JP3417382B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に半導体チップを収容したパッケージの下面に、パッ
ケージ内で半導体チップに電気的に接続された導電材料
から成るボール状の端子を多数配列した構造の半導体装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特に高集積化に有利で低コストの半導体
パッケージとして、BGA(BallGrid Arr
ey)型のパッケージが広く用いられている。このタイ
プのパッケージは、パッケージを形成するための封止樹
脂により半導体チップを封止し、パッケージの下面にパ
ッケージ内で半導体チップに電気的に接続された導電材
料から成る、端子としての半田ボールを多数配列した構
造となっている。そして、回路基板に実装する際には、
回路基板上にパッケージを配置して加熱し、半田ボール
を溶融させて、半田ボールが回路基板上の対応するラン
ドパターンに電気的および機械的に接続される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、BGA構造の
パッケージでは、パッケージ下面において少なくとも内
側に配列された半田ボールは、実装状態では外部から目
視できないため、回路基板上のランドに確実に接続され
ているか否かは、断層X線試験機などを用いパッケージ
部の透視像を撮影することで調べられていた。そのた
め、設備に費用がかかり、また検査に時間がかかるとい
う問題があった。
【0004】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その主な目的は、回路基板への端子接
続の良、不良を簡単な設備で迅速に試験できるBGAパ
ッケージ構造の半導体装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体チップを収容した絶縁材料から成るパ
ッケージの下面に、前記パッケージ内で前記半導体チッ
プに電気的に接続された導電材料から成るボール状の端
子を多数配列した構造の半導体装置であって、前記パッ
ケージの上面に相互に間隔をおいて配設され、それぞれ
前記パッケージ内で前記端子に電気的に接続される少な
くとも一部が導電材料から成る複数の雌ねじと、前記雌
ねじに螺合する雄ねじを介して前記パッケージの上面に
取り付けられる放熱体とを有し、前記複数の雌ねじに導
通テスタのプローブを接触させることにより、前記端子
の導通検査を行うようにしたことを特徴とする。
【0006】このように、本発明の半導体装置では、半
導体チップを収容したパッケージの上面に、導通テスタ
のプローブを接触させて前記端子の導通検査を行う機能
と、放熱体をねじ止めで取り付ける機能の2つの機能を
併せ持つ複数の雌ねじを設けた。 したがって、従来のよ
うに、断層X線試験機などの高価で大がかりな設備を用
いることなく、簡単な設備で迅速に端子の接続試験を行
うことができるとともに、パッケージを大型化すること
なく、パッケージ上面の小さい面積を有効利用して放熱
体をねじ止め固定でき、コンパクトで高機能なパッケー
ジ構造を提供することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1の(A)は本発明によ
る半導体装置の一例を示す断面側面図、(B)は(A)
におけるA部を詳しく示す部分拡大断面側面図である。
図1の(A)に示した半導体装置2は、BGA構造のパ
ッケージにより構成され、不図示の半導体チップを収容
した絶縁材料から成るパッケージ4の下面6に、パッケ
ージ4内で半導体チップに電気的に接続された、端子と
しての半田ボール8を多数配列した構造を有している。
そして、パッケージ4の上面10に、本実施の形態例で
は半田ボール8と同数の金属から成る複数の雌ねじ12
が相互に間隔をおいて配設され、各雌ねじ12は対応す
る半田ボール8にパッケージ4内で電気的に接続されて
いる。
【0008】パッケージ4は具体的には封止樹脂により
形成され、半導体チップは封止樹脂により封止されてい
る。また、雌ねじ12は、図1の(B)に示したよう
に、それぞれ金属材料から成る円筒部材14により形成
され、円筒部材14の内面にねじ山16が形成されて、
円筒部材14は、上端部がパッケージ4の上面10に露
出した状態で封止樹脂内に埋設されている。
【0009】図2は、実施の形態例の半導体装置2を回
路基板に実装して端子としての半田ボール部の導通試験
を行う場合を示す説明図である。図中、図1などと同一
の要素には同一の符号が付されている。図2に示したよ
うに、半導体装置2は回路基板18上に搭載され、従来
通り、各半田ボール8は回路基板18上の不図示のラン
ドパターンに接続されている。本実施の形態例では、回
路基板18のランドパターンの部分にはスルーホールが
形成され、各スルーホールの、回路基板下面側の開口部
にもランドパターンが形成されているものとする。
【0010】導通テスタ20の各対を成すプローブ2
2、24は、図2に示したように、一方のプローブ22
をパッケージ4上面の雌ねじ12に接触させ、もう一方
のプローブ24は回路基板18下面の対応するランドパ
ターンに接触させる。そして、このとき導通が確認でき
れば、プローブ22を接触させた雌ねじ12に対応する
半田ボール8は正しく回路基板18に接続されているこ
とになり、逆に導通が確認できない場合は接続不良とな
る。このように、本実施の形態例の半導体装置2では、
従来のように、断層X線試験機などの高価で大がかりな
設備は不要であり、単に導通テスタ20を用いるのみで
迅速に半田ボール8の接続試験を行うことができる。
【0011】また、本実施の形態例の半導体装置2で
は、上述のように各雌ねじ12が半導体装置2の端子
(半田ボール8)に接続されているので、半導体装置2
の機能試験は、回路基板18に実装した状態で容易に行
うことができる。図3は実施の形態例の半導体装置2の
機能試験を行う場合を示す説明図である。図中、図2な
どと同一の要素には同一の符号が付されている。図3に
示したように、半導体装置2の機能試験を行うべく、例
えばロジックアナライザ26などの計測器を用いる場
合、ロジックアナライザ26のプローブ28は、回路基
板18上のパターンなどではなく、半導体装置2のパッ
ケージ4上面に形成された各雌ねじ12に接触させれば
よい。したがって、半導体装置2の各端子における信号
をきわめて容易に観測することができる。また、プロー
ブ28の先端を雄ねじにしておけば、その雄ねじを上記
雌ねじ12に螺着することでプローブ28を確実かつ強
固にパッケージ4に取り付けることができ、機能試験を
行う際の作業性が向上する。
【0012】次に第2の実施の形態例について説明す
る。図4は図1の半導体装置2に装着する放熱体を示す
側面図、図5は図4の放熱体を半導体装置2に装着した
状態を示す側面図である。図5において図1などと同一
の要素には同一の符号が付されている。図4に示したよ
うに、放熱体30は、板状の基体32と、その上面に立
設された複数のフィン34を含み、基体32の両端部に
はロック機構33が設けられている。放熱体30の、少
なくとも基体32は、本実施の形態例では絶縁材料によ
り形成されて、その幅は半導体装置2のパッケージ4
(図1)の幅にほぼ一致している。
【0013】ロック機構33は基体32の両端部から下
方に延在し、先端部には、パッケージ4の下面6の辺部
に係合する爪36が形成されている。この放熱体30を
半導体装置2に装着する際には、図5に示したように、
基体32の下面を半導体装置2のパッケージ4の上面1
0に対向させ、2つのロック機構33でパッケージ4を
挟むようにして、基体32をパッケージ4に被せ、基体
32の下面がパッケージ4の上面10に当接した状態に
して、ロック機構の各爪36をパッケージ4下面の両辺
部に係合させ、放熱体30を半導体装置2に固定する。
【0014】このような放熱体30を用いることによ
り、半導体装置2が冷却されるとともに、パッケージ4
の上面10に形成された雌ねじ12が放熱体30により
覆われるため、雌ねじ12がショートするといった可能
性を排除することができる。なお、基体32などは絶縁
材料により形成する以外にも、放熱効果を高めるべく金
属材料により形成することも可能である。その場合に
は、たとえば、パッケージ4上面に露出した雌ねじ12
の上端部を、やや窪んだ状態にして、基体32との接触
を避けるようにすればよい。
【0015】また、放熱体30の半導体装置2に対する
取り付けをより強固にするため、基体32に不図示の貫
通孔を形成し、その貫通孔を通じてパッケージ4の雌ね
じ12に雄ねじを螺着し、放熱体30を半導体装置2の
パッケージ4にねじ止めすることも有効である。その
際、基体32を金属材料で形成した場合には、上述のよ
うな構造とするとともに、雄ねじを絶縁材料で形成し
て、雌ねじ12どうしが電気的に接続されることを回避
できる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
では、半導体チップを収容したパッケージの上面に、導
通テスタのプローブを接触させて前記端子の導通検査を
行う機能と、放熱体をねじ止めで取り付ける機能の2つ
の機能を併せ持つ複数の雌ねじを設けた。
【0017】したがって、従来のように、断層X線試験
機などの高価で大がかりな設備を用いることなく、簡単
な設備で迅速に端子の接続試験を行うことができるとと
もに、パッケージを大型化することなく、パッケージ上
面の小さい面積を有効利用して放熱体をねじ止め固定で
き、コンパクトで高機能なパッケージ構造を提供するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明による半導体装置の一例を示す
断面側面図、(B)は同半導体装置の要部を示す部分拡
大断面側面図である。
【図2】実施の形態例の半導体装置を回路基板に実装し
て端子としての半田ボール部の導通試験を行う場合を示
す説明図である。
【図3】実施の形態例の半導体装置の機能試験を行う場
合を示す説明図である。
【図4】図1の半導体装置に装着する放熱体を示す側面
図である。
【図5】図4の放熱体を半導体装置に装着した状態を示
す側面図である。
【符号の説明】
2……半導体装置、4……パッケージ、6……下面、8
……半田ボール、10……上面、12……雌ねじ、14
……円筒部材、16……ねじ山、18……回路基板、2
0……導通テスタ、22……プローブ、24……プロー
ブ、26……ロジックアナライザ、28……プローブ、
30……放熱体、32……基体、33……ロック機構、
34……フィン、36……爪。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/26 G01R 31/02 G01R 31/28 - 31/3193 H01L 21/66

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを収容した絶縁材料から成
    るパッケージの下面に、前記パッケージ内で前記半導体
    チップに電気的に接続された導電材料から成るボール状
    の端子を多数配列した構造の半導体装置であって、前記パッケージの上面に相互に間隔をおいて配設され、
    それぞれ前記パッケージ内で前記端子に電気的に接続さ
    れる少なくとも一部が導電材料から成る複数の雌ねじ
    と、 前記雌ねじに螺合する雄ねじを介して前記パッケージの
    上面に取り付けられる放熱体とを有し、 前記複数の雌ねじに導通テスタのプローブを接触させる
    ことにより、前記端子の導通検査を行うようにした、 ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の雌ねじには、雄ねじ状に形成
    された前記導通テスタのプローブ先端部が螺合すること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記放熱体は絶縁材料により形成されて
    いることを特徴とする請求項記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記雄ねじは絶縁材料により形成されて
    いることを特徴とする請求項記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記放熱体は、板状の基体と、その上面
    に立設された複数のフィンとを含み、前記基体に前記雄
    ねじの貫通孔を設けたことを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記パッケージは封止樹脂により形成さ
    れ、前記半導体チップは前記封止樹脂により封止されて
    いることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記雌ねじは、それぞれ金属材料から成
    る円筒部材を含み、前記円筒部材の内面にねじ山が形成
    され、前記円筒部材は、前記パッケージの上面側から、
    内側に雄ねじを挿入できる状態で前記封止樹脂内に埋設
    されていることを特徴とする請求項6記載の半導体装
    置。
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