(57)【要約】      （修正有）【課題】表面実装型のパッケージを有する半導体装置を容易に取り外すことができる実装基板を提供する。【解決手段】パッケージ１３の裏面にボンディングパッドが設けられた半導体装置１０を実装する実装基板２０であって、基板と、基板の上面に設けられ、ボンディングパッドに接続されるランドパターン２１，２３と、ランドパターンの表面に設けられ、ボンディングパッドとランドパターンを接続するハンダと、を備える。そして、基板の上面に設けられ、ランドパターンにつながった加熱パッド２５．２７と、をさらに備え、加熱パッドは、ランドパターン上に実装されるパッケージの外縁よりも外側に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの裏面にボンディングパッドが設けられた半導体装置を実装する実装基板であって、
基板と、
前記基板の上面に設けられ、前記ボンディングパッドに接続されるランドパターンと、
前記ランドパターンの表面に設けられ、前記ボンディングパッドと前記ランドパターンとを接続するハンダと、
前記基板の上面に設けられ、前記ランドパターンにつながった加熱パッドと、
を備え、
前記加熱パッドは、前記ランドパターン上に実装される前記パッケージの外縁よりも外側に位置した実装基板。
【請求項２】
前記ランドパターンは、前記パッケージの外縁の内側に位置する請求項１記載の実装基板。
【請求項３】
前記加熱パッドは、前記ランドパターンの１つの辺に接続する接続部を有し、
前記接続部の幅は、前記１つの辺の幅よりも狭い請求項１または２に記載の実装基板。
【請求項４】
前記ランドパターンに接続された配線をさらに有し、
前記接続部の幅は、前記配線の幅よりも広い請求項３記載の実装基板。
【請求項５】
前記加熱パッドは、前記配線と同じ前記ランドパターンの辺に接続された請求項４記載の実装基板。
【請求項６】
前記加熱パッドは、前記ランドパターンのみに電気的に接続された請求項１〜４のいずれか１つに記載の実装基板。
【請求項７】
前記ランドパターンの上にマウントされた前記半導体装置をさらに備える請求項１〜６のいずれか１つに記載の実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、実装基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の小型化の要請に対応するため、ボンディングパッドを裏面に備えた表面実装型パッケージが用いられる。そして、実装基板に設けられるランドパターンのサイズは、半導体装置の小型化に合わせて縮小される傾向にある。
【０００３】
このため、ランドパターンがパッケージの外縁の内側に隠れ、パッケージの外側には出ないことがある。このような場合には、半導体装置に不具合が生じても基板から取り外すことができず、実装基板を不良品とせざるを得ない。半導体装置と、ランドパターンと、を接続したハンダを溶融させることができず、リワークが困難になるからである。そこで、表面実装型のパッケージを有する半導体装置を容易に取り外すことができる実装基板が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、表面実装型のパッケージを有する半導体装置を容易に取り外すことができる実装基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態は、パッケージの裏面にボンディングパッドが設けられた半導体装置を実装する実装基板であって、基板と、前記基板の上面に設けられ、前記ボンディングパッドに接続されるランドパターンと、前記ランドパターンの表面に設けられ、前記ボンディングパッドと前記ランドパターンとを接続するハンダと、を備える。そして、前記基板の上面に設けられ、前記ランドパターンにつながった加熱パッドと、をさらに備え、前記加熱パッドは、前記ランドパターン上に実装される前記パッケージの外縁よりも外側に位置する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の係る実装基板に半導体装置をマウントする過程を表す模式図である。
【図２】実施形態に係る実装基板の一部を模式的に表す平面図である。
【図３】実施形態に係る実装基板を模式的に表す部分断面図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置を模式的に表す斜視図である。
【図５】実施形態に係る別の半導体装置を模式的に表す斜視図である。
【図６】実施形態の変形例に係る実装基板を模式的に表す平面図である。
【図７】比較例に係る実装基板の一部を模式的に表す平面図である。
【図８】比較例に係る別の実装基板の一部を模式的に表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図中に示すＸＹ直交座標を適宜参照して説明する。
【０００９】
図１は、実施形態の係る実装基板２０に半導体装置１０をマウントする過程を表す模式図である。実装基板２０は、基板２０ａと、その上面に設けられたランドパターン２１と、ランドパターン２３と、を備える。さらに、実装基板２０は、ランドパターン２１および２３のそれぞれにつながった加熱パッド２５および２７を有する。半導体装置１０は、ランドパターン２１および２３の上にマウントされる。
【００１０】
基板２０ａは、例えば、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、または、フレキシブル基板（Flexible printed circuits：ＦＰＣ）である。ランドパターン２１、２３、加熱パッド２５および２７は、例えば、基板２０ａの上面に設けられた銅または銅合金を含む金属膜を、所定の形状にパターニングすることにより形成される。
【００１１】
半導体装置１０は、パッケージ１３の内部に半導体素子３を収容する。そして、パッケージ１３は、表面実装型パッケージであり、半導体素子３に電気的に接続されたボンディングパッドを裏面に有する。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１０は、パッケージ１３の裏面に設けられたボンディングパッドをランドパターン２１および２３の位置に合わせて、実装基板２０の上に載置される。
【００１３】
ランドパターン２１および２３の表面には、例えば、クレームハンダが塗布されている。そして、半導体装置１０が載置された実装基板２０を、リフロー炉に搬入して加熱し、クレームハンダを溶融させる。続いて、実装基板２０をリフロー炉から搬出し冷却する。これにより、半導体装置１０は、そのボンディングパッドと、ランドパターン２１および２３と、を接続するハンダを介して実装基板２０の上に固着される。
【００１４】
図２は、実装基板２０の一部を模式的に表す平面図である。本実施形態に係る実装基板２０は、基板２０ａと、ランドパターン２１および２３と、それぞれにつながった加熱パッド２５および２７と、を有する。そして、加熱パッド２５および２７は、パッケージ１３の外縁１３ａよりも外側に位置する。
【００１５】
加熱パッド２５および２７は、それぞれ接続部２５ａおよび２７ａを介してランドパターン２１および２３につながる。ランドパターン２１および２３は、例えば、方形のパターンに設けられる。そして、接続部２５ａおよび２７ａは、ランドパターン２１および２３のそれぞれの１つの辺に接続する。
【００１６】
ランドパターン２１および２３は、それぞれに接続された配線３１を有する。配線３１は、実装基板に配置された別の電子部品または電源と、半導体装置１０を電気的に接続する。本実施形態では、ランドパターン２１および２３のそれぞれにおいて、配線３１が接続される辺は、加熱パッド２５または２７が接続される辺と異なる。
【００１７】
半導体装置１０のように表面実装型パッケージを有する電子部品を実装基板にマウントする場合、リフロー過程における部品の移動を防ぐ為に、ランドパターンを小さくすることが好ましい。
【００１８】
例えば、図７に示す比較例に係る実装基板７０では、ランドパターン２１および２３よりもサイズの大きなランドパターン７１および７３が基板７０ａの上に設けられている。そして、実装基板７０の上に半導体装置１０を載置した場合、ランドパターン７１および７３は、それぞれパッケージ１３の外縁１３ａから外側にはみ出す。このような状態で、ランドパターン７１および７３の表面に塗布されたクレームハンダを溶融させると、ハンダの表面張力により半導体装置１０の位置ずれを生じる。例えば、パッケージ１３の各側面をＸ方向およびＹ方向に合わせて載置したとしても、図７に示すように、パッケージ１３が傾いて固着されることがある。
【００１９】
そこで、半導体装置１０の位置ずれを抑制する手段として、ランドパターン７１および７３のサイズを縮小し、パッケージ１３のボンディングパッドのサイズに近づける手段がとられる。結果として、本実施形態に示すように、ランドパターン２１および２３が、パッケージ１３の外縁の内側に位置するデザインが推奨される。これにより、半導体装置１０の位置ずれのみでなく、実装基板のスペースを有効に利用する省スペース性の向上も実現できる。
【００２０】
しかしながら、ランドパターン２１および２３では、半導体装置１０に不具合が生じた場合に、それを交換するリワークができないという問題を生じる。すなわち、ランドパターン２１および２３がパッケージ１３の下に隠れた状態では、ランドパターン２１および２３と、ボンディングパッドと、を接続したハンダのみを再溶融させることが難しい。このため、半導体装置１０を実装基板から取り外すことが困難となる。そして、半導体装置１０の電気的な特性不良が実装後に検出された場合に、それを交換することができないとすれば、実装基板の生産性が低下し製造コストの上昇を招く。
【００２１】
これに対し、実装基板２０では、ランドパターン２１および２３につながり、パッケージ１３の外縁１３ａの外側に位置する加熱パッド２５および２７が設けられる。これにより、例えば、加熱パッド２５および２７に半田ごてを接触させ、ランドパターン２１および２３と、ボンディングパッドと、を接続したハンダを再溶融させることが可能となる。そして、実装基板２０の上に配置された他部品への熱ストレスを抑制して、半導体装置１０のみを取り外すリワーク作業が可能となる。
【００２２】
上記の実施形態では、ランドパターン２１および２３は、パッケージ１３の外縁１３ａの内側に位置するが、これに限定される訳ではない。例えば、パッケージ１３の外縁からランドパターン２１または２３の一部が延出している場合も含む。すなわち、パッケージ１３の外縁から延出するランドパターン２１および２３の幅が狭く、例えば、半田ごての先を接触させることができない場合は、加熱パッド２５および２７を利用してハンダを再溶融させることが有効である。
【００２３】
図２に示すように、加熱パッド２５および２７は、ランドパターン２１および２３のそれぞれの１つの辺２１ａおよび２３ａに接続する接続部２５ａおよび２７ａを有する。そして、各接続部のＹ方向の幅は、それぞれが接続するランドパターン２１および２３の辺２１ａおよび２３ａのＹ方向の幅よりも狭く設けられる。例えば、接続部２５ａおよび２７ａの幅は、それぞれランドパターン２１の辺２１ａおよびランドパターン２３の辺２３ａの幅の１／２以下とすることができる。
【００２４】
これにより、リフロー過程において、ランドパターン２１および２３に塗布されたクレームハンダが溶融し、加熱パッド２５および２７へ広がることを抑制できる。そして、加熱パッド２５および２７の側への半導体装置１０の位置ずれを抑制することができる。
【００２５】
また、接続部２５ａおよび２７ａのＹ方向の幅は、配線３１の幅よりも広く設ける。これにより、加熱パッド２５からランドパターン２１へ伝わる熱量、および、加熱パッド２７からランドパターン２３へ伝わる熱量を、ランドパターン２１および２３から配線３１を介して外部へ逃げ出す熱量よりも多くし、ランドパターン２１および２３を効率的に加熱することができる。
【００２６】
図３は、実装基板２０を模式的に表す部分断面図である。図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００２７】
基板２０ａの上面に金属膜４１が設けられる。金属膜４１は、例えば、銅または銅合金からなり、ランドパターン２３と、加熱パッド２７と、接続部２７ａと、を含む。すなわち、ランドパターン２３および加熱パッド２７は、基板２０ａの上に設けられた金属膜４１を、所定の形状にパターニングしたものである。さらに、ランドパターン２３の部分では、金属膜４１の上に、例えば、ニッケル（Ｎｉ）膜４３が設けられる。
【００２８】
半導体装置１０は、ランドパターン２３の部分の上にハンダ２９を介してボンディングされる。ハンダ２９は、パッケージ１３の裏面に設けられたボンディングパッド１７と、ランドパターン２３と、を接続する。ボンディングパッド１７は、パッケージ１３に封じられたリードフレーム７の裏面である。
【００２９】
例えば、銅または銅合金からなる金属膜４１の表面は、Ｎｉ膜４３の表面よりもハンダ２９に対する濡れ性が悪い。すなわち、ハンダ２９は、ランドパターン２３の表面に対して馴染み易く、加熱パッド２７およびその接続部２７ａの表面には馴染み難い。このため、ハンダ２９の加熱パッド２７の側への広がりが抑制される。
【００３０】
すなわち、金属膜４１をハンダに対する濡れ性の悪い材料を用いて形成することにより、ランドパターン２３から加熱パッド２７へのハンダの広がりを抑制することができる。
【００３１】
上記の構成は、ランドパターン２１と加熱パッド２５との間でも同様である。これにより、半導体装置１０の位置ずれを抑制する。
【００３２】
基板２０ａの熱伝導率は、金属膜４１よりも小さい。したがって、加熱パッド２５および２７に与えられた熱を、金属膜４１を介してランドパターン２１および２３に効率良く伝えることができる。
【００３３】
さらに、加熱パッド２５および２７は、それぞれランドパターン２１および２３にのみに電気的に接続される。すなわち、加熱パッド２５および２７は、それぞれランドパターン２１および２３にのみ金属を介して接続される。
【００３４】
例えば、図８に示す比較例に係る実装基板８０では、加熱パッド８５は、ランドパターン８１、および、他の部品のランドパターン９１に接続され、加熱パッド８７は、ランドパターン８３、および、他の部品のランドパターン９３に接続されている。したがって、加熱パッド８５および８７に与えられた熱量は、接続部８５ａおよび８７ａを介してランドパターン８１および８３に伝わるだけでなく、接続部９１ａおよび９３ａを介してランドパターン９１および９３に伝わる。
【００３５】
このため、ランドパターン８１および８３と、半導体装置のボンディングパッドと、を接続するハンダの加熱効率が低下する。また、取り外す必要のない他の部品と、実装基板８０と、を接続したハンダも再溶融され、他の部品の位置ずれを生じさせる場合もある。
【００３６】
したがって、本実施形態では、加熱パッド２５および２７は、それぞれランドパターン２１および２３にのみ金属を介して接続され、ハンダ２９を効率良く加熱できる。これにより、実装基板２０に配置された他の部品に与える熱の影響を最低限に抑制した状態で、リワークを実施することができる。
【００３７】
図４は、実施形態に係る半導体装置１０を表す模式図である。図４（ａ）は、半導体装置１０の上面側を見た斜視図であり、図４（ｂ）は、裏面側を見た斜視図である。
【００３８】
半導体装置１０は、例えば、半導体発光装置であり、半導体素子３として発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を含む。図４（ａ）に示すように、半導体素子３は、リードフレーム５の上に固着される。そして、半導体素子３は、リードフレーム５に並設されたリードフレーム７と、金属ワイヤ９を介して電気的に接続される。
【００３９】
半導体素子３およびリードフレーム５、７は、透明樹脂、例えば、シリコーンからなるパッケージ１３に封じられる。パッケージ１３は、半導体素子３から放射される光を透過し外部に放出する。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、パッケージ１３の裏面には、ボンディングパッド１５および１７として、それぞれリードフレーム５および７の裏面が露出する。リードフレーム５および７には、例えば、銅合金が用いられる。そして、その表面には、例えば、銀（Ａｇ）メッキが施される。これにより、リードフレーム５および７の上面は、半導体素子３から放射される光を反射し、半導体装置１０の発光効率を向上させる。一方、裏面では、ハンダ２９に対する濡れ性を向上させることができる。
【００４１】
図５は、実施形態に係る別の半導体装置３０を表す模式図である。図５（ａ）は、半導体装置３０の上面側を見た斜視図であり、図５（ｂ）は、裏面側を見た斜視図である。
【００４２】
半導体装置３０は、例えば、半導体発光装置であり、半導体素子３としてＬＥＤを含む。図５（ａ）に示すように、半導体装置３０のパッケージ３１は、上面に凹部３５を有し、その底面に電極３７および３９が露出する。半導体素子３は、電極３７の上に固着され、電極３９に金属ワイヤ９を介して接続される。
【００４３】
パッケージ３１は、例えば、白樹脂を用いて成形され、凹部３５は、上方に拡がる形状に設けられる。これにより、半導体素子３から放射される光は、凹部３５の内面で反射され、効率良く上方に取り出される。さらに、凹部３５の内部には、半導体素子３を封じる透明樹脂が充填される。
【００４４】
図５（ｂ）に示すように、パッケージ３１の裏面３１ｂには、ボンディングパッド４５および４７が設けられる。ボンディングパッド４５および４７は、それぞれ電極３７および３９に電気的に接続される。
【００４５】
図６は、実施形態の変形例に係る実装基板５０および６０の一部を模式的に表す平面図である。
【００４６】
図６（ａ）に示す実装基板５０は、基板５０ａと、ランドパターン２１および２３と、それぞれにつながった加熱パッド５１および５３と、を有する。加熱パッド５１、ランドパターン２１、ランドパターン２３および加熱パッド５３は、順にＹ方向に並んで設けられる。加熱パッド５１は、ランドパターン２１の１辺２１ｂに接続部５１ａを介してつながる。一方、加熱パッド５３は、ランドパターン２３の１辺２３ｂに接続部５３ａを介してつながる。接続部５１ａのＸ方向の幅は、ランドパターン２１の辺２１ｂの幅よりも狭く、配線３１の幅よりも広い。
【００４７】
加熱パッド５１とランドパターン２１とがＹ方向に並設され、加熱パッド５３とランドパターン２３とがＹ方向に並設される。これにより、例えば、ランドパターン２１および２３に塗布されたクリームハンダが溶融した時、それぞれの加熱パッドに対する半導体装置１０の位置ズレの方向が相反する。このため、リフロー過程における半導体装置１０の位置ズレが抑制される。
【００４８】
また、実装基板５０は、Ｘ方向における部品配置の間隔が狭い場合に有効である。すなわち、実装基板上の部品配置に依存して、図２に示す加熱パッド２５および２７の配置と、本変形例に係る加熱パッド５１および５３の配置を適宜選択し、スペースを有効に利用することができる。
【００４９】
図６（ｂ）に示す実装基板６０は、基板６０ａと、ランドパターン２１および２３と、それぞれにつながった加熱パッド６１および６３と、を有する。加熱パッド６１は、ランドパターン２１の１辺２１ａにつながり、加熱パッド６３は、ランドパターン２３の１辺２３ａつながる。そして、加熱パッド６１および６３は、ランドパターン２１および２３の側からＸ方向に幅が広がる形状に設けられる。加熱パッド６１のＹ方向の幅は、ランドパターン２１につながる部分において最も狭い。また、その幅は、ランドパターン２１の１辺２１ａの幅よりも狭く、配線３１の幅よりも広い。加熱パッド６３についても同様である。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
３・・・半導体素子、  ５、７・・・リードフレーム、  ９・・・金属ワイヤ、  １０・・・半導体装置、  １３、３３・・・パッケージ、  １３ａ・・・パッケージの外縁、  １５、１７、４５、４７・・・ボンディングパッド、  ２０、５０、６０、７０、８０・・・実装基板、  ２０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、８０ａ・・・基板、  ２１、２３、７１、７３、８１、８３、９１、９３・・・ランドパターン、  ２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ・・・ランドパターンの辺、  ２５、２７、５１、５３、６１、６３、８５、８７・・・加熱パッド、  ２５ａ、２７ａ、５１ａ、５３ａ、８５ａ、８７ａ、９１ａ、９３ａ・・・接続部、  ２９・・・ハンダ、  ３１・・・配線、  ３３ｂ・・・パッケージの裏面、  ３５・・・凹部、  ３７、３９・・・電極、  ４１・・・金属膜、  ４３・・・ニッケル膜
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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