JP2003174134A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は樹脂界面での剥離や樹脂のクラ
ックを防止した電子回路装置を提供することである。 【解決手段】電子回路素子１を搭載した基板２からなる
電子回路をリードフレーム３の上面から離れた位置に配
置し、前記電子回路と前記リードフレーム３を封止樹脂
６で一体成形した構造であって、前記リードフレーム３
の一部をリードフレーム３の上面となす角度が45度以下
であるように基板２方向に折り曲げて成形した接続部８
によって基板を接着固定したことを特徴とした電子回路
装置により達成することができる。また、上記におい
て、前記リードフレーム２の接続部８の中央付近に貫通
孔９ｂを明けて、リードフレームの折り曲げ部がリード
フレームの上面となす角度１０bを滑らかに変化させれ
ば更に剥離や樹脂のクラックを防止する効果を大きくで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシなどの樹脂で電子回路を封止す
る電子回路装置では樹脂硬化過程で生じる樹脂の硬化収
縮と樹脂と基板やリードフレーム等の部材との熱膨脹係
数差に基づく応力により樹脂界面での剥離や樹脂クラッ
クが生じる問題があった。

【０００３】例えば、特開平８−５５９３４号公報を例
に取り、この問題点を説明する。この電子回路装置で
は、リードフレームと半導体素子が電気絶縁物を介して
接着されている。リードフレームと樹脂は、線膨張係数
差があるために両者の接合面にせん断応力が生じ、この
応力が接合面端部に集中し接合面端部に剥離を引き起こ
す。

【０００４】この電子回路装置では、リードフレームと
樹脂の接合面上に剛性の低い電気絶縁物があるため、応
力集中は電気絶縁物端に生じこの点から剥離が生じる。
この剥離を防止するため、特開平８−５５９３４号公報
では、電気絶縁物端を半導体素子の縁から100μmほど内
側にすることにより電気絶縁物端のせん断応力を低減し
ている。また、同時に電気絶縁物端でリードフレーム段
差をつけ、リードフレームと樹脂界面付近の垂直応力を
低減し界面付近からの樹脂のクラックを防止している。

【０００５】電子回路装置の応力は装置のサイズに関係
し、装置が大型化すると応力が増加する。しかしなが
ら、特開平８−５５９３４号公報の電子回路装置は小型
の半導体素子を実装するため小型であり発生応力が小さ
いため、この構造で樹脂の剥離やクラックを防止できる
場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】大型の基板を実装する
ため、電子回路装置が大型になる場合にこの構造を上記
従来技術の特開平８−５５９３４号公報にそのまま適用
しようとすると、応力を十分低減できず、基板と樹脂間
の剥離や樹脂のクラックを防止できない場合がある。

【０００７】本発明の目的は、樹脂界面での剥離や樹脂
のクラックを防止した電子回路装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電子回路素
子を有する基板からなる電子回路をリードフレームから
所定間隔の距離を設けて配置し、前記リードフレームの
一部を前記電子回路に樹脂で接続してなり、前記リード
フレームの一部を前記電子回路の面から45度以下の角度
で折り曲げたことにより達成される。

【０００９】また、上記目的は、前記リードフレームの
接続部の中央付近に貫通孔を明けたことにより達成され
る。

【００１０】また、上記目的は、前記リードフレームの
接続部の折り曲げ部分がリードフレームの上面となす角
度が滑らかに変化することにより達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を備えた電子回路装
置の実施例を図２から図４を用いて説明する。図２は、
本発明を備えた電子回路装置の平面図である。図３は図
２の側面図である。図４は図２の正面図である。図２、
図３、図４において、電子回路素子１を搭載した基板２
がリードフレーム３の上面から離れた位置に配置され、
この電子回路素子１と基板２からなる電子回路と外部接
続端子４とがアルミ細線５により電気的に接続されてい
る。この電子回路とリードフレーム３とは樹脂６で一体
成形されている。図３と図４では、リードフレーム３の
一部が折り曲げられ、基板２に接着固定されてた状態が
示されている。

【００１２】リードフレーム３の形状を明瞭に示すため
に、同じ実施例の基板を透視しリードフレーム形状を示
した平面図を図５に示す。図５において、リードフレー
ム３には樹脂の流れを促進するための孔７が設けられて
いる。この孔7はリードフレームの剛性を低下させリー
ドフレームに起因する応力を低減する効果も持つ。

【００１３】平面図の図５に対応する側面図を図６、正
面図を図７に示す。図６、図７において、リードフレー
ム３が基板２から離れた位置に置かれていることが分か
る。リードフレーム３を基板２から離れた位置に置く理
由は、基板２は低い線膨脹係数のセラミックで、リード
フレーム３は銅系の金属でセラミックより高い線膨脹係
数を持つため、両者の線膨張係数差が大きくなり、両者
を直接接着したり接近したりした位置に置くと樹脂硬化
時に接着剤や、基板やリードフレームと樹脂の界面に過
大なせん断応力が生じ、このせん断応力が剥離の原因と
なるためである。リードフレーム３が基板２から離れた
位置に置かれると、このせん断応力が低減するため、剥
離を防止することができる。リードフレーム３の基板２
との接続部８はリードフレームの中央にある。上記のせ
ん断応力はこの中央位置では小さくなるため、リードフ
レームと基板が接近して置かれても過大なせん断応力が
生じない。

【００１４】図７の接続部の部分拡大図を図１に示す。
図１では、リードフレーム３の一部をリードフレーム３
の上面となす角度１０aが45度以下であるように基板２
方向に折り曲げて成形した接続部８によって基板２が接
着剤１２で固定されている。

【００１５】図１の構造の有効性を明確に示すために、
図１２と図１３に従来の接続部を示し従来の接続部の応
力発生機構を説明する。図１２は、リードフレームの形
状を示す平面図である。図１３は、図１２のF−F断面を
示した正面図であり、基板２とリードフレーム３が示さ
れ、本発明の図１に相当する部分を示す図である。図１
２、図１３において、接続部11はリードフレーム３と同
じ材料の円筒である。樹脂６の線膨張係数は多くの場
合、リードフレーム３の線膨張係数より大きいため、樹
脂硬化時に樹脂がリードフレーム３の接続部より基板に
垂直な方向に多く縮む。このため接続部付近の基板やリ
ードフレーム３と樹脂の界面には垂直引っ張り垂直応力
１３が生じ、この垂直応力１３が剥離の原因となる。

【００１６】本発明の図１では、リードフレームの一部
をリードフレームの上面となす角度が４５度以下である
ように基板方向に折り曲げて成形した接続部で基板を接
着固定したことにより、基板２やリードフレーム３と樹
脂６の界面の垂直応力１３を低減し剥離を防止できる。
使用する接着剤１２については、接着剤１２のヤング率
が低い場合にこの垂直応力を低減する効果がある。この
ため、低ヤング率の接着剤が望ましい。なお、低ヤング
率の接着剤は一般に線膨脹係数が大きいため、樹脂６と
リードフレーム３の線膨張係数差による縮み差を緩和す
る効果を持つため、更に応力低減に有効である。

【００１７】リードフレームの基板との接続部８の部分
について、別の実施例の形状を図８と図９に示す。図８
は、リードフレーム３の形状を示す平面図である。図９
は、図８のAA断面を示した正面図で基板２とリードフレ
ーム３が示されている。図８において、リードフレーム
３の接続部の中央付近に貫通孔９aが明けられている。
また、接続部８自体にも貫通孔９bが明けられている。
図９において、リードフレームが基板方向に折り曲げ成
形した接続部８によって基板２が接着固定されている。
本実施例では貫通孔９a、９bによりリードフレーム３の
剛性が低下するため応力が更に低下する。このため剥離
防止効果が一層高くなっている。

【００１８】更に、リードフレームの基板との接続部８
の部分について、別の実施例の形状を図１０と１１に示
す。図１０は、他の実施例を備えたリードフレーム接続
部の平面図である。図１１は、図１０のＢ−Ｂ断面図で
ある。図１０、図１１において、リードフレーム３の折
り曲げ部がリードフレーム上面となす角度10bが滑らか
に変化している。このリードフレーム３の折り曲げ部が
リードフレーム上面となす角度が滑らかな場合の応力へ
の影響、並びに図８と９に示したリードフレームの接続
部の応力を以下に定量的に示す。

【００１９】本発明の応力低減効果を明らかにするた
め、図１２と１３に示した従来のリードフレームの接続
部についての応力も比較のために示す。図８と図９に示
した本発明の接続部を構造a、図１０と１１に示した本
発明の接続部を構造b、図１２と１３に示した従来の接
続部を構造cと名づける。これらの接続部のリードフレ
ームと樹脂の界面上の線分CDEに沿う基板に垂直な方向
の垂直応力の分布を図１４に示す。図１４は、接続部の
リードフレームと樹脂の界面上の線分ＣＤＥに沿う基板
に垂直方向の垂直応力の分布図である。図１４におい
て、従来の構造cでは位置Cで大きな引っ張り応力が生
じ、この点から剥離が生じる恐れがある。本発明の構造
aではリードフレームの折り曲げ部の位置Dで応力がやや
増加するもののその応力は構造cの最大応力より小さ
く、更に位置Cでは圧縮応力となるため剥離が生じる恐
れが少ない。構造aではリードフレームの折り曲げ部が
リードフレームの面となす角度10aが丁度４５度の場合
で有り、この場合の応力低減効果は明らかであるが、４
５度以下では更に応力低減効果が高くなる。リードフレ
ームの折り曲げ部がリードフレーム面となす角度10bが
滑らかに変化している本発明の構造bでは位置Dでの応力
が著しく低減され剥離の生じる恐れは更に小さくなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂界面での剥離や樹
脂のクラックを防止した電子回路装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を備えた電子回路装置のリード
フレームに設けられた接続部の断面図である。

【図２】図２は、本発明備えた電子回路装置の平面図で
ある。

【図３】図３は、本発明備えた電子回路装置の側面図で
ある。

【図４】図４は、本発明備えた電子回路装置の正面図で
ある。

【図５】図５は、本発明の一実施例において、基板を透
視しリードフレーム形状を明示した平面図である。

【図６】図６は、図５の本発明備えた電子回路装置の側
面図である。

【図７】図７は、図５の本発明備えた電子回路装置の正
面図である。

【図８】図８は、本発明備えた電子回路装置のリードフ
レームに設けられた接続部の平面図である。

【図９】図９は、図８リードフレームに設けられた接続
部のA−A断面図である。

【図１０】図１０は、他の実施例を備えた接続部の平面
図である。

【図１１】図１１は、図１０の接続部のB−B断面図であ
る。

【図１２】図１２は、従来の電子回路装置のリードフレ
ームに設けられた接続部の平面図である。

【図１３】図１３は、図１２の接続部のF−F断面図であ
る。

【図１４】図１４は、接続部のリードフレームと樹脂の
界面上の線分CDEに沿う基板に垂直な方向の垂直応力の
分布図である。

【符号の説明】

１…電子回路素子、２…基板、３…リードフレーム、４
…外部接続端子、５…アルミ細線、６…樹脂、７…孔、
８…接続部、９a…貫通孔、９b…貫通孔、１０…リード
フレームの折り曲げ部がリードフレーム面となす角度、
１０b…リードフレームの折り曲げ部がリードフレーム
面となす角度、１１…接続部、１２…接着剤、１３…垂
直応力。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子回路素子を有する基板からなる電子回
   路をリードフレームから所定間隔の距離を設けて配置
   し、前記リードフレームの一部を前記電子回路に樹脂で
   接続してなり、前記リードフレームの一部を前記電子回
   路の面から45度以下の角度で折り曲げたことを特徴とす
   る電子回路装置。
2. 【請求項２】前記リードフレームの接続部の中央付近に
   貫通孔を明けたことを特徴とする請求項１記載の電子回
   路装置。
3. 【請求項３】前記リードフレームの接続部の折り曲げ部
   分がリードフレームの上面となす角度が滑らかに変化す
   ることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。