JPH11288972A

JPH11288972A - 半導体プラスチックパッケージ

Info

Publication number: JPH11288972A
Application number: JP10091635A
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: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-19

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台形状に
凸となっており、この台形部上に熱伝導性接着剤又はハ
ンダを付着しており、これが加熱、加圧下に積層成形す
る時に、半導体チップ搭載金属箔裏側に接着して接続が
良好となり、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、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】

【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、ＡＳＩ
Ｃ、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−ＢＧ
Ａ）やプラスチックランドグリッドアレイ（Ｐ−ＬＧ
Ａ）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多官能性シ
アン酸エステル樹脂組成物などの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
属板と熱硬化性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、
複数個の円錐台形の金属突起が形成されており、その円
錐台形の上に熱伝導性接着剤又はハンダが付着してお
り、該金属突起の先端が熱伝導性接着剤を介して半導体
チップ搭載用金属箔と接着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】本発明においては、該金属板が銅95重量％
以上の銅合金或いは純銅であること、該熱硬化性樹脂組
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ものであることが好ま
しい。かくして、本発明の半導体プラスチックパッケー
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、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、本発明を完成するに至った。

【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、又はスリット孔幅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、
複数個の円錐台形の突起を形成しておく。又は、最初に
金属平板の上に印刷等で突起を形成する位置に円形のハ
ンダ層を形成し、裏面はクリアランスホール部を除いて
エッチングレジストで覆い、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
リアランスホール又はスリット孔を、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形成し
ておく。

【０００９】該円錐台形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
錐台形突起部に熱伝導性接着剤が付着された凸部とクリ
アランスホール又はスリット孔が形成された金属板の上
は、該円錐台形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、樹脂付き金属箔或いは塗布樹脂層等を用い
てなされる。

【００１０】熱伝導性接着剤又はハンダが付着した円錐
台形金属突起部の高さは、積層成形後に、表面の半導体
チップを固定する金属箔部に接触するようにし、積層成
形時に熱伝導性接着剤又はハンダにより、金属新突起部
と半導体チップ固定用金属箔とが強固に接合して、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台形突起部を通り、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又はスリット孔を十
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、片面金属箔張積層板、片面
回路形成両面金属箔張積層板、又は片面回路形成多層板
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】上記で作成した板の、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、レーザー等公知の方法にて小径の孔をあけ
る。

【００１４】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又はスリッ
ト孔のほぼ中央に、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。

【００１５】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
ともボンディングパッド部、反対面のハンダボール接着
用パッド部以外の表面に皮膜を形成する。

【００１６】該プリント配線板の、内層金属円錐台形突
起を熱伝導性接着剤又はハンダ等で接着した金属箔の上
に、半導体チップを、熱伝導性接着剤を用いて固定し、
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。

【００１７】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−ＢＧ
Ａ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。

【００１８】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
等との合金が好適に使用される。また、合金の表面を銅
メッキした金属板等も使用され得る。

【００１９】本発明の熱伝導性接着剤又はハンダ付着金
属円錐台形突起部の高さは、特に限定はないが、50〜15
0 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し、円錐台形の
上の接着剤又はハンダが積層成形して加熱される時に溶
融して表層の半導体チップを接着する金属箔と接続させ
る。熱伝導性接着剤としては、公知のものが使用でき
る。具体的には、ハンダペースト、銀ペースト、銅ペー
スト等か挙げられる。

【００２０】円錐台形上には、熱伝導性・電導性接着
剤、ハンダ等を予め、或いは円錐台形の突起部を形成し
てから、円錐台形の台形上に、一般的には厚み 5〜10μ
ｍで形成する。熱伝導性・電導性接着剤としては、一般
に公知のものが使用できる。具体的には、銅ペースト、
銀ペースト等が挙げられる。又、ハンダも一般に公知の
ものが使用できる。具体的には、融点 100〜300 ℃、好
適には融点 110〜250 ℃のSn-In, Sn-Bi, Sn-Ag-Bi, Sn
-Pb, Sn-Zn, Sn-Bi-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Au, Sn-Ag-Sb, S
n-Cu, Sn-Al, Sn-Sb, Sn-Sb-Cu等が挙げられる。環境の
点からは、鉛フリーハンダが好ましい。積層成形後に、
これらの接着剤、ハンダが金属箔裏面に接合し、接続信
頼性を向上させる。もちろん、円錐台形上にこれらの接
着剤、ハンダ等を使用しないでもプリント配線板を作成
可能であるが、特に高温字の接続信頼性が劣るため、接
着剤、ハンダを用いる方が好ましい。金属円錐台形突起
部範囲は、半導体チップ面積以下、一般的には 5〜20ｍ
ｍ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。

【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、多官能性マイレミド樹脂、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。

【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- ジブロモー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 3〜18μｍ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径又
はスリット幅は、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又はスリット孔壁とは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100 μｍ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。

【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、半導体チップを固
定する範囲のレジストが多数の小さい円径で残るように
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
錐台形の突起、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) ハンダペーストを円錐台形上に付着させる。

【００３４】(4) 表面に、熱硬化性樹脂組成物を塗布、
乾燥して樹脂層を形成する。この場合、ハンダペースト
が付着した円錐台形の突起の先端が、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。 (5) 表面には金属箔を配置し、裏面にはプリプレグ、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、片面金属箔張積層板、片面回
路形成両面金属箔張積層板、又は片面回路形成多層板を
外側に配置して、 (6) 加熱、加圧、真空下に積層成形した後、 (7) 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、 (8) 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、内層金属板が円錐台形の突起となってハンダ
ペーストで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。

【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）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。

【００３６】このワニスＡを厚さ 100μｍのガラス織布
に塗布、乾燥して、ゲル化時間（at170 ℃）50秒、170
℃、20kgf/cm²、5 分間での樹脂流れ10ｍｍとなるよう
に作成した。絶縁層の厚さ83μｍの半硬化状態のプリプ
レグＢを得た。

【００３７】一方、内層金属板となる厚さ 200μｍの C
u:99.9％、 Fe:0.07％、P:0.03％の合金板を用意し、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
2mm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
ナトリウム溶液で溶解除去し、両側からエッチングし
て、表面に高さ85μｍの円錐台形の突起を25個作成する
と同時に、孔径0.6 mmφ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、円錐
台形上にハンダペーストを 7μｍ付着させ、この上下に
上記プリプレグＢ、更にその外側に12μｍ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、放
熱用スルーホールを 4隅内層金属板と接続してあけた。

【００３９】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。表裏にエッチング
レジストを付着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ト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。表面の円錐台形突起が銅箔と接続した半
導体搭載部分に大きさ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。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で熔融接合した。
評価結果を表１に示す。

【００４０】比較例１実施例１のプリプレグＢ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。

【００４１】比較例２エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045）700 部、及び
エポキシ樹脂（商品名：ESCN220 F) 300部、ジシアンジ
アミド35部、2-エチル-4- メチルイミダゾール1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Ｃ）、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Ｄ）を作成した。

【００４２】プリプレグＤを 2枚使用し、 190℃, 20kg
f/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 200μｍの銅板を、上記
ノーフロープリプレグＣ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
板に直線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。

【００４３】

【表１】実施例１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 72hrs 異常なし異常なし異常なし 96hrs 異常なし異常なし一部剥離 120hrs 異常なし一部剥離一部剥離 144hrs 異常なし一部剥離一部剥離 168hrs 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 24hrs 異常なし一部剥離一部剥離 48hrs 異常なし剥離大剥離大 72hrs 異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 96hrs 異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 120hrs 異常なしワイヤ切れワイヤ切れ 144hrs 異常なし − − 168hrs 異常なし − − ガラス転移温度 (℃) ２３４２３４１６０プレッシャークッ常態４×10¹⁴ ４×10¹⁴ ５×10¹⁴ カー処理後の絶縁 200hrs ６×10¹² ４×10¹² ２×10¹¹ 抵抗値（Ω） 500hrs ６×10¹¹ ３×10¹¹ ＜ 10⁸ 700hrs ５×10¹⁰ ２×10¹⁰ − 1000hrs ２×10¹⁰ １×10¹⁰ − 耐マイグレーシ常態５×10¹³ ５×10¹³ ６×10¹³ ョン性 200hrs ４×10¹¹ ６×10¹¹ ３×10⁹ （Ω） 500hrs ３×10¹¹ ３×10¹¹ ＜ 10⁸ 700hrs １×10¹¹ １×10¹¹ − 1000hrs ９×10¹⁰ ８×10¹⁰ − 放熱性 (℃) ３６５６４８

【００４４】＜測定方法＞ 1) 吸湿後の耐熱性(1) : JEDEC STANDARD TEST METHOD
A113-A LEVEL 3 ：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 LEVEL 2 ：85℃・60％RHで所定時間（Max. 168h
rs)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。

【００４５】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＝70/70 μｍ）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
プレグ又は樹脂層を形成し、加熱硬化させたものを、12
1 ℃・2 気圧で所定時間処理した後、25℃・60％ＲＨで
2 時間後処理を行ない、500 ＶＤＣ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。

【００４６】

【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又はハンダで固定され、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、複数個の円錐台形の金属突起が形
成されており、該金属突起台形の先端に熱伝導性接着剤
又はハンダを付着させ、この先端部分が、半導体チップ
搭載用金属箔と接着していることにより、半導体チップ
から発生した熱がこの金属箔を通り、内層金属芯円錐台
形先端から金属芯に伝導し、金属板に直接結合したスル
ーホールを通じて裏面のハンダボールに逃げ、マザーボ
ードプリント配線板に拡散する構造とすることにより、
熱放散性に優れ、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、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の製
造工程図である。

【図２】実施例１の半導体プラスチックパッケージの製
造工程図である。

【図３】比較例１の半導体プラスチックパッケージ製造
工程図である。

【図４】比較例２の半導体プラスチックパッケージ製造
工程図である。

【符号の説明】

ａ：ハンダペースト、ｂ：金属板、ｃ：クリアランスホ
ール、ｄ：金属箔、ｅ：プリプレグＢ、ｆ：表裏回路導
通用スルーホール、ｇ：メッキレジスト、ｈ：封止樹
脂、ｉ：半導体チップ、ｊ：銀ペースト、ｋ：ボンディ
ングワイヤ、ｌ：ハンダボール、ｍ：放熱用スルーホー
ル、ｎ：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、金属板と熱硬化性樹脂組成物
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、複数個の円錐台形の金属突
起が形成されており、その円錐台形の上に熱伝導性接着
剤又はハンダが付着しており、該金属突起の先端が熱伝
導性接着剤を介して半導体チップ搭載用金属箔と接着し
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記載の半導体プラスチックパッ
ケージ。
【請求項３】該熱硬化性樹脂組成物が、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
成分とするものである請求項１または２記載の半導体プ
ラスチックパッケージ。