(57)【要約】【課題】リードレス型の半導体装置を非接触ではんだ付けする際に、半導体装置下面のはんだ未溶融による接合不良等を防止する。【解決手段】リードレス型の半導体装置１の側面の複数の端子電極４の間と、最外部の端子電極４に隣接して、溝部３、６を設ける。半導体装置１の端子電極４は、半導体装置１の側面から底面（下面）に延在し、プリント配線板１１のランド１２に付与されたはんだ５を加熱することによって、各端子電極４をランド１２にはんだ接合する。はんだ５を加熱するレーザー光８を、端子電極４に隣接する溝部３、６に照射することで、半導体装置１の下面のはんだペーストを予備加熱し、接合不良を防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に複数の端子電極が配置された半導体装置を、プリント配線板に設けられたランドにはんだ付けする半導体装置のはんだ付け方法において、
前記プリント配線板の前記ランドにはんだを供給する工程と、
はんだを供給された前記プリント配線板の前記ランドに、前記半導体装置の前記端子電極を位置決めする工程と、
前記プリント配線板の前記ランド上のはんだを加熱して溶融させ、前記半導体装置の前記端子電極を接合するはんだ接合工程と、を有し、
前記半導体装置の側面には、各端子電極に隣接するように溝部が形成されており、
前記はんだ接合工程において、前記半導体装置の前記溝部に供給される熱によってはんだを予備加熱することを特徴とする半導体装置のはんだ付け方法。
【請求項２】
前記はんだ接合工程において、非接触ではんだを加熱する熱源を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記熱源としてレーザー光を用いることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置のはんだ付け方法。
【請求項４】
プリント配線板のランドにはんだ付けするための複数の端子電極を側面に備えた半導体装置において、
前記半導体装置の側面には、各端子電極に隣接するように、前記ランド上のはんだに熱を供給するための溝部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
側面に複数の端子電極が配置された半導体装置と、
前記半導体装置の各端子電極を接続するためのランドを備えたプリント配線板と、
前記半導体装置の前記端子電極を前記プリント配線板の前記ランドに接続するはんだ接合部と、を有する実装構造において、
前記半導体装置の側面には、各端子電極に隣接するように溝部が形成されており、前記溝部に供給される熱によって、前記はんだ接合部のはんだを予備加熱したことを特徴とする実装構造。
【請求項６】
前記ランドは、前記溝部に露出していることを特徴とする請求項５に記載の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードレス型の半導体装置を、非接触の局所加熱によりプリント配線板にはんだ付けする半導体装置のはんだ付け方法及び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る固体撮像素子に代表される、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てはんだを溶融し接合する実装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の工程である。
【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、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方法が取り入れられている。
【０００７】
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広く用いられている技術である。
【０００８】
レーザーによるはんだ付けは、はんだペーストをプリント配線板に印刷後、電子部品を搭載し、レーザー照射により接合部を局所加熱する方法がある。
【０００９】
また、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、レーザー光を照射してはんだ付けを行う方法もある。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
従来、デジタルカメラに搭載される固体撮像素子パッケージは、Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ（ＳＯＰ）タイプのリードを有する形態であった。
【００１３】
しかし近年、より一層の小型化が求められ、セラミック製のリードレス型パッケージであるＣｅｒａｍｉｃ  Ｌｅａｌｅｓｓ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ（ＣＬＣＣ）が使用され始めている。
【００１４】
一般的なレーザーはんだ付け方法では、まず、はんだ接合部の周辺箇所をレーザーにより予備加熱し、その後接合部までレーザーを走査しはんだを溶融させて接合する方法がとられる。
【００１５】
予備加熱を行うことで接合部の温度を予め上昇させるため、レーザーが直接はんだに照射される時間が短くても、はんだ未溶融を防止できる。また、予熱を与えることでレーザーの出力を低く設定し、基板や半導体装置の熱損傷を防止する。
【００１６】
このような予熱を与える方法として、特許文献１に開示されたように、プリント配線板にはんだペーストを印刷し、このはんだペーストにレーザー光を照射し続け、はんだが溶融している間に部品を搭載するという方法が知られている。
【００１７】
また、別の方法として、特許文献２には、プリント配線板裏面から接合部直下にレーザー光を照射し、接合部に予熱を与えながら表面の接合部に別途レーザー光を照射してはんだを溶融させるという方法も提案されている。
【００１８】
【特許文献１】特開平１０−３３５８０６号公報
【特許文献２】特開平９−１９９８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、リードレス型の半導体装置をレーザー照射により実装する場合、図６に示すように、端子電極１０４は半導体装置１０１の側面から下面に延在し、半導体装置１０１の下側のはんだペーストにはレーザー光が直接照射されない。
【００２０】
そのため予備加熱することができないので、図７に示すように、プリント配線板１１１のランド１１２やはんだ１０５、あるいは半導体装置１０１の側面にレーザー光１０８を照射し、伝熱により半導体装置１０１の下側のはんだを溶融させる必要がある。
【００２１】
しかし、ランドやはんだにレーザー光を照射して伝熱により半導体装置下面のはんだを溶融させる場合、半導体装置に熱が奪われるため、下面のはんだが溶融せず接合不良を生じる。
【００２２】
この不良を防止するため、レーザー光を長時間照射したり、レーザー光の出力を高めるなどの対策が必要となるが、レーザー光の強度を高くするという方法は、プリント配線板を焦がすという熱損傷の問題が発生する。また、長時間レーザーを照射すると、製造に要する時間が長くなり生産タクトの低下を招く原因となる。
【００２３】
半導体装置に直接レーザー光を照射し半導体装置下面のはんだを溶融させるという方法では、半導体装置の接合部以外の温度が上昇するため、半導体装置が熱損傷を受けるという問題が発生する。
【００２４】
さらに、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℃と融点が高くなっている。
【００２５】
そのため、よりレーザーの出力を高く設定する必要があり、より一層熱損傷を受ける可能性が高くなっている。
【００２６】
この問題に対し、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もある。
【００２７】
しかし、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という問題が発生する。
【００２８】
さらに、特許文献１に開示された方法では、ＣＬＣＣのように多数の端子電極が配置されている場合、レーザーを多点に照射する必要があり、装置を大型化させる必要が生じる。
【００２９】
また、部品をマウントする装置もレーザーはんだ付け装置に組み込む必要があり、装置コストを上げることになる。
【００３０】
特許文献２に開示された方法も同様に、上下からレーザー光を照射するため、装置を大型化させる必要が発生する。また、レーザーではんだ付けする箇所の裏面には部品が配置できないため、基板設計に制限が発生する場合がある。
【００３１】
本発明は、リードレス型の半導体装置のはんだ付け時に発生する半導体装置下面のはんだ未溶融による接合不良や、半導体装置とプリント配線板の熱損傷を防止することのできる半導体装置のはんだ付け方法及び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】
【００３２】
本発明の半導体装置のはんだ付け方法は、側面に複数の端子電極が配置された半導体装置を、プリント配線板に設けられたランドにはんだ付けする半導体装置のはんだ付け方法において、前記プリント配線板の前記ランドにはんだを供給する工程と、はんだを供給された前記プリント配線板の前記ランドに、前記半導体装置の前記端子電極を位置決めする工程と、前記プリント配線板の前記ランド上のはんだを加熱して溶融させ、前記半導体装置の前記端子電極を接合するはんだ接合工程と、を有し、前記半導体装置の側面には、各端子電極に隣接するように溝部が形成されており、前記はんだ接合工程において、前記半導体装置の前記溝部に供給される熱によってはんだを予備加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
リードレス型の半導体装置の側面に形成された溝部から、レーザー光等による熱を供給することにより、半導体装置下面のはんだも安定して加熱・溶融させ、はんだの接合不良を防止することができる。また、レーザー光の照射時間を短くすることにより、半導体装置とプリント配線板の熱損傷を防止することができる。
【００３４】
より短時間ではんだ付けを行うことが可能となり、さらに、はんだ付け装置の大型化が不要になり、装置コスト及び実装コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
図１は一実施形態による半導体装置のはんだ付け方法を示すもので、（ａ）は、はんだ付け工程における半導体装置を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の一部分を拡大して示す拡大部分斜視図である。半導体装置１は、その側面に複数の凹み２を有する。凹み２の間には、各凹み２に隣接するように溝部３が形成され、各凹み２には端子電極４が配置されている。プリント配線板１１は、はんだ５によって半導体装置１の端子電極４に接続されるランド１２を備える。
【００３７】
図２に示すように、端子電極４は、半導体装置１の側面から底面（下面）に延在する。
【００３８】
また、半導体装置１の最外部の端子電極４の隣接部には、溝部３と同様の溝部６が形成されている。
【００３９】
半導体装置１の端子電極４を、プリント配線板１１のランド１２にはんだ接合するはんだ接合工程では、プリント配線板１１のランド１２にはんだ（はんだペースト）５を供給し、各ランド１２に半導体装置１の端子電極４を位置決めする。そして、ランド上のはんだ５を加熱して溶融させ、はんだ付けを行う。
【００４０】
はんだ５を加熱する熱源は、レーザー光源７から発生されるレーザー光８であり、溝部６、３を経てレーザー光の照射スポット９を走査し、はんだ５に熱を供給する。
【００４１】
図３及び図４は、はんだ付けされた半導体装置１の実装構造を示す。この実装構造において、半導体装置１の端子電極４は、半導体装置１の側面から下面に延在し、端子電極４をプリント配線板１１のランド１２に接続するはんだ５の一部は、半導体装置１の側面から下面に回り込んでいる。
【００４２】
本発明の実装構造が図６及び図７に示す従来例と異なる点は、半導体装置１に配置されている複数の端子電極４に挟まれた領域に形成された溝部３と、最外部の端子電極４に隣接するように形成された溝部６を有することである。溝部３、６にレーザー光８を照射することで、半導体装置１の下面に付与されたはんだペースト及びランド１２の周辺部を加熱しやすくなっている。
【００４３】
ここで、溝部３、６の形状は、図１に示すような半円形に限らず、長円形又は角型や三角形でもよい。
【００４４】
また、溝部３、６の角度は垂直に限らず、テーパー状に角度を与えてもよい。
【００４５】
溝部３の数は端子間に一個とは限らず、複数設けてもよい。
【００４６】
また、非接触の加熱方法は、熱風やハロゲンヒーターなど局所的に加熱してはんだを溶融させるものであればレーザー光に限らない。
【００４７】
以下に、はんだ付け工程を詳しく説明する。
【００４８】
まず、ランド１２上にスクリーン印刷又はディスペンスなどによりはんだ（はんだペースト）５を供給する。
【００４９】
ランド１２にはんだペーストを供給する以外の方法として、はんだプリコートのようにあらかじめはんだ合金を形成しておいてもよい。
【００５０】
次に、半導体装置１をはんだ５上に搭載する。この時、半導体装置１の端子電極４と接合するランド１２は位置的に合致するように搭載する。
【００５１】
その後、まず、最外部の溝部６からレーザー光８を照射し、最外部の端子電極４の周辺部及びはんだ５を予備加熱する。
【００５２】
続いて、レーザー光８を走査し、最外部の端子電極４とランド１２とを接合するはんだ５を加熱・溶融させ、はんだ付けを行う。
【００５３】
さらに、レーザー光８を走査し、端子電極間に設けられた溝部３から予熱を与え、隣接する端子電極４のはんだ接合を行う。
【００５４】
レーザー光８を走査し、順次側面の端子電極４をはんだ接合していくことで、半導体装置１に配置された全ての端子電極４をプリント配線板１１にはんだ接合することができる。
【００５５】
ランド１２を、半導体装置１の端子電極４より幅広とし、溝部３に露出させることにより、レーザー光８を照射した際に、半導体装置下面のランド１２にもレーザー照射スポット９が当たりやすくなり、はんだペーストの溶融が促進される。
【実施例】
【００５６】
上記のはんだ付け工程によって、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、半導体装置下面の温度測定とはんだの溶融状態を確認した。
【００５７】
このＣＬＣＣの端子電極の幅と端子電極の距離はそれぞれ０．２ｍｍである。
【００５８】
溝部は端子電極間及び最外部端子電極の隣接箇所に直径０．２ｍｍの半円状に設けた。
【００５９】
プリント配線板の材質はガラスエポキシ基材で、厚みは１．０ｍｍのものを使用した。また、プリント配線板のランドの幅は、０．３ｍｍと接合する半導体装置の端子電極よりも幅広である。
【００６０】
はんだペーストの合金は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金であり、それぞれの組成比は、Ｓｎが９６．５重量％、Ａｇが３．０重量％、Ｃｕが０．５重量％の鉛フリーはんだを使用した。
【００６１】
局所加熱方法はレーザー光の照射による。レーザー光の波長は９８０ｎｍで出力は５Ｗである。
【００６２】
まず、比較のために、図７に示す従来例の方法ではんだ付けを行い、半導体装置下面の端子電極とランドに挟まれた箇所の温度を測定したところ、半導体装置下面の接合部の温度は３５０℃までしか上昇しなかった。これに対して、図１に示す本実施例のはんだ付け方法では、半導体装置下面の接合部の温度は４５０℃まで上昇した。従来例と本実施例の温度測定結果を図５のグラフに示す。
【００６３】
また、はんだ付け後のはんだ接合部を観察したところ、従来例では、はんだペーストが一部未溶融状態で粒状のままであったのに対し、本実施例では、はんだペーストが溶融し、半導体装置下面の電極がプリント配線板と良好な接合状態であることを確認した。
【００６４】
さらに、本実施例では、レーザー光を照射してからピーク温度まで達する時間も短くなっており、短時間で半導体装置下面のはんだを溶融させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施形態による半導体装置のはんだ付け方法を説明するもので、（ａ）は半導体装置をプリント配線板に搭載してはんだを溶融させる工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す拡大部分斜視図である。
【図２】図１の半導体装置の底面を示す平面図である。
【図３】図１の実装構造を示す平面図である。
【図４】図１の実装構造を示す斜視図である。
【図５】実施例及び従来例における半導体装置下面の温度を測定した結果を示すグラフである。
【図６】従来例による半導体装置の底面を示す平面図である。
【図７】従来例によるはんだ付け方法を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    半導体装置
２      凹み
３、６    溝部
４    端子電極
５    はんだ
７    レーザー光源
８    レーザー光
９    レーザー照射スポット
１１    プリント配線板
１２    ランド
【図１】
2010103167.tif 000003
【図２】
2010103167.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010103167.tif 000006
【図５】
2010103167.tif 000007
【図６】
2010103167.tif 000008
【図７】
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