JP3003114B2 - リードフレーム - Google Patents

リードフレーム

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JP3003114B2
JP3003114B2 JP10174105A JP17410598A JP3003114B2 JP 3003114 B2 JP3003114 B2 JP 3003114B2 JP 10174105 A JP10174105 A JP 10174105A JP 17410598 A JP17410598 A JP 17410598A JP 3003114 B2 JP3003114 B2 JP 3003114B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックICパ
ッケージなどの電子部品封止用パッケージに取り付けら
れるリードフレームに関する。
【0002】
【従来の技術】クワッドフラットパッケージ(以下、パ
ッケージ本体ともいう)などの外周(外側)寄り部位に
は外部接続用端子が多数形成され、これらの端子に対
し、多数のリードを備えたリードフレームがそのリード
の内側端部を介して銀ロウなどを加熱溶融することで取
り付けられる。このようなリードフレームは、例えば、
外側に向かって四方に延びる複数の細長いリードと、該
リードの外側端部に一体に形成された四角環状の支持枠
とを備えたものとして形成される。
【0003】ところで、このようなパッケージ本体は例
えばアルミナセラミックなどの絶縁材から形成され、リ
ードフレームは一般にFe−Ni系合金やFe−Ni−
Co系合金の薄板から形成される。このようなFe−N
i系合金の熱膨張係数は、11.7×10-6程度であ
り、Fe−Ni−Co系合金の熱膨張係数は、10.2
×10-6程度である。これに対し、アルミナセラミック
の熱膨張係数は、7.8×10-6程度である。このよう
にリードフレームをなす金属とパッケージ本体をなすア
ルミナセラミックの熱膨張係数は比較的近似していると
はいえ差があるため、パッケージ本体にリードフレーム
をロウ付けする際の加熱により膨張したリードは、加熱
接合後の冷却過程においてロウ材が凝固し始めると、ア
ルミナセラミック製本体の収縮が少ないために自由に収
縮することが妨げられる。
【0004】すなわち、このようなリードフレームのロ
ウ付け過程では、中央にパッケージ本体がある一方で、
外側には環状の支持枠が一体にあることから、リードは
自由に収縮することができない。このため、リードには
その軸方向に圧縮応力が作用し、反りや撓み(曲がり)
変形を起こすといった問題があった。そしてこうした変
形を受けたリードには高温で高い応力が加わることか
ら、粒界クラックが発生し易く、折損などの原因ともな
る。
【0005】このような問題を解消すべく、図10に示
したようなリードフレーム1が提案されている。このも
のは、四角環状の支持枠2に、リード3の外側端部4に
沿って延びるスリット(切れ目)6を設けたものであ
る。すなわち、スリット6を設けることで支持枠2のう
ちリード3の外側端部4との接続をなす部位(以下、支
持枠内側部という)7を細くしたものである。このよう
に細い支持枠内側部7を形成することで、リード3の内
側端部5をパッケージ本体Pにロウ付け後の冷却過程で
のリードフレーム1の収縮時に、この支持枠内側部7を
パッケージPの外側に向けて容易に変形させてリード3
の応力を吸収し、それに変形が発生するのを防ぐように
したものである。
【0006】このようなリードフレーム1においてリー
ド3の変形の防止効果を高めるためには、スリット(内
幅)6を広くしかも長くし、支持枠内側部7を細長くす
る必要がある。ところが、そのようにするほど支持枠2
は、その支持枠内側部7及びこれとスリット6を挟む反
対側(外側)の部位(以下、支持枠外側部ともいう)8
が細くなり、厚さ0.2〜0.3mm程度の薄金属板を
エッチングするなどして形成されるリードフレーム1で
は、その製造も容易でない。また製造できても全体とし
ての剛性が低いため、製造時から変形し易いなどその取
扱いも困難となる。そこでこうした問題を発生させない
ように、スリット6には図示されるように、その適所に
これを横断連結するブリッジ9、つまり支持枠内側部7
と支持枠外側部8とに連結部を一体に設けることが行わ
れている。なお、図10、11においては説明を簡略に
するため、ブリッジ9はスリット6の長手方向中央に1
か所のみ設けた状態を示している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ブリッジ9はリードフレーム1全体の補強材をなすもの
の、支持枠内側部7自体の変形をもし難くする。すなわ
ち、このようにブリッジ9を設けた場合には加熱接合後
の冷却過程で、図11中2点鎖線で示したようにブリッ
ジ9から離れた部位の支持枠内側部7は外側に変形し、
同部位に接続されているリード3の変形は防止されるか
少ない。しかし、そのブリッジ9の近傍の支持枠内側部
7は変形し難くいため、その近傍に接続されたリード3
には高応力が作用する。このため、図12中2点鎖線で
示したように、ブリッジ9の近傍に接続されたリード3
にはそりや曲がりなどの変形を起こすといった問題があ
り、粒界クラックや折損など問題が依然として残ってい
る。こうした問題はリードが細くなるほど顕著となり、
リードの高密度化を阻害する一因ともなっている。
【0008】本発明は、こうした問題点に鑑みて成され
たもので、その目的とするところは、支持枠にスリット
を備えると共にそれを横断連結するブリッジを備えたリ
ードフレームであっても、パッケージ本体に加熱接合す
る際において、ブリッジの近傍に接続されたリードにつ
いてもその変形を防止できるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、外側に向かって延びる複数のリードと、
該リードの外側端部に一体に形成された環状の支持枠と
を備えてなるリードフレームであって、前記支持枠に
は、前記リードの外側端部に沿って延びるスリットを備
えると共に該スリットを横断連結するブリッジを適所に
一体に備えてなるものにおいて、前記ブリッジの肉厚を
他の部位の肉厚より薄く形成したことを特徴とする。
【0010】本発明では、ブリッジの肉厚を他の部位の
肉厚より薄くしたためにその強度が低下するので、その
分、パッケージ本体にリードフレームを加熱接合する際
の熱膨張差によってリードに発生する応力により、ブリ
ッジは容易に変形する。すなわち、ブリッジの近傍でも
支持枠が容易に変形するので、同近傍に接続されたリー
ドについても変形がしにくくなる。なお、本発明に係る
リードフレームでは、肉厚が薄いもののブリッジ自体は
あるから、製造時やその後の取扱いにおける支障はな
い。
【0011】本発明では、ブリッジの肉厚が他の部位の
肉厚よりも薄く形成されていれば良いが、一方の面(片
面)を他の部位の面より低位にして薄く形成するのが好
ましい。というのは、従来のリードフレームでは、ブリ
ッジは厚さがフレームの厚さと同様に0.2〜0.3m
m程度で、幅が0.7〜1mm程度と幅に対して厚さが
薄い偏平に形成されている。その上に、このように片面
に偏在するようにして薄くすると、リードの軸方向に作
用する応力がそのブリッジに偏心荷重となって作用する
ことから、ブリッジはその厚さ方向に凸又は凹をなすよ
うに変形しやすくなるためである。
【0012】なお、このようなリードフレームは、Fe
−Ni系合金などからなる薄板をエッチング又はプレス
することで形成されるため、ブリッジの横断面形状は偏
平の略矩形となるのが普通である。したがって、ブリッ
ジはその肉厚を他の部位の肉厚の2/3以下とするとよ
い。ブリッジの変形を容易にするためには、これを梁と
してみるとその断面二次モーメント(I)を小さくする
のが効果的であるが、矩形断面の場合の断面二次モーメ
ントは周知のように、I=wh3 /12で与えられる。
ただし、wはブリッジの幅であり、hはブリッジの肉厚
である。したがって、この肉厚hを、薄くしない他の部
位の肉厚tに対して2/3以下とすると、断面二次モー
メントは薄くする前の1/3以下となり、曲げ剛性が大
きく低減するためである。
【0013】もっとも、このブリッジの肉厚hは、薄く
しない他の部位の肉厚tに対して半分(1/2)以下と
するのがより好ましい。肉厚を1/2以下とすると断面
2次モーメントは1/8以下と激減するためである。
【0014】
【発明の実施の形態】さて次に本発明に係る実施形態例
について、図1〜5を参照して詳細に説明する。図1は
本発明に係るリードフレーム1の概略構成平面図及び要
部拡大斜視図であり、取り付けられるクワッドフラット
パッケージ本体(図中2点鎖線で示す)Pの各辺に直角
に接続されるように、上下左右の四方に、それぞれ直線
状で平行に延びる多数のリード3を備えており、本例で
は4つのリード群を備えている。そして、各リード3の
外側端部4に一体に形成された略正方形で環状をなす一
定幅の支持枠2を備えており、例えば鉄ニッケル系合金
の薄板をエッチング或いはプレスすることにより形成さ
れている。また、支持枠2の各辺には、1リード群をな
す各リード3の外側端部4に沿って延びるスリット6を
備えている。なお、スリット6は1リード群をなすリー
ド3の外側端部4が存在する範囲L1を超える長さL2
を備えている。
【0015】そして、本例では、このスリット6の長手
方向中央を横断連結するようにブリッジ9を一体に備え
ており、スリット6を挟む支持枠内側部7と支持枠外側
部8を連結(接続)している。このようなブリッジ9
は、本例ではその肉厚hが、片面が低位とされ、ブリッ
ジ9の全長(スリット6の内幅)に亘って他の部位の肉
厚tの例えば1/2とされ、横断面が偏平な矩形を成し
ている(図4参照)。また、ブリッジ9の幅wは、リー
ド3の幅の1〜2倍程度に設定されている。このような
リードフレーム1の各部の寸法は、リードフレーム1ご
とに設定されるが、本例では次のようである。すなわ
ち、支持枠2の辺の幅はリード3の幅の5〜7倍程度、
スリット6の幅は支持枠2の辺の幅の1/3程度、ブリ
ッジ9の幅wはリード3の幅の1〜2倍程度であり、ブ
リッジ9の間隔(ピッチ)はスリット6の幅の5〜10
倍程度である。なお、図1においては、ブリッジ9を各
辺の1スリットにおいて1つ設けた場合を例示したが、
その数はスリット6の長さなどに応じて適宜に設定すれ
ばよい。
【0016】しかして、このようなリードフレーム1
は、例えば図1中2点鎖線で示したようなアルミナセラ
ミック製パッケージ本体Pの周囲の端子(図示せず)
に、各リード3の内側端部5が位置するように載置し、
銀ロウにより例えば800℃に加熱して接合される。こ
の際、両部品の熱膨張差により、その冷却過程でリード
フレーム1は自由に収縮できないから、各リード3には
その軸方向に圧縮応力が作用する。この作用により、図
2に示したように、支持枠2を形成する支持枠内側部7
はリード3の外側端部4によってスリット6の幅を狭め
るよう外方に押されて変形するので、リード3の変形が
防止される。
【0017】その上に、本例ではブリッジ9の肉厚hが
他の部位の肉厚tの半分とされており、このようにされ
ていない場合に比べてブリッジ9の剛性は激減している
ため、リード3に発生するその軸方向の圧縮応力によっ
て図5に示したように、ブリッジ9は座屈するように厚
さ方向(図示下向き)に容易に湾曲、変形する。これに
より、ブリッジ9の近傍にあるリード3に発生する応力
も吸収されるため、リード3全体の変形が有効に防止さ
れる。
【0018】とくに本形態では、ブリッジ9を片面側に
偏在させて薄くしたため、リード3の軸方向に作用する
応力がそのブリッジ9に偏心荷重となって作用するの
で、図5に示したようにブリッジ9は厚さ方向に下向き
に凸をなすように容易に変形する。したがって、リード
3の変形防止効果が極めて高い。
【0019】さて次に、このような本例のリードフレー
ム1をアルミナセラミックからなるパッケージ本体に銀
ロウを加熱溶融して接合し、その場合におけるリード3
の変形及びクラックの発生状況を確認したところ、表1
に示した結果が得られた。ただし、リードフレームは、
鉄ニッケル系合金からなる薄板(板厚0.25mm)を
エッチングにより形成したもので、支持枠2は、略正方
形で1辺の長さが70mm、幅が1.9mmである。リ
ード3は幅が0.3mm、長さが16mmのものを各辺
とも中央部にピッチ1.3mmで24本である。スリッ
ト6は各辺とも中央部に長さL2が36mmで、幅は
0.6mmである。なお、リード3の外側端部4の接続
部が存在する範囲L1は約30mmである。また、ブリ
ッジ9は、その全長(スリット幅)にわたり幅wが0.
8mm、肉厚hが0.13mmである。なお、図示では
各スリット6におけるブリッジ9を1としているが、こ
れを5箇所とし、その間隔(ピッチ)が5mmとなるよ
うにスリット6の長手方向中央から左右に均等に設け
た。比較例は、ブリッジ9の肉厚を板厚(0.25m
m)と同じとした点のみ異なるものを同条件でロウづけ
した。なお試料(パッケージ)数は各100である。
【0020】
【表1】
【0021】表1に示したように、比較例を用いたパッ
ケージでは、リードの変形及びクラックともに5%以上
あったが、本実施例を用いたパッケージではともに0で
あった。この結果はとりもなおさず本発明の効果を実証
するものである。
【0022】なお、前記形態では、ブリッジ9の肉厚h
を他の部位の肉厚tの1/2の厚さとしたが、この肉厚
hは、リード3の太さ(幅、厚さ)や細長比などを考慮
し、リード3が変形することなく、ブリッジ9が容易に
変形するように適宜に設定すれば良い。また、前記形態
では片面側を低位として薄くした場合を例示したが、図
6に示したブリッジ9のように、両面に対して低位とな
るように厚さの中間において薄くなるように形成しても
よい。このようにしても、肉厚の薄い分、強度が低下し
て変形し易くなるので、パッケージ本体にリード3を加
熱接合する際に発生する熱膨張差による応力によって、
図7に示したように支持枠内側部7が外方に広がるよう
に変形するとブリッジ9も容易に変形する。かくしてブ
リッジ9の近傍にあるリード3についても発生する応力
が吸収され、その変形が防止される。なお、この場合、
ブリッジ9はその厚さの中央になくとももちろん良い。
【0023】また、本発明では、ブリッジの肉厚を他の
部位の肉厚より薄くし、その結果としてブリッジの強度
が低下して変形しやすくなり、リードに発生する応力を
吸収できれば良いのであって、ブリッジは前記形態のよ
うにその全長(スリット幅)にわたって肉厚を薄くする
場合に限定されず、部分的に肉厚を薄くするようにして
もよい。
【0024】図8はその1例でもある。この例では、支
持枠内側部7と支持枠外側部8との間のスリット6を横
断連結するブリッジ9に、そのブリッジ9を横断するよ
うに断面V字形若しくはU字形の切欠き溝11を片面
(又は両面)に形成したものである。このようにすれ
ば、その切欠き効果によってブリッジ9の強度が低くな
るため、図9に示したように、リード3の軸方向に応力
が作用した際に切欠き溝11の部位が変形し、リード3
の変形を防止することができる。このように、ブリッジ
9の片面(又は両面)に切欠き溝11を設けることで、
その一部の肉厚を薄くする場合には、プレス(又は刻
印)によって形成すればよい。
【0025】本発明のブリッジの肉厚を薄くする程度
は、リードフレームの製造過程やその後の取扱いに支障
のない範囲で、加熱接合時の熱膨張差による応力によっ
て容易に変形してリードの変形を防止できるように、ブ
リッジの長さや幅などを考慮してリードフレームごとに
適宜に設計すれば良い。
【0026】また本発明にかかるリードフレームは、こ
れをパッケージ本体に加熱して接合する場合において両
部品の熱膨張差よる応力に起因してリードに変形が発生
する場合において効果があるのであり、その接合がロウ
付け以外であっても適用できる。そして本発明における
ブリッジの数や配置(間隔)は適宜に設定すればよい
が、リードの外側端部から遠く離れた部位に設けられる
ブリッジのように、リードの変形に影響しないような部
位に設けられるものについては、その肉厚を薄くする必
要はない。すなわち本発明は、その支持枠に、1リード
群ごとに各リードの外側端部に沿って延びしかもその外
側端部が存在する範囲を超える長さを有するスリットを
備えると共に該スリットを横断連結するブリッジを適所
に一体に備えてなるリードフレームにおいて広く適用で
きる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ブリッジの肉厚を他の部位の肉厚より薄くした
ためにその強度が低下するので、その分、パッケージ本
体にリードフレームを加熱接合する際の熱膨張差によっ
て同リードに発生する応力により、ブリッジは容易に変
形する。したがって、ブリッジの近傍でも支持枠が容易
に変形するので、その近傍に接続されたリードについて
も変形がしにくくなる。このように本発明によれば、ブ
リッジの近傍に接続されたリードについてもその変形防
止の効果が高いため、クワッドフラットパッケージなど
におけるリードの変形やクラックの発生が防止され、同
パッケージの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリードフレームの概略構成平面図
及びその要部拡大斜視図。
【図2】図1の要部拡大図平面図。
【図3】図2のA−A線拡大断面図。
【図4】図3のB−B線断面図。
【図5】図3においてブリッジが変形した状態の図。
【図6】ブリッジの別の実施形態を説明する断面図。
【図7】図6においてブリッジが変形した状態の図。
【図8】ブリッジの別の実施形態を説明する断面図。
【図9】図8においてブリッジが変形した状態の図。
【図10】従来のリードフレームの概略構成平面図。
【図11】図10のC部拡大図。
【図12】図11のD−D線断面図。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 支持枠 3 リード 4 リードの外側端部 6 スリット 9 ブリッジ 11 切欠き溝 h ブリッジの肉厚 t 他の部位の肉厚

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外側に向かって延びる複数のリードと、
    該リードの外側端部に一体に形成された環状の支持枠と
    を備えてなるリードフレームであって、前記支持枠に
    は、前記リードの外側端部に沿って延びるスリットを備
    えると共に該スリットを横断連結するブリッジを適所に
    一体に備えてなるものにおいて、前記ブリッジの肉厚を
    他の部位の肉厚より薄く形成したことを特徴とするリー
    ドフレーム。
  2. 【請求項2】 前記ブリッジを、一方の面を他の部位の
    面より低位にして薄く形成したことを特徴とする請求項
    1記載のリードフレーム。
  3. 【請求項3】 前記ブリッジの肉厚を、他の部位の肉厚
    の2/3以下としたことを特徴とする請求項1又は2記
    載のリードフレーム。
  4. 【請求項4】 前記ブリッジの肉厚を、他の部位の肉厚
    の1/2以下としたことを特徴とする請求項1又は2記
    載のリードフレーム。
  5. 【請求項5】 外側に向かって延びる複数のリードと、
    該リードの外側端部に一体に形成された環状の支持枠と
    を備えてなるリードフレームであって、前記支持枠に
    は、前記リードの外側端部に沿って延びるスリットを備
    えると共に該スリットを横断連結するブリッジを適所に
    一体に備えてなるものにおいて、前記ブリッジの少なく
    とも一方の面に該ブリッジを横断するように切欠き溝を
    形成したことを特徴とするリードフレーム。
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