JP4153956B2 - 樹脂封止成形品のゲートブレイク方法およびそれに用いるゲートブレイク装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止成形品のゲートブレイク方法およびそれに用いるゲートブレイク装置に関する。

従来、樹脂封止成形品をゲートブレイクする場合、ゲート樹脂路およびランナー樹脂路内でそれぞれ硬化して連続するゲート樹脂部およびランナー樹脂部を、成形品からパンチ等で切り離すと、リードフレームあるいは成形品の表面に硬化した樹脂の一部が残ったり、あるいは、成形品の表面に欠けが生じたりし、歩留まりが悪いという不具合がある。このような不具合を解消すべく、例えば、下記のようなリードフレームのディゲート方法が開示されている。

すなわち、リードフレームのランナー樹脂路およびゲート樹脂路が通過する位置に、前記ランナー樹脂路およびゲート樹脂路と同幅の切欠孔を形成し、それを樹脂モールドする。ついで、前記ランナー樹脂路およびゲート樹脂路内で硬化した樹脂を前記リードフレームからパンチ等で突き出して除去する方法がある（特許文献１参照）。
特開平０５−３１５５１４号公報

しかしながら、前述のゲートブレイク方法では、樹脂封止する半導体素子等の小型化に伴って成形品が小さくなると、ランナー樹脂路およびゲート樹脂路、特にゲート樹脂路を巾狭にする必要があるとともに、パンチの刃先をも小さくする必要がある。このため、高い部品精度と組立精度とを必要とし、製作や組立に手間がかかるだけでなく、パンチの破損頻度も高くなり、生産コストが上昇するので、小型の電子部品の樹脂封止に適用することが容易でない。この結果、前記ランナー樹脂路およびゲート樹脂路を、通常の巾寸法で形成することも考えられる。しかし、ランナー樹脂路等を通常の巾寸法とすると、小型の電子部品の樹脂封止に直接使用される樹脂量に比し、ランナー樹脂路およびゲート樹脂路で消費される樹脂量が相対的に多くなり、無駄が多く、生産コストが高くなるという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、リードフレームに一体成形した成形品の表面に欠けや、硬化したゲート樹脂部の一部が残存せず、歩留まりが良いとともに、生産コストが低く、小型の樹脂封止成形品に適用容易な樹脂封止成形品のゲートブレイク方法およびそれに用いるゲートブレイク装置を提供することを課題とする。

本発明にかかる樹脂封止成形品のゲートブレイク方法は、前記課題を解決すべく、リードフレームを打ち抜いて形成した空間内にリード片を介して支持され、かつ、電子部品を樹脂封止して形成した成形品と、前記空間内で隣り合う一対の前記成形品を連結するゲート樹脂部と、このゲート樹脂部の上下面のいずれか一方に交差して連続するランナー樹脂部と、からなる樹脂封止成形品を、第１刃先部、第２刃先部および第３刃先部の各下端面をそれぞれ平滑に形成し、かつ、順次、平行に配置したパンチで、ゲートブレイクするゲートブレイク方法であって、前記パンチの巾方向において傾斜面上に位置するように下端縁部を所定のピッチで並設した多数の前記第１刃先部で、前記ランナー樹脂部を突き出して前記ゲート樹脂部から分離した後、隣り合う前記第１刃先部の間に形成した切り欠き部の底面に配置した前記第２刃先部で、前記ゲート樹脂部に曲げモーメントを負荷し、前記ゲート樹脂部を前記成形品から分離し、ついで、成形品に対向する表裏面に段部をそれぞれ設けて形成した前記第３刃先部で、ゲート樹脂部の基部を前記成形品から切断する工程としてある。

本発明によれば、第１刃先部がランナー樹脂部をゲート樹脂部から分離した後に残存するゲート樹脂部を、第２刃先部が曲げモーメントを負荷して除去する。このため、成形品の表面に欠けが生じにくいとともに、ゲート樹脂部の一部が残存することがなく、歩留まりが良い。
また、小型の電子部品を樹脂封止した成形品をゲートブレイクする場合であっても、ランナー樹脂部およびゲート樹脂部を第１，第２刃先部で直接除去できる。このため、従来例のようにリードフレームの切欠孔に嵌合するようなパンチを準備する必要がなく、リードフレームやパンチに高い寸法精度と位置決め精度とを必要とせず、パンチが破損することがない。
さらに、ゲート樹脂部等を太くする必要がなく、樹脂材料を節約できる。この結果、生産コストが低く、小型の電子部品を樹脂封止した成形品にも適用できる樹脂封止成形品のゲートブレイク方法が得られる。

また、本発明によれば、複数の隣り合う第１刃先部が順次、成形品のランナー樹脂部に当接して分離するので、円滑な作業が可能になる。

さらに、本発明によれば、前記切り欠き部がゲート樹脂の上方に位置することにより、第１刃先部がランナー樹脂を分離する際には、第２刃先部がゲート樹脂に当接することがなく、２段階の切断作業を円滑に行うことができる。

そして、本発明によれば、第２刃先部が残存するゲート樹脂に曲げモーメントを負荷した後、第３刃先部が前記ゲート樹脂の基部を切断するので、より一層美麗な切断面を有する成形品が得られる。

なお、本発明にかかる異なる実施形態としては、ゲート樹脂部が、ランナー樹脂部を分離した後も、成形品の表面に連続あるいは不連続状態で残存できる断面形状を有していてもよい。
本実施形態によれば、ランナー樹脂部を分離した第１刃先部の後方に位置する第２刃先部が、残存するゲート樹脂部を分離するので、切断力が順次負荷されることにより、分離作業を円滑に行うことができる。

本発明にかかる樹脂封止成形品のゲートブレイク方法に用いるゲートブレイク装置としては、リードフレームを打ち抜いて形成した空間内にリード片を介して支持され、かつ、電子部品を樹脂封止して形成した成形品と、前記空間内で隣り合う一対の前記成形品を連結するゲート樹脂部と、このゲート樹脂部の上下面のいずれか一方に交差して連続するランナー樹脂部と、からなる樹脂封止成形品をパンチでゲートブレイクするゲートブレイク装置であって、パンチの巾方向において傾斜面上に位置するように下端縁部を所定のピッチで並設され、前記ランナー樹脂部を突き出して前記ゲート樹脂部から分離する多数の第１刃先部と、隣り合う前記第１刃先部の間に形成した切り欠き部の底面に配置され、前記ランナー樹脂部を分離した前記ゲート樹脂部に曲げモーメントを負荷することにより、前記ゲート樹脂部を前記成形品から分離する第２刃先部と、成形品に対向する表裏面に段部をそれぞれ設けて形成され、前記ゲート樹脂部の基部を前記成形品から切断する第３刃先部と、を備え、前記第１刃先部、前記第２刃先部および前記第３刃先部の各下端面をそれぞれ平滑に形成するとともに、順次、平行に配置したパンチからなる構成としてある。

本発明によれば、第１刃先部がランナー樹脂部をゲート樹脂部から分離した後に残存するゲート樹脂部を、第２刃先部が曲げモーメントを負荷して除去する。このため、成形品の表面に欠けが生じにくいとともに、ゲート樹脂部の一部が残存することがなく、歩留まりが良い。
また、小型の電子部品を樹脂封止した成形品をゲートブレイクする場合であっても、ランナー樹脂部およびゲート樹脂部を第１，第２刃先部で直接除去できる。このため、従来例のようにリードフレームの切欠孔に嵌合するようなパンチを準備する必要がなく、リードフレームやパンチに高い寸法精度と位置決め精度とを必要とせず、パンチが破損することがない。
さらに、ゲート樹脂部等を太くする必要がなく、樹脂材料を節約できる。この結果、生産コストが低く、小型の電子部品を樹脂封止した成形品にも適用できる樹脂封止成形品のゲートブレイク装置が得られる。
そして、本発明によれば、複数の隣り合う第１刃先部が順次、成形品のランナー樹脂部に当接して分離するので、円滑な作業が可能になる。

また、本発明によれば、前記切り欠き部がゲート樹脂の上方に位置することにより、第１刃先部がランナー樹脂を分離する際には、第２刃先部がゲート樹脂に当接することがなく、２段階の切断作業を円滑に行うことができる。

さらに、本発明によれば、第２刃先部が残存するゲート樹脂に曲げモーメントを負荷した後、第３刃先部が前記ゲート樹脂の基部を切断するので、より一層美麗な切断面を有する成形品が得られる。

そして、本発明の実施形態としては、第２刃先部の奥行寸法を、第１刃先部の奥行寸法よりも小さくしておいてもよい。
本実施形態によれば、第２刃先部の奥行寸法が第１刃先部の奥行寸法よりも小さいので、第２刃先部が残存するゲート樹脂のより先端縁部を押し下げることにより、より一層大きな曲げモーメントを負荷できる。このため、残存するゲート樹脂の成形品からの分離がより一層容易になるという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図１５の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図７に示すように、リードフレーム１０の格子状に打ち抜かれて形成された空間１１内に２組のリード片１２，１３を残存させてある。前記リード片１２，１３それぞれは同一軸心上に対向し、前記リード片１２の先端にはダイパッド１４を形成してある一方、前記リード片１３の先端にはボンディング・エリア１５を形成してある（図１）。

そして、前記リード片１２のダイパッド１４に電子部品１６、例えば、ディスクリート半導体を実装した後、前記電子部品１６とボンディング・エリア１５とをワイヤー１７で電気接続してある（図２）。ついで、前記ダイパッド１４およびボンディング・エリア１５を含めて前記電子部品１６を樹脂封止する。すなわち、図示しないカルから注入された樹脂がランナー（図示せず）およびゲート（図示せず）を介して前記電子部品１６を樹脂封止することにより、カル樹脂部２０、ランナー樹脂部２１、ゲート樹脂部２２および成形品２３が形成される（図３）。なお、ここで、ディスクリート半導体とは、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、サイリスタ等の単機能の半導体素子の総称をいう。ついで、樹脂封止された前記リードフレーム１０を所定のピッチで並設した複数枚のパンチ３０でゲートブレイクを行う（図４ないし図７）。

前記パンチ３０は、図４に示すように、下方側に所定ピッチでブレード３１を切り出すとともに、図６および図７に示すように、前記ブレード３１の先端縁部に設けた第１刃先部３２の中央部に切り欠き部３３を設けることにより、前記切り欠き部３３の底面を第２刃先部３４としてある。なお、前記パンチ３０の第１刃先部３２は、図４に示すように、一端側の第１刃先部３２から他端側の第１刃先部３２までの間で高低差がＳとなるように傾斜している。これは、隣り合う第１刃先部３２が順次、ランナー樹脂部２１を分離することにより、作業の円滑化および省力化を図るためである。

ゲートブレイク作業は、図６および図７に示すように、ダイ４０の上面に載置された前記リードフレーム１０に対して位置決めしたパンチ３０を直上方向から下降させる（図６Ａ，図７Ａ）。これにより、最初に第１刃先部３２がランナー樹脂部２１を押し下げることにより、ランナー樹脂部２１とゲート樹脂部２２との接続部分を破断し、ランナー樹脂部２１を切り離すとともに、ゲート樹脂部２２を破断する（図６Ｂ，図７Ｂ）。更に、パンチ３０を下降させ、第２刃先部３４で残存するゲート樹脂部２２を押し下げて曲げモーメントを作用させることにより、前記ゲート樹脂部２２の基部を破断し、ゲート樹脂部２２を完全に除去する（図６Ｃ，図７Ｃ）。
本実施形態によれば、第２刃先部３４が残存するゲート樹脂部２２を完全に除去するので、成形品２３の表面が美麗であり、歩留まりが良いという利点がある。

第２実施形態は、図８に示すように、ブレード３１の巾寸法を成形品２３の対向面との間に微小な隙間Ｃが生じる寸法とするとともに、対向する外側面の下方部をそれぞれ切り欠いて第３刃先部３５を形成した場合である。隙間Ｃは０．０５〜０．１ｍｍであることが好ましい。隙間Ｃが、０．０５ｍｍ未満であると、パンチ３０、ブレード３１の位置精度とダイ４０の上面に載置されたリードフレーム１０の位置精度との関係で、第３刃先部３５がゲート樹脂部２２の基部を破断する際の位置調整が困難になるからである。また、０．１ｍｍを越えると、第２刃先部で残留するゲート樹脂部２２を完全に除去できなかった場合、最後に第３刃先部３５がゲート樹脂部２２の基部を切断する必要があり、その際にゲート樹脂部２２の基部が残存する可能性が出てくるからである。

第２実施形態によるゲートブレイク作業は、図８に示すように、ダイ４０の上面に載置された前記リードフレーム１０に対して位置決めしたパンチ３０を直上方向から下降させる（図８Ａ）。これにより、最初に第１刃先部３２がランナー樹脂部２１を押し下げることにより、ランナー樹脂部２１とゲート樹脂部２２との接続部分を破断してランナー樹脂部２１を切り離す。更に、パンチ３０を下降させ、第２刃先部３４で破断したゲート樹脂部２２の基部に曲げモーメントを作用させて残存するゲート樹脂部２２を除去する。最後に、第３刃先部３５がゲート樹脂部２２の基部を剪断することにより、ゲート樹脂部２２を完全に除去する。
本実施形態によれば、第３刃先部３５が残存するゲート樹脂部２２の基部を剪断して削除するので、成形品の表面がより一層、美麗になるという利点がある。

第３実施形態は、図９に示すパンチ３０を使用してゲートブレイクする方法である。本実施形態にかかるパンチ３０はブレード３１の第２刃先部３４と第３刃先部３５との間に位置する表裏面中央に段部３６を形成した場合である。そして、本実施形態は、主に第２刃先部３４でのゲートブレイクの効果を高めるためのものである。他は前述の実施形態とほぼ同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、第２刃先部３４と第３刃先部３５との間に位置する表裏面中央に段部３６が形成されていることで、第２実施形態の第２刃先部３４の巾よりも更に狭くなっている。このため、第２刃先部３４で残存するゲート樹脂部２２を押し下げて、曲げモーメントをより効果的に作用させることにより、ゲート樹脂部２２の基部を破断し、ゲート樹脂部２２をより完全に除去できるという利点がある。

第４実施形態は、図１０Ｂに示すように、図１０Ａに示す第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は成形品２３の下方側にリードフレーム１０から突出する台部２４を形成した場合である。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、リードフレーム１０から下側に突出した台部２４を形成する製品形態となり、第１実施形態とは製品形態が異なるが、ゲートブレイクの動作を共通させることができるという利点がある。

第５実施形態は、図１０Ｃに示すように、成形品２３をダイ４０，４１で上下から挟持するとともに、第１実施形態と比較して反対側からパンチ（図示せず）でゲートブレイクする場合である。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、製品形態は第１実施形態と同一であるので、製品を上下１８０度回転させてパンチ位置を上から下に変更することで、ゲートブレイクが可能となり、設計の自由度が広がるという利点がある。

第６実施形態は、図１０Ｄに示すように、図１０Ｂに示す第４実施形態とほぼ同様であり、異なる点はリードフレーム１０をダイ４０，４１で上下から挟持するとともに、第４実施形態と比較して反対側からパンチ（図示せず）でゲートブレイクする場合である。他は前述の実施形態とほぼ同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、製品形態は第４実施形態と同一であるので、製品を上下１８０度回転させてパンチ位置を上から下に変更することで、ゲートブレイクは可能となり、設計の自由度が広がるという利点がある。

第７実施形態は、図１１ないし図１５に示すように、リードフレーム１０に格子状に打ち抜かれた隣り合う空間１１，１１の間に、図示しないランナーと同一巾寸法のランナー用スリット１８を不連続に形成した場合である。そして、図１１Ｂに示すように、前記空間１１内には２組のリード片１２，１３がそれぞれ同一軸心上に延在している。前記リード片１２，１３のうち、一方のリード片１２の先端にはダイパッド（図示せず）を形成してある一方、他方のリード片１３の先端にはボンディング・エリア（図示せず）を形成してある。

そして、前記リード片１２のダイパッドに電子部品（図示せず）を実装した後、前記電子部品とボンディング・エリアとをワイヤーで電気接続し、前記電子部品を含めて樹脂封止することにより、成形品２３を得る。そして、前記成形品２３を連結するゲート樹脂部２２は、その下面に連続するサブランナー樹脂部２５を介し、ランナー樹脂部２１に連続している。なお、前記ランナー樹脂部２１の一部がリードフレーム１０のランナー用スリット１８内に形成されている。

一方、樹脂封止された前記リードフレーム１０をゲートブレイクする板状のパンチ３０は、図１２ないし図１５に示すように、その両側側面にスリット３７ａを介してリブ３７を同一垂直面上に突設してある。前記スリット３７ａはリードフレーム１０に衝突しないようにするための逃げである。そして、前記リブ３７の下端縁部に形成した第１刃先部３２は、その外側縁部を切り欠いて第２刃先部３４を形成してある（図１５）。このため、第１刃先部３２がサブランナー樹脂部２５を押し下げて分離した後、前記第２刃先部３４が破断したゲート樹脂部２２の基部に曲げモーメントを作用させ、残存するゲート樹脂部２２を除去する。また、前記パンチ３０の下端縁部に設けた第４刃先部３８がリードフレームに当接せず、後述するランナー樹脂部２１だけを突き出すように所定の位置に切り欠き部３９を設けてある（図１２）。

ゲートブレイクする場合には、図１４および図１５に示すように、ダイ４０の上面に載置された前記リードフレーム１０に対して位置決めしたパンチ３０を直上方向から下降させる（図１４Ａ，図１５Ａ）。これにより、最初に第１刃先部３２がサブランナー樹脂部２５を押し下げるとともに、第４刃先部３８がランナー樹脂部２１を押し下げる。これにより、ランナー樹脂部２１およびサブランナー樹脂部２５がゲート樹脂部から分離するとともに、前記ゲート樹脂部２２が破断する（図１４Ｂ，図１５Ｂ）。更に、パンチ３０を下降させると、第２刃先部３４が残存するゲート樹脂部２２に曲げモーメントを負荷し、残存するゲート樹脂部２２の基部を破断し、ゲート樹脂部２２を完全に除去する。
本実施形態によれば、第２刃先部３４が残存するゲート樹脂部を完全に除去するので、成形品の表面が美麗であり、歩留まりが良いという利点がある。

本実施形態によれば、より一層小型の電子部品を樹脂封止した後、ゲートブレイクできるという利点がある。

本発明にかかる樹脂封止成形品のゲートブレイク方法およびこれに用いるゲートブレイク装置は、前述の樹脂封止成形品に限らず、他の樹脂封止成形品にも適用できる。

図１Ａ，１Ｂおよび１Ｃは、本発明に係る第１実施形態を示すリードフレームの平面図、部分拡大平面図、および、部分拡大右側面図である。 図２Ａ，２Ｂおよび２Ｃは、電子部品を実装したリードフレームの平面図、部分拡大平面図、および、部分拡大右側面図である。 図３Ａ、３Ｂ、および、３Ｃ、３Ｄは、電子部品を樹脂封止したリードフレームの平面図、右側面図、および、部分拡大平面図、部分拡大右側面図である。 樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を説明するための右側面図である。 樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を説明するための正面図である。 図６Ａ，６Ｂおよび６Ｃは、樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を時系列で示す部分拡大右側面図である。 図７Ａ，７Ｂおよび７Ｃは、樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を時系列で示す部分拡大正面図である。 図８Ａ，８Ｂおよび８Ｃは、第２実施形態に係るパンチでゲートブレイクする工程を説明するための部分拡大した正面図である。 図９Ａ，９Ｂおよび９Ｃ，９Ｄは、第３実施形態にかかるパンチを示す正面図、右側面図、および、部分拡大正面図、部分拡大右側面図である。 図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび１０Ｄは、ゲートブレイクされる樹脂封止されたリードフレームの第１，第４，第５および第６実施形態を示す部分拡大正面図である。 図１１Ａ、および、１１Ｂは、本願発明の第７実施形態にかかる電子部品を樹脂封止したリードフレームの平面図、および、部分拡大平面図である。 図１１で示す樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を説明するための右側面図である。 図１１で示す樹脂封止したリードフレームをパンチでゲートブレイクする工程を説明するための正面図である。 図１４Ａ，１４Ｂおよび１４Ｃは、図１２で示したゲートブレイク工程を時系列で示す部分拡大右側面図である。 図１５Ａ，１５Ｂおよび１５Ｃは、図１３で示したゲートブレイク工程を時系列で示す部分拡大正面図である。

符号の説明

１０：リードフレーム
１１：空間
１２，１３：リード片
１４：ダイパッド
１５：ボンディング・エリア
１６：電子部品
１７：ワイヤー
１８：ランナー用スリット
２０：カル樹脂部
２１：ランナー樹脂部
２２：ゲート樹脂部
２３：成形品
２４：台部
２５：サブランナー樹脂部
３０：パンチ
３１：ブレード
３２：第１刃先部
３３：切り欠き部
３４：第２刃先部
３５：第３刃先部
３６：段部
３７：リブ
３７ａ：スリット
３８：第４刃先部
３９：切り欠き部
４０，４１：ダイ
Ｓ：高低差
Ｃ：隙間

Claims (4)

1. リードフレームを打ち抜いて形成した空間内にリード片を介して支持され、かつ、電子部品を樹脂封止して形成した成形品と、前記空間内で隣り合う一対の前記成形品を連結するゲート樹脂部と、このゲート樹脂部の上下面のいずれか一方に交差して連続するランナー樹脂部と、からなる樹脂封止成形品を、第１刃先部、第２刃先部および第３刃先部の各下端面をそれぞれ平滑に形成し、かつ、順次、平行に配置したパンチで、ゲートブレイクするゲートブレイク方法であって、
   前記パンチの巾方向において傾斜面上に位置するように下端縁部を所定のピッチで並設した多数の前記第１刃先部で、前記ランナー樹脂部を突き出して前記ゲート樹脂部から分離した後、
   隣り合う前記第１刃先部の間に形成した切り欠き部の底面に配置した前記第２刃先部で、前記ゲート樹脂部に曲げモーメントを負荷し、前記ゲート樹脂部を前記成形品から分離し、
   ついで、成形品に対向する表裏面に段部をそれぞれ設けて形成した前記第３刃先部で、ゲート樹脂部の基部を前記成形品から切断することを特徴とする樹脂封止成形品のゲートブレイク方法
2. ゲート樹脂部が、ランナー樹脂部を分離した後も、成形品の表面に連続あるいは不連続状態で残存できる断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止成形品のゲートブレイク方法。
3. リードフレームを打ち抜いて形成した空間内にリード片を介して支持され、かつ、電子部品を樹脂封止して形成した成形品と、前記空間内で隣り合う一対の前記成形品を連結するゲート樹脂部と、このゲート樹脂部の上下面のいずれか一方に交差して連続するランナー樹脂部と、からなる樹脂封止成形品をパンチでゲートブレイクするゲートブレイク装置であって、
   パンチの巾方向において傾斜面上に位置するように下端縁部を所定のピッチで並設され、前記ランナー樹脂部を突き出して前記ゲート樹脂部から分離する多数の第１刃先部と、
   隣り合う前記第１刃先部の間に形成した切り欠き部の底面に配置され、前記ランナー樹脂部を分離した前記ゲート樹脂部に曲げモーメントを負荷することにより、前記ゲート樹脂部を前記成形品から分離する第２刃先部と、
   成形品に対向する表裏面に段部をそれぞれ設けて形成され、前記ゲート樹脂部の基部を前記成形品から切断する第３刃先部と、
   を備え、前記第１刃先部、前記第２刃先部および前記第３刃先部の各下端面をそれぞれ平滑に形成するとともに、順次、平行に配置したパンチからなることを特徴とする樹脂封止成形品のゲートブレイク装置。
4. 第２刃先部の奥行寸法を、第１刃先部の奥行寸法よりも小さくしたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂封止成形品のゲートブレイク装置。

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