專利名稱：半導(dǎo)體封裝件以及該半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于收容半導(dǎo)體元件的凹部和焊錫接合用的側(cè)面電極的半導(dǎo)體封裝件及其安裝構(gòu)造。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體封裝件，存在例如S0P(Small OutlinePackage)或QFP(Quad Flat Package)這樣的半導(dǎo)體封裝件，即，在封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面設(shè)置外部連接用的引線，通過(guò)將該引線與設(shè)置在母板上的電極進(jìn)行焊錫接合，從而安裝在母板上(例如，專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1)。但是，如上所述的半導(dǎo)體封裝件存在下述問(wèn)題，即，雖然容易觀察焊錫接合部，但在母板上的安裝面積變大。因此，作為容易觀察焊錫接合部且可以使在母板上的安裝面積縮小的現(xiàn)有的半導(dǎo)體封裝件，存在一種在封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面和底面(向母板安裝的安裝面)上一體地形成電極(以下稱為“側(cè)面電極”)的半導(dǎo)體封裝件(例如，專利文獻(xiàn)幻。上述半導(dǎo)體封裝件，在使焊錫在設(shè)置于封裝件配線板上的側(cè)面電極和設(shè)置于母板上的電極之間浸潤(rùn)延展的狀態(tài)下，安裝在母板上。上述現(xiàn)有的具有側(cè)面電極的封裝件配線板由具有用于收容半導(dǎo)體元件的凹部的陶瓷多層構(gòu)造而構(gòu)成。并且，該封裝件配線板的凹部是在多片陶瓷生片中的至少一片生片上形成開(kāi)口后，通過(guò)將所述多片陶瓷生片層疊，并高溫?zé)Y(jié)而形成的。此時(shí)，封裝件配線板的平面方向的熱膨脹系數(shù)為大約7X10_6l/k。在這里，所謂“平面方向”，是指與封裝件配線板的安裝面平行的方向。另一方面，在母板為通常的玻璃環(huán)氧樹(shù)脂 印刷配線板的情況下， 該平面方向的熱膨脹系數(shù)為大約16X10_6l/k。因此，由于兩者的平面方向的熱膨脹系數(shù)差異較大，所以在溫度反復(fù)上升 下降這樣的環(huán)境下，在封裝件配線板和母板之間的焊錫接合部中應(yīng)變?cè)龃?，存在易產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了下述技術(shù)，S卩，為了改善封裝件配線板和母板之間的焊錫粘接強(qiáng)度，提高焊錫接合部的可靠性，而使用含有隔離劑(spacer)的焊膏進(jìn)行焊錫接合。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平9-326545號(hào)公報(bào)(段落0003、段落0004、圖6)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-200997號(hào)公報(bào)(段落0019、段落0020、圖1)非專利文獻(xiàn)1 “「工^夕卜α 二夕7実裝技術(shù)基礎(chǔ)講座」、第4卷、第158頁(yè)、1997 年、(株)工業(yè)調(diào)查會(huì)”

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的焊錫接合方法中，存在下述問(wèn)題，S卩，由于使用加入了隔離劑的焊膏，所以因與半導(dǎo)體封裝件的小型化相伴的焊錫接合面積的縮小化，而無(wú)法得到充分的粘接強(qiáng)度，依然在焊錫接合部處產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提高具有用于收容半導(dǎo)體元件的凹部和焊錫接合用的側(cè)面電極的半導(dǎo)體封裝件的焊錫接合可靠性。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝件的特征在于，具有封裝件配線板，其在上表面具有用于收容半導(dǎo)體元件的元件收容用凹部；多個(gè)側(cè)面電極，其設(shè)置在所述封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面上，并且，與設(shè)置在母板上的多個(gè)母板側(cè)電極進(jìn)行焊錫接合；半導(dǎo)體元件，其固定在所述元件收容用凹部的底面上；以及元件用電極，其設(shè)置在所述元件收容用凹部的底面上， 并且與所述半導(dǎo)體元件及所述側(cè)面電極電連接，所述封裝件配線板由將織布和樹(shù)脂粘接劑層彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成，所述樹(shù)脂粘接劑層由在樹(shù)脂粘接劑中含有無(wú)機(jī)填充顆粒的粘接劑構(gòu)成。另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的特征在于，具有所述半導(dǎo)體封裝件；母板，其上安裝有所述半導(dǎo)體封裝件；以及多個(gè)母板側(cè)電極，其設(shè)置在所述母板的表面上，并且通過(guò)焊錫與所述多個(gè)側(cè)面電極接合，所述多個(gè)側(cè)面電極以及所述多個(gè)母板側(cè)電極，配置在從所述多個(gè)側(cè)面電極延伸的延長(zhǎng)面與所述多個(gè)母板側(cè)電極交叉的位置上，所述焊錫在所述多個(gè)母板側(cè)電極的上表面和所述多個(gè)側(cè)面電極之間浸潤(rùn)延展。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于封裝件配線板由將織布和樹(shù)脂粘接劑層彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成，并且，在樹(shù)脂粘接劑層中含有無(wú)機(jī)填充顆粒，所以可以在溫度反復(fù)上升·下降這樣的環(huán)境下抑制焊錫接合部處的裂紋的產(chǎn)生，提高焊錫接合可靠性。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體封裝件1的安裝構(gòu)造的斜視圖。圖2是圖1的半導(dǎo)體封裝件1的斜視圖。圖3是圖1的A-A剖面圖。圖4是由圖3的長(zhǎng)點(diǎn)劃線包圍的部分處的配線板2的剖面放大圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的配線板2的層疊方向的熱膨脹系數(shù)和焊錫9 的等效塑性應(yīng)變之間的關(guān)系的曲線圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的配線板2的樹(shù)脂粘接劑層22的二氧化硅顆粒含有率和配線板2的層疊方向的熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體封裝件1的其他安裝構(gòu)造的例子的剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的其他半導(dǎo)體封裝件1的例子的剖面圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的剖面圖。圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的剖面圖。圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式4中的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的剖面圖。圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式5中的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的剖面圖。圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式6中的光半導(dǎo)體模塊的斜視圖。圖14是圖13的B-B剖面圖。符號(hào)的說(shuō)明1、41半導(dǎo)體封裝件2、42 配線板加、4加元件收容用凹部
5
2b,42b電極用凹部2a_SIDE、42a_SIDE 凹部的內(nèi)側(cè)側(cè)面2a_BASE,42a_BASE 凹部的底面3半導(dǎo)體元件5、45元件用電極7側(cè)面電極7a側(cè)面電極的側(cè)部7b側(cè)面電極的底部8母板側(cè)電極9、39 焊錫10 母板21 織布22樹(shù)脂粘接劑層42c臺(tái)階部50 蓋60 樹(shù)脂70光半導(dǎo)體模塊71光半導(dǎo)體封裝件73 透鏡
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1參照?qǐng)D1 圖8，說(shuō)明本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的斜視圖，圖2是圖1所示的半導(dǎo)體封裝件1的斜視圖，圖3是圖1所示的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造的A-A剖面圖。如圖1 圖3所示，半導(dǎo)體封裝件〗具有配線板2、半導(dǎo)體元件3、元件用電極5、以及側(cè)面電極7。具有大致長(zhǎng)方體外形的配線板2利用未圖示的導(dǎo)電體而進(jìn)行內(nèi)部配線，由多層構(gòu)造構(gòu)成。另外，配線板2通過(guò)焊錫接合而安裝在母板10上，在其安裝面(底面)的相反側(cè)的面(上表面)上，形成有用于收容半導(dǎo)體元件3的元件收容用凹部加。元件收容用凹部加在平面方向上為矩形狀。在這里，所謂“平面方向”，是指如圖1的XY平面的方向所示，與封裝件配線板的安裝面平行的方向。半導(dǎo)體元件3利用粘接劑6粘接固定在元件收容用凹部加的底面2a_BASE上，經(jīng)由電線4與設(shè)置在元件收容用凹部加的底面2a_BASE上的元件用電極5電連接。在配線板2中作為內(nèi)部配線使用的導(dǎo)電體以及元件用電極5的材料為銅。另外，配線板2以及元件收容用凹部加的形狀不限于本實(shí)施方式。在配線板2的一對(duì)相對(duì)的外側(cè)側(cè)面上形成多個(gè)從底面延伸至上表面附近的半圓柱形狀的電極用凹部2b。電極用凹部2b形成為，僅貫穿配線板2的底面而不貫穿上表面。 另外，電極用凹部2b也可以形成為，貫穿配線板2的底面以及上表面。另外，作為將側(cè)面電極7設(shè)置在配線板2上的配置，不限定于如圖1所示將側(cè)面電極7的側(cè)部7a設(shè)置在配線板 2的一對(duì)彼此相對(duì)的外側(cè)側(cè)面上的情況，也可以設(shè)置在全部的外側(cè)側(cè)面上。
側(cè)面電極7由設(shè)置在配線板2的各電極用凹部2b上的側(cè)部7a、和設(shè)置在配線板2 的底面上的7b構(gòu)成。并且，側(cè)面電極7通過(guò)在配線板2的外周面上形成銅-鎳-金的鍍層， 從而與配線板2結(jié)合而形成。由于如上所述側(cè)面電極7具有底部7b，所以可以抑制側(cè)面電極7從配線板2剝離。另外，側(cè)面電極7經(jīng)由配線板2的內(nèi)部配線與元件用電極5電連接。安裝半導(dǎo)體封裝件1的母板10是玻璃環(huán)氧樹(shù)脂·印刷配線板。在母板10的表面上設(shè)置有與多個(gè)側(cè)面電極7對(duì)應(yīng)的多個(gè)母板側(cè)電極8。半導(dǎo)體封裝件1通過(guò)將該側(cè)面電極 7和母板側(cè)電極8之間進(jìn)行焊錫接合，從而與母板10電氣且機(jī)械連接。作為焊錫9的材料， 優(yōu)選無(wú)鉛焊錫，存在例如Sn-3Ag-0. 5Cu、SnAg等。側(cè)面電極7和母板側(cè)電極8配置在與從側(cè)面電極7的側(cè)部7a延伸的延長(zhǎng)面(圖3 的虛線)交叉的位置上。換言之，兩者配置在如下位置，即，如圖3所示從平面方向觀察時(shí)， 母板側(cè)電極8的兩端跨在從側(cè)面電極7的側(cè)部7a延伸的延長(zhǎng)面兩側(cè)。通過(guò)如上所述配置兩者，從而在通過(guò)表面安裝進(jìn)行的焊錫接合，或利用激光、焊燈(lamp)、熱風(fēng)等加熱方法進(jìn)行的焊錫接合中，焊錫9在母板側(cè)電極8的上表面與側(cè)面電極7的底部7b及側(cè)部7a之間浸潤(rùn)延展。利用該安裝構(gòu)造，例如與如專利文獻(xiàn)1所示在封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面設(shè)置引線的情況相比，容易觀察焊錫接合狀態(tài)，并且可以使半導(dǎo)體封裝件1的向母板10安裝的安裝面積減少。參照?qǐng)D4，詳細(xì)說(shuō)明配線板2的結(jié)構(gòu)。圖4是由圖3所示的長(zhǎng)點(diǎn)劃線包圍的部分處的配線板2的剖面放大圖。配線板2是由將織布21和樹(shù)脂粘接劑層22彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成的。織布21的材料優(yōu)選其厚度方向(圖1所示的Z軸方向)的熱膨脹系數(shù)為大約1 X ΙΟ"6 10 X io-6i/k的材料，例如存在玻璃織布、芳族聚酰胺織布等樹(shù)脂織布。另一方面，作為樹(shù)脂粘接劑層22的樹(shù)脂粘接劑的材料，存在環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂、酚醛類(lèi)樹(shù)脂、 聚酰亞胺類(lèi)樹(shù)脂等。特別地，通過(guò)使織布21的材料為玻璃織布，樹(shù)脂粘接材料層22的樹(shù)脂粘接劑的材料為環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂，從而可以使由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂·印刷配線板構(gòu)成的母板與平面方向的熱膨脹系數(shù)匹配。該配線板2的元件收容用凹部加與現(xiàn)有的由陶瓷多層構(gòu)造構(gòu)成的配線板的凹部不同，是在預(yù)先形成由將織布21和樹(shù)脂粘接劑層22彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成的配線板后，通過(guò)將與安裝面(底面)相反的面(上表面)削去而形成的。由此，可以防止在層疊時(shí)形成凹部的情況下被觀察到的樹(shù)脂粘接材料層22的樹(shù)脂粘接劑，流入元件收容用凹部加的內(nèi)部。在樹(shù)脂粘接劑層22中含有無(wú)機(jī)填充顆粒。作為無(wú)機(jī)填充顆粒的材料，只要是熱膨脹系數(shù)低的無(wú)機(jī)物即可，例如存在二氧化硅(SiO2)顆粒、陶瓷顆粒等。特別地，由于二氧化硅顆粒成本低且容易制造成期望的大小，因此為最佳的材料。本發(fā)明的發(fā)明人如下所示求出無(wú)機(jī)填充顆粒的含有率的優(yōu)選范圍。下面，參照?qǐng)D 5及圖6進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示配線板2的層疊方向的熱膨脹系數(shù)和焊錫9的等效塑性應(yīng)變之間的關(guān)系的曲線圖，圖6是通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出樹(shù)脂粘接劑層22的二氧化硅顆粒含有率和配線板2的層疊方向的熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。圖5的各曲線點(diǎn)是利用名為ANSYS的解析軟件而求出的計(jì)算值。在該解析中，如以下的表所示，分別設(shè)定焊錫9以及母板10的面方向的熱膨脹系數(shù)以及楊氏模量。表1
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，具有封裝件配線板，其在上表面具有用于收容半導(dǎo)體元件的元件收容用凹部； 多個(gè)側(cè)面電極，其設(shè)置在所述封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面上，并且，與設(shè)置在母板上的多個(gè)母板側(cè)電極進(jìn)行焊錫接合；半導(dǎo)體元件，其固定在所述元件收容用凹部的底面上；以及元件用電極，其設(shè)置在所述元件收容用凹部的底面上，并且與所述半導(dǎo)體元件及所述側(cè)面電極電連接，所述封裝件配線板由將織布和樹(shù)脂粘接劑層彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成， 所述樹(shù)脂粘接劑層由在樹(shù)脂粘接劑中含有無(wú)機(jī)填充顆粒的粘接劑構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，在所述元件收容用凹部的內(nèi)側(cè)側(cè)面上，在與所述半導(dǎo)體元件的上表面相同的高度處設(shè)置臺(tái)階部，所述元件用電極設(shè)置在所述臺(tái)階部的上表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，具有蓋，其固定在所述封裝件配線板的上表面上，并且覆蓋所述元件收容用凹部的開(kāi)口的一部分或者全部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于， 所述元件收容用凹部的一部分或全部由樹(shù)脂填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于， 所述母板為玻璃環(huán)氧樹(shù)脂·印刷配線板，所述焊錫為無(wú)鉛焊錫，所述封裝件配線板的層疊方向的熱膨脹系數(shù)為15X 10_6 40X 10_6l/k。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于， 所述母板為玻璃環(huán)氧樹(shù)脂·印刷配線板，所述焊錫為無(wú)鉛焊錫，所述樹(shù)脂粘接劑層中的所述無(wú)機(jī)填充顆粒的含有率為30 80重量％。
7.一種半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造，其特征在于，具有 權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體封裝件；母板，其上安裝有所述半導(dǎo)體封裝件；以及多個(gè)母板側(cè)電極，其設(shè)置在所述母板的表面上，并且通過(guò)焊錫與所述多個(gè)側(cè)面電極接I=I，所述多個(gè)側(cè)面電極以及所述多個(gè)母板側(cè)電極，配置在與從所述多個(gè)側(cè)面電極延伸的延長(zhǎng)面交叉的位置上，所述焊錫在所述多個(gè)母板側(cè)電極的上表面和所述多個(gè)側(cè)面電極之間浸潤(rùn)延展。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造，其特征在于，所述多個(gè)側(cè)面電極構(gòu)成為，將設(shè)置在所述封裝件配線板的外側(cè)側(cè)面上的側(cè)部、以及設(shè)置在所述封裝件配線板的底面上的底部一體地形成，所述多個(gè)側(cè)面電極以及所述多個(gè)母板側(cè)電極，配置在從所述多個(gè)側(cè)面電極的側(cè)部延伸的延長(zhǎng)面與所述多個(gè)母板側(cè)電極交叉的位置上，并且配置為所述多個(gè)側(cè)面電極的底部的內(nèi)側(cè)端面位于所述多個(gè)母板側(cè)電極的內(nèi)側(cè)端面的內(nèi)側(cè)，所述焊錫在所述多個(gè)母板側(cè)電極的上表面及內(nèi)側(cè)端面與所述多個(gè)側(cè)面電極之間浸潤(rùn)延展。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝件的安裝構(gòu)造，其特征在于， 具有透鏡，其載置在所述封裝件配線板的上表面上， 所述半導(dǎo)體元件為發(fā)光半導(dǎo)體元件。
全文摘要
半導(dǎo)體封裝件(1)的特征在于，具有封裝件配線板(2)，其在上表面具有用于收容半導(dǎo)體元件(3)的元件收容用凹部(2a)；多個(gè)側(cè)面電極(7)，其設(shè)置在封裝件配線板(2)的外側(cè)側(cè)面上，并且，與設(shè)置在母板(10)上的多個(gè)母板側(cè)電極(8)進(jìn)行焊錫接合；半導(dǎo)體元件，其固定在元件收容用凹部(2a)的底面上；以及元件用電極(5)，其設(shè)置在元件收容用凹部(2a)的底面上，并且與半導(dǎo)體元件(3)及側(cè)面電極(7)電連接，封裝件配線板(2)由將織布(21)和樹(shù)脂粘接劑層(22)彼此交替層疊而得到的多層構(gòu)造構(gòu)成，樹(shù)脂粘接劑層(22)由在樹(shù)脂粘接劑中含有無(wú)機(jī)填充顆粒的粘接劑構(gòu)成。由此，可以在溫度反復(fù)上升·下降這樣的環(huán)境下抑制焊錫接合部處的裂紋的產(chǎn)生，提高焊錫接合可靠性。
文檔編號(hào)H05K1/18GK102460685SQ20098016002
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者岡室貴士, 坂本博夫, 巖田政樹(shù), 杉浦勢(shì), 濱口恒夫, 白瀨隆史 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社