JP4199941B2 - 半導体装置の製造金型装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム上に形成され所定の形状に加工された外部リードを備えた半導体パッケージをリードフレームの外枠から切り離して排出する半導体装置の製造金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造では、例えば、連続的に形成された各単位リードフレームにそれぞれ半導体チップを搭載し樹脂封止して形成された半導体パッケージを搬送ラインで搬送し、次いで半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを加工装置を用いて所定の形状に加工して、その後、切断装置で各単位リードフレームの外枠から切り離して１個の半導体パッケージとし搬送ラインの外に排出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体装置の製造では、半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを所定の形状に加工すること、半導体パッケージを単位リードフレームの外枠から切り離すこと、切り離された半導体パッケージを搬送ラインから外に排出することは、連続して形成された半導体パッケージの一品毎に行なわれていた。
一方、加工工程、切断工程、及び排出工程の各工程の中で、排出工程は切断工程で使用する金型ユニットを搬送ラインから排出する作業、金型ユニット内の半導体パッケージを外に取り出す作業、排出された金型ユニットを再度搬送ラインに格納する作業から構成され、加工工程及び切断工程に比較して作業に長時間を要していた。このため、半導体装置の製造速度は排出工程が律速となり、半導体装置の生産性を向上させるには、排出工程の処理速度を向上させることが必要であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、所定の形状に加工された外部リードを備えた半導体パッケージをリードフレームの外枠から切り離して排出する際の単位時間当たりの処理個数を増加させることにより生産性を向上することが可能な半導体装置の製造金型装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る半導体装置の製造金型装置は、連続的に形成された各単位リードフレームにそれぞれ半導体チップを搭載し樹脂封止して形成した半導体パッケージを搬送する搬送ラインと、前記搬送ラインで送られてきた前記各半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを所定の形状に加工する加工手段と、前記加工手段の下流側に設けられ、前記搬送ラインで送られてきた前記外部リードが所定の形状に加工された前記各半導体パッケージを該半導体パッケージが形成された前記各単位リードフレームの外枠から切り離して排出する切断手段とを有する半導体装置の製造金型装置において、前記切断手段には、搬送されてきた前記半導体パッケージを予め設定された３又は４以上の所定個数まで蓄積し、蓄積された所定個数の前記半導体パッケージを同時に前記各単位リードフレームの外枠から切り離して前記搬送ライン外に排出する、前記搬送ライン内外を往復動自在な可動式金型ユニットが設けられている。
【０００５】
いま、連続的に形成された各単位リードフレームに形成された半導体パッケージを搬送ラインで間欠的に搬送し、各半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを加工手段を用いて所定の形状に加工して、その後、切断手段で各単位リードフレームの外枠から切り離して個々の半導体パッケージとし搬送ラインの外に排出する場合に必要な製造時間を考える。ここで、各半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを所定の形状に加工する加工手段には、例えば、外部リードの先端の端部が各単位リードフレームと連結している連結部を打ち抜いて外部リードの先端の端部を自由端とする打ち抜き金型を備えた打ち抜きプレスと、端部が自由端となった外部リードをガルウィングタイプ等の各種所望形状に成形する折り曲げ金型を備えた成形プレスが設けられている。
【０００６】
半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを所定の形状に加工する加工工程は、打ち抜き作業と折り曲げ作業から構成され、打ち抜き作業時間をｔ（打抜）、折り曲げ作業時間をｔ（折曲）とする。また、各半導体パッケージを各単位リードフレームの外枠から切り離す切断工程での切断作業時間をｔ（切断）とする。更に、切り離された個々の半導体パッケージを搬送ラインから外に排出する排出工程は、切断工程で使用する金型ユニットを搬送ラインから排出する作業、金型ユニット内の半導体パッケージを外に取り出す作業、及び搬送ライン外に排出された金型ユニットを再度搬送ラインに格納する作業から構成され、排出作業時間をｔ（排出）、取り出し作業時間をｔ（取出）、及び格納作業時間をｔ（格納）とする。
従って、各単位リードフレームに形成された１個の半導体パッケージの外部リードを所定の形状に加工し、単位リードフレームから切り離して、外に取り出して１個の独立した半導体装置とするまでの総所要時間Ｔは、上記各工程で消費される各作業時間と、半導体パッケージを各工程に搬送する全搬送時間ｔ（搬送）との総和、すなわち、Ｔ＝ｔ（打抜）＋ｔ（折曲）＋ｔ（切断）＋ｔ（排出）＋ｔ（取出）＋ｔ（格納）＋ｔ（搬送）となる。このため、ｎ個の半導体パッケージを順次処理して、ｎ個の半導体装置を製造する従来法における製造の所要時間Ｌは、ｎ・Ｔとなる。
【０００７】
一方、搬送されてきた半導体パッケージを所定個数ｎまで蓄積してから、ｎ個の半導体パッケージを同時に各単位リードフレームの外枠から切り離して搬送ライン外に排出する場合、半導体パッケージがｎ個蓄積されるまでの所要時間は、｛ｔ（打抜）＋ｔ（折曲）＋ｔ（搬送）｝×ｎとなる。また、ｎ個の半導体パッケージを同時に各単位リードフレームの外枠から切り離して搬送ライン外に排出する排出工程の所要時間は、ｎ個の半導体パッケージを同時に各単位リードフレームの外枠から切り離す切断作業時間ｓ（切断）と、排出作業時間ｓ（排出）と、取り出し作業時間ｓ（取出）と、格納作業時間ｓ（格納）との総和となる。
従って、ｎ個の半導体パッケージを蓄積し同時に各単位リードフレームの外枠から切り離して搬送ライン外に排出して、ｎ個の半導体装置を製造する本発明における半導体装置の製造金型装置を使用した製造の所要時間Ｍは、｛ｔ（打抜）＋ｔ（折曲）＋ｔ（搬送）｝×ｎ＋ｓ（切断）＋ｓ（排出）＋ｓ（取出）＋ｓ（格納）となる。
【０００８】
ここで、従来法と本発明における各製造の所要時間差を考えると、所要時間差はｎ・Ｔ−Ｍで計算され、具体的には、｛ｔ（切断）＋ｔ（排出）＋ｔ（取出）＋ｔ（格納）｝×ｎ−｛ｓ（切断）＋ｓ（排出）＋ｓ（取出）＋ｓ（格納）｝となる。ｎ個の半導体パッケージを同時に切り離して搬送ライン外に排出する場合の切断作業時間、排出作業時間、及び格納作業時間は、処理する半導体パッケージの個数が増加しても、可動式金型ユニット単位として作業をするため、１個ずつ半導体パッケージを切り離して搬送ライン外に排出する場合と比較しても、各作業時間はそれぞれ同程度の時間、すなわち、ｔ（切断）≒ｓ（切断）、ｔ（排出）≒ｓ（排出）、ｔ（格納）≒ｓ（格納）として扱える。一方、ｓ（取出）はｎ個の半導体装置を取り出す必要があるため、ｔ（取出）に比較して約ｎ倍となる。
このため、ｎＴ−Ｍは近似的に、（ｎ−１）×ｔ（切断）＋（ｎ−１）×ｔ（排出）＋（ｎ−１）×ｔ（格納）となる。従って、ｎを２以上とすると、すなわち同時に切り離して搬送ライン外に排出する半導体パッケージの個数を２個以上とすると、常にｎＴ−Ｍ＞０となる。これは、１個ずつ半導体パッケージを切り離して搬送ライン外に排出して２個半導体装置を製造する場合よりも、２個以上を同時切り離して搬送ライン外に排出する半導体装置の製造の方が、製造の所要時間が短くなることを示している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置の構成を示す平面図、図２は同製造金型装置によって形成する半導体パッケージの説明図、図３は成形プレスの部分側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ折り曲げ成形後の半導体パッケージの平面図及び断面図、図５は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置において可動式金型ユニットが搬送ライン外に移動した状態を示す説明図である。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置１０は、連続的に形成された各単位リードフレーム１１上に形成された各半導体パッケージ１２を搬送する搬送ライン１３と、搬送ライン１３で送られてきた各半導体パッケージ１２に設けられた外部リード１４を所定の形状に加工する加工手段１５と、加工手段１５の下流側に設けられ外部リード１４が所定の形状に加工された各半導体パッケージ１２を該各半導体パッケージ１２が形成された各単位リードフレーム１１の外枠１６から切り離して搬送ライン１３外に排出する切断手段１７とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。ここで、半導体パッケージ１２は、単位リードフレーム１１内に設けられサポートバー１８で支持されたパッド１９に搭載された半導体チップ２０を樹脂封止して形成されており、半導体パッケージ１２の樹脂封止部２１の周囲からは外側に端部２２を有した外部リード１４が複数突出している。
【００１０】
搬送ライン１３は、各単位リードフレーム１１が形成された薄板帯状材１１ａを一定の張力状態に保って走行路１３ｂ上を間欠搬送する図示しない搬送装置を備えている。加工手段１５は、外部リード１４の先端の端部２２が単位リードフレーム１１の外枠１６と連結している連結部１５ａを図示しない打ち抜きパンチで打ち抜いて打ち抜き孔２３を形成する打ち抜き金型２４を備えた打ち抜きプレス２５と、外部リード１４を、例えばガルウィングタイプ形状に折り曲げ成形する折り曲げ金型２６を備えた成形プレス２７を有している。また、折り曲げ金型２６には、図３に示すように、半導体パッケージ１２を下側から支持する下部ダイ２８と、外部リード１４を折り曲げる折り曲げパンチ２９と、半導体パッケージ１２を下部ダイ２８と共に挟持するストリッパー３０と、折り曲げパンチ２９をガイドするガイドブロック３１が設けられている。
このような構成とすることにより、各半導体パッケージ１２に設けられた外部リード１４の先端の端部２２を自由端とすることができ、次いで半導体パッケージ１２を下部ダイ２８とストリッパー３０で挟持して図示しない駆動源を用いて折り曲げパンチ２９を下降することで、半導体パッケージ１２の樹脂封止部２１の端部から外側に突出した外部リード１４をガルウィングタイプ形状に折り曲げ成形することができる。なお、３１ａは、薄板帯状材１１ａに予め設けたガイドホールを示す。
【００１１】
切断手段１７は、搬送されてきた半導体パッケージ１２を、例えば３個まで蓄積するダイを備え、蓄積した３個の半導体パッケージ１２を同時に各単位リードフレーム１１の外枠１６から切り離して搬送ライン１３外に排出する往復動自在な可動式金型ユニット３２を有している。可動式金型ユニット３２には、３個の半導体パッケージ１２を蓄積できる下部切離しダイ３３と、図示しない駆動源に接続され下部切離しダイ３３上の３個の半導体パッケージ１２を各単位リードフレーム１１の外枠１６から切り離す各切離しパンチ３４と、可動式金型ユニット３２を搬送ライン１３の外に排出し再び搬送ライン１３内に格納する図示しない往復動装置が設けられている。
このような構成とすることにより、下部切離しダイ３３上に半導体パッケージ１２を３個蓄積し、各切離しパンチ３４を駆動させて３個の半導体パッケージ１２を同時に各単位リードフレーム１１の外枠１６から切り離して、３個の半導体パッケージ１２を積載している下部切離しダイ３３が設けられた可動式金型ユニット３２を搬送ライン１３の外に排出することができ、３個の半導体パッケージ１２を下部切離しダイ３３から取り出した後に再び可動式金型ユニット３２を搬送ライン１３側に格納することができる。
【００１２】
次に、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置１０を適用した半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
各半導体パッケージ１２が形成されている各単位リードフレーム１１を、搬送ライン１３により加工手段１５の打ち抜きプレス２５に搬送して打ち抜き加工を行なうと、図２に示すように、半導体パッケージの樹脂封止部２１の各端部から突出している外部リード１４の先端の各端部２２と単位リードフレーム１１の外枠１６との間に打ち抜き孔２３が形成される。次いで、成形プレス２７に搬送して半導体パッケージ１２を下部ダイ２８とストリッパー３０で挟持して折り曲げパンチ２９を下降することで、半導体パッケージ１２の樹脂封止部２１の各端部から外側に突出した外部リード１４を、例えばガルウィングタイプ形状等の所定の形状に折り曲げ成形する。折り曲げ成形後の半導体パッケージ１２の状態を図４（Ａ）、（Ｂ）に示す。折り曲げ成形後の半導体パッケージ１２は、単位リードフレーム１１の外枠１６を構成するセクションバー３６及びサイドレール３７の部分と、サポートバー１８及び樹脂注入部３８を介して連結されている。
【００１３】
折り曲げ成形後の半導体パッケージ１２を搬送ライン１３により切断手段１７の可動式金型ユニット３２に搬送する。可動式金型ユニット３２には、搬送されてきた半導体パッケージ１２を、例えば３個まで蓄積できる下部切離しダイ３３が設けられており、一番目に搬送された半導体パッケージ１２は、下部切離しダイ３３の第１切り離し部３９に載置される。二番目の半導体パッケージ１２が下部切離しダイ３３に搬送されるに際して、第１切り離し部３９に載置されている一番目の半導体パッケージ１２は第２切り離し部４０に移動する。このため、第１切り離し部３９には二番目の半導体パッケージ１２が載置される。続いて、三番目の半導体パッケージ１２が搬送されるに際して、第２切り離し部４０に載置されている一番目の半導体パッケージ１２は第３切り離し部４１に移動し、第１切り離し部３９に載置されている二番目の半導体パッケージ１２は第２切り離し部４０に移動する。このため、第１切り離し部３９には三番目の半導体パッケージ１２が載置される。図示しない検知センサで、第３切り離し部４１に一番目の半導体パッケージ１２が搬送されたことが検知されると、図示しない駆動源にそれぞれ接続された各切離しパンチ３４が下降して、各半導体パッケージ１２と各単位リードフレーム１１の外枠１６を連結している各サポートバー１８及び各樹脂注入部３８を同時に打ち抜く。打ち抜き動作が終了して切り離しパンチ３４が上昇すると、可動式金型ユニット３２には、単位リードフレーム１１の外枠１６から切り離された３個の半導体パッケージ１２が個別の形で載置されていることになる。
【００１４】
切り離しパンチ３４の上昇が図示しない検知センサにより確認されると、図示しない往復動装置が作動して、図５に示すように、可動式金型ユニット３２を搬送ライン１３の外に排出する。図示しない検知センサにより可動式金型ユニット３２の搬送ライン１３からの排出が確認されると、図示しない取り出し装置が作動して下部切離しダイ３３内の各半導体パッケージ１２を取り出す。半導体パッケージ１２の取り出しの終了が図示しない検知センサにより確認されると、往復動装置が動作して可動式金型ユニット３２を再び搬送ライン１３内に格納する。なお、３４ａは、下部切離しダイ３３に設けられた切離しパンチ３４用のパンチ孔である。
可動式金型ユニット３２の搬送ライン１３への格納が図示しない検知センサで確認されると、搬送ライン１３での半導体パッケージ１２の搬送が開始され、加工手段１５による外部リード１４の加工が行なわれて、可動式金型ユニット３２に設けられた下部切離しダイ３３への半導体パッケージ１２の蓄積が行なわれる。下部切離しダイ３３への半導体パッケージ１２の蓄積が完了すると、各半導体パッケージ１２の各単位リードフレーム１１の外枠１６からの切り離しが行なわれて、可動式金型ユニット３２が搬送ライン１３から排出され半導体パッケージ１２が取り出されるという一連の作業が繰り返される。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、例えば、可動式金型ユニットに設けられた下部切離しダイ上に蓄積する半導体パッケージの個数を４個以上とすることも可能である。
また、半導体装置の製造金型装置は、外部リードを樹脂封止部の４面の各端部から外側に向けて形成するクワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）型の場合として説明したが、外部リードを樹脂封止部の対向する２面の各端部から外側に向けて形成するスモール・アウトライン・パッケージ（ＳＯＰ）型の場合にも本発明の半導体装置の製造金型装置は適用可能である。更に、外部リードを半導体パッケージの樹脂封止部の４側面から外側に突出させない半導体装置、あるいは、樹脂封止部の対向する２側面から外側に突出させない半導体装置を形成する場合等にも、本発明の半導体装置の製造金型装置は適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の半導体装置の製造金型装置においては、切断手段に、搬送されてきた半導体パッケージを予め設定された所定個数まで蓄積し、蓄積された所定個数の半導体パッケージを同時に各単位リードフレームの外枠から切り離して搬送ライン外に排出する可動式金型ユニットが設けられているので、１回の切り離しと排出の各動作で所定個数の半導体パッケージを同時に処理することができ、従来の製造装置と比較して生産性が格段に向上する。また、半導体装置の製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置の構成を示す平面図である。
【図２】同製造金型装置で形成する半導体パッケージの説明図である。
【図３】成形プレスの部分側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ折り曲げ成形後の半導体パッケージの平面図及び断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造金型装置において可動式金型ユニットが搬送ライン外に移動した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：半導体装置の製造金型装置、１１：単位リードフレーム、１１ａ：薄板帯状材、１２：半導体パッケージ、１３：搬送ライン、１３ｂ：走行路、１４：外部リード、１５：加工手段、１５ａ：連結部、１６：外枠、１７：切断手段、１８：サポートバー、１９：パッド、２０：半導体チップ、２１：樹脂封止部、２２：端部、２３：打ち抜き孔、２４：打ち抜き金型、２５：打ち抜きプレス、２６：折り曲げ金型、２７：成形プレス、２８：下部ダイ、２９：折り曲げパンチ、３０：ストリッパー、３１：ガイドブロック、３１ａ：ガイドホール、３２：可動式金型ユニット、３３：下部切離しダイ、３４：切離しパンチ、３４ａ：パンチ孔、３６：セクションバー、３７：サイドレール、３８：樹脂注入部、３９：第１切り離し部、４０：第２切り離し部、４１：第３切り離し部

Claims (1)

1. 連続的に形成された各単位リードフレームにそれぞれ半導体チップを搭載し樹脂封止して形成した半導体パッケージを搬送する搬送ラインと、前記搬送ラインで送られてきた前記各半導体パッケージの樹脂封止部から外側に伸びる外部リードを所定の形状に加工する加工手段と、前記加工手段の下流側に設けられ、前記搬送ラインで送られてきた前記外部リードが所定の形状に加工された前記各半導体パッケージを該半導体パッケージが形成された前記各単位リードフレームの外枠から切り離して排出する切断手段とを有する半導体装置の製造金型装置において、
   前記切断手段には、搬送されてきた前記半導体パッケージを予め設定された３又は４以上の所定個数まで蓄積し、蓄積された所定個数の前記半導体パッケージを同時に前記各単位リードフレームの外枠から切り離して前記搬送ライン外に排出する、前記搬送ライン内外を往復動自在な可動式金型ユニットが設けられていることを特徴とする半導体装置の製造金型装置。

Images