JPH11220061A

JPH11220061A - キャビティ型半導体プラスチックパッケージ

Info

Publication number: JPH11220061A
Application number: JP10034231A
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: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れたキヤビ
テイ型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、該金属芯の一部を表面の一部に露出し、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とをワイ
ヤボンディングで接続し、裏面の一部に金属突起を露出
し、半導体チップ部を樹脂封止しているキヤビテイ型半
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
産に適した新規な構造のキヤビテイ型半導体プラスチッ
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。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。

【０００３】

【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。

【０００４】

【発明が解決するための手段】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
に半導体チップを固定し、半導体チップとその周囲のプ
リント配線板表面に形成された回路導体とをワイヤボン
ディングで接続し、少なくとも、プリント配線板表面上
の信号伝播回路導体を、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を、メッキ
されたスルーホールで結線し、少なくとも半導体チップ
を樹脂封止し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を
プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央に配置し、該金属
板を表裏回路導体と熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、金属
板には少なくとも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を形成し、クリアランスホ
ールの孔壁を絶縁化し、金属板の１部分は半導体チップ
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、かつ、半導体チップを固定する面積より少し大きめ
の金属を、少なくとも、１箇所以上表面に露出し、さら
に該プリント配線板の裏面に突起として金属板を露出
し、この露出した金属板を用いて熱放散することを特徴
とするキャビティ型半導体プラスチックパッケージを提
供する。本発明者らは、プリント配線板の外周に露出し
た金属板を用いて、発生した熱を放散することにより、
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、熱放散性を大幅に改善でき、加えて大量生産に適
し、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチ
ックパッケージが得られることを見いだし、本発明を完
成するに至った。

【０００５】

【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、かつ埋め込まれ
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。

【０００６】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。この熱を、直
接裏面の金属板からマザーボードプリント配線板等に拡
散する構造とする。

【０００７】該突起とスルーホールが形成された金属板
の表面に、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露出した
金属部分及び裏面の金属突起部分の面積よりやや大きめ
の孔を打抜き等によってあけておき、これを表裏に配置
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度溶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。表
側はあらかじめ孔をあけておかなくても、成形後に炭酸
ガスレーザー等で孔をあけ、キャビティ部を造る方法で
も良い。

【０００８】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。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
脂組成物をクリアランスホールに流し込み、硬化あるい
は半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が熱硬化性
樹脂組成物で充填されるように加工する。

【０００９】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。

【００１０】また、サブトクラ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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】セミアデティブ法では、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上にある金属箔も除去され
る。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。片面金属箔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、裏側金属突起部分の上の基材を切除する。

【００１５】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。

【００１６】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溶融接続するか、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溶融することにより接
続する。

【００１７】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30〜300μｍ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 、Gr、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。

【００１８】本発明の金属突起部の高さは、30〜200μ
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。

【００１９】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。

【００２０】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-ジシアナシビフェニル、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。

【００２１】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。一般にはこれらの
プレポリマーを可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、
ポリブデン、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。

【００２６】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
熱硬化触媒を用いてもよい。使用量は、熱硬化性樹脂10
0 重量部に対して0.005 〜10重部、好ましくは0.01〜５
重量部である。

【００２７】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。

【００２８】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３〜100μｍの銅箔、ニッケル
箔等が使用される。

【００２９】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、50〜300μｍ
が好適である。

【００３０】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、ローフロー化あるいはノーフロー化
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50
μｍ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。

【００３１】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、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。 (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、半導体チップを搭載する表面は未加工のプリ
プレグを配置し、裏面の金属突起の部分は、突起の大き
さよりやや大きめに孔をあけたプリプレグを配し、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、スルーホー
ルをあける箇所はドリル、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) 公知の方法で上下に回路を形成すると同時に、金属
板突起部の上の金属箔を除去する。ザグリ或いは炭酸ガ
スレーザーで半導体チップを搭載する箇所に孔をあけ、
必要によりデスミア処理を施す。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
載部である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。

【００３２】

【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。

【００３３】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℃に溶融さ
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）60
0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。
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
て、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109μｍのプリプレグＣを作成した。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
パッケージの裏面中央に13mm角、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、
突起部をくり抜き、クリアランスホール部以外は紫外線
が透過するネガフィルムを裏面に重ね、表面にはクリア
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0.6 mmφ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、この裏面には、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、表面にはブリプレグＣを被せ、その両
外側に厚さ18μｍの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/c
m² 、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、プリント配線板を得た。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、金メッキを施してから、表面の半導
体チップを固定する箇所をザグリマシーンにてザグり、
金属を露出させたプリント配線板を作成した。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、ワイヤボンティングを行い、次いでシリ
カ入り液状エポキシ封止用樹脂を用い、半導体チップ部
を樹脂封止して半導体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に示す。

【００３４】実施例２プリプレグＣ１枚を用い、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250μｍ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0.6 m
mφのクリアランスホールをあけ、同様にルーターで突
起部に孔をあけたプリプレグＢを裏面に配置し、表側に
はプリプレグＣ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。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、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、
金属が露出した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。評価結果を表１
に示す。

【００３５】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0.25mmφ
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
ケージの評価結果を表１に示す。

【００３６】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
のパッケージの評価結果を表１に示す。

【００３７】各種特性の試験方法を次に示す。＜測定方法＞ 1) 吸湿後の耐熱性・ JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL3:30℃・60%R
H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%R
H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。 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にて、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。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【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を固定し、
半導体チップとその周囲のプリント配線板表面に形成さ
れた回路導体とをワイヤボンディングで接続し、少なく
とも、プリント配線板表面上の信号伝播回路導体を、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
回路導体パッドとを、メッキされたスルーホールで結線
し、少なくとも半導体チップを樹脂封止している構造の
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をプリント配線板の厚さ方向
のほぼ中央に配置し、該金属板を表裏回路導体と熱硬化
性樹脂組成物で絶縁し、金属板には少なくとも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
ルを形成し、クリアランスの孔壁と金属板とを樹脂組成
物で絶縁し、金属板の１部分は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、かつ、半
導体チップを固定する面積より少し大きめの金属を、少
なくとも、１箇所以上表面に露出し、さらに該プリント
配線板の裏面に突起として金属板を露出し、この露出し
た金属板を用いて熱放散することを特徴とするキャビテ
ィ型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】本発明のキャビティ型半導体プラスチックパッ
ケージ製造工程の概略断面図を示す。

【図２】比較例１で製造された従来型の半導体プラスチ
ックパッケージ製造工程の概略断面図を示す。

【図３】比較例２で製造された従来型の半導体プラスチ
ックパッケージ製造工程の概略断面図を示す。

【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) 表裏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) 封止樹脂 (m) ハンダボール (n) メッキレジスト (o) 放熱用スルーホール

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を固定し、
半導体チップとその周囲のプリント配線板表面に形成さ
れた回路導体とをワイヤボンディングで接続し、少なく
とも、プリント配線板表面上の信号伝播回路導体を、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
回路導体パッドとを、メッキされたスルーホールで結線
し、少なくとも半導体チップを樹脂封止している構造の
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をプリント配線板の厚さ方向
のほぼ中央に配置し、該金属板を表裏回路導体と熱硬化
性樹脂組成物で絶縁し、金属板には少なくとも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
ルを形成し、クリアランスホールの孔壁を絶縁化し、金
属板の１部分は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、かつ、半導体チップを固
定する面積より少し大きめの金属を、少なくとも、１箇
所以上表面に露出し、さらに該プリント配線板の裏面に
突起として金属板を露出し、この露出した金属板を用い
て熱放散することを特徴とするキャビティ型半導体プラ
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に記載のキャビティ型半導体プ
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に記載のキャ
ビティ型半導体プラスチックパッケージ。