JP3399418B2 - 表面実装型半導体装置の実装構造 - Google Patents
表面実装型半導体装置の実装構造Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
の表面に直接電極接合し表面実装型半導体装置を実装す
る表面実装型半導体装置の実装構造に関する。
の表面に直接電極接合し表面実装型半導体装置を実装す
る表面実装型半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パソコンや携帯電話などの電子機
器の軽薄短小の急激な傾向は、ＩＣの実装方法にも影響
を与え、従来のリ−ド接続方式から、リ−ドを用いるこ
となく直接プリント配線板の電極に直接電極を接続して
パッケ−ジを実装する表面実装型半導体装置に移行しつ
つある。この表面実装型半導体装置の代表的なものとし
て、例えば、ＢＧＡ（ＢａＩｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａ
ｙ）やＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）など
がある。
器の軽薄短小の急激な傾向は、ＩＣの実装方法にも影響
を与え、従来のリ−ド接続方式から、リ−ドを用いるこ
となく直接プリント配線板の電極に直接電極を接続して
パッケ−ジを実装する表面実装型半導体装置に移行しつ
つある。この表面実装型半導体装置の代表的なものとし
て、例えば、ＢＧＡ（ＢａＩｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａ
ｙ）やＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）など
がある。
【０００３】表面実装型半導体装置であるＢＧＡは、パ
ッケ−ジ体の面から突出し縦横に並べ配置された半田ボ
−ルをもつ構造を有している。そして、プリント配線基
板の電極のそれぞれに対応する半田ボ−ルを接続しプリ
ント配線基板に実装していた。
ッケ−ジ体の面から突出し縦横に並べ配置された半田ボ
−ルをもつ構造を有している。そして、プリント配線基
板の電極のそれぞれに対応する半田ボ−ルを接続しプリ
ント配線基板に実装していた。
【０００４】しかしながら、電子機器の使用環境によっ
ては、実装されたＢＧＡのパッケ−ジの温度が摂氏１０
０度以上になり、材質の熱膨張差による熱応力が大きく
なる。この熱応力が半田ボ−ルと電極との接合部に働く
ことになる。このため、熱応力を吸収するリ−ドをもつ
半導体装置と異なり、直接接合部に熱応力が働き接合部
に半田クラックを生じさせ断線するという問題が起きて
いた。
ては、実装されたＢＧＡのパッケ−ジの温度が摂氏１０
０度以上になり、材質の熱膨張差による熱応力が大きく
なる。この熱応力が半田ボ−ルと電極との接合部に働く
ことになる。このため、熱応力を吸収するリ−ドをもつ
半導体装置と異なり、直接接合部に熱応力が働き接合部
に半田クラックを生じさせ断線するという問題が起きて
いた。
【０００５】特に、基板の中心から遠く離れた最外郭の
接合部には、最も大きな応力が生じ、四隅に位置する接
合部は破壊され易い。かかる問題を解消するＢＧＡパッ
ケ−ジの実装構造が特開平１１−１６３４９４号公報に
開示されている。
接合部には、最も大きな応力が生じ、四隅に位置する接
合部は破壊され易い。かかる問題を解消するＢＧＡパッ
ケ−ジの実装構造が特開平１１−１６３４９４号公報に
開示されている。
【０００６】図６（ａ）および（ｂ）は特開平１１−１
６３４９４号公報に開示されたＢＧＡパッケ−ジの実装
構造を示す図である。このＢＧＡパッケ−ジの実装構造
は、図６に示すように、プリント配線基板２２に実装さ
れたＢＧＡパッケ−ジ２０を跨るように保護カバ−２１
を取り付けている。このことによりＢＧＡパッケ−ジ２
０内の半導体チップ２４の発熱に対してその熱応力を緩
和している。
６３４９４号公報に開示されたＢＧＡパッケ−ジの実装
構造を示す図である。このＢＧＡパッケ−ジの実装構造
は、図６に示すように、プリント配線基板２２に実装さ
れたＢＧＡパッケ−ジ２０を跨るように保護カバ−２１
を取り付けている。このことによりＢＧＡパッケ−ジ２
０内の半導体チップ２４の発熱に対してその熱応力を緩
和している。
【０００７】また、半導体チップ２４の発熱は導電ペ−
スト２５を介して保護カバ−２１から外気に放出してい
る。この保護カバ−２１は、図６（ｂ）に示すように、
四方を囲むような箱形やあるいは図面に示していないが
二方だけ囲む形状に製作されたりしている。そして、こ
の保護カバ−２１の固定は、プリント配線基板２２に予
め形成されたパタ−ンに半田２３で接着固定されてい
る。
スト２５を介して保護カバ−２１から外気に放出してい
る。この保護カバ−２１は、図６（ｂ）に示すように、
四方を囲むような箱形やあるいは図面に示していないが
二方だけ囲む形状に製作されたりしている。そして、こ
の保護カバ−２１の固定は、プリント配線基板２２に予
め形成されたパタ−ンに半田２３で接着固定されてい
る。
【０００８】このように、保護カバ−２１を設けること
により、外部接合端子である半田ボ−ル２６にかかるス
トレスをそれ以前に保護カバ−２１で受け、外部接合端
子にかかるストレスを緩和することを特徴としている。
により、外部接合端子である半田ボ−ル２６にかかるス
トレスをそれ以前に保護カバ−２１で受け、外部接合端
子にかかるストレスを緩和することを特徴としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＢＧＡ
パッケ−ジの実装構造では、柔軟性のない箱状のリジッ
ドな保護カバ−がパッケ−ジに対して一様に押さえられ
るかが問題になる。何となれば、保護カバ−取付時に一
様に保護カバ−を押圧しても、パッケ−ジと保護カバ−
の裏面と隙間無く密着させることが難しく、堅い保護カ
バ−故に、必ず隙間が明くことになる。特に、保護カバ
−の四隅の部分に隙間があると、最も大きな応力がかか
るこの部分の外部接合部のストレスを緩和することがで
きず、接合部にクラックを発生させるという問題があ
る。
パッケ−ジの実装構造では、柔軟性のない箱状のリジッ
ドな保護カバ−がパッケ−ジに対して一様に押さえられ
るかが問題になる。何となれば、保護カバ−取付時に一
様に保護カバ−を押圧しても、パッケ−ジと保護カバ−
の裏面と隙間無く密着させることが難しく、堅い保護カ
バ−故に、必ず隙間が明くことになる。特に、保護カバ
−の四隅の部分に隙間があると、最も大きな応力がかか
るこの部分の外部接合部のストレスを緩和することがで
きず、接合部にクラックを発生させるという問題があ
る。
【００１０】また。温度が上昇したり下降したりする温
度サイクルを受けたとき、このようなリジッドな保護カ
バ−は温度による基板の伸びや反り並びに収縮に追従で
きず、半田接合部に繰り返し応力を与えることとなり、
接合部が疲労破壊を起こすことになる。
度サイクルを受けたとき、このようなリジッドな保護カ
バ−は温度による基板の伸びや反り並びに収縮に追従で
きず、半田接合部に繰り返し応力を与えることとなり、
接合部が疲労破壊を起こすことになる。
【００１１】保護カバ−の材質は、導電ペ−ストに対し
て濡れ性が良くしかも熱伝導性の良い金属であるという
条件から選ばれ金属に限定されるということと、平板の
金属板からカバ−に成形しなければならない、しかも、
高価な導電ペ−ストを使用していることから実装コスト
が高くなるという欠点がある。
て濡れ性が良くしかも熱伝導性の良い金属であるという
条件から選ばれ金属に限定されるということと、平板の
金属板からカバ−に成形しなければならない、しかも、
高価な導電ペ−ストを使用していることから実装コスト
が高くなるという欠点がある。
【００１２】さらに、カバ−取付け部がＢＧＡパッケ−
ジの外郭よりはみ出すため、高密度実装に制約し、高い
密度の実装ができなくなるという欠点がある。しかも、
プリント配線基板に取付用のパタ−ンを設けなければな
らず、プリント配線基板への部品実装にますます制約を
与えることになる。
ジの外郭よりはみ出すため、高密度実装に制約し、高い
密度の実装ができなくなるという欠点がある。しかも、
プリント配線基板に取付用のパタ−ンを設けなければな
らず、プリント配線基板への部品実装にますます制約を
与えることになる。
【００１３】一方、半導体チップ上のカバ−プレ−トと
保護カバ−との接着に導電ペ−ストを塗布し溶融接着し
ているが、導電ペ−ストをリフロ−するのに、再度、リ
フロ−炉に投入しなければならず、しかも半田ボ−ルが
再溶解しない程度の温度でリフロ−する導電ペ−ストを
使用しなければならない。
保護カバ−との接着に導電ペ−ストを塗布し溶融接着し
ているが、導電ペ−ストをリフロ−するのに、再度、リ
フロ−炉に投入しなければならず、しかも半田ボ−ルが
再溶解しない程度の温度でリフロ−する導電ペ−ストを
使用しなければならない。
【００１４】また、導電ペ−ストと半田ボ−ルを同時に
リフロ−する場合でも、半田ボ−ルの高さ維持のための
治具が保護カバ−と干渉し、製造工程にも問題を起こす
ことになる。
リフロ−する場合でも、半田ボ−ルの高さ維持のための
治具が保護カバ−と干渉し、製造工程にも問題を起こす
ことになる。
【００１５】従って、本発明の目的は、クラックの原因
ともなる接合部における熱応力を減じプリント配線基板
に半導体装置を安価に実装できる表面実装型半導体装置
を提供することにある。
ともなる接合部における熱応力を減じプリント配線基板
に半導体装置を安価に実装できる表面実装型半導体装置
を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、プリン
ト配線基板の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジよ
り突出する半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ
−ルと接合し前記プリント配線基板に表面実装型半導体
装置を実装する表面実装型半導体装置の実装構造におい
て、前記ＩＣパッケ−ジに載せられるとともに四隅に孔
と該孔の付近に窪みが形成される金属製の押圧板と、前
記プリント配線基板に下端が固着され上端にフックが形
成される複数のばね部材とを備え、前記ばね部材のそれ
ぞれの前記フックを前記押圧板の四隅のそれぞれの前記
孔を通しかつそれぞれの前記フックを対応する前記窪み
に係止する表面実装型半導体装置の実装構造である。ま
た、前記ばね部材がコイルスプリングであるか、または
板ばねであることが望ましい。
ト配線基板の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジよ
り突出する半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ
−ルと接合し前記プリント配線基板に表面実装型半導体
装置を実装する表面実装型半導体装置の実装構造におい
て、前記ＩＣパッケ−ジに載せられるとともに四隅に孔
と該孔の付近に窪みが形成される金属製の押圧板と、前
記プリント配線基板に下端が固着され上端にフックが形
成される複数のばね部材とを備え、前記ばね部材のそれ
ぞれの前記フックを前記押圧板の四隅のそれぞれの前記
孔を通しかつそれぞれの前記フックを対応する前記窪み
に係止する表面実装型半導体装置の実装構造である。ま
た、前記ばね部材がコイルスプリングであるか、または
板ばねであることが望ましい。
【００１７】本発明の第２の特徴は、プリント配線基板
の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジより突出する
半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ−ルと接合
し前記プリント配線基板に表面実装型半導体装置を実装
する表面実装型半導体装置の実装構造において、前記Ｉ
Ｃパッケ−ジに載せられるとともに四隅に孔が形成され
る金属製の押圧板と、前記プリント配線基板に下端が固
着され上端にネジ部が形成される複数の板ばねとを備
え、前記板ばねのそれぞれの前記ネジ部を前記押圧板の
四隅のそれぞれの前記孔を通しかつ前記ネジ部のそれぞ
れにナットを噛み合わせる表面実装型半導体装置の実装
構造である。また、本発明の第３の特徴は、プリント配
線基板の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジより突
出する半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ−ル
と接合し前記プリント配線基板に表面実装型半導体装置
を実装する表面実装型半導体装置の実装構造において、
熱膨張係数の小さい板部材が前記ＩＣパッケ−ジに接す
るバイメタル部材と、このバイメタル板部材の四隅から
突出する第１のボルトと、前記プリント配線基板の四隅
から突出する第２のボルトと、前記第１のボルトのネジ
部と前記第２のボルトのネジ部とに噛み合って前記第１
のボルトと前記第２のボルトとを連結するナットとを備
える表面実装型半導体装置の実装構造である。
の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジより突出する
半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ−ルと接合
し前記プリント配線基板に表面実装型半導体装置を実装
する表面実装型半導体装置の実装構造において、前記Ｉ
Ｃパッケ−ジに載せられるとともに四隅に孔が形成され
る金属製の押圧板と、前記プリント配線基板に下端が固
着され上端にネジ部が形成される複数の板ばねとを備
え、前記板ばねのそれぞれの前記ネジ部を前記押圧板の
四隅のそれぞれの前記孔を通しかつ前記ネジ部のそれぞ
れにナットを噛み合わせる表面実装型半導体装置の実装
構造である。また、本発明の第３の特徴は、プリント配
線基板の複数の電極のそれぞれにＩＣパッケ−ジより突
出する半田ボ−ルを対向させ前記電極と前記半田ボ−ル
と接合し前記プリント配線基板に表面実装型半導体装置
を実装する表面実装型半導体装置の実装構造において、
熱膨張係数の小さい板部材が前記ＩＣパッケ−ジに接す
るバイメタル部材と、このバイメタル板部材の四隅から
突出する第１のボルトと、前記プリント配線基板の四隅
から突出する第２のボルトと、前記第１のボルトのネジ
部と前記第２のボルトのネジ部とに噛み合って前記第１
のボルトと前記第２のボルトとを連結するナットとを備
える表面実装型半導体装置の実装構造である。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１９】図１は本発明の一実施の形態における表面
実装型半導体装置の実装構造を示す部分破断断面図であ
る。この表面実装型半導体装置の実装構造は、図１に示
すように、プリント配線基板５の複数の電極パッド１８
のそれぞれにＢＧＡパッケ−ジ４より突出する半田ボ−
ル８を対向させ電極パッド１８と半田ボ−ル８とを接合
しプリント配線基板５に実装し、ＢＧＡパッケ−ジ４に
載せられる金属製の押圧板１と、ＢＧＡパッケ−ジ４の
外周囲に配置されるとともに押圧板１とプリント配線基
板５とに圧縮力を与える複数のコイルスプリング２を設
けている。
実装型半導体装置の実装構造を示す部分破断断面図であ
る。この表面実装型半導体装置の実装構造は、図１に示
すように、プリント配線基板５の複数の電極パッド１８
のそれぞれにＢＧＡパッケ−ジ４より突出する半田ボ−
ル８を対向させ電極パッド１８と半田ボ−ル８とを接合
しプリント配線基板５に実装し、ＢＧＡパッケ−ジ４に
載せられる金属製の押圧板１と、ＢＧＡパッケ−ジ４の
外周囲に配置されるとともに押圧板１とプリント配線基
板５とに圧縮力を与える複数のコイルスプリング２を設
けている。
【００２０】また、コイルスプリング２の位置は、最も
応力のかかるＢＧＡパッケ−ジ４の四隅の最外郭に位置
する半田ボ−ル８と電極パッド１８との接合部に圧縮力
を与えるように、押圧板１の四隅に配置することが望ま
しい。
応力のかかるＢＧＡパッケ−ジ４の四隅の最外郭に位置
する半田ボ−ル８と電極パッド１８との接合部に圧縮力
を与えるように、押圧板１の四隅に配置することが望ま
しい。
【００２１】ここで、与えるべき圧縮力について説明す
ると、いま、コイルスプリング２の自然長をｈとし、押
圧板１とプリント配線基板との間隔をｊとし、さらに、
コイルスプリング２のバネ定数ｋ、コイルスプリングの
数ｍ、コイルスプリング２の一本当たりの力ｆとし、一
方、温度上昇によるプリント配線基板５の反りにより発
生する引張応力σｔ、半田ボ−ル８の総受圧面積ｓ、必
要とする圧縮応力σｃとすれば、当然、ｊはｈより大き
く（ｊ＞ｈ）、ｆ＝ｋ（ｊ−ｈ）、σｃ＝ｍｆ／ｓ＝ｍ
ｋ（ｊ−ｈ）／ｓとなる。
ると、いま、コイルスプリング２の自然長をｈとし、押
圧板１とプリント配線基板との間隔をｊとし、さらに、
コイルスプリング２のバネ定数ｋ、コイルスプリングの
数ｍ、コイルスプリング２の一本当たりの力ｆとし、一
方、温度上昇によるプリント配線基板５の反りにより発
生する引張応力σｔ、半田ボ−ル８の総受圧面積ｓ、必
要とする圧縮応力σｃとすれば、当然、ｊはｈより大き
く（ｊ＞ｈ）、ｆ＝ｋ（ｊ−ｈ）、σｃ＝ｍｆ／ｓ＝ｍ
ｋ（ｊ−ｈ）／ｓとなる。
【００２２】従って、発生する引張応力より大きく圧縮
応力が得られるように、コイルスプリング２のバネ定数
を設定することが望ましい。また、押圧板１は、ＢＧＡ
パッケ−ジ４に接触するだけで済むので、導電ペ−スト
に対して濡れ性が必要なく、単に熱伝導性が良い材料で
あれば良い。従って、安価なアルミや銅でも適用でき
る。
応力が得られるように、コイルスプリング２のバネ定数
を設定することが望ましい。また、押圧板１は、ＢＧＡ
パッケ−ジ４に接触するだけで済むので、導電ペ−スト
に対して濡れ性が必要なく、単に熱伝導性が良い材料で
あれば良い。従って、安価なアルミや銅でも適用でき
る。
【００２３】このＢＧＡパッケ−ジ４である表面実装型
半導体装置をプリント配線基板５に実装するには、ま
ず、半田ボ−ル８をそれぞれに対応する電極パッド１８
に合わせ、ＢＧＡパッケ−ジ４をプリント配線基板５に
載せる。
半導体装置をプリント配線基板５に実装するには、ま
ず、半田ボ−ル８をそれぞれに対応する電極パッド１８
に合わせ、ＢＧＡパッケ−ジ４をプリント配線基板５に
載せる。
【００２４】次に、プリント配線基板５に設けられたラ
ウンド部材７にコイルスプリング２の一端がロ−付けさ
れロ−付け部６で抜けないようにされたコイルスプリン
グ２の他端を引っ張り、通し穴１０にコイルスプリング
２の他端を通し、他端にあるフック３を押圧板１の窪み
９に引掛ける。
ウンド部材７にコイルスプリング２の一端がロ−付けさ
れロ−付け部６で抜けないようにされたコイルスプリン
グ２の他端を引っ張り、通し穴１０にコイルスプリング
２の他端を通し、他端にあるフック３を押圧板１の窪み
９に引掛ける。
【００２５】このことによりＢＧＡパッケ−ジ４を介し
て半田ボ−ル８に圧縮力を与える。そして、押圧板１と
プリント配線基板５との間に半田ボ−ル８の高さを維持
するためのスペ−サを入れる。
て半田ボ−ル８に圧縮力を与える。そして、押圧板１と
プリント配線基板５との間に半田ボ−ル８の高さを維持
するためのスペ−サを入れる。
【００２６】このように仮組されたプリント配線基板５
を赤外線リフロ−炉に入れ、従来、必要であった重しを
取付板１に載せることなく半田ボ−ルを溶融させ、半田
ボ−ル８と電極パッド１８とを接合する。勿論、この赤
外線リフロ−炉では、ダイオ−ドや抵抗など表面実装型
電気部品も同時にプリント配線基板５に実装できる。
を赤外線リフロ−炉に入れ、従来、必要であった重しを
取付板１に載せることなく半田ボ−ルを溶融させ、半田
ボ−ル８と電極パッド１８とを接合する。勿論、この赤
外線リフロ−炉では、ダイオ−ドや抵抗など表面実装型
電気部品も同時にプリント配線基板５に実装できる。
【００２７】このように、コイルスプリング２により押
圧板１を介して半田接合部に圧縮力を与えれば、半導体
チップ１９の発熱による生じる熱膨張差で起きる基板の
反りを矯正し、反りによって起きる接合部のせん断応力
τを減ずることができ、接合部のクラックは無くなる。
また、オンオフなどによる半導体チップ１９の急激な温
度変化によるプリント配線基板５の伸縮量にも追従し、
コイルスプリング２の圧縮力も変化するので、過酷な温
度サイクルを受けても、接合部にクラックが発生しな
い。
圧板１を介して半田接合部に圧縮力を与えれば、半導体
チップ１９の発熱による生じる熱膨張差で起きる基板の
反りを矯正し、反りによって起きる接合部のせん断応力
τを減ずることができ、接合部のクラックは無くなる。
また、オンオフなどによる半導体チップ１９の急激な温
度変化によるプリント配線基板５の伸縮量にも追従し、
コイルスプリング２の圧縮力も変化するので、過酷な温
度サイクルを受けても、接合部にクラックが発生しな
い。
【００２８】図２は図１の表面実装型半導体装置の実装
構造の変形例を示す部分破断断面図である。この表面実
装型半導体装置の実装構造は、図２に示すように、前述
のコイルスプリングの代わりに板ばね１１を適用したこ
とである。それ以外の押圧板１は前述の実施の形態と同
じである。
構造の変形例を示す部分破断断面図である。この表面実
装型半導体装置の実装構造は、図２に示すように、前述
のコイルスプリングの代わりに板ばね１１を適用したこ
とである。それ以外の押圧板１は前述の実施の形態と同
じである。
【００２９】この板ばね１１は、ばね鋼を湾曲部をもた
せて成形し、しかる後、熱処理したものである。湾曲部
をパッケ−ジ側に設ければ、コイルスプリングの場合よ
りもより狭いスペ−スで済むという利点がある。また、
この図では一つの湾曲部をもっているが、湾曲度の小さ
い複数の湾曲を形成し、スペ−スをより狭くし、バネ定
数を向上させても良い。
せて成形し、しかる後、熱処理したものである。湾曲部
をパッケ−ジ側に設ければ、コイルスプリングの場合よ
りもより狭いスペ−スで済むという利点がある。また、
この図では一つの湾曲部をもっているが、湾曲度の小さ
い複数の湾曲を形成し、スペ−スをより狭くし、バネ定
数を向上させても良い。
【００３０】図３は図２の板ばねに反発力調整手段を設
けた変形例を示す部分破断断面図である。一般にばね部
材は同じ設計で同じ製作方法によっても、ばねの反発力
にバラツキが生じる。そこで、この実施例では、ばねの
反発力を調節する手段を設けたことである。
けた変形例を示す部分破断断面図である。一般にばね部
材は同じ設計で同じ製作方法によっても、ばねの反発力
にバラツキが生じる。そこで、この実施例では、ばねの
反発力を調節する手段を設けたことである。
【００３１】この調節手段は、図３に示すように、一端
がロ−付け部６に固定せれた板ばね１１の他端にネジ部
を形成し、このネジ部にワッシャ−１３を入れてナット
１２で噛み合うようにし、ばね圧縮力の設定ができるト
ルクレンチなどによりナット１２を回し、板ばね１１を
伸ばすなりあるいは緩めて板ばね１１の圧縮力を調節す
ることである。
がロ−付け部６に固定せれた板ばね１１の他端にネジ部
を形成し、このネジ部にワッシャ−１３を入れてナット
１２で噛み合うようにし、ばね圧縮力の設定ができるト
ルクレンチなどによりナット１２を回し、板ばね１１を
伸ばすなりあるいは緩めて板ばね１１の圧縮力を調節す
ることである。
【００３２】また、この圧縮力の調整には、別の方法と
して、プリント配線基板５とＢＧＡパッケ−ジ４との間
隔を測定しながら行うことでも良い。さらに、この反発
力調整手段は、前述のコイルスプリングにも適用でき
る。この板ばね１１とネジ部は一体で製作しても良い
し、あるいは、ネジ部と板ばね１１の他端を溶接しても
良い。
して、プリント配線基板５とＢＧＡパッケ−ジ４との間
隔を測定しながら行うことでも良い。さらに、この反発
力調整手段は、前述のコイルスプリングにも適用でき
る。この板ばね１１とネジ部は一体で製作しても良い
し、あるいは、ネジ部と板ばね１１の他端を溶接しても
良い。
【００３３】図４は本発明の他の実施の形態における表
面実装型半導体装置の実装構造を示す部分破断断面図で
ある。この表面実装型半導体装置の実装構造は、図４に
示すように、ＢＧＡパッケ−ジ４を覆う押圧板１４を設
けたことである。
面実装型半導体装置の実装構造を示す部分破断断面図で
ある。この表面実装型半導体装置の実装構造は、図４に
示すように、ＢＧＡパッケ−ジ４を覆う押圧板１４を設
けたことである。
【００３４】この押圧板１４は、上側に熱膨張係数の大
きい金属板と、下側、すなわちＢＧＡパッケ−ジ側に熱
膨張係数の小さい金属板とを接合したバイメタル板であ
る。そして、プリント配線基板にロ−付け部１７に固定
され立てられた連結棒１５によって押圧板１６が固定さ
れる。また、この連結棒１５は、最も応力のかかるＢＧ
Ａパッケ−ジ４の四隅の半田ボ−ル８に対応する押圧板
１６の四隅に配置することが望ましい。
きい金属板と、下側、すなわちＢＧＡパッケ−ジ側に熱
膨張係数の小さい金属板とを接合したバイメタル板であ
る。そして、プリント配線基板にロ−付け部１７に固定
され立てられた連結棒１５によって押圧板１６が固定さ
れる。また、この連結棒１５は、最も応力のかかるＢＧ
Ａパッケ−ジ４の四隅の半田ボ−ル８に対応する押圧板
１６の四隅に配置することが望ましい。
【００３５】また、連結棒１５と押圧板１４の固定は、
常温時に、ＢＧＡパッケ−ジ４に押圧板を載せ、連結棒
１５の先端を押圧板１４の取付け穴から突出させロ−材
を溶かして肉盛り部１６を形成し固定する。この押圧板
１４であるバイメタルは、安価な黄銅−ニッケル鋼を使
用することが望ましい。
常温時に、ＢＧＡパッケ−ジ４に押圧板を載せ、連結棒
１５の先端を押圧板１４の取付け穴から突出させロ−材
を溶かして肉盛り部１６を形成し固定する。この押圧板
１４であるバイメタルは、安価な黄銅−ニッケル鋼を使
用することが望ましい。
【００３６】このようにＢＧＡパッケ−ジ４に載せられ
た押圧板１４は、温度上昇に伴って上に凸に湾曲し、押
圧板１４の四隅がＢＧＡパッケ−ジ４の四隅を押し、最
外郭にある半田ボ−ル８に圧縮力を与える。このことに
より熱膨張差によって生じる半田ボ−ル８の接合部に作
用する引っ張り応力は緩和され、接合部にクラックが生
じ無くなる。
た押圧板１４は、温度上昇に伴って上に凸に湾曲し、押
圧板１４の四隅がＢＧＡパッケ−ジ４の四隅を押し、最
外郭にある半田ボ−ル８に圧縮力を与える。このことに
より熱膨張差によって生じる半田ボ−ル８の接合部に作
用する引っ張り応力は緩和され、接合部にクラックが生
じ無くなる。
【００３７】図５は図４の表面実装型半導体装置の実装
構造の変形例を説明するため断面図である。この表面実
装型半導体装置の実装構造は、図５に示すように、押圧
板１４とプリント配線基板５の逃げ穴に差し込まれたボ
ルト１５ａおよび１５ｂを連結するナット１５ｃを設け
たことである。それ以外は図４に示したとおりである。
構造の変形例を説明するため断面図である。この表面実
装型半導体装置の実装構造は、図５に示すように、押圧
板１４とプリント配線基板５の逃げ穴に差し込まれたボ
ルト１５ａおよび１５ｂを連結するナット１５ｃを設け
たことである。それ以外は図４に示したとおりである。
【００３８】この実装構造では、ボルト１５ａとボルト
１５ｂとがねじ込むナット１５ｃを回すことで、押圧板
１４とプリント配線基板５との間隔を調節ができる。ま
た、いままで説明してきた連結部材の固定をロ−付けな
どで行う必要がなく、ＢＧＡパッケ−ジの実装がより簡
単に済むという利点がある。
１５ｂとがねじ込むナット１５ｃを回すことで、押圧板
１４とプリント配線基板５との間隔を調節ができる。ま
た、いままで説明してきた連結部材の固定をロ−付けな
どで行う必要がなく、ＢＧＡパッケ−ジの実装がより簡
単に済むという利点がある。
【００３９】ボルト１５ａとボルト１５ｂ及びナット１
５ｃで構成される連結棒は、連結棒の長さを変えるだけ
で、半田ボ−ルへの圧縮力を設定できる。これには、例
えば、常温時に押圧板が載せられた状態、すなわち、単
に押圧板１４とＢＧＡパッケ−ジ４とは接触している状
態のとき、温度１００度に上昇したとき発生する引っ張
り応力に打ち勝つ圧縮力が与えられないとすれば、予め
常温時に連結棒を短くし予圧を与えれば良い。
５ｃで構成される連結棒は、連結棒の長さを変えるだけ
で、半田ボ−ルへの圧縮力を設定できる。これには、例
えば、常温時に押圧板が載せられた状態、すなわち、単
に押圧板１４とＢＧＡパッケ−ジ４とは接触している状
態のとき、温度１００度に上昇したとき発生する引っ張
り応力に打ち勝つ圧縮力が与えられないとすれば、予め
常温時に連結棒を短くし予圧を与えれば良い。
【００４０】これには、ナット１５ｃをトルクレンチで
回転させ、ボルト１５ａとボルト１５ｂを近づけさせ、
連結棒を短くし、トルクレンチのトルク計を読みながら
予圧を設定すれば良い。
回転させ、ボルト１５ａとボルト１５ｂを近づけさせ、
連結棒を短くし、トルクレンチのトルク計を読みながら
予圧を設定すれば良い。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、温度上昇
に伴って増大する熱膨張差によって生ずる半田ボ−ルの
接合部の引張り応力に、その引張り応力の大きさに応じ
て緩和する静的圧縮応力を与えるばね圧印加手段を設け
ることにより、従来、起きていた半田ボ−ルの接合部の
クラックが皆無となり、極めて信頼性の高い実装構造が
得られるという効果がある。
に伴って増大する熱膨張差によって生ずる半田ボ−ルの
接合部の引張り応力に、その引張り応力の大きさに応じ
て緩和する静的圧縮応力を与えるばね圧印加手段を設け
ることにより、従来、起きていた半田ボ−ルの接合部の
クラックが皆無となり、極めて信頼性の高い実装構造が
得られるという効果がある。
【００４２】また、パッケ−ジより稍大きめの押圧板の
四隅にばね部材を取り付けるだけで済み、構造が簡単
で、実装スペ−スが小さくて済み、実装し易くコストも
安価になるという効果もある。さらに、構造が簡単で組
立し易く、実装に一度のリフロ−で済みコストを大幅に
低減できるという効果がある。
四隅にばね部材を取り付けるだけで済み、構造が簡単
で、実装スペ−スが小さくて済み、実装し易くコストも
安価になるという効果もある。さらに、構造が簡単で組
立し易く、実装に一度のリフロ−で済みコストを大幅に
低減できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施の形態における表面実装型半導
体装置の実装構造を示す部分破断断面図である。
体装置の実装構造を示す部分破断断面図である。
【図２】図１の表面実装型半導体装置の実装構造の変形
例を示す部分破断断面図である。
例を示す部分破断断面図である。
【図３】図２の板ばねに反発力調整手段を設けた変形例
を示す部分破断断面図である。
を示す部分破断断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における表面実装型半
導体装置の実装構造を示す部分破断断面図である。
導体装置の実装構造を示す部分破断断面図である。
【図５】図４の表面実装型半導体装置の実装構造の変形
例を説明するため断面図である。
例を説明するため断面図である。
【図６】特開平１１−１６３４９４号公報に開示された
ＢＧＡパッケ−ジの実装構造を示す図である。
ＢＧＡパッケ−ジの実装構造を示す図である。
１，１４ 押圧板
２ コイルスプリング
３ フック
４ ＢＧＡパッケ−ジ
５ プリント配線基板
６ ロ−付け部
７ ラウンド部材
８ 半田ボ−ル
９ 窪み
１０ 通し穴
１１ 板ばね
１２，１５ｂ ナット
１３ ワッシャ−
１５ 連結棒
１５ａ，１５ｂ ボルト
１６ 肉盛り部
１８ 電極パッド
１９ 半導体チップ
２０ ＢＧＡパッケ−ジ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−163249（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−64096（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−97227（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−181301（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−163494（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−6919（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−340022（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−111776（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−160735（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−275892（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60 311
H05K 1/18
H05K 3/34 512
Claims (5)
- 【請求項１】 プリント配線基板の複数の電極のそれぞ
れにＩＣパッケ−ジより突出する半田ボ−ルを対向させ
前記電極と前記半田ボ−ルと接合し前記プリント配線基
板に表面実装型半導体装置を実装する表面実装型半導体
装置の実装構造において、前記ＩＣパッケ−ジに載せら
れるとともに四隅に孔と該孔の付近に窪みが形成される
金属製の押圧板と、前記プリント配線基板に下端が固着
され上端にフックが形成される複数のばね部材とを備
え、前記ばね部材のそれぞれの前記フックを前記押圧板
の四隅のそれぞれの前記孔を通しかつそれぞれの前記フ
ックを対応する前記窪みに係止することを特徴とする表
面実装型半導体装置の実装構造。 - 【請求項２】 前記ばね部材がコイルスプリングである
ことを特徴とする請求項１記載の表面実装型半導体装置
の実装構造。 - 【請求項３】 前記ばね部材が板ばねであることを特徴
とする請求項１記載の表面実装型半導体装置の実装構
造。 - 【請求項４】 プリント配線基板の複数の電極のそれぞ
れにＩＣパッケ−ジより突出する半田ボ−ルを対向させ
前記電極と前記半田ボ−ルと接合し前記プリント配線基
板に表面実装型半導体装置を実装する表面実装型半導体
装置の実装構造において、前記ＩＣパッケ−ジに載せら
れるとともに四隅に孔が形成される金属製の押圧板と、
前記プリント配線基板に下端が固着され上端にネジ部が
形成される複数の板ばねとを備え、前記板ばねのそれぞ
れの前記ネジ部を前記押圧板の四隅のそれぞれの前記孔
を通しかつ前記ネジ部のそれぞれにナットを噛み合わせ
ることを特徴とする表面実装型半導体装置の実装構造。 - 【請求項５】 プリント配線基板の複数の電極のそれぞ
れにＩＣパッケ−ジより突出する半田ボ−ルを対向させ
前記電極と前記半田ボ−ルと接合し前記プリント配線基
板に表面実装型半導体装置を実装する表面実装型半導体
装置の実装構造において、熱膨張係数の小さい板部材が
前記ＩＣパッケ−ジに接するバイメタル部材と、このバ
イメタル板部材の四隅から突出する第１のボルトと、前
記プリント配線基板の四隅から突出する第２のボルト
と、前記第１のボルトのネジ部と前記第２のボルトのネ
ジ部とに噛み合って前記第１のボルトと前記第２のボル
ト とを連結するナットとを備えることを特徴とする表面
実装型半導体装置の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30331999A JP3399418B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 表面実装型半導体装置の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30331999A JP3399418B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 表面実装型半導体装置の実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001127113A JP2001127113A (ja) | 2001-05-11 |
| JP3399418B2 true JP3399418B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=17919548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30331999A Expired - Fee Related JP3399418B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 表面実装型半導体装置の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399418B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4930049B2 (ja) | 2006-12-27 | 2012-05-09 | 富士通株式会社 | 高さ調節装置及び実装方法 |
| CN109699127B (zh) * | 2017-10-24 | 2020-12-01 | 泰科电子(上海)有限公司 | 模块化固定装置 |
| US11183438B1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-23 | Google Llc | Compression-loaded printed circuit assembly for solder defect mitigation |
Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62160735A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-16 | Fuji Electric Co Ltd | フリツプチツプ素子のボンデイング方式 |
| JPH056919A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Sharp Corp | フリツプチツプボンデイング方法 |
| JPH0697227A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-08 | Fujitsu Ltd | ベアチップの実装構造 |
| JPH06181301A (ja) * | 1992-12-14 | 1994-06-28 | Fujitsu Ltd | 固体撮像素子 |
| JPH08340022A (ja) * | 1995-06-12 | 1996-12-24 | Citizen Watch Co Ltd | 半導体チップの実装方法 |
| JPH0964096A (ja) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US5894173A (en) * | 1996-11-27 | 1999-04-13 | Texas Instruments Incorporated | Stress relief matrix for integrated circuit packaging |
| JPH10275892A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US5964396A (en) * | 1997-08-12 | 1999-10-12 | International Business Machines Corporation | Enhanced ceramic ball grid array using in-situ solder stretch with clip |
| JPH11163494A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Toshiba Corp | 表面実装デバイスの実装方法、ｂｇａパッケージの実装構造、及び電子機器 |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30331999A patent/JP3399418B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001127113A (ja) | 2001-05-11 |
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