JPS63190368A - ピングリツドアレイ - 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】 ［技術分野］ 本発明は、ＩＣパッケージなどにおけるモールド成形品
のピングリッドアレイに関するものである。

［背景技術］ ＩＣなど半導体のパッケージにおいて素子の高機能化、
高密度化に伴うＩ１０数増加や、高速度化に従ってのリ
ード艮の短縮化などの対応として、半導体チップを実装
する基板の裏面に外部への電気接続用端子となるピンを
設けたピングリッドアレイ（ＰＧＡと略称される）が大
川化されている。

このピングリッドアレイは基板の裏面の全面を利用して
多数のピンを突設することができるようにしたもので、
半導体チップを実装するこの基板としては樹脂積層板か
ら得られるプリント配線板を用いるのが一般的である。

しかし基板としてこのようにプリント配線板を用いる場
合には、基板に孔を加工してこの孔にピンを圧入するこ
とによって基板へのピンの取り付けをおこなうことにな
るが、基板の割れ等の関係から基板へのピンの圧入強さ
には限界があってピンの引き抜ぎ強度を十分に得ること
ができない等の問題がある。

そこで、本発明者等によって第７図に示すような樹脂の
モールド成形品で基板２を形成するようにしたピングリ
ッドアレイＡが案出されるに至っている。すなわちこの
ものは、合成樹脂の成形品で半導体チップ３を実装する
ための基板２を形成すると共に基板２の成形の際にピン
５の基部を基板２内にインサート成形して固着すること
によって、複数本のピン５を基板２から突出させた状態
で取り付けるようにし、さらにこのピン５と接続した状
態でプリント配線板１３を基板２内に埋入固定するよう
にしたものである。このものでは合成樹脂によって基板
２を成形する際に基板２にピン５の基部をインサートし
て基板２へのピン５の固定がおこなえるために、ピン５
を圧入する場合のような引き抜き強度が不安定になるこ
とがないのである。ここで、プリント配線板１３は銅箔
張り積層板をエツチング加工して放射状に回路１４を形
成することによって作成され、各回路１４にワイヤー２
０をボンディングすることによって半導体チップ３を電
気的に接続しである。そして各回路１４のランド部分に
おいてプリント配線板１３にスルーホール１５を設け、
このスルーホール１５にピン５の基部を挿入してピン５
と回路１４とを電気的に接続させることによって、回路
１４を介して半導体チップ３とピン５とを電気的に接続
させである。

しかしこのものではこのように銅箔張り積層板を加工し
て作成されるコストの高いプリント配線板１３を半導体
チップ３と各ピン５とを電気的に接続するための部材と
して用いるために、材料コストが高くて製品コストがア
ップするという問題がある。またこのものにあって、ス
ルーホール１５への挿入でピン５と回路１４との間の電
気的接続を確保するためにスルーホール１５の内周にス
ルーホールメッキを施す必要があり、加工コストの面か
らも製品コストがアップするという問題が生じることに
なる。

そこで、半導体チップ３と各ピン５とを電気的に接続す
る部材として金属のリードフレームを用いることが検討
されている。リードフレームは薄金属板をプレス成形す
ることによって安価に作成することができ、しかも金属
材であるためにメツキ加工の必要なくピンとの電気的接
続をおこなうことができ、ピングリッドアレイの材料コ
ストや加工コストを安くすることが可能である。しかし
このようにリードフレームを用いる場合にあって、リー
ドフレームのリードに形成するピン孔の内径とこのピン
孔に挿入接続させるピンの基部の外径との寸法関係が精
密に要求されるという問題がある。すなわち、ピン孔の
内径がピンの基部の外径よりも大きいとピン孔の内周面
へのピンの接触が不十分となってリードフレームのリー
ドとピンとの闇の導通信頼性に問題が生じ、また逆にピ
ン孔の内径がピンの基部の外径よりも小さ過ぎると、ピ
ン孔にピンの基部を挿入させる作業が困難になるという
問題が生じるのである。

［発明の目的１ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、材料
コストや加工コストが安価になるリードフレームを用い
、しかもピン孔とピンとの寸法関係が精密に要求される
ことなくリードフレームのリードとピンとの導通信頼性
を確保することができるピングリッドアレイを提供する
ことを目的とするものである。

［発明の開示１ しかして本発明に係るピングリッドアレイは、金属リー
ドフレーム１のリード４，４・・・を合成樹脂の成形品
で形成される基板２にインサート成形して一体化すると
共に基板２に実装される半導体チップ３を各リード４，
４・・・に接続し、基部を基板２内にインサート成形し
て固着した複数本のピン５．５・・・を基板２から突出
させ、各リード４に形成したピン孔６にピン５の基部を
挿入接続し、ピン孔６の内径をピン５の基部の外径より
も小さく形成すると共に放射状の切り込み７をピン孔６
の周縁に設けて成ることを特徴とするものであり、半導
体チップ３とピン５とを電気的に接続する部材として金
属リードフレーム１を用いることによって、材料コスト
や加工コスト安価にピングリッドアレイを作成すること
ができるようにし、またリードフレーム１のリード４に
形成したピン孔６に放射状の切り込み７を設けることに
よって、切り込み７部分の変形でピン５に対する接触状
態を確保してリード４とピン５との間の導通信頼性を高
めることができるようにしたものであって、以下本発明
を実施例により詳述する。

第１図（勿論実物大を示すものではない）は本発明の一
犬施例を示すもので、基板２は合成樹脂成形材料を射出
成形やトランスファー成形などで成形することによって
成形品として作成される。そしてこのように基板２を成
形する際にピン５の基部を基板２内に埋入さ・せるよう
インサート成形することによって基板２に多数本のピン
５を平行に取り付け、またＩＣチップなどの半導体チッ
プ３をピン５に電気的に接続させる金属リードフレーム
１のリード４．４・・・を基板２内に埋入して取り付け
である。基板２を構成する合成樹脂としては、フェノー
ル、エポキシ、シリコン、ポリイミドなどの熱硬化性樹
脂や、ポリフェニレンサルファイド、ポリサル７オン、
ポリエーテルレス）し７ｈ　ン、ｔ：リアリールスルホ
ンなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。実績的に
信頼性のある面ではエポキシ樹脂を、また可撓性や機械
的強度、耐熱性の点からは後者の熱可塑性樹脂を用いる
のが好まし１）。

リードフレーム１は銅やアルミニウム、４２アロイ（Ｎ
ｉ４２％のＮｉ−Ｆｅ合金）などの金属の薄板をプレス
成形することによって形成されるものであり、第２図に
示すように放射状に配置される多数本のリード４．４・
・・を周囲のフレーム２１によって一体化させた形態の
ものとして形成してあり、リードフレーム１は多数枚の
ものを連続させて帯状に形成しである。各リード４，４
・・・は基部が７レーム２１と一体になっているが、先
端部は自由端となって７リーな状態にあるために、リー
ド４゜４・・・の先端部間に亘ってポリイミドフィルム
などの固定用フィルム２２を貼って各リード４．４・・
・の先端部の位置関係を固定でｂるようにしておくのが
よい。このリードフレーム１の各リード４には円形等の
ランド部２３が形成してあり、各ランド部２３に丸孔の
ピン孔６が設けである。またリードフレーム１の中央部
にはアイランド２４が設けてあり、このアイランド２４
は支持リード２５によって７レーム２１に一体化させで
ある。上記リード４や支持リード２５のフレーム２１に
接続される基部は線幅が狭くなるように細幅部２６とし
て形成しである。また、ピン５は軸方向全長に亘って断
面円形に形成されるものであって、その基部にはピン５
の全周から突出される円形の鍔１１が設けてあり、この
鍔１１の下側に同様に円形の鍔１２が設けである。

しかしてピングリッドアレイＡを製造するにあたっては
、ピン５，５・・・を成形金型８の下型８ａに設けたピ
ン挿入穴１８．１８・・・に挿入してセットする。ピン
５をピン挿入穴１８に挿入させた状態においてはピン５
の下側の鍔１２がピン挿入穴１８の周縁部の上面に係止
され、ピン挿入穴１８へのピン５の挿入深さの位置決め
がなされると共にピン挿入穴１８は鍔１２でその開口が
閉塞され、ピン挿入穴１８内に成形時に樹脂が侵入して
パリが発生することを防止することができる。このよう
にピン５，５・・・を下型８ａにセットしたのちに、リ
ードフレーム１を成形金型８に導入してリードフレーム
１のリード４．４・・・をピン５，５・・・の上側から
被せるように配設することによって、リード４．４・・
・の各ピン孔６をピン５．５・・・の基部に被挿させ、
各ピン５の鍔１１の上面にリード４のランド部２３を係
止させる。ここで、各ピン孔６はその内径をピン５の基
部の外径よりも小さい寸法で形成してあり、しかも各ピ
ン孔６にはその周縁部に放射状に多数の切り込み７が設
けである。この切り込み７は第４図（ａ）のように切り
目７ａとして形成するようにしてもよく、また第４図（
ｂ）のようにスリット７ｂとして形成するようにしても
よい。そしてこのピン孔６にピン５の基部を被挿させる
と、切り込み７が押し広げられるように切り込み７間の
舌片２７部分が弾性的にたわむ変形を受け、この舌片２
７が第５図に示すようにピン５の基部外周に弾接される
。従ってピン５に対するピン孔６の周縁の舌片２７の弾
性的な接触でピン５とリードフレーム１のリード４との
間の接続を確保することができることになり、またピン
孔６の内径をピン５の基部の外径よりも小さくさえ形成
しておけば、ピン孔６の内径とピン５の外径との間の寸
法関係にばらつトがあってもこのばらつ外は舌片２７の
変形量で吸収され、ピン孔６へのピン５の挿入作業に支
障が生じたりするおそれがないものである。この場合、
切り込み７の本数が多い程ピン５への接触点を多くして
接続の信頼性を高めることができる。尚、第６図（ａ）
や第６図（ｂ）のようにピン５の基部の先端に先細りと
なったテーパ面３３を形成して円錐形や円錐台形にしで
おくことによって、ピン孔６へのピン５の基部の被挿作
業を容易にしてリードフレーム１のセットの自動化を容
易にすることができる。

このようにして第３図のようにピン５及びり−ド７レー
ム１を下型８ａにセットした後に、成形金型８の上型８
ｂと下型８ａとを型締めする。このと外リードフレーム
１のフレーム２１は上型８ｂと下型８ａとの間に挟持さ
れる。また下型８ａには予め支持体１７をセットしてお
き、支持体１７の上面にリードフレーム１のリード４の
先端部とアイランド２４とが載置されるようにしてあり
、下型８ａと上型８ｂとを型締めした際に上型８ｂに突
設した成形コア３４と支持体１との間に各リード４の先
端部が挟持されるようにしである。そして成形金型８内
に樹脂成形材料を注入して硬化乃至固化させることによ
って、成形金型８内で基板２を成形すると同時に、ピン
５の基部を基板２内にインサート成形すると共にリード
フレーム１のリード４をインサート成形して基板２内に
包含されるよう一体化させる。こののちに基板２を成形
金型８から脱型すると共に基板２にインサートしたリー
ド４を細幅部２６でフレーム２１から切り離す。このよ
うに形成される基板２にあっては、その上面の中央部に
は成形コア３４によって凹所３６が形成されており、ま
たリードフレーム１の各リード４は先端部が樹脂内に埋
入されることなくインナーリード部３５として露出され
た状態にある。そしてこの凹所３６においてリードフレ
ーム１のアイランド２４にＩＣチップなどの半導体チッ
プ３を搭載すると共に、半導体チップ３とリード４のイ
ンナーリード部３５との間にワイヤー２０をボンディン
グすることによって半導体チップ３とリード４とを接続
し、各リード４を介して半導体チップ３と各ピン５とを
電気的に接続させるのである。

上記のようにして作成されるピングリッドアレイＡにあ
って、ピン５はその基部を基板２にインサート成形して
埋入することによって基板２に取り付けられているもの
であり、プリント配線板への圧入の場合のような引ト抜
き強度に問題が生じるおそれはなく、特に第１図に示さ
れるようにピン５に設けた鍔１１は基板２内に埋入され
、また鍔１２はその下面が基板２の下面から露出する状
態で埋入されるものであり、この鍔１１＋１２の埋入に
よってピン５の基部は基板２内に強固に保持され、ピン
５の引終抜き強度を高めることができると共にピン５が
ぐらつくことを防止することができる。またリードフレ
ーム１のリード４は基板２内に埋入された状態にあって
表面に露出せず、リード４が損傷されて回路としての信
頼性が低下することを防止することがで各る。細幅部２
６によってフレーム２１から切り離したり一ド４の端部
は、この部分の基板２を加熱すことによって塞いで基板
２内に完全に埋入させるようにすることができる。

しかして上記のように形成されるピングリッドアレイＡ
を機器の実装基板（マザーボード２８）に実装するにあ
たっては、第１図に示すようにマザーボード２８に設け
たスルーホール２９やソケットなどに各ピン５を挿入す
ることによっておこなうことができる。ここで、基板２
にはピン５と平行に複数の位置決め突部３０がそれぞれ
等しい突出寸法で一体に突設してあり、この位置決め突
部３０の先端がマザーボード２８の表面に当接すること
によって所定の間隙で基板２とマザーボード２８との間
に放熱などのための空間を形成させることができるよう
にしである。このように基板２とマザーボード２８との
間の空間は位置決め突部３０によって形成されるために
、一部のピン５に位置決めのための鍔を設けたりするよ
うな必要がなく、ピン５として総て同じ形状のものを用
いることができることになる。ま′たこのように位置決
め突部３０がマザーボード２８に当接することによって
マザーボード２８と基板２との間に加わる荷重が位置決
め突部３０によって支持されることになり、ピン５の変
形を防止することもできる。

この各位置決め突部３０は第３図のように成形金型８に
成形用凹所３１を設けておくことによって、基板２を成
形する際に同時に形成されるもので、このように位置決
め突部３０を設けるにあたって、各位置決め突部３０を
つなぐリブを基板２の裏面に一体に設けるようにしでお
けば、このリブによって基板２の補強をおこなわせるこ
とができ、基板２を薄く形成することも可能になる。尚
、成形金型８の下型８ａにセットすることによって基板
２にインサートされる支持体１７を熱伝導性に優れた銅
、鉄、アルミニウム、セラミックなどの放熱材で形成す
れば、半導体チップ３の発熱をこの支持体１７を利用し
で放熱することができることになる。また上記実施例で
は半導体チップ３はピン５が突出された面と反対側の面
である上面側に実装するようにしたが、半導体チップ３
を基板２の下面側に実装してフェースダウンとして形成
すると共に放熱材で形成される支持体１７を基板２の上
面側に設けるようにしてもよく、このようにすれば支持
体１７から放散される熱が基板２とマザーボード２８と
の間にこもることなく良好に放熱することができる。

［発明の効果１ 上述のように本発明にあっては、半導体チップとピンと
を電気的に接続させる部材としてリードフレームを用い
るようにしたので、材料コストや加工コスト安価にピン
グリッドアレイを作成することができるものであり、ま
たリードフレームの各リードに形成したピン孔の内径を
このピン孔に挿入接続するピンの基部の外径よりも小さ
く形成すると共に放射状の切り込みをピン孔の周縁に設
けるようにしたので、ピン孔にピンの基部を挿入させる
と切り込みが押し広げられるように切り込み部分が弾性
的にたわむ変形を受けてピンの基部外周に弾接されるこ
とになり、ピンに対するピン孔の周縁の弾性的な接触で
ピンとリードとの間の接続を確保することができるもの
であり、しかもピン孔の内径をピンの基部の外径よりも
小さくさえ形成しておけば、ピン孔の内径とピンの外径
との間の寸法関係にばらつきがあってもこのばらつきは
切り込み部分の変形で吸収され、ピン孔へのピンの挿入
作業に支障が生じたりするおそれがないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は同上に用
いるリードフレームの拡大平面図、第３第５図は同上の
リードとピンとの接続状態の拡大断面図、第６図（ａ）
（ｂ）は同上に用いるピンの拡大正面図、第７図は従来
例の断面図である。 １はリードフレーム、２は基板、３は半導体チ・ンプ、
４はリード、５はピン、６はピン孔、７は切り込みであ
る。 １・・・リードフレーム ２・・・基板 ５・・・ピン ６・・・ピン孔 第５図 第６図 （ａ　）　　　　　　（ｂ　） 第７図 手続補正書（自発） 昭和６２年４Ｂ１１日 昭和６２年特許願第２２９２３号 ２、発明の名称 ピングリッドアレイ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　藤　井　貞　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ 雪 ５、補正命令の日付 自　　発 ６、補正により増加する発明の数　なし７、補正の対象 −１−□ 明細書 ８、補正の内容 １）明細書第４頁第１９行目の「プレス成形」の次に、
「やエツチング加工」を挿入します。 ２）同上第８頁第６行目の「プレス成形」の次に、「や
エツチング加工」を挿入します。 ３）　同上第１２頁第４行目の「しである。」の次に、
［ここで、リードフレーム１のリード４の先端のワイヤ
ーボンドを施すべき部分を成形コア３４で押さえないよ
うに、この部分に対応して成形コア３４の下面に凹所を
形成しておくのが好ましい。］を挿入します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属リードフレームのリードを合成樹脂の成形品
   で形成される基板にインサート成形して一体化すると共
   に基板に実装される半導体チップを各リードに接続し、
   基部を基板内にインサート成形して固着した複数本のピ
   ンを基板から突出させ、各リードに形成したピン孔にピ
   ンの基部を挿入接続し、ピン孔の内径をピンの基部の外
   径よりも小さく形成すると共に放射状の切り込みをピン
   孔の周縁に設けて成ることを特徴とするピングリッドア
   レイ。