リードレス・パッケージとその内部構造

スイッチング電源ICの基板実装技術

リードレス・パッケージの特徴


図1　リードレス・パッケージは高周波特性や放熱性能に優れるが，温度サイクルに弱い．FR5など膨張係数差が小さいものを選ぶ，フィレット形成ではんだ接合部を補強するなどで対策する．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］住谷善隆詳細：［VOD］ Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】セッション7 半導体から見る低ノイズ＆高効率電源 10の実装技術

図1　リードレス・パッケージは高周波特性や放熱性能に優れるが，温度サイクルに弱い．FR5など膨張係数差が小さいものを選ぶ，フィレット形成ではんだ接合部を補強するなどで対策する．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］住谷善隆
詳細：［VOD］ Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】セッション7 半導体から見る低ノイズ＆高効率電源 10の実装技術

リードレス・パッケージは，端子が外部に露出していない構造をもつパッケージです．この設計により，寄生インダクタンスが低減され，ノイズ抑制や高周波特性の向上が期待できます．代表的な例としてQFN（Quad Flat No-lead）やLGA（Land Grid Array）などがあります．

内部構造では，ICチップを直接基板に接続するフリップチップ構造が主流です．この方法では，ICチップ上に形成された銅柱（カッパ・ピラー）が直接基板と接続され，樹脂で封止されます．この設計は，電気的特性と放熱特性の両方で優れた性能を発揮します．

フリップチップ構造は，従来のワイア・ボンディング構造に比べて以下の利点があります:

一方で，この構造は温度サイクルに敏感であり，基板とパッケージ間の膨張係数差によるストレスがはんだ接合部に集中する可能性があります．このため，適切な基板材料や設計手法が必要です．

スイッチング電源ICを使用する際には，基板設計が性能に大きな影響を与えます．以下のポイントを考慮することが重要です:

リードレス・パッケージは温度サイクルによる機械的ストレスに弱いため，以下の対策が推奨されます：

フリップチップ構造は，ICチップを上下反転させて基板に直接接続する技術です．従来のワイア・ボンディング構造では細い金線や銅線で接続していましたが，この方法では寄生インダクタンスが発生し，高周波特性に悪影響を与える可能性があります．一方，フリップチップ構造ではこれらの問題が解消されます．

フリップチップ構造には以下の技術的メリットがあります：

ただし，この構造には温度サイクルへの敏感さという課題もあります．膨張係数差によるストレス集中はんだ接合部でひび割れや断裂を引き起こす可能性があります．そのため，適切な材料選定や設計手法が求められます．〈著：ZEPマガジン〉