JPH11330304A - 半導体プラスチックパッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内層金属芯と外層金属箔との接続性、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、該金属芯の表裏一部が円錐台形状で、半導体チップ
を搭載する表層の金属箔、及び反対面の金属箔と接触し
ているか、円錐台形上部と表層金属箔とが熱伝導性接着
剤で接合しており、半導体搭載部となる金属箔表面に半
導体チップが接着され、そして周囲の回路導体とワイヤ
ボンディングで接続されており、少なくとも半導体チッ
プ、ワイヤおよびボンディングパッドが樹脂封止されて
いる半導体プラスチックパッケージ。 【効果】 内外層金属の接続性、放熱性、吸湿後の耐熱
性などに優れ、大量生産性に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適している。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）等の、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
体をメッキされたスルーホールで接続し、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
ジは公知である。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す
ることも知られている。

【０００３】該スルーホールを通して、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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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
大きさの金属板を配置し、プリント配線板の片面に、少
なくとも１個の半導体チップを熱伝導性接着剤で固定
し、該金属板と表面の信号伝播回路導体とを多官能性シ
アン酸エステル樹脂組成物等で絶縁し、そのプリント配
線板表面の信号伝播回路導体と半導体チップとをワイヤ
ボンディングで接続し、少なくとも該回路導体を、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ハ
ンダボールでの接続用導体パッドに、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し、少なくと
も、半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドを樹脂
封止している構造の半導体プラスチックパッケージにお
いて、該プリント配線板の一部を構成する金属板に複数
個の円錐台形の金属突起を、半導体チップを直接固定す
る金属箔と直接接触するか、熱伝導性接着剤を介して接
合するように形成し、該突起が接触している表面の半導
体チップ搭載部となる金属箔上に熱伝導性接着剤で半導
体チップを固定し、半導体チップ固定面の反対面にも複
数個の金属円錐台形突起を裏面の金属箔と直接接触する
か、接合するように形成している構造の半導体プラスチ
ックパッケージを提供する。本発明の半導体プラスチッ
クパッケージは、半導体チップから発生した熱は、熱伝
導性接着剤を通して円錐台形金属突起部から金属板に伝
導し、反対面の金属円錐台形突起からハンダボールを通
じてマザーボードプリント配線板に逃げる構造を有して
いる。本発明によれば、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されるとともに、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、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
が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の半導体プラスチックパッ
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、表裏に円錐台形の突起を形成した金属板
を配置し、金属突起を表裏の金属箔に直接接触させる
か、熱伝導性接着剤を介して接合させ、表面の円錐台形
突起が接触する金属箔上には、熱伝導性接着剤で半導体
チップを固定し、該半導体チップをワイヤボンディング
で周囲の回路導体と接続し、少なくとも半導体チップ、
ボンディングワイヤ、ボンディングパッドを樹脂封止し
ており、裏面の円錐台形突起と同じように接続した金属
箔にはハンダボールを接合し、ハンダボールがマザーボ
ードプリント配線板と接合した形態となっており、表裏
の回路導体および導通用のメッキされたスルーホール
は、熱硬化性樹脂組成物で絶縁されている構造を有す
る。。

【０００７】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する。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
属芯に形成する。

【０００８】該円錐台形突起とクリアランスホールまた
はスリット孔が形成された金属板の表面には、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が両面に形成さ
れ、クリアランスホール又はスリット孔が形成された金
属板の上に、該円錐台形金属突起部あるいは熱伝導性接
着剤が付着した突起部が僅かに露出するようにして、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、或いは塗布樹脂層を用いて
なされる。絶縁部の高さは、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円錐台形金属突起部ある
いは熱伝導性接着剤が付着した突起部が接触するように
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台形突起部分を通り、金属
板に伝達し、反対面の金属円錐台形突起部分を通ってハ
ンダボール用パッドに伝導し、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。表裏には、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する。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。

【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
形でも良いが、錆を生じない点では周囲を樹脂で埋め込
んで金属面の露出しない構造の方が好ましい。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板入り金属箔張積層板が形成
される。

【００１０】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。

【００１１】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等を
用いて、公知の方法にて小径の孔をあける。

【００１２】表裏回路導通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、回路、ソルダーボール用パッド等を形成す
る。

【００１３】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、表裏も全面メキされ、その後、公
知の方法にて上下に回路を形成する。

【００１４】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
とも半導体チップ搭載部、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。

【００１５】該プリント配線板の、半導体チップを搭載
する金属箔の上に、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。

【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、ボールを熱熔融してマザーボードとプリ
ント配線板とを接続する。あるいは、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
ールを加熱熔融してマザーボードとプリント配線板とを
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30〜500μｍ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
等も使用できる。

【００１８】本発明の金属円錐台形突起部の高さは、特
に限定はないが、50〜150μｍ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、金属円錐台形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
金属箔と接続させる。あるいは、円錐台形の上に熱伝導
性接着剤を付着させ、積層成形時に外層の金属箔と溶融
接続させて、信頼性を向上させる。円錐台形の大きさ
は、特に限定しないが、一般には、底部の径が0.1〜5μ
ｍ、上部の径が0〜1μｍとする。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、銀ペース
ト、銅ペースト、ハンダペースト、錫・銀・銅系等一般
に公知の鉛フリーハンダが挙げられる。

【００１９】金属円錐台形突起部形成範囲は、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。

【００２０】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る。これらを１種或いは
２種類以上を組み合わせて使用する。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。

【００２１】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。

【００２２】これらのほかに特公昭41-1928、同43-1846
8、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及
び特開昭51-63149号公報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
レポリマーも使用できる。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。一般には有機
溶剤に溶解させて使用する。

【００２３】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
樹脂類とエピ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。これらを１種或
いは２種類以上が組み合わせて使用する。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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
のエラスティックなゴム類；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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】最外層の金属箔としては、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。

【００３０】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、50〜300μｍが好適である。

【００３１】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には、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5
0μｍ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。

【００３２】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
ば図１および図２に示す以下の方法による。 （１）内層となる金属板ａ全面を液状エッチングレジス
トｂ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、反対面の金属円錐台形突起を形成す
る範囲のレジスト、及びクリアランスホール部以外のレ
ジスト全部を残し、 （２）エッチングにて金属板を所定厚み溶解した後、 （３）再びエッチングレジストを、表裏の突起として残
す部分に、小径の円形状として残す。 （４）上下から同一圧力のエッチング液でエッチングし
て、表裏面の円錐台形の突起ｃ、及びクリアランスホー
ルｄ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。 （５）表裏に、プリプレグ（図２のｆ）、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ｅを配置する。この場合、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絶縁層を形
成する。 （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等でスルーホールｇを内層金
属板に接触しないようにあけ、スルーホールを金属メッ
キする。 （８）半導体チップｋの搭載部、ワイヤボンディングパ
ッド、及び反対面のボールパッド部を除いてメッキレジ
ストｌで被覆し、ニッケル、金メッキを施してから、半
導体チップを銀ペーストｈで接着固定し、ワイヤボンデ
ィングしてから、樹脂封止ｊを行い、反対面のボールパ
ッド部にはハンダボールｍを接合して、半導体プラスチ
ックパッケージとする。

【００３３】

【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、攪拌しながら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、均一攪拌混合してワニスＡを得た。
このワニスを厚さ100μｍのガラス織布に含浸、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107μｍの半硬化状態のプリプレグＢを得た。

【００３４】一方、内層金属板となる厚さ350μｍのCu:
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
裏面には大きさ50mm角のパッケージとなる面積におい
て、のクリアランスホール部を除いて全てレジストが残
るように紫外線を照射して、1 ％炭酸ナトリウム溶液で
クリアランスホール部分のレジストを溶解除去し、上下
からエッチングにて上下約65μｍ金属板を溶解した。エ
ッチングレジストを溶解除去後、再び液状のエッチング
レジストを付着させ、金属板上下の中央13mm角内に、幅
2ｍｍ間隔に、径300μｍ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、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、表裏面に高さ114μｍ、底部径620μ
ｍ、上部径74μｍの円錐台形の突起をそれぞれ25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、この表裏
面に上記プリプレグＢを置き、上下に12μｍの電解銅箔
を配置して、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、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。表面の半導体チップ搭載部である円錐台形突起が
表面金属箔と接触している部分に、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コン
パウンドを用い、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
ダボールを熔融させて接合した。評価結果を表１に示
す。

【００３５】実施例２ 実施例１において、両面の円錐台形突起の高さを109μ
ｍとし、この台形上に銀ペーストを、高さ5μｍ付着さ
せ、プリプレグＢを上下におき、その両外側に12μｍの
電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm²、30mmHg以下の真
空下で２時間積層成形して一体化した。後は同様にして
プリント配線板を作成し、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プラスチック
パッケージを得た。これを同様にエポキシ樹脂マザーボ
ードプリント配線板に接合した。評価結果を表１に示
す。

【００３６】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。

【００３７】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：ESCN220F）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。プリプレグＤを2枚使用
し、190℃、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抜き、裏面に厚さ200μ
ｍ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。

【００３８】 表 １ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ 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 24hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 異常なし 48hrs. 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（℃） ２３４ ２３４ ２３４ １６０

【００３９】 表 １（続） 項 目 実 施 例 比 較 例 １ ２ １ ２ プレッシャークッカー 処理後の絶縁抵抗値 （Ω） 常 態 ５×１０¹⁴ ５×１０¹⁴ ６×１０¹⁴ ５×１０¹⁴ 200hrs. ７×１０¹² ６×１０¹² ５×１０¹² ５×１０⁸ 500hrs. ６×１０¹¹ ５×１０¹¹ ３×１０¹¹ ＜１０⁸ 700hrs. ５×１０¹⁰ ７×１０¹⁰ ５×１０¹⁰ − 1000hrs. ２×１０¹⁰ ２×１０¹⁰ １×１０¹⁰ − 耐マイグレーション 性 （Ω） 常 態 ６×１０¹³ ５×１０¹³ ５×１０¹³ ４×１０¹³ 200hrs. ５×１０¹¹ ６×１０¹¹ ４×１０¹¹ ３×１０⁹ 500hrs. ４×１０¹¹ ４×１０¹¹ ４×１０¹¹ ＜１０⁸ 700hrs. １×１０¹¹ ２×１０¹¹ １×１０¹¹ − 1000hrs. ９×１０¹⁰ １×１０¹¹ ８×１０¹⁰ − 放熱性（℃） ３６ ３５ ５６ ４８ 表面金属箔との接触 良好 非常に良好 − −

【００４０】＜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。 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、又
は樹脂層を形成し、加熱硬化させたものを、121℃・2気
圧で所定時間処理した後、25℃・60％RHで2時間後処理
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。 ７）表面金属との接触 円錐台形突起部の断面を観察した。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、プリント配線板の厚さ方向の
ほぼ中央部に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属
板を配置し、プリント配線板の片面に、少なくとも1 個
の半導体チップを熱伝導性接着剤で固定し、該金属板と
表面の回路とを多官能性シアン酸エステルのような熱硬
化性樹脂組成物で絶縁し、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をワイヤボンディン
グで接続し、少なくとも該表面のプリント配線板上の信
号伝播回路導体と、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
ドとを、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスルーホール
導体で結線し、少なくとも半導体チップ、ワイヤ、ボン
ディングパッド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金属箔
裏側部分に、複数個の円錐台形の金属突起を形成し、こ
の先端部分を、半導体チップ搭載用金属箔と接触させ
る。好適には円錐台形上に熱伝導性接着剤を付着させ、
積層成形時に接着剤を溶融させて金属芯と表面の金属箔
を接合する。半導体チップを熱伝導性接着剤でこの半導
体搭載部に固定し、半導体チップから発生した熱をこの
金属板円錐台形突起部を通り、内層金属板に伝導し、金
属板裏側の円錐台形突起を通じて下側の金属箔に接続し
たハンダボールに逃がし、マザーボードプリント配線板
に拡散する構造とした半導体プラスチックパッケージを
提供する。本発明は半導体プラスチックパッケージを上
記構成とすることにより、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提供する。

【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の製
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の製
造工程図である。

【符号の説明】

ａ 金属板 ｂ エッチングレジスト ｃ 金属円錐台形突起 ｄ クリアランスホール ｅ 金属箔 ｆ プリプレグB ｇ 表裏回路導通用スルーホール ｈ 銀ペースト ｉ ボンディングワイヤ ｊ 封止樹脂 ｋ 半導体チップ ｌ メッキレジスト ｍ ハンダボール ｎ 放熱用スルーホール ｏ プリプレグC

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部
   に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板を配置
   し、プリント配線板の片面に少なくとも１個の半導体チ
   ップを熱伝導性接着剤で固定し、該金属板とプリント配
   線板表面の信号伝播回路導体とを熱硬化性樹脂組成物で
   絶縁し、該回路導体と半導体チップ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該回
   路導体と、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を外部と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を、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し、少なく
   とも半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドを樹脂
   封止している構造の半導体プラスチックパッケージにお
   いて、 該プリント配線板の一部を構成する金属板に複数個の円
   錐台形の金属突起を、半導体チップを直接固定する金属
   箔と接触させ、必要により熱伝導性接着剤で該突起部を
   金属箔に接触させ、該突起が接触している表面の半導体
   チップ搭載用金属箔上に熱伝導性接着剤で半導体チップ
   を固定し、半導体チップ固定面の反対面にも複数個の金
   属円錐台形突起を裏面の金属箔と同じように接続するよ
   うに形成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。
2. 【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。
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または２記載
   の半導体プラスチックパッケージ。