JP2010087047A

JP2010087047A - 半導体パッケージ、電子機器、およびプリント回路基板の製造方法

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Publication number: JP2010087047A
Application number: JP2008251788A
Authority: JP
Inventors: Keiko Kaji; 桂子梶
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】プリント回路基板の製造工程を変更することなく、表面実装型電子部品と基板との接続部を補強することができる、半導体パッケージ、電子機器、およびプリント回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】半田ボール３０２を介して基板７と電気的に接続される電子部品３０１の下面であるベース３０１ａの四隅に、半田ボール３０２を基板７に半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化して電子部品３０１と基板７とを接着する接着部材３０３を塗布しておくだけで、半導体パッケージ８と基板７との接続部を補強することができるので、接着部材３０３を塗布する工程や接着部材３０３を硬化させる工程を設けずに、半導体パッケージ８と基板７との接続部を補強することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体パッケージ、電子機器、およびプリント回路基板の製造方法に関するものである。

従来、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージ、ＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージ、ＱＦＰ（Quad Flat Package）などの半導体パッケージが実装されたプリント回路基板が広く実用に供されている。このようなプリント回路基板（特に、大型の半導体パッケージが実装されたプリント回路基板）では、外部からの荷重による曲げ変形によって半導体パッケージとプリント回路基板との接続部である半田付け部において接続不良が生じるという問題があった。例えば、半導体パッケージのコーナー部に配列されている半田付け部のクラックや界面割れ、プリント回路基板からの電極の剥離などによる半田付け部の破壊などの接続不良が生じていた。

そこで、半導体パッケージと基板との接続部に接着剤を塗布して、当該接続部を補強することにより、基板上に実装されている半導体パッケージの堅牢性を確保する技術が提案されている。例えば、集積素子の下面に配置されている突起電極を導電性接着剤槽に浸漬して当該突起電極に導電性接着剤を付着させ、導電性接着剤が付着した突起電極を基板の上面に配置された複数の接続電極に突入させ、突起電極を接続電極に突入させた状態で導電性接着剤を乾燥させて突起電極と接続電極とを接続する集積素子実装体とその製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−１０６４１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の集積素子実装体とその製造方法では、突起電極と接続電極との接続部を補強するために、集積素子を基板に実装する際に導電性接着剤を突起電極に付着させる工程や導電性接着剤を乾燥させる工程など、集積素子実装体の製造工程の一部の変更および当該変更に伴う新たな設備を導入が必要となり、製造工程の一部の変更による生産効率の低下および製造工程の変更に伴う新たな設備に導入によるコスト高を招く、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリント回路基板の製造工程を変更することなく、半導体パッケージと基板との接続部を補強することができる、半導体パッケージ、電子機器、およびプリント回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、前記接続電極上に配列される半田部材と、前記ベースに塗布され、前記半田部材を半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化する接着部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、筐体と、前記筐体に収納されている基板と、前記基板と電気的に接続される接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、前記接続電極上に配列され、前記接続電極と前記基板とを電気的に接続する半田部材と、前記ベースに塗布され、前記半田部材を前記基板に半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化して前記電子部品と前記基板とを接着している接着部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、基板と電気的に接続される接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、前記接続電極上に配列され、前記接続電極と前記基板とを電気的に接続する半田部材と、前記ベースに塗布され、前記半田部材を前記基板に半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化して前記電子部品と前記基板とを接着する接着部材と、を備えた半導体パッケージを前記基板上に載置する載置工程と、前記基板上に載置された前記半導体パッケージが備える前記半田部材の溶融による半田付け、および前記接着部材の軟化を行うリフロー工程と、前記接着部材を冷却により硬化させる冷却工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、プリント回路基板の製造工程を変更することなく、半導体パッケージと基板との接続部を補強することができる、という効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体パッケージ、電子機器、およびプリント回路基板の製造方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。本発明のプリント回路基板の製造方法により製造したプリント回路基板を収納している電子機器をノート型のパーソナルコンピュータに適用した例を示す。但しノート型のパーソナルコンピュータに限られず、半導体パッケージが実装されたプリント回路基板を備えるデジタルカメラ、ビデオカメラ、パーソナルデジタルアシスタントなど種々の電子機器にも本発明を適用することができる。

（第１実施の形態）
まず、図１および図２を用いて本実施の形態にかかるノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣとする）１の構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかるノートＰＣの斜視図である。図２は、本実施の形態にかかるノートＰＣの筐体内を示す斜視図である。

本実施の形態にかかるノートＰＣ１は、本体２と、表示ユニット３と、を備えている。

本体２は、本体ベース４と本体カバー５とを備えている。本体カバー５は、本体ベース４に上方から組み合わされる。本体ベース４と本体カバー５とが互いに協働することにより、本体２は箱状に形成されている筐体６を備える。

筐体６は、表示ユニット３などの各部を制御する半導体パッケージ８などの電子部品が実装されているプリント回路基板７（以下、基板とする）を収納している。

次に、図３を用いて、本実施の形態の特徴となる半導体パッケージ８の実装構造について説明する。図３は、本実施の形態にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。図３（ａ）は、半導体パッケージの平断面図である。図３（ｂ）は、半導体パッケージの側断面図である。

半導体パッケージ８は、電子部品３０１と、半田ボール３０２と、接着部材３０３と、を備えて構成されている。

電子部品３０１は、上面に電極（図示しない）が形成されているベース３０１ａを有し、ベース３０１ａの上面に実装されている半導体チップがフリップチップ実装方法あるいはワイヤ・ボンディングによってベース３０１ａの上面の電極（図示しない）と接続され、かつ樹脂部材により封入されているものである。

また、電子部品３０１は、基板７と電気的に接続されるものであって、ベース３０１ａの下面に格子状に配列さている接続電極３０１ｂをさらに有する。そして、当該接続電極３０１ｂは、半導体チップと接続されるベース３０１ａの上面に形成されている電極（図示しない）と電気的に接続されている。

なお、電子部品３０１に封入される半導体チップには、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、各種チップセット等である。また、電子部品３０１に封入される半導体チップは、上述した例に限定されるものではなく、各種の半導体チップが該当するものとする。

半田ボール３０２（本発明にかかる半田部材）は、電子部品３０１の下面であるベース３０１ａに形成されている接続電極３０１ｂ上に、ディスペンサにより格子状に配列され、接続電極３０１ｂと基板７とを電気的に接続するものである。なお、本実施の形態では、電子部品３０１と電気的に接続されていないダミーの半田ボール３０４であって、ベース３０１ａの四隅に配列される当該ダミーの半田ボール３０４は配列されていないものとする。

また、本実施の形態では、電子部品３０１の下面に半田ボール３０２を配列したＢＧＡパッケージに本発明を適用した例について説明するが、電子部品３０１と基板７との接続に半田を用いるものであれば、本発明を適用することができる。例えば、平面電極を電子部品の下面に並べて、当該平面電極を半田が印刷されている基板に接触させた状態でリフロー半田付けにより電子部品と基板とを電気的に接続するＬＧＡパッケージなどにも本発明を適用することができるものとする。

なお、基板７と接続電極３０１ｂとの電気的な接続は、接続電極３０１ｂ上に配列されている半田ボールを、基板７に接触させた状態で、約２４０度まで加熱して半田付けを行ういわゆるリフロー半田付けにより行うものとする。

接着部材３０３は、ベース３０１ａに四隅に塗布され、パッケージ８と基板７とを接着するものである。これにより、ノートＰＣ１の落下衝撃や基板７の曲げなどによる基板７とパッケージ８の接続部である半田ボール３０２への外部応力を緩和させることができる。

また、接着部材３０３は、半田ボールを基板７に半田付けする温度（約２４０度）までに軟化し、室温に戻るまでに硬化する熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリイミド樹脂などである。

また、接着部材３０３は、ベース３０１ａの四隅に配列されるダミーの半田ボール３０４の代わりに、当該ダミーの半田ボール３０４が配列される位置を含む領域に塗布されているものとする。つまり、接着部材３０３は、半田ボールが配列されていない領域に塗布される。これにより、半田ボール３０２と基板７との間に接着部材３０３を介在させずに当該半田ボール３０２と基板７とが接続されるので、接着部材３０３による半田ボール３０２と基板７との間の導電性の低下を防止することができる。

次に、図４を用いて、半導体パッケージ８が実装されているプリント回路基板（基板７）の製造方法について説明する。図４は、プリント回路基板の製造工程を示す説明図である。

まず、図４（ａ）に示すように、基板７上における半導体パッケージ８の位置が位置決めされて、半導体パッケージ８が基板７上に載置される。

半導体パッケージ８を基板７上に載置した後、図４（ｂ）に示すように、リフロー炉を通して半導体パッケージ８が備える電子部品３０１の下面に配列されている半田ボール３０２を溶融させて半田付けするとともに、接着部材３０３を軟化させることにより、半導体パッケージ８を基板７に実装する。

その後、時間の経過と共に接着部材３０３が冷却されて、室温に戻るまでに硬化する。これにより、基板７と半導体パッケージ８とが接着されて、プリント回路基板（基板７）が完成する。

このように、本実施の形態にかかるノートＰＣ１によれば、接着部材３０３を予め半導体パッケージ８の下面に塗布しておくだけで、半導体パッケージ８と基板７との接続部を補強することができるので、接着部材３０３を塗布する工程や接着部材３０３を硬化させる工程を設けずに、半導体パッケージ８と基板７との接続部を補強することができる。

（変形例１）
上述の実施の形態では、電子部品の下面に配列されているバンプである半田ボールを介して基板に実装される半導体パッケージに本発明を適用した例について説明したが、ＱＦＰなど、外部入出力用のリードを介して基板に実装される半導体パッケージについても同様に本発明を適用することができる。なお、第１実施の形態と同様の構成については説明を省略し、第１実施の形態と異なる構成のみを説明する。

図５は、本変形例にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。図５（ａ）は、半導体パッケージの平断面図である。図５（ｂ）は、半導体パッケージの側断面図である。

本変形例にかかる半導体パッケージ５００は、電子部品５０１と、接着部材５０２と、を備えて構成されている。

電子部品５０１は、外部入出力用のリード５０１ａが４辺に配設されているＱＦＰであり、リード５０１ａが基板７上に形成されている回路に接続されることにより、基板７上に実装される。

接着部材５０２は、電子部品５０１の下面の四隅に塗布され、電子部品５０１と基板７とを接着するものである。また、接着部材５０２には、上述の実施の形態と同様、熱可塑性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂など）を用いるものとする。

（変形例２）
本変形例は、ＢＧＡパッケージの半田ボールの代わりに平面電極が下面に配置されているＬＧＡなどのパッケージに本発明を適用したものである。なお、第１実施の形態と同様の構成については説明を省略し、第１実施の形態と異なる構成のみを説明する。

図６は、本変形例にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。図６（ａ）は、半導体パッケージの平断面図である。図６（ｂ）は、半導体パッケージの側断面図である。

本変形例にかかる半導体パッケージ６００は、電子部品６０１と、接着部材６０３と、を備えて構成されている。

電子部品６０１は、下面に平面電極６０１ａが配置されており、基板７上に当該平面電極６０１ａに対向して配設されている剣山のような形状のソケット６０２に押し付けることにより、基板７上に実装される。

接着部材６０３は、電子部品６０１の下面の四隅に塗布され、電子部品６０１と基板７とを接着するものである。また、接着部材６０３には、上述の実施の形態と同様、熱可塑性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂など）を用いるものとする。

第１実施の形態にかかるノートＰＣの斜視図である。第１実施の形態にかかるノートＰＣの筐体内を示す斜視図である。第１実施の形態にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。プリント回路基板の製造工程を示す説明図である。変形例１にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。変形例２にかかる半導体パッケージの実装構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ノートＰＣ
６筐体
７基板
８，５００半導体パッケージ
３０１，５０１，６０１電子部品
３０１ａベース
３０１ｂ接続電極
３０２半田ボール
３０３，５０２，６０３接着部材
３０４ダミーの半田ボール
５０１ａリード
６０１ａ電極
６０２ソケット

Claims

接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、
前記接続電極上に配列される半田部材と、
前記ベースに塗布され、前記半田部材を半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化する接着部材と、
を備えたことを特徴とする半導体パッケージ。
前記接着部材は、前記電子部品と電気的に接続されていないダミーの前記半田部材の代わりに、当該ダミーの半田部材が配列されていた位置を含む領域に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記接着部材は、前記ベースの四隅に塗布されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
前記接着部材は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記接着部材は、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ。
筐体と、
前記筐体に収納されている基板と、
前記基板と電気的に接続される接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、
前記接続電極上に配列され、前記接続電極と前記基板とを電気的に接続する半田部材と、
前記ベースに塗布され、前記半田部材を前記基板に半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化して前記電子部品と前記基板とを接着している接着部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
基板と電気的に接続される接続電極が形成されているベースを有する電子部品と、前記接続電極上に配列され、前記接続電極と前記基板とを電気的に接続する半田部材と、前記ベースに塗布され、前記半田部材を前記基板に半田付けする温度までに軟化し、冷却により硬化して前記電子部品と前記基板とを接着する接着部材と、を備えた半導体パッケージを前記基板上に載置する載置工程と、
前記基板上に載置された前記半導体パッケージが備える前記半田部材の溶融による半田付け、および前記接着部材の軟化を行うリフロー工程と、
前記接着部材を冷却により硬化させる冷却工程と、
を備えたことを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
前記接着部材は、前記電子部品と電気的に接続されていないダミーの前記半田部材の代わりに、当該ダミーの半田部材が配列されていた位置に塗布されていることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記接着部材は、前記ベースの四隅に塗布されていることを特徴とする請求項８に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記接着部材は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記接着部材は、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載のプリント回路基板の製造方法。