(57)【要約】【課題】  Ｐｂフリーはんだを用いたはんだ付け時に、はんだ中のフラックスなどから発生する気泡をはんだから排出しやすくし、もしくはリード先端付近のはんだフィレットの形状を安定化させることが可能な半導体装置の実装技術を提供する。【解決手段】  ＴＱＦＰなどの表面実装型の半導体装置において、外部接続用のリード１を有し、このリード１には先端部に先細りになるようにテーパー部が設けられており、Ｐｂフリーはんだを用いたはんだ付け時に、気泡をリード１の下面のテーパー部１ｂで複数の微細な気泡をはんだ内で結合させながらリード先端方面へと移動させ、また、はんだが下面のテーパー部１ｂだけでなく、リード１の側面のテーパー部１ｃやリード１の側面表面を伝わってぬれ拡がりやすくし、さらにリード１の上面のテーパー部１ａへもぬれ拡がりやすくする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用のリードを有する表面実装型の半導体装置であって、
前記リードの先端部に先細りになるようにテーパー部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記テーパー部の形状は、前記リードにめっきが施された後に圧延によって形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、
前記圧延の前に、前記先端部の側面にテーパー部が形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、
前記リードの先端部は四角形の断面形状を有し、前記テーパー部は前記先端部の下面、上面および側面に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、
前記上面のテーパー部は、前記半導体装置が実装される回路基板の表面とのなす角度が４５度以上６０度以下となるように形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、
前記下面のテーパー部は、前記回路基板の表面とのなす角度が１５度以上４５度以下となるように形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ＴＱＦＰまたはＴＳＯＰからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置において、
前記リードの材質は、銅系合金または鉄ニッケル系合金からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置において、
前記リードの先端部切断面は、めっきが施されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の半導体装置を実装した電子機器であって、
前記外部接続用のリードを有する半導体装置と、
前記半導体装置を実装する回路基板とを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１０記載の電子機器において、
前記回路基板の表面には、前記半導体装置を前記回路基板へはんだにより実装した後、前記はんだによるフィレットの上面の傾斜が前記回路基板の表面に対して４５度となるように調整された寸法の電極を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１１記載の電子機器において、
前記はんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金からなることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の実装技術に関し、特に、鉛を含有しないはんだ（ここではＰｂフリーはんだと称する）を用いたリフローはんだ付け、およびこのリフローはんだ付け方法によってはんだ付けされた実装構造体の電子機器に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討したところによれば、半導体装置の実装技術に関しては、以下のような技術が考えられる。
【０００３】
たとえば、従来の電化製品の有機基板などの回路基板へのはんだ付け方法としては、回路基板に熱風を吹き付け、電極に印刷されたはんだペーストを溶融させて表面実装部品のはんだ付けを行うリフローはんだ付け工程が主流となっている。このＰｂフリーはんだを用いた実装方法に関する従来技術としては、特許文献１〜６に記載された技術などが知られている。
【０００４】
特許文献１には、Ｐｂフリーはんだとして、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、あるいはＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ合金が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、Ｐｂフリーはんだとして有力なＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだを、表面にＳｎ−Ｂｉ系層を施した電極と接続することが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、電子部品を、有機基板の第１面および第２面からなる両面の各々に、Ｓｎを主成分とし、Ｂｉを０〜６５質量％、Ａｇを０．５〜４．０質量％、Ｃｕもしくは／およびＩｎを合計０〜３．０質量％含有するＰｂフリーはんだによってリフローはんだ付けすることが記載されている。
【０００７】
特許文献４には、Ｂｉを含有するＰｂフリーはんだを用いて電子部品と回路基板とを接続する方法において、はんだを約１０〜２０℃／ｓの冷却速度で冷却することが記載されている。
【０００８】
特許文献５には、基板のＡ面でリフローはんだ付けによって電子部品を表面接続実装し、次いで基板のＢ面でフローはんだ付けにより、Ａ面側から挿入した電子部品のリードを電極にフローはんだ付けして接続実装する方法において、Ａ面側でリフローはんだ付けに用いるはんだを、Ｓｎ−（１．５〜３．５ｗｔ％）Ａｇ−（０．２〜０．８ｗｔ％）Ｃｕ−（０〜４ｗｔ％）Ｉｎ−（０〜２ｗｔ％）Ｂｉの組成で構成されるＰｂフリーはんだであり、Ｂ面側でフローはんだ付けに用いるはんだを、Ｓｎ−（０〜３．５ｗｔ％）Ａｇ−（０．２〜０．８ｗｔ％）Ｃｕの組成で構成されるＰｂフリーはんだであることが記載されている。
【０００９】
特許文献６には、フローはんだ付けを従来のＳｎ−３７Ｐｂよりも高融点の共晶組成のＰｂフリーはんだを用いて行う際、部品本体と基板との間に熱伝導材料を設けることにより、はんだ付け後の基板冷却時に有機基板と電子部品本体との間の温度差が大きくならないようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１６６１７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７９５８６号公報
【特許文献３】特開平１１−２２１６９４号公報
【特許文献４】特開平１１−３５４９１９号公報
【特許文献５】特開２００１−１６８５１９号公報
【特許文献６】特開２００１−３６２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記のような半導体装置の実装技術に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００１１】
たとえば、前述した特許文献１〜６に記載の何れの技術においても、以下の点が考慮されていなかった。
【００１２】
すなわち、課題としては、接続信頼性が高く代表的なＰｂフリーはんだであるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（単位：質量％）などのはんだペーストを使用して、リード付き表面実装部品のリフローはんだ付けを実施する場合、このはんだは従来のＳｎ−３７Ｐｂはんだと比較して電極材へのぬれ拡がりが悪いことから、リード先端のめっきが施されていない部分へのはんだのぬれ性が悪くなることによりリード先端部に十分なはんだのフィレットが形成されず、従来のＳｎ−３７Ｐｂにより接続された場合と比較して接続信頼性の低下が起きる場合が生じる。
【００１３】
また、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５ＣｕなどのＰｂフリーはんだは、従来のＳｎ−３７Ｐｂはんだと比較してはんだ溶融時に表面張力が高くなっている。
【００１４】
さらに、一般的にＰｂフリーはんだは、従来のＳｎ−３７Ｐｂはんだよりも電極材へのぬれ性が悪いため、Ｐｂフリーはんだのはんだ付けに使用するフラックスはＳｎ−３７Ｐｂはんだに使用するものと成分が異なっている。
【００１５】
その結果として、多くの場合、はんだ付け時に高い表面張力を有するものが増加してきており、そのフラックスが接続部のはんだを覆うことになる。そのため、Ｐｂフリーはんだによる接続時に、はんだ内に発生するフラックスの反応によって生成したガス成分が接続部外へ排出されにくく、接続部内にボイドとして残りやすくなる。そして、このボイドがはんだ接続部内のクラック進展を促進する場合があるため、従来のＳｎ−３７Ｐｂにより接続された場合と比較して接続信頼性の低下が起きる場合が生じる。
【００１６】
また、この接続信頼性の低下は、実装の高密度化ではんだ接続部が概ね０．５ｍｍ以下のピッチに狭ピッチ化されて接続部が微細化されてくると顕著となる傾向がある。
【００１７】
さらに、この接続信頼性の低下は、リードの大部分が部品モールド内に埋め込まれているため、モールド外に露出したリードの側面と基板上の電極との間でのはんだ接続や、リード先端部のはんだフィレットによる基板上電極とのはんだ接続をする必要のあるＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ  Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのリード付きパッケージに起きやすいことが分かっている。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決し、Ｐｂフリーはんだを用いたはんだ付け時に、はんだ中のフラックスなどから発生する気泡をはんだから排出しやすくし、もしくはリード先端付近のはんだフィレットの形状を安定化させることが可能な半導体装置の実装技術を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２１】
本発明による半導体装置は、Ｐｂフリーはんだを用いたリフローはんだ付け方法によってはんだ付けされる表面実装型の半導体装置に適用され、外部接続用のリードを有し、このリード先端部に先細りになるようにテーパー部を設けたものである。このリフローはんだ付け方法において、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（単位：質量％）などのＰｂフリーはんだ合金は、有機基板などの回路基板への電子部品の接続に適用でき、２２０℃付近でのはんだ付けに用いられているＳｎ−３７Ｐｂ（単位：質量％）はんだの代替品である。
【００２２】
またこのとき、リード先端付近のテーパー部形状は、このリードにめっきが施された後に圧延によって作成されることが望ましい。
【００２３】
さらに、リード先端部は四角形の断面形状を有し、テーパー部は先端部の下面、上面および側面に設けられ、回路基板面とリード上面のテーパー部とのなす角度が概ね４５度以上６０度以下となっていること、および回路基板面とリード下面のテーパー部とのなす角度が概ね１５度以上４５度以下となっていること、あるいはこれに近似した形状を有することも望ましい。
【００２４】
本発明による電子機器は、前記のような外部接続用のリードを有する半導体装置と、この半導体装置を実装する回路基板とを有するものである。
【００２５】
またこのとき、回路基板面の電極サイズを調整することにより、リード先端付近のはんだフィレット上面の傾斜が概ね４５度となっていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２７】
本発明によれば、Ｐｂフリーはんだを用いたはんだ付け時に、はんだ中のフラックスなどから発生する気泡をはんだから排出しやすくし、もしくはリード先端付近のはんだフィレットの形状を安定化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
まず、図１〜図４により、本発明の一実施の形態である半導体装置の構成の一例を説明する。それぞれ、図１は本実施の形態である半導体装置を示す斜視図、図２はリード先端部を示す斜視図、図３はリード先端部にはんだがぬれ拡がりやすい様子を示す斜視図、図４は従来のリード先端部にはんだがぬれ拡がりにくい様子を示す斜視図、である。
【００３０】
本実施の形態である半導体装置は、表面実装型パッケージの一例として、たとえば図１に示すように、ＴＱＦＰ（Ｔｈｉｎ  Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）の半導体装置１０からなり、外部接続用のリード１を有している。この外部接続用のリード１には、図２に示すように、先端部に先細りになるようにテーパー部が設けられている。このリード１の先端部は四角形の断面形状を有し、このテーパー部は、上面のテーパー部１ａ、下面のテーパー部１ｂ、左および右の側面のテーパー部１ｃからなり、１ｄは先端部の切断面を示す。
【００３１】
なお、このパッケージは、これに限定されるものではないが、たとえば（図示せず）、回路が形成された半導体チップが、テーパー部が設けられたリード１を有するリードフレームに実装され、半導体チップとリードフレームとがワイヤボンディング、あるいはフリップチップボンディングされ、封止樹脂によりモールドされることによって製造される。
【００３２】
図２に示すように、リード１の先端部に先細りになるようにテーパー部を設けることにより、Ｐｂフリーはんだを用いたはんだ付け時に、はんだ中のフラックスなどから発生する気泡をはんだから排出しやすくすることができる。この理由は、気泡をリード１の下面のテーパー部１ｂで複数の微細な気泡をはんだ内で結合させながらリード先端方面へと移動させる効果と、はんだが下面のテーパー部１ｂだけでなく、リード１の側面のテーパー部１ｃやリード１の側面表面を伝わってぬれ拡がりやすくなるため、接続信頼性の著しい低下をもたらす心配の少ないリード側面へ気泡を移動しやすくできるためである。
【００３３】
また、リード１の先端付近のはんだフィレットの形状を安定化させることができる。この理由は、前述した通り、はんだがリード１の下面のテーパー部１ｂだけでなく、リード１の側面表面を伝わってぬれ拡がりやすくなることにより、さらにリード１の上面のテーパー部１ａへもぬれ拡がりやすくなり、結果として、図３に示すように、はんだ２がまずリード１の先端部の下面、側面、上面へぬれることにより、リード１の先端付近ではめっきが施されておらず、はんだ２がぬれにくい状態となっているリード１の先端部の切断面１ｄをはんだ２が取り囲みやすくできるからである。
【００３４】
一旦、はんだ２が、このリード１の先端部の切断面１ｄを取り囲んでしまうと、はんだ２のぬれ力以外にはんだ２の表面張力がぬれを後押しすることにより、はんだ２がリード１の先端部の切断面１ｄへぬれやすくなる。たとえば、図４に示すような従来の形状のリードの場合、リードの先端部の切断面をはんだが囲みにくく、結果として、リードの先端付近のはんだ２の凝集力が小さくなるため、この先端部の切断面１ｄへのぬれが不完全になりやすい。
【００３５】
次に、図５により、本実施の形態である電子機器の構成の一例を説明する。図５は本実施の形態である電子機器を示す斜視図である。
【００３６】
本実施の形態である電子機器は、前記図２に示したような先端部にテーパー部が設けられたリード１を有し、前記図１に示したような表面実装型の半導体装置１０と、この半導体装置１０を実装する回路基板３から構成される。この回路基板３には、表面実装型の半導体装置１０として、リード数の異なる複数種類のＴＱＦＰ１０ａや、他の構造のＴＳＯＰ１０ｂなどが実装されている。他に、抵抗やコンデンサなどのチップ部品１１、接続用のコネクタ１２なども実装されている。
【００３７】
次に、図６〜図１０により、本実施の形態である半導体装置において、リード先端部のテーパー部の形成方法の一例を説明する。それぞれ、図６はリード先端部にテーパー部を形成する方法を示す説明図、図７は圧延の際にリードが曲がる場合を示す説明図、図８はリード先端部のテーパー部の角度およびフィレット上面の傾斜を示す説明図、図９はフィレット上面の傾斜が４５度よりも減少する場合を示す説明図、図１０はフィレット上面の傾斜が４５度よりも増加する場合を示す説明図、である。
【００３８】
リード１の先端部のテーパー部は、図６に示すように、めっきが施されたリードフレームを切断後、めっきが存在するリード１の先端部を圧延などの加工にて設ける方法が、テーパー部のめっきを損なう心配が少なく、最も簡略的である。
【００３９】
また、この圧延によってリード側面が広がってしまうので、元々のリード側面にも、図６に示すように、リード先端部に向けて先細りとなるように予めテーパー部１ｅを設けてリード１をエッチングしておくことが望ましい。
【００４０】
このテーパー部形状の加工方法は、上記以外に切削や研磨が考えられるが、いずれの方法も表面のめっきを削り取ることになり、はんだのぬれを阻害することになるため望ましくない。
【００４１】
さらに、回路基板３の表面とリード１の上面のテーパー部１ａとのなす角度Ａが、図８に示すように、概ね４５度以上６０度以下とするのが良い。
【００４２】
それは、リード１の上面のテーパー部１ａとのなす角度Ａが概ね４５度以下になると、テーパー部側面を伝わってテーパー部上面へ向けてはんだがぬれ揚がりにくくなるからである。また、リード１の上面のテーパー部１ａとのなす角度Ａが概ね６０度以上になると、リード先端部のテーパー化のための圧延時にリード先端部の固定が、図７に示すように困難となる。すなわち、リード１の先端部のテーパー化のための圧延を行った際、リード１の先端部の固定が不完全となり、先端部のテーパー形状が不ぞろいになり、リード１にも曲がりが生じる。さらには、元々施されていためっき膜が剥がれやすくなるからである。このめっき膜の剥がれは、はんだのぬれ性において、ばらつきを生じることにつながるので望ましくない。
【００４３】
さらに、回路基板３の表面とリード１の下面のテーパー部１ｂとのなす角度Ｂが、図８に示すように、概ね１５度以上４５度以下となっていること、あるいはこれに近似した形状を有することも望ましい。
【００４４】
それは、回路基板面とリード１の下面のテーパー部１ｂとのなす角度Ｂが概ね１５度以下であると、リフローはんだ付け時に、はんだ内に発生した気泡が部品にはたらく重力による部品の沈み込みだけでは排出されにくく、排出のためにはさらに大きな力が必要となるからである。また、回路基板面とリード１の下面のテーパー部１ｂとのなす角度Ｂが概ね４５度以上であると、はんだ内に発生した気泡が部品にはたらく重力による部品の沈み込みだけでは、気泡はわずかにはんだ内を動くだけで排出されにくいからである。
【００４５】
さらに、回路基板３の表面の電極３ａのサイズ（主にリード方向の長さ）を調整することにより、リード先端付近のはんだフィレット上面の傾斜Ｃが、図８に示すように、概ね４５度となっていることも望ましい。
【００４６】
これは、図９に示すように、はんだ２のフィレットが正常に形成され、正常なフィレット形状２ａのようになった場合、フィレット上面の傾斜が４５度よりも著しく低下するように、回路基板３の電極３ａのサイズを調整すると、はんだ２がリード１とも回路基板３の電極３ａとも接触しない自由表面を広く有し、はんだ２がリード１から離れた部分に集まることにより、リード１と回路基板３の電極３ａとの接続に関与しないはんだが生じることにより、接続強度の低下を招く確率が高くなる。
【００４７】
さらに、図１０に示すように、はんだ２のフィレットが正常に形成され、正常なフィレット形状２ｂのようになった場合、フィレット上面の傾斜が４５度よりも著しく増加するように、回路基板３の電極３ａのサイズを調整すると、はんだ２がリード１の先端部に集まりにくくなるため、リード１の先端部の切断面１ｄのめっきが施されていない部分にはんだ２に働くぬれ拡がり力４が弱くなる。これもまた、接続強度の低下を招くことになる。
【００４８】
次に、図１１〜図１５により、本実施の形態である半導体装置を回路基板に実装し、接続部の断面観察と基板曲げ試験を実施した結果を説明する。それぞれ、図１１は基板の曲げ試験を行う場合を示す説明図、図１２は銅系合金リードを有するＴＱＦＰにおける接続部の断面観察を実施した結果を示す説明図、図１３は基板の曲げ試験を実施した結果を示す説明図、図１４は鉄ニッケル系合金リードを有するＴＱＦＰにおける接続部の断面観察を実施した結果を示す説明図、図１５は基板の曲げ試験を実施した結果を示す説明図、である。
【００４９】
［銅系合金リードを有するＴＱＦＰ］
ＴＱＦＰ（部品サイズ：１４ｍｍ×１４ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ、リード数：１００、リード厚：０．１５ｍｍ、リード材質：銅系合金、リードめっき組成：Ｓｎ−２％Ｂｉ）を、はんだペースト（供給厚：０．１５ｍｍ）を印刷した回路基板に搭載し、供給したはんだペーストがリフローできる最低温度条件でリフローはんだ付けをした。
【００５０】
なお、リフローはんだ付けに使用した装置は、加熱ゾーン（基板搬送コンベア上下に存在するヒーター対）が赤外線と熱風を併用し、この加熱ゾーン数が５で、はんだ付け雰囲気に窒素を使用し、酸素濃度を１００ｐｐｍとする方式のものである。
【００５１】
なお、このＴＱＦＰ以外に、回路基板上で最も耐熱温度が低い（耐熱温度：２２５℃）ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を実装するため、組成がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ−７Ｉｎのはんだ（固相線温度：１９８℃、液相線温度：２１１℃）を使用した。
【００５２】
なお、この組成のはんだは、溶融状態ではんだ表面における酸化物の形成の程度や、表面張力が従来のはんだと比較して大きくなる傾向にあるため、はんだ中に形成した気泡をはんだ外に排出しにくい場合があることが分かっている。
【００５３】
このＴＱＦＰに関しては、リード先端部にテーパーを設けていない仕様のものと、リード先端部の上面および下面にテーパーを設け、回路基板面とリード先端部上面のテーパー部とのなす角度が５０度、回路基板面とリード先端部下面のテーパー部とのなす角度が３０度となっている仕様のものを、合計２種類用意した。
【００５４】
ただし、リード先端部上面および下面に圧延によってテーパーを設ける前に、リードのエッチング工程でリード先端部側面にテーパーを設けていない。
【００５５】
従って、リード先端部上面および下面に圧延によって、リード形状変化の影響がリード先端部側面へおよび、結果としてリード先端部側面にリード先端に向けて幅が広くなるようにテーパーが発生していた。また、このテーパーのリード先端に向けての拡がり角度は両側面とも概ね１０度となっていた。
【００５６】
そして、上記２種類のＴＱＦＰを接続部のはんだのピーク温度が２２３℃、およびはんだの液相線温度２１１℃以上の持続時間が３５秒となるように、また、低耐熱部品であるＦＰＧＡの部品ボディ部のピーク温度が２２５℃になるようにリフローはんだ付けを行なった。
【００５７】
このはんだ付けの後、はんだによる接続強度を評価するために、接続部の断面観察と基板曲げ試験を行った。接続部の断面観察では、１部品当たり１００箇所存在する接続部の中から２５箇所の接続部を任意に選んで、接続部のはんだ内に存在する気泡の平均直径と１接続部内に存在する気泡の平均個数を測定した。
【００５８】
基板の曲げ試験は、図１１の方法に従い、支持治具５を用いて、部品接続位置の基板裏側とそこから５ｃｍ距離をおいたその両側の回路基板３のレベル差を３ｍｍ設け、レベル差を解除した後、基板曲げの影響を受ける５０箇所のリード先端部における接続部のダメージ発生が起きた接続部数を数える方法とした。
【００５９】
図１２は、接続部の断面観察の結果であるが、これによると、リード先端部の上面および下面にテーパーを設けることにより、接続部のはんだ内に存在する気泡の平均直径と１接続部内に存在する気泡の平均個数のそれぞれには改善が見られることが分かる。気泡の平均直径は４０μｍから１６μｍに改善し、気泡の平均個数は０．６５から０．２２に改善した。
【００６０】
図１３は、基板の曲げ試験の結果であるが、これによると、同様に改善が見られることが分かる。接続部のダメージ数は、１９から０に改善した。
【００６１】
［鉄ニッケル系合金リードを有するＴＱＦＰ］
ＴＱＦＰ（部品サイズ：１４ｍｍ×１４ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ、リード数：１００、リード厚：０．１５ｍｍ、リード材質：鉄ニッケル系合金、リードめっき組成：Ｓｎ−２％Ｂｉ）を、はんだペースト（供給厚：０．１５ｍｍ）を印刷した回路基板に搭載し、供給したはんだペーストがリフローできる最低温度条件でリフローはんだ付けをした。
【００６２】
なお、リフローはんだ付けに使用した装置は、加熱ゾーン（基板搬送コンベア上下に存在するヒーター対）が赤外線と熱風を併用し、この加熱ゾーン数が５で、はんだ付け雰囲気に窒素を使用し、酸素濃度を１００ｐｐｍとする方式のものである。
【００６３】
なお、このＴＱＦＰ以外に、回路基板上で最も耐熱温度が低い（耐熱温度：２２５℃）ＦＰＧＡを実装するため、組成がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ−７Ｉｎのはんだ（固相線温度：１９８℃、液相線温度：２１１℃）を使用した。
【００６４】
なお、この組成のはんだは、溶融状態ではんだ表面における酸化物の形成の程度や、表面張力が従来のはんだと比較して大きくなる傾向にあるため、はんだ中に形成した気泡をはんだ外に排出しにくい場合があることが分かっている。
【００６５】
このＴＱＦＰに関しては、リード先端部にテーパーを設けていない仕様のものと、リード先端部の上面および下面にテーパーを設け、回路基板面とリード先端部上面のテーパー部とのなす角度が５０度、回路基板面とリード先端部下面のテーパー部とのなす角度が３０度となっている仕様のものを、合計２種類用意した。
【００６６】
ただし、リード先端部上面および下面に圧延によってテーパーを設ける前に、リードのエッチング工程でリード先端部側面に２０度のテーパーを設けている。
【００６７】
その結果、リード先端部上面および下面への圧延によって、リード形状変化の影響がリード先端部側面へおよんだものの、結果としてリード先端部側面にリード先端に向けて先細りとなるようにテーパーが発生していた。また、このテーパーのリード先端に向けての先細りの角度は両側面とも概ね１０度となっていた。
【００６８】
そして、上記２種類のＴＱＦＰを接続部のはんだのピーク温度が２２３℃、およびはんだの液相線温度２１１℃以上の持続時間が３５秒となるように、また、低耐熱部品であるＦＰＧＡの部品ボディ部のピーク温度が２２５℃になるようにリフローはんだ付けを行なった。
【００６９】
このはんだ付けの後、はんだによる接続強度を評価するために、接続部の断面観察と基板曲げ試験を行った。接続部の断面観察では、１部品当たり１００箇所存在する接続部の中から２５箇所の接続部を任意に選んで、接続部のはんだ内に存在する気泡の平均直径と１接続部内に存在する気泡の平均個数を測定した。
【００７０】
基板の曲げ試験は、前記図１１と同様の方法に従い、部品接続位置の回路基板３の裏側とそこから１０ｃｍ距離をおいたその両側の基板のレベル差を支持治具５によって３ｍｍ設け、レベル差を解除した後、基板曲げの影響を受ける５０箇所のリード先端部における接続部のダメージ発生が起きた接続部数を数える方法とした。
【００７１】
図１４は、接続部の断面観察の結果であるが、これによると、リード先端部の上面および下面にテーパーを設けることにより、接続部のはんだ内に存在する気泡の平均直径と１接続部内に存在する気泡の平均個数のそれぞれには改善が見られることが分かる。気泡の平均直径は３６μｍから１２μｍに改善し、気泡の平均個数は０．５９から０．１８に改善した。
【００７２】
図１５は、基板の曲げ試験の結果であるが、これによると、同様に改善が見られることが分かる。接続部のダメージ数は、２２から０に改善した。
【００７３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７４】
たとえば、表面実装型のパッケージについては、ＴＱＦＰに限定されるものではなく、ＴＳＯＰや、ＱＦＰ、ＳＯＰなどのように、外部接続用のリードを有する半導体装置全般に広く適用可能である。
【００７５】
また、半導体装置の他に、リードを有する表面実装型の電子部品などにも適用可能である。
【００７６】
さらに、リードの先端部は、四角形の断面形状以外に、丸形やだ円などの他の形状についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置において、リード先端部を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態である半導体装置において、リード先端部にはんだがぬれ拡がりやすい様子を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置に対して、従来のリード先端部にはんだがぬれ拡がりにくい様子を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置を実装した電子機器を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置において、リード先端部にテーパー部を形成する方法を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置における、リード先端部にテーパー部を形成する方法において、圧延の際にリードが曲がる場合を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置において、リード先端部のテーパー部の角度およびフィレット上面の傾斜を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体装置において、フィレット上面の傾斜が４５度よりも減少する場合を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である半導体装置において、フィレット上面の傾斜が４５度よりも増加する場合を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である半導体装置を回路基板に実装し、基板の曲げ試験を行う場合を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態である半導体装置（銅系合金リードを有するＴＱＦＰ）を回路基板に実装し、接続部の断面観察を実施した結果を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施の形態である半導体装置（銅系合金リードを有するＴＱＦＰ）を回路基板に実装し、基板の曲げ試験を実施した結果を示す説明図である。
【図１４】本発明の一実施の形態である半導体装置（鉄ニッケル系合金リードを有するＴＱＦＰ）を回路基板に実装し、接続部の断面観察を実施した結果を示す説明図である。
【図１５】本発明の一実施の形態である半導体装置（鉄ニッケル系合金リードを有するＴＱＦＰ）を回路基板に実装し、基板の曲げ試験を実施した結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…リード、１ａ…上面のテーパー部、１ｂ…下面のテーパー部、１ｃ…側面のテーパー部、１ｄ…切断面、１ｅ…テーパー部、２…はんだ、２ａ，２ｂ…フィレット形状、３…回路基板、３ａ…電極、４…ぬれ拡がり力、５…支持治具、１０…半導体装置、１０ａ…ＴＱＦＰ、１０ｂ…ＴＳＯＰ、１１…チップ部品、１２…コネクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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