電子回路パッケージ
【構成】 銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層されてなる金属ベース基板を用いて、銅箔面に回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し開口部を有する形状に加工し、且つ開口面周縁に他の回路基板との接続を目的とした前記回路加工で得られたリード部を有するつば部１０４を備えた電子回路パッケージ１３０において、該パッケージの開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板１０１の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚くし、さらに必要に応じ金属板の開口部背面に相当する面に冷却効果を向上させるため、表面積を拡大する凹凸１０６がなされたことを特徴とする電子回路パッケージ。
【効果】 従来の電磁波シールド特性、加工性を維持したまま、放熱効果が改善された電子回路パッケージを提供することが可能となった。
【効果】 従来の電磁波シールド特性、加工性を維持したまま、放熱効果が改善された電子回路パッケージを提供することが可能となった。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の実装に用いられる印刷基板に関し、特に、金属ベース基板を用いた印刷基板よりなる電子回路パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子回路が搭載される電子機器の軽薄短小化やその動作速度の高速化に伴って、電子回路自体の高密度実装化や、高速動作化が進んでいる。高密度実装を行なった場合、電子回路を構成する電子部品間の距離が小さくなるため、特に回路の動作周波数が高い場合に、各電子部品等から発生する不要輻射による電子回路の誤動作が問題となる。
【０００３】電子回路を不要輻射から守り、あるいは不要輻射の量を低減するために、電磁波シールドを施すことが要求される。さらに高速動作を行なわせると、一般には消費電力が増加して電子部品の発熱量が増すことから、これら電子部品に対して放熱性の良い実装を行なうことが要求される。
【０００４】このような高密度実装が可能で、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性に優れた電子回路パッケージとして、本発明者らは先に特開平４−６８９３号公報で提案している。
【０００５】この電子回路パッケージは、金属ベース側を上側とし、開口部側が他の配線基板上に接合されるため、電子回路パッケージ内部から洩れ出す不要輻射が低減され、放熱に対しても極めて有効に作用するものである。
【０００６】また、電子部品が搭載された従来のパッケージで代表的なものとして、ＱＦＰ，ＤＩＰ等が知られているが、これらに用いられるチップキャリアとしてはリードフレームが利用されている。近年、電子部品の多ピン化が進み、これらの多ピン電子部品を搭載するリードフレームでは、インナーリード、アウターリードの狭ピッチ化が必要になっている。しかしながら、アウターリードは個々にパッケージ外部に突出した形態であることから、位置精度確保のためには狭ピッチ化には限界があり、そのためにパッケージ自体を小型にすることが困難であった。また、インナーリードも狭ピッチにすることによって、電子部品近くまで安定して形成することが困難であった。
【０００７】これらの問題に対して、特開平１−１３２１４７号公報では、アルミ、又は銅をベース金属とし、絶縁層として数十μｍのエポキシ樹脂からなる樹脂層を設け、その後銅箔をラミネートし、パターニングした後、プレス加工で屈曲部を形成し、電子部品搭載部を中央に設け、周辺をアウターリードとして用いている。このようにしてリード部の安定した微細化を可能とし、また放熱性の向上も図っている。
【０００８】前述のように、金属ベース基板を用いた電子部品搭載用の印刷回路基板は、電磁波シールド性、高速動作における発熱対策として、またリードフレームに代わる多ピン対応のチップキャリアーとして用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平４−６８９３号公報に提案された電子回路パッケージでは、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性を向上が図られている等の特徴を有してはいるが、金属板の上に絶縁層を介して配線導体が形成されたものを、曲げ絞り加工等の機械加工によって形成しているため、本質的に厚い金属板は使用できない。そのために薄い金属板を使用していたため機械加工後に十分な剛性が得られず、またハンドリング時等にたわみが生じ、電子部品を搭載した時、また他の回路基板とリード部で接続を行なう時に、接続不良が発生する等の問題があった。
【００１０】また、特開平１−１３２１４７号公報においても、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性の向上等の特徴を有してはいるが、金属板の上に絶縁層を介して配線導体が形成されたものを曲げ屈曲加工等の機械加工によって形成しているために同様の問題を有していた。
【００１１】上記問題点を解決するため、発明者らは既に金属ベース基板を用いた電子回路パッケージを提案している（特願平５−１３４７２８号）が、搭載する電子部品あるいは使用方法によっては放熱効果が十分でない場合も出てきた。このため、場合によっては、外部フィンを取付ける等の処置が必要である。一方、金属ベースの板厚を増して放熱性を改善することも試みたが、板厚が増すにつれ、つば部分の曲げ絞り等の機械加工性が悪くなり、先に提案したパッケージ構造の形成に対して制約を受ける。
【００１２】本発明は、従来のパッケージにおける電磁波シールド性はそのままに、機械加工性が良好で、パッケージ構造の形成に制約を受けず、且つ放熱性を改善した電子回路パッケージを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明者らは、銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層されてなる金属ベース基板を用いて、銅箔面に回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し開口部を有する形状に加工し、且つ開口面周縁に他の回路基板との接続を目的とした前記回路加工で得られたリード部を有するつば部を備えた電子回路パッケージにおいて、該パッケージの開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚くし、さらに板厚を厚くした部分に溝加工等を施すことにより凹凸を設け、表面積を拡大させることにより、放熱性が改善される一方、リード部を有するつば部の厚みは曲げ絞り加工等の機械加工において制約を受けない範囲に抑えた新規なパッケージを開発し、本発明に到達した。
【００１４】本発明のパッケージにおいて、金属板として、厚さ０．１から５．０ｍｍ程度のものが使用されるが、好ましくは０．５から２．５ｍｍのアルミニウム、洋白やシンチュウ等の銅合金、銅、銅クラッドインバー、ステンレス鋼、鉄、珪素鋼、電解酸化処理されたアルミニウム等を用いることができる。この金属板は曲げ絞りといった機械加工の前工程でリードを有するつば部をＮＣルーターによる切削、あるいは金属の溶解除去（エッチング）等により板厚０．０５から２．０ｍｍとパッケージ開口部に対応する金属板の厚みよりも薄くする。つば部の厚みが０．０５ｍｍよりも薄くなると、最終の機械加工後に面の平坦度が低下し、電子部品実装時にワイヤーボンディング性が低下する。また、２．０ｍｍよりも金属板が厚くなっても、単純な曲げ加工には支障がないが、深絞り加工を行なう場合に機械加工が困難になって来る。
【００１５】パッケージ開口部の背面に相当する金属板面にはさらに凹凸を設けて放熱性を高めることもできる。形成する凹凸の形状について特に規定はなく、金属板の材質、使用条件により適宜変更される。
【００１６】本発明に用いられる絶縁層としては、エポキシフェノール、ビスマレイミド等の熱硬化性樹脂、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリパラバン酸、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂、及び熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスを加熱イミド化して得られるものも使用できる。さらに耐熱性有機高分子フィルム、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエーテルケトン等のフィルムの両面に熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスを塗布し、加熱してイミド化することによって得られたシート状のものも使用できる。また、有機溶媒に可溶な熱可塑性ポリイミドの場合であれば、熱可塑性ポリイミドワニスを、上述のフィルム形成方法と同様のキャスト、あるいはコートし、乾燥して得られたフィルム状のもの、熱可塑性ポリイミドの押出し成形フィルムあるいはシートも使用できる。さらに、使用する金属板及び／または銅箔の片面に上述のポリアミド酸ワニスあるいは熱可塑性ポリイミドを塗布し、加熱乾燥させて積層させても構わない。これらの絶縁材料は組み合わせて用いることも可能である。
【００１７】ここで、放熱性をさらに向上させる目的で、曲げ、絞り等の機械加工性を阻害しない範囲で絶縁層に無機フィラーを添加してもよい。これら無機フィラーとしては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等が挙げられる。
【００１８】配線導体となる銅箔は、比較的安価で容易に入手可能な市販の電解銅箔、圧延銅箔等が用いられる。
【００１９】金属板、絶縁層、銅箔を相互に接合する方法としては、熱ロール法、熱盤囲い方式真空プレス法、オートクレーブ方式真空プレス法等がある。
【００２０】特に本発明の電子回路パッケージでは、銅箔と絶縁層とが多層構成となっていてもよく、このような多層構成を形成する方法としては、例えばビルドアップ法や貼り合わせ法がある。ビルドアップ法は、金属板上に順次絶縁層と銅箔とを積層する方法である。また貼り合わせ法は、絶縁層と銅箔のみを積層したシートを形成し、その両面で銅箔が露出する構造とし、このシートとは別の絶縁層を介して、このシートを金属板に接合することによって多層構成が実現されるものである。
【００２１】このようにして金属板、絶縁層、銅箔が相互に接合された金属ベース基板に対して、つば部、及び必要によりパッケージ開口部の背面に相当する面、の金属板の（切削）加工を行なう。加工は、Ｚ軸（板厚方向）制御機構を有する市販のＮＣルーター、マシニングセンター等を使用した機械加工、あるいは塩化第二銅、塩化第二鉄、過酸化水素／硫酸、等の酸性エッチング液、銅アンモニア錯イオンを主成分とするアルカリ性水溶液からなるエッチング液を使用した溶解除去により実施できる。ここで、加工による金属板の除去量が厚みとして０．１ｍｍを越える場合は、機械加工による切削が有効であり、それ以下では溶解除去による方法が好都合である。切削加工は、金属ベース基板の金属板側から行なう。使用する金属の種類にもよるが、銅合金、不純物を含むアルミニウム（１０００シリーズ以外）の板を切削加工する場合、ガラスエポキシ基板加工用の汎用工具が使用できる。切削により形成されるつば部の板厚は前記したように０．０５から２．０ｍｍであれば問題ないが、加工性、機械強度の保持の点から、０．２から０．５ｍｍとするのが好ましい。通常、切削量はつば部の板厚分０．２から０．５ｍｍを全板厚から差し引いた数値をＺ軸座標に換算し、切削位置（座標）とともに入力し、金属板側から設定値に従って切削する。切削条件は、作業内容により異なるが、ルータビットの回転数１０，０００〜５０，０００／分、送り速度０．１〜１．０ｍ／分程度で運転し、ビット径１．０ｍｍφ〜５．０ｍｍφの工具が使用できる。また、使用する金属板の材質によるが、例えば、銅又は銅合金の場合、切削量が板厚で０．１ｍｍ程度であれば、ＮＣルーター等を使用するまでもなく、回路加工の際に金属板側も同時にエッチングすることで、所望の形状にすることができる。但し、この場合はベース基板の表裏でエッチング量が異なるため、エッチング液噴射ノズルの圧力、又は／及びノズル使用本数を表裏で調節することが必要である。つば部以外のパッケージ開口部の背面に相当する金属板表面は必要に応じ、冷却効果向上を目的として表面積を拡大するための処置（加工）を施す。この加工形状は、溝型の他、升目状、円柱、三角柱、四角柱状または、及びこれらを組み合わせたもの等、凹凸を形成して表面積の拡大が図れれば特に制約はない。ＮＣルーター等による機械加工の場合は、上記つば部の入力値とあわせて、加工形状毎のデータを入力しておけば同時加工が可能である。エッチングによる場合は、両面プリント配線板の回路加工手順に従って行なえば良い。エッチング装置の運転条件は上記の如く配慮するのは言うまでもない。
【００２２】本発明における曲げあるいは絞り機械加工は、通常の金型を用いたプレス加工で行なうことができる。絞り加工時に前記ベース基板の導体部を保護するために、金型表面に樹脂コートを施して用いたり、パターンの形状に合わせて、金型に凹形状を設けても良い。深絞り、曲率半径の小さい曲げ加工を行なう場合は、熱をかけての加工や、絶縁層を溶剤等で膨潤させる等の処理を行なっても良い。
【００２３】また、つば部の形状は、加工の優位性から以下の実施例ではＵ字型にしたが、粗の寸法的な接続信頼性を高くし、絶縁層や配線導体に損傷が生じることを防ぐために、内側の曲率半径を０．１〜５．０ｍｍの範囲で加工することが望ましく、本発明の実施例においては曲率半径を１．０ｍｍとした。また、同様の理由から、パッケージの底部を形成するコーナーは、内側の曲率半径を０．１〜１０ｍｍにすることが好ましく、実施例においては１．０ｍｍとした。
【００２４】
【作用】本発明のパッケージは、ベース基板のパッケージ開口部の背面に相当する金属板を厚くし、且つ冷却効果を高めるための溝等の凹凸形状の加工を施すことにより、パッケージ内発熱体部品の放熱効果が顕著の現れた。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでない。
【００２６】実施例１図１は本発明のパッケージの構成の一例を示す断面図である。同図に示したパッケージ１００は、以下の工程で製造した。即ち、金属ベース基板として、厚み１．０ｍｍ（図中、ａ）の銅製の金属板１０１、その上に絶縁層１０２として熱可塑性ポリイミド樹脂（商品名：ラーク・ティーピーアイ、三井東圧化学社製）を介して、１８μｍ厚の圧延銅箔１０３を熱プレスにて積層したものを用いた。銅箔１０３面に回路加工を施し、部品実装面及びリード部分を作製した。次に、金属板１０１面から切削深さ０．８ｍｍに数値制御した（ＮＣ）ルーターでリード部分を０．２ｍｍ厚まで切削した。この際、ルータビットは径３．０ｍｍφを使用し、回転数２５，０００／分、送り速度０．５ｍ／分で切削した。最終工程で、単体に打ち抜いた後、リード部に曲げ絞り加工によりつば部１０４を形成し、開口部１０５を有する箱体状に加工してパッケージ１００とした。
【００２７】図２は、パッケージ１００に電子部品を実装して得られた電子回路パッケージ１１０の模式的断面図である。同図においては、パッケージ１００にチップ部品１２０とベアチップ１２１とが実装されている。チップ部品１２０は表面実装型のものであって、低部からリード端子１２２がほぼ水平に伸びており、このリード端子１２２が配線導体１０３の表面に半田付けされている。一方、ベアチップ１２１は、ボンディングワイヤー１２３によって配線導体１０３と接続されている。
【００２８】近年、抵抗やコンデンサあるいはダイオードやトランジスタなどでは、リード端子を設けずにパッケージの外周部がそのまま端子部になっているものがあるが、このような電子部品を実装する場合には、この電子部品を立体印刷基板上の所望の位置に配置して、パッケージ外周部の端子部とパッケージ１００の配線導体１０３とを直接半田付けすれば良い。
【００２９】実施例２図３は本発明のパッケージの構成の他の一例を示す模式的断面図である。同図に示したパッケージ１３０は、実施例１におけるつば部切削加工の際に、パッケージ開口部１０５に相当する面の金属板１０１に１．０ｍｍ間隔で幅２．０ｍｍ、切削深さ０．８ｍｍの溝の切削加工を追加して実施し、放熱フィン１０６を形成し、パッケージ１３０を得た。溝加工には２．０ｍｍφのルータビットを使用した。
【００３０】比較例１図４に従来のパッケージ１４０の模式的断面図を示す。該パッケージ１４０は０．２ｍｍ厚の銅板１４１を出発材料とした他は、実施例１と同様にして形成されたベース基板に、回路加工、単体化、絞り加工を実施例１と同様にして施したものである。
【００３１】実施例１及び比較例１で形成した電子回路パッケージについて、放熱効果を比較検討した。放熱効果の比較は、パッケージに搭載したベアチップの表面温度を測定することで行なった。即ち、発熱量１Ｗ相当のベアチップを搭載したパッケージをマザーボードに組み込み、チップの表面温度を測定した。該チップ部品は、従来のガラス布エポキシ基板上（無風状態）で作動、発熱させた場合、表面温度が１４２℃まで上昇するものである。測定の結果、実施例１におけるチップの表面温度は８３℃、比較例１では１１９℃であった。この結果から、本発明のパッケージ１００では、発熱量を約６０％に抑えることができることが判明した。
【００３２】実施例４図５に両面エッチングにより、パッケージ開口部背面の金属板１５１に凹凸を設けたパッケージ１５０の模式的断面図を示した。出発材料として板厚０．５ｍｍの無酸素銅１５１を使用し、回路加工時に両面エッチングにより回路パターンの形成と同時に放熱フィン１５４の形成及びリード部の薄板化を行なった。ここで、絶縁層１５２は実施例１と同一材料を用い、３５μｍ厚の圧延銅箔１５３を積層して金属ベース基板とした。液状のパターンレジスト（三井東圧化学製）を使用し、部品実装面の配線及びリード部パターンを形成し、その裏面の金属板１５１側には、直径１．５ｍｍφの円のパターンを８×８個形成し、配置した。エッチング液としては、塩化第二鉄系溶液を使用し、基板は回路面を下向きにして加工ラインを搬送させ、エッチング槽では上向き噴射ノズルを１組のみ（部品実装面に噴射）、下向きノズルは６組（全部）稼動させた。この条件下で、３５μｍの配線パターンと０．２５〜０．３０ｍｍ高さの放熱フィン１５４が同時に形成され、また、リード部の板厚も約０．２ｍｍとすることができた。このようにエッチングの施されたベース基板を実施例１と同様に絞り加工等を施してパッケージを得た。
【００３３】
【発明の効果】パッケージ開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚く、あるいは表面積を増すための加工を加えることで、従来の電磁波シールド特性、加工性を維持したまま、放熱効果が改善された電子回路パッケージを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパッケージの一例を示す模式的断面図である。
【図２】図１のパッケージに電子部品を実装して得られた電子回路パッケージの構成を示す模式的断面図である。
【図３】パッケージ開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板面に溝加工を行なった本発明のパッケージの他の例を示す模式的断面図である。
【図４】従来のパッケージの模式的断面図である。
【図５】実施例４で得られたパッケージの模式的断面図である。
【符号の説明】
１００、１１０、１５０ 本発明のパッケージ
１０１、１５１ 金属板
１０２、１５２ 絶縁層
１０３、１５３ 銅箔
１０４ つば部
１０５ 開口部
１０６、１５４ 冷却フィン
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の実装に用いられる印刷基板に関し、特に、金属ベース基板を用いた印刷基板よりなる電子回路パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子回路が搭載される電子機器の軽薄短小化やその動作速度の高速化に伴って、電子回路自体の高密度実装化や、高速動作化が進んでいる。高密度実装を行なった場合、電子回路を構成する電子部品間の距離が小さくなるため、特に回路の動作周波数が高い場合に、各電子部品等から発生する不要輻射による電子回路の誤動作が問題となる。
【０００３】電子回路を不要輻射から守り、あるいは不要輻射の量を低減するために、電磁波シールドを施すことが要求される。さらに高速動作を行なわせると、一般には消費電力が増加して電子部品の発熱量が増すことから、これら電子部品に対して放熱性の良い実装を行なうことが要求される。
【０００４】このような高密度実装が可能で、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性に優れた電子回路パッケージとして、本発明者らは先に特開平４−６８９３号公報で提案している。
【０００５】この電子回路パッケージは、金属ベース側を上側とし、開口部側が他の配線基板上に接合されるため、電子回路パッケージ内部から洩れ出す不要輻射が低減され、放熱に対しても極めて有効に作用するものである。
【０００６】また、電子部品が搭載された従来のパッケージで代表的なものとして、ＱＦＰ，ＤＩＰ等が知られているが、これらに用いられるチップキャリアとしてはリードフレームが利用されている。近年、電子部品の多ピン化が進み、これらの多ピン電子部品を搭載するリードフレームでは、インナーリード、アウターリードの狭ピッチ化が必要になっている。しかしながら、アウターリードは個々にパッケージ外部に突出した形態であることから、位置精度確保のためには狭ピッチ化には限界があり、そのためにパッケージ自体を小型にすることが困難であった。また、インナーリードも狭ピッチにすることによって、電子部品近くまで安定して形成することが困難であった。
【０００７】これらの問題に対して、特開平１−１３２１４７号公報では、アルミ、又は銅をベース金属とし、絶縁層として数十μｍのエポキシ樹脂からなる樹脂層を設け、その後銅箔をラミネートし、パターニングした後、プレス加工で屈曲部を形成し、電子部品搭載部を中央に設け、周辺をアウターリードとして用いている。このようにしてリード部の安定した微細化を可能とし、また放熱性の向上も図っている。
【０００８】前述のように、金属ベース基板を用いた電子部品搭載用の印刷回路基板は、電磁波シールド性、高速動作における発熱対策として、またリードフレームに代わる多ピン対応のチップキャリアーとして用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平４−６８９３号公報に提案された電子回路パッケージでは、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性を向上が図られている等の特徴を有してはいるが、金属板の上に絶縁層を介して配線導体が形成されたものを、曲げ絞り加工等の機械加工によって形成しているため、本質的に厚い金属板は使用できない。そのために薄い金属板を使用していたため機械加工後に十分な剛性が得られず、またハンドリング時等にたわみが生じ、電子部品を搭載した時、また他の回路基板とリード部で接続を行なう時に、接続不良が発生する等の問題があった。
【００１０】また、特開平１−１３２１４７号公報においても、電磁波に対するシールド特性を有し、さらに放熱特性の向上等の特徴を有してはいるが、金属板の上に絶縁層を介して配線導体が形成されたものを曲げ屈曲加工等の機械加工によって形成しているために同様の問題を有していた。
【００１１】上記問題点を解決するため、発明者らは既に金属ベース基板を用いた電子回路パッケージを提案している（特願平５−１３４７２８号）が、搭載する電子部品あるいは使用方法によっては放熱効果が十分でない場合も出てきた。このため、場合によっては、外部フィンを取付ける等の処置が必要である。一方、金属ベースの板厚を増して放熱性を改善することも試みたが、板厚が増すにつれ、つば部分の曲げ絞り等の機械加工性が悪くなり、先に提案したパッケージ構造の形成に対して制約を受ける。
【００１２】本発明は、従来のパッケージにおける電磁波シールド性はそのままに、機械加工性が良好で、パッケージ構造の形成に制約を受けず、且つ放熱性を改善した電子回路パッケージを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明者らは、銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層されてなる金属ベース基板を用いて、銅箔面に回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し開口部を有する形状に加工し、且つ開口面周縁に他の回路基板との接続を目的とした前記回路加工で得られたリード部を有するつば部を備えた電子回路パッケージにおいて、該パッケージの開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚くし、さらに板厚を厚くした部分に溝加工等を施すことにより凹凸を設け、表面積を拡大させることにより、放熱性が改善される一方、リード部を有するつば部の厚みは曲げ絞り加工等の機械加工において制約を受けない範囲に抑えた新規なパッケージを開発し、本発明に到達した。
【００１４】本発明のパッケージにおいて、金属板として、厚さ０．１から５．０ｍｍ程度のものが使用されるが、好ましくは０．５から２．５ｍｍのアルミニウム、洋白やシンチュウ等の銅合金、銅、銅クラッドインバー、ステンレス鋼、鉄、珪素鋼、電解酸化処理されたアルミニウム等を用いることができる。この金属板は曲げ絞りといった機械加工の前工程でリードを有するつば部をＮＣルーターによる切削、あるいは金属の溶解除去（エッチング）等により板厚０．０５から２．０ｍｍとパッケージ開口部に対応する金属板の厚みよりも薄くする。つば部の厚みが０．０５ｍｍよりも薄くなると、最終の機械加工後に面の平坦度が低下し、電子部品実装時にワイヤーボンディング性が低下する。また、２．０ｍｍよりも金属板が厚くなっても、単純な曲げ加工には支障がないが、深絞り加工を行なう場合に機械加工が困難になって来る。
【００１５】パッケージ開口部の背面に相当する金属板面にはさらに凹凸を設けて放熱性を高めることもできる。形成する凹凸の形状について特に規定はなく、金属板の材質、使用条件により適宜変更される。
【００１６】本発明に用いられる絶縁層としては、エポキシフェノール、ビスマレイミド等の熱硬化性樹脂、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリパラバン酸、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂、及び熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスを加熱イミド化して得られるものも使用できる。さらに耐熱性有機高分子フィルム、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエーテルケトン等のフィルムの両面に熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスを塗布し、加熱してイミド化することによって得られたシート状のものも使用できる。また、有機溶媒に可溶な熱可塑性ポリイミドの場合であれば、熱可塑性ポリイミドワニスを、上述のフィルム形成方法と同様のキャスト、あるいはコートし、乾燥して得られたフィルム状のもの、熱可塑性ポリイミドの押出し成形フィルムあるいはシートも使用できる。さらに、使用する金属板及び／または銅箔の片面に上述のポリアミド酸ワニスあるいは熱可塑性ポリイミドを塗布し、加熱乾燥させて積層させても構わない。これらの絶縁材料は組み合わせて用いることも可能である。
【００１７】ここで、放熱性をさらに向上させる目的で、曲げ、絞り等の機械加工性を阻害しない範囲で絶縁層に無機フィラーを添加してもよい。これら無機フィラーとしては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等が挙げられる。
【００１８】配線導体となる銅箔は、比較的安価で容易に入手可能な市販の電解銅箔、圧延銅箔等が用いられる。
【００１９】金属板、絶縁層、銅箔を相互に接合する方法としては、熱ロール法、熱盤囲い方式真空プレス法、オートクレーブ方式真空プレス法等がある。
【００２０】特に本発明の電子回路パッケージでは、銅箔と絶縁層とが多層構成となっていてもよく、このような多層構成を形成する方法としては、例えばビルドアップ法や貼り合わせ法がある。ビルドアップ法は、金属板上に順次絶縁層と銅箔とを積層する方法である。また貼り合わせ法は、絶縁層と銅箔のみを積層したシートを形成し、その両面で銅箔が露出する構造とし、このシートとは別の絶縁層を介して、このシートを金属板に接合することによって多層構成が実現されるものである。
【００２１】このようにして金属板、絶縁層、銅箔が相互に接合された金属ベース基板に対して、つば部、及び必要によりパッケージ開口部の背面に相当する面、の金属板の（切削）加工を行なう。加工は、Ｚ軸（板厚方向）制御機構を有する市販のＮＣルーター、マシニングセンター等を使用した機械加工、あるいは塩化第二銅、塩化第二鉄、過酸化水素／硫酸、等の酸性エッチング液、銅アンモニア錯イオンを主成分とするアルカリ性水溶液からなるエッチング液を使用した溶解除去により実施できる。ここで、加工による金属板の除去量が厚みとして０．１ｍｍを越える場合は、機械加工による切削が有効であり、それ以下では溶解除去による方法が好都合である。切削加工は、金属ベース基板の金属板側から行なう。使用する金属の種類にもよるが、銅合金、不純物を含むアルミニウム（１０００シリーズ以外）の板を切削加工する場合、ガラスエポキシ基板加工用の汎用工具が使用できる。切削により形成されるつば部の板厚は前記したように０．０５から２．０ｍｍであれば問題ないが、加工性、機械強度の保持の点から、０．２から０．５ｍｍとするのが好ましい。通常、切削量はつば部の板厚分０．２から０．５ｍｍを全板厚から差し引いた数値をＺ軸座標に換算し、切削位置（座標）とともに入力し、金属板側から設定値に従って切削する。切削条件は、作業内容により異なるが、ルータビットの回転数１０，０００〜５０，０００／分、送り速度０．１〜１．０ｍ／分程度で運転し、ビット径１．０ｍｍφ〜５．０ｍｍφの工具が使用できる。また、使用する金属板の材質によるが、例えば、銅又は銅合金の場合、切削量が板厚で０．１ｍｍ程度であれば、ＮＣルーター等を使用するまでもなく、回路加工の際に金属板側も同時にエッチングすることで、所望の形状にすることができる。但し、この場合はベース基板の表裏でエッチング量が異なるため、エッチング液噴射ノズルの圧力、又は／及びノズル使用本数を表裏で調節することが必要である。つば部以外のパッケージ開口部の背面に相当する金属板表面は必要に応じ、冷却効果向上を目的として表面積を拡大するための処置（加工）を施す。この加工形状は、溝型の他、升目状、円柱、三角柱、四角柱状または、及びこれらを組み合わせたもの等、凹凸を形成して表面積の拡大が図れれば特に制約はない。ＮＣルーター等による機械加工の場合は、上記つば部の入力値とあわせて、加工形状毎のデータを入力しておけば同時加工が可能である。エッチングによる場合は、両面プリント配線板の回路加工手順に従って行なえば良い。エッチング装置の運転条件は上記の如く配慮するのは言うまでもない。
【００２２】本発明における曲げあるいは絞り機械加工は、通常の金型を用いたプレス加工で行なうことができる。絞り加工時に前記ベース基板の導体部を保護するために、金型表面に樹脂コートを施して用いたり、パターンの形状に合わせて、金型に凹形状を設けても良い。深絞り、曲率半径の小さい曲げ加工を行なう場合は、熱をかけての加工や、絶縁層を溶剤等で膨潤させる等の処理を行なっても良い。
【００２３】また、つば部の形状は、加工の優位性から以下の実施例ではＵ字型にしたが、粗の寸法的な接続信頼性を高くし、絶縁層や配線導体に損傷が生じることを防ぐために、内側の曲率半径を０．１〜５．０ｍｍの範囲で加工することが望ましく、本発明の実施例においては曲率半径を１．０ｍｍとした。また、同様の理由から、パッケージの底部を形成するコーナーは、内側の曲率半径を０．１〜１０ｍｍにすることが好ましく、実施例においては１．０ｍｍとした。
【００２４】
【作用】本発明のパッケージは、ベース基板のパッケージ開口部の背面に相当する金属板を厚くし、且つ冷却効果を高めるための溝等の凹凸形状の加工を施すことにより、パッケージ内発熱体部品の放熱効果が顕著の現れた。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでない。
【００２６】実施例１図１は本発明のパッケージの構成の一例を示す断面図である。同図に示したパッケージ１００は、以下の工程で製造した。即ち、金属ベース基板として、厚み１．０ｍｍ（図中、ａ）の銅製の金属板１０１、その上に絶縁層１０２として熱可塑性ポリイミド樹脂（商品名：ラーク・ティーピーアイ、三井東圧化学社製）を介して、１８μｍ厚の圧延銅箔１０３を熱プレスにて積層したものを用いた。銅箔１０３面に回路加工を施し、部品実装面及びリード部分を作製した。次に、金属板１０１面から切削深さ０．８ｍｍに数値制御した（ＮＣ）ルーターでリード部分を０．２ｍｍ厚まで切削した。この際、ルータビットは径３．０ｍｍφを使用し、回転数２５，０００／分、送り速度０．５ｍ／分で切削した。最終工程で、単体に打ち抜いた後、リード部に曲げ絞り加工によりつば部１０４を形成し、開口部１０５を有する箱体状に加工してパッケージ１００とした。
【００２７】図２は、パッケージ１００に電子部品を実装して得られた電子回路パッケージ１１０の模式的断面図である。同図においては、パッケージ１００にチップ部品１２０とベアチップ１２１とが実装されている。チップ部品１２０は表面実装型のものであって、低部からリード端子１２２がほぼ水平に伸びており、このリード端子１２２が配線導体１０３の表面に半田付けされている。一方、ベアチップ１２１は、ボンディングワイヤー１２３によって配線導体１０３と接続されている。
【００２８】近年、抵抗やコンデンサあるいはダイオードやトランジスタなどでは、リード端子を設けずにパッケージの外周部がそのまま端子部になっているものがあるが、このような電子部品を実装する場合には、この電子部品を立体印刷基板上の所望の位置に配置して、パッケージ外周部の端子部とパッケージ１００の配線導体１０３とを直接半田付けすれば良い。
【００２９】実施例２図３は本発明のパッケージの構成の他の一例を示す模式的断面図である。同図に示したパッケージ１３０は、実施例１におけるつば部切削加工の際に、パッケージ開口部１０５に相当する面の金属板１０１に１．０ｍｍ間隔で幅２．０ｍｍ、切削深さ０．８ｍｍの溝の切削加工を追加して実施し、放熱フィン１０６を形成し、パッケージ１３０を得た。溝加工には２．０ｍｍφのルータビットを使用した。
【００３０】比較例１図４に従来のパッケージ１４０の模式的断面図を示す。該パッケージ１４０は０．２ｍｍ厚の銅板１４１を出発材料とした他は、実施例１と同様にして形成されたベース基板に、回路加工、単体化、絞り加工を実施例１と同様にして施したものである。
【００３１】実施例１及び比較例１で形成した電子回路パッケージについて、放熱効果を比較検討した。放熱効果の比較は、パッケージに搭載したベアチップの表面温度を測定することで行なった。即ち、発熱量１Ｗ相当のベアチップを搭載したパッケージをマザーボードに組み込み、チップの表面温度を測定した。該チップ部品は、従来のガラス布エポキシ基板上（無風状態）で作動、発熱させた場合、表面温度が１４２℃まで上昇するものである。測定の結果、実施例１におけるチップの表面温度は８３℃、比較例１では１１９℃であった。この結果から、本発明のパッケージ１００では、発熱量を約６０％に抑えることができることが判明した。
【００３２】実施例４図５に両面エッチングにより、パッケージ開口部背面の金属板１５１に凹凸を設けたパッケージ１５０の模式的断面図を示した。出発材料として板厚０．５ｍｍの無酸素銅１５１を使用し、回路加工時に両面エッチングにより回路パターンの形成と同時に放熱フィン１５４の形成及びリード部の薄板化を行なった。ここで、絶縁層１５２は実施例１と同一材料を用い、３５μｍ厚の圧延銅箔１５３を積層して金属ベース基板とした。液状のパターンレジスト（三井東圧化学製）を使用し、部品実装面の配線及びリード部パターンを形成し、その裏面の金属板１５１側には、直径１．５ｍｍφの円のパターンを８×８個形成し、配置した。エッチング液としては、塩化第二鉄系溶液を使用し、基板は回路面を下向きにして加工ラインを搬送させ、エッチング槽では上向き噴射ノズルを１組のみ（部品実装面に噴射）、下向きノズルは６組（全部）稼動させた。この条件下で、３５μｍの配線パターンと０．２５〜０．３０ｍｍ高さの放熱フィン１５４が同時に形成され、また、リード部の板厚も約０．２ｍｍとすることができた。このようにエッチングの施されたベース基板を実施例１と同様に絞り加工等を施してパッケージを得た。
【００３３】
【発明の効果】パッケージ開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚く、あるいは表面積を増すための加工を加えることで、従来の電磁波シールド特性、加工性を維持したまま、放熱効果が改善された電子回路パッケージを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパッケージの一例を示す模式的断面図である。
【図２】図１のパッケージに電子部品を実装して得られた電子回路パッケージの構成を示す模式的断面図である。
【図３】パッケージ開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板面に溝加工を行なった本発明のパッケージの他の例を示す模式的断面図である。
【図４】従来のパッケージの模式的断面図である。
【図５】実施例４で得られたパッケージの模式的断面図である。
【符号の説明】
１００、１１０、１５０ 本発明のパッケージ
１０１、１５１ 金属板
１０２、１５２ 絶縁層
１０３、１５３ 銅箔
１０４ つば部
１０５ 開口部
１０６、１５４ 冷却フィン
【特許請求の範囲】
【請求項１】 銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層されてなる金属ベース基板を用いて、銅箔面に回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し開口部を有する形状に加工し、且つ開口面周縁に他の回路基板との接続を目的とした前記回路加工で得られたリード部を有するつば部を備えた電子回路パッケージにおいて、該パッケージの開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚くしたことを特徴とする電子回路パッケージ。
【請求項２】 金属ベース基板の金属板の前記パッケージ開口部の背面に相当する面が平板状である請求項１の電子回路パッケージ。
【請求項３】 金属ベース基板の金属板の前記パッケージ開口部の背面に相当する面が凹凸化処理されていることを特徴とする請求項１の電子回路パッケージ。
【請求項１】 銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層されてなる金属ベース基板を用いて、銅箔面に回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し開口部を有する形状に加工し、且つ開口面周縁に他の回路基板との接続を目的とした前記回路加工で得られたリード部を有するつば部を備えた電子回路パッケージにおいて、該パッケージの開口部の背面に相当する金属ベース基板の金属板の少なくとも一部をつば部に対応する金属板よりも厚くしたことを特徴とする電子回路パッケージ。
【請求項２】 金属ベース基板の金属板の前記パッケージ開口部の背面に相当する面が平板状である請求項１の電子回路パッケージ。
【請求項３】 金属ベース基板の金属板の前記パッケージ開口部の背面に相当する面が凹凸化処理されていることを特徴とする請求項１の電子回路パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開平７−１２２８２４
【公開日】平成７年（１９９５）５月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−２６４４８６
【出願日】平成５年（１９９３）１０月２２日
【出願人】（０００００３１２６）三井東圧化学株式会社 (49)
【公開日】平成７年（１９９５）５月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１０月２２日
【出願人】（０００００３１２６）三井東圧化学株式会社 (49)
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