JPH0878800A

JPH0878800A - 電子回路パッケージ

Info

Publication number: JPH0878800A
Application number: JP21290094A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takahashi; 清一高橋; Kunihiro Nagamine; 邦浩永峰; Kinichi Kanemitsu; 均一金光; Takashi Kayama; 孝加山
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【構成】金属ベース基板を用いて製造される、基板
外周部に他の印刷基板との接続を目的とした、リード部
を有する電子部品搭載用基板に於て、外周部の絶縁層を
選択的に除去しておく電子回路パッケージ。【効果】金型抜き加工で発生する絶縁層の剥離、ク
ラックが防止される。

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、金属ベース基板を用いた
印刷基板より形成され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。しかして、
高密度実装、高速動作を行った場合、一般には消費電力
が増加して電子回路の発熱量が増すことから、これら高
速動作、高密度実装にはより放熱性を考慮した構造設計
が必要である。

【０００３】また電子部品が搭載されている従来のパッ
ケージとしては、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電子部品搭載用
のフレームとして、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、リードフレームに関し、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
置精度確保には限界がある。またアウターリードが細く
なることによって、コプラナリティの安定性、及び強度
的に低下することからリードの曲がり等に大きな問題が
あった。またインナーリードも、個々に独立して形成す
るために強度的に問題があり、狭ピッチ化には限界があ
り、パッケージの小型化の妨げにもなっている。

【０００４】これらの問題に対して、本発明者らは、特
開平６−５３６２１号、及び特願平５−２８１１０３号
において、新しい構造の電子部品搭載用の基板を提案し
ている。この構造体はリードになる配線部を、ＰＷＢ技
術で形成することから、狭ピッチのリードの形成は容易
で、且つ背面を絶縁層を介して金属の板でサポートして
いることから、リードの曲がりやコプラナリティの問題
を大きく改善することが出来る。また、電子部品から発
生する熱も、効率的に金属板から放熱され高速用途の電
子部品搭載用基板としても有効であり、パッケージの小
型化も可能であると云う優れたものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した、特開平６−
５３６２１号、及び特願平５−２８１１０３号の電子部
品搭載用基板では、パッケージの最端部は、金型での外
形打ち抜き加工で、金属板と絶縁層が重なった構造で抜
いた形状になっている。しかして、絶縁層によっては、
金属を打ち抜くのに必要な、打ち抜きの剪断応力によっ
て、該絶縁層にクラックが発生したり、金属と絶縁層の
界面で剥離が発生することがあることを本発明者らは見
いだした。かかるクラックや剥離が発生すると、他の配
線基板との電気的接合を行うリード部の浮きが発生した
りして、電気的接合の信頼性が大きく低下する。

【０００６】本発明者らは、金属板と絶縁層の接着強度
の改善から剥離現象の改善を試みたが、金属の弾性率と
絶縁層の弾性率が大きく異なるために、本質的に改善す
ることは出来なかった。また、ルーター加工によっての
改善も試みたが、金形加工よりも程度は良いものの、本
質的改善は困難であり、それにもまして加工時間がかか
り生産性の面からも不適当であった。

【０００７】本発明の目的は、以上の問題点を鑑み、電
子部品搭載用基板として、特に他の回路基板との電気的
接続に用いるリード部の接続安定性を得るために、リー
ド部に非常に近い電子部品搭載用基板の端部の形状を改
善することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決するために、鋭意検討した結果、金型で抜き
加工を行う部分の絶縁層を選択的に除去しておくことに
よって解決しうることを見いだし本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、金属箔と金属板と
が、絶縁層を介して積層されている金属ベース基板を用
いて、該金属箔面を回路加工を行って得られた金属ベー
ス回路基板を、曲げあるいは絞り加工を行い開口部を有
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印刷基板において、該印刷基板の
外周部の絶縁層を、好ましくは該絶縁層の一部を予め除
去することにより、好ましくは金属基板最端部より内側
に５０μｍ以上離して形成し、且つ他の回路基板との接
続に用いるリード状導体部先端を、絶縁層最端部より更
に内側に５０μｍ以上離して形成することを特徴とする
電子部品搭載用基板、であり、または、金属箔と金属板
とが、絶縁層を介して積層されている金属ベース基板を
用いて、該金属箔面を回路加工を行って得られた金属ベ
ース回路基板の中央部に電子部品搭載部を絞り加工を行
って開口形状に形成し、且つ該回路基板の複数の端部
を、該回路加工面が下に向くように内側に脚状に曲げ加
工を行うと共に、該複数の曲げ部にあるリード状に形成
された複数の導体部を備えた印刷基板において、該印刷
基板の外周部の絶縁層の一部を予め除去することによ
り、好ましくは金属基板最端部より内側に５０μｍ以上
離して形成し、且つ他の回路基板との接続に用いるリー
ド状導体部先端を、絶縁層最端部より更に内側に５０μ
ｍ以上離して形成することを特徴とする電子部品搭載用
基板であり、好ましくは、これらにおいて、金属板と銅
箔等の金属箔を絶縁する層として、少なくとも伸び率が
３０％以上の熱可塑性ポリイミドをを用いる、請求項１
または２に記載の電子部品搭載用基板である。

【００１０】本発明の要旨は、要するに、銅箔等金属箔
と金属板が絶縁層を介して積層されている金属ベース基
板を用いて、ＰＷＢの技術で該銅箔等金属箔面を回路加
工して得られる金属ベース回路基板を、曲げ絞り等の機
械加工によって、立体的な電子部品搭載用基板に加工す
ることにおいて、基板端部の金型による打ち抜き加工に
よる絶縁層と金属板間の剥離や、絶縁層にクラックが発
生する事を回避しうるよう、予め、打ち抜き部分のポリ
イミド等の絶縁層を選択的に除去しておき、金型で打ち
抜く際に、金型の刃と該ポリイミド等の絶縁層が直接接
触しないようにするため、少なくとも絶縁層の端部から
５０μｍ以上距離をおいて、打ち抜いておく事によっ
て、絶縁層と金属板間の剥離等を回避して、本電子部品
搭載用基板が電子部品を搭載され、更に他の回路基板に
実装されたときの信頼性を大きく向上させる事を目的と
しているのである。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。まず、添
付図面について説明するに、図１は、本発明の一実施例
にして、電子部品搭載用基板に電子部品が搭載され、他
の回路基板に搭載された、キャビティーダウンタイプの
電子回路パッケージを示す断面図であり、図２は、この
電子部品搭載用基板外周部のアウターリード部の拡大図
を示している。また、図３は、電子部品が搭載され、他
の回路基板に搭載された、キャビティーアップタイプの
電子回路パッケージの実施例を示した断面図であり、図
４は、この電子部品搭載用基板の外周部のアウターリー
ド部の拡大図を示している。ここで１００は金属板、１
０１は絶縁層、１０２は銅箔等の金属箔面を回路加工し
て得られた配線導体、１０３は電子部品搭載部、１０４
は電子部品、１０５はボンディングワイヤー、１０６は
他の印刷基板、１０７は封止樹脂、１０８は本発明の電
子部品搭載用基板外周部の、選択的に絶縁層を除去した
部分を示している。

【００１２】この電子部品搭載用基板は、最終形態とし
て他の回路基板に搭載され、使用されるわけであるが、
他の印刷基板との電気的接続は、該電子部品搭載用基板
の外周部に形成された上記のごときリード部を用いて半
田等で接続される。従ってこの接続部近傍に於て絶縁層
のクラック、金属板との剥離が発生することは、接続信
頼性を低下するばかりでなく、長期的使用に於ける不良
の発生にもつながる。本発明は、このような不良発生を
抑え、信頼性を向上させることを可能とするものであ
る。

【００１３】本発明の電子部品搭載用基板において、金
属板としては、厚さ０．０５〜２．０ｍｍ程度の物が使
用されるが、好ましくは０．１〜１．０ｍｍ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。金属板の厚
みが例えば０．０５ｍｍよりもあまり薄くなると、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
りも金属板があまり厚くなっても、単純な曲げ加工には
支障がないが、深絞りを行う場合機械加工が困難になっ
てくる。

【００１４】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、及
びポリアミドイミド、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。あ
るいは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、ポリエーテルスルホン、
ポリエーテルエーテルケトン等の各フィルムの両面に、
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、加熱イミド化して得られるものも使用できる。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、熱可塑性ワニスを上述のフィルム形成方法と同様に
キャスト、あるいはコート乾燥して得られるフィルム、
または熱可塑性ポリイミドの押しだし成形フィルムある
いはシートも使用できる。

【００１５】さらには、使用する金属板及びあるいは、
導体層形成に用いる銅箔等の金属箔の裏面に、ポリイミ
ド酸ワニス、あるいは熱可塑性ポリイミドを塗布し乾燥
し、積層させてもかまわない。前述の絶縁層材料を組み
合わせて用いることも可能である。更に放熱性を向上さ
せる目的で、曲げ等の機械加工性を阻害しない範囲で、
前記絶縁層に無機フィラーを加えても構わない。これら
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。

【００１６】本発明に使用する絶縁層としては、ＪＩＳ
−Ｃ２３１８法によって測定される、破断時の伸び率が
３０％以上のものが好ましく、特に熱可塑性ポリイミド
が好適である。伸び率があまり小さく、３０％未満の場
合には、曲げ、絞り等の機械加工時に金属板との接着低
下を起こしたり、絶縁層自体にクラックが発生したりし
て好ましくない。本発明に使用する導体層は、比較的安
価に容易に入手できる、市販の電解銅箔、圧延銅箔等が
好ましく用いられる。さらに導体層としては、マイグレ
ーション防止目的等に応じて、ニッケル等の金属箔を使
用することも可能である。

【００１７】以上のごとき、金属板、絶縁層、導体層を
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。本発明の実施例には、導体層と絶縁層とが単
層構成になっているものを示したが、このような多層構
成を形成することも可能である。多層構成を形成する方
法として、例えばビルドアップ法や貼合わせ法がある。
ビルドアップ法は、金属板上に順次絶縁層と導体層とを
積層する方法である。一方貼合わせ法は、絶縁層と導体
層のみを積層したシートを形成し、その両面で導体層が
露出する構造とし、前記シートとは別な絶縁層を介し
て、この絶縁層を金属板に接合することによって、多層
構造が実現される。ガラスエポキシの両面に、銅箔が貼
られた銅張り積層板を用いて形成された多層回路基板を
用いてもよい。その場合は、開口部底辺部に貼付し、先
に形成されたリード部と同時に形成された導体部に接続
される様にする。

【００１８】多層構造の場合、一般に層間接続を目的と
して貫通孔を設けるが、その方法としては、ドリル、エ
キシマレーザーからのレーザー光、あるいは絶縁層がポ
リイミドの場合には、アルカリ溶液によるエッチング等
によって形成できる。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
の製造方法で一般に使用される、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もちろん可能である。

【００１９】本発明の、選択的に電子部品搭載用基板の
外周部の絶縁層を除去する方法としては、ＮＣルーター
加工、ＣＯ₂レーザー、エキシマレーザーが使用でき、
さらに絶縁層がポリイミドの場合には、ケミカルアルカ
リエッチング等で除去することも出来る。レーザー加
工、ケミカルエッチングの場合には、銅箔等金属箔をマ
スクに利用して加工することもできる。通常、高い駆動
電力を必要とする電子部品を搭載する場合、図１に示す
様に、これら電子部品は直接、熱伝導性接着剤で金属板
に搭載されることが一般的である。この場合にも選択的
に絶縁層を除去することが必要であるが、この部分の絶
縁層の除去と、本発明の外周部の絶縁層の除去加工を同
時に行うことが可能であり加工工程が増えることはな
い。

【００２０】本発明においては、パッケージをまず平板
の形で金型を使用して打ち抜くが、この段階でポリイミ
ド等の絶縁層を除去しておくことが好ましい。金型の打
ち抜き部となる箇所について、予め絶縁層を除去してお
くのであるが、その除去する幅としては、５０μｍ以上
設けることが好ましい。このマージンがあまり少なく、
例えば５０μｍ未満の場合には、金型の精度のズレがと
もなって、金型の刃と実演層が接触し、絶縁層を含んで
打ち抜く可能性があり好ましくない。この場合は、絶縁
層が金型で接触する際に伸びるためか、絶縁層に剥離や
クラックが発生する恐れがある。なお、この上限は特に
規定するものではないが、１０００μｍ以下で充分であ
る。

【００２１】また、絶縁層の最端部から、他の基板との
電気的接続に用いるリード部は、更に５０μｍ以上距離
をおいて形成することが好ましい。この距離が５０μｍ
未満の場合には、半田接合時に半田が絶縁層を越えて、
基板端部の金属板とショートを起こす場合があり好まし
くない。このような絶縁層の先端部から特定の距離をお
くようなリード部の形成は、回路を形成するときに、同
時に選択的にエッチングにより形成することができるこ
とは容易に理解されよう。なお、この上限も特に規定す
るものではないが、１０００μｍ以下で充分である。

【００２２】本発明の、打ち抜き加工、絞り、曲げ機械
加工は、通常の金型を用いたプレス加工で行うことが出
来る。絞り加工時に前記立体印刷基板の導体部を、保護
するために金型表面に樹脂コートして用いたり、パター
ンの形状に合わせて、金型に凹形状を設けてもよい。深
絞り、曲率半径が小さい曲げ加工に於いては、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
ってもよい。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。すでに述べたように、図１は本発明の一実施
例のキャビティーダウンタイプの電子回路パッケージ
の、構成を示した断面図である。図２はこの電子回路パ
ッケージの外周部の断面の拡大図を示している。図３は
キャビティーアップ構造の電子回路パッケージを示した
断面図である。図４はこの電子回路パッケージの外周部
の断面拡大図を示している。ここでは、電子回路パッケ
ージとして、金属板１００には厚み０．２ｍｍの銅板を
用いた。絶縁層１０１としては熱可塑性ポリイミドであ
る三井東圧化学製のＬＡＲＫ−ＴＰＩを採用しており、
ここでは２０μｍ厚みの物を用いた。配線導体１０２は
厚み１８μｍの圧延銅箔を用いた。金属板１００と銅箔
は、絶縁層１０１を介して熱プレスによって積層し金属
ベース基板とした。

【００２４】次に、該金属ベース基板の絶縁層を除去す
る部分、１０３，１０８を形成するために、ベース基板
を平板の段階で、まず上部の銅箔を、通常のプリント配
線板の加工技術によって選択的にエッチングをおこな
い、次に銅箔をマスクにしてケミカルエッチングを行っ
て、選択的に絶縁層を除去し、金型加工の打ち抜き部に
なる１０８，及び電子部品搭載部になる１０３を同時に
形成した。

【００２５】次に、残りの銅箔部をプリント配線板の加
工技術によりパターン加工してリード部を含めた配線導
体１０２を形成した。その後、金型を用いた機械加工を
行い、まず電子部品搭載用基板の外周部になる部位の、
打ち抜き加工を行った。この際、外周部に選択的に設け
た絶縁層除去部１０８にそって打ち抜いている。次に、
平板に絞り加工、曲げ加工を行い、パッケージ形状に加
工を行った。

【００２６】かくして形成された電子部品搭載用基板
は、最外周部のポリイミドの剥離やクラックは発生する
ことが無いために、リード部の平坦性も良好であった。

【００２７】次に、電子部品１０４を搭載後、配線導体
１０２部との接合をボンディングワイヤー１０５によっ
て行い、電子部品の保護を目的とした樹脂封止１０７を
行い、電子回路パッケージを完成させた。次に他の回路
印刷基板１０６に電子回路パッケージを、ＳＭＤの技術
で実装搭載し、−５０℃〜１５０℃の冷熱サイクル試験
を行い、実装部の接続信頼性の試験を行った。

【００２８】以上の結果を、従来の技術たる板端を絶縁
層を含めて直接金型をあてて打ち抜き加工を行った電子
回路パッケージの信頼性試験と比較した。本発明の打ち
抜き部の絶縁層を、予め選択的に除去してから打ち抜い
た電子回路パッケージは、リード部の剥離、クラックが
無いために、従来のものと比較し、ずっと良好な結果を
示すことが確認された。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、電子部品搭載用基板として非
常に重要な、コプラナリティーの向上、及び他の基板と
の接続部に用いるリード部近傍の、絶縁層に剥離やクラ
ックが発生しないために、接続部の信頼性が大きく向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例たるキャビティーダウンタイ
プの電子回路パッケージの構成を示す断面図

【図２】上記電子回路パッケージのパッケージ端部を拡
大して示した断面図

【図３】本発明の他の実施例たるキャビティーアップタ
イプの電子回路パッケージを示す断面図

【図４】上記電子回路パッケージのパッケージ端部を拡
大して示した断面図

【符号の説明】

１００金属ベース１０１絶縁層１０２銅箔等金属箔からなる配線導体１０３電子部品搭載部１０４電子部品１０５ボンディングワイヤー１０６他の印刷基板１０７封止樹脂１０８外周部の絶縁層除去部

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

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔と金属板とが、絶縁層を介して積
層されている金属ベース基板を用いて、該金属箔面を回
路加工を行って得られた金属ベース回路基板を、曲げあ
るいは絞り加工を行い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
印刷基板において、該印刷基板の外周部の絶縁層を、金
属基板最端部より内側に５０μｍ以上離して形成し、且
つ他の回路基板との接続に用いるリード状導体部先端
を、絶縁層最端部より更に内側に５０μｍ以上離して形
成することを特徴とする電子部品搭載用基板。
【請求項２】金属箔と金属板とが、絶縁層を介して積
層されている金属ベース基板を用いて、該金属箔面を回
路加工を行って得られた金属ベース回路基板の中央部に
電子部品搭載部を絞り加工を行って開口形状に形成し、
且つ該回路基板の複数の端部を、該回路加工面が下に向
くように内側に脚状に曲げ加工を行うと共に、該複数の
曲げ部にあるリード状に形成された複数の導体部を備え
た印刷基板において、該印刷基板の外周部の絶縁層を、
金属基板最端部より内側に５０μｍ以上離して形成し、
且つ他の回路基板との接続に用いるリード状導体部先端
を、絶縁層最端部より更に内側に５０μｍ以上離して形
成することを特徴とする電子部品搭載用基板。
【請求項３】金属板と金属箔を絶縁する層として、少
なくとも伸び率が３０％以上の熱可塑性ポリイミドをを
用いる、請求項１または２に記載の電子部品搭載用基
板。