JPH10296350A - 半導体リードフレーム打抜き金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体リードフレームの変形を十分に抑えるこ
とのできる押圧力でフレーム材料を押えるともに、ガイ
ド孔の変形量を最小限に抑えることでポンチを破損を防
止し、かつ、高精度な打抜きを行うことができる半導体
リードフレーム打抜き金型を提供すること。 【解決手段】入れ子５０は、上プレート１４側からフレ
ーム材料Ｍ側へ軸方向に沿って貫通し、フレーム材料Ｍ
を打抜くためのポンチ２２を摺動自在に案内するガイド
孔５２と、フレーム材料Ｍ側であって、ガイド孔５２の
周囲に設けられた突起部５３と、上プレート１４側であ
って、ガイド孔５２から軸方向に離間した位置に設けら
れた切欠部５４とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム素材から
半導体搭載用の半導体リードフレームを打ち抜くための
半導体リードフレーム打抜き金型に関し、特に、打抜き
ポンチの破損を防止できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体を搭載するための半導体リードフ
レームをフレーム素材から打ち抜くための半導体リード
フレーム打抜き金型が従来から用いられている。図５は
このような半導体リードフレーム打抜き金型の一例を示
す図である。すなわち、半導体リードフレーム打抜き金
型１０は、図５中上方からそれぞれ平板状に形成された
上ダイセットプレート１１と、ポンチバッキングプレー
ト１２と、ポンチプレート１３と、上プレート１４と、
プレート１５と、ダイプレート１６と、下ダイセットプ
レート１７を積層して設けられている。なお、上プレー
ト１４及びプレート１５は特にストリッパプレート１８
と称されており、ボルト（不図示）によって一体となる
ように締結されている。また、１６ａはダイプレート１
６に嵌合されたダイを示している。なお、図５中Ｍはフ
レーム材料を示している。

【０００３】上ダイセットプレート１１は、図示しない
駆動源により図５中矢印Ｚ方向に往復駆動される。ま
た、上ダイセットプレート１１には、圧縮バネ２０を介
してリテーナ２１の一端側が取り付けられており、リテ
ーナ２１の他端側は上プレート１４及びプレート１５に
接続されている。

【０００４】ポンチプレート１３には、ポンチ２２の基
端側が固定されている。なお、ポンチプレート１３に
は、リテーナ２１を通す貫通孔１３ａが形成されてい
る。上プレート１４にはポンチ２２を通す貫通孔１４ａ
が形成されている。

【０００５】プレート１５には矩形状の開口部１５ａが
形成されている。開口部１５ａには、後述する入れ子３
０が嵌入されている。入れ子３０は、ほぼ直方体状に形
成された入れ子本体３１と、この入れ子本体３１に形成
されポンチ２２を通し、かつ、案内するガイド３２と、
入れ子本体３１の図５中下面であって、ガイド３２の出
口近傍には突起部３３が形成されている。入れ子本体３
１は、上プレート１４によって固定されている。

【０００６】このような半導体リードフレーム打抜き金
型１０では、上ダイセットフレーム１１を駆動装置（不
図示）により下降させる。これに伴ってポンチバッキン
グプレート１２及びポンチプレート１３を下降し、ポン
チ２２及びが下降する。同時に、リテーナ２１を介して
上プレート１４、プレート１５及び入れ子３０が下降す
る。

【０００７】これにより、最初に突起部３３がフレーム
材料Ｍに当接し、ダイプレート１６側に押圧する。さら
に、圧縮バネ２０を圧縮しながらポンチプレート１３が
下降し、ポンチ２２がフレーム材料Ｍを打抜き、半導体
リードフレームを形成する。

【０００８】なお、ストリッパプレート１８は、ポンチ
２２の位置決めと、打抜き時にフレーム材料Ｍを押える
こと及び打抜かれた後にフレーム材料Ｍをポンチ２２か
ら引離す目的を有している。

【０００９】また、突起部３３は、半導体リードフレー
ムの打抜き輪郭形状に沿ってフレーム材料Ｍを強く押圧
することにより、半導体リードフレームの変形を小さく
する機能を有している。

【００１０】一方、入れ子３０と上プレート１４及びプ
レート１５との嵌合は、それぞれ高精度な部品加工を行
い、相対する面３１ａ，３１ｂの全体が接触している。
また、ポンチ２２と入れ子３０のガイド孔３２との嵌合
は、打抜きクリアランス（ポンチ２２とダイプレート１
６とのクリアランス）が７〜１０μｍ程度と小さいため
高精度な位置決めが必要である。したがって、３μｍ程
度にしてあるのが普通である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
リードフレーム打抜き金型では、次のような問題があっ
た。すなわち、圧縮バネ２０は、そのバネ力によって突
起部３３がフレーム材料Ｍを押圧することを考えると、
その押圧方向とポンチ２２の進行方向が一致しているこ
とが望ましい。少なくとも入れ子３０の図５中上方に位
置していることが好ましい。

【００１２】しかし、圧縮バネ２０の直径は打抜き形状
長さに比較して数倍程度と大きく、また、圧縮バネ２０
を保持するためのリテーナ２１を設置するための穴など
の関係から、圧縮バネ２０の設置位置は入れ子３０から
も遠ざかってしまうのが現状である。したがって、スト
リッパプレート１８は図６中Ｔに示すように、打抜き時
にバネ力により撓んでしまう。

【００１３】図７は、このようなストリッパプレート１
８の変形の状態を有限要素法によって解析した例であ
る。なお、解析ではプレート１５と上プレート１４とは
ボルトによって締結されていることから、一体物として
定義して計算しているが、別体として計算した場合と大
差はない。なお、本図においては、色の黒い部分が多い
ほど応力が大きいことを示している。

【００１４】ここで、特に問題となるのは、図７中矢印
Ａで示すような上プレート１４からの力によりガイド孔
３２のポンチ２２への接触面３２ａが図７中の矢印αの
方向、すなわち、ポンチ２２を締付ける方向に変位する
ことである。この変位は、フレーム材料Ｍをより強く押
えるために圧縮バネ２０のバネ力を大きくすると、それ
に伴ってポンチ２２をより強く締付けることとなる。そ
して、最終的にはポンチ２２が貫通孔３２内を摺動する
ことができなくなり、ポンチ２２が破損する虞がある。

【００１５】反対に、ポンチ２２の破損を防止するため
に圧縮バネ２０のバネ力を所定以下に設定すると、フレ
ーム材料Ｍを強く押え込むことができず、半導体リード
フレームが変形する虞があった。

【００１６】一方、ポンチ２２とガイド孔３２との嵌合
のクリアランスを大きく設定すると、ポンチ２２がガイ
ド孔３２内で自由に動き、正確な位置決めができなくな
り、高精度な打抜きを行うことができないという問題が
あった。

【００１７】さらに、開口部１５ａと入れ子３０との間
には間隙Ｓが形成され、完全に入れ子３０を位置決めで
きないという問題があった。そこで本発明は、半導体リ
ードフレームの変形を十分に抑えることのできる押圧力
でフレーム材料を押えるともに、ガイド孔の変形量を最
小限に抑えることでポンチを破損を防止し、かつ、高精
度な打抜きを行うことができる半導体リードフレーム打
抜き金型を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、前記フ
レーム材料に対して所定の軸方向に沿って対向配置され
るとともに前記軸方向に沿って開口部が設けられたプレ
ートと、このプレートの前記フレーム材料と反対側に前
記軸方向に沿って積層配置された上プレートと、この上
プレートの前記開口部から前記軸方向に直交する方向に
離間した位置を前記軸方向に沿って前記プレート側に押
圧する押圧機構と、前記開口部内に嵌合され、その前記
上プレート側の面を前記上プレートに接触させて配置さ
れた入れ子とを備えたフレーム材料を所定形状に打抜い
て半導体リードフレームを形成する半導体リードフレー
ム打抜き金型において、前記入れ子は、前記上プレート
側から前記フレーム材料側へ前記軸方向に沿って貫通
し、前記フレーム材料を打抜くためのポンチを摺動自在
に案内するガイド孔と、前記フレーム材料側であって、
前記ガイド孔の周囲に設けられた少なくともひとつの突
起部と、前記上プレート側であって、前記ガイド孔から
前記軸方向に離間した位置に設けられた切欠部とを具備
するようにした。

【００１９】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、前記入れ子の前記開口部側の
角部を切り欠いたことが好ましい。上記手段を講じた結
果、次のような作用が生じる。すなわち、請求項１に記
載された発明では、押圧機構による上プレートからの力
はガイド孔の周囲にのみ作用し、その他の部分には作用
しないので、突起部にフレーム材料側への力は十分に作
用させることができるとともに、ガイド孔を狭めるよう
な方向への力は作用しない。このため、押圧機構による
押圧力を大きくしてもガイド孔は狭まらずポンチを円滑
に摺動させることができるので、ポンチの破損を防止す
ることができるとともに、突起部によるフレーム材料へ
の押圧力は増大するので、打抜き時の変形を防止でき、
高精度な打抜きを実現できる。

【００２０】請求項２に記載された発明では、入れ子に
は、開口部との間に切欠部が設けられているので、開口
部から受けるガイド孔を狭めるような方向への力をさら
に低減させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る半導体リードフレーム打抜き金型４０を示す縦断面図
である。図２はフレーム材料を押圧したときのストリッ
パプレートと入れ子の変形状態を有限要素法によって解
析したものである。これらの図において、図５〜図７と
同一機能部分には同一符号が付されている。

【００２２】半導体リードフレーム打抜き金型４０は、
図１中上方からそれぞれ平板状に形成された上ダイセッ
トプレート１１と、ポンチバッキングプレート１２と、
ポンチプレート１３と、上プレート１４と、プレート１
５と、ダイプレート１６と、下ダイセットプレート１７
を積層して設けられている。なお、上プレート１４及び
プレート１５は特にストリッパプレート１８と称されて
おり、ボルト（不図示）によって一体となるように締結
されている。また、１６ａはダイプレート１６に嵌合さ
れたダイを示している。なお、図１中Ｍはフレーム材料
を示している。

【００２３】上ダイセットプレート１１は、図示しない
駆動源により図１中矢印Ｚ方向に往復駆動される。ま
た、上ダイセットプレート１１は、圧縮バネ２０を介し
てリテーナ２１の一端側が取り付けられており、リテー
ナ２１の他端側は上プレート１４及びプレート１５に接
続されている。

【００２４】ポンチプレート１３には、ポンチ２２の基
端側が固定されている。なお、ポンチプレート１３に
は、リテーナ２１を通す貫通孔１３ａが形成されてい
る。上プレート１４にはポンチ２２を通す貫通孔１４ａ
が形成されている。

【００２５】プレート１５には矩形状の開口部１５ａが
形成されている。開口部１５ａには、後述する入れ子５
０が嵌入されている。入れ子５０は、ほぼ直方体状に形
成された入れ子本体５１と、この入れ子本体５１に形成
されポンチ２２を通し、かつ、案内するガイド孔５２
と、入れ子本体５１の図５中下面であって、ガイド孔５
２の出口（フレーム材料Ｍ側）近傍には突起部５３が形
成されている。入れ子本体５１は、上プレート１４によ
って固定されている。また、入れ子本体５１の図１中上
面には切欠部５４が形成されており、上プレート１４と
接触しているのは突起部５３に対応する部分５５のみと
なっている。

【００２６】このような半導体リードフレーム打抜き金
型４０では、上ダイセットフレーム１１を駆動装置（不
図示）により下降させる。これに伴ってポンチバッキン
グプレート１２及びポンチプレート１３を下降し、ポン
チ２２及びが下降する。同時に、リテーナ２１を介して
上プレート１４、プレート１５及び入れ子５０が下降す
る。このとき、上プレート１４から入れ子５０へは部分
５５を介してのみ伝達することとなる。

【００２７】これにより、最初に突起部３３がフレーム
材料Ｍに当接し、ダイプレート１６側に押圧する。さら
に、圧縮バネ２０を圧縮しながらポンチプレート１３が
下降し、ポンチ２２がフレーム材料Ｍを打抜き、半導体
リードフレームを形成する。

【００２８】上述したように上プレート１４から入れ子
５０に作用する力は部分５５を介して伝達する。したが
って、図２中矢印Ｂで示す方向には力が伝達するが、矢
印Ｃで示す方向には力が伝達しない。このため、図２中
矢印βの方向への変位は、従来の変位に比べ約６０％に
低減する。

【００２９】一方、図２中にＳ′で示す入れ子５０とプ
レート１５の開口部１５ａとの間隙は、従来の間隙Ｓに
比べその量を半減させている。このため、位置決め精度
は低下しない。

【００３０】したがって、半導体リードフレームの変形
を抑えるに必要な圧縮バネ２０のばね力を従来よりも４
０％増加させてもポンチ２２を損傷することはない。ま
た、フレーム材料Ｍへの押圧力は増加するので、打抜き
時の変形を防止することができ、高精度な打抜きを実現
でき、品質の良い半導体リードフレームを製造すること
が可能となる。

【００３１】上述したように本実施の形態に係る半導体
リードフレーム打抜き金型４０によれば、打抜き時の変
形防止のためにフレーム材料Ｍへの押圧力を大きくして
も、ポンチ２２への締め付け力を必要以上に増加させる
ことがないので、ポンチ２２の破損を防止することがで
きるとともに、ポンチ２２の位置決めも高精度に行うこ
とができる。

【００３２】図３は入れ子５０の第１の変形例に係る入
れ子５０Ａを用いた場合の変形解析の結果を示す図であ
る。入れ子５０Ａは、入れ子本体５１の開口部１５ａと
の接触面に切欠部５６を設けた場合である。この場合に
は、図３中矢印Ｄに示す方向の力が低減され、図３中矢
印γ方向への変位量は上述した実施の形態に比べ、さら
に１０％程度の変位量の低下する。

【００３３】図４の（ａ）〜（ｃ）は入れ子５０の第２
の変形例に係る入れ子６０を示す図であって、図４の
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図であ
る。入れ子６０は、ほぼ直方体状に形成された入れ子本
体６１を有している。入れ子本体６１には、ポンチ２２
を通し、かつ、案内するガイド孔６２が４つ設けられて
いる。このガイド孔６２の上面側周囲には突起部６３が
形成され、ガイド孔６２の底面側周囲には突起部６４が
形成されている。また、入れ子本体６１の側面には切欠
部６５が形成されている。

【００３４】本変形例においても、入れ子本体６１と上
プレート１４との接触は突起部６３だけであるため、図
４の（ｂ）中矢印Ｅで示すような下方向への力が入れ子
本体６１に伝達され、図４の（ｂ）中矢印Ｆで示すよう
な力は伝達されない。このため、突起部６４には圧縮バ
ネ２０の力が伝達し、フレーム材料Ｍを十分に押圧でき
るとともに、ガイド孔６２においてポンチ２２を締め付
けるような力はほとんど働かない。また、切欠部６５が
設けられているため、開口部６１ａから図４の（ｂ）中
矢印Ｇで示すような横方向への力を受けることはない。
このため、本変形例においても上述した実施の形態と同
様の効果を得ることができる。なお、本発明は前記各実
施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論であ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、押圧機構による上プレ
ートからの力はガイド孔の周囲にのみ作用し、その他の
部分には作用しないので、入れ子が歪まず突起部にフレ
ーム材料側への力は十分に作用させることができるとと
もに、ガイド孔を狭めるような方向への力は作用しな
い。このため、押圧機構による押圧力を大きくしてもガ
イド孔は狭まらずポンチを円滑に摺動させることができ
るので、ポンチの破損を防止することができるととも
に、突起部によるフレーム材料への押圧力は増大するの
で、打抜き時の変形を防止でき、高精度な打抜きを実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体リードフレ
ーム打抜き金型を示す縦断面図。

【図２】同半導体リードフレーム打抜き金型における変
形解析結果を示す図。

【図３】同半導体リードフレーム打抜き金型に組込まれ
た入れ子の第１の変形例における変形解析結果を示す
図。

【図４】同半導体リードフレーム打抜き金型に組込まれ
た入れ子の第２の変形例を示す図。

【図５】従来の半導体リードフレーム打抜き金型を示す
縦断面図。

【図６】同半導体リードフレーム打抜き金型に組込まれ
たストリッパプレートの撓みを示す図。

【図７】同半導体リードフレーム打抜き金型における変
形解析結果を示す図。

【符号の説明】

１４…上プレート １５…プレート ２０…圧縮バネ ４０…半導体リードフレーム打抜き金型 ５０，５０Ａ，６０…入れ子 ５２…ガイド孔 ５３…突起部 ５４…切欠部 ５５…部分 ５６…切欠部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｈ０１Ｌ 23/50 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前記フレーム材料に対して所定の軸方向に
   沿って対向配置されるとともに前記軸方向に沿って開口
   部が設けられたプレートと、 このプレートの前記フレーム材料と反対側に前記軸方向
   に沿って積層配置された上プレートと、 この上プレートの前記開口部から前記軸方向に直交する
   方向に離間した位置を前記軸方向に沿って前記プレート
   側に押圧する押圧機構と、 前記開口部内に嵌合され、その前記上プレート側の面を
   前記上プレートに接触させて配置された入れ子とを備え
   たフレーム材料を所定形状に打抜いて半導体リードフレ
   ームを形成する半導体リードフレーム打抜き金型におい
   て、 前記入れ子は、前記上プレート側から前記フレーム材料
   側へ前記軸方向に沿って貫通し、前記フレーム材料を打
   抜くためのポンチを摺動自在に案内するガイド孔と、 前記フレーム材料側であって、前記ガイド孔の周囲に設
   けられた少なくともひとつの突起部と、 前記上プレート側であって、前記ガイド孔から前記軸方
   向に離間した位置に設けられた切欠部とを具備している
   ことを特徴とする半導体リードフレーム打抜き金型。
2. 【請求項２】前記入れ子の前記開口部側の角部を切り欠
   いたことを特徴とする請求項１に記載の半導体リードフ
   レーム打抜き金型。