JP2007214185A

JP2007214185A - リードフレーム

Info

Publication number: JP2007214185A
Application number: JP2006029686A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Yamada; 智也山田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】はんだの濡れ性を向上し、良好なフィレットを形成することにより、接合強度を向上し、信頼性の高い接合が可能なリードフレームを実現する。
【解決手段】アウターリード１３と枠状部材１４との境界部分を、側面１３ｂに沿って切断した切断面１７が側面１３ｂの上端部に形成されており、側面１３ｂのうち、切断面１７を除いた下方の部分と接合面１３ａとにより形成された連続面には、めっき２１が施されているので、はんだが濡れ性が悪い切断面１７に接触することがなく、接合面１３ａから側面１３ｂに濡れ上がって、良好なフィレットが形成される。これにより、アウターリード１３の接合面１３ａと配線基板を接合する接合面積を増大させることができるので、接合強度を高めることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体素子を封止したパッケージの配線基板への実装に用いられるリードフレームに関する。

従来から用いられているリードフレームについて、図６を参照して説明する。
図６は、従来から用いられているリードフレームの説明図である。図６（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図６（Ｂ）は、ラインＬ１に沿って枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。図６（Ｃ）は、ラインＬ２に沿って枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。
図６（Ａ）に示すように、リードフレーム１１０は、４２合金（４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金）等の金属薄板にはんだの濡れ性が良好な材料によりめっきを施して形成され、半導体素子を搭載する図示しないダイパッドと、半導体素子とワイヤボンディング等により電気的に接続されるインナーリード１１２と、半導体装置を配線基板に実装し、電気的接続を行うためのアウターリード１１３と、アウターリード１１３を支持する枠状部材１１４と、インナーリード１１２とアウターリード１１３とを接続するダムバー１１５と、から構成される。ここで、半導体素子は、ワイヤボンディング等によりインナーリード１１２と接続された後に、絶縁性の樹脂により封止されて、パッケージ１１１として形成される。

半導体装置を配線基板に実装するためには、アウターリード１１３と平行方向のラインＬＤにおいてダムバー１１５を切断し、各リード１１２，１１３をそれぞれ電気的に絶縁する。このとき、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、アウターリード１１３の下地が露出しためっきがない切断面１１６が形成される。
更に、アウターリード１１３を枠状部材１１４から切断して、配線基板のパッド面に接合しやすいように、アウターリード１１３の下面先端に形成された接合面１１３ａをパッド面に対向する形状に折り曲げ加工する。
そして、このように形成されたアウターリード１１３において、接合面１１３ａを配線基板のパッド面に載置して、リフロー等によりはんだ付けを行う。これにより、接合面１１３ａから側面１１３ｂにはんだが濡れ上がり、はんだフィレットが形成されて接合され、半導体装置が配線基板に実装される。
特開平１１−１４５３６６号公報

ここで、枠状部材１１４からアウターリード１１３を切断する際に、アウターリード１１３と垂直方向のラインＬ１に沿って切断すると、図６（Ｂ）に示すように、アウターリード１１３の先端部にアウターリード１１３の下地が露出しためっきがない切断面１１７が形成される。また、アウターリード１１３と平行方向のラインＬ２に沿って切断すると、図６（Ｃ）に示すように、アウターリード１１３の側面１１３ｂにアウターリード１１３の下地が露出しためっきがない切断面１１７が形成される。
このようなめっきのない切断面１１７は、はんだの濡れ性が低く、製造後の酸化により、更に濡れ性が低下する。上記のいずれの切断方法によっても、接合面１１３ａと切断面１１７とが連続する領域が存在し、この切断面１１７において、はんだの濡れ上がりが十分に得られず、はんだフィレットの形状が悪くなる。その結果、接合面積が減少するため、接合強度が低下し、信頼性が低下するという問題点があった。

そこで、この発明は、はんだの濡れ性を向上し、良好なフィレットを形成することにより、接合強度を向上し、信頼性の高い接合が可能なリードフレームを実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体素子が封止されたパッケージ（１１）の端部から外方へ導出された複数のリード（１３）と、前記パッケージ（１１）の周囲を囲むように配置されており、前記複数のリード（１３）の導出方向の各端部と一体形成された枠状部材（１４）とを備えており、各リード（１３）と前記枠状部材（１４）との境界部分を、各リード（１３）の導出方向に延びた側面（１３ｂ）に沿って切断した場合の各リードの導出方向に位置する各端部の下面が、配線基板と接合するための接合面（１３ａ）になるリードフレーム（１０）において、前記切断を行った場合の各リード（１３）の側面（１３ｂ）に形成される切断面（１７）が、前記側面（１３ｂ）のうち、下方の一部を除いた部分にそれぞれ形成され、かつ、前記各リード（１３）の接合面（１３ａ）と、前記各下方の一部とにより形成された各連続面は、それぞれめっき（２１）が施されている、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、切断面が、各リードの側面のうち、下方の一部を除いた部分にそれぞれ形成され、かつ、各リードの接合面と、各下方の一部とにより形成された各連続面は、それぞれめっきが施されているので、接合面と配線基板とを接合するためのはんだなどの接合材料が、めっきが施されていないために接合材料の濡れ性が悪い切断面に接触することがなく、接合面から下方の一部に濡れ上がって、良好なフィレットが形成される。
これにより、各リードの接合面と配線基板を接合する接合面積を増大させることができるので、接合強度を高めることができる。
つまり、接合材料の濡れ性を向上し、良好なフィレットを形成することにより、接合強度を向上し、信頼性の高い接合が可能なリードフレームを実現することができる。

請求項２に記載の発明では請求項１に記載のリードフレーム（１０）において、前記接合面（１３ａ）と前記配線基板とを接合する際に、その接合のための接合材料が前記接合面（１３ａ）から濡れ上がるための空間が、前記下方の一部と前記接合面（１３ａ）との境界部分に形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のリードフレーム（１０）において、前記空間は、前記境界部分を面取りすることにより形成されたものである、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載のリードフレーム（１０）において、前記空間は、前記接合面（１３ａ）から前記端部の上面に向けて貫通形成された貫通孔（１３ｋ）である、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明によれば、接合材料が接合面から濡れ上がるための空間が形成されているため、各リードの接合面と配線基板を接合する接合面積を増大させることができるので、接合強度を高めることができる。
特に、請求項３に記載の発明によれば、当該空間は、境界部分を面取りするという簡単な加工により形成することができ、接合強度を高めることができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、接合面から貫通孔に接合材料が濡れ上がって入り込むことにより、接合面方向に作用する力に対する耐力も増大させることができるので、更に接合強度を高めることができる。

〈第１実施形態〉
この発明に係るリードフレームの最良の実施形態について、図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るリードフレームの説明図である。図１（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１（Ｃ）は、枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。図２は、本実施形態の変更例１に係るリードフレームの説明図である。図２（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図３は、本実施形態の変更例２に係るリードフレームの説明図である。図３（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図３（Ｂ）〜（Ｅ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、本実施形態の変更例３に係るリードフレームの説明図である。図４（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
なお、各図では、説明のために一部を拡大して示している。

図１（Ａ）に示すように、リードフレーム１０は、４２合金（４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金）等の金属薄板をエッチングや金型プレスによりパターニングした後に、防錆、かつ、はんだの濡れ性が良好な材料によりめっき２１が施して形成される。ここで、めっき２１は、錫、金、銀、パラジウム、はんだ、ニッケル等の材料により施されている。
リードフレーム１０は、半導体素子を搭載する図示しないダイパッドと、ダイパッドから外周に向かって複数の帯状に形成され、半導体素子とワイヤボンディング等により電気的に接続されるインナーリード１２と、インナーリード１２の延長上に帯状に形成され、半導体装置を配線基板に実装し、電気的接続を行うためのアウターリード１３と、パッケージ１１の周囲を囲むように配置されており、アウターリード１３の導出方向の各端部を支持する形状に一体形成された枠状部材１４と、インナーリード１２とアウターリード１３とを接続するダムバー１５と、から構成される。ここで、半導体素子は、ワイヤボンディング等によりインナーリード１２と接続された後に、絶縁性の樹脂により封止されて、パッケージ１１として形成される。

枠状部材１４のアウターリード１３の導出方向には、四角形状の開口部１４ａが形成されている。
図１（Ｂ）に示すように、枠状部材１４はアウターリード１３より薄く、アウターリード１３の１／３程度の厚さに形成されている。そして、アウターリード１３の導出方向に延びた側面１３ｂの、導出方向の端部の上端近傍に設けられた支持部１４ｂにおいてアウターリード１３を支持する形状に、アウターリード１３と一体形成されている。

半導体装置を配線基板に実装するためには、図１（Ａ）に示すように、アウターリード１３と側面１３ｂに沿ったラインＬＤにおいてダムバー１５を切断し、各リード１２，１３をそれぞれ電気的に絶縁する。このとき、図１（Ｃ）に示すように、アウターリード１３の下地が露出しためっき２１がない切断面１６が形成される。

更に、図１（Ａ）に示すように、アウターリード１３と枠状部材１４との境界部分を、側面１３ｂに沿ったラインＬにおいて切断する。
これにより、アウターリード１３の側面１３ｂの上端部近傍に、アウターリード１３の下地が露出しためっき２１がない切断面１７が形成される。
そして、図１（Ｃ）に示すように、アウターリード１３を下方に折り曲げ加工して、アウターリード１３の導出方向に位置する端部の下面を接合面１３ａとして、配線基板のパッド面に接合しやすいようにパッド面に対向する形状に形成する。

このように形成されたアウターリード１３において、接合面１３ａを配線基板のパッド面に載置して、リフロー等によりはんだ付けを行う。これにより、接合面１３ａから側面１３ｂにはんだが濡れ上がり、フィレットが形成されて接合され、半導体装置が配線基板に実装される。

ここで、切断面１７は、側面１３ｂの上端部に形成されており、側面１３ｂのうち、切断面１７を除いた下方の部分と接合面１３ａとにより形成された連続面には、めっき２１が施されている。
これにより、はんだが濡れ性が悪い切断面１７に接触することがなく、接合面１３ａから側面１３ｂに濡れ上がって、良好なフィレットが形成される。
従って、アウターリード１３の接合面１３ａと配線基板を接合する接合面積を増大させることができるので、接合強度を高めることができる。

なお、支持部１４ｂの位置は、切断面１７が、側面１３ｂのうち、下方の一部を除いた部分に形成され、かつ、接合面１３ａと、この下方の一部とにより形成された連続面にめっきが施されていれば、側面１３ｂの上端部以外、例えば、側面１３ｂの厚さ方向の中央部近傍でもよい。
また、ダムバー１５をアウターリード１３より薄く形成してもよい。これにより、切断面１６の面積を小さくすることができるので、アウターリード１３が切断面１６を起点として腐食されるおそれが少なく、耐食性を向上することができる。

（変更例１）
接合面１３ａと配線基板とを接合する際に、はんだが接合面１３ａから濡れ上がるための空間を、接合面１３ａと側面１３ｂとの境界部分に形成してもよい。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接合面１３ａの長手方向の角部を斜め方向に面取りして、Ｃ取り部１３ｄを形成してもよい。この構成を使用すると、Ｃ取り部１３ｄにはんだが濡れ上がってはんだフィレットが形成されるため、接合面積が増大するので、接合強度を高めることができる。
また、Ｃ取り部１３ｄの代わりに、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、Ｒ取り部１３ｅ，１３ｆを形成しても同様の効果を奏することができる。

（変更例２）
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接合面１３ａの先端の角部を斜め方向に面取りして、Ｃ取り部１３ｇを形成してもよい。この構成を使用すると、Ｃ取り部１３ｇにはんだが濡れ上がってはんだフィレットが形成されるため、接合面積が増大するので、接合強度を高めることができる。
また、Ｃ取り部１３ｇの代わりに、図３（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、Ｃ取り部１３ｈ、または、Ｒ取り部１３ｉ，１３ｊを形成しても同様の効果を奏することができる。

（変更例３）
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接合面１３ａからアウターリード１３の端部の上面に向かって、例えば、円孔状の貫通孔１３ｋを貫通形成してもよい。この構成を使用すると、接合面１３ａから貫通孔１３ｋにはんだが濡れ上がって入り込むことにより、接合面積が増大するので、接合強度を高めることができる。
また、接合面１３ａから貫通孔１３ｋにはんだが入り込むことにより、接合面１３ａ方向に作用する力に対する耐力も増大させることができるので、更に接合強度を高めることができる。
ここで、接合面１３ａに、例えば半球状の凹部を形成しても同様の効果を奏することができる。

［最良の実施形態の効果］
切断面１７が側面１３ｂの上端部に形成されており、側面１３ｂのうち、切断面１７を除いた下方の部分と接合面１３ａとにより形成された連続面には、めっき２１が施されているので、はんだが濡れ性が悪い切断面１７に接触することがなく、接合面１３ａから側面１３ｂに濡れ上がって、良好なフィレットが形成される。
これにより、アウターリード１３の接合面１３ａと配線基板を接合する接合面積を増大させることができるので、接合強度を高めることができる。
つまり、はんだの濡れ性を向上し、良好なフィレットを形成することにより、接合強度を向上し、信頼性の高い接合が可能なリードフレーム１０を実現することができる。

〈その他の実施形態〉
（１）アウターリード１３は、枠状部材１４により先端部から離れた位置で支持してもよい。図５は、その他の実施形態に係るリードフレームの説明図である。図５（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図５（Ｂ）は、枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アウターリード１３の先端部１３ｍは、枠状部材１４の開口部１４ａに張り出しており、アウターリード１３は、枠状部材１４により先端部１３ｍから離れた位置で支持されている。この構成を用いると、設計の自由度を高めることができるとともに、先端部１３ｍを、枠状部材１４を切断する際の位置決めに用いることもできる。

（２）支持部１４ｂをアウターリード１３の厚さ方向の下端部に形成し、この支持部１４ｂを下方から上方に向かって切断することにより、めっき２１を切断面１７に回り込ませてもよい。
この構成を使用すると、めっき２１が接合面１３ａから切断面１７に回り込んでいる領域ではんだの濡れ性を確保することができるので、良好なはんだフィレットを形成することができる。

本実施形態に係るリードフレームの説明図である。図１（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１（Ｃ）は、枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。本実施形態の変更例１に係るリードフレームの説明図である。図２（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態の変更例２に係るリードフレームの説明図である。図３（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図３（Ｂ）〜（Ｅ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態の変更例３に係るリードフレームの説明図である。図４（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。その他の実施形態に係るリードフレームの説明図である。図５（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図５（Ｂ）は、枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。従来から用いられているリードフレームの説明図である。図６（Ａ）は、リードフレームの一部平面説明図であり、図６（Ｂ）は、ラインＬ１に沿って枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。図６（Ｃ）は、ラインＬ２に沿って枠状部材との境界を切断したアウターリードの一部斜視説明図である。

符号の説明

１０リードフレーム
１１パッケージ
１２インナーリード
１３アウターリード
１３ａ接合面
１３ｂ側面
１３ｋ貫通孔
１４枠状部材
１７切断面
２１めっき

Claims

半導体素子が封止されたパッケージの端部から外方へ導出された複数のリードと、
前記パッケージの周囲を囲むように配置されており、前記複数のリードの導出方向の各端部と一体形成された枠状部材とを備えており、
各リードと前記枠状部材との境界部分を、各リードの導出方向に延びた側面に沿って切断した場合の各リードの導出方向に位置する各端部の下面が、配線基板と接合するための接合面になるリードフレームにおいて、
前記切断を行った場合の各リードの側面に形成される切断面が、前記側面のうち、下方の一部を除いた部分にそれぞれ形成され、かつ、前記各リードの接合面と、前記各下方の一部とにより形成された各連続面は、それぞれめっきが施されていることを特徴とするリードフレーム。
前記接合面と前記配線基板とを接合する際に、その接合のための接合材料が前記接合面から濡れ上がるための空間が、前記下方の一部と前記接合面との境界部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
前記空間は、前記境界部分を面取りすることにより形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。
前記空間は、前記接合面から前記端部の上面に向けて貫通形成された貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。