JPS62283647A

JPS62283647A - Ｐｇａ用基板

Info

Publication number: JPS62283647A
Application number: JP12748986A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Onda; 護御田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-09
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0787220B2

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】３、発明の１．￥細な説明〈産業トの利用分野〉本発明は、ににＬＳ　Ｉ、　ＭＬｓ　１等のような高集
積塩素ｒ−のパッケージングに用いられるＰＧＡ（ピン
・グリッド・アレイ）用基板に関する。

〈従来の技術〉従来、ＬＳ　Ｉ、　ＭＬｓ　Ｉ等の高災積度の回路素ｆ
・を直接マウント搭・賎できる基板材料にはガラスエポ
キシ、ポリイミド等の打機材料やセラミック材料かある
。これらの材料は電気絶縁性に優れ、かつ１１１産性が
あるため、ＰＧＡ川」＾板、多層配線Ｊ１Ｌ板、ハイブ
リッドＩＣＪ＾板等に多用されてきた。

しかし、近年、ＩＣの高集積化がさらに進み、また　つ
の基板トに複数個のＪ　ｆ’−をｈａするマルチチップ
型ｔＣ等の計画もあり、従来の［−記材料では１゛分に
ＩＣの信頼性を確保できない状況となった。

ところで、高集積塩素ｒを搭載する基板には、（１）高
熱放牧性、（２）熱膨張係数の整合性、（３）高周波特
性の３つが要求される。

このうち特に高熱放散性と熱膨張係数の整合性は信頼性
の確保に関係する重要な要件であるが、前記従来の材料
はデバイス設計者の要求を完全に満たし得ない。それは
搭載素子の発熱量がデバイスの熱放散速度よりも大きい
ために、デバイス内部の温度か上昇し、シリコン素子と
基板材料の熱膨張係数の差による↑応力がシリコン素子
に付加されるためである。

このような高集１Ｆ＋１度化、高密度実装化の方向に対
応して、最近基板材料への金属の応用が注目されている
。すなわち、これは金属本来の持つ高い熱放牧性を利用
しようとするものであり、銅合金のｃ板等を基板材料と
して、この基板に樹脂を被１ｖする等の電気絶縁処理を
施すものである。

現在のところ、このような金属製基板によるＰＧＡ用基
板は、次のような方法により製造されている。

■金属製基板３′に対し１００〜３００本程度のリート
ピンを挿入するための多数の穴８′をドリル加［または
打ち抜き加工等にて穿設する。

■金属製Ｊ１（板３′の片面または両面に樹脂等の絶縁
材料２′をコーティングする。このとき、第６図に示す
ように、前記■の［程で穿設した各穴８′は絶縁材料２
′で埋っている。

■絶縁処理がなされたＰＧＡ川）、（板１′十に銅箔を
貼着し、フォトエツチング等により所望の形状の配線パ
ターンｌＯ′を形成する。

■第７図に示すように、絶縁材料２′により穴埋めされ
た前記各穴８′に、穴８′の径より小径のり一ドピン挿
入孔１８をドリル加工または打ち抜き加りにより穿設す
る。なお、２度の穴明け−［程（■および■の−［程）
を経てリードピン挿入孔を設ける理由は、絶縁材料２′
をコーティングした金属ｇ！Ａ基板３′に１度の工程で
穴明けを行うと、金属製基板３′と絶縁材料２′の硬度
の相違等からｊＩ７密な穴明は加工が困難となるからで
ある。

■前記■の工程で穿設した各リードピン挿入孔１８にソ
ードピン１２を圧入し、配線パターン１０’　と各リー
ドピン１２とを参田付は等により電気的に接続する。

しかしながら、このようなＰＧＡ用基板の製造方法には
次のような欠点がある。

即ち、補記■の［程で穿設されるリードピン挿入孔１８
は、穴８′に対し適正な位置、即ち穴８′の中心位置に
正確に設けられねばならないか、絶縁材料２′のトから
金属製基板３′に設けられた穴８′の位置を自動的に検
索し、その中心に正確に位置合せをすることは、サイズ
の小さい穴８′にとって非常に困難である。このように
、穴８′に対するリードピン挿入孔１８の穴明は位置か
ずれると、場合によっては全屈′ＳＪ基板３′の一部が
リードピン挿入孔１８の、内面に露出することがあり、
挿入したリードビンと接触して絶縁不良を生じ、ＰＧＡ
デバイスの信頼性を著しく損うこととなる。

また、２度の穴明は作業という複雑な工程に加えて、ト
記理由により穴明は位置の精密な位置合せ作業か必要と
なり、ＰＧＡデバイス組）”ｆの作業＋［ｈｌ、悪いと
いう欠点もある。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明の１゛１的は、ト述した従来技術の欠点を解消し
、金属製」＾板ｉリードピンとの絶縁を確実にして、Ｐ
ＧＡデバイスのイ１）顕性を向上するとともに１．デバ
イスの組１γの作業性を向トすることがでさるＰ　Ｇ　
Ａ　Ｊｌｌ　Ｊ、Ｃ板を提供することにある。

〈発明の構成〉・　このような［１的を達成するために、本発明者は、
’ＩＡ意研究の結果、所定位置に多数の穴が形成された
金属製Ｊ、ｌｌ−板と、該穴に対応する凸状部材が形成
された絶縁体とを別個に製造し、これらを合体させて一
体化した構造のＰＧＡ用基板を見い出し本発明にｆっだ
。

即ち、本発明は絶縁体本体と、該絶縁体本体の中央部付
近に形成されたデバイスホールと、＋’６ｆ記絶縁体本
体に所定の配置で穿設され、内部にリードビンがＬ′ｒ
通する少なくとも１つのリードピン貫通孔を有する凸状
部材とを有する絶縁体と、而記絶縁体の前記各凸状部材
に対応する穴が設けられた金属製基板とで構成されるＰ
ＧＡ用基板基板って、前記絶縁体の各凸状部材を前記金
属製基板の対応する穴に嵌入して前記絶縁体と前記金属
製基板とを一体化してなることを特徴とするＰＧＡ用基
板基板供するものである。

以Ｆ、本発明のＰＧＡ用基板基板付図面に示す好適実施
例について詳細に説明する。

第１図は、本発明のＰＧＡ用基板ｌの分解斜視図である
。同図中に示される絶縁体２および金属製基板３の構成
についてそれぞれ説明する。

［絶縁体］絶縁体２は、中央部付近にデバイスホール５が形成され
た絶縁体本体４と、この絶縁体本体４に所定の配置で立
設された多数の凸状部材（筒状体）６で構成されている
。

絶縁体本体４の中央部付近には、半導体集積回路素ｒ−
（Ｉ　Ｃ、ＩＮ子、ＬＳＩ！子１．ＭＬＳＩＪ−７−等
がある）１６をマウントするためのデバイスホール５が
開孔されている。

絶縁体本体４の裏面（？＆述する金属製基板３と接合す
る側の面）には、多数の凸状部材、即ち好ましくは円筒
の筒状体６がデバイスホール５の周囲に所定の配置で）
γ設されている。

各筒状体６には、リードピン１２がｉｌ１通するり−ド
ピンＬ°１通孔７が形成されている。

なお、凸状部材は筒状体６に限らず、内部に少なくとも
１つのリードピンミツ通孔を有するものであれば、いか
なるものでもよい。例えば、リートピン３本分を１体化
したような形状の凸状部材に３つのリードピンＬ′ｒ通
孔が一単位として形成されているものでもよい。。

また、第３図に示すように、筒状体６の高さＨと金属製
」＾板３の厚さＴとの関係は、絶縁不良防止のために、
Ｈ≧Ｔとするのが好ましい。

なお、絶縁体本体４の表面（金属製基板３と接合しない
側の而）には、後述する方法にて所定の配線パターン１
０が形成される。

本発明では、このような絶縁体２と各筒状体６を一体的
に形ルーするのが好事しく、その構成材料としては、電
気絶縁性を有する材料であればいかなるものでもよい。

例えばＩＣモールド用のエポキシ系樹脂、耐熱電線用の
テフロン系樹脂、フィルムキャリア用のポリイミド系樹
脂や、ガラス材料、あるいは未焼成アルミナ（グリーン
シート）等のセラミックス材料を挙げることができる。

特に、上記例示の材料のうちでも、安価でしかも電気絶
縁性か高く、耐熱性に優れる材料であるテフロンを用い
るのが好ましい。

［金属製基板］ＰＧＡ用基板基板求される性能の１つに熱放散性がある
が、金属製基板を用いることにより高い熱放散性を確保
することができる。

第１図に示すように、本発明における金属＋ｙＪ基板３
は、面述した絶縁体２の各筒状体６の形状および形成位
置に対応するような六８が形成されている。

また、金属製基板３の中央部付近は、半導体集積回路素
子１６を搭載する搭載部９となるため、六８は形成され
ていない。

このような金属製基板３は、Ｐ　Ｇ　Ａ　Ｊ、ｔ−板に
適するものてあればいかなる金属材料で構成されていて
もよく、例えば銅、銅系合金、鉄、鉄系合金、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、モリブデン、タングステン等
を挙げることができる。その中でも、金属製Ｊ、を板３
は銅系合金、特にｃＡｃ−９２鋼合金（（：ｕ−９％Ｎ
ｉ−２，５％Ｓｎ合金）または、ｌ’ｃ−Ｎｉ合金、特
に５２アロイ（Ｆｃ−５２％Ｎｉ合金）で構成されてい
るのがよい。その理由は、５２アロＹは熱膨張係数が搭
載する゛ｉ導体集積回路素ｒ−（シリコン）の値に近く
、ＣＡＣ−９２銅合金は特に熱放散性に優れているから
である。

また、金属製基板３はト記Ｑｔ−金属に限らず、λ種金
属を複合積層した材料で構成してもよい。

すなわち、このような複合積層材料では複合する各金属
の利点（例えば強度、熱放牧性、熱膨張率等）を併有す
ることができるとともに、各金属の構成比率を変えるこ
とにより必要な条件に対応した性Ｔ１の材料を容易に製
造しつるからである。

複合積層材料の代表例としては、クラッド材（異種金属
を全屈学的に接着一体化した材料）を挙げることができ
、特に本発明では、熱放散性に優れかつ導電性に優れて
いる銅／インバー／銅なる３層構造のクラツド材を用い
るのは好ましい。

ここでインバーとはＦｅ−約３６．５％Ｎｉ合金のこと
をいい熱膨張係数が低いという特性を有する。

本発明のＰＧＡＪ′ｔ１基板１は、上述した構成の絶縁
体２と金属製基板３を一体化したものである。

即ち、第４図に示すように、金属製基板３の各穴８に、
これと対応する絶縁体４の各筒状体６を嵌入して、絶縁
体４と金属製基板３を一体化する。

なお、絶縁体４と金属製基板３の一体化に際しては、接
合強度を増すために、それらの接合面に接着剤等を介在
させ、接着を行ってもよい。

次に、本発明のＰＧＡ用基板基板１造方法および本発明
のＰＧＡ用基板基板１いたデバイスの組立方法の一例を
説明する。

■第１図に示すようなり−ドピン貫通孔７を持った筒状
体６を打する絶縁体２を一体成形により製造する。その
方法は、例（ば、上記例示した樹脂をモールド成形法に
より成形側、［することにより行う。

■１・、記■で製造した絶縁体２の表面に配線パターン
と逆のパターンのフォトレジスト層を形成し、銅めっき
をして、第２図に示すように所望の配線パターン１０を
形成するとともにリードピン挿入孔通孔７の内面にスル
ーホール鋼めっき１１を形成する。なお、この■の［程
は、下記■の１程の後に行ってもよい。

■打ち抜き加り等により所定の六８が穿設された金属製
基板３を製造し、その各穴８に対応する絶縁体４の容筒
状体６を嵌入して、絶縁体４と金属製Ｊ、５板３を一体
化する。このとき、絶縁体４と金属製Ｊ、Ｌ板３の接合
面に接着剤を塗布し２両者を接着してもよい。

■ト記■で製造したＰＧＡ用基板ｌの各リードピンミツ
通孔７に自動ピン打込み装置等を用いてリードピン１２
を挿入（圧入）する。

次いで第３図に示すように、リードピン１２と配線パタ
ーンｌＯとの電気的接続を完全にするために、例えばソ
ルダーレジスト法によりビン机部゛１３の周囲を半田１
４により半田付けしてリードピン１２を固着する。この
状態で第４図に示すようなＰＧＡ用基板基板１成する。

■第５図に示すように、デバイスホール５内の金属製基
板３の搭載部９に電気めっき法により金めつき層１５を
形成し、半導体集１１１回路素子１６をＡｕ−５ｉ共晶
付けして固定する。

その後、″、Ｌ導体集積回路素子１６上の各電極と絶縁
体４−Ｆに形成された対応する配線１０とをワイヤ１７
によりワイヤポンディングする。これによりＰＧＡのデ
バイスが完成する。

〈発明の効果〉従来では、金属製基板および絶縁材料への２度の穴明は
作業によってリードピンの挿入孔を形成していたため、
精密な位置合せが困難なことから金属製基板に穿設され
た穴と、絶縁材料に穿設された孔との位置にずれを生じ
易く、リードピン挿入孔内部に金属製基板が露出して絶
縁不良を生じルコトがａ　ッｆ−Ｍ　　末０１１ｆｌｆ
ｌＰＧＡｍＪ、１ｉＦｋ−１−ｈばｒめリートピンｔ′
１通孔が形成された凸状部材を４ｆする絶縁体を用いる
ので、Ｌ記従宋技術のＰＧＡ用基板のような穴明けの位
置ずれによる絶縁不良を生じることかなく、ＰＧＡのデ
バイスの４３！ｌｉＩ′Ｉ性が向１°する。

また、本発明のＰＧＡ川」、（板は、従来のように２度
の穴明け［稈を経て製造されるのとは異なり、各々別個
に製造された絶縁体と金属製」＾板とを合体させて製造
するので、製造工程か少なく、しかもリードピン挿入孔
の穴明けのための精密な位置合せ作業を必要としないた
め、ＰＧＡデバイスの組へγの作業性か向」二する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＰＧＡ用基板基板解斜視図である。第２図は、本発明に用いる絶縁体の凸状部材（筒状体）
形成部分の部分断面斜視図である。第３図は、本発明のＰ　Ｇ　Ａ　Ｊｌｌ　Ｊ、ξ板に所
定の配線およびリードピンを挿入した状態を示す部分断
面側面図である。第４図は本発明のＰＧＡ用基板基板定の配線およびリー
ドビンを挿入した状態を示す斜視図である。第５図は、本発明のＰＧＡ用基板基板導体集積回路素ｒ
を搭載した状態を示す部分断面側面図である。第６図および第７図は金属製基板を用いた従来のＰＧＡ
用基板基板造工程を示す部分断面側面図である。符号の説明１．１’−ＰＧＡ用基板基板・・・絶縁体、　　　　　２′・・・絶縁材料、３．
３′・・・金属製」ル板、４・・・絶縁体本体、　　　５・・・デバイスホール、
６・・・筒状体、　　　　　７・・・リードビン訂通孔
、８、ｓ’−穴、　　　９−ＪＭＪａｆｆｌＳ、１０．
１０’　・・・配線パターン、１１・・・スルーホール銅めっき、１２・・・リードピン、１３−・・ピン頭部。１４・・・半田、　　　　１５・・・金めつき層、１６
・・・了−導体集積回路素ｒ、１７・・・ワイヤ、　　　１８−・・リードどン挿入孔
特許出願人　「１ヶ電線株式会社ゝ。代理人　弁理上　渡　辺　望　稔　　・５乙゛、−９ＦＩＧ、１゛）ＦＩＧ、２Ｆ　Ｉ　Ｇ、　４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁体本体と、該絶縁体本体の中央部付近に形成
されたデバイスホールと、前記絶縁体本体に所定の配置
で立設され、内部にリードピンが貫通する少なくとも１
つのリードピン貫通孔を有する凸状部材とを有する絶縁
体と、前記絶縁体の前記各凸状部材に対応する穴が設けられた
金属製基板とで構成されるＰＧＡ用基板であって、前記絶縁体の各凸状部材を前記金属製基板の対応する穴
に嵌入して前記絶縁体と前記金属製基板とを一体化して
なることを特徴とするＰＧＡ用基板。
（２）前記凸状部材は、筒状体である特許請求の範囲第
１項に記載のＰＧＡ用基板。
（３）前記金属製基板は、複合積層材料で構成されてい
る特許請求の範囲第１項または第２項に記載のＰＧＡ用
基板。