JP5003203B2 - フレームの切断方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレームをプレス加工するとき、バリの発生を抑制するフレームの切断方法に関するものである。特に、タイバによって連結されているリードフレームを、バリの発生を抑えて切断する切断方法に関するものである。

一般に金属フレームをプレス加工するとき、細長くストライプ状に形成されたリードフレームを主フレームに安定して保持するため、それらのリードフレームの一部を、タイバという、主フレームの一部に形成させた連結部にて接続させる。そして、リードフレームに半導体素子を搭載したり、一部を樹脂で封止したりするなどの、リードフレームへの加工を終えた後、タイバを切断することにより、リードフレーム同士またはリードフレームと主フレームとの連結を解除する（特許文献１参照）。以下、図面を参照しながら背景技術の詳細について説明する。

図１は、背景技術として示すフレームの切断工程を示す平面図である。図１（ａ）は、切断前のフレームの上面図である。また、図１（ｃ）は、切断前のフレームの一部を拡大した上面図である。図１（ｂ）は、切断後のリードフレーム２の上面図である。図３（ａ）は、タイバ１によりリードフレーム２が互いに連結されたフレームの上面図である。また、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、タイバ１が切断刃３ｓにより切断されるとき、切断刃３ｓ、固定冶具５およびリードフレーム２の位置関係を模式的に示す上面図（ｂ）および断面図（ｃ）である。なお、リードフレーム２は、固定冶具５により挟持されており、図３（ｂ）において、その外形が点線で示される。

図１（ａ）に示されるように、リードフレーム２がタイバ１により接続されたフレームに対してタイバ１とリードフレーム２とを切断する加工を行う。すなわち、図１（ｃ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示されるように、固定冶具５により挟持されたリードフレーム２の上から所定のクリアランスＣを保ちながら切断刃３ｓを、リードフレーム２の延長方向の外縁に略平行に想定された直線部Ｓを含む切断ライン３に沿って押し当てることにより、タイバ１とリードフレーム２の接続部分を切断する。なお、図１（ａ）、図１（ｃ）、図３（ａ）および図３（ｂ）における切断ライン（すなわち、切断刃３ｓの形状およびその当接位置）３は点線で示される。これにより、タイバ１およびリードフレーム２の切断部は、図１（ｂ）に示されるように、切断ライン３の直線部Ｓと打ち抜き部の曲線部Ｒとの交差部４と、それと向かい合う別の交差部４との間において直線状となる。

その他の先行技術として、図４は、順送金型による打ち抜き加工の様子を示す。金属フレームの一部に予め形成された打ち抜き部６に対して、さらに打ち抜き加工により打ち抜き部７を設ける。このとき、その打ち抜き部の隅に形成された曲線部Ｒは、切断刃の直線部Ｓにて切断される。

特開平７−２２５５５号公報。

金属フレームの一部が打ち抜かれて形成された打ち抜き部の隅部の形状は、加工上の理由から、金属フレームの上面方向から見て、曲線となっているのが通常である。このため、図３（ａ）に示したように、打ち抜き部の外縁の延長方向に沿って想定された切断ライン３に対して切断刃３ｓの直線部を押し当てたとき、切断ライン３の両端において、切断刃がリードフレームに接触せず、固定冶具のみで引き千切られる範囲Ｌが生じる。この範囲で引き千切られたリードフレームは、切断面の一部にバリを発生させやすい。例えば、図３に示されるように、タイバ１およびリードフレーム２の直線状の切断ラインと、先に形成させていた打ち抜き部の曲線部Ｒとにより形成された交差部においてバリが生じる。そのため、綺麗な切断面が安定して得られず、さらにバリを排除する作業が必要になってくる。

そこで、切断刃と固定冶具との間隔（クリアランス）Ｃを小さくする。このようにすると、範囲Ｌを小さくすることができるが、切断刃の摩耗が早くなるという欠点がある。

また、リードフレーム以外の金属フレームの加工方法について、図４に示される順送金型によるプレス加工は、直線状の切断ラインと打ち抜き部６の曲線部Ｒが交わる交差部８にバリを発生させることがある。すなわち、予め形成させた打ち抜き部６の外縁と、その打ち抜き部６に切断ラインの一部が重なるようにプレス加工することにより、打ち抜き部６に一部を接続させて形成された打ち抜き部７の外縁とが交差する部分８においてバリが発生する。

そこで、本発明は、切断刃と固定冶具との間隔（クリアランス）を小さくしなくてもバリを発生させず、打ち抜き金型の寿命が延ばせるような、金属フレームを切断する方法を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明に係るリードフレームの切断方法は、フレームの打ち抜き加工により、外形の一部に曲線部を有する打ち抜き部を形成する第一の工程と、第一の工程の後、さらに切断刃を用いて切断する第二の工程と、を有し、切断刃は、第一の曲線部間に当接される直線部と、前記第一の曲線部と交差する第二の曲線部と、を含む切断ラインに沿って上記フレームの一部を切断する第二の工程と、を有することを特徴とする。

上記第一の工程は、上記フレームの一部に形成された複数のリードフレームを接続するタイバを形成する工程を含み、上記第二の工程は、上記タイバを切断する工程である。

上記リードフレームの一部に配置された半導体素子を封止樹脂にて被覆した後、上記第二の工程により上記タイバを切断する工程を含む。

上記第一の曲線部と上記第二の曲線部との交点において、それらの曲線部の接線が略垂直であることが好ましい。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記切断方法によりフレームの一部を切断する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。

予め形成された打ち抜き部の曲線部に切断刃の曲線部を押し当ててリードフレームを切断することにより、バリが発生しやすい切断面の両端においてもバリの少ない形状が安定して得られる。これにより、製品の品質が向上する。また、切断刃の磨耗が少なくなり、プレス加工の金型の寿命も長くなる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのリードフレーム切断方法を例示するものであって、本発明はリードフレーム切断方法を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

フレームの打ち抜き加工により形成された、外形の一部に第一の曲線部を有する打ち抜き部について、さらに打ち抜き加工を施すフレームの切断方法について、バリが発生しないようにフレームの一部を切断するため、本発明者らは種々の検討を行った。その結果、予め形成された打ち抜き部における第一の曲線部と、切断刃が当接される切断ラインに含まれる第二の曲線部を交差させて、フレームの一部を上記打ち抜き部に接続させて切断することによって課題を解決するに至った。つまり、本発明は、先に形成された打ち抜き部における曲線の外形と交わる曲線を含む形状にてフレームを切断することにより、バリが発生しないようにフレームの一部を切断することができる。

以下、図面を参照しながら本形態におけるフレームの切断方法について説明する。図２および図５は、本形態のフレームの切断する工程を示す平面図である。図２（ａ）および図５（ａ）は、切断前のフレームの上面図である。また、図２（ｃ）は、切断前のフレームの一部を拡大した上面図である。図２（ｂ）は、切断後のリードフレーム２の上面図である。図５（ｂ）および図５（ｃ）は、タイバ１が切断刃３１ｓにより切断されるとき、切断刃３１ｓ、固定冶具５１およびリードフレーム２の位置関係を拡大して模式的に示す上面図（ｂ）および断面図（ｃ）である。なお、リードフレーム２は、固定冶具５１により挟持されており、図５（ｂ）において、その外形が点線で示される。

なお、図１および図３は、本形態との比較のためのフレームの切断する工程を示す平面図である。なお、図３は、図１の詳細図（ａ）と、フレームの切断箇所を部分的に拡大して示す平面図（ｂ）および断面図（ｃ）とを含む。

先行技術として図１および図３に示したように、点線で示される切断ライン３に対して切断刃３ｓの直線部Ｓを押し当てたとき、切断刃がリードフレーム２に接触せず、固定冶具５のみで引き千切られる範囲Ｌが切断ラインに沿って生じる。この範囲で引き千切られたリードフレーム２は、切断ラインの直線部と打ち抜き部の曲線部との交差部４において、その切断面にバリを有することがある。

したがって、上述の課題を解決するためには、範囲Ｌを小さくする必要がある。そこで、本形態にかかる金属フレームの切断方法は、図２および図５に示されるように、打ち抜き部の曲線部Ｒ１と交差するような曲線部を含む切断ライン３１に沿って切断刃３１ｓを押し当てることにより範囲Ｌを小さくする。なお、図２（ａ）、図２（ｃ）、図５（ａ）および図５（ｂ）における切断ライン（すなわち、切断刃３１ｓの形状およびその当接位置）３１は点線で示される。

すなわち、金属フレームの打ち抜き部に設けられた曲線部Ｒ１を含む箇所を直線状に切断するのではなく、曲線部Ｒ１に切断刃の曲線部を交差させて押し当てることにより切断する。打ち抜き部に形成された曲線部Ｒ１と、切断刃３１ｓの曲線部との交点におけるそれぞれの接線の成す角度は、範囲Ｌを小さくするように所定の角度に調整される。特に、打ち抜き部に形成された曲線部Ｒ１の接線と、切断刃３１ｓの曲線部の接線とが、その交点において略直角に交差するようにすると、範囲Ｌがほぼゼロになるため好ましい。

本発明の切断方法は、図２、図５および図６に示すような主フレームの一部から短冊状に突出されたリードフレーム２同士を側面で接続させたタイバ１を有する金属フレームについて、そのタイバ１を切断する際に利用することができる。タイバ１は、リードフレーム２とリードフレーム２の間の狭い箇所に設けられているため、リードフレーム側面の切断面に生じたバリを除去することが容易でないが、本発明の切断方法を適用することにより、タイバ１が切断されたリードフレーム２の切断面におけるバリの発生そのものが抑制される。そのため、リードフレームを利用した製造工程において、バリを除去する工程を省略することができる。

その他、本発明の切断方法は、フレームの打ち抜き部、リードフレームを有するフレームの各部位のうち、タイバ以外の部位、あるいは、図４に示されるように、打ち抜き加工により形成された第一の打ち抜き部６（貫通孔）に一部を接続させて、更に打ち抜き加工により第二の打ち抜き部７を形成する際に利用することもできる。バリの除去をすることが困難な箇所のバリそのものの発生を抑制することができる。また、本発明は、金属を主材料とする金属平板に適用することができるだけでなく、平板状のもの、例えば樹脂を主材料とするプリント基板などにも適用することができる。

図６は、本形態におけるフレームの切断方法を含む工程により製造された半導体装置について、フレームの切断前（左図）と切断後（右図）の平面図である。本形態における半導体装置の製造方法について説明する。

まず、金属平板への打ち抜き加工により、複数のリードフレームがタイバにより接続された金属フレームを形成する。ここで、リードフレーム２とタイバ１が接続する隅部は、外縁の形状が曲線であり、第一の曲線部とされている。

次に、リードフレームの一部に半導体素子を配置して、導電性ワイヤなどにより半導体素子とリードフレームを電気的に接続した後、封止樹脂にて半導体素子とリードフレームの一部を被覆する。

最後に、切断刃の両端に第二の曲線部を有する切断冶具と、リードフレームを配置する固定冶具とを備えた打ち抜き加工金型を準備する。固定冶具にリードフレームを配置して、リードフレーム２の第一の曲線部と、切断ラインの第二の曲線部とが交差するように切断刃を当接させて打ち抜き加工金型を操作することによりタイバを切断する。

このような半導体装置の製造方法とすることにより、リードフレーム切断面にけるバリを低減させることが容易にできる。したがって、本形態における製造方法により形成された半導体装置は、バリを除去する工程を必要とすることがなく、量産性に優れた半導体装置である。

複数のリードフレームの一部に配置された半導体素子を封止樹脂にて被覆した後、タイバを切断する工程とすることにより、封止工程と切断工程がそれぞれ、複数のリードフレームについて一度に行えるため、半導体装置の量産性が向上する。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図６は、本実施例におけるフレームの切断方法を含む工程により製造された発光ダイオードについて、フレームの切断前（左図）と切断後（右図）の平面図である。以下、上述の図１乃至図５および図６を参照しながら、本実施例における発光ダイオードの製造方法について説明する。

まず、金属平板に打ち抜き加工を施すことにより、複数のリードフレーム２が、それらの間に形成されたタイバ１により接続された主フレームを形成させる。ここで、フレームは、タイバ１とリードフレーム２とが隣接する隅部の外縁に第一の曲線部Ｒ１を有する打ち抜き部が設けられている。

次に、発光ダイオードチップをリードフレーム２の先端部に形成させたカップに配置して電気的に接続させた後、リードフレーム２の先端部および発光ダイオードチップを透光性の封止樹脂にて被覆する。

最後に、リードフレーム２を固定冶具５１に配置して、切断刃３１ｓを切断ライン３１に当接させ、発光ダイオードのリードフレーム２を接続するタイバ１を切断する。これにより、リードフレーム２を保持するタイバ１を切断することにより、各リードフレーム２をタイバ１による支持から開放する。以下、本実施例のリードフレーム切断方法について詳細に説明する。

本実施例のフレーム切断方法は、フレームの打ち抜き部の隅部に形成された一対の第一の曲線部Ｒ１にそれぞれ交差する一対の第二の曲線部を含む切断ライン３１に沿って切断する方法である。まず、本実施例の切断刃３１ｓは、切断刃３１ｓの中央に設けられた直線部が上記一対の第一の曲線部Ｒ１間に形成された金属フレームの一部に当接され、切断刃３１ｓの両端に設けられた曲線部が上記一対の第二の曲線部に当接される。さらに、打ち抜き加工金型を操作することにより、一対の第一の曲線部Ｒ１にそれぞれ切断面が接続するように、リードフレーム２とタイバ１とを接続する金属フレームの一部を切断する。

なお、本実施例の固定冶具５１は、リードフレームの直下において、切断刃３１ｓとのクリアランスＣを設けて配置される部位５１ａと、タイバ１と向かい合う位置に同じクリアランスＣを設けて、リードフレームと隣り合うリードフレームとの間に配置された部位５１ｂと、を少なくとも有する。これにより、従来の切断方法と比較して固定冶具５のみで引き千切られる範囲Ｌを小さくすることができる。

図２および図５に示されるように、本実施例の切断ライン３１および該切断ライン３１上に当接される切断刃３１ｓの形状は、その両端に設けられた一対の曲線部間に直線部Ｓ１を有している。この直線部Ｓ１は、リードフレーム２の外形を成している打ち抜き部の外縁をタイバ１上へリードフレーム２の延長方向に延長させたとき、その延長線の略直上となるようにしている。また、特に図５に示されるように、リードフレーム２の幅Ｗと、切断刃３１ｓおよびそれと隣り合って配置された切断刃３１ｓの間隔Ｗ２の大きさとを略等しくしている。そのため、図２（ｂ）に示されるように、本実施例における打ち抜き部の第一の曲線部Ｒ１と切断ライン３１における第二の曲線部との交差部４１は、切断後、切断ライン４１の直線部Ｓ１両端における一対の突起として残存する。しかし、その突起の大きさは従来の切断方法によるものと比較して小さく、さらに突起周辺におけるバリは抑制される。

なお、図３に示されるように、比較例として挙げる従来の切断方法では、隣り合う切断刃の間隔Ｗ１が、リードフレーム２の幅Ｗより大きく、さらに、打ち抜き部の第一の曲線部Ｒに切断刃の第二の曲線部が交差する形で切断されていない。そのため、図１（ｂ）に示されるように、リードフレーム２の切断部が、一対の交差部４に挟まれた直線状の外縁を有して、大きく残存してしまう。

リードフレームの切断は、主フレーム単位で、その主フレームに形成された複数のリードフレームに対して同時になされるため、リードフレームの加工精度および切断用冶具におけるリードフレームの位置決め精度により、リードフレームの配列方向（Ｘ方向）のカット位置が所定の位置に対してずれることがある。この場合、引きちぎり範囲Ｌの影響が大きい従来の切断方法では、引きちぎり範囲Ｌが大きくなることで、切断部ライン両端にバリを有するリードフレームが幾らか発生する。一方、本実施例の切断方法によれば、引きちぎり範囲Ｌへの影響を小さくしているため、Ｘ方向への位置ずれが生じても、各リードフレームについて切断ラインのバリを抑制することができる。

本発明は、切断面にバリを少なくしてフレームを切断する方法として、特に、発光ダイオードなどの半導体素子のリードフレームを切断する方法として利用可能である。

図１は、本発明との比較のために示すフレームの切断工程を示す平面図である。 図２は、本発明の一実施例にかかるフレームの切断工程を示す平面図である。 図３は、本発明との比較のために示す切断方法についての説明図である。 図４は、別の形態におけるフレームの切断方法を示す平面図である。 図５は、本発明の切断方法についての説明図である。 図６は、本発明の一実施例にかかるフレームの切断方法を含む方法により製造された半導体装置の平面図である。

符号の説明

１・・・タイバ
２・・・リードフレーム
２１・・・フレーム
３、３１・・・切断ライン（切断刃の当接位置）
３ｓ、３１ｓ・・・切断刃
４、４１・・・打ち抜き部の曲線部と切断刃の曲線部との交差部
５、５１、５１ａ、５１ｂ・・・固定冶具
６・・・第一の打ち抜き部
７・・・第二の打ち抜き部
８・・・上記第一の打ち抜き部と上記第二の打ち抜き部との交差部
９・・・封止樹脂
Ｗ・・・リードフレームの幅
Ｗ１、Ｗ２・・・切断刃の間隔
Ｓ、Ｓ１・・・直線部
Ｒ、Ｒ１・・・曲線部

Claims (5)

1. フレームの打ち抜き加工により、外形の一部に第一の曲線部を有する打ち抜き部を形成する第一の工程と、
   前記第一の工程の後、さらに切断刃を用いて切断する第二の工程と、を有し、
   前記切断刃は、前記第一の曲線部間に当接される直線部と、前記第一の曲線部と交差する第二の曲線部と、を含む切断ラインに沿って前記フレームの一部を切断することを特徴とするフレームの切断方法。
2. 前記第一の工程は、前記フレームの一部に形成された複数のリードフレームを接続するタイバを形成する工程を含み、
   前記第二の工程は、前記タイバを切断する工程である請求項１に記載のフレームの切断方法。
3. 前記リードフレームの一部に配置された半導体素子を封止樹脂にて被覆した後、前記第二の工程により前記タイバを切断する工程を含む請求項２に記載のフレームの切断方法。
4. 前記第一の曲線部と前記第二の曲線部との交点において、それらの曲線部の接線が略垂直である請求項１から３のいずれか一項に記載のフレームの切断方法。
5. 前記請求項１から４のいずれか一項に記載のフレームの切断方法によりフレームの一部を切断する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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