JPS61190963A - セラミツクリ−ドレスチツプキヤリヤ装着装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はリードレスチップキャリヤを印刷回路板に装着
する装置ならびに方法に関するものである。

［従来の技術］ 軍用製品を生産する場合、回路板上に搭載する各種半導
体デバイスの実装密度を増大させる必要が往々にしであ
る。この実装密度を増大させるのには、リードレス型の
チップキャリヤを用いることとする方向が一部にある。

リードレスチップキャリヤはセラミックの基板上に半導
体チップを搭載し、はぼＵ字型のリードをチップ装着面
から基板のエツジ部に延在させ、ざらに該基板の外側エ
ツジ部の四周から基板の底面に至るように配してなるも
のである。このようなリードレスチップキャリヤは、基
板上に設けたパッドと公知のワイヤボンディング技法そ
の他を用いて接続し、しかる後標準的な方法により該チ
ップをキャップ部材等の内部に気密封止する。この結果
骨られるパッケージは、リードの代りに基板上の導電体
部材を含むように構成されることとなり、これら導電体
部材は高周波溶接法を用いてこれを印刷回路板上のパッ
ドと接続させることができる。このようにしたチップキ
ャリヤの場合、電気的接続部は基板のエツジ部から離れ
た位置ではなく、すべて該基板下部に形成されることと
なるため、各種デバイスを搭載するのに必要な印刷回路
板上の面積が減少することとなる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のような形式のチップキャリヤは、次
のふたつの理由により現時点ではその潜在的な利点を活
かしきっているとはいえない。すなわち第一には、これ
らチップキャリヤにおいては印刷回路板上のメタライゼ
ーション層とチップキレリヤ基板上のメタライゼーショ
ン層との間の結合を、直接はんだづけを施すことにより
得る必要があることであり、該印刷回路板の熱膨張率と
チップキャリヤ基板の熱膨張率が相異なる場合には、こ
のようにして得た結合部が熱サイクルにより破壊される
おそれがある。また第２の理由としては、チップキャリ
ヤの差し込みを行なうのにそのフットプリントを増大さ
せることが必要となるが、その程度によってはデュアル
インライン型パッケージ（ＤＩＲ）に対するリードレス
チップキャリヤの利点が無意味となってしまうことがあ
る。

このためパッケージの差込みを行なうにあたっては、チ
ップキャリヤの四周および下部ではなく、その下部のみ
で差込みを行なうようにすることが必要となる。

［問題点を解決するための手段］ かくて本発明は上記のような問題を解決すべく、リード
レスチップキャリヤを印刷回路板に装着するシステムを
提供する。簡単にいうと本発明によると可撓性を有しか
つその外部寸法をチップキャリヤの基板とひとしくした
エラストマ（弾性材料）のフレームを設けて、その形状
を長方形とするとともにその中心部を中空とし、このフ
レームの直線的な四辺の各々を可撓性印刷回路板により
包み込む。この可撓性印刷回路板をカプトンその他これ
に準する可撓性かつ電気的に絶縁性の材料により形成し
、さらに該チップキャリヤの底面のメタライゼーション
層とパターンが一致するとともに、侵述のようにして該
チップキャリヤと固着させる印刷回路板上のメタライゼ
ーション層ともパターンを一致させるように配したメタ
ライズドラインを該可撓性印刷回路板上に設ける。メタ
ライズドラインは、チップキャリヤの導電層のほぼ４分
の１のピッチで配する。上記チップキャリヤの基板下面
にはモリブデン等のインサート部材を固着し、チップキ
ャリヤにかかる温度に耐えつるとともに接触する相手の
材質に対して化学的に非活性な適宜の接着剤により接着
する。このインサート部材としては上記以外の形式のも
のとすることができ、熱による影響がとくに問題となら
ない場合には、例えばセラミックのインサート部材を用
いることができる。ただし熱による影響が問題となる場
合には、モリブデンがすぐれた放熱材であるため、上記
のようにモリブデンのインサート部材を使用するのがよ
い。この場合、該モリブデンのインサート部材には、該
部材を印刷回路板に固定させる手段たとえばネジ止め用
の内ネジ孔を形成する。

なお上記のように該インサート部材の材質としてモリブ
デンを選択した理由は、この物質の熱膨張係数が小さく
、故に相手の材料であるセラミックの熱膨張係数と適合
するものであるからでもある。

インサート部材としてはステンレススチールを用いるこ
ともできるが、あまり有効であるとはいいがたい。

上述のような装置はその動作時において、上記のように
可撓性印刷回路板により囲繞されたエラストマフレーム
は該印刷回路板上のメタライゼーション層上方に配置さ
れ、また前記モリブデンのインサート部材を固着させた
チップキャリヤはこの可撓性印刷回路板上方に配置され
ることにより、チップキャリヤ基板の底面のメタライゼ
ーション層が可撓性印刷回路板上のメタライゼーション
層と接触するようにする。ついで良好な熱伝導物質によ
り形成されたネジを、前記印刷回路板の孔を介して前記
モリブデンのインサート部材の内ネジ孔に螺合させる。

また所望ならば、これらのネジは当該印刷回路板の底面
に熱伝導性の良好なワツシャを設けてこれらワッシャを
介して螺着させることにより、放熱効果をさらに向丘さ
せるようにしてもよい。かくて当該リードレスチップキ
ャリヤは印刷回路板上の導電パッドと電気的に接触し、
しかもこの電気的接触はすべてはんだづけ等によらず、
圧着係合により得られるものとなる。すなわち、これは
、上記可撓性印刷回路板およびその内部に設けたエラス
トマフレームは、基板とインサート部材との間で上記ネ
ジを締結することにより互いに押圧結合されるからであ
る。このため電気的な結合はすべて圧着係合により得ら
れることとなって、可撓性印刷回路板とエラストマフレ
ームによる可撓性のために、熱サイクルによる問題はな
んら生じないことは明らかである。また上記のようにし
て固定したチップキャリヤは、前記ネジを取り外すこと
によって容易に取り換えることができるため、ハンダづ
け等を用いる場合に生ずる問題を回避することも可能と
なる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。まず第
１図に、本発明９よるセラミックリードレスチップキャ
リヤを印刷回路板に装着するのに要する装置の構成を示
す。本装置はセラミックリードレスチップキャリヤ１を
備え、このリードレスチップキャリＶ１はチップ５を設
けたセラミック基板３を有する。このセラミック基板３
の四辺の各々に沿って複数のＵ字型（断面から見た場合
表面にそってＵ形となる）導電路７（メタライゼーショ
ンＩＩ）が公知の方法により形成されている。上記チッ
プ５上には複数個のパッド９が形成され、これらパッド
９は同じく公知の方法により、ボンディングワイヤ１１
を介して前記メタライゼーション層７に電気的に結合さ
れている。上記チップ５およびボンディングワイヤ１１
はこれを最上部部材１３の内部に封入し、この最上部部
材１３は前記基板３に固着されて気密型封止機構を構成
する。他方、モリブデン等の放射材もしくはセラミック
からなるインサート部材１４に一対のネジ孔１５を窄設
する。このインサート部材１４は最終的には適宜の接着
剤により基板３の下面に固着されることとなるもので、
ここに用いる接着剤としてはチップキャリヤにかかる温
度に耐えろるとともに、接触する相手の材質と化学的な
共存性をもったものを使用するものとする。上記装置は
さらにエラストマフレーム１７を備えており、このエラ
ストマフレーム１７を備えており、このエラストマフレ
ーム１７は可撓性エラストマからなっており、その周囲
には可撓性印刷回路板１９が配置されているとともに、
前記基板３の底面の導電パターン（Ｕ字型導電路７）と
共存する導電パターン２０（第２図）を有するもので、
これらによって前記基板３のメタライゼーション層７と
可撓性印刷回路板１９のメタライゼーション層２０との
接触が可能とするものである。

前記可撓性印刷回路板１９は第２図にさらに詳細に示す
ように、該可撓性印刷回路板１９内に設けられた長方形
形状の前記エラストマフレーム１７の四辺の各々を被覆
している。また上記導電パターンすなわちメタライゼー
ション層２０はフレームの四周において可撓性印刷回路
板１９の上面から下面にかけて連続的に延在しており、
クレームの四辺すべての面に形成されることにより、上
述のように基板３上のメタライゼーション層７と接触す
る。

本装置においてはさらに印刷回路板２１が設けられ、そ
の上面にはメタライゼーション層２３が形成されるとと
もに、該回路板を貫通する一対の開口部すなわちネジ孔
２６が設けである。この印刷回路板２１は第３図にさら
に詳細に示すように、前記メタライゼーション層２３が
可撓性印刷回路板１９下面のメタライゼーション１１２
０とその形状が一致しており、これによりこれらメタラ
イゼーション層の両者が互いに接触しうるようにしであ
る。本装置はさらに放熱材からなるワッシャ２５および
同じく放熱材からなる一対のネジ２７を有し、これらの
ネジ２７はワッシャ２５の孔２９および前記印刷回路板
２１に設けたネジ孔２６を介して前記インサート部材１
３と螺合することにより、上記各部材がすべて一体とな
るような設計としである。

上記各部材をすべてそれぞれ適宜の順序で、かつ適宜の
位置に組み立てて前記ネジ２７を前記ネジ孔１５に螺合
させてなる構造を第４図に示す。

この第４図に示すように、前記基板３は前記可撓性印刷
回路板１９上に載置され、この結果該可撓性印刷回路板
１９は基板３と前記印刷回路板２１との間に押圧された
状態で介挿されることとなる。

［発明の効果］ 以上の記載から明らかなように、本発明による装置にお
いては、基板３上のメタライゼーション層ないし導電領
域７と可撓性印刷回路板１９上のメタライゼーション層
ないし導電領域２０との間にははんだづけによる接合部
がなく、また印刷回路板２１上のメタライゼーション層
２３と可撓性印刷回路板１９との間にもはんだづけ接合
部がなく、すべての電気的結合が第４図に示すように各
導電部材間の押圧接触により得られることとなり、熱膨
張や熱収縮はすべて可撓性印刷回路およびそのエラスト
マ部材により全面的に吸収されることとなるため、従来
のはんだづけ技術を用いた場合のように熱サイクルによ
って接触部材が破損するようなことがないという効果が
ある。さらにまた、上記のように例えばモリブデン等の
放熱性インサート部材１３を使用した場合には、前記モ
リブデン部材１４やネジ２７、ワッシャ２５を介して熱
が放散されるという効果もある。なお放熱効果が特に必
要でない場合には、該インサート部材１４としてはこれ
を例えばセラミック等により形成してもよい。

以上本発明の実施例につき各種記載してきたが、本発明
による装置および方法は、これら実施例について適宜追
加ないし変更を行なって実施してもよいことはいうまで
もない。

［本発明の態様］ かくて上の記載より明らかなように、本発明の基本的態
様は下記の通りである。

（１）　チップキャリヤを印刷回路板に装着するにあた
って、 （ａ）　チップを搭載するとともにその外面に複数の導
体を配置し、これら導体を前記チップと電気的に接続さ
せたチップキャリヤと、 （ハ）　その表面上に複数の導体を設けた印刷回路板と
、 （ｄ）　前記チップキャリＶと前記印刷回路板との間に
介挿し、前記チップキャリヤおよび前記印刷回路上の前
記導体を抑圧接触する弾性および可撓性を有する印刷回
路手段と、 （へ）　前記可撓性印刷回路手段に対して押圧力を加え
るための押圧手段とからなることを特徴とするチップキ
ャリヤ装着装置。

（ａ）　前記押圧手段は前記チップキャリヤおよび前記
印刷回路板のうちいずれか一方に配置されるとともに、
これらのうち他方と係合することによりこれら印刷回路
板とデツプキャリヤとを互いに近接する方向に変位させ
る手段を有することとした第１項記載のチップキャリヤ
装着装置。

（３）　前記押圧手段は前記チップキャリヤから熱を放
散させるようにした放熱手段を有することとした第１項
記載のチップキャリヤ装着装置。

（４）　前記抑圧手段は前記チップキャリヤがら熱を放
散させるようにした放熱手段を有することとした第２項
記載のチップキャリヤ装着装置。

（５）　前記弾性および可撓性を有する印刷回路板は、
中空の中心領域を有する弾性部材とこの弾性部材上に装
着されかつその上面および下面に沿って延在するととも
に前記チップキャリヤの下部とほぼ全面的に係合するよ
うにした可撓性印刷回路手段とからなることとした第１
項記載のチップキャリヤ装着装置。

（６）　前記弾性および可撓性を有する印刷回路板は、
中空の中心領域を有する弾性部材とこの弾性部材上に装
着されかつその上面および下面に沿って延在するととも
に前記チップキャリヤの下部とほぼ全面的に係合するよ
うにした可撓性印刷回路手段とからなることとした第２
項記載のチップキャリヤ装着装置。

（７）　前記弾性および可撓性を有する印刷回路板は、
中空の中心領域を有する弾性部材とこの弾性部材上に装
着されかつその上面および下面に沿って延在するととも
に前記チップキャリヤの下部とほぼ全面的に係合するよ
うにした可撓性印刷回路手段とからなることとした第３
項記載のチップキャリヤ装着装置。

（８）　前記弾性および可撓性を有する印刷回路板は、
中空の中心領域を有する弾性部材とこの弾性部材上に装
着されかつその上面および下面に沿って延在するととも
に前記チップキャリヤの下部とほぼ全面的に係合するよ
うにした可撓性印刷回路手段とからなることとした第４
項記載のチップキャリヤ装着装置。

（９）　前記放熱部材は、前記チップキャリヤに固着さ
れかつネジ山形成部を有する熱伝導性インサート部材と
、前記印刷回路板から延在しかつ前記ネジ山形成部と係
合するネジ山形成熱伝導手段とからなることとした第３
項記載のチップキャリヤ装着装置。

（１０）　前記放熱部材は、前記チップキャリヤに固着
されかつネジ山形成部を有する熱伝導性インサート部材
と、前記印刷回路板から延在しかつ前記ネジ山形成部と
係合するネジ山形成熱伝導手段とからなることとした第
４項記載のチップキャリヤ装着装置。

（１１）　前記放熱部材は、前記チップキャリヤに固着
されかつネジ山形成部を有する熱伝導性インサート部材
と、前記印刷回路板から延在しかつ前記ネジ山形成部と
係合するネジ山形成熱伝導手段とからなることとした第
７項記載のチップキャリヤ装着装置。

（１２）　前記放熱部材は、前記チップキャリヤに固着
されかつネジ山形成部を有する熱伝導性インサート部材
と、前記印刷回路板から延在しかつ前記ネジ山形成部と
係合するネジ山形成熱伝導手段とからなることとした第
８項記載のチップキャリヤ装着装置。

（１３）　チップキャリヤを印刷回路板に装着するにあ
たって、 （ａ）　チップが装着されるとともにその外面に複数の
導体が配置されこれら導体が前記チップと電気的に接続
されたチップキャリヤを準備するステップと、 （ハ）　その表面上に複数の導体を設けた印刷回路板を
準備するステップと、 （ｄ）　前記チップキャリヤと前記印刷回路板との間に
弾性および可撓性を有する印刷回路板を介挿して、前記
チップキャリヤおよび前記印刷回路板上の前記導体と押
圧接触させるステップと、ゆ　前記可撓性印刷回路手段
に対して押圧力を加えて前記弾性および可撓性を有する
印刷回路板を前記印刷回路板および前記チップキャリヤ
と押圧接触させるステップとからなることを特徴とする
チップキャリヤの装着方法。

（１４）　前記ステップに加えてさらに、前記チップキ
ャリヤから前記印刷回路板に放熱手段を設けるステップ
を有することとした第１３項記載のチップキャリヤの装
着方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミックリードレスチップキャ
リヤ装着装置一実施例を示す図、第２図は第１図に示す
装置におけるエラストマの周囲に配置された可撓性印刷
回路板を示す上面図、第３図は第２図に示す可撓性印刷
回路板上部に設け、かつその表面上にメタライゼーショ
ン層を形成した印刷回路板を示す上面図、第４図は第１
図に示す装置の組立て完了後の構成を示す断面図である
。 １・・・・・・チップキャリヤ、 ３・・・・・・セラミック基板、 ５・・・・・・チップ、 ７・・・・・・導電路（メタライゼーション層）、１１
・・・・・・導体、 １４・・・・・・インサート部材、 １７・・・・・・エラストマフレーム、１９・・・・・
・可撓性印刷回路板、 ２１・・・・・・印刷回路板、 ２０．２３・・・・・・メタライゼーション層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　チップキャリヤを印刷回路板に装着するにあたつて、 （ａ）チップを搭載するとともにその外面に複数の導体
   を配置し、これら導体を前記チップと電気的に接続させ
   たチップキャリヤと、 （ｂ）その表面上に複数の導体を設けた印刷回路板と、 （ｃ）前記チップキャリヤと前記印刷回路板との間に介
   挿し、前記チップキャリヤおよび前記印刷回路板上の前
   記導体を押圧接触する弾性および可撓性を有する印刷回
   路手段と、 （ｄ）前記可撓性印刷回路手段に対して押圧力を加える
   ための押圧手段とからなることを特徴とするチップキャ
   リヤ装着装置。