JP2002305279A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置が実装されている状態で半導体装
置にストレスが加わった際に、アウターリードの長手方
向に対するストレスを吸収することによって、基板とア
ウターリードとの半田付けの剥離およびアウターリード
のクラックや断線を防止することができる半導体装置を
提供する。 【解決手段】 半導体装置１０のアウターリード３に、
半導体パッケージ２端面と接触部３ａとの間にアウター
リード３の長手方向に対して略垂直方向にアウターリー
ド３の一部を突出させて折曲形成される突出部３ｄを設
けてなる。これにより、アウターリード３は、突出部３
ｄの弾性曲がり変形によってアウターリード３の長手方
向に伸縮して半導体装置１０に加わるアウターリード３
の長手方向のストレスを吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
からアウターリードが突設される半導体装置に関し、特
に、半導体装置を基板に実装した後において好適なアウ
ターリードの形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、一般に、半導体チップを
搭載するアイランドと、このアイランドから外側に配列
形成されるインナーリードと、このインナーリードと連
設されるアウターリードとから概略構成されるリードフ
レームを有し、半導体チップとインナーリードとはワイ
ヤボンディングによって電気的に接続され、この半導体
チップおよびインナーリードは樹脂等で封止されパッケ
ージ化され、この半導体パッケージ端面からはアウター
リードが突設される。このアウターリードは、例えば、
ガルウィング型（クランク形状）に形成され、半田付け
等によって基板に実装される。

【０００３】ここで、半田付け等によって基板に実装さ
れた半導体装置に機械的および熱ストレスが加わった場
合には、基板とアウターリードとの半田付けに剥離が生
じ、また、アウターリードにクラックや断線が生じる可
能性がある。

【０００４】そこで、上記した基板とアウターリードと
の半田付けの剥離およびアウターリードのクラックや断
線を抑制するために、従来技術としては、アウターリー
ドの素材を４２アロイよりも軟らかい銅や銅合金等とす
ることで、半導体装置にストレスが加わった場合にアウ
ターリードがアウターリードの長手方向に対して略垂直
方向に撓むことによってストレスを吸収する方法が採ら
れている。

【０００５】また、特開平５−２９１４６７号公報で
は、実装基板に接続されるアウターリードの主面および
背面の少なくとも一方に、溝、穴、透孔および凹凸模様
の少なくとも一つを形成したものを開示する。例えば、
図７に示すように、アウターリード３２の実装基板に面
する側にアウターリード３２の長手方向に平行な溝３３
が刻設される。この溝３３は、リードフレーム全体の製
作時に同時にエッチングやプレス加工等によって形成さ
れ、或いは、リードフレームの成型後にエッチングやプ
レス加工等によって形成される。また、アウターリード
３２に透孔が穿設されてもよく、例えば、図８に示すよ
うに透孔３４とこの透孔３４を中心として交差する十字
型の溝３５が背面側に形成される。これらによると、実
装基板に対するアウターリード３２の接合部における半
田などに対する濡れ面積が、溝、穴、透孔および凹凸模
様などの存在によって大きくなり、この結果として、実
装基板とアウターリード３２の接合強度が大きくなっ
て、信頼性の高い半田接合を実現することができる。

【０００６】また、特開平５−３２６７８１号公報で
は、半導体素子を挟む二つのリードのうち少なくとも一
方の一部分が、このリードにおける他の部分よりも小さ
い曲げ強度を有するものを開示する。例えば、図９に示
すように、リードフレームは、まず金属薄板を打ち抜い
て形成されるが、このとき一方のリード４２の狭持部４
２ａとなる部分を支持する一部分に孔４４を形成する。
そして、挟持部４２ａ上に半導体素子４１をボンディン
グし、その上から他方のリード４３の挟持部４３ａを重
ね、半導体素子４１上のバンプを溶かしてワイヤレスボ
ンディングを行う。なお、孔４４は貫通孔であるが、こ
の孔４４を形成する代わりにリード４２の一部分を薄く
することによって凹所を形成してもよい。また、図１０
に示すように、孔４４の代わりにくびれ部４５を形成し
てもよい。これによると、孔４４またはくびれ部４５が
形成された部分は、リード４２における他の部分よりも
曲げ強度が小さいため、ストレスが加わると、まず孔４
４またはくびれ部４５の部分で変形や撓み等が生じてス
トレスを吸収することになる。従って、半導体装置の組
立時に発生するストレスが吸収され、半導体素子４１に
はストレスは加わらず半導体素子４１を破壊することな
く、また、バンプの外れも生じさせない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、半導体装置を基板に半田付け等によって
実装した後において、半導体装置にストレスが加わった
場合には、アウターリードが撓む方向（アウターリード
の長手方向に対して略垂直方向）にはストレスを吸収す
ることができるが、アウターリードの長手方向にはスト
レスを吸収することができないため、基板とアウターリ
ードとの半田付けの剥離およびアウターリードのクラッ
クや断線を防止することができないという問題点があ
る。

【０００８】なお、特開平５−２９１４６７号公報で
は、基板とアウターリードとの半田付けの剥離に対する
強度を増すことはできるが、アウターリードのクラック
や断線を防止する効果を得ることはできない。

【０００９】本発明は、このような状況を鑑みてなされ
たもので、半導体装置が基板に実装されている状態で半
導体装置にストレスが加わった場合に、アウターリード
の長手方向に対するストレスを吸収することによって、
基板とアウターリードとの半田付けの剥離を防止すると
ともに、アウターリードのクラックや断線を防止するこ
とができる半導体装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、次のような手段を採用
する。

【００１１】本発明の第１の要旨は、半導体パッケージ
端面よりアウターリードが突設され、このアウターリー
ドには基板に半田付けされる接触部が設けられている半
導体装置において、アウターリードには半導体パッケー
ジ端面と接触部との間にアウターリードの長手方向に対
して略垂直方向にアウターリードの一部を突出させて折
曲形成される突出部が設けられ、アウターリードは、ア
ウターリードの長手方向のストレスに対して突出部の弾
性曲がり変形によって伸縮可能であることを特徴とする
半導体装置に関する。

【００１２】本発明の第１の要旨によれば、アウターリ
ードにはその長手方向に対して垂直方向にアウターリー
ドの一部を突出させて折曲形成される突出部が設けられ
ているため、半導体装置を基板に半田付け等によって実
装した後において、半導体装置にストレスが加わった場
合に、アウターリードは長手方向に対して略垂直方向に
撓むとともに、突出部の弾性曲がり変形によってアウタ
ーリードの長手方向に伸縮してストレスが吸収される。

【００１３】本発明の第２の要旨は、アウターリードの
突出部の板厚は、アウターリードの他の部分の板厚より
薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置に関する。

【００１４】本発明の第２の要旨によれば、半導体装置
を基板に半田付け等によって実装した後において、半導
体装置にストレスが加わった場合に、より一層、アウタ
ーリードは長手方向に対して略垂直方向に撓むととも
に、突出部の弾性曲がり変形によってアウターリードの
長手方向に伸縮してストレスが吸収される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置の
実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１〜図６は、本発明に係る半導体装置の
実施の形態を説明するものである。

【００１７】図１は、本発明に係る半導体装置のアウタ
ーリードの形状が適用可能な表面実装タイプの半導体装
置１（２０ｐｉｎ）を示す。半導体装置１は、半導体パ
ッケージ２と、この半導体パッケージ２端面より突設さ
れるアウターリード３とから構成されている。

【００１８】図６は、半導体装置１のリードフレーム４
を示す。リードフレーム４は、一般に、半導体チップを
搭載するアイランド５と、このアイランド５から外側に
配列形成されるインナーリード６と、このインナーリー
ド６と連設されるアウターリード３と、インナーリード
６とアウターリード３との境界部分を一体に接合するタ
イバー７とから概略構成される。半導体チップはリード
フレーム４のアイランド５に実装され、半導体チップの
パッドとインナーリード６とはワイヤボンディングによ
って電気的に接続され、この半導体チップおよびインナ
ーリード６は樹脂等で封止されパッケージ化され、タイ
バー７が切除され半導体パッケージ２端面からアウター
リード３が突設される。

【００１９】アウターリード３は、図２に示すように、
細長板状体が長手方向に対してガルウィング型（クラン
ク形状）に折曲形成されて、図示しない基板に半田付け
等で実装される実装部３ａと、屈曲部３ｂ，３ｃとが設
けられている。また、屈曲部３ｂと屈曲部３ｃとの間に
は、長手方向に対して略垂直方向にアウターリード３の
一部を突出させて折曲形成される突出部３ｄが設けられ
ている。突出部３ｄの形状は、例えば、アウターリード
３の実装面３ｆ側および反対面３ｇ側にそれぞれの折曲
部３ｈ，３ｉをクランク形状に突出させて折曲形成され
る（バネ型）。このアウターリード３の突出部３ｄは、
リードフレーム４を形成した後にプレス加工等によって
形成されるか、或いは、リードフレーム４の形成と同時
にプレス加工等によって形成される。なお、アウターリ
ード３の突出部３ｄは、実装面３ｆから基板上方に０．
２ｍｍ間は形成しないことが望ましい。これは、この
０．２ｍｍ間は、アウターリード３の実装部３ａを基板
に半田付けで実装する際に、半田がアウターリード３に
吸い上がって半田付け強度に必要なフィレットを形成す
るためである。

【００２０】また、アウターリード３の突出部３ｄの他
の形状としては、例えば、図３に示すものがある。図３
（ａ）は、図２のアウターリード３の突出部３ｄの板厚
ｔを、アウターリード３の他の部分（例えば、接触部３
ａ）の板厚Ｄより薄くしたものである（ｔ＜Ｄ）。図３
（ｂ）は、アウターリード３の反対面３ｇ側に折曲部３
ｊをＶ字形状に突出させて折曲形成されたものである
（Ｖ字型）。図３（ｃ）は、アウターリード３の反対面
３ｇ側に半円形状に突出させて折曲形成されたものであ
る（半円型）。図３（ｄ）は、アウターリード３の実装
面３ｆ側および反対面３ｇ側にＳ字形状に突出させて折
曲形成されたものである（Ｓ字型）。図３（ｅ）は、ア
ウターリード３の反対面３ｇ側に凹字状に突出させて折
曲形成されたものである（凹字型）。

【００２１】ここで、アウターリード３の突出部の板厚
ｔは、アウターリード３の他の部分（例えば、接触部３
ａ）の板厚Ｄの５０〜１００％に形成される。

【００２２】なお、アウターリード３の素材および突出
部３ｄの突出高さＨ等の形状は、アウターリード３がア
ウターリード３の長手方向に５Ｎの力で引っ張られたと
きに、アウターリード３がアウターリード３の長手方向
に０．１〜０．５ｍｍ伸びるように設定される。

【００２３】また、図２〜図３では、アウターリード３
の突出部３ｄが形成される位置は屈曲部３ｂと屈曲部３
ｃとの間に設けられているが、半導体パッケージ２端面
と屈曲部３ｂとの間に設けられてもよい、また、屈曲部
３ｂと屈曲部３ｃとの間および半導体パッケージ２端面
と屈曲部３ｂとの間の双方に設けられてもよい。

【００２４】また、アウターリード３の突出部３ｄは半
導体装置１のすべてのアウターリード３に設けられても
よいし、また、半導体装置１が基板に実装された後に最
もストレスが加わり易い端ピン部（例えば、端ピン３ｋ
から１〜１０ｐｉｎ目）にのみ設けられてもよい。

【００２５】また、本実施の形態では、突出部３ｄは、
リードフレーム４が形成されるときに形成される例を示
したが、突出部３ｄは、半導体チップとリードフレーム
４とが樹脂等で封止されてパッケージ化された後に形成
されてもよい。

【００２６】次に、このような構成における半導体装置
を基板に実装した際の作用について説明する。図４は、
従来の半導体装置１を基板８に実装した状態を示してい
る。従来の半導体装置１では、半導体装置１にストレス
が加わった際に、アウターリード３はアウターリード３
の長手方向に対して略垂直方向（撓み方向Ａ）に撓むこ
とはできるが、アウターリード３の長手方向には伸縮す
ることができないため、ストレスはアウターリード３の
接触部３ｄと基板８との半田付け部分９に加わることと
なる。これによって、基板８とアウターリード３の接触
部３ａの半田付けに剥離が生じ、また、アウターリード
３にクラックや断線が生じる可能性がある。これに対し
て、本発明に係る半導体装置１０では、図５に示すよう
に、アウターリード３の長手方向に対して略垂直方向
（撓み方向Ａ）に撓むことができるとともに、突出部３
ｄの弾性曲がり変形によってアウターリード３の長手方
向（伸縮方向Ｂ）に伸縮することもできる。これによっ
て、アウターリード３の接触部３ａと基板８との半田付
け部分９に加わるストレスが吸収されて、基板８とアウ
ターリード３の接触部３ａの半田付けに剥離およびアウ
ターリード３にクラックや断線を生じさせることを防止
することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
装置のアウターリードにその長手方向に対して垂直方向
にアウターリードの一部を突出させて折曲形成される突
出部を設けることで、半導体装置を基板に半田付け等に
よって実装した後において、半導体装置にストレスが加
わった場合に、アウターリードはアウターリードの長手
方向に対して略垂直方向に撓むとともに、突出部の弾性
曲がり変形によってアウターリードの長手方向に伸縮す
ることができるため、基板とアウターリードの接触部と
の半田付け部分に加わるストレスが吸収されて、基板と
アウターリードの接触部の半田付けに剥離を生じさせる
ことおよびアウターリードにクラックや断線を生じさせ
ることを防止することができ、この結果として、半導体
装置の信頼性を向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体装置を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る半導体装置のアウターリードを示
す斜視図である。

【図３】本発明に係る半導体装置のアウターリードの他
の例を示す斜視図である。

【図４】従来の半導体装置の実装状態を示した側面断面
図である。

【図５】本発明に係る半導体装置の実装状態を示した側
面断面図である。

【図６】本発明に係る半導体装置のリードフレームを示
した正面図である。

【図７】従来の他の半導体装置のアウターリードを示し
た斜視図である。

【図８】従来の他の半導体装置を示した斜視図である。

【図９】従来の他の半導体装置を示した斜視図である。

【図１０】従来の他の半導体装置を示した斜視図であ
る。

【符号の説明】

１、１０ 半導体装置 ２ 半導体パッケージ ３ アウターリード ３ａ 接触部 ３ｂ、３ｃ 屈曲部 ３ｄ 突出部 ４ リードフレーム ５ アイランド ６ インナーリード ７ タイバー ８ 基板 ９ 半田付け部分 Ａ 撓み方向 Ｂ 伸縮方向 Ｈ 突出高さ ｔ、Ｄ 板厚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体パッケージ端面よりアウターリー
   ドが突設され、このアウターリードには基板に半田付け
   される接触部が設けられている半導体装置において、ア
   ウターリードには、半導体パッケージ端面と接触部との
   間にアウターリードの長手方向に対して略垂直方向にア
   ウターリードの一部を突出させて折曲形成される突出部
   が設けられ、アウターリードは、アウターリードの長手
   方向のストレスに対して突出部の弾性曲がり変形によっ
   て伸縮可能であることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 アウターリードの突出部の板厚は、アウ
   ターリードの他の部分の板厚より薄く形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。