JP2016197636A - モールドパッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】QFPタイプのモールドパッケージにおいて、リードを基材にはんだ付けするにあたって、コーナー部近傍に位置するリードにおけるはんだ接合部に発生する応力を適切に緩和できるようなパッケージ構成を提供する。
【解決手段】矩形板状をなすモールド樹脂40と、モールド樹脂40の4個の辺部43のそれぞれにて辺部43と直交する方向にモールド樹脂40から突出する1本以上の第1のリード22と、を備えるモールドパッケージP1であって、モールド樹脂40における4個のコーナー部44には、モールド樹脂40の辺部43に対して斜め方向にモールド樹脂40から突出する第2のリード23が設けられており、第2のリード23は、第1のリード22よりもモールド樹脂40からの突出長さが大きく、且つ、第2のリード23の幅W2は、第1のリード22の幅W1と同等もしくはそれ以下である。
【選択図】図1

Description

本発明は、矩形板状をなすモールド樹脂の各辺部からリードを突出させてなるモールドパッケージに関する。
従来、この種のモールドパッケージは、矩形板状をなすモールド樹脂の各辺部からリードを突出させてなるもので、いわゆるQFP(クワッド・フラット・パッケージ)と言われる(特許文献1参照)。
具体的には、モールドパッケージは、パッケージ本体を区画する矩形板状をなすモールド樹脂と、モールド樹脂の4個の辺部のそれぞれにて当該辺部と直交する方向にモールド樹脂から突出する1本以上のリードと、を備えて構成される。そして、一般に、このようなQFPタイプのパッケージは、モールド樹脂の4辺部にて突出するリードの先端側にて配線基板等の基材にはんだ付けされるようになっている。
このようにパッケージを基材にはんだ付けした場合、基材とモールド樹脂との線膨張係数差等に起因する応力がはんだ接合部に発生する。特に、モールド樹脂の4個の隅すなわちコーナー部近傍に位置するリードにおいて、上記応力がはんだ接合部に集中し、はんだクラックや剥離等のダメージが発生しやすい。
これは、モールド樹脂の端部のなかでもコーナー部は、パッケージの中心から最も距離が遠い部位であり、モールド樹脂と基材との膨張差および収縮差の度合が最大になりやすい部位であることによる。
ここで、上記特許文献1では、モールド樹脂のコーナー部に、上記4辺部におけるリードとは別に、当該4辺におけるリードよりも幅広の補強用リードを設け、この補強用リードも基材とはんだ付けするようにしている。これにより、4辺部におけるリードのうちのコーナー部近傍に位置するリードにおいて、上記はんだ接合部の応力を緩和するようにしている。
特開平5−251616号公報
しかし、上記特許文献1における補強用リードは、上記4辺部におけるリードよりも幅広であるため、はんだ接合面の全体に均一にはんだが拡がりにくい、すなわち、はんだ濡れ性が低いものとなる。そのため、補強用リードのはんだ接合部にてボイド等が生じ、はんだ接合性の低下が懸念され、ひいては、コーナー部近傍のはんだ接合部に発生する応力を、補強用リードで緩和する効果が期待できなくなる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、QFPタイプのモールドパッケージにおいて、リードを基材にはんだ付けするにあたって、コーナー部近傍に位置するリードにおけるはんだ接合部に発生する応力を適切に緩和できるようなパッケージ構成を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、矩形板状をなすモールド樹脂(40)と、モールド樹脂の4個の辺部(43)のそれぞれにて辺部と直交する方向にモールド樹脂から突出する1本以上の第1のリード(22)と、を備えるモールドパッケージであって、モールド樹脂における4個のコーナー部(44)のうちの少なくとも1個のコーナー部には、辺部に対して斜め方向にモールド樹脂から突出する1本以上の第2のリード(23)が設けられており、第2のリードは、第1のリードよりもモールド樹脂からの突出長さが大きく、且つ、第2のリードの幅(W2)は、第1のリードの幅(W1)と同等もしくはそれ以下であることを特徴とする。
それによれば、辺部における第1のリードとは別に、モールド樹脂における少なくとも1個のコーナー部に、第2のリードを設けることにより、この第2のリードも基材とはんだ付けできるため、コーナー部近傍における第1のリードのはんだ接合部に発生する応力を緩和することができる。
さらに、本発明によれば、第2のリードは、第1のリードよりもモールド樹脂からの突出長さが大きいものとしているため、第1のリードよりもはんだ接合部の長さを大きく採ることができる。
また、第2のリードは、第1のリードと同等以下の幅としているため、第2のリードにおけるはんだ濡れ性を第1のリードと同等程度に確保したものにできる。そのため、第2のリードのはんだ接合性を確保でき、第2のリードによる上記の応力緩和効果を適切に発揮することができる。
よって、本発明によれば、QFPタイプのモールドパッケージにおいて、第1のリードを基材にはんだ付けするにあたって、モールド樹脂のコーナー部近傍における第1のリードのはんだ接合部に発生する応力を適切に緩和することができる。
ここで、請求項2に記載の発明のように、請求項1のモールドパッケージにおいては、第1のリードの突出長さ分、モールド樹脂よりも一回り大きい矩形状の領域であって、辺が第1のリードの先端を通る仮想領域(R1)の範囲に、第2のリードが位置するように、第2のリードの突出長さが規定されていることが好ましい。
この仮想領域は、QFPとしてのモールドパッケージにおける基材上への実装領域(つまり搭載領域)であるが、このように第2のリードを仮想領域の範囲内に配置させれば、パッケージの搭載領域の余分な増大を防止することができ、搭載面積の増加防止の点で好ましい。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。
本発明の第1実施形態にかかるモールドパッケージの概略平面図である。 図1中の一点鎖線A−Aに沿った概略断面図である。 モールドパッケージを基材にはんだ付けしたときの第1のリードにおける、はんだ付け状態を示す概略断面図である。 モールドパッケージを基材にはんだ付けしたときの第2のリードにおける、はんだ付け状態を示す概略断面図である。 本発明の第2実施形態にかかるモールドパッケージの概略平面図である。 本発明の第3実施形態にかかるモールドパッケージの概略平面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態にかかるQFPタイプのモールドパッケージP1について、図1〜図4を参照して述べる。なお、図1に示される平面図中では、モールド樹脂40の外形を一点鎖線で示し、モールド樹脂40を透過してモールド樹脂40の内部に位置する構成要素を示している。また、図1では、ボンディングワイヤ30は一部分における結線のみ図示してあるが、他の部分でも必要に応じて、図示しないボンディングワイヤ30による同様の結線がなされている。
このモールドパッケージP1は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。このモールドパッケージP1は、大きくは、半導体チップ10と、リードフレーム20と、半導体チップ10およびリードフレーム20を接続するボンディングワイヤ30と、これらを封止するモールド樹脂40と、を備えて構成されている。
半導体チップ10は、通常の半導体プロセスにより形成されたシリコン半導体等よりなるもので、たとえばMOSトランジスタやIGBT等のパワー素子等よりなる。ここでは、半導体チップ10は、リードフレーム20のアイランド21の一面21aに搭載され、はんだやAgペースト等のダイボンド材10aを介して、接合され固定されている。
ここで、リードフレーム20は、たとえばCu(銅)、Fe(鉄)や42アロイ等の金属板を、エッチングやプレスの打ち抜き等によってパターニングすることにより形成されたものである。具体的には、リードフレーム20は、上記したアイランド21と、アイランド21の外縁の外側に設けられた第1のリード22および第2のリード23と、を有するものである。
これらアイランド21、第1のリード22、および、第2のリード23は、モールド樹脂40による封止前までは、図示しないタイバー等により連結されているが、モールド樹脂40による封止後は、リードカット等により分離されているものである。
アイランド21は、上述のように、半導体チップ10が搭載されるダイパッドとして機能するもので、ここでは、両板面の一方を一面21a、他方を他面21bとする矩形板状をなしている。また、アイランド21における四つの隅部には、当該隅部よりモールド樹脂40の表面まで延びる吊りリード24が一体に設けられている。
図1では、吊りリード24は、アイランド21における各隅部に1本ずつ、合計4本設けられている。この吊りリード24は、リードフレーム20のうち最終的にカットして除去される図示しない外枠部分に対し、モールド樹脂40による封止前の段階でアイランド21を連結しておくものである。
ここで、モールド樹脂40は、モールドパッケージP1の本体を区画するもので、矩形板状をなす。具体的には、モールド樹脂40は、上面41と下面42とを表裏の板面とし、これら上下両面を連結する4個の側面により矩形板状を構成している。つまり、モールド樹脂40においては、外周端部を構成する4個の側面が辺部43に相当する。
本実施形態では、典型的なQFPと同様、矩形状のアイランド21の辺部とモールド樹脂40の辺部43とが略平行であり、モールド樹脂40はアイランド21よりも一回り大きな矩形をなしている。そして、半導体チップ10とともにアイランド21の一面21aおよび他面21bが、モールド樹脂40に封止されており、モールドパッケージP1は、いわゆるフルモールドタイプとされている。
そして、リードフレーム20における第1のリード22は、モールド樹脂40の4個の辺部43のそれぞれにて、辺部43と直交する方向にモールド樹脂40から突出している。この第1のリード22は、モールド樹脂40の4個の辺部43のすべてに1本以上設けられていればよく、各々の辺部43について複数本設けられていてもよいし、1本だけ設けられていてもよい。ここでは、図1に示されるように、個々の辺部43について複数本の第1のリード22が設けられている。
ここで、複数本の第1のリード22は、それぞれが典型的な細長の矩形板状、いわゆる短冊板状をなすものとされている。そして、複数本の第1のリード22は、当該リードの短手方向を配列方向として、アイランド21およびモールド樹脂40の各辺部43に沿って配列されている。
そして、各々の第1のリード22は、一端側をアイランド21側に位置させ、他端側がアイランド21とは反対側に延びた配置とされている。これにより、第1のリード22におけるモールド樹脂40からの突出方向は、第1のリード22自身が突出している辺部43に直交する方向とされている。
ここで、図1中の破線四角形で示す仮想領域R1は、第1のリード22の突出長さ分、モールド樹脂40よりも一回り大きい矩形状の領域であって、この仮想領域R1の辺は第1のリード22の先端を通るものである。この仮想領域R1は、モールドパッケージP1を外部の基材K1に実装するときの実装面積に相当する領域である。
一方、リードフレーム20における第2のリード23は、モールド樹脂40における4個のコーナー部44に設けられている。ここで、モールド樹脂40のコーナー部44は隣り合う辺部43の間に位置する部位である。
本実施形態では、4個のコーナー部44のそれぞれが、テーパ状に面取りされたテーパ部とされている。なお、このようなモールド樹脂40は、トランスファー成形やコンプレッション成形により形成できる。
そして、このテーパ部としての4個のコーナー部44のそれぞれにて、第2のリード23は、モールド樹脂40の辺部43に対して斜め方向にモールド樹脂40から突出している。典型的には、図1に示されるように、第2のリード23の突出方向は、モールド樹脂40の対角線方向に沿ったものとなっている。
この第2のリード23は、モールド樹脂40の4個のコーナー部44のそれぞれにつき、複数本設けられていてもよいし、1本だけ設けられていてもよい。ここでは、図1に示されるように、個々のコーナー部44について、複数本の第2のリード23が設けられている。
複数本の第2のリード23は、それぞれが細長の矩形板状、いわゆる短冊板状をなすものとされている。そして、複数本の第2のリード23は、当該リードの短手方向を配列方向として、テーパ部として構成されたコーナー部44の面に沿って配列されている。
そして、各々の第2のリード23は、一端側をアイランド21側に位置させ、他端側がアイランド21とは反対側に延びた配置とされている。これにより、図1の例では、第2のリード23におけるモールド樹脂40からの突出方向は、モールド樹脂40の対角線方向に沿った方向とされている。
また、図1、図3、図4に示されるように、本実施形態においては、第2のリード23は、第1のリード22よりも、モールド樹脂40から突出している部分の長さ、すなわち突出長さが大きい。それとともに、第2のリード23の幅W2は、第1のリード22の幅W1と同等もしくはそれ以下とされている。
図1の例では、第2のリード23の幅W2は、第1のリード22の幅W1と同等である(つまりW1=W2である)が、第1のリード22の幅W1よりも小さいもの(W2<W1)であってもよい。なお、このような寸法関係を有する第1のリード22および第2のリード23は、リードフレーム20をエッチングやプレス等で加工するときの寸法調整により容易に形成できる。
そして、これら第1のリード22および第2のリード23は、モールド樹脂40で封止されているインナーリード部分にて、ボンディングワイヤ30を介して半導体チップ10と結線され、電気的に接続されている。このボンディングワイヤ30は、金やアルミ等よりなるもので、通常のワイヤボンディングにより形成される。
なお、半導体チップ10に対して、第1のリード22および第2のリード23のすべてがワイヤボンディングされていてもよいし、一部のみがワイヤボンディングされていてもよい。つまり、第1のリード22および第2のリード23に対するワイヤボンディングは、半導体チップ10やパッケージ外部の電気接続部分の態様に応じて、当該リード22、23の中から適宜選択して行えばよい。
また、第1のリード22および第2のリード23は、モールド樹脂40より突出しているアウターリード部分にて、パッケージ外部の基材K1にはんだ付け可能となっている。具体的には、図3、図4に示されるように、当該アウターリード部分は、リード成形により曲げられることにより、はんだK2と接触するはんだ接合部を形成した典型的な曲げ形状とされている。
ここで、基材K1は、プリント基板やセラミック基板等の配線基板などであり、はんだK2は、通常用いられる共晶はんだや鉛フリーはんだ等である。これにより、第1のリード22および第2のリード23を介して、半導体チップ10と基材K1とが、電気的に接続されるようになっている。
このように、本実施形態のモールドパッケージP1は、モールド樹脂40によって、吊りリード24を含むアイランド21、第1のリード22および第2のリード23、半導体チップ10、ボンディングワイヤを封止した構成とされている。
このようなモールドパッケージP1は、リードフレーム20に半導体チップ10を搭載し、ワイヤボンディングを行った後、トランスファー成形等によりモールド樹脂40を形成した後、リードカットおよびリード成形を行うことにより製造される。そして、このパッケージP1は、図3、図4に示したように、基材K1にはんだ付けされた状態で使用される。
本実施形態によれば、モールド樹脂40の辺部43に位置する第1のリード22とは別に、4個のコーナー部44に第2のリード23を設け、この第2のリード23も基材K1とはんだ付けするようにしている。そのため、コーナー部44近傍における第1のリード22のはんだ接合部に発生する応力を緩和することができる。
さらに、本実施形態によれば、第2のリード23は、第1のリード22よりもモールド樹脂40からの突出長さが大きいため、図3、図4に示されるように、第2のリード23の接合長さを、第1のリードの接合長さよりも大きく採ることができる。
また、第2のリード23の幅W2を、第1のリード22の幅W1と同等以下としているため、第2のリード23におけるはんだ濡れ性を第1のリード22と同等程度以上に確保したものにできる。そのため、第2のリード23のはんだ接合性を確保でき、第2のリード23による上記の応力緩和効果を適切に発揮することができる。
よって、本実施形態によれば、QFPにおいて、第1のリード22を基材K1にはんだ付けするにあたって、モールド樹脂40のコーナー部44近傍における第1のリード22のはんだ接合部に発生する応力を適切に緩和することができる。
ここで、本実施形態のモールドパッケージP1では、上記図1に示される仮想領域R1の範囲に、第2のリード23が位置するように、第2のリード23の突出長さが規定されていることが望ましい。つまり、第2のリード23は、第1のリード22よりも突出長さが大きいものではあるが、第2のリード23の突出先端部側が仮想領域R1の範囲に位置するように、第2のリード23の突出長さが制限されることが望ましい。
上述したように、仮想領域R1は、第1のリード22の突出長さ分、モールド樹脂40よりも一回り大きい矩形状の領域であって、その辺が第1のリード22の先端を通るものである。そして、この仮想領域R1は、QFPとしてのモールドパッケージP1における基材K1上への実装領域(つまり基材K1上における搭載領域)である。
本実施形態では、QFPに本来設けられている第1のリード22とは別に、突出長さがより大きい第2のリード23を設ける構成としている。そこで、第2のリード23を仮想領域R1の範囲内に配置させれば、パッケージP1の搭載領域の余分な増大を防止でき、搭載面積の増加防止の点で望ましい。
また、本実施形態では、モールド樹脂40におけるコーナー部44を上記したテーパ部としているため、コーナー部44が直角形状の場合に比べて、第2のリード23の突出長さを長くしやすい。特に、仮想領域R1の範囲に第2のリード23を位置させつつ、第2のリード23の突出長さを大きくしやすい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態にかかるモールドパッケージP2について、図5を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べることとする。上記第1実施形態では、上記図1に示したように、第2のリード23は、モールド樹脂40の対角線方向にストレートに突出したものであった。
それに対して、図5に示されるように、本実施形態では、第2のリード23は、モールド樹脂40の辺部43に対して斜め方向にモールド樹脂40から突出するとともに、突出部分の途中部から当該斜め方向に対して曲げられた平面形状となっている。
具体的には、図5に示される第2のリード23の平面形状(つまりモールド樹脂40の上面41から視たときの第2のリード23の形状)は、モールド樹脂40の対角線方向に突出し、途中で当該対角線方向から外れた方向に曲がった形状とされている。このような曲がった形状は、リードフレーム20のエッチングやプレス加工により容易に形成することができる。
本実施形態によれば、ストレート形状である上記第1実施形態の第2のリード23に比べて、曲がった分、第2のリード23の突出長さが大きくなる。そのため、第2のリード23におけるはんだ接合部の長さをより長くしやすくなる。
なお、本実施形態においては、図5に示したように、4個のコーナー部44における第2のリード23のすべてが曲がった形状でなくてもよい。たとえば、当該曲がった形状の第2のリード23は、4個のコーナー部44のうちの2個のみ、あるいは、3個のみであってもよい。さらには、1個のコーナー部44における複数本の第2のリード23のうち、一部の第2のリード23のみが曲がった形状とされたものであってもよい。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態にかかるモールドパッケージP3について、図6を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べることとする。上記第1実施形態では、モールド樹脂40における4個のコーナー部44のすべてに第2のリード23が設けられた構成であった。
それに対して、モールドパッケージとしては、4個のコーナー部44のすべてに第2のリード23が設けられていなくてもよく、4個のコーナー部44のうちの1個、2個または3個のみに、第2のリード23が設けられた構成であってもよい。図6では、第2のリード23は、4個のコーナー部44のうちの1個のみに設けられている。
本実施形態の場合も、第2のリード23は、個々のコーナー部44につき、複数本設けられていてもよいし、1本だけ設けられていてもよい。また、本実施形態は、第2のリード23を曲がった形状とした上記第2実施形態に対しても、組み合わせが可能であることは、言うまでもない。
(他の実施形態)
なお、第2のリード23が設けられるコーナー部44としては、上記したテーパ部とされたものでなくてもよく、矩形状のモールド樹脂40において面取りがされていない直角形状のコーナー部44であってもよい。さらには、4個のコーナー部44のうちの複数個に第2のリード23が設けられる構成の場合、当該複数個のコーナー部44の一部をテーパ部とし、残部を直角形状とした構成であってもよい。
また、上記図1の例では、モールド樹脂40のコーナー部44において、吊りリード24はモールド樹脂40の表面でカットされたものであったが、この吊りリード24を第2のリード23として構成してもよい。具体的には、吊りリード24をモールド樹脂40のコーナー部44の表面でカットせずに、モールド樹脂40より突出させ、はんだ付け可能なものとすればよい。
また、上記各実施形態では、第2のリード23を仮想領域R1の範囲内に配置させていたが、これに限定するものではなく、第2のリード23が仮想領域R1の外側へ突出する構成を排除するものではない。
また、モールドパッケージとしては、上記図2に示したような半導体チップ10とともにアイランド21の一面21aおよび他面21bが、モールド樹脂40に封止されたフルモールドタイプに限定されるものではない。たとえば、上記図2において、アイランド21の他面21bがモールド樹脂40で封止されずに露出するもの、いわゆるハーフモールドタイプのモールドパッケージであってもよい。
また、第2のリード23を備えるモールドパッケージとしては、矩形板状をなすモールド樹脂40の4個の辺部43のそれぞれに1本以上の第1のリード22を設けたものであればよい。たとえば、上記第1実施形態のモールドパッケージP1においてアイランド21が省略された構成でもよい。
また、半導体チップ10と第1のリード22との電気接続は、上記したワイヤボンディング以外の方法でもよく、たとえばバンプ接続等であってもよい。さらには、モールド樹脂40に封止される部品(つまり、封止部品)としては、半導体チップ10に限らず、たとえば受動素子等の各種電子部品であってもよい。
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
22 第1のリード
23 第2のリード
40 モールド樹脂
43 モールド樹脂の辺部
44 モールド樹脂のコーナー部
W1 第1のリードの幅
W2 第2のリードの幅

Claims (4)

  1. 矩形板状をなすモールド樹脂(40)と、
    前記モールド樹脂の4個の辺部(43)のそれぞれにて前記辺部と直交する方向に前記モールド樹脂から突出する1本以上の第1のリード(22)と、を備えるモールドパッケージであって、
    前記モールド樹脂における4個のコーナー部(44)のうちの少なくとも1個のコーナー部には、前記辺部に対して斜め方向に前記モールド樹脂から突出する1本以上の第2のリード(23)が設けられており、
    前記第2のリードは、前記第1のリードよりも前記モールド樹脂からの突出長さが大きく、且つ、前記第2のリードの幅(W2)は、前記第1のリードの幅(W1)と同等もしくはそれ以下であることを特徴とするモールドパッケージ。
  2. 前記第1のリードの突出長さ分、前記モールド樹脂よりも一回り大きい矩形状の領域であって、辺が前記第1のリードの先端を通る仮想領域(R1)の範囲に、前記第2のリードが位置するように、前記第2のリードの突出長さが規定されていることを特徴とする請求項1に記載のモールドパッケージ。
  3. 前記モールド樹脂における前記少なくとも1個のコーナー部は、テーパ状に面取りされたテーパ部とされており、前記第2のリードは、前記テーパ部にて前記モールド樹脂から突出して設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のモールドパッケージ。
  4. 前記第2のリードは、前記辺部に対して斜め方向に前記モールド樹脂から突出するとともに、突出部分の途中部から当該斜め方向に対して曲げられた形状となっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
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