JPH0555426A - 半導体装置用リードフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リードフレームのプレス加工工程において、
内部リードの形状位置に関する精度が向上し、外部リー
ドの曲げ加工クラックを減少させる。 【構成】 半導体装置用４２合金製リードフレームのリ
ードをプレス加工後に、高温（７００℃）短時間の残留
応力焼鈍を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に用いるリ
ードフレームの製造方法に関し、特に順送り金型でリー
ドフレームに精密薄板打ち抜きを行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、リードフレームを用いた半導体装
置の機能の多様化に伴い、集積度も著しく高まり内部リ
ードの本数も増大している。これに伴い、半導体チップ
を小形化する傾向がますます強まっており、チップ周辺
の内部リードの間隔は極めて密となり、内部リードその
ものも微細化している。

【０００３】このため、板押さえやプレス加工の技術向
上により内部リードの位置や形状を精度良く制御できる
リードフレームの製造方法が望まれている。

【０００４】内部リードの位置や形状の精度を向上する
ために、リードフレームのプレス加工においては、金型
で金属帯条を打ち抜く際、板押さえ構造を採用している
が、内部リードの微細化が進むと、板押さえ圧力もます
ます増加の傾向にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】リードフレーム用材料
として４２合金が使用されており、４２合金から板押さ
え構造により図１に示すリードフレームを製造する方法
において、内部リードが微細化しているので、板押さえ
を使用してもパンチプレスの影響を受け易く、位置が変
動したり、形状に歪みが起きやすい。

【０００６】また、内部リード２だけでなくガイドレー
ル３も押さえるので、板押さえ圧力が大きくなると、ガ
イドレール３の伸びを引き起こし、トータルピッチの伸
びとなり、内部リード２に影響する問題を生じる。

【０００７】さらに、ガイドレール３には、板押さえ圧
力の他に品種識別用の刻印圧力も掛かるので、これによ
ってもガイドレール３の伸びを引き起こすことになる。
また、片伸びによる蛇行を引き起こす恐れもある。

【０００８】ガイドレール３の伸びに対しては、金型の
設計時に、板押さえ圧力や刻印圧力による伸びを予め見
込んでおく方法が採られている。

【０００９】また、ガイドレール３の片伸びによる蛇行
に対しては、伸びの少ないレールの上にＶノッチ加工を
施し、伸びのバランスを取る方法が採られている。

【００１０】しかし、ガイドレール３の伸びを予め見込
んだ金型設計や、蛇行を修正するＶノッチ加工では、予
め伸び量を予測することに限界があり、正確な伸び量を
設定することが困難であると言う問題がある。

【００１１】従って、板押さえ加工の後にガイドレール
３の存在による影響を内部リード２から除く必要があ
る。

【００１２】また、リードフレーム１のプレス加工にお
いては、前述のような内部リード２の精度の他に、外部
リード４の肌あれや割れの問題がある。

【００１３】すなわち、外部リード４の打抜き側面は、
パンチによって引っ張られる為に、打抜きによって生じ
た外部リード４の肩部が変形し、パンチが最初に当る肩
部は丸くダレており、パンチが抜け出た肩部は尖端のあ
るカエリが生じている。ダレのある面をダレ面と呼び、
カエリのある面をカエリ面と呼んでいる。

【００１４】そして、リードフレーム最終製造工程であ
り、モールド樹脂封止後の外部リード曲げ加工におい
て、ダレ面を外にして曲げる時とカエリ面を外にして曲
げる時とで、品質に差がでやすい問題がある。具体的に
は、外部リード曲げ加工において曲げ部の外側表面に肌
荒れを発生しやすく、この肌荒れは、クラックに成長す
ることがあるが、特にカエリ面を外にして曲げるとき
に、曲げ部の外側表面にクラックが生じやすい。

【００１５】さらに、曲げ部のクラックは、リードフレ
ームの素材の圧延方向に対し、外部リードが直角方向に
伸びているとき、発生しやすくなる。従って、ＱＦＰ型
半導体装置のリードフレームのリード曲げ形状において
は、金属帯条圧延方向に直角な方向に伸びる外部リード
を曲げる時にクラックが発生することが多くなる。

【００１６】リードフレーム１のプレス打ち抜き時に板
押さえ構造を採用する場合、上述のような外部リード曲
げ加工時の肌荒れやクラックがさらに多くなる。これ
は、板押さえ構造を採用すると、リード曲げ加工におい
ては加圧力が著しく大きくなり、カエリ面は加工硬化で
初期硬度の１０％以上になるからである。

【００１７】リードの曲げ部にクラックが生じるとリー
ド強度は著しく劣化し、ＱＦＰ型半導体付装置の基盤や
外部リード裏面の電気接続用半田メッキ面を剥離する。
さらに、モールド樹脂部に亀裂を発生し、半導体装置と
しての機能を著しく低下する。

【００１８】これを防止するには、曲げ金型の加工条件
を変更する必要があるが、複雑なものとなる。

【００１９】従って、本発明は、リードフレーム最終製
造工程である内部リードのパンチプレス加工において、
内部リードの形状と位置に関する精度を向上することを
目的とする。

【００２０】また、本発明は、リードフレーム最終製造
工程である外部リード曲げ工程において、外部リードに
発生するおそれのあるクラックを簡単かつ確実に防止す
る方法を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置用リードフレームの製造方法に
おいては、４２合金製リードフレームのリードをプレス
加工後に内部応力の均質化のために高温短時間の残留応
力焼鈍を行うようにしている。

【００２２】本発明の一面では、半導体装置用リードフ
レームの内部リードを板押さえ打ち抜きした後に、高温
短時間の残留応力焼鈍を行う。ここにおける高温短時間
は、具体的には７００℃の温度で３〜６分間である。

【００２３】本発明の他の面では、４２合金製リードフ
レームの外部リードのプレス打ち抜きの後、高温短時間
の残留応力焼鈍を行い、外部リードのカエリ面の材料硬
度をビッカース硬度１８０〜２２０に軟化させる。ここ
における高温短時間は、７００℃の温度で０．５分より
長いが１．５分より短い時間である。特に、残留応力焼
鈍が７００℃の温度で１分間行われるのが好ましい。

【００２４】

【作用】上記のように構成された製造方法で半導体装置
用リードフレームを製造すると、打ち抜きによって生じ
た内部リードの内部残留応力が高温短時間の残留応力焼
鈍によって適度に緩和されるだけでなく、プレス加工工
程で生じたガイドレールの伸びによる内部残留応力も緩
和されるので、ガイドレールに隣接する内部リードへの
影響も防止できる。

【００２５】従って、残留応力焼鈍の後に、半導体装置
用リードフレームを取り出してシート状に切断すれば、
内部リードが目的の寸法に仕上げられる。さらに、残留
応力焼鈍を行うに際し、金属帯条の両端に適度の引張り
力を与え、引張り力をバランスさせて蛇行の矯正を行う
ことができる。

【００２６】また、外部リードのカエリ面の材料硬度を
ビッカース硬度１８０〜２２０に軟化すると、プレス加
工工程で増大した引張強度が低下し、伸び率が増大回復
する。従って、リードフレーム最終製造工程である外部
リード曲げ加工時に、半田メッキの剥離、モールド樹脂
部の亀裂などが防止できると共に、本発明では、短時間
加熱によるため、素材に結晶粒成長現象が見られないの
で、リード曲げ部表面の肌荒れを阻止できる。

【００２７】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。

【００２８】［実施例１］板厚０．２５ｍｍの４２合金
材料で作製したリードフレーム用金属帯条を順送り金型
により打ち抜く加工において、内部リードの加工工程が
終了したとき、金属帯条をリール状に巻きとって、炉内
温度７００℃、炉長６ｍの還元性フープ炉内に送り速度
１〜２ｍ／分で走行させて残留応力除去焼鈍を行った。
該焼鈍中、金属帯条の両端に適度の引張り力３〜４ｋｇ
ｆを加えた。フープ炉から出た金属帯条のトータルピッ
チの伸び（μｍ）を測定した。その結果を表１のＡに示
す。

【００２９】［比較例１］実施例１と同様に、リードフ
レーム用金属帯条の順送り金型による打ち抜き加工にお
いて、内部リードの加工工程が終了したとき、残留応力
除去焼鈍を行わないでトータルピッチの伸び（μｍ）を
測定した。その結果を表１のＢに示す。

【００３０】残留応力除去焼鈍を行うことにより、トー
タルピッチの伸びが押さえられることが明らかである。

【００３１】

【表１】

【００３２】［実施例２］板厚０．２５ｍｍの４２合金
材料の金属帯条を外部リードのプレス打ち抜き加工した
ところ、打ち抜き時の板押さえの圧力によって加工硬化
していた。これを、表２の条件で残留応力除去試験を行
った。雰囲気はいずれも還元性であった。試験結果に対
する評価を表２に示す。

【００３３】表２の評価から７００℃、１分の焼鈍条件
が最良の軟化が得られることが分かる。

【００３４】この焼鈍により、外部リードのカエリ面の
表面層がビッカース硬度１８０〜２２０に軟化する。こ
のために、リードフレームの最終工程であるリード曲げ
加工での不良の発生が防止できた。また、曲げ加工条件
を一定にでき、安定したリードフレーム部材を提供でき
た。

【００３５】

【表２】

【００３６】［実施例３］圧延方向に対し直角の方向に
細長く形成された厚み０．１５ｍｍの４２合金製リード
を実施例２における７００℃、１分の焼鈍を行ったあ
と、リード折り曲げ測定機にリードの一端を固定し、リ
ードの他端に所定の荷重を掛けて、折り曲げ疲労試験を
行った。

【００３７】結果は表３のＡのようになった。

【００３８】［比較例３］圧延方向に対し直角の方向に
細長く形成された厚み０．１５ｍｍの４２合金製リード
を、焼鈍なしに、リード折り曲げ測定機にリードの一端
を固定し、リードの他端に所定の荷重を掛けて、折り曲
げ疲労試験を行った。

【００３９】結果は表３のＢのようになった。

【００４０】

【表３】

【００４１】未残留応力除去焼鈍品（Ｂ）では、リード
のカエリ面仕様、ダレ面仕様によって、疲労強度に差が
あり、カエリ面仕様は疲労強度が低かった。

【００４２】残留応力除去焼鈍品（Ａ）では、リードの
カエリ面仕様、ダレ面仕様によって、疲労強度に差がな
かった。これは、リードのカエリ面の材料が残留応力除
去焼鈍により軟化し、カエリ面仕様の疲労強度が向上し
た結果である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】リードフレームのプレス加工工程で生じた
内部リードの形状位置の精度が向上し、外部リードの曲
げ加工クラックが減少するので、リードフレームを使用
した半導体組立作業における歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるリードフレームの平面図で
ある。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 内部リード ３ ガイドレール ４ 外部リード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置用４２合金製リードフレーム
   のリードをプレス加工後に内部応力の均質化のために高
   温短時間の残留応力焼鈍を行うことを特徴とする半導体
   装置用リードフレームの製造方法。
2. 【請求項２】 半導体装置用リードフレームの内部リー
   ドを板押さえ打ち抜きした後に、高温短時間の残留応力
   焼鈍を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
   用リードフレームの製造方法。
3. 【請求項３】 残留応力焼鈍が７００℃の温度で３〜６
   分間行われる請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 半導体装置用４２合金製リードフレーム
   の外部リードのプレス打ち抜きの後、高温短時間の残留
   応力焼鈍を行い、外部リードのカエリ面の材料硬度をビ
   ッカース硬度１８０〜２２０に軟化させることを特徴と
   する半導体装置用リードフレームの製造方法。
5. 【請求項５】 残留応力焼鈍が７００℃の温度で０．５
   分より長いが１．５分より短い時間行われる請求項４記
   載の方法。