JPH0376582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子装置のパツケージングの分野に関
し、更に詳しくは、高端子数の集積回路装置のパ
ツケージに関する。 集積回路においては、多数の能動半導体素子が
シリコンチツプ上に形成され、適切な位置でリー
ド線により相互接続され、完全な回路が形成され
る。集積回路技術が年ごとに進むにつれ、保留ま
り率は、論理回路の大規模配列が単一の半導体ス
ライス上に製造可能となる程度まで向上されてき
た。望み通りに個別の回路を相互接続し、スライ
スの端にボンデイングパツドを提供する為、第
２、第３のレベルの相互接続が使用される。しか
しながら、このような回路配列は、通常、非常に
多数の外部的な接続を必要とする。ゲートアレ
イ、マイクロプロセツサー及び超高速集積回路
（VHSIC）装置には、現在、100以上の端子数を
必要とする。 過去において、集積回路チツプは、様々な方法
でパツケージされてきた。最も一般的なパツケー
ジは、フラツトパツク型、デユアルインライン
型、気密及びプラスチツクチツプキヤリア型及び
グリツドアレイ型のパツケージである。フラツト
パツクパツケージは、工業的には標準的なパツケ
ージではなく、一般には、特定の装置の要求にあ
わせて、生産される。リードは、通常、パツケー
ジの相対する二方の側からのびていて、一般に
0.100インチ（2.54mm）から0.050インチ（1.27mm）
の中心間間隔で形成される。故に、このようなフ
ラツトパツクパツケージは端子数が増加すると、
領域利用の非能率が増加し、取り扱いの障害とな
る。ある種のフラツトパツクパツケージは、四方
全部からのびるリードを有して設計されている。
しかし、改良はされていても、この設計では、ま
だ非常に非能率的で高価で且つ取り扱いの困難な
パツケージしか生産できない。 デユアルインラインパツケージは集積回路チツ
プをパツケージする標準的なものと考えられてい
る。端子は、パツケージの相対する二方に配置さ
れ、パツケージの本体からプリント配線板
（PWB）又はこの他の適当な基板上の穴を通つて
下方向へとのびる格好で構成される。このような
穴は一般にめつきを施され、リードは穴にハンダ
づけされ、残りの回路に対する相互接続点とな
る。しかしながら、64以上の端子数を持つデユア
ルインパツケージは、いくつかの理由によつて実
際的とは考えられていない。このような理由で最
も重要なものとしては、高価であること、パツケ
ージのもろさ及び取り扱い上の問題及びパツケー
ジの領域利用の効率の問題などである。故に64以
上の端子数を持つ場合デユアルインパツケージは
標準的とは言えない。 チツプキヤリアでは、通常パツケージの周囲
（四方全部）に0.040インチ（1.016mm）又は0.50イ
ンチ（1.27mm）の中心間間隔で配置される端子を
有する正方形のものである。チツプキヤリアパツ
ケージは、表面載置型の装置であるので、チツプ
キヤリアが装置される基板を通つてのびるピンは
一本もない。よつて、チツプパツケージの下の下
部の基板層のいずれかの位置に導体の線を配線す
ることができる。これによつて比較的少ない層の
中で高集積のボードを配線することが可能とな
る。しかしながら、この高端子数チツプキヤリア
の主要な欠点は一つは、パツケージ領域に対する
端子数という意味で非効率的である点である。84
以上の端子数を持つチツプキヤリアのパツケージ
領域は、チツプサイズよりむしろ端子数及びピン
アウトの空間によつて左右され、パツケージング
の能力が下がつてしまう。 グリツドアレイ（又はスペースアレイ）パツケ
ージは、チツプキヤリアと同様に正方形であるが
通常は、ピンの型である端子は、パツケージの底
面のみから突きだしていて、プリント配線板又
は、この他の適当な基板中のメツキされた穴にさ
しこまれるように設計されている。現在このよう
なグリツドアレイパツケージは標準化されておら
ず、リード型又はリードレス型の両方を入手でき
る。リード又は端子は一般に0.100インチ（2.54
mm）のグリツド中心間間隔で設けられている。し
かしながらリード型リードレス型のいずれかの型
にしても、パツケージの本体の下になるハンダづ
けを目で見て調べることはできない。言い換えれ
ば、プリント配線板の一番上の面に設けられるハ
ンダづけ部は、パツケージ本体によつてかくれて
しまうということである。軍事上の応用例に関し
ては、この事は非常に重大であるので、Ｘ線のよ
うな高価で信頼性の見込みの少い検査技術を利用
せざるを得ない。グリツドアレイパツケージに
は、もう１つもつと重大な問題が存在する。即
ち、一定の空間をあけて配置される端子のグリツ
ドがプリント配線板を完全に通つて伸びているこ
とによつてプリント配線板のこの領域は主として
パツケージの相互接線導電線の為だけに利用が限
られてしまう。与えられるプリント配線板に取り
るつけることのできる装置の数が限られてしまう
ことによつてこの非能率性がゲートアレイ及び
VLSIデバイスの潜在する有効性の限界に影響を
与えることになる。更にピンが完全に配線板を通
つて伸びているのでこの事が相互配線導電線の配
線に使用できる領域を実際上、使えなくしてい
る。これによつてプリント配線板内の層の数は増
加することになり結局プリント配線板のコストが
上つてしまう。 リードレスグリツドアレイパツケージのある改
変例はパツケージ本体の中を通る穴を金属化した
ものを用いている。これはピンが配線板上に載置
され、さしこまれるのに適当な設計になつてい
る。この方法によつてもまだプリント配線板の配
線の有効性の問題を有していて、ハンダづけ部が
かくれているという問題もまだ残つている。 従つて、本発明の目的は、非常に小さな領域に
非常に多数の外部リードを持つ表面装置型ICデ
バイス用パツケージを提供することである。 本発明の第２の目的は、複数の切りこみを中に
持ち、第１の組のリードがパツケージの周辺に設
けられ、第２の組のリードが上記切りこみ内に設
けられた表面載置型ICパツケージを提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、ICがとりつけられるプ
リント配線板（PWB）又はその他の基盤の配線
集積度に限界を与えることのないICデバイス用
パツケージを提供することである。 本発明の他の目的は中間のピン又は中間の端子
を使用せずにPWB又は適当な基板の表面に直接
載置される多数の端子を有するICデバイス用パ
ツケージを提供することである。 本発明の他の目的は標準のPWB又はその他の
基板と容易にあわせることのできるICデバイス
用パツケージを提供することである。 本発明の他の目的は全ての取り付けられたハン
ダ付けが目で見て検査できるような方法でPWB
又は、その他の基板にとりつけられるICデバイ
ス用パツケージを提供することである。 本発明の他の目的は、現在の製造装置で製造す
ることにより、経済的であり、信頼性と構造的な
高集積度を兼ね備えるICデバイス用パツケージ
を提供することである。 本発明の他の目的は、経済的に製造できる多数
の外部リードを有するICデバイス用パツケージ
を提供することである。 本発明のこの他の目的及び特徴は、図面を通し
て参照番号で示す各部分を見ながら図面と関連し
て以下の説明及び前記特許請求の範囲を読むこと
によつて容易にさらに理解されるであろう。以
下、図を参照しながら実施例によつて本発明を詳
細に説明する。 第１図から第６図は、以下で第７図から第１２
図で示すキヤリアの構造の背景となる技術の内容
を示している。さらに詳しい説明がほしい場合
は、本発明と同一の譲受人に譲渡されている1981
年７月27日出願の米国特許出願番号第286833号
「集積回路用キヤリア」（特願昭 57−129099号）
を参照することができる。 第１図のキヤリア２０は、基本的には正方形の
形状を持つ。キヤリア２０は、包囲体２２及び複
数のリード２４を有している。リードは例えば銅
合金のような電気的な導電材料から作られる。包
囲体２２は、例えばエポキシプラスチツクのよう
なプラスチツクから作られる。チツプキヤリア
は、任意の適宜な形でよいが、一般に第１第２及
び第３図で示すように、頂面２６底面２８及び４
つの側面３２−３５を持ち、頂面２６及び底面２
８が正方形であり、側面３２から３５が長方形で
ある平たい箱形の形状をしている。第１図で示す
頂面２６は一部分が断面で示されていて、複数の
細いボンデイングワイヤ４０によつてリードと接
続した集積回路２９が示されている。 全てのリード２４は同形であるので特定のリー
ド４３について考察すれば十分であろう。リード
４３の一端４５は集積回路２９に隣接して位置さ
れ、１つのボンデイングワイヤ４０によつて集積
回路に接続される。リード４３は（第３図で示さ
れているように）包囲体２２の頂面２６と底面２
８との間の距離の略々中央の側面のところを貫通
している。リード４３は平らな側面４７を有して
いる（第３図および第５図）。 側面３２−３５を接続している隅は丸められた
形、とがつた形または面取された形等の適当な形
でよい。側面３２と３４は１対の側面を構成し、
これらの側面は平行であつて、ほぼ同じ大きさを
持つ。側面３３と３５も平行した位置にあり且つ
ほぼ同じ大きさを持つ一対の側面を形成する。 リード４３は包囲体２２の中のその端４５から
側面３４の外（第３図参照）にまで延びており、
そしてさらに側面３４に沿つて底面２８に向つて
平らな面４７をもつて延びている。すべてのリー
ド２４は頂面２６と底面２８の間の略々中央で包
囲体から外に出る。すべてのリードは対抗する平
らな面４７を有している。底面２８は複数個の凹
所５０を有している（第２図）。これらの各々の
凹所は底面２８の残りの部分と同じレベルにある
底面部分２８によつて互いに分離されている。特
にこの図で示すように、凹所と凹所の間の底面部
分は残りの底面部分よりわずかに上であつても下
であつてもよい。また、隆起部は、もし凹所が深
いならば、底面と同じレベルにしてもよい。第２
図に示されているように、リード２４の端は凹所
５０の中にある。 第３図に示されているように、個々のリード２
４は複数個の隆起部５３を越えて延びている。こ
れら複数個の隆起部５３の各側面に沿つて底面２
８を越えた１つの突出部を形成することで配置し
てもよい。隆起部は側面と共平面の斜面を有して
いる。各リードは１つの凹所５０の中に関連した
隆起部を越えて入る。各凹所５０はそれぞれ関連
した隆起部を有しており、各隆起部が１つのリー
ドに関連づけされている。もしこれらの隆起部が
１つの突出部で形成されているならば、１つの凹
所を１つのリードに関連づけることだけが必要で
ある。 第４図に示されているように、各リード２４は
突出部５３を越えて凹所５０の中に延びている。
各凹所は、リブ５６を形成している底面と同じ
（あるいはそれよりわずかに高い）レベルの底面
部分によつて分離されている。このようにして、
リード２４の端はリードが伸びている側面と平行
に動かないようにリブ５６によつて実質上拘束さ
れる。したがつて、リブ５６はリード２４は保持
し、隣接するリード２４は接触するのを防止して
いる。 リブにより横方向の移動が防止されるので、リ
ードを細いあるいは薄い材料でつくることができ
る。 第５図に示されているように、リード４３は関
連した隆起部５８に対向した平らな面４７を持つ
ていて隆起部５８を越えて延びている。隆起部５
８は他の隆起部５３と同形であるので、１つの隆
起部を詳細に説明すれば十分であろう。隆起部５
８の斜面６０は側面３４と共平面にある。側面３
４は中央部から底面２８との接続点まで小さな傾
斜角（例えば約3°）の斜面にすることができる。
隆起部５８は斜面６０から丸められた先端６２を
通つて延び丸められた先端６２から凹所５０の１
つである凹所６６の中まで延びている。第２斜面
６４の側面に対する角度は約25°である。斜面６
４は側面３４から遠ざかつて底面２８に向つて延
び、全体的に側面３２（第２図）に向つて延びて
いる。 第５図には、リード４３の２つの位置が示され
ている。まずリード４３は（点線で示されている
ように）丸められた先端６２のところで曲げら
れ、その後（点検で示された）パンチ６８がリー
ドのこの曲げられた部分から先の部分に接触す
る。パンチ６８は（実線で示されたその第２位置
において）リードを変形させ、（実線で示された
ように）斜面６４に隣接した位置に角度をもつて
変位させる。このようにして、リード４３の端７
０が凹所６６内に配置される。端７０はリブ５６
のうちのリブ７３および７４（第２図）によつて
横方向への移動が防止される。リブ、例えば、第
２図のリブ７４を得るために、底２８の隅７６も
高くされる。 第５図に示されているように、パンチは右側の
点線で示された第１位置から（第５図の実線で示
された）第２位置に向つて移動する。このことに
より、リード４３は丸められた先端６２に沿つて
曲がり、斜面６４と接触するかまたは斜面に近接
する。リード４３が変形されると、パンチ６８が
除去されてリード４３と接触しないなつた後で
も、端７０は斜面６４に近接し、平な面４７は斜
面６０と対向したままである。 斜面６０及び包囲体２２の側面３４からリード
４３が引き離される方向に力が加わつたとして
も、リードの先端７０及びこれらに近接する部分
４３は、斜面６４と接触してこのような動きを防
いでいる。パンチ６８によつて変形した後は、先
端７０が斜面６４に接触するので変形後も弾性の
反動力が動き、平な面４７が斜面６０から離れる
ことはない。先端７０は、凹部６６内に位置され
ることによつて他の突出部と接触することがない
ように保護されている。他のリード２４の先端も
またそれぞれ凹部５０内に位置させ、他の突出部
との接触が防止されている。 包囲体２２は面取りされたエツジ７９および８
０は（第１図）を有しており、これらのエツジ
は、リードを例えばプリント回路板に正しく接続
するために、キヤリアを整合させるのに有用であ
る。 第６図には、リード２４のうちの２つである隣
接したリード１００および１０２が包囲体２２か
ら外に延びているのが示されている。リード１０
０および１０２は、包囲体２２から出たリードの
出口付近にそれぞれ開口部または穴１０６および
１０８を有している。図示されている穴は長方形
であるが、適当な任意の形でよい。この穴により
リードの可撓性が増す。リード１００および１０
２は下方に延びていて（第５図参照）、それぞれ
細い部分１２０および１２２に続いている。リー
ド１００および１０２は細い部分１２０および１
２２との間にそれぞれテーパ状の縁１１０，１１
２および１１４，１１６を有している。この細い
部分１２０および１２２は、隆起部１３０および
１３２を越えて２つの凹所５０（第６図には示さ
れていない）の中に延びている。リード１００お
よび１０２は、それぞれの隆起部の上の下部分１
３６および１３８において、プリント回路板２０
０に半田付けにより取付けることができる。 リード１００および１０２がプリント回路板２
００の接触パツド２０２および２０４に半田付け
される時、下部分１３６および１３８は接触パツ
ド２０２および２０４と接続される。半田２０６
が細い部分１２０および１２２に接着される（リ
ード１０２に接着された半田の一部分だけが図示
されている。）半田は下の部分の電極１３６およ
び１３８から伸びるリードの細い部分１２０及び
１２２の片面または両面につけられて、プリント
回路板２００に接続される。半田付けはリフロー
法、リツピング法、ウエーブ法または他の適当な
方法によつて実施することができる。 プリント回路板に接続される時、または、他の
物体と接触する時（例えば輸送中に他のキヤリア
と接触する時）、あるいはソケツトへの挿入の際、
隆起部１３０，１３２はリード１００，１０２を
保持する約割を果たす。ソケツトは、テーパ部と
包囲体２２へのリードの入口部との間の包囲体２
２の側面に沿つてのリードの部分と接触させるこ
とができる。隆起部１３０，１３２はまた、ウイ
ツキング（半田流れ）作用の結果リード１００，
１０２と包囲体２２との間に累積される半田の量
を制限し、隣接するリード１００と１０２の間に
半田２０６のブリツヂングができるのが防止され
る。 穴１０６，１０８によりリード１００，１０２
は可撓性をもつており、プリント回路板の寸法が
熱的影響で変化した場合にこれを補償できる。リ
ード１００および１０２は領域１４０によつて隔
てられる。リード１００とリード１０２の間にあ
る領域１４０の大きさはリード１００の幅にほぼ
等しい。リード１０２はリード１００と略々等し
い幅を有する。リードの幅はそれらの間の間隔、
すなわち、領域１４０の大きさよりも大きくても
よい。もしリード１００と１０２が完全に平行で
ないならば、リードの幅はそれらの間の間隔より
も少し小さくされることもある。したがつて、領
域１４０の幅はリード１００の幅よりもわずかに
大きいか、等しいか、またはわずかに小さくする
ことができる。これらの相対幅によつてリード間
の間隔を定めることにより、キヤリア２０と類似
した他のキヤリア（図示されていない）のリード
が、リード１００と１０２との間にかみ合う（は
まり込む）ことが防止される。そのようなかみ合
いが起こると、特に自動処理工程中にリードに損
傷を与えることになる。 第７図から第１２図までは、本発明に従つて構
成されたキヤリアを示す種々の図が示されてい
る。第７図は、キヤリア２１０下面を遠近法で示
した図であり、第８図及び第９図は、それぞれ上
面図及び側面図を示す。キヤリア２１０は基本的
には、正方形の形状を持ち、エポキシプラスチツ
ク又はその他の適当な物質から成るプラスチツク
の包囲体２１２を有している。包囲体２１２は適
宜の形状から成るが、本実施例では、平たい箱形
であつて、頂面２１４及び底面２１６と長方形の
側面２１８−２２４を有している。複数個の切り
こみ２２６、又は胸壁状の形状が包囲体２１２の
周囲に設けられる。本実施例においては、この切
りこみが周囲の側面２１８−２２４にそれぞれ設
けられる。第８図からわかるように、本実施例に
おいては、切りこみ２２６も、長方形の形状を持
つ。典型的には、切りこみ２２６は0.050インチ
（1.27mm）の深さである。 第７図、第８図及び第１０図から理解できるよ
うに、リード２２８の第１組の列は、包囲体２１
２の少くとも１方の側面２２４の周囲に設けられ
又は配置される。リード２３０の第２組の列は、
切りこみ２２６内に設けられ、又は配置される。
リード２２８及び２３０は実質上同様の方法で形
成される。各々のリードは包囲体２１２内部の集
積回路（図示せず）に接続される。リード２２８
及び２３０は更に包囲体２１２の側面２１８−２
２４を通り抜けて伸びる。各々のリード２２８及
び２３０に対し、各々の側面２１８−２２４と平
行で同一平面にある隆起部２３２が提供されてい
る（第１１図１２図参照）。隆起部２３２は各々
の側面に沿つて配置され、底面２１６を越えて伸
びる単一の突起部を形成している。第１１図及び
第１２図からさらに明瞭に理解できるように、隆
起部２３２は底面２１６を越えて伸びていて各々
のリード２２８及び２３０が形成される丸くなつ
た曲部２３４を有している。 再び第１１図を参照すると、包囲体２１２の底
面２１６には複数の凹部２３６が設けてある。各
各の凹部２３６は底面２１６の一部分によつて他
の凹部と分離され、底面２１６の他の部分と同じ
レベルにある。 本実施例において、凹部５０の１つの各々の隆
起部２３２に関連しており、更にリード２３８又
は２３０の１つと関連している。第１１図の示す
通り、包囲体２１２の周囲のリード２２８の外側
の列も切りこみ内に作られたリード２３０の内側
の列も各々の隆起部２３２の周りに沿つて曲がり
リード２２８及び２３０の先端２３８が凹部２３
６の中に位置させ、包囲体２１２の底面の線より
下になるようにし、これによつてリードが動かな
いようにしている。隆起部２３２及び凹部２３６
とリード２２８及び２３０を隆起部の周囲に沿つ
て曲げ、凹部の中に入りこませる方法は、第１図
から第６図に関し詳しく説明してある。 第８図で示すように、２列のリードが包囲体２
１２に形成される。言いかえれば包囲体２１２の
周囲にリード２２８が、又切りこみ２２６の中に
リード２３０が形成される。本実施例では、リー
ド２２８間の距離は0.050インチ（1.27mm）であ
りリード２３０間の距離も0.050インチ（1.27mm）
である。リード２２８及び２３０間の適当な距離
は、0.025インチ（0.635mm）である。１つおきに
交互に端子の列を設けることによつて、現状況の
間隔の配列及び位置あわせ技術をキヤリア２１０
をとりつける為の多重レベルのプリント印刷板に
使用することができるようになる。（第８図で）
切りこみ２２６の第１の列が示されているが包囲
体２１２の本体の更に内側に追加の切みこみを設
けて、追加のリードに対応させることもできる。 本発明によつて構成されたパツケージ２１０の
利点は、50ミル（1.27mm）の間隔でリードを２列
に交互に並べることによつて25ミル（0.635mm）
の中心間間隔を有するリードの配列を拡大できる
ことである。そうすることによつてキヤリアのリ
ード数は急激に増加する。これは、以下に示す表
からさらにはつきりと理解できる。

【表】

【表】 以上から、ここに示すキヤリアの設計によつ
て、非常に小さな領域で多数のリードの設置を実
現させ、キヤリア２１０が表面載置型であること
によつてプリント配線板の配線の集積度に対する
限定をとり除き、半田づけを目で検査できるよう
にし、包囲体２１２の下のクリーニングを比較的
容易にすることができた。故に本発明の当初の目
的を全て達成しVLSI VHSIC ゲートアレイ等
の将来性の高いデバイスに適合する極めて有効な
特徴を持つパツケージを提供することができる。 本発明はここでは特定な装置に関し本発明を図
示し説明してきたが変形及び改変も添付特許請求
の範囲によつて規定される本発明の主旨から離れ
るものでないことは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一部分が破断されて内部の詳細構造
（同一尺度でない）が示される集積回路キヤリア
の頂面図である。第２図は第１図のチツプキヤリ
アの底面図である。第３図は第１図及び第２図の
チツプキヤリアの側面図である。第４図は第２図
の線４−４に沿つた断面図である。第５図は、第
２図の線５−５に沿つた拡大断面図である。第６
図は、２つの隣接するリードの側面を示したキヤ
リアの部分図である。第７図は、本発明の集積回
路キヤリアの底面図である。第８図は、本発明の
キヤリアの平面図である。第９図は、第８図のキ
ヤリアの側面図である。第１０図は、第７図のキ
ヤリアを詳細に示す部分的底面図である。第１１
図は、第１０図の線１１−１１に沿つた断面図で
ある。第１２図は、第１０図のキヤリアの側面を
拡大して詳細に示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頂面、底面及び複数の側面より成る包囲体で
   あつて、その側面の表面に複数の切込みを有する
   包囲体と、 上記包囲体内より上記側面の表面を貫通し、そ
   の側面に沿つて延び、上記底面に曲り込む第１の
   リード列と、 上記包囲体内より、上記側面の表面と平行な上
   記切込み内表面を貫通し、その内表面に沿つて延
   び、上記底面に曲り込む第２のリード列と を含む集積回路用キヤリア。 ２ 上記底面の縁部が、上記底面のその近傍に比
   し隆起していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の集積回路用キヤリア。