JP2000513150A - 入力／出力コラムの角度付刃による切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子部品(20a)の入力／出力コラム(20b)を切断する方法は、コラム(20b)の長さよりも短い厚みを有し、全てのコラムを受入れる穴(33a)を有するせん断プレート(33)を用意し、コラム(20b)をその一部分がせん断プレートから突き出るまで、穴(33a)に挿入し、刃先(35a)を備える刃(35)を、刃の刃先(35a)のみがせん断プレートに接触するようにせん断プレート(33)に対して鋭角に配置し、そして、刃を鋭角に保ちつつ、刃の刃先をせん断プレートに突き当て、せん断プレートから突き出ているコラムの一部分を通過するようにスライドさせるステップを含んでいる。この方法により、コラムの切断端部の、クレータ状のボイド、及び、ばりが排除される。

Description

【発明の詳細な説明】 入力/出力コラムの角度付刃による切断方法発明の背景 本発明はICパッケージに関し、より詳しくは、ICパッケージの入力／出力コラ ムを所定の長さに切断する方法に関する。 従来技術において、ICチップを完全に囲いこむ本体を含み、且つ、本体から直 角に延びている入力／出力コラムを有するICパッケージが開示されている。各々 の入力／出力コラムは、ICパッケージ本体内の微細な導電体により、ICチップに 接続されており、かくて、入力／出力コラムは、電気信号がチップへ送信され、 チップから受信される手段を提供している。 ICパッケージ本体の入力／出力コラムを成形する一つの方法が、米国特許第５ ，４５４，１５９号の従来特許に記載されている。その特許において、図６と図 ７は、入力／出力コラムのパターンを提供する複数の円筒状の穴を有するテンプ レートを示している。このテンプレートは、テンプレートの穴がパッケージ本体 上で、入力／出力コラムが形成されるべき位置と一致するようにICパッケージ本 体上に配置される。その後、テンプレート内の穴に半田ボールが満たされ、そし て、パッケージ本体上のテンプレートの組立体は、ベルト炉に送られ、半田ボー ルが溶融され、再凝固される。 上述のように、入力／出力コラムがICパッケージに形成された後、入力／出力 コラムは、入力／出力コラムの各々の端部をプリント基板上の各々のI／Oパッド に半田付けすることにより、プリント回路基板に接続され得る。このステップに おいて、ここで使われる半田は、コラムを形成する半田ボールより低い溶融温度 を有し、これにより、コラムは固体に保たれる。 しかしながら、このような半田付けのステップに先だって、全ての入力／出力 コラムは、所定の長さに切断され得る。そのような切断作業は、全ての入力／出 力コラムを同じ長さに調節するために行われ、これにより、全ての入力／出力コ ラムの端部が、プリント回路基板の対応するI／Oパッドに接触することを確実に する。 従来技術において、ICパッケージ上の入力／出力コラムを切断するために使用 されていた装置が図１に示されている。この装置は、せん断プレート１０と刃１ １を含む。せん断プレート１０は、ICパッケージの入力／出力コラムのパターン と一致する複数の穴１０aを有し、これらのコラムは、図１に示されるように、 穴１０aを貫通する。それから、入力／出力コラムを切断するために、刃の面１ １aが、入力／出力コラムの突き出ているせん断プレート１０の面に面一に位置 され、そして、刃は、前記の位置に保たれつつ、せん断プレートに接して、入力 ／出力コラムを貫きながらスライドされる。 しかしながら、図１の装置の問題は、微視的レベルにおいて、刃の面１１aが ある程度の粗さを固有しており、同様に、入力／出力コラムが突出しているせん 断プレートの面もまた、ある程度の粗さを有している。その結果、刃１１とせん 断プレート１０の間に、本来的に小さな間隙が存在する。 それゆえに、刃１１が入力／出力コラムを貫きつつ押される時に、コラムから の少量の破砕物が、刃とせん断プレートとの間の間隙に詰まることがある。それ ぞれの入力／出力コラムを切断中に、この破砕物が刃の１１a面上に汚れとして 蓄積する。次いで、この汚れは、図５及び図６に示され且つ「詳細な説明」にお いて詳しく説明されるもののような、コラムの切断端部における欠陥を生じさせ る。 従って、本発明の主たる目的は、ICパッケージの入力／出力コラムを切断する 改良された方法を提供することであり、これにより、前記された欠陥が排除され る。本発明の簡単な要約 本発明によれば、ICパッケージの入力／出力コラムは次のステップで切断され る。すなわち、コラムの長さよりも短い厚みを有し、全てのコラムを受け入れる ためのそれぞれの穴を有するせん断プレートを用意し、コラムをその一部がせん 断プレートを通過して延出するまで穴に挿入し、刃先を備える刃をその刃の刃先 のみがせん断プレートに接触するようにせん断プレートに対して鋭角に置き、そ して、刃をその鋭角に保ちつつ、刃の刃先をせん断プレートに対し、且つ、せん 断プレートから延出しているコラムの部分を貫いて滑らせる。 上述のように、入力／出力コラムが切断される際、それらのコラムが取得する 一つの重要な特徴は、コラムの切断面にクレータ状のボイドが存在しないことで ある。また、上述のように、入力／出力コラムが切断される際、入力／出力コラ ムが取得するもう一つの重要な特徴は、コラムの切断面にばりが存在しないこと である。これらの特徴は、上述のように切断された一つの入力／出力コラムの端 部の顕微鏡写真である図４の検査から明らかである。図面の簡単な説明 図１は、ICパッケージの入力／出力コラムが従来技術において切断されていた 装置を示す。 図２は、ICパッケージの入力／出力コラムが本発明に従って切断される装置を 示す。 図３Aは、図２の装置の一部の拡大図であり、切刃が入力／出力コラムの一つ を切断する直前を示している。 図３Bは、図２の装置の一部の拡大図であり、切刃が入力／出力コラムの一つ を切断している最中を示している。 図３Cは、図２の装置の一部の拡大図であり、切刃が入力／出力コラムの一つ を切断した直後を示している。 図４は、図２の装置により本発明に従って切断された入力／出力コラムの端部 の顕微鏡写真である。 図５は、図１の従来技術装置によって切断された、もう一つの入力／出力コラ ムの端部の顕微鏡写真である。 図６は、図１の従来技術装置によって切断された、さらにもう一つの入力／出 力コラムの端部の顕微鏡写真である。詳細な説明 図２において、参照番号２０は、ICチップ（図示されていない）を完全に覆う 本体２０aと、本体２０aより直角に延びる多数の入力／出力コラム２０bを有す るICパッケージを示す。これらのI/Oコラム２０bは錫と鉛の合金でできており、 ２２ミルの直径を有する。各々のI/Oコラムは、本体20a内の微細な導電体（図示 されていない）により、ICチップに接続されている。従って、コラムは、電気信 号がチップへ送信され、チップから受信される手段を提供している。 また、図２において、参照番号３０は、ICパッケージ２０の入力／出力コラム ２０bを切断するために、本発明に従って作動する装置を示す。この装置３０は 、平らな長方形のベース３１を含み、ベース３１の各角部からアーム３２がベー スに対して直角に延びている。これらの四つのアーム３２がせん断プレート３３ を支える。せん断プレート３３は、全ての入力／出力コラム２０bが突き抜ける それぞれの穴３３aを有する。また、せん断プレート３３は、入力／出力コラム ２０bが切断されるべき長さと等しい厚さＴを有している。 さらに装置３０は刃キャリヤ３４を含む。刃キャリヤ３４は、ベース上をスラ イドし、ベース右端側の二つのアーム３２間を通過する。この刃キャリヤ３４は 、かみそりの刃のような鋼の刃３５を保持するスロット３４ａを有している。ま た、ゴム部材のような弾性部材３６が、刃３５と刃キャリヤ３４間に示されるよ うに、スロットに押し込まれている。 装置３０の一つの特別な特徴は、刃の刃先３５aだけがせん断プレート３３に 接触するように、刃３５がスロット３４a内に保持され、また、接触点において 刃３５とせん断プレート３３との間に、１０°の鋭角θが存在していることであ る。装置３０のもう一つの特別な特徴は、刃の刃先３５aがせん断プレート３３ によって撓まされるように、刃３５がスロット３４a内に保持され、そして、こ の撓みを刃を曲げることなく適合させるために、弾性部材３６が圧縮し、それに よって刃３５の刃先３５aをせん断プレート３３に対して押していることである 。 操作においては、入力／出力コラム２０bは、単純に、刃キャリヤ３４をベー ス３１上で左へスライドさせることにより、せん断プレート３３の厚さＴに等し い長さに切断される。そのスライド操作中、刃３５の刃先３５aは、せん断プレ ート３３に当接状態に保たれ、コラム２０bがせん断プレートから突き出る点を 通過する。 この切断動作は、図３A、３B、及び３Cに詳しく示されている。図３Aにおいて 、刃の刃先３５aが、一個の入力／出力コラム２０b-１を切断し始める寸前が示 されている。図３Bにおいて、刃の刃先３５が、入力／出力コラム２０b-１を部 分的に貫いている状態が示される。図３Cにおいて、刃の刃先３５aが、入力／出 力コラム２０b-１を完全に切断し、そのコラムの一部２０b-１'が除去された状 態が示されている。 上に説明されたように、入力／出力コラム２０bが切断される際、それらのコ ラムが取得する一つの重要な特徴は、コラムの切断面にクレータ状のボイドが存 在しないことである。この特徴は、上述の方法によって切断された一つの入力／ 出力コラム２０bの端部の顕微鏡写真である図４の検査から明らかである。 比較すると、図５は、「発明の背景」で前に説明された従来技術による装置及 び方法により切断された、一つの入力／出力コラムの顕微鏡写真であり、図５の 顕微鏡写真には、クレータ状のボイドが明らかに見られる。そのようなボイドは 、ICパッケージの品質に悪影響を及ぼすため、好ましくない。例えば、入力／出 力コラムの端部のボイドは、プリント回路基板上のI/Oパッドとコラム端部との 間の半田結合を弱め得る。このような弱い結合は、普通の温度サイクル下の疲れ により、クラックを生じ得、そして、開回路を生じさせる。 また、本発明に従って入力／出力コラム２０bが切断される際、入力／出力コ ラムが取得するもう一つの重要な特徴は、コラムの切断面にばりが存在しないこ とである。比較すると、図６は、「発明の背景」で明らかにされた従来技術によ る装置及び方法により切断された、一つの入力／出力コラムの顕微鏡写真である 。図６の顕微鏡写真には、コラムの縁から延びているばりが明らかに見られる。 そのようなばりは、入力／出力コラム２０bが切断された後、ICパッケージ２０ がせん断プレート３３から取り外されるのを妨げるため、好ましくない。 本発明により、入力／出力コラム２０bの切断縁上の、クレータ状のボイド、 及び、ばりが、排除される。これは、刃の刃先３５aのみがせん断プレート３３ に接触し、また、刃３５とせん断プレート３３との間に、鋭角θが存するためで ある。その構成により、刃の刃先３５aは、コラムからの残留物を刃上に蓄積す なわち汚すことなく、入力／出力コラム２０bを、きれいに通過する。 「発明の背景」で前に説明された従来技術による装置及び方法と比較すると、 せん断プレートと刃の間には、微細な間隙が本来的に存在する。この間隙は、入 力／出力コラムが突き出ているせん断プレートの表面は切刃の表面１１aとは完 全に合致され得ないために生ずる。結果として、刃の刃先が一つの入力／出力コ ラムを通過する際、コラムからの残留物がせん断プレートと切刃の間の間隙に詰 まり得、各入力／出力コラムが切断される毎に、間隙に詰まる残留物の量が増す 。この間隙内の残留物は、図５に示されたクレータ状のボイドや、図６に示され たばりの原因となる汚れを切刃上に生じさせる。 本発明によるICパッケージの入力／出力コラムを切断する一つの好ましい方法 がここで詳しく説明された。そして、その方法のステップを実行するための一つ の好ましい装置もまた詳しく説明された。加えて、しかしながら、本発明の本質 と趣旨を逸脱することなく、多くの変更が、示された方法と装置の細部に施され 得る。 例えば、図２から図３Cにおいて、ICパッケージ２０は、単一のICチップを覆 うと説明された。しかし、代案として、パッケージ２０は、マルチチップICパッ ケージでも有り得る。同様に、切断される入力／出力コラムは、どの型の電子部 品からも延び得る。 また、図２から図３Cにおいて、入力／出力コラム２０bは、本質的に錫と鉛の 合金で構成されていると説明された。しかし、代案として、コラムはまた、他の 物質で望ましいもの、例えば銅などからも、本質的に構成され得る。 また、図２から図３Cにおいて、入力／出力コラム２０bは直径２２ミルを有す ると説明された。しかし、代案として、コラムはどのような望ましい直径でも有 り得る。コラムの直径の実用的な範囲は、５から５０ミルである。 また、図２から図３Cにおいて、切刃は、本質的に鋼から構成されると説明さ れた。しかし、代案として、切刃はセラミックのような他の物質で構成され得る 。 また、図２から図３Cにおいて、刃がせん断プレートと共に成す角度θは、１ ０°であると説明された。しかし、代案として、その角度は変えられ得る。角度 θは、少なくとも２°、そして３０°より小さいように限定されるのが好ましい 。少なくとも２°の角度θは、刃とせん断プレートとの間に最低限のクリアラン ス をもたらすので好ましい。このクリアランスは、入力／出力コラムからの破砕物 が、図５から図６の欠陥を生じさせる汚れとして刃３５に張り付くのを防ぐ。 また、図２から図３Cにおいて、弾性部材３６はゴムから作られていると説明 された。しかし、代案として、どのような弾性の材料でも使用できる。さらにも う一つの代案として、弾性部材３６は、刃３５がスロット３４aから抜け出てい る点と刃先３５aとの間で曲がるのに十分な薄さである限り、排除され得る。こ の変更では、刃が角度θが２°以下になる程刃が曲がらないことを確実とすべく 注意する必要がある。 従って、本発明は、図２から図３Cの方法と実施態様だけに限定されておらず 、添付の請求の範囲により定義されていることを理解されたい。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年１１月８日（１９９９．１１．８） 【補正内容】 （１）請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第１頁第１２行に「されている。その特許において、図６と図７」 とあるのを『されている。その特許において、図５と図６』と補正する。 （３）明細書第２頁第１９行と同頁第２０行の間に、次の文章を挿入する。 『従来技術においてもまた、米国特許第５，３２４，８９２号が、電子部品の本 体（１２）から延びている入力／出力コラム（２８，３０，３２）に端部を形成 する方法を示している。しかしながら、前記米国特許第５，３２４，８９２号は 、前述したように、切断の間に発生する可能性があり、かつそのコラムの切断端 部において欠陥を生み出す可能性がある汚れの問題に言及しておらず、その問題 を軽減する切断ブレードの特徴的構成について示唆もしていない。』 （４）明細書第６頁第２１行に「おいて、入力／出力コラム２０ｂは直径２２ミ ルを有す」とあるのを、『おいて、入力／出力コラム２０ｂは直径２２ミル(０ ．５５８ｍｍ)を有す』と補正する。 （５）明細書第６頁第２３行に「範囲は、５から５０ミルである。」とあるのを 『範囲は、５から５０ミル(０．１２７ｍｍから１．２７ｍｍ)である。』と補正 する。 別 紙 請求の範囲 １． クレータ状のボイドが無く、電子部品（２０）の本体（２０ａ）から延び ている入力／出力コラム（２０ｂ）の端部を形成する方法であって、 前記コラム（２０ｂ）を受入れるそれぞれの穴（３３ａ）を有し、前記本体（ ２０ａ）から前記コラムに沿って前記のクレーターの無い端部が形成されるべき 位置までの距離を等しくする厚さ（Ｔ）を有するせん断プレート（３３）を用意 し、 前記コラム（２０ｂ）を前記穴（３３ａ）に、前記電子部品の前記本体（２０ ａ）が前記せん断プレート（３３）に接して停止するまで挿入し、 刃先（３５ａ）を備えたテーパ付き端部を有する刃（３５）を、前記刃の前記 せん断プレート（３３）と接する唯一の部分が前記刃先（３５ａ）であり、前記 テーパ付き端部が前記せん断プレートと少なくとも２°の鋭角（θ）をなすよよ うに、前記せん断プレートに対して位置させ、 前記テーパ付き端部を前記鋭角（θ）に保ちつつ、前記刃の前記刃先（３５ａ ）を、前記せん断プレート（３３）に突き当て且つ前記コラム（２０ｂ）を通し てスライドさせ、 前記スライドステップ中、前記テーパ付き端部上に前記コラムからの残留物が 蓄積すなわち汚さない角度に前記鋭角（θ）を制限するステップを含むことを特 徴とする方法。 ２． さらに、前記スライドステップ中に、前記刃先（３５ａ）を前記せん断プ レート（３３）に対して押圧するステップを含むことを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ３． さらに、前記刃（３５）を弾性部材（３６）で保持し、そして、前記刃の 前記刃先（３５ａ）を前記せん断プレート（３３）に対して、前記弾性部材（３ ６）を変形させるのに十分な大きさであるが、前記刃は変形しない程度の力で押 圧するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４． さらに、前記刃（３５）を保持するスロット（３４ａ）を剛体の刃キャリ ア（３４）に設け、そして、弾性部材（３６）を前記スロット内で前記刃に突き 当たるように挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５． そしてさらに、前記コラムが本質的に錫と鉛の合金で成るよう制限するス テップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６． そしてさらに、前記コラムが本質的に銅から成るよう制限するステップを 含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７． そしてさらに、前記コラムが直径５から５０ミル（０．１２７ｍｍから１ ．２７ｍｍ）であるよう制限するステップを含むことを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ８． そしてさらに、前記刃が本質的にセラミックから成るよう制限するステッ プを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ９． そしてさらに、前記刃が本質的に鋼から成るよう制限するステップを含む ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １０． そしてさらに、前記刃がかみそりの刃であるよう制限するステップを含 むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １１． そしてさらに、前記電子部品がシングルチップICパッケージであるよう 制限するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １２． そしてさらに、前記電子部品がマルチチップICパッケージであるよう 制限するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エコノミー，ケネス，ウォルター. アメリカ合衆国 92029 カリフォルニア 州 エスコンディド シルバークリーク グレン 252

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． クレータ状のボイドが無く、かくてプリント回路基板の各I/0パッドへの 半田付けに適した、電子部品本体から延びている入力／出力コラムの端部を形成 する方法であって、 前記コラムを受入れるそれぞれの穴を有し、前記本体から前記コラムに沿って 前記のクレーターの無い端部が形成されるべき位置までの距離を等しくする厚さ を有するせん断プレートを用意し、 前記コラムを前記穴に、前記電子部品の前記本体が前記せん断プレートに接し て停止するまで挿入し、 刃先を備えたテーパ付き端部を有する刃を、前記刃の前記せん断プレートと接 する唯一の部分が前記刃先であり、前記テーパ付き端部が前記せん断プレートと 鋭角をなすように、前記せん断プレートに対して位置させ、 前記テーパ付き端部を前記鋭角に保ちつつ、前記刃の前記刃先を、前記せん断 プレートに突き当て且つ前記コラムを通してスライドさせ、 前記スライドステップ中、前記テーパ付き端部上に前記コラムからの残留物が 蓄積すなわち汚さない角度に前記鋭角を制限するステップを含むことを特徴とす る方法。 ２．さらに、前記刃が前記せん断プレートとでつくる前記角度を少なくとも２° に制限するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． さらに、前記スライドステップ中に、前記刃先を前記せん断プレートに対 して押圧するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４． さらに、前記刃を弾性部材で保持し、そして、前記刃の前記刃先を前記せ ん断プレートに対して、前記弾性部材を変形させるのに十分な大きさであるが、 前記刃は変形しない程度の力で押圧するステップを含むことを特徴とする請求項 １に記載の方法。 ５． さらに、前記刃を保持するスロットを剛体の刃キャリヤに設け、そして、 弾性部材を前記スロット内で前記刃に突き当たるように挿入するステップを含む ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６． 前記コラムが本質的に錫と鉛の合金で成ることを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ７．前記コラムが本質的に銅から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８． 前記コラムが直径５から５０ミルであることを特徴とする請求項１に記載 の方法。 ９． 前記刃が本質的にセラミックから成ることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 １０． 前記刃が本質的に鋼から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 １１． 前記刃がかみそりの刃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。 １２．前記電子部品がシングルチップICパッケージであることを特徴とする請求 項１に記載の方法。 １３．前記電子部品がマルチチップICパッケージであることを特徴とする請求項 １に記載の方法。