JPH1197599A - リードフレームおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 超音波接合時に印加する超音波の出力を抑え
ることができ、かつリードの変形や破損等の発生を未然
に防止することの可能な、リードフレームおよびその製
造方法を提供する。 【解決手段】 本発明に関わるリードフレームは、リー
ドフレーム本体２および放熱板３の少なくとも一方に、
他方の素材に対して超音波接合における接合性の優れた
金属層４を形成し、該金属層４を介してリードフレーム
本体２と放熱板３とを、互いに超音波接合することによ
って構成されている。また、本発明に関わるリードフレ
ームの製造方法は、リードフレーム本体２および放熱板
３の少なくとも一方に、他方の素材に対して超音波接合
における接合性の優れた金属層４を形成する工程と、該
金属層４を介してリードフレーム本体２と放熱板３とを
超音波接合する工程とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波接合によっ
てリードフレーム本体と放熱板とを互いに接合して成る
リードフレーム、および該リードフレームの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】放熱板を備えた半導体装置を製造する場
合、予め放熱板が取り付けられたリードフレーム、すな
わちリードフレーム本体と放熱板とを接合して成るリー
ドフレームが用いられる。また、上記リードフレームに
おけるリードフレーム本体と放熱板とは、図７に示す如
き超音波接合機Ａによって互いに接合される。この超音
波接合機Ａは、固定設置されたステージブロックＢと、
図示していないジェネレータ（発振器）に接続された超
音波ホーンＣとを具備しており、ステージブロックＢに
セットしたリードフレーム本体Ｌの所定位置に、放熱板
Ｈを載置したのち、超音波ホーンＣによってリードフレ
ーム本体Ｌと放熱板Ｈとを互いに圧接しかつ超音波を印
加することによって、リードフレームＬと放熱板Ｈとが
接合され、リードフレームＬＦが製造されることとな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したリ
ードフレームＬＦを構成するリードフレーム本体Ｌと放
熱板Ｈとは、共に銅系の金属材料から形成されることが
殆どである。このため、上述した如くリードフレーム本
体Ｌと放熱板Ｈとを超音波接合する場合、共に放熱性の
良い銅系材料から成るリードフレーム本体Ｌと放熱板Ｈ
との接合部には蓄熱され難く、よって接合部に印加する
超音波の出力（エネルギー）を大きなものとする必要が
ある。このように、リードフレーム本体Ｌと放熱板Ｈと
の接合に大きなエネルギーを必要とすることで、リード
フレームＬＦの製造に関わる作業の煩雑化や、超音波接
合機の大型化等を招くばかりでなく、接合部にエネルギ
ーの大きな超音波が印加されることに起因して、リード
フレーム本体Ｌおよび放熱板Ｈに与えるダメージも大き
く、リードの変形や破損などを招来する虞れがあった。
本発明の目的は、上記実状に鑑みて、超音波接合時に印
加する超音波の出力を抑えることができ、リードフレー
ム本体および放熱板に与えるダメージを抑えることによ
り、リードの変形や破損等の発生を未然に防止すること
の可能な、リードフレームおよびその製造方法を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に関わるリードフ
レームは、リードフレーム本体および放熱板の少なくと
も一方に、他方の素材に対して超音波接合における接合
性の優れた金属層を形成し、該金属層を介してリードフ
レーム本体と放熱板とを互いに超音波接合して成ること
を特徴とする。

【０００５】また、本発明に関わるリードフレームの製
造方法は、リードフレーム本体および放熱板の少なくと
も一方に、他方の素材に対して超音波接合における接合
性の優れた金属層を形成する工程と、該金属層を介して
リードフレーム本体と放熱板とを超音波接合することに
より、リードフレーム本体と放熱板とを互いに接合する
工程とを含むことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１から明らかな如く、
本発明に関わるリードフレーム１は、リードフレーム本
体２と、該リードフレーム本体２に接合された放熱板３
とを具備している。

【０００７】上記リードフレーム本体２は、銅系の薄い
金属板を打ち抜き形成あるいはエッチングすることによ
り構成され、放射状に配列形成された多数本のインナー
リード２ａ、２ａ…を有するとともに、後述する放熱板
３を取付けるべく対角線上に相対向して形成された４つ
のタブ２ｂ、２ｂ…を備えており、これらタブ２ｂ、２
ｂ…は、インナーリード２ａ、２ａ…と放熱板３との接
触を防止するべく、下方へ突出するよう屈曲されてい
る。

【０００８】一方、放熱板３は、上記リードフレーム本
体２と同様、銅系の薄い金属板を打ち抜き形成すること
によって構成されており、上記リードフレーム本体２の
４つのタブ２ｂ、２ｂ…に対応した矩形状を呈してい
る。

【０００９】図２に示す如く、上記リードフレーム本体
２のタブ２ｂ、２ｂ…には、放熱板３の素材である銅系
の金属に対して超音波接合における接合性の優れた、言
い換えればエネルギーの大きな超音波を必要とせずに、
放熱板３との接合が行われるＡｇ(銀)から成る金属層４
がメッキによって形成されており、上記リードフレーム
１は、上記金属層４を介してリードフレーム本体２と放
熱板３とを互いに超音波接合することにより構成されて
いる。

【００１０】上記構成のリードフレーム１を製造するに
は、先ず、図３(ａ)に示す如くリードフレーム本体２に
おけるタブ２ｂの裏面に、メッキによってＡｇ(銀)から
成る金属層４を形成する。

【００１１】ここで、リードフレーム本体２のタブ２ｂ
に形成する金属層４の材質には、上述した如く放熱板３
の素材である銅系の金属に対して超音波接合における接
合性が優れている点、および従来よりインナーリード等
にワイヤボンディング用のメッキとして施されている点
から、Ａｇ(銀)が最も好ましいのではあるが、例えばＮ
ｉ(ニッケル)、Ｐｄ(パラジウム)、Ａｕ(金)、Ｐｂ
(鉛)、Ｃｕ(銅) 等を採用することも可能である。

【００１２】また、リードフレーム本体２のタブ２ｂに
形成された金属層４の厚さは、１５μm 以下に設定され
ている。

【００１３】これは、リードフレーム本体２のインナー
リード２ａに対するメッキと、タブ２ｂに金属層４を形
成するためのメッキとは、同一のラインにおいて行うこ
ととなるので、金属層４の厚さをインナーリードに対す
るメッキの厚さと同一に設定することで、効率よくリー
ドフレームを生産することを可能とするべく、ワイヤボ
ンディングを行なうのに必要なＡｇメッキの厚さである
１５μm 以下に合わせたことによるものである。

【００１４】また、金属層４の厚さを１５μm 以上とし
た場合、多分にＡｇの粒子が大きくなることが懸念さ
れ、Ａｇ粒子の大型化によって強度が低下することで、
リードフレーム本体２と放熱板３とを重ね合わせる際、
衝撃によってメッキが剥がれ落ちてしまう虞れがあり、
またメッキの作業能率を向上させるべく入熱を大きくす
ることで、いわゆるメッキ焼けを生じる等の問題がある
ため、これら不都合の抑制を目的として、金属層４の厚
さを１５μm 以下に設定しているのである。

【００１５】図３(ａ)に示す如く、リードフレーム本体
２のタブ２ｂに、Ａｇ(銀)から成る金属層４を形成した
のち、図３(ｂ)に示す如く、超音波接合機Ａのステージ
ブロックＢ上において、リードフレーム本体２と放熱板
３とを重ね合わせ、タブ２ｂに形成した金属層４を放熱
板３の隅部上面を当接させる。

【００１６】こののち、超音波接合機Ａの超音波ホーン
Ｃにより、リードフレーム本体２と放熱板３、詳しくは
タブ２ｂに形成した金属層４と放熱板３とを互いに圧接
しつつ超音波を印加することで、リードフレーム本体２
と放熱板３とが互いに接合され、これによってリードフ
レーム１が製造されることとなる。

【００１７】このとき、リードフレーム本体２と放熱板
３との接合部分は、金属層４を構成するＡｇ(銀)と、放
熱板３を構成する銅系材料との金属結合となるために、
銅系材料同士を超音波接合させる場合と比べ、接合部に
印加する超音波の出力（エネルギー）が少なくて済む。

【００１８】このように、リードフレーム本体２と放熱
板３との接合に大きなエネルギーを必要としないので、
リードフレーム１の製造に関わる作業の煩雑化や、超音
波接合機Ａの大型化等を招くことがない。

【００１９】さらに、接合部にエネルギーの大きな超音
波を印加することがないので、リードフレーム本体２お
よび放熱板３に大きなダメージが与えられることもな
く、もってリードの変形や破損などを未然に防止するこ
とが可能となる。

【００２０】一方、図４に示した本発明のリードフレー
ム１０は、リードフレーム本体２０と、該リードフレー
ム本体２０に接合された放熱板３０とを具備している。

【００２１】上記リードフレーム本体２０は、銅系の薄
い金属板を打ち抜き形成あるいはエッチングすることに
よって構成され、中央部にパッド２０ａを有するととも
に、該パッド２０ａの周囲を囲む多数本のインナーリー
ド２０ｂ、２０ｂ…を備えており、上記中央部のパッド
２０ａは、インナーリード２０ｂ、２０ｂ…と放熱板３
０との接触を防止するべく、上記インナーリード２０
ｂ、２０ｂ…よりも一段下がった位置（図４中の奥方）
にある。

【００２２】一方、放熱板３０は、上記リードフレーム
本体２０と同様、銅系の薄い金属板を打ち抜き形成する
ことによって構成されており、上記リードフレーム本体
２０におけるパッド２０ａより一回り大きな矩形状を呈
している。

【００２３】図５に示す如く、上記リードフレーム本体
２０におけるパッド２０ａには、放熱板３０の素材であ
る銅系の金属に対して超音波接合における接合性の優れ
た、言い換えればエネルギーの大きな超音波を必要とせ
ずに、放熱板３０との接合が行われるＡｇ(銀)から成る
金属層４０がメッキによって形成されており、上記リー
ドフレーム１０は、上記金属層４０を介してリードフレ
ーム本体２０と放熱板３０とを互いに超音波接合するこ
とにより構成されている。

【００２４】上記構成のリードフレーム１０を製造する
には、先ず、図６(ａ)に示す如くリードフレーム本体２
０におけるパッド２０ａの裏面に、メッキによってＡｇ
(銀)から成る金属層４０を形成する。

【００２５】なお、リードフレーム本体２０のパッド２
０ａに形成された金属層４０の厚さは、図１のリードフ
レーム１について詳述したと同様の理由から、１５μm
以下に設定されている。

【００２６】また、リードフレーム本体２のタブ２ｂに
形成する金属層４０の材質には、上述したＡｇ(銀)以外
に、例えば Ｎｉ(ニッケル)、Ｐｄ(バラジウム)、Ａｕ
(金)、Ｐｂ(鉛)、Ｃｕ(銅) 等が採用し得ることも勿論で
ある。

【００２７】図６(ａ)に示す如く、リードフレーム本体
２０のパッド２０ａに、Ａｇ(銀)から成る金属層４０を
形成したのち、図６(ｂ)に示す如く、超音波接合機Ａの
ステージブロックＢ上において、リードフレーム本体２
０と放熱板３０とを重ね合わせて、パッド２０ａに形成
した金属層４０を放熱板３０の中央部上面を当接させ
る。

【００２８】こののち、超音波接合機Ａの超音波ホーン
Ｃにより、リードフレーム本体２０と放熱板３０、詳し
くはパッド２０ａに形成した金属層４０と放熱板３０と
を互いに圧接しつつ超音波を印加することで、リードフ
レーム本体２０と放熱板３０とが互いに接合され、これ
によってリードフレーム１０が製造される。

【００２９】このとき、リードフレーム本体２０と放熱
板３０との接合部分は、金属層４０を構成するＡｇ(銀)
と、放熱板３０を構成する銅系材料との金属結合となる
ために、銅系材料同士を超音波接合させる場合と比べ、
接合部に印加する超音波の出力（エネルギー）が少なく
て済む。

【００３０】このように、リードフレーム本体２０と放
熱板３０との接合に大きなエネルギーを必要としないの
で、リードフレーム１０の製造に関わる作業の煩雑化
や、超音波接合機Ａの大型化等を招くことがない。

【００３１】さらに、接合部にエネルギーの大きな超音
波を印加することがないので、リードフレーム本体２０
および放熱板３０に大きなダメージが与えられることな
く、もってリードの変形や破損などを未然に防止するこ
とが可能となる。

【００３２】なお、図１に示したリードフレーム１、ま
た図４に示したリードフレーム１０は、共にリードフレ
ーム本体２およびリードフレーム本体２０に、Ａｇ(銀)
から成る金属層４および金属層４０を形成しているが、
上記金属層は、リードフレーム本体あるいは放熱板の少
なくとも一方に形成されていれば良く、もって放熱板３
および放熱板３０に金属層を形成し得ることは言うまで
もない。

【００３３】さらに、リードフレーム本体および放熱板
における材質等の条件如何んによっては、リードフレー
ム本体と放熱板との両者に、それぞれ金属層を形成する
ことも可能であり、このような場合においても、一方の
金属層をＣｕ(銅)、他方の金属層をＡｇ(銀)とする等、
一方の金属層を他方の金属層に対して超音波接合におけ
る接合性の優れた金属から構成することは言うまでもな
い。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に関わるリ
ードフレームは、リードフレーム本体および放熱板の少
なくとも一方に、他方の素材に対して超音波接合におけ
る接合性の優れた金属層を形成し、該金属層を介してリ
ードフレーム本体と放熱板とを互いに超音波接合して成
ることを特徴としている。また、本発明に関わるリード
フレームの製造方法は、リードフレーム本体および放熱
板の少なくとも一方に、他方の素材に対して超音波接合
における接合性の優れた金属層を形成する工程と、該金
属層を介してリードフレーム本体と放熱板とを超音波接
合することにより、リードフレーム本体と放熱板とを互
いに接合する工程とを含むことを特徴としている。上述
した如き本発明の構成によれば、リードフレーム本体と
放熱板とを超音波接合する際に、銅系材料同士を超音波
接合させる場合と比べ、接合部に印加する超音波の出力
（エネルギー）を小さく抑えることができる。したがっ
て、本発明に関わるリードフレームおよびその製造方法
によれば、超音波接合時に印加する超音波の出力を抑え
られることから、リードフレーム本体および放熱板に与
えるダメージが抑えられ、もってリードの変形や破損等
の発生を未然に防止することが可能となり、またリード
フレームの製造に関わる作業の煩雑化や、超音波接合機
の大型化等を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わるリードフレームを示す平面図。

【図２】図１中の II−II 線断面図。

【図３】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるリードフレ
ームの製造方法を順を追って示す概念図。

【図４】本発明に関わる他のリードフレームを示す平面
図。

【図５】図４中の V−V 線断面図。

【図６】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる他のリード
フレームの製造方法を順を追って示す概念図。

【図７】超音波接合機による従来のリードフレームの製
造態様を示す概念図。

【符号の説明】

１、１０…リードフレーム、 ２、２０…リードフレーム本体、 ３、３０…放熱板、 ４、４０…金属層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波接合によってリードフレーム本
   体と放熱板とを互いに接合して成るリードフレームであ
   って、 上記リードフレーム本体および上記放熱板の少なくとも
   一方に、他方の素材に対して超音波接合における接合性
   の優れた金属層を形成し、該金属層を介して上記リード
   フレーム本体と上記放熱板とを互いに超音波接合して成
   ることを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】 超音波接合によってリードフレーム本
   体と放熱板とを互いに接合して成るリードフレームの製
   造方法であって、 上記リードフレーム本体および上記放熱板の少なくとも
   一方に、他方の素材に対して超音波接合における接合性
   の優れた金属層を形成する工程と、上記金属層を介して
   上記リードフレーム本体と上記放熱板とを超音波接合す
   ることにより、上記リードフレーム本体と上記放熱板と
   を互いに接合する工程と、を含んで成ることを特徴とす
   るリードフレームの製造方法。