(57)【要約】【課題】ダイヤモンド膜形成時の熱膨張による基材の変形部分を除去して所定の寸法に調整しても、ダイヤモンド膜の剥離を生じさせることがない半導体装置のリード加工用パンチ工具を提供する。【解決手段】半導体装置のリード加工用パンチ工具は平板状の基材１０とダイヤモンド膜２０とを備える。基材１０は半導体装置のリード加工装置に支持される側の一方端部と半導体装置のリードに接触する側の他方端部とを有し、一方端部から他方端部まで延びるように形成されている。ダイヤモンド膜２０は基材１０の他方端部を覆うように形成されている。基材１０の他方端部では、基材１０の延びる方向に直交する断面を規定する長辺の長さが半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて短くなるように、二つの第１の面１１の各々に傾斜面としてのテーパ面１３が形成されている。【選択図】図１
2008085116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置のリードを加工するために用いられるパンチ工具であって、
半導体装置のリード加工装置に支持される側の一方端部と、半導体装置のリードに接触する側の他方端部とを有し、前記一方端部から前記他方端部まで延びるように形成された平板状の基材と、
前記基材の他方端部を覆うように形成されたダイヤモンド膜とを備え、
前記基材の延びる方向に直交する断面は、短辺と長辺とによって規定されるほぼ長方形状の断面であり、前記基材の外周面は、前記短辺を含み、互いに対向する二つの第１の面と、前記長辺を含み、互いに対向する二つの第２の面とによって規定され、
前記他方端部では、前記断面を規定する長辺が半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて短くなるように、前記二つの第１の面の各々に傾斜面が形成されている、半導体装置のリード加工用パンチ工具。
【請求項２】
前記ダイヤモンド膜は、前記他方端部において前記第１の面上から前記第２の面上まで連続して形成されている、請求項１に記載の半導体装置のリード加工用パンチ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には半導体装置のリード加工用パンチ工具に関し、特定的には半導体装置のアウターリードの成形加工または切断加工を行うために用いられる半導体装置のリード加工用パンチ工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置のアウターリードを成形加工または切断加工を行うために用いられる金型工具の一つとしてパンチ工具がある。このパンチ工具の基材には超硬合金が用いられ、アウターリードが接触する側の基材の端部にはダイヤモンド膜が被覆されている。
【０００３】
図２は、従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具の概略的な正面を示す正面図（Ａ）と概略的な側面を示す側面図（Ｂ）である。
【０００４】
図２に示すように、パンチ工具は、半導体装置のリード加工装置に支持される側の一方端部と、半導体装置のアウターリードに接触する側の他方端部とを有し、一方端部から他方端部まで延びるように形成された平板状の基材５０と、基材５０の他方端部を覆うように形成されたダイヤモンド膜６０とから構成される。基材５０は、長辺と短辺とによって規定されるほぼ長方形状の横断面を有し、短辺を含む第１の面５１と、長辺を含む第２の面５２とによって規定された外周面を有する。
【０００５】
図２に示すパンチ工具は、少なくとも第２の面５２が支持部材と摺動しながら、上下に往復移動する。この摺動によって、第２の面５２の上に形成されたダイヤモンド膜６０においても摩擦が生じるため、ダイヤモンド膜６０が基材５０から剥離しやすくなる。また、半導体装置のアウターリードに接触する箇所、すなわち、基材５０の他方端部側の端面の上に形成されたダイヤモンド膜６０においても、アウターリードに接触しながら加工に伴う力が加えられた状態で摩擦が生じるので、ダイヤモンド膜６０が基材５０から剥離しやすくなる。
【０００６】
上記の問題を解決するための半導体装置のリード成形装置が特許第３７６９２３４号公報（特許文献１）で提案されている。
【０００７】
図３は、上記の公報に開示された従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具の概略的な正面を示す正面図（Ａ）と概略的な側面を示す側面図（Ｂ）である。
【０００８】
図３に示すように、支持部材とダイヤモンド膜６０との接触によってダイヤモンド膜６０が剥離するのを防止するために、基材５０の他方端部において、第２の面５２の一部が凹むように凹部５３、すなわち段差面が形成されている。基材５０の他方端部にて凹部５３の表面も覆うようにダイヤモンド膜６０が形成されている。このようにして、第２の面５２の上に形成されたダイヤモンド膜６０が基材５０から剥離するのを防止している。
【特許文献１】特許第３７６９２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のパンチ工具において、基材の他方端部を覆うようにダイヤモンド膜を形成するための方法として、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いた気相合成法などが採用される。
【００１０】
図４は、熱フィラメントＣＶＤ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【００１１】
図４に示すように、パンチ工具の基材５０は、その一方端部が窒化ケイ素、シリコン、モリブデン、超硬合金などからなる板状固定部材１０１と１０２とによって挟まれて固定される。ダイヤモンド膜で被覆される基材５０の他方端部の側の上方にはタングステン製の熱フィラメント２００が配置される。ＣＶＤ法によってダイヤモンド膜が基材５０の他方端部を覆うように形成される際には、基材５０の他方端部は熱フィラメント２００によって加熱される。熱フィラメント２００による加熱で基材５０の他方端部は熱膨張により大きく変形する。この変形量は、熱フィラメント２００に近い位置にある基材５０の部分において大きく、熱フィラメント２００から離れた位置にある基材５０の部分において小さい。
【００１２】
また、同じ加熱温度であれば、変形量は長さに比例するので、図２に示すような基材５０にて、外周面を規定する第２の面５２の長辺の方向に沿った変形量が、第１の面５１を規定する短辺の方向に沿った変形量に比べて大きくなる。そして、上記の熱膨張による変形は、ダイヤモンド膜を形成した後に基材が冷却された状態においても、基材に残留したままとなる。
【００１３】
たとえば、変形量は、１０ｍｍの長さに対して１０μｍ程度であり、約０．１％の膨張量である。このとき、図２に示す第１の面５１の短辺の長さは２ｍｍ程度であるので、その変形量は２μｍ程度の膨張量となる。第１の面５１の短辺に対して要求される製造上の寸法の許容公差は±２μｍ程度であるので、この程度の変形量は許容公差の範囲内である。
【００１４】
しかし、図２に示す第２の面５２の長辺の方向に沿った変形量は、第１の面５１を規定する短辺の方向に沿った変形量に比べて大きいので、許容公差の範囲外となる。このため、変形したパンチ工具を半導体装置のリード加工装置に取り付けることができない。したがって、第１の面５１を研削して第２の面５２の長辺の長さを一方端部側の長さに合わせて所定の許容公差の範囲内に調製する必要がある。
【００１５】
図５は、図２に示した従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具において側面の熱変形を示す側面図である。
【００１６】
図５の（Ａ）に示すように、所定の形状の平板状の基材５０を作製する。基材５０は、長辺と短辺とによって規定されるほぼ長方形状の横断面を有し、短辺を含む第１の面５１と、長辺を含む第２の面５２とによって規定された外周面を有する。
【００１７】
図５の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材５０の他方端部を覆うようにダイヤモンド膜６０を形成する。このとき、長辺を含む第２の面５２は、ダイヤモンド膜の側に向かうにつれて大きく変形し、変形部分５４を有する。
【００１８】
その後、第１の面５１を研削して第２の面５２の長辺の長さを所定の許容公差の範囲内に調整するために、図５の（Ｃ）に示すように、研削加工により変形部分５４（二点鎖線で示す領域）を除去する。そうすると、研削された後の新たな第１の面５５が形成されるだけでなく、第１の面を覆うように形成されていたダイヤモンド膜部分６１が除去されてしまうことになる。
【００１９】
このようにして研削加工されたパンチ工具を用いて半導体装置のアウターリードの加工を行うと、リードとの間で生じる摩擦力により、ダイヤモンド膜が剥離しやすくなる。この問題は、図３に示した従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具においても同様に生じる。
【００２０】
そこで、この発明の目的は、ダイヤモンド膜形成時の熱膨張による基材の変形部分を除去して所定の寸法に調整しても、ダイヤモンド膜の剥離を生じさせることがない半導体装置のリード加工用パンチ工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に従った半導体装置のリード加工用パンチ工具は、半導体装置のリードを加工するために用いられるパンチ工具であって、平板状の基材と、ダイヤモンド膜とを備える。基材は、半導体装置のリード加工装置に支持される側の一方端部と、半導体装置のリードに接触する側の他方端部とを有し、一方端部から他方端部まで延びるように形成されている。ダイヤモンド膜は、基材の他方端部を覆うように形成されている。基材の延びる方向に直交する断面は、短辺と長辺とによって規定されるほぼ長方形状の断面である。基材の外周面は、短辺を含み、互いに対向する二つの第１の面と、長辺を含み、互いに対向する二つの第２の面とによって規定される。
【００２２】
上記のように構成された半導体装置のリード加工用パンチ工具において、他方端部では、断面を規定する長辺の長さが半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて短くなるように、二つの第１の面の各々に傾斜面が形成されている。
【００２３】
このように構成された本発明の半導体装置のリード加工用パンチ工具において、ダイヤモンド膜形成時の熱膨張によって、基材の他方端部が、半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて、すなわち、ダイヤモンド膜の側に向かうにつれて、大きく変形する。このとき、熱膨張による基材の変形部分を除去して所定の寸法に調整するために、リード加工装置に支持される一方端部側の長辺の長さに合わせて、基材の変形部分を研削加工により除去して所定の寸法に調整しても、他方端部では、断面を規定する長辺の長さが半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて、すなわち、ダイヤモンド膜の側に向かうにつれて、短くなるように、二つの第１の面の各々に傾斜面が形成されているので、基材の変形部分とともにダイヤモンド膜は除去されることがない、または、除去されたとしてもダイヤモンド膜の厚みが薄くなる程度の除去量である。このようにして研削加工されたパンチ工具を用いて半導体装置のリードの加工を行っても、リードとの間で生じる摩擦力によってダイヤモンド膜が剥離するという現象が生じにくくなる。
【００２４】
この発明の半導体装置のリード加工用パンチ工具において、ダイヤモンド膜は、他方端部において第１の面上から第２の面上まで連続して形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
以上のようにこの発明によれば、ダイヤモンド膜形成時の熱膨張による基材の変形部分を除去して所定の寸法に調整したパンチ工具を用いることにより、半導体装置のリードの加工を行っても、リードとの間で生じる摩擦力によってダイヤモンド膜が剥離するという現象が生じにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の一つの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、この発明の一つの実施の形態としての半導体装置のリード加工用パンチ工具において側面の熱変形を示す側面図である。
【００２８】
図１の（Ａ）に示すように、パンチ工具は平板状の基材１０を備えている。基材１０は、半導体装置のリード加工装置に支持される側の一方端部と、半導体装置のアウターリードに接触する側の他方端部とを有し、一方端部から他方端部まで延びるように形成されている。基材１０の延びる方向に直交する断面は、短辺と長辺とによって規定されるほぼ長方形状の断面である。基材１０の外周面は、短辺を含み、互いに対向する二つの第１の面１１と、長辺を含み、互いに対向する二つの第２の面１２とによって規定される。また、基材１０の他方端部では、断面を規定する長辺の長さが半導体装置のリードに接触する側に向かうにつれて短くなるように、二つの第１の面１１の各々に傾斜面としてのテーパ面１３が形成されている。
【００２９】
図１の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材１０の他方端部を覆うようにダイヤモンド膜２０を形成する。このとき、長辺を含む第２の面１２は、ダイヤモンド膜の側に向かうにつれて大きく変形し、変形部分１４を有する。また、ダイヤモンド膜２０は、基材１０の他方端部にて、第１の面１１の一部であるテーパ面１３の一部と第２の面１２の一部とを連続して覆うように形成されている。
【００３０】
その後、第１の面１１を研削して第２の面１２の長辺の長さを所定の許容公差の範囲内に調整するために、図１の（Ｃ）に示すように、研削加工により変形部分１４（二点鎖線で示す領域）を除去する。そうすると、テーパ面１３の一部も研削され、研削された後の新たな第１の面１５が形成される。しかし、このとき、テーパ面１３の一部を覆うように形成されていたダイヤモンド膜２０は除去されない。除去されたとしても、ダイヤモンド膜２０の厚みが薄くなる程度、ダイヤモンド膜２０が除去されるだけである。研削加工後においても、ダイヤモンド膜２０は、基材１０の他方端部にて、第１の面１１の一部であるテーパ面１３の一部と第２の面１２の一部とを連続して覆うように形成されている。
【００３１】
このようにして研削加工されたパンチ工具を用いて半導体装置のリードの加工を行っても、リードとの間で生じる摩擦力によってダイヤモンド膜２０が剥離するという現象が生じにくくなる。
【００３２】
なお、上記の研削加工において、ダイヤモンド膜２０が形成されていない基材１０の部分のみを研削すればよく、基材１０とともにダイヤモンド膜２０を研削する必要がないので、加工が容易になる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の半導体装置のリード加工用パンチ工具の具体的な実施例について説明する。
【００３４】
（実施例１）
本発明の半導体装置のアウターリード加工用パンチ工具として、アウターリード切断用パンチを作製した。
【００３５】
まず、図１の（Ａ）に示す形状の超硬合金からなる基材１０を準備した。各部分の寸法はＬ＝３０ｍｍ、Ｔ＝５ｍｍ、Ｗ＝２０ｍｍ、Ｕ＝１９．９ｍｍ、Ｓ＝０．０５ｍｍ、厚み（第１の面１１の短辺の長さ）が１．５ｍｍであった。
【００３６】
その後、図１の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材１０の他方端部を覆うように、すなわち、切れ刃側先端部から一方端部に向かって２ｍｍの範囲にわたって、平均粒径が０．２μｍのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド膜２０を約２μｍの膜厚で形成した。
【００３７】
このようにしてダイヤモンド膜２０が形成された基材１０にて、一方端部の側では熱膨張はなく、Ｗ＝２０ｍｍを維持しており、また、他方端部の側（切れ刃側）では厚み方向の寸法（第１の面１１の短辺の長さ）は１．５０２ｍｍであり、熱膨張の絶対量が小さかったのに対し、第２の面１２の長辺方向の寸法はＥ＝２０．０２５ｍｍ、他方端部ではダイヤモンド膜の厚みを含んでＣ＝１９．９３４ｍｍであった。
【００３８】
そして、図１の（Ｃ）に示すように、第２の面１２の長辺方向の寸法を所定の寸法２０．０００ｍｍに調整するために、リード加工装置に支持される一方端部側の長辺の長さに合わせて、熱膨張による基材１０の変形部分を研削加工により除去した。具体的には、研削加工により変形部分１４（二点鎖線で示す領域）を除去した。そうすると、テーパ面１３の一部も研削され、研削された後の新たな第１の面１５が形成された。このとき、ダイヤモンド膜２０が形成されていない基材１０の領域のみが除去され、テーパ面１３を覆うように形成されていたダイヤモンド膜２０は除去されなかった。
【００３９】
（比較例１）
実施例１の半導体装置のアウターリード加工用パンチ工具の比較例として、アウターリード切断用パンチを作製した。
【００４０】
まず、図５の（Ａ）に示す形状の超硬合金からなる基材５０を準備した。各部分の寸法は第１の面５１と第２の面５２における高さ方向の寸法が３０ｍｍ、第１の面５１の短辺方向の寸法（厚み）が１．５ｍｍ、第２の面５２の長辺方向の寸法が２０ｍｍであった。
【００４１】
その後、図５の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材５０の他方端部を覆うように、すなわち、切れ刃側先端部から一方端部に向かって２ｍｍの範囲にわたって、平均粒径が０．２μｍのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド膜６０を約２μｍの膜厚で形成した。
【００４２】
このようにしてダイヤモンド膜６０が形成された基材５０にて、一方端部の側では熱膨張はなく、第２の面５２の長辺方向の寸法として２０ｍｍを維持しており、また、他方端部の側（切れ刃側）では厚み方向の寸法（第１の面５１の短辺の長さ）は１．５０１ｍｍであり、熱膨張の絶対量が小さかったのに対し、第２の面５２の長辺方向の寸法は、他方端部ではダイヤモンド膜の厚みを含んで２０．０３４ｍｍであった。
【００４３】
そして、図５の（Ｃ）に示すように、第２の面５２の長辺方向の寸法を所定の寸法２０．０００ｍｍに調整するために、リード加工装置に支持される一方端部側の長辺の長さに合わせて、熱膨張による基材５０の変形部分を研削加工により除去した。具体的には、研削加工により変形部分５４（二点鎖線で示す領域）を除去した。そうすると、第１の面５２の他方端部、すなわち、切れ刃先端部を覆うように形成されたダイヤモンド膜部分６１が除去され、最終的に研削加工によって第１の面５１では基材５０の表面が露出してしまった。その結果、第１の面５１に形成されたダイヤモンド膜を除去する際に加えられた応力が解放されることにより、残存したダイヤモンド膜６０と基材５０との界面に亀裂が生じ、ダイヤモンド膜６０が広範囲にわたって剥離した。このパンチは使用することができなかった。
【００４４】
（実施例２）
本発明の半導体装置のアウターリード曲げ加工用パンチ工具として、アウターリード成形用パンチを作製した。
【００４５】
まず、図１の（Ａ）に示す形状の超硬合金からなる基材１０を準備した。各部分の寸法はＬ＝４０ｍｍ、Ｔ＝５ｍｍ、Ｗ＝１５ｍｍ、Ｕ＝１４．９ｍｍ、Ｓ＝０．０５ｍｍ、厚み（第１の面１１の短辺の長さ）が２．０ｍｍであった。
【００４６】
その後、図１の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材１０の他方端部を覆うように、すなわち、成形部側先端部から一方端部に向かって３ｍｍの範囲にわたって、平均粒径が０．２μｍのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド膜２０を約２μｍの膜厚で形成した。
【００４７】
このようにしてダイヤモンド膜２０が形成された基材１０にて、一方端部の側では熱膨張はなく、Ｗ＝１５ｍｍを維持しており、また、他方端部の側（成形部側）では厚み方向の寸法（第１の面１１の短辺の長さ）は２．００２ｍｍであり、熱膨張の絶対量が小さかったのに対し、第２の面１２の長辺方向の寸法はＥ＝１５．０１８ｍｍ、他方端部ではダイヤモンド膜の厚みを含んでＣ＝１４．９２４ｍｍであった。
【００４８】
そして、図１の（Ｃ）に示すように、第２の面１２の長辺方向の寸法を所定の寸法１５．０００ｍｍに調整するために、リード加工装置に支持される一方端部側の長辺の長さに合わせて、熱膨張による基材１０の変形部分を研削加工により除去した。具体的には、研削加工により変形部分１４（二点鎖線で示す領域）を除去した。そうすると、テーパ面１３の一部も研削され、研削された後の新たな第１の面１５が形成された。このとき、ダイヤモンド膜２０が形成されていない基材１０の領域のみが除去され、テーパ面１３を覆うように形成されていたダイヤモンド膜２０は除去されなかった。
【００４９】
このパンチを用いて、リードの成形加工を実施した結果、２００万ショットまで加工しても、ダイヤモンド膜が剥離することもなく、成形加工を継続することができた。
【００５０】
（比較例２）
実施例１の半導体装置のアウターリード曲げ加工用パンチ工具の比較例として、アウターリード成形用パンチを作製した。
【００５１】
まず、図５の（Ａ）に示す形状の超硬合金からなる基材５０を準備した。各部分の寸法は第１の面５１と第２の面５２における高さ方向の寸法が４０ｍｍ、第１の面５１の短辺方向の寸法（厚み）が２．０ｍｍ、第２の面５２の長辺方向の寸法が１５ｍｍであった。
【００５２】
その後、図５の（Ｂ）に示すように、熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、基材５０の他方端部を覆うように、すなわち、成形部側先端部から一方端部に向かって３ｍｍの範囲にわたって、平均粒径が０．２μｍのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド膜６０を約２μｍの膜厚で形成した。
【００５３】
このようにしてダイヤモンド膜６０が形成された基材５０にて、一方端部の側では熱膨張はなく、第２の面５２の長辺方向の寸法として１５ｍｍを維持しており、また、他方端部の側（成形部側）では厚み方向の寸法（第１の面５１の短辺の長さ）は２．００１ｍｍであり、熱膨張の絶対量が小さかったのに対し、第２の面５２の長辺方向の寸法は、他方端部ではダイヤモンド膜の厚みを含んで１５．０２４ｍｍであった。
【００５４】
そして、図５の（Ｃ）に示すように、第２の面５２の長辺方向の寸法を所定の寸法１５．０００ｍｍに調整するために、リード加工装置に支持される一方端部側の長辺の長さに合わせて、熱膨張による基材５０の変形部分を研削加工により除去した。具体的には、研削加工により変形部分５４（二点鎖線で示す領域）を除去した。
【００５５】
このとき、比較例１で観測された現象を考慮し、研削加工時の切り込み量を少なくした。その結果、ダイヤモンド膜６０が剥離することはなかった。
【００５６】
このパンチを用いて、実施例２と同様にしてリードの成形加工を実施した結果、２万３０００ショットまで加工した時点で、広範囲にダイヤモンド膜の剥離が生じた。研削加工時にはダイヤモンド膜が剥離しなかったものの、成形加工時に、第１の面５１に形成されたダイヤモンド膜を除去した際に加えられた応力が解放されることにより、残存したダイヤモンド膜６０と基材５０との界面に亀裂が生じ、ダイヤモンド膜６０が広範囲にわたって剥離したものと考えられる。
【００５７】
今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の一つの実施の形態としての半導体装置のリード加工用パンチ工具において側面の熱変形を示す側面図である。
【図２】従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具の概略的な正面を示す正面図（Ａ）と概略的な側面を示す側面図（Ｂ）である。
【図３】従来の別の半導体装置のリード加工用パンチ工具の概略的な正面を示す正面図（Ａ）と概略的な側面を示す側面図（Ｂ）である。
【図４】熱フィラメントＣＶＤ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図５】図２に示した従来の半導体装置のリード加工用パンチ工具において側面の熱変形を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０：基材、１１，１５：第１の面、１２：第２の面、１３：テーパ面、１４：変形部分、２０：ダイヤモンド膜。
【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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