TWI467710B - 電子零件之安裝構造 - Google Patents

Description

電子零件之安裝構造 發明領域

本發明係有關於電子零件之安裝構造，特別是有關於將支持體上載置有半導體裝置之電子零件安裝於基板之安裝構造。

發明背景

近年來，於汽車等車輛要求之功能高度化，隨之而來的是，搭載於車輛之電子零件的個數亦增加，且上述電子零件內亦使用了各種半導體裝置。

同時，由於在車輛搭載各種構成零件之空間有限，故上述電子零件被要求小型化且集約化以搭載於車輛上，且因為車輛係使用在溫度及濕度等變化較大之環境下，故上述電子零件亦被要求具備充分之耐久性。

專利文獻1係有關於對搭載半導體晶片之晶片座(die pad)予以樹脂密封之半導體裝置，其揭示之構造包含有：搭載半導體晶片且於樹脂封裝體之下表面露出與半導體晶片搭載面為相反側之面之矩形晶片座、以及令晶片座之長邊側方之緣部朝半導體晶片之搭載面側彎折而成之彎折部。

先行技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】日本特開平9-92757號公報

然而，依據本發明人之檢討，專利文獻1所揭示之構成雖意圖在樹脂注入時使晶片座保持在穩定之狀態下，而提昇與封裝體之密接性以提昇耐久性，並實現薄型化，但是，由於具有晶片座之露出面對外部露出之構成，故可能曝露於周圍存在之多餘電磁雜訊中，令晶片座形成非蓄意之帶電狀態，並對半導體晶片之動作等造成不必要之影響。

另一方面，在專利文獻1所揭示之構成中，雖然以封裝用之樹脂薄膜覆蓋晶片座之露出面、或附加其它電磁屏蔽用之構件等而包圍晶片座之露出面，可抑制電磁雜訊直接施加至晶片座，但其構成本身有趨於繁雜之傾向。

亦即，電子零件之安裝構造處於期待可充分確保對基板之安裝性並排除電磁雜訊之不必要影響之新構造之狀況。

本發明係經以上之檢討而完成者，目的在於提供一種電子零件之安裝構造，係可藉簡便之構成，對具有半導體晶片之電子零件排除電磁雜訊之不必要影響，並可將電子零件確實地安裝於基板。

為達成以上之目的，本發明在第1局面中，乃一種電子零件之安裝構造，其包含有：電子零件，包括半導體晶片、用於載置前述半導體晶片之支持體、用於聯絡前述半導體晶片之導線、用於收納前述半導體晶片和前述支持體之局部和前述導線之局部之外殼，使用樹脂將前述半導體晶片、前述支持體之前述局部、及前述導線之前述局部一體地封裝於前述外殼內；基板，包括接合部(pad portion)及接地層，可安裝前述電子零件；及，焊料層，介於前述支持體與前述接地層之間，連接前述支持體與前述接地層；前述支持體係導體並設定成無電位，且前述支持體之前述局部以構成自前述外殼之前述接地層側之面露出之露出面的方式收納於前述外殼；對應前述導線與前述基板之前述接合部之連接，於前述支持體之前述露出面與前述接地層之上表面之間區隔出間隙部；前述焊料層之體積設定為前述間隙部之體積以下。

又，本發明之第2局面係除了第1局面外，前述焊料層之前述體積設定在前述間隙部之前述體積之1/2以上2/3以下之範圍內。

又，本發明之第3局面係除了第1或第2局面外，前述支持體之形狀與前述接地層之形狀係設定成自前述接地層、前述焊料層及前述支持體所積層之積層方向觀察下為大致相同形狀，而且，前述支持體、前述焊料層、前述接地層係設置成在前述積層方向上大致同軸。

又，本發明之第4局面係除了第1至第3之任一局面外，在前述間隙部中之前述焊料層之周邊更設置有附加焊料層。

在本發明第1局面之電子零件之安裝構造中，對應電子零件之導線與基板之接合部之連接而於(在電子零件中設定成無電位且為導體之)支持體之露出面與基板之接地層上表面之間區隔出之間隙部，於該間隙部設置體積設定成上述間隙部之體積以下之焊料層，藉此，由於具有電性連接支持體與接地層之構成，故可藉簡便之構成，對具有半導體晶片之電子零件排除電磁雜訊之不必要影響，並可將電子零件確實地安裝於基板。

在本發明第2局面之電子零件之安裝構造中，由於焊料層之體積設定在間隙部之體積之1/2以上2/3以下之範圍內，故即便在塗布熔融狀態之焊料的情況下，亦可充分地電性連接電子零件之支持體與基板之接地層，並使電子零件不會產生不必要之浮起而可確實地安裝於基板。

在本發明第3局面之電子零件之安裝構造中，支持體之形狀與接地層之形狀設定成自接地層、焊料層及支持體所積層之積層方向觀察下為大致相同形狀，而且，支持體、焊料層、接地層係設置成在積層方向上大致同軸，因此，可於電子零件之支持體之露出面與基板之接地層之上表面之間確實地區隔出體積相對較大之間隙部，並可在使焊料層對上述間隙部位置整合之狀態下，確實地形成焊料層而不致發生溢料。

在本發明第4局面之電子零件之安裝構造中，於間隙部之周邊之焊料層周邊更設置有附加焊料層，因此，附加焊料層可補足焊料層之功能，使電子零件之支持體更確實地電性連接於基板之接地層。

圖式簡單說明

第1圖係本發明之第1實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。

第2圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖。

第3圖係本發明之第2實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。

第4圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖。

用以實施發明之態樣

以下，適當參照圖示來詳細說明本發明之各實施態樣之電子零件之安裝構造。另外，在圖中，x軸、y軸及z軸構成3軸正交座標系，z軸之方向為上下方向且相當於積層方向，與x-y平面平行之面為水平面。

(第1實施態樣)

首先，參照第1及2圖來詳細說明本發明之第1實施態樣之電子零件之安裝構造。

第1圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。第2圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖，主要是顯示於基板之接地層上形成有焊料層之狀態。

如第1及2圖所示，電子零件之安裝構造S1包含電子零件10、可供電子零件10安裝之基板20、將電子零件10連接於基板20之焊料層30。

具體而言，電子零件10包含CPU(Central Processing Unit)等之半導體晶片12、可載置半導體晶片12而予以固定之支持體14、用於聯絡半導體晶片12之導線16、及可收納半導體晶片12和支持體14之局部和導線16之局部之外殼18。藉由使用了合成樹脂之模具成型，上述半導體晶片12、支持體14之局部、及導線16之局部一體地密封於外殼18內而封裝化。

典型上，基板20會是印刷基板，具有皆露出於其上表面20a且以銅等金屬製之接地層22及接合部24。半導體晶片12之導線16之端部16a之下表面16b藉由焊料等固接於上述接合部24之上表面24a，半導體晶片12與基板20為電性連接。

典型上，焊料層30會是由錫、銀及銅之合金或錫及鉍之合金等所構成之所謂無鉛焊料，介於電子零件10之支持體14與基板20之接地層22之間，將支持體14與位於接地電位之接地層22電性連接。在此是以接地層22、焊料層30、及支持體14之順序朝上方沿積層方向對基板20加以積層。

更詳言而言，典型上，電子零件10之支持體14會具有立方體狀之形狀且是以鋁合金等之金屬製，其單體不與電源或電氣電路等電性構成元件電性連接而設成無電位，並收納於外殼18而構成支持體14之下部自外殼18之在基板20之接地層22側之下表面18a露出之露出面14a，且該露出面14a與外殼18之在基板20之接地層22側之下表面18a無段差。另外，若上述露出面14a係自外殼18之下表面18a露出以對焊料層30確實連接之態樣，則亦可相對於下表面18a突設或凹設。又，支持體14並不限於金屬製，只要是以導電率比包覆半導體晶片12、支持體14之局部、及導線16之局部之外殼18之材質(合成樹脂)高之導體製即足夠。

又，典型上，基板20之接地層22會是具有平薄板狀之形狀者，電子零件10之支持體14之露出面14a與接地層22之上表面22a隔著焊料層30而相對向並透過隔著焊料層30而電性連接。

在此，電子零件10之導線16係藉伸出部16c伸出外殼18，且與上述伸出部16c相連之端部16a之下表面16b位於比電子零件10之支持體14之露出面14a更下方距離h之處。因此，在導線16之端部16a之下表面16b與基板20之接合部24之上表面24a抵接之狀態下，可於電子零件10之支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a之間，區隔出受露出面14a與上表面22a所包夾且呈現高度h之間隙部G。

此外，由於電子零件10之支持體14需要藉由焊料層30而確實地對接地層22電性連接，故由上述觀點而言，焊料層30之大小只要可充分填滿支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a之間所區隔出之間隙部G即可。具體而言，電子零件10之體積必須設定為上述間隙部G之體積以下。這是因為，若焊料層30之體積大於間隙部G之體積，則焊料層30之大小本身將過大，亦即，焊料層30之高度在幾何學上大於間隙部G之高度h，而使位於比支持體14之露出面14a更下方距離h之處的導線16之端部16a之下表面16b自基板20之接合部24之上表面24a離開，而極可能發生導線16與接合部24之電性連接不充分之問題。

此外，焊料層30之體積更宜設定在上述間隙部G之體積之1/2以上2/3以下之範圍內。這是因為，考慮到在基板20之接地層22之上表面22a上預先使用塗布罩，依預定量塗布溶融狀態之(典型上為無鉛)焊料材料後，使電子零件10之導線16之端部16a之下表面16b抵接接合部24之上表面24a，並使接地層22之上表面22a之已塗布如上之焊料材料固化而形成焊料層30時，若焊料層30之體積設定為小於間隙部G之體積之1/2，則焊料層30之大小本身將不足，極可能發生電子零件10之支持體14無法藉由焊料層30而充分地與接地層22電性連接之問題；另一方面，若焊料層30之體積大於間隙部G之體積之2/3，則焊料層30之大小本身將過剩，使電子零件10之導線16之端部16a之下表面16b自基板20之接合部24之上表面24a分離，可能發生導線16與接合部24之電性連接不充分之問題。

此外，電子零件10之支持體14之形狀與基板20之接地層22之形狀宜形狀整合而設定成自積層方向觀察下具有大致相同形狀，亦即具有大致相同之面積及大致相同之輪廓形狀，而且，電子零件10之支持體14、焊料層30、基板20之接地層22宜位置整合而設置成在積層方向上大致同軸，以具有共通之中心軸C。這是因為，在上述構成，支持體14之露出面14a與接地層22之上表面22a業經形狀及位置之整合，故可確保較大之由其等所包夾而區隔出之間隙部G，並可在使焊料層30對上述間隙部G位置整合之狀態下，確實地形成焊料層30而不致朝外部發生溢料。另外，在此之所謂「大致相同」之用語，係意指已將量產時之各尺寸之公差考量在內之尺寸精度下之相同，「大致同軸」之用語，則意指已將量產時之各尺寸之公差考量在內之尺寸精度下之同軸。

為了方便說明，電子零件10之支持體14之露出面14a係與外殼18之下表面18a為無段差且於水平面呈矩形地自外殼18之下表面18a露出，基板20之接地層22之上表面22a係與基板20之上表面20a為無段差且於水平面呈矩形地自基板20之上表面20a露出，基板20之接合部24之上表面24a係與基板20之上表面20a為無段差且於水平面自基板20之上表面20a露出。又，在支持體14與接地層22(亦即支持體14之露出面14a與接地層22之上表面22a)如前述般整合形狀及位置的狀態下，若焊料層30具有立方體狀之形狀且其在水平面上正交之2邊之長度為a1及a2，則其體積VS可表示為a1×a2×h。又，若電子零件10之支持體14及基板20之接地層22之在水平面上正交之2邊之長度為b1及b2，則立方體狀之間隙部G之體積VG可表示為b1×b2×h。亦即，在上述情形下，可將焊料層30之體積VS規定為在如上規定之間隙部G之體積VG以下，亦或是規定為相對於體積VG在1/2以上2/3以下之範圍內則更佳。

在使如上構成之電子零件之安裝構造S1之電子零件10動作時，即便電子零件10曝露於來自外部之電磁雜訊中而導致其支持體14帶電，於支持體14帶電之電荷會迅速經焊料層30而朝基板20之接地層22移動，電子零件10整體之帶電狀態亦會迅速解除。

又，上述構成之電子零件之安裝構造S1可依以下之製造方法而適當製得。

首先，準備基板20，於其接地層22之上表面22a上載置省略圖示之金屬製等之塗布罩。在此，塗布罩具有用於規定焊料層30之形狀之開口部，並在整合成上述開口部之中心軸與接地層22之中心軸C為大致同軸之狀態下，載置於接地層22之上表面22a上。

其次，朝載置如上之塗布罩之開口部內填充溶融狀態之焊料，於接地層22之上表面22a上塗布焊料。

接著，在如此地於接地層22之上表面22a上塗布焊料後，將電子零件10之導線16之端部16a之下表面16b抵接於基板20之接合部24之上表面24a且藉焊料等加以固定，並將塗布於接地層22之上表面22a上之焊料固化而對接地層22之上表面22a連接電子零件10之支持體14之露出面14a，使電子零件10安裝於基板20。

另外，關於自基板20之接地層22之上表面22a取下塗布罩之時點，在塗布於接地層22之上表面22a上之焊料已調整為適當之黏度的情況下，亦可為將電子零件10之導線16之端部16a之下表面16b抵接於基板20之接合部24之上表面24a之前，在塗布罩具有可分割之構造的情況下，亦可為將塗布於接地層22之上表面22a上之焊料固化而對接地層22之上表面22a連接電子零件10之支持體14之露出面14a之後。

(第2實施態樣)

以下，亦參照第3及4圖來詳細說明本發明之第2實施態樣之電子零件之安裝構造。

第3圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。又，第4圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖，主要顯示於基板之接地層上形成有焊料層之狀態。

在本實施態樣之電子零件之安裝構造S2中，相對於第1實施態樣之電子零件之安裝構造S1，主要差異在於焊料層之構成不同，其餘構成則相同。因此，在本實施態樣中，將著重於上述差異而進行說明，對相同構成則附以相同符號而適當簡化或省略說明。

如第3及4圖所示，在電子零件之安裝構造S2中設有焊料層30、及在其周邊部之典型上是由與焊料層30相同材料所構成之附加焊料層32。上述附加焊料層32介於電子零件10之支持體14與基板20之接地層22之間，將支持體14電性連接於位在接地電位之接地層22。

更詳言之，附加焊料層32係於電子零件10之支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a所包夾而區隔出之間隙部G內，典型上設於立方體狀之焊料層30之4隅(亦即焊料層30之上下延伸之4邊附近)，延伸於支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a之間，可自由補足焊料層30在支持體14及接地層22間之電性連接性。

亦即，即便在焊料層30之電阻不必要地上昇或焊料層30本身有欠缺的情況下，附加焊料層32亦可確實地介於電子零件10之支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a之間，確實地維持支持體14及接地層22間之電性連接，並可於下線(line off)後等簡便地檢修。

另外，在以上之構成中，附加焊料層32僅須在電子零件10之支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a所包夾而區隔出之間隙部G內配置於焊料層30之周邊部即可，其個數亦不限於4個。

又，以上構成之電子零件之安裝構造S2，可藉由如下方法而適當製得：在如第1實施態樣所說明地形成焊料層30後，於電子零件10之支持體14之露出面14a與基板20之接地層22之上表面22a所包夾而區隔出之間隙部G中，朝焊料層30之周邊部注入溶融狀態之焊料且使其固化而形成附加焊料層32。

另外，在本發明中，構件之種類、配置、個數等並不受限於前述之實施態樣，可將其構成要素適當置換為可達到同等作用效果者等，在不脫離發明要旨之範圍內可適當進行變更，自屬當然。

產業上之可利用性

如上所述，本發明可提供一種電子零件之安裝構造，該電子零件之安裝構造可藉簡便之構成而對設有半導體晶片之電子零件排除電磁雜訊之不必要影響，並可將電子零件確實地安裝於基板；由其泛用普遍之性質可期待其被廣泛適用於車輛等之電子零件。

10．．．電子零件

12．．．半導體晶片

14．．．支持體

14a．．．露出面

16．．．導線

16a．．．端部

16b．．．下表面

16c．．．伸出部

18．．．外殼

18a．．．下表面

20．．．基板

20a．．．上表面

22．．．接地層

22a．．．上表面

24．．．接合部

24a．．．上表面

30．．．焊料層

32．．．附加焊料層

C．．．中心軸

G．．．間隙部

h．．．高度

S1．．．電子零件之安裝構造

S2．．．電子零件之安裝構造

第1圖係本發明之第1實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。

第2圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖。

第3圖係本發明之第2實施態樣之電子零件之安裝構造之示意截面圖。

第4圖係本實施態樣之電子零件之安裝構造之重要部分平面圖。

10．．．電子零件

12．．．半導體晶片

14．．．支持體

14a．．．露出面

16．．．導線

16a．．．端部

16b．．．下表面

16c．．．伸出部

18．．．外殼

18a．．．下表面

20．．．基板

20a．．．上表面

22．．．接地層

22a．．．上表面

24．．．接合部

24a．．．上表面

30．．．焊料層

C．．．中心軸

G．．．間隙部

h．．．高度

S1．．．電子零件之安裝構造

Claims (3)

1. 一種電子零件之安裝構造，包含有：電子零件，包括半導體晶片、用於載置前述半導體晶片之支持體、用於聯絡前述半導體晶片之導線、用於收納前述半導體晶片和前述支持體之局部和前述導線之局部之外殼，使用樹脂將前述半導體晶片、前述支持體之前述局部、及前述導線之前述局部一體地封裝於前述外殼內；基板，包括接合部(pad portion)及接地層，可安裝前述電子零件；及焊料層，介於前述支持體與前述接地層之間，連接前述支持體與前述接地層；其特徵在於：前述支持體係導體並設定成無電位，且前述支持體之前述局部以構成自前述外殼之前述接地層側之面露出之露出面的方式收納於前述外殼，對應前述導線與前述基板之前述接合部之連接，於前述支持體之前述露出面與前述接地層之上表面之間區隔出間隙部，前述焊料層之體積設定為前述間隙部之體積以下，前述支持體之形狀與前述接地層之形狀係設定成自前述接地層、前述焊料層及前述支持體所積層之積層方向觀察下為大致相同形狀，而且，前述支持體、前述焊料層、前述接地層係設置成在前述積層方向上大致同軸。
2. 如申請專利範圍第1項之電子零件之安裝構造，其中前述焊料層之前述體積設定在前述間隙部之前述體積之1/2以上2/3以下之範圍內。
3. 如申請專利範圍第1或2項之電子零件之安裝構造，其中在前述間隙部中之前述焊料層之周邊更設置有附加焊料層。