JPS6224691A - チツプキヤリアの実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１既要〕 チップキャリアを印刷配線基板に実装するにあたり、チ
ップキャリアの電極パッドの長さと、印刷配線基板の基
板パッドの長さの比率を所定に設定し、半田付けの信頼
度を向上させる。

〔産業上の利用分野〕

本発明はチップキャリアの実装方法の改良に関する。

電子機器３通信機器等においては、ＬＳＩ、ＩＣ等の半
導体チップを信号、電源あるいはアース等の電極パター
ンが形成された角板状のセラミック基台よりなるチップ
キャリアに搭載密封し、このようなチップキャリアを基
板に多数実装した装置が広く使用されている。

チップキャリアを印刷配線基板に実装する従来の一般的
の方法は、第３図の斜視図に示すように、チップキャリ
ア１をサブセラミック基板７を介して印刷配線基板６に
実装している。

即ち、サブセラミック基板７の上面には、チップキャリ
ア１の裏面に設けた電極パッドに対応して、基板パッド
１０を並設し、それぞれの基板パッド１０は、サブセラ
ミック基板７の側面に並設したリード端子８に接続しで
ある。対応する電極パッドと基板パッド１０とを半田付
けすることにより、チップキャリア１をサブセラミック
基板７に搭載し、その後それぞれのリード端子８を、対
応する印刷配線基板６のスルーホール９に挿着半田付け
している。

チップキャリアＩを直接印刷配線基板６に実装すると、
セラミック基台と印刷配線基板（例えばガラスエポキシ
樹脂等よりなる印刷回路用銅張積層板）との熱膨張係数
の差に起因して、半田付は部分に亀裂が発生する恐れが
ある。このことを避けるために上述のように、サブセラ
ミンク基板７を介して印刷配線基板６に実装している。

しかし、印刷配線基板に部品の高密度搭載化。

小形化に伴い、チップキャリア１を直接、印刷配線基板
６に実装することが要求されている。

〔従来の技術〕

チップキャリアを印刷配線基板に直接に実装する従来方
法を、第４図の斜視図、及び第５図の要部断面図を参照
して説明する。

第４図及び第５図において、角板状のセラミック基台よ
りなるチップキャリア１は、上面にＬＳＩ、ＩＣ等の半
導体チップ２が埋設される角形の凹部が設けられ、凹部
の上方には凹部よりも平面視が大きい角孔が設けられて
いる。

角孔の上周縁を含む面で、チップキャリア１の底面に並
行する境界面には、凹部のそれぞれの辺に直交し、チッ
プキャリア１の側壁に並設された後述する端子部４にそ
れぞれ通じる所望数の、タングステン等をメタライズし
、さらに金メッキしてなる電極パターン３が形成されて
いる。この電極パターン３は、半導体チップ２のそれぞ
れの電極に、例えばワイヤボンデングされて接続されて
いる。

チップキャリア１の垂直のそれぞれの側壁には、側壁面
に垂直方向の深さが一定で、はぼ半円柱形に凹んでなる
リードレス形の端子部４が並列して設けられ、それぞれ
の端子部４の凹面には、タングステン等をメタライズし
、さらに金メ・ツキし電極膜を形成して電極パターン３
と電気的に接続している。

また、チップキャリア１の裏面には、それぞれの端子部
４の凹面に連結した角片状の電極パッド５が形成されて
いる。

一方、印刷配線基板６の上面には、チップキャリア１の
電極パッド５に対応して、基板パッド１０と、基板パッ
ド１０に接続された導体パターン１１が形成されている
。

上述のようなチップキャリア１を、印刷配線基板６に実
装するには、まず半田が付着しては困る導体パターン１
１上の全面に半田レジスト膜を塗布し、その後、印刷配
線基板６の基板パッド１０の上面に半田ペーストを、例
えばスクリーン印刷などして塗布したり、或いは半田プ
リフォームを間に入れたりした後に、基板パッド１０に
電極パッド５を位置合わせして、チップキャリア１をｉ
置し、例えば赤外線加熱等して、半田層１２を形成して
接着している。

この接着時に、基板パッド１０と電極パッド５との関係
寸法を所望に規制すると、半田層１２の溶融状態の半田
の表面張力で、電極パッド５と基板パッド１０とが互い
に近寄る方向に引っ張られて、チップキャリア１の実装
位置の位置合わせが自動的に行われる。

しかし基板パッド１０の長さが所定値より大きくなると
、このような作用が弱くなり、チップキャリア１の位置
がずれて、所定のパフドブない隣接したバッドに接続さ
れる等、接続不良となる恐れがある。

実験より得られた、このような位置ずれ発生の特性図を
第６図（ａ）に示す。

第６図ｔａ＋は縦軸に位置ずれ発生頻度を、横軸に電極
パッド５　（長さＬａ）と基板パッド１０　（長さＬｂ
）の長さの比率（Ｌｂ／Ｌａ）をとっている。

この特性は右上がりに上昇する曲′４ＩＡＡで示され、
（Ｌｂ／Ｌａ）が１．１〜１．３の間では殆ど位置ずれ
不良が発生しなく、（Ｌｂ／Ｌａ）が１．７を越えると
急激に不良が発生することを示している。

したがって、基板パッド１０の長さＬｂ　　を電極パッ
ド５の長さＬａ　（例えば１龍）よりも所望長（例えば
０．３ｍｍ）だけ長くして、（Ｌｂ／Ｌａ）を１．３前
後にしている。

なお、基板パッド１０の幅は電極パッド５の幅（例えば
０．８１１）に等しいか、わずかに大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記の如（印刷配線基板６に直接チップキ
ャリア１を実装した場合には、印刷配線基板６とチップ
キャリア１のセラミック基台の熱膨張係数の差が大きい
ことに起因して、実装時の加熱、稼動時の発熱等により
、半田層１２に応力が付加される。この応力は、チップ
キャリア１の周辺の中心より離れるに従い大きく、チッ
プキャリア１の隅近傍の電極パッド５の半田層１２に亀
裂が発生する恐れがある。

したがって、従来の実装手段で、形状の大きいチップキ
ャリア１を、直接印刷配線基板６に実装すると、半田付
けの信頼度が低下するという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明は、チップキャ
リアｌの裏面に並設した電極パッド５の長さを一定に形
成して、隅部に設けた電極パッド５に対応する基板パッ
ド１０Ｎの長さは、電極パッド５の長さの１．５倍乃至
１．７倍の範囲に形成し、周辺の中心に近づくにつれて
、基板パッドの長さは、その倍率を小さくし、それぞれ
の周辺の中心部の電極パッド５に対応する基板パッド１
〇への長さは、１．１倍乃至１．３倍の範囲に形成して
、半田付は実装するようにしたものである。

〔作用〕

熱歪に起因し半田層１２に亀裂が発生する不良発生頻度
は、実験より第６図（ｂｌのような特性図が得られてい
る。

第６図ｆｂ）は垂直の２軸に熱歪による不良発生頻度を
、Ｘ軸に半田層１２の厚さｈを、Ｙ軸に（Ｌｂ／Ｌａ）
をとっである。

不良頻度と（Ｌｂ／Ｌａ）との関係は曲線Ｂで示すよう
に、（Ｌｂ／Ｌａ）力月、３より小さくなると急激に上
昇する。また半田層１２の厚さｈと、不良頻度との関係
は曲線Ｃで示すように、ｈが７０μｍより小さくなると
急激に上昇する。

第６図（ａ）、　（ｂ）の不良発生頻度特性図より、推
定し得るように、上記本発明の手段によれば、熱歪によ
る応力が最大である隅部に設けた電極パッド５に対応す
る基板パッド１０Ｎの長さを、電極パッド５の長さの１
．５倍乃至１．７倍であるので、半田層１２に亀裂の発
生する恐れが少ない。

また、チップキャリア１のそれぞれの辺の中心部の電極
パッド５に対応する基板パッド１０Ａの長さは、１．１
倍乃至１．３倍の範囲に形成しであるので、この部分の
溶融状態の半田により、チップキャリア１の位置合わせ
が行われ、印刷配線基板６の所定の位置にチップキャリ
ア１が載置される。

したがって、隅部に設けた電極パッド５と基板パッド１
０Ｎとの間にも位置ずれが発生する恐れが少ない。

即ち、形状の大きいチップキャリア１を印刷配線基Ｆｉ
６に実装した場合でも、位置ずれが少なく、且つ熱歪に
起因する亀裂が半田接着部分に発生する恐れが少なく、
信頼度が向上する。

〔実施例〕

以下図示実施例により、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明の１実施例の平面図であり、第２図（ａ
）は隅部、即ち第１図に示す鎖線Ｘ、　−Ｘ。

部分の断面図、（ｂ）は辺の中心部、即ち第１図に示す
鎖線Ｘ２−Ｘ２部分の断面図である。

第１図及び第２図において、印刷配線基板６の上面には
、チップキャリア１の電極パッド５に対応して、基板パ
ッドが角形のそれぞれの４辺に並列して形成され、それ
ぞれの基板パッドより四方に放射状に導体パターン１１
が形成されている。

この基板パッドの内側の側辺が形成する角形枠の大きさ
は、チップギヤリア１の裏面に設けた基板パッドの内側
の側辺が形成する角形枠の大きさに等しくしである。

チップキャリア１の隅部に設けた電極パッド５に対応す
る印刷配線基板６の、基板パッド１０Ｎの長さＬｂ、は
第２図（ａ＋に示すように、電極パッド５の長さＬａの
１．５倍乃至１．７倍の範囲に形成しである。

そして、周辺の中心に近づくにつれて、基板パッド１０
Ｃ，１０Ｂの長さは、その倍率を小さくし、それぞれの
周辺の中心部の電極パッド５に対応する基板パッド１０
Ａの長さはＬｂｚは、第２図（ｂ）に示すように、電極
パッド５の長さＬａの１．１倍乃至１．３倍の範囲に形
成しである。

なお、このそれぞれの基板パッドの長さを上述のように
変えて形成せず、十分に長く形成し、導体パターン１１
上の全面に半田レジスト膜１５を塗布する際に、第１図
、第２図のように、内枠のそれぞれの辺を点線で示すよ
うに内側に凸のビラミント形に塗布して、それぞれの基
板パッドの露出長さを、上述の寸法にしても良い。

その後、印刷配線基板６の基板パッドの上面に半田ペー
ストを、例えばスクリーン印刷などして塗布したり、或
いは半田プリフォームを間に入れたりした後に、基板パ
ッド１０に電極パッド５を位置合わせして、チップキャ
リア１を載置し、例えば赤外線加熱等して、半田層１２
を形成してチップキャリア１を印刷配線基板６に実装し
ている。

上述のようにして実装されたチップキャリア１は、各辺
の中心近傍の基板パッドは勿論のこと、熱歪による応力
が最大である隅部に設けた電極パッド５に対応する基板
バッド１０Ｎ部分の、半田層Ｉ２に亀裂の発生する恐れ
が少ない。

また、中心部の電極パッド５に対応する基板パッド１０
Ａの長さは、１．１倍乃至１．３倍の範囲に形成しであ
るので、この部分の溶融状態の半田により、チップキャ
リア１の位置合わせが行われ、他の電極パッドと対応す
る基板パッド間においても、位置ずれが発生する恐れが
大幅に改善される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、チップキャリアの電極パ
ッドの長さと印刷配線基板の基板パッドの長さの比率を
所定に設定したことにより、チップキャリアと印刷配線
基板の熱膨張係数の差に起因する熱歪により、接着部の
半田に亀裂が発生する恐れが少なく、且つ位置ずれがな
くて、形状の大きいチップキャリアに適応して実用上で
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の平面図、 第２図（ａ）は第１図に示す鎖線Ｘ、−Ｘ、部分の断面
図、 （ｂ）は第１図の鎖線Ｘ２−Ｘ２部分の断面図、第３図
は従来の実装手段を示す斜視図、第４図は従来の他の実
装手段を示す斜視図、第５図は第４図に示す従来例の要
部断面図、第６図は不良発生特性図で、 （ａ）は位置ずれ発生頻度図、 （ｂ）は熱歪による不良発生特性図である。 図において、 ■はチップキャリア・ ２は半導体チップ、 ３は電極パターン、 ４は端子部、 ５は電極パッド、 ６は印刷配線基板、 １０、　１０Ａ、　１０Ｎは基板パッド、１１は導体パ
ターン、 １２は半田層、 １５は半田レジスト膜を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　印刷配線基板（６）の表面に、チップキャリア（１）
   の裏面の周辺に並設した電極パッド（５）のそれぞれに
   対応した基板パッドを設け、該電極パッド（５）と該基
   板パッドを半田付けして該チップキャリア（１）を実装
   するにあたり、 該電極パッド（５）の長さを一定に形成して、隅部に設
   けた該電極パッド（５）に対応する該基板パッド（１０
   Ｎ）の長さは、該電極パッド（５）の長さの１．５倍乃
   至１．７倍の範囲に形成し、 周辺の中心に近づくにつれて、該基板パッドの長さは、
   その倍率を小さくし、 それぞれの周辺の中心部の該電極パッド（５）に対応す
   る該基板パッド（１０Ａ）の長さは、１．１倍乃至１．
   ３倍の範囲に形成して、半田付けすることを特徴とする
   チップキャリアの実装方法。