JPH07263610A

JPH07263610A - 表面実装型半導体装置及びプリント配線板

Info

Publication number: JPH07263610A
Application number: JP6048083A
Authority: JP
Inventors: Makoto Totani; 眞戸谷; Koji Nakahara; 浩二中原; Yasuhiro Tejima; 康弘手島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】表面実装型半導体装置およびこの半導体装置
が実装されるプリント配線板に関し、リードの金メッキ
層の厚さに起因する半田接合の不安定さを解消すること
を第１の目的とする。【構成】半田の溶融時に、比較的に薄い第２の所定厚
みの金メッキ層１３を備えたリード第２部分に対しては
半田の濡れが良く、一方、比較的に厚い第１の所定厚み
の金メッキ層１２を備えたリード第１部分に対しては半
田の濡れが悪い。これによって、半田１７は、リード第
２部分の表面に充分に広がって接合を行うが、リード第
１部分には広がらず、したがって、バックフィレット部
の半田量が不足することもなく、接続信頼性が充分確保
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多ピン・微細ピッチ・
大型パッケージのＱＦＰ（Quad Flat Package)型半導体
表面実装部品およびこの半導体表面実装部品のリード構
造の設計方法、並びに、この半導体表面実装部品が実装
されるプリント配線板に関し、特に、ＡＴＭ（Asynchro
nous Transfer Mode) 通信システムに使用されるＡＴＭ
スイッチＬＳＩ等の大型、高発熱のＱＦＰ型半導体表面
実装部品およびこの設計方法、並びに、この部品が実装
されるプリント配線板に関する。

【０００２】近年、マルチメディア化が新しい段階を迎
え、高速かつ広帯域な情報を扱える次世代情報通信基盤
の確立への要求が高まりつつある。このような要求に応
える、拡張性と融通性に富むＡＴＭ通信システムが脚光
をあびている。このＡＴＭ通信システムを支えるものの
１つに、ＡＴＭスイッチＬＳＩがある。

【０００３】ＡＴＭスイッチはＡＴＭのまま回線交換を
行う回線交換スイッチであり、これがＩＣ化されて、Ｑ
ＦＰ型の表面実装ＬＳＩとなっている。ＱＦＰ型表面実
装ＬＳＩは、ＡＴＭスイッチが高速広帯域の信号処理や
規模拡張性を求められるのに伴い、大型化し、また高発
熱化している。こうした大型化、高発熱化したＱＦＰ型
表面実装ＬＳＩに対応した実装技術の検討が進められて
いる。

【０００４】

【従来の技術】ＡＴＭスイッチ用のＱＦＰ型表面実装Ｌ
ＳＩとして、従来、図８に示すように、端子数３９６ピ
ン、端子ピッチ０．３５ｍｍ、パッケージサイズ４０×
４０ｍｍという多ピン・微細ピッチ・大型パッケージの
ＱＦＰ型半導体表面実装部品１００が作られている。こ
うした表面実装部品１００は発熱量が多いため、パッケ
ージ１０１が熱伝導性のよいセラミック素材から構成さ
れ、このパッケージ１０１に放熱フィン１０２が密着さ
れる構成となっている。

【０００５】一方、図９に示すように、この表面実装部
品１００が実装されるプリント配線板１０４は、ＦＲ−
４というガラスエポキシ素材から構成されることが多
く、このプリント配線板１０４にＱＦＰ型半導体表面実
装部品１００が、リフロ法またはギャングボンディング
法により半田付けされる。この半田付けの結果、表面実
装部品１００のリード１０３と、プリント配線板１０４
に設けられたフットプリント１０５とは、溶融後に凝固
した半田（図中、ハッチングで示す部分）によって固着
されるが、この凝固半田のうちで、リード１０３の立ち
上がり部分とフットプリント１０５との間の部分１０６
をバックフィレット部という。なお、表面実装部品１０
０のリード１０３には、良好な半田付けを可能とするた
めに、通常、厚み２．４μｍの金メッキが施される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、表面実装部
品１００のパッケージ１０１の素材であるセラミック
と、プリント配線板１０４の素材であるガラスエポキシ
とは、熱膨張率が異なっている。そのため、表面実装部
品１００がプリント配線板１０４に半田付けされた状態
において外部環境温度が変化した場合、半田接合部に応
力が発生する。特に、半田のバックフィレット部１０６
に多大な応力が発生し、その結果、ある時間の経過後に
バックフィレット部１０６にクラックが生じる。しか
し、このクラックは半田接合部の接続信頼性を損なうも
のであるから、所定の寿命期間内には発生しないように
信頼性の確保を図る必要がある。

【０００７】また、表面実装部品１００のパッケージ１
０１の素材セラミックと、プリント配線板１０４の素材
ガラスエポキシとの熱膨張率の違いに伴い、半田付け後
に、リード１０３と、対応のフットプリント１０５との
間に位置ずれが発生する。

【０００８】すなわち、図１０（Ａ）に示すように、ま
ず、フットプリント１０５のピッチが、リード１０３の
ピッチと同じピッチに印刷されて、互いに対向するよう
に位置づけられる。そして、半田付けを行う前に、フッ
トプリント１０５に半田がプリコートされるか、または
クリーム半田が塗布される。

【０００９】つぎに、半田付けを行うべく表面実装部品
１００およびプリント配線板１０４が加熱されると、図
１０（Ｂ）に示すように、プリント配線板１０４の方が
熱膨張率が大きいので、フットプリント１０５のピッチ
が、リード１０３のピッチよりも大きくなる。そして、
半田付けが終了して半田の温度が凝固点１８３°Ｃより
低下すると、フットプリント１０５のピッチとリード１
０３のピッチとの膨張時の差が、概ねそのまま保持され
たまま固着されてしまう。これにより、ピッチが微細な
だけに、リードと、このリードの隣接リードに対向する
フットプリントとが接触する危険性が生じる。

【００１０】また、リード１０３には金メッキが施され
ているが、図１１（Ａ）に示すように、金メッキの厚さ
が厚い（例えば、２．４μｍ）と、金が半田に充分溶け
込んで、半田の融点が高くなる。その結果、半田の濡れ
が悪くなり、半田がリード１０３に付きづらくなる。逆
に、図１１（Ｂ）に示すように、金メッキの厚さを極端
に薄く（例えば、０．８μｍ）すると、金が半田に余り
溶け込まないので、半田の融点が高くはならない。その
結果、半田の濡れが良くなるが、その代わりに半田がリ
ード１０３をはい上がってしまい、バックフィレット部
１０６を形成する半田量が減少する。そのため、バック
フィレット部１０６が応力に対して弱くなり接続信頼性
が低下する。

【００１１】一方、金メッキの厚さを、どの位置でも常
時一定にすることは難しく、したがって、適度な半田濡
れになる金メッキの厚みを確保することは、現実的では
ない。

【００１２】また、放熱フィン１０２が密着された表面
実装部品１００は、熱容量が大きいため、リフロ法によ
り半田付けを行おうとすると、表面実装部品１００付近
だけが温度低下してしまい、良好な半田付けができな
い。これを避けるために、半田の温度を上げると、今度
は表面実装部品１００以外の部品を破壊してしまう恐れ
がある。そうしたことを考慮して、表面実装部品１００
のリードだけを局部的に加熱する装置であるギャングボ
ンディングツールを使用したギャングボンディング法が
ある。この方法では、通常、予めフットプリントに半田
を付着してしまうプリコート法が用いられる。

【００１３】ところで、図１２に示すように、リード１
０３のうちの特定のリード１０３ａ，１０３ｂ（例え
ば、電源供給用リード）の幅が一般のリードの幅よりも
広い場合に、対向のフットプリント１０５ａ，１０５ｂ
の幅も、特定のリード１０３ａ，１０３ｂの幅と同じに
したとする。そして、ギャングボンディング法により半
田付けを行うべく、プリコート法により、フットプリン
ト１０５ａ，１０５ｂに半田を形成すると、フットプリ
ント１０５ａ，１０５ｂに形成された半田は、幅の狭い
他のフットプリントに形成された半田よりも高く（膜厚
が厚く）なってしまう。この状態で、ギャングボンディ
ングツール１０７によって半田を加熱すると、幅の狭い
他のリードにおいて対向のフットプリントとの接続がで
きなかったり、あるいはフットプリント１０５ａ，１０
５ｂの上の半田が、隣接の幅の狭いフットプリントの方
へ流れ出て、絶縁不良が発生したりする可能性がある。

【００１４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、プリント配線板との熱膨張率の違いに伴って
半田接合部に発生するクラックが所定寿命期間前に発生
することの防止を図ったＱＦＰ型半導体表面実装部品を
提供することを第１の目的とする。

【００１５】また、本発明は、熱膨張率の違いに伴い、
半田付け後に、ＱＦＰ型半導体表面実装部品のリードと
フットプリントとの間に生じる位置ずれの発生を防止し
たプリント配線板を提供することを第２の目的とする。

【００１６】また、本発明は、リードの金メッキの厚さ
が不安定でも安定した半田接合を可能にしたＱＦＰ型半
導体表面実装部品を提供することを第３の目的とする。
また、本発明は、プリコートした後、ギャングボンディ
ング法により半田付けを行うときに生じる接続不良の発
生の防止を図ったプリント配線板を提供することを第４
の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記第１の目
的を達成するために、図１（Ａ）に示すように、材質が
ＦＲ−４（ガラスエポキシ）であるプリント配線板に実
装されるＱＦＰ型半導体表面実装部品が提供される。こ
のＱＦＰ型半導体表面実装部品は、材質がセラミックで
ある大型パッケージ１と、幅が１５０μｍ以下か、厚み
が１５０μｍ以下か、または、リードスタンドオフが
１．８１ｍｍ以上かであり、材質がコバールであるリー
ド２とを有する。

【００１８】また、上記第２の目的を達成するために、
図１（Ｂ）に示すように、ＱＦＰ型半導体表面実装部品
がリフロ法により実装されるプリント配線板が提供され
る。このプリント配線板は、半田付け時の温度における
表面実装部品のリード３のピッチと、前記温度において
同じピッチになるように配置された複数のフットプリン
ト４を有する。

【００１９】また、上記第３の目的を達成するために、
図１（Ａ）に示すように、ＱＦＰ型の半導体表面実装部
品が提供される。このＱＦＰ型の半導体表面実装部品
は、スタンドオフ形成部２ａと平坦部２ｂとからそれぞ
れ構成される各リードを有し、スタンドオフ形成部２ａ
は、大型パッケージ１側に位置し、大型パッケージ１か
ら所定長さまでの上方部分だけ第１の所定厚みの金メッ
キが施され、この上方部分以外には第１の所定厚みより
も薄い第２の所定厚みの金メッキが施される。また、平
坦部２ｂは、スタンドオフ形成部２ａに連なるととも
に、プリント配線板に接する側に位置し、第２の所定厚
みの金メッキが施される。

【００２０】また、上記第４の目的を達成するために、
図１（Ｃ）に示すように、ＱＦＰ型半導体表面実装部品
がギャングボンディング法により実装されるプリント配
線板が提供される。このプリント配線板は、ＱＦＰ型半
導体表面実装部品の各リード５に対応し、ＱＦＰ型半導
体表面実装部品の各リード平坦部の形状の大小とは関係
なく、同一形状に形成された複数のフットプリント６を
有する。

【００２１】

【作用】まず、第１の目的を達成するＱＦＰ型半導体表
面実装部品において、材質がセラミックである大型パッ
ケージ１を備え、リード２の幅が１５０μｍ、厚みが１
５０μｍ、リードスタンドオフが１．８１ｍｍ、材質が
コバールであるＱＦＰ型半導体表面実装部品を、材質が
ＦＲ−４（ガラスエポキシ）であるプリント配線板に半
田付け実装した上で、これらに対して−６５°Ｃ〜１２
５°ＣのＪＩＳ規格化された所定の温度サイクル試験を
繰り返し１００回行ったが、この結果、半田接続部分
（バックフィレット部）にクラックが発生しなかった。

【００２２】したがって、材質がセラミックである大型
パッケージ１を備えたＱＦＰ型半導体表面実装部品のリ
ード２の形状は、幅が１５０μｍ以下か、厚みが１５０
μｍ以下か、または、リードスタンドオフが１．８１ｍ
ｍ以上かであることが、クラックを発生させない必要条
件と判断できる。

【００２３】また、第２の目的を達成するプリント配線
板において、表面実装部品のリード３のピッチとフット
プリント４のピッチとが、半田付け時の温度において同
一になり、その配置関係のままに半田が凝固するので、
リード３とフットプリント４との位置ずれが生じない。

【００２４】また、第３の目的を達成するＱＦＰ型の半
導体表面実装部品において、半田の溶融時に、リードの
平坦部２ｂおよびスタンドオフ形成部２ａの下方部分に
対しては半田の濡れが良く、一方、スタンドオフ形成部
２ａの上方部分に対しては半田の濡れが悪い。金メッキ
の第１の所定厚みと第２の所定厚みとの間には大きな差
があるので、譬えリードの金メッキの厚さが不安定で
も、安定した半田接合が可能となる。

【００２５】また、第４の目的を達成するプリント配線
板において、複数のフットプリント６の各形状が、ＱＦ
Ｐ型半導体表面実装部品の各リード平坦部の形状の大小
とは関係なく同一形状に形成されるので、各フットプリ
ント６にプリコートされた半田の高さ（膜厚）は同一に
なる。したがって、ギャングボンディング法により半田
付けが行われても、接続不良の発生はない。

【００２６】

【実施例】まず、サイズ４０（Ｗ）×４０（Ｌ）×３
（Ｈ）ｍｍのセラミック素材からなるパッケージを有し
たＱＦＰ型半導体表面実装部品を、素材ＦＲ−４からな
るプリント配線板に実装し、外部環境温度を繰り返し変
化させた場合に半田接合部に生じるクラックについて、
その実験結果を説明する。特に、この実験では、応力シ
ミュレーションと温度サイクル試験により、接続信頼性
が確保できるリード形状について調査した。なお、ＱＦ
Ｐ型半導体表面実装部品のリードのピッチは０．３５ピ
ッチ、リード材質はコバールとし、また、リードの製造
上の制約より、リード幅を１５０μｍ、リードフォーミ
ング形状を図８に示す形状に固定し、リード厚さおよび
リードスタンドオフ寸法をパラメータとした。

【００２７】まず、応力シミュレーションに関しては、
シミュレーションツールを使用し、３次元有限要素法に
より、the von Mises 応力値を計算した。すなわち、ま
ず、−６５°Ｃ〜１２５°Ｃの温度サイクル試験を想定
し、温度１２５°Ｃのときの、表面実装部品のパッケー
ジとプリント配線板との間の熱膨張の不整合量をゼロに
設定する。実際には、半田の温度が半田の凝固点１８３
°Ｃより僅か低下しただけで、既に熱膨張の不整合が発
生しているが、シミュレーションの簡易化のため、温度
サイクル試験の最高温度１２５°Ｃのとき、熱膨張の不
整合量をゼロに設定する。つぎに、半田温度が１２５°
Ｃから−６５°Ｃへ向けて１９０°Ｃの変化をしたとき
の表面実装部品のパッケージとプリント配線板との間の
熱膨張の不整合量を計算する。その際、パッケージのコ
ーナ部のリードの位置における不整合量と、パッケージ
の１辺の中央部のリードの位置における不整合量とを計
算する。そして、これらの不整合量をリードとパッケー
ジとの接合部に変位量として与え、その時に発生する t
he von Mises 応力値を、リード厚さおよびリードスタ
ンドオフ寸法をパラメータにして計算した。こうして得
られた値を図２および図３に示す。

【００２８】図２は、リード厚さを１５０μｍに固定し
て、リードスタンドオフを変化させたときの、パッケー
ジのコーナ部および中央部のリードにおける最大応力値
を示すグラフである。曲線１１が、パッケージのコーナ
部のリードにおける最大応力値を示し、曲線１２が、パ
ッケージの１辺の中央部のリードにおける最大応力値を
示す。この図から分かるように、パッケージのコーナ部
のリードに発生する最大応力値が、パッケージの１辺の
中央部のリードに発生する最大応力値より大きい。ま
た、最大応力値を減少させるには、リードスタンドオフ
を増加させる必要がある。

【００２９】図３は、リードスタンドオフを１．５２ｍ
ｍに固定して、リード厚さを変化させたときの、パッケ
ージのコーナ部および中央部のリードにおける最大応力
値を示すグラフである。曲線１３が、パッケージのコー
ナ部のリードにおける最大応力値を示し、曲線１４が、
パッケージの１辺の中央部のリードにおける最大応力値
を示す。この図からも、パッケージのコーナ部のリード
に発生する最大応力値が、パッケージの１辺の中央部の
リードに発生する最大応力値より大きいことが分かる。
なお、図から分かるように、最大応力値を減少させるに
は、リード厚さを減少させる必要がある。

【００３０】つぎに、温度サイクル試験に関しては、リ
ード厚さおよびリードスタンドオフを各種設定した表面
実装部品を半田付けしたプリント配線板に対して、ＪＩ
Ｓ規格に規定される−６５°Ｃ〜１２５°Ｃの温度サイ
クル試験を１００サイクル前後実施し、半田接合部にク
ラックが発生しているか否かを調査した。なお、この温
度サイクル試験を１００サイクル行なって、半田接合部
にクラックが発生していなければ、一応の寿命は保証さ
れて半田の接続信頼性は確保されていると判断すること
にする。また、クラックの発生は、最大クラック長が１
００μｍに達した状態をもって発生したと判断する。

【００３１】この結果、最初にクラックが観察される場
所は、パッケージのコーナ部のリードにおける半田のバ
ックフィレット部であり、これは、シミュレーションに
よる最大応力箇所と一致している。そして、クラックの
発生臨界点を、最大応力および温度サイクル試験のサイ
クル数に対してプロットしてみた。

【００３２】図４は、このクラックの発生臨界を示すグ
ラフである。すなわち、横軸に、リード厚さおよびリー
ドスタンドオフに応じて算出される最大応力値の対数を
とり、縦軸に温度サイクル試験のサイクル数の対数をと
った。そして、クラックの発生したケースと発生しなか
ったケースとの境界に線を引いたら図のように直線１５
が得られた。図の直線１５の右側がクラックの発生する
領域、左側がクラックの発生しない領域である。

【００３３】この直線１５は、サイクル数をＮ、最大応
力をσとすると、下記式（１）で表わされる。

【００３４】

【数１】Ｎ＝Ｃ×σ^-n ・・・（１）ただし、Ｃ，ｎは定数である。

【００３５】この式（１）は Coffin-Manson 型の熱疲
労寿命式に一致しており、したがって、この調査で行な
った応力シミュレーションでも、ほぼ正確な寿命予測を
行うことができることが分かる。

【００３６】図４から分かるように、温度サイクル試験
を１００サイクル実行してもクラックが発生しない最大
応力値は１６．７ｋｇ／ｍｍ²以下である。すなわち、
パッケージのコーナ部のリードの応力値が１６．７ｋｇ
／ｍｍ²以下になるようなリード形状を選択すれば、−
６５°Ｃ〜１２５°Ｃの温度サイクルを１００サイクル
行うような環境でも半田接合部にクラックは発生せず、
半田の接続信頼性が確保できることになる。

【００３７】図２において、最大応力が１６．７ｋｇ／
ｍｍ²のときの、パッケージのコーナ部のリードのリー
ドスタンドオフは１．８１ｍｍである。したがって、リ
ード幅が１５０μｍ、リード厚みが１５０μｍであると
きに半田の接続信頼性を確保するには、リードスタンド
オフが１．８１ｍｍ以上であることが必要であることが
分かる。また、このことから、リード幅が１５０μｍ、
リードスタンドオフが１．８１ｍｍであるときに半田の
接続信頼性を確保するには、リード厚みが１５０μｍ以
下であることが必要であることが分かる。

【００３８】なお、上記式（１）において、ＱＦＰ型半
導体表面実装部品のパッケージ材質がセラミックであ
り、パッケージの１辺の長さが４０ｍｍであり、リード
の幅が１５０μｍ、厚みが１５０μｍ、リードスタンド
オフが１．８１ｍｍ、かつ材質がコバールであり、ＱＦ
Ｐ型半導体表面実装部品が実装されるプリント配線板の
材質が、ＦＲ−４（ガラスエポキシ）である場合、上記
定数Ｃは、２．２５×１０⁸、上記定数ｎは、５．１９
となる。

【００３９】なお、以上の調査ではＱＦＰ型半導体表面
実装部品のパッケージの１辺の長さは４０ｍｍであった
が、約３６〜４０ｍｍにおいて、同じ結果が得られる。
本発明では、約３６〜４０ｍｍのサイズのパッケージを
大型パッケージと呼ぶ。

【００４０】以上のことから、ＱＦＰ型半導体表面実装
部品のリード構造を設計するには、まず、温度サイクル
の繰り返し回数Ｎを設定する。この回数Ｎは保証の対象
となる寿命に相当する。つぎに、この設定された回数Ｎ
を基にして、上記式（１）に従ってリードに生じるシミ
ュレーション応力値σを算出する。そして、設計しよう
とするリード構造からシミュレーション応力値を算出
し、この算出値を、シミュレーション応力値σと比較
し、算出値が、シミュレーション応力値σ以下であれ
ば、設定された温度サイクルの繰り返し回数Ｎまではク
ラックが発生しないことが保証される。言い換えれば、
シミュレーション応力値σを求め、このシミュレーショ
ン応力値σ以下の応力しか発生しないような構造のリー
ドを設計するようにすればよい。

【００４１】つぎに、熱膨張係数差に起因する位置ずれ
を抑制するようなプリント配線板の実施例を説明する。
例えば、セラミックパッケージを有し、リードピッチ
０．４ｍｍ、パッケージサイズ３９．６４ｍｍ、パッケ
ージ１辺のリード両端距離３１．６０ｍｍ、リード数３
２０ピンのＱＦＰ型半導体表面実装部品を、素材ＦＲ−
４のプリント配線板にリフロ法により半田付けする場
合、予想されるフットプリントとリードとのずれ量は、
次式（２）で表される。このずれ量は、パッケージ１辺
に配置される８０ピン分のずれ量である。

【００４２】

【数２】ずれ量＝（半田融点温度−常温）×熱膨張係数差×リード両端距離・・（２）セラミックの熱膨張係数が６．５×１０^-6／°Ｃ、素材
ＦＲ−４の熱膨張係数が１４×１０^-6／°Ｃであるの
で、この式（２）は次のようになる。

【００４３】

【数３】ずれ量＝（１８３−２５）×（１４×１０^-6−
６．５×１０^-6）×３１．６０＝３７．５μｍこのずれ量を考慮して、図５に示すように、プリント配
線板のフットプリントのピッチを設定する。すなわち、
パッケージ１辺当たりのリード数は８０ピンであるの
で、フットプリントのピッチを０．４６μｍ（＝３７．
５μｍ／８０ピン）だけ狭く予め設定すれば、位置ずれ
は発生しないことになる。

【００４４】図５（Ａ）は、半田付け前のリードおよび
本発明に係るフットプリントの位置を示す図である。す
なわち、ＱＦＰ型半導体表面実装部品のピッチ０．４ｍ
ｍのリード２１ａ〜２１ｆに対して、プリント配線板２
２に３９９．５４μｍ（＝４００−０．４６）ピッチの
フットプリント２２ａ〜２２ｆを設ける。そして、フッ
トプリント２２ａ〜２２ｆにプリコートするか、または
クリーム半田を塗布した後、リフロ法により半田付けす
ると、リード２１ａ〜２１ｆとフットプリント２２ａ〜
２２ｆとの位置関係は、図５（Ｂ）に示すようになる。
そして、この位置関係のまま半田が凝固するので、リー
ド２１ａ〜２１ｆとフットプリント２２ａ〜２２ｆとの
間のずれは発生せず、従来のような絶縁信頼性の劣化を
防止できる。

【００４５】つぎに、安定した半田接合を形成するため
のＱＦＰ型半導体表面実装部品のリード構造の実施例を
説明する。図６は、本発明に係るＱＦＰ型半導体表面実
装部品のリードの断面図である。すなわち、リード３１
をリード平坦部３１ａとリードスタンドオフ形成部３１
ｂとから構成する。リード平坦部３１ａは、プリント配
線板３５に設けられたフットプリント３６に対向する平
坦部分であり、リードスタンドオフ形成部３１ｂは、Ｑ
ＦＰ型半導体表面実装部品のパッケージ３４側の立ち上
がり部分である。更に、リードスタンドオフ形成部３１
ｂを上方部分と下方部分とから構成する。上方部分と下
方部分との境界位置は、リード平坦部３１ａからほぼ
０．３ｍｍの位置とする。そして、リード平坦部３１ａ
およびリードスタンドオフ形成部３１ｂの下方部分には
厚さ０．８μｍの金メッキ３３を施し、リードスタンド
オフ形成部３１ｂの上方部分には厚さ２．４μｍの標準
仕様の金メッキ３２を施す。

【００４６】このような構成において半田付けを行う
と、半田３７は、リード平坦部３１ａおよびリードスタ
ンドオフ形成部３１ｂの下方部分に対しては濡れが良
く、リードスタンドオフ形成部３１ｂの上方部分に対し
ては濡れが悪い。このため、半田３７は、リード平坦部
３１ａおよびリードスタンドオフ形成部３１ｂの下方部
分の表面に充分に広がって接合を行うが、リードスタン
ドオフ形成部３１ｂの上方部分には広がらず、したがっ
て、バックフィレット部の半田量が不足することもな
く、接続信頼性が充分確保できる。

【００４７】なお、リード平坦部３１ａおよびリードス
タンドオフ形成部３１ｂの下方部分に施される金メッキ
の厚さは、０．８μｍ以下が好ましいが、リードスタン
ドオフ形成部３１ｂの上方部分に施される金メッキの厚
さ２．４μｍよりも薄ければ、本発明の効果は期待でき
る。また、リードスタンドオフ形成部３１ｂの上方部分
に施される金メッキの厚さは、２．４μｍ以上であって
もよい。さらに、上方部分と下方部分との境界位置は、
上記０．３ｍｍの位置に限定されるものではなく、リー
ドスタンドオフ形成部３１ｂ上の他の位置でもよい。

【００４８】つぎに、プリコートした後、ギャングボン
ディング法により半田付けを行うときに生じる接続不良
の発生を防止するためのプリント配線板の実施例を説明
する。

【００４９】図７は、本発明に係るプリント配線板を示
す側面図である。すなわち、プリント配線板４１にフッ
トプリント４３ａ〜４３ｊを設ける。これらのフットプ
リント４３ａ〜４３ｊは、ＱＦＰ型半導体表面実装部品
の各リードの平坦部４２ａ〜４２ｈの大きさには無関係
に同じ大きさのフットプリントとする。すなわち、リー
ド平坦部４２ａ，４２ｈは、他のリード平坦部４２ｂ〜
４２ｇよりも大きいが、リード平坦部４２ａには、フッ
トプリント４３ｃ〜４３ｈとそれぞれ同じ大きさのフッ
トプリント４３ａ，４３ｂを対向させ、同様に、リード
平坦部４２ｈには、フットプリント４３ｃ〜４３ｈとそ
れぞれ同じ大きさのフットプリント４３ｉ，４３ｊを対
向させるようにする。これにより、フットプリント４３
ａ〜４３ｊには、同じ高さ（膜厚）の半田がプリコート
され、したがって、ギャングボンディングツール４４で
半田付けを行なった際に、すべてのリード平坦部４２ａ
〜４２ｈがフットプリント４３ａ〜４３ｊに接合され、
接続不良が回避できる。

【００５０】なお、上記実施例では、大きなリード平坦
部に分割された２つのフットプリントが対応するように
なっているが、対応するフットプリントの数は３つ以上
でも、また１つであってもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、所定寿
命期間内での接続信頼性が確保できるための、リード形
状を決める基準を明らかにした。これにより、接続信頼
性のあるＱＦＰ型半導体表面実装部品が簡単に設計でき
る。

【００５２】また、所定の温度サイクル試験において、
シミュレーションでの発生応力とクラックが発生するサ
イクル数（寿命）との関係を明らかにした。これによ
り、接続信頼性の要求に対するシミュレーションでの発
生応力の要求値を簡易に求めることが可能となる。

【００５３】また、プリント配線板に、半田溶融時のリ
ードピッチと同じピッチのフットプリントを設けるよう
にした。これにより、ＱＦＰ型半導体表面実装部品のパ
ッケージとプリント配線板との間に熱膨張率の差があっ
ても、半田凝固後の絶縁信頼性を確保できる。

【００５４】また、部分的にリードの金メッキの厚さを
薄くすることにより、半田接合部に良好なバックフィレ
ットを形成することができ、接続信頼性が向上する。ま
た、リード平坦部の大きさに関係なく、一律に同じ大き
さのフットプリントをプリント配線板に設けるようにす
ることにより、ギャングボンディング法によって半田付
けを行なった時に、半田の接続信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図であり、（Ａ）はＱＦＰ型
半導体表面実装部品のリード構成を示し、（Ｂ），
（Ｃ）はプリント配線板のフットプリント構成を示す。

【図２】リードスタンドオフを変化させたときの最大応
力値を示すグラフである。

【図３】リード厚さを変化させたときの最大応力値を示
すグラフである。

【図４】クラックの発生臨界を示すグラフである。

【図５】フットプリントの設定方法を示す図であり、
（Ａ）は、半田付け前のリードおよびフットプリントの
位置を示し、（Ｂ）は、半田付け後のリードおよびフッ
トプリントの位置を示す。

【図６】ＱＦＰ型半導体表面実装部品のリードの断面図
である。

【図７】プリント配線板を示す側面図である。

【図８】ＱＦＰ型半導体表面実装部品の外観図である。

【図９】リードの半田付け部の側面図である。

【図１０】従来のフットプリントを示す図であり、
（Ａ）は、半田付け前のリードおよびフットプリントの
位置を示し、（Ｂ）は、半田付け後のリードおよびフッ
トプリントの位置を示す。

【図１１】従来のリードの半田濡れを説明する図であ
り、（Ａ）は金メッキが厚い場合の側面図であり、
（Ｂ）は金メッキが薄い場合の側面図である。

【図１２】従来のフットプリントを示す図である。

【符号の説明】

１大型パッケージ２リード２ａリードのスタンドオフ形成部２ｂリードの平坦部３リード４フットプリント５リード６フットプリント

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月８日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】表面実装型半導体装置及びプリント配
線板

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面実装型半導体装置
およびこの半導体装置が実装されるプリント配線板に関
し、特に、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode) 通信
システムに使用されるＡＴＭスイッチＬＳＩ等の多ピン
・微細ピッチ・大型パッケージの表面実装型半導体装置
のリード構造およびこの半導体装置が実装されるプリン
ト配線板に関する。

【０００３】ＡＴＭスイッチはＡＴＭのまま回線交換を
行う回線交換スイッチであり、これがＩＣ化されて、Ｑ
ＦＰ（Quad Flat Package)型の表面実装ＬＳＩとなって
いる。ＱＦＰ型表面実装ＬＳＩは、ＡＴＭスイッチが高
速広帯域の信号処理や規模拡張性を求められるのに伴
い、大型化し、また高発熱化している。こうした大型
化、高発熱化したＱＦＰ型表面実装ＬＳＩに対応した実
装技術の検討が進められている。

【０００４】なお、本発明は、ＱＦＰ型の表面実装ＬＳ
Ｉに限らず、表面実装型半導体装置全般に応用可能な技
術である。

【０００５】

【従来の技術】ＡＴＭスイッチ用のＱＦＰ型表面実装Ｌ
ＳＩとして、従来、図４に示すように、端子数３９６ピ
ン、端子ピッチ０．３５ｍｍ、パッケージサイズ４０×
４０ｍｍという多ピン・微細ピッチ・大型パッケージの
ＱＦＰ型半導体表面実装部品１００が作られている。こ
うした表面実装部品１００は発熱量が多いため、パッケ
ージ１０１が熱伝導性のよいセラミック素材から構成さ
れ、このパッケージ１０１に放熱フィン１０２が密着さ
れる構成となっている。

【０００６】一方、図５に示すように、この表面実装部
品１００が実装されるプリント配線板１０４は、ＦＲ−
４というガラスエポキシ素材から構成されることが多
く、このプリント配線板１０４にＱＦＰ型半導体表面実
装部品１００が、リフロ法またはギャングボンディング
法により半田付けされる。この半田付けの結果、表面実
装部品１００のリード１０３と、プリント配線板１０４
に設けられたフットプリント１０５とは、溶融後に凝固
した半田（図中、ハッチングで示す部分）によって固着
される。なお、この凝固半田のうちで、リード１０３の
立ち上がり部分とフットプリント１０５との間の部分１
０６をバックフィレット部という。また、表面実装部品
１００のリード１０３には、良好な半田付けを可能とす
るために、通常、厚み２．４μｍの金メッキが施され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、表面実装部
品１００のリード１０３に設けられた金メッキ層では、
図６（Ａ）に示すように、金メッキ層の厚さが厚い（例
えば、２．４μｍ）と、金が半田に充分溶け込んで、半
田の融点が高くなる。その結果、半田の濡れが悪くな
り、半田がリード１０３に付きづらくなる。逆に、図６
（Ｂ）に示すように、金メッキ層の厚さを極端に薄く
（例えば、０．８μｍ）すると、金が半田に余り溶け込
まないので、半田の融点が高くはならない。その結果、
半田の濡れが良くなるが、その代わりに半田がリード１
０３をはい上がってしまい、バックフィレット部を形成
する半田量が減少する。そのため、バックフィレット部
が応力に対して弱くなり接続信頼性が低下する。

【０００８】なお、金メッキ層の厚さを、リード１０３
のどの位置でも常時一定にすることは難しく、したがっ
て、適度な半田濡れになる金メッキ層の厚みを確保する
ようにすることは、現実的ではない。

【０００９】また、表面実装部品１００のパッケージ１
０１の素材であるセラミックと、プリント配線板１０４
の素材であるガラスエポキシとは、熱膨張率が異なって
いる。そのため、リード１０３と、対応のフットプリン
ト１０５との間に位置ずれが発生するという問題があ
る。

【００１０】すなわち、図７（Ａ）に示すように、ま
ず、フットプリント１０５のピッチが、リード１０３の
ピッチと同じピッチに印刷されて、互いに対向するよう
に位置づけられる。そして、半田付けを行う前に、フッ
トプリント１０５に半田がプリコートされるか、または
クリーム半田が塗布される。

【００１１】つぎに、半田付けを行うべく表面実装部品
１００およびプリント配線板１０４が加熱されると、図
７（Ｂ）に示すように、プリント配線板１０４の方が熱
膨張率が大きいので、フットプリント１０５のピッチ
が、リード１０３のピッチよりも大きくなる。そして、
半田付けが終了して半田の温度が凝固点１８３°Ｃより
低下すると、フットプリント１０５のピッチとリード１
０３のピッチとの膨張時の差が、概ねそのまま保持され
たまま固着されてしまう。これにより、ピッチが微細で
あるだけに、リードと、このリードの隣接リードに対向
するフットプリントとが接触する危険性が生じる。

【００１２】また、放熱フィン１０２が密着された表面
実装部品１００は、熱容量が大きいため、リフロ法によ
り半田付けを行おうとすると、表面実装部品１００付近
だけが温度低下してしまい、良好な半田付けができな
い。これを避けるために、半田の温度を上げると、今度
は表面実装部品１００以外の部品を破壊してしまう恐れ
がある。そうしたことを考慮して、表面実装部品１００
のリードだけを局部的に加熱する装置であるギャングボ
ンディングツールを使用したギャングボンディング法が
ある。この方法では、通常、予めフットプリントに半田
を付着させてしまうプリコート法が用いられる。

【００１３】ところで、図８に示すように、リード１０
３のうちの特定のリード１０３ａ，１０３ｂ（例えば、
電源供給用リード）の幅が一般のリードの幅よりも広い
場合に、対向のフットプリント１０５ａ，１０５ｂの幅
も、特定のリード１０３ａ，１０３ｂの幅と同じにした
とする。そして、ギャングボンディング法により半田付
けを行うべく、プリコート法により、フットプリント１
０５ａ，１０５ｂに半田を形成すると、フットプリント
１０５ａ，１０５ｂに形成された半田は、幅の狭い他の
フットプリントに形成された半田よりも高く（膜厚が厚
く）なってしまう。この状態で、ギャングボンディング
ツール１０７によって半田を加熱すると、幅の狭い他の
リードにおいて対向のフットプリントとの接続ができな
かったり、あるいはフットプリント１０５ａ，１０５ｂ
の上の半田が、隣接の幅の狭いフットプリントの方へ流
れ出て、絶縁不良が発生したりする危険性がある。

【００１４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、リードの金メッキ層の厚さに起因する半田接
合の不安定さを解消した表面実装型半導体装置を提供す
ることを第１の目的とする。

【００１５】また、本発明は、半田付け時に、表面実装
型半導体装置のリードとフットプリントとの間に位置ず
れが発生することを防止したプリント配線板を提供する
ことを第２の目的とする。

【００１６】また、本発明は、プリコートした後、ギャ
ングボンディング法により半田付けを行うときに生じる
接続不良の発生の防止を図ったプリント配線板を提供す
ることを第３の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記第１の目
的を達成するために、図１に示すように、プリント配線
板１５に半田付けされる表面実装型半導体装置におい
て、パッケージ１４から延びたリード１１のパッケージ
１４側を構成し、表面に第１の所定厚みの金メッキ層１
２を備えたリード第１部分と、パッケージ１４から延び
たリード１１の、リード第１部分に連なる先端側を構成
し、表面に第１の所定厚みよりも薄い第２の所定厚みの
金メッキ層１３を備えたリード第２部分とを有すること
を特徴とする表面実装型半導体装置が提供される。

【００１８】また、上記第２の目的を達成するために、
図２に示すように、表面実装型半導体装置がリフロ法に
より実装されるプリント配線板が提供される。このプリ
ント配線板は、半田付け時の温度におけるピッチが、こ
の温度における表面実装型半導体装置のリード２１ａ〜
２１ｆのピッチと同じになるように設定された複数のフ
ットプリント２２ａ〜２２ｆを有する。

【００１９】また、上記第３の目的を達成するために、
図３に示すように、表面実装型半導体装置がギャングボ
ンディング法により実装されるプリント配線板が提供さ
れる。このプリント配線板は、表面実装型半導体装置の
各リードのプリント配線板に対向する面（リード平坦部
３２ａ〜３２ｈ）の形状とは無関係に、同一形状に形成
された複数のフットプリント３３ａ〜３３ｊを有する。

【００２０】

【作用】まず、図１において、半田の溶融時に、比較的
に薄い第２の所定厚みの金メッキ層１３を備えたリード
第２部分に対しては半田の濡れが良く、一方、比較的に
厚い第１の所定厚みの金メッキ層１２を備えたリード第
１部分に対しては半田の濡れが悪い。これによって、半
田１７は、リード第２部分の表面に充分に広がって接合
を行うが、リード第１部分には広がらず、したがって、
バックフィレット部の半田量が不足することもなく、接
続信頼性が充分確保できる。また、金メッキ層１２の第
１の所定厚みと金メッキ層１３の第２の所定厚みとの間
に、大きな差を設けることにより、譬えリードの金メッ
キ層の厚さが不安定でも、安定した半田接合が可能とな
る。

【００２１】また、図２において、表面実装型半導体装
置のリード２１ａ〜２１ｆのピッチとフットプリント２
２ａ〜２２ｆのピッチとが、半田付け時の温度において
同一になり、その配置関係のままに半田が凝固するの
で、リード２１ａ〜２１ｆとフットプリント２２ａ〜２
２ｆとの間に位置ずれが生じない。

【００２２】また、図３において、複数のフットプリン
ト３３ａ〜３３ｊの各形状が、表面実装型半導体装置の
各リードの平坦部３２ａ〜３２ｈの形状の大小とは関係
なく同一形状に形成されるので、各フットプリント３３
ａ〜３３ｊにプリコートされた半田の高さ（膜厚）は同
一になる。したがって、ギャングボンディング法により
半田付けが行われても、接続不良が発生しない。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。まず、安定した半田接合を形成するための表面実
装型半導体装置のリード構造の実施例を説明する。

【００２４】図１は、本発明に係るＱＦＰ型半導体表面
実装部品のリードの断面図である。すなわち、リード１
１をリード平坦部１１ａとリードスタンドオフ形成部１
１ｂとから構成する。リード平坦部１１ａは、プリント
配線板１５に設けられたフットプリント１６に対向する
平坦部分であり、リードスタンドオフ形成部１１ｂは、
ＱＦＰ型半導体表面実装部品のパッケージ１４側の立ち
上がり部分である。更に、リードスタンドオフ形成部１
１ｂを上方部分と下方部分とから構成する。上方部分と
下方部分との境界位置は、リード平坦部１１ａからほぼ
０．３ｍｍの位置とする。そして、リード平坦部１１ａ
およびリードスタンドオフ形成部１１ｂの下方部分には
厚さ０．８μｍの金メッキ層１３を設け、リードスタン
ドオフ形成部１１ｂの上方部分には厚さ２．４μｍの標
準仕様の金メッキ層１２を設ける。

【００２５】このような構成において半田付けを行う
と、半田１７は、リード平坦部１１ａおよびリードスタ
ンドオフ形成部１１ｂの下方部分に対しては濡れが良
く、リードスタンドオフ形成部１１ｂの上方部分に対し
ては濡れが悪い。このため、半田１７は、リード平坦部
１１ａおよびリードスタンドオフ形成部１１ｂの下方部
分の表面に充分に広がって接合を行うが、リードスタン
ドオフ形成部１１ｂの上方部分には広がらず、したがっ
て、バックフィレット部の半田量が不足することもな
く、接続信頼性が充分確保できる。

【００２６】なお、リード平坦部１１ａおよびリードス
タンドオフ形成部１１ｂの下方部分に設けられる金メッ
キ層の厚さは、０．８μｍ以下が好ましいが、リードス
タンドオフ形成部１１ｂの上方部分に設けられる金メッ
キ層の厚さ２．４μｍよりも薄ければ、本発明の効果は
期待できる。また、リードスタンドオフ形成部１１ｂの
上方部分に設けられる金メッキ層の厚さは、２．４μｍ
以上であってもよい。さらに、上方部分と下方部分との
境界位置は、上記０．３ｍｍの位置に限定されるもので
はなく、リードスタンドオフ形成部１１ｂ上の他の位置
でもよい。

【００２７】つぎに、熱膨張係数差に起因する位置ずれ
を抑制するプリント配線板の実施例を説明する。例え
ば、セラミックパッケージを有し、リードピッチ０．４
ｍｍ、パッケージサイズ３９．６４ｍｍ、パッケージ１
辺のリード両端距離３１．６０ｍｍ、リード数３２０ピ
ンのＱＦＰ型半導体表面実装部品を、素材ＦＲ−４のプ
リント配線板にリフロ法により半田付けする場合、予想
されるフットプリントとリードとのずれ量は、次式
（１）で表される。このずれ量は、パッケージ１辺に配
置される８０ピン分のずれ量である。

【００２８】

【数１】ずれ量＝（半田融点温度−常温）×熱膨張係数差×リード両端距離・・（１）セラミックの熱膨張係数が６．５×１０^-6／°Ｃ、素材
ＦＲ−４の熱膨張係数が１４×１０^-6／°Ｃであるの
で、この式（１）は次のようになる。

【００２９】

【数２】ずれ量＝（１８３−２５）×（１４×１０^-6−６．５×１０^-6）×３１．６０＝３７．５μｍ・・（２）このずれ量を考慮して、図２に示すように、プリント配
線板のフットプリントのピッチを設定する。すなわち、
パッケージ１辺当たりのリード数は８０ピンであるの
で、フットプリントのピッチを０．４６μｍ（＝３７．
５μｍ／８０ピン）だけ狭く予め設定すれば、位置ずれ
は発生しないことになる。

【００３０】図２（Ａ）は、半田付け前のリードおよび
本発明に係るフットプリントの位置を示す図である。す
なわち、ＱＦＰ型半導体表面実装部品のピッチ０．４ｍ
ｍのリード２１ａ〜２１ｆに対して、プリント配線板２
２に３９９．５４μｍ（＝４００−０．４６）ピッチの
フットプリント２２ａ〜２２ｆを設ける。そして、フッ
トプリント２２ａ〜２２ｆにプリコートするか、または
クリーム半田を塗布した後、リフロ法により半田付けす
ると、リード２１ａ〜２１ｆとフットプリント２２ａ〜
２２ｆとの位置関係は、図２（Ｂ）に示すようになる。
そして、この位置関係のまま半田が凝固するので、リー
ド２１ａ〜２１ｆとフットプリント２２ａ〜２２ｆとの
間のずれは発生せず、従来のような絶縁信頼性の劣化を
防止できる。

【００３１】なお、この実施例では、ＱＦＰ型半導体表
面実装部品のパッケージがセラミックで構成され、プリ
ント配線板がガラスエポキシから構成される場合を例に
して説明したが、本発明においてはパッケージおよびプ
リント配線板の各素材が特定なものである必要はなく、
また、パッケージの素材の膨張率がプリント配線板の素
材の膨張率よりも大きい場合にも適用できるものであ
る。

【００３２】つぎに、プリコートした後、ギャングボン
ディング法により半田付けを行うときに生じる接続不良
の発生を防止するためのプリント配線板の実施例を説明
する。

【００３３】図３は、本発明に係るプリント配線板を示
す側面図である。すなわち、プリント配線板３１にフッ
トプリント３３ａ〜３３ｊを設ける。これらのフットプ
リント３３ａ〜３３ｊは、ＱＦＰ型半導体表面実装部品
の各リードの平坦部３２ａ〜３２ｈの大きさには無関係
に同じ大きさのフットプリントとする。すなわち、リー
ド平坦部３２ａ，３２ｈは、他のリード平坦部３２ｂ〜
３２ｇよりも大きいが、リード平坦部３２ａには、フッ
トプリント３３ｃ〜３３ｈとそれぞれ同じ大きさのフッ
トプリント３３ａ，３３ｂを対向させ、同様に、リード
平坦部３２ｈには、フットプリント３３ｃ〜３３ｈとそ
れぞれ同じ大きさのフットプリント３３ｉ，３３ｊを対
向させるようにする。これにより、フットプリント３３
ａ〜３３ｊには、同じ高さ（膜厚）の半田がプリコート
され、したがって、ギャングボンディングツール３４で
半田付けを行なった際に、すべてのリード平坦部３２ａ
〜３２ｈがフットプリント３３ａ〜３３ｊに接合され、
接続不良を回避できる。

【００３４】なお、図３に示す実施例では、大きなリー
ド平坦部に分割された２つのフットプリントが対応する
ようになっているが、対応するフットプリントの数は３
つ以上でも、また１つであってもよい。

【００３５】また、上記のいずれの実施例もＱＦＰ型半
導体表面実装部品を例として挙げているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、表面実装型半導体装置一
般に適用され得るものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、プリン
ト配線板に接するリードの先端側の金メッキ層の厚さ
を、リードの根元側の金メッキ層の厚さよりも薄くする
ことにした。これにより、半田接合部に良好なバックフ
ィレットを形成することができ、接続信頼性が向上す
る。

【００３７】また、プリント配線板に、半田溶融時にお
いてリードピッチと同じピッチになるようにフットプリ
ントを設けるようにした。これにより、表面実装型半導
体装置のパッケージとプリント配線板との間に熱膨張率
の差があっても、半田凝固後の絶縁信頼性を確保でき
る。

【００３８】また、リード平坦部の大きさに関係なく、
一律に同じ大きさのフットプリントをプリント配線板に
設けるようにした。これにより、ギャングボンディング
法によって半田付けを行なった時に、半田の接続信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＱＦＰ型半導体表面実装部品のリードの断面図
である。

【図２】（Ａ）は、半田付け前のリードおよびフットプ
リントの位置を示す図であり、（Ｂ）は、半田付け後の
リードおよびフットプリントの位置を示す図である。

【図３】フットプリントの設定方法を示す図である。

【図４】ＱＦＰ型半導体表面実装部品の外観図である。

【図５】リードの半田付け部の側面図である。

【図６】（Ａ）は、従来のリードの半田濡れを示し、金
メッキ層が厚い場合の側面図であり、（Ｂ）は、従来の
リードの半田濡れを示し、金メッキ層が薄い場合の側面
図である。

【図７】（Ａ）は、従来のフットプリントを示し、半田
付け前のリードおよびフットプリントの位置を示す図で
あり、（Ｂ）は、従来のフットプリントを示し、半田付
け後のリードおよびフットプリントの位置を示す図であ
る。

【図８】従来のフットプリントを示す図である。

【符号の説明】１１リード１２金メッキ層１３金メッキ層１４パッケージ１５プリント配線板２１ａ〜２１ｆリード２２ａ〜２２ｆフットプリント３２ａ〜３２ｈリード平坦部３３ａ〜３３ｊフットプリント

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材質がＦＲ−４（ガラスエポキシ）であ
るプリント配線板に実装されるＱＦＰ型半導体表面実装
部品において、材質がセラミックである大型パッケージ（１）と、幅が１５０μｍ以下か、厚みが１５０μｍ以下か、また
は、リードスタンドオフが１．８１ｍｍ以上かであり、
材質がコバールであるリード（２）と、を有することを特徴とするＱＦＰ型半導体表面実装部
品。
【請求項２】材質がＦＲ−４（ガラスエポキシ）であ
るプリント配線板に実装されるＱＦＰ型半導体表面実装
部品において、材質がセラミックである大型パッケージと、パッケージコーナ部に位置し、幅が１５０μｍ、厚みが
１５０μｍ、リードスタンドオフが１．８１ｍｍ、かつ
材質がコバールであるリードに発生するシミュレーショ
ン応力値以下の値の応力しか発生しない構造のリード
と、を有することを特徴とするＱＦＰ型半導体表面実装部
品。
【請求項３】前記シミュレーション応力値は、１６．
７ｋｇ／ｍｍ²であることを特徴とする請求項２記載の
ＱＦＰ型半導体表面実装部品。
【請求項４】ＱＦＰ型半導体表面実装部品のリード構
造の設計方法において、所定の温度サイクル試験の繰り返し回数Ｎを設定し、前記設定された回数Ｎを基にして、所定の数式に従って
リードに生じるシミュレーション応力値σを算出し、前記算出されたシミュレーション応力値σ以下の応力し
か発生しないようなリード構造を設計するリード構造の
設計方法。
【請求項５】前記所定の数式は、Ｎ＝Ｃ×σ^-n（Ｃ，ｎは定数）であることを特徴とする請求項４記載のリード構造の設
計方法。
【請求項６】前記所定の温度サイクル試験が、−６５
°Ｃ〜１２５°ＣのＪＩＳ規格の温度サイクル試験であ
り、前記ＱＦＰ型半導体表面実装部品は、パッケージ材
質がセラミックであり、パッケージの１辺の長さが４０
ｍｍであり、リードの幅が１５０μｍ、厚みが１５０μ
ｍ、リードスタンドオフが１．８１ｍｍ、かつ材質がコ
バールであり、前記ＱＦＰ型半導体表面実装部品が実装
されるプリント配線板の材質は、ＦＲ−４（ガラスエポ
キシ）である場合、前記定数Ｃは、２．２５×１０⁸、
前記定数ｎは、５．１９であることを特徴とする請求項
５記載のリード構造の設計方法。
【請求項７】ＱＦＰ型の半導体表面実装部品におい
て、パッケージ（１）側に位置し、前記パッケージ（１）か
ら所定長さまでの上方部分だけ第１の所定厚みの金メッ
キが施され、前記上方部分以外には前記第１の所定厚み
よりも薄い第２の所定厚みの金メッキが施されたリード
のスタンドオフ形成部（２ａ）と、前記スタンドオフ形成部（２ａ）に連なるとともに、プ
リント配線板に接する側に位置し、前記第２の所定厚み
の金メッキが施されたリードの平坦部（２ｂ）と、を有することを特徴とする半導体表面実装部品。
【請求項８】前記第１の所定厚みは２．４μｍ以上で
あり、前記第２の所定厚みは０．８μｍ以下であること
を特徴とする請求項７記載の半導体表面実装部品。
【請求項９】ＱＦＰ型半導体表面実装部品がリフロ法
により実装されるプリント配線板において、半田付け時の温度における前記表面実装部品のリード
（３）ピッチと、前記温度において同じピッチになるよ
うに配置された複数のフットプリント（４）、を有する
ことを特徴とするプリント配線板。
【請求項１０】ＱＦＰ型半導体表面実装部品がギャン
グボンディング法により実装されるプリント配線板にお
いて、前記ＱＦＰ型半導体表面実装部品の各リード（５）に対
応し、前記ＱＦＰ型半導体表面実装部品の各リード平坦
部の形状の大小とは関係なく、同一形状に形成された複
数のフットプリント（６）を有することを特徴とするプ
リント配線板。
【請求項１１】前記ＱＦＰ型半導体表面実装部品の各
リード平坦部のうちの大きい形状のリード平坦部に対し
ては、前記複数のフットプリントのうちの複数のフット
プリントが対応することを特徴とする請求項１０記載の
プリント配線板。