JPH04164354A - リードフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレームの製造方法に係り、特にリー
ド本数の多い高密度集積回路用のリードフレームの残留
応力の除去に関する。

（従来の技術） 例えば通常のＩＣは、リードフレームのダイパッドに、
半導体素子を固着し、この半導体素子のポンディングパ
ッドとリードフレームのインナーリードとを金線あるい
はアルミ線のボンディングワイヤによって結線し、更に
これらを樹脂で封止することにより製造されている。

ここで用いられるリードフレームは、第１０図に１例を
示す如く、半導体素子を搭載するためのダイパッド２と
、先端が該ダイパッドをとり囲むように延在せしめられ
たインナーリード４と、該インナーリードとほぼ直交す
る方向に延びこれらインナーリードを一体的に支持する
タイバー７と、該タイバーの外側に前記各インナーリー
ドに接続するように配設せしめられたアウターリード８
とダイパッド２を支持するサポートパー９とから構成さ
れている。５はサイトレールである。

ところで、半導体装質の高密度化および高集積化に伴い
、リードピン数は増加するものの、パッケージは従来通
りかもしくは小型化の傾向にある。

同一面積内においてインナーリードの本数が増加すれば
、当然ながらインナーリードの幅および隣接するインナ
ーリードとの間隔は狭くなる。このため、強度の低下に
よるインナーリードの変形およびその変形によるインナ
ーリード間の短絡を生じることがある。

特に、リードフレームがスタンピングにより成型されて
いる場合、板厚０．１５ｍｍに対し、０゜１〜０．１２
ｍ５幅の打ち抜きを行う必要があり、スタンピングが問
題なく行われた場合においても、内部残留応力の影響も
あり、後続工程において微小な外力を受けただけで変形
、短絡を生じてしまうことがある。

しかしながら、近年半導体装置は小形化の一途を辿って
おり、薄くかつ微細になるインナーリードの変形を十分
におさえることは不可能となってきている。

そこで、このような内部残留応力の除去を行うため、形
状加工後、リードフレームを中性雰囲気炉内で加熱し、
徐冷するいわゆる焼鈍方法が提案されている。

しかしながら、この方法では、中性雰囲気内で加熱する
必要があり装置は大がかりなものとなり、また多大なエ
ネルギーを要し経済的負担も大きい。

また、リードフレームの形状寸法（幅、面積）が部分的
に異なることから、均一な加熱を行うことができず、か
えって、熱応力による歪を生じる等の欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、半導体装置の高集積化に伴い、リード幅お
よび間隔は小さくなる一方であり、安値で十分な内部残
留応力の除去を行うことのできる方法が望まれていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、インナー
リード先端の位置ずれ等を防止し、容易に信頼性の高い
リードフレームを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで、本発明のリードフレームの製造方法では、プレ
ス加工による形状加工後、繰り返し応力を与えるように
している。

（作用） 一般に、物体に振動または衝撃により、繰り返し応力σ
７を与えたとき、物体に滞有せしめられる残留応力σ８
と、この繰り返し応力との和は、第１１図に示すように
、一定となり、０．０２％オフセット応力σ０．に等し
くなるとされている（°残留応力の振動によ−る除去の
挙動“）。

ここで０．０２％オフセット応力とは、材料に応力をか
け、離したときに０．０２％の歪が生じるときの応力σ
をいう。

すなわち、次式（１）が成立する。

σ、十σ９−σＯＦ　　　　　・・・（１）σＲ：物体
に滞有せしめられる残留応力σＶ：物体に与える繰り返
し応力 σｏｐ：０．０２％オフセット応力 （いずれも単位：ｋｇｆ／ｓ＋ｗ２） 式（１）より σ　Ｒ−σ　ＯＦ−σ　Ｖ すなわち、残留応力σ。と繰り返し応力σ９との和が０
．０２％オフセット応力σ。Ｆを越えたとき、その越え
た量の残留応力は振動によって除去されるものと思われ
る。

従って、所定の値以上の−様な応力振幅σ７を与えたと
き、リードフレームに滞有せしめられる残留応力は−様
な値となる。

本発明は、この点に着目してなされたもので、プレス加
工による形状加工後、繰り返し応力を加えるようにして
いるため、残留応力が−様となり、応力解放による変形
を生じることもない。

また、振動を与えるのみでよいため、極めて簡単に、低
コストで残留応力を−様な状態に除去することができ、
応力解放による変形もなく、変形の少ないリードフレー
ムを得ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図および第２図は、本発明実施例の方法に用いられ
る振動装置を示す説明図である。

この振゛動装置は、リードフレーム１を載Ｉするガイド
ブロック１１と、リードフレームのサイトレール部を上
方から保持するクランパー１２と、リードフレームのイ
ンナーリード部を両面から挟んで振動を与える一対の加
振ブロック１５とから構成されている。

クランパー１２は、シリンダー１３によってリードフレ
ームの厚さに応じて調整可能である。

また加振ブロック１５は、高周波電源２２によって駆動
される電磁石式加振装置２３によって振動せしめられる
ように構成されており、加振ブロック上下装置１６によ
って挟むリードフレームの厚さに応じて調整可能に構成
され、リードフレームを板厚方向に振動させるものであ
る。

次にこの加振装置を用いたリードフレームの製造方法に
ついて説明する。

第３図（ａ）乃至第３図（ｃ）は、本発明実施例のリー
ドフレームの製造工程を示す図である。

まず、第３図（ａ）に示すように、スタンピング法によ
り、帯状材料（アロイ４２）を加工し、ダイパッド２と
対峙するインナーリード４の先端を、隣接するインナー
リードと連結片Ｔによって僅かに接続するように成型す
る。

次いで、コイニング処理を行い、インナーリード先端部
の平坦幅を確保したのち、第１図および第２図に示した
加振装置のガイドブロック１１にこのリードフレーム１
を装着する。そして、シリンダー１３によってリードフ
レームの厚さに応じてクランパー１２の間隔を調整し、
第３図（ｂ）においてリードフレーム１のＲ１で示す領
域を把持する。さらに加振ブロック上下装置１６を調整
して、加振ブロック１５でリードフレーム１のＲ２て示
す領域を把持する。

この状態で、高周波電源２２を駆動し電磁石式加振装置
２３によってまた加振ブロック１５を振動せしめ、リー
ドフレーム１のＲ２で示す領域を振動させる。このとき
の振動回数は１０００回とする。

このリードフレームの材料の、０．０２％オフセット応
力σ。、が３０ｋｇｆ／■■２であり、振動処理を行う
前の残留応力σＲが２０ｋｇｆ／■１２てあったとし、
応力振幅σｖ＝２５ｋｇｆ／■■２の振動処理を行った
とすると、 式（１）から、振動処理後の残留応力σ３はσ　Ｒ−σ
　ＯＦ−σ　Ｖ −３０ｋｇｆ／ＩＩ１ｍ２−２５ｋｇｆ／＋ｎｍ２ｎｍ
２＝５／ｍｍ２となる。

すなわち、リードフレームに漕有する残留応力σ２は５
　ｋ　ｇ　ｆ　／ｍｍ’となり、振動処理を行う前の２
０ｋｇｆ／１Ｗ１２よりも１５ｋｇｆ／、ｆｆ１２も低
減されている。

なお、ここでは応力振幅σｖ−２５ｋｇｆ／ｌｌｍ２の
振動処理を行うために、与える繰り返し力Ｐを０．９７
ｋｇｆ／ａｓ２、振幅σを０．７４ｍｍとした。

次に、この繰り返し力Ｐと、振幅σの算出過程について
説明する。

通常、インナーリードのっけねすなわちダムバーとイン
ナーリード接続部付近の残留応力が解放された場合、イ
ンナーリードの先端付近の変形に大きく影響する。

インナーリードのっけねの外側を固定支持した場合、第
４図（ａ）に示すような両端固定ばりと考えられる。第
４図（ｂ）はこのときの曲げモーメントを示し、第４図
（Ｃ）はたわみ図を示す。なお、最も残留応力を除去し
たい領域を曲げモーメントの大きくなる領域に配置する
ようにする。ここでは第４図（ａ）のＡおよびＢがこの
領域に相当する。

この図から、 ｐｂ ＭＡ−ＭＢ−（３ｊ！２　ｂ’　） ２４ノ σＡ−ＭＡ／ＺＡ ｐｂ　　　　　　　　　　　　ｂ３ δ−ｊ！３−ｂ２Ｊ十− １９２ＥＩＡ　　　　　　　２ が算出される。

ここで、 ＭＡ：リードの固定端Ａに働く曲げモーメントＭＢ　：
リードの固定端Ｂに働く曲げモーメントル：単位長さ当
たりの荷重 ｂ：荷重ｐが働く長さ ｊ！：固定端間距離 σＡ　＝固定端Ａにおけるリードの曲げ応力ＺＡ　：固
定端Ａにおけるリードの断面係数ＺＡ　　−ｗ’　　ｔ
　２１５ Ｗ′　：固定端部リードの全実幅（Ｗ）Ｘ１／２ｔ：固
定端部リードの厚さ δ：中央部（パッド中心部のたわみ） Ｅ：リード材料の縦弾性係数 ■Ａ：固定端Ａにおけるリードの断面二次モーメント １Ａ−Ｗｔ’／１２ とする。

ここで、ｗ−７２＋＋ｖ、　　ｔ−０，１５ｍｍ、　　
Ｌ−３０ｍｓ、　　ｂ　−１４ｍｍとすれば、Ｅ−１，
５Ｘ１０’ｋｇｆ／■、２　　（アロイ４２）であるた
め、応力振幅σｖ　＝２５ｋｇｆ／履−２として計算す
ると、前述したように、与える繰り返し力Ｐ：０．９７
ｋｇ　ｆ　／　ｍｍ２、振幅σ：０．７４書讃となる。

すなわち、リードフレームの４辺を固定支持し、パッド
とその周辺部分を板厚、方向に０．７４ｓｖの振幅で振
動させれば良いことがわかる。

次に、第５図（ａ）乃至第５図（ｆ）に従って、このと
きのインナーリードの各位置における応力振幅と加振後
の残留応力を説明する。

すなわち、第５図（ａ）に示すような振動を与えた場合
、荷重は交互に下向き、上向きと働く。従って、モーメ
ントも第５図（ｂ）に示すように正負を繰り返す。

第５図（Ｃ）はこの位置に相当するリードフレームの平
面図であり、第５図（ｄ）はインナーリードの断面係数
を示す図である。パッドに近い方のリードの幅が狭いた
め、断面係数が小さくなっている。

第５図（ｅ）は、インナーリードの各位置の応力振幅を
示し、Ｘが大きくなるに従って、Ｍｘが小さくなるが（
ｃｒＶ！−Ｍｌ　／Ｚｌ　）　、ｚｘ　も小さくなるの
で、インナーリードのっけね付近は応力振幅σｖ８が大
きい。

第５図（ｆ）は加振後の残留応力を示す。この図からも
、インナー□゛リードのっけね部分で残留応力が小さく
なっていることがわかる。

このようにして残留応力を低減したのち、第３図（ｅ）
に示すように、所定のめつき工程、テービング工程等を
経て、連結片を打ち抜き、インナーリード先端を分離し
、リードフレームが完成する。

そして、このリードフレームのダイパッド２２上に半導
体チップを載置した後、ワイヤボンディングによって半
導体チップとリードフレームとの電気的接続を行う。

そして、樹脂封止工程、タイバーの切除工程、アウター
リードの成形工程を経て、半導体装置が完成する。

このようにして形成されたリードフレームは、加振処理
によって、形状加工による残留応力も低減され、変形も
なく極めて高精度となっており、インナーリード最先端
が、互いの位置関係を良好に保持することができるため
、リード同志の短絡が防止される。

また、絶縁性テープによる補強を行ったのち連結片を除
去するようにしているため、インナーリードは先端での
リード幅を細くすることができる。

これによりダイパッドに対してインナーリードの先端を
更に近接せしめ得、ボンディングワイヤの使用量を低減
し得、製造コストが節減される。更にまた、ボンディン
グワイヤを短くすることができ、短絡が防止される。

さらにまた、前記実施例では、連結片によって連結した
状態でリードフレームを成形し、絶縁性テープ貼着後、
連結片を除去するようにしたが、連結片を残さない状態
で成形したリードフレームにも適用可能であることはい
うまでもない。

加えて、前記実施例ではワイヤボンディング方式のリー
ドフレームにつ−いて説明したが、ダイレクトボンディ
ング方式のリードフレームについても適用可能である。

なお、前記実施例では、４方向のリードフレームについ
て説明したが、２方向のものにも適用可能であることは
いうまでもない。第６図に一２方向のリードフレームの
場合の、クランパーによる支持領域Ｒ１と、加振ブロッ
クによる支持領域Ｒ２を示す。

また、加振装置についても、実施例で示したものに限定
されること無く、適宜変形可能である。

第７図は、ばね装置１９で把持するとともに電磁石式加
振装置２３で加振ブロック１５を振動させるようにした
電磁石とばねの併用方式の加振装置である。１４はクラ
ンパーばね装置、１７は、バックアップブロック、１８
はバックアップブロック上下用シリンダー、１９はバッ
クアップブロックばね装置である。

第８図はばね装置１９で把持するとともにカム加振装置
２４で加振ブロック１５を振動させるようにしたカムと
ばねの併用方式の加振装置である。

さらに、第９図は超音波発信器２５によって振動せしめ
られる超音波振動子２６で加振ブロック１５を振動させ
るようにした超音波方式の加振装置である。

また、この他各方式の組み合わせや、１か所に対して複
数の種類の加振装置を設置することも可能である。

また加熱雰囲気中で加振あるいは衝撃を与えるようにし
てもよいし、リードフレームにテンションをかけた状態
で加振装置を働かせるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、本発明のリ
ードフレームの製造方法では、プレス加工による形状加
工後、繰り返し応力を加えるようにしているため、残留
応力が一様となり、極めて容易に、変形の少ない高精度
のリードフレームを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の処理装置を示す図、第２図は同
装置の要部拡大図、第３図（ａ）乃至第３図（ｅ）は本
発明実施例のリードフレームの製造工程を示す図、第４
図は加振処理における荷重と曲げモーメントとたわみの
関係を示す説明図、第５図（ａ）乃至第５図（ｆ’）は
インナーリードの各位置における応力振幅と加振後の残
留応力を説明する説明図、第６−は他のリードフレーム
への適用例を示す図、第７図乃至第９図はそれぞれ本発
明の他の実施例の加振装置を示す図、第１０図は従来例
のリードフレームを示す図、第１１図は応力振幅と残留
応力との関係を示す図である。 １・・・リードフレーム、２・・・ダイパッド、４・・
・インナーリード、８・・アウターリード、９・・・サ
ポートバー、Ｔ・・・連結片、１１・・・ガイドブロッ
ク、１２・・・クランパー、１３・・・シリンダー、１
４・・・クランパーばね装置、１５・・・加振ブロック
、１６・・・加振ブロック上下装置、１７・・・バック
アップブロック、１８・・・バックアップブロック上下
シリンダー、１９・・・バックアップブロックばね装置
、２１・・・電源、２２・・・高周波電源、２３・・・
電磁石加振装置、２４・・・カム加振装置、２５・・・
超音波発信器、２６・・・超音波振動子。 第２図 第３図帖の１） 第３図（イの２］ 第４図 第１０図 残留応力（ｆ”、（ＫＱｆ／ｒｎ♂） ０葎動荊 ・ｇＬｖ′Ｊ後 第１１図 手続補正書動均 平成　２年特許願第１４２５５１号 ２、発明の名称 リードフレームの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 平成３年１２月　２日 （全送日　平成３年１２月１７日） ７、補正の内容 （１）本願明細書の第１６ページ第１４行目乃至第１５
行目の「第５図（ａ）乃至第５図（ｒ）」を「第５図」
に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プレス加工によりリードフレームの形状加工を行う形状
   加工工程と、 前記リードフレームに繰り返し応力を与える応力供給工
   程と を含むようにしたことを特徴とするリードフレームの製
   造方法。