JPH01501990A - リード線のないチップパッケージ等の物品を接続する方法 - 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】 リード線のないチップパッケージ等の物品を接続する方法発明の背景 この発明は、リード線のないチップ支持体上のパッドから関係する印刷回路板上 の関係するパッドに金属導体を接続するために超音波溶接を使用してリード線の ないチップパッケージを接続かる方法に関するものである。

リード線のないチップ支持体のパッケージはその下面にパッドを設けられている 。これらのパッドは集積回路チップを収容して保護しているパッケージ中で集積 回路チップに接続されている。この接続は対応するはんだパッドを表面に有する 印刷回路板上にこのパッケージを置くことによって行われる。リード線のないチ ップパッケージは位置を固定され、気相ろう付けによりパッドのはんだの再溶融 によって１工程で電気的に接続される。このような接続方法は多くの場合に有用 であるが、チップが電気的にさらに複雑になり、その結果リード線の数が非常に 多くなり、チップパッケージの下面周縁を取巻くパッド密度が高くなるときには 接続が非常に困難になる。チップパッケージが高密度であり、約６０パツド以上 の接続が行われるとき、パッドに接続される印刷回路板上の配線は互いに接近し 、そのため接近した間隔のためにはんだが配線間を短絡し、またパッド間でもさ らにそのような短絡がしばしば生じる。

パッド間の間隔をもつと大きくするようにリード線のないチップパッケージを大 きく作ることは別の問題を強調することになる。複雑な電子回路においては、印 刷回路板上のスペースは非常に貴重なものであり、必要以上に大きいパッケージ は必要な広いスペースを無駄にすることになる。さらに複雑な電子回路および必 要な多数の接続数によって、或いははんだによる短絡の危険を減少させるために パッド間の間隔をもつと大きくすることによって生じる大きなパッケージでは熱 膨張の問題が重大なものとなる。リード線のないチップパッケージは印刷回路板 とは別個の材料であり、そのため温度変化によって寸法差がリード線のないチッ プパッケージのはんだパッドに歪みを生成する。これらの歪みが過大になると、 はんだパッドにクラックが生じる。これははんだパッドをより高いレベルに設け ることにより、温度変化によって生じた歪みが弾性または延性偏向によってパッ ド中で吸収されるようにする必要を生じる。

したがって、通常のはんだ再溶融によるリード線のないチップパッケージの取付 けは、接続されるパッドの数が増加し、パッドおよび印刷回路板上の配線が高密 度のときには問題を生じる。したがって、高密度パッケージ、特に高密度のリー ド線のないチップパッケージの対応する印刷回路板への接続のための方法が必要 である。

発明の概要 この発明を理解するために、本質的に概説すれば、この発明は、リード線のない チップパッケージを支持印刷回路板へ接続する方法、およびその接続方法に特に 適したリード線のないチップパッケージならびに完全なアセンブリに関するもの であり、その方法では、リード線のないチップパッケージを関連する印刷回路板 に機械的に取付け、導体をパッケージ上のバットおよび印刷回路板上の対応する バットに取付ける。

したがって、この発明の目的および効果は、熱膨張による歪みおよび応力により はんだ接続部にクラックが発生する危険がなく信頼性のある接続ができるような 高密度のリード線のないチップパッケージに特に有用な、リード線のないチップ パッケージを対応する印刷回路板に取付ける方法を提供することである。

この発明の別の目的および効果は、接続が危険な温度増加を生じないで行われる ようにチップパッケージ上のパッドおよび印刷回路板上の対応するパッドに超音 波溶接される金属導体を使用することによってリード線のないチップパッケージ を対応する印刷回路板に接続する方法を提供することである。

この発明のさらに別の目的および効果は、印刷回路板が焼けることをなくシ、は んだメッキをなくシ、接続システムの大きな制御作用によって高い生産効率の結 果生成されるはんだによる短絡をなくし、熱膨張の問題を解消し、充分に自動化 された方法を提供するように約６０以上の多数のリードを有するリード線のない チップパッケージを印刷回路板に接続する方法を提供することである。

この発明のその他の目的および効果は以下の明細書、請求の範囲および添附図面 の検討によって明白になるであろう。

添附図面において、 第１図は、この発明の第１の好ましい方法による接続を示しており、リード線の ないチップパッケージのコーナーと印刷回路板のコーナーを示している。

第２図は、この発明の第２の好ましい方法による接続を示す同様の図である。

第３図は、この発明の第３の好ましい方法による接続を示す同様の図である。

好ましい実施例の説明 第１図は印刷回路板１２の上面上に上面を下にして取付けられたリード線のない チップ支持体パッケージ１０を示している。

印刷回路板１２はあかじめ定められたパターンにしたがってその表面に形成され た回路配線を有し、誘電体材料で構成されている。印刷回路板１２の上面１４に は回路配線があり、底面にも回路配線があってもよく、また１以上の中間配線層 があってもよい。１以上の配線層があるとき複数の配線は適当に接続される。こ の例では回路配線（図示せず）は印刷回路板１２の上面１４上のパッドで終端し ている。パッド１６および１８はパッドの一つの列の端部にあり、一方バッド２ ０および２２は別のパッドの列の端部にあり、パッケージ１０の隣接する縁部２ ４゜２６と整列している。印刷回路板１２上のパッドは金、銅、銀、アルミニウ ム、またはニッケルで作ることができる。最も普通の材料は銅であり、最も好ま しいのは金である。この発明の方法は特に高密度パッケージに有用であり、その 結果高い接続密度を有しているという事実から、パッドはパッケージ１０の四方 の縁部の全てに存在するものと考えられ、コーナーを廻って延在し、パッケージ １０の底面２８上にある。

パッド３０．３２．３４および３６が特にパッケージ１０上に示されている。同 様のパッドがパッケージ１０の４辺に沿って延在し、コーナーを廻って隣接する 底面２８に延在している。パッケージ１０上のパッドは金、銅、銀、アルミニウ ム、またはニッケルで作られている。最も普通で、最も好ましい材料は金である 。

チップ支持体パッケージ１０は特に底面２８が印刷回路板の頂面に面するように 設計されているから、図において２８で示した面は底面として説明されている。

リード線のないチップ支持体パッケージ１０の通常の使用ではチップ支持体パッ ケージ１０の底面２８にあるパッドの部分の位置に正確に対応して印刷回路板の 上面に配置されたパッドがある。したがって通常のパッケージ１０の使用におい ては各パッドは再溶融はんだによって印刷回路板の上面に配置された対応するパ ッドに接続される。しかしながら、この発明の実施例の場合にはパッケージ１０ はその底面２８を上にして接着剤３８により印刷回路板の上面の適当な位置に固 定されている。電気的接続は各パッドに接続された導体によって行われる。導体 は方形、三角形、円形、楕円形等の断面形状のものでよい。最も好ましい形状は 円形断面の丸い線である。接続は超音波溶接、熱圧縮接続、ボール接続、ウェッ ジ接続または熱音響的接続等により行うことができる。これらの接続方法はいず れも１５０℃以下で行うことができる。したがって導体４０はパッド１８．３０ と接続され、導体４２はパッド１８．３２とその端部で接続され、導体４４はパ ッド２０．３４とその端部で接続され、導体４６はパッド２２．３６とその端部 で接続される。第１図に示されたその他の導体はそれぞれ対応するパッドにその 端部が接続されている。前述のように導体は方形、三角形、円形、楕円形等の断 面形状のものでよい。最も好ましい形状は円形断面の丸線である。導体として使 用する適当な材料には金、銅、ニッケル、アルミニウム等があり、金が好ましい 。パッケージｌＯはセラミックパッケージであり、そのパッド３０乃至８Ｂ等は 通常金のパッドである。印刷回路板１２は水晶を混入したポリイミドであること が好ましく、パッドＩＢ乃至２２等は通常銅である。前述のようにこのブロセッ スでは大きい、高密度のリード線のないパッケージを接続する。リード線のない パッケージとしては６０本以上のリードを有するものが適当である。最も好まし い構造は金の丸線よりなる導体が熱音響的ボール接続またはウェッジ接続により 両側で接続されるものである。好ましい完全な組立て法の形態では、まず熱音響 的ボール接続またはウェッジ接続により印刷回路板上のパッドに接続し、それか ら同じ接続方法でパッケージ上の適当なパッドに導体を取付け、続いて第２の取 付は部を越えて延在する線を切断する。

プロセスの工程は印刷回路板上にリード線のないパッケージを位置させ、接着剤 で固定する工程を含む。その後組合わせられた構造は清浄にされ、導体の端部が 対応するパッドに上述のようにあまり温度を高めることなく　（１５０℃以上に しない）接続される。これは応力を無くして信頼性のある接続を与える。

第１図で、パッケージ１０は標準のリード線のないチップ支持体パッケージであ り、裏返した形で配置されている。第２図に示されたものではパッケージ１０の 代わりにリード線のないチップ支持体パッケージ５０が同様の印刷回路板１２上 に取付けられている。パッケージ５０もまたリード線のないチップ支持体パッケ ージであり、セラミックで作られ、適当な印刷回路板１２の上面の対応するパッ ドと結合するためにその外側にパッドを備えている。この場合にはパッケージ５ ０の上面５２は印刷回路板１２とは反対側であり、底面５４が接着剤５Ｂによっ て印刷回路板１２の上面１４に固定されている。パッケージ５０上のパッドが接 続のためにアクセスできるようにするために、通常は底面に短い長さで延在し側 縁部５８および６０では途中までしか立上がっていないパッケージ５０上のパッ ドは、上方まで延在して上面にもパッドが存在するように上面５２でも短い長さ で延在するように延長されている。したがって、パッケージ５０はその底面（図 で下面）のパッドが通常のようにはんだの再溶融により印刷回路板１２の対応す るパッドにはんだ付けされている。しかしながら、パッドはまた上面にも延在し 、図ではパッド６２．６４．８６．６８として示されている。したがって、パッ ケージ５０は、側縁部に隣接する底面を横切り、側縁部に沿って走り、側縁部に 隣接する上面を横切って延在する同じパッドを有する特別の構造である。このよ うにして、パッケージ５０は標準のはんだ再溶融の形式の取付けを使用し、また この発明による方法によって接続される。この方法は、接続用リード線を上述の ような接続方法によって対応するパッドに上述のように接続するものである。導 体７２．７４．７６が第２図に特に示されている。パッケージおよび印刷回路板 の両者にはそれ以外にもパッドがあり、別の導体で適当なパッドと接続されてい る。導体７０はパッド１６と６２を接続し、導体７２はパッド１８と６４を接続 し、導体７４はパッド２０と６６を接続し、導体７６はパッド２２と６８を接続 している。バッド６２乃至６８の材料および導体７０乃至７６の材料および形状 は前述したものと同じである。

第３図は、リード線のないチップ支持体パッケージ８０の印刷回路板１２への取 付けを示している。この場合には、適当な回路配線と適当な位置の接続バッドを 備えた同じ印刷回路板が使用されている。パッケージ８０はこの発明の方法を利 用するために特別の形状にされている。リード線のないチップ支持体パッケージ は通常回路配線およびパッドを適当に備え、適当な物理的形態を有するセラミッ ク材料の複数の層から構成されている。これらの層は積層され、加熱されて一体 構造とされる。パッケージ８０の場合に上の層８２はパッドが設けられる棚部８ Ｂを形成するために下の層８４よりも小さくされている。これらのパッドはパッ ケージ中でチップに内部で接続されている。パッド８ｇ、　９０．９２．９４は 接続のためにアクセスできるように外縁部に隣接してこの棚部８６上に設けられ ている。

符号を付された以外の多数のパッドが図示されており、それらはパッケージ８０ の四周に沿って配置されていることが好ましい。この発明による方法は６０以上 のリードを有するパッケージで特に有用であるが、その中の一部のものしか図示 されておらず、また符号が付けられていない。パッケージ８０の印刷回路板１２ への取付けは前述のように接着剤によって行われ、パッケージ上のパッドと印刷 回路板上のパッドとの接続も前述のような方法で行われる。導体９６．９８．１ ００　、１０２には符号が付されている。これらの導体はそれぞれパッド１Ｂと ８８、パッド１８と９０、パッド２０と９２、パッド２２と９４を接続している 。

導体は前述のようなものであり、パッケージ、印刷回路板および種々のパッドの 材料も前述の通りである。この発明による接続方法は印刷回路板が焼けることを なくシ、はんだのメッキの必要をなくシ、はんだによる短絡を生じることがなく 、パラメータの制御が増大し、熱膨張の問題がなくなることにより高い生産性を 与える。

この発明は現在としての最良のものについて説明されたが、種々の変形や、モー ドや、実施態様が同等発明力を必要とすることなく当業者の能力の範囲で可能で あることは明白である。

したがって、この発明の技術的範囲は請求の範囲の記載によって決定されるべき ものである。

国際調査報告 国際調査報告 υＳεε００１４６ ＳＡ　２０４９２

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷回路板上面のパッドに隣接して印刷回路板上のパッドと同じ方向にリー ド線のないチップパッケージ上のパッドが向くようにリード線のないチップパッ ケージの方向を定めてリード線のないチップパッケージを印刷回路板上に配置し 、チップパッケージ上の上方を向いたパッドと印刷回路板上の上方を向いた隣接 するパッドとの間に電気導体を接続する過程を含むリード線のないチップパッケ ージの接続方法。
2. ２．電気導体を接続する過程に先立って金、銅、ニッケル、およびアルミニウム からなる群から導体を選択する過程を含む請求の範囲１記載の方法。
3. ３．円形、方形、三角形および楕円形の断面を有する導体からなる群から導体を 選択する過程を含む請求の範囲１記載の方法。
4. ４．円形、方形、三角形および楕円形の断面を有する導体からなる群から導体を 選択する過程を含む請求の範囲２記載の方法。
5. ５．電気導体を接続する過程は、超音波溶接、熱圧縮接続、ボール接続、ウエッ ジ接続および熱音響的接続からなる接続過程の群から選択される請求の範囲１記 載の方法。
6. ６．電気導体を接続する過程は、超音波溶接、熱圧縮接続、ボール接続、ウエッ ジ接続および熱音響的接続からなる接続過程の群から選択される請求の範囲４記 載の方法。
7. ７．チップパッケージを接着剤によって印刷回路板の上面に固定する過程を含む 請求の範囲１記載の方法。
8. ８．導体をそれらの間に接続することによってパッドを電気的に接続する過程に 先立って印刷回路板およびリード線のないチップパッケージの清浄化過程が行わ れる請求の範囲１記載の方法。
9. ９．チップパッケージを接着剤によって印刷回路板の上面に固定する過程を含む 請求の範囲６記載の方法。
10. １０．リード線のないチップパッケージの底面から上面にパッドを延長させ、こ の延長はチップパッケージの印刷回路板上への配置の前に行われ、それにより印 刷回路板の上面への方向を向いた部分と印刷回路板上のパッドと同じ方向を向い た部分とをチップパッケージ上のパッドが有する請求の範囲１記載の方法。
11. １１．チップパッケージを印刷回路板上面へ固定する過程は接着剤により行われ る請求の範囲１０記載の方法。
12. １２．印刷回路板およびチップパッケージを清浄にする過程は導体によりパッド 間を電気的に相互接続する過程に先立って行われる請求の範囲１０記載の方法。
13. １３．チップパッケージを印刷回路板上面へ固定する過程は接着剤により行われ る請求の範囲１２記載の方法。
14. １４．請求の範囲１記載の方法により製造された物品。
15. １５．請求の範囲１３記載の方法により製造された物品。
16. １６．接続パッドを有する上面を備えた印刷回路板を形成し、その一表面にその 表面の縁部と隣接して配置された接続パッドを有するリード線のないチップパッ ケージを形成し、リード線のないチップパッケージ上の接続パッドが印刷回路板 上の接続パッドと同じ方向を向くようにリード線のないチップパッケージを印刷 回路板上に配置し、印刷回路板上の位置にリード線のないチップパッケージを接 着剤によって固定し、 リード線のないチップパッケージ上のパッドに金属導体を接続し、その同じ導体 を印刷回路板上の対応するパッドに接続し、 リード線のないチップパッケージ上の複数のパッドに対して接続過程を繰返し、 それによってリード線のないチップパッケージの回路が印刷回路板上のパッドに 接続される各過程を含む印刷回路板上でリード線のないチップパッケージを接続 する方法。
17. １７．電気導体を接続する過程は、超音波溶接、熱圧縮接続、礎接続、ウエッジ 接続および熱音響的接続からなる接続過程の群から選択される請求の範囲１６記 載の方法。
18. １８．電気導体の接続は、金、銅、ニッケル、およびアルミニウムからなる群か ら選択された金属線によって行われる請求の範囲１６記載の方法。
19. １９．リード線のないチップパッケージ上のパッドを形成する過程は、パッドが リード線のないチップパッケージの上面および底面の両方に存在するようにパッ ドを形成する過程を含む請求の範囲１６記載の方法。
20. ２０．請求の範囲１９記載の方法により製造された物品。
21. ２１．請求の範囲１６記載の方法により製造された物品。
22. ２２．複数の接続パッドを有する上面を備えた印刷回路板と、上面にその縁部と 隣接して配置された複数の接続パッドを有するリード線のないチップパッケージ と、複数の金属導体とを具備し、 リード線のないチップパッケージの上面の接続パッドおよび前記印刷回路板の上 面の対応するパッドに前記複数の金属導体のそれぞれ一つが接続され、それによ って前記リード線のないチップパッケージが印刷回路板中の回路に電気的に接続 されることを特徴とする物品。
23. ２３．リード線のないチップパッケージは接着剤により印刷回路板上面へ固定さ れる請求の範囲２２記載の物品。
24. ２４．前記リード線のないチップパッケージ上のパッドは金であり、前記印刷回 路板上のパッドは金、銀、アルミニウムおよび銅からなる群から選択された材料 で構成され、前記電気導体は金、銅、ニッケルおよびアルミニウムからなる群が ら選択された材料で構成されている請求の範囲２２記載の物品。
25. ２５．前記電気導体は金属線である特許請求の範囲２４記載の物品。
26. ２６．前記電気導体は金属線である特許請求の範囲２２記載の物品。