JP4921016B2 - リードカット装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
ダイと、少なくとも前記ダイとの対向面に刃が設けられた切断用パンチとを含むリードカット装置であって、
前記ダイと前記切断用パンチとの間のクリアランスを切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の2.3%以上14.0%未満の範囲に設定しており、
前記リードを前記切断用パンチで切断する際に、前記リードの前記半導体装置から切り離される切り離し部分が水平に保たれるように、前記切り離し部分を支持した状態で前記切断用パンチと同期して移動可能に構成された支持部をさらに含み、
前記切断用パンチは、前記ダイに対して相対的に移動することにより、前記切断対象のリードの切断面にせん断面を形成するリードカット装置が提供される。
ダイと、少なくとも前記ダイとの対向面に刃が設けられた切断用パンチとを含むリードカット装置で、リードの上下にめっき層が形成された半導体装置のリードを切断する工程を含み、
当該半導体装置のリードを切断する工程において、
前記ダイと前記切断用パンチとの間のクリアランスを切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の2.3%以上14.0%未満の範囲に設定し、
前記リードカット装置に設けられた支持部を、前記リードの前記半導体装置から切り離される切り離し部分が水平に保たれるように、前記切り離し部分を支持した状態で前記切断用パンチと同期して移動させ、
前記切断用パンチを、前記ダイに対して相対的に移動させることにより、前記切断対象のリードの切断面にせん断面を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
また、このようにクリアランスを切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の14.0%未満程度に狭くすることにより、切断面におけるダレ面を微小にすることができ、リード切断時に切断用パンチに加わる横方向の荷重を設計上ほぼ無視できるレベルにすることができる。これにより、本発明のリードカット装置において、パンチガイドを不要とすることができる。たとえば、クリアランスが切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の20%相当に設定された場合、リード切断時に、リードのせん断加工が始まるまでに大きなダレ面が生成され、この際にパンチが横方向の荷重を受け破損する可能性がある。そのため、たとえば特許文献5に記載されたように、従来、横方向の加重がパンチに加わる際の破損対策として、パンチガイドを設ける必要があった。クリアランスを本発明の範囲に設定することにより、リードカット装置において、パンチガイドを不要とすることができ、リードカット装置の構成を簡易にすることができるとともに、製造コストを削減することができる。
リードカット装置100は、下金型102と、上金型104と、下金型102に取り付けられたダイ106および上金型保持ブロック108と、上金型104に取り付けられた切断用パンチ110と、上金型104を上下に移動可能に保持する支柱112とを含む。ダイ106には、半導体装置200が載置される。
本実施の形態において、ダイ106と切断用パンチ110との間のクリアランスTは、切断対象のアウターリード202の全厚(リードとその上下のめっき層との全厚)の2.3%以上14.0%未満の範囲に設定される。これにより、アウターリード202の切断面にせん断面が安定的に形成され、せん断面の形成比率を向上させることができる。さらに、せん断面表面にめっき層のめっき被膜を形成することができ、切断面におけるめっき被膜の形成比率を高めることができる。
本実施の形態において、半導体装置200は、ガルウィング形状のアウターリード202を有するICパッケージである。半導体装置200は、封止樹脂の側面に複数のアウターリード202が設けられた構成を有する。また、アウターリード202は、所定の寸法にフォーミング加工されている。
アウターリード202は、リード素材により構成されたリード部204およびリード部204の周囲(上面、下面および側面)に形成されためっき層206により構成される。リード素材は、銅合金またはFe−Ni合金等とすることができる。本実施の形態において、リード部204の膜厚D1は、約0.125〜0.150mm(ミリメートル)、幅は約0.2mmとすることができる。めっき層206は、鉛フリーのめっき膜により構成される。めっき層206は、たとえば、ニッケル/金、ニッケル/パラジウム 、またはニッケル/パラジウム /金により構成することができる。Pdにより構成することができる。めっき層206の膜厚D2は、5μm(マイクロメートル)以下とすることができる。
図6は、アウターリード202のダレ面側220が下面になるようにして、半導体装置が実装基板300上に載置された状態を示す。本実施の形態において、アウターリード202の切断面におけるせん断面比率を高め、さらにめっき被膜の形成比率を高めることができるため、半田フィレット302が安定して形成される。
図8は、アウターリード202を切断する際に、切断屑となる部分を打ち抜く加工方法を示す図である。この構成において、リードカット装置100は、図1に示した構成に加えて、半導体装置200から切り離されるリードフレーム側のアウターリード202を保持する切り離し側ダイ116をさらに含む。また、切断用パンチ110は、切り離し側ダイ116との対向面に設けられた刃をさらに含む。切断用パンチ110の切り離し側ダイ116との対向面に設けられた刃は、ダイ106との対向面に設けられた刃と同一寸法とすることができる。ただし、切断用パンチ110の切り離し側ダイ116との対向面に設けられた刃は、表面粗さRa値が0.05以下となるようにしてもしなくてもいずれでもよい。
切断用パンチ110のリード先端側側面は垂直であり、リード切断部に鋭角な先端角Θを設ける。ここで、先端角Θは、アウターリード202の切断開始から切断完了に至るまでの間、切断用パンチ110と切断屑の間の隙間hが0<hとなる条件に設定することができる。このような設定とすることにより、切断加工時に切断用パンチ110とアウターリード202の切断屑とが干渉するのを防ぐことができる。一方、切断用パンチ110の先端角Θを大きくすること(限りなく90度に近いこと)により、切断用パンチ110の刃先の磨耗を低減して刃先の寿命延長することができる。切断用パンチ110の先端角Θは、以上の条件を好適に満たすように設定することができる。
図8を参照して説明した切断方法でアウターリード202を切断した。めっき層206の膜厚D2を1μm、5μmとし、リード部204の膜厚D1は、リード部204とその上下のめっき層206との全厚が0.15mm(150μm)となるようにした。すなわち、めっき層206の膜厚D2が1μmの場合は、めっき層206の膜厚D1=0.148mm、めっき層206の膜厚D2が5μmの場合は、めっき層206の膜厚D1=0.140mmとした。ここで、鉛フリーのニッケル/パラジウム /金めっきを用いた。切断クリアランスa=bとした。切断クリアランスa=bがアウターリード202の全厚の0%、2.7%、5.3%、8.0%、10.7%、13.3%、16.0%となるようにして、切断面におけるダレ面+せん断面の形成比率、せん断面上へのめっき被膜形成比率、切断バリ発生状態を観測した。結果を図13に示す。
また、切断クリアランスa=bがアウターリード202の全厚の2.7%の場合には、せん断面上へのめっき被膜形成比率が90%〜100%となった。切断クリアランスa=bがアウターリード202の全厚の2.3%以上となるようにすることにより、せん断面上へのめっき被膜形成比率を90%以上とすることができた。さらに、切断クリアランスa=bがアウターリード202の全厚の14.0%未満となるようにすることにより、切断バリの発生も抑えて良好にすることができた。以上から、切断クリアランスa=bをアウターリード202の全厚の2.3%以上14.0%未満に設定することにより、切断面の状態を良好にすることができる。これにより、後の工程において、半田フィレット302との接合状態を良好にすることができる。さらに、切断クリアランスa=bをアウターリード202の全厚の2.3%以上11%以下に設定することにより切断面におけるダレ面+せん断面の形成比率を約50%以上とすることができ、切断面の形状をより良好にすることができる。
図10を参照して説明した切断方法でアウターリード202を切断した。切断対象のアウターリード202は、実施例1と同様とした。切断クリアランスeがアウターリード202の全厚の0%、2.7%、5.3%、8.0%、10.7%、13.3%、16.0%となるようにして、切断面におけるダレ面+せん断面の形成比率、せん断面上へのめっき被膜形成比率、切断バリ発生状態を観測した。結果を図14に示す。
図11を参照して説明した切断方法でアウターリード202を切断した。切断対象のアウターリード202は、実施例1と同様とした。切断クリアランスcがアウターリード202の全厚の0%、2.7%、5.3%、8.0%、10.7%、13.3%、16.0%となるようにして、切断面におけるダレ面+せん断面の形成比率、せん断面上へのめっき被膜形成比率、切断バリ発生状態、えぐれ深さを観測した。結果を図15(図15(a))に示す。
102 下金型
104 上金型
106 ダイ
108 上金型保持ブロック
110 切断用パンチ
112 支柱
116 切り離し側ダイ
118 リード支持部
120 リード支持部
122 リード支持部
124 リード支持部
200 半導体装置
202 アウターリード
204 リード部
206 めっき層
210 切断バリ側
220 ダレ面側
300 実装基板
302 半田フィレット
Claims (7)
- ダイと、少なくとも前記ダイとの対向面に刃が設けられた切断用パンチとを含むリードカット装置であって、
前記ダイと前記切断用パンチとの間のクリアランスを切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の2.3%以上14.0%未満の範囲に設定しており、
前記リードを前記切断用パンチで切断する際に、前記リードの前記半導体装置から切り離される切り離し部分が水平に保たれるように、前記切り離し部分を支持した状態で前記切断用パンチと同期して移動可能に構成された支持部をさらに含み、
前記切断用パンチは、前記ダイに対して相対的に移動することにより、前記切断対象のリードの切断面にせん断面を形成するリードカット装置。 - 請求項1に記載のリードカット装置において、
前記刃の表面粗さRa値が0.05以下であるリードカット装置。 - ダイと、少なくとも前記ダイとの対向面に刃が設けられた切断用パンチとを含むリードカット装置で、リードの上下にめっき層が形成された半導体装置のリードを切断する工程を含み、
当該半導体装置のリードを切断する工程において、
前記ダイと前記切断用パンチとの間のクリアランスを切断対象のリードとその上下のめっき層との全厚の2.3%以上14.0%未満の範囲に設定し、
前記リードカット装置に設けられた支持部を、前記リードの前記半導体装置から切り離される切り離し部分が水平に保たれるように、前記切り離し部分を支持した状態で前記切断用パンチと同期して移動させ、
前記切断用パンチを、前記ダイに対して相対的に移動させることにより、前記切断対象のリードの切断面にせん断面を形成する半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リードを切断する工程において、前記リードの上下に形成された前記めっき層の膜厚が、それぞれ、5μm以下である半導体装置の製造方法。 - 請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リードを切断する工程において、前記めっき層が鉛フリーめっきにより構成された半導体装置の製造方法。 - 請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リードを切断する工程において、前記めっき層がニッケル/金、ニッケル/パラジウム、またはニッケル/パラジウム/金により構成された半導体装置の製造方法。 - 請求項3〜6のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記せん断面に前記めっき層のめっき被膜を形成する半導体装置の製造方法。
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