(57)【要約】【課題】  半導体チップにＦＰＣを組み合わせてＢＧＡを形成する際に、半導体チップに沿って折り曲げられたＦＰＣのリード部間の距離を容易且つ高精度に所定寸法に合わせることができる。【解決手段】  真空ポンプ５３で位置合わせ冶具５１内の空気を吸引しながら、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された個々の半田ボール３６を冶具５１の蓋部５１ａの個々の所定貫通孔５１ｂに合わせ、半導体パッケージ２０自体を揺する。すると、冶具５１内が吸引されているので各半田ボール３６が各貫通孔５１ｂに入って嵌合状態となる。この状態で真空計５２の真空度が予め定められた値となれば、半田ボール３６が適正に嵌合固定されていることが分かる。この状態で、中央補強部材３５に板状補強部材３３を接着することによって各リード部２５ａ，２５ｂを接着固定する。【選択図】      図１
2006190833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルサーキット基板を複数箇所で折り曲げ、各折り曲がり部の表面にリードが接続される複数の溶融金属製のボールを溶着してなる半導体パッケージを対象とし、この半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる半導体パッケージリード位置合わせ装置において、
蓋部に所定間隔で且つ前記ボールが嵌合される径の複数の貫通孔を形成した箱型の冶具を用い、前記貫通孔に前記ボールを嵌合させて位置合わせを行う
ことを特徴とする半導体パッケージリード位置合わせ装置。
【請求項２】
前記冶具にパイプで接続された吸引手段と、
前記吸引手段での吸引時に、前記治具内の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記圧力計測手段の計測値に基づいて前記ボールが前記貫通孔に嵌合されたかを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージリード位置合わせ装置。
【請求項３】
フレキシブルサーキット基板の中央部分に枠形状あるいは離隔平行状に配置した棒形状の補強部材を接着し、フレキシブルサーキット基板を複数箇所で折り曲げ、各折り曲がり部の裏面を前記補強部材に接着し、表面にリードが接続される複数の溶融金属製のボールを溶着してなる半導体パッケージを対象とし、この半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる半導体パッケージリード位置合わせ方法において、
箱型の治具の蓋部に所定間隔で且つ前記ボールが嵌合される径となるように形成された複数の貫通孔に、前記半導体パッケージの個々のボールを合わせる第１のステップと、
前記治具に接続された吸引手段により、冶具内の空気を吸引する第２のステップと、
前記第２のステップでの吸引時に、前記治具内の圧力が所定値となった際に、前記折り曲がり部を前記補強部材に接着し、前記半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる第３のステップと
を含むことを特徴とする半導体パッケージリード位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＣ（フレキシブルサーキット基板）を半導体チップに組み合わせて形成したＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体パッケージの各リードの位置合わせを行い、特に各リードに溶着された多数の半田ボールの相互位置を高精度に合わせる半導体パッケージリード位置合わせ装置及び半導体パッケージリード位置合わせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＣ（フレキシブルサーキット基板）は、柔軟性のある回路基板であり、薄く、軽く、自由に曲がるという特性を有することから、エレクトロニクス機器のデザインの多様化、形状の複雑化に対応すると共に、設計時の自由度を高める材料として多用されている。
図４に示すように、ＦＰＣ１を、ベアチップや小型パッケージ（ＣＳＰ）等の半導体チップ２を包括する状態に折り曲げながら電気的に接続してＢＧＡ型の半導体パッケージを構成することが実施されている。
【０００３】
この際、ＦＰＣ１の折り曲げられた両側のリード部３に溶着される半田ボール４間の距離Ｌ１を所定寸法に高精度に合わせなければならない。これは、ＢＧＡを図示せぬプリント基板に実装する際に所定位置に正確に配置しなければ、電気的な接続が適正に行われないからである。
半導体パッケージリード部の位置合わせを行う従来の装置として特許文献１に記載のものがある。この特許文献１の装置は、図５に示すように、Ｕ字状にえぐられた形状の凹部１１を有する冶具１２を２つ用いたものである。図示するように、一方の冶具１２の凹部１１にＦＰＣ１３の一方のリード部１３ａを差し込みながら徐々に折り曲げ、この折り曲げ部分が半導体チップ１４の片側を包み込む状態とする。つまり、一方のリード部１３ａが半導体チップ１４の図示上の上面半分位に当節した状態となる。
【０００４】
これと同様に、他方の冶具１２の凹部１１にＦＰＣ１３の他方のリード部１３ｂを差し込みながら徐々に折り曲げ、この折り曲げ部分が半導体チップ１４の他方の片側を包み込む状態とする。この際、双方の冶具１２を動かしながら各リード部１３ａ，１３ｂ間の距離を所定寸法に合わせる。
【特許文献１】ＷＯ  ２００４／０２３５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように特許文献１においては、冶具１２の凹部１１にＦＰＣ１３のリード部１３ａ（又は１３ｂ）を入れながらリード部１３ａを凹部１１に沿った形状に折り曲げなければならないが、ＦＰＣ１３は柔らかいが原型は板状で弾力性があるため、その折り曲げ作業が困難であり、各リード部１３ａ，１３ｂ間の距離を高精度に所定寸法に合わせる作業は、より困難を伴うという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、半導体チップにＦＰＣを組み合わせてＢＧＡを形成する際に、半導体チップに沿って折り曲げられたＦＰＣの両側リード部間の距離を容易且つ高精度に所定寸法に合わせることができる半導体パッケージリード位置合わせ装置及び半導体パッケージリード位置合わせ方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による半導体パッケージリード位置合わせ装置は、フレキシブルサーキット基板を複数箇所で折り曲げ、各折り曲がり部の表面にリードが接続される複数の溶融金属製のボールを溶着してなる半導体パッケージを対象とし、この半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる半導体パッケージリード位置合わせ装置において、蓋部に所定間隔で且つ前記ボールが嵌合される径の複数の貫通孔を形成した箱型の冶具を用い、前記貫通孔に前記ボールを嵌合させて位置合わせを行うことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、箱型の冶具の蓋に設けられた貫通孔により、ボールの位置が決められるため、各リード部間の距離を所定寸法に高精度に合わせることができる。
また、本発明の請求項２による半導体パッケージリード位置合わせ装置は、請求項１において、前記冶具にパイプで接続された吸引手段と、前記吸引手段での吸引時に、前記治具内の圧力を計測する圧力計測手段と、前記圧力計測手段の計測値に基づいて前記ボールが前記貫通孔に嵌合されたかを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、吸引手段で冶具内の空気を吸引しながら、半導体パッケージの各リード部に溶着された個々のボールを冶具の蓋部の個々の所定貫通孔に合わせ、半導体パッケージ自体を揺する。すると、冶具内が吸引されているので、各ボールが各貫通孔に入って嵌合状態となる。この状態で圧力計測手段の計測値が予め定められた値となれば、ボールが適正に嵌合固定されていることが判定される。このように、各リード部を半導体チップに装着する。これによって、各リード部間の距離が所定寸法に高精度に合った状態で各リード部が接着固定される。換言すれば、各リード部に溶着された多数の半田ボールの相互距離が所定寸法に高精度に合った状態で接着固定される。このように、吸引手段で冶具内を吸引させながら各リード部のボールを冶具の蓋部の所定貫通孔に合わせるだけで、各リード部のボール間の距離を所定寸法に高精度に合わせることができる。
【００１０】
更に、本発明の請求項３による半導体パッケージリード位置合わせ方法は、フレキシブルサーキット基板の中央部分に枠形状あるいは離隔平行状に配置した棒形状の補強部材を接着し、フレキシブルサーキット基板を複数箇所で折り曲げ、各折り曲がり部の裏面を前記補強部材に接着し、表面にリードが接続される複数の溶融金属製のボールを溶着してなる半導体パッケージを対象とし、この半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる半導体パッケージリード位置合わせ方法において、箱型の治具の蓋部に所定間隔で且つ前記ボールが嵌合される径となるように形成された複数の貫通孔に、前記半導体パッケージの個々のボールを合わせる第１のステップと、前記治具に接続された吸引手段により、冶具内の空気を吸引する第２のステップと、前記第２のステップでの吸引時に、前記治具内の圧力が所定値となった際に、前記折り曲がり部を前記補強部材に接着し、前記半導体パッケージの各折り曲がり部間のボール距離を所定寸法に合わせる第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、圧力計測手段の計測値の所定値を、ボールが適正に嵌合固定された状態と予め対応付けておけば、計測値が所定値となった際にボールが適正に嵌合固定されていることがわかる。この状態で、各リード部を半導体チップに接着すれば、各リード部間の距離が所定寸法に高精度に合った状態で各リード部が接着固定されることになる。このように、吸引手段で冶具内を吸引させながら各リード部のボールを冶具の蓋部の所定貫通孔に合わせるだけで、各リード部間の距離を所定寸法に高精度に合わせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、半導体チップにＦＰＣを組み合わせてＢＧＡを形成する際に、折り曲げられたＦＰＣの両側リード部間の距離を容易且つ高精度に所定寸法に合わせることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体パッケージリード位置合わせ装置の構成を示す図である。
図１に示す半導体パッケージリード位置合わせ装置５０は、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂの相互位置を合わせる位置合わせ冶具５１と、真空計５２と、真空ポンプ５３とを備えて構成されている。
【００１４】
ここで、半導体パッケージ２０について図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明しておく。
半導体パッケージ２０は、（ａ）に示すように、ＢＧＡ形状を成し、所定の配線回路が形成されたシリコン基板２１と、このシリコン基板２１の配線回路にバンプ２２、パッド２２ａ，２２ｂを介したフリップチップ接続により実装された半導体チップ２３と、後述で説明するように折り曲げられ、シリコン基板２１の配線回路にバンプ２４、シリコン基板実装用パッド３４、半導体チップ実装用パッド３７を介したフリップチップ接続によって接続されたＦＰＣ２５とを備えて構成されている。但し、半導体チップ２３は、半田ボールを持ったパッケージ又は半田ボールの無いむき出しのベアチップそのもの等である。
【００１５】
ＦＰＣ２５は、（ｂ）のＦＰＣ表面図及び（ｃ）の裏面図に示すように、中央部分に積層される半導体チップが通過できる大きさの開口部３８が設けられた長方形の柔軟なシート状を成し、この長方形両側の所定幅領域に多数の半田ボール実装用パッド３１を形成したリード部２５ａ，２５ｂの裏面に、当該リード部２５ａ，２５ｂと略同じ長方形の板状補強部材３３を貼り付け、また、ＦＰＣ２５の開口部３８の周囲に形成されたシリコン基板実装用パッド３４の裏面に、四角枠形状の中央補強部材３５を貼り付けて構成されている。
【００１６】
なお、半田ボール実装用パッド３１とシリコン基板実装用パッド３４は、所定の配線回路によりそれぞれ接続されている。また、シリコン基板２１でなく、半導体チップの上に半導体チップ２３を積層するようにして良いことは勿論である。
次に、位置合わせ冶具５１は、内部が空洞の箱型を成しており、蓋部５１ａには、多数の半田ボール３６を個々に嵌合するための多数の貫通孔５１ｂが形成されている。この多数の貫通孔５１ｂの相互間隔は、半導体パッケージ２０を図示せぬプリント基板に正確に実装する際に必要な寸法とされており、例えば±１００μｍといった高精度に形成されている。
【００１７】
また、それら貫通孔５１ｂの相互間隔は、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された多数の半田ボール３６の間隔に対応しており、後述で詳細に説明するように、全ての半田ボール３６を所定の貫通孔５１ｂに嵌合することによって各リード部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌ２が所定寸法に高精度に合うようになっている。つまり、各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された多数の半田ボール３６の相互距離が所定寸法に高精度に合うようになっている。
【００１８】
また、位置合わせ冶具５１の一側面には貫通穴が開口されており、この貫通穴にパイプを介して真空ポンプ５３が接続されており、この接続パイプの途中に真空計５２が接続されている。
真空計５２は、真空ポンプ５３によって位置合わせ冶具５１の内部を吸引した状態において、蓋部５１ａの各貫通孔５１ｂに各半田ボール３６が適正に嵌合された際に、真空度が所定値を示すようになっている。半田ボール３６が適正に嵌合されていなければ貫通孔５１ｂの隙間から空気が入って所定の真空度とならない。
【００１９】
このような構成の半導体パッケージリード位置合わせ装置５０によって、多数の半田ボール３６の相互距離を高精度に合わせる際の動作を説明する。
但し、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された多数の半田ボール３６は、基本的に所定位置に溶着されている。また、半導体パッケージ２０のＦＰＣ２５は中央補強部材３５に沿って折り曲げられているが、この両側の板状補強部材３３を中央補強部材３５に接着されていない状態としておく。つまり、各リード部２５ａ，２５ｂが固定されていない状態としておく。
【００２０】
まず、真空ポンプ５３を起動させて位置合わせ冶具５１の内部の空気を吸引する状態とする。次に、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂの多数の半田ボール３６を、蓋部５１ａの多数の貫通孔５１ｂに合わせながら載せ、半導体パッケージ２０自体を前後左右に揺らしながら各貫通孔５１ｂに各半田ボール３６を入れる。
この際、位置合わせ冶具５１の内部は吸引状態となっているので、半田ボール３６は貫通孔５１ｂに入った瞬間吸い込まれて嵌合される。この状態で真空計５２の真空度が予め定められた値となれば、半田ボール３６が適正に嵌合固定されていることが分かる。この状態で、各リード部２５ａ，２５ｂの板状補強部材３３を、中央補強部材３５に接着する。
【００２１】
これによって、各リード部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌ２が所定寸法に高精度に合った状態で各リード部２５ａ，２５ｂが接着固定されることになる。換言すれば、各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された多数の半田ボール３６の相互距離が所定寸法に高精度に合った状態で接着固定されることになる。
以上説明したように本実施の形態の半導体パッケージリード位置合わせ装置５０によれば、真空ポンプ５３で位置合わせ冶具５１内の空気を吸引しながら、半導体パッケージ２０の各リード部２５ａ，２５ｂに溶着された個々の半田ボール３６を冶具５１の蓋部５１ａの個々の所定貫通孔５１ｂに合わせ、半導体パッケージ２０自体を揺する。すると、冶具５１内が吸引されているので各半田ボール３６が各貫通孔５１ｂに入って嵌合状態となる。
【００２２】
この状態で真空計５２の真空度が予め定められた値となれば、半田ボール３６が適正に嵌合固定されていることが分かる。この状態で、中央補強部材３５に板状補強部材３３を接着することによって各リード部２５ａ，２５ｂを接着固定する。
これによって、各リード部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌ２が所定寸法に高精度に合った状態で各リード部２５ａ，２５ｂが接着固定される。このように、真空ポンプ５３で冶具５１内を吸引させながら各リード部２５ａ，２５ｂの半田ボール３６を冶具５１の蓋部５１ａの所定貫通孔５１ｂに合わせるだけで、各リード部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌ２を所定寸法に高精度に合わせることができる。
【００２３】
但し、上記では、中央補強部材３５及び板状補強部材３３を用いた半導体パッケージ２０を引用して説明したが、図４に示した構成の半導体パッケージであれば、リード部３を半導体チップ２の周囲に折り曲げて接着していない状態で、上記実施の形態と同様に位置合わせ装置５０にて位置合わせを行ってもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。
【００２４】
また、以上の実施の形態では、ＦＰＣを両端のみを折り曲げて直方体形状に加工する例を説明したが、図３に示すように４方向から折り曲げて直方体形状に加工しても良いことは勿論である。図３（ａ）はＦＰＣの構成を示しており、中央部分の設けられた開口部３８の４辺方向にリード部３２が設けられている。これらの４つのリード部３２を折り曲げることにより、図３（ｂ）の加工後の上面図に示すように直方体形状に加工されたＦＰＣを構成することができる。
更に、実施の形態では、真空ポンプと真空計を用いた場合について説明したが、必ずしも真空である必要はなく、吸真空ポンプや真空計を含む一般的な吸引ポンプや圧力計を用いても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体パッケージリード位置合わせ装置の構成を示す図である。
【図２】半導体パッケージの構成を示し、（ａ）は半導体パッケージの断面図、（ｂ）はＦＰＣの表面図、（ｃ）はＦＰＣの裏面図である。
【図３】半導体パッケージの他の構成を示し、（ａ）はＦＰＣの表面図、（ｂ）は加工後の上面図である。
【図４】従来の半導体パッケージの構成を示す断面図である。
【図５】従来の半導体パッケージリード部の位置合わせ用の冶具及び半導体チップを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２０  半導体パッケージ
２１  シリコン基板
２２  バンプ
２３  半導体チップ
２４  バンプ
２５  ＦＰＣ
２５ａ，２５ｂ  リード部
３１  半田ボール実装用パッド
３３  板状補強部材
３４  シリコン基板実装用パッド
３５  中央補強部材
３６  半田ボール
３８  開口部
５０  半導体パッケージリード位置合わせ装置
５１  位置合わせ冶具
５１ａ  蓋部
５１ｂ  貫通孔
５２  真空計
５３  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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