JP2007201324A - 電子装置の実装構造および電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームを用いたＱＦＮパッケージ構造を有する電子装置の実装構造において、はんだの接合強度を向上させる。
【解決手段】アイランド部１１の部品２０を搭載し、部品２０、アイランド部１１およびインナーリード部１２をモールド樹脂４０で封止するとともに、アイランド部１１の下面側にておよびインナーリード部１２の一部がモールド樹脂４０から露出している電子装置１００を、基板２００の上にはんだ付けしてなる実装構造において、インナーリード部１２としての吊りリード１２ｂの露出部は、基板２００に対向する対向面１２ｃとこの対向面１２ｃの端部にて基板２００とは直交方向に延びる側面１２ｄとを有し、はんだ３００は、対向面１２ｃおよび側面１２ｄを被覆し、側面１２ｄ寄りの部位から基板２００寄りの部位に向かって拡がる裾拡がり形状となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームを用いたＱＦＮパッケージ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）構造を有する電子装置を基板に実装する電子装置の実装構造およびそのような電子装置の実装方法に関する。

ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）の製造設備を利用した小型のリードフレームタイプの樹脂封止型パッケージとしてＱＦＮパッケージ構造を有する電子装置が知られている。

このような電子装置は、アイランド部と、アイランド部の上面側に搭載された部品と、アイランド部の周囲に位置するインナーリード部と、これら部品、アイランド部およびインナーリード部を封止するモールド樹脂とを備え、アイランド部の下面側にておよびインナーリード部の一部がモールド樹脂から露出した構成を有する。

そして、この電子装置を基板上に実装したものとして、たとえば、特許文献１に記載の実装構造が提案されている。

この実装構造は、電子装置を基板の上に搭載し、インナーリード部のうちモールド樹脂から露出する露出部を基板に設けられた基板電極にはんだを介して接続してなるものである。
特許第３４５８０５７号公報

しかしながら、従来の電子装置の実装構造においては、一般的に、インナーリード部の露出部のうち基板に対向する面である対向面に、はんだが供給され、この対向面と基板電極との間で、柱状もしくは鼓状のはんだを構成して接続がなされるものであり、はんだの接合強度が不足しがちである。

そのため、電子装置と基板との間の熱膨張係数の差による応力、特に、基板面と平行な方向に作用する応力により、はんだ接合部がダメージを受け、はんだ接合部が破断に至る恐れがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、リードフレームを用いたＱＦＮパッケージ構造を有する電子装置の実装構造において、はんだの接合強度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、インナーリード部（１２）のモールド樹脂（４０）からの露出部を、基板（２００）に対向する面である対向面（１２ｃ）とこの対向面（１２ｃ）の端部に位置し当該対向面（１２ｃ）から基板（２００）とは直交する方向に延びる面である側面（１２ｄ）とを有するものからなるものとし、基板電極（２１０）を、露出部の対向面（１２ｃ）よりも大きく当該対向面（１２ｃ）からはみ出すものとし、はんだ（３００）を、露出部の対向面（１２ｃ）および側面（１２ｄ）を被覆するとともに、はんだ（３００）における側面（１２ｄ）寄りの部位から基板（２００）寄りの部位にに向かって拡がる裾拡がり形状としたことを特徴とする。

それによれば、はんだ（３００）は、インナーリード部（１２）の露出部における対向面（１２ｃ）だけでなく側面（１２ｄ）までも被覆している裾拡がり形状となっているため、はんだ（３００）の接合強度を向上させることができる。

この場合、インナーリード部（１２）の露出部において、対向面（１２ｃ）と側面（１２ｄ）との境界となる角部を丸められた形状とすれば、当該角部への応力の集中を緩和できる。

また、インナーリード部（１２）の露出部の対向面（１２ｃ）を、段差を持つ段付き面形状とすれば、対向面（１２ｃ）に段差を設けることにより、当該対向面（１２ｃ）におけるアンカー効果を大きくすることができ、はんだ（３００）の接合強度を向上させることができる。

また、このように、インナーリード部（１２）の露出部を段付き面形状とした場合、対向面（１２ｃ）に設けられた段差における角部を丸められた形状とすれば、対向面（１２ｃ）に設けられた段差における角部への応力の集中を緩和できる。

また、上記構成においては、インナーリード部（１２）を、モールド樹脂（４０）内にてアイランド部（１１）に連結された吊りリード（１２ｂ）よりなるものとし、この吊りリード（１２ｂ）における露出部を、対向面（１２ｃ）および側面（１２ｄ）を有する構造とするとともに上記裾拡がり形状のはんだ（３００）が形成されている部位としてもよい。

そして、この吊りリード（１２ｂ）を、上記特徴を有するインナーリード部（１２）とした電子装置の実装構造を形成する実装方法としては、アイランド部（１１）が吊りリード（１２ｂ）により連結されたリードフレーム（１０）を用意し、リードフレーム（１０）における吊りリード（１２ｂ）のうち最終的に切断されるラインを含む部位をハーフエッチングした後、部品搭載、樹脂封止、リードフレーム（１０）の切断を行って電子装置（１００）を形成し、続いて、はんだ（３００）を介した電子装置（１００）の基板（２００）への接続を行う方法を採用できる。

それによれば、リードフレーム（１０）の吊りリード（１２ｂ）における切断部分がハーフエッチングにより薄肉部となって切断が容易になるとともに、切断後の吊りリード（１２ｂ）においてハーフエッチングの部分が薄肉となった段差が形成される。つまり、インナーリード部（１２）の露出部の対向面（１２ｃ）において、段差を持つ段付き面形状を形成できる。

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。

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。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る電子装置の実装構造の概略平面構成を示す図であり、図１（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概略断面構成を示す図であり、（ａ）は、（ｂ）の上面図である。

なお、この図１（ａ）において、識別を容易にするために、基板電極２１０の表面には片側斜線ハッチングを施し、基板電極２１０と電子装置１００におけるインナーリード部１２の露出部との重なり合う部位にはクロスハッチングを施して、モールド樹脂４０を透過して示してある。

また、図２は、図１中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面構成を示す図であり、図３（ａ）は、本電子装置１００を、モールド樹脂４０から露出するアイランド部１１の下面側から見た概略平面図、図３（ｂ）は、基板２００の概略的な上面図である。

まず、本実施形態の電子装置１００におけるリードフレーム１０は、アイランド部１１とアイランド１１の周囲に位置するインナーリード部１２とを備えている。このリードフレーム１０は、Ｃｕや４２アロイなどの通常のリードフレーム材料からなるものであり、プレス加工やエッチング加工などにより形成することができる。

ここで、本例では、アイランド部１１は、矩形板状のものであり、インナーリード部１２は、アイランド部１１の４辺の外周において複数個のものが配列されている。また、アイランド部１１上には、部品２０が搭載されている。

本例では、部品として半導体素子２０が搭載されている。この半導体素子２０は、半導体プロセスにより形成されたＩＣチップなどである。ここでは、半導体素子２０は、図示しないダイボンド材を介してアイランド部１１に接着固定されている。なお、部品としては、この半導体素子２０以外にも、種々の電子部品を採用することができる。

また、インナーリード部１２は、モールド樹脂４０内にてアイランド部１１とは分離されている端子１２ａと、アイランド部１１と一体に連結されている吊りリード１２ｂとからなる。

そして、図２に示されるように、半導体素子２０の上面と各端子１２ａとは、ボンディングワイヤ３０により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、Ａｕやアルミニウムなどからなるもので、通常のワイヤボンディング法により形成可能である。

そして、モールド樹脂４０は、これらアイランド部１１、インナーリード部１２、半導体素子２０およびボンディングワイヤ３０を包み込むように封止している。このモールド樹脂４０は、エポキシ系樹脂などの通常のモールド材料を用いてトランスファーモールド法などにより形成できるものである。

ここで、図１〜図３に示されるように、電子装置１００においては、アイランド部１１およびインナーリード部１２がその下面側にてモールド樹脂４０から露出している。インナーリード部１２の露出部１３は、基板２００とはんだ付けされる部位である。

図１、図３に示される例では、端子１２ａの露出部はアイランド部１１の４辺の各辺に沿って設けられた平面短冊状をなすものであり、吊りリード１２ｂの露出部は、アイランド部１１の４隅部に設けられ、端子１２ａよりもサイズの大きな平面正方形状をなすものである。

そして、図２に示されるように、板状をなす各端子１２ａおよび吊りリード１２ｂにおいて、これら露出部は、基板２００に対向する面である対向面１２ｃと、この対向面１２ｃの端部に位置し当該対向面１２ｃから基板２００とは直交する方向に延びる面である側面１２ｄとにより構成される。

ここで、本例では、インナーリード部１２における端子１２ａおよび吊りリード１２ｂの露出部は、ともにモールド樹脂４０の端部に位置しているため、これら露出部の側面１２ｄは、モールド樹脂４０の端部の外側にすなわち電子装置１００の端面よりも外側に向かった面となっている。

そして、図１、図２に示されるように、この電子装置１００は、基板２００上へ搭載され、インナーリード部１２の露出部において、基板２００の電極２１０すなわち基板電極２１０に対してはんだ３００を介して接続されることによって、基板２００上に実装されている。

ここで、基板２００はプリント基板やセラミック基板などであり、基板電極２１０はＣｕやＡｇなどからなるものである。図１（ａ）および図３に示されるように、基板電極２１０の平面パターンは、電子装置１００におけるインナーリード部１２の露出部のパターンに対応したパターンとなっている。

さらに、図１、図２に示されるように、基板電極２１０は、これら露出部の対向面１２ｃよりも大きく、当該対向面１２ｃからはみ出している。

そして、本実施形態では、図１（ｂ）に示されるように、インナーリード部１２のうち吊りリード１２ｂの露出部において、はんだ３００は、露出部の対向面１２ｃおよび側面１２ｄを被覆するとともに、はんだ３００における側面１２ｄ寄りの部位から基板２００寄りの部位に向かって拡がる裾拡がり形状となっている。

一方、インナーリード部１２のうち端子１２ａの露出部においては、本例では、図２に示されるように、はんだ３００は、露出部の対向面１２ｃを被覆するが、側面１２ｄは被覆せず、当該露出部から基板電極２１０にわたって延びる柱状をなしている。

また、図２に示されるように、インナーリード部１２のうち吊りリード１２ｂの露出部の対向面１２ｃは、段差を持つ段付き面形状となっている。具体的に、本例の当該対向面１２ｃは、段差を介して基板２００に近い面と遠い面とを持つように高低差を持つ面形状となっている。

なお、本例では、吊りリード１２ｂの露出部における対向面１２ｃのうち段差を境としてモールド樹脂４０の端部よりも内側寄りの面が基板２００に近く、外側寄りの面が基板２００から遠くなるように段差が形成されているが、これとは反対であってもよい。

すなわち、吊りリード１２ｂの露出部における対向面１２ｃのうち段差を境としてモールド樹脂４０の端部よりも外側寄りの面が基板２００に近く、内側寄りの面が基板２００から遠くなるように段差が形成されていてもよい。

このような本実施形態の電子装置の実装構造によれば、はんだ３００は、インナーリード部１２である吊りリード１２ｂの露出部における対向面１２ｃだけでなく側面１２ｄまでも被覆している裾拡がり形状となっている。

上述したように、この種の実装構造においては、電子装置と基板との間の熱膨張係数の差による応力、特に、基板面と平行な方向に作用する応力により、はんだ接合部がダメージを受ける。

しかし、本実施形態では、当該露出部における基板２００と直交する側面１２ｄまでも覆った裾拡がり形状のはんだ３００とすることで、はんだ３００の接合強度を向上させることができる。

次に、このリードフレームを用いたＱＦＮパッケージ構造を有する電子装置１００の実装方法を形成するための実装方法について、図４も参照して述べる。

図４は、本実装方法において、多連状態にあるリードフレーム１０から電子装置１００を形成するまでの製造方法を示す工程図であり、上記図３（ａ）に相当する方向から各ワークを表した概略平面図である。なお、図中のハッチングは識別容易化のために施されたものであり、断面ではない。

まず、図４（ａ）に示されるようなリードフレーム１０を用意する。このリードフレーム１０は、プレス加工やエッチング加工などによって、アイランド部１１およびインナーリード部１２を形成する。ここでは、リードフレーム１０において、アイランド部１１は、その外周に位置する枠状のフレーム部１０ａに対して吊りリード１２ｂを介して連結され支持されている。

そして、このようなリードフレーム１０において、通常のリードフレームに対して行われる酸やアルカリを用いたウェットエッチングにより、リードフレーム１０における吊りリード１２ｂのうち最終的に切断されるラインＫを含む部位およびモールド樹脂４０に封止される部位をハーフエッチングする。なお、このラインＫは、１つのパッケージに対するものとして部分的に表してあり、図４中の４つのパッケージのすべてについては、表してはいない。

それにより、吊りリード１２ｂの露出部の対向面１２ｃとなる部位において、上述した段差を持つ段付き面形状が形成される。なお、このようなエッチング加工は、リードフレーム１０に感光性樹脂などからなるマスクを形成することにより行うことができる。ここで、図４（ａ）においては、黒の太線部位および斜線ハッチングの施してある部位が、ハーフエッチングされて薄肉となった部位である。

次に、このリードフレーム１０において、アイランド部１１上に上記部品２０、ここでは半導体素子２０をダイマウント材などを介して搭載固定し、半導体素子２０と端子１２ａとの間でワイヤボンディングを行い、これらの間を上記ボンディングワイヤ３０で結線する。

次に、図４（ｂ）に示されるように、ここまでの工程に供されたワークを、樹脂成型用の金型に設置し、トランスファーモールド成形などによりモールド樹脂４０による封止を行う。それにより、アイランド部１１、インナーリード部１２、半導体素子２０、ボンディングワイヤ３０がモールド樹脂４０により封止される。

なお、このモールド樹脂４０による樹脂封止にあたっては、たとえば、アイランド部１１およびインナーリード部１２におけるモールド樹脂４０からの露出部に対応した凹部を上記金型の内面に形成しておき、この状態で樹脂の充填を行うようにすれば、アイランド部１１およびインナーリード部１２の下面が、モールド樹脂４０から露出した構成を実現することができる。

その後、図４（ｃ）に示されるように、モールド樹脂４０から突出するリードフレーム１０のフレーム部１０ａにおいて、切断ラインＫに沿ってカットを行う。こうして、個片化された本実施形態の電子装置１００ができあがる。

その後は、基板２００において基板電極２１０の上に、印刷法などにより、はんだ３００を配設し、その上に、電子装置１００を搭載し、はんだリフローを行う。こうして、図１に示されるような電子装置の実装構造ができあがる。

このような実装方法によれば、リードフレーム１０の吊りリード１２ｂにおける切断部分がハーフエッチングにより薄肉部となって切断が容易になるとともに、リードフレーム１０の切断後の吊りリード１２ｂにおいてハーフエッチングの部分が薄肉となった段差が形成される。

（他の実施形態）
なお、吊りリード１２ｂの露出部の対向面１２ｃに形成される段付き面形状は、上記図３等に示される形状に限定されるものではなく、たとえば、次の図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図７に示されるような各種の形状が採用可能である。

ここで、図６（ａ）は、吊りリード１２ｂの露出部の対向面１２ｃにおいて、外側から内側に向かって凹、凸、凹、凸となるように段差をつけたものである。

また、図８は、吊りリード１２ｂにおいてはんだ３００と接触する各角部を丸めた形態を示す部分的な概略断面図である。このように、インナーリード部１２の吊りリード１２ｂの露出部において、対向面１２ｃと側面１２ｄとの境界となる角部、および、対向面１２ｃに設けられた段差における角部を丸められた形状としてもよい。

このような角部が丸められた形状は、リードフレームのエッチング条件の調整により容易に実現可能である。それによれば、これら角部への応力の集中を緩和でき、はんだ３００の接合強度のさらなる向上が図れる。

なお、この場合、吊りリード１２ｂの露出部において、対向面１２ｃと側面１２ｄとの境界となる角部のみを丸めてもよいし、対向面１２ｃに設けられた段差における角部のみを丸めてもよい。

また、上記実施形態においては、インナーリード部１２の吊りリード１２ｂの露出部における対向面１２ｃを段付き面形状としたが、場合によってはこの段差は無いものであってもよく、当該対向面１２ｃは平坦面であってもよい。

また、上記実施形態では、吊りリード１２ｂの露出部の側面１２ｄは、吊りリード１２ｂにおいてモールド樹脂４０の端部の外側を向いた側面であったが、これとは反対に、吊りリード１２ｂにおけるモールド樹脂４０の端部よりも内側の側面をモールド樹脂４０から露出させて、これを露出部として構成し、この側面にて上記したはんだ３００の裾拡がり形状を形成してもよい。

また、インナーリード部１２のうち吊りリード１２ｂだけでなく、端子１２ａにおいても、はんだ３００の供給量を変更することなどにより、吊りリード１２ｂと同様に、はんだ３００を、側面１２ｄを被覆する裾拡がり形状としてもよい。その場合にも、この端子１２ａにおいて同様の効果が得られる。

また、上記インナーリード部１２の露出部に、はんだメッキを施してもよい。それによれば、当該露出部におけるはんだ濡れ性が向上し、はんだの接合強度の向上の点で有利である。

また、電子装置の部品としては、上記半導体素子以外にも、抵抗素子、コンデンサ素子、フリップチップなど各種の電子部品を採用できる。

また、モールド樹脂４０の同一面にて露出するインナーリード部としての端子１２ａおよび吊りリード１２ｂの露出部の形状、配置パターンは、上記図示例に限定されるものではない。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る電子装置の実装構造の概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ概略断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。 （ａ）は、図１に示される電子装置をアイランド部の下面側から見た概略平面図、（ｂ）は、基板の概略的な上面図である。 上記実施形態の実装構造を形成する実装方法において多連状態にあるリードフレームから電子装置を形成するまでの製造方法を示す工程図である。 吊りリードの露出部の対向面に形成される段付き面形状の種々の変形例を示す概略平面図である。 吊りリードの露出部の対向面に形成される段付き面形状の種々の変形例を示す概略平面図である。 吊りリードの露出部の対向面に形成される段付き面形状の種々の変形例を示す概略平面図である。 吊りリードにおいて各角部を丸めた形態を示す部分的な概略断面図である。

符号の説明

１０…リードフレーム、１１…アイランド部、
１２…インナーリード部、１２ａ…インナーリード部としての端子部、
１２ｂ…インナーリード部としての吊りリード、１２ｃ…対向面、
１２ｄ…側面、２０…部品、４０…モールド樹脂、１００…電子装置、
２００…基板、２１０…基板電極、３００…はんだ。

Claims (6)

1. アイランド部（１１）と、前記アイランド部（１１）の上面側に搭載された部品（２０）と、前記アイランド部（１１）の周囲に位置するインナーリード部（１２）と、前記部品（２０）、前記アイランド部（１１）および前記インナーリード部（１２）を封止するモールド樹脂（４０）とを備え、前記アイランド部（１１）の下面側にておよび前記インナーリード部（１２）の一部が前記モールド樹脂（４０）から露出している電子装置（１００）を用意し、
   この電子装置（１００）を基板（２００）の上に搭載し、前記インナーリード部（１２）のうち前記モールド樹脂（４０）から露出する露出部を前記基板（２００）に設けられた基板電極（２１０）にはんだ（３００）を介して接続してなる電子装置の実装構造において、
   前記インナーリード部（１２）の前記露出部は、前記基板（２００）に対向する面である対向面（１２ｃ）とこの対向面（１２ｃ）の端部に位置し当該対向面（１２ｃ）から前記基板（２００）とは直交する方向に延びる面である側面（１２ｄ）とを有するものであり、
   前記基板電極（２１０）は、前記露出部の前記対向面（１２ｃ）よりも大きく、当該対向面（１２ｃ）からはみ出しており、
   前記はんだ（３００）は、前記露出部の前記対向面（１２ｃ）および前記側面（１２ｄ）を被覆するとともに、前記はんだ（３００）における前記側面（１２ｄ）寄りの部位から前記基板（２００）寄りの部位に向かって拡がる裾拡がり形状となっていることを特徴とする電子装置の実装構造。
2. 前記インナーリード部（１２）の前記露出部において、前記対向面（１２ｃ）と前記側面（１２ｄ）との境界となる角部は丸められた形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の実装構造。
3. 前記インナーリード部（１２）の前記露出部の前記対向面（１２ｃ）は、段差を持つ段付き面形状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置の実装構造。
4. 前記対向面（１２ｃ）に設けられた前記段差における角部が丸められた形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置の実装構造。
5. 前記インナーリード部（１２）は、前記モールド樹脂（４０）内にて前記アイランド部（１１）に連結された吊りリード（１２ｂ）よりなり、
   この吊りリード（１２ｂ）における前記露出部が、前記対向面（１２ｃ）および前記側面（１２ｄ）を有する構造となっているとともに、前記裾拡がり形状の前記はんだ（３００）が形成されている部位であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子装置の実装構造。
6. 請求項５に記載の電子装置の実装構造を形成する実装方法であって、
   前記アイランド部（１１）が前記吊りリード（１２ｂ）により連結されたリードフレーム（１０）を用意し、
   前記リードフレーム（１０）における前記吊りリード（１２ｂ）のうち最終的に切断されるラインを含む部位をハーフエッチングした後、
   前記アイランド（１１）への前記部品（２０）の搭載、前記モールド樹脂（４０）による封止、前記リードフレーム（１０）の前記切断ラインにおける切断を行って前記電子装置（１００）を形成し、
   続いて、前記はんだ（３００）を介した前記電子装置（１００）の前記基板（２００）への接続を行うことを特徴とする電子装置の実装方法。

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