JPH0142799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、特にICリードフレーム用に適す
るクラツド板の製造方法に関する。 セラミツクパツケージを用いた集積回路（IC）
では、そのリードフレームとして、第１図に示す
ようなクラツド板１が使用されることが多い。こ
のクラツド板１は、42％Ni鋼（42％NI―Fe）や
コバール（29％Ni―16％Co―Fe）などからなる
金属板２の片側表面に、AlやAgロウなどからな
る導電接合部３をストライプ状に設けた構造をな
すものである。そして、このクラツド板１に対し
て打抜きおよび曲げ加工を施すことによつて、第
２図に示すようなリード部４と端子部５とを多数
そなえたLCリードフレーム６に成形する。この
ICリードフレーム６を組込むに際しては、リー
ド部４の各々先端に有する導電接合部３の部分と
Siチツプ７とをAl線８でボンデイングすると共
に、セラミツクパツケージ９に対してリード部４
をガラス１０によつて密封する。その後、端子部
５の下端連続部を切断することによつて、多数の
端子部５を有するセラミツクパツケージ型のIC
を得る。 このようなICの構造において、ワイヤーボン
デイング工程の自動化が進んできているため、そ
の溶接位置はあらかじめ所定寸法に設定されてお
り、従つて、リード部４の先端位置の寸法精度、
例えば第２図における間隔ｅ，e′等の寸法精度が
著しく厳しくなつてきている。 ところで、上記したようなクラツド板１の製造
には、金属板１の片側表面にAl蒸着よつて導電
接合部３を形成する方法や、金属板１の片側表面
にAl条を圧延圧着する方法などがある。これら
のうち、Al蒸着による方法では、製造後のクラ
ツド板１に残留応力が存在することがないため、
その後打抜きおよび曲げ加工した第２図に示すリ
ードフレーム６の寸法精度が高く、リード部４の
先端位置の寸法精度が良好であるので、ワイヤー
ボンデイング工程の自動化が可能であるが、製造
コストが高いという欠点を有している。そのた
め、上記後者の圧延圧着する方法によつて製造コ
ストの低減をはかることが行われているが、この
方法では、金属板２の片側表面に導電接合部とな
る金属条３を圧延によつて押し込む形となるた
め、圧延時のひずみ分布が不均一となつてクラツ
ド板１に残留応力が残り、その後打抜きおよび曲
げ加工を施した場合にリード部４に著しいひずみ
が生じ、リード部４の先端の位置精度が悪化し、
自動化によるワイヤーボンデイングが不可能にな
るという問題点を有していた。 この発明は、金属板の片側表面に異材質の金属
条を部分的に圧延圧着して製造したクラツド板か
らICリードフレームを成形するに際し、このIC
リードフレームの成形ひずみの生成機構を解明す
ることによつて、成形後のひずみの発生を防止し
得るクラツド板の製造法を開発したものであり、
この発明によつて、製造コストの低減が可能であ
り、しかも成形ひずみの極めて小さいICリード
フレームとすることができるICリードフレーム
用クラツド板を得ることを目的としている。 次に、ICリードフレームの成形ひずみの生成
機構について解明した結果を説明する。 残留応力の発生は、まず、金属板２の片側表面
に金属条３を圧延圧着する時に始まる。第４図は
金属板２の片側表面に金属条３を部分的に圧延圧
着する状況を示すもので、１１は金属板２の圧着
側表面を研削するワイヤーブラシ、１２は金属条
３を支持するロール、１３は図示しない圧延機の
圧着側表面の圧延ロール、１４は上記圧延機の非
圧着側表面の圧延ロールである。そして、クラツ
ド板１の製造に際しては、金属板２の圧着側表面
に対してワイヤーブラシ１１により表面研削して
清浄化ならびに活性化した後、金属条３を重ねた
状態で両圧延ロール１３，１４間で圧延圧着す
る。この場合、ワイヤーブラシ１１によつて研削
された圧着側表面の表面粗さは４〜6μｍであり、
非圧着側表面の表面粗さが0.2〜0.3μｍであるの
に比べて著しく粗となつており、金属条３の重な
つていないところでは、金属板２の研削された表
面が圧延ロール１３に直接接触することとなる。
このように、両表面の粗さが著しく異なる金属板
２を圧延すると、一般的には表面粗さの大である
面ではその凹部に圧延潤滑油が溜り、そのまま圧
延ロール１３との接触部に持ち来たされていわゆ
る潤滑のポケツト効果を生じ、これによつて圧着
側表面の圧延摩擦係数μ₁は非圧着側表面の圧延摩
擦係数μ₂よりも著しく小さくなる。従つて、両ロ
ール１３，１４との接触面内において、各接触面
の中性点ｎから出側点Ｏまでの間での圧延摩擦力
は、圧着面側ではμ₁P（Ｐは圧延圧力）、非圧着面
側ではμ₂Pとなり、圧着面側での圧延摩擦力μ₁P
は非圧着面側での圧延摩擦力μ₂Pよりも著しく小
さくなる。この結果、金属板２の微小部分１５は
圧延後に微小部分１６（微小部分１７，１８，１
９から成る）の形状に変形する。すなわち、圧延
ロール１３，１４との接触面近傍では、圧延摩擦
力μ₁P，μ₂Pによつてせん断変形域１７，１９を
生ずる。このとき、圧延摩擦力の小さい圧着面側
のせん断変形域１７は、非圧着面側のせん断変形
域１９に比べて小さいため、板厚方向に生ずる共
役せん断応力τ₁（＝μ₁P），τ₂（＝μ₂P）についても
非圧着面側の共役せん断応力τ₂の方が大きくな
る。この結果、クラツド板１の全体としては、大
きさが（τ₂−τ₁）に比例し、その向きがτ₂と反対
方向であるせん断残留応力が生ずることになる。 一方、圧延後のクラツド板１の長さ方向の伸び
ひずみの板厚方向の分布は、第４図のＳ域に示す
ような傾向を持つ。すなわち、板厚中心付近の伸
びひずみε₀に対して、両表面における伸びひずみ
は上記圧延摩擦力によつて小さくなるが、これら
の中でも圧着側表面の伸びひずみε₁は非圧着側表
面の伸びひずみε₂よりも大きくなる。この結果、
圧延後のクラツド板１には長さ方向の残留応力が
発生し、第５図に示すように、クラツド板１の表
面付近では引張の残留応力、中心付近では圧縮の
残留応力がそれぞれ生じ、圧着側表面の残留応力
の方が非圧着側表面のそれに比べて小さくなる。 次いで、上記のような残留応力を持つたクラツ
ド板１を用いてリードフレームの形状に打抜きお
よび曲げ加工を施すと以下に示すような異常ひず
みを生ずる。すなわち、板厚方向のせん断残留応
力を有するクラツド板１を打抜き加工すると、第
６図に示すように、板の横断面において、切口を
はさんで相反する方向にせん断残留応力τ，τ′が
はたらき、その大きさは板の耳近くでは圧延時の
幅広がり変形によつて緩和されることにより小さ
くなるため、幅そりδを生ずることになる。従つ
て、切断後の１枚のクラツド板について見ると、
両方の切口において向きが反対の幅そりδを生ず
る。次にこのような残留応力を持つ板をリードフ
レームの形状に曲げ加工すると、第７図に示すよ
うな異常ひずみが表われる。なお、第７図ａの矢
印Ａは圧延方向を示し、第７図ｂは凸幅そり側の
説明図、第７図ｃは凹幅そり側の説明図である。
すなわち、所定形状のリードフレーム２０となる
ように曲げ加工を施すと、凸幅そりδ₁を持つ切口
側は所定の曲げ幅Ｗよりも過大に曲がつてその幅
W₁となり、凹幅そりδ₂を持つた切口側は所定の
曲げ幅Ｗよりも過小に曲がつてその幅W₂となり、
W₁＜Ｗ＜W₂と不均一曲げ状態が生ずる。従つ
て、両リード部２１ａ，２１ｂはその中央部分で
切断されているため、凸幅そりδ₁側のリード部２
１ａは対向する曲げ幅W₁に引張られて拡がるの
で、リード部２１ａの間隔e₁は大きなものとな
り、凹幅そりδ₂側のリード部２１ｂは対向する曲
げ幅W₂に引張られて狭まるので、リード部２１
ｂの間隔e₂は小さなものとなり、e₁＞e₂と不均一
なリード部間隔を生ずることになる。 一方、圧延後のクラツド板１の長さ方向の残留
応力の板厚方向の分布が第５図に示したように板
厚中心に対して非対称である場合に、このクラツ
ド板１の切断加工することによつて残留応力を部
分的に解放すると、圧着側表面よりも非圧着側表
面の引張残留応力が大きいため、非圧着側の表面
近くの方がより大きく縮むことになる。この結
果、第８図に示すように、板１に変形を生じて曲
がりδ₀のカーリングを発生する。そこで、このよ
うな板１に曲げ加工を施すと、上記曲がりδ₀の方
向が変換されて曲がりδ′₀を生じようとし、その
結果、板１の長手方向に曲げモーメントＭを生じ
て端部の所定の曲げ幅Ｗを曲げ幅W₃へと小さく
する作用をなす。 以上のように、板１を打抜きおよび曲げ加工し
た後の状態においては、せん断残留応力によるひ
ずみと、板の長手方向残留応力によるひずみとが
重畳して生ずることになる。すなわち、第８図に
示す曲げモーメントＭは、第７図に示す凸幅そり
側の曲げ幅W₁をさらに小さくして間隔e₁をより
一層拡げる作用をもつと同時に、凹幅そり側の曲
げ幅W₂の拡がりすぎが小さくなるように補正し
て間隔e₂を大きくする作用をもつ。 これらの検討結果から、クラツド板に打抜きお
よび曲げ加工を施すことによつて発生する異常ひ
ずみは、上記したせん断残留応力が主で、さらに
上記した板の長手方向の残留応力により助長され
ることによつて生ずるものであり、このような残
留応力発生の原因が、板の圧着側表面と非圧着側
表面における圧延摩擦係数の差にあることを新規
に見い出した。したがつて、上述したような異常
ひずみの発生を防ぐ方法としては、板のひずみの
板厚方向分布が板厚中心面に対して対称形に近づ
くようにする工程を加えること、板の残留応力の
板厚方向分布が板厚中心面に対して対称形に近づ
くようなひずみの分布を付加的に付与する後処理
工程を加えること、などの対称を施すのが良いこ
とが明らかとなつた。 すなわち、この発明は、金属板の片側表面に異
材質の金属条を部分的に圧延圧着してICリード
フレーム用に適するクラツド板を製造するにあた
り、板のひずみの板厚方向分布が板厚中心面に対
して対称形に近づくように、圧延前処理工程にお
いて、金属板の圧着側表面と非圧着側表面とに、
ワイヤーブラシによる研削、砥石による研削、シ
ヨツトブラステイングによる研削の少なくともい
ずれかより選ばれる表面研削を施して、金属板の
圧着側表面と非圧着側表面とにおける圧延摩擦状
態をそろえたのち、圧延圧着するようにしたこと
を特徴としており、必要に応じて、板のひずみの
板厚方向分布が板厚中心面に対して対称形に近づ
くように圧延条件をも制御し、同じく必要に応じ
て、板の残留応力の板厚方向が板厚中心面に対し
て対称形に近づくようなひずみの分布を付与する
後処理工程を施し、ICリードフレームへの成形
加工時に残留応力に基く異常変形の発生を防止す
るようにしたことを特徴としている。 この発明においては、圧延前処理工程で、金属
板の非圧着側表面に、圧着側表面と同じ圧延摩擦
状態（とくに同じ圧延摩擦係数）となるような表
面処理を施すようにする。この場合の表面処理と
しては、ワイヤーブラシによる研削、砥石による
研削、シヨツトブラステイングによる研削の少な
くともいずれかにより選ばれる表面研削を施す。
また、必要に応じて耐食や加熱処理などの処理を
上記研削と組合わせて用いる。このようにするこ
とによつて、クラツド板１の加工した後のICリ
ードフレーム６の不均一ひずみをきわめて小さく
することができ、ワイヤーボンデイング作業の自
動化が容易となる。 また、上記圧延前処理工程の後に行われる圧延
工程においては、金属板の圧着側表面と非圧着側
表面の圧延摩擦係数の差に応じて、圧延摩擦係数
の大きい側の圧延ロールの直径を小さくしあるい
は圧延ロールの周速を大きくして圧延するように
なすことも必要に応じて望ましく、このようにす
ることによつても加工後のICリードフレーム６
の不均一ひずみの発生をきわめて小さくおさえる
ことができる。 同じく、前記圧延工程においては、金属板の圧
着側表面と非圧着側表面の圧延摩擦係数の差に応
じて、圧延摩擦係数の大きい側の圧延ロールの表
面粗さを粗にして圧延するようになすことも必要
に応じて望ましく、このように板の両表面におけ
る圧延摩擦状態をほぼ同じにすることによつて、
加工後のICリードフレーム６の不均一ひずみを
きわめて小さくすることができる。 さらに、圧延圧着後の後処理工程においては、
金属板の圧着側表面に圧縮ひずみが加わると共に
非圧着側表面に引張ひずみが加わる曲げ加工を施
して残留応力分布の対称化をはかるようになすこ
とも必要に応じて望ましく、このようにすること
によつても加工後のICリードフレームの不均一
ひずみをかなり小さくすることができる。 このように、圧延前処理条件を特定するほか、
圧延条件や後処理条件を適宜特定することによつ
て、加工後のICリードフレームの異常ひずみの
発生を著しく小さくすることができ、さらにに
は、上記工程に加えて、後処理工程として、低温
焼なましあるいは低温張力焼なましを施して残留
応力を低減する工程を入れることによつて、加工
後のICリードフレームの異常ひずみの発生をさ
らに小さくすることができる。 実施例 １ 金属板として板厚0.5mm、板幅３mmの42％Ni鋼
帯を用い、金属条（クラツド材）として厚さ
0.015mm、幅4.7mmのAl条を用いた。供試材No.１と
して、上記42％Ni鋼帯の圧着側表面のみをワイ
ヤーブラシによつて研削清浄化したのち、直ちに
研削表面に上記Al条を部分的（金属板の板幅方
向のほぼ中央部分）に重ねて板厚0.3mmに圧延し
て圧着した。一方、供試材No.２として、上記42％
Ni鋼帯の圧着側表面および非圧着側表面の両方
をワイヤーブラシによつて研削清浄化したのち、
その片側表面のみに上記Al条を部分的に重ねて
板厚0.3mmに圧延して圧着した。次いで、これら
の圧着帯を600℃×0.5分の条件で光輝焼なまし処
理した後、板厚0.254mmに仕上げ圧延し、続いて
板幅25.4mmにスリツト切断した。次に、これらの
帯を用いてICリードフレームの形状に打抜きお
よび曲げ加工を行つた後、第７図に示すリード部
間隔e₁，e₂の差Δe（＝e₁−e₂）および曲げ幅W₁，
W₂の差ΔW（＝W₂−W₁）をそれぞれ各供試材No.
１，１から加工したもの20個ずつ測定して平均値
を求めたところ、第１表に示す結果が得られた。

【表】 第１表に示すように、圧着側表面のみを研削し
た供試材No.１の場合には著しいひずみの不均一を
生じているのに対して、圧着側表面および非圧着
側表面の両方を研削した供試材No.２の場合にはこ
れらの不均一ひずみはきわめて小さくなつてお
り、仕上り状態での板の表面粗さも供試材No.２の
場合には両表面間での差がなく、圧延摩擦状態
（圧延摩擦係数）が均一であつたことが明らかで
あり、これによつてワイヤーボンデイング作業の
自動化を支障なく行うことが可能であつた。な
お、そのほか、砥石による研削やシヨツトブラス
テイングによる研削を施して両表面を同じ圧延摩
擦状態としたときにも良好な結果を得ることがで
きた。 実施例 ２ 実施例１の供試材No.２のものにおいて、板厚
0.254mmに仕上げ圧延し、続いて板幅25.4mmのス
リツト切断した帯材に対して、さらに600℃×0.5
分の条件で光輝低温焼なましを行い、その後IC
リードフレームの形状に加工し、第７図に示すリ
ード部の間隔差Δeおよび曲げ差ΔWを20個測定
してその平均値を求めたところ、第２表に示す結
果が得られた。

【表】 第２表に示すように、仕上げ圧延後スリツト切
断し、さらに低温焼なましを施すことによつて、
ICリードフレームの異常ひずみをさらに小さく
することができる。 なお、上記実施例においては、金属板が高Ni
鋼からなり、金属条がAlからなる組合わせのク
ラツド板について説明したが、そのほか、金属板
がコバール、軟鋼、ステンレス鋼からなり、金属
条（クラツド材）がCu，Cu―Ag合金、Al合金か
らなるものであつても同様にすぐれた結果を得る
ことができる。 以上説明してきたように、この発明によれば、
金属板の片側表面に異材質の金属条部分的に圧延
圧着してリードフレーム用クラツド板を製造する
にあたり、圧延前処理工程において、金属板の圧
着側表面と非圧着側表面とに、ワイヤーブラシに
よる研削、砥石による研削、シヨツトブラステイ
ングによる研削の少なくともいずれかより選ばれ
る表面研削を施して、金属板の圧着側表面と非圧
着側表面とにおける圧延摩擦状態をそろえたの
ち、圧延圧着するようにしたから、リードフレー
ムへの成形加工時に変形が発生するのをできるだ
け防止するとが可能であり、寸法精度の高いリー
ドフレームの製造が低コストで可能となり、ワイ
ヤーボンデイング作業の自動化を容易に実現する
ことができるなどの非常にすぐれた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により製造されるクラツド板
の一構造例を示す部分斜視説明図、第２図は第１
図のクラツド板を打抜きおよび曲げ加工して成形
したICリードフレームの一構造例を示す斜面説
明図、第３図はセラミツクパツケージ型ICの縦
断面説明図、第４図は金属板の片側表面に金属条
を部分的に圧延圧着する状況を示す斜視説明図、
第５図は圧延後の板厚方向と残留応力との関係を
示すグラフ、第６図は板厚方向のせん断残留応力
を有するクラツド板を打抜き加工した後の変形状
態を示す斜面説明図、第７図ａ，ｂ，ｃは第６図
に示す残留応力を持つ板をリードフレームの形状
に曲げ加工した後の状態を示し、図ａは全体斜面
説明図、図ｂは凸幅そり側の曲げ前後の説明図、
図ｃは凹幅そり側の曲げ前後の説明図、第８図は
長さ方向の残留応力の板厚方向の分布が板厚中心
に対して非対称である板を切断した後の変形状態
を示す斜面説明図、第９図ａは仕上げ圧延後の板
の伸びひずみ分布を示す説明図、第９図ｂは板に
対して曲げ加工を施すことにより付加した曲げひ
ずみ分布を示す説明図、第９図ｃは第９図ａおよ
びｂのひずみを合成した最後ひずみ分布を示す説
明図である。 １…クラツド板、２…金属板、３…金属条、６
…ICリードフレーム、１１…ワイヤーブラシ、
１３，１４…圧延ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属板の片側表面に異材質の金属条を部分的
   に圧延圧着してリードフレーム用クラツド板を製
   造するにあたり、圧延前処理工程において、金属
   板の圧着側表面と非圧着側表面とに、ワイヤーブ
   ラシによる研削、砥石による研削、シヨツトブラ
   ステイングによる研削の少なくともいずれかより
   選ばれる表面研削を施して、金属板の圧着側表面
   と非圧着側表面とにおける圧延摩擦状態をそろえ
   たのち、圧延圧着することを特徴とするクラツド
   板の製造方法。