JPS6398142A - 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など半導法のパッケージにおいて素子の高機能化、
＾密度化に伴うＩ１０数増加や、商運変化に従ってのリ
ード艮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）に設けたンケント
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．
ＯＩ程度の〃フス基材エポキシ用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４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゜５ｍｌ１１程度のピン２の基部を
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９図におい
て１５は基板１へのピン２の基部の圧入床さを位置決め
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。そして
このもの（こあってピン２と回路４との電気的な接続は
、ピン孔１３の内周にスルーホールメッキを施しておい
てピン孔１３へのピン２基部の圧入でスルーホールメッ
キにピン２の基部を接触させ、このスルーホールメッキ
を介しておこなわせるようにしている。

一方、この子ＨＩＩＩ？積層板を基板１とするピングリ
ッドアレイＡにあっては、基板１へのピン２の固定はピ
ン孔１３へのピン２の圧入でおこなわれるために基板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。そこで、本発明者等によって第１０図に示すよ
うな樹脂のモールド成形品で基板１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１を形成すると共に基板１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１２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ａｔＪｌ脂によっ
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
ートして基板１へのピン２の固定がおこなえるために、
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
なることがないのである。ここで、このピングリッドア
レイＡにあって、基板１に実装される半導体チップ３と
回路体１２の表面に放射状に設けた回路４との間にワイ
ヤー２０をボンディングして施し、回路体１２の回路４
を介して半導体チップ３が各ピン２に導通されるように
しである。

そして回路体１２の回路４とピン２との電気的な接続は
、回路体１２に回路４のランド部分において設けたピン
孔２４の内周にスルーホールメッキを施し、ピン孔２４
にピン２の頭部２ａを挿入させてスルーホールメッキ１
こピン２の頭部２ａを接触させ、スルーホールメッキを
介しておこなわれるようにしている。

しかしながら上記第９図や第１０図のも゛のにあって、
いずれもスルーホールメッキ の接触で回路４とピン２どの電気的な接続がなされるも
のであって、ピン２やピン孔２　４．１　３の寸法誤差
などによって接触状態が不安定であり、半導体チップ３
とピン２との間の導通信頼性が不十分なものであった。

［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、回路
とピンとの電気的な接続の安定性を高めることができ、
半導体チップとピンとの導通信頼性を高めることができ
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］ しかして本発明に係るピングリッドアレイは、基板１に
ピン２の基部を埋入固定して複数本のピン２を基板１か
ら突出させると共に基板１に実装する半導体チップ３と
電気的に接続される回路を基板１に設け、ピン２の頭部
２ａの少なくとも一部を再溶融同化可能な導電性物質５
で形成すると共にこの導電性物質５の溶融固化層６でピ
ン２と回路４とを電気的に接続して成ることを特徴とす
るものであり、導電性物質５の溶融固化層６でピン２と
回路４との間の電気的な接続を確保して半導体チップ３
とピン２との間の導通信頼性を高め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）は樹脂モール
ド成形品で基板１を形成するようにした本発明の一実施
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内に埋入させるようインサート成形することによ
って基板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４を設けた回路体１
２が基板１内に埋入して取り付けである。基板１を構成
する合成樹脂としては、７エ７−ル、エポキシ、シリコ
ン、ポリイミドなどの熱硬化性ａ（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、ボ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ｉｉＴ撓性や機械的強度、耐熱性の点からは
後者の熱可塑性８）脂を用いるのが好ましい。

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、その基部にはピン２の全周から突出される円
形の鰐１１が設けてあり、この鍔１１の下側に同様に円
形のｆ＃２１が設けである。

さらにピン２の基端には頭部２ａが設けである。

この頭部２ａは例えば第５図に示すような四部のひだ２
３を放射状に突出させた形状や、第６図に示すような円
柱形状や、第７図に示すような円錐台形状や、第８図に
示すような円錐形状などで形成されるものである。そし
てピン２のこの頭部２ａの全体、あるいは少なくともそ
の上部は再溶融同化可能な導電物質５（第５図（ａ）〜
第８図（ａ）に斜線で示す）で形成しである。この再溶
融同化可能な導電物質５としては、例えば半田などの低
融点金属合金を用いることができる。また、回路体１２
としては絶縁体２２の表面や表裏面に回路４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、ガ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ｍ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、４２７０イ（Ｎｉ４２％のＮｉ−Ｆｅ合金）のリ
ードフレームなどを回路体１２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１
２の中央部には半導体チップ３を納めるための開口部１
つが形成してあり、さらに回路体１２にはピン２に対応
する位置において回路４のランド部分でピン孔２４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４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Ｍ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ＩＡ塞される。そしてピン孔２４にピン２の頭部２ａ
を被挿させてピン２の上側の鍔１１にピン孔２４の周縁
を係止させることによって、回路体１２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に設けた鰐１１で回路体１２を係止さ
せることによって、回路体１２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１２のセットに先立って
回路体１２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の上面の周部で回路体１２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１２、放熱体１７をド型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２４
を挿通して回路体１２の上面に突出するピン２の頭部２
ａ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１２のピン孔２４の周縁の上面に当接し、
回路体１２は成形用突部１０とピン２の鍔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１２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１２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内に樹上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２４への頭部２ａの挿入で回路４に
ピン２を接触接続させた状態で回路体１２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Ｆ面から露出する状態
でインサート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ｆｌｌｌ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
らのであり、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きろと共にピン２がぐらつくことを
防止することができる。また、回路体１２の回路４とピ
ン２との電気的接続はピン孔２４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２４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。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には第２図（、）
や第３図（ａ）のように回路体１２のピン孔２４の周縁
の回路４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、四部７内には頭部２ａの導電性物
質５が突出した状態にある。従ってピン２のこの頭部２
ａを加熱して導電性物質５を溶融させ、流動状態にする
ことによって凹ｇ７の少なくとも下部内に導電性物ｆ１
５を充填させることができ、第２図（ｂ）や第３図（ｂ
）に示すように導電性物質５が溶融固化した溶融固化Ｎ
６を凹部７内において回路４とピン２とにそれぞれ付着
させることができることになり、ピン孔２４の周縁の回
路４とピン２とを導電性物質の溶融固化層６で接合させ
て回路４とピン２との接続信頼性を高めることができる
ものである。またこのように導電性物質の溶融固化層６
を凹部７内に充填させることによってピン孔２４を溶融
固化層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。ここで、四部７内に導
電性物質の溶融固化Ｉハロを充填させるにあたって、基
板１に四部７を成形したのちに四部７内に導電性物質を
供給し、この導電性物質を加熱溶融させることが考えら
れるが、この場合には四部７への導電性物質の供給とい
う作業が必要となり、また四部７がらはみ出すことなく
導電性物質を正確に凹部７内に供給することは困難であ
るが、本発明におけるようにピン２の頭部２ａを導電性
物質５そのもので形成しておくことによってこのような
問題は生じないものである。尚、成形金型８の上型８ｂ
に設けた成形用突ｇｉｏは回路体１２の上面を押さえて
ピン２の鰐１１との間に回路体１２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１２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
ることを防止する作用もなす。

しかして、回路体１２の開口部１９の部分において基板
１の中火部には成形金型８のコア部９でキャビティ凹所
２６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１２の回路４
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と各ピン２とを回路体１２の回路４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として仕上げるものである。ここで、成形は回路
体１２の開口部１９の周縁部をコア部９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１２の
この部分の表面に設けた回路４を樹脂に覆われることな
く露出させることができ、イδ頼性の商い状態でワイヤ
ー２０をボンディングできるようになる。またこれらの
実装やボンディングの工程において回路体１２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１２
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ｉｔ止するようにしたりするの
が好ましい。

そし−〇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２
９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１とマザーボー
ド２８との開の空間は位置決め突部３０によって形成さ
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ｖｊ１６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マザーボード
２８と基板１との開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４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をっなぐリブを基板１の裏面に
一体に設けるようにしておけば、このリブＩこよって基
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。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
らのであり、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が突出された而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７エ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、上記実施例ではモールド成形品のピングリッドア
レイＡについて説明したが、本発明はプラスチック板で
基板１を形成するようにしたプラスチックピングリッド
アレイや積層板で基板１を形成するようにした積層板ベ
ースピングリッドアレイにも適用することができるもの
である。

［発明の効果１ 上述のように本発明にあっては、ピンの頭部の少なくと
も一部を再溶融固化可能な導電性物質で形成すると共に
この導電性物質の溶融固化層でピンと回路とを電気的に
接続するようにしたので、導電性物質の溶融固化層を回
路とピンとにそれぞれ付着させた状態で回路とピンとを
接合させて回路とピンとの接続信頼性を高めることがで
き、半導体チップとピンとの間の導通信頼性を向上させ
ることができるものであり、しがもピンの頭部を加熱す
ることによって導電性物質を１８融させ、導電性物質の
溶融固化層で回路とピンとの接続をおこなうことができ
るものであって、ピンの頭部の加熱という簡単な繰作で
半導体チップとピンとの間の導通イ３頼性を向上させる
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

ｆｊｔＪｌＭは本発明の一実施例の断面図、第２図（１
１）（ｂ）は本発明の一実施例における基板゛部分の一
部の拡大断面図、第３図（ａ）（ｂ）は本発明の他の実
施例における基板部分の一部の拡大断面図、第４図は本
発明の一実施例における製造の際の成形金型の断面図、
第５図（ａＨｂ）は同上に用いるピンの一例の拡大正面
図とピンの頭部の拡大平面図、第６図（ａ）（ｂ）は同
上に用いるピンの他側の拡大正面図とピンの頭部の拡大
平面図、第７図（ａ）（ｂ）は同上に用いるピンのさら
に他側の拡大正面図とピンの頭部の拡大平面図、第８図
（ａ）（ｂ）は同上に用いるピンのさらに他側の拡大正
面図とピンの頭部の拡大平面図、第９図は従来例の断面
図、第１０図は他の従来例の断面図である。 １は基板、２はピン、２ａはピンのｌｌｌｌｌ部、３は
半導体チップ、４は回路体、５は導電性物質、６は導電
性物質の１８融固化層である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第３図 第４図 第９図 第１０図 ２２　　　　　Ｚ　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板にピンの基部を埋入固定して複数本のピンを
   基板から突出させると共に基板に実装する半導体チップ
   と電気的に接続される回路を基板に設け、ピンの頭部の
   少なくとも一部を再溶融固化可能な導電性物質で形成す
   ると共にこの導電性物質の溶融固化層でピンと回路とを
   電気的に接続して成ることを特徴とするピングリッドア
   レイ。