JPH0719868B2 - 樹脂封止型半導体素子のリードフォーミング方法 - Google Patents

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、樹脂封止型半導体素子用アウターリード（Ou
ter Lead以後リードと記載する）のフォーミング（Form
ing）方法に係わり、特に通称ガルウイング（Gull Win
g）のリードを備えたQFP（Quad Flat Package）及びSOP
（Small Outline Package）型のリードフォーミングに
好適する。

（従来の技術） 最近の半導体素子特に樹脂封止型半導体素子の実装に
は、いわゆる表面実装技術が多用されているために樹脂
封止型半導体素子のリードに関する要求も厳しくなって
いる。即ち、樹脂封止型半導体素子を基板に表面実装す
るに当たっては、プリンター（Printer）によって基板
に形成したペレット（Pellet）状半田に樹脂封止型半導
体素子のリードを接触状態に保持したまま炉中に流す方
式が採られている。

一方リードフレーム（Lead Frame）を利用する組立方式
により形成する半導体素子が本発明の対象となるので、
この組立について説明すると、導電性金属例えば純鉄や
鉄−ニッケル合金などからなる板体をプレス（Press）
工程により所定の形状に成型してリードフレームが製造
されるのが一般的である。

このリードフレームは、SIP（Single In Line Packag
e）、DIP（Dual In Line Package）及び両者の混合型用
のものが利用されており、いずれも導電性金属からなる
枠体を起点としてリードが形成されており、集積度の大
きい集積回路素子などのいわゆる多ピン素子では、DIP
型用のものを使用するのが通常である。

この構造は、周囲に配置される導電性金属枠体を起点と
して、先端が遊端となっている複数のリードを枠の中心
方向に向かって延長して形成し、枠体のほぼ中央には、
半導体素子をマウント（Mount）するベット（Bed）部
を、枠体を起点とする他のリードによって固定されてお
り、ベット部としては、中心の外にリードの中間位置に
も設けた複数個をモジュール（Module）製品用に利用し
ている。また、ベッド部の径は、リードより大径に成型
して複数の半導体素子をマウントする場合もある。この
ようなリードフレームでは、機械的強度を増すために枠
体と別に連結細条を設置して組立工程における作業性を
向上している。リードフレームのベット部にマウントさ
れた半導体素子は、いわゆる熱圧着工程か超音波圧着工
程により金属細線をリード間に接続して電気的接続を図
り、更に、トランスファーモールールド（Transfer Mol
d）工程により封止樹脂層を被覆する。この工程後で
は、半導体素子に接続したリードが封止樹脂層外に導出
されてリードとして機能することになり、また、表面実
装工程に備えるために特殊な成型を施し、上記のように
リードの形状によりQFPやSOP型外囲器と呼ばれている。

表面実装用樹脂封止型半導体装置１は、断面図を示した
第１図に明らかなように、封止樹脂層２から外部に導出
したリード３を一旦ほぼ90°に曲げて根元付近に平坦な
ａ部を成型後再び約90°に曲げて形成する平坦部ｂ部に
半田付け工程を施して表面実装に備えている。一方、前
記樹脂封止型工程では、いわゆるばりが発生するのでど
うしても除去工程が必要になると共に半導体素子の嫁働
のなどにより起こる熱負荷の断続により封止樹脂層の膨
脹収縮も避けられない。

このような表面実装工程に備えるためのリードフォーミ
ング工程用金型要部とリードフォーミング工程を第２図
ａ、ｂ及び第３図ａ〜ｃにより説明するが、第２図ａが
フォーミング前、第２図ｂはフォーミング後の金型を示
し、第３図ａ〜ｃ図リードフォーミングの過程を明らか
にする。

各図に明らかなように、金型４の一部を構成する架台５
に取付ける曲げダイ（Die）６は、載置する被処理物で
ある樹脂封止型半導体装置１の封止樹脂層２から外部に
導出するリード３を支持し、封止樹脂層２の頂面に対応
して配置するストリッパー７も同じくリード３を保持す
る。これには、曲げダイ６とストリッパー７の両端に形
成する凸状部８、８（図では片方だけを示した）により
行われるので、封止樹脂層２の頂面と底面はストリッパ
ー７と曲げダイ５と多少の間隔をもって離れた状態とな
る。

また、封止樹脂層２から外部に導出するリード３のａ部
を曲げるには、ストリッパー７に形成する貫通通路９を
通って曲げポンチ（Ponch）10を鉛直方向即ち上下方向
に移動可能に配置して達成される。この工程に際して
は、第３図ａに明らかなようにリード３は、曲げポンチ
10が貫通通路９を通って下がって、第３図ｂに示すよう
に90°折曲げられてａ部が形成される。引続いて曲げポ
ンチ10が更に下げられて再び90°折曲げられたｂ部が形
成され（第３図ｂ参照）てリードフォーミング工程が完
了する。第２図ａには、リードフォーミング工程前即ち
曲げポンチ10の稼働前の状態として、第２図ｂに曲げポ
ンチ10が完全に下がった状態が示されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記リードフォーミング方法では、この封止樹脂外に導
出したリードのｂ部をペレット状半田に接触した状態の
ままリフロー（Re Flow）方式の炉中で半田付けされる
ので、半田とリードの接触を確実にするようにリードの
平坦性向上が望まれている。しかし、リードフレーム方
式により組立てられる樹脂封止型半導体装置のリードに
あっては、封止樹脂にバリの発生が避けられないばかり
加熱負荷の有無による膨脹収縮によりその平坦性は必ず
しも一定でない。このような背景の下では、リードフォ
ーミング用金型による成型は極めて有効になる。しか
し、第３図ａ〜ｃに明らかにしたように封止樹脂外に導
出したリードにどうしても発生するばりの除去工程や封
止樹脂の膨脹収縮によりある程度のくせが発生する。更
に、ａ部をクランプ（Clamp）した状態でリードフォー
ミングを施していたためリード３のａ部の状態は、リー
ドフォーミング工程の前後において殆ど変化せず制御す
ることができない。

即ち、リードフォーミング工程前のリードのバラツキが
そのまま持続されて平坦性（Coplanarity）が向上せ
ず、信頼性の高いリードフォーミング形状を提供するこ
とができなかった。これは、弾性変形内でスプリングバ
ック（Spring Back）が発生するために起こる現象であ
る。

本発明は、このような事情により成された樹脂封止型半
導体装置のリードフォーミング方法に係わるもので、特
に、フォーミング工程後のリードの平坦性向上及び曲げ
形状のばらつきが少ないリードを得ることを目的とする
ものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 封止樹脂層から外部に導出するリードを支持する曲げダ
イを設け、前記封止樹脂層の頂面に対応するストリッパ
ーを前記封止樹脂層内から外部に導出するリードに対し
て一定のクリアランスをもって配置し、前記ストリッパ
ーに設置する貫通孔を介して前記リードを押す曲げポン
チによりフォーミングを完了してから前記ストリッパー
にサポートブロックを重ねる点に本発明に係わる樹脂封
止型半導体素子のリードフォーミング方法の特徴があ
る。

（作用） 曲げダイに係止する封止樹脂層から外部に導出するリー
ドをフォーミングするに当たっては、リードと一定のク
リアランスをもって配置するストリッパーに形成する貫
通孔を介して曲げポンチを導入押圧することにより曲げ
られる。更に、この工程を終えてから前記ストリッパー
にサポートブロックを重ねることによりリードのａ部に
塑性変形が起こって成型状態が矯正され、これによりｂ
部の平坦性が向上するとの知見を基に本発明は完成した
ものである。

（実施例） 本発明に関わる実施例を第４図ａ〜ｃ、第5a、ｂを参照
して説明する。リードフレームや樹脂封止型工程に関し
ては、従来技術欄の説明と全く同様なので省略し、適用
するリードフレームは、汎用的なプレス加工により形成
したものである。なお、第４図ａ〜ｃは、本発明方法の
過程を示しており、第5a、ｂには、リードフォーミング
工程前後の金型の断面図を明らかにした。

前記金型を利用する樹脂封止型半導体素子リードの平坦
部ｂは、例えばプリント基板に配置したタブレット状半
田に接触・固着された上でリフロー炉内に流して半田付
けを完了させる表面実装方式を経て必要な電子回路を構
成する。このため、リードの平坦性のバラツキが半田付
けの信頼性を損う技術的要因の一つとなっており、±10
0μｍ程度の精度が要求されているのが現状である。

被処理樹脂封止型半導体素子21は、封止樹脂層22から外
部にリード23を導出したQFPとSOP型が対象となり、リー
ドフォーミング方法に適当な金型利用例を以下に示す。
即ち、第４図に明らかにしたように架台24には、樹脂封
止型半導体素子21を支持する曲げダイ25と、これに対応
するストリッパー26を配置し、各両端に形成する凸状部
27、28（図には片方しか記載していない）により樹脂封
止型半導体素子21のリード23を挟んで支持する。この
時、ストリッパー26の凸状部27は、リード23に対して一
定のクリアランス即ち少し離して位置させる。また、ス
トリッパー26には、貫通孔29を形成して曲げポンチ30の
通路として機能させる。これにより曲げポンチ30は、鉛
直方向即ち上下方向に移動自在となり、リード23を押圧
することができる。

ストリッパー26には、比較的弱い弾性力を保持するスプ
リング31に取付けたストリッパーブロック32を対応して
配置し第５図ａ、ｂにあるように曲げポンチ30、30の間
にサポートブック33を設置する。

本発明に直接関係ないが第５図ａ、ｂには、エジェクタ
ーピン34と、ストリッパー25を上下させるストリッパー
リフトピン35を記載した。また、ストリッパーリフトピ
ン35には、スプリング31より弾性力がはるかに大きい第
２のスプリング36を設け、スプリング31は、ストリッパ
ー25の上昇した場合の浮きを防止する役割を果たす。

第４図ａ〜ｃによりリードフォーミングの過程順に説明
すると、第４図ａに明らかなように封止樹脂層22から導
出したリード23からストリッパー25に付設した凸状部27
は離れて位置しており、従って、リード23は曲げポンチ
25に形成した凸状部28により支承される形となる。

このような状態から第４図ｂに示すように曲げポンチ30
が貫通孔29を通って下りてリード23を押圧して90°に曲
げる一次成型を行ってａ部を設け、更に曲げポンチ30を
更に下がって同じく90°に曲げ第二次の成型を施す（第
４図ｂ参照）。次に、ストリッパーブロック32をストリ
ッパー25に接触させてリードａ部に塑性変形を起こさせ
て矯正を行いひいてはｂ部の浮きも調整してリードフォ
ーミング工程を完了する。

［発明の効果］ 従来のリードフォーミング工程では、リードのａ部を完
全にクランプするためにこの工程前バラツキ状態がその
まま維持させて平坦性が向上しないのに対して、本発明
では、リードのａ部に塑性変形を起こさせて矯正を行い
ひいてはｂ部の浮きも調整して、従来のリードの平坦性
平均値ｘ＝60〜70（μｍ）に対して、ｘ＝20〜30（μ
ｍ）…QFP160、SOP184までに向上した。更には、曲げ形
状の信頼性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の樹脂封止型半導体素子の要部断面図、
第２図ａ、ｂは、リードフォーミング工程前後の従来の
樹脂封止型半導体素子リードフォーミング用金型の断面
図、第３図ａ〜ｃは、金型におけるリードフォーミング
工程の経過を示す断面図、第４図ａ、ｂ、ｃ及び第５図
ａ、ｂは、本発明におけるリードフォーミング工程の経
過毎の金型の断面図である。 １、21…樹脂封止型半導体素子、３、23…リード、２、
22…封止樹脂層、６、25…曲げ台、７、26…ストリッパ
ー、27、28…凸状部、９、29…貫通孔部、10、30…曲げ
ポンチ、31、36…スプリング、33…ストリッパーブロッ
ク、34…エジェクターピン、35…ストリッパーリフトピ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】封止樹脂層から外部に導出するリードを支
   持する曲げダイを設け、前記封止樹脂層の頂面に対応す
   るストリッパーを前記リードに対して一定のクリアラン
   スをもって配置し、前記ストリッパーに設置する貫通孔
   を介して前記リードを押す曲げポンチによりフォーミン
   グを完了してから前記ストッパーにサポートブロックを
   重ねることを特徴とする樹脂封止型半導体素子のリード
   フォーミング方法