(57)【要約】【課題】凹溝の溝深さが深く且つ溝幅が狭くなってもその加工で割れることなく耐え得るリードフレーム加工用コイニングポンチを提供する。【解決手段】リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチであって、加工時に前記リードフレームの表面に接するポンチ先端部を有するポンチ中子部２と、加工時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部９を有しそのポンチ軸方向の中空部１０を有する中空ポンチ本体部３とを備えるとともに、前記ポンチ中子部２が前記中空ポンチ本体部３の中空部１０に嵌入されてなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチであって、加工時に前記リードフレームの表面に相対するポンチ先端部を有するポンチ中子部と、加工時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部を有しそのポンチ軸方向の中空部を有する中空ポンチ本体部とを備えるとともに、前記ポンチ中子部が前記中空ポンチ本体部の中空部に嵌入されてなることを特徴とするリードフレーム加工用コイニングポンチ。
【請求項２】
前記中空ポンチ本体部の前記中空部とポンチ中子部が共にリードフレーム加工用コイニングポンチ先端に向かって細くなる形状に形成されてなる請求項１に記載のリードフレーム加工用コイニングポンチ。
【請求項３】
リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチの製造方法であって、外形がコイニングポンチの製品外形に形成された棒状素材を製造し、この棒状素材の先端面にリードフレームの表面に形成する凹溝の溝幅を残すようにして中心部材と中空部材とに棒状素材の軸方向で切り離し、前記中空部材の軸方向に貫通している中空部に前記中心部材を少なくともその先端面がリードフレームの表面に形成する凹溝の溝深さに相当する長さを設けて挿入されてなることを特徴とするリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法。
【請求項４】
前記中心部材と前記中空部材との切り離しをワイヤ放電加工により行う請求項３に記載のリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法。
【請求項５】
溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有することを特徴とするリードフレーム。
【請求項６】
溝幅寸法が０．１〜０．５ｍｍである請求項５に記載のリードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム加工用コイニングポンチ、そのコイニングポンチの製造方法、及びリードフレームに関し、詳細には半導体部品の半田付け時における半田の広がりを止めるためのリードフレームに設けられるＶ字状、Ｕ字状などの凹溝のコイニング加工技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置のリードフレームのダイパッドには、例えば図５に示すようにダイパッド４１の表面の外周側に沿って矩形リング状に凹溝４２が形成されている。半導体チップ４３は、前記リング状に形成された凹溝４２の内側でダイパッド４１に半田付けされる。前記凹溝４２は、その半田付けの際に溶融した半田が接合部以外に流出して広がるのを防止するための溝である。なお、図において、ｗは溝幅、ｈは溝深さを示す。
【０００３】
上記凹溝４２は、リードフレームを成形加工する工程において、例えば図６に示すようなコイニングポンチ４４をプレス装置に取付けコイニング加工して成形される。前記コイニングポンチ４４の先端面４５の外周部には、ダイパッド４１に形成する矩形リング状の凹溝４２の溝幅と溝深さに対応するコイニング加工部（凸部）４６が形成され、その内側はダイパッド４１の表面と接する平面４７に形成され、凹溝の成形部４８となっている。なお、４９はコイニング加工の際の空気圧を逃がすための孔である。また、コイニングポンチ４４は、主に超硬合金が用いられる。
【０００４】
一方、近年、半導体装置の小型、軽量化の要請により、半導体チップやリードフレームが小さくなり、ダイパッドに設けられる上記凹溝の範囲（接合領域）も小さくなるので、凹溝の投影形状が厳しいものになってきている。言い換えれば、小型になっても半導体チップのダイパッドへの所定の接合領域は必要でそれを確保するためには、凹溝の矩形リング形状の角部のコーナーＲを小さくより直角に近い形状に形成する必要があると同時に、凹溝の溝幅を狭く形成する必要がある。凹溝の溝幅を狭く形成する場合、半田付けの際の半田の広がりを防止するために漏出する半田を収容すべく凹溝の断面積を大きく形成する必要がある。凹溝の断面積を大きく形成するには、溝幅の狭くなった分溝深さを深くする必要がある。このようなことから、凹溝の断面形状はＶ字状からＵ字状へ、また浅い溝から深い溝へと変える必要があり、例えば、半田の広がりを止めるために溝幅を狭めるには限界があるために溝深さを０．２０ｍｍから０．３ｍｍ乃至０．３５ｍｍへと深くする必要がある。結果として凹溝の断面形状はＵ字状で且つ深さのある溝が要求されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにリードフレームのダイパッドに設ける凹溝のリング状の形状のコーナーＲを小さく、且つ、凹溝の断面形状をＵ字状で深さのある形状とした場合、この凹溝を加工するコイニングポンチの先端面の形状（凹溝の成形部の形状）は、図７に部分拡大して示すような、ダイパッドに形成する矩形リング状の凹溝の溝幅と溝深さに対応するコイニング加工部（凸部）５０が形成された形状となる。すなわち、矩形の一方の辺５１と他方の辺５２が交差するコーナー部分５３は、従来よりも辺５１と辺５２の間が小さなＲで形成され、且つ、コイニング加工部５０内側のダイパッドの表面に接する平面５４とコイニング加工部５０との立ち上がり部分のコーナーｒも極めて小さく形成されている。
【０００６】
上記凹溝の成形部４８の形状を有するコイニングポンチ４４でダイパッド４１に凹溝４２をコイニング加工した場合、コイニングポンチ４４の成形部４８は大きな反力を受ける。この反力はコイニング加工部５０のコーナー部分５３、特に辺５１と辺５２の間のコーナーＲと平面５４とコイニング加工部５０との立ち上がり部分のコーナーｒが交差している部分５５に応力集中を発生させ、大きな応力集中は割れの起点を作り、成形部４８のコイニング加工部５０の一部を欠落させる。特に、コイニング加工部５０の幅が狭く且つ高さがある形状で、更にコーナーＲとｒが小さくなると割れやすくなり、上述した、断面形状がＵ字状で且つ深さのある凹溝の要請には対応できていない。因みに、凹溝４２の溝深さｈ、溝幅ｗとした場合にその比率（ｈ／ｗ）が１以下であれば、例えば溝深さｈ＝０．２０ｍｍのとき数十万回のコイニング加工に耐えるコイニングポンチが、比率（ｈ／ｗ）が１を超えｈ＝０．２７ｍｍとしただけで数十回で割れを生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その第１の目的は、凹溝の溝深さが深く且つ溝幅が狭くなってもその加工で割れることなく耐え得るリードフレーム加工用コイニングポンチ及びその製造方法を提供するものである。第２の目的は、溝幅寸法より溝深さの深い凹溝をダイパッドの表面に有するリードフレームを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係るリードフレーム加工用コイニングポンチは、リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチであって、加工時に前記リードフレームの表面に相対するポンチ先端部を有するポンチ中子部と、加工時に前記リードフレームに凹溝を形成するコイニング加工部を有しそのポンチ軸方向の中空部を有する中空ポンチ本体部とを備えるとともに、前記ポンチ中子部が前記中空ポンチ本体部の中空部に嵌入されてなるものである。
【０００９】
上記の構成では、加工時にリードフレームの表面と相対するポンチ先端部をポンチ中子部に、加工時にリードフレームに例えばリング状の凹溝を形成するコイニング加工部（凸部）を中空ポンチ本体部にそれぞれ別々に構成しているので、コーナーｒが無くなりコーナーｒに掛かる応力集中が無くなるため凹溝のｈ／ｗの比率が１以上であっても、コイニング加工部が割れや欠落を起こすことなくコイニング加工することができる。なお、実験によれば、銅合金の材質、板厚さ及び凹溝の溝幅ｗなどにもよるが、一般的なもので凹溝のｈ／ｗの比率が２．０程度までは割れることなくコイニング加工が可能である。
【００１０】
そして、上記請求項１のリードフレーム加工用コイニングポンチにおいては、中空ポンチ本体部の中空部とポンチ中子部が共にポンチ先端に向かって細くなる形状に形成されてなることが好ましい（請求項２）。このように構成することで、ポンチ中子部を中空ポンチ本体部の中空部内にしっかりと嵌入できる上に、凹溝の溝深さｈに対応するコイニング加工部の凸部の突出量が調整しやすくなる。
なお、ストレートに切り離した場合には、スペーサを挿入することでしっかりと嵌入できる。
【００１１】
また、上記第１の目的を達成するために、本発明（請求項３）に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法は、リードフレームの表面に凹溝を加工するコイニングポンチの製造方法であって、外形がコイニングポンチの製品外形に形成された棒状素材を製造し、この棒状素材の先端面にリードフレームの表面に形成する凹溝の溝幅を残すようにして中心部材（ポンチ中子部に相当）と中空部材（中空ポンチ本体部に相当）とに棒状素材の軸方向で切り離し、前記中空部材の軸方向に貫通している中空部に前記中心部材を少なくともその先端面がリードフレームの表面に形成する凹溝の溝深さに相当する長さを設けて挿入されてなるものである。
【００１２】
上記の製造方法により、請求項１に係るリードフレーム加工用コイニングポンチが比較的容易に製造できる。そして特に、前記中心部材と前記中空部材との切り離しをワイヤ放電加工により行う（請求項４）ことで、切り離しが精度良く行える上に、請求項２に記載の構成の加工も容易に行える。
【００１３】
また、本発明（請求項５）に係るリードフレームは、溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの出現により、溝幅ｗの寸法より溝深さｈの深い（比率ｈ／ｗが１以上）例えばリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するリードフレームを安定して製造できるようになり、これにより、ダイパッドを小さく構成しても半導体チップの半田付けを半田の広がりを止めて行え、半導体装置の小型、軽量化の要請に応えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、ａは軸方向断面図、ｂはａのＡ矢視図である。１はリードフレーム加工用コイニングポンチ、２はポンチ中子部、３は中空ポンチ本体部である。
【００１６】
ポンチ中子部２は、断面矩形の中実の棒状体であって、先端に、加工時にリードフレーム（ダイパッド）４の表面５に接するポンチ先端部６を有する。
【００１７】
中空ポンチ本体部３は、外形は従来のポンチと同形状であって本例では軸方向先端から中央までの間にテーパ部７を有する断面矩形の棒状体であって、先端に、加工時にリードフレーム４にリング状の凹溝８を形成するコイニング加工部９を有する。また、そのコイニング加工部９から軸方向の反コイニング加工部の端部までコイニングポンチ１の中心にポンチ軸方向の中空部１０を有する
【００１８】
そして、上記ポンチ中子部２を、上記中空ポンチ本体部３の中空部１０との間にスペーサ１１を介挿して嵌入することでリードフレーム加工用コイニングポンチ１を構成している。
【００１９】
上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチ１によれば、ポンチ中子部２のポンチ先端部６と中空ポンチ本体部３のコイニング加工部９とは分離しており、従来のようにコーナーｒが無くなりコーナーｒに掛かる応力集中が無くなるため凹溝のｈ／ｗの比率が１以上であっても、コイニング加工部９が割れや欠落を起こすことなくコイニング加工することができる。
【００２０】
図２は、上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチを製造する手順の概要を示す説明図である。上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチの製造は、先ず、外形がコイニングポンチ１の製品外形に形成された棒状素材１２を製造して準備し、この棒状素材１２の中心に空気圧逃がし孔１３を開ける（図２ａ参照）。
【００２１】
次いで、空気圧逃がし孔１３に挿通して放電加工用ワイヤ１４を設け、この放電加工用ワイヤ１４を、図２ｃの矢印１５のように断面矩形となるように移動させて、中心部材（ポンチ中子部に相当）１６と中空部材（中空ポンチ本体部に相当）１７とに軸方向で切り離す（図２ｂ〜２ｄ参照）。この切り離しにおいて、中空部材１７の先端側の肉厚をリードフレームの表面に形成するリング状の凹溝の溝幅となるように放電加工を行う。
【００２２】
上記のように放電加工して切り離した中心部材１６と中空部材１７を用いて、中心部材１６を切り離して開けた中空部材１７の中空部１８に、図１に示したように中心部材１６をスペーサ１１を介挿して嵌入することでリードフレーム加工用コイニングポンチ１を製造する。この嵌入の際に、中心部材１６をその先端面１９がリードフレームの表面に形成するリング状の凹溝の溝深さに相当する長さ分だけ後退させて強固に嵌入することで、凹溝の溝幅と溝深さに対応する形状のコイニング加工部（凸部）が形成される。
【００２３】
図３は、本発明に係るリードフレームの説明図であって、ダイパッドのみを拡大して示す。このリードフレーム（ダイパッド）４の表面５には、溝幅ｗと溝深さｈの比率（ｈ／ｗ）が２（ｗ＝０．２ｍｍ、ｈ＝０．４ｍｍ）の凹溝８がダイパッド４の外周側に沿って矩形リング状に形成されている。このリードフレーム４のコイニング加工は、上記図２に示す要領で製造した凹溝の溝幅ｗ＝０．２ｍｍで溝深さｈ＝０．４ｍｍに対応するコイニング加工部９を有する図１に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ１を用いて銅合金リードフレーム材に行ったものである。このコイニング加工は、数十万回程度行った時点でもリードフレーム加工用コイニングポンチ１のコイニング加工部９に割れが認められておらず、従来よりも格段に耐久性に優れている。
【００２４】
図４は、本発明に係る別の実施形態のリードフレーム加工用コイニングポンチの軸方向断面図である。
【００２５】
上記図４に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ２１は、上記図２に示す製造要領において、中心部材１６の断面の大きさが後端側に行くに伴い大きくなるようにテーパを形成して中空部材１７と切り離す。そして、中心部材１６の先端部を凹溝の溝深さに相当する長さ分だけ切除してポンチ中子部２２とし、テーパに形成されている中空部２４を有する中空部材１７を中空ポンチ本体部２３とし、この中空ポンチ本体部２３の中空部２４内に、ポンチ中子部２２を嵌入するとともに、ポンチ中子部２２の後端にスペーサ２５を設け、更に抜け止め手段２６を設けて構成される。
【００２６】
上記構成のリードフレーム加工用コイニングポンチ２１であっても、図１に示すリードフレーム加工用コイニングポンチ１と同様に、ポンチ中子部２２のポンチ先端部６と中空ポンチ本体部２３のコイニング加工部９とは分離しており、従来のようにコーナーｒが無くなりコーナーｒに掛かる応力集中が無くなるため凹溝のｈ／ｗの比率が１以上であっても、コイニング加工部９が割れや欠落を起こすことなくコイニング加工することができる。
【００２７】
なお、上記例では、凹溝８がリング状に形成される場合を例に説明したが、Ｌ字状、コの字状に形成される場合であっても同様の効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチによれば、コイニング加工部の内側のダイパッドの表面に相対する平面とコイニング加工部との立ち上がり部分のコーナーｒが無くなりコーナーｒに掛かる応力集中が無くなるため、リードフレームに加工される凹溝のｈ／ｗの比率が１以上であっても、コイニング加工部が割れや欠落を起こすことなくコイニング加工することができる。
【００２９】
また、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの製造方法によれば、本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチを比較的容易に製造できる。特に、ポンチ中子部と中空ポンチ本体部との切り離しをワイヤ放電加工により行うことで、切り離しが精度良く行える。
【００３０】
また、本発明に係るリードフレームは、溝幅寸法より溝深さの深いリング状の凹溝をダイパッドの表面に有するので、半導体装置の小型、軽量化の要請により、半導体チップやリードフレームが小さくなっても、凹溝の矩形リング形状の角部のコーナーＲを小さく且つ凹溝の溝幅を狭く形成して半田付けの際の半田の広がりを防止して半田付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、ａは軸方向断面図、ｂはａのＡ矢視図である。
【図２】本発明に係るリードフレーム加工用コイニングポンチを製造する手順の概要を示す説明図であって、ａは棒状素材の外観図、ｂは放電加工状態図、ｃはｂのＢ矢視図、ｄは中心部材の外観図である。
【図３】本発明に係るリードフレームの説明図であって、ａは正面図、ｂはａのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明に係る別の実施形態のリードフレーム加工用コイニングポンチの軸方向断面図である。
【図５】従来のリードフレームの説明図であって、ａは正面図、ｂはａのＤ−Ｄ断面図である。
【図６】従来のリードフレーム加工用コイニングポンチの説明図であって、ａは軸方向断面図、ｂはａのＥ矢視図である。
【図７】リードフレーム加工用コイニングポンチの先端手前部分を切り欠いて示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１：リードフレーム加工用コイニングポンチ　　　　２：ポンチ中子部
３：中空ポンチ本体部、　４：リードフレーム（ダイパッド）
５：表面　　　　　　　　６：ポンチ先端部　　　　７：テーパ部
８：リング状の凹溝　　　９：コイニング加工部　１０：中空部
１１：スペーサ　　　　　１２：棒状素材　　　　　１３：空気圧逃がし孔
１４：放電加工用ワイヤ　１５：矢印　　　　　　　１６：中心部材
１７：中空部材　　　　　１８：中空部　　　　　　１９：先端面
２１：リードフレーム加工用コイニングポンチ　　　２２：ポンチ中子部
２３：中空ポンチ本体部　２４：中空部　　　　　　２５：スペーサ
２６：抜け止め手段　　　　ｗ：溝幅　　　　　　　　ｈ：溝深さ
【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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