半導体用語集

リードフレーム

英語表記:lead-frame

 半導体素子と外部とを電気的に結ぶための導電性材料で、通常は0.1~0.25mm厚の金属板が用いられ、半導体素子とプリント基板との 寸法上の仲介役(インターポーザ、interposer)や、半導体素子で発生した熱の放散などの役割も果たしている。リードフレームの素材としては、鉄合金系ならびに銅合金系が主流で、内部リードの先端にはボンディングを行うために銀や金などのメッキを施してある。
 リードフレームの製法はエッチング法、スタンピング法の2通りがあり、エッチング法は微細加工、特殊形状要求品種や多ピン品種、少量生産品種に向いており、スタンピング法はパターン設計の定まった大量生産品種に向いており、通常、エッチング品より低価格である。
 鉄合金系のリードフレームの特徴としては、(1)熱膨張率が低く(約5~10×10⁻⁶℃⁻¹)、半導体素子の熱膨張率(約3~4×10⁻⁶℃⁻¹)やアルミナ(Al₂O₃)などのセラミックの熱膨張率(約4~8×10⁻⁶℃⁻¹)と比較的よく整合している、(2)強度が比較的高いので、微細加工用に板厚を薄くしやすい、(3)ニッケルなどを多く含むステンレス系合金なので、腐食に強い、(4)素材のコストが高い、(5)熱伝導率が低く、パッケージの熱放散性が悪くなる、などがあげられ、セラミックケース、樹脂封止パッケージの両方で用いられている。
 一方、銅合金系リードフレームの特徴としては、(1)熱伝導率、電気伝導率がよい(鉄系の約10倍)、(2)素材のコストが低い、(3)表面が酸化しやすく、もろい酸化膜を形成する、(4)熱膨張率が高く(約17×10⁻⁶℃⁻¹)、半導体素子の熱膨張率やアルミナ(Al₂O₃)などのセラミックの熱膨張率とは整合していない、などがあげられ、主に熱放散性や電気特性を重視した樹脂封止パッケージで用いられている。おのおの対照的な特徴を有することから、半導体素子やパッケージの要求特性に対応して、選択がなされている。


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