JP2010109284A - Lead frame for electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品に用いるリードフレームの構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a lead frame used for an electronic component.
従来、コンデンサ素子などの回路部品を電子機器の回路と接続するためのリードフレームには、電気伝導率が比較的良好で、かつ機械強度が高いことから、42%Niと58%Feの合金である、42アロイを主材とし、表面にNiメッキ層およびはんだ付け性を向上させるSnメッキ層をもつ材料が一般的に用いられていた(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a lead frame for connecting a circuit component such as a capacitor element to a circuit of an electronic device has a relatively good electrical conductivity and a high mechanical strength. Therefore, an alloy of 42% Ni and 58% Fe is used. A material having 42 alloy as a main material and having a Ni plating layer and a Sn plating layer for improving solderability on the surface is generally used (see, for example, Patent Document 1).
また、電子部品のリードフレームの電気伝導率向上のため、42アロイ基材表面に、ごく薄いCuメッキ層を形成した材料が用いられていた(例えば特許文献2参照)。 Further, in order to improve the electrical conductivity of the lead frame of the electronic component, a material in which a very thin Cu plating layer is formed on the surface of the 42 alloy base has been used (see, for example, Patent Document 2).
しかし、近年、電解コンデンサの更なる低ESR(Equivalent Series Resistance)の要求が高まるなか、特許文献1記載の42アロイを用いる方法では、リードフレームの電気抵抗が高くなり、電解コンデンサのESRが高くなるという問題があった。 However, in recent years, the demand for further low ESR (Equivalent Series Resistance) of electrolytic capacitors has increased. In the method using 42 alloy described in Patent Document 1, the electrical resistance of the lead frame increases and the ESR of the electrolytic capacitors increases. There was a problem.
また、特許文献2記載の42アロイ基材表面にCuメッキ層を形成する方法では、42アロイ基材に比べてCuメッキ層が極端に薄いため、リードフレームの電気抵抗を下げるには不十分であり、逆にCuメッキ層が厚過ぎると、42アロイ基材との熱膨張係数の差が大きすぎるため、固体電解コンデンサを回路基板に実装するためのリフロー時にリードフレームに反りが発生し、ESRが上昇するという問題があった。
Further, the method of forming the Cu plating layer on the surface of the 42 alloy base described in
本発明は上記課題を解決するもので、電気抵抗を抑えながら強度が高く、かつリフロー後のESRの上昇を低減した電子部品用リードフレームを提供するものである。 The present invention solves the above problems, and provides a lead frame for an electronic component that has high strength while suppressing electrical resistance and reduced increase in ESR after reflow.
上記課題を解決するため、本発明の電子部品用リードフレームは、電子部品において電極端子として用いられるリードフレームであって、折り曲げ部分を有する主材と前記折り曲げ部分に形成された副材とを有し、前記主材が前記副材の電気伝導率より高い金属からなり、前記副材が前記主材の強度より高い金属からなり、少なくとも前記主材の金属の母材と前記副材の金属の母材が同一金属元素からなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a lead frame for an electronic component according to the present invention is a lead frame used as an electrode terminal in an electronic component, and includes a main material having a bent portion and a secondary material formed on the bent portion. The main material is made of a metal higher than the electric conductivity of the sub-material, the sub-material is made of a metal higher than the strength of the main material, and at least the base metal of the main material and the metal of the sub-material The base material is made of the same metal element.
本発明によると、電気伝導率の高い主材により、全体として電気抵抗の低いリードフレームが実現する。また、強度の高い副材が主材の折り曲げ部に形成されているため、リードフレーム全体の強度を向上させることができる。さらに、主材と副材に共通する金属を用いているため、熱膨張係数に差が生じにくく、リフロー時に反りが生じにくい。したがって、リフロー後のESRの上昇を低減させることができる。 According to the present invention, a lead frame having a low electrical resistance as a whole is realized by the main material having a high electrical conductivity. In addition, since the strong secondary material is formed in the bent portion of the main material, the strength of the entire lead frame can be improved. In addition, since a common metal is used for the main material and the secondary material, a difference in thermal expansion coefficient is unlikely to occur, and warping is unlikely to occur during reflow. Therefore, an increase in ESR after reflow can be reduced.
また、本発明においては、前記主材が銅からなり、前記副材が銅の合金からなるものであってもよい。この場合、上記構成により、電気抵抗が低いリードフレームが実現する。 In the present invention, the main material may be made of copper, and the secondary material may be made of a copper alloy. In this case, the above configuration realizes a lead frame with low electrical resistance.
また、本発明においては、前記主材と前記副材との熱膨張係数の差が0.5×10−6/℃以下であることが好ましい。このように、熱膨張係数の差を小さくすることで、リフロー時に反りがほとんど生じない。 Moreover, in this invention, it is preferable that the difference of the thermal expansion coefficient of the said main material and the said submaterial is 0.5 * 10 < -6 > / degrees C or less. Thus, by reducing the difference in thermal expansion coefficient, almost no warping occurs during reflow.
上記のように、電気伝導率の高い主材により、全体として電気抵抗の低いリードフレームが実現でき、また、強度の高い副材が主材の折り曲げ部に形成されているため、リードフレーム全体の強度が高い。さらに、主材と副材に同金属または母材が同じ合金を用いているため、熱膨張係数に差が生じにくく、リフロー時に反りが生じにくい。したがって、リフロー後のESRの上昇を低減することができる。 As described above, a lead frame having a low electrical resistance as a whole can be realized by the main material having a high electrical conductivity, and a secondary material having a high strength is formed in the bent portion of the main material. High strength. Furthermore, since the same metal or the same base metal alloy is used for the main material and the secondary material, a difference in thermal expansion coefficient is unlikely to occur, and warpage is unlikely to occur during reflow. Therefore, an increase in ESR after reflow can be reduced.
以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。図1は、本実施形態のリードフレーム10および20を適用したコンデンサ1の正面図である。なお、図1は、外装樹脂層4の断面図を含んでいる。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a front view of a capacitor 1 to which the
コンデンサ1に使用されるコンデンサ素子2は、固体電解コンデンサである。コンデンサ素子2には陽極導出線3が設けられており、リードフレーム10はこの陽極導出線3に接続されている。また、コンデンサ素子2の表面には、誘電体酸化皮膜層および、陰極となる陰極引出層が形成され、この陰極引出層にリードフレーム20が接続されている。コンデンサ素子2の周囲には、外装樹脂層4が形成されており、リードフレーム10および20の一部は、外装樹脂層4の外部へと露出している。
The
次に、リードフレーム10についてより詳細に説明する。図2(a)は、図1のリードフレーム10を、図1の斜め左上方から見た斜視図である。図2(b)は、図2(a)のIIB線に沿った断面の図である。なお、図2(a)は、リードフレーム10からNiメッキ層14およびSnメッキ層15を除いた状態の図である。
Next, the
リードフレーム10は、金属またはこの金属の合金からなる主材11を有している。主材11は、二箇所において折り曲げられており、全体として「コ」字型の概略形状を有している。主材11の折り曲げ部11aおよび11bには、副材12および13が形成されている。
The
副材12および13は、いずれも主材11に用いられた上記の金属または母材が同じ合金からなる。副材12および13に用いられている金属材料は、主材11の金属材料より機械強度が高い材料となるものである。副材12および13は、図2(b)に示すように主材11に埋め込まれており、主材11の厚さ方向に貫通している。また、副材12および13は、図2(b)に示すように断面において左右から主材11に挟まれている。
つまり、副材12および13は、いずれも主材11を完全には分断しておらず、主材11は、陽極導出線3に接続される端部11cから外装樹脂層4の外部へと露出した端部11dまで単独で導通可能である。
The
That is, the
さらに、主材11、副材12および13の全体の表面には、内側から順にNiメッキ層14およびSnメッキ層15が形成されている。
Furthermore, a
以上の構成によると、金属材料からなる主材11が、陽極導出線3に接続される端部11cから外装樹脂層4の外部へと露出した端部11dまで単独で導通可能である。したがって、主材11の材料として電気伝導率が高いものを採用すると、リードフレーム10全体として電気抵抗を小さくできる。
According to the above configuration, the
また、主材11の折り曲げ部11aおよび11bに、主材11の材料より強度の高い副材12および13を埋め込んでいるため、リードフレーム10の全体としての強度が高くなる。なお、強度を確保するという観点から、図2(b)の断面において、副材12および13の面積がリードフレーム10全体の面積に対して50%以上であることがより好ましい。
Further, since the
さらに、主材11と副材12および13とに共通の金属を用いているので、これらの間の熱膨張係数に差が生じにくい。このため、リフロー時に反りなどが生じにくい。
Further, since a common metal is used for the
なお、リードフレーム20もリードフレーム10と同様、主材11並びに副材12および13と同様の材料からなる主材と副材を有している。リードフレーム20の主材は図1に示すように四箇所において折り曲げられており、これらの折り曲げ部のそれぞれに副材が埋め込まれている。
The
[実施例1]
以下に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
[Example 1]
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described.
まず、コンデンサ1全体について説明する。タンタル粉末に陽極導出線3を埋設し、所定の形状にプレス成形後、焼結して2.4mm×1.5mm×1.2mmの多孔質体とし、リン酸水溶液中において印加電圧10Vで陽極酸化を行い、多孔質体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、コンデンサ陽極体を得た。
First, the entire capacitor 1 will be described.
次に、上記のコンデンサ陽極体を、2,4−エチレンジオキシチオフェン(以下、EDOTと略す)を含むモノマー溶液とドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を含む酸化剤溶液とを用いて化学酸化重合し、導電性高分子層を形成した。 Next, the capacitor anode body is chemically oxidatively polymerized using a monomer solution containing 2,4-ethylenedioxythiophene (hereinafter abbreviated as EDOT) and an oxidizer solution containing ferric dodecylbenzenesulfonate. A conductive polymer layer was formed.
なお、近年、電子機器のデジタル化にともない、電子部品には優れた高周波特性が求められていることから、固体電解コンデンサに用いられる固体電解質には、低ESR化を目的として導電性高分子が使用されている。一般に、固体電解コンデンサに使用される導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンまたはそれらの誘導体等がある。なかでもポリチオフェンは、ポリピロールやポリアニリンと比較して導電率が高く、かつ熱安定性に優れていることから使用されることが多い。 In recent years, with the digitization of electronic equipment, electronic components are required to have excellent high-frequency characteristics. Therefore, a solid polymer used for a solid electrolytic capacitor has a conductive polymer for the purpose of reducing ESR. in use. In general, examples of the conductive polymer used in the solid electrolytic capacitor include polythiophene, polypyrrole, polyaniline, and derivatives thereof. Of these, polythiophene is often used because it has higher electrical conductivity and better thermal stability than polypyrrole and polyaniline.
次に、導電性高分子層の上に、カーボンペースト、銀ペーストを塗布、乾燥して、カーボン層および銀層を順次形成してコンデンサ素子2とした。そして、この銀層の上に陰極リードフレーム20を接続すると共に、陽極導出線3に陽極リードフレーム10を接続した。その後、トランスファーモールドにより外装樹脂層4を形成した。
Next, a carbon paste and a silver paste were applied and dried on the conductive polymer layer, and a carbon layer and a silver layer were sequentially formed to obtain a
本実施例のリードフレーム10についてより詳細に説明する。主材11として、電気伝導率100%IACS、引張り強さ390N/mm2、熱膨張係数17.7×10−6/℃の無酸素銅(C1020)を用いた。また、副材12および13として、電気伝導率35%IACS、引張り強さ830N/mm2、熱膨張係数17.2×10−6/℃のCuアロイ(C185)を共通に用いた。また、主材11、副材12および13の全体の表面には、Niメッキ層14およびSnメッキ層15を形成した。
The
リードフレーム10の各層の厚さは、主材11、副材12および13が0.9mm、Niメッキ層14が1μmずつ、Snメッキ層15が5μmずつとした。
The thickness of each layer of the
[実施例2]
副材12および13として、電気伝導率35%IACS、引張り強さ650N/mm2、熱膨張係数17.3×10−6/℃のCuアロイ(C125)を共通に用いた。これ以外は、実施例1と同様の方法で固体電解コンデンサ1を作製した。
[Example 2]
As the
[比較例]
副材12および13として、電気伝導率3%IACS、引張り強さ640N/mm2、熱膨張係数7.0×10−6/℃の42アロイを共通に用いた。これ以外は、実施例1と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。
[Comparative example]
As the
(従来例1)
以下、従来例について説明する。図3(a)は、従来例1のリードフレーム80の構成を示す斜視図である。図3(b)は、図3(a)のIIIB線に沿った断面の図である。なお、図3(a)は、リードフレーム80からNiメッキ層84およびSnメッキ層85を除いた状態の図である。
(Conventional example 1)
A conventional example will be described below. FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of the
リードフレーム80は、主材81を有しているが、実施例1のような副材を有していない。主材81は、主材11と同様に二箇所において折り曲げられており、全体として「コ」字型の概略形状を有している。主材81の表面には、内側から順にNiメッキ層84およびSnメッキ層85が形成されている。主材81には、電気伝導率3%IACS、引張り強さ640N/mm2、熱膨張係数7.0×10−6/℃の42アロイを用いた。上記の構成以外は、実施例1と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。
The
(従来例2)
図4(a)は、従来例2のリードフレーム90の構成を示す斜視図である。図4(b)は、図4(a)のIVB線に沿った断面の図である。なお、図4(a)は、リードフレーム90からCuメッキ層94、Niメッキ層95、Pdメッキ層96およびAuメッキ層97を除いた状態の図である。
(Conventional example 2)
FIG. 4A is a perspective view showing a configuration of the
リードフレーム90は、主材91を有しているが、実施例1のような副材を有していない。主材91は、主材11と同様に二箇所において折り曲げられており、全体として「コ」字型の概略形状を有している。主材91の表面には、内側から順にCuメッキ層94、Niメッキ層95、Pdメッキ層96およびAuメッキ層97が形成されている。上記の構成以外は、従来例1と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。
The
[測定結果]
上記の実施例1等においてESR値およびフレーム折り曲げ回数を測定した結果を表1に示す。なお、ESR値は、リフロー前およびリフロー後のそれぞれにおいて測定した。ESR測定周波数は100kHzであり、リフロー条件は260℃で10秒間を3回である。また、フレーム折り曲げ回数は、各リードフレームの折り曲げ部において90°折り曲げた後、元に戻すことを1回とし、リードフレームが断裂するまでこの曲げ戻しを繰り返した際の曲げ戻し回数を示す。これらの測定値は、各50個のリードフレームでの平均値である。
[Measurement result]
Table 1 shows the results of measuring the ESR value and the number of frame folding in Example 1 and the like. The ESR value was measured before reflow and after reflow. The ESR measurement frequency is 100 kHz, and the reflow condition is 260 ° C. for 10 seconds three times. Further, the number of times of frame bending indicates the number of times of bending back when the bending portion of each lead frame is bent 90 ° and then returned to the original state and this bending back is repeated until the lead frame is torn. These measured values are average values of 50 lead frames.
表1より明らかなように、実施例1、2は、従来例1および2と比較して、リフロー前後のESR特性およびフレーム折曲げ回数が良好な値を示した。 As is clear from Table 1, Examples 1 and 2 showed better values for the ESR characteristics before and after reflow and the number of frame bends compared to Conventional Examples 1 and 2.
ここで、主材11と、副材12および13とを母材の異なる金属で形成した場合(比較例)、リフロー前のESR値は改善されるが、リフロー後に大きく上昇するため、主材11と、副材12および13とを、同金属または母材が同じ合金で形成し、さらに熱膨張係数の差を、0.5×10−6/℃以下(実施例1および2)とすることがより好ましいことが分かる。このため、コンデンサ1を回路基板に実装するための260℃リフローの際にフレームに熱応力が発生せず、実装不良や電気特性の悪化を引き起こさない。したがって、比較例とくらべてESR特性の良好な導電性高分子固体電解コンデンサを提供することができる。
Here, when the
また、実施例1、2は、リードフレーム10の機械強度を高く保ったまま電気抵抗を下げることができるため、従来例1、2および比較例と比べてもリフロー前後のESR特性が良好な導電性高分子固体電解コンデンサを提供することができる。
Further, in Examples 1 and 2, the electrical resistance can be lowered while keeping the mechanical strength of the
[変形例]
以下、本実施形態の変形例について説明する。図5および図6は、本実施形態の変形例であるリードフレーム110および210の構成図である。上記の実施例では折り曲げ部にのみ副材を形成する構造としたが、図5や図6に示すような構造としても同様の効果が得られる。なお、図5および図6において上記の実施例と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Modification]
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described. 5 and 6 are configuration diagrams of
図5(a)はリードフレーム110の斜視図であり、図5(b)は図5(a)のVB線に沿った断面図である。図5(a)は、リードフレーム110からNiメッキ層14およびSnメッキ層15を除いた状態の図である。リードフレーム110は主材111並びに副材112および113を有している。主材111は、実施例と同様に二箇所において折り曲げられており、全体として「コ」字型の概略形状を有している。副材112および113は、主材111の折り曲げ部の内部に埋設されている。主材111は、上述の主材11と同様の材料から構成されており、副材112および113は、上述の副材12および13と同様の材料から構成されている。
5A is a perspective view of the
図6(a)はリードフレーム210の斜視図であり、図6(b)は図6(a)のVIB線に沿った断面図である。図6(a)は、リードフレーム210からNiメッキ層14およびSnメッキ層15を除いた状態の図である。リードフレーム210は、主材211aおよび211bを有している。主材211aおよび211bは、それぞれ二箇所において折り曲げられており、全体として「コ」字型の概略形状を有している。
さらに、主材211aおよび211bの間には、これらの部材に挟まれるように副材212が設けられている。主材211aおよび211b並びに副材212は、図6(b)に示す断面とは直交する縦断面に関して互いに同じ形状を有している。主材211aおよび211bは、上述の主材11と同様の材料から構成されており、副材212は、上述の副材12および13と同様の材料から構成されている。
6A is a perspective view of the
Further, a sub-material 212 is provided between the
以上のリードフレーム110および210の形態においても、主材の折り曲げ部に副材を埋め込んでいるため、リードフレーム全体として強度が高い。また、主材と副材とに一部共通の金属を用いているので、これらの間の熱膨張係数に差が生じにくい。このため、リフロー時に反りなどが生じにくい。 Also in the forms of the lead frames 110 and 210 described above, since the secondary material is embedded in the bent portion of the main material, the strength of the entire lead frame is high. In addition, since a part of the common metal is used for the main material and the secondary material, a difference in the coefficient of thermal expansion between them hardly occurs. For this reason, warpage or the like hardly occurs during reflow.
<その他の変形例>
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて、様々な変更が可能なものである。
<Other variations>
The above is a description of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the means for solving the problems. Is possible.
例えば、上述の実施形態では、リードフレーム表面のメッキをNiメッキ層、Snメッキ層としたが、Pdメッキ層、Auメッキ層もしくはAgメッキ層のようなその他の公知のメッキ層を用いても同様の効果が得られる。 For example, in the above-described embodiment, the lead frame surface is plated with a Ni plating layer or a Sn plating layer, but other known plating layers such as a Pd plating layer, an Au plating layer, or an Ag plating layer may be used. The effect is obtained.
さらに、コンデンサ陽極材料としてタンタルを用いたが、ニオブやアルミニウムのような弁作用金属を用いても同様の効果が得られる。 Further, although tantalum is used as the capacitor anode material, the same effect can be obtained by using a valve metal such as niobium or aluminum.
また、固体電解質として導電性高分子を用いたが、二酸化マンガンを用いても同様の効果が得られる。 Moreover, although the conductive polymer was used as the solid electrolyte, the same effect can be obtained by using manganese dioxide.
また、本発明は、タンタル固体電解コンデンサに適用したが、リードフレームに折曲げ部分を有するその他の電子部品に適用しても同様の効果が得られる。 Although the present invention is applied to a tantalum solid electrolytic capacitor, the same effect can be obtained when applied to other electronic components having a bent portion in the lead frame.
また、上述の実施形態では、主材の各折り曲げ部に副材が埋め込まれているが、折り曲げ部の一部にのみ副材が設けられていてもよい。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the submaterial is embedded in each bending part of the main material, the submaterial may be provided only in a part of bending part.
1 コンデンサ
2 コンデンサ素子
3 陽極導出線
4 外装樹脂層
10,20,80,90,110,210 リードフレーム
11,81,91,111,211a,211b 主材
12,13,112,113,212 副材
14、84、95 Niメッキ層
15、85 Snメッキ層
94 Cuメッキ層
96 Pdメッキ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
折り曲げ部分を有する主材と前記折り曲げ部分に形成された副材とを有し、
前記主材が前記副材の電気伝導率より高い金属からなり、
前記副材が前記主材の強度より高い金属からなり、
少なくとも、前記主材の金属の母材と前記副材の金属の母材が同一金属元素からなることを特徴とする電子部品用リードフレーム。 A lead frame used as an electrode terminal in an electronic component,
A main material having a bent portion and a secondary material formed in the bent portion;
The main material is made of a metal higher than the electrical conductivity of the sub-material,
The secondary material is made of a metal higher than the strength of the main material,
The lead frame for electronic parts, wherein at least the metal base material of the main material and the metal base material of the secondary material are made of the same metal element.
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