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用プリント配線板
【課題】 金属芯入り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】 まず金属板ａ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ｃを作成し、それ以外の箇所にクリアランスホールｄ又はスリット孔を形成し、次いで、平坦面にはガラス布基材プリプレグｈ、その上には両面銅張積層板の片面に第２段目のボンディングパッドｉを形成した基板ｋを、回路側が内側を向くように置き、裏面には円錐台形突起部分をくりぬいたプリプレグｆを配置し、積層成形後に表面の銅箔、ガラス布基材、樹脂を２度に分けて切削し、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。
【解決手段】 まず金属板ａ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ｃを作成し、それ以外の箇所にクリアランスホールｄ又はスリット孔を形成し、次いで、平坦面にはガラス布基材プリプレグｈ、その上には両面銅張積層板の片面に第２段目のボンディングパッドｉを形成した基板ｋを、回路側が内側を向くように置き、裏面には円錐台形突起部分をくりぬいたプリプレグｆを配置し、積層成形後に表面の銅箔、ガラス布基材、樹脂を２度に分けて切削し、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。
【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用プリント配線板に関する。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。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芯入り半導プラスチッパッケージ用プリント配線板を提供するものである。
【０００４】
【発明が解決するための手段】すなわち、本発明は、上面は平坦で、下面には円錐台形状突起を有し、且つ、その周囲にクリアランスホール又はスリット孔が形成された金属板の上面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、更にその外側に２段目ボンディングパッドとなる銅回路及び内層回路が片面に形成された両面銅張り積層板に、必要により化学処理したものを、回路側がプリプレグ側を向くように配置し、下面には、円錐台形突起部分を、その面積よりやや大きめにくりぬいたプリプレグを配置し、その外側に銅箔を重ねて、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形した一体化した後、樹脂埋めさ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スルーホール用貫通孔を形成し、スルーホールメッキしてから、裏面の円錐台形突起と接触する面の銅箔を熱放散用ハンダボールパッド及びその接続回路として形成し、表面は半導体チップをワイヤボンディングする第１段目のパッドと、その接続回路を形成し、次いで、半導体チップ搭載用キャビティ部及び第２段目のボンディングパッド部の領域を、まず第２段目のボンディングパッド表面が露出するまで表面のガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物層を、好ましくはサンドブラスト法にて研削除去し、必要により第２段目のボンディングパッド部をレジスト、マスク金属などで被覆保護してから、半導体チップ搭載部のみ内層の金属芯までサンドブラスト法などで表面にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂層を切削除去して内層の金属芯を露出させ、少なくとも半導体チップ搭載部、第１，２段目の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以外にメッキレジストを付着させ、貴金属メッキを施してプリント配線板を作成する。このプリント配線板を用い、キャビティの金属芯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とする。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。さらに、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た。。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板について、その構成を以下に詳細に説明する。まず厚み方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の半導体チップを搭載する面はキャビティ型とし、金属芯を露出した形態とする。この露出部の表面に少なくとも１個以上の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する。プリント配線板反対面には内層金属芯からの円錐台形突起を表層の銅箔と接触接続し、この突起部に接続する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回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体と、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する。少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドは樹脂封止されている。本発明は上記構造を有する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に関する発明である。
【０００６】まず金属芯となる金属板においては、金属板の、半導体チップを搭載する側の面は平坦であり、その正反対面には複数の円錐台形突起を形成しておく。この半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所に、クリアランスホール又はスリット孔を形成する。次いで、半導体チップを搭載する面である金属板の平坦面にガラス布基材プリプレグを置き、その外側には第２段目のボンディングパッドとする回路と内層回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を、必要により銅箔表面を化学処理して、回路側が内側を向くように配置する。反対面の円錐台形金属突起がある面には、突起部分面積よりやや大きめにくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に銅箔を置いて、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用いる。クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないようにスルーホールを形成し、必要によりデスミア処理をし、ついで全体を銅メッキする。その後、表面の半導体チップを搭載する部分及び第２段目のボンディングパッド部となる領域の上の銅箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、好適には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させる。この際必要に応じ第２段目のボンディンングパッド部に保護皮膜、保護金属などを設け切削加工されないように保護しておく。サンドブラスト法などにより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内層の金属芯を露出させる。表面には第一段目のボンディングパッド及び回路が形成し、裏面には円錐台形突起が接触する銅箔には、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を形成し、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。
【０００７】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、サンドブラスト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皮膜で被覆することも可能である。
【０００８】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の場合には、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、半導体チップ搭載面の下に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く、ポップコーン現象は極めて発生しにくく、また熱放散性に優れた半導体プラスチックパッケージを提供する。
【０００９】本発明の金属芯の形成方法としては、特に限定しないが、例えば、まず金属平板裏面の、円錐台形金属突起部を形成する範囲のエッチングレジストを円形で残し、且つ表面の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、両面からエッチングして、裏面に円錐台形突起を作成すると同時に、周囲にクリアランスホール又はスリット孔を同時に形成する。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。該円錐台形状突起とクリアランスホール又はスリット孔が形成された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。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、その突起部の面積よりやや大きめに打ち抜いたガラス布基材プリプレグを、円錐台形状の突起の高さより積層成形後にやや低めになるように配置する。そのプリプレグの外側に銅箔を置き、そ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、その外側に第２段目となるボンディングパッド及び回路を形成し、必要により表面化学処理した両面銅張積層板（この場合、多層板でも良い）を、回路側が内側を向くように配置し、加熱、加圧、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ともに、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、金属芯入り両面銅張多層板を作成する。プリプレグとしては、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なども使用でき、限定されるものではない。
【００１０】得られた両面銅張多層板の、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、公知の方法で金属芯と接触しないようにあけ、全体を銅メッキする。裏面の円錐台形突起先端部が表層銅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銅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。表面はザグリ加工、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銅箔、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芯まで切削除去して金属芯を露出させ、キャビティタイプの基板を作成する。表裏に回路を形成した後、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及び裏面のハンダボールパッド部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。
【００１１】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。裏面のハンダボールパッド部は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。
【００１２】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。
【００１３】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。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。
【００１４】表裏の回路を形成した後、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パッド部以外の表面に皮膜を形成する。
【００１５】ワイヤボンディングする場合、該プリント配線板の、内層の平坦な金属芯上に、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。
【００１６】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。P-LGAの場合、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溶融することにより接続する。
【００１７】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50〜500μm、好適には100〜400μm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。銅箔は一般に公知のものが使用される。好適には、厚さ３〜１８μｍの電解銅箔が使用される。
【００１８】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、ベースの金属板より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やや低め、好ましくは5〜10μm低めとし、積層成形後に、円錐台形突起の間、及びクリアランスホール又はスリット孔に樹脂を充填し、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。
【００１９】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とほぼ同じとし、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金属箔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剥離強度（ボールシェア強度）が保持できるようにする。
【００２０】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。
【００２１】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。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。
【００２２】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。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。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。
【００２３】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。
【００２４】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るのが好ましい。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。
【００２５】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。また有機基材としては、液晶ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド繊維等の一般に公知の織布、不織布が挙げられる。
【００２６】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。
【００２７】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。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) 金属芯となる金属板(図１、a)の表面全面にエッチングレジスト（図１、b）を付着させ、裏面円錐台形を形成する位置にエッチングレジスト(図１、b)を付着させ、又、クリアランスホールをあける箇所のエッチングレジスト(図１、b)を除去する。
(2) 両側からエッチングして、中央部の半導体チップ搭載部面積部分の反対側に複数の円錐台形突起(図１、c)を形成するとともに、クリアランスホール(図１、d)をその周囲に形成する。尚、金属板の表裏周囲にもズレ、寸法収縮などの目的で円錐台形突起(c)とは異なる目的で円錐台形突起(図１、e)を形成することができる（図２、（２−２））。
(3) 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(図１、f)を配置し、その外側に銅箔(図１、g)を配置し、表面にはくりぬきのないプリプレグ(図１、h)を置き、その上に第２段目のボンディングパッド(図１、i)及びその他の回路(図１、j)が形成された両面銅張積層板(図１、k)を、銅箔表面を化学処理して、回路側が内側を向くように配置する。
(4) 加熱、加圧、真空下に積層成形して金属芯入り両面金属箔張多層板(図１、l)を作成する。
(5) クリアランスホール部に、金属芯と接触しないようにメカニカルドリルにてスルーホール用貫通孔（図２、m）をあけ、デスミア処理後に全体を銅メッキする。
(6) 表面の半導体チップ及び２段目のボンディングパッド（図２、n）の領域の銅箔をエッチング除去し、表面側からサンドブラスト法で２段目のボンディングパッド(図２、n)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する。
(7) 半導体チップ搭載部以外の場所を保護金属シート(図２、o)で保護してからサンドブラスト法で再び金属芯まで研削し、半導体搭載部となる平坦な内層金属芯表面(図２、p)を露出させる。
(8) 表裏に回路を形成した後、表面の半導体チップ搭載部となる、露出したキャビティの金属表面、第１，２段目のボンディングパッド、裏面のハンダボールパッド以外をメッキレジスト(図２、t)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、金属芯が露出した半導体チップ搭載部(図２、p)に半導体チップ(図２、q)を熱伝導性接着剤(図２、r)で接着固定し、ボンディングワイヤ(図２、s)で第１、２段目のボンディングパッドと接続し、封止樹脂(図２、u)で封止してから、ハンダボールパッド(図２、v)にハンダボール(図２、w)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。
【００２８】
【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。
【００２９】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℃に溶融させ、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BST＃200、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10mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ75μmの半硬化状態のプリプレグＢを得た。
【００３０】一方、内層金属板となる厚さ300μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板を用意し、この全体に25μmの液状エｘッツチングレジストを形成し、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400個残し、表面は孔径0.6mmのクリアランスを作成するために、この部分のエッチングレジストを除去し、両面からエッチングして、裏面には高さ153μm、底部径645μm、上部径110μmの円錐台形の突起を400個、周囲に孔径0.6mmのクリアランスホールを形成した（図１、２）。
【００３１】一方、上記プリプレグＢ１枚の表裏に18μmの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm2、2時間積層成形して両面銅張積層板を作成し、この片面に第２段目のボンディングパッド、その他の回路を形成し、黒色酸化銅処理を施した後、回路側が内側を向くように配置した。又、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よりやや大きめに孔をあけた上記プリプレグＢを２枚置き、その外側には18μmの電解銅箔を配置し、同様に積層成形し、一体化した。
【００３２】クリアランスホール部に孔径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銅メッキを施した。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の範囲の表面の銅箔をエッチング除去し、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た。その後、金属保護シートを半導体チップ搭載部上に被せ、再び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を切削除去し、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後、表裏面に回路を形成した。裏面のハンダボールパッドは、円錐台形上を避けて作成した。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平坦な内層金属芯上に大きさ13mm角の半導体チップを銀ペーストで接着固定した後、半導体チップと１，２段目のボンディングパッド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熔融接合した。評価結果を 表１、表２及び表３に示す。
【００３３】比較例１実施例１のプリプレグB（図３、h）を2枚使用し、上下に12μmの電解銅箔(図３、g)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(図３、t)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(図３、q)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(図３、r)で半導体チップを接着し、ワイヤボンディング(図３、s)後、エポキシ樹脂封止用コンパウンド(図３、u)で実施例1と同様に樹脂封止し、ハンダボール(図３、w)を接合した。同様にマザーボードに接合した。評価結果を 表１、表２及び表３に示す。
【００３４】比較例２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（図４、a）を、上記ノーフロープリプレグC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(図４、q)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(図４、u)で封止した。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、表２及び表３に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】＜測定方法＞1)ボールシェア強度径０．６５mm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】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、プリント配線板の半導体チップを搭載する面は、キャビィティ型になっており、金属芯は露出しており、この表面に少なくとも１個以上の半導体チップが熱伝導性接着剤で接着固定し、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、プリント配線板の反対面には内層金属芯からの円錐台形突起が表層の銅箔と接触接続しており、この突起部に接続する回路導体もしくはパッケージを外部とハンダボールで接続する回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体と、金属板に対して熱硬化性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において、まず金属芯となる金属板において、金属板の半導体チップを搭載する側の面は平坦とし、その正反対面には複数の円錐台形突起を形成し、該半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、半導体チップの搭載面である金属板の平坦面にガラス布基材プリプレグを置き、その外側に第２段目のボンディングパッドとする回路とその他の回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を化学処理したものを、回路側が内側を向くように配置し、裏面には円錐台形突起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配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、真空下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用い、クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないように小さめのスルーホール用貫通孔をあけ、デスミア処理後に銅メッキを施し、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銅箔、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、その後表裏に回路を形成し、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、金メッキを施して得られる金属芯入りプリント配線板を提供する。本発明によれば、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されたプリント配線板が提供される。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用いることにより、プレッシャークッカー処理後の絶縁性、耐マイグレーション性に優れ、加えて大量生産性にも適しており、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得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属芯入りボールグリッドアレイ用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の製造工程図である。
【図２】本発明の金属芯入りボールグリッドアレイ型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 金属板
ｂ エッチングレジスト
ｃ パッケージ内に作成された円錐台形突起
ｄ クリアランスホール
ｅ パッケージ外に作成された円錐台形突起
ｆ 孔が形成されたプリプレグＢ
ｇ 銅箔
ｈ 孔の形成されていないプリプレグＢ
ｉ 両面銅張積層板に形成された２段目のボンディングパッド
ｊ 両面銅張積層板に形成された内層回路
ｋ 両面銅張積層板
ｌ 金属芯入り両面銅張多層板
ｍ 表裏回路導通用スルーホール
ｎ ２段目のボンディングワイヤ
ｏ 金属製保護シート
ｐ 半導体搭載部である内層金属芯露出部
ｑ 半導体チップ
ｒ 熱伝導性接着剤
ｓ ボンディングワイヤ
ｔ メッキレジスト
ｕ 封止樹脂
ｖ ハンダボールパッド
ｗ ハンダボール
ｘ 熱放散用スルーホール
ｙ プリプレグＣ
【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用プリント配線板に関する。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。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芯入り半導プラスチッパッケージ用プリント配線板を提供するものである。
【０００４】
【発明が解決するための手段】すなわち、本発明は、上面は平坦で、下面には円錐台形状突起を有し、且つ、その周囲にクリアランスホール又はスリット孔が形成された金属板の上面にはガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、更にその外側に２段目ボンディングパッドとなる銅回路及び内層回路が片面に形成された両面銅張り積層板に、必要により化学処理したものを、回路側がプリプレグ側を向くように配置し、下面には、円錐台形突起部分を、その面積よりやや大きめにくりぬいたプリプレグを配置し、その外側に銅箔を重ねて、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形した一体化した後、樹脂埋めさ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スルーホール用貫通孔を形成し、スルーホールメッキしてから、裏面の円錐台形突起と接触する面の銅箔を熱放散用ハンダボールパッド及びその接続回路として形成し、表面は半導体チップをワイヤボンディングする第１段目のパッドと、その接続回路を形成し、次いで、半導体チップ搭載用キャビティ部及び第２段目のボンディングパッド部の領域を、まず第２段目のボンディングパッド表面が露出するまで表面のガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物層を、好ましくはサンドブラスト法にて研削除去し、必要により第２段目のボンディングパッド部をレジスト、マスク金属などで被覆保護してから、半導体チップ搭載部のみ内層の金属芯までサンドブラスト法などで表面にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂層を切削除去して内層の金属芯を露出させ、少なくとも半導体チップ搭載部、第１，２段目の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以外にメッキレジストを付着させ、貴金属メッキを施してプリント配線板を作成する。このプリント配線板を用い、キャビティの金属芯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とする。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。さらに、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た。。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板について、その構成を以下に詳細に説明する。まず厚み方向の一部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の半導体チップを搭載する面はキャビティ型とし、金属芯を露出した形態とする。この露出部の表面に少なくとも１個以上の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する。プリント配線板反対面には内層金属芯からの円錐台形突起を表層の銅箔と接触接続し、この突起部に接続する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回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体と、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する。少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドは樹脂封止されている。本発明は上記構造を有する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に関する発明である。
【０００６】まず金属芯となる金属板においては、金属板の、半導体チップを搭載する側の面は平坦であり、その正反対面には複数の円錐台形突起を形成しておく。この半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所に、クリアランスホール又はスリット孔を形成する。次いで、半導体チップを搭載する面である金属板の平坦面にガラス布基材プリプレグを置き、その外側には第２段目のボンディングパッドとする回路と内層回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を、必要により銅箔表面を化学処理して、回路側が内側を向くように配置する。反対面の円錐台形金属突起がある面には、突起部分面積よりやや大きめにくりぬいたガラス布基材プリプレグを重ね、その外側に銅箔を置いて、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用いる。クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないようにスルーホールを形成し、必要によりデスミア処理をし、ついで全体を銅メッキする。その後、表面の半導体チップを搭載する部分及び第２段目のボンディングパッド部となる領域の上の銅箔、ガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、好適には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させる。この際必要に応じ第２段目のボンディンングパッド部に保護皮膜、保護金属などを設け切削加工されないように保護しておく。サンドブラスト法などにより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内層の金属芯を露出させる。表面には第一段目のボンディングパッド及び回路が形成し、裏面には円錐台形突起が接触する銅箔には、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を形成し、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。
【０００７】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、サンドブラスト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皮膜で被覆することも可能である。
【０００８】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の場合には、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、半導体チップ搭載面の下に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く、ポップコーン現象は極めて発生しにくく、また熱放散性に優れた半導体プラスチックパッケージを提供する。
【０００９】本発明の金属芯の形成方法としては、特に限定しないが、例えば、まず金属平板裏面の、円錐台形金属突起部を形成する範囲のエッチングレジストを円形で残し、且つ表面の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、両面からエッチングして、裏面に円錐台形突起を作成すると同時に、周囲にクリアランスホール又はスリット孔を同時に形成する。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。該円錐台形状突起とクリアランスホール又はスリット孔が形成された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。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、その突起部の面積よりやや大きめに打ち抜いたガラス布基材プリプレグを、円錐台形状の突起の高さより積層成形後にやや低めになるように配置する。そのプリプレグの外側に銅箔を置き、そ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、その外側に第２段目となるボンディングパッド及び回路を形成し、必要により表面化学処理した両面銅張積層板（この場合、多層板でも良い）を、回路側が内側を向くように配置し、加熱、加圧、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ともに、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、金属芯入り両面銅張多層板を作成する。プリプレグとしては、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なども使用でき、限定されるものではない。
【００１０】得られた両面銅張多層板の、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、公知の方法で金属芯と接触しないようにあけ、全体を銅メッキする。裏面の円錐台形突起先端部が表層銅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銅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。表面はザグリ加工、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銅箔、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芯まで切削除去して金属芯を露出させ、キャビティタイプの基板を作成する。表裏に回路を形成した後、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及び裏面のハンダボールパッド部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。
【００１１】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。裏面のハンダボールパッド部は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。
【００１２】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。
【００１３】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。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。
【００１４】表裏の回路を形成した後、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パッド部以外の表面に皮膜を形成する。
【００１５】ワイヤボンディングする場合、該プリント配線板の、内層の平坦な金属芯上に、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。
【００１６】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。P-LGAの場合、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溶融することにより接続する。
【００１７】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50〜500μm、好適には100〜400μm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。銅箔は一般に公知のものが使用される。好適には、厚さ３〜１８μｍの電解銅箔が使用される。
【００１８】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、ベースの金属板より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やや低め、好ましくは5〜10μm低めとし、積層成形後に、円錐台形突起の間、及びクリアランスホール又はスリット孔に樹脂を充填し、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。
【００１９】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とほぼ同じとし、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金属箔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剥離強度（ボールシェア強度）が保持できるようにする。
【００２０】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。
【００２１】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。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。
【００２２】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。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。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。
【００２３】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。
【００２４】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るのが好ましい。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。
【００２５】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。また有機基材としては、液晶ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド繊維等の一般に公知の織布、不織布が挙げられる。
【００２６】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。
【００２７】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。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) 金属芯となる金属板(図１、a)の表面全面にエッチングレジスト（図１、b）を付着させ、裏面円錐台形を形成する位置にエッチングレジスト(図１、b)を付着させ、又、クリアランスホールをあける箇所のエッチングレジスト(図１、b)を除去する。
(2) 両側からエッチングして、中央部の半導体チップ搭載部面積部分の反対側に複数の円錐台形突起(図１、c)を形成するとともに、クリアランスホール(図１、d)をその周囲に形成する。尚、金属板の表裏周囲にもズレ、寸法収縮などの目的で円錐台形突起(c)とは異なる目的で円錐台形突起(図１、e)を形成することができる（図２、（２−２））。
(3) 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(図１、f)を配置し、その外側に銅箔(図１、g)を配置し、表面にはくりぬきのないプリプレグ(図１、h)を置き、その上に第２段目のボンディングパッド(図１、i)及びその他の回路(図１、j)が形成された両面銅張積層板(図１、k)を、銅箔表面を化学処理して、回路側が内側を向くように配置する。
(4) 加熱、加圧、真空下に積層成形して金属芯入り両面金属箔張多層板(図１、l)を作成する。
(5) クリアランスホール部に、金属芯と接触しないようにメカニカルドリルにてスルーホール用貫通孔（図２、m）をあけ、デスミア処理後に全体を銅メッキする。
(6) 表面の半導体チップ及び２段目のボンディングパッド（図２、n）の領域の銅箔をエッチング除去し、表面側からサンドブラスト法で２段目のボンディングパッド(図２、n)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する。
(7) 半導体チップ搭載部以外の場所を保護金属シート(図２、o)で保護してからサンドブラスト法で再び金属芯まで研削し、半導体搭載部となる平坦な内層金属芯表面(図２、p)を露出させる。
(8) 表裏に回路を形成した後、表面の半導体チップ搭載部となる、露出したキャビティの金属表面、第１，２段目のボンディングパッド、裏面のハンダボールパッド以外をメッキレジスト(図２、t)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、金属芯が露出した半導体チップ搭載部(図２、p)に半導体チップ(図２、q)を熱伝導性接着剤(図２、r)で接着固定し、ボンディングワイヤ(図２、s)で第１、２段目のボンディングパッドと接続し、封止樹脂(図２、u)で封止してから、ハンダボールパッド(図２、v)にハンダボール(図２、w)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。
【００２８】
【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。
【００２９】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℃に溶融させ、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BST＃200、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10mmとなるように作成した、絶縁層の厚さ75μmの半硬化状態のプリプレグＢを得た。
【００３０】一方、内層金属板となる厚さ300μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板を用意し、この全体に25μmの液状エｘッツチングレジストを形成し、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400個残し、表面は孔径0.6mmのクリアランスを作成するために、この部分のエッチングレジストを除去し、両面からエッチングして、裏面には高さ153μm、底部径645μm、上部径110μmの円錐台形の突起を400個、周囲に孔径0.6mmのクリアランスホールを形成した（図１、２）。
【００３１】一方、上記プリプレグＢ１枚の表裏に18μmの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm2、2時間積層成形して両面銅張積層板を作成し、この片面に第２段目のボンディングパッド、その他の回路を形成し、黒色酸化銅処理を施した後、回路側が内側を向くように配置した。又、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よりやや大きめに孔をあけた上記プリプレグＢを２枚置き、その外側には18μmの電解銅箔を配置し、同様に積層成形し、一体化した。
【００３２】クリアランスホール部に孔径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銅メッキを施した。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の範囲の表面の銅箔をエッチング除去し、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た。その後、金属保護シートを半導体チップ搭載部上に被せ、再び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を切削除去し、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後、表裏面に回路を形成した。裏面のハンダボールパッドは、円錐台形上を避けて作成した。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平坦な内層金属芯上に大きさ13mm角の半導体チップを銀ペーストで接着固定した後、半導体チップと１，２段目のボンディングパッド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熔融接合した。評価結果を 表１、表２及び表３に示す。
【００３３】比較例１実施例１のプリプレグB（図３、h）を2枚使用し、上下に12μmの電解銅箔(図３、g)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(図３、t)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(図３、q)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(図３、r)で半導体チップを接着し、ワイヤボンディング(図３、s)後、エポキシ樹脂封止用コンパウンド(図３、u)で実施例1と同様に樹脂封止し、ハンダボール(図３、w)を接合した。同様にマザーボードに接合した。評価結果を 表１、表２及び表３に示す。
【００３４】比較例２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（図４、a）を、上記ノーフロープリプレグC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(図４、q)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(図４、u)で封止した。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、表２及び表３に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】＜測定方法＞1)ボールシェア強度径０．６５mm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】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、プリント配線板の半導体チップを搭載する面は、キャビィティ型になっており、金属芯は露出しており、この表面に少なくとも１個以上の半導体チップが熱伝導性接着剤で接着固定し、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、プリント配線板の反対面には内層金属芯からの円錐台形突起が表層の銅箔と接触接続しており、この突起部に接続する回路導体もしくはパッケージを外部とハンダボールで接続する回路導体パッドとを、少なくとも表面の回路導体と、金属板に対して熱硬化性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において、まず金属芯となる金属板において、金属板の半導体チップを搭載する側の面は平坦とし、その正反対面には複数の円錐台形突起を形成し、該半導体チップ搭載部及び円錐台形突起部以外の箇所にクリアランスホール又はスリット孔を形成し、次いで、半導体チップの搭載面である金属板の平坦面にガラス布基材プリプレグを置き、その外側に第２段目のボンディングパッドとする回路とその他の回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を化学処理したものを、回路側が内側を向くように配置し、裏面には円錐台形突起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配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、真空下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用い、クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないように小さめのスルーホール用貫通孔をあけ、デスミア処理後に銅メッキを施し、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銅箔、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、その後表裏に回路を形成し、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、金メッキを施して得られる金属芯入りプリント配線板を提供する。本発明によれば、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されたプリント配線板が提供される。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用いることにより、プレッシャークッカー処理後の絶縁性、耐マイグレーション性に優れ、加えて大量生産性にも適しており、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得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属芯入りボールグリッドアレイ用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の製造工程図である。
【図２】本発明の金属芯入りボールグリッドアレイ型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 金属板
ｂ エッチングレジスト
ｃ パッケージ内に作成された円錐台形突起
ｄ クリアランスホール
ｅ パッケージ外に作成された円錐台形突起
ｆ 孔が形成されたプリプレグＢ
ｇ 銅箔
ｈ 孔の形成されていないプリプレグＢ
ｉ 両面銅張積層板に形成された２段目のボンディングパッド
ｊ 両面銅張積層板に形成された内層回路
ｋ 両面銅張積層板
ｌ 金属芯入り両面銅張多層板
ｍ 表裏回路導通用スルーホール
ｎ ２段目のボンディングワイヤ
ｏ 金属製保護シート
ｐ 半導体搭載部である内層金属芯露出部
ｑ 半導体チップ
ｒ 熱伝導性接着剤
ｓ ボンディングワイヤ
ｔ メッキレジスト
ｕ 封止樹脂
ｖ ハンダボールパッド
ｗ ハンダボール
ｘ 熱放散用スルーホール
ｙ プリプレグＣ
【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面は平坦で、反対面には複数の金属円錐台形突起が裏面の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し、プリント配線板の片面の、周囲の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低い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、信号伝搬回路導体と半導体チップとを２段とも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信号伝搬回路導体と、プリント配線板反対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、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って、まず金属芯となる金属板は、半導体チップを搭載する面は平坦で、その正反対面には複数の円錐台形突起を有し、該半導体チップ及び円錐台形突起範囲以外の箇所に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平坦面にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、更にその上に２段目のボンディングパッドとする回路と内層回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を、回路側が内側になるように配置し、反対面の円錐台形金属突起がある面には、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、その外側に銅箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用い、クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないようにスルーホールを形成し、銅メッキし、表面の半導体チップを搭載する箇所及び第２段目のボンディングパッド部の上の銅箔、基材及び樹脂層を除去して２段目の半導体チップ搭載用ボンディングパッドを露出し、その後、内層金属芯も露出した形態とし、表面には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接触する銅箔は、放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路として形成し、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得られる、ワイヤボンディングパッドが２段に形成された金属芯入りボールグリッドアレイ型プラスチックパッケージ用プリント配線板。
【請求項２】 ２段目のボンディングパッド及び半導体チップ搭載用金属芯を露出させるのに、該表層の銅箔を除去後、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層を内層の２段目のボンディングパッドまで研削して、２段目のボンディングパッドを露出した後、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内層金属芯まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成されることを特徴とする請求項１記載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。
【請求項３】 金属板が、銅95重量%以上の銅合金、或いは純銅であることを特徴とする請求項１または２記載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用プリント配線板。
【請求項４】 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ことを特徴とする請求項1、2または3記載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用プリント配線板。
【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面は平坦で、反対面には複数の金属円錐台形突起が裏面の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し、プリント配線板の片面の、周囲の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低い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、信号伝搬回路導体と半導体チップとを２段とも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信号伝搬回路導体と、プリント配線板反対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、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って、まず金属芯となる金属板は、半導体チップを搭載する面は平坦で、その正反対面には複数の円錐台形突起を有し、該半導体チップ及び円錐台形突起範囲以外の箇所に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平坦面にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、更にその上に２段目のボンディングパッドとする回路と内層回路を形成した片面回路付き両面銅張積層板を、回路側が内側になるように配置し、反対面の円錐台形金属突起がある面には、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、その外側に銅箔を置いて、加熱、加圧下に積層成形して得られる両面銅張多層板を用い、クリアランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、金属芯と接触しないようにスルーホールを形成し、銅メッキし、表面の半導体チップを搭載する箇所及び第２段目のボンディングパッド部の上の銅箔、基材及び樹脂層を除去して２段目の半導体チップ搭載用ボンディングパッドを露出し、その後、内層金属芯も露出した形態とし、表面には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接触する銅箔は、放熱用ハンダボールを接続するハンダボールパッド、回路として形成し、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得られる、ワイヤボンディングパッドが２段に形成された金属芯入りボールグリッドアレイ型プラスチックパッケージ用プリント配線板。
【請求項２】 ２段目のボンディングパッド及び半導体チップ搭載用金属芯を露出させるのに、該表層の銅箔を除去後、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層を内層の２段目のボンディングパッドまで研削して、２段目のボンディングパッドを露出した後、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内層金属芯まで樹脂層及びガラス布基材層を切削除去して作成されることを特徴とする請求項１記載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。
【請求項３】 金属板が、銅95重量%以上の銅合金、或いは純銅であることを特徴とする請求項１または２記載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用プリント配線板。
【請求項４】 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ことを特徴とする請求項1、2または3記載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用プリント配線板。
【図２】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【公開番号】特開２０００−３１５７４９（Ｐ２０００−３１５７４９Ａ）
【公開日】平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１２５０５１
【出願日】平成１１年４月３０日（１９９９．４．３０）
【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１１月１４日（２０００．１１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年４月３０日（１９９９．４．３０）
【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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