JPH11214574A - 金属芯入り両面金属箔張積層板の製造方法 - Google Patents

金属芯入り両面金属箔張積層板の製造方法

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JPH11214574A
JPH11214574A JP10017045A JP1704598A JPH11214574A JP H11214574 A JPH11214574 A JP H11214574A JP 10017045 A JP10017045 A JP 10017045A JP 1704598 A JP1704598 A JP 1704598A JP H11214574 A JPH11214574 A JP H11214574A
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resin
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Morio Take
杜夫 岳
Nobuyuki Ikeguchi
信之 池口
Kozo Yamane
康三 山根
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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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用両面金
属箔張積層板或いは多層板の製造方法において、該金属
芯の一部が突起となっており、この上に金属突起部をく
りぬいたローフロー或いはノーフロープリプレグシー
ト、その外側に同様にくりぬいた金属箔等を配置し、反
対側には未化工のハイフロープリプレグシート、その外
側には未加工の金属箔を配置し、加熱、加圧下に積層成
形して両面金属箔張積層板或いは多層板を製造する。 【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
ージ用両面金属箔張積層板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使用する両面金属箔張積層板の製造
方法に関する。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
使用する両面金属箔張積層板の製造方法に関するもので
ある。本半導体プラスチックパッケージは、ワイヤボン
ディングで半導体チップとプリント配線板の回路導体を
接続するものであり、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チップを固定し、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
レを発生する危険性があり、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生じた場合、パ
ッケージは使用不可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。これらの半導体チップ搭
載用プリント配線板は、従来、中にガラス織布基材のプ
リプレグを使用し、両面に銅箔を用いて積層成形して得
られた両面銅張積層板を用いて作成しており、どうして
も上記構造とならざるを得ない。
【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用のプリン
ト配線板を作成する両面金属箔張積層板を提供するもの
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
リント配線板の厚さ方向のほぼ中央に、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 個以上の金属板の突起
が露出しており、この上に半導体チップが固定され、半
導体チップが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メッキさ
れたスルーホール導体で結線されており、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
ージ用両面金属箔張積層板の製造方法において、（１）
内層に用いる金属板を用意し、金属板の片面に半導体チ
ップを搭載する凸状の突起を形成し、表裏回路導体導通
用スルーホールを形成するための、スルーホールの径よ
りも大きいクリアランスホールまたはスリット孔をあ
け、（２）金属突起部のある側のプリプレグシートは、
突起の位置に、その面積よりやや大きめの孔を形成した
ローフロー、又はノーフローのプリプレグシート、樹脂
付き銅箔もしくは樹脂層を配置し、その反対側にはクリ
アランスホールを埋め込むに十分な樹脂量と樹脂流れを
有するハイフローのプリプレグシート、樹脂付き銅箔も
しくは樹脂層を配置し、その両外側に、必要により、金
属突起部よりやや大きめの孔をあけた金属箔、或いは片
面金属箔張積層板を配置して、（３）加熱、加圧下に、
好ましくは真空下に積層成形して一体化し、片面に金属
突起が露出した金属芯入り両面金属箔張積層板とするこ
とを特徴とする半導体プラスチックパッケージ用の金属
芯入り両面金属箔張積層板の製造方法である。
【０００６】そして、本発明の金属芯入り両面金属箔張
積層板を用いて、（４）この両面金属箔張積層板を使用
して、ドリル、レーザー等でクリアランスホール導体径
よりやや小さいスルーホールをあけ、孔壁と金属板とは
樹脂組成物で絶縁されており、且つ少なくとも１個以上
のスルーホールが金属板と接続させて熱放散用に使用さ
れ、これに金属メッキを施した後、表裏に回路を形成
し、少なくとも、ボンディングパッド、ハンダボールパ
ッド、半導体チップを固定する金属突起部以外をメッキ
レジストで被覆して、ニッケル、金メッキを付着させ、
プリント配線板を作成する。このプリント配線板の金属
突起部に半導体チップを金属粉混合導電性−熱伝導性接
着剤で接着、固定し、ワイヤボンディング、樹脂封止、
ハンダボール付着を行い、パッケージとする。
【０００７】上記により得られた半導体プラスチックパ
ッケージは、半導体下面からの吸湿がなく、ポップコー
ン現象が大幅に改善できるとともに、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処理後の電気絶縁性、耐マイグレー
ション性等に優れ、且つ、熱放散性をも大幅に改善でき
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であ
る。
【０００８】
【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スルーホー
ル径より大きめの径の孔とし、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。
【０００９】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
で得られる両面銅張積層板を用いて作成した半導体プラ
スチックパッケージ用プリント配線板は、熱伝導性接着
剤で半導体チップを固定する金属突起部が、少なくと
も、1 個以上表面に露出しており、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
ランスホール又はスリット孔があけてあり、このクリア
ランスホール又はスリット孔のほぼ中央に、クリアラン
スホール径又はスリット孔より小さいスルーホールを形
成し、メッキで表裏回路が導通されており、また、少な
くとも、1 個以上のスルーホールが内層金属板と直接接
続した構造となっているため、半導体チップを固定し、
ワイヤボンディング、樹脂封止したプラスチックパッケ
ージの、半導体から発生する熱は、直接搭載する金属部
分から金属板全体に熱伝導されるために、半導体チップ
直下以外の場所から、この金属板に接続するスルーホー
ルを通じて下面の金属パッドに伝達し、マザーボードプ
リント配線板に拡散する構造とする。
【００１０】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は使用される。
【００１１】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、冷間機械加工法、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じか小さい突起を
形成しておく。また、平滑な金属板の上に、半導体チッ
プとほぼ同等か、小さめの金属板を熱伝導の良好な接着
剤等で接着させて突起とすることも可能である。具体的
な形状例としては、図２に示すが、これに限定されるも
のではない。
【００１２】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ローフロ
ー、またはノーフロープリプレグ、樹脂付き銅箔、或い
はスクリーン印刷で形成する熱硬化性樹脂層の高さは、
銅箔と組み合わせて使用する場合は、この突起と同じ高
さか、やや高いことが好ましい。片面銅張積層板を使用
する場合、その厚みの分だけ厚みを薄くしたものを使
う。突起部の面積は、半導体チップの面積とほぼ同等
か、小さめである。一般的には５〜20mm角である。
【００１３】金属板にはスルーホールよりやや大きめの
クリアランスホールを、エッチング、ドリル、打ち抜
き、UVレーザー等、公知の方法であける。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又はスリ
ット孔壁とは、50μｍ以上の距離が、熱硬化性樹脂で絶
縁されていることが好ましい。一般には、70〜200 μｍ
である。表裏回路導通用スルーホール径については、特
に限定はないが、クリアランスホール又はスリット孔よ
り小さい径で、一般には50〜300 μｍである。
【００１４】金属板全体には、好適には積層成形前に表
面化学処理を施す。具体的には、黒色酸化処理、褐色処
理、薬品による表面粗化処理等、一般に公知の処理が行
われ得る。
【００１５】本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の
樹脂としは、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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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、銅箔に樹脂を塗布、
乾燥して半硬化したものが使用できる。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とする。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、銅板、銅箔とは接着し、ボイド
が発生しないことが肝要である。ハイフローとした場
合、加熱、加圧して積層成形した場合の樹脂流れ出し
が、5mm 以上、好ましくは10mm以上である。この中間の
樹脂流れは、ローフローと称する。加熱温度は一般的に
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。
【００２６】本発明の金属芯の入った半導体プラスチッ
クパッケージ用プリント配線板に用いる両面銅張積層板
の製造方法は以下（図１）の方法による。 （１）まず、内層となる金属板の片面に、半導体チップ
を搭載する凸状の突起を形成する。突起の作成方法は前
述したが、いずれの方法でも良い。具体的には、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、表面は半導体チップを固定する突起部のレジス
トが残るように作成したネガフィルムを被せ裏面は全面
紫外線照射後、1 ％炭酸ナトリウム水溶液で未露光部分
を溶解除去し、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。再び液状
エッチングレジストで上下を被覆し、上側は金属突起部
をくり抜き、下側はくり抜きのないクリアランスホール
又はスリット孔部以外の部分の光が遮断できるように作
成したネガフィルムをあて、紫外線で露光する。クリア
ランスホール又はスリット孔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、クリアランスホール又はスリット孔を作成する。
【００２７】（２）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、金属突起部の部分よりやや大
きめに孔をあけたノーフロー、又はローフローのプリプ
レグシート、樹脂付き金属箔、もしくは樹脂層を上側に
配置し、下側には孔のあいていないハイフローのプリプ
レグシート、樹脂付き金属箔もしくは樹脂層を配置して
から、上下に金属突起部よりやや大きめの孔をあけた金
属箔或いは片面金属箔張積層板を置き、下側には未化工
の金属箔或いは金属箔張積層板を置く。 （３）加熱、加圧、真空下に積層成形して両面金属箔張
積層板を作成する。
【００２８】この両面金属箔張積層板を用いてプリント
配線板を作成し、半導体チップを銀ペースト等の熱伝導
性接着剤で固定し、ワイヤボンディング、樹脂封止、ハ
ンダボール付けを行う。その工程は、以下のように行
う。 （４）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着しないようにあけ、熱放散用
スルーホールは金属板に接続するようにあけ、デスミア
処理を施した後、金属メッキを行う。公知の方法にて上
下に回路を作成すると同時に、好適には金属板突起部の
金属箔を除去し、貴金属メッキを施し、内層金属板の突
起部の表面に半導体チップを接着する。その後、樹脂封
止を行い、必要によりハンダボールを接着する。
【００２９】半導体から発生する熱は、直接搭載する金
属部分から金属板全体に熱伝導されるために、半導体チ
ップ直下以外の場所から、少なくとも該金属芯と下面の
金属パッドに、メッキされたスルーホールを1 個以上形
成し、半導体チップからの熱がマザーボードプリント配
線板に拡散する構造とする。
【００３０】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、基
材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥し、積層成形した
時に、樹脂流れによって金属突起部に樹脂が流れ込まな
いように半硬化状態にしたノーフロープリプレグ又はロ
ーフロープリプレグ、フィルム状シート等を用い、半導
体チップを直接固定する突起のある金属部分を、あらか
じめプリプレグの部分を突起部分よりやや大きめの孔を
打ち抜き等によってあけておいたものを配置し、その外
側に金属突起部よりやや大きめに孔をあけた金属箔、片
面金属箔張積層板、片面回路形成積層板または片面回路
形成多層板を配置する。金属板の反対面には全面を覆う
ように、積層成形時にクリアランスホール内に樹脂が流
れ込んで、十分充填できる樹脂量、樹脂流れのハイフロ
ープリプレグシート、樹脂シートを重ね、その外側に必
要により金属箔、或いは片面銅張積層板を置き、加熱、
加圧下に積層成形する。表面のプリプレグシート、フィ
ルム状シート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、表面からは少な
く、裏面からは多く金属板のクリアランスホール又はス
リット孔内に流し込んでクリアランスホール又はスリッ
ト孔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。
【００３１】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、加熱、加圧下に積層成形して一体化する。金属突起
部側の樹脂の半硬化状態は、積層成形した場合、ローフ
ロー或いはノーフローとなるように加熱して調整する。
裏面はハイフローとする。両外側に金属箔、或いは片面
銅張積層板を置き、加熱、加圧下に、好適には真空下に
積層成形する時に、上記と同様にクリアランスホール又
はスリット孔内に樹脂を流し込むと同時に熱硬化させ
る。塗布、熱硬化する場合、低圧にてクリアランスホー
ル又はスリット孔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、熱硬化させる。溶剤が入ってい
る場合、クリアランスホール又はスリット孔内の未充填
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又はスリット孔に流し込
み、硬化或いは半硬化しておく方法が一般的である。い
ずれの方法においても、金属板のクリアランスホール又
はスリット孔内を熱硬化性樹脂組成物で充填されるよう
に加工する。
【００３２】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。
【００３３】表裏回路形成時に、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。次い
で、ワイヤボンディング用の貴金属メッキを、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、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表面に被膜を形
成する。
【００３４】該プリント配線板の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。
【００３５】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。
【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〉製造）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℃）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 150μｍ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、 145℃で
乾燥し、ゲル化時間(at170℃）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 200μm のC
u:97.3 ％、Fe:2.5％、P:0.1 ％、Zn:0.07 ％、Pb:0.03
％よりなる合金を用意し、大きさ50mm角のパッケージ
の中央に13mm角、高さ 100μｍの突起をエッチング法に
て形成した。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25μｍ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重ね、さらに下
側には全面ネガフィルムをあて、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 0.6mmφのクリアランスホールを
あけた。
【００３９】金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この
上面には、突起部分に相当する位置に、突起部より50μ
ｍ大きめの孔をパンチングにてあけた上記プリプレグＢ
を被せ、下側にはプリプレグＣを置き、その上側に、突
起部と同じ位置に大きさが突起部より40μｍ大きめの孔
をパンチングであけた厚さ12μｍの電解銅箔を配置し、
下側には12μｍの電解銅箔を配置し、その外側に汚れ防
止のために離型フィルムを配置し、 200℃,20kgf/cm2,
30mmHg以下の真空下で 2時間積層成形し、一体化して両
面銅張積層板を得た。
【００４０】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
スルーホールをレーザーにてあけ、熱放散箇所は、４隅
に金属板に直接接触するように孔径0.25mm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
ッキで行い、孔内に18μｍ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、突起部上の銅箔も同時にエッチング除去した。
突起部、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。突起部に大きさ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コンパ
ウンドを用い、トランスファーモールドにて樹脂封止
し、ハンダボールを付けて半導体パッケージを作成し
た。これ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して接続した。評価結果を表1 に示
す。
【００４１】実施例２ プリプレグＣを1 枚用い、片面に12μm 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 300μｍの圧延銅板を実施例１と同様に加工し
て、片面に大きさ10mm角、高さ 150μｍ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、実施例
１のワニスＡをスクリーン印刷にて、金属突起部に樹脂
が付着しないようにし、表裏面に塗布、乾燥を行い、裏
面には厚さ45μｍの樹脂層で、ゲル化時間(at170℃）12
5 秒のハイフローの樹脂層、表面にはゲル化時間10〜20
秒(at170℃） 秒、厚み40μｍのローフローの樹脂層を
形成した。
【００４２】この両側に上記で得た片面銅張積層板の金
属突起部に相当する位置に、突起部より40μm 大きめの
孔を打ち抜きであけたものを表面に置き、裏面には未化
工のものを置き、同一条件で積層成形して両面銅張積層
板を作成した。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
ドリルであけ、熱放散箇所は、4 隅に内層銅板に直接接
触するように同様にドリルであけ、デスミア後、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、現像してから、表裏回路を形成した。突起部
上の積層板部、ボンディングパッド及びボールバッド部
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、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、樹脂封止、ハンダボールを接続
して半導体パッケージとした。これを同様にマザーボー
ドプリント配線板に接続した。評価結果を表1 に示す。
【００４３】比較例１ 実施例１のプリプレグＣを２枚使用し、上下に電解銅箔
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0.25mm
φ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、メッキレジストを施し、ニッケルメッキ、金メッ
キを付けた。これは半導体チップを搭載する箇所の下に
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、ハンダボールを付けた (図４）。また、同様
にマザーボードに接続した。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。
【００４４】比較例２ エポキシ樹脂（商品名：エピコート1045）500 部、及び
エポキシ樹脂（商品名：ESCN220F)500部、ジシアンジア
ミド300 部、2-エチルイミダゾール 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溶解し、こ
れを厚さ 100μｍのガラス織布に含浸させて、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Ｄ）、ゲル化時間150 秒、樹脂流れ18
mmのハイフロープリプレグ (プリプレグＥ）を作成し
た。
【００４５】プリプレグＥを２枚使用し、両側は18μｍ
の電解銅箔を配置し、 170℃,20kgf/cm2,30mmHg の真空
下で２時間積層成形して両面銅張積層板を作成した。後
は比較例1 と同様に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抜いてから、裏
面に厚さ 200μｍの銅板を、上記ノーフロープリプレグ
D 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、金属張り合わせ面とは
反対側の面にハンダボールを付けた (図５）。同様にハ
ンダボールを用いてマザーボードに接続した。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。
【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 (℃) ２３３ ２３５ ２３４ １４５ プレッシャークッ 常態 ５×1014 ６×1014 ４×1014 ６×1014 カー処理後の絶縁 200hrs ６×1012 ６×1012 ５×1012 ２×108 抵抗値 （Ω） 500hrs ３×1011 ５×1011 ３×1011 ＜ 108 700hrs ７×1010 １×1010 ２×1010 − 1000hrs １×1010 ９×109 ９×109 − 耐マイグレーシ 常態 ７×1013 ８×1012 ６×1012 ６×1012 ョン性 200hrs ５×1011 ４×1011 ５×1011 ７×109 （Ω） 500hrs ４×1011 ３×1011 ３×1011 ＜ 108 700hrs ２×1011 ２×1011 ９×1010 − 1000hrs ９×1010 ８×1010 ８×1010 − 放熱性 (℃) ３６ ３６ ５６ ４８
【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 DAM 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＝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にて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。 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】プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央
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
以上の金属板の突起が露出しており、この上に半導体チ
ップが固定され、半導体回路導体が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
導体パッドとスルーホール導体で結線されており、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
クパッケージ用プリント配線板に用いる両面金属箔張積
層板の製造方法において、（１）内層に用いる金属板の
片面に半導体チップを搭載する凸状の突起を形成し、表
裏回路導体導通用スルーホールを形成するための、スル
ーホールよりも大きめのクリアランスホールをあけ、
（２）金属突起部のある側のプリプレグシートは、突起
の位置に、その面積よりやや大きめの孔を形成したロー
フロー、又はノーフローのプリプレグシート、樹脂付き
銅箔、もしくは樹脂層を配置し、その反対側にはクリア
ランスホールを埋め込むに十分な樹脂量と樹脂流れを有
するハイフローのプリプレグシート、樹脂付き銅箔もし
くは樹脂層を配置し、その外側に、金属突起部のある側
はそれと同じ位置に、突起部よりやや大きめの孔をあけ
た金属箔、或いは片面金属箔張積層板を配置し、反対面
には未化工の金属箔或いは片面金属箔張積層板を配置
し、（３）加熱、加圧下に、好ましくは真空下に一体化
し、金属芯入り両面金属箔張積層板を作成する。プリプ
レグシート或いは塗布する樹脂層に使用する熱硬化性樹
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
ことにより、得られた両面金属箔張積層板を用いて作成
されたプリント配線板に半導体チップを固定、ワイヤボ
ンディング、樹脂封止して製造されたパッケージは、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】本発明の両面金属箔張積層板の製造工程。
【図２】片面凸形状の内層金属板例。
【図３】スリットを形成した片面凸形状の内層金属板の
斜視図。
【図４】比較例１の半導体プラスチックパッケージ製造
工程。
【図５】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) 金属箔、(c) ローフロープリプレグシ
ートＢ或いは樹脂層、(d) ハイフロープリプレグシート
Ｃ、(e) 片面金属箔張積層板、(f) 金ワイヤ、(g) 半導
体チップ、(h) 熱伝導性ペースト、(i) ハンダボール、
(j) 表裏回路導通スルーホール、(k) メッキレジスト、
(l) 封止樹脂、(m) 熱放散用スルーホール、(n) ノーフ
ロープリプレグシートＤ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央
    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
    以上の金属板の突起が露出しており、この上に半導体チ
    ップが固定され、半導体チップが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
    体パッドとメッキされたスルーホール導体で結線されて
    おり、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用両面金属箔張積層板の製造方
    法において、（１）内層に用いる金属板を用意し、金属
    板の片面に半導体チップを搭載する凸状の突起を形成
    し、表裏回路導体導通用スルーホールを形成するため
    の、スルーホールの径よりも大きいクリアランスホール
    又はスリット孔をあけ、（２）金属突起部のある側のプ
    リプレグシートは、突起の位置に、その面積よりやや大
    きめの孔を形成したローフロー、又はノーフローのプリ
    プレグシート、樹脂付き銅箔もしくは樹脂層を配置し、
    その反対側にはクリアランスホールを埋め込むに十分な
    樹脂量と樹脂流れを有するハイフローのプリプレグシー
    ト、樹脂付き銅箔もしくは樹脂層を配置し、その両外側
    に、必要により、金属突起部よりやや大きめの孔をあけ
    た金属箔、或いは片面金属箔張積層板を配置して、
    （３）加熱、加圧下に、好ましくは真空下に積層成形し
    て一体化し、片面に金属突起が露出した金属芯入り両面
    金属箔張積層板とすることを特徴とする半導体プラスチ
    ックパッケージ用の金属芯入り両面金属箔張積層板の製
    造方法。
  2. 【請求項２】 該金属板及び表層の回路用金属が銅の含
    有率95％以上の合金或いは純銅である請求項１記載の金
    属芯入り両面金属箔張積層板の製造方法。
  3. 【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記載の金属芯
    入り両面金属箔張積層板の製造方法。
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