JPH0786445A - 電子回路パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属ベース基板を曲げあるいは絞り加工によ
って他回路との接続のためのリード部を有するつば部を
設けた電子回路パッケージのフラックス洗浄性を改善す
る。 【構成】 金属板３にポリイミド樹脂からなる絶縁層４
と銅箔からなる導体層５を積層したものに回路形成した
後、曲げあるいは絞り加工によって得られるキャリア部
とリード部となるつば部２を有する電子回路パッケージ
において、少なく１つのコーナー部に孔１が形成された
電子回路パッケージ。

Description

【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、特に金属ベース配線板を用いた
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】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。

【０００５】これに対して、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願平
５−１３４７２８号で提案している。

【０００６】この電子回路パッケージは、図９の断面図
に示すように、金属板３側を上側とし、絶縁層４、導体
５が積層され、電子部品９は開口部中央にマウントさ
れ、電子部品９と導体とがワイヤーボンディング１０に
より接続される。この電子回路パッケージは開口部側が
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平５−１３４
７２８号に提案されたパッケージは、図８に示すように
金属ベース基板の絶縁層として伸び率の高いポリイミド
樹脂を用いたことで、キャリア部とリード部とを一体成
形し、深絞り可能なパッケージを構成し、放熱性、シー
ルド特性に優れているが、このパッケージのリード部導
体間は既存の樹脂モールドパッケージのアウターリード
端子とは異なり、リード端子が１本ずつに分かれておら
ず、導体間には絶縁層とベース金属材とによる空隙がな
く、フラックス除去の洗浄液が配線板内部に十分流入し
ない場合があったため、実装工程においてフラックス除
去工程における洗浄性が完全ではなかった。フラックス
が最終製品基板上に残留すると配線間の絶縁不良を引き
起こしたり、ゴミ、ホコリ等が吸着しやすく、耐環境性
を低下させる原因となっていた。

【０００８】従って、本発明は、上記のパッケージのフ
ラックス除去工程における洗浄性を改善することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記特願平５
−１３４７２８号に提案された電子回路パッケージの高
い加工性を活かし、且つ実装時のフラックス洗浄液入排
出用の孔をパッケージコーナー部の少なくとも１つに設
け、フラックス除去性を改善した電子回路パッケージを
提供するものである。

【００１０】即ち本発明は、銅箔と金属板とが絶縁層を
介して積層され、前記絶縁層の少なくとも銅箔、金属板
との接触界面が熱可塑性ポリイミドからなる金属ベース
基板に、回路加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工
を施し、且つ略四角の開口部とキャリア面とがほぼ同面
積となる深絞り加工を施した電子回路パッケージであっ
て、該パッケージの開口周辺縁に他の回路との接続のた
めのリード部を有するつば部があり、前記リード部の先
端がつば部の端部より離して形成されている電子回路パ
ッケージにおいて、前記開口周辺縁のコーナー部に少な
くとも１つの孔部が形成されていることを特徴とする電
子回路パッケージである。

【００１１】本発明に係る金属ベース基板の構造として
は、絶縁層との接着性に応じて表面が処理された金属板
上に絶縁層と配線導体となる銅箔を積層したものであ
り、前記絶縁層は少なくとも銅箔、金属板との接触界面
が熱可塑性ポリイミドからなるものである。また、必要
に応じて前記銅箔の上にさらに絶縁層と配線導体を積層
して多層化することも可能である。

【００１２】本発明において、絶縁層に用いられる熱可
塑性ポリイミドは、例えば、三井東圧化学社製の商品名
「ラークティーピーアイ（ＬＡＲＣ−ＴＰＩ）」、同
「ニューティーピーアイ（ＮＥＷ ＴＰＩ）」、宇部興
産社製の商品名「ユーピモル（ＵＰＩＭＯＬ）」、ヘキ
スト社製の商品名「ピーアイエス（ＰＩＳ）」、同「ザ
イセフ（ＳＩＺＥＦ−３３）」、ＧＥ社製の商品名「ウ
ルテム（ＵＬＴＥＭ）」、アモコ社製の商品名「トーロ
ン（ＴＯＲＬＯＮ）」等が挙げられる。また、次のよう
なジアミンとテトラカルボン酸二無水物の反応により得
られる熱可塑性ポリイミドを用いることもできる。

【００１３】ジアミンとしては、例えば、３，３−ジア
ミノベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノフェノ
キシ）ベンゼン、４，４’−ビス（３−アミノフェン）
ビフェニル、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキ
シ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（３−ア
ミノフェノキシ）フェニル］−１，１，１，３，３−ヘ
キサフルオロプロパン、ビス［４−（３−アミノフェノ
キシ）フェニル］スルフィド、ビス［４−（３−アミノ
フェノキシ）フェニル］ケトン、ビス［４−（３−アミ
ノフェノキシ）フェニル］スルホン等のメタ位のジアミ
ンが挙げられ、これらは単独であるいは２種以上混合し
て用いられる。

【００１４】また、テトラカルボン酸二無水物として
は、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、シク
ロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸
二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物２，２’，３，
３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水
物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プ
ロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）エーテル二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカル
ボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカ
ルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジ
カルボキシフェニル）メタン二無水物、２，３，６，７
−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，
８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，
５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，
２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，
４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、
２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水
物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸
二無水物等を挙げることができる。これらは単独である
いは２種以上混合して用いられる。

【００１５】これらのジアミンとテトラカルボン酸二無
水物を、溶液中で混合して一次反応させたものがポリア
ミド酸ワニスであり、これをさらに脱水縮合反応させる
ことにより熱可塑性ポリイミドが得られる。

【００１６】上記のようにして得られた、あるいは市販
の、主鎖にイミド構造を有する熱可塑性ポリイミドの中
でも、ガラス転位温度が１６０℃以上３５０℃以下であ
り、ＪＩＳ−Ｃ２３１８法により測定される破断時の伸
びが３０％以上のものが本発明において最適である。ガ
ラス転位温度が１６０℃未満の場合、金ワイヤーボンデ
ィングを含めた部品実装時の熱に対して信頼性が低下
し、転位温度が３５０℃を越える場合には、金属板と銅
箔の接着強度が低下し好ましくない。また、伸び率が３
０％未満の場合、曲げ、絞り等の機械加工時に、特に金
属板との剥離や、絶縁層にクラックが発生することがあ
り好ましくない。

【００１７】本発明では、熱可塑性ポリイミド樹脂を、
エポキシフェノール、ビスマレイミド等の熱硬化性樹
脂、及びポリアミドイミド、ポリスルホン、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等
と組み合わせて用いることも可能である。また耐熱フィ
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、熱可塑
性ポリイミドワニスを、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。

【００１８】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。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。

【００１９】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。

【００２０】金属板としては、厚さ０．０５〜２．０ｍ
ｍ程度のものが使用されるが、好ましくは、厚さ０．１
〜１．５ｍｍ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、マグネシウム、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。金属板の厚みが０．０５ｍｍ
よりも薄くなると、最終の機械加工後における面の平坦
性が低下し、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、深絞りを行なう
場合に機械加工が困難になって来る。基本的には金属の
伸びがＪＩＳ−Ｚ２２４１法に規定されている耐力で５
％以上あればよい。また、絶縁層のポリイミド樹脂との
接着性を金属板表面の改質処理等により向上させれば、
耐力が５％未満の金属板を用いても加工が可能である。
そのような表面処理法としては、電解酸化処理、ホーニ
ング処理、スクラブ研磨処理、ヘアライン処理、ブラシ
研磨処理、カップリング処理等が挙げられる。

【００２１】金属板、絶縁層、銅箔を相互に接合する方
法としては、熱ロール法や熱プレス法等がある。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。

【００２２】本発明の電子回路パッケージ、特に多層構
成の金属ベース基板を用いた場合、層間接続用の貫通孔
をエキシマレーザーからのレーザー光、あるいはアルカ
リ溶液によるエッチング等により形成する。エキシマレ
ーザーを用いる場合、レーザーパワーを調整することに
よって、除去したくない部分の導体層をなす銅箔を侵食
する事無く、シャープな形状の貫通孔を正確に形成する
ことができる。また、アルカリ溶液を使用する場合も、
導体層としての銅を侵食する事無くシャープな形状の貫
通孔を得ることができる。エキシマレーザーの例として
は、例えばＫｒ／Ｆ系のものがある。また、アルカリ溶
液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ溶液があり、必要に応じてこれにヒドラ
ジン化合物を加えてもよい。

【００２３】前記貫通孔を通して、導体層間を電気的に
接続する方法としては、通常のプリント配線板の製造に
一般的に使用されている、メッキ、半田、導電性ペース
ト等が使用できる。また、ワイヤーボンディングによっ
て接続させることも可能である。

【００２４】本発明の電子回路パッケージにおける曲
げ、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。絞り加工時に前記金属ベース基板
の導体層を保護するために、金型表面に樹脂をコーティ
ングして用いたり、パターンの形状に併せて、金型に凹
形状を設けてもよい。本発明では、伸び率３０％以上の
絶縁層が設けられていることから、深絞り、曲率半径の
小さい曲げ加工においても、特に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も必要としない。
その後、導体層表面において、回路配線部分を公知の方
法によって回路パターン化する。

【００２５】本発明において重要な点は、孔を形成する
ための加工法である。金属ベース基板から図２のように
コーナー部となる部分の少なくとも１箇所に孔用のカッ
ト６を設けたものを個別に型抜きしてから、金型プレス
により孔１をつば部２と同時に絞りによって図１に示す
ように形成する。また、金属板の厚みが０．２ｍｍ以下
の場合は、きつい絞り加工を行なうと、金属板に歪、ク
ラック等が発生しやすくなり、パッケージの強度及び信
頼性が低下する。この場合は、コーナー部において、図
４に示すような孔１を少なくとも１つ設ける。この孔１
は必ずしも円形である必要はないが、孔の角は丸みを持
たせることが必要である。これは角が鋭角であると絞り
加工時のストレスによりクラック発生の原因となるから
である。このように型抜きしたものを金型プレスにより
つば部を形成し、図３に示すパッケージを得る。これら
孔の位置及び大きさは、後で行なわれる樹脂封止の樹脂
の厚み、形状によって適宜変化させることができ、例え
ば封止樹脂厚みをパッケージ深さの半分とした場合、図
５に示すように孔もパッケージ深さの半分程度までで良
い。

【００２６】同一基板から複数のパッケージを形成する
には、ランス抜き加工によって個々のパッケージ毎に切
り放し用ランナー８をフレーム７上に形成する。このラ
ンス抜き加工時に孔用のカット部または円形の孔を同時
に図６、７のように形成することができる。この際、パ
ッケージを切り放す時に搭載チップの形状や位置等によ
ってチップに捻れ等の応力が加わらないように切り放し
用ランナーの位置を決定する。

【００２７】曲げまたは絞り加工によって、電気的接合
用のリード部分となる外周つば部を略Ｕ字に形成する。
他の回路基板との接続を目的として形成されたリード部
を有するつば部においては、リードの先端は、つば部の
端部より５０μｍ以上離して形成される。これは５０μ
ｍ未満になると、他の基板にパッケージが実装される際
に半田の廻り込みが原因となるリードと裏面の金属板と
のショートが起き易くなり好ましくない。また、つば部
の形状は、加工の優位性からＵ字型が好ましいが、キャ
リア部と平行となる直線型や、端部を筒状に形成してパ
ッケージの強度が増すような形状とすることも可能であ
る。

【００２８】後述する実施例においては、Ｕ字型を採用
したが、そ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、Ｕ字型の内側
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、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、その内側の曲率半径を０．１〜１
０ｍｍにすることが望ましい。

【００２９】本発明の電子回路パッケージにおいて、気
密封止用有機樹脂材料としては、シリコン樹脂、エポキ
シ樹脂、ビスマレイミド樹脂等を１種または複合して使
用することができ、線膨張係数の調整及び放熱性の向上
のために、無機フィラーを混入させて使用することもで
きる。また、封止方法としては、注入法、ポッティング
法、トランスファー成形法、プレス成形法等を使用する
ことができるが、必要に応じて樹脂を前記孔から流入さ
せることも可能である。

【００３０】パッケージと他の回路との接続方法として
は、主に半田を用いて接合される。パッケージリード側
の導体表面や他回路の導体表面に金メッキ加工を施し、
半田との濡れ性を向上させたり、予め無電解半田メッキ
を施すこともできる。また、表面を金あるいは濃度勾配
による拡散の大きい金属によって覆われたバンプをパッ
ケージ側か他の回路側の導体上のいずれかに形成し、相
互間を紫外線または熱硬化性樹脂によって圧着させる。
リペア性を重視するならば、リード部をキャリア部に対
して垂直に曲げ、他基板上に設置されたソケットに差し
込むようにすれば良い。

【００３１】

【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。

【００３２】実施例１ 金属ベースプリント配線基板として、伸び率５％のアル
ミニウムで、ポリイミドとの接着性を向上させるために
表面を電解酸化処理した金属板３（厚み０．５ｍｍ）、
その上に伸び率が３０％以上である三井東圧化学社製ポ
リイミド樹脂（商品名：ラーク・ティーピーアイ）を絶
縁層４（厚み２０μｍ）と圧延銅箔（厚み３５μｍ）の
導体５を熱プレスにて積層したものを用いた。この基板
から複数個のパッケージを取り出すために、パターン形
成した後にランス抜き加工を施した。ランス抜き形状
は、孔を形成するための４つのコーナー部を図６に示す
ようにカットした。

【００３３】次につば部と孔部の同時形成のため金型プ
レスにて絞り加工を行なった。この時つば部のリード形
状としてＵ字型を採用し、Ｕ字の内側の曲率半径を１ｍ
ｍとした。

【００３４】次にチップまたは電子部品をキャリア部上
にマウントした後、無機フィラー入りエポキシ樹脂によ
りパッケージの気密封止を行なってからフラックス処理
を施し、フレーム７から切り放した。得られたパッケー
ジの寸法は３２×３２×４ｍｍであった。これをマザー
ボードに半田によって接合し、接合部周辺に付着した残
フラックスを除去するために、マザーボードをフラック
ス洗浄液で満たされた超音波洗浄槽に入れ、超音波洗浄
を行なった。この時、各コーナーに設けられている孔か
ら洗浄液の流入及び排出が行なわれ、内部の残フラック
スがきれいに洗浄され、洗浄性が良好であることが確認
された。

【００３５】実施例２ 金属板の厚みが０．１ｍｍである以外は実施例１と同様
の基板を用い、つば部となる部分の各コーナーにランス
抜き加工時に円形の孔（直径２ｍｍ）を設け、その後、
実施例１と同様に金型プレスにより絞り加工を行ない、
図３に示すようなパッケージを得た。この時、孔の最大
半径はリード部導体近辺まで広げてある。加工後、孔の
周辺の金属板にはクラック等は見られなかった。洗浄性
は実施例１とほぼ同等であった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、金属ベース配線基板に
より、高密度実装化、放熱性、シールド性を備え、且つ
絶縁層を伸び率３０％以上のポリイミド樹脂を用いたこ
とで高い加工性を有し、半田接合工程後に行なわれるフ
ラックス除去工程において、パッケージの各コーナー部
分にフラックス洗浄液入排出用の孔を設けたことにより
良好なフラックス洗浄性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコーナー部に孔を設けたパッケージの
一例を示す外観斜視図である。

【図２】図１のパッケージに加工前の金属ベース基板の
平面図である。

【図３】本発明のコーナー部に円形の孔を設けたパッケ
ージの一例を示す外観斜視図である。

【図４】図３のパッケージに加工前の金属ベース基板の
平面図である。

【図５】パッケージの孔形状の他の一例を示す外観斜視
図である。

【図６】コーナー部に孔用カットを抜いたランス抜き加
工後の金属ベース基板の平面図である。

【図７】コーナー部に円形の孔を抜いたランス抜き加工
後の金属ベース基板の平面図である。

【図８】特願平５−１３４７２８号に開示されたパッケ
ージの外観斜視図である。

【図９】特願平５−１３４７２８号に開示されたパッケ
ージの断面図である。

【符号の説明】

１ 孔部 ２ つば部 ３ 金属板 ４ 絶縁層 ５ 導体（銅箔） ６ 孔用カット ７ フレーム ８ ランス抜き用ランナー ９ 電子部品 １０ ワイヤーボンディング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加山 孝 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅箔と金属板とが絶縁層を介して積層さ
   れ、前記絶縁層の少なくとも銅箔、金属板との接触界面
   が熱可塑性ポリイミドからなる金属ベース基板に、回路
   加工を行なった後、曲げあるいは絞り加工を施し、且つ
   略四角の開口部とキャリア面とがほぼ同面積となる深絞
   り加工を施した電子回路パッケージであって、該パッケ
   ージの開口周辺縁に他の回路との接続のためのリード部
   を有するつば部があり、前記リード部の先端がつば部の
   端部より離して形成されている電子回路パッケージにお
   いて、前記開口周辺縁のコーナー部に少なくとも１つの
   孔部が形成されていることを特徴とする電子回路パッケ
   ージ。
2. 【請求項２】 コーナー部に設けられる孔部が、パッケ
   ージの曲げまたは絞り加工時に同時に形成されるもので
   ある請求項１の電子回路パッケージ。
3. 【請求項３】 絶縁層が、少なくとも伸び率３０％、ガ
   ラス転位温度が１６０℃以上３５０℃以下の熱可塑性ポ
   リイミドで構成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。