(57)【要約】【課題】半導体装置裏面に露出した放熱部を有し、該放熱部をプリント基板にはんだ接続して放熱する実装構造の半導体装置においては、半導体装置を動作させたり試料を破壊したりしないと、放熱部の接続の良否判定が出来なかった。【解決手段】半導体装置の表面にヒーターを接触させて半導体装置を間接的に加熱し、該半導体装置が実装されている直下のプリント基板裏面温度を測定し、測定された温度上昇カーブによりはんだ接続の良否を判定する。この検査方法により、半導体装置を動作させたり試料を破壊したりする事のない放熱部の接続の検査を可能とする。【選択図】図１
2005057030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出した放熱部を有し該放熱部をプリント基板にはんだ接続して放熱する実装構造の半導体装置における接続部の良否の検査を行う方法であって、該半導体装置の表面に加熱手段を接触させて加熱する工程と、温度測定手段により該半導体装置が実装されている直下のプリント基板裏面温度を測定する工程とを有する半導体装置の実装構造の検査方法。
【請求項２】
露出した放熱部を有し該放熱部をプリント基板にはんだ接続して放熱する実装構造の半導体装置における接続部の良否の検査を行う方法であって、該半導体装置の表面に加熱手段を接触させて加熱する工程と、温度測定手段により前記加熱手段が接触する該半導体装置の表面温度を測定する工程とを有する半導体装置の実装構造の検査方法。
【請求項３】
該半導体装置の放熱板の接続部が該半導体装置に隠蔽されて直接目視検査できない実装構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の実装構造の検査方法。
【請求項４】
該半導体装置がＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の実装構造の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露出した放熱部を有する半導体装置の実装構造の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力が大きく、発熱量の多い半導体装置においては、その放熱構造として、半導体装置の上面に放熱板を搭載する以外に、半導体装置自身に放熱板を有するものがある。一例として、放熱板を内蔵した樹脂封止型の半導体装置を提案されている（例えば特許文献１を参照）。また、基板とのはんだ接続を介して、基板へ放熱する構造も提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００３】
このような放熱構造において、信頼性を確保するためには接続部の良否を判定する必要がある。半導体装置及びその接続の構造が図２（ａ）のように、半導体装置３１内のシリコンチップ３７に接触するように放熱板３８が設けられ、放熱板３８がはんだ３５によって基板３２に接続され、この放熱部が目視確認できる場合には、直接放熱部の接続の良否を判定できる。
【０００４】
しかし、図２（ｂ）のように半導体装置３１の中央部に放熱板３８を有し、直接目視で確認できない場合、何らかの間接的な方法で実装後の放熱部の接続の良否判定を行わねばならない。このような場合、従来は半導体装置に通電して実動作させ、自己発熱による半導体装置表面や基板の温度上昇を測定して、正しく放熱されているかを確認していた。
【特許文献１】特開２０００−１２７４０号公報（図１）
【特許文献２】特開平８−１４８６０８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体装置自身を実動作させることは、実動作における所望する放熱効果の直接的確認としては意味があるが、一般に周辺回路が必要である。製品出荷前の検査などで周辺回路を含めて動作させることが出来る場合や一品のみの検査であるならばこの方法でも良い。しかし、対象となる半導体装置のみを評価するために周辺回路まで部品を実装していない場合や、温度サイクル試験などで周辺回路の方が先に不良になってしまった場合においては、この方法では放熱部の良否の検査ができなくなってしまう。
【０００６】
また、周辺回路がなくても自己発熱が可能なように、抵抗体を内蔵した評価用試料を作成して温度測定することも考えられるが、専用試料の作成費用・工数・期間が必要であるのに加え、実製品に対しては評価できないという問題点がある。
【０００７】
なお最終的な手段として接続部を切断し断面観察する手法もあり得るが、断面以外の箇所の接続性の良否が判定できないことや、継続的な評価が出来なくなるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、半導体装置を動作させたり、試料を破壊したりする事なしに、放熱部の接続の検査を可能とする手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明半導体装置の実装構造の検査方法は、露出した放熱部を有し該放熱部をプリント基板にはんだ接続して放熱する実装構造の半導体装置における接続部の良否の検査を行う方法であって、該半導体装置の表面に加熱手段を接触させて加熱する工程と、温度測定手段により該半導体装置が実装されている直下のプリント基板裏面温度または前記加熱手段が接触する該半導体装置の表面温度を測定する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上の本発明の検査方法によれば、半導体装置を動作させたり、試料を破壊したりする事なしに、放熱部の接続の検査を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態における半導体装置の実装構造の断面図である。図１において、１は半導体装置であり、２はプリント基板であり、３は熱伝導シートであり、４は加熱手段としてのヒーターであり、５ははんだであり、６は温度測定手段としての熱電対であり、７はシリコンチップであり、８は放熱板である。
【００１３】
半導体装置１は、はんだ５を介してその放熱板８がプリント基板２に接続されている。通常の動作時には、シリコンチップ７の発熱が放熱板８とはんだ５を伝ってプリント基板２に放熱される。
【００１４】
半導体装置１の表面には熱電対６を固定したあと、柔軟な熱伝導シート３を介してヒーター４を搭載している。熱伝導シート３を介在させる理由は、ヒーター４と半導体装置１との隙間を埋めるためであり、ヒーター４がシリコンラバーヒーターのように軟質であり、十分隙間を埋めることが出来る場合は、必ずしも使用する必要は無い。
【００１５】
また半導体装置１直下のプリント基板２の裏面にも熱電対６を固定し、温度を測定できるようにしている。従って温度測定箇所としては、半導体装置１の表面と、半導体装置１直下のプリント基板２の裏面の２箇所を選択した。ここでは熱電対を用いて温度測定を行ったが、空間的な制約がないのであれば、基板裏面に関しては非接触型の温度計を用いることもできる。
【００１６】
今回の実施例で評価した半導体装置の構造は中央部裏面に放熱板を有するＱＦＰ（クワッド  フラット  パッケージ）である。リード端子は四方にあり、放熱部は中央にあるため外観目視による接続検査は不可能である。
【００１７】
本発明に基づき、半導体装置１表面に搭載したヒーター４に電源（図示せず）から電力を供給し、ヒーター４を加熱せしめ、半導体装置１を間接的に加熱し、様々な接続状態の放熱部をもつ試料に対して温度を測定し、本発明の妥当性を検証した。評価対象として準備したのは、第１に、放熱板８をはんだ接続していないもの、第２に、放熱板８をはんだ接続したもの、第３に、放熱板８をはんだ接続した後、−４０℃から１２５℃各３０分の温度サイクル試験に２０００サイクル供したもの、の３種類である。ヒーター４に一定の電力を加えたときの、半導体装置１の表面温度およびプリント基板２裏面の温度それぞれの時間変化の様子をデータロガーで測定しグラフに表示した。その結果を図２に示す。
【００１８】
このグラフより、放熱板８のはんだ接続がある場合（グラフ中の黒色丸と黒色四角）とない場合（グラフ中の×と△）で顕著に差が現れていることが分かる。これらの理由として以下のように考えられる。放熱板８をはんだ接続している場合は、放熱板８を伝わってプリント基板２へ熱が伝わるため、プリント基板２裏面の温度も上昇しやすくなり、またその分半導体装置１表面の温度の上昇は鈍化する。一方、放熱板８のはんだ接続がない場合、プリント基板２直下への伝熱による放熱がないため、プリント基板２への放熱は外周のリード端子による伝熱と、半導体装置１下面からの輻射熱のみになり、プリント基板２裏面の温度上昇は鈍化する。その反面、プリント基板２への放熱が減った分、半導体装置１表面の温度上昇は顕著となる。したがって、本発明の検査方法により、放熱部の接続の良否が判定できることが確認できた。
【００１９】
さらに、放熱部のはんだ接続を施して温度サイクル試験に供した試料（グラフ中の黒色丸と黒色四角）と、供していない試料（グラフ中の白抜き丸と白抜き四角）とで温度変化の傾向がほぼ同じであることから、温度サイクル試験に供した試料が、試験経過後も初期と同等の放熱性を維持していること、ならびに本発明における測定の再現性が確認できた。
【００２０】
本発明の検査方法による放熱部の接続の良否の判定は次のようにすればよい。実動作によって放熱性を直接的確認すること等ではんだ接続が確実にされていることを確認した試料と意図的にはんだ接続がされていない試料を本発明の検査方法であらかじめ測定し、検査対象である半導体装置の実装構造の本発明の検査方法によって得られた温度上昇カーブを、上記２種の試料の測定で得られた温度カーブと比較することで放熱部の接続の良否を判断する。上記の実験結果に示すとおり、はんだ接続の有無で明らかな差があるので当該判断は容易に行える。
【００２１】
本実施例では温度測定個所として、半導体装置１の表面と、半導体装置１直下のプリント基板２の裏面の２箇所を選択したが、上記結果からどちらの測定点でも放熱部の接続の良否が容易に判定できることから、必ずしも両方とも測定する必要が無いことが分かる。
【００２２】
また、本実施例では、裏面に放熱部を有するＱＦＰに対して検証を実施したが、対抗する辺のみにリード端子を有するＳＯＰ（スモール  アウトライン  パッケージ）や、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）パッケージのように中央部のはんだボールを介して基板に放熱させる実装構造においても、本発明は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明にかかる検査方法は、半導体装置を動作させたり試料を破壊したりする事なく放熱部の接続の検査を行うことが出来るものであり、露出した放熱部を有する半導体装置等の実装構造の検査において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の実装構造の断面図
【図２】本発明の実施の形態における半導体装置の放熱特性の測定結果グラフ
【図３】従来技術を説明するための半導体装置の実装構造の断面図
【符号の説明】
【００２５】
１    半導体装置
２    プリント基板
３    熱伝導体
４    ヒーター
５    はんだ
６    熱電対
７    シリコンチップ
８    放熱板
【図１】
2005057030.tif 000003
【図２】
2005057030.tif 000004
【図３】
2005057030.tif 000005