JP3771084B2

JP3771084B2 - 半導体集積回路装置用トレイ

Info

Publication number: JP3771084B2
Application number: JP12432699A
Authority: JP
Inventors: 滋千本松; 学石川
Original assignee: NEC Electronics Corp; Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: NEC Electronics Corp; Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: US6357595B2; CN1272450A; TW457619B; US20020003101A1; KR20010014840A; SG85703A1; KR100390324B1; CN1133571C; MY125134A; EP1049138A2; JP2000315723A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置、特にボールグリッドアレイタイプやピングリッドアレイタイプのようにパッケージ下面に配線用端子を有する半導体集積回路装置（以下「半導体装置」という）を収納するためのトレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のパッケージタイプとしてボールグリッドアレイタイプ又はピングリッドアレイタイプと称されるものがある。前者は、図１０に示すように、配線用端子であるボール端子１がパッケージ２（図示のパッケージ２は基板３とその上部を覆うモールドレジン４からなる）の下面にマトリックス状に配置されたものであり、後者は、ボール端子１に代えてリードピンが用いられたもの（図示しない）である。これらはいずれも、一般的なクアドフラットパッケージに比較して配線用端子の数を多くできる、電気ノイズの発生が少ない等の特徴を有する。
【０００３】
一般に、ボールグリッドアレイタイプの半導体装置（以下「ＢＧＡ」という）５又はピングリッドアレイタイプの半導体装置（以下「ＰＧＡ」という）は専用トレイの収納部に収納されて、搬送や試験等が行われる。従来のトレイにおける収納部は、半導体装置のパッケージとほぼ同形の凹部からなっている。また、半導体装置の端子はトレイとの接触を嫌うため、収納部の底面中央部には、ボール端子群又はリードピン群を受け入れる穴（貫通孔又は凹部）が形成されている。従って、従来のトレイは、収納部の底面外周部により半導体装置におけるパッケージの下面外周部（最外周のポール端子又はリードピンよりも外側の部分であり、例えば図１０の（ｂ）において符号６で示す部分）を支持すると共に、収納部の壁面により水平方向の移動を規制するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッケージの下面外周部の幅が小さい場合、端子受入れ用の穴の内壁面にボール端子又はリードピンが接したり、穴にパッケージの縁部が入り込んだりする可能性がある。特に、近年のパッケージのコンパクト化に伴い、パッケージの下面外周部の幅が狭小化しているため、かかる問題点は顕著となってきている。
【０００５】
そこで、本発明は、ＢＧＡやＰＧＡのようなパッケージ下面に配線用端子を有する半導体装置を収納するトレイであって、パッケージの下面外周部の広狭によらず、配線用端子が収納部の壁面等に接触することなく半導体装置を確実に支持することのできるトレイを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、パッケージの下面に配線用端子を有する半導体装置を収納する第１の収納部を一面に有するトレイにおいて、第１の収納部が、半導体装置を収納した場合に当該半導体装置の周囲に配置される第１の壁面を有し、第１の壁面が、半導体装置のパッケージの縁部を支持するが、配線用端子との接触は避けるような傾斜角度をもって傾斜されている第１の壁面部分を有することを特徴としている。
【０００７】
かかる構成においては、傾斜した第１の壁面部分がパッケージの縁部のみに接し、これを支持することができる。
【０００８】
また、半導体装置の位置ずれを抑えるために、第１の壁面に、第１の壁面部分の上端縁から上方に延びる第２の壁面部分を設けることが好ましい。この第２の壁面部分は、第１の壁面部分の前記傾斜角度よりも大きい傾斜角度をもって傾斜されたものであることが有効である。
【０００９】
更に、本発明によるトレイは、第１の収納部とは反対の側の面に、当該トレイを上下反転させた場合に配線用端子を上向きとした状態で半導体装置を収納することができる第２の収納部を有し、同型のトレイを重ね合わせた場合に、一方のトレイにおける第２の収納部が他方のトレイにおける第１の収納部と協働して半導体装置を収納する空間を形成するようになっていることを特徴としている。
【００１０】
この構成により、トレイに収納された半導体装置の上下方向の動きを抑制することが可能となり、トレイを重ねて上下反転させた場合に、下側となったトレイの第２の収納部に半導体装置を容易に移し替えることができる。
【００１１】
第２の収納部の形態としては、配線用端子を上向きとした状態で半導体装置を収納した場合に当該半導体装置の周囲に配置され且つ半導体装置のパッケージの縁部を支持するような傾斜角度をもって傾斜されている第３の壁面部分を有する第２の壁面を備えるものが考えられる。このような傾斜した第３の壁面部分を有する構成では、支持部がパッケージ縁部だけとなる。
【００１２】
なお、半導体装置のパッケージ下面の形状が略正方形である場合においては、第１の収納部を、４つの前記第１の壁面を略正方形に配置したものから画成し、第１の壁面における第１の壁面部分がそれぞれ、半導体装置のパッケージ下面の各縁部を支持するようにすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、パッケージ下面が略正方形のＢＧＡ（図１０に示すもの）５を収納するための本発明によるトレイ１０の一実施形態を示している。ここで、本明細書においては、特に断らない限り、トレイ１０の通常の使用状態、すなわちトレイ１０を水平に置いた状態を基準状態として「上」、「下」等の語を使用する。また、図１の状態において、見える側の面をトレイ１０の表面、見えない側の面をトレイ１０の裏面と称することとする。
【００１４】
本発明によるトレイ１０は色々な材料から種々の方法で作られ得るが、耐熱性のある導電性合成樹脂、例えば炭素粒子若しくは繊維、又は金属粒子若しくは繊維等の導電性充填剤が混入されたポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリアクリルスルホン系樹脂又はポリエステル系樹脂等からなる一体成型体が好ましい。製造が容易であり、軽量で取扱いが容易だからである。また、導電性である理由は、収納すべき半導体装置が静電気により損傷する恐れがあるので帯電を防止するためである。
【００１５】
図示のトレイ１０は長方形のプレート形状をなし、その表面には、直線状の凸条１２が複数本形成されている。凸条１２は、トレイ１０の長手方向（長辺）と平行に延びるものと、トレイ１０の短手方向（短辺）と平行に延びるものとがある。長手方向の凸条１２ａは一定のピッチで配列されており、短手方向の凸条１２ｂも同ピッチで配列されている。このように凸条１２は格子状に配列され、格子の目の部分、すなわち隣合う１対の長手方向凸条１２ａと、隣合う１対の短手方向凸条１２ｂとにより囲まれた部分は、それぞれ、１個のＢＧＡ５を収納する収納部（第１の収納部）１４として機能するようになっている。
【００１６】
なお、トレイ１０の最外周部に配置されている凸条１２ｅは、トレイ１０を複数枚重ね合わせて使用する場合に、上側のトレイ１０の周縁部から下方に突出する外枠部１６の内側に嵌合し、トレイ１０を位置決めし且つ横ずれを防止するための位置決め手段としても機能する（図６を参照）。
【００１７】
図２は図１の部分IIを拡大して示した平面図であり、図３は同部分の底面図である。また、図４は図２のIV−IV線に沿っての断面図であり、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿っての断面図である。これらの図から理解されるように、収納部１４は、パッケージ２の下面形状が略正方形であるＢＧＡ５を収納するものであるため、当該収納部１４を囲む４本の凸条１２における壁面（第１の壁面）１８はそれぞれ、同一形状、同一寸法となっている。また、収納部１４は、図４及び図５に示すように、鉛直方向において下部領域２０と上部領域２２とに区分されている。
【００１８】
収納部１４の下部領域２０は、ＢＧＡ５を水平状態で適正に収容した場合にＢＧＡ５を支持する領域であり、収納部１４の主要領域をなすものである。この下部領域２０における各凸条１２の第１の壁面部分（以下「下部壁面」という）２４は、下方ほど収納部１４の中心側に傾斜している。言い換えるならば、互いに対向する下部壁面２４の上端間の間隔（図４においてＬ₁で示す間隔）は、図１０に示すＢＧＡパッケージ２の一辺の長さＬ₀よりも僅かに大きく、下端間の間隔（図３においてＬ₂で示す間隔）はＬ₀よりも小さくされている。
【００１９】
従って、ＢＧＡ５を水平状態のまま上方から収納部１４の下部領域２０へと下降させると、図２、図４及び図５の二点鎖線で示すように、ＢＧＡパッケージ２の下面の各下縁部が傾斜した対応の下部壁面２４と接し、支持される。前述したように、収納部１４を囲む４つの下部壁面２４は同一寸法且つ同一形状であるため、ＢＧＡ５は４つの下部壁面２４の同じ高さ位置で水平に支持されることとなる。
【００２０】
このように、ＢＧＡ５はパッケージ２の下縁部でのみ支持されるため、パッケージ２の下面外周部６の幅（図１０の（ｂ）においてｗで示す幅）が狭小であっても支持が可能である。
【００２１】
しかしながら、ＢＧＡ５を支持した状態において、ボール端子１が収納部１４の下部壁面２４と接することは避けなければならない。このため、水平面に対する下部壁面２４の傾斜角度（図４においてαで示す角度）は、ＢＧＡパッケージ２の下縁部と最外周のボール端子１とで作る斜面の傾斜角度（図１０の（ａ）においてβで示す角度）よりも大きくなること必須条件となる。なお、この条件を満たしたとしても、下部壁面２４の傾斜角度αが４０度よりも下回ると、トレイ１０に僅かな振動を加えただけでＢＧＡ５が収納部１４で位置ずれを起こしてしまうため、傾斜角度αは４０度以上であることが望ましい。また、下部壁面２４の傾斜角度αが７０度を越えた場合、ＢＧＡパッケージ２が下部壁面２４に食い込んだ状態となり取外しが困難となるため、傾斜角度αは７０度以下であることが望ましい。
【００２２】
また、ＢＧＡ５の支持状態において、ボール端子１が収納部１４の底面２６に接してはならない。このため、収納部１４の底面２６からパッケージ支持点Ｓまでの高さ（図４においてＨ₁で示す高さ）は、パッケージ２の下面からボール端子１の下端までの長さ（図１０の（ａ）においてｈで示す長さ）よりも大きくされている。
【００２３】
一方、収納部１４の上部領域２２における各凸条１２の第２の壁面部分（以下「上部壁面」という）２８は、下部壁面２４により支持されているＢＧＡ５が位置ずれを起こした場合に、その位置ずれを規制するようになっている。上部壁面２８は、水平面に対する傾斜角度（図４においてγで示す角度）が下部壁面２４の傾斜角度αよりも大きな角度、好ましくは８５度〜９０度とされている。このように下部壁面２４の上端縁から上部壁面２８が急峻に立ち上がった形態では、ＢＧＡ５が水平方向において位置ずれを起こしたとしても、下部壁面２４と上部壁面２８との間の境界線３０にＢＧＡパッケージ２の下縁部が到達すると、それ以上の水平方向の移動は上部壁面２８により阻止されることになる。
【００２４】
なお、パッケージ支持点Ｓから上部壁面２８の上端縁までの高さ（図４においてＨ₂で示す高さ）は、パッケージ２の厚さよりも大きいことが好ましい。例えばトレイ１０上に平板（図示しない）を載置した場合、平板の下面と収納部１４とで囲まれる空間にＢＧＡ５が完全に収まり、平板との干渉を避けることができるからである。また、ＢＧＡ５を収納部１４に収納するのを容易にするため、上部壁面２８の上端縁は符号３２で示すように面取りされていることが好ましい。
【００２５】
また、上述した下部壁面２４及び上部壁面２８は、収納部１４を囲んでいる凸条１２の部分の全長にわたっている必要はなく、図示実施形態においては、収納部１４のコーナー部における凸条１２の肉厚は薄くされている。従って、この部分ではＢＧＡパッケージ２のコーナー部は浮いた状態となる。
【００２６】
ところで、ＢＧＡ収納用トレイでは、例えばボール端子１を検査する場合、ＢＧＡ５が収納された第１のトレイの上に空の第２のトレイを重ね、そして、これらのトレイを重ねたまま上下反転させることで、ＢＧＡ５のボール端子１を上向きとする方法が採られることがある。この上下反転の際に第２のトレイでもＢＧＡを収納することができるように、第２のトレイの裏面側にも収納部を設けることが一般的である。
【００２７】
そこで、図示実施形態のトレイ１０においても、その裏面側に複数の収納部（第２の収納部）３４を有している。これらの裏面側収納部３４は前述の表面側収納部１４と同数あり、それぞれ、表面側収納部１４の直下に形成されている。従って、図６に示すように、１枚のトレイ１０Ａ上に別の同型のトレイ１０Ｂを重ね、下側トレイ１０Ａにおける最外周の凸条１２ｅと上側トレイ１０Ｂにおける外枠部１６とを係合させた場合、下側トレイ１０Ａの表面側収納部１４のそれぞれを覆うように上側トレイ１０Ｂにおける対応の裏面側収納部３４が配置され、両者間に１個のＢＧＡ５を収納する空間が形成される。
【００２８】
より詳細には、トレイ１０の裏面側の各収納部３４は、図３からも理解されるように、トレイ１０の裏面から下方に突出した４本の突起片３６から形成されている。各突起片３６は収納部３４の各コーナー部、すなわちトレイ１０表面の凸条１２の交差部に対応する位置に配置されている。また、この突起片３６は、水平断面においてＬ字状をなしており、その内側の壁面（第２の壁面）３８がＢＧＡパッケージ２のコーナー部を規制するよう、位置決めされている。２枚のトレイ１０Ａ，１０Ｂを重ね合わせた場合、１つの裏面側収納部３４を画定する４本の突起片３６は、対応する表面側収納部１４のコーナー部に嵌合され、各突起片３６の外側の壁面４０は凸条１２の薄肉部分の内面に対面した状態となる。この状態では、下側トレイ１０Ａの表面側収納部１４の底面２６と、上側トレイ１０Ｂの裏面側収納部３４の底面４２と、凸状１２及び突起片３６とにより閉じられた空間が形成され、この空間内でＢＧＡ５は上下方向にも移動が規制された状態で収納される。
【００２９】
なお、対向する壁面３８間の最小間隔はＢＧＡパッケージ２の最大長さよりも大きいため、トレイ１０の表裏を反転させて、裏面側収納部３４にＢＧＡ５を配置した状態は、図３及び図７に示すように、パッケージ２の上面が収納部３４の底面４２に接した状態となる。
【００３０】
以上、本発明により一実施形態の基本的な構成について説明したが、上記構成において、収納部１４，３４の各部寸法や位置、形状、壁面１８，３８の傾斜角度等については、扱うＢＧＡの寸法やパッケージの材料等により種々変更され、実験やシミュレーションを通じて調整していく必要がある。例えば、トレイ１０に振動を加えた場合にはＢＧＡ２に位置ずれが生ずるが、位置ずれにも、トレイ１０の長手方向又は短手方向に沿ってパッケージ下縁部が下部壁面２４上を摺動するような態様、ＢＧＡパッケージ２が上側トレイ１０Ｂの裏面に接するように上下動する態様、ＢＧＡ５の中心点を中心として回転するような態様、互いに対向するコーナー部を支点として揺動するような態様等、色々な態様がある。よって、このような動きがＢＧＡ５に生じ得ることを考慮し、常にボール端子１がトレイ１０の面に接しない条件を定める必要がある。勿論、かかる条件を満たすため、壁面２４，２８，３８の形状は必ずしも平面である必要はなく、凸状又は凹状に湾曲される等の変形がなされてもよい。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に述べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、上記実施形態におけるトレイ裏面側の突起片３６はＢＧＡ５を支持する構成となっていないが、図８に示すように、突起片３６の内側壁面を傾斜面（第３の壁面部分）４４とし、パッケージ２の上縁部を傾斜面４４で支持し得るようにしてもよい。また、図９に示すように、突起片３６の内側壁面に段差部４６を形成し、この段差部４６でパッケージ２の上面の外周部を支持するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態はＢＧＡ用のトレイ１０であるが、本発明は、ＰＧＡやパッケージの下面に配線用端子を有するその他の半導体装置を収納するためのトレイにも適用可能である。
【００３３】
更に、上記実施形態では、パッケージ下面が略正方形の半導体装置を収納するものとしているが、他の形状のパッケージを有する半導体装置に対しても本発明は適用可能である。すなわち、かかる場合、半導体装置を連続的又は不連続に囲む収納部の壁面にパッケージの縁部を支持する傾斜壁面部分を設ければよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のトレイによれば、配線用端子部がパッケージの下面の外周縁に近い位置に配置されていたとしても、半導体装置を支持することができる。しかも、支持はパッケージの縁部のみで行われるので、ボール端子と収納部の壁面や底面との接触を防止することができる。従って、本発明のトレイを用いた場合、半導体装置を収納し搬送する場合、ボール端子の接触による破損、変形、汚れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＢＧＡ収納用のトレイの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のII部を拡大して示す平面図である。
【図３】図２と同じ部分の底面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線に沿っての断面図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ線に沿っての断面図である。
【図６】図１に示すトレイを２枚重ねた状態を示す断面部分図である。断面位置は図４と同じである。
【図７】図１のトレイ裏面側の収納部にＢＧＡを配置した状態を示す断面部分図である。断面位置は図４と同じである。
【図８】本発明によるトレイの変形実施形態を示す断面部分図である。断面位置は図４と同じである。
【図９】本発明によるトレイの別の変形実施形態を示す断面部分図である。断面位置は図４と同じである。
【図１０】本発明のトレイに収納され得るＢＧＡを示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
１…ボール端子（配線用端子）、２…パッケージ、５…ＢＧＡ（半導体集積回路装置）、１０…トレイ、１２…凸条、１４…第１の収納部、１８…第１の壁面、２４…下部壁面（第１の壁面部分）、２８…上部壁面（第２の壁面部分）、３０…境界線、３４…第２の収納部、３６…突起片、３８…第２の壁面、４４…傾斜面（第３の壁面部分）。

Claims

パッケージ（２）の下面に配線用端子（１）を有する半導体集積回路装置（５）を収納する第１の収納部（１４）を一面に有する半導体集積回路装置用トレイ（１０）であって、
前記第１の収納部（１４）が、半導体集積回路装置（５）を収納した場合に当該半導体集積回路装置（５）の周囲に配置される第１の壁面（１８）を有し、
前記第１の壁面（１８）が、第１の傾斜角度（α）をもって傾斜されている第１の壁面部分（２４）と、前記第１の壁面部分（２４）の上端縁（３０）から上方に延び、且つ、前記第１の傾斜角度（α）よりも大きな第２の傾斜角度（γ）をもって傾斜されている第２の壁面部分（２８）とを有し、
前記第１の傾斜角度（α）が、半導体集積回路装置（５）を前記第１の収納部（１４）に収納した状態において該半導体集積回路装置（５）のパッケージ（２）の縁部を支持するが、配線用端子（１）との接触は避ける角度となっている、
ことを特徴とする半導体集積回路装置用トレイ。
前記第１の収納部（１４）とは反対の側の面に、当該トレイ（１０）を上下反転させた場合に配線用端子（１）を上向きとした状態で半導体集積回路装置（５）を収納することができる第２の収納部（３４）を有し、
同型のトレイ（１０Ａ，１０Ｂ）を重ね合わせた場合に、一方のトレイ（１０Ｂ）における前記第２の収納部（３４）が他方のトレイ（１０Ａ）における前記第１の収納部（１４）と協働して半導体集積回路装置（５）を収納する空間を形成するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置用トレイ。
前記第２の収納部（３４）が、配線用端子（１）を上向きとした状態で半導体集積回路装置（５）を収納した場合に当該半導体集積回路装置（５）の周囲に配置される第２の壁面（３８）を有し、
前記第２の壁面（３８）が、半導体集積回路装置（５）のパッケージ（２）の縁部を支持するような傾斜角度をもって傾斜されている第３の壁面部分（４４）を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路装置用トレイ。
前記第１の収納部（１４）に収納される半導体集積回路装置（５）のパッケージ（２）の下面の形状が略正方形である場合において、
前記第１の収納部（１４）が、略正方形に配置された４つの前記第１の壁面（１８）からなり、
前記第１の壁面（１８）における前記第１の壁面部分（２４）がそれぞれ、半導体集積回路装置（５）のパッケージ（２）の下面の各縁部を支持するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置用トレイ。