放熱性に優れたボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法
【課題】 プリント配線板に於いて、放熱性、吸湿後の耐熱性等に優れた１又は２段のワイヤボンディングパッドを有するプリント配線板を得る。
【解決手段】 両面金属張積層板の、半導体チップを搭載する面とは正反対の箇所に複数の円錐台形の突起を作成し、それ以外の箇所に第２段目のボンィングパッド及び回路を形成し、次いで、表面にはガラス布基材プリプレグ、その上には銅箔を配置し、裏面には円錐台形突起部分をくりぬいたプリプレグ、銅箔を配置し、積層成形後に表面の銅箔、ガラス布基材、樹脂を切削し、キャビティ型のプリント配線板を作成する。更には、熱硬化性樹脂組成物として多官能性シアン酸エステル系樹脂組成物を用いる。
【効果】 内層金属芯と裏面外層金属箔層との接続性、熱の放散性、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性などに優れ、大量生産に適した新規な構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板を得ることができた。
【解決手段】 両面金属張積層板の、半導体チップを搭載する面とは正反対の箇所に複数の円錐台形の突起を作成し、それ以外の箇所に第２段目のボンィングパッド及び回路を形成し、次いで、表面にはガラス布基材プリプレグ、その上には銅箔を配置し、裏面には円錐台形突起部分をくりぬいたプリプレグ、銅箔を配置し、積層成形後に表面の銅箔、ガラス布基材、樹脂を切削し、キャビティ型のプリント配線板を作成する。更には、熱硬化性樹脂組成物として多官能性シアン酸エステル系樹脂組成物を用いる。
【効果】 内層金属芯と裏面外層金属箔層との接続性、熱の放散性、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性などに優れ、大量生産に適した新規な構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板を得ることができた。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを少なくとも1個プリント配線板に搭載した形の、新規なボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板の製造方法に関する。得られたプリント配線板は、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、ASIC、グラフィック等の比較的高ワットで、多端子高密度の半導体プラスチックパッケージに用いられる。本半導体プラスチックパッケージは、ハンダボールを用いてマザーボードプリント配線板に実装して電子機器として使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージとして、プラスチックボールグリッドアレイ(P-BGA)やプラスチックランドグリッドアレイ(P-LGA)等、プラスチックプリント配線板の上面に半導体チップを固定し、このチップを、プリント配線板上面に形成された導体回路にワイヤボンディングで結合し、プリント配線板の下面にはハンダーボールを用いて、マザーボードプリント配線板と接続するための導体パッドを形成し、表裏回路導体がメッキされたスルーホールで接続されて、半導体チップが樹脂封止されている構造の半導体プラスチックパッケージは公知である。本公知構造において、半導体から発生する熱をマザーボードプリント配線板に拡散させるため、半導体チップを固定するための上面の金属箔から下面に接続するメッキされた熱拡散用スルーホールが形成されている。該スルーホールの孔を通して、水分が半導体固定に使われている銀粉入り樹脂接着剤に吸湿され、マザーボードへの実装時の加熱により、また、半導体部品をマザーボードから取り外す際の加熱により、層間フクレを生じる危険性があり、これはポップコーン現象と呼ばれている。このポップコーン現象が発生した場合、パッケージは使用不能となることが多く、この現象を大幅に改善する必要がある。また、半導体の高機能化、高密度化は、ますます発熱量の増大を意味し、熱放散用のための半導体チップ直下のスルーホールのみでは熱の放散は不十分となってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題点を改善したボールグリッドアレイ型半導プラスチッパッケージ用プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、プリント配線板の厚さ方向の一部に、半導体チップを搭載する表面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応する領域の裏面には複数の金属円錐台形突起が裏面表層の銅箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路よりも窪んでいる金属板の上に半導体チップを固定し、該金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、該回路導体と半導体チップとをワイヤボンディングで接続し、少なくともプリント配線板表面上の該回路導体と、プリント配線板裏面に形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとをスルーホール導体で結線している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造方法において、a. ガラス布基材両面金属板張積層板の表面の半導体チップを搭載する領域以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の裏面には複数の円錐台形突起及び回路を形成する工程、b. 表面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を置き、裏面には円錐台形金属突起面よりやや大きめの面積をくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して両面金属張多層板を作成する工程、c. 半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施した後、少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する工程、d. 表面には少なくとも第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には、円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキする工程、からなるワイヤボンディングパッドが１又は２段に形成されていることを特徴とするボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００５】さらに本発明は、上記多層板の第２段目のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載金属面を露出させるのに、該多層板表層の金属箔を除去後、サンドブラスト法にて表層の熱硬化性樹脂組成物及びガラス布基材層を内層の第２段目のボンディングパッドまで研削して、第２段目のボンディングパッドを露出した後、第２段目のボンディングパッド部分を被覆し、サンドブラスト法で更に金属板まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成するボールグリッドアレイ用プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００６】このプリント配線板を用い、キャビティ状となっている金属板表面に熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定し、ワイヤボンディング後、封止樹脂で封止してから裏面にハンダボールを溶融接続して半導体プラスチックパッケージが製造される。。
【０００７】得られた半導体プラスチックパッケージは、熱伝導性に優れ、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性すなわちポップコーン現象が大幅に改善できる。また、熱硬化性樹脂として多官能性シアン酸エステル組成物を用いることにより、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等に優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法により製造されたプリント配線板を用いた半導体プラスチックパッケージについてまず説明する。プリント配線板の厚み方向の一部に、半導体チップを搭載する面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応するその裏面には複数の円錐台形金属突起が裏面の表層金属箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置する。プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路の位置よりも低い位置にある金属板の上に半導体チップを固定する。プリント配線板表面の信号伝播回路の面よりも半導体チップを搭載する面は低い位置にある。金属板の半導体チップ搭載部は露出しており、この露出面に少なくとも１個以上の半導体チップを固定する。金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とは熱硬化性樹脂組成物で絶縁され、該回路導体と半導体チップとはワイヤボンディングで接続されている。プリント配線板の裏面には金属板からの円錐台形突起が表層の金属箔と接触接続しており、この突起部から接続して形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体とスルーホール導体で結線し、少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドを樹脂封止している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板である。
【０００９】まずガラス布基材両面金属張積層板表面の半導体チップを搭載する部分以外に回路を形成し、半導体チップ搭載部にほぼ対応する裏面に複数の円錐台形金属突起及び回路を形成する。半導体チップ搭載側である表面にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を配置する。裏面には、円錐台形突起部面積よりやや大きめに孔をあけたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を配置する。これを、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して両面銅張多層板を作成する。その後、半導体チップ搭載部及びその裏面の円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施す。少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する。表面には第１段目のボンディングパッド及び回路を形成する。裏面には円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキして、ワイヤボンディングパッドが１又は２段形成されたボールグリッドアレイ型プリント配線板を製造する。
【００１０】この両面金属張多層板に半導体チップ搭載部となるキャビィティ部を作成する方法は、特に限定はないが、好ましくは、半導体チップ搭載部上の金属箔、基材及び熱硬化性樹脂組成物をサンドブラスト法にて切削除去することにより作成する。ボンディングパッドを２段とする場合には、まず半導体チップ搭載部上及び第２段目のボンディングパッド部となる領域の上の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、サンドブラスト法で切削除去して第２段目のボンディングパッドを露出した後、必要により第２段目のボンディンングパッド部を保護皮膜、保護金属などで切削加工されないように保護し、サンドブラスト法などで半導体チップ搭載部を、金属芯に届くまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去して半導体チップ搭載部となる金属板を露出させる。表面には第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には円錐台形突起が接触する金属箔を放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド及びそれを接続する回路として形成し、少なくとも、半導体チップ、ワイヤボンディングパッド及びハンダボールパッドをメッキレジストで被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板を作成する。
【００１１】プリント配線板を作成する場合、サンドブラスト法で切削する前に表裏に回路を形成しておいても良い。この場合、サンドブラスの前に表裏の回路を保護レジストなどで被覆しておく。又貴金属メッキの場合は、全体を貴金属メッキし、その後必要のない箇所は永久保護レジストで被覆することも可能である。
【００１２】従来公知のスルーホールを有する金属芯プリント配線板の上面に半導体チップを固定する方法においては、従来のP-BGAパッケージと同様に半導体チップからの熱は直下の熱放散用スルーホールに落として熱放散せざるを得ず、ポプコーン現象は改善できない。本発明は、半導体チップ搭載面の下はスルーホールを形成した形状としないため、裏面からの水分の吸湿が無い。このため、ポップコーン現象は極めて発生しにくく、熱放散性の優れた半導体プラスチックパッケージが製造される。
【００１３】本発明に使用される金属板の形成方法としては、特に制限はないが、例えば、下記の方法により製造することができる。まず両面金属箔張積層板の裏面の円錐台形金属突起部を形成する範囲及び表面の金属箔全面にエッチングレジストを残し、エッチングして円錐台形の円錐台形金属突起を形成する範囲の金属箔を台形状に残す。メッキレジストを剥離除去した後に、再び全面をメッキレジストで被覆し、表面は第２段目のボンディングパッド部を必要とする場合はそのボンディングパッドを形成した回路を形成し、裏面は円錐台形の突起を形成する箇所となる台形状に残した金属箔上に、エッチングレジストを小径の円形として残し、その他は回路とするようにしてエッチングし、円錐台形突起を形成するとともに回路を作成する。この場合、円錐台形の突起の大きさは特に限定しないが、好ましくは、台形上部の径が0〜1mm、下部の径が0.5〜5mmとする。
【００１４】円錐台形突起と回路が両面に形成された両面金属張積層板の表面を公知の方法で酸化処理、微細凹凸形成、皮膜形成等の接着性や電気絶縁性向上のための表面処理を必要に応じて施す。該円錐台形状突起上には、熱伝導性接着剤、又はハンダを付着させておくことも可能である。該表面処理された裏面の円錐台形状突起の部分には、その円錐台形状の突起が形成された面積の部分を、それよりやや大きめに切削除去したガラス布基材プリプレグを、積層成形後に、台形状の突起の高さよりやや低めになるように配置し、その外側に金属箔を配置する。半導体チップ搭載側の表面には何も加工していないガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔を配置する。この積層物を加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形し、円錐台形金属突起部先端を表層の金属箔に食い込ませるか、強く接触させて接合させて一体化し、両面金属張多層板を作成する。
【００１５】この場合、ガラス布基材プリプレグが強度などの点から好ましいが、もちろん有機基材プリプレグ、塗布樹脂なども適宜使用でき、限定されるものではない。
【００１６】得られた両面金属張多層板に、スルーホール用貫通孔をメカニカルドリル或いはレーザー等であける場合、半導体チップを搭載する箇所が周囲の金属板と独立して作成されている場合には、周囲の金属板を回路として使用するために金属と一部接触するようにして孔をあけ、スルーホールメッキを行う。又、半導体チップを搭載する金属板と周囲の金属板が接続している場合には、金属板と接触しないように孔をあけ、全体を銅メッキする。裏面は、好適には円錐台形突起先端部が表層金属箔と接触している箇所或いはその箇所を避けてボールパッドを形成する。この場合、このボールパッドを金属突起上の金属箔と回路で接続するようにして全体に公知の方法で回路を形成するようにする。
【００１７】表面はザグリ加工、レーザー、サンドブラスト法などの方法で、半導体チップ及び第２段目のワイヤボンディングパッド部上の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂を、第２段目のボンディングパッドが露出するまで切削し、その後、半導体チップ搭載部を内層の金属板まで切削除去して金属板を露出させ、半導体チップ搭載部がキャビティ状となった基板を作成する。この場合、第２段目のボンディングパッド部を作る方法は、サンドブラスト法の方が精度などの点からも好ましい。表裏に回路を形成した後、少なくともボンディングパッド部、及び裏面のハンダボールパッド部以外をメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成する。
【００１８】その後、表面の半導体チップ搭載部に熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定し、ワイヤボンディングし、樹脂封止し、裏面はハンダボールを溶融接続させて半導体プラスチックパッケージとする。そしてこの裏面のハンダボールパッド部をハンダボールでマザーボードプリント配線板に接合する。半導体チップから発生した熱は、半導体チップ搭載部分から熱伝導して金属芯の反対面の金属円錐台形突起を通ってハンダボール用パッドに伝導し、ハンダボールで接合したマザーボードプリント配線板に拡散する。
【００１９】金属板の側面については、熱硬化性樹脂組成物で埋め込まれている形、露出している形、いずれの形でも良いが、錆発生を防ぐ等の点から熱硬化性樹脂組成物で被覆されている方が好ましい。
【００２０】表裏信号回路導通用のスルーホール用孔は、裏面に円錐台形状突起を有する金属板においては、中央部の半導体チップ搭載部が周囲の金属箔と接続している場合は、金属板と接触しないように形成する。半導体チップ搭載部と周囲の金属板が独立した形態の場合、この周囲の金属板を回路として使用できるため、この回路を接続する形で形成する。次いで無電解メッキや電解メッキによりスルーホール内部の金属層を形成して、メッキされたスルーホールを形成する。サンドブラスト法は、一般に公知のものが使用できる。具体的には、ドライタイプのサンドブラスト法、ショットブラスト法、ウエットタイプのウェットブラスト法などが挙げられる。使用される粉体は適宜選択されるが、好的には20μm以下の珪砂、ガラス粉など公知のものが適宜選択して使用される。圧力は特に限定はないが、一般的には0.1〜0.5Mpaである。
【００２１】表裏の回路を形成後、貴金属メッキを、少なくとも、半導体チップ搭載部分、ボンディングパッド部分及びハンダボールパッド部分の表面に形成してプリント配線板を完成させる。この場合、貴金属メッキの必要のない箇所は、事前にメッキレジストで被覆しておく。または、メッキ後に、必要により公知の熱硬化性樹脂組成物、或いは光選択熱硬化性樹脂組成物で、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、反対面のハンダボール接着用パッド部以外の表面に皮膜を形成する。
【００２２】ワイヤボンディングを行うる場合、該プリント配線板の、内層の平坦な金属板上に、半導体チップを熱伝導性接着剤を用いて固定し、さらに半導体チップとプリント配線板回路の１段目及び２段目のボンディングパッドとをワイヤボンディング法で接続し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤ、及びボンディングパッドを公知の封止樹脂で封止する。
【００２３】半導体チップと反対面のハンダボール接続用導体パッドに、ハンダボールを接続してP-BGAを作り、マザーボードプリント配線板上の回路にハンダボールを重ね、熱によってボールを溶融接続する。あるいはプリント配線板に実装する時に、マザーボードプリント配線板面に形成されたハンダボール接続用導体パッドとP-LGA用のハンダボール用導体パッドとを、ハンダボールを加熱熔融することにより接続する。
【００２４】本発明に用いる金属箔は、特に限定しないが、高弾性率、高熱伝導性で、好適には厚さ5〜200μmのものが使用される。具体的には、純銅、無酸素銅、その他、銅が95重量%以上のFe、Sn、P、Cr、Zr、.Zn等との合金が好適に使用される。また、合金の表面を銅メッキした金属箔等も使用され得る。
【００２５】本発明の金属円錐台形突起部の高さは、特に限定はないが、ベースの金属面より50〜150μm高めとなるようにするのが好ましい。又、プリプレグ等の絶縁層の厚さは、金属円錐台形突起の高さより積層成形後にやや低め、好ましくは5〜10μm低めとなるようにする。積層成形後に、円錐台形突起、回路の間に絶縁性樹脂を充填させ、円錐台形突起の先端部は、少なくとも表層銅箔の一部と圧力で接触、接合させる。
【００２６】金属円錐台形突起部形成範囲は、表面の半導体チップ面積前後とし、一般的には5〜20mm角以内とする。好ましくは、裏面の金属突起部と接触した銅箔の箇所を避けてハンダボールパッドを形成し、このハンダボールパッドと回路で突起上の金属箔と接続するようにして、ハンダボールパッド部と基板との接着強度を保持し、ハンダボールに横から圧力がかかった場合の剥離強度（ボールシェア強度）を保持できるようにする。
【００２７】本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。耐熱性、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００２８】本発明の好適な熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に2個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００２９】これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いられ得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００３０】エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは1種或いは2種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００３１】ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミドが挙げられる。
【００３２】これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。
【００３３】本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の無機或いは有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。
【００３４】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００３５】プリプレグの補強基材として使用するガラス布基材としては、一般に公知の織布、不織布が使用されるが、強度の関係から織布が好ましい。具体的には、Eガラス、Sガラス、Dガラス等の公知のガラス繊維布等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。
【００３６】金属箔は、一般に公知のものが使用できる。具体的には純銅、銅合金、ニッケル箔等が使用され、好適には厚さ3〜18μmの銅箔が使用される。
【００３７】金属板に形成するクリアランスホール径又はスリット孔幅は、表裏導通用スルーホール径よりやや大きめに形成する。具体的には、該スルーホール壁と金属板クリアランスホール又はスリット孔壁とは50μm以上の距離が、熱硬化性樹脂組成物で絶縁されていることが好ましい。表裏導通用スルーホール径については、特に限定はないが、50〜300μmが好適である。
【００３８】本発明のプリント配線板用プリプレグを作成する場合、基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥し、半硬化状態の積層材料とする。プリプレグの半硬化の樹脂層を作成する温度は一般的には100〜180℃である。時間は5〜60分であり、目的とするフローの程度により、適宜選択する。
【００３９】本発明の金属芯及びこれを用いた半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を作成する方法は特に限定しないが、例えば以下（図１、２）の方法による。
(1) 片面の金属板が厚いガラス布基材両面金属張積層板を用意し、(2) この全面にエッチングレジストを付着させ、厚い金属板の、円錐台形突起を形成する位置にエッチングレジストを残し、反対面の金属板上に全面エッチングレジストを残し、裏面途中までエッチングし、次いで中央部の半導体チップ搭載部面積部分の反対側に台形状の突起(c)を残し、周囲にはこの突起より低めに金属板を残し、メッキレジストを除去後、(3) 再び全面にメッキレジストを付着させ、台形状の突起上に複数の円錐台形突起を形成する箇所に小径の円形レジストを残し、回路形成する箇所にもレジストを残し、両側からエッチングして、プリント配線板の片面の中央に円錐台形突起(e)を有する、両面回路(d)付きの基板を作成し、この金属板表面に黒色酸化銅処理を行う。この場合、円錐台形金属突起の有する金属板部を下側から見た場合、中央部の、裏面に円錐台形突起を有する半導体チップ搭載部は、周囲の回路が形成された金属板と一部を除いて切り離された形状(i)となっている。この場合、切り離されていない場合もある。
(4) この裏面に、中央部の金属突起部面積部分よりやや大きめにくりぬいたガラス布基材プリプレグ(g)を配置し、その外側に金属箔(a)を配置し、表面にはくり抜きのないプリプレグ(f)を置き、その外側に金属箔(a)を配置し、(5) 加熱、加圧、真空下に積層成形して両面金属張多層板(h)を作成する。
(6) メカニカルドリルにてスルーホール用貫通孔をあけ、デスミア処理後に全体を銅メッキして、表裏に回路を形成する（図２−（６））。
(7) 表面の半導体チップ及び２段目のボンディングパッドの領域の金属箔をエッチング除去し、表面側からサンドブラスト法で第２段目のボンディングパッド(k)まで表面のガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去し（図２−（７−１））、(8) 半導体チップ搭載部以外の場所を保護レジストで被覆保護してからサンドブラスト法で再び金属板まで研削し、半導体チップ搭載部となる平坦な金属面（m）を露出させる。表面の半導体チップ搭載部となる、露出したキャビティ状の金属表面部、第１，２段目のボンディングパッド部、裏面のハンダボールパッド部以外をメッキレジスト(n)で被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを付着させてプリント配線板を作成する。このプリント配線板の、金属板が露出した半導体チップ搭載部(m)に半導体チップ(q)を熱伝導性接着剤(r)で接着固定し、ボンディングワイヤ(p)で接続し、封止樹脂(o)で封止してから、ハンダボールパッドにハンダボール(s)を溶融して接着固定し、半導体プラスチックパッケージとする。２段目のボンディングパッド(k)を作成しない場合、サンドブラスト法で半導体チップを搭載する金属面(m)まで直接研削する(図２−（７−２）)。後は上記(8)と同様にして半導体プラスチックパッケージとする。
【００４０】
【実施例】以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部を加え、均一撹拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ50μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間(at170℃)50秒、170℃、20kgf/cm2、5分間での樹脂流れ12mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ137μmの半硬化状態のプリプレグＢを得た。
【００４１】一方、このプリプレグＢを用い、片面に35μmの電解銅箔、片面に165μmの電解銅箔を置き、200℃、20kgf/cm2 で2時間積層成形して両面銅張積層板を得た。この全面に厚さ25μmのエッチングレジストを付着させ、35μm銅箔側には全面エッチングレジストを残し、165μm側には円錐台形の突起を形成する面積でレジストを残し、両面からエッチングして片面に台形状突起(c)を有する両面銅張積層板〔図１−（２）〕を得た。このレジストを除去後、再度全面に液状エッチングレジストを25μm付着させ、大きさ50mm角のパッケージ面積の中央部の半導体チップを搭載する部分の15mm角内の正反対面に、250μmの円形のレジストを225個残し、その周囲には回路を形成するためのレジストを残し、表面は第２段目のボンディングパッド及び表層の回路形成用のレジストを残し、両面からエッチングして、裏面には高さ130μm、底部径612μm、上部径180μmの円錐台形の突起(e)を225個、表裏面の周囲に回路(d)を形成した〔図１ー（３）〕。裏面の円錐台形突起を有する半導体搭載部となる銅箔は周囲の回路形成用銅箔とは切り離された形状(i)となっている。
【００４２】この銅箔表面に黒色酸化銅処理を施した後、表面側にはプリプレグＢ(f)を１枚配置し、裏面には、半導体チップ搭載部の正反対面に作成された円錐台形金属突起(e)よりやや大きめに孔をあけた上記プリプレグＢ(g)を１枚置き、表裏の外側には18μmの電解銅箔(a)を配置し、同様に積層成形し、一体化して両面銅張多層板(h)を得た。
【００４３】孔径0.25mmのスルーホールをメカニカルドリルにてあけ、デスミア処理後に全体に無電解、電解銅メッキにて20μm銅メッキを施し、スルーホール導体(j)を形成した。表裏に回路を形成すると同時に、半導体チップ搭載部及び第２段目のボンディングパッドとなる面積上の銅箔をエッチング除去した後、半導体チップ搭載部及び第２段目のボンディングワイヤ部となる箇所の上以外をレジストで被覆し、表面からサンドブラスト法にて第２段目のボンディングワイヤまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去し、レジスト剥離後、再び保護レジストで半導体チップ搭載部上以外を被覆し、サンドブラスト法にて金属芯に到達するまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物(l)を切削除去し、レジストを剥離除去後、ソフトエッチング工程を通して表面のサンドブラスト砂などを除去した。裏面のハンダボールパッドは、円錐台形の上を避けて、円錐台形上の銅箔と接続する形で作成されている。半導体チップ搭載部、ワイヤボンディング部、及び裏面のボールパッド部以外にメッキレジスト(n)を形成し、ニッケル、金メッキを施してプリント配線板を完成した。表面の半導体チップ搭載部である平坦な内層金属芯上に大きさ13mm角の半導体チップ(q)を銀ペースト(r)で接着固定した後、第１，２段目にワイヤボンディングを行い、次いでシリカ入りエポキシ封止用液状樹脂(o)を用い、半導体チップ(q)、ワイヤ(p)及びボンディングパッド(k)を樹脂封止し、裏面にハンダボール(s)を接合して半導体パッケージを作成した。この半導体プラスチックパッケージをエポキシ樹脂マザーボードプリント配線板にハンダボールで溶融接合した。評価結果を表1に示す。
【００４４】比較例１実施例１において、裏面のハンダボールパッドを円錐台形金属突起上に作成し、それ以外は実施例１と同様にして半導体プラスチックパッケージを作成した。評価結果を表１に示す。
【００４５】比較例２実施例１のプリプレグBを2枚使用し、上下に12μmの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下に2時間積層成形し、両面銅張積層板を得た。所定の位置に孔径0.25mmφのスルーホールをドリルであけ、デスミア処理後に銅メッキを施した。この板の上下に公知の方法で回路を形成し、メッキレジストで被覆後、ニッケル、金メッキを施した。これは半導体チップを搭載する箇所に放熱用のスルーホールが形成されており、この上に銀ペーストで半導体チップを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ止用コンパウンドで実施例1と同様に樹脂封止し、ハンダボールを接合した(図3)。同様にマザーボードに接合した。評価結果を表1に示す。
【００４６】比較例３エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045、油化シェルエポキシ＜株＞製）300部、及びエポキシ樹脂（商品名：ESCN220F、住友化学工業＜株＞製）700部、ジシアンジアミド35部、2-エチル-4-メチルイミダゾール1部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドとの混合溶剤に溶解し、これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥させて、ゲル化時間10秒、樹脂流れ98μmのノーフロープリプレグ（プリプレグC）、及びゲル化時間150秒、樹脂流れ18mmのハイフロープリプレグ（プリプレグD）を作成した。このプリプレグDを2枚使用し、190℃、20kgf/cm2 30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、両面銅張積層板を作成した。後は比較例1と同様にしてプリント配線板を作成し、半導体チップ搭載部分をザグリマシーンにてくりぬき、裏面に厚さ200μmの銅板を、上記ノーフロープリプレグＤを打ち抜いたものを使用して、加熱、加圧下に同様に接着させ、放熱板付きプリント配線板を作成した。これはややソリが発生した。この放熱板に直接銀ペーストで半導体チップを接着させ、ワイヤボンディングで接続後、液状エポキシ樹脂で封止した(図4)。同様にマザーボードプリント配線板に接合した。評価結果を表1に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】＜測定方法＞1)ボールシェア強度径0.55mmのボールパッド部にハンダボールを付け、横から押して剥離する時の強度を測定した。
2)吸湿後の耐熱性A)JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL3:30℃・60%RHで所定時間処理後、220℃リフローソルダー3サイクル後の基板の異常の有無について、断面観察及び電気的チェックによって確認した。
3)吸湿後の耐熱性B)JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL2:85℃・60%RHで所定時間(Max.168hrs.)処理後、220℃リフローソルダー3サイクル後の基板の異常の有無を断面観察及び電気的チェックによって確認した。
4)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値端子間（ライン／スペース＝70/70μm）の櫛形パターンを作成し、この上に、それぞれ使用したプリプレグを配置し、積層成形したものを、121℃・2気圧で所定時間処理した後、25℃・60%RHで2時間後処理を行い、500VDCを印加60秒後に、端子間の絶縁抵抗値を測定した。
5)耐マイグレーション性上記4)の試験片を85℃・85%RH、50VDC 印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
6)ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
7)放熱性パッケージを同一マザーボードプリント配線板にハンダボールで接着させ、1000時間連続使用してから、パッケージの温度を測定した。
【００５０】
【発明の効果】ガラス布基材両面銅張積層板の、少なくとも片面の金属箔の一部を残して周囲をエッチング除去して凸部を形成した後、更にその表面の半導体を搭載する面積部分以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の正反対面には複数の円錐台形金属突起及び回路を形成し、表面にはガラス布基材プリプレグを置き、その上に金属箔を配置し、反対面には円錐台形突起面積よりやや大きめに面積をくり抜いたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧、真空下に積層成形して両面金属張積層板を作成する。
【００５１】その後、半導体チップ搭載部及びその反対面の円錐台形突起以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、デスミア処理後に金属メッキを施し、表裏に回路を形成すると同時に表面の半導体チップ搭載部分及び第２段目のボンディングパッド部となる表面の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、第２段目のボンディングパッドが露出するまで、サンドブラスト法などで研削除去し、次いで該２段目のボンディングパッド部を保護金属シート、レジストなどで保護してから、再度サンドブラスト法などで金属芯まで切削除去して金属芯を露出させた後、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディング部及びボールパッド部以外をメッキレジストで被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とすることにより、ハンダボールとの接着強度にも優れ、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性、すなわちポップコーン現象が大幅に改善でき、樹脂として多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、プレッシャークッカー処理後の電気絶縁性、耐マイグレーション性に優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属芯入りボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造工程図である。
【図２】実施例１の金属芯入りボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造工程図である。
【図３】比較例２の半導体プラスチックパッケージ製造工程図である。
【図４】比較例３の半導体プラスチックパッケージ製造工程図である。
【符号の説明】
ａ 金属箔
a' 金属板
ｂ ガラス布基材熱硬化性樹脂層
ｃ 台形状突起
ｄ 表裏の回路
ｅ 円錐台形突起
ｆ プリプレグＢ
ｇ 円錐台形突起部をくり抜いたプリプレグＢ
ｈ 両面銅張多層板
ｉ 半導体チップ搭載部と周囲の回路が切り離されている図
ｊ 金属メッキされたスルーホール
ｋ 第２段目のボンディングパッド
ｌ 半導体チップ搭載金属部上のガラス布基材及び樹脂層
ｍ 半導体チップ搭載金属露出部
ｎ メッキレジスト
ｏ 封止樹脂
ｐ ボンディングワイヤ
ｑ 半導体チップ
ｒ 熱伝導性接着剤
ｓ ハンダボール
ｔ プリプレグＢ
ｕ 放熱用スルーホール
ｖ プリプレグＣ
ｗ 銅板
x 第１段目のボンディングパッド
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを少なくとも1個プリント配線板に搭載した形の、新規なボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板の製造方法に関する。得られたプリント配線板は、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、ASIC、グラフィック等の比較的高ワットで、多端子高密度の半導体プラスチックパッケージに用いられる。本半導体プラスチックパッケージは、ハンダボールを用いてマザーボードプリント配線板に実装して電子機器として使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージとして、プラスチックボールグリッドアレイ(P-BGA)やプラスチックランドグリッドアレイ(P-LGA)等、プラスチックプリント配線板の上面に半導体チップを固定し、このチップを、プリント配線板上面に形成された導体回路にワイヤボンディングで結合し、プリント配線板の下面にはハンダーボールを用いて、マザーボードプリント配線板と接続するための導体パッドを形成し、表裏回路導体がメッキされたスルーホールで接続されて、半導体チップが樹脂封止されている構造の半導体プラスチックパッケージは公知である。本公知構造において、半導体から発生する熱をマザーボードプリント配線板に拡散させるため、半導体チップを固定するための上面の金属箔から下面に接続するメッキされた熱拡散用スルーホールが形成されている。該スルーホールの孔を通して、水分が半導体固定に使われている銀粉入り樹脂接着剤に吸湿され、マザーボードへの実装時の加熱により、また、半導体部品をマザーボードから取り外す際の加熱により、層間フクレを生じる危険性があり、これはポップコーン現象と呼ばれている。このポップコーン現象が発生した場合、パッケージは使用不能となることが多く、この現象を大幅に改善する必要がある。また、半導体の高機能化、高密度化は、ますます発熱量の増大を意味し、熱放散用のための半導体チップ直下のスルーホールのみでは熱の放散は不十分となってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題点を改善したボールグリッドアレイ型半導プラスチッパッケージ用プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、プリント配線板の厚さ方向の一部に、半導体チップを搭載する表面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応する領域の裏面には複数の金属円錐台形突起が裏面表層の銅箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路よりも窪んでいる金属板の上に半導体チップを固定し、該金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、該回路導体と半導体チップとをワイヤボンディングで接続し、少なくともプリント配線板表面上の該回路導体と、プリント配線板裏面に形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとをスルーホール導体で結線している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造方法において、a. ガラス布基材両面金属板張積層板の表面の半導体チップを搭載する領域以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の裏面には複数の円錐台形突起及び回路を形成する工程、b. 表面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を置き、裏面には円錐台形金属突起面よりやや大きめの面積をくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して両面金属張多層板を作成する工程、c. 半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施した後、少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する工程、d. 表面には少なくとも第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には、円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキする工程、からなるワイヤボンディングパッドが１又は２段に形成されていることを特徴とするボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００５】さらに本発明は、上記多層板の第２段目のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載金属面を露出させるのに、該多層板表層の金属箔を除去後、サンドブラスト法にて表層の熱硬化性樹脂組成物及びガラス布基材層を内層の第２段目のボンディングパッドまで研削して、第２段目のボンディングパッドを露出した後、第２段目のボンディングパッド部分を被覆し、サンドブラスト法で更に金属板まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成するボールグリッドアレイ用プリント配線板の製造方法を提供する。
【０００６】このプリント配線板を用い、キャビティ状となっている金属板表面に熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定し、ワイヤボンディング後、封止樹脂で封止してから裏面にハンダボールを溶融接続して半導体プラスチックパッケージが製造される。。
【０００７】得られた半導体プラスチックパッケージは、熱伝導性に優れ、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性すなわちポップコーン現象が大幅に改善できる。また、熱硬化性樹脂として多官能性シアン酸エステル組成物を用いることにより、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等に優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法により製造されたプリント配線板を用いた半導体プラスチックパッケージについてまず説明する。プリント配線板の厚み方向の一部に、半導体チップを搭載する面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応するその裏面には複数の円錐台形金属突起が裏面の表層金属箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置する。プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路の位置よりも低い位置にある金属板の上に半導体チップを固定する。プリント配線板表面の信号伝播回路の面よりも半導体チップを搭載する面は低い位置にある。金属板の半導体チップ搭載部は露出しており、この露出面に少なくとも１個以上の半導体チップを固定する。金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とは熱硬化性樹脂組成物で絶縁され、該回路導体と半導体チップとはワイヤボンディングで接続されている。プリント配線板の裏面には金属板からの円錐台形突起が表層の金属箔と接触接続しており、この突起部から接続して形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体とスルーホール導体で結線し、少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドを樹脂封止している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板である。
【０００９】まずガラス布基材両面金属張積層板表面の半導体チップを搭載する部分以外に回路を形成し、半導体チップ搭載部にほぼ対応する裏面に複数の円錐台形金属突起及び回路を形成する。半導体チップ搭載側である表面にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を配置する。裏面には、円錐台形突起部面積よりやや大きめに孔をあけたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を配置する。これを、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して両面銅張多層板を作成する。その後、半導体チップ搭載部及びその裏面の円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施す。少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する。表面には第１段目のボンディングパッド及び回路を形成する。裏面には円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキして、ワイヤボンディングパッドが１又は２段形成されたボールグリッドアレイ型プリント配線板を製造する。
【００１０】この両面金属張多層板に半導体チップ搭載部となるキャビィティ部を作成する方法は、特に限定はないが、好ましくは、半導体チップ搭載部上の金属箔、基材及び熱硬化性樹脂組成物をサンドブラスト法にて切削除去することにより作成する。ボンディングパッドを２段とする場合には、まず半導体チップ搭載部上及び第２段目のボンディングパッド部となる領域の上の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、サンドブラスト法で切削除去して第２段目のボンディングパッドを露出した後、必要により第２段目のボンディンングパッド部を保護皮膜、保護金属などで切削加工されないように保護し、サンドブラスト法などで半導体チップ搭載部を、金属芯に届くまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去して半導体チップ搭載部となる金属板を露出させる。表面には第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には円錐台形突起が接触する金属箔を放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド及びそれを接続する回路として形成し、少なくとも、半導体チップ、ワイヤボンディングパッド及びハンダボールパッドをメッキレジストで被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板を作成する。
【００１１】プリント配線板を作成する場合、サンドブラスト法で切削する前に表裏に回路を形成しておいても良い。この場合、サンドブラスの前に表裏の回路を保護レジストなどで被覆しておく。又貴金属メッキの場合は、全体を貴金属メッキし、その後必要のない箇所は永久保護レジストで被覆することも可能である。
【００１２】従来公知のスルーホールを有する金属芯プリント配線板の上面に半導体チップを固定する方法においては、従来のP-BGAパッケージと同様に半導体チップからの熱は直下の熱放散用スルーホールに落として熱放散せざるを得ず、ポプコーン現象は改善できない。本発明は、半導体チップ搭載面の下はスルーホールを形成した形状としないため、裏面からの水分の吸湿が無い。このため、ポップコーン現象は極めて発生しにくく、熱放散性の優れた半導体プラスチックパッケージが製造される。
【００１３】本発明に使用される金属板の形成方法としては、特に制限はないが、例えば、下記の方法により製造することができる。まず両面金属箔張積層板の裏面の円錐台形金属突起部を形成する範囲及び表面の金属箔全面にエッチングレジストを残し、エッチングして円錐台形の円錐台形金属突起を形成する範囲の金属箔を台形状に残す。メッキレジストを剥離除去した後に、再び全面をメッキレジストで被覆し、表面は第２段目のボンディングパッド部を必要とする場合はそのボンディングパッドを形成した回路を形成し、裏面は円錐台形の突起を形成する箇所となる台形状に残した金属箔上に、エッチングレジストを小径の円形として残し、その他は回路とするようにしてエッチングし、円錐台形突起を形成するとともに回路を作成する。この場合、円錐台形の突起の大きさは特に限定しないが、好ましくは、台形上部の径が0〜1mm、下部の径が0.5〜5mmとする。
【００１４】円錐台形突起と回路が両面に形成された両面金属張積層板の表面を公知の方法で酸化処理、微細凹凸形成、皮膜形成等の接着性や電気絶縁性向上のための表面処理を必要に応じて施す。該円錐台形状突起上には、熱伝導性接着剤、又はハンダを付着させておくことも可能である。該表面処理された裏面の円錐台形状突起の部分には、その円錐台形状の突起が形成された面積の部分を、それよりやや大きめに切削除去したガラス布基材プリプレグを、積層成形後に、台形状の突起の高さよりやや低めになるように配置し、その外側に金属箔を配置する。半導体チップ搭載側の表面には何も加工していないガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔を配置する。この積層物を加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形し、円錐台形金属突起部先端を表層の金属箔に食い込ませるか、強く接触させて接合させて一体化し、両面金属張多層板を作成する。
【００１５】この場合、ガラス布基材プリプレグが強度などの点から好ましいが、もちろん有機基材プリプレグ、塗布樹脂なども適宜使用でき、限定されるものではない。
【００１６】得られた両面金属張多層板に、スルーホール用貫通孔をメカニカルドリル或いはレーザー等であける場合、半導体チップを搭載する箇所が周囲の金属板と独立して作成されている場合には、周囲の金属板を回路として使用するために金属と一部接触するようにして孔をあけ、スルーホールメッキを行う。又、半導体チップを搭載する金属板と周囲の金属板が接続している場合には、金属板と接触しないように孔をあけ、全体を銅メッキする。裏面は、好適には円錐台形突起先端部が表層金属箔と接触している箇所或いはその箇所を避けてボールパッドを形成する。この場合、このボールパッドを金属突起上の金属箔と回路で接続するようにして全体に公知の方法で回路を形成するようにする。
【００１７】表面はザグリ加工、レーザー、サンドブラスト法などの方法で、半導体チップ及び第２段目のワイヤボンディングパッド部上の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂を、第２段目のボンディングパッドが露出するまで切削し、その後、半導体チップ搭載部を内層の金属板まで切削除去して金属板を露出させ、半導体チップ搭載部がキャビティ状となった基板を作成する。この場合、第２段目のボンディングパッド部を作る方法は、サンドブラスト法の方が精度などの点からも好ましい。表裏に回路を形成した後、少なくともボンディングパッド部、及び裏面のハンダボールパッド部以外をメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成する。
【００１８】その後、表面の半導体チップ搭載部に熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定し、ワイヤボンディングし、樹脂封止し、裏面はハンダボールを溶融接続させて半導体プラスチックパッケージとする。そしてこの裏面のハンダボールパッド部をハンダボールでマザーボードプリント配線板に接合する。半導体チップから発生した熱は、半導体チップ搭載部分から熱伝導して金属芯の反対面の金属円錐台形突起を通ってハンダボール用パッドに伝導し、ハンダボールで接合したマザーボードプリント配線板に拡散する。
【００１９】金属板の側面については、熱硬化性樹脂組成物で埋め込まれている形、露出している形、いずれの形でも良いが、錆発生を防ぐ等の点から熱硬化性樹脂組成物で被覆されている方が好ましい。
【００２０】表裏信号回路導通用のスルーホール用孔は、裏面に円錐台形状突起を有する金属板においては、中央部の半導体チップ搭載部が周囲の金属箔と接続している場合は、金属板と接触しないように形成する。半導体チップ搭載部と周囲の金属板が独立した形態の場合、この周囲の金属板を回路として使用できるため、この回路を接続する形で形成する。次いで無電解メッキや電解メッキによりスルーホール内部の金属層を形成して、メッキされたスルーホールを形成する。サンドブラスト法は、一般に公知のものが使用できる。具体的には、ドライタイプのサンドブラスト法、ショットブラスト法、ウエットタイプのウェットブラスト法などが挙げられる。使用される粉体は適宜選択されるが、好的には20μm以下の珪砂、ガラス粉など公知のものが適宜選択して使用される。圧力は特に限定はないが、一般的には0.1〜0.5Mpaである。
【００２１】表裏の回路を形成後、貴金属メッキを、少なくとも、半導体チップ搭載部分、ボンディングパッド部分及びハンダボールパッド部分の表面に形成してプリント配線板を完成させる。この場合、貴金属メッキの必要のない箇所は、事前にメッキレジストで被覆しておく。または、メッキ後に、必要により公知の熱硬化性樹脂組成物、或いは光選択熱硬化性樹脂組成物で、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、反対面のハンダボール接着用パッド部以外の表面に皮膜を形成する。
【００２２】ワイヤボンディングを行うる場合、該プリント配線板の、内層の平坦な金属板上に、半導体チップを熱伝導性接着剤を用いて固定し、さらに半導体チップとプリント配線板回路の１段目及び２段目のボンディングパッドとをワイヤボンディング法で接続し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤ、及びボンディングパッドを公知の封止樹脂で封止する。
【００２３】半導体チップと反対面のハンダボール接続用導体パッドに、ハンダボールを接続してP-BGAを作り、マザーボードプリント配線板上の回路にハンダボールを重ね、熱によってボールを溶融接続する。あるいはプリント配線板に実装する時に、マザーボードプリント配線板面に形成されたハンダボール接続用導体パッドとP-LGA用のハンダボール用導体パッドとを、ハンダボールを加熱熔融することにより接続する。
【００２４】本発明に用いる金属箔は、特に限定しないが、高弾性率、高熱伝導性で、好適には厚さ5〜200μmのものが使用される。具体的には、純銅、無酸素銅、その他、銅が95重量%以上のFe、Sn、P、Cr、Zr、.Zn等との合金が好適に使用される。また、合金の表面を銅メッキした金属箔等も使用され得る。
【００２５】本発明の金属円錐台形突起部の高さは、特に限定はないが、ベースの金属面より50〜150μm高めとなるようにするのが好ましい。又、プリプレグ等の絶縁層の厚さは、金属円錐台形突起の高さより積層成形後にやや低め、好ましくは5〜10μm低めとなるようにする。積層成形後に、円錐台形突起、回路の間に絶縁性樹脂を充填させ、円錐台形突起の先端部は、少なくとも表層銅箔の一部と圧力で接触、接合させる。
【００２６】金属円錐台形突起部形成範囲は、表面の半導体チップ面積前後とし、一般的には5〜20mm角以内とする。好ましくは、裏面の金属突起部と接触した銅箔の箇所を避けてハンダボールパッドを形成し、このハンダボールパッドと回路で突起上の金属箔と接続するようにして、ハンダボールパッド部と基板との接着強度を保持し、ハンダボールに横から圧力がかかった場合の剥離強度（ボールシェア強度）を保持できるようにする。
【００２７】本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。耐熱性、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００２８】本発明の好適な熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に2個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００２９】これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いられ得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００３０】エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは1種或いは2種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００３１】ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミドが挙げられる。
【００３２】これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。
【００３３】本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の無機或いは有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。
【００３４】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００３５】プリプレグの補強基材として使用するガラス布基材としては、一般に公知の織布、不織布が使用されるが、強度の関係から織布が好ましい。具体的には、Eガラス、Sガラス、Dガラス等の公知のガラス繊維布等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。
【００３６】金属箔は、一般に公知のものが使用できる。具体的には純銅、銅合金、ニッケル箔等が使用され、好適には厚さ3〜18μmの銅箔が使用される。
【００３７】金属板に形成するクリアランスホール径又はスリット孔幅は、表裏導通用スルーホール径よりやや大きめに形成する。具体的には、該スルーホール壁と金属板クリアランスホール又はスリット孔壁とは50μm以上の距離が、熱硬化性樹脂組成物で絶縁されていることが好ましい。表裏導通用スルーホール径については、特に限定はないが、50〜300μmが好適である。
【００３８】本発明のプリント配線板用プリプレグを作成する場合、基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥し、半硬化状態の積層材料とする。プリプレグの半硬化の樹脂層を作成する温度は一般的には100〜180℃である。時間は5〜60分であり、目的とするフローの程度により、適宜選択する。
【００３９】本発明の金属芯及びこれを用いた半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を作成する方法は特に限定しないが、例えば以下（図１、２）の方法による。
(1) 片面の金属板が厚いガラス布基材両面金属張積層板を用意し、(2) この全面にエッチングレジストを付着させ、厚い金属板の、円錐台形突起を形成する位置にエッチングレジストを残し、反対面の金属板上に全面エッチングレジストを残し、裏面途中までエッチングし、次いで中央部の半導体チップ搭載部面積部分の反対側に台形状の突起(c)を残し、周囲にはこの突起より低めに金属板を残し、メッキレジストを除去後、(3) 再び全面にメッキレジストを付着させ、台形状の突起上に複数の円錐台形突起を形成する箇所に小径の円形レジストを残し、回路形成する箇所にもレジストを残し、両側からエッチングして、プリント配線板の片面の中央に円錐台形突起(e)を有する、両面回路(d)付きの基板を作成し、この金属板表面に黒色酸化銅処理を行う。この場合、円錐台形金属突起の有する金属板部を下側から見た場合、中央部の、裏面に円錐台形突起を有する半導体チップ搭載部は、周囲の回路が形成された金属板と一部を除いて切り離された形状(i)となっている。この場合、切り離されていない場合もある。
(4) この裏面に、中央部の金属突起部面積部分よりやや大きめにくりぬいたガラス布基材プリプレグ(g)を配置し、その外側に金属箔(a)を配置し、表面にはくり抜きのないプリプレグ(f)を置き、その外側に金属箔(a)を配置し、(5) 加熱、加圧、真空下に積層成形して両面金属張多層板(h)を作成する。
(6) メカニカルドリルにてスルーホール用貫通孔をあけ、デスミア処理後に全体を銅メッキして、表裏に回路を形成する（図２−（６））。
(7) 表面の半導体チップ及び２段目のボンディングパッドの領域の金属箔をエッチング除去し、表面側からサンドブラスト法で第２段目のボンディングパッド(k)まで表面のガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去し（図２−（７−１））、(8) 半導体チップ搭載部以外の場所を保護レジストで被覆保護してからサンドブラスト法で再び金属板まで研削し、半導体チップ搭載部となる平坦な金属面（m）を露出させる。表面の半導体チップ搭載部となる、露出したキャビティ状の金属表面部、第１，２段目のボンディングパッド部、裏面のハンダボールパッド部以外をメッキレジスト(n)で被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを付着させてプリント配線板を作成する。このプリント配線板の、金属板が露出した半導体チップ搭載部(m)に半導体チップ(q)を熱伝導性接着剤(r)で接着固定し、ボンディングワイヤ(p)で接続し、封止樹脂(o)で封止してから、ハンダボールパッドにハンダボール(s)を溶融して接着固定し、半導体プラスチックパッケージとする。２段目のボンディングパッド(k)を作成しない場合、サンドブラスト法で半導体チップを搭載する金属面(m)まで直接研削する(図２−（７−２）)。後は上記(8)と同様にして半導体プラスチックパッケージとする。
【００４０】
【実施例】以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部を加え、均一撹拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ50μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間(at170℃)50秒、170℃、20kgf/cm2、5分間での樹脂流れ12mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ137μmの半硬化状態のプリプレグＢを得た。
【００４１】一方、このプリプレグＢを用い、片面に35μmの電解銅箔、片面に165μmの電解銅箔を置き、200℃、20kgf/cm2 で2時間積層成形して両面銅張積層板を得た。この全面に厚さ25μmのエッチングレジストを付着させ、35μm銅箔側には全面エッチングレジストを残し、165μm側には円錐台形の突起を形成する面積でレジストを残し、両面からエッチングして片面に台形状突起(c)を有する両面銅張積層板〔図１−（２）〕を得た。このレジストを除去後、再度全面に液状エッチングレジストを25μm付着させ、大きさ50mm角のパッケージ面積の中央部の半導体チップを搭載する部分の15mm角内の正反対面に、250μmの円形のレジストを225個残し、その周囲には回路を形成するためのレジストを残し、表面は第２段目のボンディングパッド及び表層の回路形成用のレジストを残し、両面からエッチングして、裏面には高さ130μm、底部径612μm、上部径180μmの円錐台形の突起(e)を225個、表裏面の周囲に回路(d)を形成した〔図１ー（３）〕。裏面の円錐台形突起を有する半導体搭載部となる銅箔は周囲の回路形成用銅箔とは切り離された形状(i)となっている。
【００４２】この銅箔表面に黒色酸化銅処理を施した後、表面側にはプリプレグＢ(f)を１枚配置し、裏面には、半導体チップ搭載部の正反対面に作成された円錐台形金属突起(e)よりやや大きめに孔をあけた上記プリプレグＢ(g)を１枚置き、表裏の外側には18μmの電解銅箔(a)を配置し、同様に積層成形し、一体化して両面銅張多層板(h)を得た。
【００４３】孔径0.25mmのスルーホールをメカニカルドリルにてあけ、デスミア処理後に全体に無電解、電解銅メッキにて20μm銅メッキを施し、スルーホール導体(j)を形成した。表裏に回路を形成すると同時に、半導体チップ搭載部及び第２段目のボンディングパッドとなる面積上の銅箔をエッチング除去した後、半導体チップ搭載部及び第２段目のボンディングワイヤ部となる箇所の上以外をレジストで被覆し、表面からサンドブラスト法にて第２段目のボンディングワイヤまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を切削除去し、レジスト剥離後、再び保護レジストで半導体チップ搭載部上以外を被覆し、サンドブラスト法にて金属芯に到達するまでガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物(l)を切削除去し、レジストを剥離除去後、ソフトエッチング工程を通して表面のサンドブラスト砂などを除去した。裏面のハンダボールパッドは、円錐台形の上を避けて、円錐台形上の銅箔と接続する形で作成されている。半導体チップ搭載部、ワイヤボンディング部、及び裏面のボールパッド部以外にメッキレジスト(n)を形成し、ニッケル、金メッキを施してプリント配線板を完成した。表面の半導体チップ搭載部である平坦な内層金属芯上に大きさ13mm角の半導体チップ(q)を銀ペースト(r)で接着固定した後、第１，２段目にワイヤボンディングを行い、次いでシリカ入りエポキシ封止用液状樹脂(o)を用い、半導体チップ(q)、ワイヤ(p)及びボンディングパッド(k)を樹脂封止し、裏面にハンダボール(s)を接合して半導体パッケージを作成した。この半導体プラスチックパッケージをエポキシ樹脂マザーボードプリント配線板にハンダボールで溶融接合した。評価結果を表1に示す。
【００４４】比較例１実施例１において、裏面のハンダボールパッドを円錐台形金属突起上に作成し、それ以外は実施例１と同様にして半導体プラスチックパッケージを作成した。評価結果を表１に示す。
【００４５】比較例２実施例１のプリプレグBを2枚使用し、上下に12μmの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下に2時間積層成形し、両面銅張積層板を得た。所定の位置に孔径0.25mmφのスルーホールをドリルであけ、デスミア処理後に銅メッキを施した。この板の上下に公知の方法で回路を形成し、メッキレジストで被覆後、ニッケル、金メッキを施した。これは半導体チップを搭載する箇所に放熱用のスルーホールが形成されており、この上に銀ペーストで半導体チップを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ止用コンパウンドで実施例1と同様に樹脂封止し、ハンダボールを接合した(図3)。同様にマザーボードに接合した。評価結果を表1に示す。
【００４６】比較例３エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045、油化シェルエポキシ＜株＞製）300部、及びエポキシ樹脂（商品名：ESCN220F、住友化学工業＜株＞製）700部、ジシアンジアミド35部、2-エチル-4-メチルイミダゾール1部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドとの混合溶剤に溶解し、これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥させて、ゲル化時間10秒、樹脂流れ98μmのノーフロープリプレグ（プリプレグC）、及びゲル化時間150秒、樹脂流れ18mmのハイフロープリプレグ（プリプレグD）を作成した。このプリプレグDを2枚使用し、190℃、20kgf/cm2 30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、両面銅張積層板を作成した。後は比較例1と同様にしてプリント配線板を作成し、半導体チップ搭載部分をザグリマシーンにてくりぬき、裏面に厚さ200μmの銅板を、上記ノーフロープリプレグＤを打ち抜いたものを使用して、加熱、加圧下に同様に接着させ、放熱板付きプリント配線板を作成した。これはややソリが発生した。この放熱板に直接銀ペーストで半導体チップを接着させ、ワイヤボンディングで接続後、液状エポキシ樹脂で封止した(図4)。同様にマザーボードプリント配線板に接合した。評価結果を表1に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】＜測定方法＞1)ボールシェア強度径0.55mmのボールパッド部にハンダボールを付け、横から押して剥離する時の強度を測定した。
2)吸湿後の耐熱性A)JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL3:30℃・60%RHで所定時間処理後、220℃リフローソルダー3サイクル後の基板の異常の有無について、断面観察及び電気的チェックによって確認した。
3)吸湿後の耐熱性B)JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL2:85℃・60%RHで所定時間(Max.168hrs.)処理後、220℃リフローソルダー3サイクル後の基板の異常の有無を断面観察及び電気的チェックによって確認した。
4)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値端子間（ライン／スペース＝70/70μm）の櫛形パターンを作成し、この上に、それぞれ使用したプリプレグを配置し、積層成形したものを、121℃・2気圧で所定時間処理した後、25℃・60%RHで2時間後処理を行い、500VDCを印加60秒後に、端子間の絶縁抵抗値を測定した。
5)耐マイグレーション性上記4)の試験片を85℃・85%RH、50VDC 印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
6)ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
7)放熱性パッケージを同一マザーボードプリント配線板にハンダボールで接着させ、1000時間連続使用してから、パッケージの温度を測定した。
【００５０】
【発明の効果】ガラス布基材両面銅張積層板の、少なくとも片面の金属箔の一部を残して周囲をエッチング除去して凸部を形成した後、更にその表面の半導体を搭載する面積部分以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の正反対面には複数の円錐台形金属突起及び回路を形成し、表面にはガラス布基材プリプレグを置き、その上に金属箔を配置し、反対面には円錐台形突起面積よりやや大きめに面積をくり抜いたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧、真空下に積層成形して両面金属張積層板を作成する。
【００５１】その後、半導体チップ搭載部及びその反対面の円錐台形突起以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、デスミア処理後に金属メッキを施し、表裏に回路を形成すると同時に表面の半導体チップ搭載部分及び第２段目のボンディングパッド部となる表面の金属箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、第２段目のボンディングパッドが露出するまで、サンドブラスト法などで研削除去し、次いで該２段目のボンディングパッド部を保護金属シート、レジストなどで保護してから、再度サンドブラスト法などで金属芯まで切削除去して金属芯を露出させた後、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディング部及びボールパッド部以外をメッキレジストで被覆し、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とすることにより、ハンダボールとの接着強度にも優れ、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性、すなわちポップコーン現象が大幅に改善でき、樹脂として多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、プレッシャークッカー処理後の電気絶縁性、耐マイグレーション性に優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属芯入りボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造工程図である。
【図２】実施例１の金属芯入りボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造工程図である。
【図３】比較例２の半導体プラスチックパッケージ製造工程図である。
【図４】比較例３の半導体プラスチックパッケージ製造工程図である。
【符号の説明】
ａ 金属箔
a' 金属板
ｂ ガラス布基材熱硬化性樹脂層
ｃ 台形状突起
ｄ 表裏の回路
ｅ 円錐台形突起
ｆ プリプレグＢ
ｇ 円錐台形突起部をくり抜いたプリプレグＢ
ｈ 両面銅張多層板
ｉ 半導体チップ搭載部と周囲の回路が切り離されている図
ｊ 金属メッキされたスルーホール
ｋ 第２段目のボンディングパッド
ｌ 半導体チップ搭載金属部上のガラス布基材及び樹脂層
ｍ 半導体チップ搭載金属露出部
ｎ メッキレジスト
ｏ 封止樹脂
ｐ ボンディングワイヤ
ｑ 半導体チップ
ｒ 熱伝導性接着剤
ｓ ハンダボール
ｔ プリプレグＢ
ｕ 放熱用スルーホール
ｖ プリプレグＣ
ｗ 銅板
x 第１段目のボンディングパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】 プリント配線板の厚さ方向の一部に、半導体チップを搭載する表面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応する領域の裏面には複数の金属円錐台形突起が裏面表層の銅箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路よりも窪んでいる金属板の上に半導体チップを固定し、該金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、該回路導体と半導体チップとをワイヤボンディングで接続し、少なくともプリント配線板表面上の該回路導体と、プリント配線板裏面に形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとをスルーホール導体で結線している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造方法において、a. ガラス布基材両面金属張積層板の表面の半導体チップを搭載する領域以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の裏面には複数の円錐台形突起及び回路を形成する工程、b. 表面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を置き、裏面には円錐台形金属突起面よりやや大きめの面積をくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して両面金属張多層板を作成する工程、c. 半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施した後、少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する工程、d. 表面には少なくとも第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には、円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキする工程、からなるワイヤボンディングパッドが１又は２段に形成されていることを特徴とするボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【請求項２】 該半導体チップ搭載部の金属板とその周囲の導体回路が独立して作成されている請求項１記載のボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【請求項３】 該多層板の第２段目のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載金属面を露出させるのに、該多層板表層の金属箔を除去後、サンドブラスト法にて表層の熱硬化性樹脂組成物及びガラス布基材層を内層の第２段目のボンディングパッドまで研削して、第２段目のボンディングパッドを露出した後、第２段目のボンディングパッド部分を被覆し、サンドブラスト法で更に金属板まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成することを特徴とする請求項１又は２記載のボールグリッドアレイ用プリント配線板の製造方法。
【請求項４】 該熱硬化性樹脂が、多官能性シアン酸エステル、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分とする熱硬化性樹脂組成物である請求項1、2又は3記載のボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【請求項１】 プリント配線板の厚さ方向の一部に、半導体チップを搭載する表面は平坦で、半導体チップ搭載部にほぼ対応する領域の裏面には複数の金属円錐台形突起が裏面表層の銅箔と接続した形態の、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の表面の周囲の、１又は２段になっているボンディングパッドを含む回路よりも窪んでいる金属板の上に半導体チップを固定し、該金属板とプリント配線板表面の信号伝播回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、該回路導体と半導体チップとをワイヤボンディングで接続し、少なくともプリント配線板表面上の該回路導体と、プリント配線板裏面に形成された回路導体もしくは該パッケージを外部とハンダボールで接続するために形成された回路導体パッドとをスルーホール導体で結線している構造のボールグリッドアレイ型半導体プラスチックパッケージに用いるプリント配線板の製造方法において、a. ガラス布基材両面金属張積層板の表面の半導体チップを搭載する領域以外に回路を形成し、半導体チップ搭載面の裏面には複数の円錐台形突起及び回路を形成する工程、b. 表面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを配置し、その上に金属箔を置き、裏面には円錐台形金属突起面よりやや大きめの面積をくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して両面金属張多層板を作成する工程、c. 半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にスルーホール用貫通孔を形成し、金属メッキを施した後、少なくとも表面の半導体チップを搭載する箇所の上の金属箔、ガラス布基材及び樹脂層を除去して、半導体チップ搭載部となる金属面を露出する工程、d. 表面には少なくとも第１段目のボンディングパッド及び回路を形成し、裏面には、円錐台形金属突起が表層金属箔と接触した金属箔に放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ワイヤボンディングパッド部及びハンダボールパッド部を貴金属メッキする工程、からなるワイヤボンディングパッドが１又は２段に形成されていることを特徴とするボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【請求項２】 該半導体チップ搭載部の金属板とその周囲の導体回路が独立して作成されている請求項１記載のボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【請求項３】 該多層板の第２段目のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載金属面を露出させるのに、該多層板表層の金属箔を除去後、サンドブラスト法にて表層の熱硬化性樹脂組成物及びガラス布基材層を内層の第２段目のボンディングパッドまで研削して、第２段目のボンディングパッドを露出した後、第２段目のボンディングパッド部分を被覆し、サンドブラスト法で更に金属板まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成することを特徴とする請求項１又は２記載のボールグリッドアレイ用プリント配線板の製造方法。
【請求項４】 該熱硬化性樹脂が、多官能性シアン酸エステル、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分とする熱硬化性樹脂組成物である請求項1、2又は3記載のボールグリッドアレイ型プリント配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００１−７５３３（Ｐ２００１−７５３３Ａ）
【公開日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１７４５４９
【出願日】平成１１年６月２１日（１９９９．６．２１）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月２１日（１９９９．６．２１）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Ｆターム（参考）】
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