JP2003318348A - 樹脂封止型電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インナーリードの先端部にボンディングワイ
ヤを接続してなる樹脂封止型電子装置において、インナ
ーリードの先端部にて樹脂が剥離した場合であっても、
温度変化によるインナーリードの先端部のインナーリー
ドの長手方向への変位を抑制する。 【解決手段】 半導体チップ１０と、半導体チップ１０
を包み込むように封止する樹脂部材２０と、樹脂部材２
０の外部から内部へ入り込んで延びるリードフレーム３
０と、樹脂部材２０の内部にて半導体チップ１０とリー
ドフレーム３０のインナーリード３１の先端部とを結線
し電気的に接続するワイヤ４０とを備え、インナーリー
ド３１の先端部には、インナーリード３１の長手方向へ
の移動を防止するように樹脂部材２０と引っかかる貫通
穴形状を有する引っかけ部３３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品とリード
フレームとをボンディングワイヤにて結線し、これらを
樹脂にて包み込むように封止してなる樹脂封止型電子装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の樹脂封止型電子装置を表
面実装用パッケージとして用い、これを基板上にはんだ
を介してリフロー実装することは、低コストで実装でき
るため、非常に広く行われている。しかしながら、この
実装方法は、はんだのリフロー時に高温となるためパッ
ケージに対して非常に熱ストレスが大きく、信頼性に影
響を与える場合があった。

【０００３】特に最近では、さらに高温のリフロー温度
を要する鉛フリーはんだ、すなわちＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系
はんだ等のより融点の高いはんだによる表面実装が始ま
り、熱ストレスがさらに大きくなる傾向にある。

【０００４】この熱ストレスによる劣化は、樹脂とリー
ドフレームとが熱応力や水蒸気圧により剥離して発生す
る。ここで、水蒸気圧とは、吸湿した樹脂中の水分がリ
フロー時の高温により蒸発するときの圧力である。

【０００５】このリードフレームと樹脂との剥離部分で
は、環境温度の変化に伴い、リードフレームと樹脂の間
の熱膨張係数の差により、樹脂とリードフレームに相対
的な位置ずれが生じる。この位置ずれが起きた場合、リ
ードフレーム上のワイヤボンド部に応力がかかり、これ
が繰り返されるとワイヤが破断する。

【０００６】とくに近年は、リードフレーム材にＣｕ系
合金（熱膨張係数：１６ｐｐｍ／℃程度）を用い、モー
ルド樹脂は、耐リフロー性の良いフィラー量の多い熱膨
張係数の小さい（熱膨張係数：８ｐｐｍ／℃程度）を用
いることが多くなってきた。その結果、樹脂とリードフ
レームとの熱膨張係数差がより大きくなり、剥離後の樹
脂とリードフレームとの位置ずれも大きくなるため、ワ
イヤボンド寿命の低下が顕著になってきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような樹脂の剥離
によるワイヤボンド寿命の低下の問題について、本発明
者等は検討を行った。この検討について、図４にしたが
って説明する。図４は、従来の典型的な樹脂封止型電子
装置としての樹脂モールドＱＦＰ（クワッドフラットパ
ッケージ）の透視図である。

【０００８】このＱＦＰは、電子部品としての半導体チ
ップ１０と、半導体チップ１０を包み込むように封止す
る樹脂部材２０と、樹脂部材２０の外部から内部へ入り
込んで延びるリードフレーム３０と、樹脂部材２０の内
部にて半導体チップ１０とリードフレーム３０のインナ
ーリード３１の先端部とを結線し電気的に接続するワイ
ヤ４０とを備える。なお、図４中、樹脂部材２０はその
外形を二点鎖線にて示している。

【０００９】このようなＱＦＰを基板上にリフロー実装
することによって、インナーリード３１と樹脂部材２０
との間が剥離した。この剥離部Ｋ１は、図中のハッチン
グで示す。リフローによるインナーリード３１と樹脂部
材２０との剥離は、インナーリード形状から応力集中が
起こりやすい先端部から発生しやすい。また、通常、ワ
イヤボンドは、樹脂の剥離しやすいインナーリード先端
部に実施することが多い。

【００１０】その結果、樹脂部材２０とリードフレーム
３０が接着している部分Ｋ２を基点にして通常ワイヤボ
ンドを行っているインナーリード先端部に向かうにつれ
て熱膨張係数差によるリードフレーム３０と樹脂部材２
０の位置ずれが大きくなり、ワイヤボンド部分に応力を
与えて寿命を低下させる。

【００１１】図５は、この樹脂部材が剥離したときのイ
ンナーリード先端部の変位の様子を示す図である。つま
り、図５（ａ）に示すように、インナーリード３１と樹
脂部材２０とが完全に密着している初期の状態から、図
５（ｂ）に示すように、リフロー後ではインナーリード
３１の先端部に剥離部Ｋ１が生じる。

【００１２】すると、この剥離後の温度変化によって、
図５（ｃ）に変位量ｘとして示すように、樹脂部材２０
とインナーリード３１とが接着している部分Ｋ２を基点
（変位が０となる点）として、インナーリード３１の先
端部が、樹脂部材２０と相対的な位置ずれを起こし、イ
ンナーリードの長手方向に変位する。これと同時に、ワ
イヤ４０も変位量ｘの分、伸縮するためボンディング部
が劣化し、場合によっては破断に至る。

【００１３】そこで、本発明は上記問題に鑑み、インナ
ーリードの先端部にボンディングワイヤを接続してなる
樹脂封止型電子装置において、インナーリードの先端部
にて樹脂が剥離した場合であっても、温度変化によるイ
ンナーリードの先端部のインナーリードの長手方向への
変位を抑制することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、電子部品（１０）と、
電子部品を包み込むように封止する樹脂部材（２０）
と、樹脂部材の外部から内部へ入り込んで延びるリード
フレーム（３０）と、樹脂部材の内部にて電子部品とリ
ードフレームのインナーリード（３１）の先端部とを結
線し電気的に接続するワイヤ（４０）とを備える樹脂封
止型電子装置において、インナーリードの先端部には、
インナーリードの長手方向への移動を防止するように樹
脂部材と引っかかる形状を有する引っかけ部（３３）が
形成されていることを特徴とする。

【００１５】それによれば、インナーリードの先端部が
樹脂から剥離した場合でも、インナーリードの先端部は
引っかけ部において樹脂部材と引っかかった状態となる
ため、温度変化が生じても、インナーリードの先端部は
その長手方向への移動が極力防止される。

【００１６】したがって、本発明によれば、インナーリ
ードの先端部にて樹脂が剥離した場合であっても、温度
変化によるインナーリードの先端部のインナーリードの
長手方向への変位を抑制することができる。その結果、
ワイヤボンド部の寿命低下を抑制することができる。

【００１７】ここで、引っかけ部の具体的な形状として
は、請求項２〜請求項５の発明のようなものにすること
ができる。

【００１８】請求項２に記載の発明では、引っかけ部
（３３）は、インナーリード（３１）の先端部に形成さ
れた貫通穴であることを特徴とする。

【００１９】請求項３に記載の発明では、引っかけ部
（３３）は、インナーリード（３１）の長手方向と交差
する方向へ突出する突出部であることを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の発明では、引っかけ部
（３３）は、前記インナーリード（３１）の先端部に形
成された溝部であることを特徴とする。

【００２１】請求項５に記載の発明では、引っかけ部
（３３）は、インナーリード（３１）の先端部をインナ
ーリードの長手方向と交差する方向へ折り曲げてなるも
のであることを特徴とする。

【００２２】そして、これら請求項２〜請求項５に記載
の引っかけ部の形状によれば、樹脂部材とかみ合う部分
の面積を大きくすることができるため、インナーリード
の先端部における樹脂部材の剥離を起こりにくくするこ
とができる。

【００２３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本発明の実施形態に係る樹脂
封止型電子装置としての樹脂モールドＱＦＰ１００の樹
脂部材２０を透過してみた概略平面構成を示す図であ
る。なお、図１中、樹脂部材２０は二点鎖線にて示して
ある。

【００２５】このＱＦＰ１００は、電子部品としての半
導体チップ１０と、半導体チップ１０電子部品を包み込
むように封止する樹脂部材２０と、樹脂部材２０の外部
から内部へ入り込んで延びるリードフレーム３０と、樹
脂部材２０の内部にて半導体チップ１０とリードフレー
ム３０のインナーリード３１の先端部とを結線し電気的
に接続するワイヤ４０とを備える。

【００２６】半導体チップ１０は、ＩＣチップを構成す
る通常の半導体チップとすることができ、リードフレー
ム３０のアイランド３０ａに接着剤等を介して搭載され
ている。樹脂部材２０は、耐リフロー性の良いフィラー
量の多い熱膨張係数の小さいものであり、エポキシ樹脂
等にガラスフィラーを含有させたモールド樹脂を用いる
ことができる。

【００２７】個々のリードフレーム３０は、Ｃｕ系合金
等を用いた細長板状のものにできる。そして、リードフ
レーム３０のうち樹脂部材２０に埋設された部分がイン
ナーリード３１であり、樹脂部材２０から突出している
部分がアウターリード３２である。図示しないが、ＱＦ
Ｐ１００は、このアウターリード３２においてはんだを
介して基板上にリフロー実装される。

【００２８】ワイヤ４０は、金やアルミ等のワイヤボン
ディングにより形成されたものである。このようなＱＦ
Ｐ１００においては、半導体チップ１０と外部との信号
のやりとりはリードフレーム３０、ワイヤ４０を介して
行われる。そして、樹脂部材２０によって半導体チップ
１０や電気接続部の保護がなされている。

【００２９】ここにおいて、本実施形態では、ワイヤボ
ンドを実施するインナーリード３１の先端部形状を図１
に示すように変形させ、機械的に樹脂部材２０と嵌合さ
せている。つまり、インナーリード３１の先端部には、
インナーリード３１の長手方向への移動を防止するよう
に樹脂部材２０と引っかかる形状を有する引っかけ部３
３が形成されている。

【００３０】本例では、引っかけ部３３は、インナーリ
ード３１の先端部に形成された貫通穴としている。そし
て、この貫通穴３３に樹脂部材２０が充填されており、
貫通穴３３において樹脂部材２０がインナーリード３１
とかみ合っている。このような引っかけ部としての貫通
穴３３の形成による作用効果について、図２を参照して
述べる。

【００３１】図２（ａ）はインナーリード３１と樹脂部
材２０とが完全に密着している初期の状態である。ここ
で、貫通穴３３において樹脂部材２０がインナーリード
３１とかみ合っているため、上記図５に示す従来の場合
に比べて、剥離部Ｋ１の進行が阻止され剥離が抑制され
る。

【００３２】さらに、図２（ｃ）に示すように、剥離が
進行して剥離部Ｋ１が広がった場合でも、インナーリー
ド３１の先端部は貫通穴３３において樹脂部材２０と引
っかかってロックされた状態となっているため、温度変
化が生じたときでも、インナーリード３１の先端部は、
インナーリード３１の長手方向への移動が極力防止され
る。

【００３３】したがって、本実施形態によれば、インナ
ーリード３１の先端部にて樹脂部材２０が剥離した場合
であっても、温度変化によるインナーリード３１の先端
部がインナーリード３１の長手方向への変位を抑制する
ことができる。その結果、ワイヤボンド部の寿命低下を
抑制することができる。

【００３４】ここで、引っかけ部３３は、ワイヤボンド
部の直下にあることが望ましく、貫通穴３３のようにワ
イヤボンド部の直下に形成できない場合は、少なくとも
ワイヤボンド部の１ｍｍ以内に引っかけ部３３を設ける
ことが好ましい。

【００３５】具体的に、上記図５に示す従来構造におい
て、樹脂部材２０の熱膨張が８ｐｐｍ／℃、リードフレ
ーム３０の熱膨張係数が１６ｐｐｍ／℃、剥離長Ｌが５
ｍｍとし、温度変化を１６５℃（１２５℃→−４０℃）
とした場合に、変位量ｘが６．５μｍであったものが、
本実施形態の図１に示す例では、同じ場合に変位量ｘが
１．３μｍと約１／５に大幅に低減された。

【００３６】これにより、本実施形態では、ワイヤボン
ド部に生じる歪みも従来の約１／５に低減できると考え
られ、ワイヤボンド部の寿命を約１０倍に延長すること
ができる。

【００３７】また、本実施形態では、インナーリード３
１の先端部における剥離自身も、当該先端部を、貫通穴
３３において樹脂部材２０と機械的に保持しているため
発生しにくく、また発生したとしても、貫通穴３３以降
への剥離の進行は大幅に防止される。これは、本例にお
いては、貫通穴３３を設けることで、インナーリード３
１の先端部における樹脂部材２０とかみ合う部分の面積
を大きくできるためである。

【００３８】また、ワイヤボンド部の剥離を防止するに
は、図１、図２に示すように、ワイヤ４０を、インナー
リード３１のうち貫通穴３３よりも樹脂部材２０の外周
端部寄りの部位にボンディングすることが好ましい。そ
れにより、ロックが効果的に働く。これは、上述したよ
うに、引っかけ部としての貫通穴３３よりも樹脂部材２
０の外側寄りの部分の方が樹脂部材２０の剥離が進行し
にくいためである。

【００３９】ここで、本実施形態において、インナーリ
ード３１の先端部に設ける引っかけ部３３としては、上
記貫通穴３３以外にも、図３に示すような種々の形状を
採用することができる。

【００４０】図３（ａ）、（ｂ）ではインナーリード３
１の板面形状を示すもので、これらにおける引っかけ部
３３は、インナーリード３１の長手方向と交差する方向
へ突出する突出部である。

【００４１】また、図３（ｃ）、（ｄ）ではインナーリ
ード３１の板厚方向の断面形状を示すもので、（ｃ）に
示す引っかけ部３３は、インナーリード３１の先端部に
ハーフエッチ等にて形成された溝部であり、（ｄ）に示
す引っかけ部３３は、インナーリード３１の先端部をイ
ンナーリード３１の長手方向と交差する方向へ折り曲げ
てなるものである。

【００４２】なお、上記貫通穴およびこれら図３に示す
引っかけ部３３は、プレス加工やエッチング加工、曲げ
加工等により容易に形成可能である。そして、これら図
３に示す引っかけ部３３においても、上記貫通穴として
の引っかけ部３３と同様の作用効果が得られる。

【００４３】また、上記貫通穴およびこれら図３に示す
引っかけ部３３において、インナーリード３１の先端部
の変位を最小にするには、ワイヤボンド部が引っかけ部
３３のできるだけ中心に来るようにすることが望まし
い。

【００４４】また、これら図３に示す場合においても、
ワイヤボンド部の剥離を防止するには、ワイヤ４０を、
インナーリード３１のうち引っかけ部３３よりも若干樹
脂部材２０の外周端部寄りの部位にボンディングするこ
とが好ましい。

【００４５】また、インナーリード３１の先端部の引っ
かけ部３３が、各々のインナーリード３１の間で近接
し、干渉する場合には、各インナーリード３１の先端部
を千鳥配置とすることによってリードピッチを小さく維
持したままで引っかけ部３３を設けることが可能にな
る。

【００４６】ちなみに、従来では、インナーリードの先
端部ではなく途中部に凹部や溝部を設け、インナーリー
ドと樹脂部材との密着性を向上させ、水分等の侵入を防
止するようにしたものがある。しかし、このような従来
構成では、インナーリードの先端部にて樹脂が剥離した
ときのインナーリードの先端部の変位を抑制することは
できず、本実施形態とは相違するものである。

【００４７】（他の実施形態）なお、本発明は、上記Ｑ
ＦＰ１００以外にも、種々の樹脂モールドパッケージに
適用可能である。要するに、電子部品と、電子部品を包
み込むように封止する樹脂部材と、樹脂部材の外部から
内部へ入り込んで延びるリードフレームと、樹脂部材の
内部にて電子部品とリードフレームのインナーリードの
先端部とを結線し電気的に接続するワイヤとを備える樹
脂封止型電子装置に適用可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る樹脂封止型電子装置と
しての樹脂モールドＱＦＰの樹脂部材を透過してみた概
略平面構成を示す図である。

【図２】引っかけ部の形成による作用効果を示す図であ
る。

【図３】引っかけ部の他の形状例を示す図である。

【図４】従来の典型的な樹脂封止型電子装置としての樹
脂モールドＱＦＰの透視図である。

【図５】樹脂部材が剥離したときのインナーリード先端
部の変位の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０…半導体チップ、２０…樹脂部材、３０…リードフ
レーム、３１…インナーリード、３３…引っかけ部、４
０…ワイヤ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品（１０）と、 前記電子部品を包み込むように封止する樹脂部材（２
   ０）と、 前記樹脂部材の外部から内部へ入り込んで延びるリード
   フレーム（３０）と、 前記樹脂部材の内部にて前記電子部品と前記リードフレ
   ームのインナーリード（３１）の先端部とを結線し電気
   的に接続するワイヤ（４０）とを備える樹脂封止型電子
   装置において、 前記インナーリードの先端部には、前記インナーリード
   の長手方向への移動を防止するように前記樹脂部材と引
   っかかる形状を有する引っかけ部（３３）が形成されて
   いることを特徴とする樹脂封止型電子装置。
2. 【請求項２】 前記引っかけ部（３３）は、前記インナ
   ーリード（３１）の先端部に形成された貫通穴であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子装置。
3. 【請求項３】 前記引っかけ部（３３）は、前記インナ
   ーリード（３１）の長手方向と交差する方向へ突出する
   突出部であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封
   止型電子装置。
4. 【請求項４】 前記引っかけ部（３３）は、前記インナ
   ーリード（３１）の先端部に形成された溝部であること
   を特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子装置。
5. 【請求項５】 前記引っかけ部（３３）は、前記インナ
   ーリード（３１）の先端部を前記インナーリードの長手
   方向と交差する方向へ折り曲げてなるものであることを
   特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子装置。