説明

半導体装置

【課題】リフロー処理を行わずに、回路基板へ半導体用パッケージを、簡便に実装し、回路基板から取外すことができる半導体装置を提供する。
【解決手段】回路基板11のランドパターン12に、回路基板に実装されるBGAパッケージIC1の側面よりも外側に位置した熱入力部13を設ける。BGAパッケージICに覆われる部分のランドパターン12aは、バイアホール14a,14bと中間層11aを介して、BGAパッケージICに覆われない回路基板の上面の部分に配した熱入力部14に接続させる。熱入力部を加熱すると、ランドパターンに接触させたバンプ1aが溶融し、ランドパターンに接続される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子用パッケージ、特に、小型BGAパッケージの半導体パッケージ構造を有する半導体装置であって、リフロー処理を施すことなく回路基板に実装することができる様にした半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、回路基板に実装されるICチップは、高集積化に伴われて実装密度を高くすることが要求され、この為、パッケージ方式が採用されている。パッケージ方式としては、挿入系のDIP(Dual Inline Package)や、表面実装系のQFP(Quad Flat Package)等種々の方式が採用されている。これらの方式では、半導体パッケージの平面視では、端子の一部が外形から突出している為に、この突出部を介することにより、比較的容易にハンダ付けにより回路基板への実装を行うことができる。
【0003】
又、半導体パッケージには、基板との接点にバンプが使用されることによって、接点の狭ピッチ化、多ピン化が容易であり、パッケージの小型化、接続距離の短縮化による電気的特性の向上といった利点を備えているBGA(Ball Grid Array)がある。このBGAパッケージは、ボールはんだと呼ばれる、ハンダによる球状の端子がパッケージの下面に配置され、回路基板上の端子と接続されて回路基板に実装される。この種のBGA型半導体装置として、特許文献1には、実装する際の半導体装置の傾きや、放熱フィン等の重量物に起因してバンプに生じるストレスをなくし、接合部の接続信頼性を向上させようとするものが開示されている。
【0004】
又、従来のこの種のBGAパッケージによる半導体装置を、図3に示してある。同図は、3×3列の端子配列を備えたBGAパッケージIC1を多層の回路基板2に実装する場合を示している。回路基板2の上面にはランドパターン2aが露呈しており、前記BGAパッケージIC1の下面にはボールはんだによるバンプ1aが設けられている。そして、このバンプ1aを前記ランドパターン2aに対して位置合わせを行い、リフロー処理に供することによりバンプ1aを溶融させて、該バンプ1aとランドパターン2aとの接合を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−68399号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前述した従来のBGAパッケージIC1では、バンプ1aを回路基板2へ接続する際には、リフロー処理を必要としている。リフロー処理はバンプ1aを回路基板2のランドパターン2aに対して位置合わせした状態でリフロー装置へ供するが、この位置合わせ作業が難しく、特に、小型BGAパッケージICでは作業が煩雑となって位置合わせが困難となる場合がある。又、例えば、試作品の性能を評価するに際して、簡易に実装させる場合にもリフロー装置を稼働させることは、試作コストを増大させてしまう虞れがある。
【0007】
他方、リフロー処理によらず、例えば、熱風を吹付けてボールはんだを溶融させることにより回路基板へ接合しようとすると、加熱によりBGAパッケージICや回路基板にストレスがかかり、これらが変形してしまう虞れがある。
【0008】
本発明は斯かる実情に鑑み、リフロー処理を行わずに、ハンダごてを用いて半導体素子用パッケージを回路基板に実装することができる様にした半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、半導体素子を収納する半導体素子用パッケージがバンプによる接点を有し、該バンプを介して回路基板に実装させる半導体装置に於いて、前記バンプに接合する前記回路基板のランドパターンに、加熱手段により加熱可能な熱入力部を連繋させて形成した半導体装置に係るものである。
【0010】
例えば、前記加熱手段にハンダごてを用いて、該ハンダごてを前記熱入力部に押付けると、熱入力部からランドパターンを介して前記バンプに熱伝達される。この為、バンプのボールはんだが溶融して回路基板のランドパターンと接合される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、半導体素子を収納する半導体素子用パッケージがバンプによる接点を有し、該バンプを介して回路基板に実装させる半導体装置に於いて、前記バンプに接合する前記回路基板のランドパターンに、加熱手段により加熱可能な熱入力部を連繋させて形成したので、半導体素子用パッケージを回路基板に対して位置決めした状態で上方から前記加熱手段によりバンプを加熱し溶融させることができ、回路基板に実装する際にリフロー処理を要しない。従って、半導体素子用パッケージの回路基板への実装作業の簡便化を図ることができ、製造コストを削減することができる。又、実装用に形成した熱入力部を、熱風器のQFP、SOP等のノズルサイズに対応できる様に配置することで、半導体素子用パッケージを回路基板から容易に取外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係る半導体装置の第1の実施例を説明する図であり、(a)は半導体素子用パッケージと回路基板との正面図で、(b)は回路基板の平面図であり、一部を省略して示している。
【図2】本発明に係る半導体装置の第2の実施例を説明する図であり、(a)は半導体素子用パッケージと回路基板との正面図で、(b)は回路基板の平面図であり、一部を省略して示している。
【図3】従来の半導体装置の構造を説明する図であり、(a)は半導体素子用パッケージと回路基板との正面図で、(b)は回路基板の平面図であり、一部を省略して示している。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【実施例1】
【0014】
図1にこの発明に係る半導体装置の実施例1を示してあり、半導体素子用のBGAパッケージIC1を多層による回路基板11に実装させる場合を示している。尚、BGAパッケージIC1は、3×3列の端子配列を備えた場合のものを例示している。
【0015】
BGAパッケージIC1の下面には、ボールはんだで形成されたバンプ1aが設けられている。又、前記回路基板11の上面には、このバンプ1aと接合されるランドパターン12が露呈している。
【0016】
前記ランドパターン12には、その一部を回路基板11の周囲側を指向させて突出させた熱入力部13が形成されている。この熱入力部13の先端部は、回路基板11にBGAパッケージIC1を重畳させた際に、該BGAパッケージIC1の側面よりも外側に突出する様に配されている。
【0017】
又、ランドパターン12の内、回路基板11にBGAパッケージIC1を重畳させた際に、該BGAパッケージIC1の中央部近傍に位置することにより前記熱入力部13をBGAパッケージIC1の側面の外側に伸長させて設けることが困難なランドパターン12aについては、バイアホールと回路基板11の中間に形成された中間層を用いて、回路基板11の上面に熱入力部14を露呈させる。即ち、前記ランドパターン12aを、バイアホール14aを介して回路基板11の中間層11aに接続させ、この中間層11aとバイアホール14bを介して、回路基板11の上面であって、前記BGAパッケージIC1が重畳しない位置に露呈させた熱入力部14を接続させる。
【0018】
この実施例1では、前記BGAパッケージIC1を回路基板11に、前記バンプ1aのそれぞれが前記ランドパターン12のそれぞれに位置する状態で重畳させ、前記熱入力部13及び熱入力部14に、ハンダごて等の加熱手段を作用させる。例えば、ハンダごてが用いられる場合には、該ハンダごてを押付ける。これにより、熱入力部13からランドパターン12へ熱が伝達してバンプ1aを加熱して溶融させるから、該バンプ1aがランドパターン12に接合される。又、熱入力部14に加えられた熱は、前記バイアホール14bと中間層11a、バイアホール14aとを順に伝達し、前記ランドパターン12aを加熱するから、このランドパターン12aに接触しているバンプ1aが溶融して、これらが接合される。これにより、BGAパッケージIC1が回路基板11に実装されることとなる。
【0019】
又、BGAパッケージIC1を回路基板11から取外す際には、前記熱入力部13及び熱入力部14に加熱すれば、バンプ1aが溶融するので、容易にBGAパッケージIC1を取外すことができる。このとき、熱入力部13と熱入力部14への加熱に熱風器を用いることができ、その場合には、これら熱入力部13と熱入力部14の配置を、熱風器のQFP、SOP等のノズルサイズに対応できる様にしてあれば、取外し作業がより簡便となる。
【実施例2】
【0020】
図2には、本発明の実施例2に係る半導体装置を示してある。尚、図1に示す実施例1に係る半導体装置と同等の部位については同一の符号を付してある。
【0021】
この実施例2に係る半導体装置では、BGAパッケージIC1を多層の回路基板21に実装する場合を示している。
【0022】
前記回路基板21の上面には、実施例1に説明した前記ランドパターン12,12a、熱入力部13、熱入力部14のそれぞれと同様に、ランドパターン22,22a、熱入力部23、熱入力部24とが露呈して設けられている。又、BGAパッケージIC1の中央部により覆われる位置にあるランドパターン22aは、バイアホール24aと回路基板21の中間層21a、バイアホール24bとを介して前記熱入力部24に接続されている。
【0023】
更に、この実施例2では、前記ランドパターン22のそれぞれに接続されたバイアホール25が、回路基板21の最下層21bの位置迄引出されており、該回路基板21の下面に露呈させて副熱入力部26が形成されている。
【0024】
この実施例2に係る半導体装置では、前記副熱入力部26にハンダごてを押当てることにより、バイアホール25を介してランドパターン22,22aが加熱される。これにより、これらランドパターン22,22aと接触しているバンプ1aが溶融されてBGAパッケージIC1が回路基板21に実装される。しかも、副熱入力部26への加熱は、前記熱入力部23,24への加熱と併せて行うことができるので、バンプ1aへ供給する熱量を調整することができ、安定してバンプ1aを溶融させることができると共に、BGAパッケージIC1や回路基板21へ与える熱の影響を抑制することができる。
【0025】
又、BGAパッケージIC1を回路基板21から取外す場合にも、熱入力部23,24と併せて副熱入力部26を加熱することにより容易に取外すことができる。
【0026】
上述したいずれの実施例に於いても、バンプ1aの一部を受容するくぼみをランドパターン12,12a,22,22aに形成することにより、BGAパッケージIC1を回路基板11,21に重畳させた際に、該BGAパッケージIC1の回路基板11,21に対する位置合わせを容易に行うことができる。
【0027】
又、いずれの実施例に於いても、BGAパッケージIC1へは熱の伝導がほとんどなく、バンプ1aを局所的に加熱することができる。この為、金フラッシュめっきに限らず、耐熱プリフラックスを用いた基板への簡易的な実装を行うことにも適している。
【0028】
本発明に係る半導体装置によれば、リフロー処理を施さずに半導体用パッケージを回路基板に実装できることから、小型BGAパッケージICを実装する際に有利であり、又、リフロー処理を必要としないことから、半導体装置の試作品について性能評価を行う場合に適したものである。
【0029】
(付記)
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【0030】
(付記1)図1に示す様に、ランドパターン12に熱入力部13を設けると共に、BGAパッケージIC1により覆われる位置にあるランドパターン12aに対して、回路基板11の中間層11aとバイアホール14a,14bを介して接続された熱入力部14を、BGAパッケージIC1よりも外側の位置に配し、該熱入力部14を加熱する様にした構造。
【0031】
(付記2)図2に示す様に、ランドパターン22と、回路基板21の最下層21bに形成した下面に露呈させて配した副熱入力部26とを、バイアホール25により接続して、該副熱入力部26を加熱する様にした構造。
【0032】
(付記3)前記BGAパッケージIC1のバンプ1aを収容するくぼみを回路基板11,21のランドパターン12,12a,22,22aに形成して、該くぼみにバンプ1aを位置させることにより、回路基板11,21に対するBGAパッケージIC1の位置合わせを行える様にした構造。
【0033】
(付記4)前記熱入力部13,14,23,24の配置を、熱風器のQFP、SOP等のノズルサイズに対応する様にして、熱風器によりBGAパッケージIC1を容易に取外すことができる様にした構造。
【符号の説明】
【0034】
1 BGAパッケージIC
1a バンプ
11 回路基板
11a 中間層
12 ランドパターン
13 熱入力部
14 熱入力部
14a バイアホール
14b バイアホール
21 回路基板
22 ランドパターン
23 熱入力部
24 熱入力部
25 バイアホール
26 副熱入力部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子を収納する半導体素子用パッケージがバンプによる接点を有し、該バンプを介して回路基板に実装させる半導体装置に於いて、前記バンプに接合する前記回路基板のランドパターンに、加熱手段により加熱可能な熱入力部を連繋させて形成したことを特徴とする半導体装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−14770(P2011−14770A)
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−158682(P2009−158682)
【出願日】平成21年7月3日(2009.7.3)
【出願人】(000001122)株式会社日立国際電気 (5,007)
【Fターム(参考)】