(57)【要約】 【課題】  ＱＦＰ型ＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板を、印刷配線基板の銅箔面に半田装着後に、ＬＳＩの不良交換を目的に再加熱した場合、該ヒートシンク板面、および該銅箔面の両面に、再溶融した液相半田の表面張力による吸引力が作用し、取り外しの応力をＬＳＩに加えることにより、ＬＳＩパッケージの破損、または印刷配線基板からの銅箔の剥離事故発生を防止する。【解決手段】  印刷配線基板の銅箔面に半田装着後のヒートシンク付きＱＦＰ型ＬＳＩを取り外す際に、ＬＳＩのヒートシンク板面、および印刷配線基板の銅箔面間の再溶融した液相半田の表面張力による吸引力を低減させるため、印刷配線基板面に形成された半田付けパッドを分散配設する。または、ＱＦＰ型ＬＳＩの底面のヒートシンク板面、および対向する印刷配線基板面の銅箔面の間隙に伝熱特性の優れたシリコンゴムシートを挟装する。【選択図】  図１
2006173154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ底面にヒートシンク板を有するＬＳＩを取り付ける面実装印刷配線基板において、前記ヒートシンク板を半田付けするための半田付け用パッドを分割して配設したことを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の面実装印刷配線基板において、前記半田付け用パッドの分割は前記面実装印刷配線基板上に設けられた銅箔上にソルダーレジスト薄膜を重ねることでなされることを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項３】
請求項１、または２のいずれかに記載の面実装印刷配線基板において、前記半田付け用パッドは、前記面実装印刷配線基板面の前記パッケージ投影領域外に設けられた銅箔と接続されていることを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の面実装印刷配線基板において、前記半田付け用パッドは前記パッケージ下の大面積の銅箔部に設けられたことを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項５】
パッケージ底面にヒートシンク板を有するＬＳＩを取り付ける面実装印刷配線基板において、前記ヒートシンク板と該ヒートシンク板と対向して前記面実装印刷配線基板上に設けられた銅箔面との間隙に、伝熱特性を有するシート材を挟装したことを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項６】
請求項５に記載の面実装印刷配線基板において、前記シート材が挟装される前記面実装印刷配線基板上に設けられた銅箔部は、前記面実装印刷配線基板面の前記パッケージ投影領域外に設けられた銅箔と接続されていることを特徴とする面実装印刷配線基板。
【請求項７】
請求項５、または６のいずれかに記載の面実装印刷配線基板において、前記シート材はシリコンゴムシートであることを特徴とする面実装印刷配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＱＦＰ型パッケージ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのＬＳＩに内包されたＬＳＩシリコンチップの放熱効果改善のため、該パッケージの底面に形成された金属部材によるヒートシンク板を面実装印刷配線基板（以下、印刷配線基板という）の表面に形成された銅箔面にリフロー半田付けする方法に関するものである。詳しくは面実装印刷配線基板に半田装着済みのＬＳＩを不良交換などの目的により、印刷配線基板から取り外す作業を容易にし、該取り外し作業に伴う周辺の電子部品への加熱による損傷の防止、印刷配線基板に形成された銅箔の剥離事故を防止するもの、および前記ＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板から面実装配線基板に形成された銅箔面への伝熱特性改善手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モバイル型電子機器やデジタル家電製品の小型化、軽量化、および高機能化などの進展により、前記電子機器を構成するＬＳＩシリコンチップを内包するＬＳＩパッケージの小型化が必要となるにも拘わらずシリコンチップ回路からの発生熱量は増大し、且つ、周辺回路との接続のための端子数は増加する傾向にある。このような傾向に対応するため、図３（ａ）の底面図、および図３（ｂ）の側面図に示すような平面が矩形、または長方形で、且つ、薄型形状のプラスチックパッケージ、またはセラミックパッケージの４側面に多数の接続用端子が配列されたＱＦＰ型のＬＳＩパッケージが広く用いられている。
【０００３】
前記ＬＳＩシリコンチップからの発生熱は、図３に示すプラスチック部材やセラミック部材で構成されるＬＳＩパッケージ１ａを介し、パッケージ１aの外表面から大気に放散されるとともに、シリコンチップに接続された熱伝導性の高い金属部材で構成される多数の端子１ｂを経由し、パッケージ１ａ外に導出され、端子１ｂの端末が半田付けされた印刷配線基板に形成された銅箔面から大気に熱放散される。さらには、金属部材から成るヒートシンク板１ｃをＬＳＩパッケージ１ａの底面に形成し、該ヒートシンク板１ｃを図４（ａ）に示す印刷配線基板６に形成した放熱用銅箔面６ａにクリーム半田によりリフロー半田付けし、広い面積の銅箔面から大気に熱放散する手段が適用されている。
【０００４】
図３中に示す１は、ＱＦＰ型ＬＳＩの外観図の例であり、図３（ａ）は底面を、図３（ｂ）は側面を示している。１ａはパッケージでありプラスチック部材やセラミック部材で構成される。１ｃは金属部材により構成されるヒートシンク板で、ヒートシンク板の外面は、パッケージ１ａの底面と同面になるよう形成され、パッケージ１ａ内部の中心付近に内包したＬＳＩシリコンチップからの発生熱をヒートシンク板１ｃ全面に分散させている。１ｂは周辺回路との接続のためにパッケージ１ａの４側面から引き出された金属部材で構成される多数の端子で、パッケージ１ａの内部のＬＳＩシリコンチップと接続されており、ＬＳＩシリコンチップからの発生熱をパッケージ１ａの外部に導く伝熱経路としても有効に機能している。
【０００５】
面実装用印刷配線基板の半田付けパッドにクリーム半田を塗布し、面実装部品をリフロー半田付けする従来技術に関しては、不要な半田ボールの発生を防止する目的で、印刷配線基板の半田付けパッドを分割する技術が実開平４−４７７９にて考案されているが、印刷配線基板に半田装着済みのＬＳＩを交換のため、印刷配線基板から取り外す作業を容易にし、取り外し作業に伴う該ＬＳＩ周辺の電子部品への加熱による損傷の防止、および印刷配線基板に形成された銅箔の剥離事故を防止する本発明の目的とは異なるものである。
【特許文献１】実開平４−４７７９  「面実装部品の取り付け構造」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＱＦＰ型などのＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板を、印刷配線基板面に形成された銅箔面にリフロー半田装着後に、ＬＳＩの特性不良などの不具合が発見され、該不良ＬＳＩの交換作業を行うには相当の熟練を要する。理由はクリーム半田が共晶半田である場合には、その溶融温度が１８３℃であるのに対し、ＬＳＩと近接し、高密度実装されている他の電子部品の耐熱温度が２３５℃程度であり、この範囲内で共晶半田を溶融するための厳密な温度管理、および時間管理を必要とするからである。特に、近時の環境保護の要請から採用されている鉛フリーのクリーム半田の溶融温度は１９９℃以上であり、一旦、半田装着されたＱＦＰ型ＬＳＩ底面のヒートシンク板の半田再溶融時に高密度に実装された周辺の電子部品を過度の高温に長時間さらすことにより損傷させることが無きよう許容温度管理はさらに厳しくなっている。
【０００７】
図４（ｂ）に示すＱＰＦ型ＬＳＩである１の底面に形成されたヒートシンク板１ｃ、および印刷配線基板６に形成された放熱用銅箔面６ａ間を接合するクリーム半田４が溶融した状態であっても、印刷配線基板６の放熱用銅箔面６ａからＱＦＰ型ＬＳＩ１を取り外すために、ＱＦＰ型ＬＳＩ１に引き上げ応力を加えた場合に、図４（ｂ）に示すヒートシンク板１ｃの半田付け面と印刷配線基板６の放熱用銅箔面６ａの両面を共有する液相のクリーム半田４が示す表面張力により相互に吸引力が作用し、ＱＦＰ型ＬＳＩ１に不用意に過剰な引っ張り応力を加えた場合は、ＱＦＰ型ＬＳＩ１の損傷にとどまらず、印刷配線基板６に形成された放熱用銅箔面６ａを印刷配線基板６の基材から剥離させ、再使用が不可能となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ＬＳＩの底面に金属部材により形成されたヒートシンク板が、印刷配線基板に形成された銅箔面にリフロー半田付けされた該ＬＳＩを不良交換などの目的で取り外す際に、該ヒートシンク板面、および印刷配線基板の銅箔面間に存在する再溶融した液相の半田層の表面張力により前記両面に発生する吸引力を低減させるため、印刷配線基板面に形成された銅箔により形成された半田付けパッドを分散し、配設する。
【０００９】
または、一旦、印刷配線基板に取り付けたＬＳＩを不良交換などの理由により取り外す必要が生じた場合に、半田付け面積が大きく、半田の再溶融によるＬＳＩや周辺部品への熱的ストレスを緩和するために、ＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板を印刷配線基板面に形成された銅箔に半田付けせず、前記のヒートシンク板面、および銅箔面の間隙に伝熱特性の優れたシリコンゴムシートを挟装する。
【発明の効果】
【００１０】
ＱＦＰ型などのＬＳＩのパッケージの底面に金属部材により形成されたヒートシンク板、および印刷配線基板に形成された銅箔面間に形成される半田付けパッドを分散配設することにより、印刷配線基板に半田装着済みの該ＬＳＩを不良交換などの目的で取り外す際に、該ヒートシンク板、および印刷配線基板の銅箔面間に存在する再溶融した液相の半田層の表面張力による前記両面に発生する吸引力を低減させるため、ＬＳＩや印刷配線基板に形成された銅箔に過剰な引き剥がし応力が加わることを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図に基づいて本発明の実施形態を以下に説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示し、図１中の２は、面実装印刷配線基板であり、２ａは図３中に示すＱＦＰ型ＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板１ｃを印刷配線基板に半田付けをするために銅箔面を露出させたヒートシンク板半田付け用パッドである。図１中に斜線で示す部分は、前記ヒートシンク板１ｃの半田付け用パッド２ａと同様の銅箔部分であるが、銅箔面はエポキシ樹脂材料を塗布したソルダーレジスト薄膜２ｂで覆われ、図３中に示すＱＦＰ型ＬＳＩ底面に形成されたヒートシンク板１ｃの外表面と銅箔面は前記のソルダーレジスト薄膜２ｂで隔てられ、半田付けされることはない。２ｃはＱＦＰ型ＬＳＩパッケージ周辺の４辺に配設された多数の端子を面実装印刷配線基板２の表面に形成された銅箔により構成される端子半田付け用パッドを示している。
【００１２】
図１中に示す面実装印刷配線基板２に形成されたヒートシンク板半田付け用パッド２ａ、およびソルダーレジスト薄膜２ｂの下層の銅箔面は、共に複数の領域に分割され、ヒートシンク板半田付け用パッド２ａは露出しているのに対し、図１中に斜線で示す銅箔面はソルダーレジスト薄膜２ｂで覆われている。したがって、ＱＦＰ型ＬＳＩの底面に形成されたヒートシンク板１ｃ面が対向する面実装印刷配線基板２に形成されたヒートシンク板半田付け用パッド２ａ、およびソルダーレジスト薄膜２ｂの下層の銅箔面のうち、半田付けされる領域はヒートシンク板半田付け用パッド２ａ部分のみであり、銅箔面がソルダーレジスト薄膜２ｂで覆われた部分は半田付けされない。したがって、ＬＳＩシリコンチップからの発生熱は、ＬＳＩパッケージの底面に形成されたヒートシンク板１ｃに伝熱し、半田部材、面実装印刷配線基板２のヒートシンク板半田付け用パッド２aを経由し、さらに図１中に示す矢印「Ａ」に沿って伝導し、ＬＳＩパッケージにより覆われない接地用銅箔面２ｄの広い面積から大気に放散される。
【００１３】
図１中に示す面実装印刷配線基板２にソルダーレジスト薄膜２ｂの塗布処理をせず、該ソルダーレジスト薄膜２ｂの下層の銅箔部分をヒートシンク板半田付け用パッド２aと同様に露出させ、ＬＳＩ底面に形成されたヒートシンク板１ｃ、および面実装印刷配線基板２に形成された銅箔半田付け部分を、図１中に示すヒートシンク板半田付け用パッド２ａに限定せず、ソルダーレジスト薄膜２ｂの下層の銅箔部分を加えた広い領域とし、より広い面積でＬＳＩ底面に形成されたヒートシンク板１ｃ、および面実装印刷配線基板２に形成された銅箔面を半田接合することにより、ＬＳＩシリコンチップによる発生熱を、ＬＳＩパッケージ底面のヒートシンク板１ｃから印刷配線基板２の銅箔面に伝熱させ、より効率的な放熱効果を実現可能であることは明らかである。
【００１４】
しかしながら、面実装印刷配線基板２の銅箔面が、単一、且つ、大面積の半田付け面にて、ＬＳＩパッケージの底面に形成されたヒートシンク板１ｃと半田接合され、該ＬＳＩを不良交換などの理由により半田接合部分を再溶融し、該ＬＳＩを取り外す際には、ＬＳＩパッケージの底面に形成されたヒートシンク板１ｃ、および面実装印刷配線基板２の銅箔面を共有する液状半田層の表面張力による吸引力に抗して、取り外しのためにＬＳＩに引き上げ応力を加える必要があり、薄板状のＬＳＩパッケージ部材を破断させ、または、面実装印刷配線基板２に形成された銅箔を面実装印刷配線基板２の基材から剥離損傷させ、再使用が不可能となる場合がある。
【００１５】
ヒートシンク板１ｃを有するＱＦＰ型ＬＳＩパッケージや面実装印刷配線基板２に損傷を与えることなく、面実装印刷配線基板２に取り付け済みのＱＦＰ型ＬＳＩの取り外しを実現するために、両者の対向面を大面積の単一面で構成せず、図１のヒートシンク板半田付け用パッド２ａに示すごとく、分散配設することにより、ヒートシンク板１ｃ、および面実装印刷配線基板２の銅箔面を共有する液状半田層の表面張力による相互吸引力を低減させ、ＬＳＩに過剰な引き上げ応力を加えることなく、ＬＳＩを面実装印刷配線基板２から取りはず事が可能である。また、両者の接触面積が減少することによるＬＳＩパッケージ外表面の温度上昇は、両者間の温度勾配が大きくなることから、数度以内の僅かな上昇にとどめることが可能である。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。ＱＦＰ型ＬＳＩ１の底面に形成されたヒートシンク板１ｃ、および面実装印刷配線基板６に形成された放熱用銅箔面６ａとの対向面の間隙に伝熱特性の優れたシリコンゴムシート５を、前記両面に当接するよう挟装する。これにより、パッケージ１ａの部材を通じ、ヒートシンク板１ｃに伝熱し、分散されたＬＳＩシリコンチップからの発生熱は、熱伝導特性の優れたシリコンゴムシート５の全面を通じ、面実装印刷配線基板６に形成された放熱用銅箔面６ａに伝導され、大気に放散される。尚、図１中に示す面実装印刷配線基板２に形成されたヒートシンク板半田付け用パッド２ａ、およびソルダーレジスト薄膜２ｂの下層の銅箔面は、共に複数の領域に分割されているが、これは半田付け時の半田溶融時に半田高さが中央部に集中せずに高さが均一になりやすくすることと、ＬＳＩ交換時の半田溶融からＬＳＩを取り外す際の半田の表面張力を分散しやすくしてＬＳＩの取り外しを容易にするものであるが、実装時や取り外し時に特別の不具合が生じない場合には放熱性の観点から一面銅箔とすることも可能であり、特にシリコンゴムシート５を挟装する場合には一面銅箔が望ましい。また、本実施の形態ではヒートシンク板半田付け用パッド２ａをソルダーレジスト薄膜２ｂで分割しているが、銅箔または銅箔部を分割して形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、ＱＦＰ型などのＬＳＩのパッケージ底面に形成されたヒートシンク板を実施例として説明しているが、これに限定せず、底面が金属部材で構成され、放熱改善を必要とする他のあらゆる面実装電子部品に適用し、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すＱＦＰ型ＬＳＩの面実装印刷配線基板の半田付け用パッドの平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すＱＦＰ型ＬＳＩ、および面実装印刷配線基板の縦断面図である。
【図３】ＱＦＰ型ＬＳＩの（ａ）は底面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】従来技術による（ａ）は印刷配線基板面の半田付けパッドを示す平面図、（ｂ）はＬＳＩ実装時の縦断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：  ＱＦＰ型ＬＳＩ
１ａ：  パッケージ
１ｂ：  端子
１ｃ：  ヒートシンク板
２： 
面実装印刷配線基板
２ａ：  ヒートシンク板半田付け用パッド
２ｂ：  ソルダーレジスト薄膜
２ｃ：  端子半田付け用パッド
２ｄ：  接地用銅箔面
３：  クリーム半田
４：  クリーム半田
５：  シリコンゴムシート
６：  面実装印刷配線基板
６ａ：  放熱用銅箔面
６ｂ：  端子半田付け用パッド
【図１】
2006173154.tif 000003
【図２】
2006173154.tif 000004
【図３】
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【図４】
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