JP4783667B2

JP4783667B2 - タイバー切断金型

Info

Publication number: JP4783667B2
Application number: JP2006123325A
Authority: JP
Inventors: 淳一上原
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP2007290021A

Description

本発明は、リードフレーム上に成形された半導体製品のタイバー切断金型に関する。

リードフレーム上に成形された半導体製品は、図５及び図６に示すような構成となっている。図５（Ａ）は、リードフレーム１２上に成形された半導体製品１０の平面図、（Ｂ）は同側面図である。又、図６は、図５における矢示VIの部分拡大図であり、（Ａ）は、タイバー切断前の状態を示した図、（Ｂ）は、タイバー切断後の状態を示した図である。

樹脂封止工程によって、リードフレーム１２上には半導体チップ等が樹脂封止された樹脂パッケージ１３が形成される。

又、リードフレーム１２上には、予めタイバー１６やリード１８がパターニングされている。このタイバー（ダムバーとも呼ばれる）１６は、隣接するリード１８同士を連結して補強すると共に、樹脂封止時に、樹脂が樹脂パッケージ１３から周囲方向へ、リード１８とリード１８の間に沿って流出するのを防ぐために設けられたものである。このタイバー１６によって流出がくい止められた樹脂は、いわゆるダム樹脂１４として樹脂パッケージ１３の周辺に残存する。このタイバー１６（及びダム樹脂１４）は、樹脂封止後は不要となるため、図６に示すように、タイバー切断パンチ（図６の破線部に相当）によって打ち抜かれて除去される。

このような目的で、例えば、図７に示すリード加工機２０が公知である（特許文献１参照）。このリード加工機２０は、上型２１と下型２２とを有し、下型２２に固定されたガイドポスト２３に沿って上型２１が上下に開閉してリードを加工する装置である。

下型２２にはダイブロック２６とダイ２７が固定されており、このダイブロック２６とダイ２７との隙間がパンチ受け孔（パンチ孔）２８として機能している。ダイブロック２７には半導体製品１０が載置される。一方、上型２１にはベースプレート３２が固定され、更に該ベースプレート３２に対して、パンチ２４がパンチ固定部材３４によって固定されている。ベースプレート３２にはエア通路３３が形成されている。又、パンチ２４にもエア通路３５が形成されている。これらの２つのエア通路３３、３５は連通しており、ジョイント３６を介して圧縮エアが供給可能とされている。

上型２１が閉じると、パンチ２４の先端部分がパンチガイド（ストリッパに相当する。）３７にガイドされつつパンチ受け孔２８内へと嵌入することによって、半導体製品１０の不要部分（タイバー部分）が切断カス３１として取り除かれる。このとき、リード加工機２０においては、パンチ２４に設けられたエア通路３５を介して圧縮エアが適宜のタイミングで供給されることにより、切断カスがパンチ２４の先端に付着して上昇する、所謂「カス上がり」が起きることなく排出孔２９側へと排出される構成とされている。

又、図示はしないが、特許文献２においては、パンチ自体にエア通路を設けることなく、ストリッパを支持するストリッパプレートとパンチプレート（パンチ固定部材）の間に弾性体を配置したことによって密閉室を設計し、該密閉室に水平方向から弾性体を貫通させたエア流入口を設けることでエア噴出機構を構成し、「カス上がり」を防止するプレス金型装置も公知である。

特開平１０−３１３０８４号公報特開平７−２６５９６８号公報

特に近年の半導体技術の進歩は目覚しく、チップの集積度も飛躍的に高まっている。これに伴って、半導体製品の完成品としての大きさが同じと仮定すると、従来のものよりもリードフレームにパターニングされるリードの数が多くなり、更に、個々のリードの太さも細く（例えば０．２ｍｍ以下）なる傾向にある。一方で、集積度の高い半導体製品であっても、従来同様にタイバー部分を切断する工程は必要不可欠なものである。

確かに、特許文献１に記載のリード加工機２０のように、パンチ２４にエア通路３５を設けて圧縮エアを供給すれば、「カス上がり」を効果的に防止することが可能であるが、高集積化した半導体製品のリードを加工する場合に適用することは困難である。即ち、高集積化した半導体製品のタイバー部分は、リードの微細化に伴って微細化しており、この微細化したタイバーを正確に切断するには、微細な形状に加工されたパンチが必要となる。加えて、この微細な形状のパンチにエア通路を設けようとすれば、１のタイバーに対応するパンチの厚み（例えば０．２ｍｍ）よりも更に微細なサイズの孔あけ加工をする必要があるが、その性質上硬度の高い材料で形成されるパンチにアスペクト比の高い孔を加工することは不可能である。他方、何も対処をしなければ、切断したタイバーの「カス上がり」が頻発し、半導体製品リード上に圧痕として残ったり、更にリード間をショートさせる等の異常を来す可能性が高い。

又、特許文献２に開示されるプレス金型装置においては、弾性体を用いて密閉室を設計しているため、金型の繰り返しの動作によって弾性体が劣化し、密閉状態を保てなくなってしまう恐れがある。そのような場合にはエアを供給しても（エア漏れにより）切断カスを排出する効果は薄れてしまう。又、弾性体が劣化する前に定期的な交換作業が必要となり、装置のメンテナンスが煩雑となる。更に、半導体製品の樹脂パッケージは、１のリードフレームに対して１つ配置されていることは稀であり、１のリードフレーム内に複数の樹脂パッケージが極めて隣接して配置されている。このように配置された半導体製品に対してタイバー切断を行う場合に、各々の樹脂パッケージ毎に弾性体を用いて密閉室を設計するのはスペース的に不可能である。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、高集積化した半導体製品に対しても「カス上がり」を防止しつつ、リードの加工（タイバー切断）が可能な装置を提供するものである。

本発明は、パンチが固定された上型機構と、前記パンチの先端部が嵌入可能なパンチ孔を有する下型機構と、前記上型機構に対して前記パンチを固定するパンチ固定部材と、前記パンチ孔に対応したストリッパとを備え、前記上型機構と下型機構との開閉によって前記リードフレームのタイバー部分を切断除去するタイバー切断金型であって、前記パンチ固定部材に外部からのエアを導入可能とするとともに前記リードフレーム上に成形された樹脂パッケージ上部からエアが吹き出すように開口部が形成されているエア導入通路を設け、且つ、前記パンチと前記ストリッパとの隙間並びに前記パンチと前記パンチ孔との隙間をエア排出通路とし、更に、前記ストリッパが、前記下型機構に対してリードフレームを固定可能なストリッパプレートに備わっており、前記リードフレームが前記ストリッパプレートによって前記下型機構に固定されると同時に、前記パンチ固定部材と前記パンチと前記ストリッパプレートと前記下型機構によって、密閉室が形成されることで上記課題を解決するものである。

このような構成を採用することで、パンチ自体にエア通路を設ける必要がない。その結果、エア通路を設ける必要性からパンチのサイズが限定されることがない。

また、本発明においては、前記エア導入通路を、前記リードフレーム上に成形された樹脂パッケージ上部からエアが吹き出すように形成している。

これにより、万が一樹脂パッケージ上やリードフレーム上に切断カスが付着したような場合であっても、エアにより清掃することが可能となる。

更に、前記ストリッパが、前記下型機構に対してリードフレームを固定可能なストリッパプレートに備わっており、前記リードフレームが前記ストリッパプレートによって前記下型機構に固定されると同時に、前記パンチ固定部材と前記パンチと前記ストリッパプレートと前記下型機構によって、密閉室が形成されている。

これにより、別途弾性体を用いて密閉室を構成する必要がなく、使用による弾性体の劣化及び定期的な交換作業も不要となる。又、樹脂パッケージが隣接して配置されているリードフレームに対しても適用可能である。

又、前記リードフレームが前記ストリッパプレートによって前記下型機構に固定されている間、常に、前記エア導入通路からエアが吹き出すように構成してもよい。

これにより、タイバーの切断がなされるタイミングの前後に渡ってより長時間エアによる排出効果を発揮できる。

又、前記パンチ先端部と前記ストリッパとを互いに直交する方向から遊嵌可能な櫛状の櫛歯として形成し、且つ、金型閉口時においても前記パンチ先端部の櫛歯基底部と前記ストリッパの櫛歯側面との間に所定の隙間が形成されるように構成してもよい。

これにより、より多くのエアを効率よくエア排出通路へと導くことができるため、「カス上がり」をより効果的に防止できる。

又、前記パンチ固定部材の前記下型機構側表面の高さを、前記パンチ先端部の櫛歯基底部の位置よりも高く設定して構成してもよい。

又、前記パンチ先端部の櫛歯の厚みを、０．１〜０．２ｍｍとして構成してもよい。

これにより、高集積化した半導体製品が備わるリードフレームのタイバーを「カス上がり」を防止しつつ切断することができる。

本発明を適用することにより、高集積化した半導体製品が備わるリードフレームのタイバーを「カス上がり」を防止しつつ切断可能である。

以下、添付図面（図１乃至図４）を参照しつつ、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例であるタイバー切断金型の側断面図である。図２は、図１における矢示II‐II線に沿う断面図であって、パンチ、ストリッパプレート、リードフレーム、切断ダイのみを示した図である。図３は、図２において、金型が開いているときの各部の位置関係を示した図である。図４は、図２における矢示IV部拡大図である。

<金型の構造>
図１に示したタイバー切断金型１００は、図示せぬ上型と下型との間に配置されて構成されている。又、上型と下型とは、図示せぬプレス機構等によって開閉可能とされている。各部の詳細は後述するが、図示せぬ上型と、ベースプレート１１０と、パンチ固定プレート１１４Ｐと、パンチ固定ブロック１１４Ｂと、ストリッパプレート１３０とは上型機構を構成する部品である。一方、図示せぬ下型と、切断ダイ１５０とは下型機構を構成する部品である。なお、パンチ固定プレート１１４Ｐと、パンチ固定ブロック１１４Ｂとでパンチ固定部材１１４を構成している。

ベースプレート１１０は、上型に固定されている。このベースプレート１１０には、外部に設置されたコンプレッサ等の圧縮エア供給機構（図示しない）と連通するエア導入通路１１０Ｈが形成されている。又、このベースプレート１１０には、パンチ１１２が垂設されている。このパンチ１１２は、樹脂パッケージ１７３の周囲を取り囲むように、合計４つ垂設されている（図１においては２つしか示していない。）。又、パンチ１１２の先端部（下型機構側の先端部）には、下型機構側に延在する態様で微小な（例えば厚さ０．１〜０．２ｍｍの）櫛状のパンチ櫛歯部１１２Ｋが形成されている（図３参照）。本実施形態ではパンチ１１２（パンチ櫛歯部１１２Ｋ）自体にエア通路を設ける必要がないため（詳細は後述）、従来不可能であったこのような微細な櫛歯形状が実現可能となっている。このパンチ櫛歯部１１２Ｋ同士の間隔は、切断するリードフレーム１７２のタイバー部分の間隔に対応して成形されている。なお、符号１１２Ｃは、このパンチ櫛歯部１１２Ｋの架橋部分、即ち、パンチ櫛歯部１１２Ｋの基底部である。

これらのパンチ１１２は、パンチ固定プレート１１４Ｐによってその位置を規制された上で、パンチ固定ブロック１１４Ｂを介してボルト１２０によってベースプレート１１０に固定されている。パンチ固定ブロック１１４Ｂには、前述したベースプレート１１０におけるエア導入通路１１０Ｈと連通する態様で、エア導入通路１１４Ｈが形成されている。このエア導入通路１１４Ｈの開口部１１４Ｅは、樹脂パッケージ１７３の上部に開口するように形成されている。

又、樹脂パッケージ１７３を取り囲むように配置されたパンチ１１２の更に外側（即ち、パンチ固定プレート１１４Ｐの下側）には、ストリッパプレート１３０が配置されている。このストリッパプレート１３０は、ベースプレート１１０に対して所定のタイミングで接近離反することが可能となっている。このストリッパプレート１３０のベースプレート１１０に対する接近離反動作は、パンチ１１２の外周面に沿って行われるため、パンチ１１２のガイドとしての機能をも有している。

又、ストリッパプレート１３０の内側（樹脂パッケージ１７３側）には、前述したパンチ１１２の先端部に設けられたパンチ櫛歯部１１４Ｋが延在する方向と直交する方向（即ち、図１では水平方向）からパンチ櫛歯部１１４Ｋと遊嵌且つ噛合可能なように、ストリッパ１３０Ｓが形成されている。その結果、このストリッパプレート１３０に設けられたストリッパ１３０Ｓは、全体として櫛歯形状として構成されている。このストリッパ１３０Ｓとストリッパ１３０Ｓとの間の空間が、パンチ櫛歯部１１２Ｋを遊嵌させることが可能なパンチ逃げ部１３０Ｎとなる。

又、下型機構の一部を構成する切断ダイ１５０には、パンチ１１２（正確にはパンチ櫛歯部１１２Ｋ）が嵌入可能なパンチ孔１５０Ｈが形成されている。なお、このパンチ孔１５０Ｈが形成される位置は、前述したストリッパプレート１３０のパンチ逃げ部１３０Ｎに相当する位置とされている。即ち、ストリッパ１３０Ｓの位置と対応している。

なお、パンチ櫛歯部１１２Ｋの櫛歯の幅Ｗ１は、ストリッパプレート１３０のパンチ逃げ部１３０Ｎの幅Ｗ２及び切断ダイ１５０のパンチ孔１５０Ｈの幅Ｗ３よりも極僅かだけ小さく（細く）構成されており、噛合した状態においても例えばエア等の流体が通過可能とされている。

<金型の作用>
次にこのタイバー切断金型１００の作用について説明する。

上型機構と下型機構とが開いた状態で、図示せぬ搬送機構によって切断ダイ１５０上に半導体製品１７０が搬送されて配置される。

続いて、上型機構が下型機構側に閉じる動作が行なわれる。このとき、最初にストリッパ１３０Ｓ（及びストリッパプレート１３０）が切断ダイ１５０に当接する。これにより、半導体製品１７０のリードフレーム１７２が切断ダイ１５０とストリッパ１３０Ｓによって挟持されることにより固定される。このストリッパ１３０Ｓと切断ダイ１５０とが当接することによって、パンチ固定ブロック１１４Ｂと、パンチ１１２と、ストリッパプレート１３０と、切断ダイ１５０とで密閉室１９０が構成される。即ち、当該タイバー切断金型１００においては、別途弾性体等を利用することなく密閉室１９０を構成できるため、装置の繰り返しの使用によっても弾性体等が劣化することはあり得ず、定期的な交換作業等は不要である。

続いて、更に上型機構が下型機構側に閉じることにより、パンチ１１２がストリッパプレート１３０にガイドされつつパンチ孔１５０Ｈへ向けて降下移動する。その結果、パンチ櫛歯部１１２Ｋがパンチ逃げ部１３０Ｎを通って切断ダイ１５０のパンチ孔１５０Ｈ内へと押し込まれる。ストリッパ１３０Ｓと切断ダイ１５０との間にはリードフレーム１７２が挟持固定されているため、パンチ櫛歯部１１２Ｋの降下によってリードフレーム１７２の一部が切断され、切断カス１８０となってパンチ孔１５０Ｈの下側へと排出される。又、このとき、外部のコンプレッサ等から供給されるエアが、ベースプレート１１０内に形成されたエア導入通路１１０Ｈ及びパンチ固定部材１１４内に形成されたエア導入通路１１４Ｈを介して、樹脂パッケージ１７３の上部から密閉室１９０内へと吹き出している。この密閉室１９０から外部への通路は、（エア導入通路１１４Ｈを除き）パンチ１１２とストリッパ１３０Ｓとの隙間並びにパンチ１１２とパンチ孔１５０Ｈとの隙間しかないために、この隙間（エア排出通路）を通ってエアが排出される。このエアの流れによってパンチ１１２によって切断された切断カス１８０が、「カス上がり」を起こすことなく適切に排出される。又、上型機構と下型機構とが完全に閉じた状態においても、パンチ櫛歯基底部１１２Ｃとストリッパ１３０Ｓの側面とは、所定のクリアランス（図４符合Ｈ）が設けられているため、密閉室１９０からこのクリアランスＨを介してエア排出通路へとエアが効率良く導かれることになる。更に、開口部１１４Ｅが備わるパンチ固定ブロック１１４Ｂの下型機構側表面の高さは、櫛歯基底部１１２Ｃよりも高い位置となるように設計されているため、この点においても、エアが効率良く導かれることになる。

又、本実施形態のように、樹脂パッケージ１７３の上面に開口部１１４Ｅを設けておくことによって、万が一、樹脂パッケージ１７３上、或いは、リードフレーム１７２上に切断カス１８０（例えば前回の切断で切断された切断カス）が付着したような場合であっても、エアにより清掃することが可能となる。特に、封止が終了し金型が開かれた時点でもエアが吹き出すように設定しておくことで、樹脂パッケージ１７３上、或いは、リードフレーム１７２上に切断カス等が存在していても吹き飛ばすことも可能である。

又、エアを供給するタイミングや時間は適宜調整することが可能である。例えば、エアにより切断カスを排出する目的だけでなく、繰り返しの切断によりパンチや切断ダイに発生する熱を冷却することを考慮して設定してもよい。

又、切断カスを吸引する機構に比して、装置のサイクルタイムの短縮化が図れるというメリットも有している。吸引機構の場合には、その機構上、断続的に吸引せざるを得ず（ピッチ送りの際に一旦吸引を解く必要がある。）、一旦停止させた（又は弱められた）吸引力を復活させるまでにタイムラグが生じるために、サイクルタイムが大きくなってしまう。なお、このことは吸引機構を重畳的に設けることを排除する趣旨ではなく、切断カスの排出という目的からは、両機構を設けることでより効果を高くすることができる。

本発明は、高集積化した半導体製品が備わるリードフレームのタイバー切断に好適である。

本発明の実施形態の一例であるタイバー切断金型の側断面図図１における矢示II‐II線に沿う断面図であって、パンチ、ストリッパプレート、リードフレーム、切断ダイのみを示した図図２において、金型が開いているときの各部の位置関係を示した図図２における矢示IV部拡大図リードフレーム上に成形された半導体製品を示した図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図図５における矢示VI部拡大図であって、（Ａ）がタイバー切断前、（Ｂ）がタイバー切断後の状態を示した図特許文献１に記載されるリード加工機２０の一部側断面図

符号の説明

１００…タイバー切断金型
１１０…ベースプレート
１００Ｈ…エア導入通路
１１２…パンチ
１１２Ｃ…パンチ櫛歯基底部
１１２Ｋ…パンチ櫛歯部
１１４…パンチ固定部材
１１４Ｂ…パンチ固定ブロック
１１４Ｅ…開口部
１１４Ｈ…エア導入通路
１１４Ｐ…パンチ固定プレート
１２０…ボルト
１３０…ストリッパプレート
１３０Ｎ…パンチ逃げ部
１３０Ｓ…ストリッパ
１５０…切断ダイ
１５０Ｈ…パンチ孔
１７０…半導体製品
１７２…リードフレーム
１８０…切断カス

Claims

パンチが固定された上型機構と、前記パンチの先端部が嵌入可能なパンチ孔を有する下型機構と、前記上型機構に対して前記パンチを固定するパンチ固定部材と、前記パンチ孔に対応したストリッパとを備え、前記上型機構と下型機構との開閉によって前記リードフレームのタイバー部分を切断除去するタイバー切断金型であって、
前記パンチ固定部材に外部からのエアを導入可能とするとともに前記リードフレーム上に成形された樹脂パッケージ上部からエアが吹き出すように開口部が形成されているエア導入通路を設け、且つ、前記パンチと前記ストリッパとの隙間並びに前記パンチと前記パンチ孔との隙間をエア排出通路とし、更に、
前記ストリッパが、前記下型機構に対してリードフレームを固定可能なストリッパプレートに備わっており、
前記リードフレームが前記ストリッパプレートによって前記下型機構に固定されると同時に、前記パンチ固定部材と前記パンチと前記ストリッパプレートと前記下型機構によって、密閉室が形成される
ことを特徴とするタイバー切断金型。
請求項１において、
前記リードフレームが前記ストリッパプレートによって前記下型機構に固定されている間、常に、前記エア導入通路からエアが吹き出している
ことを特徴とするタイバー切断金型。
請求項１または２において、
前記パンチ先端部と前記ストリッパとが互いに直交する方向から遊嵌可能な櫛状の櫛歯として形成され、且つ、金型閉口時においても前記パンチ先端部の櫛歯基底部と前記ストリッパの櫛歯側面との間に所定の隙間が形成される
ことを特徴とするタイバー切断金型。
請求項３において、
前記パンチ固定部材の前記下型機構側表面の高さが、前記パンチ先端部の櫛歯基底部の位置よりも高く設定されている
ことを特徴とするタイバー切断金型。
請求項３又は４において、
前記パンチ先端部の櫛歯の厚みが、０．１〜０．２ｍｍである
ことを特徴とするタイバー切断金型。