(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位リードに形成された孔と、この孔に対応した突部を有する放熱板とを位置合わせし、前記孔内に前記突部を挿通し、前記突部をパンチで潰してカシメ加工を行うことにより単位リードと放熱板とを一体化してなる放熱板付きリードフレームの製造方法において、前記突部を前記孔内に挿通した状態で前記突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩き、頂部を広げて単位リードと放熱板とを仮接合する工程と、前記突部を所定形状に形成するパンチによって頂部を所望の形状に成形する本接合工程とからなることを特徴とする放熱板付リードフレームの製造方法。
【請求項２】
放熱板に形成した突部の径は、前記仮接合工程の際に単位リードと接触しないよう前記単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成されていることを特徴とする請求項１記載の放熱板付リードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板付きリードフレームの製造方法に関するものであり、更に詳細には、放熱板とリードとをカシメ加工により一体化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、特に大電力用の半導体装置に使用されるリードフレームにおいては、半導体チップから発生する熱を効率的に放散するため、通常の板厚のリード部材に、カシメ加工などによりリード部材よりも厚板の材料からなる放熱板を固着して一体化した放熱板付きリードフレームが用いられている。
【０００３】
この種のリードフレームは、例えば特公昭６３-１０９０２号公報に開示されるような方法で製造される。すなわち図１８に示すように、放熱板２ａに形成された突部２ｄをリード部材１ａに形成された孔１ｄ内に挿通し、この状態で図１９に示すように、突部２ｄをパンチ２３ｂにて叩いてカシメ加工を行うことにより、突部２ｄを孔１ｄの周囲にまで覆い被さるように変形させてリード部材１ａと放熱板２ａとを固着し、一体化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の放熱板付きリードフレームの製造方法のように、一度のカシメ工程によりリード部材１ａと放熱板２ａとを固着する場合、カシメ結合時に突部２ｄがパンチ２３ｂによって急激に幅方向に広がる力を受け、広げられた肉がリード部材１ａの孔１ｄの端面に接触するため、その結果前述した力がリード部材１ａに伝えられ、リード部材１ａに歪みが生じてしまう。このため、特にリード部材１ａが薄く、強度が乏しい場合には、リード部材１ａが変形してしまうという問題があった。またカシメ形状が限定され、カシメ部の高さなどの調整も困難だった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明では、リード部材と放熱板とのカシメ工程を２回に分け、一旦両者を仮接合した後、本接合を行うようにしている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、単位リードに形成された孔と、この孔に対応した突部を有する放熱板とを位置合わせし、前記孔内に前記突部を挿通し、前記突部をパンチで潰してカシメ加工を行うことにより単位リードと放熱板とを一体化してなる放熱板付きリードフレームの製造方法において、前記突部を孔内に挿通した状態で前記突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩き、頂部を広げて単位リードと放熱板とを仮接合する工程と、前記突部を所定形状に形成するパンチによって頂部を所望の形状に成形する本接合工程とにより放熱板付リードフレームを製造するものである。
【０００７】
上記方法によれば、まず突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩くので、頂部は孔の径を超えて傘のように広がり、これによって単位リードと放熱板とが仮接合される。なお、この場合仮接合が目的であるので、突部の頂部が放熱板と単位リードから抜け落ちない程度に十分に広がればよく、突部を完全に潰してしまうまでの押圧力はかけなくても良い。また、このとき放熱板に形成した突部の径は、前記仮接合工程の際に単位リードと接触しないよう前記単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成されていれば、更に良い。
【０００８】
上述したように、突部の頂部を先端が尖ったパンチで叩くと、頂部は孔の径を超えて傘のように広がるので、突部の径と孔の径が等しいか、または両者間に隙間はあっても十分な広さがない場合、広げられた頂部の肉が孔の端部に達してしまい、これにより単位リードに歪みが生じ、最悪の場合単位リードが変形してしまう。そこでこのようなことがないよう、放熱板に形成した突部は、単位リードの孔の径よりも十分に小径に形成することにより、上述した仮接合工程において先端が尖ったパンチで突部を叩いて潰した場合にも、潰されて広がる肉が孔の端部に達しないようにするのである。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる単位リード１とヒートシンクフレーム２の要部概念平面図である。
この実施例の製造方法では、半導体装置の構成要素である単位リード１Ａ（従来例でいう「リード部材」に該当する）が形成されたリードフレーム１と、単位リード１Ａに対応する放熱板２Ａが配設されたヒートシンクフレーム２とを使用する。
【００１０】
このうち、リードフレーム１には、複数個の単位リード１Ａが帯板１Ｂに沿って一列に配列形成されている。
また、このリードフレーム１の各単位リード１Ａは、中央部にパッド１ａを有するとともに、該パッド１ａの四隅を支持するサポートバー１ｂ、およびパッド１ａの周囲を囲む多数本のインナーリード１ｃを備えている。また、各単位リード１Ａには、パッド１ａの略中央を挟んで対向する位置に、一対の孔１ｄが形成されている。
また、リードフレーム１の帯板１Ｂには、その両側縁部にスプロケット・ホール１ｈが所定のピッチで形成されている。
【００１１】
一方、ヒートシンクフレーム２には、リードフレーム１の各単位リード１Ａに対応する放熱板２Ａが、複数個に亘ってフレーム本体２Ｂに沿って一列に配列形成されている。この各放熱板２Ａは、それぞれサポートバー２ａを介し、帯板からなるフレーム本体（外枠）２Ｂに支持されている。また、各放熱板２Ａには、各単位リード１Ａの一対の孔１ｄに対応する一対の突起２ｄが突設されている。
また、ヒートシンクフレーム２のフレーム本体２Ｂには、その両側縁部にスプロケット・ホール２ｈが所定ピッチで配設されている。
【００１２】
次に、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる製造装置について説明する。
図２は、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法で使用する製造装置の要部概念平面図である。
この図２の製造装置２１は、打ち抜き装置２２と、該打抜き装置の上方域に配置される第一のカシメ装置２３と、打ち抜き装置２２と第一のカシメ装置２３の近傍に配設される第二のカシメ装置２４とから構成されている。
【００１３】
このうち、打ち抜き装置２２は、製造装置２１の要部概念断面図で示す図３のように、下型パンチ２２ａとダイ２２ｂとから構成されており、このうちのダイ２２ｂには、前述した放熱板２Ａに対応する形状の打抜き孔２２ｃが形成されている。また第一のカシメ装置２３は、上型２３ａと上型２３ａに形成されたパンチ２３ｂとから構成されている。
【００１４】
また第２のカシメ装置２４は、図２で示すように、打ち抜き装置２２および第１のカシメ装置２３に対してリードフレームの送り方向である矢印Ａ方向の延長線上に配置されている。なお、この第２のカシメ装置２４は、図１１で示すように、上型２４ａと下型２４ｂとから構成されている。
【００１５】
次に、このような構成の製造装置２１を用いて行われる本願発明の放熱板付きリードフレームの製造方法について説明する。
【００１６】
まず、ヒートシンクフレーム２をリードフレーム１の下方域に配置するとともに、図２で示すようにヒートシンクフレーム２の各放熱板２Ａとリードフレーム１の各単位リード１Ａとが、互いに打ち抜き装置２２および第一のカシメ装置２３が配設された位置で直交するように搬送する。
具体的には、図２に示すように、リードフレーム１の各単位リード１Ａを、打ち抜き装置２２および第一のカシメ装置２３に対し、第二のカシメ装置２４へ向け、矢印Ａ方向に搬送する。また、ヒートシンクフレーム２の各放熱板２Ａを、打ち抜き装置２２および第１のカシメ装置２３に対し、矢印Ｂ方向に搬送する。
【００１７】
また、このように各単位リード１Ａと各放熱板２Ａとを搬送する場合、各単位リード１Ａと対応する各放熱板２Ａとが同時に打ち抜き装置２２および第一のカシメ装置２３に達するように、同期して搬送させる。
なお、ここでヒートシンクフレーム２の各スプロケット・ホール２ｈおよびリードフレーム１の各スプロケット・ホール１ｈは、各放熱板２Ａと各単位リード１Ａをそれぞれ同期して搬送するために用いられる。
【００１８】
一方、このように搬送される各放熱板２Ａと各単位リード１Ａが、図２の打ち抜き装置２２および第一のカシメ装置２３に達すると、各単位リード１Ａと各放熱板２Ａは、それぞれ、打抜き装置２２およびカシメ装置２３に対し一定位置に位置決めされ、これにより各単位リード１Ａと各放熱板２Ａは相対向するように位置決めされる。
すなわち、図２の製造装置２１の要部概念断面図である図４のように、各放熱板２Ａが、打抜き装置２２の下型パンチ２２ａ上の所定位置に載置されると、対応する各単位リード１Ａは、打抜き装置２２のダイ２２ｂと第一のカシメ装置２３の上型２３ａとの間の所定の位置に配置される。
なお図４の符号２ｆは、ヒートシンクフレーム２の各放熱板２Ａの裏面に形成された位置決め用の凹部であり、符号２２ｄは、該凹部２ｆに嵌合して放熱板２Ａを所定位置に位置決めする下型パンチ２２ａの突起である。
【００１９】
ここで、図４の矢印Ｃで示すように打抜き装置２２の下型パンチ２２ａを上昇させる。すると、リードフレーム１の単位リード１Ａの下方域で、ヒートシンクフレーム２の放熱板２Ａに該当する部分が下型パンチ２２ａによってダイ２２ｂの打抜き孔２２ｃ内に嵌入し、これにより図５で示すように、放熱板２Ａが下方向より打ち抜かれフレーム本体２Ｂから切り離される。なお、具体的には放熱板２Ａのみがサポートバー２ａから切り離される。
【００２０】
また、この打ち抜き工程によって生じたヒートシンク２の廃品部分、すなわちサポートバー２ａおよびフレーム本体２Ｂは、上述したヒートシンクフレーム２の送りにより、図２で示すように、打抜き装置２２および第１のカシメ装置２３に対して矢印Ｂ方向に排出され、スクラップとして回収される。
【００２１】
一方、切り離された放熱板２Ａは図５で示すように下型パンチ２２ａ上に載置されつつ、該下型パンチ２２ａにより図５の矢印Ｄで示すように上昇する。
すると図６で示すように、放熱板２Ａの一対の突起２ｄが、上方域にある単位リード１Ａの対応する一対の孔１ｄに挿通する。なお本発明においては、突起２ｄの径が、リード１Ａの孔１ｄの径に対して十分に小径に形成されているので、図１５に示すように、両者間には十分な隙間Ｃが形成される。そして、図６の矢印Ｅで示すように第一のカシメ装置２３の上型２３ａを下降させて該上型２３ａが具備するパンチ２３ｂで嵌合部分の突起２ｄを押圧すると、図７で示すように、放熱板２Ａの一対の突起２ｄと単位リード１Ａの一対の孔１ｄとが仮接合される。
【００２２】
この仮接合の状態を拡大して示したのが図１６である。図に示すように、本実施例においてはパンチ２３ｂは円錐状に形成されており、先端が尖った形状となっている。そしてこのようなパンチ２３ｂで突起２ｄを叩くと、突起２ｄの頂部が潰されて傘状に広がり、リード１Ａの孔１ｄの径よりも大きくなる。これによりリードフレーム１Ａに放熱板２Ａが仮接合されるのである。また、ここで肝要なことは、前述したように本発明においては突起２ｄがリード１Ａの孔１ｄの径に対して十分に小径に形成され、両者間には隙間Ｃが形成されているため、仮接合工程において突起２ｄの頂部が潰された場合でも、広げられた肉がリード１Ａに接触し、歪みが生じるのを防ぐことができる。
【００２３】
それから、図７で示す仮接合の後、第一のカシメ装置２３の上型２３ａを矢印Ｆで示すように上昇させて第一のカシメ装置２３を初期状態に復帰させ、その後図８の矢印Ｇで示すように、打抜き装置２２の下型パンチ２２ａを下降させて打抜き装置２２を初期状態に復帰させた後、図９および仮接合された放熱板２Ａおよび単位リード１Ａの様子を示す概念背面図である図１０で示すように、仮接合された放熱板２Ａと単位リード１Ａとを、上述したリードフレーム１の送りにより、矢印Ａに示す第二のカシメ装置２４（図２）方向へ搬送する。
【００２４】
また、初期状態に復帰した打ち抜き装置２２および第一のカシメ装置２３は、次に搬送されてくる放熱板２Ａと単位リード１Ａの加工処理を行うために待機する。
なお図１０では、放熱板２Ａの前記凹部２ｆの図示を省略している。
【００２５】
一方、製造装置２１の要部概念断面図である図１１で示すように、仮接合された単位リード１Ａと放熱板２Ａが第二のカシメ装置２４に搬送され、その下型２４ｂ上の所定位置に載置された場合には、矢印Ｈで示すように、第二のカシメ装置２４の上型２４ａを下降させて、該上型２４ａに形成されたパンチ２４ｄで接合部分の突起２ｄを再び押圧する。すると、図１２で示すように、仮接合されていた放熱板２Ａと単位リード１Ａとが一体化され（本カシメ接合され）、これにより放熱板付きリードフレーム１１が完成する。なおこの接合により、仮接合部分である突起２ｄは突状形状に変形する。
【００２６】
図１７に、この部分の要部拡大図を示す。本実施例においては、パンチ２４ｄの先端は円弧状の窪みとして形成されており、このようなパンチで仮接合の際に頂部が傘状となった突起２ｄを叩くことにより、突起２ｄが円弧状の突状形状に成形されるとともに、リード１Ａと放熱板２Ａとが本接合される。
なお、図１１および図１２の符号２４ｃは、第二のカシメ装置２４の下型２４ｂに形成された突起であって、該突起２４ｃは放熱板２Ａの前記凹部２ｆに嵌合して該放熱板２Ａを所定位置に位置決めしている。
【００２７】
またこの接合工程の後、図１２で示す上型２４ａを、矢印Ｊで示すように上昇して図１３で示す初期状態に復帰させる。すると、完成された放熱板付きリードフレーム１１は、図２で示すように、上述したリードフレーム１の送りにより、第二のカシメ装置２４を通過し、更に矢印Ａ方向に搬送される。
【００２８】
そして、図１４で示すように、この放熱板付きリードフレーム１１に対し樹脂モールドが行われると半導体装置１５が形成され、またこの各半導体装置１５が放熱板付きリードフレーム１１から切り離されることにより（後加工処理の後）、半導体装置１５が完成する。
なお、この半導体装置１５の製造に際し、パッド１ａへの半導体チップ１２の搭載や、半導体チップ１２とインナーリード１ｃとのワイヤボンディング等は、樹脂モールドに先行して実施されることはいうまでもない。また図１４の符号１３は、パッケージを示している。
【００２９】
また、図１３で示すように初期状態に復帰した第二のカシメ装置２４は、次に搬送されてくる放熱板２Ａと単位リード１Ａの加工処理を行うために待機する。なお、この第二のカシメ装置２４は、打抜き装置２２および第一のカシメ装置２３と同期して動作される。
【００３０】
なお本実施例では、放熱板リードフレーム１１を製造するにあたり、リードフレーム１として、ダイパッドを有するタイプのリードフレームを使用したが、本願発明で用いるリードフレーム１はこのタイプのリードフレームに限定されず、ダイパットを有していないタイプのリードフレームであってもよい。また、カシメ用突部及び孔部の数や形状、カシメ部の形状などについても、本実施例に限定されず、適宜変更可能であることはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の放熱板付きリードフレームの製造方法は、放熱板２Ａの突部２ｄを単位リード１Ａの孔１ｄ内に挿通した状態で前記突部２ｄの頂部を先端が尖ったパンチ２３ｂで叩き、頂部を広げて単位リード１Ａと放熱板２Ａとを仮接合する工程と、前記突部２ｄを所定形状に成形するパンチにより叩き、頂部を所望の形状に成形する本接合工程とを有しているから、突部２ｄをパンチにより潰し、頂部を広げる際に、仮接合で良いので幅方向に広がる力を小さくすることができる。そして、その後カシメにより本接合を行うので、リードの歪みの発生や変形を防止できるとともに、最終的なカシメ形状を実施例に示した円弧状のリベット形状や平形状など所望の形状に成形することが容易であり、リードフレームの仕様により決定されるカシメ部の高さや平面部の面積などの調整も容易にできる。
【００３２】
また、放熱板２Ａの突部２ｄの径を、単位リード１Ａの孔１ｄの径よりも十分に小径に形成するため、上述した仮接合工程において先端が尖ったパンチ２３ｄで突部２ｄを叩いて潰した場合にも、潰されて広がる肉が孔１ｄの端部に達しないので単位リード１Ａに接触することがなく、これにより単位リード１Ａに歪みが生じるのを防ぎ、変形の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられるリードフレームおよびヒートシンクフレームの要部概念平面図。
【図２】図２は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法に用いられる製造装置の要部概念平面図。
【図３】図２の製造装置の要部概念断面図で、打抜き装置および第一のカシメ装置を示す図。
【図４】図４は、図２の製造装置の要部概念断面図で、リードフレームの単位リードとヒートシンクフレームの放熱板とが、打抜き装置および第一のカシメ装置に搬送された様子を示す図。
【図５】図５は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図４の放熱板をヒートシンクフレームの枠体から切り離す様子を示す図。
【図６】図６は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図５の放熱板の突起が単位リードの孔に挿通した様子を示す図。
【図７】図７は、図２の製造装置の要部概念断面図で、第一のカシメ装置が図６の放熱板と単位リードとを仮接合する様子を示す図。
【図８】図８は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図７の第一のカシメ装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図９】図９は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図８の打抜き装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図１０】図１０は、仮接合された放熱板と単位リードを示す概念背面図。
【図１１】図１１は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図７の仮接合された放熱板と単位リードとが、第二のカシメ装置に搬送された様子を示す図。
【図１２】図１２は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図１１の第二のカシメ装置が仮接合された放熱板と単位リードを一体化する様子を示す図。
【図１３】図１３は、図２の製造装置の要部概念断面図で、図１２の第二のカシメ装置が初期状態に復帰した様子を示す図。
【図１４】図１４は、この発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法により製造された放熱板付きリードフレームから製造される半導体装置を示す概念断面図。
【図１５】図１５は、図６の製造工程の要部概念断面図で、放熱板と単位リードとを位置合わせした状態を示す図。
【図１６】図１６は、図８の製造工程の要部概念断面図で、放熱板と単位リードが仮接合された様子を示す図。
【図１７】図１７は、図１２の製造工程の要部拡大断面図で、第二のカシメ装置により、仮接合された放熱板と単位リードを一体化する様子を示す図。
【図１８】図１８は、従来例における放熱板とリードを位置合わせした状態を示す図。
【図１９】図１９は、従来例における放熱板とリードを一体化した状態を示す図。
【符号の説明】
１…リードフレーム
１Ａ…単位リード
２…ヒートシンクフレーム
２Ａ…放熱板
２Ｂ…外枠
１１…放熱板付きリードフレーム
１５…半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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