JPH03270060A - ピングリッドアレイ・パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ピングリッドアレイ・パッケージのネールヘッドピンに
関し、 パッケージ基板とネールヘッドピンとの間の接合強度を
安定且つ向上させることで生産性の向上を図ることを目
的とし、 パッケージ基板上の複数の電極パッドのそれぞれに、ほ
ぼ垂直にネールヘッドピンを導電性接合材を介して接合
させてなるピングリッドアレイ・パッケージであって、
電極パッドと接合するネールヘッドピンのヘッドの形状
を、電極パッドとの接合面を底面とする円錐状に形成し
て構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置分野におけるピングリッドアレイ・
パッケージの構成に係り、特にパッケージ基板とネール
ヘッドピンとの間の接合強度を安定且つ向上させて生産
性の向上を図ったピングリッドアレイ・パッケージに関
する。

近年の半導体装置の分野では集積度の向上に対応して種
々のパッケージ方法が実用化されているが、その一つに
パッケージ基板表面の複数の電極パッドに外部接続用リ
ード端子としてのネールヘッドピンを該パッケージ面に
垂直に接続するピングリッドアレイ（以下ＰＧＡとする
）１パ・ンケージがある。

〔従来の技術〕

第３図は従来のＰＧＡ・パッケージの構成方法を説明す
る断面図であり、（１）は接合前を、（２）は接合時の
状態をそさぞれ示し、また（３）は接合後の所要のＰＧ
Ａ・パッケージを表わしている。

また第４図は問題点を説明する図である。

第３図（１）で、載置台ｌに位置決めされた状態で載置
されているセラミック等からなるノ＜・ソケージ基板２
の上面２ａの所定位置には、例えば直径ｄ１・が０．５
ｍｍで厚さｈが約１０μｍの複数の電極ノくラド３が１
．２７ｍｍの等間隔ピッチでグリ・ラド状に配設されて
いる。

一方、該パッケージ基板２上の各電極パ・ラド３に接合
する鉄−ニッケル系合金（例えばコノ＜−ル）からなる
ネールヘッドピン５は、図に示すように例えば直径ｄ、
が１８０μｍ、長さｌが２＋ｎｍ程度のものであり、そ
の一端には直径ｄ、が４００μｍ。

厚さｔ２が１００μｍ位の偏平な球状をなすヘッド５ａ
が形成されている。

また該ネールヘッドピン５を保持する厚さ（ｔ、）が１
．７ｍｍのピン保持板６には、上記パッケージ基板２の
各電極パッド３と対応する位置に例えば径ｄ４が２５０
μｍ程度で片側開口部に逆円錐形の座繰り６ａを持つ貫
通孔６ｂが形成されている。

そこで、上記ネールヘッドピン５のヘッド５ａ部分に接
合材としてのロー材４を被着させた後、直状の他端側を
該ピン保持板６の座繰り６ａ部分から挿入すると、図に
示す如く該ネールヘッドピン５のヘッド５ａが座繰り６
ａ部分に嵌まり込んだ状態で保持されるが、この際ネー
ルヘッドピン５の先端はピン保持板６の他面（図では下
面）から僅かに突出することになる。

そこでネールヘッドピン５が挿入、保持されているピン
保持板６を矢印ａのように上下反転させて上述したパッ
ケージ基板２に各ネールヘッドピン５と電極パッド３が
対応するように載置すると、（２）で示す状態とするこ
とができる。

次いで破線Ａで示すような平板状の錘７を突出するネー
ルヘッドピン５の先端部に配置し該ネールヘッドピン５
のヘッド５ａを電極パッド３に押圧したまま全体を８５
０℃程度に加熱すると、溶融した上記ロー材４によって
各ネールヘッドピン５を対応する電極パッド３にほぼ垂
直に接合することができる。

そこでピン保持板６を上方に抜き取り更にパッケージ基
板２を載置台ｌから取り外すことで、（３）に示すよう
な所要のＰＧＡ・パッケージ８を得ることができる。

ネールヘッドピン５の接合部分を拡大した第４図で、（
ｉ）は接合時の状態を示し、また（ｉｉ）は接合時のロ
ー材の流れを表わす図である。

（ｉ）で、２がパッケージ基板、３が電極パッド、４が
ロー材、５がネールヘッドピン、　５ａが該ネールヘッ
ドピン５のヘッドをそれぞれ表わしていることは第３図
と同様である。

ここで第３図で説明した錘７を置くことでネールヘッド
ピン５にはその上方から矢印すで示す荷重が掛かるが、
この際ヘッド５ａの押圧面（図の下面）から押し出され
る溶融したロー材４は、（ｉｉ）に示すように上記ヘッ
ド５ａの偏平な球面状をなす外面に沿って拡がったり電
極パッド３の周辺部の方向に拡がることになる。

次にロー材４が凝固する際には、水平方向のベクトルＦ
１と垂直方向のベクトルＦ、とに分解できる応力Ｆが発
生する。

なおこの場合における応力Ｆの水平方向のベクトルＦ１
に対する角度ｅは一般にヌレ角度と言われているもので
、該ヌレ角度ｅが大きい程垂直方向のベクトルＦ２が大
きくなる。

特にこの場合、垂直方向のベクトルＦ２は該ロー材４を
電極パッド３から剥離する方向に働くため、該電極パッ
ド３に剥離方向の応力を付与することになり、該電極パ
ッド３のパッケージ基板２からの剥離やパッケージ基板
２自体へのクラック等の発生を誘起することから、結果
的にパッケージとしての機能を損なうことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のピングリッドアレイ・パッケージの構成では、電
極パッドのパッケージ基板からの剥離やパッケージ基板
２自体へのクラック等の発生を誘起するためパッケージ
としての機能を損なう事があると言う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、パッケージ基板上の複数の電極パッドの
それぞれに、ほぼ垂直にネールヘッドピンを導電性接合
材を介して接合させてなるピングリッドアレイ・パッケ
ージであって、電極パッドと接合するネールヘッドピン
のヘッドの形状が、電極パッドとの接合面を底面とする
円錐状に形成されているピングリッドアレイ・パッケー
ジによって解決される。

〔作　用〕

ネールヘッドピンのヘッド形状を変更することで、電極
パッド面に対する垂直方向の力すなわち剥離方向の力Ｆ
、を小さくすることができる。

本発明では接合材のラドピンのヘッド部の形状を低い高
さの円錐状にすることで、接合材のヘッド周辺部でのヌ
レ角度を小さくして剥離方向の力を弱めると共に、電極
パッド面との間の接触面積の増大を図るようにしている
。

従って、電極パッドに掛かる剥離方向の力が減少すると
共に電極パッドとの間の接合力を大きくすることができ
てパッケージとしての機能を損なうことがないピングリ
ッドアレイ・パッケージを容易に得ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になるピングリッドアレイ・パッケージ
の構成例を示す断面図であり、第３図同様に（Ａ）は接
合前を、（Ｂ）は接合時の状態をそれぞれ示し、また（
Ｃ）は接合後の所要のＰＧＡ・パッケージを表わしてい
る。

また第２図は接合時の接合材の流れ状況を説明する図で
ある。

第１図（Ａ）で、載置台ｌ上のパッケージ基板２の上面
２ａの所定位置には、第３図で説明した複数の電極パッ
ド３が配設されている。

また、該パッケージ基板２の各電極パッド３に接合する
鉄−ニッケル系合金（例えばコバール）からなるネール
ヘッドピン１１は第３図で説明した直径と長さを有して
いるが、その一端には直径ｄ、が６００μｍ、厚さｔ４
が５０μｍ位の円錐状のヘッド１１ａが形成されており
、更に該ヘッド１１ａには接合材としてのロー材４が被
着されている。

また該ネールヘッドピン１１を保持する厚さが１゜７ｍ
ｍのピン保持板６は、第３図で説明したものと同様のも
のである。

そこで、上記ネールヘッドピン１１の直状の他端側を該
ピン保持板６の逆円錐形の座繰り６ａ方向から挿入する
と、第３図と同様にネールヘッドピン１１のヘッド１１
ａが座繰り６ａ部分に嵌まり込んで保持されるが、この
際ネールヘッドピン１１の先端は該ピン保持板６の他面
（図では下面）から突出している。

そこでネールヘッドピン１工が挿入、保持されたピン保
持板６を矢印ａのように上下反転させて上述したパッケ
ージ基板２に各ネールヘッドピン１１と電極パッド３が
対応するように載置して（Ｂ）で示す状態とする。

次いで第３図同様に、破線Ａで示す板状の錘７を突出す
るネールヘッドピン１１の先端部に配置し、該ネールヘ
ッドピン１１のヘッドＩｌａをロー材４を介して電極パ
ッド３に押圧したまま全体を８５００Ｃ程度に加熱して
各ネールヘッドピン１１を対応する電極パッド３と接合
し、ピン保持板６を上方に抜き取り更にパッケージ基板
２を載置台１から取り外すことで、（Ｃ）で示す所要の
ＰＧＡ・パッケージ１２を得ることができる。

第４図同様にネールヘッドピン１１の接合部分を拡大し
た第２図で、（ａ）は接合時の状態を示し。

（ｂ）はロー材の流れ状態を表わす図である。

（ａ）で、２がパッケージ基板１３が電極パッド。

４がロー材、　１１ａがネールヘッドピン１１のヘッド
をそれぞれ表わしていることは第１図と同様である。

ここで第１図で説明した錘７をネールへラドビン１１の
突出する端部側に置くことでネールヘッドピン１１には
その上方から矢印すで示す荷重が掛かるが、この際ヘッ
ド１１ａの押圧面（図の下面）から押し出される溶融し
たロー材４は、上記ヘッド１１ａの側面および電極パッ
ド３の周辺部に向かって拡がることになる。

ロー材４の凝固状態を示す（ｂ）で、ロー材４が凝固す
る際には水平方向のベクトルｆ、と垂直方向のベクトル
ｆ、とに分解できる応力ｆがヌレ角度θの方向に発生す
ることは第４図と同様であるが、特にこの場合には第４
図と比較すると、ｆ＝Ｆ ｆｔ　＞Ｆｔ ｆｔ＜Ｆｔ θ　〈ｅ が成立する。

このことはヌレ角度θを小さくすることによって垂直方
向のベクトルｆ２を小さくできることを意味する。

従って、ロー材４の凝固時に電極パッド３に掛かる剥離
方向の応力ｆ、が小さくなることから、電極パッド３の
パッケージ基板２からの剥離やパッケージ基板２白休へ
のクラック等の発生を抑制することができてパッケージ
としての機能の低下をなくすことができる。

更にかかるネールヘッドピン１１を使用したＰＧＡ・パ
ッケージ１２では、ネールヘッドピン１１のヘッド１１
ａの直径ｄｓで形成される全面が接合面として有効に利
用できるため、電極パッド３との間の接合力を第４図の
場合よりも大きくできるメリットがある。

なお本発明に使用するネールヘッドピン１１は通常の鍛
造技術で容易に形成することができる。

また本実施例で示したネールヘッドビン１１の材質や寸
法は特に限定されるものではなく、他の材質や寸法の場
合でも同様の効果が得られることを実験的に確認してい
る。

（発明の効果〕 上述の如く本発明により、パッケージ基板とネールヘッ
ドピンとの間の接合強度を安定且つ向上させて生産性の
向上を図ったピングリッドアレイ・パッケージを提供す
ることができる。

１１ハ＊−ルヘッドピン、Ｉｌａはヘット、１１ｂは側
面、 １２はピングリッドアレイ・パッケージ、をそれぞれ表
わす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるピングリッドアレイ・パッケージ
の構成例を示す断面図、 第２図は接合時の接合材の流れ状況を説明する図、 第３図は従来のＰＧＡ・パッケージの構成方法を説明す
る断面図、 第４図は問題点を説明する図である。 である。 図において、 ｌは載置台、　　　　　２はパッケージ基板、２ａは上
面、　　　　　　　３は電極パッド、４はロー材（接合
材）、６はビン保持板、６ａは座繰り、　　　　　　７
は錘・ （３） （Ｃ） 本発明１こなるピ／クリント７レイ パ／ゲージの ｊｆｌｋ戊別庖示す断面図 第１襖 （改） （ｂン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　パッケージ基板上の複数の電極パッドのそれぞれに、
   ほぼ垂直にネールヘッドピンを導電性接合材を介して接
   合させてなるピングリッドアレイ・パッケージであって
   、 電極パッド（３）と接合するネールヘッドピン（１１）
   のヘッド（１１ａ）の形状が、電極パッド（３）との接
   合面を底面とする円錐状に形成されていることを特徴と
   したピングリッドアレイ・パッケージ。