(57)【要約】【課題】非接触型の加熱源を用いてリードレス構造の半導体装置をはんだ付けする際に、下面のはんだ接合部の温度不足に起因する接合信頼性の低下を防ぐ。【解決手段】プリント配線板１の接続用ランド２の周辺に切り込み部５を形成し、切り込み部５を折り返し曲げて、半導体装置１０の側面電極１１と下面電極１２に対向するように側面電極当接ランド部２ａと下面電極当接ランド部２ｂを形成する。切り込み部５を折り返し曲げることで、レーザー光の照射部の面積が増し、接続用ランド２に供給されたはんだを効率良く加熱することが可能となり、信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。【選択図】図１
2010206119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続用ランド及び引き出し用パターンを有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の前記接続用ランドに接続される側面電極及び下面電極を有する半導体装置と、
前記半導体装置を前記プリント配線板に実装する実装部と、を備えた半導体装置の実装構造において、
前記実装部は、
前記プリント配線板を、前記接続用ランドの周囲から前記引き出し用パターンに沿って切り込むことによって形成された切り込み部と、
前記切り込み部を前記引き出し用パターンに沿った３箇所で折り返し曲げることで、前記接続用ランドの一部を立ち上げて形成された側面電極当接ランド部と、
前記接続用ランドの前記一部を除く残りの部位によって形成された下面電極当接ランド部と、を有し、
前記プリント配線板の前記側面電極当接ランド部及び前記下面電極当接ランド部に、前記半導体装置の前記側面電極及び前記下面電極をそれぞれはんだ接合したことを特徴とする半導体装置の実装構造。
【請求項２】
前記半導体装置を実装する前の前記プリント配線板の前記側面電極当接ランド部の折り返し曲げ角度は、前記半導体装置を実装後の前記折り返し曲げ角度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性が低くリフローはんだ付けが不可能な、リードレス構造の半導体装置をプリント配線板にはんだ付けする半導体装置の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラなどに搭載されている光学センサー等の、耐熱温度が低くリフローでのはんだ付けが不可能な半導体装置（電子部品）をプリント配線板上にはんだ付けする場合、はんだゴテを使用しはんだを溶融させ実装する方法がとられている。
【０００３】
しかし、はんだゴテによるはんだ付けは、作業者の熟練度による品質のばらつきが大きく、またはんだ付けに時間を要するため、大量生産には不向きである。
【０００４】
また、近年のはんだの鉛フリー化に伴い、はんだゴテのコテ先の損傷が激しく、その交換サイクルが従来の鉛入りはんだより短くなり、生産タクトの低下と共にコストの上昇という問題を生じさせている。
【０００５】
さらに、電子機器の小型化に伴い、実装する電子部品も小型化が進んでおり、微細な箇所をはんだ付けしなければならず、はんだゴテでのはんだ付けの難易度は年々高くなっている。
【０００６】
そこで近年、上記の問題に対して、はんだゴテ作業の代替として、レーザー光や熱風などで接合箇所を非接触で局所加熱し、はんだを溶融させて接合する工程が取り入れられている。特にレーザー光によるはんだ付けは、より局所的に加熱することが可能で、排熱も少なく、また、自動化が容易なために多く用いられている（特許文献１参照）。
【０００７】
レーザーはんだ付けは、はんだペーストをプリント配線板に印刷し、電子部品を搭載してレーザー照射により接合部を局所加熱する方法や、プリント配線板に電子部品を搭載し、糸はんだを自動供給機により接合部に接触させ、レーザー照射する方法などがある。
【０００８】
この工程を用いれば、自動ではんだ付けが行えるため、作業者の熟練度などに品質が左右されるような問題を回避できる。また、はんだ付けに要する時間も短時間になり、生産タクトの向上も図ることができる。
【０００９】
例えば、ＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ）やＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）のようなリードレス構造の半導体装置に適用される。
【００１０】
このような電子部品を実装する場合、従来では、電子部品の下側のはんだペーストを溶融させるため、電子部品にレーザー光を照射し、伝熱によりはんだを溶融させる。近年では、電子部品の実装形態が高密度化し、プリント配線板の接続用ランドを電子部品の外側へ伸ばす接続用ランドの寸法が制限されてきているためである。
【００１１】
しかし、このような形態の場合、電子部品に直接レーザー光を照射するため、電子部品の接合部以外の温度が上昇しやすいという問題が発生する。
【００１２】
近年のはんだの鉛フリー化により、従来の鉛入りはんだの融点１８３℃であったのに対し、一般的なＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリーはんだでは約２２０℃まで融点が上昇し、よりレーザーの出力を高く設定する必要があり、その影響で電子部品の温度が上昇する。
【００１３】
プリント配線板の接続用ランド部へ直接レーザー光を照射する方法もあるが、電子部品の外側へ伸ばす接続用ランド寸法が制限されるため、レーザー光の照射部分が少なく、しかもプリント配線板や電子部品への熱拡散が起こり昇温に時間がかかる。その結果、はんだ溶融には長時間のレーザー照射が必要となり、基板のコゲや膨れなどといった不良を発生させる。
【００１４】
また、半導体装置には、通常複数の端子電極が配されており、レーザー光の照射スポットを平行移動し、一箇所づつ接合が行われるが、レーザー光の移動の間も、半導体装置にはレーザー光が照射されつづけているため、半導体装置の温度が上昇する。
【００１５】
このような問題に対して、基板を設置する治具にヒータを設置して基板全体を加熱し、さらにレーザー照射時に半導体装置に冷風を供給し、接合部以外の温度上昇を防止するというものが提案されている（特許文献２参照）。
【００１６】
一方、接続用ランド部の構造を変えてハンダ付けし易くするために、接続用ランド部を曲げたりする方法が提案されている（特許文献３、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−２９９２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−６４２０６号公報
【特許文献３】特公平７−９２５０５号公報
【特許文献４】特開２００１−３２０１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、レーザーはんだ付け装置に冷風を供給する装置を設置する構成では、大型で高価になるという欠点があった。
【００１９】
また、レーザーの照射中に冷風の風力により半導体装置が動き、プリント配線板上で半導体装置の接合箇所にずれが発生する可能性があった。
【００２０】
さらに、下面から加熱するため、プリント配線板の温度が上昇するまでに時間を要するので、生産タクトの低下を招く可能性もあった。
【００２１】
複数の端子電極を有する半導体装置においては、レーザー光が端子電極間を移動する間も、半導体装置にレーザー光は照射され続けるため、さらに半導体装置の温度が上昇するという問題も発生していた。
【００２２】
半導体装置下側のはんだを短時間で溶融させるために、はんだペーストの量を少なくするという対策があるが、はんだペーストの量を少なくすると、接合後のはんだの体積が小さくなってしまい、接合信頼性を低下させる可能性がある。
【００２３】
一方、従来の接続用ランド部の折り曲げ加工では、接続用ランドを電子部品の電極部に当接することができず、プリント配線板の基材を介してのはんだ付けとなり、はんだの供給量を多くしなければならず、ブリッジを招きやすい。
【００２４】
接続用ランドが電子部品の電極部と当接できるようにするには、接続用ランドからの引き出しパターンが電子部品の下面側に限定される。
【００２５】
また、はんだ付け時の加熱による熱でのダメージが大きいため、十分な熱を供給できないという未解決の課題がある。
【００２６】
本発明は、プリント配線板の接続用ランド部を折り返し曲げ加工することで、レーザー光の照射による加熱を効率良く行い、はんだ付けに要する時間を短縮できる半導体装置の実装構造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】
【００２７】
上記の目的を達成するために、本発明の半導体装置の実装構造は、接続用ランド及び引き出し用パターンを有するプリント配線板と、前記プリント配線板の前記接続用ランドに接続される側面電極及び下面電極を有する半導体装置と、前記半導体装置を前記プリント配線板に実装する実装部と、を備えた半導体装置の実装構造において、前記実装部は、前記プリント配線板を、前記接続用ランドの周囲から前記引き出し用パターンに沿って切り込むことによって形成された切り込み部と、前記切り込み部を前記引き出し用パターンに沿った３箇所で折り返し曲げることで、前記接続用ランドの一部を立ち上げて形成された側面電極当接ランド部と、前記接続用ランドの前記一部を除く残りの部位によって形成された下面電極当接ランド部と、を有し、前記プリント配線板の前記側面電極当接ランド部及び前記下面電極当接ランド部に、前記半導体装置の前記側面電極及び前記下面電極をそれぞれはんだ接合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
接続用ランド周辺の切り込み部を折り返し曲げることで、接続用ランドを半導体装置の電極部に密着させることができる。
【００２９】
このように密着性が向上したことに加えて、接続用ランドを折り曲げることでレーザー光の照射面積が十分に確保できるため、レーザー光の照射エネルギーが小さくても十分に加熱することが可能となり、はんだ溶融を効率良く行うことができる。
【００３０】
しかも、切り込み部が折り返し曲げられていることで、接続用ランドの周囲がプリント配線板の他の部分と隔離された状態となるため、加熱時の熱の拡散を軽減でき、はんだ接合部の熱の蓄積を高めて信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態を示すもので、（ａ）は、切り込みを入れた状態のプリント配線板を示す部分平面図、（ｂ）は、（ａ）の切り込み部を金型で折り返し曲げた状態を示す断面図、（ｃ）は、半導体装置をはんだ接合した状態を示す断面図である。
【図２】接続用ランドごとの切り込み部を折り返し曲げ加工した状態を示す斜視図である。
【図３】折り返し曲げ角度を説明する図である。
【図４】半導体装置のみを示すもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は半導体装置の下面を示す平面図である。
【図５】はんだ付け工程を示すもので、（ａ）はレーザー光を照射している状態を示す断面図、（ｂ）はそのときの正面図である。
【図６】一従来例を示すもので、（ａ）は半導体装置を示す斜視図、（ｂ）はその下面を示す平面図、（ｃ）はプリント配線板上に半導体装置を位置合わせ載置して、レーザー光を照射しはんだ付けを行っている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１（ａ）に示すように、プリント配線板１は、複数の接続用ランド２を有する。各接続用ランド２は、引き出し用パターン３に接続され、プリント配線板１には、各接続用ランド２の周囲から引き出し用パターン３に沿った切り込みを、引き出し用パターン３の両サイドの裂け防止用孔４まで設けて、切り込み部５を形成する。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、図示しない専用の金型を用いて（ａ）のプリント配線板１を成型加工し、切り込み部５を、引き出し用パターン３に沿って３箇所を交互に逆向きに折り返し曲げることで、折り曲げ部６〜８を形成する。これらの折り曲げ部６〜８により、接続用ランド２は、半導体装置１０の側面電極１１と下面電極１２の電極サイズに合わせて折り曲げて当接される。
【００３４】
すなわち、この折り曲げ加工により、接続用ランド２の一部を立ち上げて側面電極当接ランド部２ａを形成し、接続用ランド２の前記一部を除く残りの部位によって下面電極当接ランド部２ｂを形成する。この構成により、図１（ｃ）に示すように、半導体装置１０をプリント配線板１の部品搭載面９に実装したときの実装部において、半導体装置１０の側面電極１１及び下面電極１２と接続用ランド２との密着性が向上する。
【００３５】
図２は、図１（ｂ）に示すように曲げ加工されたプリント配線板１を示す斜視図である。切り込み部５は、半導体装置１０の側面電極１１及び下面電極１２等の各電極部ごとに設けられる。
【００３６】
図３は、専用の金型を用いて切り込み部５を折り返し曲げした時の角度調整を説明するもので、（ａ）に示すように、半導体装置１０を実装する前は、折り返し曲げ角度θ１を大きくしておく。そして、図３（ｂ）に示すように、半導体装置１０の側面電極１１より接続用ランド２の側面電極当接ランド部２ａが半導体装置１０側になるような位置合わせを行う。
【００３７】
このように位置合わせした状態で半導体装置１０をプリント配線板１に載置すると、図３（ｃ）に示す実装後の折り返し曲げ角度θ２に縮小され、側面電極当接ランド部２ａが半導体装置１０の側面電極１１に押し付けられる。このため、実装部の密着性が向上し、信頼性の高いはんだ接合を行うことができる。
【００３８】
図４は半導体装置１０を示すもので、（ａ）に示すように、半導体装置１０の各側面には複数の側面電極１１が配置され、（ｂ）に示すように、下面には、各側面に沿って複数の下面電極１２が設けられる。
【００３９】
図５は、レーザー光源１３から発生される非接触型の加熱源であるレーザー光１４を用いてはんだ付けを行う工程を示すもので、レーザー光１４を半導体装置１０の側面に沿って走査し、各接続用ランド２を順次加熱してはんだ付けする。
【００４０】
比較のために、一従来例によるレーザー光を用いたはんだ付け工程を図６に示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体装置１１０は、側面電極１１１及び下面電極１１２を有する。図６（ｃ）に示すように、プリント配線板１０１上に半導体装置１１０を載置してレーザー光１１４を照射し、接続用ランド１０２上のはんだペースト１１５を加熱・溶融する。
【実施例】
【００４１】
図１に示したプリント配線板に、デジタルカメラに使用される固体撮像素子をパッケージングしたＣＬＣＣタイプのリードレス型の半導体装置のはんだ付けを行い、得られた実装構造のはんだの溶融状態を確認した。
【００４２】
プリント配線板の仕様は以下のとおりである。
１．プリント配線板のサイズ：６０＊７０ｍｍ
２．接続用ランド数：片側４０ｐｉｎ
３．接続用ランドピッチ：０．８ｍｍ
４．接続用ランド幅：０．５ｍｍ
５．はんだプリコート厚：７０ミクロン
【００４３】
半導体装置の仕様は以下のとおりである。
１．部品サイズ：３３＊５２ｍｍ
２．側面電極高さ：１．２ｍｍ
３．下面電極長さ：２．０ｍｍ
【００４４】
はんだ材（プリコート）は、Ｓｎ：９６．５％−Ａｇ：３％−Ｃｕ：０．５％各重量％の鉛フリーはんだを使用した。
【００４５】
半導体装置固定用には、スリーボンド社製のスリーボンド１３５９Ｄ（商品名）を使用した。
【００４６】
フラックス剤は、千住金属工業製のデルタラックス５２７Ｎ（商品名）を使用した。
【００４７】
はんだ付け装置ついては、装置能力はレーザー出力３０Ｗ、波長は９８０ｎｍを用いて、以下の条件に設定した。
１．レーザー出力：５Ｗ
２．走査スピード：１．０ｍｍ／ｓ
はんだ付けは、図５に示す方法にて行った。
【００４８】
比較のために、図６に示す従来例によるはんだ付けを行い、このときの接続用ランドのサイズは半導体装置の側面電極からの突き出し量として０．４ｍｍとした。
【００４９】
上記条件にて各サンプルのはんだ付け状態を確認した結果、従来例では半導体装置の下面電極のはんだが未溶融となり、はんだ粒子状のままであった。
【００５０】
一方、本発明の実施例では十分な溶融状態が確認できた。この時のはんだ付け部の温度を測ったところ、従来例では２００℃程度であったものが、本実施例では４００℃近傍の温度となった。
【符号の説明】
【００５１】
１    プリント配線板
２    接続用ランド
２ａ    側面電極当接ランド部
２ｂ    下面電極当接ランド部
３    引き出し用パターン
４    裂け防止用孔
５    切り込み部
６〜８    折り曲げ部
９    部品搭載面
１０    半導体装置
１１    側面電極
１２    下面電極
１３    レーザー光源
１４    レーザー光
【図１】
2010206119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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