金属板入り半導体プラスチックパッケ―ジ
【課題】 内層金属芯と外層金属箔との接続性、放熱性、吸湿後の耐熱性等に優れた半導体プラスチックパッケージを得る。
【解決手段】 表面は台形状の金属突起、裏面は複数個の円錐台形状金属突起を有する金属芯を用いたボールグリッドアレイの半導体プラスチックパッケージであって、表面の台形状金属芯に流れ出した樹脂層をサンドブラスト法で除去して露出し、半導体チップ搭載用に使用し、裏面は円錐台形突起に接触する金属箔と接続するように形成された熱放散用ハンダボールパッドとし、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、吸湿後の耐熱性、プレッシャークッカー後の絶縁性、耐マイグレーション性などに優れ、大量生産性に適し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た。
【解決手段】 表面は台形状の金属突起、裏面は複数個の円錐台形状金属突起を有する金属芯を用いたボールグリッドアレイの半導体プラスチックパッケージであって、表面の台形状金属芯に流れ出した樹脂層をサンドブラスト法で除去して露出し、半導体チップ搭載用に使用し、裏面は円錐台形突起に接触する金属箔と接続するように形成された熱放散用ハンダボールパッドとし、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、吸湿後の耐熱性、プレッシャークッカー後の絶縁性、耐マイグレーション性などに優れ、大量生産性に適し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個小型プリント配線板に搭載した形の、新規な金属板入り半導体プラスチックパッケージに関する。得られた半導体プラスチックパッケージは、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用として適している。本発明の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ソル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が公知である。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スルーホールが形成されている。該スルーホールを孔を通して、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金属板入り半導体プラスチッパッケージを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント配線板の厚さ方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板の表面に台形状突起部を設け、該突起部上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体をプリント配線板の反対面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの外部とのハンダボールと接続するために形成された回路導体パッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤおよびボンディングパッドを樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージにおいて、該金属板に台形状突起部および／または該突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起部を有する表面には、該突起部より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を配置し、裏面にも円錐台形状突起より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シートあるいは塗布樹脂層を配置し、台形状突起部側表面の外側に金属箔が付いていないものは金属箔、片面金属箔張り積層板または片面に回路を形成した両面板或いは多層板を化学処理したものを回路側が樹脂層に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形された両面金属箔張り板を用いて作成する金属板入り半導体プラスチックパッケージを提供する。更には、上記発明において、金属板の台形状突起部の頂部に流れ出した樹脂を、サンドブラスト法で、少なくとも半導体チップを搭載する面積の金属板表面が露出するように処理して得られる両面金属箔張板を用いることを特徴とする半導体プラスチックパッケージを提供する。得られた半導体プラスチックパッケージは、電気、熱伝導性に優れ、ハンダボールの基板への密着性に優れ、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される。さらには、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が得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で製造される銅張板を用いて作成された半導体プラスチックパッケージは、厚み方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置し、その金属板の表面に台形状突起部を有し、少なくとも一部を露出させた該突起部表面に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体と、プリント配線板の裏面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの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、金属板と樹脂組成物で絶縁された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であって、該金属板表面の台形状突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起と正対する裏面には円錐台形状の複数の突起を形成し、台形状及び円錐台形状の突起部分を被覆することがないようにプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を、金属突起の高さよりやや厚めになるように配置し、表面には樹脂付き金属箔を使用する以外は、金属箔、片面金属箔張り積層板、又は片面に回路を形成して化学処理を施した両面板或いは多層板を、回路側が内側に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に、好ましくは真空下に積層成形して製造される。得られた両面金属箔張板は、台形状突起部上に流れ出した樹脂層を、サンドブラスト法にて、少なくとも半導体チップを搭載する面積だけ金属面が露出するように処理することが好ましい。熱硬化性樹脂で樹脂充填されたスルーホール又はスリット孔にスルーホールを、内層の金属板に接触しないようにドリル、或いはレーザー等であけ、必要によりデスミア処理後、全体を金属メッキ後、裏面の円錐台形状金属突起の部分にはこれと接続するように放熱用のハンダボールパッドを設け、少なくともボンディングパッド、裏面のハンダボール用パッド以外の表面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。金属板表面の台形状突起の上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、半導体チップと周囲の回路導体とをワイヤボンディングで接続し、少なくとも半導体チップ、ボンディングワイヤ、ボンディングパッドを樹脂封止し、裏面の貴金属メッキされた円錐台形突起上の金属箔と接続したハンダボールパッドにハンダでマザーボードプリント配線板と接合した形態となっており、表裏の回路導体及び導通用のメッキされたスルーホールは、熱硬化性樹脂組成物で金属板と絶縁された構造となっている。
【０００６】従来公知のスルーホールを有するプリント配線板の上面に半導体チップを固定する技術においては、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、ポップコーン現象は改善できない。本発明は、金属平板の両面に、あらかじめ公知のエッチング等の方法で、表面には台形状の金属突起、裏面には円錐台形状の金属突起を形成し、クリアランスホール又はスリット孔をあけ、両面の金属突起部を被覆することがないように、該突起部の面積よりやや大きめに孔をあけたプリプレグ、樹脂シート等を、表面には突起の高さよりやや高めになるようにして置き、裏面にはプリプレグ等の樹脂層を好適には金属突起より１〜５μm低くなるように設け、表面には金属箔が付いていないものは、金属箔、片面金属箔張板又は片面に回路を形成し、表面処理した両面板或いは多層板を回路側が内側に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧、好ましくは真空下に、積層成形して、内層金属板入り両面金属箔張板を製造する。これを用いて通常の方法にてプリント配線板とする。金属板の形成方法としては、特に限定しないが、例えば、まず金属平板両面の、金属突起部を形成する範囲を残して厚さ方向に全体の約１／２の金属板を両側からエッチング除去する。エッチングレジストを除去後、再び全面を液状のエッチングレジストで覆い、裏面の円錐台形状金属突起部を形成する箇所にエッチングレジストを円形で残し、表面の台形状の突起部分も同様にエッチングレジストを全面残し、同時にクリアランスホール又はスリット孔を形成する箇所のエッチングレジストを除去し、両側からエッチング液にてエッチングして表面には台形状突起、裏面には円錐台形状突起を形成すると同時に、クリアランスホール又はスリット孔を形成する方法等でプリント配線板用の金属板を作成する。
【０００７】台形状突起、円錐台形状突起とクリアランスホール又はスリット孔を形成した金属板の表面には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。表面処理された表面の台形状突起の部分には、その形状の面積よりやや大きめのプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を、台形状の突起の高さよりやや高めになるように配置し、その外側に金属箔付きでないものは金属箔、片面に回路を形成した銅張板或は多層板を化学処理したものを、回路側が内側に向くように置き、一方、複数個の円錐台形状突起が形成された裏面には、円錐台形状突起の面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ、樹脂シート、或いは塗布樹脂層を、円錐台形状突起の高さよりやや低めになるように配置し、裏面に金属箔を置き、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形し、クリアランスホール又はスリット孔に熱硬化性樹脂を充填する。と同時に、裏面の金属箔部に金属突起部が食い込んで接合するようにして両面金属箔張板を作成する。
【０００８】得られた両面金属箔張積層板の、クリアランスホールまたはスリット孔が形成された箇所に、スルーホールをメカニカルドリル或いはレーザー等、公知の方法で金属板と接触しないようにあけ、必要によりデスミア処理を行い、全体を金属メッキする。表面に金属箔を使用した場合、回路形成時に台形状突起部上の金属箔をも同時にエッチング除去する。裏面の円錐台形突起先端部が表層金属箔と接触している箇所の金属箔は残す。裏面は金属突起部と接触す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。少なくとも表層の半導体チップ搭載部、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。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台形突起部を通り、金属芯に伝達し、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。
【０００９】金属板の側面については、熱硬化性樹脂組成物で被覆している形、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している方が好ましい。
【００１０】表裏信号回路用のスルーホール用孔は、樹脂の埋め込まれたクリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属板と接触しないように形成する。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。
【００１１】表裏の回路を形成後、貴金属メッキを、少なくともワイヤボンディングパッド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、少なくともボンディングパッド、反対面のハンダボール接着用パッド以外の表面に皮膜を形成する。この場合、表面の半導体チップを搭載する台形状突起上には、レジストを一部塗布して被膜とし、金属部は露出した形態とする。
【００１２】該プリント配線板の、台形状突起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。
【００１３】半導体チップと反対面のソルダーボール接続用導体パッドに、ソルダーボールを接続してP-BGAを作り、マザーボードプリント配線板上の回路にソルダーボールを重ね、熱によってボールを溶融接続する。あるいは、パッケージにソルダーボールをつけずにP-LGAを作り、マザーボード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ソルダーボール接続用導体パッドとP-LGA用のソルダーボール用導体パッドとを、ソルダーボールを加熱溶融することにより接続する。
【００１４】本発明に用いる金属板は、特に限定しないが、高弾性率、高熱伝導性で、厚さ30〜500μmのものが好適である。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板等も使用され得る。
【００１５】本発明の金属板の台形状突起或いは円錐台形状突起の高さは、特に限定はないが、50〜150μmが好適である。又、プリプレグ、樹脂シート等の絶縁層の厚さは、金属円錐台形突起の高さよりやや低め、好ましくは1〜5μm低めとし、積層成形後に、少なくとも表層金属箔の一部と圧力で接触させる。又、この場合、円錐台形状の突起上には、鉛フリーハンダ、熱伝導性接着剤等を付着させ、外側の金属箔と接続することもできる。円錐台形状突起における円錐台形の大きさは、特に限定しないが、一般には、底部の径が0.5〜5mm、上部の径が0〜1mmとする。一方、台形状の台形の上に樹脂が流れだして樹脂で被覆される問題が生じることが有り、この場合、積層成形後にサンドブラスト法で流れ出した樹脂を除去し、金属板の表面を、少なくとも半導体チップを搭載する面積以上に露出させることが好ましい。
【００１６】サンドブラスト法とは、湿式或いは乾式で微粒子の砂を高速で吹き付け、表面の樹脂等を削って除去する方法である。粒子としては、例えば40μm位のガラスビーズ、炭化ケイ素等、一般に公知の粉体が使用される。
【００１７】金属板の台形状突起及び円錐台形突起部形成範囲は、半導体チップ面積以下でも良いが、やや大きめが好適であり、一般的には5〜20mm角以内とし、半導体チップ固定箇所及びその反対面に存在するようにする。裏面のボールパッド部においては、好ましくは、裏面の金属突起部と接触した金属箔上の箇所を避けてボールパッドを形成し、この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、ボールパッド部と基板との接着強度を保持し、ボールに横から圧力がかかった場合の強度（ボールシェア強度）不足による剥離が起こりにくいようにする。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】プリプレグの補強基材として使用するものは、一般に公知の無機或いは有機の織布、不織布が使用される。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、全芳香族ポリアミド繊維布、液晶ポリエステル繊維布等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。 また、ポリイミドフィルム等のフィルムの表裏に熱硬化性樹脂組成物を塗布、加熱して半硬化状態にしたものも使用できる。
【００２７】最外層の金属箔は、一般に公知のものが使用できる。好適には厚さ3〜18μmの銅箔、ニッケル箔等が使用される。内層の金属箔の厚さは、好適には12〜70μｍである。
【００２８】金属板に形成するクリアランスホール径又はスリット幅は、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。
【００２９】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。また基材を使用しない半硬化状態とした樹脂シート、樹脂付き金属箔も使用できる。或いは塗料も使用できる。プリプレグ等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。
【００３０】本発明の金属芯の入っ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、図２）の方法による。
(1)金属芯となる金属板（図１、ｂ）全面を液状エッチングレジスト（図１、ａ）で被覆し、加熱して溶剤を除去した後、半導体チップを固定する箇所、反対面の金属円錐台形突起を形成する範囲のレジストを全面残し、その他の部分は金属板の厚みを約１／２となるようにエッチングする。
(2)エッチングレジストを除去後、(3)再び液状エッチングレジスト（図１、ａ）で全面を被覆し、表面の半導体チップを搭載する台形状突起となる部分に全面エッチングレジストを残し、更に裏面の円錐台形状突起として残す部分に円形状にレジストを残し、加えてクリアランスホール部以外のレジスト全部を残し、(4)エッチングにて上下からエッチング液でエッチングして、表面に凸形状の突起、裏面に円錐台形の突起（図１、ｄ）を形成すると同時にクリアランスホール（図１、ｃ）を形成する。
(5)表裏に、金属突起部よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ樹脂シート（図１、ｆ）或いは塗布樹脂層を配置し、その外側に銅箔（図１、ｅ）を配置し、(6)加熱、加圧、真空下に積層成形してから、表面の台形状突起部上の銅箔をエッチング除去し、突起上に流れ出した樹脂をサンドブラスト法にて除去し、スルーホール（図２、ｇ）をドリル等であけ、(7)全体を常法にてソフトエッチング工程等を通して銅メッキし、金属芯の裏面のハンダボールパッド（図２、ｎ）を円錐台形突起部上を避け、直接金属突起部上の銅箔と回路で接続するようにして全体に回路を形成し、半導体チップ（図２、ｊ）搭載部となる表面の台形状突起部上、ボンディングパッド、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで覆い、、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。表面の突起部上には半導体チップを銀ペーストで接着固定し、ワイヤボンディング後、少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ワイヤボンディングパッドを樹脂封止する。裏面には、ハンダボールをパッドに溶融接合して半導体プラスチックパッケージとする。
【００３１】
【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、攪拌しながら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BST＃200、日本タルク＜株＞製)500部を加え、均一攪拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ100μm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10mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ147μmの半硬化状態のプリプレグＢ、厚さ137μmのプリプレグＣを得た。一方、内層金属板となる厚さ420μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板を用意し、大きさ50mm角のパッケージの半導体チップ搭載部及びその反対面の範囲をエッチングレジストを残し、両側から140μmエッチングして中央部表裏が凸の金属板とした。このレジストを除去後、全面に液状エッチングレジストを25μm付着させ、中央部の半導体チップ搭載部及び裏面に形成する円錐台形突起部となる箇所に、径300μmの円形のエッチングレジストを残し、クリアランスホール部のエッチングレジストを除去し、上下からエッチングにて金属板を溶解し。金属板表面の中央13mm角内に、高さ140μmの台形状突起、裏面に高さ140μm、底部径655μm、上部径212μmの円錐台形の突起を100個作成すると同時に、孔径0.6mmφのクリアランスホールをあけた。金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この表面に金属突起部を打ち抜いた上記プリプレグＢ、裏面にプリプレグＣを置き、その上下に12μmの電解銅箔を配置して、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、一体化した。その後、サンドブラスト法にて表面台形状突起部上に流れ出した樹脂を削除し、突起部表面の金属面を露出させ、径0.25mmのスルーホールをクリアランスホール部にメカニカルドリルであけ、デスミア処理後、銅メッキを無電解、電解メッキで20μm付着させた。表裏にエッチングレジストを付着して、表面は突起が金属箔と接触している半導体チップ搭載部全面を残し、裏面は円錐台形の突起上の箇所を避けて径0.６mmのハンダボールパッドを形成し、これを突起部上の銅箔と回路で接続するようにして全体に回路を形成し、レジストを溶解除去後、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台形状突起部の銅表面に、大きさ13mm角の半導体チップを銀ペーストで接着固定した後、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コンパウンド樹脂を用い、半導体チップ、ワイヤ及びボンディングパッドを樹脂封止し、裏面にハンダボール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を溶融接合した。評価結果を表1に示す。
【００３２】実施例２実施例１において、台形状突起部を打ち抜いたプリプレグＢを1枚使用し、この両面に12μmの電解銅箔を置いて、同様に積層成形した両面銅張板の片面に回路を形成して黒色酸化銅処理を施した板を配置し、同様に積層成形した後、表側からサンドブラスト法にて砂を吹き付け、該突起部上の積層板を削除するとともに、該突起部表面に流れ出した樹脂を除去した後、表裏に回路を形成し、半導体チップ搭載部である表面台形状突起部、ボンディングパッド部、裏面のボールパッド部をメッキレジストで覆い、ニッケルメッキ、金メッキを施して多層プリント配線板を作成した。同様にハンダボールを接続し、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。
【００３３】比較例１実施例２において、サンドブラスト法にて台形状突起部表面の樹脂を除去せずに半導体チップを搭載し、また裏面のボールパッドを円錐台形状突起部上に作成したプリント配線板を同様に作成し、マザーボードプリント配線板にハンダボールで接合した。評価結果を表１に示す。
【００３４】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ツプを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ封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。
【００３５】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Ｄ）、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Ｅ）を作成した。このプリプレグE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。
【００３６】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ ２ ３ボールシェア強度 1.6 1.5 1.2 ー ー (kgf)吸湿後の耐熱性A) 常 態 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 48hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 72hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 96hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 一部剥離 120hrs . 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離吸湿後の耐熱性B) 常 態 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 異常なし ー 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし 異常なし ー − − 168hrs. 異常なし 異常なし ー − −
【００３７】
表１(続) 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ ２ ３プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値(Ω）
常 態 5X1014 4X1014 ー 6X1014 6X1014 200hrs. 5X1012 6X1012 ー 5X1012 5X108 500hrs. 5X1011 5x1011 ー 3X1011 < 108 700hrs. 6X1010 5X1010 ー 4X1010 ー 1000hrs. 4X1010 3X1010 ー 2X1010 ー耐マイグレーション性（Ω）
常 態 5X1013 6X1013 ー 5X1013 4X1013 200hrs. 6X1011 5X1011 ー 4X1011 3X109 500hrs. 6X1011 6X1011 ー 4X1011 < 108 700hrs. 2X1011 1X1011 ー 1X1011 ー 1000hrs. 9X1010 9X1010 ー 8X1010 ーガラス転移温度(℃) ２３４ ２３４ ２３４ ２３４ １６０放熱性（℃） ３３ ３４ ４５ ５６ ４８
【００３８】＜測定方法＞1) ボールシェア強度径0.6mm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。
【００３９】
【発明の効果】プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部に、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一部が台形状突起を形成しており、その上に少なくとも1個の半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、該金属板と表面の回路とを、多官能性シアン酸エステルのような熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、そのプリント配線板表面に形成された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、半導体チップを搭載した正反対面には複数個の金属円錐台形状突起を形成し、それらの突起部先端が裏面の金属箔と接触して接続しており、好適にはその接触部を避けてハンダボールパッドを形成し、少なくとも、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体と、プリント配線板の反対面に形成された回路導体、もしくは該ハンダボールでの接続用ボールパッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁された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半導体プラスチックパッケージであって、該プリント配線板の一部となる金属板に形成された表面の台形状突起部及び裏面の複数個の金属突起の位置に、その面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を配置し、表面の外側には金属箔、片面金属箔張積層板或いは片面に回路を形成し、金属表面処理した板を、回路側が内側に向くように配置し、裏面の樹脂層の外側には金属箔を置き、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形し、金属板に形成したクリアランスホールまたはスリット孔に樹脂を充填するとともに、裏面の中央部の円錐台形突起間に樹脂を流し込んで充填し、裏面の表層金属箔に金属突起先端部を一部接触させて両面銅張板を作成し、表面の台形状突起部上に流れ出した樹脂層をサンドブラスト法にて除去して台形状突起部頂部を露出させ、好適には裏面の金属突起部先端以外に熱放散用ハンダボールパッドを形成した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の、半導体チップ搭載部となる台形状突起部上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、樹脂封止して得られた半導体プラスチックパッケージは、裏面の同様に金メッキされたパッドに接着されたハンダボールを溶融させて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、熱伝導性接着剤を通して、上側の台形状突起から金属板に伝わり、下側の円錐台形状突起を通して裏面のボールパッド部に接合されたハンダボールに逃げ、マザーボードプリント配線板に拡散する構造とすることにより、内層金属板と外層の銅箔との接続信頼性、熱放散性に優れ、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る。また、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も優れたものとなる。本発明によれば、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が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属板入り半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【図２】実施例１の金属板入り半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【図３】比較例１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２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 エッチングレジスト
ｂ 金属板
ｃ クリアランスホール
ｄ 円錐台形突起
ｅ 金属箔
ｆ プリプレグＢ
ｇ スルーホール孔あけ部
ｈ 封止樹脂
ｉ ボンディングワイヤ
ｊ 半導体チップ
ｋ 熱伝導性接着剤
ｌ 表裏回路導通用スルーホール
ｍ メッキレジスト
ｎ ハンダボール
０ 熱放散用スルーホール
ｐ プリプレグＤ
ｑ 台形状突起
【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個小型プリント配線板に搭載した形の、新規な金属板入り半導体プラスチックパッケージに関する。得られた半導体プラスチックパッケージは、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用として適している。本発明の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ソル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が公知である。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スルーホールが形成されている。該スルーホールを孔を通して、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金属板入り半導体プラスチッパッケージを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント配線板の厚さ方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板の表面に台形状突起部を設け、該突起部上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体をプリント配線板の反対面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの外部とのハンダボールと接続するために形成された回路導体パッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤおよびボンディングパッドを樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージにおいて、該金属板に台形状突起部および／または該突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起部を有する表面には、該突起部より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を配置し、裏面にも円錐台形状突起より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シートあるいは塗布樹脂層を配置し、台形状突起部側表面の外側に金属箔が付いていないものは金属箔、片面金属箔張り積層板または片面に回路を形成した両面板或いは多層板を化学処理したものを回路側が樹脂層に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形された両面金属箔張り板を用いて作成する金属板入り半導体プラスチックパッケージを提供する。更には、上記発明において、金属板の台形状突起部の頂部に流れ出した樹脂を、サンドブラスト法で、少なくとも半導体チップを搭載する面積の金属板表面が露出するように処理して得られる両面金属箔張板を用いることを特徴とする半導体プラスチックパッケージを提供する。得られた半導体プラスチックパッケージは、電気、熱伝導性に優れ、ハンダボールの基板への密着性に優れ、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される。さらには、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が得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で製造される銅張板を用いて作成された半導体プラスチックパッケージは、厚み方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置し、その金属板の表面に台形状突起部を有し、少なくとも一部を露出させた該突起部表面に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体と、プリント配線板の裏面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの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、金属板と樹脂組成物で絶縁された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であって、該金属板表面の台形状突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起と正対する裏面には円錐台形状の複数の突起を形成し、台形状及び円錐台形状の突起部分を被覆することがないようにプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を、金属突起の高さよりやや厚めになるように配置し、表面には樹脂付き金属箔を使用する以外は、金属箔、片面金属箔張り積層板、又は片面に回路を形成して化学処理を施した両面板或いは多層板を、回路側が内側に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に、好ましくは真空下に積層成形して製造される。得られた両面金属箔張板は、台形状突起部上に流れ出した樹脂層を、サンドブラスト法にて、少なくとも半導体チップを搭載する面積だけ金属面が露出するように処理することが好ましい。熱硬化性樹脂で樹脂充填されたスルーホール又はスリット孔にスルーホールを、内層の金属板に接触しないようにドリル、或いはレーザー等であけ、必要によりデスミア処理後、全体を金属メッキ後、裏面の円錐台形状金属突起の部分にはこれと接続するように放熱用のハンダボールパッドを設け、少なくともボンディングパッド、裏面のハンダボール用パッド以外の表面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。金属板表面の台形状突起の上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、半導体チップと周囲の回路導体とをワイヤボンディングで接続し、少なくとも半導体チップ、ボンディングワイヤ、ボンディングパッドを樹脂封止し、裏面の貴金属メッキされた円錐台形突起上の金属箔と接続したハンダボールパッドにハンダでマザーボードプリント配線板と接合した形態となっており、表裏の回路導体及び導通用のメッキされたスルーホールは、熱硬化性樹脂組成物で金属板と絶縁された構造となっている。
【０００６】従来公知のスルーホールを有するプリント配線板の上面に半導体チップを固定する技術においては、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、ポップコーン現象は改善できない。本発明は、金属平板の両面に、あらかじめ公知のエッチング等の方法で、表面には台形状の金属突起、裏面には円錐台形状の金属突起を形成し、クリアランスホール又はスリット孔をあけ、両面の金属突起部を被覆することがないように、該突起部の面積よりやや大きめに孔をあけたプリプレグ、樹脂シート等を、表面には突起の高さよりやや高めになるようにして置き、裏面にはプリプレグ等の樹脂層を好適には金属突起より１〜５μm低くなるように設け、表面には金属箔が付いていないものは、金属箔、片面金属箔張板又は片面に回路を形成し、表面処理した両面板或いは多層板を回路側が内側に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧、好ましくは真空下に、積層成形して、内層金属板入り両面金属箔張板を製造する。これを用いて通常の方法にてプリント配線板とする。金属板の形成方法としては、特に限定しないが、例えば、まず金属平板両面の、金属突起部を形成する範囲を残して厚さ方向に全体の約１／２の金属板を両側からエッチング除去する。エッチングレジストを除去後、再び全面を液状のエッチングレジストで覆い、裏面の円錐台形状金属突起部を形成する箇所にエッチングレジストを円形で残し、表面の台形状の突起部分も同様にエッチングレジストを全面残し、同時にクリアランスホール又はスリット孔を形成する箇所のエッチングレジストを除去し、両側からエッチング液にてエッチングして表面には台形状突起、裏面には円錐台形状突起を形成すると同時に、クリアランスホール又はスリット孔を形成する方法等でプリント配線板用の金属板を作成する。
【０００７】台形状突起、円錐台形状突起とクリアランスホール又はスリット孔を形成した金属板の表面には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。表面処理された表面の台形状突起の部分には、その形状の面積よりやや大きめのプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を、台形状の突起の高さよりやや高めになるように配置し、その外側に金属箔付きでないものは金属箔、片面に回路を形成した銅張板或は多層板を化学処理したものを、回路側が内側に向くように置き、一方、複数個の円錐台形状突起が形成された裏面には、円錐台形状突起の面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ、樹脂シート、或いは塗布樹脂層を、円錐台形状突起の高さよりやや低めになるように配置し、裏面に金属箔を置き、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形し、クリアランスホール又はスリット孔に熱硬化性樹脂を充填する。と同時に、裏面の金属箔部に金属突起部が食い込んで接合するようにして両面金属箔張板を作成する。
【０００８】得られた両面金属箔張積層板の、クリアランスホールまたはスリット孔が形成された箇所に、スルーホールをメカニカルドリル或いはレーザー等、公知の方法で金属板と接触しないようにあけ、必要によりデスミア処理を行い、全体を金属メッキする。表面に金属箔を使用した場合、回路形成時に台形状突起部上の金属箔をも同時にエッチング除去する。裏面の円錐台形突起先端部が表層金属箔と接触している箇所の金属箔は残す。裏面は金属突起部と接触す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。少なくとも表層の半導体チップ搭載部、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。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台形突起部を通り、金属芯に伝達し、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。
【０００９】金属板の側面については、熱硬化性樹脂組成物で被覆している形、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している方が好ましい。
【００１０】表裏信号回路用のスルーホール用孔は、樹脂の埋め込まれたクリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属板と接触しないように形成する。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。
【００１１】表裏の回路を形成後、貴金属メッキを、少なくともワイヤボンディングパッド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、少なくともボンディングパッド、反対面のハンダボール接着用パッド以外の表面に皮膜を形成する。この場合、表面の半導体チップを搭載する台形状突起上には、レジストを一部塗布して被膜とし、金属部は露出した形態とする。
【００１２】該プリント配線板の、台形状突起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。
【００１３】半導体チップと反対面のソルダーボール接続用導体パッドに、ソルダーボールを接続してP-BGAを作り、マザーボードプリント配線板上の回路にソルダーボールを重ね、熱によってボールを溶融接続する。あるいは、パッケージにソルダーボールをつけずにP-LGAを作り、マザーボード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ソルダーボール接続用導体パッドとP-LGA用のソルダーボール用導体パッドとを、ソルダーボールを加熱溶融することにより接続する。
【００１４】本発明に用いる金属板は、特に限定しないが、高弾性率、高熱伝導性で、厚さ30〜500μmのものが好適である。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板等も使用され得る。
【００１５】本発明の金属板の台形状突起或いは円錐台形状突起の高さは、特に限定はないが、50〜150μmが好適である。又、プリプレグ、樹脂シート等の絶縁層の厚さは、金属円錐台形突起の高さよりやや低め、好ましくは1〜5μm低めとし、積層成形後に、少なくとも表層金属箔の一部と圧力で接触させる。又、この場合、円錐台形状の突起上には、鉛フリーハンダ、熱伝導性接着剤等を付着させ、外側の金属箔と接続することもできる。円錐台形状突起における円錐台形の大きさは、特に限定しないが、一般には、底部の径が0.5〜5mm、上部の径が0〜1mmとする。一方、台形状の台形の上に樹脂が流れだして樹脂で被覆される問題が生じることが有り、この場合、積層成形後にサンドブラスト法で流れ出した樹脂を除去し、金属板の表面を、少なくとも半導体チップを搭載する面積以上に露出させることが好ましい。
【００１６】サンドブラスト法とは、湿式或いは乾式で微粒子の砂を高速で吹き付け、表面の樹脂等を削って除去する方法である。粒子としては、例えば40μm位のガラスビーズ、炭化ケイ素等、一般に公知の粉体が使用される。
【００１７】金属板の台形状突起及び円錐台形突起部形成範囲は、半導体チップ面積以下でも良いが、やや大きめが好適であり、一般的には5〜20mm角以内とし、半導体チップ固定箇所及びその反対面に存在するようにする。裏面のボールパッド部においては、好ましくは、裏面の金属突起部と接触した金属箔上の箇所を避けてボールパッドを形成し、この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、ボールパッド部と基板との接着強度を保持し、ボールに横から圧力がかかった場合の強度（ボールシェア強度）不足による剥離が起こりにくいようにする。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】プリプレグの補強基材として使用するものは、一般に公知の無機或いは有機の織布、不織布が使用される。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、全芳香族ポリアミド繊維布、液晶ポリエステル繊維布等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。 また、ポリイミドフィルム等のフィルムの表裏に熱硬化性樹脂組成物を塗布、加熱して半硬化状態にしたものも使用できる。
【００２７】最外層の金属箔は、一般に公知のものが使用できる。好適には厚さ3〜18μmの銅箔、ニッケル箔等が使用される。内層の金属箔の厚さは、好適には12〜70μｍである。
【００２８】金属板に形成するクリアランスホール径又はスリット幅は、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。
【００２９】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。また基材を使用しない半硬化状態とした樹脂シート、樹脂付き金属箔も使用できる。或いは塗料も使用できる。プリプレグ等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。
【００３０】本発明の金属芯の入っ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、図２）の方法による。
(1)金属芯となる金属板（図１、ｂ）全面を液状エッチングレジスト（図１、ａ）で被覆し、加熱して溶剤を除去した後、半導体チップを固定する箇所、反対面の金属円錐台形突起を形成する範囲のレジストを全面残し、その他の部分は金属板の厚みを約１／２となるようにエッチングする。
(2)エッチングレジストを除去後、(3)再び液状エッチングレジスト（図１、ａ）で全面を被覆し、表面の半導体チップを搭載する台形状突起となる部分に全面エッチングレジストを残し、更に裏面の円錐台形状突起として残す部分に円形状にレジストを残し、加えてクリアランスホール部以外のレジスト全部を残し、(4)エッチングにて上下からエッチング液でエッチングして、表面に凸形状の突起、裏面に円錐台形の突起（図１、ｄ）を形成すると同時にクリアランスホール（図１、ｃ）を形成する。
(5)表裏に、金属突起部よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ樹脂シート（図１、ｆ）或いは塗布樹脂層を配置し、その外側に銅箔（図１、ｅ）を配置し、(6)加熱、加圧、真空下に積層成形してから、表面の台形状突起部上の銅箔をエッチング除去し、突起上に流れ出した樹脂をサンドブラスト法にて除去し、スルーホール（図２、ｇ）をドリル等であけ、(7)全体を常法にてソフトエッチング工程等を通して銅メッキし、金属芯の裏面のハンダボールパッド（図２、ｎ）を円錐台形突起部上を避け、直接金属突起部上の銅箔と回路で接続するようにして全体に回路を形成し、半導体チップ（図２、ｊ）搭載部となる表面の台形状突起部上、ボンディングパッド、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで覆い、、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。表面の突起部上には半導体チップを銀ペーストで接着固定し、ワイヤボンディング後、少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ワイヤボンディングパッドを樹脂封止する。裏面には、ハンダボールをパッドに溶融接合して半導体プラスチックパッケージとする。
【００３１】
【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、攪拌しながら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BST＃200、日本タルク＜株＞製)500部を加え、均一攪拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ100μm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10mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ147μmの半硬化状態のプリプレグＢ、厚さ137μmのプリプレグＣを得た。一方、内層金属板となる厚さ420μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板を用意し、大きさ50mm角のパッケージの半導体チップ搭載部及びその反対面の範囲をエッチングレジストを残し、両側から140μmエッチングして中央部表裏が凸の金属板とした。このレジストを除去後、全面に液状エッチングレジストを25μm付着させ、中央部の半導体チップ搭載部及び裏面に形成する円錐台形突起部となる箇所に、径300μmの円形のエッチングレジストを残し、クリアランスホール部のエッチングレジストを除去し、上下からエッチングにて金属板を溶解し。金属板表面の中央13mm角内に、高さ140μmの台形状突起、裏面に高さ140μm、底部径655μm、上部径212μmの円錐台形の突起を100個作成すると同時に、孔径0.6mmφのクリアランスホールをあけた。金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この表面に金属突起部を打ち抜いた上記プリプレグＢ、裏面にプリプレグＣを置き、その上下に12μmの電解銅箔を配置して、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、一体化した。その後、サンドブラスト法にて表面台形状突起部上に流れ出した樹脂を削除し、突起部表面の金属面を露出させ、径0.25mmのスルーホールをクリアランスホール部にメカニカルドリルであけ、デスミア処理後、銅メッキを無電解、電解メッキで20μm付着させた。表裏にエッチングレジストを付着して、表面は突起が金属箔と接触している半導体チップ搭載部全面を残し、裏面は円錐台形の突起上の箇所を避けて径0.６mmのハンダボールパッドを形成し、これを突起部上の銅箔と回路で接続するようにして全体に回路を形成し、レジストを溶解除去後、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台形状突起部の銅表面に、大きさ13mm角の半導体チップを銀ペーストで接着固定した後、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コンパウンド樹脂を用い、半導体チップ、ワイヤ及びボンディングパッドを樹脂封止し、裏面にハンダボール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を溶融接合した。評価結果を表1に示す。
【００３２】実施例２実施例１において、台形状突起部を打ち抜いたプリプレグＢを1枚使用し、この両面に12μmの電解銅箔を置いて、同様に積層成形した両面銅張板の片面に回路を形成して黒色酸化銅処理を施した板を配置し、同様に積層成形した後、表側からサンドブラスト法にて砂を吹き付け、該突起部上の積層板を削除するとともに、該突起部表面に流れ出した樹脂を除去した後、表裏に回路を形成し、半導体チップ搭載部である表面台形状突起部、ボンディングパッド部、裏面のボールパッド部をメッキレジストで覆い、ニッケルメッキ、金メッキを施して多層プリント配線板を作成した。同様にハンダボールを接続し、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。
【００３３】比較例１実施例２において、サンドブラスト法にて台形状突起部表面の樹脂を除去せずに半導体チップを搭載し、また裏面のボールパッドを円錐台形状突起部上に作成したプリント配線板を同様に作成し、マザーボードプリント配線板にハンダボールで接合した。評価結果を表１に示す。
【００３４】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ツプを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ封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。
【００３５】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Ｄ）、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Ｅ）を作成した。このプリプレグE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。
【００３６】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ ２ ３ボールシェア強度 1.6 1.5 1.2 ー ー (kgf)吸湿後の耐熱性A) 常 態 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 48hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 72hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 96hrs. 異常なし 異常なし ー 異常なし 一部剥離 120hrs . 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離吸湿後の耐熱性B) 常 態 異常なし 異常なし ー 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし ー 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 異常なし ー 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし 異常なし ー ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし 異常なし ー − − 168hrs. 異常なし 異常なし ー − −
【００３７】
表１(続) 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ ２ ３プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値(Ω）
常 態 5X1014 4X1014 ー 6X1014 6X1014 200hrs. 5X1012 6X1012 ー 5X1012 5X108 500hrs. 5X1011 5x1011 ー 3X1011 < 108 700hrs. 6X1010 5X1010 ー 4X1010 ー 1000hrs. 4X1010 3X1010 ー 2X1010 ー耐マイグレーション性（Ω）
常 態 5X1013 6X1013 ー 5X1013 4X1013 200hrs. 6X1011 5X1011 ー 4X1011 3X109 500hrs. 6X1011 6X1011 ー 4X1011 < 108 700hrs. 2X1011 1X1011 ー 1X1011 ー 1000hrs. 9X1010 9X1010 ー 8X1010 ーガラス転移温度(℃) ２３４ ２３４ ２３４ ２３４ １６０放熱性（℃） ３３ ３４ ４５ ５６ ４８
【００３８】＜測定方法＞1) ボールシェア強度径0.6mm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。
【００３９】
【発明の効果】プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部に、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一部が台形状突起を形成しており、その上に少なくとも1個の半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、該金属板と表面の回路とを、多官能性シアン酸エステルのような熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、そのプリント配線板表面に形成された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、半導体チップを搭載した正反対面には複数個の金属円錐台形状突起を形成し、それらの突起部先端が裏面の金属箔と接触して接続しており、好適にはその接触部を避けてハンダボールパッドを形成し、少なくとも、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体と、プリント配線板の反対面に形成された回路導体、もしくは該ハンダボールでの接続用ボールパッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁された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半導体プラスチックパッケージであって、該プリント配線板の一部となる金属板に形成された表面の台形状突起部及び裏面の複数個の金属突起の位置に、その面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層或は樹脂付き金属箔を配置し、表面の外側には金属箔、片面金属箔張積層板或いは片面に回路を形成し、金属表面処理した板を、回路側が内側に向くように配置し、裏面の樹脂層の外側には金属箔を置き、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形し、金属板に形成したクリアランスホールまたはスリット孔に樹脂を充填するとともに、裏面の中央部の円錐台形突起間に樹脂を流し込んで充填し、裏面の表層金属箔に金属突起先端部を一部接触させて両面銅張板を作成し、表面の台形状突起部上に流れ出した樹脂層をサンドブラスト法にて除去して台形状突起部頂部を露出させ、好適には裏面の金属突起部先端以外に熱放散用ハンダボールパッドを形成した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の、半導体チップ搭載部となる台形状突起部上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、樹脂封止して得られた半導体プラスチックパッケージは、裏面の同様に金メッキされたパッドに接着されたハンダボールを溶融させて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、熱伝導性接着剤を通して、上側の台形状突起から金属板に伝わり、下側の円錐台形状突起を通して裏面のボールパッド部に接合されたハンダボールに逃げ、マザーボードプリント配線板に拡散する構造とすることにより、内層金属板と外層の銅箔との接続信頼性、熱放散性に優れ、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る。また、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も優れたものとなる。本発明によれば、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が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属板入り半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【図２】実施例１の金属板入り半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【図３】比較例１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２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 エッチングレジスト
ｂ 金属板
ｃ クリアランスホール
ｄ 円錐台形突起
ｅ 金属箔
ｆ プリプレグＢ
ｇ スルーホール孔あけ部
ｈ 封止樹脂
ｉ ボンディングワイヤ
ｊ 半導体チップ
ｋ 熱伝導性接着剤
ｌ 表裏回路導通用スルーホール
ｍ メッキレジスト
ｎ ハンダボール
０ 熱放散用スルーホール
ｐ プリプレグＤ
ｑ 台形状突起
【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、該プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板の表面に台形状突起を設け、該突起上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体をプリント配線板の反対面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの外部とのハンダボールと接続するために形成されたボールパッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤおよびボンディングパッドを樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージにおいて、該金属板に台形状突起部および台形状突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起部を有する表面には、該台形状突起部より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層あるいは樹脂付き金属箔を設け、裏面にも円錐台形状突起より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シートあるいは塗布樹脂層を配置し、台形状突起部側表面の外側に金属箔が付いていないものは金属箔、片面金属箔張積層板または片面に回路を形成した両面板或いは多層板を化学処理したものを回路側が樹脂層に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形された両面金属箔張板を用い作成することを特徴とする金属板入り半導体プラスチックパッケージ。
【請求項２】 金属板の台形状突起部の頂部に流れ出した樹脂をサンドブラスト法で、少なくとも半導体チップを搭載する面積の金属面が露出するように処理して得られる両面金属箔張板を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体プラスチックパッケージ。
【請求項３】 該金属板が、銅95重量%以上の銅合金、或いは純銅である請求項１または２記載の半導体プラスチックパッケージ。
【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または３記載の半導体プラスチックパッケージ。
【請求項１】 プリント配線板の厚さ方向の一部に、該プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板の表面に台形状突起を設け、該突起上に半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、裏面には複数の円錐台形状突起を設け、該金属板と表裏面の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、プリント配線板表面に形成された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、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体をプリント配線板の反対面に形成された回路導体と、もしくは該パッケージの外部とのハンダボールと接続するために形成されたボールパッドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤおよびボンディングパッドを樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージにおいて、該金属板に台形状突起部および台形状突起部以外の箇所にスルーホール用のクリアランスホールまたはスリット孔を形成し、台形状突起部を有する表面には、該台形状突起部より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シート、塗布樹脂層あるいは樹脂付き金属箔を設け、裏面にも円錐台形状突起より少し大きめにくりぬいたプリプレグ、樹脂シートあるいは塗布樹脂層を配置し、台形状突起部側表面の外側に金属箔が付いていないものは金属箔、片面金属箔張積層板または片面に回路を形成した両面板或いは多層板を化学処理したものを回路側が樹脂層に向くように配置し、裏面には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形された両面金属箔張板を用い作成することを特徴とする金属板入り半導体プラスチックパッケージ。
【請求項２】 金属板の台形状突起部の頂部に流れ出した樹脂をサンドブラスト法で、少なくとも半導体チップを搭載する面積の金属面が露出するように処理して得られる両面金属箔張板を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体プラスチックパッケージ。
【請求項３】 該金属板が、銅95重量%以上の銅合金、或いは純銅である請求項１または２記載の半導体プラスチックパッケージ。
【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または３記載の半導体プラスチックパッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０００−１８３２２８（Ｐ２０００−１８３２２８Ａ）
【公開日】平成１２年６月３０日（２０００．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−３７５３４２
【出願日】平成１０年１２月１４日（１９９８．１２．１４）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【公開日】平成１２年６月３０日（２０００．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年１２月１４日（１９９８．１２．１４）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
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