JP2002246723A - チップ・スケール・パッケージ用固定金具 - Google Patents

チップ・スケール・パッケージ用固定金具

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JP2002246723A
JP2002246723A JP2001035062A JP2001035062A JP2002246723A JP 2002246723 A JP2002246723 A JP 2002246723A JP 2001035062 A JP2001035062 A JP 2001035062A JP 2001035062 A JP2001035062 A JP 2001035062A JP 2002246723 A JP2002246723 A JP 2002246723A
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Japan
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csp
printed circuit
circuit board
fixing
chip scale
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JP2001035062A
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Takashi Yamada
尚 山田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ・スケール・パッケージ(Chip Scale
Package,CSP)のはんだ接合部の破断を防止すると
ともに、CSPの絶縁破壊を防止する。 【解決手段】 CSP用固定金具10を、プリント基板
に実装されたCSPの上面を押さえる押さえ部材11
と、押さえ部材11がねじ込まれるねじ穴12aを備え
て押さえ部材11をガイドするガイド部12と、ガイド
部12をプリント基板に固定するとともにプリント基板
のグランドラインに接触して静電気を放電する固定部1
3とを有するように構成にした。これにより、押さえ部
材11が、CSPの上面を押さえて固定してCSPの熱
膨張・熱収縮を機械的に低減し、CSPのはんだ接合部
の破断を防止するとともに、固定部13がプリント基板
のグランドラインに接触して、CSPに静電気が発生し
てもグランドラインから放電し、CSPの絶縁破壊を防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はチップ・スケール・
パッケージ用固定金具に関し、特にプリント基板に実装
されたチップ・スケール・パッケージをプリント基板上
に固定するチップ・スケール・パッケージ用固定金具に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体のパッケージの一種であるチップ
・スケール・パッケージ(Chip ScalePackage,CS
P)は、半導体に搭載されたICチップサイズに近い超
小型・薄型であり、携帯電話、デジタルビデオカメラ、
ミニディスク、ノートパソコンなど、広い用途で用いら
れるようになっている。
【0003】近年はICチップの多機能化とともに多ピ
ン化が進み、パッケージの周辺に端子を有するQFP
(Quad Flat Package)に代表される周辺端子型のパッ
ケージを使用し、パッケージの両サイドや四辺からリー
ドを取り出す周辺端子実装方式から、パッケージの底面
全体から取り出すエリア実装へと変化している。また、
プリント基板への実装密度を上げるため、従来のリード
をプリント基板に挿入して実装面の裏側ではんだ付けす
る挿入実装から、プリント基板の実装面側でリードをは
んだ付けする表面実装、さらに、パッケージの底面に形
成されたはんだボールなどからなる端子でプリント基板
に対して半導体装置を面実装する傾向に変化してきてい
る。
【0004】CSPは、多ピン化が容易であるととも
に、端子が半導体装置の底面に設けられているので、周
辺端子型のパッケージに比べ、プリント基板に対して小
面積で実装可能であり、半導体装置の多ピン化、小型化
傾向の中で、高密度実装基板の部品として期待されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一方で、プリ
ント基板へ実装した後の検査、特に接続信頼性に関して
は以下に示すような問題点がある。
【0006】図4はCSPの断面の概略図である。図4
は端子を半球状としたBGA(BallGrid Array)タイプ
のCSPの1例である。CSP100は、ポリイミドテ
ープからなるインターポーザー101と、インターポー
ザー101に搭載されたシリコンからなるICチップ1
02とが、モールド樹脂103で保護されている。イン
ターポーザー101の実装面側には端子であるはんだボ
ール104が形成されており、このはんだボール104
を介してCSP100がプリント基板200に接続され
ている。
【0007】さらに、CSP100の各部材の平行方向
の熱膨張率は、大体、ポリイミドテープが10〜20p
pm/℃程度、シリコンICチップが2〜4ppm/℃
程度、モールド樹脂が10〜25ppm/℃程度、共晶
はんだが24〜26ppm/℃程度、プリント基板が1
2〜20ppm/℃程度であり、ひとつのCSP内であ
っても、各部は熱膨張率の異なる材料から構成されてい
る。
【0008】以上の構成のCSP100がプリント基板
200に実装され、動作した場合、CSP100の内部
を流れる電流によりCSP100が発熱し、熱膨張・熱
収縮が起こる。インターポーザー101とプリント基板
200とに挟まれ、これらを電気的に接続しているはん
だボール104は、その熱膨張率が、インターポーザー
101を構成するポリイミドテープ、プリント基板20
0に比べて大きいため、はんだボール104には熱膨張
・熱収縮による応力が集中し、はんだ接合部に破断が生
じる可能性がある。
【0009】上記の例では、はんだボール104に共晶
はんだを使用した場合について示したが、はんだボール
104に無鉛はんだを用いる場合もある。この場合、無
鉛はんだの熱膨張率が、インターポーザー101を構成
するポリイミドテープ、プリント基板200と同程度で
接合が強いため、CSP100の発熱によって熱膨張・
熱収縮が起こる結果、ICチップ102内部の配線系が
損傷してしまう可能性がある。
【0010】そこで、はんだ接合部のプリント基板への
接続強度を上げる方法が提案されている。図5はCSP
の実装面側の底面図である。
【0011】CSP100には、実装面側のインターポ
ーザー101の底面に、端子であるはんだボール104
と、インターポーザー101の底面の縁部近傍に配置さ
れた補強ランド105とが形成されている。
【0012】上記の構成のCSP100では、補強ラン
ド105がインターポーザー101の外縁部の近傍を機
械的により強くCSP100をプリント基板200に接
続するので、CSP100の動作中の熱膨張・熱収縮が
抑制されると考えられている。しかし、補強ランド10
5の形成によりCSP100を固定する方法では、CS
P100を補強ランド105で部分的に固定しているだ
けであり、また、CSP100の種類、特にインターポ
ーザー101の面積により効果が異なり、用いない方が
はんだ接続部の強度を維持できる場合もあり、強化対策
が確立していないのが現状である。
【0013】また、プリント基板200に実装されたC
SP100が動作した場合、CSP100の表面には次
第に静電気が溜まってくる。静電気が多く蓄積されてく
ると、この静電的ストレス状態によりCSP100の故
障が起こり、CSP100の内部に急激に大きな電流が
流れる、いわゆる絶縁破壊が生じる可能性もある。CS
P100は表面に発生した静電気を完全に放電する機能
がなく、絶縁破壊の対策はなされていない。
【0014】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、CSPのはんだ接合部の破断を防止するとと
もに、CSPの絶縁破壊を防止するCSP用固定金具を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プリン
ト基板に実装されたCSPを固定するCSP用固定金具
であって、ねじ穴を備えたガイド部と、ガイド部をプリ
ント基板に固定するとともにプリント基板のグランドラ
インに接触して静電気を放電する固定部とを備える固定
部材と、ねじ穴にねじ込まれてCSPの上面を押さえる
押さえ部材とを有することを特徴とするCSP用固定金
具が提供される。
【0016】上記構成によれば、ガイド部を備えた固定
部材が固定部でプリント基板に固定され、押さえ部材が
ガイド部に備えられたねじ穴にねじ込まれてCSPの上
面を押さえて固定するので、実装されたCSPが動作し
た際の発熱による熱膨張・熱収縮を機械的に低減でき
る。
【0017】また、固定部がプリント基板のグランドラ
インに接触した状態で固定されるので、CSPの表面に
静電気が発生しても、静電気は押さえ部材、固定部材を
伝わってプリント基板のグランドラインから放電され、
CSPの表面に静電気が溜まらない。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1はCSP用固定金具の概略図
であって、(a)は平面図、(b)は(a)の切断線A
−Aで切断した断面図である。
【0019】CSP用固定金具10は、CSPの上面を
押さえる面を備えた押さえ部材11と、押さえ部材11
がねじ込まれるねじ穴12aを備えたガイド部12と、
ガイド部12のプリント基板側の面の外縁部に設けられ
てガイド部12をプリント基板上に固定する固定部13
とから構成される。さらに、固定部13は、ねじ穴13
aを有し、ガイド部12のプリント基板側の面の外縁部
にガイド部12と一体に形成されて固定部材を構成して
いる。
【0020】ガイド部12のねじ穴12aは、プリント
基板に実装されたCSPの周囲をねじ穴12aで覆うこ
とのできる大きさの内径であって、ねじ穴12aにねじ
込まれる押さえ部材11はねじ穴12aの大きさに対応
した大きさとなる。すなわち、固定すべきCSPのサイ
ズに応じてCSP用固定金具の大きさが選択される。
【0021】また、CSP用固定金具10の各部材の材
質には導電性のよいアルミニウムが使用される。次に、
上記のCSP用固定金具を用いたCSPの固定方法につ
いて説明する。
【0022】図2はCSP用固定金具でCSPを固定し
た状態を示す図である。CSP20は、CSP20を構
成するインターポーザー21の実装面側に設けられたは
んだボール22を介して、プリント基板30に実装され
ている。はんだボール22はCSP20とプリント基板
30とを電気的に接続する。
【0023】プリント基板30に実装されたCSP20
を、CSP用固定金具10で固定する方法としては、ま
ず、ガイド部12と固定部13とを備えた固定部材を、
ガイド部12のねじ穴12aがCSP20の周囲を覆う
ように、プリント基板30上に配置し、固定部13に設
けられたねじ穴13aでねじ13bを用いてプリント基
板30の表面にねじ止めする。次いで、押さえ部材11
をガイド部12のねじ穴12aにねじ込み、CSP20
の上面を押さえる。押さえ部材11をガイド部12のね
じ穴12aに押し込む際は、そのねじ込み量を調整する
ことにより、CSP20を固定する力が調節される。押
さえ部材11のねじ込み量は、CSP20に設けられた
はんだボール22の1個当たり略1g重の荷重となるよ
うにねじ込む。これにより、プリント基板30に実装さ
れたCSP20は、その周囲全体をCSP用固定金具1
0によって覆われて、上面から押さえつけられた状態で
プリント基板30に固定される。
【0024】上記の方法で、プリント基板30上のCS
P20を固定することにより、はんだ接合部全体を固定
できるので、実装後の動作の際に発生する熱による熱膨
張・熱収縮を機械的に低減でき、CSP20を構成する
各部材の熱膨張率の違い、特にインターポーザー21と
プリント基板30との熱膨張率の違いに起因する、はん
だボール22への応力集中を低減できる。
【0025】また、CSP用固定金具10はプリント基
板30にねじ13bで固定されているので、CSP用固
定金具10を取り外してCSP20を交換することがで
きる。
【0026】次に、実装されたCSPの絶縁破壊を防止
する機構について説明する。図3はCSP用固定金具が
プリント基板に固定された状態を示す図である。プリン
ト基板30に実装されたCSP20をCSP用固定金具
10で固定する際、固定部13がプリント基板30にあ
らかじめ設けられているグランドライン31に接触する
ように固定する。
【0027】このようにCSP用固定金具10をプリン
ト基板30に設置することにより、実装後の動作の過程
で、CSP20に静電気が発生しても、静電気は、CS
P用固定金具10の押さえ部材11、ガイド部12、固
定部13を伝わってプリント基板30のグランドライン
31から放電される。
【0028】上記のように、CSP用固定金具10を、
プリント基板30に実装されたCSP20の全体がCS
P用固定金具10によって覆われるように配置するとと
もに、CSP用固定金具10の固定部13がプリント基
板30のグランドライン31に接触するように固定する
ことにより、実装後の動作過程で生じる熱膨張・熱収縮
を機械的に低減してはんだ接合部の破断を防止できると
ともに、CSP20に発生した静電気がCSP用固定金
具10に伝わってグランドライン31から放電され、C
SPの表面に静電気が溜まらず、CSP20の絶縁破壊
を防止することができる。
【0029】上記の説明では、CSP用固定金具の材質
はアルミニウムとしたが、これはひとつの例であって、
導電性を有する他の金属を用いてもよい。また、上記の
説明では、CSPを、そのCSPに設けられたはんだボ
ール1個当たり略1g重の荷重となるように固定するこ
ととしたが、CSPにかける荷重は、CSPの大きさ、
形状、使用環境などにより任意に設定することができ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ねじ穴
を備えたガイド部と、ガイド部をプリント基板に固定す
るとともにプリント基板のグランドラインに接触して静
電気を放電する固定部とを備える固定部材と、ねじ穴に
ねじ込まれてCSPの上面を押さえる押さえ部材とを有
するように構成にした。これにより、押さえ部材がCS
Pの上面を押さえて固定するので、CSPの熱膨張・熱
収縮を機械的に低減でき、CSPを構成する各部材の熱
膨張率の違いに起因するCSPのはんだ接合部の破断を
防止できるようになる。
【0031】また、固定部がプリント基板のグランドラ
インに接触して固定されているので、CSPに静電気が
発生しても、静電気は押さえ部材、ガイド部、固定部を
伝わってプリント基板のグランドラインから放電され、
CSPの表面に静電気が溜まらず、CSPの絶縁破壊を
防止することができるようになる。
【0032】このように、はんだ接合部の破断、および
CSPの絶縁破壊を防止することにより、CSPとプリ
ント基板との接続寿命が長くなり、電気的な接続信頼性
が向上する。また、CSP用固定金具はプリント基板に
着脱可能に固定されているので、CSP用固定金具を取
り外してCSPを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CSP用固定金具の概略図であって、(a)は
平面図、(b)は(a)の切断線A−Aで切断した断面
図である。
【図2】CSP用固定金具でCSPを固定した状態を示
す図である。
【図3】CSP用固定金具がプリント基板に固定された
状態を示す図である。
【図4】CSPの断面の概略図である。
【図5】CSPの実装面側の底面図である。
【符号の説明】
10……CSP用固定金具、11……押さえ部材、12
……ガイド部、12a……ねじ穴、13……固定部、1
3a……ねじ穴。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板に実装されたチップ・スケ
    ール・パッケージを固定するチップ・スケール・パッケ
    ージ用固定金具であって、 ねじ穴を備えたガイド部と、前記ガイド部を前記プリン
    ト基板に固定するとともに前記プリント基板のグランド
    ラインに接触して静電気を放電する固定部とを備える固
    定部材と、 前記ねじ穴にねじ込まれて前記チップ・スケール・パッ
    ケージの上面を押さえる押さえ部材と、 を有することを特徴とするチップ・スケール・パッケー
    ジ用固定金具。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のチップ・スケール・パッ
    ケージ用固定金具を搭載したプリント板。
  3. 【請求項3】 前記チップ・スケール・パッケージ用固
    定金具の材質は、アルミニウムであることを特徴とする
    請求項1記載のチップ・スケール・パッケージ用固定金
    具。
  4. 【請求項4】 前記チップ・スケール・パッケージ用固
    定金具は、前記プリント基板上に着脱可能に固定される
    ことを特徴とする請求項1記載のチップ・スケール・パ
    ッケージ用固定金具。
  5. 【請求項5】 前記チップ・スケール・パッケージ用固
    定金具は、前記プリント基板上にねじで固定されること
    を特徴とする請求項1記載のチップ・スケール・パッケ
    ージ用固定金具。
JP2001035062A 2001-02-13 2001-02-13 チップ・スケール・パッケージ用固定金具 Pending JP2002246723A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010161125A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Fujitsu Ltd パッケージ基板の実装構造および電子部品

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JP2010161125A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Fujitsu Ltd パッケージ基板の実装構造および電子部品

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