JPS6320859A - 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１ 本発明は、ＩＣパフケーノなどにおける成形品のピング
リッド７レイに関するものであ、る。

［背景技術］ ＩＣなど半導体のパフケーノ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
ード長の短縮化などの対応として、チップを実装する基
板の裏面に外部への電気接続用ピン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）が実用化さ
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ようにしたもので、ピ
ンを機器の実装基板（マザーボード）に設けたソケット
やスルーホール等に差し込むことによって、マザーボー
ドへの取り付けをおこなうことができる。

その基板の材料としては従来よりセラミックが主として
用いられているが、近年低価格化に対応して樹脂Ｍｔ層
板から得られるプリント配線板をこの基板として用いる
試みがなされている。

すなわち、ｔｊＳｓ図に示ｒよう１こ基板１を例えば厚
み１．０ＬＩＩＩ１１程度のガラスＡ（材エポキシ樹脂
積層板やガラス基材ポリイミド樹脂積層板などで形成し
、基板１の表面に回路１２を設けると共に基板１にピン
孔１３をドリルなどで穿孔加工し、直径０．５ｆｆｉｍ
程度のピン２の９１部１４をピン孔１３内に圧入等する
ことによって多数のピン２を基板１がら突出させた状態
で固着して、ピングリッド７レイＡを作成するようにす
るものである。第５図において１５は基板１へのピン２
の（ｉＪＨＩ’ｌ５１４の圧入澤さを位置決めするため
に各ピン２に突設された鍔、１６はマザーボードへの収
り付けの際のピン２の差し込み深さを位置決めするため
に一部のピン２に設けられた鍔である。しかしながらこ
のものにあっては、ピン２の取り付けのためにピン孔１
３を基板１に加工したり、ピン孔１３にピン２を圧入し
たりという工程を必要とすることになり、工数が増加す
ると共に基板１の割れ等の関係から基板１へのピン２の
圧入強さに限界があってピン２の引き抜き強度を十分に
得ることができない等の問題がある。

そこで、本出願人等によって第６図に示すような８１脂
の成形品で基板１を形成するようにしたピングリッド７
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
４を実装するための基板１を形成すると共に基板ｌの成
形の際にピン２の基部を基板１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２を基板１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２
と接続した状態で回路体３を基板１内に埋入固定するよ
うにしたものである。このものでは合成回層によって基
板１を成形する際に基板１にピン２の基部をインサー）
Ｌでｉ［１へのピン２の固定がおこなえるために、ピン
孔１３の穿孔やピン２の圧入などの工数を必要とするこ
となくピン２の取り付けを容易におこなうことができる
と共にピン２を圧入する場合のような引き抜き強度が不
安定になることもないのである。

しかしこの第６図のものにあっては、半導体チップ４の
＊装や半導体チップ４と回路体３との間のワイヤー２０
のポンディングなどの作業は基板１をＩｆ脂成形したの
ちにおこなう必要があり、すなわち基板１にピン２を突
出させて取り付けた状態でこの作業をおこなう必要があ
り、この作業において突出するピン２が邪魔になった９
あろいはピン２が破損されたりするおそれがあり、既存
の半導体チップ４の実装工程をそのまま利用することが
困難であるという問題がある。

［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、既存
の工程をそのまま用いて半導体チップの実装やワイヤー
ポンディングの作業を容易におこなうことができ、加え
て半導体チップの放熱やアースを容易におこなうことが
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、合成樹脂
の成形品で形成される基板１内に半導体チップ４を実装
した回路体３をインサート成形し・ζ埋入し、半導体チ
ップ４と反対側の面において回路体３に配設した放熱体
５をその一部が基ＪｆＸ１の表面から露出された状態で
基板１内にインサート成形して埋入すると共に回路体３
に穿設した通孔６に熱及び／又は電気の良伝導性材料７
を充填してこの良伝導性材料７を介して半導体チップ４
と放熱体５とを接続し、基部を回路体３に接続した状態
で基板１内にインサート成形して固着した複数本のピン
２を基板から突出させで成ることを特徴とするものであ
り、半導体チップ４を基板１内に取り付ける時に回路体
３に実装しておくことでピン２の存在しない状態で実装
やワイヤーボンディングの作業をおこなうことができる
ようにし、また回路体３の通孔６に充填した良伝導性材
料７で半導体チップ４と放熱体５とを熱的や電気的１こ
接続できるようにして半導体チップ４の放熱やアースが
おこなえるようにしたものであって、以下本発明を実施
例によＩ）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
実施例を示すもので、基板１は今！＆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１を
成形する際にピン２の基部を基板１内に埋入１せるよう
インサート成形ｒることによって基＠１に多数本のピン
２を平行に取り付け、またＩＣチップなどの半導体チッ
プ４を表面に実装した回路体３が基板１内に埋入して取
り付けである。基＠１をＩ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ａ［Ｗや、ポリフェニレンサルファイド、ポリサル
７オン、ポリエーテルスルホン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
用いるのが好ましい。

回路体３としては放射状にＰＧＡ用の回路１２を表面に
設けた絶縁体２２を用いることができ、例えばプラスエ
ポキシ配線板、プラスポリイミド配Ｒ＠、〃ラステアク
ン配線板、ポリエステル配線シートまたはフィルム、ポ
リイミド配＃ｉｔフィルムまたは゛シートなどを用いる
ことができる．そして回路体３にはその表面の中央部に
おいてＩＣチップなどの半導体チップ４が実装してあり
、半導体チップ４と回路体３の回路１２との間にワイヤ
ー２０をボンディングして施しである。これら半導体チ
ップ４の実装とワイヤーボンディングの作業は回路体３
を基板１内に取り付ける前におこなわれるものであり、
従ってピン２を設けていない状態でこれらの作業をおこ
なうことができ、ピン２が邪魔になることなく回路板に
電子部品を実装したりワイヤーボンディングしたりする
既存の工程やリードフレームを使った半導体チップの実
装の既存の工程のをそのまま利用して作業をおこなうこ
とができることになる．また回路体３の半導体チップ４
を実装する箇所には所要側の通孔６が穿設してあり、こ
の通孔６には良伝導性材料７を充填し、良伝導性材料７
に接触させた状態で半導体チップ４を回路体３に実装す
るようにしである。

この良伝導性材料７としては回路体３よりも熱の伝導性
に優れた材料や電気の伝導性に優れた材料、あるいは熱
と電気のいずれの伝導性にら優れた材料が用いられるも
のであり、例えば半導体チップ４のグイ接着材料として
用いられる銀ペーストや金品などを使用することができ
、半導体チップ４を回路体３に接着させで実装する際に
通孔６内に十分に充填させるようにする。さらに回路体
３にはピン２に対応する位置において回路１２のランド
部分でピン孔１゛７が穿設しである。またピン２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
の頭部となる基部にはピン２の全周から突出される円形
の鍔１１が設けてあり、さらにこの鍔１１の下側に同様
に円形の鍔２１が設けである。

しかして基板１の成形にあたっては、！＠３図に示すよ
うに成形金型８の下Ｊ！！！８ａに設けたピン挿入穴１
８４こピン２を挿入してピン２をセットする。

このとき、ピン２の下側の鍔２１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２の挿
入深さの位置決めがなされると共１こピン挿入穴１８は
鍔２１でその開口がｌｙＩ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°ｒ
ることができる。そしてピン孔１７にピン２の上端部を
挿入してピン２の上側の鍔１１にピン孔１７の周縁を係
止させることによって、半導体チップ４を実装した回路
体３をピン２で下型８ａに保持させる．このようにピン
２に敗けたＦＦ１１で回路体３を係止させることによっ
て、回路体３を成形金型８内に正確な位置に位置決めし
た状態でセットすることができる。

さらに回路体３の半導体チップ４を実装した面と。

反対側の表面と下型８ａとの間に放熱体５をセットする
．放熱体５は熱伝導性に優れた銅、鉄、アルミニウム、
セラミックなどで形成することができる。後述のように
半導体チップ４の７ースをこの放熱体５でとる場合には
、放熱体５としては電気伝導性を有する材料で形成する
必要がある．このようにピン２及び半導体チップ４を実
装した回路体３を下型８ａにセットした後に、成形金型
８の上型８ｂと下型８ａとを型締めするのであるが、上
型８ｂには各ピン２の位置に対応して成形用突部１０が
突設してあり、この成形用突部１０の下端面にはピン２
の上端部が挿入される凹部３２が凹設しである．従って
型締めすることによって凹部３２内にピン２の上端部が
挿入さ扛た状態で成形用突部１０の下端面が回路体３の
ピン孔１７の周縁の上面に当接し、回路体３は成形用突
部１′０とピン２の鰐１１とのＩｌｌ目こ挾持されて固
定され、また回路体３は成形用突部１０と放熱体５との
開においても挟持されて固定される。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１を成形すると同時にピン
２の基部を基板１内にインサート成形すると共に、回路
１２にピン２の上端部を接触接続させた状態で回路体３
をインサート成形して基板１内に包含されるよう一体化
させる。さらにこのとき回路体３に実装した半導体チッ
プ４６基板１内に埋入させると共に放熱体５も一部を露
出させた状態で基板１内に埋入させることができろ。

このようにピン２の基部を基板１にインサート成形して
収り付けるにあたって、第１図に示されるようにピン２
に設けた鰐１１は基板１内に埋入され、また鍔２１はそ
の下面が基Ｊｆｉ、１の下面と面一になりで露出する状
態で埋入されるものであり、この鍔１１．２１の埋入に
よってピン２の基部は基板１内に強固に保持され、ピン
２の引き抜き強度を高めることがでさると共にと７２が
ぐらつくことを防止することができる。また回路体３に
実装さｈた半導体チップ４は基板１内に埋入されること
によって封止された状態になり、従って半導体チップ４
を封止するための工数を不要にする二とができる。そし
て放熱体５は第２図に示すように回路体３の通孔６に充
填した良伝導性材料７に接触された状態でその基部が基
板１内に埋入されており、良伝導性材料７を介して半導
体チップ４は放熱体５と接続された状態にある。従って
半導体チップ４の発熱を良伝導性材料７を介して放熱体
５に良好に伝熱させることができ、放熱体５から効率よ
く放熱させることができる。また半導体チップ４にアー
スをとる場合においては、半導体チップ４を良伝導性材
料７を介して放熱体５に電気的に接続させることで、容
易にアースをとることができる。

ユニで回路体３の回路１２とピン２との接続はピン孔１
７へのピン２の基部の挿入接触によっておこなわれるが
、この接続を確保するために回路体３として回路１２を
設けた絶縁体２２を用いる場合にはピン孔１７の内周に
スルーホールメッキを施しておくのが好ましい、ま・た
成形金型８の上型８ｂに設けた成形用突部１０によって
、基板１にはｖＪ１図のように回路体３のピン孔１７部
分においてピン孔１７の周縁とピン２の上端部とを露出
させる凹部９が形成されるものであり、この凹部９に半
田などの低融点金属合金の小粒やクリーム半田、導電塗
料、導電フェス、導電接着剤など導電性材料を充填する
こと１こより、ピン孔１７とピン２とを導電性材料で接
合させることができ、ピン孔１７とピン２との導通信頼
性を高めることができる。ここで成形金型８の上型８ｂ
１．：設けた成形用突部１０は回路体３の上面を押さえ
てピン２の／ｎ１１との開に回路体３を挟持する作用も
なすために、成形金型８への樹脂の注入時に回路体３が
浮き上がったりして変形した状態で基板１内にインサー
トされることを防止することができろと共に回路１２の
ランド部分への樹脂の浸入によろパリ発生を防止するこ
ともできる。また同時に回路体３は成形用突部１０と放
熱体５との間に挟持された状態にもあり、成形金型８へ
のり（脂の注入時に回路体３と放熱体５との間に樹脂が
入り込むことを防止することができ、放熱体５と回路体
３の通孔６に充填した良伝導性材料７との接触状態を確
保して、放熱体５による放熱やアースを確保することが
で外る。

上記のようにして形成される第１図のようなピングリッ
ドアレイＡにあって、機器の実装基板（マザーポーＹ）
への取り付けはマザーボード２８に設けたソケットやス
ルーホール２９などに各ピン２を差し込むことによって
おこなうことができる。

このとき、基板１にはピン２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１とマザー
ボード２８との間に空開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１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
、第５図の従来例において示したように一部のピン２に
位置決め用の鍔１６を設けるような必要がなく、ピン２
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７ザーボード２８と基＠１
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２の変形を防止することもできる
。ここで各位置決め突部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１
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ｎ３０を設けるにあたって、各位置決め突部３
０をつなぐリブを基板１の裏面に一体に設けるようにし
ておけば、このリプによって基板１の補強をおこなわせ
ることができ、基板１を薄く形成することも可能になる
。

尚、上記第１図の実施例においては半導体チップ４はピ
ン２が突出された面と反Ｎ’１ｌｌｌの面である回路体
３の上面に実装するようにしたが、半導体チップ４を回
路体３の下面側に実装するようにしてもよく、半導体チ
ップ４を回路体３の下面に実装すると放熱体５は基板１
の上面に露出するように設けられることになり、放熱体
５から放散される熱が基板１とマザーボード２８との開
にこもることなく良好に放熱することができることにな
る。

また第４図は本発明の他の実施例を示すものであり、回
路体３の通孔６の内周面にスルーホールメッキをして金
属層３４を設けると共に回路体３の半導体チップ４を実
装した面と反Ｎ！ＪＪＡの表面に金属層３５を設け、放
熱体５を金属層３５と密着させるように基板１にインサ
ート成形するようにしたものである。このものでは放熱
体５は金属層３５と３４とを介して広い面積で良伝導性
材料７と接続されることになり、半導体チップ４の熱の
放散を効率良くおこなうことができると共に、７−スを
とる場合にあらては電気の伝導性を高く確保することが
できる。。

［発明の効果Ｊ 上述のように本発明に係るピングリッドアレイは、基部
を回路体に接続した状態で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々・ら突出させるようにし
であるので、合成樹脂によって基板を成形する際に基板
にピンの基部をインサート成形して基板へのピンの固定
がおこなえ、ピン孔の穿孔やピンの圧入りとの工数を必
要とすることなくピンの取り付けを容易におこなうこと
ができると共にピン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もないものであり、また半導体チ
ップを実装した回路体を基板内にインサート成形して埋
入するようにしであるので、半導体チップの実装とワイ
ヤーボンディングの作業は基板内に取り付ける前の回路
板に対しておこなうことができ、従ってピンが設けられ
ていない状態でこれらの作業をおこなうことができるこ
とになってピンが邪魔になったりピンを破損したりする
ことなく既存の設備を用いて半導体チップの実装やワイ
ヤーボンディングの作業を容易におこなうことができる
ものである。加えて半導体チップと反対側の面において
回路体に配設した放熱体をその一部が基板の表面から露
出された状態で基板内にインサート成形して埋入すると
共に回路体に穿設した通孔に熱笈び／又は電気の良伝導
性材料を充填してこの良伝導性材料を介して半導体チッ
プと放熱体とを接続しであるので、半導体チップの発熱
は良伝導性材料を介して放熱体に良好に伝熱され、放熱
体から半導体チップの熱を効率よく放熱させることがで
きるものであり、また半導体チップと放熱体とを良伝導
材料で電気的に接続して放熱体を半導体チップのアース
として利用することもできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明あ一実施例の断面図、第２図は同上の一
部の拡大断面図、第３図は第１図の実施例の製造に用い
る成形金型の断面図、！￥’５４図は本発明の池の実施
例の一部の拡大断面図、第５図は従来例の断面図、第６
図は匝の従来例の断面図である。 １は基板、２はピン、３は回路体、４は半導体チップ、
５は放熱体、６は通孔、７は良伝導性材料である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正：８：（自発） 昭和６１年９月１３日 １、事件の表示 昭和６１年特許顯第１６　＝ｉ　９７６号２、発明の名
称 ピングリッド７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）松下電工株式合社 代表者　　藤　井　貞　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付　自　発 ６、補正により増加する発明の敗　なし７、補正の対象
　　　図　而

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂の成形品で形成される基板内に半導体チ
   ップを実装した回路体をインサート成形して埋入し、半
   導体チップと反対側の面において回路体に配設した放熱
   体をその一部が基板の表面から露出された状態で基板内
   にインサート成形して埋入すると共に回路体に穿設した
   通孔に熱及び／又は電気の良伝導性材料を充填してこの
   良伝導性材料を介して半導体チップと放熱体とを接続し
   、基部を回路体に接続した状態で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て成る
   ことを特徴とするピングリッドアレイ。