(57)【要約】【課題】側面に電極を有するＬＣＣ型の半導体パッケージをプリント配線板に実装する際に、はんだ量のばらつきに起因する実装位置ずれの発生を抑制する。【解決手段】半導体パッケージ１の電極３は、半導体パッケージ１の側面に形成された凹状の溝２の一部に、半導体パッケージ１の側面及び底面に垂直であり、かつ、半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の中心を通る面に対称に配置された一対の導電体３ａを有する。凹状の溝２に充填されるはんだ４の形状を対称にすることで、導電体３ａに対するはんだ４のぬれ力をバランスさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載するパッケージであって、
前記パッケージの２つの対向する側面に、底面に対して垂直に形成された凹状の溝と、
前記凹状の溝に配置され、お互いが対向して配置された一対の導電体からなる電極と、を有し、
前記一対の導電体は、前記パッケージの前記底面及び前記側面に対して垂直であり、前記凹状の溝の中心を通る面に対して対称に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
各導電体の形状は、前記パッケージの前記側面に対して垂直な方向の電極幅の中心に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電極は、前記一対の導電体の上端を被蓋する導電部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体素子を搭載するパッケージであって、前記パッケージの側面に形成された凹状の溝と、前記凹状の溝に配置された一対の導電体からなる電極とを有する半導体装置と、
前記半導体装置を搭載し、はんだによって前記電極に接続するランドを備えたプリント配線板と、を有し、
前記一対の導電体は、前記パッケージの底面及び前記側面に対して垂直であり、前記凹状の溝の中心を通る面に対して対称に配置され、
前記プリント配線板の前記ランドの形状は、前記半導体装置の前記パッケージの前記側面に対して垂直な方向の電極幅の中心を通る面に対して対称であることを特徴とする半導体ユニット。
【請求項５】
前記半導体装置の各導電体の形状は、前記パッケージの前記側面に対して垂直な方向の電極幅の中心に対して対称であることを特徴とする請求項４に記載の半導体ユニット。
【請求項６】
前記プリント配線板の前記ランドの形状は、前記半導体装置の前記パッケージの前記凹状の溝の中心を通る面に対して対称であることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体ユニット。
【請求項７】
前記半導体装置の前記電極は、前記一対の導電体の上端を被蓋する導電部を備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の半導体ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板にはんだ接合するための電極をパッケージの側面に備えるリードレスチップキャリア（ＬＣＣ）型の半導体装置及び半導体ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージとしては、パッケージ側面からリード端子が伸びているＳＯＰ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）などがあり、また、リード端子を有しない半導体パッケージも使用される。
【０００３】
このリード端子を有しない半導体パッケージの一形態として、図７に示すように、スルーホールを半分に切断した形状の電極１０３を側面に有するＬＣＣ型の半導体パッケージ１０１が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ＬＣＣ型の半導体パッケージは、ＣＣＤやＣＭＯＳを代表とする固体撮像素子、又はＬＤやＰＤを代表とする光学素子など、高い実装位置精度が求められる素子のパッケージとして用いられている（特許文献２参照）。このような半導体パッケージをプリント配線板に実装する表面実装構造（ＳＭＴ）においては、リフローはんだ付けの際に、溶融はんだの表面張力により電子部品（半導体パッケージ）が引っ張られる現象が知られている（非特許文献１参照）。また、この現象を利用して電子部品の位置合わせを行う方法が、セルフアライメント効果による位置合わせ方法として知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３５４３７号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２４７２号公報
【特許文献３】特開平６−２５２３２６号公報
【非特許文献１】（社）日本溶接協会  マイクロソルダリング教育委員会  編、標準  マイクロソルダリング技術、日刊工業新聞社  ２００２年８月３０日  第２版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＬＣＣ型の半導体パッケージでは、半導体パッケージとプリント配線板をはんだで接合するリフロー工程において、はんだのぬれ力により半導体パッケージが所定の位置からずれてしまう問題があった。
【０００７】
これは、はんだ印刷工程において、プリント配線板のランドに転写されたはんだ量がばらついた場合、はんだのぬれ力により半導体パッケージの受ける力はバランスせず、偏ってしまうためである。
【０００８】
半導体パッケージの受ける力が偏ってしまうのは、はんだのぬれ力により半導体パッケージの各電極やプリント配線板の各ランドの受ける力が、はんだの量に応じて変化するからである。
【０００９】
具体的に説明すると、図７に示すように、半導体パッケージ１０１の側面のはんだ１０４によるはんだ接合部は、半導体パッケージ１０１の側面の凹状の溝１０２の中心を通り、半導体パッケージ１０１の側面に平行及び底面に垂直である面に関して非対称な形状である。
【００１０】
そのために、はんだ１０４のぬれ力によって半導体パッケージ１０１の電極１０３に及ぼす力には、半導体パッケージ１０１を実装するプリント配線板１１１の面に沿い、半導体パッケージ１０１の側面に垂直な方向に作用する成分が存在している。
【００１１】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、各電極１０３に転写されるはんだ１０４の量が異なっていると、はんだ１０４と半導体パッケージ１０１の電極１０３が接触する面の外周長さは同図（ｃ）、（ｄ）に示すように変化する。このため、半導体パッケージ１０１の各電極１０３にはんだ１０４が及ぼす力も変化する。
【００１２】
これは、はんだのぬれ力により電極が受ける力は、電極とはんだが接触する面の外周長さとはんだの表面張力の積で表されるためである。
【００１３】
その結果、半導体パッケージが受けるはんだのぬれ力の釣り合いは、各電極とランドに転写されたはんだ量のばらつきの程度に依存して、全てのぬれ力が釣り合う位置まで半導体パッケージが移動することになる。
【００１４】
このため、マウンタ−により正確な位置に半導体パッケージが搭載されても、リフロー工程を経た後、搭載位置からずれた位置に固定されてしまう事態が起こる。
【００１５】
本発明は、パッケージの側面に電極を有する半導体装置とプリント配線板をはんだ接合する半導体ユニットにおいて、はんだのぬれ力による実装位置ずれを抑制することができる半導体装置及び半導体ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、半導体素子を搭載するパッケージであって、前記パッケージの２つの対向する側面に、底面に対して垂直に形成された凹状の溝と、前記凹状の溝に配置され、お互いが対向して配置された一対の導電体からなる電極と、を有し、前記一対の導電体は、前記パッケージの前記底面及び前記側面に対して垂直であり、前記凹状の溝の中心を通る面に対して対称に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体ユニットは、半導体素子を搭載するパッケージであって、前記パッケージの側面に形成された凹状の溝と、前記凹状の溝に配置された一対の導電体からなる電極とを有する半導体装置と、前記半導体装置を搭載し、はんだによって前記電極に接続するランドを備えたプリント配線板と、を有し、前記一対の導電体は、前記パッケージの底面及び前記側面に対して垂直であり、前記凹状の溝の中心を通る面に対して対称に配置され、前記プリント配線板の前記ランドの形状は、前記半導体装置の前記パッケージの前記側面に対して垂直な方向の電極幅の中心を通る面に対して対称であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
半導体装置の電極をプリント配線板のランドに接合するはんだ接合部が対称形状であれば、はんだのぬれ力によって半導体装置に作用する力は打ち消しあう。その結果、はんだ量にばらつきがあっても、リフロー工程における実装位置ずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１（ａ）は、実施例１による半導体装置である半導体素子を搭載する半導体パッケージ１を示す斜視図である。図示しない半導体素子を搭載するパッケージである半導体パッケージ１は、２つの対向する側面に凹状の溝２を有し、凹状の溝２に電極３が配置される。電極３は、図１（ｂ）に示すように、凹状の溝２に配置されたお互いが対向して配置された一対の導電体３ａを備え、はんだ４によってプリント配線板１１のランド１２に接続される。
【００２１】
図２は、図１の装置の一部分を拡大して示すもので、（ａ）は半導体パッケージ１のみを示す部分拡大斜視図、（ｂ）はプリント配線板１１のランド１２を含む部分拡大斜視図である。図２（ａ）に示す面Ｐ１は、半導体パッケージ１の側面及び底面に対して垂直で、かつ半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の中心を通る面である。また、軸Ａ１は、半導体パッケージ１の側面に対して垂直な方向の各導電体３ａの幅（電極幅）の中心を通り、半導体パッケージ１の底面に垂直な軸である。
【００２２】
図２（ｂ）に示す面Ｐ２は、半導体パッケージ１の側面に垂直な方向の電極幅の中心を通り、半導体パッケージ１の側面に対して平行で、半導体パッケージ１の底面に対して垂直な面である。
【００２３】
図３は、半導体パッケージ１の複数の電極３を、プリント配線板１１にはんだ４によって接合した半導体ユニットの一部分を示す部分斜視図である。
【００２４】
図４は、電極３ごとにはんだ量が変化した場合を示すもので、（ａ）、（ｃ）は、はんだ量が比較的少ないはんだ接合部を示す斜視図及び断面図、（ｂ）、（ｄ）は、はんだ量が比較的多いはんだ接合部を示す斜視図及び断面図である。
【００２５】
本実施例による半導体パッケージ１及び半導体ユニットを具体的に説明する。
【００２６】
図１に示すように、側面の凹状の溝２に電極３を有するＬＣＣ型の半導体パッケージ１は、はんだ４を介してプリント配線板１１のランド１２に接続される。
【００２７】
半導体パッケージ１の大きさは、縦１１．４９ｍｍ、横１４．０３ｍｍ、高さ２．１６ｍｍである。
【００２８】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２は、縦０．６３ｍｍ、横０．６４ｍｍ、高さ２．１６ｍｍ、ピッチは１．２７ｍｍである。
【００２９】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２は、半導体パッケージ１の底面に垂直な方向に形成されたスルーホールを分割して得られたものである。
【００３０】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の断面は、縦０．４ｍｍ、横０．６４ｍｍの直方体と、直方体の長辺の中央に中心を持ち半径０．２３ｍｍの半円を、お互いが重ならないように合わせた形状である。半円と接していない側の断面の直方体部の長辺は、半導体パッケージ１の側面上にある。
【００３１】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２に形成された電極３は、一対の導電体３ａからなり、各導電体３ａの幅（電極幅）は０．４ｍｍ、高さは２．１６ｍｍであり、表面のメッキは金である。
【００３２】
図２に示すように、半導体パッケージ１の側面及び底面に垂直で、かつ、半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の中心を通る面Ｐ１に対称な一対の導電体３ａが、半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の一部に配置される。
【００３３】
各導電体３ａの形状は、半導体パッケージ１の側面に垂直な方向の電極幅の中心を通り、半導体パッケージ１の底面に垂直な軸Ａ１に対称となる。
【００３４】
プリント配線板１１のランド１２は、半導体パッケージ１の底面に平行で、側面に対しては垂直になるように配置される。ランド１２の形状は、半導体パッケージ１の側面に垂直な方向の電極幅の中心を通り、半導体パッケージ１の底面に垂直な面Ｐ２に対称となるように形成される。
【００３５】
さらに、プリント配線板１１のランド１２の形状と配置は、半導体パッケージ１の側面及び底面に垂直で、かつ、半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の中心を通る面Ｐ１に対称となる。
【００３６】
その結果、図３に示すように、半導体パッケージ１の電極３とプリント配線板１１のランド１２を接合するはんだ４の形状は、半導体パッケージ１の側面及び底面に垂直で、かつ、半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の中心を通る面Ｐ１に対称となる。
【００３７】
さらに、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、はんだ４の形状は、半導体パッケージ１の側面に垂直な方向の電極幅の中心を通り、半導体パッケージ１の側面に平行で半導体パッケージ１の底面に垂直な面Ｐ２に対称となる。
【００３８】
これにより、はんだ４のぬれ力が半導体パッケージ１の電極３に及ぼす力のうちで、半導体パッケージ１が接合するプリント配線板１１の面に沿い、半導体パッケージ１の側面に垂直な方向に作用する成分と、前記側面に平行な方向に作用する成分は相殺される。
【００３９】
図４（ａ）、（ｂ）に示したように、各電極３に転写されるはんだ４の量が異なっていた場合でも、はんだ接合部の形状が対称であるために、はんだ４のぬれ力によって半導体パッケージ１に作用する力は打ち消しあう。
【００４０】
各電極３に転写されるはんだ４の量にばらつきがある場合でも、半導体パッケージ１が受けるはんだ４による力は各電極３において釣り合うため、リフロー工程において半導体パッケージ１の実装位置がはんだ量のばらつきに影響されてずれることはない。
【実施例２】
【００４１】
図５は、実施例２による半導体パッケージ１の一部分を示す部分斜視図である。本実施例は、実施例１の電極３の代わりに、円柱状のスルーホールの一部を、円柱の中心軸に平行かつ半導体パッケージ側面に平行な向きに切断したときに得られる面に形成された一対の円弧状の断面を有する導電体２３ａからなる電極２３を備える。その他の点は実施例１と同様である。
【００４２】
以下、本実施例の半導体パッケージ１を具体的に説明する。
【００４３】
半導体パッケージ１の大きさは、縦１１．４９ｍｍ、横１４．０３ｍｍ、高さ２．１６ｍｍである。
【００４４】
半導体パッケージ１側面の凹状の溝２は、半導体パッケージ１の底面に垂直で、半導体パッケージ１の側面から０．１ｍｍの位置にある軸に沿って形成された、φ０．４ｍｍのスルーホールを分割して得られたものである。
【００４５】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２は、高さ２．１６ｍｍ、ピッチは１．２７ｍｍである。
【００４６】
半導体パッケージ１の電極２３を構成する一対の導電体２３ａは、半導体パッケージ１の側面からの距離が０．３ｍｍまでの領域に形成されており、高さは２．１６ｍｍである。各導電体２３ａの表面のメッキは金である。
【００４７】
半導体パッケージ１とプリント配線板を接合するはんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の組成であるが、他の組成、例えばＳｎ−Ｂｉ系であってもよい。
【実施例３】
【００４８】
図６は、実施例３による半導体パッケージ１の一部分を示す部分斜視図である。半導体パッケージ１の電極３は、一対の導電体３ａの上端を被蓋するように配置された蓋部材５に形成された導電部３ｂを有する。これにより、半導体パッケージ１のはんだ接合面積が増え、接合強度が高まる効果が期待できる。
【００４９】
以下、本実施例による半導体パッケージ１を具体的に説明する。
【００５０】
半導体パッケージ１の大きさは、縦１１．４９ｍｍ、横１４．０３ｍｍ、高さ２．１６ｍｍである。
【００５１】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２は、縦０．６３ｍｍ、横０．６４ｍｍ、高さ１．２ｍｍ、ピッチは１．２７ｍｍである。
【００５２】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２は、半導体パッケージ１の底面に垂直な方向に、半導体パッケージ１の底面から１．２ｍｍの高さまで形成されたスルーホールを分割して得られたものである。
【００５３】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２の断面は、縦０．４ｍｍ、横０．６４ｍｍの直方体と、直方体の長辺の中央に中心を持ち半径０．２３ｍｍの半円を、お互いが重ならないように合わせた形状である。半円と接していない側の断面の直方体の長辺は、半導体パッケージ１の側面上にある。
【００５４】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２に形成された一対の導電体３ａの幅は０．４ｍｍ、高さは１．２ｍｍである。
【００５５】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２において、一対の導電体３ａの上端を被蓋するように形成された導電部３ｂは、縦０．４ｍｍ、横０．６４ｍｍである。
【００５６】
半導体パッケージ１の側面の凹状の溝２に形成された一対の導電体３ａ及び上端の導電部３ｂの表面のメッキは金である。
【００５７】
半導体パッケージ１の凹状の溝２の上端に形成された導電部３ｂの表面は、接合強度確保の観点からメッキが施されていることが望ましいが、メッキが施されていなくとも位置ずれ抑制の課題は解決できる。
【００５８】
半導体パッケージとプリント配線板を接合するはんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の組成であるが、他の組成、例えばＳｎ−Ｂｉ系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１を示すもので、（ａ）は半導体パッケージを示す斜視図、（ｂ）は半導体ユニットの一部分を拡大して示す部分拡大斜視図である。
【図２】半導体パッケージの電極構造とプリント配線板のランドの配置を示すもので、（ａ）は半導体パッケージの電極構造を示す部分斜視図、（ｂ）は半導体パッケージの電極とプリント配線板のランドの配置を説明する部分斜視図である。
【図３】はんだ接合された半導体パッケージとプリント配線板からなる半導体ユニットの一部分を示す部分斜視図である。
【図４】はんだ量が電極ごとに異なる場合を説明する説明図である。
【図５】実施例２による半導体パッケージの一部分を示す部分斜視図である。
【図６】実施例３による半導体パッケージの一部分を示す部分斜視図である。
【図７】一従来例を説明する図である。
【図８】図７の従来例において電極ごとにはんだ量が異なる場合を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    半導体パッケージ
２    凹状の溝
３    電極
３ａ、２３ａ    導電体
４    はんだ
５    蓋部材
１１    プリント配線板
１２    ランド
【図１】
2010114290.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010114290.tif 000007
【図６】
2010114290.tif 000008
【図７】
2010114290.tif 000009
【図８】
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