JP2012238670A

JP2012238670A - 半導体パッケージの実装構造

Info

Publication number: JP2012238670A
Application number: JP2011105617A
Authority: JP
Inventors: Masashi Uchida; 雅司内田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-12-06

Abstract

【課題】配線基板の放熱用ランドの形状を工夫することで、半導体パッケージを簡単にリペアできるように改良した半導体パッケージの実装構造を提供する。
【解決手段】パッケージ裏面にヒートスプレッダ２が設けられた半導体パッケージ１を、配線基板３の放熱用ランド５の上に重ね、ヒートスプレッダ２と放熱用ランド４を半田７で接合して実装する半導体パッケージの実装構造において、放熱用ランド５を半導体パッケージ１の少なくとも一辺から外側にはみ出す平面形状とし、このはみ出し部分を、半導体パッケージ１のリペア時に半田ごてを接触させる半田ごて接触部５ｂとする。半田ごて接触部５ｂに半田ごてを接触させて放熱用ランド５を加熱し、ヒートスプレッダ２と放熱用ランド５を接合している半田７を速やかに溶融させて半導体パッケージ１を簡単にリペアする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートスプレッダが設けられた半導体パッケージを配線基板の放熱用ランドの上に重ねて半田で接合する半田パッケージの実装構造に関し、更に詳しくは、半導体パッケージをリペアする必要が生じた場合に、ヒートスプレッダと放熱用ランドを接合している半田を半田ごてで加熱溶融させて簡単にリペアできるように改良した半導体パッケージの実装構造に関する。

従来より、ＩＣ（集積回路）やＬＳＩ（大規模集積回路）などの発熱量が多い半導体パッケージを配線基板に実装するときは、図３に示すように、半導体パッケージ１の裏面にヒートスプレッダ２を設けて配線基板３の放熱用ランド４の上に重ね、ヒートスプレッダ２と放熱用ランド４を半田で接合して放熱性を向上させるようにしている。その場合、図示のように方形の平面形状を有するヒートスプレッダ２を半導体パッケージ１の裏面中央部に設け、このヒートスプレッダ２よりも一回り大きい方形の平面形状を有する放熱用ランド４を配線基板３の表面に形成するのが一般的である。

一方、配線基板に半導体パッケージのヒートスプレッダを半田接合するためのランドを設け、このランドの面積をヒートスプレッダの面積の９割以上とすることによって、放熱性を向上させるようにした配線基板が提案されている（特許文献１）。

また、マトリックス状に配列されたビアホールを有する絶縁性基板と、この絶縁性基板の表面に設けられた導電性のアイランドと、このアイランドにダイボンディングされた半導体チップとを備え、上記絶縁性基板のアイランド形成領域に放熱用ビアホールを設けて放熱性を向上させるようにした半導体装置も提案されている（特許文献２）。

また、ホール導電体と表面導電体とで構成された放熱ランドを基板に設け、パッケージの裏面の放熱板と放熱ランドを半田で接続した半導体装置であって、ホール導電体にコンタクトプローブを接触させて抵抗値を測定すれば半田層の欠陥の程度を調べることができる半導体装置も提案されている（特許文献３）。

更に、基板の表面に電子部品をその一部が基板の表面から離間した状態で配置し、離間した部分の基板の表面に設けた放熱用のランドと電子部品との間に、熱伝導性を有する接着剤を密着配置して、信頼性を向上させるようにした電子部品の実装構造が提案されている（特許文献４）。

特開２０１０−２６７８６９号公報特開２００７−０５９４８６号公報特開２００３−２９７９６５号公報特開２００５−０１２１２６号公報

しかしながら、図３に示す従来の半導体パッケージの実装構造では、放熱用ランド４が半導体パッケージ１の下に完全に隠れてしまうため、半導体パッケージ１を配線基板３からリペアする必要が生じた場合には、ブロアを用いて熱風を周囲から半田に吹き付けて溶融しなければ半導体パッケージ１をリペアすることができず、リペア作業が極めて面倒で手間がかかるという問題があった。

一方、前記特許文献１の配線基板は、放熱性を向上させるためにランドの面積をヒートスプレッダの面積の９割以上としたものであり、前記特許文献２の半導体装置は、放熱性を向上させるために絶縁性基板のアイランド形成領域に放熱用ビアホールを設けたものであるが、これらの配線基板や半導体装置はいずれも、半導体パッケージや半導体素子のリペア作業性を向上させる工夫がされていないため、これらの配線基板や半導体装置の技術を応用しても、上記の問題を解決することはできない。
同様に、前記特許文献３の半導体装置や、前記特許文献４の電子部品の実装構造も、パッケージや電子部品のリペア作業性を向上させる工夫がされていないため、これらの技術を応用しても、上記の問題を解決することはできない。

本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、配線基板の放熱用ランドの形状を工夫することにより、ヒートスプレッダと放熱用ランドを接合している半田を半田ごてで速やかに加熱溶融させて、半導体パッケージを簡単にリペアできるように改良した半導体パッケージの実装構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体パッケージの実装構造は、パッケージ裏面にヒートスプレッダが設けられた半導体パッケージを、配線基板の放熱用ランドの上に重ね、ヒートスプレッダと放熱用ランドを半田で接合して実装する半導体パッケージの実装構造において、上記放熱用ランドを半導体パッケージの少なくとも一辺から外側にはみ出す平面形状とし、このはみ出し部分を、半導体パッケージのリペア時に半田ごてを接触させる半田ごて接触部としたことを特徴とするものである。

本発明に係る半導体パッケージの実装構造では、上記半導体パッケージが、その左右両辺から突き出す複数のリード端子片を備えたＩＣパッケージであり、上記放熱用ランドが、その縦長ランド部の前後両端に上記ＩＣパッケージの前後両辺からはみ出す横長の半田ごて接触部を一体に形成した「工」字形の平面形状を有するものであることが好ましい。

本発明に係る半導体パッケージの実装構造のように、配線基板の放熱用ランドが半導体パッケージの少なくとも一辺から外側にはみ出す平面形状とされ、このはみ出し部分が半田ごて接触部とされていると、半導体パッケージをリペアする必要が生じた場合に、半田ごて接触部に半田ごてを接触させて放熱用ランドを加熱し、ヒートスプレッダと放熱用ランドを接合している半田を速やかに溶融させて半導体パッケージを簡単にリペアすることができる。そして、放熱用ランドの面積が、半導体パッケージの少なくとも一辺からはみ出した分だけ大きくなるので、放熱性も向上する。

特に、放熱用ランドが、その縦長ランド部の前後両端にＩＣパッケージの前後両辺からはみ出す横長の半田ごて接触部を一体に形成した「工」字形の平面形状を有するものであると、ＩＣパッケージの前後両辺からはみ出したそれぞれの半田ごて接触部に半田ごてを一つずつ接触させることにより、半田を一層速やかに溶融させて半導体パッケージを極く短時間でリペアできるため、リペア作業性が更に向上する。また、ＩＣパッケージを実装するときには、「工」字形の放熱用ランド両端の横長の半田ごて接触部がＩＣパッケージの位置決めマークの役目を果たすため、ＩＣパッケージの位置決め作業も容易になる。

本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの実装構造を示すもので、（ａ）は同実装構造の平面図、（ｂ）は同実装構造の断面図である。（ａ）は半導体パッケージの平面図、（ｂ）は配線基板の部分平面図である。従来の半導体パッケージの実装構造を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る半導体パッケージの実装構造の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの実装構造を示すもので、（ａ）は同実装構造の平面図、（ｂ）は同実装構造の断面図であり、また、図２の（ａ）は半導体パッケージの平面図、図２の（ｂ）は配線基板の部分平面図である。

この実施形態で実装される半導体パッケージ１は、図１（ｂ），図２（ａ）に示すように、該パッケージの左右両辺（左右側壁）から突き出す複数のリード端子片１ａを備えたＩＣパッケージであって、その裏面中央部には方形の金属板よりなるヒートスプレッダ２が露出して設けられている。

一方、配線基板３の表面には放熱用ランド５が露出して形成されており、この放熱用ランド５の左右両側には、ＩＣパッケージ１のリード端子片１ａを半田接続する端子パターン６が形成されている。

この放熱用ランド５は、ＩＣパッケージ１のヒートスプレッダ２よりも横幅が少し広い縦長ランド部５ａの前後両端に、横長の半田ごて接触部５ｂ，５ｂを一体に形成した「工」字形の平面形状を有するランドであって、半田ごて接触部５ｂ，５ｂは、ＩＣパッケージ１を実装したとき、図１（ａ）に示すように、ＩＣパッケージ１の前後両辺から外側へはみ出すように形成されている。この実施形態の半田ごて接触部５ｂは、ＩＣパッケージ１の横幅よりも横長に形成されているが、ＩＣパッケージ１の横幅よりも短く形成されていても勿論よい。

この実施形態の実装構造は、上記のようにヒートスプレッダ２を裏面中央部に形成したＩＣパッケージ１を、図１（ａ），（ｂ）に示すように、配線基板３の放熱用ランド５の縦長ランド部５ａに重ね、この縦長ランド部５ａとＩＣパッケージ１のヒートスプレッダ２を半田７で接合すると共に、ＩＣパッケージ１のリード端子片１ａを配線基板３の端子パターン６に半田接続したものであって、図１（ａ）に示すように、半田ごて接触部５ｂ，５ｂはＩＣパッケージ１の前後両辺から外側へはみ出して露出している。

そのため、ＩＣパッケージ１をリペアする必要が生じた場合には、ＩＣパッケージ１の前後両辺からはみ出した半田ごて接触部５ｂ，５ｂに半田ごてを接触させて放熱用ランド５を速やかに加熱し、ヒートスプレッダ２と放熱用ランド５の縦長ランド部５ａを接合している半田７を短時間で溶融させると同時に、ＩＣパッケージ１のリード端子片１ａと配線基板３の端子パターン６を接続している半田を加熱溶融させて、ＩＣパッケージ１を簡単にリペアすることができる。

また、ＩＣパッケージ１の前後両辺からはみ出す半田ごて接触部５ｂ，５ｂが縦長ランド部５ａの両端に一体的に形成されていると、放熱用ランド５の全体の面積が大きくなるので、その分だけ放熱性も向上する。

放熱用ランド５は上記の「工」字形に限定されるものではなく、ＩＣパッケージ１の少なくとも一辺から外側にはみ出す平面形状を有するものであればよい。けれども、この実施形態のように放熱用ランド５が縦長ランド部５ａの前後両端に横長の半田ごて接触部５ｂ，５ｂを一体に形成した「工」字形の平面形状を有するものであると、ＩＣパッケージ１の前後両辺からはみ出したそれぞれの半田ごて接触部５ｂ，５ｂに半田ごてを一つずつ接触させて放熱用ランド５を前後両側から加熱し、半田７を一層速やかに溶融させてＩＣパッケージ１を極く短時間でリペアできるため、リペア作業性が更に向上する利点がある。そして、ＩＣパッケージ１を実装するときには、「工」字形の放熱用ランド５の横長の半田ごて接触部５ｂ，５ｂがＩＣパッケージ１の位置決めマークの役目を果たすため、ＩＣパッケージ１の位置決め作業も容易になる利点がある。

なお、放熱性を更に向上させるために、配線基板３の放熱用ランド５形成部分に複数のスルーホールを形成すると共に、配線基板３の裏面に放熱用の金属パターンを形成し、ＩＣパッケージ１から発生した熱をスルーホールを介して配線基板３の裏面の金属パターンに伝導させて放熱させるようにしてもよいことは言うまでもない。

また、半導体パッケージがＬＳＩパッケージである場合も、そのリード端子片が突き出していないＬＳＩパッケージの端辺からはみ出すように放熱用ランドの半田ごて接触部を形成すれば、上記のＩＣパッケージと同様にＬＳＩパッケージのリペアを容易に行えることは言うまでもない。

なお、本明細書にいう「半田ごて」とは、本来の半田ごての他に種々の加熱治具を含む広い概念の用語である。

１半導体パッケージ（ＩＣパッケージ）
２ヒートスプレッダ
３配線基板
４，５放熱用ランド
５ａ放熱用ランドの縦長ランド部
５ｂ半田ごて接触部
７半田

Claims

パッケージ裏面にヒートスプレッダが設けられた半導体パッケージを、配線基板の放熱用ランドの上に重ね、ヒートスプレッダと放熱用ランドを半田で接合して実装する半導体パッケージの実装構造において、
上記放熱用ランドを半導体パッケージの少なくとも一辺から外側にはみ出す平面形状とし、このはみ出し部分を、半導体パッケージのリペア時に半田ごてを接触させる半田ごて接触部としたことを特徴とする半導体パッケージの実装構造。
上記半導体パッケージが、その左右両辺から突き出す複数のリード端子片を備えたＩＣパッケージであり、上記放熱用ランドが、その縦長ランド部の前後両端に上記ＩＣパッケージの前後両辺からはみ出す横長の半田ごて接触部を一体に形成した「工」字形の平面形状を有するものであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体パッケージの実装構造。