JP2015138899A - Semiconductor device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ接合される複数のリード端子を備える半導体装置および電子装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and an electronic device including a plurality of lead terminals to be soldered.
SOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)のような半導体装置を回路基板にはんだ接合する実装方法に関する技術として、下記特許文献1に開示されるQFP実装方法が知られている。このQFP実装方法では、まず、QFPのリードフレームをプリント基板のランド上に供給されたクリームはんだに押圧した状態で加熱することで、リードフレームとランドとをはんだ接合して、QFPをプリント基板に固定する。その後、QFPの本体のコーナー部とプリント基板に跨って熱硬化性の接着剤を塗布する。そして、QFPがはんだ付けされたプリント基板を反転した後、その裏面のランド上にもクリームはんだを供給してチップ部品をマウントした状態で加熱することで、チップ部品のはんだ接合を行う。これにより、チップ部品のはんだ接合時に熱硬化性の接着剤が硬化するため、QFPのリードフレームとプリント基板のランドとを接続しているクリームはんだが再溶融しても、QFPは接着剤によりプリント基板に固定された状態に保持される。
As a technique related to a mounting method for soldering a semiconductor device such as a SOP (Small Outline Package) or a QFP (Quad Flat Package) to a circuit board, a QFP mounting method disclosed in
ところで、上記特許文献1に開示されるように構成されるリード端子には、はんだ接合性を良くするためにリード端子の全面にめっき等の表面処理が施される。このような表面処理によりリード端子のはんだ濡れ上がり性が良くなることから、ランドに塗布されたはんだがリード端子の表面に沿って濡れ上がるため、はんだとリード端子との接触面積が増加することとなる。
Incidentally, the lead terminal configured as disclosed in
しかしながら、濡れ上がったはんだによりリード端子の大部分が覆われると、リード端子の剛性が不必要に上がる場合がある。このように剛性が上がってしまうと、リード端子に求められる応力緩和機能が低下してしまい、熱応力等に起因したクラックがはんだに生じやすくなるという問題が生じる。 However, if the majority of the lead terminals are covered with wet solder, the lead terminals may be unnecessarily increased in rigidity. When the rigidity is increased in this way, the stress relaxation function required for the lead terminal is lowered, and there is a problem that cracks due to thermal stress or the like are likely to occur in the solder.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リード端子による応力緩和機能を損なうことなくはんだ接合に関する信頼性を向上させ得る半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the reliability related to solder bonding without impairing the stress relaxation function by the lead terminal. It is in.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、封止部材(13)により封止される半導体素子(11)と、前記封止部材から導出されて回路基板(3)のランド(4)にはんだ接合される複数のリード端子(20,30)と、を備える半導体装置(10)であって、前記リード端子は、前記半導体素子側の第1端子部(21)と前記ランド側の第2端子部(22,31)とが屈曲して連結されるように形成され、前記第2端子部には、前記第1端子部側に対して前記ランド側が薄くなる段部(22a,31a)が形成されることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記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ものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
In addition, the code | symbol in the parenthesis of a claim and the said means shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
請求項1の発明では、ランドにはんだ接合されるリード端子は、半導体素子側の第1端子部とランド側の第2端子部とが屈曲して連結されるように形成され、第2端子部には、第1端子部側に対してランド側が薄くなる段部が形成されている。 In the first aspect of the invention, the lead terminal soldered to the land is formed such that the first terminal portion on the semiconductor element side and the second terminal portion on the land side are bent and connected, and the second terminal portion A step portion is formed in which the land side is thinner than the first terminal portion side.
第1端子部および第2端子部が屈曲して連結されるリード端子では、第2端子部を濡れ上がるはんだが屈曲部まで達すると、硬化したはんだにより屈曲部が弾性変形しにくくなり、リード端子による応力緩和機能が低下しやすくなる。そこで、第1端子部側に対してランド側が薄くなる段部を第2端子部に形成することで、リード端子の全面にはんだ接合性を向上させるための表面処理が施される場合でも、第2端子部におけるはんだの濡れ上がりが段部により抑制され、上記屈曲部まではんだが濡れ上がることもない。したがって、段部によりはんだの濡れ上がりが抑制される一方で、第2端子部のうち段部までははんだが濡れ上がるので、リード端子による応力緩和機能を損なうことなくはんだ接合に関する信頼性を向上させることができる。 In the lead terminal in which the first terminal portion and the second terminal portion are bent and connected, when the solder that wets the second terminal portion reaches the bent portion, the bent portion is less likely to be elastically deformed by the hardened solder. The stress relaxation function due to is likely to deteriorate. Therefore, by forming a step portion in which the land side is thinner with respect to the first terminal portion side in the second terminal portion, even when surface treatment for improving solderability is performed on the entire surface of the lead terminal, The solder wetting in the two terminal portions is suppressed by the stepped portion, and the solder does not wet up to the bent portion. Therefore, while the soldering is suppressed by the stepped portion, the solder is wetted up to the stepped portion of the second terminal portion, thereby improving the reliability of the solder joint without impairing the stress relaxation function by the lead terminal. be able to.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る半導体装置および電子装置を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示す電子装置1は、温度変化が大きな使用環境にて採用されており、例えば、車両に搭載されたエンジン等の車載機器を制御する電子制御装置(Electronic Control Unit)として構成されている。電子装置1は、筐体2内にプリント基板(回路基板)3や他の基板等を収容して構成されている。
[First Embodiment]
A first embodiment that embodies a semiconductor device and an electronic device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The
プリント基板3の実装面3aには、半導体装置10や外部コネクタ3b等が実装されている。半導体装置10は、実装面3aの所定の位置に配置されるランド4とはんだ5を介してはんだ接合されている。
A
次に、半導体装置10の構成について、図2および図3を用いて説明する。なお、図2は、図1の半導体装置10を示す上面図である。図3は、図2のX−X線相当の切断面による断面図である。
図2および図3に示すように、半導体装置10は、QFP型の半導体パッケージであり、主に、半導体素子11、ヒートシンク12および複数のリードフレーム20を備え、半導体素子11とヒートシンク12および各リードフレーム20の一部とがエポキシ系樹脂等をモールドして形成される封止部材13により封止されて構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
半導体素子11は、シリコン基板などからなるもので、半導体プロセス技術を用いてトランジスタなどの素子が形成されたICチップ等である。ヒートシンク12は、Cu、Fe、Mo、42アロイ、コバールなどの金属など、放熱性に優れた材料からなる矩形板状の放熱部材として構成されている。このヒートシンク12の一面側に接着剤14を介して半導体素子11の裏面が固定され、ヒートシンク12の他面側12aが封止部材13から露出することで、半導体素子11の放熱性を向上させている。
The
次に、本発明の特徴的部分であるリードフレーム20の形状について、図面を用いて詳述する。なお、図4は、図3のリードフレーム20近傍を拡大して示す拡大断面図である。
リードフレーム20は、42合金(42%Ni−Fe合金)や銅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することでリード端子として機能するもので、そのアウターリード側が封止部材13の四辺から導出するように配置されている(図2参照)。各リードフレーム20には、その全面に、はんだ接合性を向上させるため、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル等の材料によるめっきなどの表面処理がそれぞれ施されている。
Next, the shape of the
The
図4に示すように、リードフレーム20は、第1端子部21、第2端子部22および第3端子部23を備えており、第1端子部21および第3端子部23が平行となるように第2端子部22の一端側および他端側に対して屈曲部24aおよび屈曲部24bを介して連結されている。すなわち、第1端子部21と第2端子部22とが屈曲部24aを介して屈曲するように連結されており、第2端子部22と第3端子部23とが屈曲部24bを介して屈曲するように連結されている。
As shown in FIG. 4, the
第1端子部21は、封止部材13により封止されるインナーリード部分にて、ボンディングワイヤ15等を介して半導体素子11に電気的に接続されている(図3参照)。
The
第2端子部22には、その半導体素子11側(封止部材3の中央側)の表面に、第1端子部21側(図4の上側)に対してランド4側(図4の下側)が薄くなる段部22aが形成されている。この段部22aは、ランド4側の端部(屈曲部24b)までの距離L1が屈曲部24aまでの距離L2よりも長くなる位置に配置されている(図4参照)。
The
第3端子部23は、ランド4に対して対向するように配置され、はんだ5を介してランド4に電気的に接続されている。
The
次に、上述のように構成される半導体装置10の各リードフレーム20とランド4とのはんだ5を用いたはんだ接合について詳述する。
各リードフレーム20の第2端子部22に段部22aがそれぞれ形成された半導体装置10を用意する。そして、各リードフレーム20の第3端子部23がペースト状のはんだ5を介してプリント基板3の各ランド4に乗るように、半導体装置10をプリント基板3の実装面3aに載置する。
Next, the solder joint using the
A
続いて、プリント基板3に載置された半導体装置10をリフロー工程へ搬送し、炉内ではんだ5をリフローさせる。このとき、第3端子部23とランド4との間に介在されたはんだ5は、溶融すると、第2端子部22の半導体素子11側を濡れ上がり段部22aまで到達するが、この段部22aによりさらに第1端子部21側への濡れ上がりが抑制される。これにより、図4に示すように、段部22aにより濡れ上がりが妨げられた状態ではんだフィレットが形成されて、各リードフレーム20とランド4とのはんだ5を用いたはんだ接合が完了する。
Subsequently, the
第1端子部21および第2端子部22が屈曲して連結されるリードフレーム20では、第2端子部22を濡れ上がるはんだ5が屈曲部24aまで達すると、硬化したはんだ5により屈曲部24aが弾性変形しにくくなり、リードフレーム20による応力緩和機能が低下しやすくなる。
In the
本実施形態では、上述したように、第1端子部21側に対してランド4側が薄くなる段部22aが第2端子部22に形成されているので、第2端子部22におけるはんだ5の濡れ上がりが段部22aにより抑制され、上記屈曲部24aまではんだ5が濡れ上がることもない。
In the present embodiment, as described above, the stepped
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置10では、ランド4にはんだ接合されるリードフレーム20は、半導体素子11側の第1端子部21とランド4側の第2端子部22とが屈曲して連結されるように形成され、第2端子部22には、第1端子部21側に対してランド4側が薄くなる段部22aが形成されている。
As described above, in the
これにより、リードフレーム20の全面にはんだ接合性を向上させるための表面処理が施される場合でも、第2端子部22におけるはんだ5の濡れ上がりが段部22aにより抑制され、屈曲部24aまではんだ5が濡れ上がることもない。したがって、段部22aによりはんだ5の濡れ上がりが抑制される一方で、第2端子部22のうち段部22aまでははんだ5が濡れ上がるので、各リードフレーム20による応力緩和機能を損なうことなくはんだ接合に関する信頼性を向上させることができる。
Thereby, even when the surface treatment for improving the solderability is performed on the entire surface of the
そして、上述のように構成される半導体装置10と、各リードフレーム20がそれぞれはんだ5を介してはんだ接合されるランド4を有するプリント基板3とを備えるように電子装置1を構成することで、各リードフレーム20による応力緩和機能を損なうことなくはんだ接合に関する信頼性を向上させ得る効果を奏する電子装置1を実現することができる。
Then, by configuring the
特に、段部22aが形成されない場合と比較して、第2端子部22のランド4側の厚さが薄くなるので、リードフレーム20の剛性が低下し、リードフレーム20の応力緩和機能が向上し、はんだ接合に関する信頼性を向上させることができる。
In particular, since the thickness of the
また、段部22aは、第2端子部22の半導体素子11側に形成されている。第3端子部23に対して第2端子部22が傾斜しているため、はんだ5は第2端子部22の半導体素子11側を濡れ上がることから、はんだ5の濡れ上がりを確実に抑制することができる。なお、はんだ5の濡れ上がり経路を考慮して、段部22aを半導体素子11側と異なる位置に形成してもよい。
The
特に、段部22aは、ランド4側の端部(屈曲部24b)までの距離L1が第1端子部21との屈曲部24aまでの距離L2よりも長くなる位置に形成されている。これにより、屈曲部24aまでのはんだ5の濡れ上がりを抑制しつつ、はんだ5と第2端子部22との接触面積を大きくできることから、はんだ接合に関する信頼性をより向上させることができる。
In particular, the
図5は、第1実施形態の変形例に係る半導体装置10を示す上面図である。
第1実施形態の変形例として、段部22aは、全てのリードフレーム20の第2端子部22に形成されることに限らず、一部のリードフレーム20の第2端子部22に形成されてもよい。これにより、第2端子部22を設けることによる加工コストを低減することができる。
FIG. 5 is a top view showing a
As a modification of the first embodiment, the
特に、温度変化に起因する応力は、封止部材13の一辺から導出する複数のリードフレーム20のうち、内側に配置されるリードフレーム(図5の符号20b参照)よりも外側に配置されるリードフレーム(図5の符号20a参照)の方が大きくなる。そこで、例えば、外側に配置されるリードフレーム20aに対してのみ段部22aを形成することで、リードフレーム20による応力緩和機能の低下を好適に抑制しつつ、段部22aに関する加工コストの低減を図ることができる。
In particular, the stress caused by the temperature change is the lead arranged outside the lead frame (see reference numeral 20b in FIG. 5) arranged inside among the plurality of lead frames 20 derived from one side of the sealing
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置について、図6を用いて説明する。なお、図6は、第2実施形態に係る半導体装置の要部を示す拡大断面図である。
本第2実施形態では、段部22aの一形態として凹部31aを採用する点が主に上記第1実施形態と異なる。このため、第1実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment.
The second embodiment is mainly different from the first embodiment in that a
本実施形態に係る半導体装置10のリードフレーム30は、図6に示すように、上述したリードフレーム20に対して、第2端子部22に代えて、第2端子部31を有するように構成されている。この第2端子部31には、その半導体素子11側(封止部材3の中央側)に、凹部31aが形成されている。この凹部31aは、ランド4側の端部(屈曲部24b)までの距離L1が屈曲部24aまでの距離L2よりも長くなる位置に配置されている。
As shown in FIG. 6, the
このようにしても、第3端子部23とランド4との間に介在されたはんだ5は、溶融すると、第2端子部31の半導体素子11側を濡れ上がり凹部31aまで到達するが、この凹部31aによりさらに第1端子部21側への濡れ上がりが抑制される。
Even in such a case, when the
したがって、凹部31aによりはんだ5の濡れ上がりが抑制される一方で、第2端子部31のうち凹部31aまでははんだ5が濡れ上がるので、各リードフレーム30による応力緩和機能を損なうことなくはんだ接合に関する信頼性を向上させることができる。
Therefore, while the
なお、上記第1実施形態の変形例と同様に、凹部31aは、全てのリードフレーム30の第2端子部31に形成されることに限らず、一部のリードフレーム30の第2端子部31に形成されてもよい。これにより、凹部31aを設けることによる加工コストを低減することができる。
As in the modification of the first embodiment, the
特に、外側に配置されるリードフレーム30に対して凹部31aを形成することで、リードフレーム30による応力緩和機能の低下を好適に抑制しつつ、凹部31aに関する加工コストの低減を図ることができる。
In particular, by forming the
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)第2端子部22に形成される段部22aは、第1端子部21側に対してランド4側が薄くなるように形成されることに限らず、はんだ5の濡れ上がりが阻害されるような段差状に形成されてもよい。
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, For example, you may actualize as follows.
(1) The
(2)半導体装置10は、半導体素子11の発熱量に応じてヒートシンク12を採用しないように構成されてもよい。
(2) The
(3)本発明の特徴的構成は、QFPのリードフレームに適用されることに限らず、例えば、SOPのリードフレームなど、半導体素子側の端子部(21)とランド側の端子部(22,31)とが屈曲して連結されるリード端子に適用することができる。 (3) The characteristic configuration of the present invention is not limited to being applied to a QFP lead frame. For example, a semiconductor element-side terminal portion (21) and a land-side terminal portion (22, 31) can be applied to lead terminals that are bent and connected.
1…電子装置
3…プリント基板(回路基板)
4…ランド
5…はんだ
10…半導体装置
11…半導体素子
13…封止部材
20,30…リードフレーム(リード端子)
21…第1端子部
22,31…第2端子部
22a…段部
31a…凹部(段部)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
21 ... 1st
Claims (7)
前記封止部材から導出されて回路基板(3)のランド(4)にはんだ接合される複数のリード端子(20,30)と、を備える半導体装置(10)であって、
前記リード端子は、前記半導体素子側の第1端子部(21)と前記ランド側の第2端子部(22,31)とが屈曲して連結されるように形成され、
前記第2端子部には、前記第1端子部側に対して前記ランド側が薄くなる段部(22a,31a)が形成されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element (11) sealed by a sealing member (13);
A plurality of lead terminals (20, 30) led out from the sealing member and solder-bonded to the lands (4) of the circuit board (3), and a semiconductor device (10),
The lead terminal is formed such that the first terminal part (21) on the semiconductor element side and the second terminal part (22, 31) on the land side are bent and connected,
The second terminal portion is formed with step portions (22a, 31a) in which the land side is thinner than the first terminal portion side.
前記複数のリード端子がそれぞれはんだ(5)を介してはんだ接合されるランド(4)を有する回路基板(3)と、
を備えることを特徴とする電子装置(1)。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 6;
A circuit board (3) having lands (4) to which the plurality of lead terminals are respectively soldered via solder (5);
An electronic device (1) comprising:
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Citations (6)
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