない。
より多数のローラ・セットまたは少数のローラ・セット
を用いてリードを成形する、本発明の多くの変形例があ
る。特定の実施例に用いるローラ・セットの数は、必要
な曲げ加工の複雑度，リードフレーム２８の寸法および
所望の作業速度に応じて異なる。本発明の機能性に影響
せずに、好適な実施例について説明されたものと同一の
結果が得られるさまざまな成形角度およびローラ構造が
あることは明らかである。

【００１０】図３は、第１ローラ・セット２７の詳細な
正面図である。この第１ローラ・セット２７は、本発明
の好適な実施例として、図４のロール成形機の一部であ
る。第１ローラ・セット２７は、一つの上部ローラ３８
と一つの底部ローラ３８とによって構成される。ローラ
３７，３８のそれぞれは、一対の曲げ面３９および本体
空洞部４１を有する。曲げ面３９は曲げ角４２を形成
し、この曲げ角４２は好適な実施例では約２５度であ
る。曲げ面３９は、底部ローラ３８からおよび上部ロー
ラ３７の整合する凹部から突出している。曲げ面３９
は、本体空洞部４１を中心にして対称的である。本体空
洞部４１は、成型プラスチック本体２０（図１）がロー
ラ・セット２７を自由に通過するが、位置合わせして維
持できるような形状である。本発明の別の実施例では、
曲げ角４２を別の角度にしてもよく、上部ローラ３７と
底部ローラ３８を入れ替えてもよく、本体空洞部４１に
対して非対称的でもよく、また本体空洞部４１は成型プ
ラスチック本体２０（図１）に所定量の圧力が加わるよ
うな形状にしてもよい。

【００１１】図４は、第２ローラ・セット３２の詳細な
正面図である。この第２ローラ・セット３２は、本発明
の好適な実施例として、図２のロール成形機の一部であ
る。第２ローラ・セット３２は、一つの上部ローラ４３
と一つの底部ローラ３８とによって構成される。ローラ
４３，４４のそれぞれは、一対の曲げ面４６および本体
空洞部４１を有する。曲げ面４６は曲げ角４７を形成
し、この曲げ角４７は好適な実施例では約５０度であ
る。第２ローラ・セット３２は、さまざまな変形例を含
め、第１ローラ・セット２７（図３）とそれ以外の点で
は同様である。簡単にするため、これらの同様な特徴に
ついては繰り返して述べないが、第２ローラ・セット３
２についてもあてはまるものとする。

【００１２】図５は、第３ローラ・セット３３の詳細な
正面図である。この第３ローラ・セット３３は、本発明
の好適な実施例として、図４のロール成形機の一部であ
る。第３ローラ・セット３３は直角曲げ１９（図１）の
成形を開始し、ローラ・セット２７，３２で用いたもの
とは若干異なる構成を用いる。第３ローラ・セット３３
は、一対の同一な上部ローラ４８と、一つの底部ローラ
４７とによって構成され、各ローラは独立した駆動軸２
５，３０，４５によってそれぞれ配置され駆動される。
同一な上部ローラ４８はそれぞれ、第１曲げ面５１，第
２曲げ面５２および本体空洞部４１を有する。底部ロー
ラ４９は、本体空洞部５１の両側に曲げ面５１，５２を
有する。曲げ面５１は、成型プラスチック本体２０に最
も近いリード２３（図１）の部分で曲げ角５３を形成す
る。曲げ角５３は約７０度である。曲げ面５２は約４０
度の曲げ角５４を形成し、リード２３（図１）に約１１
０度の初期曲げを生じる。第３ローラ・セット３３は、
さまざまな変形例を含め、第１ローラ・セット２７（図
３）とそれ以外の点では同様である。簡単にするため、
これらの同様な特徴については繰り返して述べないが、
第３ローラ・セット３３についてもあてはまるものとす
る。

【００１３】図６は、第４ローラ・セット３４の詳細な
正面図である。この第４ローラ・セット３４は、本発明
の好適な実施例として、図４のロール成形機の一部であ
る。第４ローラ・セット３４は、直角曲げ１９（図１）
の成形を継続し、第３ローラ・セット３３と同様に３つ
のローラを用いる。第４ローラ・セット３４は、一対の
同一な上部ローラ５６と一つの底部ローラ５７とによっ
て構成され、各ローラは独立した駆動軸３５，４０，５
０によってそれぞれ配置され駆動される。同一な上部ロ
ーラ５６はそれぞれ、第１曲げ面５８，第２曲げ面５９
および本体空洞部４１を有する。底部ローラ５７は、本
体空洞部５７の両側に曲げ面５８，５９を有する。曲げ
面５８は、成型プラスチック本体２０に最も近いリード
２３（図１）の部分で曲げ角６１を形成する。曲げ角６
１は約８０度である。曲げ面５９は、底部ローラ５７の
上面と平行であり、その結果、約１００度の第２曲げが
リード２３（図１）に生じる。第４ローラ・セット３４
は、さまざまな変形例を含め、第１ローラ・セット２７
（図３）とそれ以外の点では同様である。簡単にするた
め、これらの同様な特徴については繰り返して述べない
が、第４ローラ・セット３４についてもあてはまるもの
とする。

【００１４】図７は、第５ローラ・セット３６の詳細な
正面図であり、この第５ローラ・セット３６は、本発明
の好適な実施例として図４に示されるロール成形機の最
後のローラ・セットである。第５ローラ・セット３６
は、一つの上部ローラ６２と一つの底部ローラ６３によ
って構成される。ローラ６２，６３はそれぞれ、切断面
６４，最終成形面６６および本体空洞部４１を有する。
切断面６４は、リード２３（図１）を切断する機能を行
ない、リードフレーム２８（図２）から半導体装置３１
（図２）を分離し、リードフレーム・スクラップ２９
（図２）を残す。最終成形面６６は、リード２３が所望
の形状および寸法に正確に形成されるような形状になっ
ている。第５ローラ・セット３６は、さまざまな変形例
を含め、第１ローラ・セット２７（図３）とそれ以外の
点では同様である。簡単にするため、これらの同様な特
徴については繰り返して述べないが、第５ローラ・セッ
ト３６についてもあてはまるものとする。

【００１５】以上から、ロール成形方法を半導体部品リ
ードを最終形状に曲げ加工することに適用することによ
り、従来の方法に比べいくつかの利点が得られることが
明らかである。ロール成形方法は連続的な工程であり、
中断せずに部品の高速処理が可能で、曲げ加工中のリー
ドや部品に対する損傷の可能性は最小限に抑えられ、正
確なリード曲げが容易に得られる。リードフレームから
部品を切断することを最終ローラ・セットまで延ばすこ
とにより、前段のすべての作業で部品を個別ではなく一
括して処理することが可能になる。また、リードフレー
ムは部品を電気的にも物理的にも保護し、この保護は最
終組立段階まで維持することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的な小型半導体装置パッケージの端面図で
ある。

【図２】本発明を具現するロール成形機の概略側面図で
ある。

【図３】図２のロール成形機の一部である第１ローラ・
セットの詳細な正面図である。

【図４】図２のロール成形機の一部である第２ローラ・
セットの詳細な正面図である。

【図５】図２のロール成形機の一部である第３ローラ・
セットの詳細な正面図である。

【図６】図２のロール成形機の一部である第４ローラ・
セットの詳細な正面図である。

【図７】図２のロール成形機の一部である第５ローラ・
セットの詳細な正面図である。

【符号の説明】

１９，２４直角曲げ部２０成型プラスチック本体２１突出部２２半導体装置パッケージ２３リード２６ロール成形機２７第１ローラ・セット２８リードフレーム２９リードフレーム・スクラップ３２第２ローラ・セット３３第３ローラ・セット３４第４ローラ・セット３６第５ローラ・セット３７上部ローラ３８底部ローラ３９曲げ面４１本体空洞部４２曲げ角４３上部ローラ４４底部ローラ４６曲げ面４７曲げ角４８上部ローラ４９底部ローラ２５、３０，４５駆動軸５１第１曲げ面５２第２曲げ面５３曲げ角５６上部ローラ５７底部ローラ５８第１曲げ面５９第２曲げ面６１曲げ角６２上部ローラ６３底部ローラ６４切断面６６最終成形面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体部品リードをロール成形する方法
であって：リードフレーム上の複数のパッケージングされた半導体
部品をある経路に沿って供給する段階；前記経路に沿って配置された複数の成形ローラ・セット
に、前記複数のパッケージングされた半導体部品を通過
させる段階であって、各ローラ・セットが所定の形状が
得られるまで、半導体部品リードに対して徐々に大きな
曲げを加える段階；および最終ローラ・セットによってリードフレームの余剰部分
を切断し、リードフレームからここの半導体部品を分離
する段階；から成ることを特徴とする方法。