WO2004016368A1

WO2004016368A1 - リードフレーム加工用コイニングポンチ、そのコイニングポンチの製造方法、及びリードフレーム

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Publication number: WO2004016368A1
Application number: PCT/JP2003/009976
Authority: WO
Inventors: Akira Sakae
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2005-02-06
Also published as: JP2004066296A; AU2003254815A1; JP4194317B2

Abstract

リードフレームの表面に凹溝を加工するリードフレーム加工用コイニングポンチであって、凹溝の溝深さが深く且つ溝幅が狭くなってもその加工で割れることなく耐え得るようにするために、加工時に前記リードフレームの表面に接するポンチ先端部を有するポンチ中子部２と、加工時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部９を有しそのポンチ軸方向の中空部１０を有する中空ポンチ本体部３とを備えるとともに、前記ポンチ中子部２が前記中空ポンチ本体部３の中空部１０に嵌入されてなる。

Description

明細書リードフレーム加工用コイニングボンチ、そのコイニングポンチの製造方法、及びリードフレーム技術分野

本発明は、リードフレーム加工用コイニングボンチ、そのコイニングポンチの製造方法、及びリードフレームに関し、詳細には半導体部品の半田付け時における半田の広がりを止めるためのリードフレームに設けられる V字状、 U字状などの凹溝のコイニング加工技術に関するものである。背景技術

従来の半導体装置のリードフレームのダイパッドには、例えば図 5に示すようにダイパッド 4 1の表面の外周側に沿って矩形リング状に凹溝 4 2が形成されている。半導体チップ 4 3は、前記リング状に形成された凹溝 4 2の内側でダイパッド 4 1に半田付けされる。前記凹溝 4 2は、その半田付けの際に溶融した半田が接合部以外に流出して広がるのを防止するための溝である。なお、図において、 wは溝幅、 hは溝深さを示す。

上記凹溝 4 2は、リードフレームを成形加工する工程において、例えば図 6に示すようなコイニングポンチ 4 4をプレス装置に取付けコイニング加工して成形される。前記コイニングポンチ 4 4の先端面 4 5の外周部には、ダイパッド 4 1に形成する矩形リング状の凹溝 4 2の溝幅と溝深さに対応するコイニング加工部（凸部） 4 6が形成され、その内側はダイパッド 4 1の表面と接する平面 4 7に形成され、凹溝の成形部 4 8となっている。なお、 4 9はコイニング加工の際の空気圧を逃がすための孔である。また、コイニングポンチ 4 4は、主に超硬合金が用いられる。一方、近年、半導体装置の小型、軽量化の要請により、半導体チップやリードフレームが小さくなり、ダイパッドに設けられる上記凹溝の範囲（接合領域）も小さくなるので、凹溝の投影形状が厳しいものになってきている。言い換えれば、小型になっても半導体チップのダイパッドへの所定の接合領域は必要でそれを確保するためには、凹溝の矩形リング形状の角部のコーナ一 Rを小さくより直角に近い形状に形成する必要があると同時に、凹溝の溝幅を狭く形成する必要がある。凹溝の溝幅を狭く形成する場合、半田付けの際の半田の広がりを防止するために漏出する半田を収容すべく凹溝の断面積を大きく形成する必要がある。凹溝の断面積を大きく形成するには、溝幅の狭くなつた分溝深さを深くする必要がある。このようなことから、凹溝の断面形状は V字状から U字状へ、また浅い溝から深い溝へと変える必要があり、例えば、半田の広がりを止めるために溝幅を狭めるには限界があるために溝深さを 0 . 2 0 mmから 0. 3 mm乃至 0 . 3 5 mmへと深くする必要がある。結果として凹溝の断面形状は U字状で且つ深さのある溝が要求されることになるところで、上記のようにリードフレームのダイパッドに設ける凹溝のリング状の形状のコーナ一 Rを小さく、且つ、凹溝の断面形状を U字状で深さのある形状とした場合、この凹溝を加工するコイニングポンチの先端面の形状（凹溝の成形部の形状）は、図 7に部分拡大して示すような、ダイパッドに形成する矩形リング状の凹溝の溝幅と溝深さに対応するコイニング加工部（凸部） 5 0が形成された形状となる。すなわち、矩形の一方の辺 5 1と他方の辺 5 2が交差するコーナー部分 5 3は、従来よりも辺 5 1と辺 5 2の間が小さな Rで形成され、且つ、コイニング加工部 5 0内側のダイパッドの表面に接する平面 5 4とコイニング加工部 5 0との立ち上がり部分のコーナー rも極めて小さく形成されている。

上記凹溝の成形部 4 8の形状を有するコイニングポンチ 4 4でダイパッド 4 1に凹溝 4 2をコイニング加工した場合、コイニングポンチ 4 4の成形部 4 8は大きな反力を受ける。この反カはコイニング加工部 5 0のコーナー部分 5 3、特に辺 5 1 と辺 5 2の間のコーナー Rと平面 5 4とコイニング加工部 5 0との立ち上がり部分のコーナー rが交差している部分 5 5に応力集中を発生させ、大きな応力集中は割れの起点を作り、成形部 4 8のコイニング加工部 5 0の一部を欠落させる。特に、コィニング加工部 5 0の幅が狭く且つ高さがある形状で、更にコーナー Rと rが小さくなると割れやすくなり、上述した、断面形状が U字状で且つ深さのある凹溝の要請には対応できていない。因みに、凹溝' 4 2の溝深さ h、溝幅 wとした場合にその比率（h/w) が 1以下であれば、例えば溝深さ h = 0. 2 0 mmのとき数十万回のコイニング加工に耐えるコイニングポンチが、比率（hZw) が 1を超え] = 0. 2 7 mmとしただけで数十回で割れを生じる。

本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その第 1の目的は、凹溝の溝深さが深く且つ溝幅が狭くなってもその加工で割れることなく耐え得るリードフレーム加工用コイニングポンチ及びその製造方法を提供するものである。第 2の目的は、溝幅寸法より溝深さの深い凹溝をダイパッドの表面に有するリードフレームを提供するものである。発明の開示

上記第 1の目的を達成するために、本発明（請求項 1 ) に係るリードフレーム加ェ用コイニングポンチは、リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングボンチであって、加工時に前記リードフレームの表面に相対するポンチ先端部を有するポンチ中子部と、加工時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部を有しそのポンチ軸方向の中空部を有する中空ポンチ本体部とを備えるとともに、前記ポンチ中子部が前記中空ポンチ本体部の中空部に嵌入されてなるものである。上記の構成では、加工時にリードフレームの表面と相対するポンチ先端部をボンチ中子部に、加工時にリードフレームに例えばリング状の凹溝を形成するコィニング加工部（凸部）を中空ポンチ本体部にそれぞれ別々に構成しているので、コーナ一 rが無くなりコーナー rに掛かる応力集中が無くなるため凹溝の hZwの比率が 1以上であっても、コィニング加工部が割れや欠落を起こすことなくコイニング加ェすることができる。なお、実験によれば、銅合金の材質、板厚さ及び凹溝の溝幅 wなどにもよるが、一般的なもので凹溝の h/wの比率が 2. 0程度までは割れることなくコィニング加工が可能である。

そして、上記請求項 1のリードフレーム加工用コイニングポンチにおいては、中空ポンチ本体部の中空部とポンチ中子部が共にポンチ先端に向かって細くなる形状に形成されてなることが好ましい（請求項 2 ) 。このように構成することで、ボンチ中子部を中空ポンチ本体部の中空部内にしっかりと嵌入できる上に、凹溝の溝深さ hに対応するコイニング加工部の凸部の突出量が調整しやすくなる。なお、ストレー卜に切り離した場合には、スぺ一サを揷入することでしっかりと嵌入できる。また、上記第 1の目的を達成するために、本発明（請求項 3 ) に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法は、リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチの製造方法であって、外形がコイニングポンチの製品外形に形成された棒状素材を製造し、この棒状素材の先端面にリードフレームの表面に形成する凹溝の溝幅を残すようにして中心部材（ボンチ中子部に相当）と中空部材（中空ポンチ本体部に相当）とに棒状素材の軸方向で切り離し、前記中空部材の軸方向に貫通している中空部に前記中心部材を少なくともその先端面がリードフレームの表面に形成する凹溝の溝深さに相当する長さを設けて挿入されてなるものである。上記の製造方法により、請求項 1に係るリードフレーム加工用コイニングポンチが比較的容易に製造できる。そして特に、前記中心部材と前記中空部材との切り離しをワイヤ放電加工により行う（請求項 4 ) ことで、切り離しが精度良く行える上に、請求項 2に記載の構成の加工も容易に行える。

また、本発明（請求項 5 ) に係るリードフレームは、溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するものである。

すなわち、請求項 1に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの出現により、溝幅 wの寸法より溝深さ hの深い（比率 h Zwが 1以上）例えばリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するリードフレームを安定して製造できるようになり、これにより、ダイパッドを小さく構成しても半導体チップの半田付けを半田の広がりを止めて行え、半導体装置の小型、軽量ィ匕の要請に応えることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、 aは軸方向断面図、 bは aの A矢視図である。

図 2は、本発明に係るリ一ドフレーム加工用コイニングポンチを製造する手順の概要を示す説明図であって、 aは棒状素材の外観図、 bは放電加工状態図、 cは b の B矢視図、 dは中心部材の外観図である。

図 3は、本発明に係るリードフレームの説明図であって、 aは正面図、 bは aの C一 C断面図である。

図 4は、本発明に係る別の実施形態のリ一ドフレーム加工用コイニングポンチの軸方向断面図である。

図 5は、従来のリードフレームの説明図であって、 aは正面図、 bは aの D— D 断面図である。

図 6は、従来のリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、 aは軸方向断面図、 bは aの E矢視図である。

図 7は、リードフレーム加工用コイニングポンチの先端手前部分を切り欠いて示す拡大斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図 1は、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、 aは軸方向断面図、 bは a の A矢視図である。 1はリードフレーム加工用コイニングボンチ、 2はポンチ中子部、 3は中空ポンチ本体部である。

ポンチ中子部 2は、断面矩形の中実の棒状体であって、先端に、加工時にリードフレーム（ダイパッド） 4の表面 5に接するポンチ先端部 6を有する。

中空ポンチ本体部 3は、外形は従来のポンチと同形状であって本例では軸方向先端から中央までの間にテーパ部 7を有する断面矩形の棒状体であって、先端に、加ェ時にリードフレーム 4にリング状の凹溝 8を形成するコイニング加工部 9を有する。また、そのコイニング加工部 9から軸方向の反コイニング加工部の端部までコイニングポンチ 1の中心にポンチ軸方向の中空部 1 0を有する

そして、上記ポンチ中子部 2を、上記中空ポンチ本体部 3の中空部 1 0との間にスぺ一サ 1 1を介揷して嵌入することでリードフレーム加工用コイニングポンチ 1 を構成している。

上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチ 1によれば、ポンチ中子部 2 のポンチ先端部 6と中空ポンチ本体部 3のコィニング加工部 9とは分離しており、従来のようにコーナ一 rが無くなりコーナ一 rに掛かる応力集中が無くなるため凹溝の h Zwの比率が 1以上であつても、コイニング加工部 9が割れや欠落を起こすことなくコィニング加工することができる。

図 2は、上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチを製造する手順の概要を示す説明図である。上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチの製造は、先ず、外形がコイニングポンチ 1の製品外形に形成された棒状素材 1 2を製造して準備し、この棒状素材 1 2の中心に空気圧逃がし孔 1 3を開ける（図 2 a参照次いで、空気圧逃がし孔 1 3に挿通して放電加工用ワイヤ 1 4を設け、この放電加工用ワイヤ 1 4を、図 2 cの矢印 1 5のように断面矩形となるように移動させて、中心部材（ボンチ中子部に相当） 1 6と中空部材（中空ポンチ本体部に相当） 1 7とに軸方向で切り離す（図 2 b〜2 d参照）。この切り離しにおいて、中空部材 1 7の先端側の肉厚をリードフレームの表面に形成するリング状の凹溝の溝幅となるように放電加工を行う。

上記のように放電加工して切り離した中心部材 1 6と中空部材 1 7を用いて、中心部材 1 6を切り離して開けた中空部材 1 7の中空部 1 8に、図 1に示したように中心部材 1 6をスぺ一サ 1 1を介挿して嵌入することでリ一ドフレーム加工用コィニングポンチ 1を製造する。この嵌入の際に、中心部材 1 6をその先端面 1 9がリードフレームの表面に形成するリング状の凹溝の溝深さに相当する長さ分だけ後退させて強固に嵌入することで、凹溝の溝幅と溝深さに対応する形状のコイニングカロェ部（凸部）が形成される。

図 3は、本発明に係るリードフレームの説明図であって、ダイパッドのみを拡大して示す。このリードフレーム（ダイパッド） 4の表面 5には、溝幅 wと溝深さ h の比率（h/w) が 2 (w= 0 . 2 mm、 h = 0 . 4mm) の凹溝 8がダイパッド 4の外周側に沿って矩形リング状に形成されている。このリ一ドフレーム 4のコィニング加工は、上記図 2に示す要領で製造した凹溝の溝幅 w= 0 . 2 mmで溝深さ h = 0 . 4 mmに対応するコイニング加工部 9を有する図 1に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ 1を用いて銅合金リードフレーム材に行つたものである。このコィニング加工は、数十万回程度行つた時点でもリードフレーム加工用コィニングポンチ 1のコイニング加工部 9に割れが認められておらず、従来よりも格段に耐久性に優れている。

図 4は、本発明に係る別の実施形態のリードフレーム加工用コイニングポンチの軸方向断面図である。

上記図 4に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ 2 1は、上記図 2に示す製造要領において、中心部材 1 6の断面の大きさが後端側に行くに伴い大きくなるようにテ一パを形成して中空部材 1 7と切り離す。そして、中心部材 1 6の先端部を凹溝の溝深さに相当する長さ分だけ切除してポンチ中子部 2 2とし、テーパに形成されている中空部 2 4を有する中空部材 1 7を中空ポンチ本体部 2 3とし、この中空ポンチ本体部 2 3の中空部 2 4内に、ポンチ中子部 2 2を嵌入するとともに、ポンチ中子部 2 2の後端にスぺ一サ 2 5を設け、更に抜け止め手段 2 6を設けて構成される。

上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチ 2 1であっても、図 1に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ 1と同様に、ポンチ中子部 2 2のポンチ先端部 6と中空ポンチ本体部 2 3のコイニング加工部 9とは分離しており、従来のようにコーナー rが無くなりコーナ一 rに掛かる応力集中が無くなるため凹溝の h / wの比率が 1以上であっても、コィニング加工部 9が割れや欠落を起こすことなくコィニング加工することができる。

なお、上記例では、凹溝 8がリング状に形成される場合を例に説明したが、 L字状、コの字状に形成される場合であっても同様の効果が得られる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチによれば、コィニング加工部の内側のダイパッドの表面に相対する平面とコイニング加ェ部との立ち上がり部分のコーナー rが無くなりコーナ一 rに掛かる応力集中が無くなるため、リードフレームに加工される凹溝の h /wの比率が 1以上であっても、コィニング加工部が割れや欠落を起こすことなくコィニング加工することができる。

また、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法によれば、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチを比較的容易に製造できる。特に、ポンチ中子部と中空ポンチ本体部との切り離しをワイヤ放電加工により行うことで、切り離しが精度良く行える。

また、本発明に係るリードフレームは、溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するので、半導体装置の小型、軽量ィヒの要請により、半導体チップゃリードフレームが小さくなつても、凹溝の矩形リング形状の角部のコ

—ナー Rを小さく且つ凹溝の溝幅を狭く形成して半田付けの際の半田の広がりを防止して半田付けを行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . リ一ドフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチであって、加工時に前記リードフレームの表面に相対するポンチ先端部を有するポンチ中子部と、加ェ時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部を有しそのポンチ軸方向の中空部を有する中空ポンチ本体部とを備えるとともに、前記ポンチ中子部が前記中空ポンチ本体部の中空部に嵌入されてなることを特徴とするリードフレーム加工用コイニングボンチ。

2 . 前記中空ポンチ本体部の前記中空部とポンチ中子部が共にリードフレーム加ェ用コイニングポンチ先端に向かって細くなる形状に形成されてなる請求項 1に記載のリードフレーム加工用コイニングポンチ。

3 . リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチの製造方法であつて、外形がコイニングポンチの製品外形に形成された棒状素材を製造し、この棒状素材の先端面にリードフレームの表面に形成する凹溝の溝幅を残すようにして中心部材と中空部材とに棒状素材の軸方向で切り離し、前記中空部材の軸方向に貫通している中空部に前記中心部材を少なくともその先端面がリードフレームの表面に形成する凹溝の溝深さに相当する長さを設けて挿入されてなることを特徴とするリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法。

4. 前記中心部材と前記中空部材との切り離しをワイヤ放電加工により行う請求項 3に記載のリ―ドフレーム加工用コイニングポンチの製造方法。

5 . 溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有することを特徴とするリ一ドフレーム。

6 . 溝幅寸法が 0. 1〜0 . 5 mmである請求項 5に記載のリードフレーム。