JPS6317547A - 半導体装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 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あった。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。一方ガラスエポキシ配
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り実装の高密度化には限界があっ
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
が殆んどであり入出力の端子数が多いものはピングリッ
ドアレイ型パッ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。

これらの改良として特願昭５９−１３３９１６号に示さ
れる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、またパッケージ化した場合、
気密封止の察の接着性に問題が生じる。

本発明は上記の欠点のない半導体装置を提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 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を用いた半導体装置の構造を下記
に示すように、フレキシブル基板にランド、導電回路お
よび接続パッドを形成し。

さらにランドの部分に貫通孔（Ａ）を設けてフレキシブ
ル配線板を得、ついで上記で得たフレキシブル配線板の
下面に上面および／又は下面に導電回路が形成された基
板（以上基板とする）を配設し。

前記貫通孔（４）に対応する位置の基板に貫通孔開よシ
直径がやや大きめな貫通孔（Ｂ）を形成し９貫通孔開お
よび貫通孔（Ｂｌ内にピンを貫通させ、ピンと貫通孔（
５）の周辺のランドとは半田、銀ろう等で固着して電気
的に接続させ、また接続パッドの上面に半導体素子を搭
載し、かつランド、ピンおよび導電回路と接することな
くこれらと半導体素子とを覆い封止するために蓋を基板
の外周部分に接合した構造としたところ、誘電率が５程
度でセラミック配線板に比べ低く、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
子も搭載可能であることが確認された。また放熱効果も
優れ、パンケージ化した場合、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。

本発明は上面にランド、導電回路および接続パッドが形
成された７レキシプル配線板の下面に基板が配設され、
フレキシブル配線板のランドの部分に設けられた貫通孔
■お工び貫通孔図に対応する位置の前記基板に設けられ
た貫通孔（Ｂ）内にピンを上面がランドの部分に接する
ように挿入固着し。

また接続パッドの上面には半導体素子が搭載され。

かつランド、ピンおよび導電回路と接することなく、こ
れらと半導体素子とを覆い封止するための蓋を前記基板
の外周部分に接合してなる半導体装置に関する。

本発明におけるフレキシブル配線板とはポリイミドフィ
ルム、ポリエステルフィルム、ポリアミドイミドフィル
ム等の可撓性のある薄板にランド。

導電回路および接続パッドが形成され、さらにランドの
部分に貫通孔（３）が設けられたものを示す。

本発明において用いられる基板は５紙、ガラス繊維等か
らなる織布、不織布などにエポキシ、フェノール等の樹
脂組成物を含浸、積層成形硬化せしめた紙エポキシ積層
板２紙フェノール積層板。

ガラスエポキシ積層板等のプリント配線板材料が用途に
応じて使用され、その上面および／又は下面に導電回路
が形成される。

基板に形成される貫通孔（Ｂｌはフレキシブル配線板の
下面に配設されたとき貫通孔図に対応する位置に形成さ
れ、可撓性のある薄板に形成される貫通孔開の直径より
やや大きめの貫通孔（Ｂ）を形成することが好ましく、
また基板の貫通孔（Ｂ）の周壁に導電層を形成すればピ
ンと固着する場合、可撓性のある薄板に形成したランド
との固着に用いる材料と同じ材料を用いて固着できるの
で好ましい。

ピンは、特殊な材質は必要とせずコパール。

４２合金、５２合金等が用いられ、その長さは挿入して
固着する基板の下面よシ突出させるため。

フレキシブル配線板と基板とを合わせた厚さより長いも
のを用いることが好ましく、突出長さは１＝以上ちるこ
とが好ましい。

ピンとフレキシブル配線板および基板との固着は半田、
銀ろう等を用いて固着することが好ましい。

またピンと基板との固着は樹脂を用いて固着してもよく
、適用される樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂等の熱硬化性樹脂、耐熱性熱可塑性樹脂などが用途
、使用条件において選択され用いられる。さらに本発明
ではこれらの樹脂にＡＩ！Ｎ、ＢＮ等の熱伝導性の良い
フィラーを混入すれば、放熱性に優れるので好ましい。

蓋は、ランド、ピンおよび導電回路と接しないようにし
てこれらを覆い基板の外周部分で接合されるが、接続パ
ッドの上面ば搭載される半導体素子とは接触して覆うよ
うにしてもよく、また接しないようにして覆うようにし
てもよく制限はないが、半導体素子の上面と接するよう
にすれば放熱性に優れるので好ましい。

蓋の材質は、銅、銅合金等熱伝導性に優れた金属を用い
れば放熱性に潰れるので好ましい。また接合するための
材料としては、ろう材を用いて接合してもよく、シリコ
ン樹脂、ポリイミド樹脂。

エポキシ樹脂等耐熱性に優れた熱硬化性樹脂を用いて接
合してもよく用途、使用条件に応じ適した接合材料が用
いられる。

ランド、導電回路および接続バンドを形成する材料とし
ては、特に制限はないが９価格、熱伝導性などの点で鋼
を用いることが好ましい。例えば可撓性のある薄板、基
板の表面に銅箔を張り合わせたシ、めっき処理などの手
段で形成する。

（作用） 本発明になる半導体装置は、フレキシブル配線板を形成
する材料としてポリイミドフィルム、ポリアミドイミド
フィルム等の可撓性のある薄板を用いるため誘電率がセ
ラミック配線板に比較して低くガラスエポキシ配線板と
ほぼ同一のものが得られる。

またフレキシブル配線板の下面に基板を配設するので基
板の導電回路により熱伝導率および放熱効果が良好にな
る。

さらに基板に蓋を接合することにより放熱効果がさらに
向上する。

（実施例） 以下実施例によシ本発明を説明する。

実施例１ 寸法３０Ｘ３０ｍｍで厚さ０．２５４　ｍｍのポリイミ
ドフィルムの片１ｆｆｉＫ厚さ１８μｍの銅箔を張り合
わせ、銅箔の上面にレジスト膜を形成し、エツチング、
レジスト膜の剥離を行ない、第１図に示すような導電回
路３．半導体素子を接合するための接続パッド５および
中央部（寸法８ｘ８１１ｎ）を除いた部分に直径０．６
　ｆｆ１ｍのランド１２を形成し、かつ接続パッド５．
ラッド１２および半導体素子が搭載される部分を除いた
部分にソルダレジスト（太陽インキ製造製、商品名ＦＯ
Ｃ８００Ｇ）６を塗布し、ついで各ランド１２の部分に
打ち抜き加工法により直径０．５　ｍｍの貫通孔（Ａ）
１４を７２個設けたフレキシブル配線板２を得た。

一方、第２図に示すように寸法４　Ｑ　Ｘ４０ｍｍで厚
さ１．０閣のガラス不織布コンポジット積層板の両面に
厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせた両面銅張積層板１（
新神戸電機製、商品名Ｂ６６５）をフレキシブル配線板
２の下面に配設した場合、フレキシブル配線板２に設け
られた貫通孔（Ａ）１４と対応する位置に直径０．６　
ｍｍの貫通孔（Ｂｌｌｌを超硬ドリルで形成した。この
後鋼箔の上面にレジスト［１成し、エツチング、レジス
ト膜の剥離を行ない第２図に示すような導電層１７．導
電回路１８およびランド１９を形成し、さらに下面の導
電回路１８の部分および下面の隣接するランド１９間に
前記と同じソルダレジスト１３を塗布し。

ついで導電層１７．上面の導電回路１８およびランド１
９の部分にニッケルめっきを７μｍの厚さに施した。

次に第３図に示すようにフレキシブル配線板２の下面に
両面鋼張積層板１を配設し、しかる後直径が０．４８ｍ
ｍで一方の端部をくぎの頭状に加工した長さ６ｍｍの５
２合金のネールへラドピン４を貫通孔（Ａ）１４および
貫通孔（Ｂｌｌｌに挿入し、他の一方の端部（端子）を
下面に露出させた後、ネールへラドピン４とランド１２
および導電層１７とをＳｎ：Ｐｂ＝６３　：　３７の半
田で固着して半導体素子搭載用配線板を得た。この後第
４図に示すように接続パッド５と寸法３Ｘ４ｍｍの半導
体素子７とを寸法０．　Ｉ　Ｘ　０．　Ｉ　Ｘ高さ０．
５　ｍｍのＳｎ：Ｐｂ＝５：９５の半円柱を用いて接合
した。

一方第５図に示すように寸法６０　Ｘ６０ｍｍで厚さ０
．５−の銅板の中央部に高さ１．３ａｎ、加工部の曲率
半径が０．５圓Ｒで寸法３２Ｘ３２ｍｍの突起１０を絞
り加工で形成し、外周を寸法３９Ｘ３９−の寸法に切断
して蓋８を得た。ついでワット浴で蓋８０表面にニッケ
ルめっきを２μｍの厚さに施した。

次に蓋８の一部を半導体素子７の上面に接触させ、かつ
蓋８の外周を前記の両面銅張積層板１の外周部分に合わ
せＳｎ：Ｐｂ＝６３　：　３７の半田９を用いて接合し
て第５図に示す半導体装置を得た。

得られた半導体装置について熱伝導率および誘電率を測
定したところ、半導体素子を搭載した部分の熱伝導率は
、　ｏ、　４ｓ　ｃａｌ／ｃｍ　・秒　’ｃで半導体素
子から発生する熱を下面および上面に放熱することが出
来、誘電率は、５．５でガラスエポキシ配線板とほぼ同
一であった。なお熱伝導率および誘電率の測定は、ＪＩ
Ｓ　　Ｃ２１４１に準じて行なった。

また半導体素子搭載用配線板から露出した７２本のネー
ルへラドピン４を無負荷挿入用ソケット（図示せず）Ｋ
挿入後レバーを操作してネールヘッドピン４をソケット
内ではさみ込んで固定した。

ネールへラドピン４をはさみ込んだときネールへラドピ
ン４に歪が発生するが、このネールへラドピン４をはさ
み込む操作を１００回繰り返し行なってもフレキシブル
配線板２と半導体素子７とを接合している半田柱には亀
裂などの破断は発生しなかった。

さらに上記で得た半導体装置を、１２０℃、２気圧（ゲ
ージ圧）ｔ　１００時間の条件でプレツシャククカー試
験を行なったが蓋内の導電回路の断線、腐食等は見られ
なかった。

比較例１ 寸法４０Ｘ４０ｍｍで厚さ１．０　ｏｎのガラス不織布
コンポジット積層板の両面に厚さ１８μｍの銅箔を張り
合わせた両面銅張積層板（新神戸電機製。

商品名Ｅ６６５　）の中央部（寸法８Ｘ８ｍｍ）を除い
た部分に２．５４ｍｍ間隔で超硬ドリルで直径０．６−
の貫通孔を７２個設けた。この後エツチドフォイル法に
より両表面と貫通孔内に１０±２μｍの厚さに銅めっき
を施し９貫通孔内に導電層を形成し、ついで表面にレジ
スト膜の形成、エツチング。

レジスト膜の剥離を行ない上面に所定の導電回路。

接続パッドおよび上、下面の貫通孔の外周に幅０、３　
ａｎのランドを形成し、これらを導通させた基板を得た
。

次に上記の貫通孔にネールへラドピンを挿入し。

ネールヘッドピンと上記基板とをＳｎ：Ｐｂ＝６３：３
７の半田で固着した。以下実施例１と同様の方法で接続
パッドと半導体素子とを接合した。

この後実施例１と同様の方法で熱伝導率および誘電率を
測定したところ、誘電率は５．２でガラスエポキシ配線
板とほぼ同一であったが、半導体素子を搭載した部分の
熱伝導率は０．０７　ｃａｔ／　ａｍ・秒・℃で半導体
素子から発生する熱は、上面から放熱することが出来る
が、下面からの放熱が悪く良好な放熱性は得られなかっ
た。

また実施例１と同様の方法でネールへラドピンに歪を繰
り返し加えたところ５回縁シ返しただけで基板と半導体
素子とを接合している半田柱に亀裂が入り電気的な導通
が確保出来なかった。

なお比較例１では蓋を接合する前に欠点が生じたので、
蓋を基板の外周部分に接合する作業は行なわなかった。

なお本発明の実施例では上面が平坦な形状の蓋を用いた
例で説明したが、第６図に示すように上部に折曲部１５
を形成し九Ｍ１６を用いれば、放熱効果がさらに優れる
ので好ましい。

（発明の効果） 本発明になる半導体装置は、誘電率、熱伝導率。

放熱効果および機械的強度に優れ、蓋を接合する際の接
着性においても問題がないなどの効果を奏する半導体装
置である。゛

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図および第５図は本発明
の一実施例における半導体装置の製造作業状態を示す断
面図、第６図は本発明の他の一実施例になる半導体装置
に用いられる蓋の断面図である。 符号の説明 １・・・両面鋼張積層板　２・・・フレキシブル配線板
３・・・導電回路　　　　４・・・ネールへラドピン５
・・・接続ハツト　　　６・・・ソルダレジスト７・・
・半導体素子　　　８・・・蓋 ９・・・半１）　　　　１０・・・突起１１・・・貫通
孔（Ｂ）　　　　１２・・・ランド１３・・・ソルダレ
ジスト　１４・・・貫通孔（３）１５・・・折曲部　　
　　１６・・・蓋１７・・・導電層　　　　　１８・・
・導電回路１９・・・ランド 嘱／固 ′＄　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上面にランド、導電回路および接続パッドが形成さ
   れたフレキシブル配線板の下面に、上面および／又は下
   面に導電回路が形成された基板が配設され、フレキシブ
   ル配線板のランドの部分に設けられた貫通孔（Ａ）およ
   び貫通孔（Ａ）に対応する位置の前記基板に設けられた
   貫通孔（Ｂ）内にピンを上面がランドの部分に接するよ
   うに挿入固着し、また接続パッドの上面には半導体素子
   が搭載され、かつランド、ピンおよび導電回路と接する
   ことなく、これらと半導体素子とを覆い封止するための
   蓋を前記基板の外周部分に接合してなる半導体装置。