説明

ヒートシンク付リードフレーム材の製造方法

【課題】押圧成型時に材料が素材の長手方向に延び、薄板部に変形が生じたり長手方向のピッチがずれてしまい、連続的に製造することができず生産性が悪くなる。
【解決手段】凹溝2を有する複数の上金型1を所定のピッチに応じた所定の間隔をおいて配置し、上金型1との間に薄板部3bの厚さに応じた空間を有するように平滑部を有した下金型10を配置し、この上金型1と下金型10の間に条材3を供給してプレスし、厚板部3aを凹溝2と下金型10の平滑部によって少なくとも2回加工,拘束して厚板部3aおよび薄板部3bを成形する。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンク付リードフレーム材の製造方法に関し、特に、半導体から発せられる熱エネルギーを吸収するヒートシンク部を備え、ヒートシンク部の4方向にリード部を有し、成型時に薄板部での変形のない、高品質、かつ、生産性に優れたヒートシンク付リードフレーム材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体の高出力化,高集積化に伴い、熱放散性に優れたヒートシンクをパッケージ中に埋め込んだ半導体装置が実用化されている。その種の半導体装置に使用されるリードフレーム材は、ヒートシンク部となる厚板部とリード部となる薄板部を一体化した異形断面条から製造される。
【0003】この異形断面条では、薄板部は板幅方向の片側または両側に設けられ、厚板部は他域または中央部に設けられる。この異形断面条の製造方法としては、成形方向に側面逃げ角を有する型溝を設けたV型ダイスおよび平ロールによる成型法や、最終成型時の異形断面条の各部の厚み比の断面を有する素材条を押出成形した後に孔型ロールによって仕上げ圧延する方法や、圧延方向に少しずつ形状を変えた複数の溝付ロールを順次配置し、これらの溝付ロールにより異形断面条を圧延する方法,等がある。
【0004】しかし、板幅の片側または両側に薄板部がある異形断面条の場合、厚板部をヒートシンク部として用い、薄板部をリード部として用いるものであるため、リード部を1方向あるいは2方向にしか出すことができず、多ピン数を必要とする近年の半導体装置の高集積化に充分に対応することができない。
【0005】そこで、ヒートシンク部を中心に4方向にリード部を配した異形断面条によってリードフレーム材を製造する方法が考えられている。その方法としては、両側に薄板部がある異形断面条の厚板部を規定のピッチで切削し断続的に厚板部を残して切削部をリード部として形成する切削法、規定のピッチで矩形の溝を設けたロールと平ロールを用いた圧延により圧延方向に規定のピッチで他の部分よりも厚いヒートシンク部を断続的に成型する圧延法、あるいは、プレスにより厚板部を1ピースずつ加工するプレス法、等がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒートシンク部を中心に4方向にリード部を配した従来のリードフレーム材の製造方法によると、(1)切削法では、素材を切削するため歩留りが悪く、また、リードフレームの表面に切削傷が残るため品質上リードフレーム材に適さないという問題がある。
(2)圧延法では、溝の部分から厚板部の材料が抜けるときに、ヒートシンク部のエッジを削ってしまうため、所定の形状を得ることが難しく、また、リード部とヒートシンク部の板厚比が大きいと、加工度差が大きくなるため、薄板部に波打ちが発生したり、厚板部と薄板部の境界にくびれ等の欠陥が発生し正常な圧延ができないという問題がある。
(3)プレス法では、材料が素材の長手方向にも延びるため素材の板厚に変動があると伸び量が変動してしまい、最終的にICなどのリード部を打ち抜く際に長手方向のピッチがずれてしまう。このため、連続的に製造することができず、生産性が悪くなるという問題がある。
【0007】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、ヒートシンク部の4方向にリード部を有し、成型時に薄板部での変形のない、高品質、かつ、生産性に優れたヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を実現するために、リードフレームの基材となる所定厚の金属条材を押圧加工して前記金属条材の片面にヒートシンク部となる厚板部を所定のピッチで島状に成形し、前記厚板部の周囲にリード部となる薄板部を成形するヒートシンク付リードフレーム材の製造方法において、凹溝を有する複数の第1の金型を前記所定のピッチに応じた所定の間隔をおいて配置し、前記複数の第1の金型との間に前記薄板部の厚さに応じた所定の空間を有するように平滑部を有した第2の金型を配置し、前記所定の空間に前記金属条材を供給して前記複数の第1の金型および前記第2の金型の押圧加工により前記厚板部を前記凹溝と前記平滑部によって少なくとも2回加工および拘束して前記厚板部および前記薄板部を成形することを特徴とするヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を提供するものである。
【0009】以上の構成において、前記複数の第1の金型は、金型間に材料の長手方向の伸びを吸収する間隙部を有するように構成するのが望ましく、また、前記厚板部は、前記金属条材の前記所定厚より大なる厚みを有するように構成するのが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【0011】図1より図3は、本発明の第1の実施の形態を示す。ここで、図1および図2は、本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を示す図であり、図3(a)は、本発明の製造方法により製造されるリードフレーム材の外観を示す斜視図であり、(b)はリードフレーム材の一部断面図である。
【0012】図1に示すように、条材3を上金型1と下金型10の間に所定のピッチで送り込み、図2に示すように、上金型1と下金型10によって条材3をプレス加工するう。これを繰り返し行うことにより、図3に示すように、厚板部3aおよび薄板部3bを有するヒートシンク付リードフレーム材5が製造される。
【0013】ここで、上金型1と下金型10は一対になって金型を構成し、この一対の金型は、適切な方法によってプレス機(図示せず)に固定されて上下に開閉運動を繰り返す。上金型1は複数個の金型で構成されており、それぞれに図3に示す厚板部3aの形状、即ち、最終目標厚さの厚板部3aの形状に合わせた凹溝2がピッチp1 で設けられている。なお、この凹溝2は、上金型1あるいは下金型10のどちらの金型に設けても良い。
【0014】一方、上金型1の各金型間には、間隙gを有する間隙部4が設けられている。この間隙部4は、条材3の長手方向への逃げを吸収するための空間である。即ち、加工時には条材3が塑性変形によって幅方向だけでなく長手方向にも流れるので、厚板部3aのピッチp2 が一定ではなくなってしまう。特に、厚板部3aと薄板部3bの板厚比が大きくなると、長手方向の伸びがより大きくなるため、長手方向の伸びを吸収する必要がある。このために、この間隙部4によって、条材3を長手方向に逃がしてその伸びを吸収するようにしている。
【0015】以上の構成に基づいて、本発明の動作を以下説明する。まず、図1の状態で、上金型1と下金型10の間にピッチp1 (=p2 )の整数倍のピッチで条材3を送り込み、図2に示すように、上金型1と下金型10によって条材3を静止させた状態でプレスする。プレスによって、条材3を規定の押し込み量まで加工した後、再び上下の金型1,10を開き図1の状態にする。次に、前述したピッチで条材3を長手方向に送る。条材3の送りは、前加工と次加工の間で条材3の拘束がない間に行う。
【0016】また、条材3は、上金型1と下金型10の一対の金型により、少なくとも2回は拘束されるように送る必要がある。複数回の拘束により、上金型に設けた凹溝2で厚板部3aを拘束し加工時の長手方向の伸びを制御するためである。この実施の形態では、ピッチ2p1 で送ると、2回拘束され、ピッチp1 で送ると、3回拘束される。
【0017】以上のような方法により、図3(a)に示すように、厚板部3aのピッチp2の精度が良いヒートシンク付リードフレーム材5を得ることができる。
【0018】なお、全ての金型を同時に開閉する必要はない。例えば、上金型1のそれぞれの開閉のタイミングをずらすようにしてもよい。しかし、材料がまだ加工されていない厚い部分だけを先に加工してしまうと、その部分で伸びが生じ、厚板部のピッチが合わなくなるので考慮して行う必要がある。
【0019】次に、具体的な数値を上げて説明する。まず、厚さt1 が0.4mmの条材3を準備した。そして、図3(a)における最終目標の厚板部3aの大きさを7mm×7mmに、厚さt3 を0.5mmとし、薄板部3bの厚さt2 を0.25mmとした。次に、上金型1を3つ用意し、上金型1の凹溝2の形状を図3(a)の厚板部3aの大きさと同じ大きさにした。
【0020】この際、凹溝2の内壁は、図3(b)に示すように、厚板部3aのエッジ角度θが5度程度になるように傾いて形成されている。この傾斜角度は、厚板部3aの用途に応じて変更できるが、加工が終わったときに厚板部3aが上下の金型1,10の凹溝2から抜けやすいように、適度な角度を設けるほうが望ましい。
【0021】一方、厚板部3aのピッチp2 を25mmになるように配置した。これにあわせて凹溝2のピッチp1 も25mmとした。ここで、上金型1の各金型間の間隔、即ち、間隙部4の間隔gが2mmになるように上金型1を配置した。従って、1ピース単位の幅は23mmとなり、ピースとピースの間には2mmの間隙部4ができる。そこで、上金型1および下金型10によって条材3のプレス加工を行った。プレス加工によって、条材3を規定の押し込み量まで押し込むと、条材3は凹溝2の形状にあわせて厚さ方向に延びるとともに幅方向および長手方向に延び、長手方向に延びた条材3は間隙部4に逃げ部6を形成した。このようにして、条材3には、大きさが7mm×7mmで、厚さt3 が0.5mmの厚板部3aと、厚さt2 が0.25mmの薄板部3bとが成形された。
【0022】そして、上金型1および下金型10を開き、条材3をピッチp1 あるいはピッチ2p1 で長手方向に送る。ここで、条材3の送りピッチを25mmとすると、上金型1の各金型により条材3が1回ずつ加工され、3回拘束されることになる。このように、複数の金型を用いて厚板部3aを成形しこの厚板部3aのピッチp2 を拘束しながら加工することにより、厚板部3aのピッチp2 が正確なリードフレーム材を連続的に製造することができる。
【0023】なお、一対の金型1,10が閉じたときのギャップは、複数の金型のうち少なくとも1つ以上は薄板部3bの厚さにする。しかし、厚板部3aの板厚以上では厚板部3aを拘束できないため、厚板部3aの板厚以下にする必要がある。
【0024】図4は、本発明の第2の実施の形態を示し、本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を複数列の長尺材に適用した例を示す。
【0025】図1より図3においては、ヒートシンク付リードフレーム材を一列に連続的に製造する例を示したが、次工程の作業をより効率的にするには、複数列の長尺材を用いた方が良い場合がある。その場合は、材料の長手方向の伸びの他、幅方向の伸びも考慮しなければならない。特に、薄板部3bと厚板部3aの比が大きと、材料が逃げきれず、加工ができなかったり、薄板部3bが波打ったりすることもある。そこで、行および列方向に配置される金型1のそれぞれの間に逃げ部6に相当する間隙を形成し、条材3を幅方向にも逃がす。これによって、幅方向に複数の厚板部3aを形成できる。ここで、条材3の逃げ部6は、幅方向および長手方向のエッジe1 〜e3 に形成しなくても良い。条材3の送りなどを考えると、幅の両側の部分e1 ,e2 には条材3の逃げを設けない方が良い場合があるからである。
【0026】なお、薄板部3bが薄い場合には、長手方向の材料の伸びは大きくなるため、逃げ部6が座屈する形で伸びが吸収される。このため、巻取時等に引っ張られて座屈が戻り厚板部3aのピッチがずれてしまう恐れがある。そこで、ピースにあらかじめICとして樹脂で封止する際に用いる基準孔(図示せず)を設けておき、その基準孔を用いて打ち抜き等を行えば、伸びなどの影響がなくなる。
【0027】なお、以上の実施の形態では具体的な数値を上げて説明したが、この数値に限定されるものではない。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法によると、凹溝を有する複数の第1の金型を所定のピッチに応じた所定の間隔をおいて配置し、この複数の第1の金型との間に薄板部の厚さに応じた所定の空間を有するように平滑部を有した第2の金型を配置し、この所定の空間に金属条材を供給して複数の第1の金型および第2の金型の押圧加工により凹溝と平滑部によって厚板部を少なくとも2回加工および拘束して厚板部および薄板部を成形するようにしたので、成型時に薄板部での変形のない、高品質、かつ、生産性に優れたヒートシンク付リードフレーム材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を示す図であり、上下の金型が開いて材料を長手方向に送出する状態を示す。
【図2】本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を示す図であり、上下の金型をプレスして材料を加工する状態を示す。
【図3】本発明の製造方法により製造されるヒートシンク付リードフレーム材の外観を示す斜視図である。
【図4】本発明のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法を複数列の長尺材に適用した例を示す図である。
【符号の説明】
1 上金型
2 溝
3 材料
3a 厚板部
3b 薄板部
4 間隙
5 ヒートシンク付リードフレーム材
6 材料逃げ部
10 下金型

【特許請求の範囲】
【請求項1】リードフレームの基材となる所定厚の金属条材を押圧加工して前記金属条材の片面にヒートシンク部となる厚板部を所定のピッチで島状に成形し、前記厚板部の周囲にリード部となる薄板部を成形するヒートシンク付リードフレーム材の製造方法において、凹溝を有する複数の第1の金型を前記所定のピッチに応じた所定の間隔をおいて配置し、前記複数の第1の金型との間に前記薄板部の厚さに応じた所定の空間を有するように平滑部を有した第2の金型を配置し、前記所定の空間に前記金属条材を供給して前記複数の第1の金型および前記第2の金型の押圧加工により前記厚板部を前記凹溝と前記平滑部によって少なくとも2回加工および拘束して前記厚板部および前記薄板部を成形することを特徴とするヒートシンク付リードフレーム材の製造方法。
【請求項2】前記複数の第1の金型は、金型間に材料の長手方向の伸びを吸収する間隙部を有する請求項1のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法。
【請求項3】前記厚板部は、前記金属条材の前記所定厚より大なる厚みを有する請求項1のヒートシンク付リードフレーム材の製造方法。

【図2】
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【図4】
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【図1】
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【図3】
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