JPH11214573A

JPH11214573A - 半導体プラスチックパッケージ

Info

Publication number: JPH11214573A
Application number: JP1589498A
Authority: JP
Inventors: Morio Take; 杜夫岳; Nobuyuki Ikeguchi; 信之池口; Toshihiko Kobayashi; 敏彦小林
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-01-28
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面の一部に複数個円錐状に露出
しており、この先端の一部が熱伝導性接着剤、又は半導
体チップ搭載金属箔に接触しており、この上に固定され
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、表裏の回路が熱硬化性樹脂で絶縁さ
れたスルーホール導体で結線され、１個以上のスルーホ
ールが直接金属板に接続しており、半導体チップ部が樹
脂封止されてなる半導体プラスチックパッケージとす
る。【効果】放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れ、多量生
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】

【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、
パッケージは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
点を改善した半導体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
リント配線板のほぼ中央部に、プリント配線板とほぼ同
じ大きさの金属板が配置されており、プリント配線板の
片面に、少なくとも、1 個の半導体チップが熱伝導性接
着剤で固定され、該金属板と表面の回路とが熱硬化性樹
脂組成物で絶縁されており、そのプリント配線板表面に
形成された回路導体とワイヤボンディングで半導体チッ
プが接続されており、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外部との
ハンダボールで接続するために形成された回路導体パッ
ドとが、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール
導体で結線されており、少なくとも、1 個のスルーホー
ルが内層金属板と直接接合して、少なくとも、半導体チ
ップ、ワイヤ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、該プリント配線板の一部を
構成する金属板の、半導体チップを直接固定する部分
に、複数個の円錐状の金属突起が形成されており、該金
属突起の先端の一部分が、熱伝導性接着剤、又は半導体
チップ搭載用金属箔と接触してい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】半導体チップを直接固定する部分に、複数
個の円錐状の金属突起が形成されており、該金属突起の
先端の一部分が、熱伝導性接着剤、又は半導体チップを
搭載する表面の金属箔と接触している形態の半導体プラ
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、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等に
優れ、熱放散性も改善できた。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
ング法等の方法で、半導体チップを固定する位置に、複
数個の円錐状の突起を形成しておく。また、同時に、或
いは後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。

【０００９】該円錐状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、複数個の円錐状
突起部とクリアランスホールが形成された金属板の上
は、該円錐状金属突起部が僅かに露出するようにし、す
べて熱硬化性樹脂組成物で全面絶縁部を形成する。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基材含浸、乾燥したプリプレグ、樹
脂シート、樹脂付き金属箔等を用いてなされる。

【００１０】絶縁部の高さは、積層成形後に、表面の金
属箔と接触するか、半導体チップを固定する熱伝導性接
着剤に接触するようにし、半導体チップから発生した熱
は、この搭載部分から熱伝導して内層金属板の円錐状突
起部を通り、金属板に伝達し、直接金属板と接合したス
ルーホールを通じて、ハンダボールで接合したマザーボ
ードプリント配線板に拡散する。裏面は、クリアランス
ホールを十分埋め込むことができる樹脂量、樹脂流れを
有するプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布
樹脂層等を配置し、必要により金属箔を配置し、加熱、
加圧下、好ましくは真空下に積層成形して一体化する。

【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芯入
り金属箔張積層板が形成される。

【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、セミアディティ
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。必要によりデ
スミア処理を施し、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。

【００１７】表裏の回路を形成後、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
とも円錐状の金属突起、ボンディングパッド、反対面の
ハンダボール接着用パッド以外の表面に皮膜を形成す
る。

【００１８】該プリント配線板の半導体を接着する、金
属円錐状突起が一部露出した部分、又は金属円錐状突起
が表面金属箔と接触した部分の表面に熱伝導性接着剤を
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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】本発明の金属円錐状突起部の高さは、特に
限定はないが、50〜150 μm が好適である。また、プリ
プレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布樹脂等の絶
縁層の厚さは、金属円錐状突起の高さよりやや低め、好
ましくは 5〜15μm 低めとし、積層成形後に表層金属箔
と接触する程度、或いは半導体チップを接着する熱伝導
性接着剤の厚みよりは薄くなるようにする。金属円錐状
突起は、半導体チップ面積以下、一般的には 5〜20mm角
以内とし、半導体チップ固定箇所の下に存在するように
する。また、金属円錐状突起は、平坦な金属板の上に、
金属粉入り接着剤を円錐状に立てた構造でも使用でき
る。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】本発明の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、ローフロー化、或いはノーフロー化す
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50μ
ｍ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。

【００３４】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、半導体チップを
固定する箇所のレジストが小さい円形で残るように作成
したネガフィルムを被せ、紫外線照射後、1 ％炭酸ナト
リウム水溶液で円形の露光部分以外、及び裏面のクリア
ランスホール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、表面の
円錐状の突起、及びクリアランスホールを形成してか
ら、エッチングレジストを除去し、金属板全面を化学表
面処理する。（３）表面に、熱硬化性樹脂組成物を塗布、乾燥して、
ローフロー、或いはノーフローの樹脂層を形成する。こ
の場合、円錐状の突起の先端が、金属箔の厚みよりやや
薄めに残るよう樹脂層を形成する。

【００３５】（４）表面には金属箔を配置し、裏面には
ハイフローのプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属
箔、或いは塗布樹脂層を配置し、必要により、金属箔を
外側に配置して、（５）加熱、加圧、真空下に積層成形した後、（６）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、（７）デスミア処理を施した後、金属メッキを行い、公
知の方法にて上下に回路を作成する。メッキレジストで
表面の半導体チップ搭載部、ボンディングパッド部、及
び裏面のハンダボールパッド部以外を被覆後、貴金属メ
ッキを施し、内層金属板が円錐状に突起となって金属箔
に接触している半導体チップ搭載部の表面に半導体チッ
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。

【００３６】

【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） 6
00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BST-200 、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。

【００３７】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℃）7 秒、
170℃,20kgf/cm²,5分間での樹脂流れ 110μｍとなるよ
うに作成した、厚さ 107μｍの半硬化状態のローフロー
プリプレグ（プリプレグＢ）を得た。また、ゲル化時間
120秒、樹脂流れ 13mm 、厚さ 107μｍのハイフロープ
リプレグ (プリプレグＣ）を作成した。

【００３８】一方、内層金属板となる厚さ 300μｍの銅
板を用意し、上下に液状エッチングレジストを25μｍ塗
布、乾燥し、表面には大きさ50mm角のパッケージの中央
13mm角内に、幅 1mm間隔に、径 150μｍの円形のレジス
トが残るように作成したネガフィルムを被せ、裏面には
クリアランスホール部のレジストが削除されるように形
成したネガフィルムを被せ、紫外線を照射後、未露光の
部分を1 ％炭酸ナトリウム溶液で除去し、両側からエッ
チングして、表面に高さ 100μｍの円錐状の突起を 144
個作成すると同時に、孔径 0.6mmφのクリアランスホー
ルをあけた。金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この
表面に、円錐状の突起部先端10μmが残るように上記ワ
ニスＡを塗布、乾燥して、ゲル化時間(at170℃）30秒の
ローフローの樹脂層を形成した。また、裏面には上記プ
リプレグＢを配置し、表裏面の外側に12μｍの電解銅箔
を置き、 200℃,20kgf/cm²,30mmHg 以下の真空下で 2時
間積層成形し、一体化した。

【００３９】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、放熱用スルーホール
を4隅内層金属板と接続してあけ、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、乾燥してからポジフィルムを重ねて露光、現像
し、表裏回路を形成し、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。

【００４０】表面の円錐状突起が銅箔と接触した部分に
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
ポキシ封止用液状樹脂を用い、半導体チップ、ワイヤ及
びボンディングパッドを樹脂封止し、ハンダボールを接
合して半導体パッケージを作成した (図２(7-2))。この
半導体プラスチックパッケージをエポキシ樹脂マザーボ
ードプリント配線板にハンダボールを熔融接合した。評
価結果を表1 に示す。

【００４１】実施例２内層となる、厚さ 200μm のCu:99.9 重量％、Fe:0.07
重量％、P:0.03重量％の合金板の両面にエッチングレジ
ストを20μm 塗布、乾燥して、クリアランスホール部が
未露光となるネガフィルムを表裏に被せ、紫外線を露光
後、1 ％炭酸ナトリウムで未露光部分を溶解除去し、両
側からエッチングにて 0.6mmφのクリアランスホールを
あけた。

【００４２】このクリアランスホールの真ん中の大きさ
13mm角の範囲に、ディスペンサーに入れた銅ペースト
で、高さ 100μｍの円錐状の突起を 100個形成し、加熱
して硬化した後、金属板全体に黒色酸化処理を施し、金
属芯（金属板Ｄ）とした。一方、上記ワニスＡを12μｍ
の電解銅箔に、厚さ93μｍとなるように塗布、乾燥し
て、ゲル化時間(at170℃）10秒のローフロー樹脂付き銅
箔（積層材料Ｅ）とした。また、同様に、ゲル化時間65
秒のハイフロー樹脂付き銅箔（積層材料Ｆ）を作成し
た。

【００４３】上記金属板Ｄの表面に半導体チップ搭載部
をパンチングで打ち抜いた積層材料Ｅを、半導体チップ
が固定される面積よりやや大きめに孔をあけたものを配
し、裏面に積層材料Ｆを配置し、実施例１と同一条件で
積層成形した。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、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。後は実施
例１と同様にして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（図２(7-1))、
マザーボードに接合した。評価結果を表1 に示す。

【００４４】比較例１実施例１のプリプレグＣを２枚使用し、上下に12μｍの
電解銅箔を配置し、200 ℃,20kgf/cm²,30mmHg 以下の真
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、メッキレジストで被覆後、ニ
ッケル、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、ハンダボールを接合した（図３）。
同様にマザーボードに接合した。評価結果を表１に示
す。

【００４５】比較例２エポキシ樹脂（商品名：エピコート1045）600 部、及び
エポキシ樹脂（商品名：ESCN220F）400 部、ジシアンジ
アミド 300部、2-エチル−4-メチルイミダゾール 2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
に均一溶解させ、これを厚さ 100μｍのガラス織布に含
浸、乾燥させて、ゲル化時間(at170℃）10秒、樹脂流れ
98μｍのノーフロープリプレグ (プリプレグＧ）、ゲル
化時間150 秒、樹脂流れ18mmのハイフロープリプレグ
(プリプレグＨ）を作成した。プリプレグＨを2 枚使用
し、 170℃,20kgf/cm²,30mmHg 以下の真空下で 2時間積
層成形し、両面銅張積層板を作成した。後は比較例１と
同様にしてプリント配線板を作成し、半導体チップ搭載
部分をザグリマシーンにてくりぬき、裏面に厚さ 200μ
ｍの銅板を、上記ノーフロープリプレグＧを打ち抜いた
ものを使用して、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４）。同様にマザーボードプリント
配線板に接合した。評価結果を表1 に示す。

【００４６】

【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 72hrs 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一部剥離 120hrs 異常なし異常なし一部剥離一部剥離 144hrs 異常なし異常なし一部剥離一部剥離 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一部剥離 48hrs 異常なし異常なし剥離大剥離大 72hrs 異常なし異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 96hrs 異常なし異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 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 − − 168hrs 異常なし異常なし − − ガラス転移温度 (℃) ２３４２３５２３４１４５プレッシャークッ常態４×10¹⁴ ５×10¹⁴ ４×10¹⁴ ５×10¹⁴ カー処理後の絶縁 200hrs ６×10¹² ４×10¹² ４×10¹² ２×10⁸ 抵抗値（Ω） 500hrs ６×10¹¹ ３×10¹¹ ３×10¹¹ ＜ 10⁸ 700hrs ５×10¹⁰ ５×10¹⁰ ２×10¹⁰ 1000hrs ２×10¹⁰ ３×10¹⁰ １×10¹⁰ 耐マイグレーシ常態５×10¹³ ６×10¹³ ５×10¹³ ６×10¹³ ョン性 200hrs ４×10¹¹ ４×10¹¹ ６×10¹¹ ３×10⁹ （Ω） 500hrs ３×10¹¹ ３×10¹¹ ３×10¹¹ ＜ 10⁸ 700hrs １×10¹¹ ２×10¹¹ １×10¹¹ 1000hrs ９×10¹⁰ １×10¹¹ ８×10¹⁰ 放熱性 (℃) ３７３９５７４８

【００４７】＜測定方法＞１）吸湿後の耐熱性(1) 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）吸湿後の耐熱性(2) 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。

【００４８】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＝70／70μｍ) の櫛型パター
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にて２時間後処理を
行い、500VDC印加60秒後に、その端子間の絶縁抵抗値を
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、1000時間連続使用してから、パッケ
ージの温度を測定した。

【００４９】

【発明の効果】プリント配線板のほぼ中央部に、プリン
ト配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置されており、
プリント配線板の片面に、少なくとも1 個の半導体チッ
プが熱伝導性接着剤で固定され、該金属板と表面の回路
とが、多官能性シアン酸エステルといった熱硬化性樹脂
組成物で絶縁されており、そ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ハンダボールでの接続
用導体パッドとが、金属板と樹脂組成物で絶縁されたス
ルーホール導体で結線されており、少なくとも、1 個の
スルーホールが内層金属板と直接接続し、少なくとも、
半導体チップ、ワイヤ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
の一部を構成する金属板の、半導体チップを直接固定す
る部分に、複数個の円錐台状の金属突起が形成されてお
り、該金属突起の先端の一部分が、熱伝導性接着剤、又
は半導体チップ搭載用金属箔と接触していることによ
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、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用金
属芯入り両面金属箔張積層板の製造工程。

【図２】実施例１の金属芯入り両面金属箔張積層板を用
いた半導体プラスチックパッケージ。

【図３】比較例１の半導体プラスチックパッケージ製造
工程。

【図４】比較例２の半導体プラスチックパッケージ製造
工程。

【符号の説明】

ａ：金属板、ｂ：エッチングレジスト、ｃ：樹脂層（表
面）又はプリプレグＢ（裏面）、ｄ：金属箔、ｅ：表裏
回路導通用スルーホール、ｆ：半導体チップ、ｇ：熱伝
導性接着剤、ｈ：ボンディングワイヤ、ｉ：ハンダボー
ル、ｊ：封止樹脂、ｋ：メッキレジスト、ｏ：放熱用ス
ルーホール、ｐ：プリプレグＧ、ｌ：ハイフロープリプ
レグＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板のほぼ中央部に、プリン
ト配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置されており、
プリント配線板の片面に、少なくとも、1 個の半導体チ
ップが熱伝導性接着剤で固定され、該金属板と表面の回
路とが熱硬化性樹脂組成物で絶縁されており、そのプリ
ント配線板表面に形成された回路導体とワイヤボンディ
ングで半導体チップが接続されており、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
ケージの外部とのハンダボールで接続するために形成さ
れた回路導体パッドとが、金属板と樹脂組成物で絶縁さ
れたスルーホール導体で結線されており、少なくとも、
1 個のスルーホールが内層金属板と直接接合して、少な
くとも、半導体チップ、ワイヤ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
ト配線板の一部を構成する金属板の、半導体チップを直
接固定する部分に、複数個の円錐状の金属突起が形成さ
れており、該金属突起の先端の一部分が、熱伝導性接着
剤、又は半導体チップ搭載用金属箔と接触していること
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 、2 に記載の
半導体プラスチックパッケージ。