JPH05206359A - 半導体電子部品及び半導体電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】はんだ付け不良の発生を防止することが可能な
半導体電子部品を提供することにある。 【構成】多数のリ−ド端子２３…を狭ピッチで突出さ
せ、リ−ド端子２３…の先端部がプリント配線基板４の
パッド部５にはんだ付けされるＱＦＰ２１において、リ
−ド端子２３の一部を彎曲成形して変形部２４を設け、
この変形部２４とプリント配線基板４のパッド部５とで
はんだ溜りａ、ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数のリ−ド端子を狭
ピッチで突出させ、リ−ド端子の先端部がプリント配線
基板等のパッド部にはんだ付けされるＱＦＰやＴＣＰ等
の半導体電子部品及びこれの実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９には半導体電子部品としてのＱＦＰ
(Quad Flat Package) １が示されている。このＱＦＰ１
においては、平面矩形状のモ−ルド部２の四つの端面か
らガウウイング状のリ−ド端子３…が狭ピッチで突出し
ている。そして、このＱＦＰ１は、現在多くの種類の電
子機器に組込まれている。

【０００３】また、同様に矩形状のモ−ルド部を有する
半導体電子部品としてＳＯＰ(SmallOut-line Package)
が在り、このＳＯＰにおいてはリ−ド端子が二方向に突
出している。

【０００４】実際に使用される電子回路を構成するた
め、上記ＱＦＰ１を、プリント配線基板やセラミック基
板、もしくは金属基板等の基板に実装する実装手段とし
て、リフロ−はんだ付けが多く採用されている。

【０００５】これは、図１０に示すように基板４に、予
め、例えば露出した銅箔パタ−ンからなるパッド部５…
（二つのみ図示）を設ける。上記パッド部５に、メタル
マスクあるいはスクリ−ンマスクなどを用いてクリ−ム
はんだ（ソルダペ−ストとも呼ばれる）を印刷（スクリ
−ン印刷と呼ばれる）しておく。

【０００６】上記パッド部５に対し、ＱＦＰ１のリ−ド
端子３…の先端部を押し付ける。ＱＦＰ１は、クリ−ム
はんだの持つ粘着力によって基板４に仮装着される。こ
の状態から、上記クリ−ムはんだを加熱・溶融させ、積
極的に、もしくは自然的に冷却すると、はんだが凝固し
て、リ−ド端子３…と基板４のパッド部５…とが安定し
た状態で電気的に接続され、実装がなされる。このリフ
ロ−はんだ付け方法は、一括リフロ−はんだ付けと、個
別リフロ−はんだ付けとに区別される。

【０００７】一括リフロ−はんだ付けは、必要な全ての
半導体電子部品を基板４に仮装着した状態で、基板４を
丸ごと加熱してはんだを溶かす。加熱工程には、赤外
線、不活性液体の飽和蒸気、もしくは熱風等を用いる。
はんだ付けのスル−プットは比較的高いが、基板４の反
りが生じ易く、耐熱性の低い部品が使えないのが特徴で
ある。

【０００８】個別リフロ−はんだ付けは、半導体電子部
品を一個ずつ加熱する方法である。加熱する箇所は、は
んだを塗った部分だけに限定される。一括リフロ−と比
較して、基板４の反りがないことと、耐熱性の低い部品
を使える利点があるが、スル−プットは高くない。

【０００９】加熱手段としては、金属性の加熱ツ−ルを
リ−ド端子３に押し当ててからパルス電流を加熱ツ−ル
内のヒ−タに流して加熱するパルスヒ−ト、及び、接続
部位にレ−ザ光を照射して加熱するレ−ザ−リフロ−等
がある。

【００１０】なお、上記一括リフロ−はんだ付けで用い
られるクリ−ムはんだは、文字通りクリ−ム状のはんだ
であって、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などのはんだ金属粉
末と、溶剤分に固形分を混ぜたフラックスとからなる。

【００１１】はんだ金属や銅箔パタ−ンの表面が酸化さ
れ易く、酸化した状態で接続信頼性が悪化するが、上記
フラックスは、この酸化物を除去する働きがあり、かつ
はんだのダレを防止する作用をなす。

【００１２】また、最近は、図１１及び図１２に示すよ
うなＴＣＰ(Tape Carrier Package)１１が利用されるよ
うになった。このＴＣＰ１１は、ＴＡＢ(Tape Automate
d Bonding)技術を利用して製造された半導体電子部品で
あり、合成樹脂製フィルムから打ち抜かれている。さら
に、ＴＣＰ１１においては、ＩＣチップ１２に接続され
た多数のリ−ド端子１３…（二つのみ図示）をアウタリ
−ドとして利用しており、これらリ−ド端子１３…は四
方向（もしくは二方向）に突出している。

【００１３】リ−ド端子１３…は合成樹脂製のフィルム
からなるサポ−トリング１４によって保持されている。
また、ＴＣＰ１１は、実装の直前にフィルムテ−プから
打抜かれ、この際にリ−ド端子１３…がガルウイング状
に成形される。さらに、ＴＣＰ１１は、前述のＱＦＰ１
等と同様にはんだ付けによって、基板４に実装される。

【００１４】また、一般のＴＣＰには、図１１及び図１
２に示すように、ＩＣチップ１２をポッティング樹脂１
５によってパッケ−ジングしたタイプのものと、ＩＣ１
２をパッケ−ジングしていないもの（図示しない）とが
在る。一般のＴＣＰは、ＱＦＰ１等のようにモ−ルド部
２を有する半導体電子部品に比べて薄いので、反りを生
じ易い。しかし、ポッティング樹脂１５でパッケ−ジン
グすることにより、ＴＣＰ１１の強度が増す。

【００１５】パッケ−ジングが施されていないＴＣＰを
ＱＦＰ１やチップ部品（図示しない）等の半導体電子部
品（以下では、まとめて一般部品と称する）と同一の基
板に実装する場合、ＴＣＰを一般部品の後に実装する方
法、いわゆる「後付け」が採用される。

【００１６】つまり、パッケ−ジングされていないＴＣ
Ｐは反り易いので、実装の前にリ−ド端子１３…を矯正
する必要がある。したがって、ＴＣＰを一般部品と一括
リフロ−はんだ付けすることはできなかった。そして、
ＴＣＰを後付けする場合には、一般部品のための実装機
の他にＴＣＰ専用の実装機を付設し、リ−ド端子の補正
工程を追加する必要があった。

【００１７】これに対し、図１１のＴＣＰ１１において
はパッケ−ジングが施されているので、剛性が高く、反
りが少ない。そして、このＴＣＰ１１の出現によって、
ＴＣＰ１１と一般部品との一括リフロ−はんだ付けが可
能になった。また、ＴＣＰには、リ−ド端子１３に補強
板を重ねたタイプのものも在る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のＱＦ
Ｐ１等のリ−ド端子３…の形状は、先端部がやや八の字
に開いているか、或いはフラットであるのが普通であ
る。この状態では、次のような問題がある。

【００１９】図１０に示すようにＱＦＰ１を基板４に実
装するとき、モ−ルド部２を上から押さえ付けるため、
リ−ド端子３…先端部のエッジや、ここに形成されるバ
リで基板４のパッド部５…の表面である銅箔パタ−ン面
を傷付ける恐れがある。

【００２０】一般に多用される基板４は、−３０°Ｃか
ら＋６０°Ｃ程度の環境下で使用されることもあり、こ
のような環境下では、銅箔パタ−ン面に傷があると、そ
の部分に熱膨脹による伸びや応力が集中して、導体の断
線に至る。

【００２１】また、ＱＦＰ１は、基板４に実装する以前
は、パレットに梱包され、運搬、輸送されて実装現場に
搬入される。リ−ド端子３…の先端部が、やや八の字状
に開いていたり、或いはフラットであったりすると、先
端部エッジがパレットに接触し易く、その結果、リ−ド
端子３…に曲り変形が生じる。

【００２２】リ−ド端子３…の先端部の曲り変形が著し
い（０．１〜０．３ｍｍ）と、基板４に実装する際にリ
−ド端子３…の先端部が基板４のパッド部５から浮い
て、互いの接続不良の原因となるオ−プン不良を生じ
る。

【００２３】特に、ＱＦＰ１のような多端子・狭ピッチ
の半導体電子部品は、上述したようなリフロ−方式によ
る接続手段が多用されているところから、接続不良が発
生すると、作業者の手によるはんだ付け修正を行わざる
を得ない。このような手によるはんだ付け作業は、品質
のばらつきを生じ易くし、コストアップに繋がる不具合
となる。

【００２４】また、リ−ド端子３…の先端部が八の字状
に開いていると、リフロ−はんだ付けしたとき、パッド
部５…上の溶融したはんだが少ない状態になって、正常
なフレットを形成することができない。そのため、充分
な接続強度が保証されなくなる。

【００２５】多端子・狭ピッチの半導体電子部品におい
ては、リ−ド間隔が狭いため、凝固したはんだの間隔も
小さい。例えば、リ−ド端子３…のピッチが０．５ｍｍ
のＱＦＰでは、はんだの間隔が０．１ｍｍ程度になる。
表面張力や毛細管現象等の作用によってリ−ド端子３…
の一箇所（根元側）にはんだが多く集まると、隣接する
リ−ド端子３，３相互間にはんだが渡る現象、即ちはん
だブリッジが生じ易くなる。そして、このはんだブリッ
ジは回路の短絡の原因となる。

【００２６】また、図１１及び図１２のＴＣＰ１１で
は、ＱＦＰ１等の半導体電子部品に比べて更にリ−ドピ
ッチが狭く、リ−ド数が多い。このため、ＱＦＰ１等の
場合よりも、クリ−ムはんだの供給が難しい。

【００２７】通常、クリ−ムはんだは、メタルマスクを
用いて印刷されたり、ディスペンサから吐出されたりす
る。印刷の場合、印刷回数が増すにしたがって、クリ−
ムはんだの「だれ」や「滲み」が多くなる。また、ＴＣ
Ｐ１１の実装においては、多少のはんだ量の変化（ばら
つき）がはんだ付け不良の原因となる。特に、クリ−ム
はんだ供給後の「だれ」や「滲み」は、はんだブリッジ
やはんだボ−ルの発生の原因になる。したがって、ＴＣ
Ｐ１１を実装する際には、クリ−ムはんだのだれや滲み
を防止することが重要である。本発明の目的とするとこ
ろは、はんだ付け不良の発生を防止することが可能な半
導体電子部品を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために請求項１の発明は、多数のリ−ド端子を狭
ピッチで突出させ、リ−ド端子の先端部がプリント配線
基板等のパッドにはんだ付けされる半導体電子部品にお
いて、リ−ド端子の一部を彎曲成形して変形部を設け、
この変形部とプリント配線基板のパッド部とではんだ溜
りを形成する半導体電子部品にある。

【００２９】また、請求項２の発明は、半導体電子部品
のリ−ド端子をプリント配線基板のパッド部にリフロ−
はんだ付けする半導体電子部品の実装方法において、上
記半導体電子部品のリ−ド端子に彎曲した変形部を設け
るリ−ドフォ−ミング工程と、上記変形部と上記パッド
部との間に溶融したはんだを吸収してはんだ溜りを形成
しながら上記リ−ド端子を上記パッド部にはんだ付けす
るはんだ付け工程と備えた半導体電子部品の実装方法に
ある。そして、請求項１及び請求項２の発明は、半導体
電子部品のはんだ付け不良の発生を防止できるようにし
た。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１〜図８に基づ
いて説明する。

【００３１】図１は本発明の第１実施例を示しており、
図中の符号２１は半導体電子部品としてのＱＦＰ(Quad
Flat Package) である。このＱＦＰ２１は、モ−ルド部
２２から多数のリ−ド端子２３…（二つのみ図示）が狭
ピッチで突出していて、基本的な構造は、従来のものと
同様である。

【００３２】ただし、上記リ−ド端子２３…の先端部
は、ここでは上方に凹状に彎曲形成した変形部２４が形
成される。ＱＦＰ２１を製造するとき、リ−ドフレ−ム
から電子部品を打ち抜いてリ−ドフォ−ミングする工程
がある。このとき金型を用いてＵ字状にリ−ドフォ−ミ
ングすることにより、上記変形部２４を得る。

【００３３】あるいは、後述するように、このＱＦＰ２
１をプリント配線基板（以下、基板と称する）４に実装
する直前に、金型を用いてリ−ド端子２３…のみをフォ
−ミングし、変形部２４を得るようにしてもよい。変形
部２４のＵ字状の部分の曲率半径は、０．０５〜１．５
ｍｍの範囲に設定するとよく、好ましくは、０．１ｍｍ
にするとよい。

【００３４】このようなＱＦＰ２１をプリント配線基板
４に実装する際に、パッケ−ジを上から押さえ付けて
も、基板４に設けられる銅箔パタ−ン面であるパッド部
５表面を、ここに接続されるリ−ド端子２３…が傷付け
ることがない。

【００３５】すなわち、変形部２４は、その曲成頂部の
みをパッド部５に接触させるので、リ−ド端子２３の先
端部のエッジが銅箔パタ−ン面に接触しない。したがっ
て、パッド部５を傷付けずにすむ。

【００３６】リ−ド端子２３…とパッド部５…とをはん
だ付けすると、溶融したはんだがリ−ド端子２３の変形
部２４の根元側および先端側に溜って、ほぼ均一なはん
だ溜りａ，ｂを形成する。

【００３７】その結果、リ−ド端子２３とパッド部５と
の間において、はんだ量の偏りが少なくなり、互いの接
合強度を高めることができる。そして、互いの接合が確
実になり、オ−プン不良が発生しにくくなる。

【００３８】さらに、リ−ド端子２３の根元側であるモ
−ルド部２２の基端側にはんだが多く集まることもな
く、狭ピッチリ−ドのものであっても、はんだブリッジ
不良の発生を防止できる。

【００３９】なお、変形部２４は全てのリ−ド端子２３
に形成することに限定されない。たとえば、同列のリ−
ド端子２３…に対して１本おきに変形部２４を設けて
も、ブリッジ不良の発生率を従来のものよりも大幅に低
減できる。

【００４０】図２は本発明の第２実施例を示している。
図２に示すように、ＱＦＰ３１のリ−ド端子３３…の先
端に波形状の変形部３４が形成されている。この波形状
の凹凸の曲率半径を０．０１〜０．３ｍｍ程度とする。

【００４１】上記リ−ド端子３３…をパッド部５にはん
だ付けした状態で、変形部３４の基端側と、中間部およ
び先端側との３か所にはんだ溜りｃ，ｄ，ｅが形成され
て、はんだの偏りを防止する。

【００４２】したがって、さらに確実にブリッジ不良を
防止するとともに接合強度を高められ、リ−ド端子３３
…の見掛け上の断面係数を高くすることができて、リ−
ド端子３３…の曲りを防止し、温度等の環境変化や、経
時変化によりはんだが劣化する速度を低減できる。

【００４３】図３は本発明の第３実施例を示している。
図３に示すように、ＱＦＰ４１のリ−ド端子４３…の先
端が凹状に形成されているとともに、この端部だけを反
対方向に折り返して、変形部４４が形成されている。こ
の場合、特に、リ−ド端子４３…の最先端側のはんだ溜
りｆが、第１実施例のＱＦＰ３１よりも確実に形成され
る。

【００４４】図４及び図５は本発明の第４実施例を示し
ており、図中の符号５１は半導体電子部品としてのＴＣ
Ｐ(Tape Carrier Package)である。このＴＣＰ５１にお
いては、ＩＣチップ５２の上面（素子形成面）に多数の
リ−ド端子５３…（二つのみ図示）が接続されており、
ＩＣチップ５２はポッティング樹脂５４によって覆われ
ている。

【００４５】また、ＴＣＰ５１は、リ−ド端子５３…は
四方向に突出している。また、リ−ド端子５３…は、樹
脂樹脂製のフィルムからなるサポ−トリング５５によっ
て保持されている。そして、このリ−ド端子５３…はア
ウタリ−ドとして利用される。

【００４６】リ−ド端子５３…の先端部には、ここでは
上方にＵ字状に彎曲した変形部５６が形成される。そし
て、リ−ド端子５３…は基板４のパッド部５…にはんだ
付けされている。図６（ａ）及び（ｂ）には、リ−ド端
子５３…をフォ−ミングする金型６１が示されている。

【００４７】この金型６１は上型６２と下型６３とを有
している。さらに、上型６２は、内型６４と外型６５と
により構成されており、内型６４と外型６５とは、図示
しないスプリング等によって弾性的に保持されている。
また、内型６４と外型６５との間には曲げポンチ６６と
切断ポンチ６７とが設けられている。曲げポンチ６６と
切断ポンチ６７とは、図６（ａ）中の矢印Ａ，Ｂで示す
ように個別に上下する。

【００４８】下型６３にはサポ−トリング用の凹陥部６
８、６８と変形部形成用の凹陥部６９とが設けられてい
る。そして、変形部形成用の凹陥部６９と曲げポンチ６
６及び切断ポンチ６７とは互いに対応する位置関係にあ
る。

【００４９】上型６２と下型６３との間にリ−ドフレ−
ム７０が挟まれ、サポ−トリング５５、５５は、下型６
３に形成された凹陥部６８、６８に収容される。さら
に、切断ポンチ６７が図６（ａ）中に示すように下降し
てリ−ドフレ−ム７０を切断し、互いに分離したリ−ド
端子５３…を作製する。こののち、図６（ｂ）に示すよ
うに曲げポンチ６６が下降し、リ−ド端子５３…を下型
６３の凹陥部６９に押し付けて変形部５５を作製する。
このようにして作製されたＴＣＰ５１は図７（ａ）〜
（ｄ）に示すようにして基板４に実装される。

【００５０】まず、図７（ｂ）に示すように、基板４上
のパッド部５…にクリ−ムはんだ７１…が供給される。
クリ−ムはんだ７１…の供給は、メタルマスク、或い
は、ディスペンサ等を用いて行われる。さらに、同図
（ｃ）に示すように、リ−ドフォ−ミングを終えたＴＣ
Ｐ５１が、第１実施例のＱＦＰ２１やチップ部品７２等
の一般部品の供給とともに、所定のパッド部５…上に載
せられる。

【００５１】こののち、図７（ｄ）に示すように、熱風
リフロ−により基板４へ向けて熱風７３が吹き付けら
れ、クリ−ムはんだ７１…が再溶融し、ＴＣＰ５１及び
一般部品がはんだ付けされる。ここで、ＴＣＰ５１や一
般部品のはんだ付けに、遠赤外リフロ−を利用してもよ
い。

【００５２】クリ−ムはんだ７１…の供給量は通常より
も多く設定される。それは、未はんだ（はんだが少なく
はんだ付けが十分になされていない状態）を防止するた
めである。はんだ付け後の検査工程においては、未はん
だの発見は、はんだブリッジの発見よりも困難である。

【００５３】クリ−ムはんだ７１は各パッド部５…に幾
分過剰に供給され、各クリ−ムはんだ７１には許容量以
上のはんだが含まれる。しかし、許容量を越えた分のは
んだは、溶融すると図５に示すように変形部５５の両側
に沿って立ち上がり、リ−ド端子５３の先端側と根元側
に吸収される。そして、リ−ド端子５３の先端側と根元
側にはんだ溜りｇ，ｈが形成される。

【００５４】したがって、許容量を越えた分のはんだが
隣のリ−ド端子５３の側へ流れることを防止でき、はん
だブリッジやはんだボ−ルが発生しにくくなる。そし
て、はんだ付け不良の発生を防止することができ、ＴＣ
Ｐ５１を確実に実装することができる。なお、はんだク
リ−ム７１を溶融させるために、熱風やレ−ザを利用し
た局部加熱方式を採用してもよい。

【００５５】また、本発明は、図８に示すようにリ−ド
端子５３を補強板７４で補強したタイプのＴＣＰ７５に
も適用可能である。ここで、補強板の材質には金属或い
は合成樹脂が採用されており、補強板７４の厚さは０．
２〜１．０ｍｍである。なお、この場合にはフォ−ミン
グ用の金型に、補強板との干渉を避けるための凹陥部を
形成する必要がある。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明は、多
数のリ−ド端子を狭ピッチで突出させ、リ−ド端子の先
端部がプリント配線基板等のパッドにはんだ付けされる
半導体電子部品において、リ−ド端子の一部を彎曲成形
して変形部を設け、この変形部とプリント配線基板のパ
ッド部とではんだ溜りを形成する。

【００５７】また、請求項２の発明は、半導体電子部品
のリ−ド端子をプリント配線基板のパッド部にリフロ−
はんだ付けする半導体電子部品の実装方法において、上
記半導体電子部品のリ−ド端子に彎曲した変形部を設け
るリ−ドフォ−ミング工程と、上記変形部と上記パッド
部との間に溶融したはんだを吸収してはんだ溜りを形成
しながら上記リ−ド端子を上記パッド部にはんだ付けす
るはんだ付け工程と備えた。そして、請求項１及び請求
項２の発明は、半導体電子部品のはんだ付け不良の発生
を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のＱＦＰを示す図。

【図２】本発明の第２実施例のＱＦＰを示す図。

【図３】本発明の第３実施例のＱＦＰを示す図。

【図４】本発明の第４実施例のＴＣＰを示す図。

【図５】リ−ド端子の変形部を拡大して示す図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）はリ−ドフォ−ミング工程を
順に示す図。

【図７】（ａ）〜（ｄ）はＴＣＰの実装工程を順に示す
図。

【図８】第４実施例の変形例を示す図。

【図９】従来のＱＦＰを示す斜視図。

【図１０】従来のＱＦＰが基板に実装された状態を示す
図。

【図１１】従来のＴＣＰが基板に実装された状態を示す
図。

【図１２】従来のＴＣＰの要部を拡大して示す図。

【符号の説明】

４…プリント配線基板、５…パッド部、２１…ＱＦＰ
（半導体電子部品）、２３…リ−ド端子、２４…変形
部、ａ，ｂ…はんだ溜り、５１…ＴＣＰ（半導体部
品）、５３…リ−ド端子、５６…変形部、ｇ，ｈ…はん
だ溜り。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のリ−ド端子を狭ピッチで突出さ
   せ、上記リ−ド端子の先端部がプリント配線基板のパッ
   ド部にはんだ付けされる半導体電子部品において、上記
   リ−ド端子の一部を彎曲成形して変形部を設け、この変
   形部と上記プリント配線基板の上記パッド部とではんだ
   溜りを形成することを特徴とする半導体電子部品。
2. 【請求項２】 半導体電子部品のリ−ド端子をプリント
   配線基板のパッド部にリフロ−はんだ付けする半導体電
   子部品の実装方法において、上記半導体電子部品のリ−
   ド端子に彎曲した変形部を設けるリ−ドフォ−ミング工
   程と、上記変形部と上記パッド部との間に溶融したはん
   だを吸収してはんだ溜りを形成しながら上記リ−ド端子
   を上記パッド部にはんだ付けするはんだ付け工程と備え
   た半導体電子部品の実装方法。