JPH0787220B2 - Pga用基板の製造方法 - Google Patents

Pga用基板の製造方法

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JPH0787220B2 JP12748986A JP12748986A JPH0787220B2 JP H0787220 B2 JPH0787220 B2 JP H0787220B2 JP 12748986 A JP12748986 A JP 12748986A JP 12748986 A JP12748986 A JP 12748986A JP H0787220 B2 JPH0787220 B2 JP H0787220B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、主にLSI、超LSI等のような高集積度素子のパ
ッケージングに用いられるPGA(ピン・グリッド・アレ
イ)用基板の製造方法に関する。
[従来の技術] 従来LSI、超LSI等の高集積度の回路素子を直接マウント
搭載できる基板材料にはガラスエポキシ、ポリイミド等
の有機材料やセラミック材料がある。これらの材料は電
気絶縁性に優れ、かつ量産性があるため、PGA用基板、
多層配線基板、ハイブリッドIC基板等に多用されてき
た。
しかし、近年、ICの高集積化がさらに進み、また一つの
基板上に複数個の素子を搭載するマルチチップ型IC等の
計画もあり、従来の上記材料では十分にICの信頼性を確
保できない状況となった。
ところで、高集積度素子を搭載する基板には、(1)高
熱放散性、(2)熱膨張係数の整合性、(3)高周波特
性の3つが要求される。
このうち特に高熱放散性と熱膨張係数の整合性は信頼性
の確保に関係する重要な要件であるが、前記従来の材料
はデバイス設計者の要求を完全に満たし得ない。それは
搭載素子の発熱量がデバイスの熱放散速度よりも大きい
ために、デバイス内部の温度が上昇し、シリコン素子と
基板材料の熱膨張係数の差による歪応力がシリコン素子
に付加されるためである。
このような高集積度化、高密度実装化の方向に対応し
て、最近基板材料への金属の応用が注目されている。す
なわち、これは金属本来の持つ高い熱放散性を利用しよ
うとするものであり、銅合金の単板等を基板材料とし
て、この基板に樹脂を被覆する等の電気絶縁処理を施す
ものである。
現在のところ、このような金属製基板によるPGA用基板
は、次のような方法により製造されている。
第6図を参照して説明すると、金属製基板3′に対し
100〜300本程度のリードピンを挿入するための多数の穴
8′をドリル加工または打ち抜き加工等にて穿設する。
金属製基板3′の片面または両面に樹脂等の絶縁材料
2′をコーティングする。このとき、第6図に示すよう
に、前記の工程で穿設した各穴8′は絶縁材料2′で
埋っている。
絶縁処理がなされたPGA用基板1′上に銅箔を貼着
し、フォトエッチング等により所望の形状の配線パター
ン10′を形成する。
第7図に示すように、絶縁材料2′により穴埋めされ
た前記各穴8′に、穴8′の径より小径のリードピン挿
入孔18をドリル加工または打ち抜き加工により穿設す
る。なお、2度の穴明け工程(およびの工程)を経
てリードピン挿入孔を設ける理由は、絶縁材料2′をコ
ーティングした金属製基板3′に1度の工程で穴明けを
行うと、金属製基板3′と絶縁材料2′の硬度の相違等
から精密な穴明け加工が困難となるからである。
前記の工程で穿設した各リードピン挿入孔18にリー
ドピン12を圧入し、配線パターン10′と各リードピン12
とを半田付け等により電気的に接続する。
しかしながら、このようなPGA用基板の製造方法には次
のような欠点がある。
即ち、前記の工程で穿設されるリードピン挿入孔18
は、穴8′に対し適正な位置、即ち穴8′の中心位置に
正確に設けられねばならないが、絶縁材料2′の上から
金属製基板3′に設けられた穴8′の位置を自動的に検
索し、その中心に正確に位置合せをすることは、サイズ
の小さい穴8′にとって非常に困難である。このよう
に、穴8′に対するリードピン挿入孔18の穴明け位置が
ずれると、場合によっては金属製基板3′の一部がリー
ドピン挿入孔18の内面に露出することがあり、挿入した
リードピンと接触して絶縁不良を生じ、PGAデバイスの
信頼性を著しく損うこととなる。
また、2度の穴明け作業という複雑な工程に加えて、上
記理由により穴明け位置の精密な位置合せ作業が必要と
なり、PGAデバイス組立の作業性が、悪いという欠点も
ある。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、金
属製基板とリードピンとの絶縁を確実にして、PGAデバ
イスの信頼性を向上するとともに、デバイスの組立の作
業性を向上することができるPGA用基板の製造方法を提
供することにある。
[発明の構成] このような目的を達成するために、本発明者は、鋭意研
究の結果、所定位置に多数の穴が形成された金属製基板
と、該穴に対応する凸状部材が形成された絶縁体とを別
個に製造し、これらを合体させて一体化するというPGA
用基板の製造方法を見い出し本発明に至った。
即ち、本発明は絶縁体本体と、該絶縁体本体の中央部付
近に形成されたデバイスホールと、前記絶縁体本体に所
定の配置で立設され、内部にリードピンが貫通する少な
くとも1つのリードピン貫通孔を有する凸状部材とを有
してなる絶縁体、及び、前記絶縁体の前記各凸状部材に
対応する穴が設けられた金属製基板、を用意し、前記絶
縁体の各凸状部材を前記金属製基板の対応する穴に嵌入
して前記絶縁体と前記金属製基板とを一体化することを
特徴とするPGA用基板の製造方法を提供するものであ
る。
以下、本発明のPGA用基板の製造方法を添付図面に示す
好適実施例について詳細に説明する。
第1図は、本発明の方法により製造されるPGA用基板1
の分解斜視図である。同図中に示される絶縁体2および
金属製基板3の構成についてそれぞれ説明する。
<絶縁体> 絶縁体2は、中央部付近にデバイスホール5が形成され
た絶縁体本体4と、この絶縁体本体4に所定の配置で立
設された多数の凸状部材(筒状体)6で構成されてい
る。
絶縁体本体4の中央部付近には、半導体集積回路素子
(IC素子、LSI素子、超LIS素子等がある)16(第5図参
照)をマウントするためのデバイスホール5が開孔され
ている。
絶縁体本体4の裏面(後述する金属製基板3と接合する
側の面)には、多数の凸状部材、即ち好ましくは円筒の
筒状体6がデバイスホール5の周囲に所定の配置で立設
されている。
各筒状体6には、リードピン12が貫通するリードピン貫
通孔7が形成されている。
なお、凸状部材は筒状体6に限らず、内部に少なくとも
1つのリードピン貫通孔を有するものであれば、いかな
るものでもよい。例えば、リードピン3本分を一体化し
たような形状の凸状部材に3つのリードピン貫通孔が一
単位として形成されているものでもよい。
また、第3図に示すように、筒状体6の高さHと金属製
基板3の厚さTとの関係は、絶縁不良防止のために、H
≧Tとするのが好ましい。
なお、絶縁体本体4の表面(金属製基板3と接合しない
側の面)には、後述する方法にて所定の配線パターン10
が形成される。
本発明では、このような絶縁体2と各筒状体6を一体的
に形成するのが好ましく、その構成材料としては、電気
絶縁性を有する材料であればいかなるものでもよい。例
えばICモールド用のエポキシ系樹脂、耐熱電線用のテフ
ロン系樹脂、フィルムキャリア用のポリイミド系樹脂
や、ガラス材料、あるいは未焼成アルミナ(グリーンシ
ート)等のセラミックス材料を挙げることができる。
特に、上記例示の材料のうちでも、安価でしかも電気絶
縁性が高く、耐熱性に優れる材料であるテフロンを用い
るのが好ましい。
<金属製基板> PGA用基板に要求される性能の1つに熱放散性がある
が、金属性基板を用いることにより高い熱放散性を確保
することができる。
第1図に示すように、本発明における金属製基板3は、
前述した絶縁体2の各筒状体6の形状および形成位置に
対応するような穴8が形成されている。
また、金属製基板3の中央部付近は、半導体集積回路素
子16を搭載する搭載部9となるため、穴8は形成されて
いない。
このような金属製基板3は、PGA基板に適するものであ
ればいかなる金属材料で構成されていてもよく、例えば
銅、銅系合金、鉄、鉄系合金、アルミニウム、アルミニ
ウム合金、モリブデン、タングステン等を挙げることが
できる。その中でも、金属製基板3は銅系合金、特にCA
C−92銅合金(Cu−9%Ni−2.5%Sn合金)または、Fe−
Ni合金、特に52アロイ(Fe−52%Ni合金)で構成されて
いるのがよい。その理由は、52アロイは熱膨張係数が搭
載する半導体集積回路素子(シリコン)の値に近く、CA
C−92銅合金は特に熱放散性に優れているからである。
また、金属製基板3は上記単一金属に限らず、異種金属
を複合積層した材料で構成してもよい。すなわち、この
ような複合積層材料では複合する各金属の利点(例えば
強度、熱放散性、熱膨張率等)を併有することができる
とともに、各金属の構成比率を変えることにより必要な
条件に対応した性質の材料を容易に製造しうるからであ
る。
複合積層材料の代表例としては、クラッド材(異種金属
を金属学的に接着一体化した材料)を挙げることがで
き、特に本発明では、熱放散性に優れかつ導電性に優れ
ている銅/インバー/銅なる3層構造のクラッド材を用
いるのは好ましい。ここでインバーとはFe−約36.5%Ni
合金のことをいい熱膨張係数が低いという特性を有す
る。
本発明のPGA用基板1は、上述した構成の絶縁体2と金
属製基板3を一体化することにより製造される。即ち、
第4図に示すように、金属製基板3の各穴8に、これと
対応する絶縁体本体4の各筒状体6を嵌入して、絶縁体
本体4と金属製基板3を一体化する。
なお、絶縁体本体4と金属製基板3の一体化に際して
は、接合強度を増すために、それらの接合面に接着剤等
を介在させ、接着を行ってもよい。
次に、本発明のPGA用基板1の製造方法および本発明のP
AG用基板1を用いたデバイスの組立方法の一例を説明す
る。
第1図に示すようなリードピン貫通孔7を持った筒状
体6を有する絶縁体2を一体成形により製造する。その
方法は、例えば、上記例示した樹脂をモールド成形法に
より成形加工することにより行う。
上記で製造した絶縁体2の表面に配線パターンと逆
のパターンのフォトレジスト層を形成し、銅めっきをし
て、第2図に示すように所望の配線パターン10を形成す
るとともにリードピン貫通孔7の内面にスルーホール銅
めっき11を形成する。なお、このの工程は、下記の
工程の後に行ってもよい。
打ち抜き加工等により所定の穴8が穿設された金属製
基板3を製造し、その各穴8に対応する絶縁体本体4の
各筒状体6を嵌入して、絶縁体本体4と金属製基板3を
一体化する。このとき、絶縁体本体4と金属製基板3の
接合面に接着剤を塗布し、両者を接着してもよい。
上記で製造したPGA用基板1の各リードピン貫通孔
7に自動ピン打込み装置等を用いてリードピン12を挿入
(圧入)する。
次いで第3図に示すように、リードピン12と配線パター
ン10との電気的接続を完全にするために、例えばソルダ
ーレシスト法によりピン頭部13の周囲を半田14により半
田付けしてリードピン12を固着する。この状態で第4図
に示すようなPGA用基板1が完成する。
第5図に示すように、デバイスホール5内の金属製基
板3の搭載部9に電気めっき法により金めっキ層15を形
成し、半導体集積回路素子16をAu−Si共晶付けして固定
する。
その後、半導体集積回路素子16上の各電極と絶縁体本体
4に形成された対応する配線10とをワイヤ17によりワイ
ヤボンディングする。これによりPGAのデバイスが完成
する。
[発明の効果] 従来では、金属製基板および絶縁材料への2度の穴明け
作業によってリードピンの挿入孔を形成していたため、
精密な位置合せが困難なことから金属製基板に穿設され
た穴と、絶縁材料に穿設された孔との位置にずれを生じ
易く、リードピン挿入孔内部に金属製基板が露出して絶
縁不良を生じることがあったが、本発明のPGA用基板の
製造方法によれば予めリードピン貫通孔が形成された凸
状部材を有する絶縁体を用いるので、上記従来技術のPG
A用基板のような穴明けの位置ずれによる絶縁不良を生
じることがなく、PGAのデバイスの信頼性が向上する。
また、本発明のPGA用基板の製造方法は、従来のように
2度の穴明け工程を経て製造されるのとは異なり、各々
別個に製造された絶縁体と金属製基板とを合体させて製
造するので、製造工程が少なく、しかもリードピン挿入
孔の穴明けのための精密な位置合せ作業を必要としない
ため、PGAデバイスの組立の作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るPGA用基板の分解斜視図であ
る。 第2図は、本発明に用いる絶縁体の凸状部材(筒状体)
形成部分の部分断面斜視図である。 第3図は、本発明に係るPGA用基板に所定の配線および
リードピンを挿入した状態を示す部分断面側面図であ
る。 第4図は、発明に係るPGA用基板に所定の配線およびリ
ードピンを挿入した状態を示す斜視図である。 第5図は、発明に係るPGA用基板に半導体集積回路素子
を搭載した状態を示す部分断面側面図である。 第6図および第7図は金属製基板を用いた従来のPGA用
基板の製造工程を示す部分断面側面図である。 部号の説明 1、1′:PGA用基板、 2:絶縁体、 2′:絶縁材料、 3、3′:金属製基板、 4:絶縁体本体、 5:デバイスホール、 6:筒状体、 7:リードピン貫通孔、 8、8′:穴、 9:搭載部、 10、10′:配線パターン、 11:スルーホール銅めっき、 12:リードピン、 13:ピン頭部、 14:半田、 15:金めっき層、 16:半導体集積回路素子、 17:ワイヤ、 18:リードピン挿入孔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁体本体と、該絶縁体本体の中央部付近
    に形成されたデバイスホールと、前記絶縁体本体に所定
    の配置で立設され、内部にリードピンが貫通する少なく
    とも1つのリードピン貫通孔を有する凸状部材とを有し
    てなる絶縁体、及び、前記絶縁体の前記各凸状部材に対
    応する穴が設けられた金属製基板、を用意し、前記絶縁
    体の各凸状部材を前記金属製基板の対応する穴に嵌入し
    て前記絶縁体と前記金属製基板とを一体化することを特
    徴とするPGA用基板の製造方法。
  2. 【請求項2】前記凸状部材は、筒状体である特許請求の
    範囲第1項に記載のPGA用基板の製造方法。
  3. 【請求項3】前記金属製基板は、複合積層材料で構成さ
    れている特許請求の範囲第1項または第2項に記載のPG
    A用基板の製造方法。
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