JPS6398141A - 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】 り技術分野Ｊ 本発明は、ＩＣパッケージなど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Ｊ 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層ピンとなるピンを設（す
だピングリッド７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７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上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積層板
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、第９図に示すように基板１を例えば厚み１．
０１程度のガラス基材エポキシｍｕ積層板やプラス基材
ポリイミドＯ（腹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０．５１１１＋程度のピン２の頭
５Ｓ１４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から突出させた状態で固着して、ピン
グリッドアレイＡを作成するようにするものである。第
１図において１５は基板１へのピン２の頭部１４の圧入
深さを位置決めするため（二各ピン２に突設された鍔、
１６はマザーボードへの取り付けの際のピン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、基板１の
割れ等の関係がら基板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、基板
へのピンの固定強度を高くすることができ、加えて回路
体へのピンの接続作業が容易にな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］ しかして本発明に係るピングリッドアレイは、合成樹脂
の成形品で基板１を形成すると共に基部を基板１内にイ
ンサート成形して固着したｇ、数本のピン２を基板１か
ら突出させ、基板１に実装する半導体チップ３と接続さ
れる回路体４に設けｔこピン孔５にピン２の基端の頭部
２ａを挿入して回路体４とピン２とを接続した状態で回
路体４を基＠１内に埋入固定し、ピン２の頭部２ａを先
屑程外径寸法が大きくならない断面円形に形成して成る
ことを特徴とするものであり、基板１へのインサート成
形でピン２の固定を強固におこなえるようにし、またピ
ン２の頭部２ａをピン孔５に挿入し易い形状に形成して
回路体４へのピンの接続を容易に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
実施例を示すもので、基板１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１を成
形する際にピン２の基部を基板１内に埋入させるよ）イ
ンサート成形することによりて基板１に多数本のピン２
を平行に取り付け、また基板１に実装するＩＣチップな
どの半導体チップ３とピン２との間の電気接続をおこな
う回路を形成するために回路体４が基板１内に埋入しで
取り付けである。基板１を構成する合成樹脂としては、
７エノール、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、ポリエーテルスルホン、ポ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
が好ましい。

ピン２は軸方向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２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２１が設けである。さらにピン２の基端には断面円形
の頭部２ａが設けてあり、この頭［５２ｍは第２図のよ
うな円柱形状や、第３図のような円錐台形状や、第４図
のような円錐形状などに形成されるものであり、このよ
うに頭部２ａは先端程外径寸法が大きくならない断面円
形に形成されるものである。また回路体４としでは絶縁
体２２の表面や表裏面に回路１２を設けて形成したもの
を用いることができ、例えば〃ラスエポキシ配線板、プ
ラスポリイミド配線板、ガラステフロン配線板、ポリエ
ステル配線シートまたはフィルム、ポリイミド配線フィ
ルムまたはシートなどを用いることができる。さらにポ
リイミドフィルム等で固定した銅やアルミニウム、４２
アロイ（Ｎｉ４２％のＮｉ−Ｆｅ合金）のり−ド７レー
ムなどを回路体４として使用することもできる。

電気抵抗の面からは銅回路を形成したものが、後述する
成形金型８へのセットの作業性からは板状やリードフレ
ーム状の形態のものが好ましい。そして回路体４の中央
部には半導体チップ３を納めるための開口ｆｓ１９が形
成してあり、さらに回路体４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５が穿設しであ
る。

しかして基板１を成形するにあたっては、第５図に示す
ように成形金型８の下型８ａに設けたピン挿入穴１８に
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
めがなされると共にピン挿入穴１８は鍔２１でその開口
が閉塞される。そしてピン孔５にピン２の頭部２ａを被
挿させてピン２の上側の口１１にピン孔５の周縁を係止
させることによって、回路体４をピン２で保持させた状
態で下型８ａにセットする。このようにピン２に設けた
鍔１１で回路体４を係止させることによって、回路体４
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ものであるが、第１図の実施例のよ
うに放熱体１７を基板１に設ける場合には、この回路体
４のセットに先立って回路体４の下側位置にて下型８ａ
内に放熱体１７をセットし、放熱体１７の上面の局部で
回路体４の開口部１９の周縁の下面を支持させるように
する。このようにピン２及び回路体４、放熱体１７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
る凹穴３２が凹設しである。従って型締めすることによ
ってピン孔５を挿通して回路体４の上面に突出するピン
２の頭部２ａが凹穴３２内に挿入された状態で成形用突
部１０の下端面が回路体４のピン孔５の周縁の上面に当
接し、回路体４は成形用突部１０とピン２の鰐１１との
間に挟持されて固定される。また上型８ｂにはさらにコ
ア部９が突出して設けてあって、型締めの際にこのコア
部９の下面の周縁部が回路体４の開口部１９の上面の周
縁に当接するようにしてあり、型締めした状態において
は回路体４の開口部１９の周縁部はコア部９と放熱体１
７との間に挟持されて固定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、ピン孔５への頭部２ａの挿入で回路１２にピン
２を接触接続させた状態で回路体４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、さらに放熱体
１７もその下面が基板１の下面から露出する状態で埋入
させることができる。

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
取り付けるにあたって、第１図に示されるようにピン２
に設けた鍔１１は基板１内に埋入され、また鍔２１はそ
の下面が基板１の下面から露出する状態で埋入されるも
のであり、この鰐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
を高めることができると共にピン２がぐらつくことを防
止することができる。＊た、回路体４の回路１２とピン
２との電気的接続はピン孔５へのピン２の頭部２ａ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
めにピン孔５の内周にスルーホールメッキを施してお（
のが好ましい。そして成形金型８の上型８ｂに設けた成
形用突部１０によって、基板１には！＠１図のように回
路体４のピン孔５の周縁の回路１２とピン２の頭部２ａ
とを露出させる凹部７が形成されるものであり、この凹
部７に半田などの低融点金属合金の小粒やクリーム半田
など導電性材料６を施し、加熱溶融させることによって
この導電性材料６で凹部７を充填することにより、ピン
孔５の周縁の回路１２とピン２とを導電性材料６で接合
させることができ、回路体４の回路１２とピン２との導
通信頼性を高めることがで終るものである。またこのよ
うに導電性材料６を四部７に充填することによってピン
孔５を導電性材料６で埋めることができ、ピン２との接
続部分の耐湿信頼性を高めることもできる。

この導電性材料６としては上記したものの他に導電塗料
、導電フェス、導電接着剤などを用いることもできる。

尚、成形金型８の上型８ｂに設けた成形用突部１０は回
路体４の上面を押さえてピン２のｒ！１１との間に回路
体４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４が浮き上がっ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もできる。

ユニで、ピン２として第７図に示すもの、すなわち半円
形状の四部のひだ２３を放射状に突出させて頭部２ａを
形成したピンを用いることが当初検討されたが、このも
のでは頭部２ａは上下の中央部において外径寸法が最も
大きいために、第８図（ａ）のように回路体４をピン２
に接続した状態で回路体４を成形金型８にセットするに
あたって、ピン孔５にピン２の頭部２ａを圧入させるこ
とによってピン孔５への頭部２ａの挿入をおこなう必要
があり、回路体４を成形金型８にセットする作業が困難
になるおそれがある。しかもこの場合にはｔｌＳ８図（
ｂ）に示すように基板１に形成される凹部７内に頭部２
ａは大きな容積で突出されることになり、四部７の中央
部内でこの頭部２ａが邪魔になって凹部７への導電性材
料６の充填の作業性が悪くなるおそれもある。そこで本
発明ではピン２の頭部２ａを先端程外径寸法が大きくな
らない断面円形に形成するようにしたのであり、頭部２
ａの形状は特に円錐台形状や円錐形状が好ましい。

すなわち、ｔＩＳ６図（ａ）のように回路体４をピン２
に接続した状態で回路体４を成形金型８にセットするに
あたって、何等圧入をおこなう必要なくピン孔５への頭
部２ａの挿入をおこなうことができ、回路体４を成形金
型８にセットする作業が容易になるものであり、しかも
この場合、第６図（ｂ）に示すように基板１に形成され
る凹部７内への頭部２ａの突出は小さな容積となり、こ
のｍ部２ａが邪魔になることなく凹部７への導電性材料
６の充填の作業性が向上するのである。

しかして、回路体４の開口部１９の部分において基板１
の中央部には成形金型８のコア部９でキャビティ凹所２
６が形成されており、このキャビティ凹所２６に納めた
状態でＩＣチップなどの半導体チップ３を実装し、半導
体チップ３と基板１から露出する回路体４の回路１２と
の間にワイヤー２０をボンディングすることに上って、
半導体チップ３と各ピン２とを回路体４の回路１２を介
して電気的に接続し、第１図のようなピングリッドアレ
イＡとしで仕上げるものである。ここで、成形は回路体
４の開口部１９の周縁部をコア部つと放熱体１７との間
に挟持させた状態でなされるために、回路体４のこの部
分の表面に設けた回路１２を樹脂に覆われることなく露
出させることができ、Ｍ頼性の高い状態でワイヤー２０
をボンディングできるようになる。＊たこれらの実装や
ボンディングの工程において回路体４の大部分は基板１
内に埋め込まれた状態にあるため、回路体４に傷が付い
たりするおそれなく実装やボンディングの作業を容易に
おこなうことができる。さらに、半導体チップ３の保護
をおこなうためにキャビティ凹所２６に液状エポキシ封
止樹脂などの封止樹脂を施して半導体チップ３を封止す
るようにしたりするのが好ましい。

そしてこのように形成されるピングリッドアレイＡにあ
って、機器の実装基板（マザーボード）への我り付けは
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ｆｉＳ３０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との間に空間を形成させること
がで終るようにしである。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に上って形成
されるために、第９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ｆ！Ｓ３
０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１との間に加わる荷重が位置決め突部３
０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５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
であり、また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をつなぐリプを基板１の裏
面に一体に設けるようにしておけば、このリプによりて
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。さらに、基板１にインサー
トして設けられる放熱体１７は熱伝導性に優れた銅、鉄
、アルミニウムなどの金属やセラミックなどで形成され
るものであり、放熱体１７をこのように基板１に設ける
ことで基板１に実装する半導体チップ３の発熱を放散す
ることができる。尚、上記第１図の実施例において半導
体チップ３はピン２が突出された面と反対側の面である
基板１の上面に実装するようにしたが、半導体チップ３
を基板１の下面側に実装するフェースダウンとして形成
するようにしてもよい。特に放熱体１７を用いて放熱を
おこなう場合においては、半導体チップ３を基板１の下
面に実装すると放熱体１７は基板１の上面に露出して設
けられることになり、放熱体１７がら放散される熱が基
板１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ことになる。

［発明の効果］ 上述のように本発明にあっては、合成樹脂の成形品で基
板を形成すると共に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ものであり、また基板に実装
する半導体チップと接続される回路体に設けたピン孔に
ピンの基端の頭部を挿入して回路体とピンとを接続した
状態で回路体を基板内に埋入固定し、ピンの頭部を先端
程外径寸法が大きくならない断面円形に形成するように
したので、回路体をピンに接続するにあたって、何等圧
入をおこなう必要なくピン孔への頭部の挿入をおこなう
ことができ、回路体へのピンの接続の作業が容易になる
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（ａ）（ｂ
）は同上に用いるピンの拡大正面図とピンの頭部の拡大
平面図、第３図（ａ）（ｂ）は同上の他の実施例のピン
の拡大正面図とピンの頭部の拡大平面図、第４図（ａ）
（ｂ）は同上のさらに他の実施例のピンの拡大正面図と
ピンの頭部の拡大平面図、第５図は同上の製造の際の成
形金型の断面図、！＠６図（ａ）（ｂ）は本発明の一実
施例における製造の際の成形金型の一部の拡大断面図と
基板部分の一部の拡大断面図、第７図（ａ）（ｂ）は比
較のために示すピンの拡大正面図とピンの頭部の拡大平
面図、第８図（ａ）（ｂ）は比較のために示す製造の際
の成形金型の一部の拡大断面図と基板部分の一部の拡大
断面図、第９図は従来例の断面図である。 １は基板、２はピン、２ａはピンの頭部、３は半導体チ
ップ、４は回路体、５はピン孔である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 １・・・基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂の成形品で基板を形成すると共に基部を
   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、基板に実装する半導体チップと接続さ
   れる回路体に設けたピン孔にピンの基端の頭部を挿入し
   て回路体とピンとを接続した状態で回路体を基板内に埋
   入固定し、ピンの頭部を先端程外径寸法が大きくならな
   い断面円形に形成して成ることを特徴とするピングリッ
   ドアレイ。