(57)【要約】      （修正有）【課題】リード端子のはんだ接合状態の検査を容易かつ高精度に行うことを可能とする半導体装置を提供する。【解決手段】基板の電極にはんだ接合されるリード端子１０を備えた半導体装置１であって、リード端子１０の基板に対するはんだ接合部１１には、リード端子１０の厚み方向に貫通する貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２は、両開口部１２ｂ・１２ｃの径が、リード端子１０の厚み方向における内側部に形成される小径部１２ａの径よりも大きく形成されている。【選択図】図１
2016034002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の電極にはんだ接合されるリード端子を備えた半導体装置であって、
前記リード端子の前記基板に対するはんだ接合部位には、前記リード端子の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、両開口部の径が、前記リード端子の厚み方向における内側部の径よりも大きく形成されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の電極にはんだ接合されるリード端子を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の電極にはんだ接合されるリード端子を備えた半導体装置が知られている。
図７に示すように、例えば、リード端子１１０を備えた半導体装置を基板２に実装する際には、ペースト状のはんだ３が塗布された基板２の電極２１上にリード端子１１０のはんだ接合部１１１を載置した状態で、はんだ３を加熱して溶融させることにより、基板２の電極２１と半導体装置のリード端子１１０とをはんだ接合していた。
【０００３】
このように接合されたリード端子１１０のはんだ接合部１１１と基板２の電極２１とのはんだ接合状態は、例えば、はんだ接合部１１１の外周面に形成されるはんだ３のフィレットの形状を目視することにより検査が行われていた。
しかし、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態の良否を、前記フィレットの形状により判断する場合、適切な判断を行うためには熟練を要していた。
【０００４】
そこで、従来においては、図８に示すように、リード端子１１０のはんだ接合部１１１に、はんだ接合部１１１の厚み方向に貫通する円筒状の貫通孔１１１ａを形成して、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合後に、貫通孔１１１ａ内へのはんだ３の入り込み状態を目視により確認することで、はんだ接合の良否を判断することが行われている。
【０００５】
つまり、例えば図９（ａ）に示すように、はんだ３が貫通孔１１１ａ内の上部にまで入り込んでいて、はんだ３のメニスカスが貫通孔１１１ａの内周面における上端部まで達している場合には、はんだ接合部１１１に対するはんだ３の濡れの程度が良く、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態が良好であると考えられるが、このような場合には、図９（ｂ）に示すように、貫通孔１１１ａ内を上方から目視すると、貫通孔１１１ａ内にはんだ３を容易に観察することができる。
【０００６】
一方、図１０（ａ）に示すように、はんだ３の貫通孔１１１ａ内への入り込みが、貫通孔１１ａの下部までに留まっていて、はんだ３のメニスカスも貫通孔１１１ａの内周面における下部までにしか達していない場合には、はんだ接合部１１１に対するはんだ３の濡れの程度があまり良くなく、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態が良好ではないと考えられるが、このような場合には、図１０（ｂ）に示すように、貫通孔１１１ａ内を上方から目視すると、貫通孔１１１ａ内にはんだ３を観察することができず、貫通孔１１１ａ内が暗く見えることとなる。
【０００７】
従って、はんだ接合後に貫通孔１１１ａ内を目視して、貫通孔１１１ａ内にはんだ３を観察することができた場合にははんだ接合状態が良好であると判断し、貫通孔１１１ａ内にはんだ３を観察することができなかった場合にははんだ接合状態が不良であると判断することがある程度可能となる。
【０００８】
なお、半導体装置のリード端子に円筒状の貫通孔を形成し、前記リード端子のはんだ接合時に前記貫通孔内にはんだが充填されるようにした構成は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−３１５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、はんだ接合後の貫通孔１１１ａ内におけるはんだ３の観察状態により、はんだ接合状態の良否を判断した場合、例えば図１１（ａ）に示すように、貫通孔１１１ａ内に入り込んだはんだ３のメニスカスが、貫通孔１１１ａの内周面における上端部まで達しているとともに、貫通孔１１１ａ内におけるはんだ３の上面が、上部側には入り込んでいるが貫通孔１１１ａの上端からはやや奥まった位置にある状態（図９（ａ）に示した状態よりもメニスカスが大きい状態）では、貫通孔１１１ａ内を上方から目視すると、図１１（ｂ）に示すように、貫通孔１１１ａ内のはんだ３が観察しにくく、貫通孔１１１ａ内が暗く見えてしまうことがある。
【００１１】
つまり、はんだ３が貫通孔１１１ａ内の上部にまで入り込んでいて、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態が良好であると考えられる場合でも、貫通孔１１１ａ内の目視による確認では、はんだ接合状態が不良であると判断してしまうことがあるため、はんだ接合状態の検査を容易かつ高精度に行うことが望まれていた。
【００１２】
そこで、本発明においては、リード端子のはんだ接合状態の検査を容易かつ高精度に行うことを可能とする半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する半導体装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、基板の電極にはんだ接合されるリード端子を備えた半導体装置であって、前記リード端子の前記基板に対するはんだ接合部位には、前記リード端子の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、両開口部の径が、前記リード端子の厚み方向における内側部の径よりも大きく形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リード端子のはんだ接合状態の検査を容易かつ高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】リード端子を備えた半導体装置を示す側面断面図である。
【図２】リード端子のはんだ接合部に形成される貫通孔を示す側面断面図である。
【図３】リード端子のはんだ接合部を基板の電極にはんだ接合する様子を示す側面断面図および平面図である。
【図４】（ａ）は、はんだ接合部のはんだ接合時に、はんだが貫通孔の上部孔にまで入り込んできた様子を示す側面断面図であり、（ｂ）は、同じく平面図である。
【図５】（ａ）は、はんだ接合部のはんだ接合時に、はんだが貫通孔の下部孔にまでしか入り込んでいない様子を示す側面断面図であり、（ｂ）は、同じく平面図である。である。
【図６】リード端子を構成するリードフレームの製造方法を示す図である。
【図７】従来の貫通孔が形成されていないリード端子のはんだ接合部を、基板の電極にはんだ接合する様子を示す側面断面図である。
【図８】従来の円筒状の貫通孔が形成されたリード端子のはんだ接合部を示す側面断面図および平面図である。
【図９】（ａ）は、従来の円筒状の貫通孔が形成されたはんだ接合部のはんだ接合時に、はんだが円筒状の貫通孔の上部にまで入り込んできている様子を示す側面断面図であり、（ｂ）は、はんだが円筒状の貫通孔の上部にまで入り込んでいる状態で、貫通孔内を上方から目視すると、貫通孔内にはんだが容易に観察される様子を示す平面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の円筒状の貫通孔が形成されたはんだ接合部のはんだ接合時に、はんだが円筒状の貫通孔の下部にまでしか入り込んできていない様子を示す側面断面図であり、（ｂ）は、はんだが円筒状の貫通孔の下部にまでしか入り込んでいない状態で、貫通孔内を上方から目視すると、貫通孔内にはんだを観察することができない様子を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は、従来の円筒状の貫通孔が形成されたはんだ接合部のはんだ接合時に、はんだが円筒状の貫通孔の上部にまで入り込んできている様子を示す側面断面図であり、（ｂ）は、はんだが円筒状の貫通孔の上部にまで入り込んでいるのにもかかわらず、貫通孔内にはんだを観察することが困難な様子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１７】
図１に示す半導体装置１は、本発明に係る半導体装置の実施形態であり、リード端子１０を備えている。リード端子１０は、半導体装置１を基板２に実装する際に、基板２の電極２１にはんだ接合されるはんだ接合部１１を備えている（図３参照）。
はんだ接合部１１には、はんだ接合部１１の厚み方向に貫通する貫通孔１２が形成されている。
【００１８】
図２に示すように、貫通孔１２は、はんだ接合部１１の一側面（基板２の電極２１とはんだ接合される際に、電極２１と対向する側の面であり、図２における下面）に開口する開口部１２ｂと、他側面（前記一側面とは反対側の面であり、図２における上面）に開口する開口部１２ｃとを有している。
また、貫通孔１２の内部には、開口部１２ｂおよび開口部１２ｃの径よりも小径の小径部１２ａが形成されている。小径部１２ａは、はんだ接合部１１の厚み方向における中央部に位置している。
【００１９】
貫通孔１２は、小径部１２ａから開口部１２ｂへいくにつれて拡径しており、また小径部１２ａから開口部１２ｃへいくにつれて拡径している。
貫通孔１２における小径部１２ａから開口部１２ｂまでの範囲は下部孔１２Ａを構成しており、小径部１２ａから開口部１２ｃまでの範囲は上部孔１２Ｂを構成している。
下部孔１２Ａの内周面は、小径部１２ａ側から開口部１２ｂ側へいくにつれて拡径するテーパ面に形成されており、上部孔１２Ｂの内周面は、小径部１２ａ側から開口部１２ｃ側へいくにつれて拡径するテーパ面に形成されている。
【００２０】
このように、貫通孔１２は、開口部１２ｂ側から内部側へいくに従って縮径する円錐形状の下部孔１２Ａと、開口部１２ｃ側から内部側へいくに従って縮径する円錐形状の上部孔１２Ｂとで構成されており、下部孔１２Ａと上部孔１２Ｂとの境界部である小径部１２ａが最も小径となるように形成されている。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、半導体装置１を基板２に実装する際には、例えばリフローはんだ接合が行われる。具体的には、ペースト状のはんだ３が塗布された基板２の電極２１上にリード端子１０のはんだ接合部１１を載置した状態で、はんだ３を加熱して溶融させることにより、基板２の電極２１と半導体装置のリード端子１０とをはんだ接合する。
図３（ｂ）に示すように、はんだ３を溶融させて電極２１とはんだ接合部１１とをはんだ接合すると、貫通孔１２には開口部１２ｂ側からはんだ３が浸入して、貫通孔１２内にはんだ３が充填される。
【００２２】
この場合、はんだ３のはんだ接合部１１に対する濡れの程度が良く、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態が良好であると、はんだ３の貫通孔１２の内周面に対する濡れ上がりが大きくなり、図４（ａ）に示すように、はんだ３は下部孔１２Ａから上部孔１２Ｂにかけて入り込むこととなる。
一方、はんだ３のはんだ接合部１１に対する濡れの程度が良くなく、はんだ接合部１１１と電極２１とのはんだ接合状態が良好でない場合は、はんだ３の貫通孔１２の内周面に対する濡れ上がりが小さくなり、図４（ａ）に示すように、はんだ３は下部孔１２Ａ内のみに入り込むこととなる。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、はんだ３が上部孔１２Ｂにまで入り込んだ場合は、貫通孔１２を開口部１２ｃ側から目視すると、上部孔１２Ｂは開口部１２ｃ側へ向かって拡径しているため、上部孔１２Ｂの全体を明るい状態で観察することができ、図４（ｂ）に示すように、上部孔１２Ｂ内のはんだ３を容易に観察することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、はんだ３が下部孔１２Ａ内にのみに入り込んでいて、上部孔１２Ｂには存在していない場合は、貫通孔１２を開口部１２ｃ側から目視すると、小径部１２ａよりも下方の下部孔１２Ａ内は暗くてはんだ３を観察することが困難であり、小径部１２ａと同径の黒色部が観察されることとなる。
【００２４】
従って、はんだ接合後に貫通孔１２内を目視して、貫通孔１２内にはんだ３を観察することができた場合にははんだ接合状態が良好であると判断し、貫通孔１２内にはんだ３を観察することができなかった場合にははんだ接合状態が不良であると判断することが可能となる。
【００２５】
このように、貫通孔１２は、開口部１２ｂ側から内部側へいくに従って縮径する円錐形状の下部孔１２Ａと、開口部１２ｃ側から内部側へいくに従って縮径する円錐形状の上部孔１２Ｂとで構成されているため、上部孔１２Ｂにまで入り込んできたはんだ３は確実に観察することができ、はんだ接合状態が良好であるものを誤って不良であると判断することがない。
また、はんだ３が下部孔１２Ａにまでしか入り込んできていない場合は、小径部１２ａの黒色部が観察されることとなるので、はんだ接合状態が不良であるものを誤って良好であると判断することがない。
従って、リード端子１０のはんだ接合部１１に貫通孔１２を形成することで、リード端子１０のはんだ接合状態の検査を容易かつ高精度に行うことが可能となる。
【００２６】
特に、はんだ３が上部孔１２Ｂにまで入り込んできた場合は、上部孔１２Ｂ内が明るくはんだ３の金属光沢を容易に観察することができ、はんだ３が下部孔１２Ａのみ入り込んでいる場合に観察される黒色部とは、熟練を要することなく容易に判別することができる。
【００２７】
なお、貫通孔１２に形成される小径部１２ａの、はんだ接合部１１の厚み方向位置は、はんだ３の貫通孔１２内への濡れ上がり状態に応じて適宜設定することができる。
例えば、電極２１とはんだ接合部１１とのはんだ接合状態が良好となる場合の、はんだ３の貫通孔１２内への濡れ上がり位置のうち、下限位置（最も開口部１２ｂ側の位置）に小径部１２ａを配置することができる。
小径部１２ａの位置をこのように設定することで、電極２１とはんだ接合部１１とのはんだ接合時に、はんだ３が下部孔１２Ａから小径部１２ａを超えて上部孔１２Ｂにまで入り込んできたものを、はんだ接合状態が良好であると判断することが可能となる。
【００２８】
また、貫通孔１２の内周面を含むリード端子１０の表面には、はんだ付け性を向上させるため、はんだメッキ等の表面処理を施すことが好ましい。
【００２９】
また、貫通孔１２が形成されたはんだ接合部１１を電極２１に対してはんだ接合した場合、貫通孔１２内にはんだ３が入り込むが、貫通孔１２内に入り込んだはんだ３によりアンカー効果が発揮されて、はんだ接合部１１と電極２１との接合強度を向上することができ、はんだ接合部の信頼性向上を図ることができる。
特に、はんだ３が貫通孔１２の下部孔１２Ａから上部孔１２Ｂにかけて入り込んでいる場合は、下部孔１２Ａと上部孔１２Ｂとの間に径が小さい小径部１２ａが存在しているので、入り込んだはんだ３が貫通孔１２内から抜け出ることがなく、さらなる接合強度の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
また、半導体装置１のリード端子１０はリードフレームにて構成されているが、次に、リード端子１０を構成するリードフレームの製造方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、ベースＢ１に載置された金属板（ワークＷ）を、プレス型Ｐ１により、リードフレームの形状に対応した形状に打ち抜き、リードフレーム材Ｗａを得る。ワークＷをプレス型Ｐ１により打ち抜く際には、リードフレーム材Ｗａを貫通する貫通孔ｈを同時に形成する。
【００３１】
次に、図６（ｂ）に示すように、突起部Ｂ２ａが形成されたベースＢ２に載置されたリードフレーム材Ｗａを、突起部Ｐ２ａが形成されたプレス型Ｐ２によりプレス成形して、貫通孔ｈの両開口部側を拡径する。具体的には、円錐状に形成される突起部Ｂ２ａおよび突起部Ｐ２ａを貫通孔ｈの両開口部に押圧することにより、貫通孔ｈを、両開口部側から内部側へ向けて縮径するテーパ形状に成形する（図６（ｃ）参照）。
さらに、図６（ｄ）に示すように、テーパ形状の貫通孔ｈが形成されたリードフレーム材Ｗａをプレス成形により折り曲げることにより、はんだ接合部１１を成形する。
【００３２】
このように成形されたリードフレーム材Ｗａが、半導体装置１のリード端子１０として用いられ、テーパ形状の貫通孔ｈがリード端子１０の貫通孔１２となり、リードフレーム材Ｗａの折り曲げられた箇所よりも貫通孔ｈ側の部分がリード端子１０のはんだ接合部１１となる。
【符号の説明】
【００３３】
１    半導体装置
１０    リード端子
１１    はんだ接合部
１２    貫通孔
１２Ａ  下部孔
１２Ｂ  上部孔
１２ａ  小径部
１２ｂ・１２ｃ  開口部
【図１】
2016034002.tif 000003
【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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