专利名称：引线框架以及使用引线框架的电子零件的制作方法
技术领域：
本发明涉及引线框架以及使用引线框架的电子零件。
背景技术：
引线框架使用于分立用电子零件。
分立用电子零件，其主体由半导体器件形成的芯片(以下简称“芯片”)构成，这种芯片搭载于引线框架上，同时使用导线进行配线，然后整体模压形成。
引线框架具有搭载芯片的板状的台部、以及作为分立用电子零件向外部电气连接的连接端子起作用的引线部。而台部为了支持其上搭载的芯片以及散热(主要作为底座固定机构和放热板起作用)，做得比较厚。另一方面，引线部根据要插入的插座的规格做得比较薄。从而，引线框架做成台部厚度比引线部厚度大的结构。
这种引线框架通常采用压延方法制造。但是利用这种方法制造引线框架时，必须将均匀厚度的板材压延加工为厚度互不相同的台部和引线部，具有工序多，制造成本高的缺点。
因此有人提出了(参考例如日本特开平5-315494号公报)分别制造台部和引线部，再利用将两者加以焊接，以得到引线框架的制造方法。
采用这种已有的利用焊接的制造方法，将不同厚度的台部和引线部分别制作，因此在这一程度上降低了制造成本。
但是，这种已有的利用焊接的制造方法，如果焊接不能够高效率进行，就会失去分别制造台部和引线部带来的成本上的好处，有时成本反而变高。而且焊接处的可靠性也成了问题。这样的已有的利用焊接的制造方法中，作为焊接的具体例子有电阻焊接、点焊、闪光对接焊、钎焊，但是工作效率、焊接处的可靠性都不够好。例如电阻焊接和点焊等使其焊接部分完全熔融的焊接中，焊接部分的形状不定(各式各样)，存在其机械强度波动大的问题。而且有可能起球。因此这种已有的利用焊接的制造方法没能实用化，实际上现在依然使用着利用压延制造引线框架的方法。
发明内容
本发明是为解决上述存在问题而作出的，其目的在于提供能够确保可靠性而且降低成本的引线框架以及使用引线框架的电子零件。
为了实现这些目的，本发明的引线框架以及使用引线框架的电子零件具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及具有比该台部的厚度薄的厚度，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，所述台部与所述引线部通过超声波焊接方法焊接。采用这样的结构，台部与引线部通过超声波焊接方法焊接，因此能够确保可靠性同时还能够降低成本。
所述台部也可以在外围具有凸部，引线部用超声波焊接方法焊接于该凸部。采用这样的结构，能够防止台部的搭载芯片的部分的面积变窄。
又，也可以是所述凸部的厚度比所述台部主体的厚度薄。采用这样的结构，由于凸部的厚度比台部主体的厚度薄，因此凸部容易压溃，容易进行超声波焊接。
又，也可以是所述台部的至少表层部由镍或铜构成，所述引线部的至少表层部由镍或铜构成。采用这样的结构，由于铜与镍是完全固溶的，两者的接合部分形成FCC结构，因此两者接合特别牢固。
又，本发明的引线框架具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及连接于该台部的，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，形成总体上具有互不相同的厚度的两个部分，具有所述互不相同的厚度的两个部分通过超声波焊接方法焊接。采用这样的结构，具有互不相同的厚度的两个部分之间利用超声波焊接方法焊接，因此能够确保可靠性，同时能够降低成本。
又，本发明的引线框架具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及具有比该台部的厚度薄的厚度，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，所述台部与所述引线部通过铆接后焊接的方法连接。采用这样的结构，台部与引线部在通过铆接机械连接的同时进行焊接，实现了充分的电气连接。
又，本发明的电子零件具备权利要求1或5或6所述的引线框架与作为电子零件的主体的芯片，所述引线框架的台部上搭载所述芯片，该芯片电气连接于所述引线部。采用这样的结构，台部与引线部利用超声波焊接方法焊接，因此能够确保可靠性，同时能够降低成本。又，台部与引线部能够分开制造，因此台部上没有弯曲部分，其面积可以做得大，因此能够改善电子零件的放热特性。又，能够选择热膨胀系数与芯片接近的材料，因此能够减小芯片焊接用的钎焊材料的金属疲劳。借助于此，可以进一步提高电子零件的可靠性。
本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点从参照附图对最佳实施形态的进行的下述详细说明中可以清楚了解到。
图1是本发明第1实施形态的引线框架和电子零件的结构的立体图。
图2是图1的II-II线的剖面图。
图3是表示制造图1的引线框架用的台部连结片与引线连结片的结构图，图3A是台部连结片的平面图，图3B是引线连结片的平面图。
图4是对台部连结片与引线连结片进行超声波焊接的状态示意图。
图5是超声波焊接了的台部连结片和引线连结片的平面图。
图6是本发明第2实施形态的引线框架的结构图，图6A是焊接之前的台部连结片的平面图，图6B是图6A的VIb-VIb线的剖面图，图6C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
图7表示本发明第2实施形态的引线框架的结构的变形例，图7A是焊接之前的台部连结片的平面图，图7B是图7A的VIIb-VIIb线的剖面图，图7C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
图8表示本发明第3实施形态的引线框架的结构图，图8A是表示铆接之前的台部连结片以及引线部的平面图，图8B是铆接之后的台部连结片以及引线部的平面图，图8C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的实施形态进行说明。
第1实施形态图1是表示本发明第1实施形态的引线框架和电子零件的结构的立体图。图2是图1的II-II线的剖面图。
在图1和图2中，本实施形态的引线框架3被使用于作为分立电子零件的功率晶体管。引线框架3具有台部1和引线部2。台部1形成大致为矩形的平坦的板状，在其靠近引线部2的一侧(以下称为“引线部侧”)的大约一半，位于一对沟101之间形成芯片搭载部10，远离引线部2的一侧的约一半的中央部形成定位孔9。台部1在图1和图2中被表示为半完成状态，规定数目的该台部1由桥部44连接形成台部连结片42。
又，引线部2在图1和图2中也被表示为半完成状态。也就是说，引线部2具有位于中央的第1引线4和位于其两侧的第2引线5和第3引线6。各引线4、5、6，如图1的实线和接着该实线的两点锁线所示，都具有在大致一定宽度的主体部前端形成比其宽的头部的形状。然后，这些引线4、5、6以及这些组由桥部4 5连接形成引线连结片43。在该引线连结片43中，以第1引线4比第2引线5和第3引线6突出的状态形成，其前端部4b被段差部4a形成得更低一个级。第1引线4的前端部4b在俯视时形成倒梯形的形状。又，引线连结片43的，最终成为第1～第3引线4～6的部分之间形成定位孔7、8。
台部连结片42和引线连结片43都形成均匀的厚度，台部连结片厚度为t1，引线连结片43具有比台部连结片42的厚度t1薄的厚度t2。又，台部连结片42和引线连结片43的定位孔7～9用于在超声波焊接工序的前后对台部连结片42和引线连结片43进行加工时的定位。
然后，引线连结片43的第1引线4的前端部4b利用超声波焊接方法焊接于台部1的引线侧的端部1a的上表面中央部。符号41表示利用这种超声波焊接方法焊接的部分。借助于此，可使台部1比引线部2、即引线连结片43处于较低的位置，而且其高度差为级差4a与引线连结片43的厚度t2之和。
在这里，台部1，还有台部连结片42用铜或铜合金构成。又，在这里第1～第3引线4～6，还有引线连结片43用镀镍的铜或铜合金构成。
台部1的芯片搭载部10上用焊料16固定构成作为电子零件的功率晶体管主体的芯片11。该芯片11，其上表面上形成一对焊盘12、13，该一对焊盘12、13上分别用金引线14、15连接第2引线5和第3引线6。借助于此，作为分立用电子零件的功率晶体管处于半完成状态。其后，该半完成状态的功率晶体管被分离为包含台部1和第1～第3引线4～6的一个个，利用树脂，使其从第1～第3引线4～6的前端起规定长度的部分向外部突出地形成模块从而完成该功率晶体管的制造。
在本实施形态中，为了方便，将引线框架3的第1～第3引线4～6延伸的方向称为引线框架3的纵方向(X方向)，俯视时与纵方向正交的方向称为横方向(Y方向)。
下面说明使本发明特征化的台部1和引线部2的超声波焊接方法。
图3是表示制造图1的引线框架用的台部连结片与引线连结片的结构图，图3A是台部连结片的平面图，图3B是引线连结片的平面图，图4是对台部连结片与引线连结片进行超声波焊接的状态的示意图，图5是超声波焊接了的台部连结片和引线连结片的平面图。
首先，如图3所示，准备台部连结片42和引线连结片43。台部连结片42是由桥部44将台部1在横方向(Y方向)上连接起一定的数目构成的。该台部连结片42利用安装有连续冲压模的高速压机对铜或铜合金制造的平板材料进行冲压制成。又，引线连结片43是在对铜或铜合金制造的平板材料电镀数微米厚度的镍之后，利用安装有连续冲压模的高速压机对其进行冲压制成的。
另一方面，引线连结片43由与台部连结片42中的台部1的数目相同数目的包含第1～第3引线4～6的组连接构成。
接着，如图4所示，将该台部连结片42与引线连结片43重叠。这时，引线连结片43的第1引线4的前端部4b位于台部连结片42的台部1的引线侧的端部1a的上表面的中央部。该第1引线4的前端部4b与台部1的引线侧的端部1a的重叠部在下面称为被焊接部。台部连结片42和引线连结片43由承受构件(未图示)支持其下表面。又，台部连结片42的定位孔9插入导向按压兼用销21，并且在引线连结片43的定位孔8插入导向按压兼用销22。导向按压兼用销21、22具有恰好能够嵌入分别与其对应的定位孔9、8的直径，并且在前端部具有法兰盘，因此，利用将导向按压兼用销21、22插入定位孔9、8的方法，能够将台部连结片42和引线连结片43分别在垂直于厚度的方向和厚度方向上牢靠地定位。
然后，超声波振动头23以规定的压力压在作为被焊接部的第1引线部4的前端部4b的上表面。该超声波振动头23连接于超声波发生器33。超声波发生器33具有发生相当于超声波频率的电信号的超声波振荡器31、操作部(未图示)、根据来自该操作部的操作输入控制超声波振荡器31的控制部32、以及将超声波振荡器31输出的电信号变换为机械振动，发生超声波的上述超声波振动头23，形成能够对该超声波振动头23施加在规定的范围内可变的压力的结构。
然后，在图4所示的状态下，利用对操作部的操作使超声波发生器33工作，使超声波振动头23对被焊接部施加超声波振动和规定的压力。利用由该超声波振动引起的摩擦发热和加压力对被焊接部实施超声波焊接。在实施该超声波焊接时，台部连结片42及引线连结片43由于超声波振动倾向于向X方向和Y方向偏离并且由于上述加压力的作用，倾向于在X方向和Y方向上变形，但是受到导向按压兼用销21、22的抑制。其结果是，台部连结片42和引线连接部43的相对位置保持规定的位置关系，焊接后的台部连接片42及引线连结片43的各部位的位置符合设计值。总之，超声波焊接得以顺利进行。
图5表示该超声波焊接的结果。参照图5，采用这种超声波焊接，被焊接部不是全面熔融，所以焊接部分41的形状比较稳定，因此焊接部分41的机械强度波动小。也不会发生起球等情况。又，由于焊接的工作效率高，用这种焊接方法制造引线框架，与利用压延方法制造引线框架的情况相比，总成本得到降低。
也参照图1，对于经过这样超声波焊接的台部连结片42和引线连结片43，芯片11利用钎焊固定于台部1的芯片搭载部10，该芯片11的一对焊盘12、13分别用金制的引线14、15连接于第2引线5和第3引线6。然后，台部1及第1～第3引线4～6被一个个分离开来，整体上由树脂形成模块。这时，使从第1～第3引线4～6的前端伸出的规定长度的部分向外部突出。以此完成功率晶体管。
这样，采用本实施形态，对台部1与引线部2进行超声波焊接，因此可以将台部1和引线部2分开制造。因此能够确保引线框架3的可靠性并且降低其制造成本。
又，用铜或铜合金构成台部1，用镀镍的铜或铜合金构成引线部2，因此两者连接得特别牢固。这是因为铜或铜合金与镍完全固溶，所以两者的连接部形成FCC结构。因此，也可以用镀镍的铜或铜合金构成台部1，用铜或铜合金构成引线部2，能够得到与此相同的效果。当然也可以用铜或铜合金或镀镍构成两者，在这种情况下又能够得到良好的连接。
又，采用本实施形态，能够将台部1和引线部2分开制造。其结果是，在台部1不存在弯曲部分，可以将其面积做得大，因此能够改善电子产品的放热特性。又可以选择热膨胀系数接近芯片11的材料，因此可以减轻芯片焊接用的焊锡等焊接材料的金属疲劳。这样就可以进一步提高电子零件的可靠性。作为热膨胀系数接近芯片11的引线框架3的材料，可以举出例如Fe、Fe-Ni合金、Al。这些材料可以构成整个引线框架3，也可以构成其表层部分。
第2实施形态图6是本发明第2实施形态的引线框架的结构图，图6A是焊接之前的台部连结片的平面图，图6B是图6A的VIb-VIb线的剖面图，图6C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
如图6A和图6b所示，在本实施形态中，台部1的引线侧的端面的长度方向的中央部形成具有矩形的平面形状的凸部61。该凸部61形成为其上表面与台部1的上表面位于同一面内，而且其厚度t3小于台部1的厚度t1。而且如图6C所示，该凸部61的上表面上超声波焊接着第1引线4的前端部4b。其他要点与第1实施形态相同。
又，图7表示本发明第2实施形态的引线框架的结构的变形例，图7A是焊接之前的台部连结片的平面图，图7B是图7A的VIIb-VIIb线的剖面图，图7C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
如图7A和图7B所示，本实施形态的变形例中，上述凸部61形成于台部1的引线侧的端面的长度方向的端部。该凸部61也形成为其上表面与台部1的上表面位于同一面内，而且其厚度t3小于台部1的厚度t1。而且如图7C所示，在该变形例中，随着凸部61的形成位置的变更，第1引线4与第3引线6的的位置相互替换。然后，在凸部61的上表面上利用超声波焊接方法焊接第1引线4前端部4b。其他要点与第1实施形态相同。
采用这样的结构，可以防止芯片搭载部10的面积受焊接部分的影响而变窄。而且由于凸部61的厚度t3小于台部1的厚度t1，因此凸部61容易压溃，所以易于实施超声波焊接。在这里，最好是使凸部61的厚度t3与第1引线4的厚度相同，在这种情况下最容易进行超声波焊接。
第3实施形态图8表示本发明第3实施形态的引线框架的结构图，图8A是表示铆接之前的台部连结片以及引线部的平面图，图8B是铆接之后的台部连结片以及引线部的平面图，图8C是焊接之后的台部连结片和引线连结片的平面图。
参照图8C，本实施形态的引线框架在利用铆接对台部1和第1引线4进行连接后，对该连接部分进行了焊接。
在铆接之前，如图8A所示，在台部1的引线侧的端部1a的中央部形成前端侧(深部侧)宽，基端侧(入口侧)狭窄的切口部62。另一方面，在第1引线4的前端部形成具有能够嵌入该切口部62的平面形状的凸部63。还有，切口部62及凸部63的形状只要是能够相互嵌合拉不出来的形状即可，不限定于图8A所示的形状。
还有，如图8B所示，在台部1的切口部62嵌入第1引线4的凸部63，利用将该凸部63的一部分压塌的方法将凸部63铆在台部1上。该铆接状态下，在铆接处实现了第1引线4的凸部63与台部1的机械连接，但是对于电气连接则是不充分的。
因此，如图8C所示，利用电弧焊接方法对该铆接部分进行焊接。符号64表示该焊接部。借助于此，将铆接部的表面层熔化，将第1引线4的凸部与台部1充分电气连接。这样使用电弧焊接，则能够简单而且可靠地焊接铆接部的表层部。当然也可以使用其他焊接方法。
这样采用本实施形态，则能够提供可确保可靠性而且能够降低成本的引线框架。
还有，第2实施形态与第3实施形态中只对引线框架进行说明，但是按照第1实施形态中所述的方法，在这种引线框架上搭载所希望的芯片后进行配线，然后再将其模块化，能够得到所希望的电子零件。
又，在第1～第3实施形态中，对连接台部与引线部的情况进行了说明，但是本发明也可以用于台部与引线部以外的厚度互不相同的部分之间连接的情况。
又，在第1～第3实施形态中，对将本发明使用于功率晶体管构成的电子零件的情况进行了说明，但是本发明同样也可以用于其他电子零件。
从以上说明可知，对于本行业的普通技术人员来说，本发明的多种改良和其他实施形态是容易了解的。因此以上的说明应该只是解释为例示，是以向本行业的普通技术人员传授执行本发明的最佳实施形态为目的的。在不脱离本发明的精神的条件下，其结构及/或功能的详细情况可以有实质上的变更。
权利要求
1.一种引线框架，具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及具有比该台部的厚度薄的厚度，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，其特征在于，所述台部与所述引线部通过超声波焊接方法焊接。
2.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于，所述台部在外围具有凸部，引线部用超声波焊接方法焊接于该凸部。
3.根据权利要求2所述的引线框架，其特征在于，所述凸部的厚度比所述台部主体的厚度薄。
4.根据权利要求3所述的引线框架，其特征在于，所述台部的至少表层部由镍或铜构成，所述引线部的至少表层部由镍或铜构成。
5.一种引线框架，具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及连接于该台部的，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，形成总体上具有互不相同的厚度的两个部分，其特征在于，具有所述互不相同的厚度的两个部分通过超声波焊接方法焊接。
6.一种引线框架，具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及具有比该台部的厚度薄的厚度，能够作为所述电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，其特征在于，所述台部与所述引线部通过铆接后焊接的方法连接。
7.一种电子零件，其特征在于，具备权利要求1或5或6所述的引线框架与作为电子零件的主体的芯片，所述引线框架的台部上搭载所述芯片，该芯片电气连接于所述引线部。
全文摘要
本发明公开了一种引线框架以及使用引线框架的电子零件。本发明的引线框架以及使用引线框架的电子零件，为了确保其可靠性并降低成本，具有能够搭载作为电子零件的主体的芯片的板状的台部、以及具有比该台部的厚度薄的厚度，能够作为电子零件的电气连接用的外部连接端子起作用的板状的引线部，在该引线框架中，台部与引线部通过超声波焊接方法焊接。
文档编号H01L23/495GK1532925SQ20031011928
公开日2004年9月29日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年3月18日
发明者宫本忠史, 上川佳宏, 宏, 一, 浅田贤一, 明, 菅原繁明 申请人:姬路东芝电子部品株式会社