JP4533372B2 - 半導体装置のリード切断金型、リード切断方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置のリード切断金型およびリード切断方法、ならびにこれらを使用する半導体装置の製造方法に関する。

半導体チップを封止するための封止樹脂の外縁部に複数のアウターリードを備えた半導体装置の製造方法では、リードフレーム上に半導体チップを搭載し、半導体チップの樹脂封止処理を行った後、封止樹脂バリ除去や外装めっき等の処理を行い、その後半導体装置をリードフレームから切り離す。

切り離された半導体装置は、表面実装タイプでは、水平方向に突出したアウターリードを下方に折り曲げ、次いで、水平方向に折り曲げられたガルウイング形状を有し、かつ所定のリード寸法を有するように、フォーミング加工される。

半導体装置のアウターリードは、一般的に、所定のフォーミング加工の後に、リード先端切断金型により規定の寸法に切断されるが、リード切断屑の残りや、切断屑やその他の屑の金型内への飛散等により、製品不良の発生や金型加工部の破損等が生じることがあった。

従来のリード切断用金型としては、例えば特許文献１に記載される金型がある。同文献には、図９に示されるリード成形金型が記載される。このリード成形金型３００は、半導体パッケージ３０２のリードを成形するためのものであり、半導体パッケージ３０２が設置される成形ダイ３０４を有する。この成形ダイ３０４は、半導体パッケージ３０２のパッケージ本体３０５が収容されるキャビティ３０６と、パッケージ本体３０５の側面から突出したリード３０７を支持するリード支持突起３０８ａと、パンチ受け面３１０とで構成される。キャビティ３０６の上方には昇降可能なリード押え３１１が配置されており、このリード押え３１１のリード支持突起３０８ｂと、成形ダイ３０４のリード支持突起３０８ａとでリード３０７がその根元部分において固定される。パンチ受け面３１０の上方には昇降可能な成形パンチ３１２が配置されており、この成形パンチ３１２の底面はパンチ加圧面３１３として構成される。
成形ダイ３０４の側方には切断金型３１４が配置されており、この切断金型３１４と成形ダイ３０４との間には、吸引路３１５が設けられている。この吸引路３１５を設けることにより、レジン屑や金属片等の異物３２３を除去することが提案されている。

特許文献２では、図１０に示されるリード切断金型が記載される。このリード切断金型４００は、リードフレーム４０４上に樹脂モールドされたパッケージ４０５の外部リード４０６をワーク受け４０３と切断ポンチ４０１ａで挟み込み、挟み込んだまま共に降下させて切断ダイ４０２の刃先４０８と切断ポンチ４０１ａの刃先４０８とで外部リード４０６の先端部を切断屑として除去する構造を有する。この切断ポンチ４０１ａの切刃面４１２に段部４０９が設けられる。この段部４０９には、切断屑が当たって回転するための支点４１０となる角部を有し、この支点４１０を起点としてテーパ角θのテーパ面４１１が設けられている。この段部４０９の角部を外部リード４０６から切り離される際の切断屑が当たる支点４１０とし、切断屑を支点４１０の周りで回転させて、切断ポンチ４０１ａから分離させることにより、異物が切断ポンチ４０１ａへ密着するのを防止し、離脱した切断屑をエアブローや吸引等により容易に排出することが提案されている。

特開平２−８７５６１号公報 特開２００１−２１０７７２号公報

特許文献１のリード成形金型は、吸引路を設けて、真空吸引することにより切断屑のような異物を除去しているが、リード押えと成形ダイとで半導体パッケージを固定した後に吸引を開始し、半導体パッケージを取り出す際に吸引を停止するという、断続的な吸引を行うために、切断前後での連続した吸引ができず、切断屑の除去状態が不安定である。

引用文献２では、エアブローや吸引等により切断屑を除去しているが、切断屑が一定しない状態でエアブローや吸引を行うため、切断屑が残ったり飛散したりすることがある。

上記のように、特許文献１および２に記載の技術では、切断屑を確実に除去することが困難であるため、切断屑の残留による製品品質の低下、切断屑の飛散による製品不良の発生や金型加工部の破損等が生じることがあった。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、切断前後で連続した吸引ができ、清浄度が高い加工環境を提供し、維持することができるリード切断金型を提供するものである。

上記課題を解決する本発明によれば、アウターリードを備える半導体装置が設置される製品受けと、前記製品受けとの協働で前記アウターリードの先端部を挟む挟み部を有し、前記製品受けと対向して配置されたリードカットダイと、前記アウターリードにおいて前記挟み部により挟まれる部位よりも先端側の部位である先端側部位を切断するリードカットパンチと、前記先端側部位を包含する位置に設けられ、切断後の前記先端側部位を排出する排出部と、を備え、前記リードカットダイにおいて前記挟み部よりも前記半導体装置の設置部の中心寄りの部分に、一端が気中に開放され、他端が前記設置部に開放された第１通気孔が形成され、前記挟み部には、前記半導体装置の設置部と前記排出部とを連通させる第２通気孔が形成されていることを特徴とするリード切断金型が提供される。

また本発明によれば、上記リード切断金型を使用して、半導体装置のアウターリードの前記先端側部位を切断する方法であって、アウターリードを備える半導体装置を製品受けに設置する工程と、前記製品受けと前記リードカットダイの前記挟み部との間に、前記アウターリードの先端部を挟み込む工程と、前記アウターリードの前記先端側部位をリードカットパンチで切断する工程と、切断された前記先端側部位を、前記排出部を通して排出する工程と、を含み、前記排出する工程では、前記第１通気孔と前記第２通気孔とを経て、前記排出部へ至る気流により切断屑を排出することを特徴とする切断方法が提供される。
また本発明によれば、アウターリードの前記先端側部位を上記切断方法により切断する工程を含む、半導体装置の製造方法が提供される。

このリード切断金型において、リードカットダイは、一端が気中に開放され、他端が半導体装置の設置部に開放された第１通気孔と、半導体装置の設置部と排出部とを連通させる第２通気孔とを有している。このため、外部から、半導体装置の設置部を経て、排出部に至る連通が確立される。これにより、製品の加工タイミングを問わず、常時、連続的に気流が存在する。したがって、切断屑を、製品がパンチとダイで覆われた状態で強制的に除去することができるため、製品への切断屑の付着がない。また加工製品が無い状態でも、常時、気流を生成することができる。これにより、加工部周辺の異物が除去され、清浄度が高い加工環境が作られ、この加工環境が維持される。このため、製品品質の向上が実現されるとともに、金型加工部の破損の発生を抑制することができる。
また平面上で見た場合、製品中央部を起点に外側に向いた気流を作ることができるため、切断加工位置であるリード先端切断部から製品中心部へ向かう切断屑の飛散がなくなり、切断屑やその他の異物の付着による製品不良の発生や製品の品質低下、切断屑等の金型内への混入に起因する金型加工部の破損等を防止することが可能となる。

また本発明によれば、アウターリードを備える半導体装置が設置される製品受けと、前記製品受けとの協働で前記アウターリードの先端部を挟む挟み部を有し、前記製品受けと対向して配置されたリードカットダイと、前記アウターリードにおいて前記挟み部により挟まれる部位よりも先端側の部位である先端側部位を切断するリードカットパンチと、前記先端側部位を包含する位置に設けられ、切断後の前記先端側部位を排出する排出部と、を備え、前記挟み部には、前記半導体装置の設置部と前記排出部とを連通させる第２通気孔が形成されていることを特徴とするリード切断金型が提供される。
また、本発明によれば、上記リード切断金型を使用して、半導体装置のアウターリードの前記先端側部位を切断する工程を含む半導体装置の製造方法であって、アウターリードを備える半導体装置を製品受けに設置する工程と、前記製品受けと前記リードカットダイの前記挟み部との間に、前記アウターリードの先端部を挟み込む工程と、前記アウターリードの前記先端側部位をリードカットパンチで切断する工程と、切断された前記先端側部位を、前記排出部を通して排出する工程と、を含み、前記排出する工程では、前記第２通気孔を経て前記排出部へ至る気流により切断屑を排出することを特徴とする製造方法が提供される。

本発明によれば、清浄度が高い加工環境を提供し、維持することができるリード切断金型が提供される。

図面を参照しつつ、本発明によるリード切断金型と切断方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本発明のリード切断金型では、樹脂封止後かつ外装めっき処理済みのリードフレームから、規定のリード切断位置よりさらに長い位置でアウターリードを切り離した後、アウターリードを所定の形状にフォーミング加工した半導体装置を、実装部となる規定のリード切断位置でアウターリードの先端を切断する。
リード切断金型内には、流路が設けられており、金型内の上方より下方へ、金型内の中心部より外側へ向かい、常時、連続的に気流が作られる。

リード先端切断後の切断屑は、リード切断が完了するとリードカットパンチにより、リードカットダイに設けられた半導体の設置部と屑排出部とを連通する貫通孔と同じ高さに押し上げられ、気流により構成的に屑排出部へ排出される。リードカットダイのこの貫通孔は、リードカットパンチの上昇端よりさらに上に位置しており、塞がれることなく、常時外側に向かう気流が作られ、安定して確実に切断屑を除去することができる。

（第１の実施形態）
本発明の一実施形態によるリード切断金型、および半導体装置のアウターリードを所定の寸法に加工する方法、ならびに半導体装置の製造方法について説明する。

図６は半導体装置の一例を示す概略図である。図６Ａは、半導体装置１０５の平面図であり、図６Ｂは、半導体装置１０５の側面図である。半導体チップを封入する封止樹脂１１１の側面には、複数のアウターリード１０２が設けられており、アウターリード１０２の厚みは、０．１２５〜０．１５０ｍｍ（ミリメートル）であり、幅は約０．２ｍｍである。このリード１０２の上面、下面および側面には、めっき被膜が施されている。

図６Ｂに示される半導体装置の、アウターリード１０２の拡大図を図７に示す。図７Ａに示されるように、アウターリードは所定の形状にフォーミング加工されている。このアウターリードの先端部は、図７Ｂに示されるように、リード切断金型により、所定の寸法に加工される。

図１〜３は、本発明の一実施形態によるリード切断金型の断面図である。本実施形態では、図６に示されるようなガルウイング形状のアウターリードを有する半導体装置を製造する場合のリード切断金型と切断方法を示す。

図２は、アウターリードを備える半導体装置を配置した、初期状態のリード切断金型を示す。ここでは、リードカットダイは上昇位置にある。このリード切断金型１００は、アウターリード１０２を備える半導体装置１０５を設置するための製品受け１０１と、アウターリード１０２を挟むための挟み部１１２を有するリードカットダイ１０７と、アウターリード１０２の先端を切断するためのリードカットパンチ１０３と、切断されたアウターリード１０２の先端を排出するための屑排出部１０４とを備える。

図２において、アウターリード１０２が所定のリード切断位置に対して余長を加えて切断され、かつ、ガルウイング形状にフォーミング加工された半導体装置１０５が、製品受け１０１の上に置かれる。半導体装置１０５の下面傾斜面および底面を、製品受け１０１で位置決めすることにより、リード先端切断部が決定される。

リードカットパンチ１０３には、屑排出部１０４側の側面上方に、傾斜が設けられる。これにより、切断屑が落下する際に、その引っかかりが軽減できる。リードカットパンチ１０３の上面は、研磨再生を考慮して、水平の平坦面であり、リードカットパンチ１０３の、製品受け１０１側の端部は直角である。

リードカットダイ１０７には、第１の通気孔１０６および第２の通気孔１０８が設けられる。第１の通気孔１０６の一端は気中に開放され、他端は半導体装置１０５の設置部に開放されている。第２の通気孔１０８の一端は、半導体装置１０５の設置部に開放され、他端は屑排出部１０４に開放されている。本実施形態において、第２の通気孔１０８は、リードカットダイ１０７の挟み部１１２に設けられる。図２において、挟み部１１２は、リードカットダイ１０７に、製品受け１０１側に向いた突出部として設けられるが、任意の形状をとり得る。屑排出部は、集塵機能部（図示せず）に接続されている。

下方の屑排出部１０４側から真空吸引することにより、第１の通気孔１０６から、半導体装置の設置部を経て、そして第２の通気孔１０８を経て屑排出部１０４へ向かう連続した気流と、第１の通気孔１０６から、リードカットダイ１０７とアウターリード１０２との間の空間を経て、屑排出部１０４へ向かう連続した気流とが作られる（図２の破線）。このようにリード切断金型内に気体の流通路が設けられることにより、切断部付近の異物が除去され、清浄な環境を維持することができる。

リードカットダイ１０７およびリードカットパンチ１０３は、垂直作動を行うが、図２に示される初期状態において、リードカットダイ１０７は、半導体装置１０５の上方、リードカットパンチ１０３はアウターリード１０２の下方で待機している。

図２に示される状態を初期状態として、作動時には、図３に示されるように、リードカットダイ１０７が下降し、製品受け１０１とリードカットダイ１０７の挟み部１１２との間に、アウターリード１０２の先端が挟み込まれる。リードカットダイ１０７は、リードカットダイ１０７の挟み部１１２と製品受け１０１との隙間Ｈが、アウターリード１０２の厚みＴにほぼ等しい位置で停止する。ここで、アウターリード１０２はリードカットダイ１０７の挟み部１１２と製品受け１０１とに挟み込まれる。

図３に示される状態において、下方の屑排出部１０４から真空吸引することにより、第１の通気孔１０６から、半導体装置の設置部および第２の通気孔１０８を経て、屑排出部１０４へ向かう連続した気流が作られる（図３の破線）。これにより、切断部付近の異物が除去され、清浄な環境を維持することができる。

次いで、図１に示されるように、リードカットパンチ１０３が上昇して、アウターリード１０２の先端を切断する。その切断屑１０９は、リードカットパンチ１０３の上昇端で気流により運ばれるため、強制的に屑排出部１０４に落下し、排出される。

図１に示される状態において、下方の屑排出部１０４から真空吸引することにより、第１の通気孔１０６から、半導体装置１０５の設置部および第２の通気孔１０８を経て、屑排出部１０４へ向かう連続した気流が作られている（図１の破線）。従って、切断屑１０９が強制的に屑排出部１０４に落下するとともに、切断により生じるその他の屑もまた屑排出部１０４に吸引される。

図１〜３に示される一連のリード切断金型の作動により、半導体装置のアウターリードが加工され、半導体装置が製造される。

次いで、第２の通気孔１０８についてさらに詳細に説明する。
図１に示されるように、第２の通気孔１０８は、リード切断加工時にリードカットパンチ１０３が上昇した際、リードカットパンチ１０３上のリード切断屑１０９の中心と、第２の通気孔１０８の高さ方向の中心とが一致するように、設けられる。

第２の通気孔１０８の開口寸法は、リードの切断屑が通気孔に詰まらず、かつ通気孔を塞がないよう、高さ方向または幅方向の一方がリード断面より短く、他方がリード断面より長くなるよう調整される。

第２の通気孔１０８の形状の一例を図４に示す。図４（ａ）および（ｃ）は、図１のＡから見た、挟み部１１２周辺の拡大図であり、図４（ｂ）および（ｄ）は、アウターリード１０２の断面の寸法と第２の通気孔の側面の寸法の関係を示す。リードカットダイ１０７とリードカットパンチ１０３は、垂直作動を行うため、アウターリード１０２の切断屑１０９が第２の通気孔１０８に引っ掛からないように、図４（Ｂ）に示すような形状が好ましい。図４（Ｂ）に示される通気孔形状では、アウターリード１０２の断面の水平方向の幅が、第２の通気孔１０８の水平方向幅より大きい。しかし、部品の加工コスト軽減のために、図４（Ａ）で示されるような形状でもよい。図４（Ａ）に示される通気孔形状では、アウターリード１０２の断面の垂直方向の幅が、第２の通気孔１０８の垂直方向幅より大きい。但し、図４（Ａ）で示される形状を採用する場合、リード切断屑が接触する側の通気孔加工面に段差や角度を付けるなどして、リード切断屑が通気孔に引っ掛からないように考慮する必要がある。

また、特に図２で示される状態において、屑排出部１０４の上部の空間に、第１の通気孔１０６からの吸引路以外の流路が生じないように、側面部にガイド部１１０を設けることにより、この空間を密閉し、空気が漏出する空間を作らないようにする。

図５は、製品を設置していない状態のリード切断金型を示す。製品がない状態においても、下方の屑排出部１０４側から真空吸引することにより、第１の通気孔１０６から第２の通気孔１０８を経て屑排出部１０４へ向かう気流と、第１の通気孔１０６から、リードカットダイ１０７と製品受け１０１との間の空間を経て、屑排出部１０４へ向かう気流とが作られる（図５の破線）。これにより、製品受け１０１の上面部およびリードカットパンチ１０３の上面部の異物は除去され、清浄度が高い加工環境を作ることができる。

図８は、図６の半導体装置を適用した場合の、リード切断金型の気流の方向を示す平面図である。流路中の気流は、製品中央部を起点として外側に向かう。アウターリード１０２が四方向に延びる同事例の半導体装置では、気流は、製品中央部より放射状に外側に向かう。これにより、切断加工位置であるリード先端切断部から製品中心部へ向かう屑の飛散がなくなるため、切断屑やその他の屑等の付着による製品不良の発生や製品品質の低下、切断屑等の金型内への混入に起因する金型加工部の破損等を防止することが可能となる。
したがって、安定して確実に切断屑を除去するとともに、清浄度が高い加工環境を維持することが可能となる。

（第２の実施形態）
図１〜３および５において、下方の屑排出部１０４の先は集塵機能部（図示せず）を経由した大気開放とし、第１の通気孔１０６の元よりエアーの圧送を行う構成とすることもできる。これにより上記と同様の気流を作ることができ、同様の切断屑除去効果を得ることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。

リード切断時のリード切断金型の断面図である。 リードカットダイ上昇時におけるリード切断金型の断面図である。 リードカットダイ下降時におけるリード切断金型の断面図である。 アウターリードの挟み部周辺の拡大図、およびアウターリードの断面と第２の通気孔の形状を示す。 半導体装置を設置していない場合のリード切断金型の断面図である。 図６Ａは、半導体装置の平面図であり、図６Ｂは、半導体装置の側面図である。 図７Ａは、切断前のアウターリードの先端部を示し、図７Ｂは、切断後のアウターリードを示す。 半導体装置適用時の気流の方向を示す。 特許文献１に記載されるリード成形金型の断面図である。 特許文献２に記載されるリード切断金型の断面図である。

符号の説明

１００ リード切断金型
１０１ 製品受け
１０２ アウターリード
１０３ リードカットパンチ
１０４ 屑排出部
１０５ 半導体装置
１０６ 第１の通気孔
１０７ リードカットダイ
１０８ 第２の通気孔
１０９ 切断屑
１１０ ガイド部
１１１ 封止樹脂
１１２ 挟み部
３００ リード成形金型
３０２ 半導体パッケージ
３０４ 成形ダイ
３０５ パッケージ本体
３０６ キャビティ
３０７ リード
３０８ａ リード支持突起
３０８ｂ リード支持突起
３１０ パンチ受け面
３１１ リード押さえ
３１２ 成形パンチ
３１３ パンチ加圧面
３１４ 切断金型
３１５ 吸引路
３２３ 異物
４００ リード切断金型
４０１ａ 切断ポンチ
４０２ 切断ダイ
４０３ ワーク受け
４０４ リードフレーム
４０５ パッケージ
４０６ 外部リード
４０８ 刃先
４０９ 段部
４１０ 支点
４１１ テーパ部
４１２ 切刃面

Claims (5)

1. アウターリードを備える半導体装置が設置される製品受けと、
   前記製品受けとの協働で前記アウターリードの先端部を挟む挟み部を有し、前記製品受けと対向して配置されたリードカットダイと、
   前記アウターリードにおいて前記挟み部により挟まれる部位よりも先端側の部位である先端側部位を切断するリードカットパンチと、
   前記先端側部位を包含する位置に設けられ、切断後の前記先端側部位を排出する排出部と、
   を備え、
   前記リードカットダイにおいて前記挟み部よりも前記半導体装置の設置部の中心寄りの部分に、一端が気中に開放され、他端が前記設置部に開放された第１通気孔が形成され、
   前記挟み部には、前記半導体装置の設置部と前記排出部とを連通させる第２通気孔が形成されていることを特徴とするリード切断金型。
2. アウターリードを備える半導体装置が設置される製品受けと、
   前記製品受けとの協働で前記アウターリードの先端部を挟む挟み部を有し、前記製品受けと対向して配置されたリードカットダイと、
   前記アウターリードにおいて前記挟み部により挟まれる部位よりも先端側の部位である先端側部位を切断するリードカットパンチと、
   前記先端側部位を包含する位置に設けられ、切断後の前記先端側部位を排出する排出部と、
   を備え、
   前記挟み部には、前記半導体装置の設置部と前記排出部とを連通させる第２通気孔が形成されていることを特徴とするリード切断金型。
3. 請求項１に記載のリード切断金型を使用して、半導体装置のアウターリードの前記先端側部位を切断する方法であって、
   アウターリードを備える半導体装置を製品受けに設置する工程と、
   前記製品受けと前記リードカットダイの前記挟み部との間に、前記アウターリードの先端部を挟み込む工程と、
   前記アウターリードの前記先端側部位をリードカットパンチで切断する工程と、
   切断された前記先端側部位を、前記排出部を通して排出する工程と、を含み、
   前記排出する工程では、前記第１通気孔と前記第２通気孔とを経て、前記排出部へ至る気流により切断屑を排出することを特徴とする切断方法。
4. アウターリードの切断工程を含む半導体装置の製造方法であって、アウターリードの前記先端側部位を請求項３に記載の切断方法により切断する工程を含む製造方法。
5. 請求項２に記載のリード切断金型を使用して、半導体装置のアウターリードの前記先端側部位を切断する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   アウターリードを備える半導体装置を製品受けに設置する工程と、
   前記製品受けと前記リードカットダイの前記挟み部との間に、前記アウターリードの先端部を挟み込む工程と、
   前記アウターリードの前記先端側部位をリードカットパンチで切断する工程と、
   切断された前記先端側部位を、前記排出部を通して排出する工程と、を含み、
   前記排出する工程では、前記第２通気孔を経て前記排出部へ至る気流により切断屑を排出することを特徴とする製造方法。

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