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JP2575566B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2575566B2
JP2575566B2 JP4010441A JP1044192A JP2575566B2 JP 2575566 B2 JP2575566 B2 JP 2575566B2 JP 4010441 A JP4010441 A JP 4010441A JP 1044192 A JP1044192 A JP 1044192A JP 2575566 B2 JP2575566 B2 JP 2575566B2
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magnet
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寿光 石川
厚 北村
健二 平山
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Priority to US08/766,874 priority patent/US5773321A/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置とその実装方
法に関わり、特に垂直表面実装型半導体装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置、特にメモリーなどの集積回
路のプリント基板への実装は、高密度実装の要求が大き
い。ここで、これら半導体装置の実装法が挿入実装から
面実装に置き換えられてきた。この様にすると、プリン
ト基板に挿入穴を開ける必要が無くなり、実装密度を上
げることができる。面実装方法もプリント基板に固定さ
れた電子部品を溶融はんだ槽につけるはんだフローと呼
ばれる方法から、はんだペーストをあらかじめプリント
基板の所定の位置に印刷し、電子部品をはんだペースト
で固定した後に熱処理をするリフローと呼ばれる方法が
用いられるようになった。リフローを多ピンパッケージ
の半導体装置の面実装に用いるとリードピッチを小さく
することができ、より高密度の実装ができる。
【０００３】また、メモリー等の半導体装置は、従来の
デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰと略す）に
代表される水平実装パッケージからジグザグ・インライ
ン・パッケージ（ＺＩＰと略す）に代表される垂直実装
パッケージへと置き換えられている。この様にすると、
プリント基板の単位面積当りに実装できる半導体装置数
を上げることができ、高密度実装が可能になるからであ
る。
【０００４】はんだペーストが印刷されたプリント基板
に電子部品を実装する場合は、はんだペーストが接着剤
の役割をしてリフローを行うまでの間プリント基板に電
子部品を固定する。また、面実装用の電子部品はリフロ
ーのときにはんだが溶融しても倒れないような構造をし
ている。しかし、［図２０］に示すように、垂直実装型
の半導体装置９０１をプリント基板９０３に実装する場
合、半導体装置の重心が高くなり、はんだペースト９０
５だけでは固定する力が十分でない。また、垂直実装型
の半導体装置は自立する構造になっていないのでリフロ
ー時にはんだが溶融すると倒れてしまう。従って、垂直
実装型の半導体装置のプリント基板への実装にリフロー
による面実装を用いることは難しい。
【０００５】ここで、垂直実装型の半導体装置を面実装
する方法が幾つか提案されている。例えば［図２１］に
示すように、エル字型の外部リード９０７を曲げる向き
を隣接外部リードごとに変えて、さらに外部リード９０
７のプリント基板平面方向の長さを長くして垂直実装型
の半導体装置でも自立するようにしたものである。しか
し、この様にすると外部リード９０７の長さが長くなる
ので高密度実装には不適である。
【０００６】また、［図２２］に示すように、樹脂封止
する際にパッケージの両端に外部リードの垂直方向の長
さより長い突起９０９を設けたものもある。これは、は
んだが硬化するまでの間、半導体装置を垂直に立てたま
ま固定するようにしたものである。しかし、この様にす
ると、半導体装置一個当り少なくとも２個のスルーホー
ル９１１をプリント基板９０３に開けなければいけない
ので、実装効率が低くなる。また、両面実装をする場合
には裏表のスルーホールの位置をずらす必要がある。さ
らに、リフロー時に実装基板の材質と封止樹脂の材質が
異なり、実装基板にクラックが入るという問題が生じ
る。これらの問題は突起の材料をエポキシ樹脂からリー
ドフレームと同じＦｅ−Ｎｉに変えても解決しない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、垂直
実装型の半導体装置を従来技術を用いて面実装すると、
面実装の目的である高密度実装が実現されないという問
題があった。そこで、この発明は上記欠点を除去し垂直
実装型の半導体装置を高密度に面実装する方法とこの方
法に用いられる半導体装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、複数個の垂直実装型の半導体装置を放
熱装置を挟み並列して連結した半導体装置ブロックを形
成する工程と、半導体装置ブロックをプリント基板上に
固定する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
の面実装方法を提供する。
【０００９】また、複数個の垂直実装型の半導体装置を
枠を用いて並列して固定した半導体装置ブロックを形成
する工程と、半導体装置ブロックをプリント基板上に固
定する工程と、枠を半導体装置ブロックから取り去る工
程とを具備することを特徴とする半導体装置の面実装方
法を提供する。
【００１０】また、垂直実装型の半導体装置において、
エル字型に曲げられた外部リード端子を有すると共に、
複数の半導体装置を並列して連結する手段を有し、この
連結手段は半導体装置に組み込まれた磁石を用いること
を特徴とする半導体装置を提供する。
【００１１】また、垂直実装型の半導体装置において、
エル字型に曲げられた外部リード端子を有すると共に、
複数の半導体装置を並列して連結する手段を有し、この
連結手段は半導体装置に形成された穴とこの穴に通され
る連結棒とを用いることを特徴とする半導体装置を提供
する。
【００１２】
【００１３】
【作用】垂直実装型の半導体装置はそれ自体が自立する
構造になっていないが、複数個を並列して連結し、半導
体装置ブロックを作ることによりプリント基板の上に自
立する。したがってリフロー時にはんだペーストが溶融
しても半導体装置が倒れてしまうことはなく、垂直実装
型の半導体装置でも高密度面実装を行うことができる。
【００１４】また、複数個の垂直実装型の半導体装置を
並列して連結し、半導体装置ブロックを作る際、各半導
体装置間に隙間を空けることにより、半導体装置が動作
時に出す熱を放出することができる。
【００１５】また、複数個の垂直実装型の半導体装置を
並列して連結し、半導体装置ブロックを作る際、半導体
装置と放熱装置である放熱板を交互に重ねることによ
り、上記のように間隔を空けたものと比較して、半導体
装置が動作時に出す熱を効率良く放出することができ
る。また、磁石を組み込むことによりこの磁石の吸引力
を利用して半導体装置を連結した半導体素子ブロックを
容易に作ることができる。また、半導体装置に穴を形成
し、この穴に連結棒を通すことにより、半導体装置を結
合した半導体装置ブロックを容易に作ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を用いた垂直実装型の半導体装
置を面実装する第一の実施例を［図１］〜［図３］を参
照して説明する。
【００１７】第一の実施例では［図１］に示すような垂
直実装型の半導体装置１０３をプリント基板に実装す
る。半導体チップをエポキシ樹脂でモールドしたパッケ
ージ１０１はＺＩＰと同じである。外部リード１０２は
内部の半導体チップと電気的に接続されていて、その先
端は面実装が可能なようにエル字型に曲がっている。こ
のままではこの半導体装置１０３は安定性が悪い。たと
え、粘着性のあるはんだペーストを用いてプリント基板
に固定したとしてもリフロー時にはんだペーストが溶融
して半導体装置１０３が倒れてしまう。
【００１８】ここで、［図２］に示すように、半導体装
置１０３を複数個、接着剤１０５を用いて並列して連結
し、半導体装置ブロック１０７を形成する。複数個の半
導体装置１０３からなる半導体装置ブロック１０７はそ
のままで自立する。
【００１９】次に、［図３］に示すように、所定の位置
にはんだペーストが印刷されたプリント基板１１１の上
に半導体ブロック１０７をのせる。続いて熱風でリフロ
ーを行うことによりはんだペーストを溶融して外部リー
ド１０２とプリント基板１１１をはんだ付けする。ここ
で、半導体装置ブロック１０７はそのままで自立するの
でリフロー時、接着性のあるはんだペーストが溶融して
も倒れてしまうことがない。
【００２０】以上、第一の実施例を説明したが、上記の
ような、はんだペーストを印刷し熱風で溶融する方法に
限らず、ベーパーフェイズ・リフローのような方法を用
いて面実装を行っても良い。このように、第一の実施例
に示した方法を用いると、垂直実装型の半導体装置を、
プリント基板にスルーホールを全くあけずに面実装する
ことができる。
【００２１】第一の実施例では半導体装置ブロックを接
着剤を用いて形成したが、半導体装置をおさめることが
できる枠を用いても良い。以下、枠を用いた第二の実施
例を［図４］〜［図５］を参照して説明する。
【００２２】［図４］に示すように、耐熱性の材料で、
複数個の半導体装置をおさめることのできる枠２０１を
用意する。この枠に、［図５］に示すように、半導体装
置２０５を固定して半導体装置ブロック２０６を形成す
る。以下の工程は［図３］に示すようにリフローを用い
て面実装すれば良い。面実装が終了した後、枠２０１は
取り外す。
【００２３】枠２０１はエポキシ樹脂や金属で作成する
が、枠は［図４］に示すように半導体装置の下半分を囲
むものに限るわけではなく、半導体装置全体を囲むもの
でも良い。また、実装の精度を上げるため、枠にプリン
ト基板を貫通する足を設けても良い。
【００２４】第一の実施例や、第二の実施例で枠を取り
外さない場合は、半導体装置の動作時に発生する熱を効
率的に放出することができない。半導体装置を連結する
ときに間隔をあければ半導体装置ブロックの表面積が大
きくなるので、十分な放熱効果が期待される。ただし、
本明細書中でいう「隙間を空けて連結」とは、半導体装
置と半導体装置の間にスペーサなどを介して連結するこ
とをいう。以下、第三の実施例を［図６］〜［図８］を
参照して説明する。
【００２５】［図６］は半導体装置３０１を連結する際
にスペーサ３０５を間に介したものである。ここで、半
導体装置３０１の両端部３０３とスペーサ３０５の平面
部３０４に接着剤を塗布し、半導体装置３０１とスペー
サ３０５とを接着する。続いて、このようにして形成さ
れた半導体装置ブロック３０７を実施例１と同様にリフ
ローを用いて面実装する。この様にすると、半導体装置
ブロックの表面積が大きくなるので、半導体装置の動作
時に発生する熱が効果的に放出される。
【００２６】第三の実施例では半導体装置３０１にスペ
ーサ３０５を後付したが、［図７］に示すように、半導
体装置３０９をエポキシ樹脂でモールドする際にスペー
サに相当する凸部３１１を一体形成しても良い。この様
にすると半導体装置ブロック３１３を形成する工程が簡
略化される。
【００２７】また、［図６］や［図７］に示した実施例
では半導体装置の両端にスペーサが配置されていたが、
熱の放出を効果的にするためにスペーサまたは凸部を小
さくしても良い。この様に、一体形成により小さな凸部
３１４を設けた半導体装置３１５、３１７を［図８］に
示す。
【００２８】以上、接着剤を用いて半導体装置ブロック
を形成する方法を中心に説明したが、半導体装置に凹凸
を設け、これらをはめ込めるようにした第四の実施例を
［図９］に示す。
【００２９】半導体装置４０１の表面に凹部に相当する
二つの突起４０３、裏面に凸部に相当する突起４０５を
設ける。ここで、突起４０３の間隔を突起４０５の幅を
同じにして、凹部と凸部とが噛み合い、はめ込めるよう
にする。このようにすると、接着剤を用いなくても半導
体装置ブロック４０７を形成することができ、前実施例
と比較して工程を簡略化できる。
【００３０】第四の実施例を少し変更し、凹凸をつける
方向を変えた第五の実施例を［図１０］に示す。この様
にすると、実装後の検査工程で不良が見つかっても、半
導体装置ブロック中４０９の一部の半導体装置のみを上
に引き抜くことにより交換が可能である。
【００３１】また、［図１１］に示すように、半導体装
置表面に形成した凹凸のかわりに、金属などで形成した
連結手５０３を連結手段として用いても良い。この場
合、連結手５０３がばねのようにしなって半導体装置５
０１をしっかりと連結する。連結手５０３は［図１１］
に示したものに限る必要はなく、連結できるような形状
ならばどのような形でもよい。連結手５０３は外部リー
ドを形成する際に、リードフレームに同時に作り込んで
おけば工程数を特に増やすことがない。次に、半導体装
置の連結手段として磁石を用いた第六の実施例を［図１
２］〜［図１４］を参照して示す。
【００３２】[ 図１２] に示すように、複数の垂直実装
型半導体装置６０１の面積の広い側面どうしが連結する
様に、垂直実装型半導体装置６０１に磁石６０３を設け
る。この磁石の吸引力を利用して半導体装置ブロックを
形成する。磁石は外部リードなどを形成する際に、リー
ドフレーム上にマウントする。リードフレームには磁石
をマウントするための磁石ベット６０７をあらかじめ形
成しておく。磁石ベット６０７を面積を大きくすると磁
石の磁極の面積が増大するので吸引力が増大する。ここ
で、磁石６０３としてあまり強力なものを用いると半導
体素子に影響を与える恐れがある。磁石ベット６０７の
面積増大による方法は磁界による半導体素子へダメージ
を増大させずに吸引力を増大できる。
【００３３】磁石６０３を有する半導体装置６０１の実
装方法を［図１３］に示す。半導体装置６０１の磁石６
０３が埋め込まれている部分を強磁性体のスペーサ６１
１を介して連結する。実装間隔が大きくないときはスペ
ーサが強磁性体である必要はない。半導体装置６０１を
密着して実装する場合はスペーサ６１１は必要無い。
【００３４】［図１４］に示すように磁石６１３、６１
４を半導体装置６０１から露出させても良い。製造方法
は、二つの磁石を磁石ベッド６１５の両面にマウントす
る。この様にすると、実装間隔をあける場合にスペーサ
を介さなくてもよくなる。また、磁極どうしを連結させ
るので強力な磁石を用いなくても十分な連結力を確保で
き、さらに磁界の漏れが少ないので半導体素子に与える
影響も少ない。［図１４］には磁石を二つ設け、半導体
装置の裏表に露出させた例を示したが、磁石を表のみや
裏のみに露出させてもよい。また、露出させるものを磁
石ではなく、内部の磁石と接触させた強磁性体を露出さ
せても良い。
【００３５】［図１４］のように半導体装置を露出させ
た場合、スペーサに相当する露出した磁石と同じ高さの
凸部を表面の別の位置に形成しても良い。すると半導体
装置ブロックが安定する。
【００３６】また、磁石を取り付ける位置は［図１２］
〜［図１４］に示した位置のみに限るわけでなく、磁石
をマウントすることが可能で半導体装置を安定して連結
させることができるならば、どこでも良い。
【００３７】次に、半導体装置の連結手段として半導体
装置に形成された穴とこの穴に連結棒を通して半導体装
置ブロックを形成する第七の実施例を［図１５］〜［図
１８］を参照して説明する。
【００３８】[ 図１５] に示すように、半導体装置７０
１の面積の広い側面に対し垂直に形成された穴に連結棒
７０３を設ける。[ 図１６] に示すように、スペーサ７
０５を介して連結棒で連結し、半導体装置ブロック７０
７を形成する。連結棒は[ 図１６] に示すようなボルト
７０９とナット７１１の組み合わせでも、ピアノ線のよ
うなものでも良い。第七の実施例において、連結棒を面
実装後に取り外してもよい。また、密着して実装する場
合は、スペーサを用いなくても良いことはいうまでもな
い。
【００３９】また、スペーサを後付けするのでなく、
［図１７］に示すように、樹脂モールドする際に同時に
半導体装置７１３に中空円筒形の突起７１５を設け、こ
の穴に連結棒７１７を通して半導体装置ブロック７１６
を形成しても良い。また、［図１８］に示すように、ス
ペーサに相当する凸部７１９を半導体装置表面の広い位
置に設けても良い。
【００４０】以上、半導体装置に形成した穴を連結手段
として用いる第七の実施例を説明してきたが、穴の位置
は［図１５］〜［図１８］に示した位置のみに限るわけ
ではなく、穴を開けることが可能で半導体装置を安定し
て連結することができるならば、どこでも良い。次に、
半導体装置を放熱板を挟んで連結して半導体装置ブロッ
クを形成した第八の実施例を［図１９］を参照して説明
する。
【００４１】［図１９］に示すように、複数個の半導体
装置８０１を装着できるようにした放熱板８０３を用い
て半導体装置ブロック８０５を形成する。このようにす
ると半導体装置が動作中に出す熱を効率良く放出でき
る。
【００４２】
【発明の効果】以上、第一の実施例から第八の実施例で
半導体装置ブロック用いて垂直実装方の半導体装置を面
実装する方法と半導体ブロックを形成するための半導体
装置を説明してきた。
【００４３】上記のような方法を用いると、垂直実装型
の半導体装置はそれ自体が自立する構造になっていない
が、複数個を並列して連結し、半導体装置ブロックを作
ることによりプリント基板の上に自立する。したがって
リフロー時にはんだペーストが溶融しても半導体装置が
倒れてしまうことはなく、垂直実装型の半導体装置でも
高密度面実装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例を示す正面図および側面図
【図２】第一の実施例を示す正面図および側面図
【図３】第一の実施例を示す斜視図
【図４】第二の実施例を示す斜視図
【図５】第二の実施例を示す斜視図
【図６】第三の実施例を示す斜視図
【図７】第三の実施例を示す斜視図
【図８】第三の実施例を示す斜視図
【図９】第四の実施例を示す斜視図
【図１０】第四の実施例を示す斜視図
【図１１】第五の実施例を示す斜視図
【図１２】第六の実施例を示す正面図と側面図
【図１３】第六の実施例を示す斜視図
【図１４】第六の実施例を示す側面図
【図１５】第七の実施例を示す正面図と側面図
【図１６】第七の実施例を示す斜視図
【図１７】第七の実施例を示す斜視図と側面図
【図１８】第七の実施例を示す斜視図と側面図
【図１９】第八の実施例を示す側面図
【図２０】従来例を示す側面図と正面図
【図２１】従来例を示す側面図と正面図
【図２２】従来例を示す側面図と正面図
【符号の説明】
１０１、６０９ パッケージ １０２、９０４、９０７ 外部リード １０３、２０５、３０１、３０９、３１５、３１７、４
０１、５０１、６０１、７０１、７１３、８０１、９０
１ 半導体装置 １０５ 接着剤 １０７、２０６、３０７、３１３、４０７、４０９、５
０５、７０７、７１６、８０５ 半導体装置ブロック １０９、９０３ プリント基板 ２０１ 枠 ３０３、３０４ 接着面 ３０５、６１１、７０５ スペーサ ３１１、３１４、４０３、４０５、７１５、７１９
凸部 ５０３ 連結手 ６０３、６１３、６１４ 磁石 ６０４ ベッド ６０５、６１６ リード ６０７、６１５ 磁石ベッド ６１７ ＩＣチップ ７０３ 接続穴 ７０９ ボルト ７１１ ナット ７１７ 接続棒 ８０３ 放熱板 ９０５ はんだペースト ９０９ 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 健二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 多摩川工場内 (56)参考文献 特開 平１−133393（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−39676（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−146867（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−56187（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−26267（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−118497（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エル字型に曲げられた外部リード端子を
    有し、薄い板上の垂直実装型半導体装置と、 複数の前記薄い板上の垂直実装型半導体装置を垂直実装
    する為の面実装領域を有したプリント基板とを備え、 複数の前記薄い板上の垂直実装型半導体装置のそれぞれ
    は前記プリント基板に面実装され、かつ、それらの面積
    の広い側面どうしが連結する為の磁石を有する事を特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 エル字型に曲げられた外部リード端子を
    有し、かつ、面積の広い側面に対し垂直に穴が形成さ
    れ、面実装される薄い板上の垂直実装型半導体装置と、 複数の前記薄い板上の垂直実装型半導体装置を垂直実装
    する為の面実装領域を有したプリント基板と、 前記垂直実装型半導体装置に形成された穴に通す為の棒
    とを有する事を特徴とする半導体装置。
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