JP4013129B2 - プレス装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、プレス装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体装置のリードを所望の形状（例えば、断面Ｚ形状）に折り曲げ加工するのに使用されるプレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平４−５７３４９号公報
【特許文献２】
特開平４−２１９９６２号公報
近年の情報化社会の発達により、電子機器の需要は益々高まり、それに搭載される半導体装置を高性能に、かつ、効率よく製造することが益々要求されている。かかる半導体装置を製造するプロセスは、リソグラフィー技術によってウェハ上に回路を形成する前工程と、かかるウェハから半導体装置を製造する後工程とを含む。このうち後工程は、例えば、ＩＣチップをリードフレームの所定の位置に固定するマウント工程、リードフレームとＩＣチップの電極をワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程、ワイヤボンディングされたリードフレーム及びＩＣチップを外部衝撃から保護するために樹脂封止する半導体装置工程を含み、これらの工程を経て個片化された半導体装置が製造される。
【０００３】
個片化された半導体装置からはリードフレームのリードが導出される。リードは半導体装置をマザーボードなどの基板に電気的に接続する機能を有する。リードは、基板に搭載される前に所望の形状（断面Ｚ形状、断面Ｊ形状、断面Ｕ形状など）に折り曲げ加工され、所定の長さに切断される。折り曲げ加工は、通常、パンチとダイとを有するプレス装置によって行われる。
【０００４】
このような従来のプレス装置は、例えば、特許文献１や、特許文献２などに開示されている。かかるプレス装置では、ダイは成形金型と一体構造であり、リードを上端で支持する垂直部と、垂直部の下部から延びる水平部とを有する。金型下死点において、パンチが、ダイの垂直部の上端に水平に支持されたリードを、ダイの垂直部及び水平部の形状に沿って折り曲げる。このように、プレス装置は、パンチとダイが底突成形を行うことによってリードの折り曲げを行う。
【０００５】
基板に適合する形状は製品の種類とメーカーに対して異なるため、リードの折り曲げ形状を決定するパンチとダイの形状は各メーカー（及び各製品）に対して予め設計及び製造される。パンチとダイを設計する際は、リードの形状毎にリードのスプリングバックを考慮することによって、製品寸法を確保している。ここで、「スプリングバック」とは、金属板が曲げ加工後に弾性によって曲げ変形が幾分元に戻る現象をいう。スプリングバックを見込むため、リードは所望の形状以上に折り曲げられることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スプリングバックの正確な予測は困難で、その予測量が実際の量と異なることが多く、このため、リードが所望の形状に形成されないことが多かった。リードが所望の形状に折り曲げられないと基板への搭載が不可能になるなどの問題がある。このため、折り曲げ加工の結果、リードが所望の形状に形成されなければ、従来は、スプリングバックの予測量を修正してパンチとダイを再設計及び再成形しなければならなかった。具体的には、リードが所望の折り曲げ形状を有するように、プレス装置を分解してダイやパンチを取り出し、それらを工作機械のところまで運んで研磨及び形状確認する必要が生じる。かかる作業は作業が煩雑であると共に時間を費やし、折り曲げ加工調整を中断による歩留まりの低下を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明は、プレス装置の部品の再設計及び再成形をなくして作業の効率化を達成することが可能なプレス装置を提供することを例示的な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのプレス装置は、半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを折り曲げるためのプレス装置であって、前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、前記垂直側ダイと分離され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、前記垂直側ダイ及び前記ライナーによって高さ調節された前記水平側ダイを固定した状態で前記リードに対して前記水平側ダイの反対側から前記リードを前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイ方向に押し付けることによって前記リードを折り曲げるパンチとを有することを特徴とする。かかるプレス装置によれば、リードの折り曲げ形状を微調整することができる。このため、例えば、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、ダイやパンチを再研削加工することなく、リードを所定の形状に折り曲げることができる。従って、リードの折り曲げ形状を容易にかつ短時間で変更できると共に装置の休止時間を減少することができる。
【０００９】
半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを所定の形状に折り曲げるためのプレス装置であって、前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、前記垂直側ダイに対して高さ方向に変位可能に構成され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイと協同して前記リードを折り曲げるためのパンチと、前記パンチの高さを調整する第一のライナーと、前記パンチの振込量を調整する第二のライナーとを有し、
前記水平側ダイ及び前記パンチの前記リードに対向する面の少なくとも一方は、前記リードに向かって突出して前記リードと当接可能な断面凸形状を有してもよい。水平側ダイ及びパンチのリードに対向する面は、基本的に、リードに向かって水平であるが、折り曲げるリードの形状によって断面凸形状としてもよい。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明のプレス装置１及び方法について説明する。ここで、図１は、プレス装置１の概略断面図である。図２は、プレス装置１の上型１００の概略断面図である。図３は、プレス装置１の下型２００の概略断面図である。
【００１３】
プレス装置１は、上型１００と下型２００とを有し、両者を使用して半導体装置３００のリード３１０を所望の形状（本実施形態では所定の曲げ形状を有する断面Ｚ形状）に折り曲げ加工する機能を有する。なお、本実施形態は、所望の形状かどうかを、図５及び図６を参照して後述されるように、端子部立上がり角度Ａ、端子平坦部角度Ｂ及びスタンドオフ高さＣが適正な範囲内にあるかに基づいて判断している。
【００１４】
上型１００は、下型２００に対して昇降可能に構成され、支点ブロック１１０と、中央部１２０と、一対のパンチ部１４０とを有する。支点ブロック１１０には、パンチ部１４０が後述する軸１４９を介して固定され、軸１４９を介して支点ブロック１１０に対して回転又は揺動することができる。
【００１５】
中央部１２０は、下型２００に対して移動して下型２００と協同して半導体装置３００を固定すると共に下型２００に対して半導体装置３００が着脱されることを可能にする。
【００１６】
中央部１２０は、ノックアウト１２１と、必要があれば所望の厚さを調整できるパンチ振込量調整用のライナー１２５と、カム部材１３０とを有する。中央部１２０は、上型１００が移動する当初はパンチ部１４０と共に移動するが、ノックアウト１２１が下型２００に当接すると図示しないバネによって中央部１２０はそれ以上下降しなくなる。一方、パンチ部１４０は、その後も下降することができる。
【００１７】
ノックアウト１２１は、中央に貫通穴があり、かかる貫通穴にボルト１３７が挿入され、中央部１２０底部に固定される。ノックアウト１２１は、下型２００に対して昇降可能に構成され、下型２００に配置された半導体装置３００を固定すると共に半導体装置３００が下型２００に対して着脱されることを可能にする。
【００１８】
ライナー１２５は、本実施形態ではノックアウト１２１及び後述するカム部材１３０の間に固定される。ライナー１２５は、カム部材１３０の位置を変更し、これにより、後述するパンチ１４１の振込量を調整するのに使用される。本実施形態では、ライナー１２５を中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔にボルト１３７が嵌合される。ライナー１２５は、貫通孔にネジ溝を形成し、ボルト１３７にネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー１２５として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。本実施形態のように複数のライナー１２５を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００１９】
ライナー１２５は、カム部材１３０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、カム部材１３０又はノックアウト１２１に一体的に設けられてもよい。例えば、カム部材１３０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してカム部材１３０の底面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによってカム部材１３０をノックアウト１２１から所望の距離だけ離間することができる。
【００２０】
本実施形態では、ライナー１２５は、ノックアウト１２１及びカム部材１３０との間に設置されているが、ライナー１２５の位置は後述するカム１３１の下にあれば、本実施形態と同一の効果を得ることができる。代替的な実施形態においては、ライナー１２５は、後述するカム１３１のカム部材１３０に対する開き角又は上下位置を調節する機構に置換されてもよい。かかる機構には、当業界で周知のいかなる構成をも使用することができるので、ここでは説明は省略する。かかる機構によってカム１３１とローラ１４８との相対位置を変化させてパンチ１４１の振込量を調整することができる。更に代替的に、ライナー１２５は、ローラ１４８の位置を変位させるその他の機構に置換されてもよい。
【００２１】
パンチ１４１の振込量を調節することによって、後述するように、リード３１０の折り曲げ形状を微調節することができ、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、リード３１０の形状を短時間で容易に調節することができる。なお、ライナー１２５を使用したリード３１０の形状の具体的な調節方法については後述する。
【００２２】
カム部材１３０は、ノックアウト１２１とライナー１２５を支持すると共に、カム１３１を有してパンチ部１４０のローラ１４８と協同してパンチ部１４０の回転を調節する。カム部材１３０は、中央に貫通孔を有し、かかる貫通孔にはボルト１３７が挿入される。カム１３１は、台形又はテーパ形状を有して、ローラ１４８に係合する。パンチ部１４０が下降すると、ローラ１４８がカム１３１の斜辺に乗り上げる。ローラ１４８がカム１３１に乗り上げる乗り上げ量により、後述するパンチ１４１の振込量を調節することができる。上述したように、カム１３１のカム部材１３０に対する開き角又は上下位置は調節可能であってもよい。カム１３１のカム部材１３０に対する開き角が小さいと後述する振込量も低くなり、開き角が大きいと振込量も高くなる。
【００２３】
一対のパンチ部１４０は、中央部１２０に関して対称に配置され、中央部１２０に対して独立に移動することができる。各パンチ部１４０は、パンチ１４１と、必要があれば挿入されるパンチ高さ調節用のライナー１５０とを有する。各パンチ部１４０は、上型１００に昇降自在に支持され、リード３１０を折り曲げ加工すると共に折り曲げ形状を調節する機能を有する。
【００２４】
パンチ１４１は、後述するダイ２２０及び２３０と協同して、リード３１０を所望の形状に折り曲げる。パンチ１４１は、先端加工部１４５と、ローラ１４８と、軸１４９とを有する。
【００２５】
先端加工部１４５は、軸１４９の周りに回転又は揺動可能に上型１００に支持され、ダイ２２０及び２３０と協同して、リード３１０を折り曲げ加工する。図４に示すように、本実施形態の先端加工部１４５は、略９０度のＬ字形状を有する。但し、リード３１０の形状によっては、リード３１０に対向し、断面鋭角形状又は凸形状を有してもよい。また、底面部１４５ａも、基本的には水平であるが、リード３１０の形状によっては、水平方向から傾斜させてもよい。ここで、図４は、図１に示すＺ付近の、折り曲げ加工前後の状態を示す概略拡大断面図である。より詳細には、図４（ａ）は、先端加工部１４５がリード３１０を折り曲げ加工する前の状態を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、先端加工部１４５がリード３１０を折り曲げ加工する後の状態を示す概略断面図である。
【００２６】
従来、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で面接触によって圧力が付加されて折り曲げられており（潰し曲げ加工）、これらの部材から受ける摩擦力が高く、その長手方向には容易に移動しずらかった。その結果、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で両者の摩擦により、リードに被覆されたメッキに傷や剥離が発生して錆や剥離したメッキによるプレス装置の汚れ等の問題を招いていた。また、リードがダイの垂直部に沿って折れ曲がる際には大きな張力で引っ張られながら折り曲がることになるため、メッキ割れなどの問題を招いていた。このように、従来の折り曲げ加工では、リードのメッキ割れ、メッキ傷み、メッキ付着により、高品位な半導体装置の提供が困難であるという問題もあった。
【００２７】
しかし、本実施形態のパンチ１４１によれば、振込量を微調節することができるので、リード３１０に働く摩擦力を極力低減することができ、リード３１０の水平部においてメッキに傷や剥離が発生することを防止することができると共に、リード３１０の垂直部に働く張力が小さくなり、メッキ割れ等の問題も防止することができる。
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すように、折り曲げ時には、先端加工部１４５の先端１４５ｃと後述する水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａの先端が鉛直上からずれているため、リード３１０の両側から固定しなくなる。それにより、リード３１０に働く摩擦力を低減し、リード３１０の垂直部に働く張力を更に減少させることができる。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、先端加工部２２０ａが凸形状を有するために、リード３１０との間に逃げ空間が形成される。かかる空間は、リード３１０が先端１４５ｃによって曲げられる部分の曲率半径（リード３１０が先端２３０ａによって曲げられる部分の曲率半径「第１ｒ」に対して「第２ｒ」と呼ばれる場合もある。）を調節するのに有効である。また、パンチ１４１の振込量が増加した場合に、かかる空間にリード３１０が逃げることができるのでリード３１０の折り曲げ形状を容易に調節することができる。
【００３０】
ローラ１４８は、パンチ部１４０が下降するとカム１３１を乗り上げ、先端加工部１４５の振込量を決定する。ローラ１４８は、その回転の支点がパンチ１４１の中央線上に配置され、パンチ１４１に回転自在に固定されている。ローラ１４８の径はパンチ１４１に要求される振込量に応じて設定される。即ち、ローラ１４８がカム１３１に乗り上げると、ローラ１４８は外側に移動する。かかる移動量だけパンチ１４１が軸１４９を中心に回転することになる。必要があれば、ローラ１４８の径を可変にすることによってパンチ１４１の振込量を調節してもよい。
【００３１】
ライナー１５０は、各パンチ部１４０と図示しない上型１００のフレームとの間に配置され、パンチ部１４０を中央部１２０よりも所定の高さだけ昇降する機能を有する。パンチ部１４０の高さを調節することにより、パンチ１４１の高さ位置を調整することができる。ライナー１５０は、パンチ部１４０の位置を昇降させて、これにより、パンチ１４１の高さ位置を調整するのに使用される。この際、ライナー１２５も合せて増減し、カム１３１とローラ１４８の位置を保持して、かつ、水平側ダイ高さ調節用のライナー２１０を同方向に増減することで立角度、下角度を保持させたままスタンドオフの調整をすることができる。本実施形態では、ライナー１２５を図示しない中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔には図示しないボルトが嵌合されてパンチ部１４０に固定される。ライナー１５０は、かかる貫通孔にネジ溝を形成し、図示しないボルトにネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー１５０として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。もっとも、左右のライナー１５０には同一の高さのものが選択され、リード３１０の折り曲げ形状の対称性を維持している。本実施形態のように高さの異なる複数のライナー１５０を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００３２】
ライナー１５０は、パンチ部１４０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、パンチ部１４０に一体的に設けられてもよい。例えば、パンチ部１４０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してパンチ部１４０の上面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによってパンチ部１４０を図示しない上型１００のフレームから所望の距離だけ下げることができる。代替的な実施形態においては、ライナー１５０は、パンチ部１４０を変位させるその他の機構に置換されてもよい。
【００３３】
パンチ１４１の高さ位置を調節することによって、後述するように、リード３１０の折り曲げ形状（特には、ライナー１５０による調整はスタンドオフ）を微調節することができ、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、リード３１０の形状を短時間で容易に調節することができる。なお、ライナー１５０を使用したリード３１０の形状の具体的な調節方法については後述する。
【００３４】
下型２００は、半導体装置３００を支持すると共に、上型１００のノックアウトと協同して半導体装置３００を固定する。また、下型２００は、上型１００と協同して半導体装置３００のリード３１０を所望の形状に折り曲げ加工する。下型２００は、水平側ダイ高さ調節用のライナー２１０と、水平側ダイ２２０と、垂直側ダイ２３０と、ベースプレート２５０とを有する。
【００３５】
ライナー２１０は、各水平側ダイ２２０とベースプレート２５０との間に配置され、水平側ダイ２２０の高さを調節する機能を有する。後述するように、水平側ダイ２２０は垂直側ダイ２３０に対して変位可能であるので、ライナー２１０によって水平側ダイ２２０の高さを調整すると、水平側ダイ２２０の垂直側ダイ２３０に対する相対位置が変化し、リード３１０の形状を調節することが可能となる。なお、ライナー２１０を使用したリード３１０の形状のより具体的な調節方法については後述する。
【００３６】
本実施形態では、ライナー２１０を図示しない中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔には図示しないボルトが嵌合されてベースプレート２５０に固定される。ライナー１５０は、かかる貫通孔にネジ溝を形成し、図示しないボルトにネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒（又は角柱形状）金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー２１０として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。もっとも、左右のライナー２１０には同一の高さのものが選択され、リード３１０の折り曲げ形状の対称性を維持している。本実施形態のように高さが異なる複数のライナー２１０を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００３７】
ライナー２１０は、水平側ダイ２２０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、水平側ダイ２２０又はベースプレート２５０に一体的に設けられてもよい。例えば、垂直側ダイ２３０の側面にラック面を設け、水平側ダイ２２０にハンドルと当該ハンドルにギアなどを介して係合すると共にラック面に噛み合うピニオンを設けて水平側ダイ２２０を垂直側ダイ２３０の側面に沿って移動可能に構成してもよい。代替的に、ベースプレート２５０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してベースプレート２５０の上面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによって水平側ダイ２２０をベースプレート２５０から所望の距離だけ離間することができる。更に代替的な実施形態においては、ライナー２１０を設ける代わりに、水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａのみを突出及び退避可能に構成しても同様の効果を得ることができる。スプリングバックの予測量が実際の量と異なっても、ダイ２２０及び２３０を再設計及び再成形することなく、リードの折り曲げ形状を短時間で容易に調節することができる。
【００３８】
本実施形態においては、従来は下型と一体であったダイを水平側ダイ２２０と垂直側ダイ２３０に分割した。これにより、リード３１０の折り曲げ形状を微調整することができるため、例えば、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、ダイ２２０及び２３０やパンチ１４１を再設計及び再成形することなく、リード３１０を簡単に所定の形状に折り曲げることができる。このため、ダイ２２０及び２３０やパンチ１４１の再設計や再成形に伴うプレス装置１の休止時間を減少することができる。
【００３９】
半導体装置３００は略直方体形状を有するので、本実施形態は半導体装置３００の４辺の各辺に対応する４つの水平側ダイ２２０を設け、個別的に高さ調節が可能な構造にしている。但し、これらの４つの水平側ダイ２２０の一又は複数を一体にして一体的に高さ調節が可能な構造にしてもよい。いずれの構造を採用するかは、水平側ダイ２２０の加工容易性、半導体装置３００に求められる曲げ形状などによって決定される。
【００４０】
水平側ダイ２２０は、先端加工部２２０ａを有して、リード３１０の折り曲げ形状の水平部を決定する。なお、先端加工部は水平が基本であるが、本出願では、「リード３１０の折り曲げ形状の水平部」は水平方向から±３０度の範囲内のものも含み、完全に水平であることを要しない。実際、リード３１０の折り曲げ方向と水平方向との角度である、後述する端子平坦部角度Ｂは０でないことが多い。水平側ダイ２２０は、上述したように高さ調節が可能である。もっとも、必要があれば、水平側ダイ２２０を水平方向に移動可能に構成してもよい。水平方向に移動可能な機構は、例えば、水平側ダイ２２０と垂直側ダイ２３０の間にライナーを挿入したり、水平側ダイ２２０にピニオンを設けると共にベースプレート２５０にラックを設けて水平側ダイ２２０をラックに沿って移動可能にしたりするなどの構成を使用すればよい。
【００４１】
先端加工部２２０ａは、パンチ１４１と協同して、リード３１０を折り曲げ加工する。図４に示すように、本実施形態の先端加工部２２０ａは、水平であるが、リード３１０に対向し、断面鋭角形状又は凸形状を有してもよい。
【００４２】
上述したように、従来、リードは、潰し曲げ加工により、その長手方向には容易に移動しずらかった。その結果、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で両者の摩擦により、それに被覆されたメッキに傷や剥離が発生して錆や剥離したメッキによるプレス装置の汚れ等の問題を招いていた。また、リードがダイの垂直部に沿って折れ曲がる際には大きな張力で引っ張られながら折り曲がることになるため、メッキ割れなどの問題を招いていた。このように、従来の折り曲げ加工では、リードのメッキ割れ、メッキ傷み、メッキ付着により、高品位な半導体装置の提供が困難であるという問題もあった。
【００４３】
しかし、本実施形態の水平側ダイ２２０によれば、パンチ、ダイでリード板厚を底突（水平クランプ）しないので、またさらに、先端加工部２２０ａが断面鋭角形状又は凸形状を有するものの場合は、リード３１０と先端加工部２２０ａとの接触部をほぼ一点にすることができ、リード３１０に働く摩擦力をさらに低減することができる。その結果、リード３１０の水平部においてメッキに傷や剥離が発生することを防止することができる。また、リード３１０に働く摩擦力が小さくなるので、リード３１０はその長手方向に沿って移動し易くなり、折り曲げられたリード３１０の垂直部に働く張力は小さくなる。その結果、メッキ割れ等の問題も防止することができる。なお、本実施形態に拘わらず、本発明は、先端加工部２２０ａがリード３１０と２点以上で接触する形状を排除するものではない。本発明は、従来のように、パンチの底面とダイの水平部が水平面を有してリードを両側から潰し曲げ加工又は底突成形するよりも、リードに加わる摩擦力が低減されることを可能にする先端加工部２２０ａの形状をカバーするものである。
【００４４】
また、上述したように、図４（ｂ）に示すように、折り曲げ時には、先端加工部１４５の先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａの先端の位置が鉛直上からずれているため、リード３１０の垂直部に働く張力を更に減少させることができる。
【００４５】
垂直側ダイ２３０は、半導体装置３００を支持すると共に、リード３１０の折り曲げ形状の垂直部を決定する。なお、本出願では、「リード３１０の折り曲げ形状の垂直部」は鉛直方向から±３０度の範囲内のものも含み、完全に鉛直であることを要しない。実際、垂直側ダイ２３０によって折り曲げられるリード３１０の折り曲げ方向と鉛直方向との角度である、後述する端子立上がり角度Ａは０でないことが多い。垂直側ダイ２３０は、本実施形態においては、上述したように高さ調節ができない。これは、上型１００と下型２００が予め設定された状態でクランプすることを維持するためであるが、必要があれば、垂直側ダイ２３０の高さを可変にしてもよい。この結果、ライナー１２５と同様の作用を奏することができる。
【００４６】
半導体装置３００は、ＩＣチップをリードフレームにマウント及びワイヤボンディングし、その後、樹脂封止及び個片化されたＩＣやＬＳＩなどを構成する電子部品である。リード３１０は、リードフレームの端子であり、半導体装置から延在して半導体装置３００のチップを、マザーボードなどの基板に電気的に接続するのに使用される。
【００４７】
以下、図１及び図４を参照して、プレス装置１の動作を説明する。本実施形態では、スプリングバック量を予測し、ライナーがない状態で、これを見込んでパンチ１４１、ダイ２２０及び２３０の形状を設計及び成形（即ち、研磨又は研削）している。従って、本実施形態では、最初の折り曲げ加工時にはライナー１２５、１５０、２１０はいずれも基準となる厚さのライナーを含んだ状態で、パンチ１４１、ダイ２２０及び２３０の形状を設計及び成形を行う。
【００４８】
まず、垂直側ダイ２３０に半導体装置３００が搭載される。次に、上型１００が下降し、リード３１０をはさんでノックアウト１２１と垂直側ダイ２３０が保持する。ノックアウト１２１が下型２００に当接すると図示しないバネによって中央部１２０はそれ以上下降しなくなる。この状態では、図４（ａ）に示すように、リード３１０は半導体装置３００から水平に延びている。
【００４９】
一方、中央部１２０の下降が停止した状態で上型１００が更に下降しようとする結果、パンチ部１４０が更に下降する。かかる下降量は、リード３１０の形状を調節するためのパラメータの一つであり、調節可能にされてもよい。下降する際にパンチ部１４０のローラ１４８が、カム１３１を乗り上げる。これにより、軸１４９を支点として先端加工部１４５が内側へと回転又は振り込まれる。図４（ａ）に示す矢印は、かかる振り込みを示している。
【００５０】
振り込まれた先端加工部１４５は、リード３１０と接触及び押圧する。この結果、リード３１０は、垂直側ダイ２３０の先端２３０ａで折れ曲がって垂直部３１２を形成すると共に、水平側ダイ２２０に接触して水平部３１４を形成し始める。本実施形態では、リード３１０の垂直部３１２は垂直側ダイ２３０の先端２３０ａとパンチ１４１の先端加工部１４５の先端１４５ｃとの間に形成される。また、リード３１０の水平部は先端加工部１４５の先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端との間に形成される。もっとも、折り曲げ加工後に、リード３１０の水平部３１４は所定の長さに切断され、かかる切断位置は、典型的に、先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端との間が望ましい。垂直部３１２と切断後の水平部３１４を図５に示す。
【００５１】
先端加工部１４５が回転を終了するまでリード３１０は折り曲げ加工される。図４（ｂ）は、折り曲げ加工が終了した状態、即ち、金型下死点の状態を示している。上述したように、先端加工部１４５の底面１４５ａがリード板厚面を介した底突きでないので、水平ではなく、パンチ１４１は、リード３１０と先端１４５ｃで接触する。このため、リード３１０が折り曲げ加工時にパンチ１４１から受ける摩擦力は小さい。同様に、先端加工部２２０ａが水平面でない場合には、水平側ダイ２２０は、リード３１０と先端加工部２２０ａで接触する。このため、リード３１０が折り曲げ加工時に水平側ダイ２２０から受ける摩擦力は小さい。更に、先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端が鉛直上でずれているために、リード３１０を両側から保持することがなく、従来の底突成形又は潰し曲げ加工は行われないため、リード３１０が受ける摩擦力は更に小さくなる。以上のように、リード３１０に働く摩擦力が小さくなるのでリード３１０に被覆された図示しないメッキの剥れや傷、剥れたメッキによるプレス装置１内の汚れを防止することができると共に、リード３１０が長手方向に移動し易くなるので垂直部３１２に加わる張力が低減し、引っ張り張力によるメッキ剥れを防止することができる。その結果、本実施形態のプレス装置１は、高品位の半導体装置３００を製造することができる。
【００５２】
また、水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａがパッケージとは反対側に上凸形状を有する場合には、リード３１０との間に逃げ空間が形成される。かかる空間は、リード３１０が先端１４５ｃによって曲げられる部分の曲率半径（即ち、「第２ｒ」）を調節するのに有効である。また、パンチ１４１の振込量が増加した場合に、かかる空間にリード３１０が逃げることができるのでリード３１０の折り曲げ形状を容易に調節することができる。
【００５３】
さて、折り曲げ加工の結果、当初予測したスプリングバック量が実際の量とは異なり、リード３１０が所望の形状とは異なってしまう場合がある。この場合、いずれか又は全てのライナー１２５、１５０及び２１０がプレス装置１に所望の厚さのライナーが搭載され、再度リード３１０の折り曲げ加工を行う。本実施形態によれば、パンチ１４１とダイ２２０及び２３０を再設計及び再研削する必要がなくなるので、作業効率が向上し、歩留まりが上がる。その結果、所望の形状を有するリード３１０を備えた半導体装置３００を効率的に製造することができる。
【００５４】
リード３１０が所望の形状とは異なってしまった場合に、いずれのライナー１２５、１５０及び２１０を選択して挿入すべきかは重要である。以下、図５及び図６を参照して、リード３１０の形状と挿入されるライナーとの関係について説明する。ここで、図６は、リード３１０の形状調節方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
まず、試作的に折り曲げられたリード３１０を有する半導体装置３００について、図５に示すように、端子部立上がり角度Ａ、端子平坦部角度Ｂ、スタンドオフ高さＣを測定する。ここで、端子部立上がり角度Ａは、垂直側ダイ２３０によって折り曲げられるリード３１０の折り曲げ方向と鉛直方向との角度である。端子平坦部角度Ｂは、リード３１０の折り曲げ方向と水平方向との角度である。スタンドオフ高さＣは、半導体装置３００を水平面に置いた時のパッケージ下面と切断されたリード３１０の水平部３１４の下端までの高さである。
【００５６】
まず、端子部立上がり角度Ａが適正であるかどうかが判断される（ステップ１００２）。適正である場合にはステップ１００６に進む。一方、適正でない場合には、端子部立上がり角度Ａをライナー１２５を使用して角度Ａが適正になるように調節する（ステップ１００４）。具体的には、適当な高さを有するライナー１２５を選択してプレス装置１に装着する。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５７】
次に、端子平坦部角度Ｂが適正であるかどうかが判断される（ステップ１００６）。適正である場合にはステップ１００８に進む。一方、適正でない場合には、端子平坦部角度Ｂをライナー２１０を使用して角度Ｂが適正になるように調節する（ステップ１００８）。具体的には、適当な高さを有するライナー２１０を選択してプレス装置１に装着する。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５８】
次に、スタンドオフ高さＣが適正であるかどうかが判断される（ステップ１０１０）。適正である場合にはＥＮＤに進む。一方、適正でない場合には、スタンドオフ高さＣをいずれか又は全てのライナー１２５、１５０及び／又は２１０を使用して高さＣが適正になるように調節する（ステップ１０１２）。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５９】
本実施形態では、ステップ１００４、１００８及び１０１２後にステップ１００２に帰還している。これは、例えば、ステップ１０１２によってライナー１２５を使用してスタンドオフ高さＣを調節することにより、端子部立上がり角度Ａが適正ではなくなる場合があるからである。このように、本実施形態は、ライナー１２５、１５０及び２１０とリード３１０との関係を予め求めているので、所望の形状のリード３１０を短時間でより容易に形成することができる。
【００６０】
本実施形態は、例えば、２つの異なる形状の製品であっても半導体装置３００に要求される折り曲げ形状がライナーで調節可能な範囲内であれば、異なるライナーで調節された同一の２台のプレス装置１を供給する余地を与える。従来は、少しでも異なれば、ダイやパンチを別個に設計して成形しなければならないところ、本実施形態によってプレス装置１は同一にしてライナーのみを調節すればよい場合もあるのでプレス装置１の供給を効率化することができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種々の変化及び変更が可能である。例えば、水平側ダイを回転する手段を設けて先端加工部とリードとの接触位置を変更してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、折り曲げ加工の結果、リードの形状が所望の形状に一致しない場合であっても、パンチ及び／又はダイを再設計及び再成形することなく、簡易な方法でリードの形状を調整することができる。その結果、所望の折り曲げ形状を有するリードを備えた半導体装置を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の例示的一態様としてのプレス装置を示す概略断面図である。
【図２】 図１に示すプレス装置の上型の概略断面図である。
【図３】 図１に示すプレス装置の下型の概略断面図である。
【図４】 図１に示すＺ付近の、折り曲げ加工前後の状態を示す概略拡大断面図である。
【図５】 図１に示す半導体装置のリードの形状を調整する方法を説明するためのリードの概略拡大断面図である。
【図６】 図１に示す半導体装置のリードの形状を調整する方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ プレス装置
１００ 金型
１２０ 中央部
１２１ ノックアウト
１２５ パンチ振込量調節用のライナー
１３０ カム部材
１３１ カム
１４０ パンチ部
１４１ パンチ
１４５ 先端加工部
１４５ａ 先端加工部の底面
１４５ｃ 先端加工部の先端
１５０ パンチ高さ調節用のライナー
２００ 下型
２１０ 水平側ダイの高さ調節用のライナー
２２０ 水平側ダイ
２２０ａ 水平側ダイの先端加工部
２３０ 垂直側ダイ
３００ 半導体装置
３１０ リード
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、プレス装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体装置のリードを所望の形状（例えば、断面Ｚ形状）に折り曲げ加工するのに使用されるプレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平４−５７３４９号公報
【特許文献２】
特開平４−２１９９６２号公報
近年の情報化社会の発達により、電子機器の需要は益々高まり、それに搭載される半導体装置を高性能に、かつ、効率よく製造することが益々要求されている。かかる半導体装置を製造するプロセスは、リソグラフィー技術によってウェハ上に回路を形成する前工程と、かかるウェハから半導体装置を製造する後工程とを含む。このうち後工程は、例えば、ＩＣチップをリードフレームの所定の位置に固定するマウント工程、リードフレームとＩＣチップの電極をワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程、ワイヤボンディングされたリードフレーム及びＩＣチップを外部衝撃から保護するために樹脂封止する半導体装置工程を含み、これらの工程を経て個片化された半導体装置が製造される。
【０００３】
個片化された半導体装置からはリードフレームのリードが導出される。リードは半導体装置をマザーボードなどの基板に電気的に接続する機能を有する。リードは、基板に搭載される前に所望の形状（断面Ｚ形状、断面Ｊ形状、断面Ｕ形状など）に折り曲げ加工され、所定の長さに切断される。折り曲げ加工は、通常、パンチとダイとを有するプレス装置によって行われる。
【０００４】
このような従来のプレス装置は、例えば、特許文献１や、特許文献２などに開示されている。かかるプレス装置では、ダイは成形金型と一体構造であり、リードを上端で支持する垂直部と、垂直部の下部から延びる水平部とを有する。金型下死点において、パンチが、ダイの垂直部の上端に水平に支持されたリードを、ダイの垂直部及び水平部の形状に沿って折り曲げる。このように、プレス装置は、パンチとダイが底突成形を行うことによってリードの折り曲げを行う。
【０００５】
基板に適合する形状は製品の種類とメーカーに対して異なるため、リードの折り曲げ形状を決定するパンチとダイの形状は各メーカー（及び各製品）に対して予め設計及び製造される。パンチとダイを設計する際は、リードの形状毎にリードのスプリングバックを考慮することによって、製品寸法を確保している。ここで、「スプリングバック」とは、金属板が曲げ加工後に弾性によって曲げ変形が幾分元に戻る現象をいう。スプリングバックを見込むため、リードは所望の形状以上に折り曲げられることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スプリングバックの正確な予測は困難で、その予測量が実際の量と異なることが多く、このため、リードが所望の形状に形成されないことが多かった。リードが所望の形状に折り曲げられないと基板への搭載が不可能になるなどの問題がある。このため、折り曲げ加工の結果、リードが所望の形状に形成されなければ、従来は、スプリングバックの予測量を修正してパンチとダイを再設計及び再成形しなければならなかった。具体的には、リードが所望の折り曲げ形状を有するように、プレス装置を分解してダイやパンチを取り出し、それらを工作機械のところまで運んで研磨及び形状確認する必要が生じる。かかる作業は作業が煩雑であると共に時間を費やし、折り曲げ加工調整を中断による歩留まりの低下を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明は、プレス装置の部品の再設計及び再成形をなくして作業の効率化を達成することが可能なプレス装置を提供することを例示的な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのプレス装置は、半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを折り曲げるためのプレス装置であって、前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、前記垂直側ダイと分離され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、前記垂直側ダイ及び前記ライナーによって高さ調節された前記水平側ダイを固定した状態で前記リードに対して前記水平側ダイの反対側から前記リードを前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイ方向に押し付けることによって前記リードを折り曲げるパンチとを有することを特徴とする。かかるプレス装置によれば、リードの折り曲げ形状を微調整することができる。このため、例えば、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、ダイやパンチを再研削加工することなく、リードを所定の形状に折り曲げることができる。従って、リードの折り曲げ形状を容易にかつ短時間で変更できると共に装置の休止時間を減少することができる。
【０００９】
半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを所定の形状に折り曲げるためのプレス装置であって、前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、前記垂直側ダイに対して高さ方向に変位可能に構成され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイと協同して前記リードを折り曲げるためのパンチと、前記パンチの高さを調整する第一のライナーと、前記パンチの振込量を調整する第二のライナーとを有し、
前記水平側ダイ及び前記パンチの前記リードに対向する面の少なくとも一方は、前記リードに向かって突出して前記リードと当接可能な断面凸形状を有してもよい。水平側ダイ及びパンチのリードに対向する面は、基本的に、リードに向かって水平であるが、折り曲げるリードの形状によって断面凸形状としてもよい。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明のプレス装置１及び方法について説明する。ここで、図１は、プレス装置１の概略断面図である。図２は、プレス装置１の上型１００の概略断面図である。図３は、プレス装置１の下型２００の概略断面図である。
【００１３】
プレス装置１は、上型１００と下型２００とを有し、両者を使用して半導体装置３００のリード３１０を所望の形状（本実施形態では所定の曲げ形状を有する断面Ｚ形状）に折り曲げ加工する機能を有する。なお、本実施形態は、所望の形状かどうかを、図５及び図６を参照して後述されるように、端子部立上がり角度Ａ、端子平坦部角度Ｂ及びスタンドオフ高さＣが適正な範囲内にあるかに基づいて判断している。
【００１４】
上型１００は、下型２００に対して昇降可能に構成され、支点ブロック１１０と、中央部１２０と、一対のパンチ部１４０とを有する。支点ブロック１１０には、パンチ部１４０が後述する軸１４９を介して固定され、軸１４９を介して支点ブロック１１０に対して回転又は揺動することができる。
【００１５】
中央部１２０は、下型２００に対して移動して下型２００と協同して半導体装置３００を固定すると共に下型２００に対して半導体装置３００が着脱されることを可能にする。
【００１６】
中央部１２０は、ノックアウト１２１と、必要があれば所望の厚さを調整できるパンチ振込量調整用のライナー１２５と、カム部材１３０とを有する。中央部１２０は、上型１００が移動する当初はパンチ部１４０と共に移動するが、ノックアウト１２１が下型２００に当接すると図示しないバネによって中央部１２０はそれ以上下降しなくなる。一方、パンチ部１４０は、その後も下降することができる。
【００１７】
ノックアウト１２１は、中央に貫通穴があり、かかる貫通穴にボルト１３７が挿入され、中央部１２０底部に固定される。ノックアウト１２１は、下型２００に対して昇降可能に構成され、下型２００に配置された半導体装置３００を固定すると共に半導体装置３００が下型２００に対して着脱されることを可能にする。
【００１８】
ライナー１２５は、本実施形態ではノックアウト１２１及び後述するカム部材１３０の間に固定される。ライナー１２５は、カム部材１３０の位置を変更し、これにより、後述するパンチ１４１の振込量を調整するのに使用される。本実施形態では、ライナー１２５を中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔にボルト１３７が嵌合される。ライナー１２５は、貫通孔にネジ溝を形成し、ボルト１３７にネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー１２５として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。本実施形態のように複数のライナー１２５を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００１９】
ライナー１２５は、カム部材１３０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、カム部材１３０又はノックアウト１２１に一体的に設けられてもよい。例えば、カム部材１３０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してカム部材１３０の底面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによってカム部材１３０をノックアウト１２１から所望の距離だけ離間することができる。
【００２０】
本実施形態では、ライナー１２５は、ノックアウト１２１及びカム部材１３０との間に設置されているが、ライナー１２５の位置は後述するカム１３１の下にあれば、本実施形態と同一の効果を得ることができる。代替的な実施形態においては、ライナー１２５は、後述するカム１３１のカム部材１３０に対する開き角又は上下位置を調節する機構に置換されてもよい。かかる機構には、当業界で周知のいかなる構成をも使用することができるので、ここでは説明は省略する。かかる機構によってカム１３１とローラ１４８との相対位置を変化させてパンチ１４１の振込量を調整することができる。更に代替的に、ライナー１２５は、ローラ１４８の位置を変位させるその他の機構に置換されてもよい。
【００２１】
パンチ１４１の振込量を調節することによって、後述するように、リード３１０の折り曲げ形状を微調節することができ、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、リード３１０の形状を短時間で容易に調節することができる。なお、ライナー１２５を使用したリード３１０の形状の具体的な調節方法については後述する。
【００２２】
カム部材１３０は、ノックアウト１２１とライナー１２５を支持すると共に、カム１３１を有してパンチ部１４０のローラ１４８と協同してパンチ部１４０の回転を調節する。カム部材１３０は、中央に貫通孔を有し、かかる貫通孔にはボルト１３７が挿入される。カム１３１は、台形又はテーパ形状を有して、ローラ１４８に係合する。パンチ部１４０が下降すると、ローラ１４８がカム１３１の斜辺に乗り上げる。ローラ１４８がカム１３１に乗り上げる乗り上げ量により、後述するパンチ１４１の振込量を調節することができる。上述したように、カム１３１のカム部材１３０に対する開き角又は上下位置は調節可能であってもよい。カム１３１のカム部材１３０に対する開き角が小さいと後述する振込量も低くなり、開き角が大きいと振込量も高くなる。
【００２３】
一対のパンチ部１４０は、中央部１２０に関して対称に配置され、中央部１２０に対して独立に移動することができる。各パンチ部１４０は、パンチ１４１と、必要があれば挿入されるパンチ高さ調節用のライナー１５０とを有する。各パンチ部１４０は、上型１００に昇降自在に支持され、リード３１０を折り曲げ加工すると共に折り曲げ形状を調節する機能を有する。
【００２４】
パンチ１４１は、後述するダイ２２０及び２３０と協同して、リード３１０を所望の形状に折り曲げる。パンチ１４１は、先端加工部１４５と、ローラ１４８と、軸１４９とを有する。
【００２５】
先端加工部１４５は、軸１４９の周りに回転又は揺動可能に上型１００に支持され、ダイ２２０及び２３０と協同して、リード３１０を折り曲げ加工する。図４に示すように、本実施形態の先端加工部１４５は、略９０度のＬ字形状を有する。但し、リード３１０の形状によっては、リード３１０に対向し、断面鋭角形状又は凸形状を有してもよい。また、底面部１４５ａも、基本的には水平であるが、リード３１０の形状によっては、水平方向から傾斜させてもよい。ここで、図４は、図１に示すＺ付近の、折り曲げ加工前後の状態を示す概略拡大断面図である。より詳細には、図４（ａ）は、先端加工部１４５がリード３１０を折り曲げ加工する前の状態を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、先端加工部１４５がリード３１０を折り曲げ加工する後の状態を示す概略断面図である。
【００２６】
従来、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で面接触によって圧力が付加されて折り曲げられており（潰し曲げ加工）、これらの部材から受ける摩擦力が高く、その長手方向には容易に移動しずらかった。その結果、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で両者の摩擦により、リードに被覆されたメッキに傷や剥離が発生して錆や剥離したメッキによるプレス装置の汚れ等の問題を招いていた。また、リードがダイの垂直部に沿って折れ曲がる際には大きな張力で引っ張られながら折り曲がることになるため、メッキ割れなどの問題を招いていた。このように、従来の折り曲げ加工では、リードのメッキ割れ、メッキ傷み、メッキ付着により、高品位な半導体装置の提供が困難であるという問題もあった。
【００２７】
しかし、本実施形態のパンチ１４１によれば、振込量を微調節することができるので、リード３１０に働く摩擦力を極力低減することができ、リード３１０の水平部においてメッキに傷や剥離が発生することを防止することができると共に、リード３１０の垂直部に働く張力が小さくなり、メッキ割れ等の問題も防止することができる。
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すように、折り曲げ時には、先端加工部１４５の先端１４５ｃと後述する水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａの先端が鉛直上からずれているため、リード３１０の両側から固定しなくなる。それにより、リード３１０に働く摩擦力を低減し、リード３１０の垂直部に働く張力を更に減少させることができる。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、先端加工部２２０ａが凸形状を有するために、リード３１０との間に逃げ空間が形成される。かかる空間は、リード３１０が先端１４５ｃによって曲げられる部分の曲率半径（リード３１０が先端２３０ａによって曲げられる部分の曲率半径「第１ｒ」に対して「第２ｒ」と呼ばれる場合もある。）を調節するのに有効である。また、パンチ１４１の振込量が増加した場合に、かかる空間にリード３１０が逃げることができるのでリード３１０の折り曲げ形状を容易に調節することができる。
【００３０】
ローラ１４８は、パンチ部１４０が下降するとカム１３１を乗り上げ、先端加工部１４５の振込量を決定する。ローラ１４８は、その回転の支点がパンチ１４１の中央線上に配置され、パンチ１４１に回転自在に固定されている。ローラ１４８の径はパンチ１４１に要求される振込量に応じて設定される。即ち、ローラ１４８がカム１３１に乗り上げると、ローラ１４８は外側に移動する。かかる移動量だけパンチ１４１が軸１４９を中心に回転することになる。必要があれば、ローラ１４８の径を可変にすることによってパンチ１４１の振込量を調節してもよい。
【００３１】
ライナー１５０は、各パンチ部１４０と図示しない上型１００のフレームとの間に配置され、パンチ部１４０を中央部１２０よりも所定の高さだけ昇降する機能を有する。パンチ部１４０の高さを調節することにより、パンチ１４１の高さ位置を調整することができる。ライナー１５０は、パンチ部１４０の位置を昇降させて、これにより、パンチ１４１の高さ位置を調整するのに使用される。この際、ライナー１２５も合せて増減し、カム１３１とローラ１４８の位置を保持して、かつ、水平側ダイ高さ調節用のライナー２１０を同方向に増減することで立角度、下角度を保持させたままスタンドオフの調整をすることができる。本実施形態では、ライナー１２５を図示しない中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔には図示しないボルトが嵌合されてパンチ部１４０に固定される。ライナー１５０は、かかる貫通孔にネジ溝を形成し、図示しないボルトにネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー１５０として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。もっとも、左右のライナー１５０には同一の高さのものが選択され、リード３１０の折り曲げ形状の対称性を維持している。本実施形態のように高さの異なる複数のライナー１５０を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００３２】
ライナー１５０は、パンチ部１４０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、パンチ部１４０に一体的に設けられてもよい。例えば、パンチ部１４０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してパンチ部１４０の上面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによってパンチ部１４０を図示しない上型１００のフレームから所望の距離だけ下げることができる。代替的な実施形態においては、ライナー１５０は、パンチ部１４０を変位させるその他の機構に置換されてもよい。
【００３３】
パンチ１４１の高さ位置を調節することによって、後述するように、リード３１０の折り曲げ形状（特には、ライナー１５０による調整はスタンドオフ）を微調節することができ、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、リード３１０の形状を短時間で容易に調節することができる。なお、ライナー１５０を使用したリード３１０の形状の具体的な調節方法については後述する。
【００３４】
下型２００は、半導体装置３００を支持すると共に、上型１００のノックアウトと協同して半導体装置３００を固定する。また、下型２００は、上型１００と協同して半導体装置３００のリード３１０を所望の形状に折り曲げ加工する。下型２００は、水平側ダイ高さ調節用のライナー２１０と、水平側ダイ２２０と、垂直側ダイ２３０と、ベースプレート２５０とを有する。
【００３５】
ライナー２１０は、各水平側ダイ２２０とベースプレート２５０との間に配置され、水平側ダイ２２０の高さを調節する機能を有する。後述するように、水平側ダイ２２０は垂直側ダイ２３０に対して変位可能であるので、ライナー２１０によって水平側ダイ２２０の高さを調整すると、水平側ダイ２２０の垂直側ダイ２３０に対する相対位置が変化し、リード３１０の形状を調節することが可能となる。なお、ライナー２１０を使用したリード３１０の形状のより具体的な調節方法については後述する。
【００３６】
本実施形態では、ライナー２１０を図示しない中央に貫通孔を有する円筒金属部材として例示的に構成し、中央孔には図示しないボルトが嵌合されてベースプレート２５０に固定される。ライナー１５０は、かかる貫通孔にネジ溝を形成し、図示しないボルトにネジ山を形成し、ナットのように構成してもよいし、ネジ溝を有さずにワッシャのようにスペーサーとして機能してもよい。本実施形態は、高さの異なる複数の円筒（又は角柱形状）金属部材を用意し、その中から適当な高さを有するものをライナー２１０として選択している。複数の円筒金属部材の高さのそれぞれは、設計者が自由に設定することができる。もっとも、左右のライナー２１０には同一の高さのものが選択され、リード３１０の折り曲げ形状の対称性を維持している。本実施形態のように高さが異なる複数のライナー２１０を使用する代わりに、高さが可変なライナーを使用してもよい。
【００３７】
ライナー２１０は、水平側ダイ２２０の位置を変位させる他の機構に置換されてもよいし、水平側ダイ２２０又はベースプレート２５０に一体的に設けられてもよい。例えば、垂直側ダイ２３０の側面にラック面を設け、水平側ダイ２２０にハンドルと当該ハンドルにギアなどを介して係合すると共にラック面に噛み合うピニオンを設けて水平側ダイ２２０を垂直側ダイ２３０の側面に沿って移動可能に構成してもよい。代替的に、ベースプレート２５０の側面に設けられたハンドルと、当該ハンドルとギアなどで結合されたピニオンと、ピニオンに係合するラック面を有してベースプレート２５０の上面から突出及び退避する複数のスペーサー部材から構成されてもよい。この結果、ハンドルを回転することによって水平側ダイ２２０をベースプレート２５０から所望の距離だけ離間することができる。更に代替的な実施形態においては、ライナー２１０を設ける代わりに、水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａのみを突出及び退避可能に構成しても同様の効果を得ることができる。スプリングバックの予測量が実際の量と異なっても、ダイ２２０及び２３０を再設計及び再成形することなく、リードの折り曲げ形状を短時間で容易に調節することができる。
【００３８】
本実施形態においては、従来は下型と一体であったダイを水平側ダイ２２０と垂直側ダイ２３０に分割した。これにより、リード３１０の折り曲げ形状を微調整することができるため、例えば、スプリングバックの予測量が実際の量とは異なっても、ダイ２２０及び２３０やパンチ１４１を再設計及び再成形することなく、リード３１０を簡単に所定の形状に折り曲げることができる。このため、ダイ２２０及び２３０やパンチ１４１の再設計や再成形に伴うプレス装置１の休止時間を減少することができる。
【００３９】
半導体装置３００は略直方体形状を有するので、本実施形態は半導体装置３００の４辺の各辺に対応する４つの水平側ダイ２２０を設け、個別的に高さ調節が可能な構造にしている。但し、これらの４つの水平側ダイ２２０の一又は複数を一体にして一体的に高さ調節が可能な構造にしてもよい。いずれの構造を採用するかは、水平側ダイ２２０の加工容易性、半導体装置３００に求められる曲げ形状などによって決定される。
【００４０】
水平側ダイ２２０は、先端加工部２２０ａを有して、リード３１０の折り曲げ形状の水平部を決定する。なお、先端加工部は水平が基本であるが、本出願では、「リード３１０の折り曲げ形状の水平部」は水平方向から±３０度の範囲内のものも含み、完全に水平であることを要しない。実際、リード３１０の折り曲げ方向と水平方向との角度である、後述する端子平坦部角度Ｂは０でないことが多い。水平側ダイ２２０は、上述したように高さ調節が可能である。もっとも、必要があれば、水平側ダイ２２０を水平方向に移動可能に構成してもよい。水平方向に移動可能な機構は、例えば、水平側ダイ２２０と垂直側ダイ２３０の間にライナーを挿入したり、水平側ダイ２２０にピニオンを設けると共にベースプレート２５０にラックを設けて水平側ダイ２２０をラックに沿って移動可能にしたりするなどの構成を使用すればよい。
【００４１】
先端加工部２２０ａは、パンチ１４１と協同して、リード３１０を折り曲げ加工する。図４に示すように、本実施形態の先端加工部２２０ａは、水平であるが、リード３１０に対向し、断面鋭角形状又は凸形状を有してもよい。
【００４２】
上述したように、従来、リードは、潰し曲げ加工により、その長手方向には容易に移動しずらかった。その結果、リードは、パンチの底面とダイの水平部との間で両者の摩擦により、それに被覆されたメッキに傷や剥離が発生して錆や剥離したメッキによるプレス装置の汚れ等の問題を招いていた。また、リードがダイの垂直部に沿って折れ曲がる際には大きな張力で引っ張られながら折り曲がることになるため、メッキ割れなどの問題を招いていた。このように、従来の折り曲げ加工では、リードのメッキ割れ、メッキ傷み、メッキ付着により、高品位な半導体装置の提供が困難であるという問題もあった。
【００４３】
しかし、本実施形態の水平側ダイ２２０によれば、パンチ、ダイでリード板厚を底突（水平クランプ）しないので、またさらに、先端加工部２２０ａが断面鋭角形状又は凸形状を有するものの場合は、リード３１０と先端加工部２２０ａとの接触部をほぼ一点にすることができ、リード３１０に働く摩擦力をさらに低減することができる。その結果、リード３１０の水平部においてメッキに傷や剥離が発生することを防止することができる。また、リード３１０に働く摩擦力が小さくなるので、リード３１０はその長手方向に沿って移動し易くなり、折り曲げられたリード３１０の垂直部に働く張力は小さくなる。その結果、メッキ割れ等の問題も防止することができる。なお、本実施形態に拘わらず、本発明は、先端加工部２２０ａがリード３１０と２点以上で接触する形状を排除するものではない。本発明は、従来のように、パンチの底面とダイの水平部が水平面を有してリードを両側から潰し曲げ加工又は底突成形するよりも、リードに加わる摩擦力が低減されることを可能にする先端加工部２２０ａの形状をカバーするものである。
【００４４】
また、上述したように、図４（ｂ）に示すように、折り曲げ時には、先端加工部１４５の先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａの先端の位置が鉛直上からずれているため、リード３１０の垂直部に働く張力を更に減少させることができる。
【００４５】
垂直側ダイ２３０は、半導体装置３００を支持すると共に、リード３１０の折り曲げ形状の垂直部を決定する。なお、本出願では、「リード３１０の折り曲げ形状の垂直部」は鉛直方向から±３０度の範囲内のものも含み、完全に鉛直であることを要しない。実際、垂直側ダイ２３０によって折り曲げられるリード３１０の折り曲げ方向と鉛直方向との角度である、後述する端子立上がり角度Ａは０でないことが多い。垂直側ダイ２３０は、本実施形態においては、上述したように高さ調節ができない。これは、上型１００と下型２００が予め設定された状態でクランプすることを維持するためであるが、必要があれば、垂直側ダイ２３０の高さを可変にしてもよい。この結果、ライナー１２５と同様の作用を奏することができる。
【００４６】
半導体装置３００は、ＩＣチップをリードフレームにマウント及びワイヤボンディングし、その後、樹脂封止及び個片化されたＩＣやＬＳＩなどを構成する電子部品である。リード３１０は、リードフレームの端子であり、半導体装置から延在して半導体装置３００のチップを、マザーボードなどの基板に電気的に接続するのに使用される。
【００４７】
以下、図１及び図４を参照して、プレス装置１の動作を説明する。本実施形態では、スプリングバック量を予測し、ライナーがない状態で、これを見込んでパンチ１４１、ダイ２２０及び２３０の形状を設計及び成形（即ち、研磨又は研削）している。従って、本実施形態では、最初の折り曲げ加工時にはライナー１２５、１５０、２１０はいずれも基準となる厚さのライナーを含んだ状態で、パンチ１４１、ダイ２２０及び２３０の形状を設計及び成形を行う。
【００４８】
まず、垂直側ダイ２３０に半導体装置３００が搭載される。次に、上型１００が下降し、リード３１０をはさんでノックアウト１２１と垂直側ダイ２３０が保持する。ノックアウト１２１が下型２００に当接すると図示しないバネによって中央部１２０はそれ以上下降しなくなる。この状態では、図４（ａ）に示すように、リード３１０は半導体装置３００から水平に延びている。
【００４９】
一方、中央部１２０の下降が停止した状態で上型１００が更に下降しようとする結果、パンチ部１４０が更に下降する。かかる下降量は、リード３１０の形状を調節するためのパラメータの一つであり、調節可能にされてもよい。下降する際にパンチ部１４０のローラ１４８が、カム１３１を乗り上げる。これにより、軸１４９を支点として先端加工部１４５が内側へと回転又は振り込まれる。図４（ａ）に示す矢印は、かかる振り込みを示している。
【００５０】
振り込まれた先端加工部１４５は、リード３１０と接触及び押圧する。この結果、リード３１０は、垂直側ダイ２３０の先端２３０ａで折れ曲がって垂直部３１２を形成すると共に、水平側ダイ２２０に接触して水平部３１４を形成し始める。本実施形態では、リード３１０の垂直部３１２は垂直側ダイ２３０の先端２３０ａとパンチ１４１の先端加工部１４５の先端１４５ｃとの間に形成される。また、リード３１０の水平部は先端加工部１４５の先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端との間に形成される。もっとも、折り曲げ加工後に、リード３１０の水平部３１４は所定の長さに切断され、かかる切断位置は、典型的に、先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端との間が望ましい。垂直部３１２と切断後の水平部３１４を図５に示す。
【００５１】
先端加工部１４５が回転を終了するまでリード３１０は折り曲げ加工される。図４（ｂ）は、折り曲げ加工が終了した状態、即ち、金型下死点の状態を示している。上述したように、先端加工部１４５の底面１４５ａがリード板厚面を介した底突きでないので、水平ではなく、パンチ１４１は、リード３１０と先端１４５ｃで接触する。このため、リード３１０が折り曲げ加工時にパンチ１４１から受ける摩擦力は小さい。同様に、先端加工部２２０ａが水平面でない場合には、水平側ダイ２２０は、リード３１０と先端加工部２２０ａで接触する。このため、リード３１０が折り曲げ加工時に水平側ダイ２２０から受ける摩擦力は小さい。更に、先端１４５ｃと水平側ダイ２２０の先端が鉛直上でずれているために、リード３１０を両側から保持することがなく、従来の底突成形又は潰し曲げ加工は行われないため、リード３１０が受ける摩擦力は更に小さくなる。以上のように、リード３１０に働く摩擦力が小さくなるのでリード３１０に被覆された図示しないメッキの剥れや傷、剥れたメッキによるプレス装置１内の汚れを防止することができると共に、リード３１０が長手方向に移動し易くなるので垂直部３１２に加わる張力が低減し、引っ張り張力によるメッキ剥れを防止することができる。その結果、本実施形態のプレス装置１は、高品位の半導体装置３００を製造することができる。
【００５２】
また、水平側ダイ２２０の先端加工部２２０ａがパッケージとは反対側に上凸形状を有する場合には、リード３１０との間に逃げ空間が形成される。かかる空間は、リード３１０が先端１４５ｃによって曲げられる部分の曲率半径（即ち、「第２ｒ」）を調節するのに有効である。また、パンチ１４１の振込量が増加した場合に、かかる空間にリード３１０が逃げることができるのでリード３１０の折り曲げ形状を容易に調節することができる。
【００５３】
さて、折り曲げ加工の結果、当初予測したスプリングバック量が実際の量とは異なり、リード３１０が所望の形状とは異なってしまう場合がある。この場合、いずれか又は全てのライナー１２５、１５０及び２１０がプレス装置１に所望の厚さのライナーが搭載され、再度リード３１０の折り曲げ加工を行う。本実施形態によれば、パンチ１４１とダイ２２０及び２３０を再設計及び再研削する必要がなくなるので、作業効率が向上し、歩留まりが上がる。その結果、所望の形状を有するリード３１０を備えた半導体装置３００を効率的に製造することができる。
【００５４】
リード３１０が所望の形状とは異なってしまった場合に、いずれのライナー１２５、１５０及び２１０を選択して挿入すべきかは重要である。以下、図５及び図６を参照して、リード３１０の形状と挿入されるライナーとの関係について説明する。ここで、図６は、リード３１０の形状調節方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
まず、試作的に折り曲げられたリード３１０を有する半導体装置３００について、図５に示すように、端子部立上がり角度Ａ、端子平坦部角度Ｂ、スタンドオフ高さＣを測定する。ここで、端子部立上がり角度Ａは、垂直側ダイ２３０によって折り曲げられるリード３１０の折り曲げ方向と鉛直方向との角度である。端子平坦部角度Ｂは、リード３１０の折り曲げ方向と水平方向との角度である。スタンドオフ高さＣは、半導体装置３００を水平面に置いた時のパッケージ下面と切断されたリード３１０の水平部３１４の下端までの高さである。
【００５６】
まず、端子部立上がり角度Ａが適正であるかどうかが判断される（ステップ１００２）。適正である場合にはステップ１００６に進む。一方、適正でない場合には、端子部立上がり角度Ａをライナー１２５を使用して角度Ａが適正になるように調節する（ステップ１００４）。具体的には、適当な高さを有するライナー１２５を選択してプレス装置１に装着する。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５７】
次に、端子平坦部角度Ｂが適正であるかどうかが判断される（ステップ１００６）。適正である場合にはステップ１００８に進む。一方、適正でない場合には、端子平坦部角度Ｂをライナー２１０を使用して角度Ｂが適正になるように調節する（ステップ１００８）。具体的には、適当な高さを有するライナー２１０を選択してプレス装置１に装着する。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５８】
次に、スタンドオフ高さＣが適正であるかどうかが判断される（ステップ１０１０）。適正である場合にはＥＮＤに進む。一方、適正でない場合には、スタンドオフ高さＣをいずれか又は全てのライナー１２５、１５０及び／又は２１０を使用して高さＣが適正になるように調節する（ステップ１０１２）。その後、ステップ１００２に帰還する。
【００５９】
本実施形態では、ステップ１００４、１００８及び１０１２後にステップ１００２に帰還している。これは、例えば、ステップ１０１２によってライナー１２５を使用してスタンドオフ高さＣを調節することにより、端子部立上がり角度Ａが適正ではなくなる場合があるからである。このように、本実施形態は、ライナー１２５、１５０及び２１０とリード３１０との関係を予め求めているので、所望の形状のリード３１０を短時間でより容易に形成することができる。
【００６０】
本実施形態は、例えば、２つの異なる形状の製品であっても半導体装置３００に要求される折り曲げ形状がライナーで調節可能な範囲内であれば、異なるライナーで調節された同一の２台のプレス装置１を供給する余地を与える。従来は、少しでも異なれば、ダイやパンチを別個に設計して成形しなければならないところ、本実施形態によってプレス装置１は同一にしてライナーのみを調節すればよい場合もあるのでプレス装置１の供給を効率化することができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種々の変化及び変更が可能である。例えば、水平側ダイを回転する手段を設けて先端加工部とリードとの接触位置を変更してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、折り曲げ加工の結果、リードの形状が所望の形状に一致しない場合であっても、パンチ及び／又はダイを再設計及び再成形することなく、簡易な方法でリードの形状を調整することができる。その結果、所望の折り曲げ形状を有するリードを備えた半導体装置を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の例示的一態様としてのプレス装置を示す概略断面図である。
【図２】 図１に示すプレス装置の上型の概略断面図である。
【図３】 図１に示すプレス装置の下型の概略断面図である。
【図４】 図１に示すＺ付近の、折り曲げ加工前後の状態を示す概略拡大断面図である。
【図５】 図１に示す半導体装置のリードの形状を調整する方法を説明するためのリードの概略拡大断面図である。
【図６】 図１に示す半導体装置のリードの形状を調整する方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ プレス装置
１００ 金型
１２０ 中央部
１２１ ノックアウト
１２５ パンチ振込量調節用のライナー
１３０ カム部材
１３１ カム
１４０ パンチ部
１４１ パンチ
１４５ 先端加工部
１４５ａ 先端加工部の底面
１４５ｃ 先端加工部の先端
１５０ パンチ高さ調節用のライナー
２００ 下型
２１０ 水平側ダイの高さ調節用のライナー
２２０ 水平側ダイ
２２０ａ 水平側ダイの先端加工部
２３０ 垂直側ダイ
３００ 半導体装置
３１０ リード
Claims (2)
- 半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを折り曲げるためのプレス装置であって、
前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、
前記垂直側ダイと分離され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、
前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、
前記垂直側ダイ及び前記ライナーによって高さ調節された前記水平側ダイを固定した状態で前記リードに対して前記水平側ダイの反対側から前記リードを前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイ方向に押し付けることによって前記リードを折り曲げるパンチとを有することを特徴とするプレス装置。 - 半導体装置から延在して当該半導体装置を基板に電気的に接続するためのリードを所定の形状に折り曲げるためのプレス装置であって、
前記リードの折り曲げ形状の垂直部を決定する垂直側ダイと、
前記垂直側ダイに対して高さ方向に変位可能に構成され、前記リードの折り曲げ形状の水平部を決定する水平側ダイと、
前記水平側ダイの高さを調節するライナーと、
前記垂直側ダイ及び前記水平側ダイと協同して前記リードを折り曲げるためのパンチと、
前記パンチの高さを調整する第一のライナーと、
前記パンチの振込量を調整する第二のライナーとを有し、
前記水平側ダイ及び前記パンチの前記リードに対向する面の少なくとも一方は、前記リードに向かって突出して前記リードと当接可能な断面凸形状を有することを特徴とするプレス装置。
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