(57)【要約】【課題】本発明は、金型に付着するメッキを低減でき、リード傷やリードショートが起こり難く、リード寸法のばらつきの少ない、安価で、長期間に渡って円滑な成形をすることのできるリード成形装置とリード成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のリード成形装置とリード成形方法は、第１曲げ部２２ａ１，非接触部２２ａ２，第２曲げ部２２ａ３に隣接して円弧状のアール部２２ａ４が設けられた曲げダイ２２に半導体を挟持固定し、摺擦成分をほぼ抑えることができる押圧力をリード２４に加えるために弧状の軌道を描いてパンチ１２を下降させ、リード２４の自由端を挟持された位置から折り曲げ、アール部２２ａ４にリード２４の側面が当接すると、リード２４の折り曲げ成形を開始し、折り曲げに伴って表面を転がることにより接触位置を第２曲げ部２２ａ３に移動させることを特徴とする。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置のアウタリードを所定形状に成形するための円弧断面の押圧部が設けられたパンチと、
前記半導体装置を載置し前記パンチとともにアウタリードを折り曲げ成形する曲げダイと、
前記アウタリードを前記曲げダイ上で挟持するためのノックアウトと、
前記パンチを支持するとともに前記ノックアウトを付勢し、上昇下降できるパンチホルダと、
前記パンチホルダに保持され、前記パンチを案内して前記押圧部に弧状の軌道を描かせ前記アウタリードの表面をほぼ擦らずに押圧させる案内カムを備えたリード成形金型であって、
前記押圧部には、前記アウタリードの肉厚の０．６倍より大きく、該肉厚の２倍より小さい半径の円弧断面が設けられ、
前記曲げダイには、前記アウタリードを折り曲げるための曲げ部と、該曲げ部に隣接するとともに、折り曲げ成形時に前記アウタリードの自由端側の側面と接触し、折り曲げに伴って該側面がほぼ擦れずに表面上を転がって接触位置を前記曲げ部に移動させることができる円弧状のアール部が設けられたことを特徴とするリード成形金型。
【請求項２】
前記ノックアウトが、アウタリードの押え代を一定にするためのリード挟持用段部を備えたことを特徴とする請求項１記載のリード成形金型。
【請求項３】
前記パンチをシャフトで回動自在に支持するホルダを備え、該シャフトの軸受には前記シャフトの端面に皿状の油溜りが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のリード成形金型。
【請求項４】
前記ホルダには前記ローラを支持するシャフトが設けられ、該シャフトの軸受には前記シャフトの端面に皿状の油溜りが設けられていることを特徴とする請求項３記載のリード成形金型。
【請求項５】
前記パンチが、下死点において、前記押圧部を挟み成形後のアウタリード表面からそれぞれ所定の角度だけ小さくなるような鋭角状の先端部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリード成形金型。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のリード成形金型と、前記リード成形金型のパンチホルダを上昇、下降させて加圧するプレス部を備えたことを特徴とするリード成形装置。
【請求項７】
曲げ部に隣接して円弧状のアール部が設けられた曲げダイに半導体装置のアウタリードを挟持固定し、
パンチの先端に前記アウタリードの肉厚の０．６倍より大きく該肉厚の２倍より小さい半径を有する円弧断面の押圧部を設けるとともに、前記パンチを下降して該押圧部に弧状の軌道を描かせることにより、前記アウタリードの表面をほぼ擦らない状態で押圧し、
前記アウタリードの自由端を挟持した位置から折り曲げ、前記アール部に前記アウタリードの側面が当接すると、前記アウタリードの折り曲げ成形を開始し、折り曲げに伴って該アウタリードの側面がほぼ擦れずに前記アール部の表面上を転がって接触位置を前記曲げ部に移動させ、前記アウタリードを所定の形状に成形することを特徴とするリード成形方法。
【請求項８】
アウタリードの押え代を一定にするためのリード挟持用段部が設けられたノックアウトを設け、該ノックアウトと前記曲げダイで半導体装置を挟持することにより半導体を装着することを特徴とする請求項６記載のリード成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体装置のアウタリード（以下、リード）を折り曲げるときに、メッキの付着が最も起こし難く、リードに寸法のばらつきの少ないリード成形金型、それを備えたリード成形装置、及びそのリード成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子部品にはほとんど例外なくＬＳＩ等の半導体装置（以下、半導体）が搭載される。この半導体はチップをリードフレームに載置し、側方に多数のリードが延出され、装置本体は樹脂で封止される。延出されたリードは装置本体の側方で直ちに折り曲げられ、段差を形成した後、再びガルウィング状等のＬ字形状をなすように側方に屈曲される。この折り曲げを行うのがリード成形装置である。
【０００３】
そこで、従来のリード成形装置について説明する。特開平６−３４９９９７号公報で提案されたものである。図９は従来のリード成形装置の全体図、図１０（ａ）は従来のリード成形装置の要部拡大図、図１０（ｂ）は従来のリード成形装置の動作説明図である。図９，図１０（ａ）（ｂ）において、５１は上型となるパンチホルダ、５２はパンチホルダ５１に対し下方に移動可能な設けられ下方への付勢力が与えられているノックアウト、５２ａはカム面、５３はばね、５４はパンチホルダ５１に対向して設けられた下型となるダイホルダ、５５は曲げダイ、５６はダイプレート、５７は半導体、５８はリードである。曲げダイ５５はダイホルダ５４上にダイプレート５６を介して設けられ、ノックアウト５２との間に半導体５７のリード５８を挾み込んで保持する。
【０００４】
５９はダイホルダ５４上に立設されたガイドポスト、６０はこのガイドポスト５９上で上型であるパンチホルダ５１を昇降自在に支持するガイドブッシュである。６１，６２は上，下ストッパ、６３はパンチプレートであって、上、下ストッパ６１，６２はダイプレート５６とパンチプレート６３との間に設けられ、パンチホルダ５１の昇降動作量を設定する。
【０００５】
６４はパンチプレート６３の下側部分に回動可能に軸支されているパンチ、６５はパンチ６４を軸支する支持ピンである。パンチ６４の下端側は、半導体５７のリード５８を折り曲げ成形し得る形状で形成されている。６６は、パンチ６４を、パンチホルダ５１に対しノックアウト５２の側方で回動可能に軸支するとともに、このノックアウト５２の側部に設けたテーパ状カム面５２ａに係合可能な回転ローラである。７０はパンチ６４の回動を選択的に係止可能に構成され非係止時にカム面５２ａへの回転ローラ６６の追従性を解除する係止手段としてのエアシリンダ、７１はエアシリンダ７０により進退動作されるプッシャである。７２はパンチホルダ５１の下側に設けられたシリンダ固定用ブロック、７３はエアシリンダ７０に圧縮空気を供給するエアチューブである。
【０００６】
この従来のリード成形金型、リード成形装置は、これらの構成により図１０（ｂ）に示すように半導体５７のリード５８を成形するパンチ６４の軌跡を、パンチホルダ５１が下降する時はノックアウト５２のテーパ状カム面５２ａに追従させ（下降軌跡７５参照）、パンチホルダ５１が上昇する時はパンチ６４をフリー状態として追従性をなくす（上昇軌跡７６参照）ものである。
【０００７】
この従来のリード成形装置を用いた加工工程は、以下のようなものとなる。すなわち、切断分離された半導体５７を曲げダイ５５上にセットして位置決めする。場合によっては切断されていない半導体５７もあるが、このときはリードフレームのパイロット穴を使って位置決めする。また、上型であるパンチホルダ５１の上昇時において上死点位置でエアシリンダ７０に外部から圧縮空気を導入する。圧縮空気を導入すると、プッシャ７１が支持ピン６３と回転ローラ６２を有するパンチ６４の側面に当たり、パンチ６４は支持ピン６５を支点として、回転ローラ６６がノックアウト５２のテーパ状カム面５２ａに接触する。
【０００８】
この状態でパンチホルダ５１を下降させると、ノックアウト５２は曲げダイ５５の上面にあるリード５８を押え込んだ状態を維持し、パンチ６４が下降することで、回転ローラ６６は、支持ピン６５を支点とした状態で、ノックアウト５２のテーパ状カム面５２ａに常に追従しながら、パンチ６４の先端は下降軌跡７５を辿り、半導体５７のリード５８の折り曲げ成形が行なわれる。そして、パンチホルダ５１が下死点に至った時に、エアシリンダ７０への圧縮空気を遮断する。この状態では、回転ローラ６６はノックアウト５２のテーパ状カム面５２ａへの追従性がなくなり、パンチ６４はフリー状態になる。この状態のままで、パンチホルダ５１を下死点より上死点に上げると、ノックアウト５２は、ばね５３によって常に下方向に押され、かつ回転ローラ６６はテーパ状カム面５２ａへの追従性がなくなっているため、パンチ６４の先端は上昇軌跡２６で常にフリーになりながら上昇する。そして、これによって半導体５７のリード５８先端での不揃いを防止できるものである。
【０００９】
この従来のリード成形金型、リード成形装置は、下降軌跡７５と上昇軌跡７６が異なり、上昇時のパンチ軌跡として従来のような水平方向への戻り動作がなくなり、リード先端を外側に引き擦るといった不揃いを招く虞れがなくなり、製品品質を高めることが可能になるものである。
【００１０】
しかしこのリード成形金型、リード成形装置は、連続して稼動させていると、成形するリードに傷を付けたり、リードの寸法にばらつきが発生して成形精度が悪化し、生産効率の低下を招くものであった。すなわち、同じパンチと曲げダイ，ノックアウトを使って繰返して折り曲げ成形を続けていると、リード表面のメッキがパンチ，曲げダイ，ノックアウトに付着し、これが積層することによって成形対象のリードを傷付けてしまう。場合によってはリードショートを発生させることが生じた。さらに、メッキの付着のため平坦性（コプラナリティ）や曲がり（スキュー）を損ない、スタンドオフ等の寸法にばらつきを生じた。これを避けるため頻繁にクリーニングするのでは、稼動停止で生産効率は低下するし、コストも上昇してしまう。
【００１１】
ところで従来のクリーニング作業は、曲げダイとパンチの当接面を所定のショット数ごと、いわば定期的に金属ブラシや金属ヘラ等で物理的に付着物を除去している。しかし、成形精度が厳しく要求される場合には、クリーニングを頻繁に行わなければならない。曲げダイとパンチを取り外してこのようなクリーニングをするのは生産効率の低下が著しい。
【００１２】
そこでこのようなクリーニング作業で生産が滞るのを防ぐために、特開平１０−３２６８５４号公報で新たな曲げダイとパンチが提案された。これは、曲げダイやパンチの当接面を含む部位の基材と、導電体で形成されるダイ本体とを分割して構成するものである。基材は熱膨張係数が５．５×１０−６以下の超硬合金でつくり、表面には熱処理を施して結合相金属を主成分とする半球状の析出物を生成し、この表面の当接面に気相合成法によるダイヤモンドやダイヤモンド状炭素膜を形成し、この膜の表面粗さを０．０８μｍＲａより小さくしたものである。
【００１３】
しかし、特開平１０−３２６８５４号公報の曲げダイとパンチは、クリーニング作業の間隔は伸ばすものの、金型のコストが上昇し、コスト全体を押し上げるものであった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来のリード成形金型、リード成形装置は、パンチの下降軌跡と上昇軌跡が異なり、リード先端を外側に引き擦って不揃いにしてしまうのを防ぎ、製品品質を高めることが可能になった。しかし、連続して稼動させていると、成形するリードに傷を付けたり、コプラナリティ，スキュー、スタンドオフ等の寸法にばらつきが発生して成形精度が悪化し、生産効率を低下させるという問題があった。
【００１５】
すなわち、曲げダイとパンチがリードと接触して表面を擦る面積が大きいほど、リードメッキが剥離してパンチ当接面に付着し、大きく成長してしまう。確かに上述した従来のリード成形装置は下降軌跡と上昇軌跡を異なった軌道として上昇時のリード先端の外側への引き擦りはなくしているが、上昇軌跡だけを単純にフリーにするものであり、採用された軌道はリードメッキの剥離や付着防止を考慮したものとはなっていなかった。例えば押圧時の下降軌跡ではメッキの剥離や付着防止のためにどのように押圧するのか検討されていないし、この技術では曲げダイとリードは全面的に接触しており、上昇軌跡においてはむしろリード側面のメッキを擦りながら上昇されるものである。このようにメッキの付着に関する限り、基本的に従前のままであり、リード傷や、コプラナリティ，スキュー等のばらつきを生じるものであった。しかも、エアシリンダを使った複雑な制御を行うためリード成形金型、リード成形装置を高価なものにしてしまう。
【００１６】
このようなリードメッキの付着を避ける対策として、頻繁にパンチと曲げダイをクリーニングするのでは、生産効率が低下し、生産コストを上昇させてしまう。また、ダイヤモンドやダイヤモンド状炭素膜を形成した当接面をもつダイやパンチは高価なため、さらに生産コストを押し上げることになる欠点を有すものであった。
【００１７】
このように従来の技術は、エアシリンダを設けてリードの不揃いをなくしたり、ダイヤモンド等でメンテナンスのサイクルを伸ばして生産効率を上げることを目的とするものであったが、いわば対処療法的で、リードメッキの剥離や付着が起こる発生メカニズムの研究が十分でなく、メッキ付着を根本的に解決したリード成形金型、リード成形装置とリード成形方法にはなっていなかった。また、こうしたリード成形金型、リード成形装置を連続稼動させたとき、汚れや錆のためショット数が増してくると、どうしても支持ピンを中心にして動作不良が起こるものであった。さらに、現在環境保全のため鉛を使用しないメッキに移行しつつあるが、メッキの馴染みが良好な鉛を使用しない場合、今後メッキ剥離は深刻な問題となると予想される。
【００１８】
従って本発明は、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型部品に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、安価で、長期間に渡って円滑な成形をすることのできるリード成形金型を提供することを目的とする。
【００１９】
また本発明は、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型部品に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、生産効率の高いリードリード成形装置を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに本発明は、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型部品に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、生産効率の高いリード成形方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために本発明のリード成形金型は、円弧状の押圧部が設けられたパンチと、押圧部によってアウタリードに擦れをほぼ起こさない押圧力を加えることが可能な放物線状の軌道を描いてパンチを下降させることができる案内カムと、半導体装置を載置しパンチとともにアウタリードを折り曲げ成形する曲げダイとを備え、曲げダイには、アウタリードを折り曲げるための曲げ部と、該曲げ部に隣接するとともに、折り曲げ成形時にアウタリードの自由端側の側面と接触し、折り曲げに伴って該側面がほぼ擦れずに表面上を転がって接触位置を曲げ部に移動させることができる円弧状のアール部が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型部品に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、安価で、長期間に渡って円滑な成形をすることができる。
【００２３】
また本発明のリード成形装置は、上述のリード成形金型と、リード成形金型のパンチホルダを上昇、下降させて加圧するプレス部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
これにより、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型部品に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、安価で、長期間に渡って円滑な成形をすることができる。
【００２５】
また本発明のリード成形方法は、曲げ部に隣接して円弧状のアール部が設けられた曲げダイに半導体装置のアウタリードを挟持固定し、アウタリードに擦れをほぼ起こさない押圧力を加えることが可能な放物線状の軌道を描いてパンチを下降させ、アウタリードの自由端を挟持された位置から折り曲げ、アール部にアウタリードの側面が当接すると、アウタリードの折り曲げ成形を開始し、折り曲げに伴って該側面がほぼ擦れずにアール部の表面上を転がって接触位置を曲げ部に移動させることを特徴とする。
【００２６】
これにより、メッキ剥離やリード傷，リードショートが起こり難く、金型に付着するメッキを低減でき、リード寸法のばらつきの少ない、生産効率の高いリード成形方法を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載された発明は、半導体装置のアウタリードを所定形状に成形するための円弧断面の押圧部が設けられたパンチと、半導体装置を載置しパンチとともにアウタリードを折り曲げ成形する曲げダイと、アウタリードを曲げダイ上で挟持するためのノックアウトと、パンチを支持するとともにノックアウトを付勢し、上昇下降できるパンチホルダと、パンチホルダに保持され、パンチを案内して押圧部に弧状の軌道を描かせアウタリードの表面をほぼ擦らずに押圧させる案内カムを備えたリード成形金型であって、押圧部には、アウタリードの肉厚の０．６倍より大きく、該肉厚の２倍より小さい半径の円弧断面が設けられ、曲げダイには、アウタリードを折り曲げるための曲げ部と、該曲げ部に隣接するとともに、折り曲げ成形時にアウタリードの自由端側の側面と接触し、折り曲げに伴って該側面がほぼ擦れずに表面上を転がって接触位置を曲げ部に移動させることができる円弧状のアール部が設けられたことを特徴とするリード成形金型であり、リードの肉厚の０．６倍より大きく２倍より小さい半径の円弧断面の押圧部で押圧するためリードに亀裂や剥離が起こらず、リード形状が安定し、ばらつかない。リード表面を擦らずに押圧のみ行える弧状の軌道で押圧するので、リード表面を摺擦するために起こるパンチへのメッキ付着が抑制できる。リードを折り曲げるための曲げ部に隣接してアール部を設けたため、自由端側がアール部に接触した後、リードの押圧とともに接触位置を転がりだけで曲げ部に移動させることができ、摺擦しないためリードメッキが曲げダイへ付着することが著しく減少する。これによってリード傷やリードショートが起こらず、リード寸法のばらつきを抑えることができ、安価にメッキの付着を防止し、生産効率を上げることができる。長期間に渡って円滑なリードの成形をすることができる。
【００２８】
本発明の請求項２に記載された発明は、ノックアウトが、アウタリードの押え代を一定にするためのリード挟持用段部を備えたことを特徴とする請求項１記載のリード成形金型であり、リード挟持用段部を形成するだけでリードの押え代を一定にでき、リードに加わる荷重の変動を著しく減らすことができる。これによってリードが潰れたり、ノックアウトにメッキが付着したり、押え傷が残ったりすることがなく、リードの寸法がばらばらになったりすることがない。
【００２９】
本発明の請求項３に記載された発明は、パンチをシャフトで回動自在に支持するホルダを備え、該シャフトの軸受にはシャフトの端面に皿状の油溜りが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のリード成形金型であり、油溜りの油が軸受に供給されるとともに、皿状の油溜りで汚れが外部から進入するのを防止できる。油は軸受内部に錆等が発生して動作不良になるのを防止することができ、油溜りに充填した油の量で無給油で稼動を円滑に継続させることができる。
【００３０】
本発明の請求項４に記載された発明は、ホルダにはローラを支持するシャフトが設けられ、該シャフトの軸受にはシャフトの端面に皿状の油溜りが設けられていることを特徴とする請求項３記載のリード成形金型であり、油溜りの油がシャフトの軸受に供給されるとともに、皿状の油溜りで汚れが外部から進入するのを防止できる。油は軸受内部に錆等が発生して動作不良になるのを防止することができ、油溜りに充填した油の量で無給油で稼動を円滑に継続させることができる。
【００３１】
本発明の請求項５に記載された発明は、パンチが、下死点において、押圧部を挟み成形後のアウタリード表面からそれぞれ所定の角度だけ小さくなるような鋭角状の先端部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリード成形金型であり、所定の角度だけ小さくなる鋭角状の先端部であるため、接触面積が最小となり、この角度より大きくても小さくてもメッキ剥離や亀裂が発生するが、これが発生しない。
【００３２】
本発明の請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のリード成形金型と、リード成形金型のパンチホルダを上昇、下降させて加圧するプレス部を備えたことを特徴とするリード成形装置であり、メッキ剥離やリード傷やリードショートが起こらず、寸法のばらつきを抑えることができ、安価に金型部品に付着するメッキを低減でき、生産効率を上げることができる。長期間に渡って円滑なリードの成形をすることができる。
【００３３】
本発明の請求項７に記載された発明は、曲げ部に隣接して円弧状のアール部が設けられた曲げダイに半導体装置のアウタリードを挟持固定し、パンチの先端にアウタリードの肉厚の０．６倍より大きく該肉厚の２倍より小さい半径を有する円弧断面の押圧部を設けるとともに、パンチを下降して該押圧部に弧状の軌道を描かせることにより、アウタリードの表面をほぼ擦らない状態で押圧し、アウタリードの自由端を挟持した位置から折り曲げ、アール部にアウタリードの側面が当接すると、アウタリードの折り曲げ成形を開始し、折り曲げに伴って該アウタリードの側面がほぼ擦れずにアール部の表面上を転がって接触位置を曲げ部に移動させ、アウタリードを所定の形状に成形することを特徴とするリード成形方法であり、リードの肉厚の０．６倍より大きく２倍より小さい半径の円弧断面の押圧部で押圧するためリードに亀裂や剥離が起こらず、リード形状が安定し、ばらつかない。リード表面を擦らずに押圧のみ行える弧状の軌道で押圧するので、リード表面を摺擦するために起こるパンチへのメッキ付着が抑制できる。自由端側がアール部に接触した後、リードの押圧とともに接触位置を転がりだけで曲げ部に移動させることができ、摺擦しないからリードメッキが曲げダイへ付着することが減る。これによってリード傷やリードショートが起こらず、寸法のばらつきを抑えることができ、安価にメッキの付着を防止し、生産効率を上げることができる。
【００３４】
本発明の請求項８に記載された発明は、アウタリードの押え代を一定にするためのリード挟持用段部が設けられたノックアウトを設け、該ノックアウトと曲げダイで半導体装置を挟持することにより半導体を装着することを特徴とする請求項６記載のリード成形方法であり、リード挟持用段部を形成するだけでリードの押え代を一定にでき、リードに加わる荷重の変動を著しく減らすことができる。これによってメッキ剥離やリードが潰れたり、ノックアウトにメッキが付着したり、押え傷が残ったりすることがなく、リードの寸法がばらばらになったりすることがない。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるリード成形金型、リード成形装置とそのリード成形方法について説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるリード成形装置の全体構成図、図１（ｂ）は（ａ）のリード成形金型拡大図、図２は図１（ｂ）のリード成形金型の要部図、図３は本発明の実施の形態１におけるリード成形金型のパンチの構成図、図４（ａ）は本発明の実施の形態１における案内カムとローラの説明図、図４（ｂ）は（ａ）の案内カムをテーパ面で構成したときの説明図、図４（ｃ）は（ａ）の案内カムで降下するパンチの押圧部の軌道の説明図である。
【００３６】
図１（ａ）（ｂ）において、１は複数個の半導体が多数列を形成したシートもしくは個片とされた半導体を折り曲げるリード成形装置、２はリード成形装置１の金型（本発明のリード成形金型）である。３は金型２の押圧側を構成するパンチホルダ、４は金型２のダイ側を構成するダイホルダ、５は案内のためのポスト、６はポスト５を挿通するブッシュ、７ａは金型２のストッパとなる上型ストッパ、７ｂは上型ストッパ１と対向してストッパを構成する下型ストッパである。リード成形装置１は、この金型２と、パンチホルダ３を上昇しまた下降させて加圧することができるプレス部（図示しない）を備えている。
【００３７】
次に図２，図３において、８は後述のノックアウト１３を背後から付勢するばね、９はパンチバッキング、１０はパンチプレート、１１は後述のシャフトホルダ１９の位置を微調整するスペーサ、１２は半導体のリードフレームを両側からガルウィング状に折り曲げる一対のパンチ、１２ａはパンチ１２の先端部である。１３は半導体の両側のリードフレームを挟持するノックアウト、１４はパンチ１２に軌道修正を施すためのライナー、１５はパンチ１２が下降するときパンチ１２の先端が弧状の軌道を描くためのカム面が形成されている案内カム、１６は案内カム１５のカム面上を摺動してパンチ１２の先端に弧状の軌道を描かせるためのローラである。ローラ１６は超硬材から作られる。
【００３８】
弧状の軌道は、後述するパンチ１２の押圧部１２ａ１のリード表面に対する押圧方向とその円弧断面の形状とによって、図４（ｃ）に示すようにリードに擦れをほぼ起こさないで押圧する軌道である。基本的には、この軌道は上下動に続く円弧軌道となる。この軌道を描かせる案内カム１５のカム面は、図４（ａ）に示すようにローラ１６を徐々に押し上げる所定の円弧形状を有しているが、突出高さが小さい場合テーパ面に近づく。そしてこのような突出高さが小さい場合、カム面を図４（ｂ）に示すようにテーパ面で近似しても、円弧形状の場合と同様にリードに亀裂や擦れを生じさせることはない。そしてこの場合には、弧状の軌道は円弧軌道というより、むしろ放物線状の軌道になる。このとき図４（ｃ）に示す円弧は図７のような放物線状の軌道になる。従って本発明でいう弧状の軌道とは、通常のカム面で上下動した後の円弧軌道、もしくはテーパ面のときの上下動後の放物線状軌道を意味する。実際の形状の一例を後述の図６に示す。ここで擦れを起こす摺擦成分は許容限度内（摺擦成分によってメッキ表面に亀裂が入らない範囲）、ほとんどゼロとなるように抑えられ、すなわちほぼ擦れを起こさないで押圧力のみが作用する状態が実現できる。
【００３９】
１７はパンチ１２を回転自在に支持しリードを折り曲げるための運動の中心となる一対のシャフト、１７ａはシャフト１７の軸受で端面に設けられ油を供給するための皿状の油溜り、１８はローラを回動自在に挿通してローラ１６の動きをパンチ１２に伝える一対のシャフト、１８ａはシャフト１８の軸受で端面に設けられ油を供給するための皿状の油溜り、１９はシャフト１７を保持する一対のシャフトホルダ（本発明のホルダ）である。シャフト１７とシャフト１８はそれぞれＳＵＳ４４０から作られ、シャフトホルダ１９はローラ１６と同様に超硬材で作られる。油溜り１７，１８ａにはグリースが充填される。
【００４０】
ローラ１６の中心に挿通されるシャフト１８はパンチ１２上部で両持ち支持され、パンチ１２全体はシャフト１７によってシャフトホルダ１９に両持ち支持される。従って案内カム１５によって下降するローラ１６が側方に押圧されると、梃子の作用でパンチ１２の先端は弧状の軌跡を描いて互いに接近する。このときにリードは折り曲げられる。２０はダイプレート、２１はダイプレート２０を支持するダイ枠、２２はリードをパンチ１２とで協働して折り曲げる曲げダイ、２２ａは曲げダイ２２の曲げ協働部、２３は曲げダイ２２の高さを微調整するためのスペーサである。
【００４１】
続いて、本実施の形態１におけるパンチ１２の先端部１２ａの詳細と、曲げダイ２２の形状の詳細について説明する。図５は本発明の実施の形態１におけるパンチの押圧部と曲げダイの曲げ部の説明図、図６はパンチの押圧部の軌道とリードフレームの接触状態に関する比較のための説明図、図７は本発明の実施の形態１におけるパンチの押圧部の軌道とリードフレームの接触状態説明図である。
【００４２】
図５において、１２ａ１は先端部１２ａでリードフレームを押圧してガルウィング状に屈曲させる押圧部、１２ａ２は先端部１２ａの下側テーパ部、１２ａ３は先端部１２ａの上側テーパ部、１２ａ４は段部である。押圧部１２ａ１の形状は、リード２４（後述する）の肉厚の０．６倍より大きく、２倍より小さい曲率半径の９０°未満の円弧断面となっている。このような大きさの曲率半径を採用したことにより、リードに亀裂や剥離が起こらず、リード形状が安定し、ばらつかない。
【００４３】
また、２２ａ１は曲げ協働部２２ａでノックアウト１３から突出したリード２４を直ちに屈曲させる第１曲げ部、２２ａ２はパンチ部１２の押圧部１２ａ１が押圧した状態でリード２４に接触しない非接触部、２２ａ３はリード２４を曲げ協働部２２ａの形状に従って所定形状にするための第２曲げ部、２２ａ４は曲げ協働部２２ａによる折り曲げと同時にリード２４の接触位置を第２曲げ部２２ａ３の位置までほぼ擦れずに転がりながら送ることができるアール部である。なお、ここで転がりというのは、接触位置が表面で摺擦を起こさずにこの位置を中心にリード２４が回転して移動することを意味する。
【００４４】
アール部２２ａ４の曲率半径は、円滑に転がって移動させることができるようにできるだけ大きい方がよい。また、２４は半導体の側方から延出されたリードフレームのリード、２４ａはチップを樹脂で封止した半導体の装置本体である。本発明の曲げ部は、実施の形態１においては曲げ協働部２２ａからアール部２２ａ４を除いたものである。なお、リード２４の非接触部２２ａ２付近を挟んでの屈曲形状は、押圧部１２ａ１，第１曲げ部２２ａ１，第２曲げ部２２ａ３の形状で基本的に決定される。
【００４５】
ところで、本実施の形態１のパンチ１２の先端部１２ａは、最も下降した下死点でリード２４との間に次のような形状を有している。押圧部１２ａ１は、リード２４（後述する）の肉厚Ｔの０．６倍より大きく、２倍より小さい曲率半径ｒの９０°未満の円弧断面、すなわち０．６×Ｔ＜ｒ＜２×Ｔであり、先端部１２ａの下側テーパ部１２ａ２とリード２４の間の角度θ１は５°≦θ１≦２０°であり、また上側テーパ部１２ａ３とリード２４の間の角度θ２は５°≦θ２≦１５°である。
【００４６】
パンチ１２の押圧部１２ａ１は、水平に延びたリード２４にＬ０で当接すると弧状の軌跡を辿って降下し、下死点までリード２４を押圧部１２ａ１で押圧する。このときθ１とθ２をリード２４と先端部１２ａとの間に設けることにより、円弧断面の押圧部１２ａ１の両側面はまったくリード２４の表面に接触せず、リード表面に無理な応力が加わることはない。リード２４と接触するのは９０°未満の円弧部分Ｐ１〜Ｐ２に限られ、メッキの施された表面をほとんど摺擦しないでリード２４の折り曲げを完了することができる。そして実測によれば、θ１とθ２がこの範囲より大きくても小さくても、リード２４に対してメッキ剥離やリードフレームに亀裂が起こるが、押圧部１２ａ１の上述した所定の大きさの円弧断面とともに、この範囲に角度θ１，θ２を設定することにより、こうした亀裂や剥離が起こらず良好な押圧が可能になる。
【００４７】
このように実施の形態１においては、押圧力が加えられる間にリード２４の上下両表面が擦られることはないが、これはパンチ１２の軌道や、パンチ１２と曲げダイ２２の形状、といったそれぞれの要素の優位性、及びこれらの連携によって相乗効果として得られるものである。すなわち、図５に示すように、パンチ１２の先端部１２ａに所定の大きさの円弧断面形状（押圧部１２ａ１）を設けず、またθ１とθ２を与えなかったり、第２曲げ部２２ａ３が平面状に延びた（アール部２２ａ４がない）場合を想定したとき、リード２４表面を垂直方向にパンチ１２で押圧すると、まずリード先端のエッジが第２曲げ部２２ａ３に当接し、リードの屈曲によってリード２４が第２曲げ部２２ａ３上を擦りながら前進する。このときパンチ１２の先端部１２ａとリード２４の上面との間もリード２４の屈曲に伴って擦りながら接触状態となる。これではメッキが剥がれてパンチ１２と曲げダイ２２に付着する。
【００４８】
しかし、実施の形態１のように、押圧部１２ａ１として所定の大きさの円弧断面を与えるとともに先端部１２ａにθ１とθ２に設け、第２曲げ部２２ａ３の先にアール部２２ａ４が設けた場合、図７に示すような状態となる。すなわち、弧状に降下させたパンチ１２でリード２４に押圧力を加え、まずリード２４の自由端側の側面をアール部２２ａ４に線接触させ、押圧部１２ａ１の軌道降下に伴ってリード２４を線接触のままずれたりせずに転がって（回転して）移動させ、下死点に至ったとき第２曲げ部２２ａ３に一挙に面接触する。というのは第２曲げ部２２ａ３は円弧部分Ｐ１から所定距離ｓの間が平面形状とされており、回転で一挙に面接触するからである。
【００４９】
実施の形態１においてはこのように折り曲げ開始時から面接触するまで、アール部２２ａ４と第２曲げ部２２ａ３において戻り擦れが生じることはほとんどない。また弧状の軌道による降下と押圧部１２ａ１の形状でリード２４の表面は押圧部１２ａ１によって擦られることなく最小の接触面積で折り曲げを終了する。図７の一連の動きはこのときのリード２４とアール部２２ａ４との接触状態を示す。ここで示す回転接触範囲Ｃ１が線接触でリード２４の自由端側が回転しながら接触する区間であるが、回転に伴う線接触であるため擦られてメッキが付着することはまずなく、付着があったとしてもアール部２２ａ４の部分はリード２４のコプラナリティ，スキューの寸法と関係がないところであり、図５に示すように半導体のリードはＰ１から所定距離Ｌの位置で切断されて使用するため、半導体の最終製品に影響することはない。さらに、成形後にパンチ１２がリードから離れたとき、成形されたリードが戻りシゴキでメッキを剥がすようなこともない。なお、距離ｓと距離Ｔとは、ｓ＝Ｌ×（０．３５〜０．５０）の関係があるのが望ましい。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態１のパンチ１２と曲げダイ２２はそれぞれの作用、及び相互に連携し合うことによって、摺擦部分も無駄な接触もほとんどなく、リード２４のメッキがパンチ１２や曲げダイ２２へ付着したり、リード傷やリードショートを起こすこともなく、寸法のばらつきも発生しない。押圧部１２ａ１の形状と、案内カム１５のカム面の形状、パンチ１２，曲げダイ２２の形状に改良を加えるだけであるから、安価に生産効率を上げることができる。
【００５１】
ところで、本実施の形態１の案内カム１５はローラ１６に押圧力を作用させ、パンチ１２に折り曲げ加工をさせるものである。しかし長時間に渡って駆動力を作用させるため、錆や金属疲労，汚れ等で円滑な動作を妨げるトラブルが発生し易い。またシャフト１７は、パンチ１２が弧状軌道を移動するとき回転中心となるため、ここが固くなると摺擦が生じ、パンチ１２の固定化状態、いわゆるシゴキ曲げを起こす。これによってメッキ剥離や擦れ傷が生じる。そこで本実施の形態１では、図３に示すようにパンチ１２にシャフト１７，１８に油を供給するための皿状の油溜り１７ａ，１８ａを設けている。油溜り１７ａ，１８ａにはグリースが充填され、ローラ１６とシャフト１７の間、シャフト１８とシャフトホルダ１９との間に油を供給するとともに、汚れが外部から進入するのを防止している。そしてグリースは軸受内部に錆等が発生して動作不良になるのを防止し、油溜り１７ａ，１８ａに充填したグリースの量で所定の期間無給油で円滑に動作させることができ、稼動を継続させることができる。さらに実施の形態１においては、シャフトホルダ１９を超硬材とし、シャフト１７にＳＵＳ４４０を用いているため、長期に渡って金属疲労を生じることなく、精度が劣化することがない。
【００５２】
次に、本実施の形態１のノックアウト１３について説明する。図８（ａ）は本発明の実施の形態１におけるリード成形金型のノックアウトと曲げダイとでリードを挟持した側面図、図８（ｂ）は（ａ）のリード成形金型のノックアウト斜視図である。図８（ａ）（ｂ）において、１３ａはノックアウトに形成したリード挟持用段部である。リード挟持用段部１３ａは段部の高さΔが、Δ＝（Ｔ＋２×δ−ｄ）に設定されている。ここでＴはリード厚さ、δはメッキ厚さ、ｄはリード押え代であり、ｄ＝０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍである。リード挟持用段部１３ａの高さΔをこの寸法に設定することにより、実施の形態１のノックアウト１３は、リード挟持用段部１３ａがない場合と比較してリードに加わる荷重の変動を著しく減らすことができる。
【００５３】
すなわち、セットボルトの締め方で変化するばね８の荷重がノックアウト１３に加わるため、ばね圧やリードの被押圧面積の変化によって１つのリードに加わる荷重が変動する。そしてこれによってリードが潰れたり、ノックアウト１３にメッキが付着したり、とくにノックアウト１３付近ではリードに押え傷が入ったりする。さらにはこれがパンチ１２と曲げダイ２２による成形加工にも影響を及ぼし、リードの寸法がばらばらになったりする。
【００５４】
しかし、実施の形態１のリード挟持用段部１３ａは常にΔの高さで、リード押え代ｄは０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍが常に確保され、過荷重が加わったとしてもリード押え代ｄ分しか挟持されることはない。従って、リードが潰れたり、ノックアウト１３にメッキが付着したり、リードに押え傷が残ったりすることは起こらない。加わる荷重の変動が少ないため成形時の寸法のばらつきも減少する。またノックアウト１３で押えた後に曲げ工程が始まり、この押えが完了するタイミングが変わるとコプラナリティやキューのばらつきを生じるが、リード挟持用段部１３ａを設けることによりこれが一定し、曲げ寸法のばらつきが長期間に渡って安定する。
【００５５】
このように実施の形態１のリード成形金型とリード成形装置、リード成形方法によれば、パンチ１２の軌道や形状と曲げダイ２２の形状が双方関連し合うことによって、リード２４の摺擦も無駄な接触もほとんどなく、メッキ剥離はほとんどなく、リード２４のメッキがパンチ１２や曲げダイ２２へ付着することが減り、これによってリード傷やリードショートが起こらず、寸法のばらつきが生じることがない。案内カム１５のカム面の形状とパンチ１２，曲げダイ２２の形状に特徴をもたせるだけであるから、安価にメッキの付着を防止し、生産効率を上げることができる。
【００５６】
また、本実施の形態１のリード成形金型とリード成形装置、リード成形方法によれば、案内カム１５のカム面の形状とパンチ１２，曲げダイ２２によって、擦れもほとんどなく、メッキ剥離や打ち傷等をなくすことができ、パンチ１２は長期間円滑に動作させることができ、従来の技術では２０００ショット程度でクリーニングを行っていたものが、２００００００ショット以上経過してもトラブルがなく、メンテナンスのサイクルを従来より３オーダー以上伸ばすことができる画期的なものである。２００００００ショット以上の試験運転により今後更なる効果が期待される。また、期間的には従来パンチ１２が多くは１〜２週間程度で動作不良に陥っていたが、実施の形態１のリード成形金型とリード成形装置を試験運転したところ、長期間連続稼動させても、トラブルはなく、メンテナンスを行う必要がない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のリード成形金型によれば、リードの肉厚の０．６倍より大きく２倍より小さい半径の円弧断面の押圧部で押圧するためリードに亀裂や剥離が起こらず、リード形状が安定し、ばらつかない。リード表面を擦らずに押圧のみ行える弧状の軌道で押圧するので、リード表面を摺擦するために起こるパンチへのメッキ付着が抑制できる。リードを折り曲げるための曲げ部に隣接してアール部を設けたため、自由端側がアール部に接触した後、リードの押圧とともに接触位置を転がりだけで曲げ部に移動させることができ、摺擦しないためリードメッキが曲げダイへ付着することが著しく減少する。これによってリード傷やリードショートが起こらず、リード寸法のばらつきを抑えることができ、安価にメッキの付着を防止し、生産効率を上げることができる。長期間に渡って円滑なリードの成形をすることができる。
【００５８】
従来は２０００ショット程度でクリーニングを行っていたものが、２００００００ショット以上経過してもトラブルがなく、メンテナンスのサイクルを従来より３オーダー以上伸ばすことが可能な、画期的なものである。また、期間的には従来多くは１〜２週間程度で動作不良に陥っていたが、長期間メンテナンスを行う必要がない。
【００５９】
また、リード挟持用段部を形成するだけでリードの押え代を一定にでき、リードに加わる荷重の変動を著しく減らすことができる。これによってリードが潰れたり、ノックアウトにメッキが付着したり、押え傷が残ったりすることがなく、リードの寸法がばらばらになったりすることがない。油溜りの油が軸受に供給されるとともに、皿状の油溜りで汚れが外部から進入するのを防止できる。油は軸受内部に錆等が発生して動作不良になるのを防止することができ、油溜りに充填した油の量で無給油で稼動を円滑に継続させることができる。さらに所定の角度だけ小さくなる鋭角状の先端部であるため、接触面積が最小となり、この角度より大きくても小さくてもメッキ剥離や亀裂が発生するが、これが発生しない。
【００６０】
本発明のリード成形装置によれば、メッキ剥離やリード傷やリードショートが起こらず、寸法のばらつきを抑えることができ、安価に金型部品に付着するメッキを低減でき、生産効率を上げることができる。長期間に渡って円滑なリードの成形をすることができる。
【００６１】
本発明のリード成形方法によれば、リードの肉厚の０．６倍より大きく２倍より小さい半径の円弧断面の押圧部で押圧するためリードに亀裂や剥離が起こらず、リード形状が安定し、ばらつかない。リード表面を擦らずに押圧のみ行える弧状の軌道で押圧するので、リード表面を摺擦するために起こるパンチへのメッキ付着が抑制できる。自由端側がアール部に接触した後、リードの押圧とともに接触位置を転がりだけで曲げ部に移動させることができ、摺擦しないからリードメッキが曲げダイへ付着することが減る。これによってリード傷やリードショートが起こらず、寸法のばらつきを抑えることができ、安価にメッキの付着を防止し、生産効率を上げることができる。
【００６２】
また、リード挟持用段部を形成するだけでリードの押え代を一定にでき、リードに加わる荷重の変動を著しく減らすことができる。これによってメッキ剥離やリードが潰れたり、ノックアウトにメッキが付着したり、押え傷が残ったりすることがなく、リードの寸法がばらばらになったりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるリード成形装置の全体構成図
（ｂ）（ａ）のリード成形金型拡大図
【図２】図１（ｂ）のリード成形金型の要部図
【図３】本発明の実施の形態１におけるリード成形金型のパンチの構成図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における案内カムとローラの説明図
（ｂ）（ａ）の案内カムをテーパ面で構成したときの説明図
（ｃ）（ａ）の案内カムで降下するパンチの押圧部の軌道の説明図
【図５】本発明の実施の形態１におけるパンチの押圧部と曲げダイの曲げ部の説明図
【図６】パンチの押圧部の軌道とリードフレームの接触状態に関する比較のための説明図
【図７】本発明の実施の形態１におけるパンチの押圧部の軌道とリードフレームの接触状態説明図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１におけるリード成形金型のノックアウトと曲げダイとでリードを挟持した側面図
（ｂ）（ａ）のリード成形金型のノックアウト斜視図
【図９】従来のリード成形装置の全体図
【図１０】（ａ）従来のリード成形装置の要部拡大図
（ｂ）従来のリード成形装置の動作説明図
【符号の説明】
１　リード成形装置
２　金型
３　パンチホルダ
４　ダイホルダ
５　ポスト
６　ブッシュ
７ａ　上型ストッパ
７ｂ　下型ストッパ
８，５３　ばね
９　パンチバッキング
１０　パンチプレート
１１　スペーサ
１２，６４　パンチ
１２ａ　先端部
１２ａ１　押圧部
１２ａ２　下側テーパ部
１２ａ３　上側テーパ部
１２ａ４　段部
１３　ノックアウト
１４　ライナー
１５　案内カム
１６　ローラ
１７　シャフト
１７ａ　油溜り
１８　シャフト
１８ａ　油溜り
１９　シャフトホルダ
２０　ダイプレート
２１　ダイ枠
２２，５５　曲げダイ
２２ａ　曲げ部
２２ａ１　第１曲げ部
２２ａ２　非接触部
２２ａ３　第２曲げ部
２２ａ４　アール部
２３　スペーサ
２４，５８　リード
２４ａ　装置本体
５１　パンチホルダ
５２　ノックアウト
５２ａ　カム面
５４　ダイホルダ
５６　ダイプレート
５７　半導体
５９　ガイドポスト
６０　ガイドブッシュ
６１，６２　上，下ストッパ
６３　パンチプレート
６５　支持ピン
６６　回転ローラ
７０　エアシリンダ
７１　プッシャ
７２　シリンダ固定用ブロック
７３　エアチューブ
７５　下降軌跡
７６　上昇軌跡
【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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