JPH07288295A - 半導体装置およびその製造方法ならびに実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージまたは支持基板等に対するピンの
配置精度や、ピンの修正作業を必要以上に厳格にするこ
となく、円滑な実装作業を実現することが可能な半導体
装置を提供する。 【構成】 パッケージベース１０の底面１０ａに突設さ
れた複数のピン２０は、その各々の先端部までの長さ寸
法が各列毎に異なり、パッケージベース１０の一辺から
対向する他辺側に向かって各列毎にピン２０の長さ寸法
が漸増するような分布を持つようにした半導体装置であ
る。実装時には、最も長い寸法を持つピン２０の列か
ら、各列毎に順に実装基板の対応する実装孔に挿入す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造技術ならびに実装技術に関し、特に、ピン数の多い半
導体装置の製造および実装工程に適用して有効な技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置に対する高機能化
および高集積化の要請に呼応して、半導体装置と外部と
の間における電気信号等の授受を行うピン数は飛躍的に
増大し、数百ものピンを持つ半導体装置が出現するに至
っている。これに伴って、たとえば、特開平３−２６１
１６５号公報等の文献にも記載されているように、ＰＧ
Ａ（Pin Grid Array）等の封止形態を採用することが知
られている。すなわち、このＰＧＡは、図９に例示され
るように、パッケージＰの一主面に、ほぼ全面にわたっ
て長さの等しい多数のピンＱを突設配置し、これらのピ
ンを、実装基板に穿設された同一ピッチの実装孔に圧入
することによって実装を行う構成としたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のような
ＰＧＡを実装する場合には、長さの等しい全てのピンの
先端位置が、実装基板の挿入孔の位置に所定の精度で一
致していなくてはいけない。ところが、ＰＧＡは、半導
体装置の組み立て、選別、運搬工程等において外力を受
けて変形（曲がり）する懸念がある。この場合、ピンの
曲がりを修正した後に実装基板に対して挿入することに
なるが、ピンが多数になるほど、この修正は難しくな
り、手作業で行う場合には煩瑣な作業となり、所要時間
も長くなる。また、ピンの数が多くなるほど、パッケー
ジ製造時においてピンの位置がばらつく可能性も高い。
また、実装基板側の挿入孔の配置精度のばらつきも大き
くなる。

【０００４】一方、実装基板上に多数の半導体装置等の
部品を高密度に搭載しようとすると、挿入孔の径は小さ
いほうがよい。このため、円滑な実装作業を実現するた
めには、実装基板の挿入孔の位置とＰＧＡのピンの位置
の位置合わせ精度は、より高くすることが要求され、上
述のようなピンの曲がり等の修正作業は、一層困難なも
のとなる。

【０００５】本発明の目的は、パッケージまたは支持基
板等に対するピンの配置精度や、ピンの修正作業を必要
以上に厳格にすることなく、円滑な実装作業を実現する
ことが可能な半導体装置を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、パッケージまたは支
持基板に突設されるピン群の位置精度や修正作業を簡略
化することが可能な半導体装置を提供することにある。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、パッケージま
たは支持基板等に対するピンの配置精度や、ピンの修正
作業を必要以上に厳格にすることなく、円滑な実装作業
を実現することが可能な半導体装置の製造技術および実
装技術を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明は、パッケージまたは支
持基板の一主面に複数のピンを突設してなる半導体装置
において、複数のピンの長さ分布に変化を持たせたもの
である。この場合、複数のピンの長さ分布が、当該ピン
の配置領域の一辺また一隅から他辺または他隅部に向か
って個々のピンの長さが漸増するような分布となるよう
にすることができる。また、複数のピンの長さ分布が、
当該ピンの配置領域の周辺部から中央部に向かって個々
のピンの長さが漸増するような分布となるようにするこ
とができる。

【００１１】また、本発明は、パッケージまたは支持基
板の一主面に複数のピンを突設してなる半導体装置の製
造方法において、パッケージまたは支持基板の一主面に
複数のピンを突設する第１の段階と、複数のピンの長さ
分布が変化を持つように、複数のピンを切断する第２の
段階とを行うものである。この第２の段階では、たとえ
ば、複数のピンの長さ分布は、当該ピンの配置領域の一
辺また一隅から他辺または他隅部に向かって個々のピン
の長さが漸増するような分布、またはピンの配置領域の
周辺部から中央部に向かって個々のピンの長さが漸増す
るような分布を持つように、複数のピンを異なる長さで
切断する。また、第２の段階では、基準面から当該基準
面に対して所望の傾斜を持つ切断面に貫通して穿設さ
れ、複数のピンが挿通される貫通孔を持つ治具を用い、
基準面側から貫通孔に対して複数のピンを挿通し、切断
面に突出した複数のピンの先端部を切断面に沿って切り
落とすことができる。

【００１２】また、本発明は、パッケージまたは支持基
板の一主面に複数のピンを突設してなる半導体装置の製
造方法において、パッケージまたは支持基板の一主面
に、長さの異なる複数のピンを植設することにより、複
数のピンの長さ分布が変化を持つようにしたものであ
る。

【００１３】また、本発明は、パッケージまたは支持基
板の一主面に複数のピンを突設してなる半導体装置の製
造方法において、パッケージまたは支持基板に対するピ
ンの取り付け後、ピンを保護する保護部材を装着するも
のである。

【００１４】また、本発明は、半導体装置のパッケージ
または支持基板の一主面に突設された複数のピンを、実
装基板に穿設された複数の実装孔にそれぞれ挿入するこ
とによって、半導体装置を実装基板に固定する半導体装
置の実装方法において、複数のピンの長さ分布に変化を
持たせ、より長いピンから順に実装孔に挿入するもので
ある。この場合、挿入完了後、実装基板を貫通して突出
したピンの先端部を必要に応じて切り落とすことができ
る。

【００１５】

【作用】従来のＰＧＡを実装基板の実装孔に挿入しよう
とする場合、全ピンが同じ長さで、先端部が揃っている
ため、実装孔に全てのピンを同時に挿入する必要があ
る。そのためには、予め、全ピンの先端部が実装基板の
実装孔の位置に合致するように修正する必要があった。

【００１６】これに対して、本発明の半導体装置では、
複数のピンの長さ分布に変化を持たせているため、実装
基板の挿入孔に対して複数のピンを挿入する場合、全ピ
ンを同時に挿入する必要はなく、長いピンから順に挿入
孔に挿通してゆくことができる。一旦、先端部が挿入孔
に入ったピンはパッケージや実装基板を横方向にずらし
ても抜けないため、次に挿入するピンの位置が対応する
挿入孔からずれていても、実装基板やパッケージを相対
的に横方向にずらすことによって位置を合わせながら順
次挿入して行くことができる。たとえば、複数のピンの
先端部を通る包絡面がパッケージの一主面に対する傾斜
平面となるようにした場合には、実装基板に対してパッ
ケージを適宜傾斜させながら、ピンの位置を対応する挿
入孔に的確に合わせながら円滑に挿入作業を遂行でき
る。

【００１７】このことにより、従来のように、全ピンの
位置を予め実装基板の挿入孔の位置に必要以上に厳格に
一致させておく必要がなくなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００１９】（実施例１）図１（ａ）および（ｂ）は、
本発明の一実施例である半導体装置の構成の一例を示す
平面図および側面図である。

【００２０】たとえば、セラミックスやプラスチック等
の絶縁物からなるパッケージベース１０（支持基板）の
底面１０ａ（一主面）には、複数のピン２０が、中央部
を除いたほぼ全面にわたって所定のピッチで垂直に配列
されている。パッケージベース１０の上面には、図示し
ない半導体素子が搭載される中央部のチップ搭載領域１
０ｂを取り囲む位置に、複数のピン２０につながる、パ
ッケージベース内外を通る配線の端子２０ａが露出して
いる。この端子２０ａは、たとえば、後に、チップ搭載
領域１０ｂにペレットボンディング等によって搭載され
る前記半導体素子上のボンディングパッドとボンディン
グワイヤ等を介して接続され、これにより、半導体素子
と外部との間における電気信号や動作電力の授受が行わ
れる。

【００２１】この場合、パッケージベース１０の底面１
０ａに突設された複数のピン２０は、その各々の先端部
までの長さ寸法は各列毎に異なっており、パッケージベ
ース１０の一辺（図１の左端列側）から対向する他辺側
（図１の右端列）に向かって各列毎に漸増するような分
布となっている。最左端の列に属する最も短いピン２０
の長さは、実装対象の実装基板の厚さによって決定さ
れ、たとえば、実装基板の厚さ寸法よりも数mm程度長く
する。

【００２２】また、ピン２０の隣り合う列の間における
長さ寸法の差ΔＬは、ピン２０の先端の位置のばらつき
や、実装基板側の挿入孔の位置のばらつきをどの程度許
容するかによって決まる。図２は、図１において破線で
囲まれた領域IIを取り出して示す概念図である。この図
２に例示されるように、実装基板への挿入時に、ピン２
０の曲がり角度をθ（ピン２１とピン２２のなす角度）
以内に修正することができるとすると、隣り合うピン２
０の長さの差（（ピン２１の長さ）−（ピン２３の長
さ））は、ｌ・ｃｏｓθ程度に決めればよい。ここで、
ｌは長い方のピン２１の長さである。

【００２３】ピン２０には、たとえば、弾力性のある４
２アロイ（４２％Ｎｉ−Ｆｅ）等の材料を使用する。こ
れにより、後述のように、ピン２０を少しずつ曲げなが
ら実装基板に挿入することができる。

【００２４】次に、本実施例の半導体装置の製造方法の
一例を、図３を参照しながら説明する。

【００２５】まず、図３（ａ）に例示されるように、パ
ッケージベース１０の底面１０ａに対して、長さのほぼ
等しい複数のピン２０Ａを所定のピッチで突設する。次
に、同図（ｂ）に例示されるように、治具４０に全ての
ピン２０Ａを挿通する。

【００２６】ここで、治具４０は、例えば、図５に例示
される構成となっている。すなわち、基準面４０ａと、
この基準面４０ａに対して傾斜した切断面４０ｂとの間
を貫通する複数の貫通孔４０ｃが穿設されている。この
貫通孔４０ｃのピッチは、パッケージベース１０におけ
るピン２０Ａの配列ピッチに等しく設定されている。ま
た、貫通孔４０ｃの基準面４０ａの側における開口部
は、テーパ加工が施されている。

【００２７】そして、同図（ｃ）に例示されるように、
この治具４０に基準面４０ａ側から挿通されたピン２０
Ａの、切断面４０ｂ側における貫通孔４０ｃの開口部か
ら突出した先端部を、切断面４０ｂに沿って所望の工具
等で切除する。これにより、同図（ｄ）に例示されるよ
うに、治具４０における基準面４０ａと切断面４０ｂと
の間の距離および両者のなす角度に応じた長さ分布を有
する、長さの異なるピン２０を形成することができる。

【００２８】なお、ピン２０の長さの分布としては、図
１に例示されるように、単純な傾斜面をなすような構成
とする他に、たとえば、図６に例示されるように、中央
部のピン２０の長さが最も長く、周辺部に向かって漸減
する構成としてもよい。

【００２９】なお、長さの異なるピン２０を有する本実
施例の半導体装置の他の製造方法としては、たとえば、
図７に例示される方法も考えられる。

【００３０】すなわち、まず、予め、長さの異なる複数
のピン２０を用意しておく。そして、パッケージベース
１０を、当該パッケージベース１０の取り付け孔１０ｃ
を上向きにした姿勢にするとともに、カバー５０によっ
て、取り付け孔１０ｃの一部のみを選択的に露出させ、
露出した取り付け孔１０ｃに同一長さのピン２０を挿し
込む。以降、カバー５０をずらして未挿入の取り付け孔
１０ｃを順次露出させ、露出した取り付け孔１０ｃに前
回とは異なる長さのピン２０を装着する、という操作を
繰り返すことにより、たとえば、図１や図６に例示され
るような長さの分布を有するピン２０の配列状態を実現
する。

【００３１】以下、本実施例の半導体装置の実装方法の
一例を、図４を参照しながら説明する。図４（ａ）〜
（ｄ）は、本実施例の実装方法を工程順に示す略断面図
および斜視図である。

【００３２】まず、各列毎に、ピン２０の曲がりを角度
θ以内に修正する。このとき、ピン２０の先端と、実装
基板６０の実装孔６１とのずれは、図２に例示されるよ
うにｌ×ｓｉｎθである。

【００３３】次に、より長いピン２０の側から、順に実
装基板６０の実装孔６１に挿入していく（図４（ａ),
（ｂ））。このとき、実装孔６１とピン２０の先端部の
位置がずれていて挿入できない場合には、パッケージベ
ース１０を適宜傾斜させて挿入する（図４（ｃ),
（ｄ））。

【００３４】そして、最初の１列目が全部、実装孔６１
に挿入できたら、その次に長い隣の列のピン２０を実装
孔６１に挿入する。この操作を、ピン２０の長さの短い
側に向かって順に実行して行き、最も長さの短いピン２
０の列を最後に実装孔６１に挿入する。

【００３５】なお、図６に例示されるように、中央部の
ピン２０の長さを最も長くした構成の半導体装置の場合
には、まず、中央部の最も長いピン２０を対応する実装
孔６１に挿入し、次いで、その両脇の列の、より短いピ
ン２０をそれぞれ実装孔６１に挿入する操作を繰り返す
ことで、同様に、簡便かつ迅速に、実装作業を行うこと
ができる。

【００３６】このように、本実施例の実装方法によれ
ば、ピン２０の長さの分布が傾きを持つように変化させ
ているため、一度の挿入操作で実装孔６１に挿入するピ
ン２０の数は、たとえば同じ長さを持つ僅か一列分で済
むため、変形したピン２０の修正は、当該列に含まれる
少数のもののみについて行うだけでよい。このため、長
さの等しい全部のピンを一括して実装孔６１に挿し込む
従来の場合に比較して、挿入作業が極めて簡単になる。
また、従来のように、全てのピンの曲がりを実装孔６１
に合致するように予め厳格に矯正しておく必要もなくな
り、パッケージベース１０に対するピン２０の取り付け
作業等に要求される精度を緩和することができる。

【００３７】たとえば、従来の方法では、予め全てのピ
ンを修正した後、実装作業を行う必要があるため、組み
立て工程、運搬、エージング、テスト工程等において変
形したピンを全て修正するためには、たとえば６００本
程度のピン数を持つ半導体装置の場合、５分〜１０分か
かることがあるが、本実施例の場合には、たとえば、ピ
ン群を長さの異なる２０のグループに分割すれば、ピン
２０の修正に要する時間は１／２０以下にすることがで
きる。

【００３８】（実施例２）図８は、本発明の他の実施例
である半導体装置の製造方法を示す略断面図である。

【００３９】この実施例の場合には、パッケージベース
１０に複数のピン２４を所定の実装精度を満たすような
寸法精度で固定後、周縁部７０ａがパッケージベース１
０の周縁部に着脱自在に嵌合して固定される箱状の保護
部材７０を装着し、たとえば、後のペレットボンディン
グ工程や搬送途中等において、複数のピン２４に外力が
作用することを防止する。そして、実装作業の直前に、
この保護部材７０をパッケージベース１０から取り外し
て実装作業を行う。これにより、実装作業に先立って当
該ピン２４の変形等を矯正する等の煩雑な作業を省略で
き、実装作業が簡略化される。以上本発明者によってな
された発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

【００４０】たとえば、複数のピンの長さ分布は、直線
的な変化を持たせることに限らず、ピンの先端部を結ぶ
包絡面が、曲面をなすような分布としてもよい。

【００４１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４２】すなわち、本発明の半導体装置によれば、
パッケージまたは支持基板等に対するピンの配置精度
や、ピンの修正作業を必要以上に厳格にすることなく、
円滑な実装作業を実現することができる、という効果が
得られる。また、パッケージまたは支持基板に突設され
るピン群の位置精度や修正作業を簡略化することができ
る、という効果が得られる。

【００４３】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、パッケージまたは支持基板等に対するピンの配置
精度や、ピンの修正作業を必要以上に厳格にすることな
く、円滑な実装作業を実現することができる、という効
果が得られる。

【００４４】また、本発明の半導体装置の実装方法によ
れば、パッケージまたは支持基板等に対するピンの配置
精度や、ピンの修正作業を必要以上に厳格にすることな
く、円滑な実装作業を実現することができる、という効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例であ
る半導体装置の構成の一例を示す平面図および側面図で
ある。

【図２】図１において破線で囲まれた領域IIを取り出し
て示す概念図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例である半
導体装置の製造方法の一例を工程順に示す側面図であ
る。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例である実
装方法を工程順に示す略断面図および斜視図である。

【図５】本発明の一実施例である半導体装置の製造方法
に用いられる治具の構成の一例を示す斜視図である。

【図６】本発明の一実施例である半導体装置の変形例を
示す側面図である。

【図７】本発明の一実施例である半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例であ
る半導体装置の製造方法の一例を示す平面図および略断
面図である。

【図９】（ａ）および（ｂ）は、従来の半導体装置の構
成の一例を示す平面図および側面図である。

【符号の説明】

１０ パッケージベース １０ａ 底面 １０ｂ チップ搭載領域 １０ｃ 取り付け孔 ２０Ａ ピン（切断前） ２０〜２３ ピン（切断後） ２０ａ 頂部 ２４ ピン ４０ 治具 ４０ａ 基準面 ４０ｂ 切断面 ４０ｃ 貫通孔 ５０ カバー ６０ 実装基板 ６１ 実装孔 ７０ 保護部材 ７０ａ 周縁部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージまたは支持基板の一主面に複
   数のピンを突設してなる半導体装置であって、複数の前
   記ピンの長さ分布に変化を持たせたことを特徴とする半
   導体装置。
2. 【請求項２】 複数の前記ピンの長さ分布は、当該ピン
   の配置領域の一辺また一隅から他辺または他隅部に向か
   って個々の前記ピンの長さが漸増するような分布である
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 複数の前記ピンの長さ分布は、当該ピン
   の配置領域の周辺部から中央部に向かって個々の前記ピ
   ンの長さが漸増するような分布であることを特徴とする
   請求項１記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 パッケージまたは支持基板の一主面に複
   数のピンを突設してなる半導体装置の製造方法であっ
   て、前記パッケージまたは支持基板の一主面に複数のピ
   ンを突設する第１の段階と、複数の前記ピンの長さ分布
   が変化を持つように、前記複数のピンを切断する第２の
   段階とからなることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記第２の段階では、複数の前記ピンの
   長さ分布は、当該ピンの配置領域の一辺また一隅から他
   辺または他隅部に向かって個々の前記ピンの長さが漸増
   するような分布、または前記ピンの配置領域の周辺部か
   ら中央部に向かって個々の前記ピンの長さが漸増するよ
   うな分布を持つように、複数の前記ピンを切断すること
   を特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第２の段階では、基準面から当該基
   準面に対して所望の傾斜を持つ切断面に貫通して穿設さ
   れ、複数の前記ピンが挿通される貫通孔を持つ治具を用
   い、前記基準面側から前記貫通孔に対して複数の前記ピ
   ンを挿通し、前記切断面に突出した複数の前記ピンの先
   端部を前記切断面に沿って切り落とすことを特徴とする
   請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 パッケージまたは支持基板の一主面に複
   数のピンを突設してなる半導体装置の製造方法であっ
   て、前記パッケージまたは支持基板の前記一主面に、長
   さの異なる複数の前記ピンを植設することにより、複数
   の前記ピンの長さ分布が変化を持つようにしたことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 パッケージまたは支持基板の一主面に複
   数のピンを突設してなる半導体装置の製造方法であっ
   て、前記パッケージまたは支持基板に対する前記ピンの
   取り付け後、前記ピンを保護する保護部材を装着するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 半導体装置のパッケージまたは支持基板
   の一主面に突設された複数のピンを、実装基板に穿設さ
   れた複数の実装孔にそれぞれ挿入することによって、前
   記半導体装置を前記実装基板に固定する半導体装置の実
   装方法であって、複数の前記ピンの長さ分布に変化を持
   たせ、より長い前記ピンから順に前記実装孔に挿入する
   ことを特徴とする半導体装置の実装方法。