KR20040085036A - 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법, 및 리드프레임 - Google Patents

리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법, 및 리드프레임 Download PDF

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이와부치마사히로
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면과, 상기 평탄면에 대해서 오목한 오목부를 가지며, 상기 오목부의 저부와 상기 평탄면 사이에 개재되는 경사면을 통해서 상기 오목부의 저부에서 상기 평탄면까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면을 갖춘 다이와, 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 상기 가공면과 대향하도록 형성되는 펀치면을 갖는 펀치를 구비하며, 상기 다이 및 상기 펀치 중의 적어도 하나는 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에서 리드 프레임을 유지하도록 이동 가능하고, 상기 다이의 오목부의 상기 저부는 상기 저부에 대해서 오목하게 형성된 저부 오목부를 가지며, 상기 펀치는 상기 다이의 오목부의 상기 저부와 대향하고, 부분적으로 상기 저부 오목부 위로 연장되는 부분을 가지도록 형성된 선단부를 가지는 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치에 관한 것이다. 또한 이와 같은 장치를 사용하여 리드 프레임을 가압 성형하여 가공하는 방법 및 리드 프레임도 개시된다.

Description

리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법, 및 리드 프레임{DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING LEAD FRAME BY PRESS FORMING, AND RESULTANT LEAD FRAME}
본 발명은 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법, 및 가압 성형 가공 장치를 사용하여 가공된 리드 프레임에 관한 것이다.
공지된 기술에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반도체 칩이 탑재되는 다이 패드(Wa)와 상기 다이 패드(Wa)의 주변 쪽으로 연장된 이너 리드(inner lead)(Wc)를 갖는 리드 프레임(W)은 상기 다이 패드(Wa)의 둘레 가장자리에 연결되면서 이 다이 패드를 지지하는 복수의 지지 바(Wb)를 가압 성형하여 가공되며, 상기 다이 패드(Wa)와 이너 리드(Wc) 사이에서 반도체 칩의 두께 정도 수준의 높이 차이를 형성하여 다이 패드(Wa)에 칩을 안정하게 탑재하는 동시에 높이 차이와 반도체 칩의 외부 단자와 이너 리드(Wc) 사이의 거리를 감소시켜 접합을 용이하게 하고 있었다.
종래의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법은 일본 특개평(공개 9-27580 A에 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 장치는, 이 문헌의 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이(2)와 펀치(6) 사이에 리드 프레임(W)을 유지하고, 리드프레임(W)을 성형하여 다이(2)와 펀치(6)를 따른 형상을 갖도록 리드 프레임(W)의 가압 성형하였다.
상기 문헌(JP 9-27580 A)에 개시된 바와 같이 리드 프레임을 가압 성형 가공하는 종래 기술의 장치에서는 가공된 리드 프레임이 본래 상태로 되돌아가고(소위 '탄성 복원(spring-back)'이라고 하는 현상) 굴곡부의 깊이와 각도가 불균일하므로, 가공된 성형품(리드 프레임)의 형상 변형이 심해지게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 일본 나가노(Nagano)에 소재하는 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤(Shinko Electric Industries Co., Ltd.)에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임을 가압 성형 가공하기 위한 장치(Y)를 개발하였다. 이 장치(Y)는 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면(94a)과, 상기 평탄면(94a)에 대해서 오목한 오목부(92a)를 가지며, 상기 오목부(92a)의 저부(94c)와 상기 평탄면(94a) 사이에 경사면(94b)을 통해서 상기 오목부(92a)의 저부(94c)에서 상기 평탄면(94a)까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면(94)을 갖춘 다이(92)를 구비하고 있다. 또한 상기 장치(Y)는 상기 다이(92)를 향해서 이동 가능하고 상기 다이(92)의 상기 가공면(94)과 대향하도록 형성된 펀치면(98)을 가진 펀치(96)를 구비하고 있다. 상기 오목부(92a)는 리드 프레임(W)이 상기 평탄면(94a)에 위치될 때 다이 패드(Wa)가 오목부(92a) 위에 위치하고 각각의 지지 바(Wb)가 상기 오목부(92a)의 가장자리에 걸쳐지도록 형성된다. 가공면(94)은 각각의 지지 바(Wb)가 걸쳐지는 오목부(92a) 위치에 형성되어 있다.
리드 프레임을 가압 성형 가공하는 장치(Y)는 펀치(96)가 다이(92)에 근접하여 접근할 때 각각의 지지 바(Wb)를 다이(92)의 가공면(94)과 펀치(96)의 펀치면(98) 사이에 유지하여 리드 프레임(W) 각각의 지지 바(Wb)를 가공할 수 있다.
장치(Y)에서, 오목부(92a)의 저부(94c)에 대향하는 펀치(96)의 선단부(98a)는 오목부(92a)의 저부(94c)보다 더 작은 면적을 가지고 있으며, 가압 성형 가공 중에, 펀치(96)의 선단부(98a)와 오목부(92a)의 저부(94c) 사이에 위치하는 리드 프레임(W)의 굴곡부(지지 바(Wb))의 내측 근처는 어느 정도 압궤(squash)(壓潰)되어 있다. 다이(92)의 평탄면(94a)에 대향하는 펀치면(98)의 숄더부(98b)는 가압 성형 가공 중에, 펀치면(98)의 숄더부(98b)와 다이(92)의 평탄면(94a) 사이에 위치하는 리드 프레임(W)의 굴곡부(지지 바(Wb))의 외측으로 어느 정도 압궤되어 있다.
도 8에서 리드 프레임(W)의 가압 성형 가공 장치(Y)를 사용하는 경우에, 가압 성형 가공법에 의해 리드 프레임(W)의 굴곡부 근처를 압궤하면 가공된 리드 프레임(W)의 탄성 복원을 방지할 수 있고, 굴곡부의 깊이와 각도를 균일하게 할 수 있으므로 가공된 제품(리드 프레임)의 형상 변형을 감소시킬 수 있게 된다.
그러나 JP 9-27580 A에서 개시된 종래 기술의 장치 또는 도 8의 장치(Y)로 가압 성형 가공되는 대각선 방향으로 대향된 지지 바(Wb)를 갖는 리드 프레임(W)이 만곡되어 지지 바(Wb) 및 다이 패드(Wa)의 일부를 포함하여 서로 대향하여 굴곡된 영역 사이의 중간 부분이 가공 중에 펀치(96)와 접촉하게 되는 측면에서 위로 휘어져 올라가는 문제가 있었다.
특히 최근의 반도체 칩의 소형화 및 고집적화로 인해서 두께 0.15 밀리미터 이하의 리드 프레임을 형성할 필요가 증가하고 있다. 리드 프레임의 두께가 작아지면, 리드 프레임의 만곡(curvature)이 증가하게 된다. 한편으로 리드 프레임의 표준 평탄도는 해가 갈수록 점점 더 엄격해지고 있다. 예를 들어 0.015 밀리미터 이하의 만곡량으로 다이 패드 및 지지 바의 변위를 지정한 표준이 이미 성립되어 있다. 그러나 리드 프레임을 가압 성형 가공하는 종래 기술의 장치는 일부 경우에 있어서 이와 같은 표준을 충족시키지 못한다는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 가압 성형 가공한 리드 프레임의 탄성 복원을 방지할 수 있고 굴곡 깊이와 각도를 균일하게 하여 가공품(리드 프레임)의 형상 변화를 감소시킬 수 있으며, 동시에 가압 성형 가공한 리드 프레임의 만곡 또는 변형을 억제할 수 있는 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 또한 리드 프레임을 가압 성형 가공하는 장치 및 방법에 의해서 얻어진 리드 프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치의 측단면도.
도 2는 본 발명의 장치를 사용한 리드 프레임의 가압 성형 가공을 설명하는 도면.
도 3은 반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와, 상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 갖는 리드 프레임의 평면도.
도 4는 가압 성형 가공법의 실험에 사용된 리드 프레임을 도시한 도면.
도 5는 가압 성형 가공법의 실험에서 만곡(灣曲)된 리드 프레임에 대한 변위의 측정점을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 장치를 사용하여 가압 성형 가공된 만곡된 리드 프레임에 대해 측정된 변위량을 나타내는 그래프.
도 7은 종래 기술의 장치를 사용하여 가압 성형 가공된 만곡된 리드 프레임에 대해 측정된 변위량을 나타내는 그래프.
도 8은 가압 성형법에 의해서 리드 프레임을 가공하는 종래 기술에 따른 장치의 측단면도.
도 9는 종래 기술의 장치를 사용하여 가압 성형 가공된 리드 프레임의 측단면도.
도 10은 종래 기술의 장치를 사용하여 가압 성형 가공된 리드 프레임을 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡된 캔틸레버 부재를 구비한 리드 프레임을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
X : 가압 성형 가공 장치
2 : 다이
2a : 오목부
2b : 저부 오목부
4 : 가공면
4a : 평탄면
4b : 경사면
6 : 펀치
6a : 틈
8 : 펀치면
8a : 숄더부
8b : 경사면
10 : 지지 부재
22 : 상부 굴곡부
24 : 하부 굴곡부
26 : 압궤부
W : 리드 프레임
Wa : 다이 패드
Wb : 지지 바
본원 발명자는 리드 프레임의 만곡이 발생하는 원인을 적극적으로 고찰하여 다음과 같은 추측을 통해서 본원 발명을 완성하였다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(W)의 대각선 대향 지지 바(Wb)를 다이(92)와 펀치(96) 사이에서 가압 성형 가공하는 경우에, 굴곡에 의해서 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd) 내측에서 소재(material)에 잉여분이 생겨서, 도 10에서 화살표(Fc)로 나타낸 바와 같이, 대향 굴곡부(Wd) 쪽으로 밀려나게 된다. 한편으로, 굴곡으로 인해서 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd)의 외측이 잡아당겨져서, 화살표(Fd)로 나타낸 바와 같이, 대향 굴곡부(Wd) 사이에서 상기 소재를 굴곡부(Wd)로 잡아당기게 된다. 그 결과 발명자는 리드 프레임(W)의 대향 굴곡부(Wd) 사이의 펀치(96)와 면하는 측(상측)에서 리드 프레임의 소재에 잉여분이 생기고, 다이(92)와 면하는 측(하측)에서 소재가 부족하게 되어, 대향 굴곡부(Wd) 사이에서 리드 프레임(W)이 상향으로 만곡하게 되어 펀치(96)와 면하는 측에서 리드 프레임(W)의 직경이 더 크게 된다고 추측하였다.
따라서 본 발명의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치는 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면과, 상기 평탄면에 대해서 오목한 오목부를 가지며, 상기 오목부의 저부와 상기 평탄면 사이에 개재되는 경사면을 통해서 상기 오목부의 저부에서 상기 평탄면까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면을 갖춘 다이와, 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 상기 가공면과 대향하도록 형성되는 펀치면을 갖는 펀치를 구비하며, 상기 다이 및 상기 펀치 중의 적어도 하나는 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에서 리드 프레임을 유지하도록 이동 가능하고, 상기 다이의 오목부의 상기 저부는 상기 저부에 대해서 오목하게 형성된 저부 오목부를 가지며, 상기 펀치는 상기 다이의 오목부의 상기 저부와 대향하고, 부분적으로 상기 저부 오목부 위로 연장되는 부분을 가지도록 형성된 선단부를 가지는 장치이다.
본 발명의 장치의 일 실시예에서, 반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와 상기다이 패드를 지지하는 지지 바는 가압 성형 가공된다. 이 경우에 상기 다이의 오목부는 상기 리드 프레임이 상기 다이의 평탄면 상에 위치하게 될 때, 리드 프레임의 다이 패드가 상기 오목부 위에 위치되고, 상기 리드 프레임의 각각의 지지 바가 상기 오목부의 가장자리에 걸쳐지게 형성되어, 상기 리드 프레임의 지지 바가 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에 유지된다.
본 발명에 따르면 리드 프레임은 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면과, 상기 평탄면에 대해서 오목한 오목부를 가지며, 상기 오목부의 저부와 상기 평탄면 사이에 개재되는 경사면을 통해서 상기 오목부의 저부에서 상기 평탄면까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면을 갖춘 다이와, 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 상기 가공면과 대향하도록 형성되는 펀치면을 갖는 펀치를 구비하며, 상기 다이 및 상기 펀치 중의 적어도 하나는 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에서 리드 프레임을 유지하도록 이동 가능한, 장치를 사용하는 방법으로서, 상기 방법은, 가압 성형 가공 장치로서, 상기 저부에 대해서 오목하게 형성된 저부 오목부를 그 저부에 갖는 오목부를 구비한 다이와, 상기 다이의 오목부의 상기 저부와 대향하고, 부분적으로 상기 저부 오목부 위로 연장되는 부분을 가지도록 형성된 선단부를 갖는 펀치를 포함하는 장치를 사용하는 방법에 의해서 가압 성형 가공된다.
반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와, 상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 갖는 리드 프레임의 가압 성형 가공에 본 발명의 방법을 사용하는 경우, 사용된 장치의 상기 다이의 오목부는 상기 리드 프레임이 상기 다이의 평탄면 상에 위치하게 될 때, 리드 프레임의 다이 패드가 상기 오목부 위에 위치되고, 상기 리드 프레임의 각각의 지지 바가 상기 오목부의 가장자리에 걸쳐지게 형성되어, 상기 리드 프레임의 지지 바가 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에 유지된다.
본 발명에 따르면, 가압 성형 가공 중에, 다이 오목부 저부와 펀치의 선단부 사이에 유지된 리드 프레임의 일부는 다이의 오목부의 저부와 접촉하는 측에서 압궤된다. 따라서 가압 성형 가공법으로 가공된 리드 프레임의 굴곡부의 소재는 다이의 경사면과 오목부의 저부를 따라서 외측에서 잉여분(excess)이 생기게 되고, 따라서 각각의 굴곡부에 대한 대향 굴곡부 상에서의 소재의 잡아 당기는 힘이 작아지게 되어, 리드 프레임의 만곡(curvature)을 억제하는 것이라고 추정된다. 리드 프레임의 굴곡부의 내측 및 외측 사이의 압력 차이(소재의 변위)를 작게 하면, 리드 프레임의 대향 위치(예를 들어 대각선 방향으로 대향된 지지 바)에 오목부를 가압 성형하여 리드 프레임을 가공하는 경우 뿐만 아니라, 자유 단부를 가지는 리드 프레임을 가압 성형 가공하여 리드 프레임이 굴곡된 캔틸레버(cantilever) 부재를 구비하도록 가공하는 경우에도 리드 프레임의 굴곡부 주위의 변형을 억제할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 가압 성형 가공되고, 상기 가압 성형 가공의 결과로 상부 굴곡부와 하부 굴곡부를 가지며, 상기 하부 굴곡부의 근처에서 상기 하부 굴곡부의 하측 두께가 감소된 압궤부(squashed part)를 가지는 리드 프레임이 제공된다.
일 실시예에서 본 발명의 리드 프레임은 반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와,상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 구비하고 있으며, 상기 지지 바의 각각은 압궤부를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치(X)의 측단면도이다.
도 1에 도시한 장치(X)는 리드 프레임을 가압 성형 가공하기 위한 다이(2)와 펀치(6)를 구비하고 있으며, 다이(2) 및 펀치(6) 중의 적어도 하나는 가공될 리드 프레임을 사이에 유지할 수 있도록 이동 가능하게 되어 있다.
다이(2)는 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면(4a)과, 상기 평탄면(4a)에 대해서 오목(dent)한 오목부(concavity)(2a)를 가지며, 상기 오목부(2a)의 저부(4c)와 상기 평탄면(4a) 사이에 개재되는 경사면(4b)을 통해서 상기 오목부(2a)의 저부(4c)에서 상기 평탄면(4a)까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면(4)을 가지고 있다.
다이(2)의 오목부(2a)는 리드 프레임(W)이 평탄면(4a)에 위치하게 될 때, 상기 리드 프레임(W)의 다이 패드(Wa)가 상기 오목부(2a) 위에 위치하게 되고, 상기 리드 프레임(W) 각각의 지지 바(Wb)가 상기 오목부(2a)의 가장자리에 걸쳐지게 된다. 다이(2)의 가공면(4)은 지지 바(Wb)가 걸쳐져 있는 위치에 형성되어 있다.
또한 본 발명의 다이(2)의 오목부(2a)의 저부(4c)에는, 저부(4c)에 대해서 오목(dent)하고, 다시 평탄면(4a)에 대해서 더 오목하게 된 저부 오목부(2b)가 있다.
본 발명의 장치(X)의 펀치(6)에는 리드 프레임의 가압 성형 가공용 다이(2)의 가공면(4)과 대향하도록 형성된 펀치면(8)이 형성되어 있다. 펀치(6)의 펀치면(8)은 다이(2)의 오목부(2a)의 저부(4c)와 대향하는 펀치(6)의 선단부(8c)와, 오목부(2a)의 경사면(4b)과 대향하는 경사면(8b), 및 다이(2)의 평탄면(4a)과 대향하는 숄더부(8a)로 형성되어 있다. 펀치(6)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해서 다이(2)로부터 가까워지거나 멀어지도록 이동될 수 있도록 형성된 지지 부재(10)에 고정되어 있다.
다이(2) 및 펀치(6)는 상대적으로 변위되어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 다이(2)가 펀치(6)로부터 가까워지거나 멀어지도록 이동되거나, 다이(2)와 펀치(6) 모두가 상호 이동될 수도 있다.
다이(2)의 오목부(2a)의 저부(4c)와 대향하는 펀치(6)의 선단부(8c)는 다이(2)의 저부 오목부(2b)의 중앙으로 향하는 방향으로 연장되고 저부 오목부(2b)의 위로 부분적으로 연장된 부분을 가지도록 형성되어 있다. 즉 다이(2)의 오목부(2a)의 저부(4c)와 대향하는 펀치(6)의 선단부(8c)는 펀치(6)의 경사면(8b)의 하단부로부터 다이(2)의 오목부(2a)의 중앙으로 향하는 방향(즉 가압 성형 가공되는 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb)의 길이 방향)의 폭을 가지도록 형성되며, 상기 폭은 다이(2)의 경사면(4b)에 연결된 오목부(2a)의 저부(4c)의 가장자리(edge)로부터 저부 오목부(2b)의 가장자리까지의 폭보다 크다.
본 발명의 장치(X)를 사용함에 있어서, 가압 성형 가공 결과 상부 굴곡부(22)와 하부 굴곡부(24)를 가지는 리드 프레임(W)이 얻어지며, 이 리드 프레임(W)은 상기 하부 굴곡부 근처의 하부 굴곡부(24)의 하측(외측)에서 두께가 감소된 압궤부(26)(squashed part)를 가지고 있다.
본 실시예의 가압 성형 가공법으로 리드 프레임을 가공하기 위한 장치(X)에서, 가공되는 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb)에 대해서 펀치(6)의 대향하는 선단부(8c) 사이에 틈(6a)(void)이 형성되어, 다이(2)의 저부 오목부(2b)의 중앙 근처에서, 가공되는 리드 프레임과 펀치(6)가 접촉하지 않도록 한다. 이는 반도체 칩이 탑재되는 리드 프레임(W)의 다이 패드(Wa) 중앙이, 리드 프레임(W)의 가공 중에 펀치(6)와 접촉하게 되어 손상을 입을 가능성을 회피할 수 있기 때문에 유리하다. 일부 경우에서, 펀치(6)는 틈(6a) 없이 연속적인 선단부를 가질 수도 있다.
본 발명에 따른 장치(X)는, 다이(2)에 근접한 구동 수단에 의해서 구동되는 지지 부재(10)에 고정된 펀치(6)를 이동시키고, 이 리드 프레임(W)을 다이(2)의 가공면(4)와 펀치(6)의 펀치면(8) 사이에 유지하는 가압 성형 가공법에 의해서 리드 프레임(W)을 가공한다.
본 발명에 따른 장치(X)는 또한 도면에 도시하지 않은 하부 스토퍼 수단을 구비하고 있으며, 상기 하부 스토퍼 수단은 다이(2)의 가공면(4)과 펀치(6)의 펀치면(8) 사이에서 리드 프레임(W)을 가압 성형 가공하기 위해 구동 수단이 펀치(6)를 다이(2) 쪽으로 이동시킬 때 및 다이(2)와 펀치(6)가 서로 너무 접근하게 되는 경우의 다이(2)와 펀치(6) 사이의 과도한 압력에 의해서, 리드 프레임(W)이 과도하게 압궤되지 않도록 및 펀치(6)가 통과하지 못하도록, 또는 다이(2)나 펀치(6)가 손상되지 않도록 지지 부재(10)를 정지시킨다.
본 발명에 따른 장치(X)를 사용하여 리드 프레임(W)을 가압 성형 가공하는경우에, 가압 성형 가공되어지는 리드 프레임은 다이(2)의 평탄면(4a)에 탑재되며, 이 상태에서 펀치(6)는 다이(2)로부터 멀어지고, 리드 프레임(W)의 다이 패드(Wa)는 다이(2)의 오목부(2a) 위에 위치하며, 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb)는 오목부(2a)의 가장자리에 걸쳐지게 된다. 이어서 지지 부재(10)는 구동 수단에 의해서 다이(2)로 접근하는 방향으로 이동되고, 이에 의해서 펀치(6)가 다이(2)에 접근하게 되어, 다이(2)의 가공면(4)과 펀치(6)의 펀치면(8) 사이에 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb)를 유지하여 가압 성형 가공하게 된다. 이 때 하부 스토퍼 수단은 소정의 최하위 위치에 지지 부재(10)를 정지시킨다.
본 발명의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치(X)에서, 펀치(6)의 선단부(8c)는 다이(2)의 저부 오목부(2b)의 중앙으로 향하는 방향으로 연장되고 저부 오목부(2b)의 위로 부분적으로 연장된(즉 펀치(6)의 선단부(8c)가 펀치(6)의 경사면(8b)의 하단부로부터 다이(2)의 오목부(2a)의 중앙으로 향하는 방향으로의 폭을 가지도록 형성되어 있으며, 이 폭은 다이(2)의 경사면(4b)에 연결된 오목부(2a)의 저부(4c)의 가장자리로부터 저부 오목부(2b)의 가장자리까지의 폭보다 크다) 부분을 가지고 있다. 따라서 가압 성형 가공되는 리드 프레임의 지지 바(Wb)를 다이(2)의 가공면(4)과 펀치(6)의 펀치면(8) 사이에 유지시키는 경우에, 펀치(6)의 선단부(8c)와 접촉하고 있는 지지 바(Wb) 부분의 면적은 다이(2)의 오목부(2a)의 저부(4c)와 접촉하고 있는 지지 바(Wb) 부분의 면적보다 크다. 따라서 다이(2)의 저부(4c)와 펀치(6)의 선단부(8c) 사이에 유지되어 있는 리드 프레임(W) 부분은 펀치(6)와 접촉하고 있는 측면보다 다이(2)와 접촉하고 있는 측면에서 더 큰 압력을받게 되며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb)가 다이(2)의 경사면(4b)을 따르는 방위(orientation)로부터 저부(4c)를 따르는 방위로 굴곡되는 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd)에서 다이(2)의 저부(4c)와 접촉하고 있는 상기 굴곡부(Wd)의 외측(하측)에 압궤부(squashed part)가 생성된다.
또한 다이(2)의 평탄면(4a)과 펀치(6)의 숄더부(8a) 사이에 유지된 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb) 부분에서 상기 숄더부(8a)는 리드 프레임(W)의 지지 바(Wb) 내부로 밀어 넣어지며, 지지 바(Wb)가 다이(2)의 평탄면(4a)을 따르는 방위로부터 경사면(4b)을 따르는 방위로 굴곡되는 리드 프레임(W)의 굴곡부(We)에서 펀치(6)의 숄더부(8a)와 접촉하고 있는 상기 굴곡부(We)의 외측에 압궤부가 생성된다.
본 발명의 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치(X)를 사용하는 경우에, 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd, We) 근처에 압궤부를 형성하는 것에 의해서 가압 성형 가공되는 리드 프레임(W)의 탄성 복원을 방지할 수 있고, 굴곡(bending) 깊이와 각도를 균일하게 할 수 있으므로, 가공품(리드 프레임)의 형상 변화가 감소된다.
또한 발명자는 본 발명의 장치(X)를 사용하여 리드 프레임을 가압 성형 가공하여 종래에 발생하였던 가공된 리드 프레임의 굴곡부 사이의, 도 2에 나타낸 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd, We)에 나타낸 만곡(구체적인 만곡 변위의 측정값은 이하에서 설명하기로 한다)을 매우 작게 할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.
본 발명의 발명자는 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd, We) 사이의 만곡이 왜 억제되는지와 어떤 메커니즘에 의해서인지를 본 발명의 장치(X)를 사용하여 완전하게 설명하지 못하지만, 여기에는 굴곡부(Wd)의 외측 및 내측에 작용하는 힘(소재의 변위)의 균형이 기여한다고 추정하고 있다.
본 발명의 실시예의 장치(X)를 사용하여 리드 프레임의 가압 성형 가공에 따르면, 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd) 내측에서의 소재(material)에 굴곡에 의해서 잉여분이 생기고, 따라서 도 2에서 화살표(Fa)로 나타낸 바와 같이, 대향하는 굴곡부(Wd) 쪽으로 (내부로) 변위되거나 밀려나게 된다. 펀치(6)의 선단부(8c)에 의해서 리드 프레임(W)이 거의 압궤되지 않기 때문에, 소재의 변위량은 도 10에 나타낸 바와 같이, 가공된 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd)의 내측에 발생한 소재의 변위량(도 10에서 화살표(Fc)로 표시)과 비교하였을 때 작아지게 된다. 한편으로 본 발명의 실시예의 장치(X)를 사용하여 가압 성형 가공하여 가공되는 리드 프레임(W)의 굴곡부(Wd)의 외측에서, 굴곡에 의한 인장(tension)에 의해 각각의 굴곡부(Wd) 쪽으로 대향하는 굴곡부(Wd) 사이에서 소재를 잡아 당기는 힘은 압궤에 의해서 대향하는 굴곡부(Wd) 쪽(도 2에서 화살표(Fb)로 표시)으로 소재를 밀어 내는 힘에 의해서 상쇄된다.
따라서 본 발명의 실시예의 장치를 사용한 리드 프레임의 가압 성형 가공법은 종래 기술의 리드 프레임의 굴곡부의 내측 및 외측에서 리드 프레임을 만곡시키도록 하는 대향하는 방향(Fc, Fd(도 10 참조)) 쪽으로의 소재의 변위량과 비교하였을 때, 굴곡부(Wd)의 내측 및 외측에서의 대향하는 방향의 소재의 변위량을 매우 작게 할 수 있으며, 따라서 리드 프레임(W)의 만곡을 억제할 수 있다고 추정된다.
본 발명의 장치(X)를 사용하여 가압 성형 가공되는 리드 프레임의 만곡량과 도 8에 나타낸 종래 기술의 장치(Y)를 사용하여 가압 성형 가공되는 리드 프레임의만곡량을 측정하는 실험을 수행하였다.
실험을 위해서, 두께 0.150 밀리미터의 구리 소재로 형성되고 도 4에 도시한 리드 프레임(W)을 사용하였으며, 이 리드 프레임은 네 개의 대각선 방향으로 연장된 지지 바(Wb)로 지지되는 다이 패드(Wa)를 가지고 있고, 가압 성형 가공된 지지 바(Wb) 부분의 폭은 0.300 밀리미터였다. 리드 프레임은 대향하는 하부 굴곡부(Wd) 사이에서 길이(b)가 12.4 밀리미터인 부분을 가압 성형 가공하여 깊이(c)가 0.240 밀리미터가 되도록 가공하였다.
측정은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 대각선으로 대향하는 굴곡부(Wd) 내부의 지점(A 및 C) 사이에서 지지 바(Wb)와 다이 패드(Wa)를 등간격 지점(E, I, P, O, R, K, G)으로 분할하고, 지점(A 및 C)의 높이(level)에 기초하여 상기 지점(E, I, P, O, R, K, G)의 상향 변위량(가압 성형 가공에 사용된 펀치 쪽으로의 변위량)을 측정하는 것으로 수행하였다. 또한 지점(B 및 D)의 높이에 기초하여 다른 한 쌍의 대각선으로 대향하는 굴곡부(Wd) 내부의 지점(B 및 D) 사이의 등간격 지점(F, J, Q, O, S, L, H)의 상향 변위량을 측정하였다.
도 7은 종래 기술의 장치(Y)를 사용하여 가압 성형 가공하여 가공된 리드 프레임(W)에서의 각각의 지점에 대해 측정한 변위량의 그래프를 나타낸 도면이다. 이 리드 프레임에서, 리드 프레임의 만곡에 따른 변위량은 다이 패드(Wa)의 중앙 근처에서 0.025 밀리미터 이상까지 되는 것을 알 수 있었다.
도 6은 본 발명의 실시예의 장치(X)를 사용하여 가압 성형 가공된 리드 프레임(W)에서의 각각의 지점에 대해 측정한 변위량의 그래프를 나타낸 도면이다. 이경우에 리드 프레임(W)은 다이 패드(Wa)의 중앙 근처에서 만곡에 따른 변위량은 최대 0.010 밀리미터 정도까지 제어할 수 있었다.
따라서 본 발명에 따른 장치(X)를 사용하여 가압 성형 가공된 리드 프레임은 변위량이 0.015 밀리미터 이하의 엄격한 요구 조건이 부과되는 표준과 같은 어떠한 표준이라도 충분히 만족시킬 수 있다.
본 발명에 따라서 리드 프레임의 굴곡부의 내측과 외측 사이의 압력 차이(소재의 변위)를 작게 만들게 되면, 리드 프레임의 대향하는 위치에 오목부를 가압 성형 가공하여 리드 프레임을 가공하는 경우 뿐만 아니라, 도 11에 나타낸 바와 같이, 자유 단부를 가지는 리드 프레임을 가압 성형 가공하여 리드 프레임이 굴곡된 캔틸레버 부재를 구비하도록 가공하는 경우에도 리드 프레임의 굴곡부 주위의 변형을 억제할 수 있게 된다. 도 11에서의 리드 프레임(W')은 자유 단부와 지지 바(Wb')를 가지는 다이 패드(Wa')를 포함하고 있다.
외측 리드(lead)를 구비한 리드 프레임의 가압 성형 가공에 본 발명을 적용하는 경우, 예를 들어, 외측 리드의 단부에서의 휘어짐과 같은 가공된 리드 프레임의 만곡 또는 변형을 억제할 수 있으며, 이 리드 프레임은 리드(lead)의 높이 차이가 표준에서 규정된 요구 조건 내에 들어가게 된다. 수지로 리드 프레임을 성형(molding)하는 도중의 수지의 유동을 제어하는 유동 제어 부재의 가압 성형 가공에 본 발명을 적용하는 경우, 유동 제어 부재의 변형을 억제할 수 있고, 또한 유동 제어 부재가 정확한 형상을 가지도록 형성할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 가압 성형 가공법으로 리드 프레임을 가공하는 장치 및 방법에 따르면, 가압 성형 가공된 리드 프레임의 탄성 복원(spring-back)을 방지할 수 있고, 굴곡 깊이와 굴곡 각도를 균일하게 할 수 있으므로, 가공품(리드 프레임)의 형상 변화를 감소시킬 수 있으며, 한편으로는 가압 성형 가공법으로 가공된 리드 프레임의 만곡 또는 변형을 억제할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 장치 또는 방법을 사용하여 가압 성형 가공된 본 발명의 리드 프레임은 탄성 복원이 없고, 굴곡 깊이와 굴곡 각도가 균일하므로, 가공품의 형상 변화를 감소시킬 수 있으며, 만곡이나 변형이 작다.

Claims (8)

  1. 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면과, 상기 평탄면에 대해서 오목(dent)한 오목부(concavity)를 가지며, 상기 오목부의 저부(bottom)와 상기 평탄면 사이에 개재되는 경사면을 통해서 상기 오목부의 저부에서 상기 평탄면까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면(fabricating face)을 갖춘 다이(die)와,
    리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 상기 가공면과 대향하도록 형성되는 펀치면을 갖는 펀치(punch)를 구비하며,
    상기 다이 및 상기 펀치 중의 적어도 하나는 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에서 리드 프레임을 유지하도록 이동 가능하고,
    상기 다이의 오목부의 상기 저부는 상기 저부에 대해서 오목하게 형성된 저부 오목부를 가지며, 상기 펀치는 상기 다이의 오목부의 상기 저부와 대향하고, 부분적으로 상기 저부 오목부 위로 연장되는 부분을 가지도록 형성된 선단부(front end)를 가지는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    굴곡 가공되는 상기 리드 프레임은 반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와, 상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 가지며,
    상기 다이의 오목부는 상기 리드 프레임이 상기 다이의 평탄면 상에 위치하게 될 때, 리드 프레임의 다이 패드가 상기 오목부 위에 위치되고, 상기 리드 프레임의 각각의 지지 바가 상기 오목부의 가장자리에 걸쳐지게 형성되어, 상기 리드 프레임의 지지 바가 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에 유지되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 펀치는 상기 다이에 대해 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 장치.
  4. 가압 성형 가공되는 리드 프레임이 탑재되는 평탄면과, 상기 평탄면에 대해서 오목한 오목부를 가지며, 상기 오목부의 저부와 상기 평탄면 사이에 개재되는 경사면을 통해서 상기 오목부의 저부에서 상기 평탄면까지 연장되며 리드 프레임의 가압 성형 가공에 기여하는 가공면을 갖춘 다이와, 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 상기 가공면과 대향하도록 형성되는 펀치면을 갖는 펀치를 구비하며, 상기 다이 및 상기 펀치 중의 적어도 하나는 리드 프레임의 가압 성형 가공에서 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에서 리드 프레임을 유지하도록 이동 가능한, 장치를 사용하여 리드 프레임을 가압 성형 가공하는 방법으로서,
    상기 방법은, 가압 성형 가공 장치로서, 상기 저부에 대해서 오목하게 형성된 저부 오목부를 그 저부에 갖는 오목부를 구비한 다이와, 상기 다이의 오목부의상기 저부와 대향하고, 부분적으로 상기 저부 오목부 위로 연장되는 부분을 가지도록 형성된 선단부를 갖는 펀치를 포함하는 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와, 상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 갖는 리드 프레임을 가압 성형 가공하는 방법으로서,
    상기 다이의 오목부는 상기 리드 프레임이 상기 다이의 평탄면 상에 위치하게 될 때, 리드 프레임의 다이 패드가 상기 오목부 위에 위치되고, 상기 리드 프레임의 각각의 지지 바가 상기 오목부의 가장자리에 걸쳐지게 형성되어, 상기 리드 프레임의 지지 바가 상기 다이의 가공면과 상기 펀치의 펀치면 사이에 유지되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 펀치는 상기 다이에 대해 상대적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 가압 성형 가공 방법.
  7. 가압 성형 가공되고, 가압 성형 가공에 의한 상부 굴곡부와 하부 굴곡부를 가지며,
    상기 하부 굴곡부 근처의 상기 하부 굴곡부의 하측면 상에 두께가 감소된 압궤부(squashed part)를 갖는 리드 프레임.
  8. 제 7 항에 있어서,
    반도체 칩이 탑재되는 다이 패드와, 상기 다이 패드를 지지하는 지지 바를 갖고 있는 리드 프레임으로서,
    상기 지지 바는 각각 압궤부를 갖는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
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