JP2006049777A - 半導体集積装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被実装体に対する実装部品のハンダ取付位置の精度を損なうことなく実装部品を被実装体にハンダ取付することが可能な半導体集積装置を得ること。
【解決手段】ハンダ濡れ性を有し実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品と、周囲がハンダ濡れ性を有さないソルダレジスト３ａで囲まれ、実装部品のハンダ取付面が載置されるハンダ濡れ性を有するソルダレジスト開口部２１を有する被実装体と、実装部品のハンダ取付面と被実装体のソルダレジスト開口部２１とを接合するハンダ２ａと、を備え、被実装体のソルダレジスト開口部２１は、実装部品のハンダ取付面の寸法より僅かに大きい狭部と、実装部品の外径寸法よりも大きい広部とが各辺において隣接するように、ソルダレジスト３ａで囲まれている。
【選択図】 図５−３

Description

この発明は、パワーエレクトロニクス向け半導体集積装置のペレット状の半導体集積素子や電気回路が構成された絶縁基板などの絶縁体を、それぞれ絶縁体や放熱体にハンダで取付けた半導体集積装置に関するものである。

従来、半導体集積装置のハンダ取付構造として、直方体状の外形を有する半導体集積素子の一面をハンダ取付面として導体などの上に載置し、両者をハンダ付けする構造が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。このような形状の半導体集積素子では、ハンダ取り付け時のハンダの濡れ広がりを規制するために、ハンダ濡れ性を有しないソルダレジストと称される耐熱性樹脂を配線パターンとして形成された導体上に被覆し、ハンダ取付部のみソルダレジストを被覆しないソルダレジスト開口部（いわゆるランド）を設けるようにしている。これにより、半導体集積素子のハンダ取付位置が規制される。

ＣＯＢ、ＴＯＢ実装を中心とするベアチップ実装 ―最新技術開発と信頼性対策―、技術情報協会、１９９０年、ｐ．４１１

ところで、半導体集積素子には、上述した直方体状のもののほか、ハンダ取付面を有する側の形状が逆錐台形を有するもの、すなわちハンダ取付面から上方向に向かうにつれてハンダ取付面に平行な方向の寸法が大きくなる形状を有するものも存在する。このような半導体集積素子は、逆錐台形の底面がハンダ濡れ性を有するハンダ取付面であり、逆錐台形の錐面がハンダ濡れ性を有さない部材によって形成される構造を有する。しかし、このようなハンダ取付面を有する側の形状が逆錐台形を有する半導体集積素子、より一般的にはハンダ取付面が半導体集積素子のハンダ取付面方向の最大外形寸法よりも小さい素子についてのハンダ取付位置の規制については従来知られていなかった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ハンダ取付面がこの面と平行な方向の最大外形寸法よりも小さい形状を有する半導体集積素子などの実装部品を、基材となる被実装体に対してハンダ取付位置の精度を損なうことなくハンダ取付することが可能な半導体集積装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる半導体集積装置は、ハンダ濡れ性を有し実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品と、周囲がハンダ濡れ性を有さない絶縁層膜で囲まれ、前記実装部品のハンダ取付面が載置されるハンダ濡れ性を有する実装部品取付部を有する被実装体と、前記実装部品のハンダ取付面と前記被実装体の実装部品取付部とを接合するハンダと、を備える半導体集積装置であって、前記被実装体の実装部品取付部は、前記実装部品のハンダ取付面の寸法より僅かに大きい狭部と、前記実装部品の外径寸法よりも大きい広部とが各辺において隣接するように、前記絶縁膜層で囲まれていることを特徴とする。

この発明によれば、被実装体の実装部品取付部が実装部品のハンダ取付面よりもわずかに大きく形成された狭部を有するので、ハンダ取付面がこの面と平行な方向の最大外形寸法よりも小さい形状を有する実装部品をハンダ取付した場合でも、実装部品の位置を規制し位置精度のよいハンダ取付が可能となる。この結果、実装部品の取付位置精度がよくなるので、被実装体に実装した実装部品にワイヤボンディングを行う際に、ワイヤ位置ズレによるボンディング不良が誘発されないという効果を有する。また、被実装体の実装部品取付部が実装部品の外形寸法よりも広く形成された広部を有するように構成されているので、ハンダ取付面がこの面と平行な方向の最大外形寸法よりも小さい形状を有する実装部品をハンダ取付した場合でもハンダが実装部品取付部の外部に流出せず、ボール状のハンダの発生を防ぐことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体集積装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。ただし、はじめにハンダ取付面がこの面と平行な方向の半導体集積素子の最大外形寸法よりも小さい形状を有する半導体集積素子におけるハンダ取付位置の精度を確保するために生じる問題点を挙げ、その後にこの問題点を解決するための具体的な実施の形態を説明する。

図１４−１〜図１４−２は、ハンダ取付面がこの面と平行な方向の最大外形寸法よりも小さい形状を有する半導体集積素子のハンダ取付構造を模式的に示す断面図である。これらの図に示されるように、半導体集積素子１０１は、下側が逆錐台形の形状を有し、逆錐台形の底面はハンダ濡れ性を有するハンダ取付面１１３であり、逆錐台形の錐面はハンダ濡れ性を有さない部材によって形成される構造を有する。また、半導体集積素子１０１のハンダ取付面１１３の方向の外形寸法は、ハンダ取付面１１３の外形寸法よりも大きく、ハンダ取付面１１３よりも張り出した構造を有し、ハンダ取付面１１３から上方向に向かうにつれてハンダ取付面１１３に平行な方向の寸法が大きくなり、半導体集積素子１０１の厚み方向のほぼ中央部付近で外形寸法が最大となる。このように、半導体集積素子１０１の錐面は、半導体集積素子１０１が実装される被実装体１０５の上面に対して所定の角度を有してハンダ取付面１１３よりも外側上方向に向かって伸びているので、その結果、半導体集積装置１０１のハンダ取付面の外周囲には庇状の突出部１１４が形成される。

このような形状を有する半導体集積素子１０１において、図１４−１に示されるように、半導体集積素子１０１の外形寸法に合わせて、半導体集積素子１０１が実装される被実装体１０５の上面のソルダレジスト１０３に開口（ランド）を形成してハンダ１０２によって取付を行った場合には、実装部品としての半導体集積素子１０１の位置精度を確保することができないという問題点があった。また、図１４−２に示されるように、ハンダ取付面１１３の寸法に合わせて、ソルダレジスト１０３に開口部を形成してハンダ１０２によって取付を行った場合には、ハンダ１０２が半導体集積素子１０１の外周囲にはみ出し、ハンダ取付時の加熱溶融によってハンダ１０２が表面張力によってボール状になってしまうという問題点があった。特に、ハンダ１０２に濡れない庇状の突出部１１４とソルダレジスト１０３との間でハンダ１０２を挟み込む状態でボール状のハンダ１０２ａが形成され、ハンダ１０２の凝固後にこのボール状のハンダ１０２ａが庇状の突出部１１４とソルダレジスト１０３との間に機械的に保持されてしまっていた。そのため、その後の洗浄工程での洗浄によってもこのボール状のハンダ１０２ａは除去されにくく、多数のハンダ取付不良が発生してしまうという問題点もあった。また、ボール状のハンダ１０２ａが洗浄工程で除去されたとしても、洗浄装置内にこのボール状のハンダ１０２ａが堆積することによって洗浄装置を損傷したり、または洗浄装置内に堆積したボール状のハンダ１０２ａを取り除くなどの装置の保守管理費用が増大したりするなどの問題点が生じていた。

そこで、この発明では、図１４−１〜図１４−２に示されるようなハンダ濡れ性を有し、実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品を、被実装体１０５に取付ける場合に位置精度を確保することが可能なハンダ取付構造を有する半導体集積装置を得ることを目的とする。以下に、この発明によるハンダ取付構造を有する半導体集積装置の実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明にかかる半導体集積装置のハンダ取付構造によって取付けられた実装部品を有する半導体集積装置の断面を模式的に示す図であり、図２は、ハンダ取付面の外周囲にハンダ接合性をもたらさない材料で構成された庇状の突出部を有する半導体集積素子の下面図であり、図３は、この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図であり、図４−１〜図４−２は、半導体集積素子と被実装体に設けられた開口部の寸法の関係を示す図であり、図４−１は、半導体集積素子がソルダレジスト開口部に取付けられた状態の平面図であり、図４−２は、図４−１の断面図である。また、図５−１〜図５−３は、絶縁基板上に半導体集積素子をハンダ取付する手順を模式的に示す平面図であり、図６−１〜図６−３は、図５−１〜図５−３のそれぞれのＡ−Ａ断面図であり、図７−１〜図７−３は、図５−１〜図５−３のそれぞれのＢ−Ｂ断面図である。

図１では、ハンダ取付面を有する側が逆錐台形状を有し、この逆錐台形状の下面がハンダ取付面を構成する半導体集積素子１ａと、裏面全体がハンダ取付面となる半導体集積素子１ｂの２種類の半導体集積素子１ａ，１ｂを取付けた絶縁基板９が、さらに放熱体５上に取付けられた部分の断面構造を示している。

放熱体５は、熱伝導率のよい材料からなり、絶縁基板９が配置される領域を除いた上面にハンダ濡れ性を有しない絶縁層膜であるソルダレジスト３ｂが被覆された構成を有する。この放熱体５のランド部分にハンダ２ｄがマウントされ、絶縁基板９が取付けられる。なお、この明細書では、ソルダレジストで被覆されない部分をソルダレジスト開口部またはランドといい、特許請求の範囲の実装部品取付部に対応する。

絶縁基板９は、絶縁性の材料からなる絶縁体６と、その上面の所定の位置にパターン形成された導体４ａ，４ｂと、導体４ａ，４ｂ上の一部の領域を除いて上面全体に被覆されるソルダレジスト３ａと、放熱体５とのハンダ取付を行なうために下面に設けられるハンダ取付金属体１０と、を備えて構成される。導体４ａ，４ｂ上に形成されるランド部分にハンダ２ａ，２ｃがマウントされ、それぞれに半導体集積素子１ａと、半導体集積素子１ｂを備える放熱導体８とが取付けられる。

半導体集積素子１ａは、絶縁基板９の導体４ａの上面に形成されるランドにハンダ２ａによって取付けられる。この半導体集積素子１ａは、上述したように下部が逆錐台形状を有しているので、上面側から観察したときの投影面積が、導体４ａと接続されるハンダ取付面（下面）の面積よりも大きい形状を有している。つまり、図に示されるように、半導体集積素子１ａの上下面の面積よりもこれらの面に平行な面の面積が高さ方向中央部に向かうにつれて広くなるような断面形状を有している。

半導体集積素子１ｂは、同じく絶縁基板９の導体４ｂの上面に形成されるランドに取付けられるが、半導体集積素子１ａとは異なり、熱伝導率のよい材料からなる放熱導体８の上面にハンダ２ｂで取付けられ、この放熱導体８が導体４ｂの上面に形成されるランドにハンダ２ｃによって取付けられる。この半導体集積素子１ｂは、上述したようにその外形を上面から観察したときの投影面積が、放熱導体８と接続されるハンダ取付面（下面）の面積と等しくなっている。

半導体集積素子１ａ，１ｂが取付けられた絶縁基板９は、放熱体５の上面に形成されるランドにハンダ２ｄによって取付けられる構造を有している。また、半導体集積素子１ａ，１ｂの上面は、ボンディングワイヤ７によって電気的に接続される構成となっている。

半導体集積素子１ａと絶縁基板９の導体４ａとの間のハンダ２ａ、半導体集積素子１ｂと放熱導体８との間のハンダ２ｂ、放熱導体８と絶縁基板９の導体４ｂとの間のハンダ２ｃ、および絶縁基板９のハンダ取付金属体１０と放熱体５との間のハンダ２ｄは、それぞれのハンダ２ａ〜２ｄを挟む構成部材同士を電気的に接続するだけでなく、しっかりと機械的にも固定する機能を有する。

図２に示されるように、半導体集積素子１ａの裏面には、ハンダ接合性を有するハンダ取付用の裏面電極金属膜１１と、ハンダ接合性をもたらさない材料によって構成される裏面電極絶縁膜１２が形成されている。裏面電極金属膜１１は、耐酸化性が高くハンダ取付に適した、たとえば金、銀またはニッケルなどの薄い金属膜でその最表面層が構成される。また、裏面電極絶縁膜１２は、裏面電極金属膜１１の外周部分（すなわち逆錐台形状の錐面部分）に形成され、ハンダ２ａに対して濡れ性がなく、ハンダ取付ができない、たとえば酸化ケイ素や窒化ケイ素などの材料によって構成される。この裏面電極絶縁膜１２が形成される部分は、図１に示されるように、ハンダ取付面である裏面電極金属膜１１に対して外側上方向に傾斜を有しており、その結果、半導体集積素子１ａには庇状の突出部１４が形成される。

図３は、このような形状の半導体集積素子１ａに対しても位置精度を確保してハンダ取付が可能な絶縁基板９のソルダレジスト開口部（ランド）の形状を示している。図示しない絶縁基板９上には、導体４ａがパターン形成され、この導体４ａの一部を除く上面にソルダレジスト３ａが被覆された構成を有している。このソルダレジスト３ａによって被覆されない導体４ａ上の領域はソルダレジスト開口部（ランド）２１である。ソルダレジスト開口部２１は、略矩形状を有しており、対向する各辺について略対称的な配置で開口部内部に向けて突出する凸型部２２が形成されている。ここで、ソルダレジスト開口部２１が凸型部２２との接合部分を通って形成される領域を外部開口部２１ａといい、この凸型部２２の先端を通り、外部開口部２１ａと略相似形の領域（図中、点線で囲まれる領域）を内部開口部２１ｂというものとする。外部開口部２１ａは、半導体集積素子１ａのハンダ取付面方向の外形寸法よりも大きく形成され、また、内部開口部２１ｂは、半導体集積素子１ａのハンダ取付面である裏面電極金属膜１１の寸法よりも僅かに大きく形成されている。なお、特許請求の範囲における狭部とは、ソルダレジスト開口部２１の対向する辺の凸型部２２の先端間の対向する距離の短い部分をいい、同じく広部とは、狭部と同一の辺において、ソルダレジスト開口部２１の対向する辺の凸型部２２が形成されない位置における対向する距離の長い部分のことをいう。

図４−１〜図４−２に示されるように、半導体集積素子１ａの矩形状のハンダ取付面である裏面電極金属膜１１の一辺の寸法をＬとし、ハンダ取付面の中心がソルダレジスト開口部２１の内部開口部２１ｂの中心と一致するように取り付けた際のハンダ取付面の端部からソルダレジスト開口部２１の内部開口部２１ｂまでの距離をｄとする。半導体集積素子１ａの場合、この距離ｄは０．０５〜０．２５ｍｍ程度設けられる。ただし、半導体集積素子１ａの寸法に応じて裏面電極金属膜１１の寸法Ｌは大体３〜１５ｍｍとなるので、おおよその目安として、裏面電極金属膜１１の寸法Ｌに対して、距離ｄが０．００２Ｌ≦ｄ≦０．０３Ｌとなるようにソルダレジスト開口部２１の内部開口部２１ｂが形成される。このように、内部開口部２１ｂを裏面電極金属膜１１の寸法よりも僅かに大きく形成することで、内部開口部２１ｂを規定する凸型部２２の先端によって、ハンダ２ｂの広がりが規制されるとともに、ハンダ２ｂの表面張力によって半導体集積素子１ａの裏面電極金属膜１１の位置が内部開口部２１ｂ内に収まるように規制される。

一方、外部開口部２１ａを半導体集積素子１ａの外形寸法よりも大きく形成することで、ハンダ取付時に内部開口部２１ｂからはみ出したハンダは外部開口部２１ａの領域へと逃げることができる。そして、半導体集積素子１ａの外形寸法内には凸型部２２を除いてソルダレジスト３ａが形成されていないので、図１４−２で説明したように半導体集積素子１ａの庇状の突出部１４とソルダレジスト２２との間でボール状のハンダが形成され、固着されることを防ぐことができる。

つまり、このような構造を有するソルダレジスト開口部２１にハンダ２ａを載せ、実装部品である半導体集積素子１ａを接合すると、ハンダ２ａが溶融時に、開口部２１内の凸型部２２によってハンダ２ａの流動性が規制されて、半導体集積素子１ａの取付位置が規制されるとともに、余分なハンダを内部開口部２１ｂと外部開口部２１ａとの間の領域に逃がすことができる。

つぎに、図２の半導体集積素子１ａを図３のソルダレジスト３ａの開口部に取付ける過程について図５−１〜図７−３を参照しながら説明する。まず、図５−１〜図７−１に示すように、絶縁基板９上に形成されたソルダレジスト３ａが開口露出している導体４ａ上に、たとえばペースト状または板状などのハンダ２ａを供給する（図５−２〜図７−２）。その後、図２に示されるペレット状の半導体集積素子１ａをマウントし、ハンダ２ａを加熱溶融する。ハンダ２ａがソルダレジスト開口部２１上で溶融状態にある場合には、半導体集積素子１ａをハンダ２ａ上にマウントしても、ハンダ２ａの表面張力によって凸型部２２で囲まれる内部開口部２１ｂ内に半導体集積素子１ａの裏面電極金属膜１１が収まる。この状態のままハンダ２ａを冷却して凝固させることにより、半導体集積素子１ａの裏面電極金属膜１１と絶縁基板９上のソルダレジスト開口部２１に露出している導体４ａとが固着接合し、半導体集積装置のハンダ取付構造を形成している（図５−３〜図７−３）。なお、図５−３〜図７−３では、ハンダ２ａが固化した後の状態を示している。

図５−３は、半導体集積素子１ａを絶縁基板９にハンダ取付した上面図であり、図中の破線は半導体集積素子１ａの裏面にあるため上面からは観察されない裏面電極金属膜１１と裏面電極絶縁膜１２の境界を表している。図６−３は、図５−３において凸型部２２が形成されていない領域（外部開口部）におけるＡ−Ａ断面図であり、図７−３は、図５−３において凸型部２２が形成されている領域（内部開口部）におけるＢ−Ｂ断面図である。これらのいずれの断面図においても、ハンダ２ａはソルダレジスト３ａの開口端まで濡れ拡がって接合されている。また、図６−３に示されるように、半導体集積素子１ａの外形寸法よりもソルダレジスト３ａの外部開口部２１ａの方が大きいにもかかわらず、被実装体である絶縁基板９に対して実装部品である半導体集積素子１ａのハンダ取付の位置精度は良好であった。さらに、図７−３では、ソルダレジスト３ａの内部開口部２１ｂよりも半導体集積素子１ａの外形寸法よりもの方が大きいにもかかわらず、実装部品である半導体集積素子１ａの周囲にボール状のハンダは発生していなかった。

この実施の形態１によれば、ソルダレジスト開口部２１において、半導体集積素子１ａの裏面電極金属膜１１より僅かに大きく形成された箇所（凸型部２２）を設けたので、庇状の突出部を有する半導体集積素子１ａをハンダ２ａで取付ける場合でも、半導体集積素子１ａの位置精度を確保し、位置精度のよいハンダ取付が可能となる。このように、ハンダ取付の位置精度が確保されているため、ワイヤボンディング工程でボンディング不良を誘発しないという効果を有する。また、ソルダレジスト開口部２１において外部開口部２１ａが半導体集積素子１ａの外形寸法より大きく開口しているので、ハンダ取付中にハンダがソルダレジスト開口部２１の外部のソルダレジスト３ａに流出せず、ボール状のハンダが発生することがない。そのため、庇状の突出部１４とソルダレジスト３ａとの間にボール状のハンダが挟み込まれることもない。したがって、後で行われる洗浄工程でボール状のハンダが洗浄できずにハンダ取付不良の発生を抑えることができる。また、洗浄装置の内部に蓄積したボール状のハンダが装置を破損させる恐れがなく、ボール状ハンダが蓄積されないので、ハンダ除去のために必要な装置の保守管理費用が発生することもない。

実施の形態２．
実施の形態１では絶縁基板上に半導体集積素子をハンダ取付する場合を説明したが、半導体集積装置において被実装体に位置精度が求められる実装部品をハンダ取付する場合にも上記実施の形態１のハンダ取付構造を適用することが可能である。そこで、この実施の形態２では、実装部品が図１の絶縁基板９（絶縁体６）であり、ハンダ取付される基材（被実装体）が図１の放熱体５である場合を例に挙げて説明する。図１に示されるように、絶縁基板９は、上面から観察したときの投影面積が、ハンダ取付を行うハンダ取付金属体１０の面積よりも大きい形状を有している。

図８は、絶縁基板の下面図であり、図９は、この発明によるハンダ取付構造を有する放熱体の一部上面図であり、図１０−１は、図８の絶縁基板が図９の放熱体上にハンダ取付けされた状態を示す平面図であり、図１０−２〜図１０−３は、それぞれ図１０−１のＣ−Ｃ断面図とＤ−Ｄ断面図を示している。図１の断面図と図８に示されるように、絶縁基板９は、基材となるとともにハンダに対して濡れ性を有さない絶縁体６の下面に、絶縁体６の外形寸法よりも平面の寸法形状の小さいハンダ取付金属体１０を絶縁体６の外周囲に段差が形成されるように接合して構成されている。つまり、絶縁基板９は、ハンダに対して濡れ性を持たずハンダ取付けされない絶縁体６がハンダ取付金属体１０の外周囲に庇状の突出部１５として形成される構造を有しており、実施の形態１の図１に示される半導体集積素子１ａの構造とほぼ同様の構造を有している。

放熱体５は、伝熱性の高い銅または銅合金、あるいはアルミニウム合金で構成され、最外表層にはニッケルなどのハンダ取付に適した金属膜が形成されている。また、放熱体５の上面であるハンダ取付面には、開口部が形成されたソルダレジスト３ｂが被覆されている。ソルダレジスト３ｂの開口部（以下、ソルダレジスト開口部という）２３は、ほぼ矩形状を有しており、対向する各辺について略対称的な配置で開口部内部に向けて突出する凸型部２４が形成されている。ここで、ソルダレジスト開口部２３が凸型部２４との接合部分を通って形成される領域を外部開口部２３ａといい、この凸型部２４の先端を通り、外部開口部２３ａと略相似形の領域（図中、点線で囲まれる領域）を内部開口部２３ｂという。この内部開口部２３ｂは、絶縁基板９のハンダ取付面であるハンダ取付金属体１０よりも僅かに大きくかつ絶縁基板９の外形寸法よりも小さな矩形状の開口部で構成されている。

図１０−１に示されるように、絶縁基板９の矩形状のハンダ取付面であるハンダ取付金属体１０の一辺の寸法をＬとし、ハンダ取付金属体１０の中心がソルダレジスト開口部２３の内部開口部２３ｂの中心と一致するように取り付けた際のハンダ取付金属体１０の端部からソルダレジスト開口部２３の内部開口部２３ｂまでの距離をｄとする。絶縁基板９の場合、この距離ｄは０．１〜０．５ｍｍ程度設けられる。ただし、絶縁基板９の大きさに応じてハンダ取付金属体１０の寸法Ｌは大体２０〜６０ｍｍとなるので、おおよその目安としてハンダ取付金属体１０の寸法Ｌに対して、距離ｄは０．００２Ｌ≦ｄ≦０．０３Ｌとなるようにソルダレジスト開口部２３の内部開口部２３ｂが形成される。

図１０−２〜図１０−３に示されるように、いずれの断面図においても、ハンダ２ｄはソルダレジスト３ｂの開口端まで濡れ拡がって部品間を接合している。図１０−２に示されるように、絶縁基板９の外形寸法よりもソルダレジスト３ｂの外部開口部２３ａの方が大きいにもかかわらず、被実装体である放熱体５に対して実装部品である絶縁基板９のハンダ取付の位置精度は良好であった。これは、実施の形態１で説明したように、ハンダ２ｄの表面張力によって、ハンダ取付金属体１０がソルダレジスト開口部２３の凸型部２４によって内部開口部２３ｂ内に取付位置が規制されるからである。また、図１０−３に示されるように、ソルダレジスト３ｂの内部開口部２３ｂよりも絶縁基板９の外形寸法の方が大きいにもかかわらず、実装部品である絶縁基板９の外周囲にボール状のハンダは発生していなかった。これは、ソルダレジスト３ｂの外部開口部２３ａまで余分なハンダが濡れ広がるからである。以上のように、ハンダ取付金属体１０よりも大きい外形寸法を有することによって庇状の突出部１５を有する絶縁基板９を、放熱体５上にハンダ取付する際にも実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態１では、矩形状のソルダレジスト開口部の各辺の中央部付近に凸型部を設けた場合を示したが、ソルダレジスト開口部の形状がこれに限定されるものではなく、ソルダレジストの開口部が、実装部品のハンダ取付面の寸法より僅かに大きい狭部と、実装部品の外径寸法よりも大きい広部とが各辺において隣接するように形成されていればよい。そこで、以下の実施の形態３では、実施の形態１と同様の効果を有するハンダ取付構造について、実装部品が図２に示したハンダ取付面の外周囲にハンダ接合性をもたらさない材料で構成された庇状の突出部を有するペレット状の半導体集積素子１ａで、実装部品がハンダ取付けされる被実装体が絶縁基板９である場合を例に挙げて説明する。

図１１は、この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の実施の形態３を示す一部上面図である。図示しない絶縁基板９上には、導体４ａがパターン形成され、この導体４ａの一部を除く上面にソルダレジスト３ａが被覆された構成を有している。このソルダレジスト３ａによって被覆されない導体４ａ上の領域がソルダレジスト３ａの開口部（以下、ソルダレジスト開口部という）２５である。ソルダレジスト開口部２５は、ほぼ矩形状を有しており、各辺にはソルダレジスト開口部２５の外側に向かってソルダレジスト３ａが形成されない領域２６が櫛歯状に形成されている。以下では、櫛歯状を有するソルダレジスト開口部２５の最も外側の部分を結んで得られる領域を外部開口部２５ａといい、櫛歯状のソルダレジスト開口部２５の最も内側の部分を結んで得られる領域を内部開口部２５ｂということにする。この内部開口部２５ｂは、半導体集積素子１ａのハンダ取付面である裏面電極金属膜１１よりも僅かに大きくかつ半導体集積素子１ａのハンダ取付面方向の外形寸法よりも小さな矩形状を有して構成されている。また、外部開口部２５ａは、半導体集積素子１ａの外形寸法よりも大きくなるように形成されている。

内部開口部２５ｂを構成する櫛歯状に形成されたソルダレジスト３ａの先端部によって、ハンダ２ａの濡れ拡がりが規制され、また外部開口部２５ａによって、ソルダレジスト３ａ上に押し出されたハンダ２ａのはみ出しが防止される。そして、このようなソルダレジスト開口部２５の形状によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態４．
図１２は、この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の実施の形態４を示す一部上面図である。図示しない絶縁基板９上には、導体４ａがパターン形成され、この導体４ａの一部を除く上面にソルダレジスト３ａが被覆された構成を有している。このソルダレジスト３ａによって被覆されない導体４ａ上の領域がソルダレジスト開口部２７である。ソルダレジスト開口部２７は、ほぼ矩形状を有しており、各辺の各角部（各辺の両端部）付近にはソルダレジスト開口部２７の内部に向けてソルダレジスト３ａが突出する凸型部２８が形成されている。以下では、上記ソルダレジスト開口部２７が凸型部２８との接合部分を通って形成される領域を外部開口部２７ａといい、この凸型部２８の先端を通り、外部開口部２７ａと略相似形の領域（図中、点線で囲まれる領域）を内部開口部２７ｂという。この内部開口部２７ｂは、半導体集積素子１ａのハンダ取付面である裏面電極金属膜１１よりも僅かに大きくかつ半導体集積素子１ａの外形寸法よりも小さな矩形状の開口部で構成されている。また、ソルダレジスト３ａの外部開口部２７ａは、半導体集積素子１ａの外形寸法よりも大きくなるように形成されている。なお、このような構成を有する絶縁基板９に半導体集積素子１ａをハンダ取付した際の作用および効果は、上述した実施の形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。

この図１２に示されるソルダレジスト開口部２７において、ソルダレジスト開口部２７の隣り合う辺の角部に形成された凸型部２７によって形成される矩形状の開口部２９の寸法を小さく形成することで、この開口部２９をハンダ取付後の外観検査における位置精度確認の目印に用いることも可能である。

上述してきたように、これらの実施の形態１，３，４は、内部開口部が半導体集積素子１ａのハンダ取付面である裏面電極金属膜１１よりも僅かに大きく、外部開口部が半導体集積素子１ａの外形寸法よりも大きくなるように構成されたソルダレジスト開口部を有する絶縁基板９とすれば、この絶縁基板９にハンダ濡れ性を有し実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品を位置精度よくハンダ取付することが可能となる。そのため、たとえば、図１３−１〜図１３−４に示されるような形状を有するソルダレジスト開口部であってもよい。図１３−１では、図１２における２つ凸型部を図１２に比して各辺の中央部付近に形成した場合を示しており、図１３−２では、幅の広い台形状の凸型部を各辺の中央付近に形成した場合を示しており、図１３−３では、１つの凸型部を各辺の中央付近に配置するとともに、外部開口部の角部が丸みを帯びた形状を有する場合を示しており、図１３−４では、凸型部を各辺の両端部を含む領域に形成した場合、別の表現をすると、内部開口部から外部開口部に向けてソルダレジストが形成されない領域である凹型部を各辺の中央付近に１つずつ形成した場合を示している。これらのような構成を有するソルダレジストの開口部を有する絶縁基板に、ハンダ取付面の外周囲にハンダ接合性をもたらさない材料で構成された庇状の突出部を有するペレット状の半導体集積素子をハンダ取付する場合でも、上述した実施の形態１，３，４と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態３〜４において、ハンダ濡れ性を有し実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品が半導体集積素子１ａで、この実装部品がハンダ取付けされる被実装体が絶縁基板９である半導体集積装置のハンダ取付構造について説明したが、実施の形態２で説明した場合と同様に、庇状の突出部を有する実装部品が絶縁基板９で、この実装部品がハンダ取付けされる被実装体が放熱体５であっても、これらの実施の形態３〜４による半導体集積装置のハンダ取付構造を適用するにおいて何ら支障はない。すなわち、図１１〜図１３−４の被実装体である絶縁基板９の導体４上に形成されたソルダレジスト開口部は、図１０−１と同様に被実装体である放熱体５上に形成されたソルダレジスト３ｂの開口部と置き換えてもよい。この場合にも、実施の形態２の効果を得ることができる。さらに、半導体集積装置において、実装部品が高い位置精度を有して被実装体に実装される関係にあれば、半導体集積素子１ａと絶縁基板９、または絶縁基板９と放熱体５の組合せに限られるものではなく、被実装体に実施の形態１〜４で説明したソルダレジスト開口部を設けて、実装部品を実装することが可能である。

さらにまた、図１に示すように半導体集積素子１ａと絶縁基板９と放熱体５とがそれぞれハンダを介して固着接続されて、半導体集積装置のハンダ取付構造を例示し説明しているが、この発明は、半導体集積素子１ａと絶縁基板９とがハンダを介して固着接続されているだけの場合や、絶縁基板９の裏面側に直接放熱板が取付けられている場合、または絶縁基板９が一般に用いられるプリント配線基板の材料から構成されている場合にも適用することができる。また、同一の半導体集積装置のハンダ取付構造において、実施の形態１〜４で説明した形態を複数組み合わせて構成することも可能である。

以上のように、この発明にかかる半導体集積装置のハンダ取付構造は、基板などの被実装体に電子部品などの実装部品を位置精度よく取付ける場合に有用である。

この発明による半導体集積装置の断面を模式的に示す図である。 ハンダ取付面の外周囲に庇状の突出部を有する半導体集積素子の下面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 半導体集積素子がソルダレジスト開口部に取付けられた状態の平面図である。 図４−１の断面図である。 絶縁基板上に半導体集積素子をハンダ取付けする手順を模式的に示す平面図である（その１）。 絶縁基板上に半導体集積素子をハンダ取付けする手順を模式的に示す平面図である（その２）。 絶縁基板上に半導体集積素子をハンダ取付けする手順を模式的に示す平面図である（その３）。 図５−１のＡ−Ａ断面図である。 図５−２のＡ−Ａ断面図である。 図５−３のＡ−Ａ断面図である。 図５−１のＢ−Ｂ断面図である。 図５−２のＢ−Ｂ断面図である。 図５−３のＢ−Ｂ断面図である。 絶縁基板の下面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する放熱体の一部上面図である。 図８の絶縁基板が図９の放熱体上にハンダ取付けされた状態を示す平面図である。 図１０−１のＣ−Ｃ断面図である。 図１０−１のＤ−Ｄ断面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 この発明によるハンダ取付構造を有する絶縁基板の一部上面図である。 庇状の突出部を有する半導体集積装置のハンダ取付構造の従来例を示す断面図である。 庇状の突出部を有する半導体集積装置のハンダ取付構造の従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 半導体集積素子
２ａ〜２ｄ ハンダ
３ａ，３ｂ ソルダレジスト
４ａ，４ｂ 導体
５ 放熱体
６ 絶縁体
７ ボンディングワイヤ
８ 放熱導体
９ 絶縁基板
１０ ハンダ取付金属体
１１ 裏面電極金属膜
１２ 裏面電極絶縁膜
１４ 突出部
２１，２３，２５，２７ ソルダレジスト開口部
２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ 外部開口部
２１ｂ，２３ｂ，２５ｂ，２７ｂ 内部開口部
２２，２４，２８ 凸型部

Claims (9)

1. ハンダ濡れ性を有し実装部品の外形寸法より小さなハンダ取付面を下面内側に有し、ハンダ取付面が実装部品の外側面より下側に突出するように形成される実装部品と、
   周囲がハンダ濡れ性を有さない絶縁層膜で囲まれ、前記実装部品のハンダ取付面が載置されるハンダ濡れ性を有する実装部品取付部を有する被実装体と、
   前記実装部品のハンダ取付面と前記被実装体の実装部品取付部とを接合するハンダと、
   を備える半導体集積装置であって、
   前記被実装体の実装部品取付部は、前記実装部品のハンダ取付面の寸法より僅かに大きい狭部と、前記実装部品の外径寸法よりも大きい広部とが各辺において隣接するように、前記絶縁膜層で囲まれていることを特徴とする半導体集積装置。
2. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の内側に向かって前記絶縁層膜によって構成される凸型部を、矩形状の各辺の中央付近に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
3. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の内側に向かって前記絶縁層膜によって構成される櫛歯状に形成された複数の凸型部を、対向する各辺について略対称的に配置して構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
4. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の内側に向かって前記絶縁層膜によって構成される凸型部を、矩形状の各辺の各角部付近に、対向する各辺について略対称的に配置して構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
5. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の内側に向かって前記絶縁層膜によって構成される凸型部を、対向する各辺について略対称的な位置に有することを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
6. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の内側に向かって前記絶縁層膜によって構成される複数の凸型部を、対向する各辺について略対称的な位置に有することを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
7. 前記実装部品取付部は、矩形状を有し、実装部品取付部の外側に向かって前記絶縁層膜が形成されない凹型部を、各辺の中央付近に、対向する各辺について略対称的に配置して構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積装置。
8. 前記実装部品は、半導体集積素子であり、前記被実装体は、上面にパターン形成された導体を有する配線基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体集積装置。
9. 前記実装部品は、上面にパターン形成された導体上に固着搭載された半導体集積素子を有し、下面にハンダ取付用の金属膜を有する配線基板であり、前記被実装体は、前記配線基板の熱を放出する機能を有する放熱部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体集積装置。

Images