JP3096942B2 - 半導体パッケージ端子修正治具および半導体パッケージ端子の修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体パッケージの端
子の角度及び曲がりの修正治具および半導体パッケージ
の端子の角度及び曲がりの修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の性能の向上は著し
く、それに伴って入出力される信号線の増加も著しい。
従って、半導体素子を保護するためのパッケージにおい
ては、入出力端子の増加が起こる。しかし一方では、半
導体パッケージの占有する面積は小さいことが望まれて
いる。かつては、端子を２側面に取り出す、ＤＩＰ型と
呼ばれるパッケージが足りていたが、端子数の増加と共
に対応できなくなり、現在では、ＰＧＡ型と呼ばれる多
層配線基板を用いてパッケージ本体とし、本体の下面に
端子を形成することが行われている。かかるＰＧＡパッ
ケージでは、数１０〜数１００の端子が本体下面に形成
されている。電子機器への実装時には、パッケージはソ
ケットあるいはプリント基板に装着されるため、通常、
全ての端子が、パッケージ本体下面に対して垂直である
ことを要求される。端子が傾いていたり、曲がっている
場合には、実装時に装着困難となり、場合によっては、
端子の破損を引き起こし、高価な半導体素子を使用不能
としてしまうからである（図６参照）。

【０００３】従って、パッケージ本体の製造時の他、半
導体素子をパッケージに実装するとき、市場に半導体素
子を供給するとき、あるいは、電子機器への実装直前等
において、図６に示す如き、パッケージ本体と端子の角
度及び端子の曲がりについては、きびしく規定されるこ
ととなる。かかる規定を端子が満足出来ないときには、
極端に変形等したもの以外は、修正工程を経ることとな
る。又、かかる規定を満足しているか否かについての検
査は、端子数が増えると共に困難となるため、検査と修
正を兼ねた工程とすることもある。

【０００４】修正工程は、端子に対応した位置に穴をあ
けた修正板に、パッケージを当接させ、端子が当該穴に
押し込まれることにより、パッケージ本体との角度及び
端子の曲がりが当該穴にならい修正されることにより行
われる。当該穴径は、端子の径、及び許容される角度や
曲がり具合い等によって決定されるべきであるが、端子
数の増加とはうらはらに、許容される範囲は狭くなって
いるのが現状である。実装時、ソケット等にパッケージ
が挿入されるときの挿入抵抗は、端子の僅かなずれで
も、端子数が多くなるほど増えるためである。しかし、
修正板の穴径を小さくして、許容差を小さくすると、端
子の僅かな傾きや、曲がりによって、端子と修正板の穴
の壁面が接触し、あるいは、接触圧力が増加することと
なる。かかる接触は、パッケージを修正板から取り外す
時に、端子と修正板の穴部との摩擦という形で、影響と
なって現れる。即ち、修正板の穴径を小さくすると修正
精度は向上するが、取り外し時には、取り外しの抵抗
（以下、離脱抵抗という）が増加することとなる。この
影響は、端子数の多いものほど顕著である。端子数の多
いものほど、端子と修正板の穴が接触する点が増えるか
らである。従って、端子数の多いものや、高精度を要求
するものほど、離脱抵抗が大きくなる。

【０００５】

【解決しようとする課題】ところで、修正板に当接・修
正されたパッケージを修正板から取り外すのは、手で行
っていた。離脱抵抗の具合いを確かめながら、慎重に取
り外さないと、逆に端子を曲げてしまったり、場合によ
っては、端子を破損したりするからである。上記の如
く、端子数の多いものや、高精度を要求するものほど、
離脱抵抗は大きくなるため、修正板からの取り外しは更
に困難となり、工数の増加、歩留りの低下を引き起こ
し、問題となっていた。

【０００６】かかる場合に、図７から９に示す如く、パ
ッケージ本体上面を真空吸着し（図７）、あるいは、本
体側面を挟持し（図８）、または本体下面（当接面）の
端部少なくとも二辺を支持し（図９）、修正板の当接面
に対し垂直に、即ち当該穴に対して平行に、パッケージ
本体を引き離すような機構を用い自動化を図ることは有
効である。しかし、この様な方法は、いずれも本体を固
定または支持した上で、修正板と引き離す方法であるた
め、摩擦の生じている端子と引き上げようとする本体と
の間に、引っ張り応力が発生することとなる。しかも、
この様な状態になっている端子は、必ずしも当接面に対
し均一に分布している訳ではなく、通常はむしろ、偏り
を生じている場合が多い。従って、パッケージを引き離
す時に、端子の一部に引っ張り応力が掛かり、本体と端
子の接合部分や本体にクラックが入ったり、端子がちぎ
れたりすることがあり、信頼性に欠けることが場合があ
った。また、本体下面を支持する方法（図９）では、摩
擦の無い側の端子が先に抜けてしまい、本体が傾くた
め、端子が曲がったり、折れたりする場合もあった。本
発明は、パッケージ取り外しに際し、手動あるいは上記
方法による自動化の如き欠点を有ず、高い精度の修正を
行っても、信頼性の高い取り外しが出来、更には、離脱
抵抗の低い治具を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体パッケ
ージ端子修正治具において、第１主面と、当該第１主面
に対して略垂直な１以上の穴と、第１主面から挿入され
て角度や曲がりが修正された端子を押しもどして離脱す
るために当該第１主面の裏面から挿入されるピンと、端
子を離脱する際に、当該第１主面を形成する部材、当該
ピン、またはパッケージ本体に振動を与える手段と、を
有することを特徴とする。又、当該ピンの先端面中央部
が凹状、より好ましくは、先端外周部は面取りを施し、
先端中央部付近のみ凹状であることをも特徴とする場合
がある。更に、振動を与える手段は、超音波振動子によ
ることを特徴とする場合もある。さらには、第１主面
と、当該第１主面に対して略垂直な１以上の穴と、を有
する半導体パッケージ端子修正治具に対し、第１主面側
より半導体パッケージの端子を前記穴に挿入し、その角
度や曲がりを修正した後、ピンを前記第１主面の裏面か
ら挿入し、前記端子を押しもどすことにより、端子を離
脱する半導体パッケージ端子の修正方法であって、前記
端子を押しもどす際に、当該第１主面を形成する部材、
当該ピン、またはパッケージ本体に振動を与えることを
特徴とする端子を離脱することを特徴とするものも含
む。

【０００８】本発明に於ける、第１主面を有する部材
は、パッケージ本体や端子の材質、穴加工の容易性と精
度、使用回数や交換頻度などにより選択されるもので、
超硬合金、金属、セラミック、プラスチックなどから選
択される。通常は、多品番に対応するため、安価ですべ
りが良く、摩擦により端子に摩擦痕の発生しにくいプラ
スチック、特にベークライト（フェノール・ホルムアル
デヒド樹脂）が好適に使用されることが多い。但し、振
動、特に超音波振動を本部材に与える場合には、振動の
伝わり易さなどから、金属等が好適に選択される場合が
多い。本部材の形状は、パッケージの形状などによって
変わるが、通常は、第１主面として平面を有し、全体と
しては板状になっていることが多い。以下においては、
本部材を前述と同様に"修正板"と呼ぶこととする。挿入
されるべきピンは、端子の材質、長さ、ピン加工の容易
性などから選択され、超硬合金や金属が好適に使用され
る。当該ピンについても、以下では"挿入ピン"あるいは
単に"ピン"と呼ぶこととする。ここで、第１主面の裏面
とは、修正板で言えば、表面即ちパッケージ本体の当接
する面を第１主面とし、その裏面即ち反対の面に相当す
る。以下では、修正板の第１主面を"表面"と、第１主面
の裏面を"裏面"と呼ぶこととする。

【０００９】振動を与える手段としては、いわゆる超音
波振動子によるのが好適であり、電歪、あるいは磁歪形
振動子が使用される。通常は、プラスチックウェルダー
等の加工機用振動子などが好適であり、出力や周波数
は、修正板やピンあるいはパッケージ本体や端子の材
質、形状等や所望の離脱抵抗などによって、適宜決定さ
れるが、一般的に、周波数は２０ｋＨｚ、４０ｋＨｚの
ものが使用される。場合によっては、超音波振動用のセ
ラミック板等を修正板やピンの保持板等に貼付けること
でも可能である。また、周波数は低いものの、電磁形又
は圧電形のパーツフィーダー用振動機器を使用すること
もできる。

【００１０】

【作用】本発明は、修正板の表面に、概略垂直に複数の
穴をあけ、裏面から挿入するように、当該穴に対応した
位置に配列した挿入ピンを備えている。パッケージ本体
を修正板の表面方向から修正板に当接するようにし、端
子を当該穴に挿入して、その角度や曲がりを修正した場
合において、挿入ピンが裏面から挿入されると、端子先
端が当該挿入ピンの先端に当たる。更に挿入ピンが挿入
されると、端子が表面側に押し戻され、パッケージ本体
が表面から浮き上がることとなる。更に挿入ピンが挿入
されると、ついには端子が当該穴から抜け、パッケージ
は修正板から離脱する。かかる場合に、端子とパッケー
ジ本体の間には引っ張り応力は発生せず、しかも、摩擦
を生じている端子ほどピンからの力を受けるので、一部
の端子のみが修正板から抜けて、パッケージ本体が傾く
ことによって端子を曲げてしまうような動作は起こり得
ない。更に、ピンの挿入長さを適当に選ぶことにより、
パッケージが完全に離脱する前の状態にとどめ、修正後
のパッケージのハンドリングに都合の良いように、修正
板に軽く固定しておくことも出来る。

【００１１】通常、挿入ピンの先端形状は、平面状であ
るが、先端面の中央部を凹状にすると、更に良好な場合
がある。端子の先端が丸められたり、円錐状になってい
る等の場合である。かかる場合には、端子先端が、挿入
ピンの先端と当たったとき、端子先端が凹状の面に沿っ
てピン先端中央部に移動、即ち穴の中央部に移動するた
め、修正が更に行われると共に、端子が穴壁面と接触す
る場合を減らしたり、接触圧力を減らしたりする作用を
有する。ピン先端の形状は、修正板への挿入のし易さか
らは、むしろ凸状になっている方が良いため、先端外周
部は面取りを施し、先端中央部付近のみ凹状となる、い
わゆる火山の如き形状が良い。しかし、先端を碗状ある
いは円錐状にくぼませるだけでももちろん良好である。
凹部の深さや形状等は、ピンの材質や端子の形状、加工
の容易さ等によって決定される。

【００１２】更に、修正板や挿入ピンあるいはパッケー
ジ本体を通じて、端子や穴壁面に振動、特に超音波振動
を与えると、より離脱抵抗が減少する。振動により、端
子あるいは穴壁面が揺すられ、互いに間欠的に接触する
ような作用が生ずるからである。

【００１３】

【実施例】本発明を実施例と共に説明する。図１から３
は、本発明の第１の実施例の作用を示す断面図である。
図１において、パッケージ本体１に固着された端子２の
角度等を修正するため、修正板３の第１主面である表面
４に本体１が当接され、端子２は修正板３にあけられた
穴５に挿入されている。本実施例では、本体１はアルミ
ナセラミック製で、大きさは５０ｍｍ角であり、端子数
は２００本、本体との固着は、銀ろう付けによってい
る。端子２は、０.４５ｍｍφ×３.５ｍｍで、コバール
または４２アロイ製で金メッキが施されている。修正板
３は、ベークライト製である。

【００１４】上記パッケージ本体１を、修正板３から離
脱せしめるため、裏面６から挿入ピン７が修正板３に挿
入される。当該挿入ピン７は、保持板８により固定され
ている。穴５は、端子２の位置に応じて形成されている
ことは言うまでもなく、穴径は前述の如く、端子の径や
許容される公差等によって決定される。また、挿入ピン
の径は、当該穴径やピンの材質等を考慮のうえ選定さ
れ、その位置は、当該穴５従って端子２に対応した位置
に固定されることは、やはり言うまでもない。本実施例
では、穴径は０.５５ｍｍφ、挿入ピン７は鋼製で０.４
φ×１５ｍｍとし、ピン７は、ベークライト製の保持板
８に固定されている。一方、従来のような方法で取り外
す場合、修正精度を下げてでも離脱抵抗が高くなり過ぎ
ることを防止するため、修正板の穴径は０.８５ｍｍφ
としていた。ところで、本実施例では、修正板３を固定
して保持板８を持ち上げているが、逆に保持板８を固定
して修正板３を下げても同じである。また、両者の折衷
的動作でも良い。

【００１５】図２の如く、挿入ピン７がさらに挿入され
ると、端子２と当接し、本体１が表面４から離される。
かかる状態において、挿入ピン７と端子２との間に、圧
縮応力が生ずるが、本体１と端子２の間には応力は発生
しないため、本体１と端子２の間にクラックが入った
り、端子２がちぎれたりすることはない。また、穴壁面
５１との摩擦が偏って生じていても、摩擦の多い端子ほ
ど、圧縮応力が増加するだけに過ぎないから、本体１を
傾けて持ち上げることはなく、従って、端子２を曲げる
ようなことは起こり得ない。

【００１６】図３の如く、更にピン７を挿入すると、端
子２は、完全に穴から抜けて本体１が離脱し、修正工程
は終了する。端子２が完全に抜けると、本体１の位置が
ずれ易くなるため、挿入ピン７の長さを適当に選んだ
り、挿入を適当なところで止めれば、端子２が穴５によ
って軽く固定され、本体１の位置ずれが抑えられ、次工
程へのハンドリングに好適な場合もある。本実施例で
は、端子２が１ｍｍだけ穴５に残る状態で、修正工程を
完了し、本体の離脱を防止している。

【００１７】図４には、挿入ピン７の先端７１の中央部
付近を、凹状とした場合の断面図を示す。図４では、先
端７１が前述の火山型である場合を示す。端子２の先端
２１が、丸められたり、円錐状になっている場合につい
て考慮する。本実施例では、端子２の先端２１は半球状
に丸められている。一方、ピン先端７１は、中央部を上
端面で０.４φ程度の開口となる円錐型の凹状態とする
と共に、外周部は０.０５〜０.１Ｃ程度の面取りをおこ
なっている。ピン７が挿入され、端子の先端２１とピン
の先端７１が当接すると、端子の先端２１は、ピンの先
端７１の凹形状に沿ってすべり、ピンの中央部、従っ
て、穴５の中心に移動することとなる。これにより、端
子２が更に修正されると共に、端子２と穴壁面５１との
接触圧力が下がり、離脱抵抗が減少する。端子の曲がり
具合いにもよるため、直接の比較は困難であるが、本実
施例に於いては、保持板の持ち上げ力をロードセルで測
定したもので換算して、先端を平面にしたものに比べ、
５から１０％の離脱抵抗の減少が確認された。端子側面
に残る摩擦痕は、先端を平面にしたものに比べ、少なく
浅くなった。

【００１８】図５には、振動を修正板３に与えた場合
の、端子２と穴壁面５１の接触の様子を示す。実線が相
互に接触している場合を、破線が離れている場合を表
す。但し、振動は誇張して描かれており、実際の振幅
は、μｍオーダー以下であろう。修正板３に振動を加え
ると、穴壁面５１が振動する。かかる振動によって端子
２は穴壁面５１に叩かれ、同様に振動する。端子２と穴
壁面５１が振動することによって、図５の如く、相互に
接触と離反を繰り返すため、両者間の摩擦抵抗が減少
し、従って、離脱抵抗が減少する。本実施例では、共振
周波数２０ｋＨｚの加工機用の電歪形超音波振動子（図
示しない）を使用した。超音波振動を効率よく伝えるた
め、修正板３はアルミ製とし、振動子と修正板３はボル
トによって締結した。本実施例に於ける入力は、１０Ｗ
程度であり、治具等の構造にもよるが不必要に入力が大
きいと、端子を傷めたり、ボンディングワイヤが切れた
りする可能性がある。上記と同様に、端子の曲がり具合
いにもよるが、本実施例に於いては、超音波振動を加え
ないものに比べ、２０％から４０％の離脱抵抗の減少が
確認された。端子側面の摩擦痕は、明らかに減少の様子
がみられ、ほとんど無い状態となった。尚、本実施例で
は、超音波振動を修正板３に加えたが、保持板８を通じ
てピン７に加えたり、本体１を通じて端子２に加えるこ
とでも同様な効果が得られることは明らかである。

【００１９】

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、半導体パッケージ端子修正治具において、第１主面
を有し、当該第１主面に対して略垂直な１以上の穴を有
し、当該穴に対応した位置に配置した１以上の、当該第
１主面の裏面から挿入すべきピンを有することを特徴と
したので、離脱抵抗が大きい場合でも、ピンを挿入した
時に、端子先端に圧縮応力のみがかかり、本体−端子間
に引張り応力がかかることなく本体が離脱できる。本体
−端子間にクラックが入ったり、端子がちぎれたりする
ことはなく、また、本体が斜めに浮き上がって、端子が
曲がったりすることも無い。

【００２０】更に、当該ピンの先端面中央部を凹状とし
たので、端子先端が丸められたり、円錐状になっている
場合には、ピンと端子が当接した時に端子先端が穴中央
に移動して、修正が更に進むと共に、離脱抵抗が減少
し、押し上げ力が小さい動力で修正が出来る。また、端
子先端に加わる圧縮応力を低減できるので、端子に残る
摩擦痕を少なく、あるいは浅くできると共に、平面ある
いは凸面のピン先端であれば点接触となるのに比べて、
より大きな面積で端子先端に力が加えられるので、端子
先端が圧縮応力でつぶれることが少なくなる。

【００２１】また、当該第１主面を形成する部材、当該
ピン、またはパッケージ本体に振動を与える手段を備え
たので、振動により、端子と穴壁面との接触が抑えら
れ、更に離脱抵抗を減少でき、上記と同様な効果が得ら
れる。従って、本発明によれば、パッケージ取り外しに
際し、高い精度の修正を行っても、信頼性の高い取り外
しが出来、更には、離脱抵抗の低い半導体パッケージ端
子修正治具および半導体パッケージ端っ子修正方法を提
供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の第１番目の動作状態を
示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の第２番目の動作状態を
示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例の第３番目の動作状態を
示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例の振動状態を示す模式図
である。

【図６】端子の角度不具合及び曲がり不具合の状態を示
す模式図である。

【図７】本体を固定して離脱せしめる方法の第１の例で
ある。

【図８】本体を固定して離脱せしめる方法の第２の例で
ある。

【図９】本体を固定して離脱せしめる方法の第３の例で
ある。

【符号の説明】

１、パッケージ本体 ２、端子 ３、修正板 ４、修正板の表面（第１主面） ５、穴 ６、修正板の裏面（第１主面の裏面） ７、挿入ピン ８、挿入ピン保持板 ２１、端子先端部 ５１、穴壁面 ７１、挿入ピン先端部 １０１、真空チャック １０２、本体側面挟持手段 １０３、本体下面支持手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−105744（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32116（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−176156（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−82134（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04 H01L 23/12 H01L 23/50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１主面と、 当該第１主面に対して略垂直な１以上の穴と、 第１主面から挿入されて角度や曲がりが修正された端子
   を押しもどして離脱するために当該第１主面の裏面から
   挿入されるピンと、 端子を離脱する際に、当該第１主面を形成する部材、当
   該ピン、またはパッケージ本体に振動を与える手段と、
   を有することを特徴とする半導体パッケージ端子修正治
   具。
2. 【請求項２】前記振動を与える手段は、超音波振動子に
   よることを特徴とする請求項１の半導体パッケージ端子
   修正治具。
3. 【請求項３】第１主面と、当該第１主面に対して略垂直
   な１以上の穴と、を有する半導体パッケージ端子修正治
   具に対し、第１主面側より半導体パッケージの端子を前
   記穴に挿入し、その角度や曲がりを修正した後、ピンを
   前記第１主面の裏面から挿入し、前記端子を押しもどす
   ことにより、端子を離脱する半導体パッケージ端子の修
   正方法であって、 前記端子を押しもどす際に、当該第１主面を形成する部
   材、当該ピン、またはパッケージ本体に振動を与えるこ
   とを特徴とする端子を離脱することを特徴とする半導体
   パッケージ端子の修正方法。