金属芯入りプリント配線板の製造方法
【課題】 プリント配線板の熱放散性、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用プリント配線板を得る。
【解決手段】 金属板の両面に金属箔張熱硬化性絶縁樹脂層を形成して得られる両面銅張板に、金属芯に接触しないようにスルーホールをあけ、裏面に熱放散用ビア孔を金属芯に接続するようにあけ、金属メッキを行なってスルーホール導体で表裏を導通させ、裏面のビア孔を金属メッキの金属で充填して金属芯を接続し、回路を両面に形成した後、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、露出されている金属表面に貴金属メッキを施してプリント配線板を作成する製造方法。
【効果】 熱放散性、ポップコーン現象等の吸湿後の耐熱性等に優れ、大量生産に適した新規な構造の、金属芯入り半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板製造方法を得ることができた。
【解決手段】 金属板の両面に金属箔張熱硬化性絶縁樹脂層を形成して得られる両面銅張板に、金属芯に接触しないようにスルーホールをあけ、裏面に熱放散用ビア孔を金属芯に接続するようにあけ、金属メッキを行なってスルーホール導体で表裏を導通させ、裏面のビア孔を金属メッキの金属で充填して金属芯を接続し、回路を両面に形成した後、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、露出されている金属表面に貴金属メッキを施してプリント配線板を作成する製造方法。
【効果】 熱放散性、ポップコーン現象等の吸湿後の耐熱性等に優れ、大量生産に適した新規な構造の、金属芯入り半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板製造方法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、新規な金属芯入り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。さらに詳しくは、金属芯の裏面に金属芯と接続するようにビア孔を形成し、このビア孔内部全面を金属メッキで充填した形の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、多端子高密度等の半導体プラスチックパッケージ用への使用に適している。
【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、表裏回路導体をメッキされたスルーホールで接続し、半導体チップを樹脂封止した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スルーホールが形成されている。該スルーホールを通して、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半導プラスチック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】本発明は、プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくとも樹脂絶縁されたスルーホール導体を形成する位置にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、必要により金属表面を処理後、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔付きでない樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により、金属板に形成された孔を埋め込み、更にスルーホールの孔あけ、熱放散用のビア孔を金属芯と接続するように裏面に形成した後、金属メッキを行い、表裏金属箔をスルーホール導体で導通し、同時に裏面のビア孔を金属メッキにより金属で充填した後、表裏の金属箔に回路を形成し、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、露出されている金属表面に貴金属メッキを施すプリント配線板の作成方法である。 本発明によれば、極めて熱放散性に優れ、ポップコーン現象も大幅に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が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板の厚み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、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続している構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置に、クリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔が付いてない樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により金属板に形成された孔を埋め込み、ついでスルーホール用の孔あけを行い、放熱用のビア孔を裏面から金属芯に到達するようにあけ、必要により金属芯表面を処理して、表面に付着する樹脂層を除去してからビア孔部分を全部金属メッキ、例えば銅メッキして充填するとともに、スルーホール部で表裏を導通させた後、表裏の銅箔に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及びボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、貴金属メッキを施して金属芯入りプリント配線板を製造する。得られたプリント配線板は、熱放散性が良好で、吸湿後のポップコーン現象にも優れている。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樹脂組成物を使用すると、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等にも優れ、半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板として好適である。
【０００６】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、ポップコーン現象は改善できない。本発明は、まず金属板のスルーホール貫通孔形成部にクリアランスホール、又はスリット孔を形成し、必要により金属箔表面処理を行った後、次いでその両側にプリプレグ、樹脂シート、塗膜、或いは樹脂付き金属箔を置き、金属箔が付いてない樹脂層外側には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作成する。ついで、熱硬化性樹脂組成物で金属板に形成されたクリアランスホール又はスリット孔を埋め込み、スルーホール用の孔をあけ、裏面に放熱用のビア孔をレーザー、ドリル、プラズマ等一般に公知の方法で金属芯に到達するまであける。炭酸ガスレーザーで孔あけした場合、金属芯表面に樹脂層が残存するため、この金属芯表面を処理して残存樹脂を除去した後、ビア孔部分を金属メッキで充填するとともに、スルーホール部で表裏を導通させた後、表裏に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及びボールパッド部をを除いてメッキレジストで被覆し、貴金属メッキ、例えばニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成する。貴金属メッキを全面行なってから熱硬化性レジスト或いはＵＶレジストで表面を被覆することも可能である。
【０００７】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のものが好適に使用される。具体的には、純銅、その他銅の含有量95%以上のFe,Sn,P,Zr,Zn等の合金、或いは低熱膨張率の合金板の表面を銅メッキした金属板等が好適に用いられる。
【０００８】本発明の金属芯となる金属板の形状は、特に限定はしない。単なる平板でもよい。あるいは、半導体チップが搭載される箇所の表面に突起部、例えば円錐台形の突起が有り、裏面には突起のない金属芯でもよい。金属板には、一般に上下の回路をつなぐスルーホール用のクリアランスホール、スリット孔があけられており、その箇所には内層金属芯と接触しないようにスルーホールがメカニカルドリル、レーザー等の一般に公知の方法で形成される。
【０００９】金属芯となる金属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。表面処理された金属板の上下に、熱硬化性樹脂組成物で絶縁部を形成する。熱硬化性樹脂組成物による絶縁部の形成には、半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸、乾燥したプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、或いは塗布樹脂層が用いられる。この樹脂はクリアランスホール、スリット孔を埋め込むに十分な樹脂量、樹脂流れを有するプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布樹脂層であることが必要であり、樹脂層の付いてない場合、樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形して一体化する。
【００１０】表裏信号回路導通用のスルーホールは、樹脂の埋め込まれた金属板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。裏面のビア孔は、レーザー、メカニカルドリル、プラズマ等、一般に公知の方法で金属芯に到達するように孔あけし、必要によりデスミア処理、プラズマ処理、低圧紫外線処理等を行なって金属芯表層に付着する樹脂層を除去後、スルーホールメッキを行い、更にはビア孔部に金属メッキ、例えば銅メッキを行う。ビア孔部のメッキは、孔全体が充填されるように行う。こうすることにより、単なるビア孔壁の金属メッキに比べて、ビア孔部の導通信頼性が向上し、且つ熱伝導面積も広くなるために熱放散性が優れたものが得られる。メッキは、一般に公知の方法が使用され得る。例えば、日本リロナール(株)製パルスメッキが挙げられる。
【００１１】表裏の回路を形成した後、表裏面の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、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する。
【００１２】表面金属箔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して接続する。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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号公報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。
【００１７】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。
【００１８】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号公報に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１９】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。
【００２０】本発明で使用される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。
【００２１】本発明で使用される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。
【００２２】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、不織布である。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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】
【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140μmの半硬化状態のプリプレグＢ、及びゲル化時間7秒、樹脂流れ95μm、絶縁層の厚さ126μmのプリプレグＣを得た。
【００２７】一方、内層金属板となる厚さ100μmのＣｕ:99.9％,Ｆｅ:0.07％,Ｐ:0.03%の合金板を用意し、上下に液状エッチングレジストを25μm塗布、乾燥し、表面には大きさ50mm角のパッケージとなる面積の中央部に13mm角のエッチングレジストを残し、裏面にはクリアランスホール部以外のエッチングレジストが残るようにし、両側からエッチングを行なって、表面中央部に13mm角、高さ120μmの突起及び径0.6mmのクリアランスホールを形成し、金属板全体に黒色酸化銅処理を施し、この表面に、金属突起部よりやや大きめの面積を打ち抜いたプリプレグＣ、裏面に上記プリプレグＢを各１枚置き、その外側に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、クリアランスホール部に樹脂を流し込んで充填するとともに、一体化した。スルーホール箇所は金属芯に接触しないように、中央に孔径0.25mmのスルーホールをドリルにてあけ、更に裏面から炭酸ガスレーザーにて、中央部に孔径120μmの孔を金属芯まで到達するように625個あけ、プラズマ表面処理、デスミア処理後に銅メッキを施し、スルーホール部の銅メッキを行なった。又裏面のビア孔部にも銅メッキを施して孔全部を埋め込んだ。次いで、表裏に回路を形成し、表面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、金メッキを施してプリント配線板を作成した。表面の半導体チップ搭載部である金属板突起部に、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液状樹脂を用い、半導体チップ部、ワイヤ部及びボンディングパッド部を樹脂封止し、裏面のハンダボールパッド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して接合した。評価結果を表１に示す。
【００２８】比較例１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、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２)。同様にマザーボードに接合した。評価結果を表１に示す。
【００２９】比較例２エポキシ樹脂(商品名:エピコート5045)700部、及びエポキシ樹脂(商品名:ESCN220F)300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の混合溶剤に均一溶解させ、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(at170℃)10秒、樹脂流れ98μmのノーフロープリプレグ(プリプレグＤ)、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。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３)。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。
【００３０】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ １ ２ 吸湿後の耐熱性A) 常 態 異常なし 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 48hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 72hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 96hrs. 異常なし 異常なし 一部剥離 120hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 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 異常なし 24hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし − − 168hrs. 異常なし − − ガラス転移温度(℃) ２３４ ２３４ １６０ 放熱性（℃） ３２ ５６ ４８
【００３１】＜測定方法＞1) 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。
2) 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。
3) ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
4) 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。
【００３２】
【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、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置に、クリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の両側にプリプレグ、樹脂シート、塗膜、或いは樹脂付き金属箔を配置し、金属箔の付いてない樹脂層の場合にはその外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により、金属板に形成された孔を埋め込み、更にスルーホール用の孔あけをした後、裏面には放熱用のビア孔を表層から金属芯に到達するようにあけ、スルーホールの金属メッキを行い、更にはビア孔部には金属メッキにより金属を充填し、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、露出されている金属表面に貴金属メッキをすることにより、新規な構造のプリント配線板の製造方法を得るることができた。このプリント配線板を用いて、半導体チップを熱伝導性接着剤で表面に接着し、ワイヤボンディングを行い、樹脂封止し、エポキシ樹脂マザーボードプリント配線板に、裏面のハンダボールパッドに接着したハンダボールを溶融させて接合させた半導体プラスチックパッケージは、金属芯が裏面からの吸湿を防ぐため、吸湿後の耐熱性、即ちポップコーン現象が大幅に改善され、熱放散性にも優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の金属芯入り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を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属芯入りプリント配線板の製造工程及びこれを用いた半導体プラスチックパッケージを示す説明図である。
【図２】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。
【符号の説明】
ａ エッチングレジスト
ｂ 金属板
ｃ エッチングレジスト
ｄ クリアランスホール
ｅ 金属箔
ｆ プリプレグＣ
ｇ プリプレグＢ
ｈ メッキで金属充填された放熱用ビア孔
ｉ 表裏回路導通用スルーホール
ｊ 半導体チップ
ｋ 銀ペースト
ｌ ボンディングワイヤ
ｍ 封止樹脂
ｎ ハンダボール
０ メッキレジスト
ｐ 放熱用スルーホール
ｑ プリプレグＤ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な金属芯入り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。さらに詳しくは、金属芯の裏面に金属芯と接続するようにビア孔を形成し、このビア孔内部全面を金属メッキで充填した形の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、多端子高密度等の半導体プラスチックパッケージ用への使用に適している。
【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、表裏回路導体をメッキされたスルーホールで接続し、半導体チップを樹脂封止した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スルーホールが形成されている。該スルーホールを通して、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半導プラスチック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】本発明は、プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくとも樹脂絶縁されたスルーホール導体を形成する位置にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、必要により金属表面を処理後、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔付きでない樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により、金属板に形成された孔を埋め込み、更にスルーホールの孔あけ、熱放散用のビア孔を金属芯と接続するように裏面に形成した後、金属メッキを行い、表裏金属箔をスルーホール導体で導通し、同時に裏面のビア孔を金属メッキにより金属で充填した後、表裏の金属箔に回路を形成し、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、露出されている金属表面に貴金属メッキを施すプリント配線板の作成方法である。 本発明によれば、極めて熱放散性に優れ、ポップコーン現象も大幅に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が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板の厚み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、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続している構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置に、クリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔が付いてない樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により金属板に形成された孔を埋め込み、ついでスルーホール用の孔あけを行い、放熱用のビア孔を裏面から金属芯に到達するようにあけ、必要により金属芯表面を処理して、表面に付着する樹脂層を除去してからビア孔部分を全部金属メッキ、例えば銅メッキして充填するとともに、スルーホール部で表裏を導通させた後、表裏の銅箔に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及びボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、貴金属メッキを施して金属芯入りプリント配線板を製造する。得られたプリント配線板は、熱放散性が良好で、吸湿後のポップコーン現象にも優れている。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樹脂組成物を使用すると、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等にも優れ、半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板として好適である。
【０００６】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、ポップコーン現象は改善できない。本発明は、まず金属板のスルーホール貫通孔形成部にクリアランスホール、又はスリット孔を形成し、必要により金属箔表面処理を行った後、次いでその両側にプリプレグ、樹脂シート、塗膜、或いは樹脂付き金属箔を置き、金属箔が付いてない樹脂層外側には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作成する。ついで、熱硬化性樹脂組成物で金属板に形成されたクリアランスホール又はスリット孔を埋め込み、スルーホール用の孔をあけ、裏面に放熱用のビア孔をレーザー、ドリル、プラズマ等一般に公知の方法で金属芯に到達するまであける。炭酸ガスレーザーで孔あけした場合、金属芯表面に樹脂層が残存するため、この金属芯表面を処理して残存樹脂を除去した後、ビア孔部分を金属メッキで充填するとともに、スルーホール部で表裏を導通させた後、表裏に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及びボールパッド部をを除いてメッキレジストで被覆し、貴金属メッキ、例えばニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成する。貴金属メッキを全面行なってから熱硬化性レジスト或いはＵＶレジストで表面を被覆することも可能である。
【０００７】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のものが好適に使用される。具体的には、純銅、その他銅の含有量95%以上のFe,Sn,P,Zr,Zn等の合金、或いは低熱膨張率の合金板の表面を銅メッキした金属板等が好適に用いられる。
【０００８】本発明の金属芯となる金属板の形状は、特に限定はしない。単なる平板でもよい。あるいは、半導体チップが搭載される箇所の表面に突起部、例えば円錐台形の突起が有り、裏面には突起のない金属芯でもよい。金属板には、一般に上下の回路をつなぐスルーホール用のクリアランスホール、スリット孔があけられており、その箇所には内層金属芯と接触しないようにスルーホールがメカニカルドリル、レーザー等の一般に公知の方法で形成される。
【０００９】金属芯となる金属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。表面処理された金属板の上下に、熱硬化性樹脂組成物で絶縁部を形成する。熱硬化性樹脂組成物による絶縁部の形成には、半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸、乾燥したプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、或いは塗布樹脂層が用いられる。この樹脂はクリアランスホール、スリット孔を埋め込むに十分な樹脂量、樹脂流れを有するプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布樹脂層であることが必要であり、樹脂層の付いてない場合、樹脂層の外側に金属箔を配置し、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形して一体化する。
【００１０】表裏信号回路導通用のスルーホールは、樹脂の埋め込まれた金属板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。裏面のビア孔は、レーザー、メカニカルドリル、プラズマ等、一般に公知の方法で金属芯に到達するように孔あけし、必要によりデスミア処理、プラズマ処理、低圧紫外線処理等を行なって金属芯表層に付着する樹脂層を除去後、スルーホールメッキを行い、更にはビア孔部に金属メッキ、例えば銅メッキを行う。ビア孔部のメッキは、孔全体が充填されるように行う。こうすることにより、単なるビア孔壁の金属メッキに比べて、ビア孔部の導通信頼性が向上し、且つ熱伝導面積も広くなるために熱放散性が優れたものが得られる。メッキは、一般に公知の方法が使用され得る。例えば、日本リロナール(株)製パルスメッキが挙げられる。
【００１１】表裏の回路を形成した後、表裏面の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、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する。
【００１２】表面金属箔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して接続する。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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号公報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。
【００１７】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。
【００１８】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号公報に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１９】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。
【００２０】本発明で使用される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。
【００２１】本発明で使用される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。
【００２２】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、不織布である。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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】
【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140μmの半硬化状態のプリプレグＢ、及びゲル化時間7秒、樹脂流れ95μm、絶縁層の厚さ126μmのプリプレグＣを得た。
【００２７】一方、内層金属板となる厚さ100μmのＣｕ:99.9％,Ｆｅ:0.07％,Ｐ:0.03%の合金板を用意し、上下に液状エッチングレジストを25μm塗布、乾燥し、表面には大きさ50mm角のパッケージとなる面積の中央部に13mm角のエッチングレジストを残し、裏面にはクリアランスホール部以外のエッチングレジストが残るようにし、両側からエッチングを行なって、表面中央部に13mm角、高さ120μmの突起及び径0.6mmのクリアランスホールを形成し、金属板全体に黒色酸化銅処理を施し、この表面に、金属突起部よりやや大きめの面積を打ち抜いたプリプレグＣ、裏面に上記プリプレグＢを各１枚置き、その外側に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、クリアランスホール部に樹脂を流し込んで充填するとともに、一体化した。スルーホール箇所は金属芯に接触しないように、中央に孔径0.25mmのスルーホールをドリルにてあけ、更に裏面から炭酸ガスレーザーにて、中央部に孔径120μmの孔を金属芯まで到達するように625個あけ、プラズマ表面処理、デスミア処理後に銅メッキを施し、スルーホール部の銅メッキを行なった。又裏面のビア孔部にも銅メッキを施して孔全部を埋め込んだ。次いで、表裏に回路を形成し、表面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、金メッキを施してプリント配線板を作成した。表面の半導体チップ搭載部である金属板突起部に、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液状樹脂を用い、半導体チップ部、ワイヤ部及びボンディングパッド部を樹脂封止し、裏面のハンダボールパッド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して接合した。評価結果を表１に示す。
【００２８】比較例１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、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２)。同様にマザーボードに接合した。評価結果を表１に示す。
【００２９】比較例２エポキシ樹脂(商品名:エピコート5045)700部、及びエポキシ樹脂(商品名:ESCN220F)300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の混合溶剤に均一溶解させ、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(at170℃)10秒、樹脂流れ98μmのノーフロープリプレグ(プリプレグＤ)、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。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３)。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。
【００３０】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ １ ２ 吸湿後の耐熱性A) 常 態 異常なし 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 48hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 72hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 96hrs. 異常なし 異常なし 一部剥離 120hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 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 異常なし 24hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし − − 168hrs. 異常なし − − ガラス転移温度(℃) ２３４ ２３４ １６０ 放熱性（℃） ３２ ５６ ４８
【００３１】＜測定方法＞1) 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。
2) 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。
3) ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
4) 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。
【００３２】
【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、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置に、クリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の両側にプリプレグ、樹脂シート、塗膜、或いは樹脂付き金属箔を配置し、金属箔の付いてない樹脂層の場合にはその外側に金属箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張積層板を作るとともに、熱硬化性樹脂組成物により、金属板に形成された孔を埋め込み、更にスルーホール用の孔あけをした後、裏面には放熱用のビア孔を表層から金属芯に到達するようにあけ、スルーホールの金属メッキを行い、更にはビア孔部には金属メッキにより金属を充填し、表裏の選択された部分にソルダーレジスト層を形成し、必要により、露出されている金属表面に貴金属メッキをすることにより、新規な構造のプリント配線板の製造方法を得るることができた。このプリント配線板を用いて、半導体チップを熱伝導性接着剤で表面に接着し、ワイヤボンディングを行い、樹脂封止し、エポキシ樹脂マザーボードプリント配線板に、裏面のハンダボールパッドに接着したハンダボールを溶融させて接合させた半導体プラスチックパッケージは、金属芯が裏面からの吸湿を防ぐため、吸湿後の耐熱性、即ちポップコーン現象が大幅に改善され、熱放散性にも優れ、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の金属芯入り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を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の金属芯入りプリント配線板の製造工程及びこれを用いた半導体プラスチックパッケージを示す説明図である。
【図２】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。
【符号の説明】
ａ エッチングレジスト
ｂ 金属板
ｃ エッチングレジスト
ｄ クリアランスホール
ｅ 金属箔
ｆ プリプレグＣ
ｇ プリプレグＢ
ｈ メッキで金属充填された放熱用ビア孔
ｉ 表裏回路導通用スルーホール
ｊ 半導体チップ
ｋ 銀ペースト
ｌ ボンディングワイヤ
ｍ 封止樹脂
ｎ ハンダボール
０ メッキレジスト
ｐ 放熱用スルーホール
ｑ プリプレグＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 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芯となる金属板を配置し、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔付きでない樹脂層の外側には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張板を作るとともに、プリプレグ、樹脂シート、塗膜或いは樹脂付き金属箔の熱硬化性樹脂組成物でクリアランスホール又はスリット孔を埋め込んだ後、スルーホール用の貫通孔を金属芯に接触しないようにあけ、放熱用のビア孔を金属芯に接続するように裏面にあけ、必要により金属芯表面を処理し、孔あけしたビア孔部分を金属メッキにより金属を充填するとともに、スルーホールをも金属メッキを行って表裏を導通させ、ついで、表裏の金属箔に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部およびボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆した後、貴金属メッキを施して得られる金属芯入りプリント配線板の製造方法。
【請求項２】 金属芯の片面が、台形又は円錐台形状突起となっている請求項１記載の金属芯入り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ほぼ中央部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属芯となる金属板を配置し、該金属板と表裏面の回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、少なくとも表裏面の回路導体を熱硬化性樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で接続した構造の金属芯入りプリント配線板の製造方法において、該金属板に、あらかじめ、少なくともスルーホールを形成する位置にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、該金属板の上下にプリプレグ、樹脂シート、塗膜および樹脂付き金属箔の少なくとも一種を置き、金属箔付きでない樹脂層の外側には金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成形して一体化した金属芯入り金属箔張板を作るとともに、プリプレグ、樹脂シート、塗膜或いは樹脂付き金属箔の熱硬化性樹脂組成物でクリアランスホール又はスリット孔を埋め込んだ後、スルーホール用の貫通孔を金属芯に接触しないようにあけ、放熱用のビア孔を金属芯に接続するように裏面にあけ、必要により金属芯表面を処理し、孔あけしたビア孔部分を金属メッキにより金属を充填するとともに、スルーホールをも金属メッキを行って表裏を導通させ、ついで、表裏の金属箔に回路を形成し、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部およびボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆した後、貴金属メッキを施して得られる金属芯入りプリント配線板の製造方法。
【請求項２】 金属芯の片面が、台形又は円錐台形状突起となっている請求項１記載の金属芯入りプリント配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０００−６８４１２（Ｐ２０００−６８４１２Ａ）
【公開日】平成１２年３月３日（２０００．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−２５０４４９
【出願日】平成１０年８月２０日（１９９８．８．２０）
【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１２年３月３日（２０００．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年８月２０日（１９９８．８．２０）
【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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