説明

プリント配線板及び半導体パッケージの実装方法

【課題】リフロー工程中におけるはんだ付け不良を管理する。
【解決手段】複数の電極端子12が突出して設けられたパッケージ11を有し、パッケージ11の電極端子12が形成された接着面11a略中央に第1のセンサー用ランド13が設けられるとともに、接着面11aと反対側の面11bに第1のセンサー用ランド13と接続された第1のチェック用ランド14が設けられた半導体パッケージ4と、半導体パッケージ4が実装される実装部3の略中央に第1のセンサー用ランド13に対応した第2のセンサー用ランド7と、第2のセンサー用ランド7から引出しパターン8を介して実装部3外へ引き出された第2のチェック用ランド9とが設けられた基板2とを備え、半導体パッケージ4が第1のセンサー用ランド13を第2のセンサー用ランド7上に臨まされて実装部3に実装されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)といった表面実装型の半導体パッケージが実装されるプリント配線板や、かかる半導体パッケージの実装方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より電子機器の小型化、高密度化、高性能化、低コスト化を実現するために、プリント配線板表面のパッドに半導体素子をはんだ付けする表面実装方式が採用されている。表面実装方式では、SOP(small outline package)やQFP(quad flat package)等のリード端子が所定ピッチで複数配列された半導体パッケージが用いられている。また、近年における半導体パッケージの小型化、高集積化等の要請に伴って、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)といった半導体チップとほぼ同等の大きさの半導体パッケージが多用されるようになった。
【0003】
一方、半導体パッケージをプリント配線板の外層にリフローはんだ付けにより表面実装する工程においても、環境に対する負荷を軽減するために錫と鉛の共晶はんだから無鉛はんだに置き換わりつつあり、これに伴ってリフロー時の温度が上昇してきている。かかる半導体パッケージの実装工程においては、半導体パッケージやプリント配線板に、リフロー時の加熱温度に耐えうるはんだ耐熱性が求められることとなる。
【0004】
【特許文献1】特開平10−335520号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
たとえばプリント配線板にリフロー加熱時の温度に対する耐性が欠けると、プリント配線板の構成材料が備える線膨張係数の相違等から、反りや膨れが発生してしまう。プリント配線板に反りや膨れが発生すると、図6〜図8に示すように、半導体パッケージの電極端子がフットプリントから剥離するなどのはんだ付け不良が発生し、プリント配線板の品質低下を引き起こす。
【0006】
図6はプリント配線板に反りが発生することにより半導体パッケージとのはんだ接合不良が生じた様子を示し、図7は半導体パッケージに反りが発生することによりプリント配線板とのはんだ接合不良が生じた様子を示し、図8はプリント配線板及び半導体パッケージの両者に反りが発生することによりはんだ接合不良が生じた様子を示している。
【0007】
かかるはんだ付け不良を防止するためには、リフロー工程におけるリフロー炉内でのプリント配線板の現象を捉え、管理することが望ましいが、従来、リフロー工程中において、リフロー炉内のプリント配線板の反りや膨れに伴う半導体パッケージの電極とフットプリントとの剥離を管理することは困難であった。
【0008】
そこで、本発明は、リフロー工程中において、プリント配線板の反りや膨れが発生することにより、半導体パッケージの電極とプリント配線板のフットプリントとの剥離等のはんだ付け不良の発生を管理し、プリント配線板の実装品質の向上が図られたプリント配線板及び半導体パッケージの実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決するために、本発明にかかるプリント配線板は、複数の電極端子が突出して設けられたパッケージを有し、該パッケージの上記電極端子が形成された接着面略中央に第1のセンサー用ランドが設けられるとともに、上記接着面と反対側の面に上記第1のセンサー用ランドと接続された第1のチェック用ランドが設けられた半導体パッケージと、上記半導体パッケージが実装される実装部の略中央に上記第1のセンサー用ランドに対応した第2のセンサー用ランドと、該第2のセンサー用ランドから引出しパターンを介して上記実装部外へ引き出された第2のチェック用ランドとが設けられた基板とを備え、上記半導体パッケージが上記第1のセンサー用ランドを上記第2のセンサー用ランド上に臨まされて上記実装部に実装されているものである。
【0010】
また、本発明にかかる半導体パッケージの実装方法は、複数の電極端子が突出して設けられたパッケージを有し、該パッケージの上記電極端子が形成された接着面略中央に第1のセンサー用ランドが設けられるとともに、上記接着面と反対側の面に上記第1のセンサー用ランドと接続された第1のチェック用ランドが設けられた半導体パッケージを、実装部の略中央に設けられ上記第1のセンサー用ランドに対応した第2のセンサー用ランドと、該第2のセンサー用ランドから引き出しパターンを介して上記実装部外へ引き出された第2のチェック用ランドとが設けられた基板の上記実装部に搭載し、上記第1及び第2のチェック用ランドにケーブル線を介してテスターを接続し、上記半導体パッケージが搭載された基板をリフロー炉に通し、上記テスターによる導通測定を行うものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明にかかるプリント配線板及び半導体パッケージの実装方法によれば、リフロー時の熱により、基板や半導体パッケージに反りや膨れが発生すると、第1のセンサー用ランドと第2のセンサー用ランドとが接触するため、第1のセンサー用ランドに接続された第1のチェック用ランドと、第2のセンサー用ランドに接続された第2のチェック用ランドとが導通される。従って、第1、第2のセンサー用ランドの導通を検出することにより、基板あるいは半導体パッケージに反りや膨れが発生したことがわかるため、半導体パッケージの電極端子と実装部とが剥離するなどの、リフロー炉内における現象を管理することができ、プリント配線板の実装品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明が適用されたプリント配線板及び半導体パッケージの実装方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたプリント配線板1は、図1に示すように、所定の配線パターンが形成された絶縁基板2と、この絶縁基板2に形成された実装部3に実装されるBGAやCSPといった小型の半導体パッケージ4とを有する。
【0013】
プリント配線板1は、例えばガラスエポキシ樹脂基材に銅箔を積層して形成された銅張積層板の外層に、フォトツールを用いたプリントエッチ法により配線パターン及び半導体パッケージ4が実装される実装部3が形成されている。実装部3は、図2に示すように、半導体パッケージ4と略同一の大きさを有し矩形状に形成されている。この実装部3には、半導体パッケージ4の実装面に設けられたバンプ12に応じた電極パッド6が中央部を除く周縁部に複数配列して形成されている。各電極パッド6からは、詳細を省略する配線パターンが実装部3外へ引き出されて、プリント配線板1の外層に形成された他の配線パターンと接続されている。この電極パッド6にははんだクリームが印刷されることにより、半導体パッケージ4に設けられたバンプ12がはんだ付けされる。
【0014】
また、実装部3は、略中央部に後述する半導体パッケージ4の実装面側の略中央に形成された第1のセンサー用ランド13に応じて第2のセンサー用ランド7が形成されている。そして第2のセンサー用ランド7は、実装部3外へ引き出された引き出しパターン8と接続されるとともに、この引き出しパターン8の先端部に形成された第2のチェック用ランド9と接続されている。この第2のセンサー用ランド7は、絶縁基板2や半導体パッケージ4がリフロー加熱工程において反りや膨れ等を発生することにより、第1のセンサー用ランド13と接触すると、この第2のセンサー用ランド7と接続された第2のチェック用ランド9と、第1のセンサー用ランド13と接続された第1のチェック用ランド14との間の導通が検出されることにより、かかる絶縁基板2や半導体パッケージ4の反りや膨れの発生を判別するものである。
【0015】
ここで、引き出しパターン8から実装部3外へ引き出される第2のチェック用ランド9は、実装部3外の任意の箇所に設けることができるため、配線パターンの高密度化、パターンピッチの狭小化が求められているプリント配線板1において、パターン設計の自由度を確保することができる。
【0016】
実装部3に実装される半導体パッケージ4は、BGAやCSPであり、パッケージ本体11の下面には図3に示すように、バンプ12が複数配列されることにより、上記プリント配線板1の実装部3にはんだ付けされる接着面11aとされている。またパッケージ本体11は、図4に示すように、接着面11aと反対側を、実装部3への実装時において自動搭載器に吸着される吸着面11bとされている。このパッケージ本体11は、略矩形状に形成され、接着面11aには中央部を除く周縁部にバンプ12が複数配列して形成されている。
【0017】
またパッケージ本体11の接着面11aには、略中央部に上記実装部3に設けられた第2のセンサー用ランド7に対応して第1のセンサー用ランド13が形成されている。この第1のセンサー用ランド13は、吸着面11bに形成された第1のチェック用ランド14と、詳細を省略する接続パターンを介して、あるいはパッケージ本体11内を貫通する接続線を介して接続されている。
【0018】
かかる第1のセンサー用ランド13は、バンプ12よりも低く形成されており、絶縁基板2やパッケージ本体11に反りや膨れ等が生じることなく半導体パッケージ4が実装された場合、実装部3に形成された第2のセンサー用ランド7と接触することはない。しかし、リフロー工程等において、絶縁基板2やパッケージ本体11に反りや膨れ等が生じた場合には、第1のセンサー用ランド13と第2のセンサー用ランド7とが接触する。これにより、第1のセンサー用ランド13と接続する第1のチェック用ランド14と、第2のセンサー用ランド7と接続する第2のチェック用ランド9とが電気的に接続されることとなる。したがって、この第1、第2のチェック用ランド14,9間の導通を測定することにより、絶縁基板2やパッケージ本体11に反りや膨れ等が生じたことを判別することができる。
【0019】
かかる第1、第2のチェック用ランド14,9間の導通検出は、絶縁基板2の実装部3へ半導体パッケージ4をリフローはんだ付けする工程において行われる。従って、本発明によれば、リフロー炉内における絶縁基板2や半導体パッケージ4の反りや膨れを管理することができ、実装品質の低下を未然に防止することができる。以下、半導体パッケージ4の実装工程について詳細に説明する。
【0020】
まず絶縁基板2は、ガラスエポキシ樹脂に銅箔を積層して形成された銅張積層板に、フォトツールを用いたプリントエッチ法により配線パターン及び実装部3が形成される。これにより、実装部3に半導体パッケージ4のバンプ12が接続される電極パッド6と第1のセンサー用ランド13に応じた略中央に第2のセンサー用ランド7が形成され、また第2のセンサー用ランド13より実装部3外へ引き出す引き出しパターン8及び引き出しパターン8の先端部に形成される第2のチェック用ランド9が形成される。
【0021】
次いで、実装部3にクリームはんだが印刷された後、半導体パッケージ4が自動部品実装器によってパッケージ本体11の吸着面11bが吸着され、実装部3上に搭載される。これにより、パッケージ本体11の接着面11aに形成されたバンプ12と実装部3に形成された電極パッド6とが接触され、また第1のセンサー用ランド13と第2のセンサー用ランド7とが所定の間隙を隔てて対峙される。
【0022】
次いで、半導体パッケージ4の吸着面11bに形成された第1のチェック用ランド14と、絶縁基板の外層に形成された第2のチェック用ランド9に、それぞれケーブル線15が接続される。このケーブル線15の先端にはテスター16が接続され、第1、第2のセンサー用ランド13,7が接触することにより導通が図られると、これを検知することができる。その後、半導体パッケージ4が搭載された絶縁基板2がリフロー炉に通されて、所定温度、所定時間でリフロー加熱されることにより、半導体パッケージ4が実装部3にリフローはんだ付けされる。
【0023】
このとき、リフロー時の熱により、絶縁基板2やパッケージ本体11に反りや膨れが発生すると、図5に示すように、第1のセンサー用ランド13と第2のセンサー用ランド7とが接触するため、第1のセンサー用ランド13に接続された接続パターンを介して第1のチェック用ランド14と、第2のセンサー用ランド7に接続された引き出しパターン8を介して第2のチェック用ランド9とが導通される。従って、第1、第2のチェック用ランド14,9に接続されたテスター16によって、第1、第2のセンサー用ランド13,7の接触を検知することができる。
【0024】
テスター16による第1、第2のセンサー用ランド13,7の接触が検知されると、絶縁基板2あるいは半導体パッケージ4のパッケージ本体11に反りや膨れが発生したことがわかる。すなわち、図1に示すように、絶縁基板2やパッケージ本体11に反りや膨れが生じていない状態では、第1、第2のセンサー用ランド13,7は、所定の間隙をもって対峙されているため、テスター16は導通を検出することがない。従って、テスター16によって導通が検出されると、絶縁基板2あるいはパッケージ本体11のいずれか又は両者に反りや膨れ発生していることがわかる。
【0025】
このように、絶縁基板2やパッケージ本体11に反り等が発生したプリント配線板1は、半導体パッケージ4のバンプ12が実装部3の電極パッド6から剥離する等のはんだ付け不良が発生していることから、かかるプリント配線板1は製造ラインから取り除かれる。一方、テスター16により導通が検出されなかったプリント配線板1は、はんだ付け不良は発生していないことから、ケーブル線15が取り外された後、次の製造工程に付される。
【0026】
以上のように、本発明が適用されたプリント配線板1及び半導体パッケージ4の実装方法によれば、絶縁基板2や半導体パッケージ4にリフロー加熱時の温度に対する耐性が欠け、反りや膨れ等が発生し、半導体パッケージ4のバンプ12と実装部3の電極パッド6とが剥離するなどの、リフロー炉内における現象を管理することができ、プリント配線板の実装品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明が適用されたプリント配線板を示す断面図である。
【図2】半導体パッケージが実装される実装部を示す平面図である。
【図3】半導体パッケージの接着面を示す平面図である。
【図4】半導体パッケージの吸着面を示す平面図である。
【図5】本発明が適用された半導体パッケージの実装方法を示す断面図である。
【図6】絶縁基板に反りが発生したプリント配線板を示す断面図である。
【図7】半導体パッケージに反りが発生したプリント配線板を示す断面図である。
【図8】絶縁基板及び半導体パッケージに反りが発生したプリント配線板を示す断面図である。
【符号の説明】
【0028】
1 プリント配線板、2 絶縁基板、3 実装部、4 半導体パッケージ、6 電極パッド、7 第2のセンサー用ランド、8 引き出しパターン、9 第2のチェック用ランド、11 パッケージ本体、12 バンプ、13 第1のセンサー用ランド、14 第1のチェック用ランド、15 ケーブル線、16 テスター

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電極端子が突出して設けられたパッケージを有し、該パッケージの上記電極端子が形成された接着面略中央に第1のセンサー用ランドが設けられるとともに、上記接着面と反対側の面に上記第1のセンサー用ランドと接続された第1のチェック用ランドが設けられた半導体パッケージと、
上記半導体パッケージが実装される実装部の略中央に上記第1のセンサー用ランドに対応した第2のセンサー用ランドと、該第2のセンサー用ランドから引出しパターンを介して上記実装部外へ引き出された第2のチェック用ランドとが設けられた基板とを備え、
上記半導体パッケージが上記第1のセンサー用ランドを上記第2のセンサー用ランド上に臨まされて上記実装部に実装されているプリント配線板。
【請求項2】
複数の電極端子が突出して設けられたパッケージを有し、該パッケージの上記電極端子が形成された接着面略中央に第1のセンサー用ランドが設けられるとともに、上記接着面と反対側の面に上記第1のセンサー用ランドと接続された第1のチェック用ランドが設けられた半導体パッケージを、実装部の略中央に設けられ上記第1のセンサー用ランドに対応した第2のセンサー用ランドと、該第2のセンサー用ランドから引き出しパターンを介して上記実装部外へ引き出された第2のチェック用ランドとが設けられた基板の上記実装部に搭載し、
上記第1及び第2のチェック用ランドにケーブル線を介してテスターを接続し、
上記半導体パッケージが搭載された基板をリフロー炉に通し、上記テスターによる導通測定を行う半導体パッケージの実装方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2007−5495(P2007−5495A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−182515(P2005−182515)
【出願日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】