JPH11214562A

JPH11214562A - 半導体プラスチックパッケージ

Info

Publication number: JPH11214562A
Application number: JP10009567A
Authority: JP
Inventors: Morio Take; 杜夫岳; Nobuyuki Ikeguchi; 信之池口; Kozo Yamane; 康三山根
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れた半導体
プラスチックパッケージを得る。【解決手段】金属芯プリント配線板を用いるボールグ
リッドアレイの半導体プラスチックパッケージであっ
て、該金属芯の一部が表裏の一部に露出しており、表面
露出金属部の上に固定された半導体チップと、その周囲
の回路導体がワイヤボンディングで接続されており、金
属芯と熱硬化性樹脂組成物で絶縁された表裏回路は、同
じく金属芯と絶縁されたスルーホール導体で導通してお
り、裏面の金属芯露出部は放熱用に使用され、半導体チ
ップ、ワイヤ、及びボンディングパッドが樹脂封止され
てなる半導体プラスチックパッケージ【効果】放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れ、大量生
産性にも適し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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを複数個
小型プリント配線板に搭載した形の、新規な半導体プラ
スチックパッケージに関する。特に、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
クパッケージに関する。本半導体プラスチックパッケー
ジは、ソルダー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体回路
にワイヤボンディングで結合し、プリント配線板の下面
にはソル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。

【０００３】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、
パッケージが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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を改善したプラスチックパッケージを提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、プ
リント配線板の片面の、ほぼ中央部分凹部に露出した金
属板の表面に半導体チップが固定され、その周囲のプリ
ント配線板表面に形成された回路導体と半導体チップと
がワイヤボンディングで接続されており、少なくとも、
該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体が、プリ
ント配線板の反対面に形成された回路導体もしくは該パ
ッケージのハンダボールを接続するために形成された回
路導体パッドとが、メッキされたスルーホールで結線さ
れており、少なくとも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であって、該プ
リント配線板より少し大きい金属板がプリント配線板の
厚さ方向のほぼ中央に配置され、表裏回路導体と熱硬化
性樹脂組成物で絶縁されており、金属板に少なくとも１
個以上のスルーホール導体径より大きい径のクリアラン
スホールが形成され、孔壁と金属板とは樹脂組成物で絶
縁されており、金属板の１部分が半導体チップ固定に用
いたプリント配線板のほぼ中央の外面に露出しており、
且つ、半導体チップを固定する面積より少し大きめの内
層金属が、少なくとも、１箇所以上表面に露出してお
り、さらに該プリント配線板の外周の一部、または全周
にあたる部分の金属板が、プリント配線板の表裏に露出
され、該外周に露出した金属板を用いて熱放散すること
を特徴とする半導体プラスチックパッケージである。

【０００６】本発明において、該金属板は、銅95重量％
以上の銅合金或いは純銅であること、該絶縁樹脂組成物
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
ことが好ましい。本発明は、該プリント配線板の外周の
一部または全周にあたる部分の金属板が、プリント配線
板の表裏に露出され、該外周に露出した金属板を用い
て、半導体チップから発生した熱を放散するものであ
り、熱放散性を大幅に改善でき、また、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、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を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のプラスチックパッケージ
は、プリント配線板の厚み方向のほぼ中央に熱放散性の
良好な金属板を配置し、表裏の回路導体導通用のメッキ
されたスルーホールは、金属板にあけられた該クリアラ
ンスホール径より小さめの径の孔とし、埋め込まれた樹
脂のほぼ中央に形成することにより、金属板との絶縁性
を保持する。

【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において
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、まず金属芯とする金属板をあらかじめ公知のエッチ
ング法、冷間機械加工、圧延異型条加工法等の方法で、
少なくとも１個以上の半導体チップ固定用に、半導体チ
ップとほぼ同等の大きさの突起を形成しておく。次い
で、表裏の導通スルーホールを形成可能なように、スル
ーホールを形成しようとする位置にスルーホール径より
大きめのクリアランスホールを、公知のエッチング法、
打ち抜き法、ドリル、レーザー等で金属芯に孔を形成し
ておく。半導体から発生する熱は、半導体チップを搭載
する部分から金属板全体に熱伝導されるために、直接金
属板に接続するスルーホールを通して熱をマザーボード
プリント配線板等に拡散する構造とする。

【０００９】該突起とスルーホール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。該表面処理され、突起部とクリアランス
ホールが形成された金属板の、半導体チップを直接固定
する面以外は、すべて熱硬化性樹脂組成物で絶縁部を形
成する。熱硬化性樹脂組成物による絶縁部の形成は、半
硬化状態の熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥したプリプ
レグ等を用い、半導体チップを直接固定する突起のある
金属部分及び外周部の金属突起部分の面積よりやや大き
めの孔を打ち抜き等によってあけておき、これを表面に
配置し、裏面には外周金属突起部のみ孔のあいたプリプ
レグを配置し、加熱、加圧下に積層成形する。プリプレ
グの厚みは金属突起の高さよりやや高めになるように作
成する。加熱、加圧工程中に、熱により１度熔融した半
硬化状態の熱硬化性樹脂を金属板のクリアランスホール
に流し込んでクリアランスホールの中を埋め込むと同時
に、金属突起物の表面以外は熱硬化性樹脂組成物で一体
化する。

【００１０】また、無溶剤或いは溶剤タイプの熱硬化性
樹脂組成物を用い、スクリーン印刷等で該金属板突起場
所以外に塗布し、更には裏面も同様に塗布してから加熱
して半硬化状態とした後、このまま加熱して硬化する
か、または、加熱、加圧下に積層成形して一体化する。
積層成形する場合、上記と同様にクリアランスホール内
に樹脂を流し込むと同時に熱硬化させる。塗布、半硬化
する場合、低圧にてクリアランスホールの中に樹脂を流
し込み、溶剤或いは空気を加熱しながら抜き、半硬化す
る。溶剤が入っている場合、クリアランスホール内の未
充填が起こり易いため、あらかじめ無溶剤液状の熱硬化
性樹脂組成物クリアランスホールに流し込み、硬化して
おく方法が一般的であるが、いずれの方法においても、
金属板のクリアランスホール内を熱硬化性樹脂組成物で
充填されるように加工する。

【００１１】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。

【００１２】また、サブトラクティブ法によるスルーホ
ールプリント配線板の形成のためには、積層成形時に、
表裏の最外層に、プリント配線板よりやや大きめの金属
箔、或いは片面銅張積層板を配置して、加熱、加圧下に
積層成形することにより、外層回路形成用の金属箔で表
裏が覆われた金属箔張多層板が形成される。

【００１３】表裏層に金属箔を使用しないで積層成形す
る場合、公知のアディティブ法にて回路を形成し、プリ
ント配線板を作る。

【００１４】上記サブトラクティブ法、アディティブ法
で作成した板の、半導体を固定する部分以外の箇所に表
裏の回路を導通するスルーホール用孔をドリル、レーザ
ー或いはプラズマ等、公知の方法にて小径の孔をあけ
る。

【００１５】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ととも
に、フルアディティブ法では、同時に表裏にワイヤボン
ディング用端子、信号回路、ソルダーボール用パッド、
導体回路等を形成する。

【００１６】セミアディティブ法では、スルーホールを
メッキすると同時に、表裏も全面メッキされ、その後、
公知の方法にて上下に回路を形成する。また、表裏金属
箔を使用して積層成形されたものは、表裏の回路形成工
程で、半導体チップ固定部分の金属突起部分の表面にあ
る金属箔も除去される。更に、その表面の突起部となっ
た金属露出部分以外に樹脂層を形成し、ビアをレーザ
ー、プラズマ等で作成してから、必要によりデスミア処
理を施し、金属メッキを行い、回路形成後、貴金属メッ
キを、少なくともワイヤボンディングパッド表面、反対
面のハンダボール接続用パッド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、少なくともボ
ンディングパッド、反対面のハンダボール接続用パッド
以外の表面に皮膜を形成する。片面銅張積層板を使用し
た場合、回路形成後、或いは貴金属メッキ後にルータ等
で半導体チップ搭載箇所金属板、外周部金属突起部分の
上の基材を切除する。

【００１７】該プリント配線板の半導体を接着する金属
突起部分の表面に接着剤や金属粉混合接着剤を用いて、
半導体チップを固定し、さらに半導体チップとプリント
配線板回路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。

【００１８】半導体チップと反対面のソルダーボール接
続用導体パッドに、ソルダーボールを接続してP-BGA を
作り、マザーボードプリント配線板上の回路にソルダー
ボールを重ね、熱によってボールを熔融接続するか、ま
たはパッケージにソルダーボールをつけずにP-LGA を作
り、マザーボード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ソルダーボール
接続用導体パッドとP-LGA 用のソルダーボール用導体パ
ッドとを、ソルダーボールを加熱熔融することにより接
続する。

【００１９】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30〜300 μｍのもの
が好適である。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、或いは合金の表面を銅メッキした金属板等が好適に
使用される。

【００２０】本発明の金属突起部の高さは、30〜200 μ
m が好適である。また、突起部をくり抜いたプリプレ
グ、或いはスクリーン印刷で形成する熱硬化性樹脂の高
さは、この突起と同じ高さか、やや高いことが好まし
い。突起部の面積は、半導体チップの面積と同等以上で
あり、僅かに大きめが好ましい。一般的には５〜20mm角
である。金属突起部は、エッチング、冷間機械加工、或
いは圧延異型条加工等の一般に公知の方法で作成でき
る。また、平滑な金属板の上に、所定の大きさの同質、
或いは異質の金属板を、熱伝導の良好な銅ペースト等、
一般に公知の接着方法にて接着させて突起とすることも
可能である。

【００２１】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−シアン酸エステル樹
脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹
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。

【００２２】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-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。

【００２３】これらのほかに特公昭41-1928 、同43-184
68、同44-4791 、同45-11712、同46-41112、同47-26853
及び特開昭51-63149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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】プリプレグの補強基材として使用するもの
は、一般に公知の無機或いは有機の織布、不織布が使用
される。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、全芳香族ポリアミド繊維布、液
晶ポリエステル繊維布等が挙げられる。これらは、混抄
でも良い。また、ポリイミドフィルム等のフィルムの表
裏に熱硬化性樹脂組成物を塗布、加熱して半硬化状態に
したものも使用できる。

【００３０】最外層の金属箔は、一般に公知のものが使
用できる。好適には厚さ３〜100 μｍの銅箔、ニッケル
箔等が使用される。

【００３１】金属板に形成するクリアランスホールの径
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、50〜300 μｍ
が好適である。

【００３２】本発明の多層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。また基材を使用し
ない半硬化状態とした樹脂シートも使用できる。或いは
塗料も使用できる。この場合、半硬化状態の程度によ
り、ハイフロー化、ノーフロー化する。ノーフローとし
た場合、加熱、加圧して積層成形した時、樹脂の流れ出
しが 100μｍ以下、好ましくは50μｍ以下とする。ま
た、この際、金属板、金属箔とは接着し、ボイドの発生
しないことが肝要である。プリプレグを作成する温度は
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。

【００３３】本発明の金属芯の入った半導体プラスチッ
クパッケージを作成する方法は特に限定しないが、例え
ば以下（図１）の方法による。 (1) 内層となる金属板全面を液状エッチングレジストで
被覆し、加熱して溶剤を除去した後、外周部の放熱部の
レジストが残るように作成したネガフィルムを被せ、紫
外線照射後、１％炭酸ナトリウム水溶液で未露光部分を
溶解除去する。 (2) エッチングにて金属板を所定厚み溶解してから、エ
ッチングレジストを溶解除去する。 (3) 再び液状エッチングレジストで上下を被覆し、金属
突起部をくりぬき、クリアランスホール部の光が遮断で
きるように作成したネガフィルムをその上にあて、紫外
線で露光する。

【００３４】(4) クリアランスホール部のエッチングレ
ジストを溶解除去してから、エッチング法にて両側から
エッチングし、金属板にクリアランスホールを作成す
る。 (5) エッチングレジストを除去後、金属板全面を化学表
面処理し、外周部の金属突起部の部分よりやや大きめに
孔をあけたプリプレグを表裏に配置し、上下に金属箔を
置く。 (6) 加熱、加圧、真空下に積層成形した後、所定の位置
にドリル、或いはレーザー等でスルーホールを内層金属
箔に接触しないようにあけ、デスミア処理を施した後、
金属メッキを行う。 (7) 公知の方法にて上下に回路を作成すると同時に、金
属板突起部上の金属箔を除去する。 (8) メッキレジストで被覆後、貴金属メッキを施し、内
層金属板の半導体チップ搭載部までザグリを行い、その
表面に半導体チップを接着し、ワイヤボンディングを行
い、その後、樹脂封止して、必要によりハンダボールを
接着する。

【００３５】

【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。実施例１ 2,2-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、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BST200、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。

【００３６】このワニスＡ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℃）3
秒、 170℃,20kgf/cm²,5分間での樹脂流れ90μｍとなる
ように作成した、厚さ 105μｍの半硬化状態のプリプレ
グ（プリプレグＢ）を得た。また、ゲル化時間114 秒、
樹脂流れ13mm、厚さ109 μm のプリプレグＣを作成し
た。

【００３７】一方、内層金属板となる厚さ 250μｍの銅
板を用意し、大きさ50mm角のパッケージの外周部に５mm
幅、高さ 100μｍの突起を作成した。その後、該金属板
の全面に液状エッチングレジストを厚さ20μｍ塗布し、
乾燥して溶剤を飛ばした後、突起部をくり抜いたネガフ
ィルムを両面にそれぞれ重ね、クリアランスホール以外
を紫外線照射してからクリアランスホール部のレジスト
膜を１％炭酸ナトリウム水溶液で除去した後、両側から
エッチングによって0.6mm φのクリアランスホールをあ
けた。

【００３８】金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この
表裏に、突起部分に相当する位置に、突起部より50μｍ
大きめの孔をルーターにてあけた上記プリプレグＢを被
せ、その両外側に厚さ18μm の電解銅箔を配置し、 200
℃,20kgf/cm²,30mmHg 以下の真空下で２時間積層成形
し、一体化した。クリアランスホール箇所は、クリアラ
ンスホール部の金属に接触しないように、中央に孔径0.
25mmのスルーホールをドリルにてあけ、デスミア処理
後、銅メッキを無電解、電解メッキで行い、孔内に17μ
ｍの銅メッキ層を形成した。表裏に液状エッチングレジ
ストを塗布、乾燥してからポジフィルムを重ねて露光、
現像し、表裏回路を形成するとともに、半導体チップを
接着する箇所に、チップよりやや大きめの孔をルーター
にて金属板に到達するまであけ、この金属露出部、ボン
ディングパッド及びボールパッド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。

【００３９】上面露出金属部に大きさ13mm角の半導体チ
ップを銀ペーストで接着固定した後、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部を
樹脂封止して半導体プラスチックパッケージを作成した
（図１）。このパッケージの評価結果を表１、２に示
す。

【００４０】実施例２プリプレグＣを１枚用い、片面に18μm の電解銅箔、片
面に離型フィルムを配置し、 200℃,20kgf/cm²にて２時
間積層成形して片面銅張積層板を作成した。内層とな
る、厚さ250 μm のCu：99.86 重量％、Fe：0.11重量
％、Ｐ：0.03重量％の合金板を実施例１と同様に加工し
て、表面に大きさ10mm角、高さ 100μｍで、２個の突
起、外周部に幅５mm、高さ 100μｍの突起を作成した。
更に 0.6mmφのクリアランスホールをあけ、ルーターで
突起部及び半導体チップ搭載部に孔をあけたプリプレグ
Ｂを上面に配置し、裏側には熱放散用金属突起部と同じ
位置に孔をあけたプリプレグＢを配置し、その両側に上
記で得た片面銅張積層板を置き、同一条件で積層成形し
た。

【００４１】クリアランスホール箇所は、クリアランス
ホール部の金属に接触しないように、ドリルにて中央に
孔径0.20mmのスルーホールをあけ、デスミア処理後、銅
メッキを無電解、電解メッキにて行い、孔内に17μm の
銅メッキ層を形成した。表裏に液状エッチングレジスト
を塗布、乾燥して溶剤を除去してからポジフィルムを重
ねて、露光、現像して表裏回路を形成した。ボンディン
グパッド及び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、金メッキを施してから、銅板突起部上
の積層板部、及び半導体チップ搭載部分の上の基材を全
てルーターで切削除去し、プリント配線板を完成した。
その後、同様に半導体チップを接着、ワイヤボンディン
グを行い、樹脂封止して半導体パッケージとした。特性
試験結果を表１、２に示す。

【００４２】比較例１実施例１のプリプレグＣを２枚使用し、上下に18μｍの
電解銅箔を配置し、 200℃、20kgf/cm²、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、ニッケルメッキ、金メッキを施した。こ
れは半導体チップ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で半導体チッ
プを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ封止用コ
ンパウンドで実施例１と同様に樹脂封止した（図２）。
このパッケージの試験結果を表１、２に示す。

【００４３】比較例２比較例１のプリント配線板の半導体チップ搭載部分をザ
グリマシーンにて上下くり抜いてから、裏面に厚さ 200
μｍの銅板を、上記プリプレグＢを用いて、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、液状エポキシ樹脂で封止した（図３）。こ
のパッケージの試験結果を表１、２に示す。

【００４４】

【表１】実施例１実施例２比較例１比較例２吸湿後の耐熱性(1) 常態異常なし異常なし異常なし異常なし 96hrs 異常なし異常なし異常なし異常なし 120hrs 異常なし異常なし一部剥離異常なし 144hrs 異常なし異常なし一部剥離異常なし 168hrs 異常なし異常なし一部剥離一部剥離吸湿後の耐熱性(2) 常態異常なし異常なし異常なし異常なし 24hrs 異常なし異常なし一部剥離異常なし 48hrs 異常なし異常なし剥離大一部剥離 72hrs 異常なし異常なしワイヤ切れ剥離大 96hrs 異常なし異常なしワイヤ切れ剥離大 120hrs 異常なし異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 144hrs 異常なし異常なし − ワイヤ切れ 168hrs 異常なし一部剥離 − − ガラス転移温度 (℃) ２３６ − − − プレッシャークッ常態３×10¹⁴ − − − カー処理後の絶縁 200hrs ７×10¹² 抵抗値（Ω） 500hrs ７×10¹¹ 700hrs １×10¹¹ 1000hrs ６×10¹⁰

【００４５】

【表２】実施例１実施例２比較例１比較例２耐マイグレーシ常態５×10¹³ − − − ョン性 200hrs ５×10¹² （Ω） 500hrs ８×10¹¹ 700hrs １×10¹¹ 1000hrs ６×10¹⁰ 放熱性 (℃) ３１３１５５４８温度サイクル 100cycle 異常なし異常なし異常なし一部剥離試験 300cycle 異常なし異常なし一部剥離剥離大 500cycle 異常なし一部剥離剥離大ワイヤ切れ

【００４６】＜測定方法＞ 1)吸湿後の耐熱性 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。 2)吸湿後の電気絶縁性 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。 3)ガラス転移温度 DMA 法にて測定した。

【００４７】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＝70μm/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
配置して同様に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時間後処理し、
500VDCを印加60秒で、そ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)の試験片を用い、85℃・85％RH、50VDC 印加して
端子間の絶縁抵抗値を測定した。 6)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、800 時間連続使用してから、パッケ
ージの温度を測定した。 7)温度サイクル試験 JEDEC STANDARD JESD22-A104-A CONDITION C（−65℃・
30分←→室温５分←→＋150 ℃・30分）１サイクルで実
施。

【００４８】

【発明の効果】プリント配線板の片面の、ほぼ中央部分
凹部に露出した金属板の表面に半導体チップが固定さ
れ、その周囲にプリント配線板表面に形成された回路導
体と半導体チップとがワイヤボンディングで接続されて
おり、少なくとも、該表面のプリント配線板上の信号伝
播回路導体が、プリント配線板の反対面に形成された回
路導体もしくは該パッケージのハンダボールを接続する
ために形成された回路導体パッドとが、メッキされたス
ルーホール導体で結線されており、少なくとも、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
パッケージであって、該プリント配線板より少し大きい
金属板がプリント配線板の厚さ方向のほぼ中央に配置さ
れ、表裏回路導体と多官能性シアン酸エステル樹脂組成
物といった耐熱性樹脂組成物で絶縁されており、金属板
に少なくとも１個以上のスルーホール導体径より大きい
径のクリアランスホールが形成されており、孔壁と金属
板とは樹脂組成物で絶縁されており、金属板の１部分が
半導体チップ固定に用いたプリント配線板のほぼ中央の
外面に露出しており、且つ、半導体チップとほぼ同じ大
きさの内層の金属が、少なくとも１箇所以上表面に露出
しており、さらに該プリント配線板の外周の一部、また
は全周にあたる部分の金属板が、プリント配線板の表裏
に露出され、該外周に露出した金属板を用いて熱放散す
るようにした半導体プラスチックパッケージとすること
により、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
るとともに、熱放散性も改善でき、信頼性にも優れ、加
えて大量生産性にも適しており、経済性の改善された、
新規なキャビティ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。

【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３】比較例２の半導体プラスチックパッケージの製
造工程。

【符号の説明】

(a) 液状エッチングレジスト、(b) 金属板、(c) ネガフ
ィルム、(d) クリアランスホール、(e) 金属箔、(f) プ
リプレグＢ、(g) プリプレグＣ、(h) 上下回路導通用ス
ルーホール、(i) 半導体チップ、(j) 銀ペースト、(k)
金ワイヤ、(l) メッキレジスト、(m) ハンダボール、
(n) 封止樹脂、(o) 熱放散用スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板の片面の、ほぼ中央部分
凹部に露出した金属板の表面に半導体チップが固定さ
れ、その周囲のプリント配線板表面に形成された回路導
体と半導体チップとがワイヤボンディングで接続されて
おり、少なくとも、該表面のプリント配線板上の信号伝
播回路導体が、プリント配線板の反対面に形成された回
路導体もしくは該パッケージのハンダボールを接続する
ために形成された回路導体パッドとが、メッキされたス
ルーホールで結線されており、少なくとも半導体チップ
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
ージであって、該プリント配線板より少し大きい金属板
がプリント配線板の厚さ方向のほぼ中央に配置され、表
裏回路導体と熱硬化性樹脂組成物で絶縁されており、金
属板に少なくとも１個以上のスルーホール導体径より大
きい径のクリアランスホールが形成され、孔壁と金属板
とは樹脂組成物で絶縁されており、金属板の１部分が半
導体チップ固定に用いたプリント配線板のほぼ中央の外
面に露出しており、且つ、半導体チップを固定する面積
より少し大きめの内層金属が、少なくとも、１箇所以上
表面に露出しており、さらに該プリント配線板の外周の
一部、または全周にあたる部分の金属板が、プリント配
線板の表裏に露出され、該外周に露出した金属板を用い
て熱放散することを特徴とする半導体プラスチックパッ
ケージ。
【請求項２】該金属板が銅95重量％以上の銅合金、或
いは純銅である請求項１に記載の半導体プラスチックパ
ッケージ。
【請求項３】該絶縁樹脂組成物が、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に記載の半導
体プラスチックパッケージ。