JPH0447965Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、各種の半導体素子、チツプ素子等を
搭載、封止するために用いられる半導体パツケー
ジ用基板に関する。本考案の外部接続用導体ピン
を有するプリント配線板に半導体素子、チツプ素
子等を搭載しエポキシ樹脂などで封止されたプラ
グインパツケージ（ピングリツドアレーも含む）
は、半導体パツケージの１つであり、高密度実装
用パツケージとして、コンピユーターなどの各種
回路基板に実装して用いられる。

〔従来の技術〕

従来、半導体素子のパツケージとしては、デユ
アルインラインパツケージ、フラツトパツケー
ジ、チツプキヤリヤ、プラグインパツケージ（ピ
ングリツドアレーとも含む）などがあり、パツケ
ージを構成するものは主にプラスチツク及びセラ
ミツクである。これのパツケージの中でプラグイ
ンパツケージは、最近の高集積化された半導体素
子の搭載に適しており、外部接続用端子の増加に
対して十分対応できるため高密度実装用としてコ
ンピユータをはじめ各種の用途に使用されてい
る。

従来、プラグインパツケージ基板において、導
体ピンの装着方法としては、プリント配線基板の
スルーホールに円柱状の導体ピンを挿入する方法
がある。

しかし、この導体ピンは、スルーホールに挿入
されても、プラグインパツケージ基板の使用中に
抜け出たり、緩みを生じたりすることがある。ま
た、抜け出し防止のため、導体ピンの太さを大き
くして強い嵌合をさせようとすると、挿入時に導
体ピンがスルーホールの内壁を押し広げるために
スルーホールの形状が崩れることがある。そし
て、この崩れによつて、スルーホールと導体ピン
挿入部との間に空洞が出来て、強度が落ちる。ま
た、基板上の導体パターンと導体ピンとの電気的
接続が不良となる。

そこで、上記問題に対処するため、特開昭48−
101878号公報には、セラミツク基板への導体ピン
の固定構造に関する、半導体装置の組立法が提案
されている。

この組立法は、第９Ａ図〜第９Ｃ図に示すごと
く、セラミツク製の複数枚の基板１ａ，１ｂに、
導体ピン４ａを連続して嵌入固定する方法を示し
ている。

即ち、上方の基板１ｂのスルーホール８２は、
下方の基板１ａのスルーホール８１よりも小さい
直径を有している。また、導体ピン４ａは、その
全長にわたつて、楕円形、長方形、円形等の断面
を有している棒状体である（同公報第448頁、第
３図参照）。

そして、第９Ａ図〜第９Ｂ図に示すごとく、上
記導体ピン４ａを嵌入固定するに当たつては、ま
ず下方の基板１ａのスルーホール８１に断面楕円
形の上記導体ピン４ａ（第９Ｃ図、Ｃ１参照）の
上端部を圧入する。

このとき、導体ピン４ａの断面の径の一部は、
スルーホール８１の径よりも大きいため、導体ピ
ン４ａの大径部分が硬質なセラミツクのスルーホ
ール壁面によつてつぶされる。そして、第９Ｃ図
に示すごとく、つぶされた部分はスルーホール内
の逃げしろ内にはみ出して、楕円形断面となり、
スルーホール８１内に保持される（同図のＣ２参
照）。このとき、スルーホール８１内には若干の
隙間８７が残されている（第９Ａ図）。

そして、このように略円形断面となつた導体ピ
ン４ａの上端部は、続く嵌入押圧力により、上方
の基板１ｂのスルーホール８２内へ圧入される。
このとき、導体ピン４ａの上端部はスルーホール
８２内で更に小径につぶされながら上方に押し出
される（第９Ｃ図、Ｃ３参照）。そして、導体ピ
ン４ａの上端が基板１ｂより上方に突出する。

突出した導体ピン４ａの上端部は、スルーホー
ル８２によつてつぶされた形状、つまり円形断面
を有する。

そこで、導体ピン４ａの上端部を固定するた
め、第９Ａ図〜第９Ｃ図に示すごとく、該上端部
をプレス機により偏平状に押しつぶす（第９Ｃ
図、Ｃ４参照）。つまり、上板１ｂのスルーホー
ル８２の直径よりも大きい偏平状頭部８８とす
る。

また、他の方法として、特開昭59−82757号公
報には、導体ピンを脚部側からスルーホールに挿
入する、半導体用ステムが提案されている。

該半導体用ステムにおいては、第１０図及び第
１１図に示すごとく、導体ピン９０は、上方にヘ
ツド９１，９２を有している。そして、該導体ピ
ン９０を、プリント配線基板１のスルーホール１
０９に装着するにあたつては、同図に矢印で示す
ごとく、該導体ピン９の脚部９３を、スルーホー
ル１０９の上方より挿入し、更にヘツド９２の部
分をスルーホール１０９内に打込み嵌入する。上
記脚部９３は、他のプリント配線基板に挿入する
導体部分である。

しかして、上記ヘツド９１及び９２は、導体ピ
ン９０の上方に環状に設けられた、断面円形の環
状凸部である。そして、スルーホール１０９内に
嵌入するヘツド９２は、スルーホール１０９の直
径よりも大きい。また、ヘツド９１はヘツド９２
よりも更に大きい直径を有している。

また、打込み嵌入後は、上方への抜出しを防止
するため、更には導体ピン９０を基板１に強固に
固着するために、打込み方向出側基端部（同図の
下方側）において、導体ピンを円錐形状の半田付
け９７により固定している。なお、符号９５１，
９５２は上面、下面の導体パターン（ランド部）
である。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記前者の公報に示される、従
来技術においては、スルーホール内において導体
ピンの断面形状を楕円状から円状に、更に小径状
につぶす必要がある。

そのため、導体ピンの挿入に大きな押圧力を要
する。また、この押圧力が大きすぎる場合には、
先端部が上基板１ｂより上方に出過ぎてしまい、
下方基板より下方の脚部長さに支障を生ずる。そ
れ故、押圧力の調整が必要である。

また、導体ピン挿入後は、基板上に突出した先
端部をプレス機で偏平状につぶす工程が必要とな
る。

また、後者のヘツド９１，９２を有する従来技
術においては、第１１図に示すごとく、ヘツド９
２を打込み嵌入したとき、スルーホール１０９の
周辺にクラツク９９を生ずることがある。

その理由は、次のようである。即ち、ヘツド９
２は断面円形の環状凸部であり、またその外径Ｄ
１はスルーホール１０９の直径Ｄ３より大きいた
め、スルーホール１０９にヘツド９２を打込み嵌
入するとき、第１１図に矢印Ｘで示すごとく、ス
ルーホール１０９の内壁がヘツド９２により外方
へ押圧される。

そのため、プリント配線基板１はスルーホール
１０９近傍において応力歪を生じ、クラツク９を
生ずることとなる。

また、上記クラツク９９は、導体ピン９０の装
着後においても、上記応力歪の存在のために、プ
ラグインパツケージ基板の冷熱サイクル試験（耐
久テスト）の際にも発生する。

しかして、上記クラツク９９が発生すると、導
体ピン９０の保持力が低下する。また、そのため
スルーホール１０９の開口部の前記導体パターン
（ランド部）９５１，９５２と導体ピン９０との
電気的接続状態が不充分となる。

本考案はかかる問題点に鑑み、導体ピンをスル
ーホール内で押しつぶす必要がなく、またスルー
ホール壁面にクラツクを生ずることがなく、導体
ピンを確実に保持することができるプラグインパ
ツケージ基板を提供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本考案は、樹脂素材により作製すると共にスル
ーホールを有するプリント配線基板と、上記スル
ーホールに向けて脚部側より挿入するタイプの導
体ピンとよりなるプラグインパツケージ基板であ
つて、上記導体ピンは、脚部と、上端部に設けた
鍔と、該鍔の下部近辺において上記スルーホール
の直径よりも大きい二方向に突出した凸状偏平部
と、これにほぼ直交し上記スルーホールの直径よ
りも小さい凹状偏平部とから構成し、また、上記
脚部の直径はスルーホールの直径よりも小さく、
上記鍔の直径はスルーホールの直径よりも大き
く、かつ上記脚部の下端部は曲面又はテーパー面
を形成してなり、上記スルーホールに導体ピンを
その脚部側より挿入したとき、導体ピンの鍔がプ
リント配線基板表面に当接し、また上記凸状偏平
部はスルーホールの壁面を膨らませた状態でスル
ーホールに嵌合されていることを特徴とするプラ
グインパツケージ基板にある。

本考案において最も注目すべきことは、プリン
ト配線基板は樹脂系素材であり、導体ピンは上端
部に鍔を有すると共に、該鍔と脚部との間に前記
大きさの凸状偏平部とこれにほぼ直交する凹状偏
平部を有すること、脚部の下端部は曲面又はテー
パ面を有すること、導体ピンはスルーホールに対
して脚部側より挿入することである。そして、こ
れにより、上記凸状偏平部がスルーホールの壁面
をふくらませた状態でプリント配線基板に嵌合さ
れていることである。

しかして、本考案の導体ピンは、その脚部をス
ルーホールに向けて挿入するタイプのものであ
る。

また、導体ピンは、通常は、後述するごとく、
りん青銅などの金属線を加工して、鍔と凸状偏平
部及び凹状偏平部を形成する。脚部は、金属線を
加工していない部分に相当する。

また、本考案において、鍔は、導体ピンをスル
ーホールに挿入する際にその挿入長さを規制する
ためのストツパーの役目をなす。また該鍔は、導
体ピンがスルーホールの下方へ抜け出さないため
の役目をする。更に、該鍔は、スルーホール開口
部（ランド部）に設けた導通部（メツキ層など）
と電気的接続をする役目もなすものである。

〔作用〕

本考案においては、第７図に示すごとく、導体
ピン１０の脚部Ｌをプリント配線基板１のスルー
ホール９に向けて挿入する（矢印方向）。

これにより、まず脚部Ｌの下端部Ｌ１の曲面、
テーパー面がスルーホール９内に入り、下方へス
ムーズに進入していく。そして、これに続いて脚
部上方にある前記凸状偏平部６と凹状偏平部８
（第３図）とが、スルーホール９に入る。このと
き、上記凸状偏平部６がスルーホール９の壁面を
若干押し広げながら下方へ進む。

しかして、ここに重要なことは、上記凸状偏平
部６の直径Ｄ１は、スルーホール９の直径Ｄ３よ
り大きいが、一方凹状偏平部８の直径Ｄ２（第３
図）はスルーホール９の直径Ｄ３よりも小さいこ
とである。

そして、第８図にモデル的に示すごとく、スル
ーホール９中に嵌入してきた凸状偏平部６は、ス
ルーホール９の壁面を外方に押し広げようとす
る。しかし、一方、凹状偏平部８とスルーホール
９との間には空間部１０１が存在している。その
ため、凸状偏平部６によつて押された上記壁面近
傍部分は、上記空間部１０１の方向に逃げる状態
（矢印Ｙ１，Ｙ２）となる。

それ故、同図に弧状一点鎖線１０２で示すごと
く、凸状偏平部６が存在する部分のスルーホール
壁面は楕円状に変形することとなる。

このように、スルーホールの壁面近傍部分が逃
げを生ずる理由は、プリント配線基板として比較
的柔軟な樹脂素材を用いていること、及び導体ピ
ン１０が凸状偏平部６と直交方向に凹状偏平部８
を有するためである。

したがつて、頭部の形状が環状凸部のままで、
スルーホール部分に逃げ（前記空間部）のない前
記従来技術のごとく、プリント配線基板にクラツ
クを生ずることがない。

また、スルーホール内に嵌入された凸状偏平部
６の周囲には、後述する第５図、第６図にも示す
ごとく、スルーホールの平面が追従した状態で完
全密着し、導体ピン１０がスルーホールに強固に
保持される。

また、そのため、スルーホール９の壁面に設け
た導通層１０５と導体ピン１０とが確実に導通状
態を維持することができる。また、そのため冷熱
サイクル試験を行つた後もクラツクの発生がな
く、優れた導通状態が維持できる。

また、本考案においては、脚部Ｌの下端部Ｌ１
が曲面又はテーパー面を有するので、脚部をスル
ーホール内にスムーズに誘導し、またそのために
スルーホール内の導通層１０５に傷を生ずること
がない。

また、本考案の導体ピンは、その上端に鍔５を
有するため、上記のごとくその脚部Ｌをスルーホ
ールに強く挿入したときでも、該鍔（直径DF）
がストツパの役目をするので、脚部Ｌの挿入長さ
を常に一定にすることができる。

それ故、前記前者の従来技術のごとく、導体ピ
ンの挿入圧力の調整、導体ピン毎の脚部長さの測
定等を行う必要がなく、また挿入後の導体ピン上
端部のつぶし工程も必要がない。

〔効果〕

したがつて、本考案によれば、導体ピンの装着
に当たり導体ピンをスルーホール内で押しつぶす
必要がなく、スルーホール壁面にクラツクを生ず
ることがなく、またスルーホール内の導通層に傷
をつけることがなく、導体ピンを強固に保持でき
るプラグインパツケージ基板を提供することがで
きる。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例にかかるプラグインパツ
ケージ基板につき、第１図〜第６図を用いて説明
する。このうち、第１図〜第５図は基本的実施例
を示している。また、第６図は、本考案の基板に
半導体素子を実装した態様を示している。

以下にその詳細を示す。第１図において１は有
機系樹脂素材からなるプリント配線板であり、例
えば、ガラスエポキシ基板、紙フエノール基板、
紙エポキシ基板、ガラスポリイミド基板、ガラス
トリアジン基板などを用いることができる。２は
プリント配線板表面に形成された回路であり通常
の方法により形成される。３は前記回路と接続し
たスルホールに嵌入固着された入出力用の導体ピ
ンである。４は半導体素子を搭載する部分であ
り、ザグリ加工などで凹部が形成されている場合
がある。

第２図は、本考案の特徴の一つである導体ピン
（第１図の３）の断面図を示している。第２図に
おいて５は鍔であり、この鍔は導体ピンをプリン
ト配線板のスルホールに挿入する際の位置合せや
係止の役割を果すものである。また６は前記鍔の
下部付近に金属線に対し直角方向に突出した凸状
扁平部であり、この凸状扁平部の大きさD₁はプ
リント配線板のスルホールの直径より大きいもの
である。７は鍔と反対側の導体ピン端部であり、
この端部に曲面又はテーパー面を形成することに
よりプリント配線板のスルホールに導体ピンの挿
入が容易となる。

第３図は第２図におけるＡ−A′線の縦断面図
である。この図において８は第２図の凸状扁平部
６にほぼ直交する位置に形成された凹状扁平部で
あり、この凹状扁平部の大きさは金属線の直径よ
り小さくなつている。これら導体ピンは金属線か
ら加工されるものであり、コバール、42アロイ、
りん青銅などの材質からなる。金属線から加工さ
れた導体ピン表面には、基板へ嵌挿する前に、
金、銀、スズ、はんだなどの金属メツキを施すこ
とにより導体ピンの腐食を防止することが可能で
ある。さらにこの金属メツキは、導体ピンをプリ
ント配線板のスルホールへ挿入する際のスルホー
ルの損傷を著しく減少する効果がある。

次に本考案のプラグインパツケージ基板におけ
る導体ピンの固着について説明する。

第４図は導体ピンをスルホールへ挿入する前の
状態の導体ピン及び基板の断面図である。この図
面において９はプリント配線板のスルホールであ
り、スルホールの直径D₃は導体ピンの凸状扁平
部D₁よりも小さい。該スルホール９に導体ピン
１０を矢印１１の方向から加圧挿入する。また逆
に導体ピンに基板側から加圧挿入してもよい。

第５図はスルホールに導体ピンを加圧挿入後の
状態の断面図である。この図面においてスルホー
ルの一部が導体ピンの凸状扁平部に沿つてふくら
んだ状態に拡大変形し、スルホール壁面に導体ピ
ンの凸状扁平部が完全密着して強固に装着されて
おり、スルホールと導体ピンは確実に導通可能と
なる。このようにして接合された導体ピンは、取
り付け後の振動や衝撃によつてスルホールから脱
落したり、装着が緩んだりすることはない。また
高温・高湿下でのスルホールと導体ピンの接触部
の抵抗変化を測定した結果、電気的に問題となる
ような変化は認められず高い信頼性が得られた。
有機系樹脂素材の基板はセラミツク基板に比べ弾
力性があるためスルホールに導体ピンを強制圧入
してもスルホールや基材を破損することはなく、
導体ピンはスルホールに強固に保持され電気的接
続は十分確保しうるものである。

第６図は、本考案によるプラグインパツケージ
基板に半導体素子をダンボンデイング、ワイヤー
ボンデイングを経てエポキシ樹脂で封止したプラ
グインパツケージの断面図である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラグインパツケージ基板の
斜視図、第２図及び第３図は導体ピンの断面図、
第４図は導体ピンのプリント配線板への取り付け
方法の一例を示す縦断面図、第５図は導体ピンを
取り付けたプリント配線板の断面図、第６図は本
考案の基板に半導体素子を実装した状態の断面
図、第７図及び第８図は本考案の導体ピンを示し
第７図は導体ピンの挿入説明図、第８図は導体ピ
ン嵌入時の説明図、第９Ａ図〜第９Ｃ図は従来の
プラグインパツケージ基板を示し、第９Ａ図はそ
の断面図、第９Ｂ図は第９Ａ図の直角方向断面
図、第９Ｃ図は第９Ｂ図のＣ１〜Ｃ４における断
面図、第１０図及び第１１図は他の従来のプラグ
インパツケージ基板を示し、第１０図はその断面
図、第１１図は導体ピン嵌入時の説明図である。 １……有機樹脂からなるプリント配線板、２…
…回路（パターン）、３……導体ピン、４……半
導体搭載部、５……鍔、６……凸状扁平部、７…
…テーパー状端面、８……凹状扁平部、９……ス
ルホール、１０……導体ピン、１１……矢印、１
２……封止用樹脂、１３……封止枠、１４……半
導体素子、１５……ボンデイングワイヤー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 樹脂素材により作製すると共にスルーホール
   を有するプリント配線基板と、上記スルーホー
   ルに向けて脚部側より挿入するタイプの導体ピ
   ンとよりなるプラグインパツケージ基板であつ
   て、 上記導体ピンは、脚部と、上端部に設けた鍔
   と、該鍔の下部近辺において上記スルーホール
   の直径よりも大きい二方向に突出した凸状偏平
   部と、これにほぼ直交し上記スルーホールの直
   径よりも小さい凹状偏平部とから構成し、 また、上記脚部の直径はスルーホールの直径
   よりも小さく、上記鍔の直径はスルーホールの
   直径よりも大きく、かつ上記脚部の下端部は曲
   面又はテーパー面を形成してなり、 上記スルーホールに導体ピンをその脚部側よ
   り挿入したとき、導体ピンの鍔がプリント配線
   基板表面に当接し、また上記凸状偏平部はスル
   ーホールの壁面を膨らませた状態でスルーホー
   ルに嵌合されていることを特徴とするプラグイ
   ンパツケージ基板。 (2) 前記導体ピンの表面には、基板へ挿入される
   前に、予め金属メツキ被膜が形成されているこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載のプラグインパツケージ基板。