高熱放散型ボールグリッドアレイタイプ半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板
【課題】 放熱性に優れ、且つ耐熱性、吸湿後の電気絶縁性、耐マイグレーション性などに優れたBGAタイプ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。
【解決手段】 ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路ｃを形成し、表面処理したものの上にガラス布基材プリプレグｄを置き、その外側に銅箔ａまたはガラス布基材片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧して積層成形し、サンドブラスト法にて内層のボンディングパッド部、半導体チップ搭載部となる裏面銅箔部上のガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を切削除去し、貴金属メッキを施し、プリント配線板とする。更には銅張積層板及びプリプレグの樹脂として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いる。
【効果】 放熱性に優れ、且つ耐熱性、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などに優れ、量産性にも適したものが得られた。
【解決手段】 ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路ｃを形成し、表面処理したものの上にガラス布基材プリプレグｄを置き、その外側に銅箔ａまたはガラス布基材片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧して積層成形し、サンドブラスト法にて内層のボンディングパッド部、半導体チップ搭載部となる裏面銅箔部上のガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を切削除去し、貴金属メッキを施し、プリント配線板とする。更には銅張積層板及びプリプレグの樹脂として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いる。
【効果】 放熱性に優れ、且つ耐熱性、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などに優れ、量産性にも適したものが得られた。
【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態の、高熱放散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、半導体チップを搭載し、マイクロコントローラ、ASIC、メモリー等の用途に使用される。本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接続され、電子機器等として使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージの基材としては、ガラスエポキシ材、ポリイミドフィルム材、セラミック材等の薄い板が主に使用されている。これらのパッケージ類は、現在ではハンダボール間隔がほとんど０．８ｍｍ以上である。しかしながら、薄型、小型、軽量化を図るために近年ますますハンダボールピッチ及び回路のライン／スペースが狭くなって来ている。このため基板の耐熱性、多層板とした時の吸湿後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等が問題となっていた。また、近年ますます高密度化するプリント配線板において、半導体チップから発生する熱は、従来の半導体プラスチックパッケージでは十分な放熱ができないようになってきている。
【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高熱放散型半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を提供する。
【０００４】
【発明が解決するための手段】本発明は、高熱放散型半導体プラスチックパッケージのサブストレートとして、ガラス布基材両面銅張積層板を用い、少なくとも片面に回路を形成し、銅箔の表面を化学処理した後、回路形成側に、ガラス布基材プリプレグを置き、その外側に銅箔または片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧下に積層成形して得られた両面銅張多層板の表面には、少なくとも半導体チップボンディング用パッド、裏面にはハンダボール接続用パッド、表面にはボンディングパッドと該パッドを接続する銅箔回路を、裏面にはハンダボールパッドを接続する銅箔回路配置し、該回路を表裏スルーホール導体で接続した回路板を作成した後、内層のボンディングパッド、半導体チップを搭載する裏面側の銅箔の上にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂を、好ましくはサンドブラスト法で除去して、内層のボンディングパッド、半導体チップ固定用の裏面の銅箔の表面を露出させて多層のサブストレートを作成する。その後、少なくとも、半導体チップ搭載部、ボンディング用パッド及びハンダボールパッドを除いて表面をメッキレジストで覆い、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とする。更には、プリプレグ、片面銅張積層板に使用する樹脂として、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を使用することにより、耐熱性、吸湿後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等の特性に優れた、高熱放散型ボールグリッドアレイ半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、高熱放散型ボールグリッドアレイタイプ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、まずガラス布基材両面銅張積層板の、少なくとも片面に回路を形成し、その回路表面を化学処理し、その回路側にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、その外側に銅箔或いは片面銅張積層板を配置する。これらを加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形し、一体化して両面銅張多層板とする。この多層板にスルーホールをあけ、スルーホール内に銅メッキを施した後、表裏に回路を形成し、少なくとも内層のボンディングパッド及び半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔までの上側にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、好ましくはサンドブラスト法にて除去し、その後、サンドブラスト残さをソフトエッチングなどでクリーニングし、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、ボールパッド部にニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板を作製する。
【０００６】半導体チップを、そのプリント配線板の裏面の銅箔の上に、表面から熱伝導性接着剤で接着固定し、ワイヤボンディングでボンディングパッドに接続し、表面を好ましくは液状封止樹脂で封止する。裏面は、ハンダボールを溶融接合し、半導体プラスチックパッケージとする。また、プリプレグ、銅張積層板の熱硬化性樹脂組成物としては、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を使用することにより、耐熱性、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性などに優れたプリント配線板が提供される。
【０００７】本発明のプリプレグ、銅張積層板としては、一般に公知のガラス布、好ましくは織布に熱硬化性樹脂を含浸、乾燥して得られたプリプレグを用いて両面又は片面に電解銅箔を配置して、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形して得られたものが使用される。ガラス繊維としては、一般に公知のガラス繊維、例えばE、S、Dなどのガラス繊維を用いた不織布、織布が挙げられ、厚みは一般に50〜150μmが使用される。またこれらの糸を用いた混抄も使用できる。基材としては、薄いものは密度の高いものが好ましい。例えば50μmの厚みでは、50〜60g/m2が好ましい。織り方についても特に限定はしないが、平織りが好ましい。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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類が挙げられる。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。
【００１２】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、公知の有機、無機の充填剤、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。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。
【００１３】ガラス基材補強銅張積層板は、まず上記補強基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させて、100〜180℃、好適には120〜150℃で加熱、乾燥てBステージとし、プリプレグを作成する。次に、両面銅張積層板は、このプリプレグ両面に、片面銅張り積層板は、片面に銅箔、反対面には離型フィルムを配置し、加熱、加圧、好適には真空下に積層成形し、銅張積層板とする。銅箔の厚みは、好適には12〜70μmである。
【００１４】サンドブラスト法には一般に公知のものが挙げられる。具体的には、乾式或いは湿式のサンドブラスト法が挙げられる。砂の種類は特に限定しないが、珪砂、ガラス粉など一般に公知のものが使用できる。削る箇所に砂を吹き付け、ガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を研削、除去する。削らない箇所には、事前にカバーをしておくか、樹脂を塗布しておき、砂を吹き付けたときに、削る以外の箇所を保護する。その後、好適には銅箔表面をソフトエッチングなどの処理を行なってクリーニングし、定法にてニッケルメッキ、金メッキを行う。切削にはサンドブラスト法が好ましいが、その他にはレーザー、ルーター等の機器を使うことも可能である。
【００１５】
【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。
【００１６】実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8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100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、樹脂組成物含有量が51wt%のプリプレグBを作成した。
【００１７】厚さ18μmの電解銅箔（図１、a）を、１枚の上記プリプレグＢの両面に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、 両面銅張積層板を得た。この片面に回路（図１、c）を形成し、黒色酸化銅処理を施し、片面回路形成銅張板とした。この片面回路形成銅張板の回路を形成した面に上記プリプレグＢ(図１、d)を１枚、その外側に18μmの電解銅箔(図１、a)を置き、同様に積層成形して３層板とした。この３層板の半導体チップを固定する以外の箇所に、表裏回路接続用の径0.2mmのスルーホール用貫通孔をメカニカルドリルであけ、デスミア処理後、スルーホールメッキを20μm施した(図１、e)。表裏に回路を形成し、内層のボンディングパッド部、及び半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔の上部の部分以外を、サンドブラスト用レジストで被覆し、表面からサンドブラスの砂を吹き付け、ガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を切削し、内層のボンディングパッド部(図１、f)表面を露出した。その後、サンドブラスト用レジストを剥離除去し、再度全面をサンドブラスト用レジストで覆い、半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔5mm角の上のレジストだけを除去し、再度サンドブラストにて裏面の、半導体チップ搭載銅箔(図１、g)を露出させ、レジストを溶解除去後、このプリント板の半導体チップ搭載部(図１、g)、ボンディングパッド部(図１、f)、及び裏面のハンダボールパッド部(k)以外にメッキレジストを付着させ、これにニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とした。このプリント配線板の半導体チップ搭載部に4mm角の半導体チップ(図１、j)を、銀ペースト（図１、l）で接着固定し、ワイヤボンディング（図１、h）後、液状エポキシ封止樹脂(図１、i)で封止した。この半導体プラスチックパッケージの評価結果を表１に示す。
【００１８】比較例１実施例１において、熱硬化性樹脂組成物として、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：ESCN-220F)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溶解し、均一に攪拌、混合したものを使用した。これを実施例１と同じガラスクロスに含浸させ、乾燥して、ゲル化時間150秒のプリプレグＣを作成した。このプリプレグＣ(図２、n)を2枚使用し、両面に18μmの電解銅箔(図２、a)を配置し、190℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で積層成形して両面銅張積層板を作成した。この両面に回路を形成し、半導体チップ搭載部の銅箔部に放熱用の銅メッキしたスルーホール(図２、o)を形成し、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、金メッキしてプリント配線板を作成し、表面は半導体チップ(図２、j)搭載、ワイヤボンディング(図２、h)、エポキシ樹脂コンパウンド封止(図２、i)を行い、裏面はハンダボール(図２、k)を接合し、半導体プラスチックパッケージとした。評価結果を表１に示す。
【００１９】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 1 1 ガラス転移温度（℃） 235 160 プレッシャークッカー 処理後の絶縁抵抗(Ω) 常態 4x1014 6x1014 200hrs.処理後 5x1012 2x1011 500hrs.処理後 6x1011 <1x108 700hrs.処理後 3x1010 ー 1,000hrs.処理後 2x1010 ー 耐マイグレーション性(Ω) 常態 6x1013 2x1013 200hrs.処理後 5x1011 7x109 300hrs.処理後 6x1011 <1x108 500hrs.処理後 3x1011 ー 1,000hrs.処理後 1x1011 ー 放熱性（℃） 28 56
【００２０】＜測定方法＞1)ガラス転移温度：DMA法にて測定した。
2)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値：ライン／スペース＝100/100μm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、その端子間の絶縁抵抗値を測定した。
3)耐マイグレーション性：上記2)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。
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。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路を形成し、化学表面処理を施してから、回路形成面にガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔或いはガラス布基材片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧下に積層成形した後、スルーホールを形成し、銅メッキを施し、表裏に回路を形成後、少なくとも内層のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載用銅箔部上にあるガラス布基材と熱硬化性樹脂組成物を、好適にはサンドブラスト法にて切削除去し、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に貴金属メッキを施し、プリント配線板としたものに、半導体チップを熱伝導性接着剤で接着し、ワイヤボンディングで半導体チップを接続し、液状封止樹脂で封止して半導体プラスチックパッケージを作成することにより、放熱性に優れ、かつ大量生産に適した半導体プラスチックパッケージが提供される。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、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分として用いることにより、耐熱性、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などに優れた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】比較例１の半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【符号の説明】
ａ 銅箔
ｂ ガラス織布基材熱硬化性樹脂層
ｃ 回路
ｄ プリプレグＢ
ｅ 表裏回路導通用スルーホール
ｆ ボンディングパッド
ｇ 半導体チップ搭載部
ｈ ボンディングワイヤ
ｉ 封止樹脂
ｊ 銀ペースト
ｋ ハンダボール
ｌ 銀ペースト
ｍ メッキレジスト
ｎ プリプレグＣ
ｏ 放熱用スルーホール
【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態の、高熱放散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、半導体チップを搭載し、マイクロコントローラ、ASIC、メモリー等の用途に使用される。本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接続され、電子機器等として使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージの基材としては、ガラスエポキシ材、ポリイミドフィルム材、セラミック材等の薄い板が主に使用されている。これらのパッケージ類は、現在ではハンダボール間隔がほとんど０．８ｍｍ以上である。しかしながら、薄型、小型、軽量化を図るために近年ますますハンダボールピッチ及び回路のライン／スペースが狭くなって来ている。このため基板の耐熱性、多層板とした時の吸湿後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等が問題となっていた。また、近年ますます高密度化するプリント配線板において、半導体チップから発生する熱は、従来の半導体プラスチックパッケージでは十分な放熱ができないようになってきている。
【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高熱放散型半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を提供する。
【０００４】
【発明が解決するための手段】本発明は、高熱放散型半導体プラスチックパッケージのサブストレートとして、ガラス布基材両面銅張積層板を用い、少なくとも片面に回路を形成し、銅箔の表面を化学処理した後、回路形成側に、ガラス布基材プリプレグを置き、その外側に銅箔または片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧下に積層成形して得られた両面銅張多層板の表面には、少なくとも半導体チップボンディング用パッド、裏面にはハンダボール接続用パッド、表面にはボンディングパッドと該パッドを接続する銅箔回路を、裏面にはハンダボールパッドを接続する銅箔回路配置し、該回路を表裏スルーホール導体で接続した回路板を作成した後、内層のボンディングパッド、半導体チップを搭載する裏面側の銅箔の上にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂を、好ましくはサンドブラスト法で除去して、内層のボンディングパッド、半導体チップ固定用の裏面の銅箔の表面を露出させて多層のサブストレートを作成する。その後、少なくとも、半導体チップ搭載部、ボンディング用パッド及びハンダボールパッドを除いて表面をメッキレジストで覆い、ニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とする。更には、プリプレグ、片面銅張積層板に使用する樹脂として、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を使用することにより、耐熱性、吸湿後の電気絶縁性、耐マイグレーション性等の特性に優れた、高熱放散型ボールグリッドアレイ半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、高熱放散型ボールグリッドアレイタイプ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、まずガラス布基材両面銅張積層板の、少なくとも片面に回路を形成し、その回路表面を化学処理し、その回路側にガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを置き、その外側に銅箔或いは片面銅張積層板を配置する。これらを加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形し、一体化して両面銅張多層板とする。この多層板にスルーホールをあけ、スルーホール内に銅メッキを施した後、表裏に回路を形成し、少なくとも内層のボンディングパッド及び半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔までの上側にあるガラス布基材及び熱硬化性樹脂組成物を、好ましくはサンドブラスト法にて除去し、その後、サンドブラスト残さをソフトエッチングなどでクリーニングし、少なくとも半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、ボールパッド部にニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板を作製する。
【０００６】半導体チップを、そのプリント配線板の裏面の銅箔の上に、表面から熱伝導性接着剤で接着固定し、ワイヤボンディングでボンディングパッドに接続し、表面を好ましくは液状封止樹脂で封止する。裏面は、ハンダボールを溶融接合し、半導体プラスチックパッケージとする。また、プリプレグ、銅張積層板の熱硬化性樹脂組成物としては、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を使用することにより、耐熱性、プレッシャークッカー後の電気絶縁性、耐マイグレーション性などに優れたプリント配線板が提供される。
【０００７】本発明のプリプレグ、銅張積層板としては、一般に公知のガラス布、好ましくは織布に熱硬化性樹脂を含浸、乾燥して得られたプリプレグを用いて両面又は片面に電解銅箔を配置して、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形して得られたものが使用される。ガラス繊維としては、一般に公知のガラス繊維、例えばE、S、Dなどのガラス繊維を用いた不織布、織布が挙げられ、厚みは一般に50〜150μmが使用される。またこれらの糸を用いた混抄も使用できる。基材としては、薄いものは密度の高いものが好ましい。例えば50μmの厚みでは、50〜60g/m2が好ましい。織り方についても特に限定はしないが、平織りが好ましい。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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類が挙げられる。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。
【００１２】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、公知の有機、無機の充填剤、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。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。
【００１３】ガラス基材補強銅張積層板は、まず上記補強基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させて、100〜180℃、好適には120〜150℃で加熱、乾燥てBステージとし、プリプレグを作成する。次に、両面銅張積層板は、このプリプレグ両面に、片面銅張り積層板は、片面に銅箔、反対面には離型フィルムを配置し、加熱、加圧、好適には真空下に積層成形し、銅張積層板とする。銅箔の厚みは、好適には12〜70μmである。
【００１４】サンドブラスト法には一般に公知のものが挙げられる。具体的には、乾式或いは湿式のサンドブラスト法が挙げられる。砂の種類は特に限定しないが、珪砂、ガラス粉など一般に公知のものが使用できる。削る箇所に砂を吹き付け、ガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を研削、除去する。削らない箇所には、事前にカバーをしておくか、樹脂を塗布しておき、砂を吹き付けたときに、削る以外の箇所を保護する。その後、好適には銅箔表面をソフトエッチングなどの処理を行なってクリーニングし、定法にてニッケルメッキ、金メッキを行う。切削にはサンドブラスト法が好ましいが、その他にはレーザー、ルーター等の機器を使うことも可能である。
【００１５】
【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。
【００１６】実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8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100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、樹脂組成物含有量が51wt%のプリプレグBを作成した。
【００１７】厚さ18μmの電解銅箔（図１、a）を、１枚の上記プリプレグＢの両面に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、 両面銅張積層板を得た。この片面に回路（図１、c）を形成し、黒色酸化銅処理を施し、片面回路形成銅張板とした。この片面回路形成銅張板の回路を形成した面に上記プリプレグＢ(図１、d)を１枚、その外側に18μmの電解銅箔(図１、a)を置き、同様に積層成形して３層板とした。この３層板の半導体チップを固定する以外の箇所に、表裏回路接続用の径0.2mmのスルーホール用貫通孔をメカニカルドリルであけ、デスミア処理後、スルーホールメッキを20μm施した(図１、e)。表裏に回路を形成し、内層のボンディングパッド部、及び半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔の上部の部分以外を、サンドブラスト用レジストで被覆し、表面からサンドブラスの砂を吹き付け、ガラス布基材、熱硬化性樹脂組成物を切削し、内層のボンディングパッド部(図１、f)表面を露出した。その後、サンドブラスト用レジストを剥離除去し、再度全面をサンドブラスト用レジストで覆い、半導体チップ搭載部となる裏面の銅箔5mm角の上のレジストだけを除去し、再度サンドブラストにて裏面の、半導体チップ搭載銅箔(図１、g)を露出させ、レジストを溶解除去後、このプリント板の半導体チップ搭載部(図１、g)、ボンディングパッド部(図１、f)、及び裏面のハンダボールパッド部(k)以外にメッキレジストを付着させ、これにニッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板とした。このプリント配線板の半導体チップ搭載部に4mm角の半導体チップ(図１、j)を、銀ペースト（図１、l）で接着固定し、ワイヤボンディング（図１、h）後、液状エポキシ封止樹脂(図１、i)で封止した。この半導体プラスチックパッケージの評価結果を表１に示す。
【００１８】比較例１実施例１において、熱硬化性樹脂組成物として、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：ESCN-220F)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溶解し、均一に攪拌、混合したものを使用した。これを実施例１と同じガラスクロスに含浸させ、乾燥して、ゲル化時間150秒のプリプレグＣを作成した。このプリプレグＣ(図２、n)を2枚使用し、両面に18μmの電解銅箔(図２、a)を配置し、190℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で積層成形して両面銅張積層板を作成した。この両面に回路を形成し、半導体チップ搭載部の銅箔部に放熱用の銅メッキしたスルーホール(図２、o)を形成し、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、金メッキしてプリント配線板を作成し、表面は半導体チップ(図２、j)搭載、ワイヤボンディング(図２、h)、エポキシ樹脂コンパウンド封止(図２、i)を行い、裏面はハンダボール(図２、k)を接合し、半導体プラスチックパッケージとした。評価結果を表１に示す。
【００１９】
表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 1 1 ガラス転移温度（℃） 235 160 プレッシャークッカー 処理後の絶縁抵抗(Ω) 常態 4x1014 6x1014 200hrs.処理後 5x1012 2x1011 500hrs.処理後 6x1011 <1x108 700hrs.処理後 3x1010 ー 1,000hrs.処理後 2x1010 ー 耐マイグレーション性(Ω) 常態 6x1013 2x1013 200hrs.処理後 5x1011 7x109 300hrs.処理後 6x1011 <1x108 500hrs.処理後 3x1011 ー 1,000hrs.処理後 1x1011 ー 放熱性（℃） 28 56
【００２０】＜測定方法＞1)ガラス転移温度：DMA法にて測定した。
2)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値：ライン／スペース＝100/100μm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、その端子間の絶縁抵抗値を測定した。
3)耐マイグレーション性：上記2)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。
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。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路を形成し、化学表面処理を施してから、回路形成面にガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔或いはガラス布基材片面銅張積層板を配置し、加熱、加圧下に積層成形した後、スルーホールを形成し、銅メッキを施し、表裏に回路を形成後、少なくとも内層のボンディングパッド部及び半導体チップ搭載用銅箔部上にあるガラス布基材と熱硬化性樹脂組成物を、好適にはサンドブラスト法にて切削除去し、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に貴金属メッキを施し、プリント配線板としたものに、半導体チップを熱伝導性接着剤で接着し、ワイヤボンディングで半導体チップを接続し、液状封止樹脂で封止して半導体プラスチックパッケージを作成することにより、放熱性に優れ、かつ大量生産に適した半導体プラスチックパッケージが提供される。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、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分として用いることにより、耐熱性、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などに優れた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】比較例１の半導体プラスチックパッケージの製造工程図である。
【符号の説明】
ａ 銅箔
ｂ ガラス織布基材熱硬化性樹脂層
ｃ 回路
ｄ プリプレグＢ
ｅ 表裏回路導通用スルーホール
ｆ ボンディングパッド
ｇ 半導体チップ搭載部
ｈ ボンディングワイヤ
ｉ 封止樹脂
ｊ 銀ペースト
ｋ ハンダボール
ｌ 銀ペースト
ｍ メッキレジスト
ｎ プリプレグＣ
ｏ 放熱用スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路及び半導体チップボンディング用パッドを作成し、化学処理した後、回路側全面に、ガラス布基材プリプレグを置き、その外側に銅箔或いは片面銅張積層板を配置して、加熱、加圧下に積層成形して得られる両面銅張多層板の両面に、少なくとも半導体チップボンディング用パッド、裏面にハンダボール接続用パッド、表裏面にボンディングパッドと該パッドを接続する銅箔回路及び表裏回路を接続するスルーホール導体を配置した回路板を作成後、内層のボンディングパッド、半導体チップを搭載する場所の上側のガラス布基材、及び熱硬化性樹脂を除去し、内層に形成されたボンディングパッドと、裏面の銅箔に形成してある半導体チップ固定用銅箔面を露出させたことを特徴とする高熱放散型ボールグリッドアレイタイプ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２】 該ガラス布、熱硬化性樹脂組成物をサンドブラスト法にて除去して製造される請求項１記載の高熱放散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３】 該銅張板の熱硬化性樹脂組成物が、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又は２記載の高熱放散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】 ガラス布基材両面銅張積層板を用いて、少なくとも片面に回路及び半導体チップボンディング用パッドを作成し、化学処理した後、回路側全面に、ガラス布基材プリプレグを置き、その外側に銅箔或いは片面銅張積層板を配置して、加熱、加圧下に積層成形して得られる両面銅張多層板の両面に、少なくとも半導体チップボンディング用パッド、裏面にハンダボール接続用パッド、表裏面にボンディングパッドと該パッドを接続する銅箔回路及び表裏回路を接続するスルーホール導体を配置した回路板を作成後、内層のボンディングパッド、半導体チップを搭載する場所の上側のガラス布基材、及び熱硬化性樹脂を除去し、内層に形成されたボンディングパッドと、裏面の銅箔に形成してある半導体チップ固定用銅箔面を露出させたことを特徴とする高熱放散型ボールグリッドアレイタイプ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２】 該ガラス布、熱硬化性樹脂組成物をサンドブラスト法にて除去して製造される請求項１記載の高熱放散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３】 該銅張板の熱硬化性樹脂組成物が、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又は２記載の高熱放散型半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０００−２９４６７８（Ｐ２０００−２９４６７８Ａ）
【公開日】平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−９８０６５
【出願日】平成１１年４月５日（１９９９．４．５）
【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１０月２０日（２０００．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年４月５日（１９９９．４．５）
【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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