JPH1197568A - キャビティダウン型bgaパッケージ - Google Patents

キャビティダウン型bgaパッケージ

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JPH1197568A
JPH1197568A JP9256954A JP25695497A JPH1197568A JP H1197568 A JPH1197568 A JP H1197568A JP 9256954 A JP9256954 A JP 9256954A JP 25695497 A JP25695497 A JP 25695497A JP H1197568 A JPH1197568 A JP H1197568A
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JP
Japan
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cavity
copper plating
semiconductor chip
plating film
slag
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JP9256954A
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Yoshikazu Nakada
好和 中田
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビティダウン型BGAパッケージの放熱
スラグのキャビティ底面と半導体チップとの接着強度を
高める。 【解決手段】 放熱スラグ21を、平板の金属板22
と、中央部にキャビティ24の開口が打ち抜き形成され
た金属板23とから構成し、これら2枚の金属板22,
23をAgCuろう等のろう材又は接着樹脂(プリプレ
グ)で接合する。予め、上側の金属板22の下面に、次
亜リン酸塩を還元剤とする無電解銅めっきにより針状銅
めっき被膜25を形成し、この針状銅めっき被膜25を
キャビティ24の底面に露出させ、このキャビティ24
の底面に半導体チップ28をダイボンディングする。こ
の際、針状銅めっき被膜25の表面に無数に形成された
針状突起に半導体チップ28の接着剤(エポキシ銀ペー
スト等)が食い込むことで生じるアンカー効果によって
キャビティ24底面と半導体チップ28との接着強度が
高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱スラグの下面
側に形成されたキャビティに半導体チップをダイボンデ
ィングしたキャビティダウン型BGAパッケージに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体パッケージに対する高密度
化、高速化、多ピン化の要求は益々強くなっており、そ
の要求を満たすために、BGA(Ball Grid Array )パ
ッケージの需要が急増している。このBGAパッケージ
は、下面に接続電極として多数の半田ボールが配列され
た表面実装型のパッケージであり、最近の高性能化に伴
う発熱量増大の問題に対処するために、放熱スラグ(放
熱板)を有するキャビティダウン型のプラスチックBG
Aが開発されている。
【0003】このキャビティダウン型BGAパッケージ
は、例えば図6に示すように、2枚の銅板11a,11
bを積層して、下面側にキャビティ12を有する放熱ス
ラグ11を構成し、この放熱スラグ11の下面にプラス
チック回路基板13を接着すると共に、放熱スラグ11
のキャビティ12底面に半導体チップ14をダイボンデ
ィングして封止樹脂15で封止した構造となっている。
【0004】このものでは、放熱スラグ11のキャビテ
ィ12底面と半導体チップ14との接着強度を高めるた
めに、キャビティ12底面(銅板11aの下面)を粗化
処理し、アンカー効果によって機械的な接着強度を高め
るようにしている。従来の粗化処理は、多層配線板の内
層銅箔処理に用いられているブラックオキサイドと呼ば
れる酸化処理法が採用され、亜塩素酸塩を主剤とするア
ルカリ水溶液に銅板11aを浸して、その表面に微細な
針状突起のある酸化第二銅被膜16を形成するものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化第
二銅被膜16の表面の微細な針状突起は、脆く、折れや
すいため、十分なアンカー効果が得られず、半導体チッ
プ14の接着強度が比較的弱く、半導体チップ14の接
着信頼性が低いという欠点があった。
【0006】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、放熱スラグのキャビ
ティ底面と半導体チップとの接着強度を十分に高めるこ
とができ、半導体チップの接着信頼性を向上することが
できるキャビティダウン型BGAパッケージを提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のキャビティダウン型BGAパッケージは、
放熱スラグのうちの少なくとも半導体チップをダイボン
ディングする部分に針状銅めっき被膜を形成したもので
ある(請求項1)。この針状銅めっき被膜は、従来の酸
化第二銅被膜と比較して、表面の針状突起の強度が大き
く、針状突起が折れにくいため、十分なアンカー効果が
得られ、半導体チップの接着強度が十分に高められる。
【0008】この場合、針状銅めっき被膜は、次亜リン
酸塩を還元剤とする無電解銅めっきにより形成すると良
い(請求項2)。次亜リン酸塩を還元剤とする無電解銅
めっきの特徴は、めっき被膜の表面に、アンカー効果を
持たせるための針状の粗い結晶形態を形成しやすく、し
かも、ブラックオキサイド処理と比較して、大きな針状
突起を形成することができ、アンカー効果を発揮しやす
くなっている。また、従来のホルマリンを還元剤とする
無電解銅めっきと比較して、析出速度が速く、めっき工
程の時間を短くできる。更に、この無電解銅めっき溶液
には、ホルマリン等の環境を汚染する薬品は含まれず、
弱アルカリ性であり、安全性に優れている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態(1)を
図1及び図2に基づいて説明する。まず、キャビティダ
ウン型BGAパッケージの構造を図1に基づいて説明す
る。放熱スラグ21を、四角形に打ち抜かれた平板状の
金属板22と、中央部にキャビティ24の開口が打ち抜
き形成された金属板23とから構成し、これら2枚の金
属板22,23をAgCuろう等のろう材又は接着樹脂
(プリプレグ)で接合している。各金属板22,23
は、例えば銅板、銅合金板等により形成され、これをA
gCuろうでろう付けする場合には、還元性雰囲気中で
約800℃にてろう付けする。更に、予め、上側の金属
板22の下面には、後述する無電解銅めっきにより針状
銅めっき被膜25が形成され、この針状銅めっき被膜2
5がキャビティ24の底面に露出している。
【0010】放熱スラグ21の下面(下側の金属板23
の下面)には、プラスチック回路基板26が接着樹脂
(プリプレグ)で接着されている。このプラスチック回
路基板26の接着は、約200℃の真空中で30〜40
kgf/cm2 の加圧力を加えて行われる。このプラス
チック回路基板26は、例えばBT(ビスマレイミド・
トリアジン)エポキシ樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶
縁特性、加工性に優れた樹脂を基材とする単層又は多層
のプリント基板であり、その中央部にキャビティ24の
開口が形成されている。このプラスチック回路基板26
の下面には、接続電極として多数の半田ボール27が配
列されると共に、半田ボール27以外の露出面には、半
田レジスト(図示せず)が塗布されている。
【0011】一方、放熱スラグ21のキャビティ24底
面(金属板22の下面)には、半導体チップ28がエポ
キシ銀ペースト等の接着剤によりダイボンディングされ
ている。この場合、キャビティ24底面(金属板22の
下面)には、針状銅めっき被膜25が形成され、その表
面に形成された無数の針状突起に半導体チップ28の接
着剤が食い込むことでアンカー効果が生じて、キャビテ
ィ24底面と半導体チップ28との接着強度が高められ
る。
【0012】そして、半導体チップ28とプラスチック
回路基板26との間は、金線等のボンディングワイヤ2
9により電気的に接続されている。更に、キャビティ2
4内には、エポキシ樹脂等の封止樹脂30が充填され、
半導体チップ28やボンディングワイヤ29が封止樹脂
30で封止されている。
【0013】次に、放熱スラグ21のキャビティ24底
面(金属板22の下面)に、無電解銅めっきにより針状
銅めっき被膜25を形成する手順を図2を用いて説明す
る。まず、金属板22の表面を脱脂剤で処理して、金属
板22の表面に付着した油脂類を除去すると共に、該表
面の水濡れ性を良くする。この後、ソフトエッチング工
程に移り、濃硫酸と過酸化水素水との混合液に金属板2
2を浸し、金属板22の表面を軽くエッチングして、該
表面に粒界を露出させる。続いて、酸活性工程に移り、
金属板22を濃硫酸に浸して、該表面を活性化する。
【0014】次いで、触媒付与工程に移り、金属板22
を触媒付与液に浸漬し、金属銅とパラジウムイオンとの
置換反応によって、金属板22の表面に金属パラジウム
(触媒)を析出させる。この後、促進化(アクセレータ
ー)工程に移り、金属板22を促進化処理液に浸漬す
る。この促進化処理は、無電解銅めっきの初期反応を高
め、めっき析出性を向上させ、強固な下地を形成するの
に必要な処理である。
【0015】この後、無電解銅めっき工程に移り、無電
解銅めっき溶液に金属板22を浸漬し、金属板22の表
面に銅の結晶を析出させて針状銅めっき被膜25を形成
する。これにより、針状銅めっき被膜25の表面には、
微細な針状突起が無数に形成される。ここで使用する無
電解銅めっき溶液は、還元剤として次亜リン酸ナトリウ
ム等の次亜リン酸塩が配合され、触媒金属として微量の
硫酸ニッケル等のニッケル塩が添加されたものを使用す
る。従って、析出した針状銅めっき被膜25中には、微
量のニッケルとリンが共析する。
【0016】ここで、次亜リン酸塩を還元剤とする無電
解銅めっきの特徴は、針状銅めっき被膜25の表面に、
アンカー効果を持たせるための針状の粗い結晶形態を形
成しやすく、しかも、従来のブラックオキサイド処理と
比較して、大きな針状突起が形成され、アンカー効果が
出やすくなっている。また、従来のホルマリンを還元剤
とする無電解銅めっきと比較して、析出速度が速く、め
っき工程の時間を短くできる。更に、この無電解銅めっ
き溶液には、ホルマリン等の環境を汚染する薬品は含ま
れず、弱アルカリ性であり、近年の重要な技術的課題で
ある環境問題をクリアすることができ、人体に対する安
全性も高い。
【0017】無電解銅めっき工程終了後、酸洗浄工程に
移り、金属板22の表面に付着した無電解銅めっき液の
残渣を稀硫酸等で中和した後、水洗して洗浄する。
【0018】以上のようなプロセスで形成された針状銅
めっき被膜25は、キャビティ24の底面に露出し、半
導体チップ28の搭載面となる。この針状銅めっき被膜
25は、従来の酸化第二銅被膜と比較して、表面の針状
突起の強度が大きく、針状突起が折れにくい。このた
め、針状突起による十分なアンカー効果を得ることがで
き、半導体チップ28の接着強度を十分に高めることが
できて、半導体チップ28の接着信頼性を向上すること
ができる。
【0019】尚、上記実施形態(1)では、金属板22
の下面全体に針状銅めっき被膜25を形成したが、キャ
ビティ24の底面のみに部分的に針状銅めっき被膜を形
成するようにしても良く、要は、少なくとも半導体チッ
プ28をダイボンディングする部分に針状銅めっき被膜
を形成すれば良い。
【0020】以上説明した実施形態(1)では、放熱ス
ラグ21を2枚の金属板22,23を積層して構成した
が、図3に示す本発明の実施形態(2)のように、1枚
の金属板から放熱スラグ31を形成し、この放熱スラグ
31の下面側中央部分にキャビティ32を切削加工又は
鍛造により形成するようにしても良い。この場合も、放
熱スラグ31のうちの少なくともキャビティ32底面
に、次亜リン酸塩を還元剤とする無電解銅めっきにより
針状銅めっき被膜25を形成すれば、前記実施形態
(1)と同じ効果を得ることができる。
【0021】また、図4に示す本発明の実施形態(3)
のように、1枚の金属板から形成した放熱スラグ35の
中央部を凹状にプレス成形することで、キャビティ36
を形成するようにしても良い。この場合も、放熱スラグ
35のうちの少なくともキャビティ36底面に、次亜リ
ン酸塩を還元剤とする無電解銅めっきにより針状銅めっ
き被膜37を形成すれば、前記実施形態(1)と同じ効
果を得ることができる。更に、放熱スラグ35の下面全
体に針状銅めっき被膜37を形成すれば、放熱スラグ3
5とプラスチック回路基板26との接合部にも針状銅め
っき被膜37が存在し、そのアンカー効果によりプラス
チック回路基板26の接着強度も高めることができる。
【0022】また、図5に示す本発明の実施形態(4)
のように、1枚の金属平板から形成した放熱スラグ38
の下面に、キャビティ39の開口を有するプラスチック
回路基板26を接着することで、キャビティ39を形成
するようにしても良い。この場合も、放熱スラグ38の
うちの少なくともキャビティ39底面に、次亜リン酸塩
を還元剤とする無電解銅めっきにより針状銅めっき被膜
40を形成すれば、前記実施形態(1)と同じ効果を得
ることができる。更に、上記実施形態(4)と同じく、
放熱スラグ38の下面全体に針状銅めっき被膜40を形
成すれば、放熱スラグ38とプラスチック回路基板26
との接合部にも針状銅めっき被膜40が存在し、そのア
ンカー効果によりプラスチック回路基板26の接着強度
も高めることができる。
【0023】尚、上記実施形態(2)〜(4)におい
て、図1に示す実施形態(1)と実質的に同一の部分に
は、同一符号を付して説明を省略する。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1によれば、放熱スラグのうちの少なくとも半
導体チップをダイボンディングする部分に、表面に無数
の強靱な針状突起を有する針状銅めっき被膜を形成した
ので、放熱スラグのキャビティ底面と半導体チップとの
接着強度を十分に高めることができ、半導体チップの接
着信頼性を向上することができる。
【0025】更に、請求項2では、針状銅めっき被膜
を、次亜リン酸塩を還元剤とする無電解銅めっきにより
形成するようにしたので、良質の針状銅めっき被膜を比
較的短時間で形成でき、半導体チップの接着信頼性と共
に生産性も向上できる。しかも、ホルマリン等の環境を
汚染する薬品を含まないので、近年の重要な技術的課題
である環境問題をクリアすることができ、人体に対する
安全性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)を示すキャビティダウ
ン型BGAパッケージの縦断面図
【図2】無電解銅めっきのプロセスを示す工程図
【図3】本発明の実施形態(2)を示すキャビティダウ
ン型BGAパッケージの縦断面図
【図4】本発明の実施形態(3)を示すキャビティダウ
ン型BGAパッケージの縦断面図
【図5】本発明の実施形態(4)を示すキャビティダウ
ン型BGAパッケージの縦断面図
【図6】従来のキャビティダウン型BGAパッケージの
縦断面図
【符号の説明】
21…放熱スラグ、22,23…金属板、24…キャビ
ティ、25…針状銅めっき被膜、26…プラスチック回
路基板、27…半田ボール、28…半導体チップ、29
…ボンディングワイヤ、30…封止樹脂、31…放熱ス
ラグ、32…キャビティ、33…針状銅めっき被膜、3
5…放熱スラグ、36…キャビティ、37…針状銅めっ
き被膜、38…放熱スラグ、39…キャビティ、40…
針状銅めっき被膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の放熱スラグの下面にプラスチッ
    ク回路基板を接着すると共に、前記放熱スラグの下面側
    に形成されたキャビティに半導体チップをダイボンディ
    ングして封止樹脂で封止し、前記プラスチック回路基板
    の下面に多数の半田ボールを配列して成るキャビティダ
    ウン型BGAパッケージにおいて、 前記放熱スラグのうちの少なくとも前記半導体チップを
    ダイボンディングする部分に針状銅めっき被膜が形成さ
    れていることを特徴とするキャビティダウン型BGAパ
    ッケージ。
  2. 【請求項2】 前記針状銅めっき被膜は、次亜リン酸塩
    を還元剤とする無電解銅めっきにより形成されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載のキャビティダウン型B
    GAパッケージ。
JP9256954A 1997-09-22 1997-09-22 キャビティダウン型bgaパッケージ Pending JPH1197568A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390453B1 (ko) * 1999-12-30 2003-07-04 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 및 그 제조방법
US6740959B2 (en) * 2001-08-01 2004-05-25 International Business Machines Corporation EMI shielding for semiconductor chip carriers
TWI462194B (zh) * 2011-08-25 2014-11-21 南茂科技股份有限公司 半導體封裝結構及其製作方法

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