JP3640252B2 - 放熱板付きリードフレームの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板付きリードフレームの製造方法に関するものであり、更に詳細には、放熱板とリードとをカシメ加工により一体化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、特に大電力用の半導体装置に使用されるリードフレームにおいては、半導体チップから発生する熱を効率的に放散するため、通常の板厚のリード部材に、カシメ加工などによりリード部材よりも厚板の材料からなる放熱板を固着して一体化した放熱板付きリードフレームが用いられている。
【0003】
この種のリードフレームは、例えば特公昭63-10902号公報に開示されるような方法で製造される。すなわち図18に示すように、放熱板2aに形成された突部2dをリード部材1aに形成された孔1d内に挿通し、この状態で図19に示すように、突部2dをパンチ23bにて叩いてカシメ加工を行うことにより、突部2dを孔1dの周囲にまで覆い被さるように変形させてリード部材1aと放熱板2aとを固着し、一体化している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の放熱板付きリードフレームの製造方法のように、一度のカシメ工程によりリード部材1aと放熱板2aとを固着する場合、カシメ結合時に突部2dがパンチ23bによって急激に幅方向に広がる力を受け、広げられた肉がリード部材1aの孔1dの端面に接触するため、その結果前述した力がリード部材1aに伝えられ、リード部材1aに歪みが生じてしまう。このため、特にリード部材1aが薄く、強度が乏しい場合には、リード部材1aが変形してしまうという問題があった。またカシメ形状が限定され、カシメ部の高さなどの調整も困難だった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明では、リード部材と放熱板とのカシメ工程を2回に分け、一旦両者を仮接合した後、本接合を行うようにしている。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明は、単位リードに形成された孔と、この孔に対応した突部を有する放熱板とを位置合わせし、前記孔内に前記突部を挿通し、前記突部をパンチで潰してカシメ加工を行うことにより単位リードと放熱板とを一体化してなる放熱板付きリードフレームの製造方法において、前記突部を孔内に挿通した状態で前記突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩き、頂部を広げて単位リードと放熱板とを仮接合する工程と、前記突部を所定形状に形成するパンチによって頂部を所望の形状に成形する本接合工程とにより放熱板付リードフレームを製造するものである。
【0007】
上記方法によれば、まず突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩くので、頂部は孔の径を超えて傘のように広がり、これによって単位リードと放熱板とが仮接合される。なお、この場合仮接合が目的であるので、突部の頂部が放熱板と単位リードから抜け落ちない程度に十分に広がればよく、突部を完全に潰してしまうまでの押圧力はかけなくても良い。また、このとき放熱板に形成した突部の径は、前記仮接合工程の際に単位リードと接触しないよう前記単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成されていれば、更に良い。
【0008】
上述したように、突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩くと、頂部は孔の径を超えて傘のように広がるので、突部の径と孔の径が等しいか、または両者間に隙間はあっても十分な広さがない場合、広げられた頂部の肉が孔の端部に達してしまい、これにより単位リードに歪みが生じ、最悪の場合単位リードが変形してしまう。そこでこのようなことがないよう、放熱板に形成した突部は、単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成することにより、上述した仮接合工程において先端が尖ったパンチで突部を叩いて潰した場合にも、潰されて広がる肉が孔の端部に達しないようにするのである。
【0009】
【実施例】
以下、本発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる単位リード1とヒートシンクフレーム2の要部概念平面図である。
この実施例の製造方法では、半導体装置の構成要素である単位リード1A(従来例でいう「リード部材」に該当する)が形成されたリードフレーム1と、単位リード1Aに対応する放熱板2Aが配設されたヒートシンクフレーム2とを使用する。
【0010】
このうち、リードフレーム1には、複数個の単位リード1Aが帯板1Bに沿って一列に配列形成されている。
また、このリードフレーム1の各単位リード1Aは、中央部にパッド1aを有するとともに、該パッド1aの四隅を支持するサポートバー1b、およびパッド1aの周囲を囲む多数本のインナーリード1cを備えている。また、各単位リード1Aには、パッド1aの略中央を挟んで対向する位置に、一対の孔1dが形成されている。
また、リードフレーム1の帯板1Bには、その両側縁部にスプロケット・ホール1hが所定のピッチで形成されている。
【0011】
一方、ヒートシンクフレーム2には、リードフレーム1の各単位リード1Aに対応する放熱板2Aが、複数個に亘ってフレーム本体2Bに沿って一列に配列形成されている。この各放熱板2Aは、それぞれサポートバー2aを介し、帯板からなるフレーム本体(外枠)2Bに支持されている。また、各放熱板2Aには、各単位リード1Aの一対の孔1dに対応する一対の突起2dが突設されている。
また、ヒートシンクフレーム2のフレーム本体2Bには、その両側縁部にスプロケット・ホール2hが所定ピッチで配設されている。
【0012】
次に、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる製造装置について説明する。
図2は、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法で使用する製造装置の要部概念平面図である。
この図2の製造装置21は、打ち抜き装置22と、該打抜き装置の上方域に配置される第一のカシメ装置23と、打ち抜き装置22と第一のカシメ装置23の近傍に配設される第二のカシメ装置24とから構成されている。
【0013】
このうち、打ち抜き装置22は、製造装置21の要部概念断面図で示す図3のように、下型パンチ22aとダイ22bとから構成されており、このうちのダイ22bには、前述した放熱板2Aに対応する形状の打抜き孔22cが形成されている。また第一のカシメ装置23は、上型23aと上型23aに形成されたパンチ23bとから構成されている。
【0014】
また第2のカシメ装置24は、図2で示すように、打ち抜き装置22および第1のカシメ装置23に対してリードフレームの送り方向である矢印A方向の延長線上に配置されている。なお、この第2のカシメ装置24は、図11で示すように、上型24aと下型24bとから構成されている。
【0015】
次に、このような構成の製造装置21を用いて行われる本願発明の放熱板付きリードフレームの製造方法について説明する。
【0016】
まず、ヒートシンクフレーム2をリードフレーム1の下方域に配置するとともに、図2で示すようにヒートシンクフレーム2の各放熱板2Aとリードフレーム1の各単位リード1Aとが、互いに打ち抜き装置22および第一のカシメ装置23が配設された位置で直交するように搬送する。
具体的には、図2に示すように、リードフレーム1の各単位リード1Aを、打ち抜き装置22および第一のカシメ装置23に対し、第二のカシメ装置24へ向け、矢印A方向に搬送する。また、ヒートシンクフレーム2の各放熱板2Aを、打ち抜き装置22および第1のカシメ装置23に対し、矢印B方向に搬送する。
【0017】
また、このように各単位リード1Aと各放熱板2Aとを搬送する場合、各単位リード1Aと対応する各放熱板2Aとが同時に打ち抜き装置22および第一のカシメ装置23に達するように、同期して搬送させる。
なお、ここでヒートシンクフレーム2の各スプロケット・ホール2hおよびリードフレーム1の各スプロケット・ホール1hは、各放熱板2Aと各単位リード1Aをそれぞれ同期して搬送するために用いられる。
【0018】
一方、このように搬送される各放熱板2Aと各単位リード1Aが、図2の打ち抜き装置22および第一のカシメ装置23に達すると、各単位リード1Aと各放熱板2Aは、それぞれ、打抜き装置22およびカシメ装置23に対し一定位置に位置決めされ、これにより各単位リード1Aと各放熱板2Aは相対向するように位置決めされる。
すなわち、図2の製造装置21の要部概念断面図である図4のように、各放熱板2Aが、打抜き装置22の下型パンチ22a上の所定位置に載置されると、対応する各単位リード1Aは、打抜き装置22のダイ22bと第一のカシメ装置23の上型23aとの間の所定の位置に配置される。
なお図4の符号2fは、ヒートシンクフレーム2の各放熱板2Aの裏面に形成された位置決め用の凹部であり、符号22dは、該凹部2fに嵌合して放熱板2Aを所定位置に位置決めする下型パンチ22aの突起である。
【0019】
ここで、図4の矢印Cで示すように打抜き装置22の下型パンチ22aを上昇させる。すると、リードフレーム1の単位リード1Aの下方域で、ヒートシンクフレーム2の放熱板2Aに該当する部分が下型パンチ22aによってダイ22bの打抜き孔22c内に嵌入し、これにより図5で示すように、放熱板2Aが下方向より打ち抜かれフレーム本体2Bから切り離される。なお、具体的には放熱板2Aのみがサポートバー2aから切り離される。
【0020】
また、この打ち抜き工程によって生じたヒートシンク2の廃品部分、すなわちサポートバー2aおよびフレーム本体2Bは、上述したヒートシンクフレーム2の送りにより、図2で示すように、打抜き装置22および第1のカシメ装置23に対して矢印B方向に排出され、スクラップとして回収される。
【0021】
一方、切り離された放熱板2Aは図5で示すように下型パンチ22a上に載置されつつ、該下型パンチ22aにより図5の矢印Dで示すように上昇する。
すると図6で示すように、放熱板2Aの一対の突起2dが、上方域にある単位リード1Aの対応する一対の孔1dに挿通する。なお本発明においては、突起2dの径が、リード1Aの孔1dの径に対して十分に小径に形成されているので、図15に示すように、両者間には十分な隙間Cが形成される。そして、図6の矢印Eで示すように第一のカシメ装置23の上型23aを下降させて該上型23aが具備するパンチ23bで嵌合部分の突起2dを押圧すると、図7で示すように、放熱板2Aの一対の突起2dと単位リード1Aの一対の孔1dとが仮接合される。
【0022】
この仮接合の状態を拡大して示したのが図16である。図に示すように、本実施例においてはパンチ23bは円錐状に形成されており、先端が尖った形状となっている。そしてこのようなパンチ23bで突起2dを叩くと、突起2dの頂部が潰されて傘状に広がり、リード1Aの孔1dの径よりも大きくなる。これによりリードフレーム1Aに放熱板2Aが仮接合されるのである。また、ここで肝要なことは、前述したように本発明においては突起2dがリード1Aの孔1dの径に対して十分に小径に形成され、両者間には隙間Cが形成されているため、仮接合工程において突起2dの頂部が潰された場合でも、広げられた肉がリード1Aに接触し、歪みが生じるのを防ぐことができる。
【0023】
それから、図7で示す仮接合の後、第一のカシメ装置23の上型23aを矢印Fで示すように上昇させて第一のカシメ装置23を初期状態に復帰させ、その後図8の矢印Gで示すように、打抜き装置22の下型パンチ22aを下降させて打抜き装置22を初期状態に復帰させた後、図9および仮接合された放熱板2Aおよび単位リード1Aの様子を示す概念背面図である図10で示すように、仮接合された放熱板2Aと単位リード1Aとを、上述したリードフレーム1の送りにより、矢印Aに示す第二のカシメ装置24(図2)方向へ搬送する。
【0024】
また、初期状態に復帰した打ち抜き装置22および第一のカシメ装置23は、次に搬送されてくる放熱板2Aと単位リード1Aの加工処理を行うために待機する。
なお図10では、放熱板2Aの前記凹部2fの図示を省略している。
【0025】
一方、製造装置21の要部概念断面図である図11で示すように、仮接合された単位リード1Aと放熱板2Aが第二のカシメ装置24に搬送され、その下型24b上の所定位置に載置された場合には、矢印Hで示すように、第二のカシメ装置24の上型24aを下降させて、該上型24aに形成されたパンチ24dで接合部分の突起2dを再び押圧する。すると、図12で示すように、仮接合されていた放熱板2Aと単位リード1Aとが一体化され(本カシメ接合され)、これにより放熱板付きリードフレーム11が完成する。なおこの接合により、仮接合部分である突起2dは突状形状に変形する。
【0026】
図17に、この部分の要部拡大図を示す。本実施例においては、パンチ24dの先端は円弧状の窪みとして形成されており、このようなパンチで仮接合の際に頂部が傘状となった突起2dを叩くことにより、突起2dが円弧状の突状形状に成形されるとともに、リード1Aと放熱板2Aとが本接合される。
なお、図11および図12の符号24cは、第二のカシメ装置24の下型24bに形成された突起であって、該突起24cは放熱板2Aの前記凹部2fに嵌合して該放熱板2Aを所定位置に位置決めしている。
【0027】
またこの接合工程の後、図12で示す上型24aを、矢印Jで示すように上昇して図13で示す初期状態に復帰させる。すると、完成された放熱板付きリードフレーム11は、図2で示すように、上述したリードフレーム1の送りにより、第二のカシメ装置24を通過し、更に矢印A方向に搬送される。
【0028】
そして、図14で示すように、この放熱板付きリードフレーム11に対し樹脂モールドが行われると半導体装置15が形成され、またこの各半導体装置15が放熱板付きリードフレーム11から切り離されることにより(後加工処理の後)、半導体装置15が完成する。
なお、この半導体装置15の製造に際し、パッド1aへの半導体チップ12の搭載や、半導体チップ12とインナーリード1cとのワイヤボンディング等は、樹脂モールドに先行して実施されることはいうまでもない。また図14の符号13は、パッケージを示している。
【0029】
また、図13で示すように初期状態に復帰した第二のカシメ装置24は、次に搬送されてくる放熱板2Aと単位リード1Aの加工処理を行うために待機する。なお、この第二のカシメ装置24は、打抜き装置22および第一のカシメ装置23と同期して動作される。
【0030】
なお本実施例では、放熱板リードフレーム11を製造するにあたり、リードフレーム1として、ダイパッドを有するタイプのリードフレームを使用したが、本願発明で用いるリードフレーム1はこのタイプのリードフレームに限定されず、ダイパットを有していないタイプのリードフレームであってもよい。また、カシメ用突部及び孔部の数や形状、カシメ部の形状などについても、本実施例に限定されず、適宜変更可能であることはもちろんである。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法は、放熱板2Aの突部2dを単位リード1Aの孔1d内に挿通した状態で前記突部2dの頂部を先端が尖ったパンチ23bで叩き、頂部を広げて単位リード1Aと放熱板2Aとを仮接合する工程と、前記突部2dを所定形状に成形するパンチにより叩き、頂部を所望の形状に成形する本接合工程とを有しているから、突部2dをパンチにより潰し、頂部を広げる際に、仮接合で良いので幅方向に広がる力を小さくすることができる。そして、その後カシメにより本接合を行うので、リードの歪みの発生や変形を防止できるとともに、最終的なカシメ形状を実施例に示した円弧状のリベット形状や平形状など所望の形状に成形することが容易であり、リードフレームの仕様により決定されるカシメ部の高さや平面部の面積などの調整も容易にできる。
【0032】
また、放熱板2Aの突部2dの径を、単位リード1Aの孔1dの径よりも十分に小径に形成するため、上述した仮接合工程において先端が尖ったパンチ23dで突部2dを叩いて潰した場合にも、潰されて広がる肉が孔1dの端部に達しないので単位リード1Aに接触することがなく、これにより単位リード1Aに歪みが生じるのを防ぎ、変形の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられるリードフレームおよびヒートシンクフレームの要部概念平面図。
【図2】図2は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる製造装置の要部概念平面図。
【図3】図2の製造装置の要部概念断面図で、打抜き装置および第一のカシメ装置を示す図。
【図4】図4は、図2の製造装置の要部概念断面図で、リードフレームの単位リードとヒートシンクフレームの放熱板とが、打抜き装置および第一のカシメ装置に搬送された様子を示す図。
【図5】図5は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図4の放熱板をヒートシンクフレームの枠体から切り離す様子を示す図。
【図6】図6は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図5の放熱板の突起が単位リードの孔に挿通した様子を示す図。
【図7】図7は、図2の製造装置の要部概念断面図で、第一のカシメ装置が図6の放熱板と単位リードとを仮接合する様子を示す図。
【図8】図8は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図7の第一のカシメ装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図9】図9は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図8の打抜き装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図10】図10は、仮接合された放熱板と単位リードを示す概念背面図。
【図11】図11は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図7の仮接合された放熱板と単位リードとが、第二のカシメ装置に搬送された様子を示す図。
【図12】図12は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図11の第二のカシメ装置が仮接合された放熱板と単位リードを一体化する様子を示す図。
【図13】図13は、図2の製造装置の要部概念断面図で、図12の第二のカシメ装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図14】図14は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法により製造された放熱板付きリードフレームから製造される半導体装置を示す概念断面図。
【図15】図15は、図6の製造工程の要部概念断面図で、放熱板と単位リードとを位置合わせした状態を示す図。
【図16】図16は、図8の製造工程の要部概念断面図で、放熱板と単位リードが仮接合された様子を示す図。
【図17】図17は、図12の製造工程の要部拡大断面図で、第二のカシメ装置により、仮接合された放熱板と単位リードを一体化する様子を示す図。
【図18】図18は、従来例における放熱板とリードを位置合わせした状態を示す図。
【図19】図19は、従来例における放熱板とリードを一体化した状態を示す図。
【符号の説明】
1…リードフレーム
1A…単位リード
2…ヒートシンクフレーム
2A…放熱板
2B…外枠
11…放熱板付きリードフレーム
15…半導体装置
Claims (2)
- 単位リードに形成された孔と、この孔に対応した突部を有する放熱板とを位置合わせし、前記孔内に前記突部を挿通し、前記突部をパンチで潰してカシメ加工を行うことにより単位リードと放熱板とを一体化してなる放熱板付きリードフレームの製造方法において、前記突部を前記孔内に挿通した状態で前記突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩き、頂部を広げて単位リードと放熱板とを仮接合する工程と、前記突部を所定形状に形成するパンチによって頂部を所望の形状に成形する本接合工程とからなることを特徴とする放熱板付リードフレームの製造方法。
- 放熱板に形成した突部の径は、前記仮接合工程の際に単位リードと接触しないよう前記単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成されていることを特徴とする請求項1記載の放熱板付リードフレームの製造方法。
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