JP2004538656A

JP2004538656A - 溶接リードフレーム

Info

Publication number: JP2004538656A
Application number: JP2003520257A
Authority: JP
Inventors: グスタフソン、ラルス; エルン、ヤン; ルンドストレム、ペル
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲツトエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-12-24
Also published as: SE521528C2; WO2003015485A1; SE0102668D0; CN1539256A; CN1270376C; SE521528C3; TW531462B; EP1415519A1; SE0102668L

Abstract

リードフレーム３または構成部品をリードの基板１のコンタクト・パッド９に接合する際に、リードとコンタクト・パッドは局所的に溶接されて、これらが電気的に接続される。この溶接操作に使用するパワーを低減するため、リードは、少なくとも１つ、好ましくは２つの穴１１を有する。これによって溶接ステップで穴の縁のリード材料が溶融して、パッドの加熱された材料と接合する。これによって、溶接に比較的に小さいパワーを使用することができる。溶接で使用される局所加熱は、好ましくは、または主として、前記少なくとも１つの穴の壁の材料を溶融させる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年８月７日付けで出願されたスウェーデン特許出願第０１０２６６８−１号の優先権および利益を主張するものであり、その全教示を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、基板にリードを接合する方法に関するものであり、これは例えばより大きな回路板上に搭載されるサブアセンブリ（部分組立品）の製造に用いられる。
【背景技術】
【０００３】
電子サブアセンブリをリフロー・ソルダリングする間、幾つかのタイプのサブアセンブリは、はんだの再溶融に関連して、問題および生じ得る失敗を有している。ここで、本明細書では、サブアセンブリとは、導体パターンを含むキャリア、そこに取り付けられる各種構成部品、およびリードフレームを有するものとみなす。サブアセンブリがリードフレームの下に位置するキャリア（例えばセラミック基板）を有している場合には、キャリアおよび構成部品の重量のためにアセンブリがつぶれて基板が落下する可能性がある。この場合を図１に示す。
【０００４】
リードフレームをサブアセンブリに接合するときには、２回目のリフローまたは接着剤の硬化サイクルに関連して失敗が生じ得る。この失敗は、サブアセンブリ上に取り付けた構成部品に生じる熱応力により引き起こされる。
【０００５】
温度に敏感な構成部品を基板またはプリント回路板に接合するときには、一般的なリフローまたは接着剤を硬化させるためのサイクルが、構成部品の失敗を生じ得る。
【０００６】
これらの問題に対する従来の解決方法としては以下のようなものがある。
（１）一般的なはんだを使用し、リフロー・プロセス中のはんだの再溶融を受け入れる。
（２）高温はんだを使用して、リフロー・プロセス中のはんだの溶融を防ぐ。
（３）ろう付け材料を使用する。
（４）導電性ポリマー・ベースの接着剤を使用する。
【０００７】
本明細書では、はんだは、２つの部品をこれらの部品の融点よりも低い温度で接合することを目的とした、４５０℃未満の融点を有する合金を意味するものとする。ろう（ｂｒａｚｅ）は、４５０℃を超える融点を有する同じ目的の合金である。
【０００８】
上述の解決方法は以下の欠点を含む。
（１）一般的なはんだは、第２のリフロー・プロセスで再溶融し、温度に敏感な構成部品がリフロー中に損傷する可能性がある。
（２）望ましい温度範囲の公知のはんだは、もろい、コストが高い、危険物質を含むといった不適格な特性を有する。さらに、多くの構成部品は、高温はんだを使用するときに必要な高温に耐えることができない。
（３）構成部品は、ろう付け材料のリフロー・プロセスに必要な高温に耐えることができない。
（４）高い効率が要求される電気的用途に対して、公知の導電性接着剤の導電率は不十分である。
【０００９】
上述の方法の代わりに溶接を使用することができる。しかし、溶接プロセスには、溶接に高い温度および大きなエネルギーが必要であるなどの欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、リードフレームのリードや構成部品のリード等のリードを基板のパッドに接続する方法であって、中程度のエネルギーを用いた局所加熱だけを必要とする方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、リードフレームのリードを基板のパッドに接続する方法であって、接合後のリードフレームと基板のアセンブリとが、例えば高温はんだ付けで使用されるような高い温度に耐えることができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一般に、例えばサブアセンブリにおいて、リードフレームを基板のパッドに接合する方法では、リードフレームのリードに穴をあけ、その後にリードをパッドに溶接する。この穴は、溶接に必要なエネルギーを低減させる。この穴は、溶接プロセスで加熱される領域の約５０％をカバーしていることが好ましい。
【００１３】
リードに穴を使用することによって、特に熱に敏感でない鉛を含まない機械的／電気的接続の生成、および熱に敏感な構成部品を基板またはプリント回路板に接続することが可能になる。鉛を含まない接続を有する表面実装サブシステムを製造すること、およびはんだ付けを使用するとき、あるいは導電性接着剤を硬化させるときなどに広域加熱を防ぐことができる。このプロセスでは、小さな溶接エネルギー入力を使用して厚いリードを取り付けることができる。さらに、このプロセスでは、温度に敏感なデバイス上にリード／構成部品を取り付けること、および温度に敏感な構成部品を取り付けることができる。
【００１４】
本発明の追加の目的および利点は、以下の説明の中に記載されており、その一部はこの説明から自明であり、または本発明を実施することによって知ることができる。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に詳細に示した方法、プロセス、手段および組合せによって実現し、達成することができる。
【００１５】
本発明の新規の特徴は添付の特許請求の範囲に詳細に記載されているが、その構成および内容に関する本発明の完全な理解、ならびに本発明の前記特徴およびその他の特徴の完全な理解は、添付の図面を参照して以下に提示する非限定的な実施例の以下の詳細な説明の検討から得ることができ、本発明の価値は、このような以下の詳細な説明の検討からより理解されるであろう。
【実施例】
【００１６】
図１の概略断面図には、接合位置５でリードフレーム３に接合されたサブアセンブリであって、例えばセラミック基板１を含むサブアセンブリが示されている。接合位置では、リードフレームの接続リードないし脚７が、基板のパッド９に電気的に接続されている。図２の部分平面図を参照されたい。リード７は、薄いコンタクト・パッド９よりもかなり厚い厚さを有する。接合位置で、リードは、１０に示す例えばレーザ・ビーム、プラズマ溶接、マイクロフレーム（ｍｉｃｒｏｆｌａｍｅ）を使用してパッドに溶接される。
【００１７】
したがって溶接プロセスにおける加熱では、厚さの違いに起因する熱容量の違いのため、パッドはリードよりも容易に加熱される。しかし、リード７の熱容量を小さくするため、リードは、溶接で加熱される領域の例えば約５０％をカバーする少なくとも１つ、好ましくは２つの穴１１を備えている。これらの穴は任意の形状とすることができ、例えば図に示すように円形とすることができる。この加熱では続いて穴１１の壁、または穴でのリードの縁領域の材料が溶融し、溶融した材料は下に流れて、その下のパッド９の材料と接合する。同時に、リードフレームは、穴および基板（すなわち基板のパッド９）の周辺の領域で加熱される。このパッド９の周辺の領域の加熱は穴１１を通して起こる。
【００１８】
強力なレーザ・ビームを使用してこの加熱を実施すると、リードフレームを基板の上に置いたときに穴１１が空胴を効果的に形成しているために、レーザ光を吸収するプラズマが急速に形成される。このプラズマは、互いに溶接される両方の材料へのレーザ光パワーの結合を強力に促進する。
【００１９】
穴１１は一般に、０．１〜１ｍｍの厚さを有することができるリードフレーム材料にあけられた約０．１〜０．８ｍｍの直径とすることができる。矢印１０によって示されている入射加熱エネルギーは、互いに溶接する両方の構成部品の大きな表面に対してほぼ垂直な方向を有する。
【００２０】
この溶接プロセスでは、固定具（図示せず）によってリードフレームを保持して基板およびパッドに対する向きを定め、それによって所望の位置に配置されるようにする。
【００２１】
本発明の特定の実施例を図示および説明してきたが、当業者なら、多数の追加の利点、修正および変更に容易に気がづくと考えられる。したがって、本発明は、そのより幅広い態様において、本明細書に示し説明した特定の詳細、代表的な装置、および図示の実施例に限定されない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって定義される本発明の全体概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、さまざまな修正を加えることができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるこのような全ての修正および変更をカバーすることを意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基板に接合されたリードフレームの断面図である。
【図２】コンタクト・パッドに接合されたリードの部分平面図である。

Claims

リードフレームまたは構成部品のリードを基板のコンタクト・パッドに接合する方法であって、前記リードと前記コンタクト・パッドとを局所的に加熱して接合させることを含む接合方法において、
前記局所加熱が、
前記リードおよび前記コンタクト・パッドのうちの少なくとも一方の材料を少なくとも部分的に溶融させて、該材料により前記リードを前記コンタクトに接合させること、および前記局所加熱の実行前に前記リードに少なくとも１つの穴をあけることを含む溶接ステップとして実行され、
それによって前記局所加熱において比較的小さいパワーが使用されるようにし、また前記局所加熱が、好適には、あるいは主として、前記少なくとも１つの穴の壁、または前記少なくとも１つの穴の前記リードの縁領域の材料を溶融することを特徴とする接合方法。
前記リードに２つの穴があけられることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
前記少なくとも１つの穴が、局所的に加熱されるリードの領域の実質的に５０％をカバーするように作られることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。