JPH09307053A - 半導体部品用リードピンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハンダの亀裂、破断、剥がれなどによる断線を
防止できる半導体部品用リードピンを提供する。また、
撚線が解けることがない撚線で構成されたリードピン
と、それを効率的に製造することができるリードピンの
製造方法を提供することも目的とする。 【解決手段】撚線４からなり、撚線４を構成する各スト
ランド３が弾性を有する被覆層２で被覆されている。各
ストランドが密に撚り合わされ、ハンダが毛細管現象に
よりストランド間に入り込み、撚線自体の可撓性が低下
するのを防止する。複数のストランドで構成された撚線
４ｄを、溶融された低融点金属浴中に連続的または断続
的に浸漬し、撚線４ｄの外周に、全長にわたり、低融点
金属被覆層５ｄを形成し、低融点金属被覆層５ｄが形成
された撚線４ｄを、所定の長さに切断して、リードピン
１ｄを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップやＩＣ
チップが組み込まれたセラミック基板などの各種半導体
部品の電極を、プリント配線基板などに接続するための
リードピンおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体部品としてのピングリッドアレイ
（ＰＧＡ）パッケージは、ハンダなどの低融点金属を用
いて、そのリードピンをプリント配線基板の電極に接続
することにより実装される。従来の半導体部品用リード
ピンとしては、円柱状の金属ピンからなるもの、或いは
端面がヘッダ加工された釘状の金属ピンからなるものが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体パッ
ケージから生じる熱がリードピンを介してプリント配線
基板に伝わり、これら半導体パッケージとプリント配線
基板との間に熱歪みが生じる。この熱歪みは、リードピ
ンを接続するハンダに集中する傾向があり、ハンダに亀
裂が生じたり、破断或いは剥がれが生じることも少なく
なかった。しかも、リードピンを長くすれば、半導体パ
ッケージとプリント配線基板との間の熱歪みを吸収する
ことができるが、こうすると半導体パッケージ全体の高
さが大きくなるという新たな問題が生じる。

【０００４】さらに、ハンダボールによる接続方法も知
られているが、ハンダに応力が集中し、ハンダが疲労割
れするという欠点もある。そこで、特願平６−２８５４
９７号に示すように、可撓性に優れた撚線でリードピン
を構成しようとする試みが成されている。

【０００５】しかしながら、撚線からなるリードピンで
は、そのリードピンの端部をハンダにより端子部分に接
合する際に、ハンダが撚線間に入り込み、撚線で構成さ
れたリードピンの可撓性を低下させるおそれがあった。
さらに、長い撚線をリードピンの長さに短く切断する際
に、リードピンを構成する撚線が解けるおそれがあっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、多ピン対応性、低コスト、
高周波特性に優れたリードピンであって、熱歪みの吸収
性に富む半導体部品用リードピンを提供することを目的
とする。また、本発明は、撚線が解けることがない撚線
で構成されたリードピンと、それを効率的に製造するこ
とができるリードピンの製造方法を提供することも目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体部品用リードピンは、撚線で構成し
てあり、この撚線を構成する各ストランドの外周に有機
被覆層が形成してあることを特徴とする。

【０００８】本発明の半導体部品用リードピンは、撚線
で構成されているので、従来の金属ピンに比べて見かけ
上のヤング率が著しく低くなる。すなわち可撓性が高く
なるので、撚線自体で熱歪みを吸収することができ、リ
ードピンを電気的に接続するためのハンダなどの低融点
金属に熱歪みが集中することが防止できる。また、撚線
で構成されているので低融点金属との接触表面積が増加
し、接合強度が高くなる。その結果、低融点金属の亀
裂、破断、剥がれなどによる断線が防止できる。

【０００９】しかも、本発明の半導体部品用リードピン
は、撚線を構成する各ストランドの外周に被覆層が形成
してあるので、各ストランドが密に撚り合わされ、低融
点金属が毛細管現象によりストランド間に入り込み撚線
自体の可撓性が低下するのを防止できる。したがって、
単なる撚線に比べても低融点金属により接続した場合に
は、より可撓性が高くなり、低融点金属の亀裂、破断、
剥がれなどによる断線が防止できる。

【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
の半導体部品用リードピンは、有機被覆層が周囲に形成
された撚線を有することを特徴とする。この本発明の半
導体部品用リードピンでは、撚線の外周が有機被覆層で
被覆されているので、撚線自体の可撓性に加え、低融点
金属が毛細管現象によりストランド間に入り込み撚線自
体の可撓性が低下するのを防止できる。したがって、単
なる撚線に比べても、低融点金属により接続した場合に
は、より可撓性が高くなり、ハンダなど低融点金属の亀
裂、破断、剥がれなどによる断線が防止できる。

【００１１】なお、本発明において、有機被覆層として
は、電気的絶縁性があってもなくても良く、特に限定さ
れないが、弾力性のあるものが好ましく、たとえばエナ
メル被覆層，ポリエステル被覆層などが例示される。さ
らに、上記目的を達成するために、本発明の半導体部品
用リードピンは、撚線を構成するストランドのうち少な
くとも１本のストランドが除去されていることを特徴と
する。１本のストランドが除去されている空間を形成す
るには、１本のダミー線の周囲に複数のストランドを撚
り合わせて撚線を形成した後、そのダミー線を引き抜け
ば良い。引き抜かれるダミー線は、その外周の摩擦係数
が低いもので構成してあることが好ましい。また、ダミ
ー線を樹脂または可溶金属などで構成し、撚線の作製
後、ダミー線のみを溶媒で溶かして、空間を作っても良
い。

【００１２】本発明の半導体部品用リードピンでは、撚
線を構成するストランドのうち少なくとも１本のストラ
ンドが欠落しているので、密に撚り合わされた撚線に比
べてより可撓性が高くなる。したがって、ハンダなど低
融点金属の亀裂、破断、剥がれなどによる断線が防止で
きる。この場合、撚線を構成する各ストランドを被覆層
で被覆しても、或いは撚線の外周部を被覆層で被覆して
も良い。こうすることにより、低融点金属が毛細管現象
によりストランド間に入り込み撚線自体の可撓性が低下
するのが防止でき、密に撚り合わされた撚線に比べて、
低融点金属により接続した場合には、より可撓性が高く
なる。

【００１３】また、上記目的を達成するために、本発明
の半導体部品用リードピンは、撚線を有する少なくとも
リードピンの接合部に、当該低融点金属に対して濡れ性
を改善処理した表面処理が施されていることを特徴とす
る。高漏れ性の表面処理としては、金メッキ，銀メッ
キ，パラジウムメッキなどが例示される。これらのメッ
キの下地層として、ニッケル層をメッキなどで介在させ
ても良い。ニッケル層を下地層として介在させること
で、ストランドを構成する銅（Ｃｕ）線が、低融点金属
を構成するハンダのスズ（Ｓｎ）と合金化することを防
止するためである。

【００１４】リードピンの両端部に金メッキなどの処理
を効率的に行うには、所定厚のゴム板に、所定間隔で多
数のリードピンを突き刺し、ピンの両端部をゴム板の表
裏面でそれぞれ露出させ、メッキ処理を行った後に、ゴ
ム板からピンを取り出せば良い。その結果、リードピン
の両端にのみメッキが施される。また、ピンの両端部で
のみ絶縁被覆を除去して、メッキしても良い。なお、本
発明では、撚線で構成されるリードピンの全長にわた
り、当該低融点金属に対して濡れ性を改善処理した表面
処理が施されても良い。製造コストを低減するためであ
る。

【００１５】本発明の半導体部品用リードピンでは、低
融点金属が用いられる接合部に、当該低融点金属に対し
て濡れ性が改善されるように表面処理が施されているの
で、低融点金属との接合が良好になる。この場合、撚線
を構成する各ストランドを被覆層で被覆しても、或いは
撚線の外周部を被覆層で被覆しても良い。また、この場
合、撚線を構成するストランドのうち少なくとも１本の
ストランドを欠落させ空間を形成しても良い。

【００１６】また、上記目的を達成するために、本発明
の半導体部品用リードピンは、低融点金属が被覆された
撚線を有することを特徴とする。また、本発明の半導体
部品用リードピンの製造方法は、複数のストランドで構
成された撚線を、溶融された低融点金属浴中に連続的ま
たは断続的に浸漬し、撚線の外周に、全長にわたり、低
融点金属被覆層を形成する工程と、低融点金属被覆層が
形成された撚線を、所定の長さに切断して、リードピン
を形成する工程とを有する。低融点金属としては、特に
限定されないが、接合のために用いる共晶ハンダ（低温
ハンダ）よりも融点が高い高温ハンダ（Ｐｂ／Ｓｎ＝９
０／１０）が好ましい。

【００１７】この発明に係るリードピンおよびその製造
方法では、撚線を切断する際に、撚線が解けないので、
撚線で構成されたリードピンを低コストで容易に作製す
ることができる。上述した本発明のリードピンは、半導
体チップ又は半導体チップが組み込まれたパッケージと
プリント配線基板との接続部に設けられることがより好
ましい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。実施例１ 図１は、本実施例のリードピン１を示す斜視図であり、
ホルマール２で被覆された７本の銅線３（直径０．１ｍ
ｍ）を撚り合わせた撚線４を作製し、この撚線４を長さ
１．５ｍｍに切断し、複数本の撚線ピン１を作製した。
切断面のバリは研磨によって除去した。

【００１９】次に、図２に示すように、各撚線ピン１の
両端０．３ｍｍの範囲Ａのホルマール被覆層２を２−メ
トキシエタノールを用いて溶解して除去し、銅を露出さ
せた。そして、この銅が露出した両端Ａ，Ａをハンダの
ホットディップで固めた。次に、図３に示すように、振
り込み法により撚線ピン１をガイド治具１０のガイド孔
１１に配列した。このガイド孔１１は、接続すべき電極
の位置に対応しており、撚線ピン１を位置決めしてい
る。

【００２０】次いで、図４に示すように、半導体パッケ
ージ２０と撚線ピン１とを高温ハンダ３０（Ｐｂ−１８
Ｓｎ）により接合する一方で、プリント配線基板２１と
撚線ピン１とを共晶ハンダ３１で接合した。接合部を観
察したところ、ハンダ３０，３１は、撚線ピン１の銅が
露出した部分Ａ，Ａのみに付着し、ホルマール被覆層２
には付着しなかった。

【００２１】また、本実施例のリードピン１の見かけ上
のヤング率（単位：Ｐａ）および引張り強度（単位：ｋ
ｇ／１本のピン当り）を測定すると共に、熱サイクル試
験を行って不良が発生するサイクル数を確認した。この
結果を表１に示す。見かけ上のヤング率は、小さいほど
弾力性に優れ、引っ張り強度は、大きいほどピンが抜け
難く、サイクル数は、多いほど、耐久性に優れている。実施例２ 図５に示すように、被覆されていない７本の銅線３ａ
（直径０．１ｍｍ）を撚り合わせ、その外周部をウレタ
ンゴム５で被覆した撚線４ａを用いた以外は、上記実施
例１と同様にして、リードピン１ａを構成し、半導体パ
ッケージ２０およびプリント配線基板２１に接合した。

【００２２】接合部を観察したところ、ハンダ３０，３
１は撚線４ａで構成したピン１ａの銅が露出した部分
Ａ，Ａのみに付着し、ウレタンゴム５には付着しなかっ
た。また、本実施例のリードピン１のヤング率（見か
け）および引張り強度を測定するとともに熱サイクル試
験を行って不良が発生するサイクル数を確認した。この
結果を表１に示す。実施例３ 図６に示すように、７本のアルミニウム線３ｂ（直径
０．１ｍｍ）を撚り合わせた撚線４ｂを作製し、この撚
線４ｂを長さ１．５ｍｍに切断し、複数本の撚線ピン１
ｂを作製した。切断面のバリは研磨によって除去した。

【００２３】次に、図７に示すように、各撚線ピン１ｂ
の両端０．３ｍｍの範囲Ａに、ニッケルメッキおよび金
メッキを施した。これ以降は、実施例１と同様に、振り
込み法により撚線４ｂで構成されたピン１ｂをガイド治
具１０のガイド孔１１に配列し、半導体パッケージ２０
と撚線ピン１ｂとを高温ハンダ３０（Ｐｂ−１８Ｓｎ）
により接合する一方で、プリント配線基板２１と撚線ピ
ン１とを共晶ハンダ３１で接合した。

【００２４】接合部を観察したところ、ハンダは撚線ピ
ン１のメッキ処理が施された部分Ａ，Ａのみに付着し、
フィレット形状を形成した。また、本実施例のリードピ
ン１のヤング率（見かけ）および引張り強度を測定する
とともに熱サイクル試験を行って不良が発生するサイク
ル数を確認した。この結果を表１に示す。実施例４ 図８に示すように、中心の素線をアルミニウム線６と
し、この廻りにホルマールの被覆層２ｃを有する６本の
銅線３ｃを配した撚線４ｃを作製した。この撚線４ｃを
長さ１．５ｍｍに切断し、複数本の撚線ピン１ｃを作製
した。切断面のバリは研磨によって除去した。

【００２５】次に、実施例１と同様、図２に示すよう
に、各撚線ピン１ｃの両端０．３ｍｍの範囲Ａのホルマ
ール被覆層２を２−メトキシエタノールを用いて溶解し
て除去し、銅を露出させた後、この銅が露出した両端
Ａ，Ａをハンダのホットディップで固めた。

【００２６】次に、撚線４ｃをアルカリ溶液に浸漬し、
アルミニウム線６を溶解し、中空撚線を得た。これ以降
は、実施例１と同様に、振り込み法により撚線で構成さ
れたピン１ｃをガイド治具１０のガイド孔１１に配列
し、半導体パッケージ２０とピン１ｃとを高温ハンダ３
０（Ｐｂ−１８Ｓｎ）により接合する一方で、プリント
配線基板２１とピン１ｃとを共晶ハンダ３１で接合し
た。

【００２７】接合部を観察したところ、ハンダはピン１
ｃのメッキ処理が施された部分Ａ，Ａのみに付着し、ホ
ルマール被覆層２には付着しなかった。また、本実施例
のリードピン１ｃのヤング率（見かけ）および引張り強
度を測定するとともに熱サイクル試験を行って不良が発
生するサイクル数を確認した。この結果を表１に示す。比較例１ 直径０．３ｍｍ、長さ１．５ｍｍの円柱状の銅ピンを用
いて、実施例１と同様にして半導体パッケージ２０とプ
リント基板２１とをハンダ３０，３１により接合した。
この比較例のリードピンのヤング率（見かけ）および引
張り強度を測定するとともに熱サイクル試験を行って不
良が発生するサイクル数を確認した。この結果を表１に
示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果から明らかなように、実施例１
〜４の何れのリードピンも比較例に比べ見かけのヤング
率が著しく小さい。それにもかかわらず、引張り強度お
よび耐熱サイクル性が著しく大きくなっており、ハンダ
の接合が好適に行われていることが理解できる。これに
より、従来では、熱歪みを吸収するために例えば５ｍｍ
の長さを必要としたのに対し、実施例１〜４のリードピ
ンを用いると、表２に示すように何れも短くすることが
できる。すなわち、半導体パッケージの高さを低くでき
る。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例５ 本実施例では、図９（Ａ）に示すように、７本の銅線３
ｄ（直径０．１ｍｍ）を撚り合わせた撚線４ｄを作製
し、この撚線４ｄを、溶融された高温ハンダ（Ｐｂ／Ｓ
ｎ＝９０／１０）浴に浸漬して連続して通し、撚線４ｄ
の外周に、全長にわたり、低融点金属被覆層５ｄを形成
した。次に、この撚線４ｄを２〜３mmの長さに切断し、
リード線１ｄを形成した。切断線を図９（Ａ）の点線で
示す。切断に際して、撚線４ｄは解けなかった。

【００３２】このリード線１ｄの両端を、図９（Ｂ）に
示すように、共晶ハンダ３１を用いて、それぞれ半導体
パッケージ２０およびプリント配線基板２１の端子部に
接続した。この実施例に係るリードピンおよびその製造
方法では、撚線４ｄを切断する際に、撚線が解けないの
で、撚線で構成されたリードピン１ｄを低コストで容易
に作製することができる。

【００３３】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではなく、本発明の範
囲内で種々に改変することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、撚線
自体の可撓性による熱歪み吸収機能に加え、撚線を構成
する各ストランドが有機被覆層で被覆されているので、
ハンダなどの低融点金属が毛細管現象によりストランド
間に入り込むことはなくなり、撚線の可撓性が低下する
のを防止できる。したがって、有機被覆層が形成されて
いない撚線に比べて、接続後の状態を比較すれば、より
可撓性が高くなり、熱歪みによる低融点金属の亀裂、破
断、剥がれなどが防止できる。

【００３５】また、中空の撚線により構成された本発明
の半導体部品用リードピンによれば、中空がない撚線に
比べてより可撓性が高くなるので、低融点金属の亀裂、
破断、剥がれなどによる断線をより確実に防止できる。
さらに、低融点金属の少なくとも接合部に高濡れ性の表
面処理が施された本発明の半導体部品用リードピンによ
れば、接合に用いる低融点金属との付き性が良好とな
る。

【００３６】低融点金属が被覆された撚線を有する本発
明に係るリードピンでは、撚線を切断する際に、撚線が
解けないので、撚線で構成されたリードピンを低コスト
で容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例１に係るリードピンを示
す斜視図である。

【図２】図２は実施例１の撚線の両端処理を説明するた
めの斜視図である。

【図３】図３はリードピンを接合する際のガイド治具を
示す断面図である。

【図４】図４はリードピンを半導体パッケージおよびプ
リント配線基板に接続する工程を示す断面図である。

【図５】図５は実施例２の撚線を示す斜視図である。

【図６】図６は実施例３の撚線を示す斜視図である。

【図７】図７は実施例３の撚線の両端処理を説明するた
めの斜視図である。

【図８】図８は実施例４の撚線を示す斜視図である。

【図９】図９（Ａ）は実施例５の撚線を示す斜視図、同
図（Ｂ）はリードピンの接続状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｄ…撚線ピン（リードピン） ２，２ｃ…有機被覆層 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…ストランド ４，４ａ〜４ｄ…撚線 ５…ウレタンゴム（有機被覆層） ５ｄ…低融点金属被覆層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機被覆層がそれぞれ形成された複数の
   ストランドで構成された撚線を有する半導体部品用リー
   ドピン。
2. 【請求項２】 有機被覆層が周囲に形成された撚線を有
   する半導体部品用リードピン。
3. 【請求項３】 撚線を構成するストランドのうち少なく
   とも１本のストランドが除去されていることを特徴とす
   る半導体部品用リードピン。
4. 【請求項４】 撚線を有する少なくともリードピンの接
   合部に、当該低融点金属に対して濡れ性を改善処理した
   表面処理が施されていることを特徴とする半導体部品用
   リードピン。
5. 【請求項５】 低融点金属が被覆された撚線を有する半
   導体部品用リードピン。
6. 【請求項６】 半導体チップ又は半導体チップが組み込
   まれたパッケージとプリント配線基板との接続部に請求
   項１〜５の何れかに記載のリードピンが設けられている
   ことを特徴とする半導体装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜５の何れかに記載のリードピ
   ンを有する半導体部品。
8. 【請求項８】 複数のストランドで構成された撚線を、
   溶融された低融点金属浴中に連続的または断続的に浸漬
   し、撚線の外周に、全長にわたり、低融点金属被覆層を
   形成する工程と、 低融点金属被覆層が形成された撚線を、所定の長さに切
   断して、リードピンを形成する工程とを有するリードピ
   ンの製造方法。