JPS6142989A - 半導体素子搭載用配線板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の妨する技術分野） 本発明は半導体素子搭載用配線板の改良に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、半導体素子をプリント配線板上に搭載するには、
セラミック製のチップキャリアもしくはセラミック製の
パッケージを介して搭載する方法が一般的でめった。し
かし一般的に使用されている高アルミナ質セラミック（
以下セラミックとする）は誘電率が約９と高くこのため
近年の演算速度の超高速化においては信号遅れが大きい
ため好ましい材料ではなかった。一方ガラスエポキ７配
線板は誘電率が５程度で配線の浮遊容量による信号波形
のくずれはセラミックより少ないもののセラミックに比
べ耐熱性が低い、熱伝導率が低い。

という欠点を有しておシ実装の高密度化には限界がめっ
た。

一方シリコンチップをプリント配線板上に直接搭載する
方法も試みられているがチップキャリアを介したものが
殆んどでろシ入出力の端子数が多いものはピングリッド
アレイ型パンケージとなり前述のセラミックに起因する
欠点はさけられない。

また半導体素子が配線板の電気信号により誤動作するの
でアース回路を設けなければならない。

しかし上記のような配線板ではすべての回路に対してそ
れぞれ別個にアース回路を設けなければならないという
欠点がめった。

これらの改良として特願昭５９−１３３９１７号に示す
半導体素子搭載用配線板があるが、しかしこのものは金
属板の露出している部分が少ないため放熱効果が十分で
なく、またパンケージ化した場合、気密封止の際の接着
性に問題が生じる。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点のない半導体素子搭載用配線板を
提供することを目的とするものでろる。

（発明の４７￥成） 本発明者らは上記の欠点について種々検討した結果、半
導体素子搭載用配線板の構造を下記の如く金属板の半導
体素子を搭載する部分以外の部分に貫通孔を設け、この
貫通孔および半導体素子を搭載する部分を除く金属板の
表面又は貫通孔および半導体素子を搭載する部分と縁の
部分とを除く金属板の表面に形成された絶縁層、かつ前
記表面の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通孔に
形成された絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回路と
導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層および
金属板と導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電
層、該それぞれの導電層と接して挿入固着された接続ビ
ンとからなる構造としたところ、誘電率が５程度で、耐
熱性および熱伝導率がガラスエポキシ配線板に比べ高く
、高発熱密度の素子も搭載可能でろることが確認された
。

また配線板の電気信号による誤動作が生じないことも確
認された。さらに放熱効果も優れ、パッケージ化した場
合、気密封止の際の接着性においても問題が生じないこ
とを確認した。

本発明は金属板の半導体素子を搭載する部分以外の部分
に設けられ九貫通孔、この貫通孔および半導体素子を搭
載する部分を除く金属板の表面又は貫通孔および半導体
素子を搭載する部分と縁の部分とを除く金属板の表面に
形成された絶縁層。

かつ前記表面の絶縁層上に形成された電気回路。

前記貫通孔に形成された絶縁層には金嬉板と絶縁され前
記電気回路と導通するよう絶縁層を貫通して形成された
導電層および金属板と導通ずるよう絶縁層を貫通して形
成された導電層、該それぞれの導電層と接して挿入固着
された接続ビンとからなる半導体素子搭載用配線板に関
する。

本発明において使用される金属板は、銅、アルミニウム
など熱伝導性にすぐれたものが好ましいが、搭載する半
導体素子の大きさによシ、熱膨張係数の不一致に起因す
る不都合が発生する場合にはコバール、４２合金など半
導体素子と熱膨張係数が近似する金属材料を使用するこ
とが好ましい。

またその金属板の厚さは特に制限はないが、放熱の効果
を考慮して０．３〜２．５　ｍｍ程度のものを用いるこ
とが好ましい。絶縁材料についても特に制限はないが、
一般にプリント配線板に使用されるガラスエポキシ複合
材料を用いるこ止が好捷しい。

ガラス材料としてはガラス布、ガラス不織布、ガラスチ
ョップ、ガラス粉末などが単独あるいは組み合わされて
エポキシ樹脂組成物と併用される。

特に貫通孔内に充てんするＫは、ガラス布、ガラス不織
布よりガラスチョップ又はガラス粉末などとエポキシ樹
脂組成物とを併用した絶縁材料を使用するのが好ましい
。貫通孔以外に形成する絶縁層の厚さにりいては特に制
限はない。

金属板と導通する導体層は接続ビンを接続してアースを
とるため配設されるもので、少なくとも１箇所は必要で
めるがあまり数多く配設する必要はない。また金属板と
導通する導体層は表面の絶Ｒ層に形成される電気回路と
は絶縁されるのが通常でろるが、電気回路の設計上必要
に応じて導通される。

接続ビンは信号接続ビンとして用いるものでるるが特殊
なものは必要とせず、従来公知のもの例えばコバール、
４２合金、５２合金等が用いられ。

その長さくついても特に制限はなく配線板の厚さよシも
長いものを使用することが好ましい。また接続ビンは端
子を半導体素子搭載側に位置するよう導電層に挿入固着
することが好ましい。

金属板に設ける貫通孔の直径と導゛α層とにおける内径
同士のクリアランスは約０．０５　ｍｍ以上ろることが
好ましく、０．１ｍｍ以上ろればさらに好ましい。

本発明において、金属板の側面は必ずしも絶縁層を形成
する必要はなく必要に応じ形成される。

ただし放熱効果を向上させるためには絶縁層を形成せず
金属板を露出した一部まの方が好ましい。また側面に金
屑板が露出していれば金屑板の表面の縁は絶縁層を形成
してもよいが、絶縁層を形成せず金属板を露出したまま
の方がさらに放熱効果が向上するので好ましい。

金属板の表面の縁に絶縁層を形成しない場合。

上下面に少なくとも金属板を０．５ｍｍ以上の幅で露出
させればパッケージ化した場合、気密封止の際接着面積
が大きくなシ接着強度が優れるので好ましい。

（実施例） 以下実施例によシ本発明を説明する。

実施例１ 所定の位置に所定の数だけ、直径１．２　ｍｍの貫通孔
（スルーホール）Ａを設けた５　０　Ｘ　５０ｍｍの寸
法で、厚さが１．０ｍｍの銅板Ａを従来公知のエボノー
ル処理によシ亜酸化鋼処理をした。

次に厚さ０．２ｍｍのガラスエポキシ積層板用プリプレ
グ材料（以下プリプレグ材料とする）を２Ｘ２ｍｍの寸
法に切断して前述の貫通孔Ａ上に置き。

この後２５　Ｘ　２５ｍｍの寸法で、厚さが５ｍｍの銅
板Ｂを前述の亜酸化銅処理した銅板Ａの表側の表面の中
央部に乗せ、さらに上記と同じ厚さのプリプレグ材料を
５０Ｘ５０ｍｍの寸法に切断し、そしてその中央部ｔ２
５Ｘ２５ｍｍの寸法にくり抜き、そのくり抜いた部分で
前述の銅板Ｂをとりまくように８枚積層しく一部は２　
Ｘ　２　ｍｍの寸法のプリプレグ材料上に重なる）、ま
た上記と同じ厚さのプリプレグ材料ｔ−５０×５０ｒＨ
１の寸法に切断し、それを銅板Ａの裏側の表面に８枚重
ねて配設し、銅板Ｂを圧着したままでプリプレグ材料を
１２０℃で１時間、さらに１６０℃で１時間、圧力２に
９／Ｃｍ２の条件で加熱、加圧せしめ２貫通孔Ａ内をプ
リプレグ材料で充填して絶縁層を形成すると共に側面お
よび銅板Ｂを設置した部分以外の表面に厚さ１．０ｍの
絶縁層を形成した。その後銅板Ｂを取シ外し９次いで１
箇所だけ除いて銅板ＡＶＣ，接しないように貢通孔へに
形成した絶縁層の中央部を超硬ドリルで直径０．６　ｍ
ｍの貫通孔Ｂを新たに設けると共に１箇所だけ上記と同
じドリルを用いて金属板Ａに接するように貫通孔Ａに形
成した絶縁層に貫通孔Ｃを設け、その後一般にアディテ
ィブ法と呼ばれる銅導体回路形成法により貫通孔Ｃの端
部周辺を除いた他の部分の表面に形成した絶稀層上に電
気回路を形成し、また貫通孔Ｂおよび貫通孔ＣＫは２Ｂ
電層を配設して貫通孔Ｂのみに配設した導電層を前記電
気回路と導通させた。

次に各導電層に直径が０．５８　ｍｍで一方の端部をく
ぎの顆状に加工した長さ６ｍｍの５２合金のネールへラ
ドビンを下部から挿入しそして端子を表側の表面に露出
させた後半田にて接続し、このうち銅板Ａと導通するネ
ールへラドピッ１本をアース回路とした半導体素子搭載
用配線板を得た。

この半導体素子搭載用配線板の誘電率は、５．１でガラ
スエポキシ配線板とほぼ同一で、また半導体素子を搭載
する部分の熱伝導率は、０．９２Ｃ−’／／ｃｍ・秒・
℃で半導体素子の発生する熱を裏面に放熱することがで
きた。また配線板の電気信号による誤動作は見られなか
った。

実施例２ 金属板として寸法が５０Ｘ５０ｗｎｎ、厚さが０．５閣
で表面をサンドブラストにて７．５±２．５μｍの表面
粗さに加工し友後ニッケルメッキを２μｍの厚さに施し
たコバール板を使用し、そしてコノ＜−ル板の縁５ＩＩ
ｎに絶縁層を形成しないで露出させ。

かつ電気回路の形成および導電層の配設をテンティング
法と呼ばれる銅導体回路形成法で行なった以外は実施例
１と同じ方法で半導体素子搭載用配線板を得た。

この半導体素子搭載用配線板の誘電率は５．０で秒・℃
でニッケル板の熱伝導率と近似した値を示した。また配
線板の電気信号による誤動作は見られなかった。

以上の結果から実施例１および実施例２で得られた半導
体素子搭載用配線板の熱伝導率はガラスエポキシ配線板
の６　Ｘ　Ｉ　Ｆ’　Ｃａｂ／ｃｍ・秒・℃に比べ著し
く大きい値を示すことがわかる。また放熱効果は特願昭
５９−１３３９１７号に示す従来の半導体素子搭載用配
線板に比べ実施例１で得られた半導体素子搭載用配線板
は約２５％向上し、実施例２で得られた半導体素子搭載
用配線板は約６０チ向上した。

（発明の効果） 本発明になる半導体素子搭載用配線板は、金属板の半導
体素子を搭載する部分以外の部分に設けられた貫通孔、
この貫通孔および半導体素子を搭載する部分を除く金屑
板の表面又は貫通孔および半導体素子を搭載する部分と
縁の部分とを除く金属板の表面に形成された絶縁層、か
つ前記表面の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通
孔に形成された絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回
路と導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層お
よび金属板と導通するよう絶縁層を貫通して形成された
導電層、該それぞれの導電層と接して挿入固着された接
続ビンとからなるので、誘電率、ｉｔ熱性および熱伝導
率に優れ、このため従来搭載不可能てらった高発熱密度
の素子も搭載することができるなどの効果を奏し、また
アース回路も簡単に設けることができ配線板の電気信号
による誤動作も生じない。さらに放熱効果に優れると共
に、パンケージ化した場合、気密封止の際の接着性の問
題が解消される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属板の半導体素子を搭載する部分以外の部分に設
   けられた貫通孔、この貫通孔および半導体素子を搭載す
   る部分を除く金属板の表面又は貫通孔および半導体素子
   を搭載する部分と縁の部分とを除く金属板の表面に形成
   された絶縁層、かつ前記表面の絶縁層上に形成された電
   気回路、前記貫通孔に形成された絶縁層には金属板と絶
   縁され前記電気回路と導通するよう絶縁層を貫通して形
   成された導電層および金属板と導通するよう絶縁層を貫
   通して形成された導電層、該それぞれの導電層と接して
   挿入固着された接続ピンとからなる半導体素子搭載用配
   線板。