JP2007142050A

JP2007142050A - 積層リードフレームの製造方法及び積層リードフレーム

Info

Publication number: JP2007142050A
Application number: JP2005331937A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Matsunaga; 清松永; Shinya Mimura; 真也三村; Takao Shioyama; 隆雄塩山
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】積層する各リードフレーム単板を比較的小さな荷重でしかも確実に接合できる積層リードフレームの製造方法及び積層リードフレームを提供する。
【解決手段】それぞれ所定の形状加工がなされたリードフレーム単板１０、１２を複数枚積層かつ接合して形成する積層リードフレームの製造方法において、上下対となるリードフレーム単板１０、１１の対向する面のいずれか一方に複数の凸部１２を形成し、凸部１２を介して対向するリードフレーム単板１１、１２を接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ＩＣ等の半導体装置に用いる積層リードフレームに係り、特に複数枚の薄板を貼り合わせて構成された積層リードフレーム及びその製造方法に関する。

ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded）やＳＯＮ（Small Outline Non-leaded) などの半導体装置は、薄型化のためにリード（インナーリード）の狭ピッチ化が進んでおり、リードフレームの板厚もますます薄くなる傾向にある。しかしながら、リードフレームの板厚が薄くなると、搬送工程や後の組立工程において、リードフレームに腰折れが生じて不良が発生し、生産性を低下させる要因となっている。
また、従来のＱＦＮやＳＯＮは、外部接続端子のみはパッケージの封止樹脂部より露出するが、それ以外の部位は封止樹脂で覆われるため、結局この分だけ樹脂の厚みが増し、パッケージの薄型化を阻害している。そこで、リードフレームの強度を保ちつつ、ＩＣパッケージの小型化、薄型化を図るものとして形状の異なる２枚のリードフレームを貼り合わせることにより、一つの積層リードフレームを形成する積層型のリードフレーム（例えば、特許文献１参照）の他、リードフレーム厚みをパッケージ厚みとする断面Ｌ字状のリードフレームを使用したパーケッジ（例えは、特許文献２参照）が知られている。

これらの積層リードフレームは、複数枚のリードフレーム単板（接合される個々のリードフレーム素材をいう）を接合し、リードのファインピッチ化及びその３次元形状リードフレームを可能にする技術である。このリードフレーム単板の接合には、重ね合わせたリードフレーム単板に厚み方向から適正な荷重及び熱を加えることによる拡散接合法が主に用いられている。この拡散接合は、材料（リードフレーム単板）を重ねた状態で荷重を加えることにより材料同士の向き合う界面が近づき、この状態で加熱すると、材料内の原子エネルギーが活性化し界面上下の材料間で原子移動（拡散）が始まり、更に原子拡散が進むと界面の存在が分からない位に互いの原子が入り組み、結果材料同士が接合することになる。この拡散接合方法は、一般に温度がより高いほど（融点に近づくほど）荷重負荷の際の界面接近（変形）が起こり易く、拡散が進行しやすくなり接合性が向上する。

しかしながら、同接合法を積層リードフレームの製造に採用する場合には、できる限り低い温度（ＩＣ組立実装に用いる温度：例えば、２６０℃以下）で行いたいため、リードフレーム単板の塑性変形（板厚減少）が１％以内で収まるレベルの高荷重を負荷することで（即ち、接合荷重を高めると界面に存在するうねりや凹凸を機械的に潰し、上下のリードフレーム単板の原子間距離を縮めることが可能）、拡散接合を実現している。
そして、リードフレーム単板の材質（Ｃｕ、Ｆｅ−Ｎｉ）に対し融点が低く拡散性の高いＡｇ、Ａｕをインサート材としてリードフレーム単板表面に３〜５μｍ程度めっきすることで更なる接合温度、荷重の低減を図ることが行われている。

実公平７−１３２２７号公報特開２００３−７９５５号公報

前述のようにできる限り低い温度、及び低い荷重でのリードフレーム単板の接合を成功させるには、早い段階で両材料が接することが可能となるよう両リードフレーム単板の接合面の面粗度、平面度を高めておく必要がある。
例えば、上側のリードフレーム単板の端子リード６０と、下側のリードフレーム単板のインナーリード６１を接合する必要がある場合、現状では図７に示すようにリード６０、６１の全体を接触させ接合させているが、これだとリード６０、６１上の接合範囲が広いためリード６０、６１の表面の平面度を保持することが難しい。図７において６２は接合部を示す。

特にインサート材として用いるＡｇ、Ａｕめっき厚さのばらつきが約１〜２μｍあり、リードの端部にはこれらのめっきが厚く付く特性があるため、リードフレーム単板を重ね合わせると、図８に示すように、リード６０、６１の中央部に隙間６３が出来てしまうので、このまま接合を行うと未接合部が残留し全面での完全接合を保障することが困難である。また、この隙間を潰して界面を接させ接合を成功させるには更に高荷重を要してしまい、結果塑性変形（板厚減少）による形状不良となる他、高荷重を発生させるための大型のプレス装置が必要となる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積層する各リードフレーム単板を比較的小さな荷重でしかも確実に接合できる積層リードフレームの製造方法及び積層リードフレームを提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層リードフレームの製造方法は、それぞれ所定の形状加工がなされたリードフレーム単板を複数枚積層かつ接合して形成する積層リードフレームの製造方法において、上下対となる前記リードフレーム単板の対向する面のいずれか一方に複数の凸部を形成し、該凸部を介して前記対向するリードフレーム単板を接合する。

第２の発明に係る積層リードフレームの製造方法は、第１の発明に係る積層リードフレームの製造方法において、前記凸部はハーフエッチング、コイニング、及び厚めっき処理のいずれか１によって形成されている。

第３の発明に係る積層リードフレームの製造方法は、第１及び第２の発明に係る積層リードフレームの製造方法において、前記凸部の表面及び該凸部と接合される相手側の前記リードフレーム単板の少なくとも前記凸部の当接部分には、貴金属めっきがなされている。ここで、貴金属めっきとは、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等のめっきをいい、これらの貴金属めっきに対して下地めっきを行うことは当然可能である。

第４の発明に係る積層リードフレームの製造方法は、第３の発明に係る積層リードフレームの製造方法において、前記リードフレーム単板の接合は、前記リードフレーム単板を１８０〜３００℃に加熱した状態で、前記凸部の先端部を押し潰し可能な圧力を加えて行う。これによって、凸部の拡散接合が実質的に完全に行えると共に、各凸部に高さの差があっても先端部を比較的小さな荷重で押し潰して均等な接合が行える。
また、第５の発明に係る積層リードフレームは、以上の方法を用いて製造されているので、より強固で各リードフレーム単板を確実に接合した積層リードフレームとなる。

本発明に係る積層リードフレームの製造方法及び積層リードフレームは、凸部を用いて上下重ね合うリードフレーム単板を接合しているので、接合面積が減少することにより接合に必要とされる負荷荷重を減少できる。これによって、設備能力を低減して、設備サイズの小型化を図ることができる。
また、接合範囲を限定することで接合面の接触が容易となり、また平面度が得られやすい為、結果接合不具合（未接合部位）の低減を図ることができる。
そして、リードフレーム単板の板厚やめっき厚のバラツキによる凸部高さの不均一がある場合、荷重を上げて凸部を若干潰し込むことで、凸部高さのバラツキを吸収し、未接合部位の発生を抑えることが可能となる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る積層リードフレームの製造方法を適用した積層リードフレームの斜視図、図２は同方法の説明図、図３〜図５は凸部の製造方法を示す説明図、図６（Ａ）、（Ｂ）は同方法の説明図である。

図１、図２に、本発明の一実施の形態に係る積層リードフレームの製造方法を示すが、上側のリードフレーム単板の一部となるリード１０と、下側のリードフレーム単板の一部であるリード１１を接合している。そして、下側のリード１１の表面には凸部１２が形成されている。また、上側のリード１０の底面（平面状となっている）及び下側のリード１１の凸部１２の表面には貴金属めっきの一例であるＡｇめっき１３、１４がそれぞれなされている。なお、上側及び下側のリード１０、１１の全面にＡｇめっきを施すこともできる。

この凸部１２の形成方法について図３〜図５を参照しながら説明する。図３に示す方法では、凸部１２の先端部に位置する部分のみに、エッチング液によって浸食されないＡｇめっき（貴金属めっき）１４を行ってエッチング液を当てるハーフエッチング処理によって、凸部１２を形成している。このハーフエッチングの量（即ち、エッチング深さ）は、元のリード１１の厚みの１／４〜４／５程度が好ましい。この理由はハーフエッチングの深さを更に減らすと凸部１２の高さが低くなり、ハーフエッチングの深さを更に深くすると通電するリード断面積が減ったり、あるいはエッチングのバラツキによってリードが切断したり、欠けたりする部分が発生するからである。ハーフエッチングで凸部１２を形成した場合には、凸部１２の表面だけでなくリード１１の表面に貴金属めっきをしてもよい。

次に、図４に示す方法では、凸部１５を多層めっき（厚めっき処理）によって構成している。この場合、最後の層のみ貴金属めっきを行えばよいが、全部の層について貴金属めっきを行ってもよい。この凸部１５の高さは、リード１６（リードフレーム単板の一部）の厚みの１／５〜２／３程度でよい。凸部１５の高さが低いとリード１６の変形に対応できず、凸部１５の高さが高い場合は多数回のめっき処理を必要としコスト高になる。尚、１６ａはＡｇめっきを示す。

図５に示す方法では、元のリード１７をコイニング金型１８で押圧し、リード１７自体に塑性変形を起こさせて、凸部１９を形成している。この場合、凸部１９を高くしようとすると、大きな荷重をリード１７に与える必要があり、リード１７が幅方向に広がって変形するので好ましくない。従って、凸部１９の高さは１／６〜１／２（更に、好ましくは１／６〜１／３）程度で十分である。この理由は凸部１９以外のリード１７の表面はコイニング金型１８によって平滑にされるので、凸部１９の先端部の高さ位置を一定レベルに保つことができる。このコイニング処理によって凸部１９を形成した場合には、凸部１９の表面に貴金属めっきを行う。

以上で説明した凸部１２、１５、１９は平面視して円形であり、角形、楕円、矩形等であってもよいが、その幅（例えば、直径）はリード１１、１６、１７の幅の１〜３／１０とするのがよい。この凸部の幅が狭すぎると、リード間の導通抵抗が増加し、半導体装置の回路抵抗が増加し支障が発生する場合がある。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、上側のリードフレーム単体のリード２０〜２２と下側のリードフレーム単体のリード２３〜２５を、１８０〜３００℃に加熱しながら押圧接合する状態を示しているが、図６（Ａ）に示すように、下側中央のリード２４の凸部２７が他のリード２３、２５の凸部２６、２８より低い場合、リード２０〜２２の押圧力が小さい場合には、下側中央のリード２４の凸部２７と上側中央のリード２１との接合ができない。この場合、図６（Ｂ）に示すように、更に、上側のリード２０〜２２の押圧力を増すと、凸部２６、２８の先端部が押し潰されて、凸部２７とリード２１との接合が可能となる。従って、上側のリード２０〜２２（即ち、上側のリードフレーム単板）の押圧力は、下側のリード２３〜２５（即ち、下側のリードフレーム単板）に形成される凸部２６〜２８の高さのバラツキを考慮して、バラツキ分だけ凸部２６〜２８が潰れるようにする。この場合、必ず凸部２６〜２８の先端部から徐々に潰れるように、凸部２６〜２８の上側の幅を小さく形成する（例えば、円錐台状）のがより好ましい（コイニング処理の場合は可能）。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更、改良した方法にも本発明は適用される。特に、本実施の形態においては理解に容易にするため、具体的な数字を用いて説明したが、本発明はこの数字によって記載された範囲、領域には限定されない。
また、本実施の形態においては下部のリード（リードフレーム単板）に凸部を設けたが、上部のリード（リードフレーム単板）に凸部を設けることも可能である。

本発明の一実施の形態に係る積層リードフレームの製造方法を適用した積層リードフレームの斜視図である。同方法の説明図である。凸部の製造方法を示す説明図である。凸部の製造方法を示す説明図である。凸部の製造方法を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は同方法の説明図である。従来例に係る積層リードフレームの製造方法の説明図である。従来例に係る積層リードフレームの製造方法の問題点を示す説明図である。

符号の説明

１０、１１：リード、１２：凸部、１３、１４：Ａｇめっき（貴金属めっき）、１５：凸部、１６：リード、１６ａ：Ａｇめっき、１７：リード、１８：コンニング金型、１９：凸部、２０〜２２：リード、２３〜２５：リード、２６〜２８：凸部

Claims

それぞれ所定の形状加工がなされたリードフレーム単板を複数枚積層かつ接合して形成する積層リードフレームの製造方法において、
上下対となる前記リードフレーム単板の対向する面のいずれか一方に複数の凸部を形成し、該凸部を介して前記対向するリードフレーム単板を接合することを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
請求項１記載の積層リードフレームの製造方法において、前記凸部はハーフエッチング、コイニング、及び厚めっき処理のいずれか１によって形成されていることを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
請求項１及び２のいずれか１項に記載の積層リードフレームの製造方法において、前記凸部の表面及び該凸部と接合される相手側の前記リードフレーム単板の少なくとも前記凸部の当接部分には、貴金属めっきがなされていることを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
請求項３記載の積層リードフレームの製造方法において、前記リードフレーム単板の接合は、前記リードフレーム単板を１８０〜３００℃に加熱した状態で、前記凸部の先端部を押し潰し可能な圧力を加えて行うことを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層リードフレームの製造方法において製造されたことを特徴とする積層リードフレーム。