JP3248202B2 - ヒートシンク付きリードフレーム材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレームを形成
するためのリードフレーム材、特にヒートシンク付きリ
ードフレーム材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の高出力化、高集積化に伴い、半
導体から発生する熱量が増加するので、この熱による半
導体の性能劣化を防止するため、外部に熱を放散する必
要がある。そのため熱放散性に優れたヒートシンクを半
導体パッケージ中に埋め込むことが考えられている。

【０００３】この一例として異形断面条があり、トラン
ジスタ用のリードフレーム材に用いられている。

【０００４】図３は、従来のこの種の異形断面条の外観
斜視図である。

【０００５】同図に示すように、この異形断面条１は単
一の板状部材ではなく、幅方向において中央が両端より
厚い段差を有するように形成された板状部材である。こ
の中央部の厚板部２上には半導体チップが取り付けら
れ、両端の薄板部３にはリード部が形成されてパッケー
ジに埋め込まれる。

【０００６】このような異形断面条の製造方法として
は、成形方向（長手方向）に側面逃げ角を有する型溝を
設けたＶ型ダイスと平ロールとを用いて成形する成形法
や、最終成形時の異形断面条の各部の厚さ比とほぼ同じ
比の断面を有する素材条を押し出し成形し、その後孔型
ロールにて仕上げ圧延する方法、圧延方向に順次形状を
変えた複数の溝付きロールを配置し、これらのロール群
により異形断面条を圧延成形する方法等がある。

【０００７】図４は、図３に示した異形断面条を板状部
材から圧延によって製造する方法の一つである溝ロール
圧延法を説明するための断面図である。

【０００８】同図において、任意の溝角度θ及びコーナ
部の曲率Ｒを有する溝４を形成した溝ロール５と、ロー
ル６とを用いて、板状部材１を図の上下方向に押圧しな
がら紙面に垂直な方向に搬送する。板状部材１は、溝４
の両縁部を圧延部とすることで圧延部での材料変形を板
上部材１の幅方向（図の左右方向）のみだけでなく溝内
方向（紙面に垂直な方向）にも発生させることで、溝ロ
ール５及びロール６で圧延された薄板部３と、溝４によ
る圧延されない厚板部２とが一体的に形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の異形断面条は、板幅方向にのみ板厚の異なる部
分を有するリードフレーム材で、厚板部をヒートシンク
として用い、薄板部を外部コネクタとの接続用リードと
するものである。従って、この異形断面条ではリードと
なる部分は、ヒートシンク部の片側又は両側に限定され
る。このため端子数の少ないトランジスタ用のリードフ
レーム材には使用できるものの、信号端子数の多いＩＣ
用リードフレーム材としては、ヒートシンク部の片側或
いは両側のみのリードでは、ピン数が不足するので使用
できない。

【００１０】信号端子の多い多ピンＩＣ用リードフレー
ム材としては、ヒートシンク部の４方向にリード部を確
保する必要がある。つまり、ヒートシンクとなる厚板部
の４方にリード部となる薄板部を有するリードフレーム
が必要となる。

【００１１】これに対し前述した従来の圧延による異形
断面条の製造方法では、条材の両側に長手方向に連続し
た薄板部を形成することはできるが、ヒートシンク部と
して機能する厚板部を条材の長手方向に形成することは
できない。

【００１２】４方向にリード部を有するリードフレーム
材を製造する方法としては、従来法により条材の両側に
長手方向に連続して薄板部を有する異形断面条を成形
し、その後厚板部を切削により分断して長手方向両側に
もリード部を形成することも考えられるが、歩留まりが
悪くなり、リードフレームの表面に切削傷が残ってしま
うので品質上リードフレーム材には適さなくなる。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ヒートシンク部となる厚板部の４方向にリード部と
なる薄板部を有するヒートシンク付きリードフレームを
製造するヒートシンク付きリードフレーム材の製造方法
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一方のロールがその周面に独立した矩形の
凹部を設けたロールである圧延ロールにより前記板状部
材を圧延する工程と、加工された前記板状部材を平ロー
ル間に通して前記板状部材の厚板部を平坦に加工する工
程と、前記厚板部が平坦にされた前記板状部材を引張り
矯正する工程とを含むヒートシンク付きリードフレーム
の製造方法であって、前記ロールの凹部は、ロール表面
側の縁部が弧面となっていることを特徴としている。

【００１５】

【作用】本発明によれば、板状部材を圧延ロールで圧延
することにより、圧延ロールに形成された凹部により板
状部材に圧延されない厚板部が形成されて、この厚板部
がヒートシンク部となり、圧延ロールの凹部以外の周面
により板状部材の厚板部の周囲に薄板部が形成されて、
この薄板部がリード部となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１７】図１は、本発明のヒートシンク付きリード
フレーム材の製造方法を説明するための説明図であり、
図２は本発明の方法により製造される理想的なヒートシ
ンク付きリードフレーム材の外観斜視図である。

【００１８】図１において、矢印Ｌ₁ 方向に回転するロ
ール（図の上側のロール）１０の周面に、その周面に沿
って等間隔で複数の矩形状の凹部１１が形成されてい
る。このロール１０の下側には矢印Ｌ₂ 方向に回転する
ロール１２が、ロール１０の回転軸と平行かつ所定の間
隔を隔てて配置されている。板状部材としての金属板１
３を図の右側からこれら２つのロール１０、１２の間に
挿入すると、金属板１３が矢印Ｌ₃ 方向に搬送され、圧
延されない厚板部１３ａと、この厚板部１３ａの周囲
（４辺）に圧延された薄板部１３ｂとが一体的に形成さ
れるようになっている。

【００１９】凹部１１の底面における周面方向の長さ及
び軸方向の長さは、搭載する半導体チップの大きさにほ
ぼ等しいかまたは大きく、凹部１１の位置及びピッチ
は、薄板部１３ｂにリード部を形成することができるよ
うな配置になっている。凹部１１は、圧延される前の金
属板１３の厚さをｔ₁とし、ロール１０、１２の間隔を
ｔ₂としたとき、圧延後の薄板部１３ｂの厚さがｔ₂、厚
板部１３ａの厚さがｔ₁となるような十分な深さを有し
ている。凹部１１は、図４に示すように各辺部が所定の
溝角度θを有し、各辺部の表面側の縁部が所定の曲率Ｒ
の孤面となっており、凹部１１の幅方向両側で圧延する
金属の変形を凹部１１の内側と外側に発生させると共
に、長手方向前後で圧延する金属の変形が長手方向で急
激に変化しないようになっている。

【００２０】一般に、板状部材を図２に示すような形状
に圧延成形する場合、圧延されて薄板部となる部分の材
料変形が重要となる。通常、圧延される部分は材料の長
手方向に変形する。板状部材の長手方向において、厚板
部と厚板部との間に存在する薄板部については、幅方向
の断面で板厚が等しいため、圧延時に長手方向に変形し
ても差し支えないが、厚板部の幅方向の両側に存在する
薄板部については、圧延して長手方向に変形した場合、
厚板部との釣り合いが取れず、正常な圧延は不可能とな
る。このため少なくとも厚板部の幅方向両側に存在する
薄板部の材料については、圧延時に幅方向に変形を発生
させる必要がある。そこで、前述した溝ロール圧延での
材料変形を応用し、図１に示すような金属板の厚板部と
なるべき部分に凹部１１を有するロールを使用すること
で図２に示したヒートシンク付きリードフレーム材の加
工が可能となる。

【００２１】次に本実施例の作用について説明する。

【００２２】図１において、ロール１０、１２間に矢印
Ｌ₃方向に金属板１３を挿入すると、金属板１３の先端
部がロール１０、１２の間に引き込まれると共に、押圧
されて図の左側に搬送される。このときロール１０の凹
部１１の底面は金属板１３に接触しないので凹部１１に
対応する金属板１３の部分は圧延されず厚板部１３ａが
形成され、ロール１０の凹部１１以外の周面は金属板１
３を押圧するので金属板１３のその部分が圧延されて薄
板部１３ｂが形成されるが、形成された厚板部１３ａは
凹部１１内への金属の変形による流れによってやや湾曲
し裏面に窪みが発生する一方、この厚板部１３ａの幅方
向両側の薄板部に若干の波打ちが発生する。したがっ
て、得られた圧延材は、両端縁部を切り落として所定の
幅に加工後、平ロールによる圧延によって厚板部１３ａ
を平坦に加工し、さらに引張り矯正される。この矯正に
よって薄板部１３ｂに発生していた波打ちがなくなるの
で、厚板部１３ａをヒートシンク部に、薄板部１３ｂを
リード部として利用することができる。両端縁部を切り
落として所定の幅材へ加工する工程は、平ロールによる
圧延の後であってよい。

【００２３】次に具体的な数値を挙げて説明するが、こ
の数値により限定されるものではない。

【００２４】凹部１１の開口部の寸法は約１０ｍｍ×１
０ｍｍであり、この凹部１１がロール１０の周囲に約２
０ｍｍピッチで形成されている。溝角度θを約７０度と
し、縁部の孤面の曲率Ｒを約１．０ｍｍとした。金属板
１３には、厚さ約１．０ｍｍ、幅約３０ｍｍの無酸素銅
系焼鈍材を用いた。ロール１０、１２の間隔を約０．４
ｍｍに設定し圧延を試みたところ、得られた圧延材では
厚板部１３ａが外にやや湾曲し裏面に小さな窪みが発生
すると共に、厚板部１３ａの両側の薄板部１３ｂに若干
の波打ちが発生したが、極端なねじれや破断等は発生し
なかった。この圧延材の寸法を測定した所、厚板部１３
ａの厚さは約１．４ｍｍ、圧延材幅は約３５〜５０ｍｍ
となり、厚板部１３ａのピッチは約３０ｍｍであった。
この圧延材をスリータにより両端縁部を切り落として幅
約３０ｍｍに加工した後、平ロールで圧延して厚板部１
３ａを平坦に加工し、さらにその圧延材に引張りによる
矯正加工を施すことにより、図２に示したようなヒート
シンク付きリードフレーム材を得ることができた。

【００２５】このように本実施例によれば、金属板１３
をロール１０，１２で圧延することにより、ロール１０
に形成された凹部１１により金属板１３に圧延されない
厚板部１３ａが形成され、この厚板部１３ａがヒートシ
ンク部となり、ロール１０の凹部１１以外の周面により
金属板１３の厚板部１３ａの周囲に薄板部１３ｂが形成
され、この薄板部１３ｂがリード部となるので、ヒート
シンク部となる厚板部１３ａの４方向にリード部となる
薄板部１３ｂを有するヒートシンク付きリードフレーム
材を製造することができる。

【００２６】なお、凹部１１の数は図では複数個形成さ
れているが、一つだけでもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ヒートシ
ンクとなる厚板部の周囲４方向にリード部となる薄板部
を有するリードフレーム材を加工することができ、ピン
数の多いＩＣ用のヒートシンク付きリードフレーム材を
えることができ、しかも圧延による加工のため表面品質
が良く、生産性が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートシンク付きリードフレーム材の
製造方法を説明するための説明図である。

【図２】本発明の方法により製造される理想的なヒート
シンク付きリードフレーム材の外観斜視図である。

【図３】従来の異形断面条の外観斜視図である。

【図４】図３に示した異形断面条を板状部材から圧延に
よって製造する方法の一つである溝ロール圧延法を説明
するための断面図である。

【符号の説明】

１０、１２ ロール １１ 凹部 １３ 金属板 １３ａ 厚板部 １３ｂ 薄板部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友部 功一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭55−8914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−282736（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−193232（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21H 8/00 B21B 1/08 H01L 23/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方のロールがその周面に独立した矩形の
   凹部を設けたロールである圧延ロールにより板状部材を
   圧延する工程と、圧延加工された前記板状部材を平ロー
   ル間に通して前記板状部材の厚板部を平坦に加工する工
   程と、厚板部が平坦にされた前記板状部材を引張り矯正
   する工程とを含むヒートシンク付きリードフレ−ムの製
   造方法であって、前記ロールの凹部は、そのコーナー部
   が所定の曲率の弧面となっていることを特徴とする方
   法。