JP2000077566A - メタルベース半導体パッケージとそれに用いる樹脂組成物 - Google Patents
メタルベース半導体パッケージとそれに用いる樹脂組成物Info
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- JP2000077566A JP2000077566A JP24983398A JP24983398A JP2000077566A JP 2000077566 A JP2000077566 A JP 2000077566A JP 24983398 A JP24983398 A JP 24983398A JP 24983398 A JP24983398 A JP 24983398A JP 2000077566 A JP2000077566 A JP 2000077566A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Materials For Photolithography (AREA)
- Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パッケージとして、(1)液状ポッティング
材用のダムの形成が不要である、(2)ダムの出っ張り
がパッケージの表面から無くなっている、(3)ランド
グリッドアレー等が容易に製造できる、(4)一層配線
でワイヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パッド
部内側の配線の露出による外側パッド部ワイヤーと配線
のショートを防止できワイヤーボンドの信頼性が上が
る、(5)ポッティング材との接着性が不十分な金メッ
キ配線部の露出を防ぎポッティング材のパッケージへの
接着信頼性が増加する、などの特徴を有するものを提供
する。 【解決手段】 メタルを支持体としポリイミド等の可撓
性耐熱樹脂を絶縁層として回路加工が施され、かつ、キ
ャビティーを有するメタルパッケージにおいて、回路パ
ターンをソルダーレジストごと絞り加工してキャビティ
ー内に回路パターンとソルダーレジストが入り込んだパ
ッケージを作成する。
材用のダムの形成が不要である、(2)ダムの出っ張り
がパッケージの表面から無くなっている、(3)ランド
グリッドアレー等が容易に製造できる、(4)一層配線
でワイヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パッド
部内側の配線の露出による外側パッド部ワイヤーと配線
のショートを防止できワイヤーボンドの信頼性が上が
る、(5)ポッティング材との接着性が不十分な金メッ
キ配線部の露出を防ぎポッティング材のパッケージへの
接着信頼性が増加する、などの特徴を有するものを提供
する。 【解決手段】 メタルを支持体としポリイミド等の可撓
性耐熱樹脂を絶縁層として回路加工が施され、かつ、キ
ャビティーを有するメタルパッケージにおいて、回路パ
ターンをソルダーレジストごと絞り加工してキャビティ
ー内に回路パターンとソルダーレジストが入り込んだパ
ッケージを作成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はメタルベース半導体
パッケージおよびそれに用いる樹脂組成物に関する。さ
らに詳しくキャビティーを有し、樹脂封止が容易でしか
も耐久信頼性が高いメタルベース半導体パッケージおよ
びそれに用いる樹脂組成物に関する。
パッケージおよびそれに用いる樹脂組成物に関する。さ
らに詳しくキャビティーを有し、樹脂封止が容易でしか
も耐久信頼性が高いメタルベース半導体パッケージおよ
びそれに用いる樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】メタルベース半導体パッケージは放熱
性、電磁遮蔽性に優れているなどの特徴を持っており、
近年マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサー等の
半導体パッケージ向けの利用が高まっている。メタルベ
ース半導体パッケージの代表的な例としてはUSP5,
420,460号に開示されているメタルベースのボー
ル・グリッド・アレイ(Ball Grid Array,以下BGAと
略す)、USP5,639,990号に開示されている
メタルベースのメタル・クワッド・パッケージ(Metal
Quad Package、以下MQPと略す)、特開平6−291
243号に開示されている2段絞りで表面実装性の良い
メタルベース半導体パッケージ、特開平8−17214
2の2段絞りで表面実装性の良いメタルベース半導体パ
ッケージ、1996年12月のThe Third VLSI PACKAGI
NG WORKSHOP of JapanでのHigh Performance Cavity-Do
wn Metal Based BGA Package (TECHNICAL DIGEST, Page
153)(以下MeBGAと略す)等がある。
性、電磁遮蔽性に優れているなどの特徴を持っており、
近年マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサー等の
半導体パッケージ向けの利用が高まっている。メタルベ
ース半導体パッケージの代表的な例としてはUSP5,
420,460号に開示されているメタルベースのボー
ル・グリッド・アレイ(Ball Grid Array,以下BGAと
略す)、USP5,639,990号に開示されている
メタルベースのメタル・クワッド・パッケージ(Metal
Quad Package、以下MQPと略す)、特開平6−291
243号に開示されている2段絞りで表面実装性の良い
メタルベース半導体パッケージ、特開平8−17214
2の2段絞りで表面実装性の良いメタルベース半導体パ
ッケージ、1996年12月のThe Third VLSI PACKAGI
NG WORKSHOP of JapanでのHigh Performance Cavity-Do
wn Metal Based BGA Package (TECHNICAL DIGEST, Page
153)(以下MeBGAと略す)等がある。
【0003】これらのパッケージでは全て絞り部、特に
キャビティーの斜面にはソルダーレジスト(以下SRと
略す)が形成されていない。このような場合には、種々
の問題点が生じるが、従来のパッケージではその問題点
を別な手段で補っている。しかし、それらの手段により
別途問題点を生じていた。
キャビティーの斜面にはソルダーレジスト(以下SRと
略す)が形成されていない。このような場合には、種々
の問題点が生じるが、従来のパッケージではその問題点
を別な手段で補っている。しかし、それらの手段により
別途問題点を生じていた。
【0004】USP5,420,460号のBGAの説
明図ではLSI、ワイヤーボンド部を保護する封止樹脂
が半田ボールが搭載されている平坦部上のSRの上に掛
かって盛られている。このように封止樹脂を盛り上げて
成形硬化させるのは樹脂の硬化時の粘性を調整する必要
があるが、粘性を調整する結果、封止樹脂の流動が低下
して封止樹脂内にボイドを形成し易くなり封止の耐久信
頼性を低下させる。そのボイドを除去するために真空脱
泡をしたりするが完全ではなかったり、封止形状が変形
したりするため耐久信頼性が低下する。そのため、樹脂
流動性を保持して封止するためには、MeBGAに示さ
れるようにダムを設けて封止樹脂の流れを止める方法が
現実的であり一般的である。この場合ダムを設ける工数
が必要であり、かつ、ダムの形成の際に放出するガスや
樹脂のブリードで周辺の回路を汚染する等の問題があ
る。また、ダムを形成するとダムのスペースが必要にな
り、益々高密度化するパッケージに取り好ましくないの
である。さらに、ダムの高さはBGAにおける半田ボー
ルの小型化や半田ボール無しのランド・グリッド・アレ
イ(Land Grid Array,以下LGAと略す)でのマザーボ
ードへの接続の邪魔になるのである。
明図ではLSI、ワイヤーボンド部を保護する封止樹脂
が半田ボールが搭載されている平坦部上のSRの上に掛
かって盛られている。このように封止樹脂を盛り上げて
成形硬化させるのは樹脂の硬化時の粘性を調整する必要
があるが、粘性を調整する結果、封止樹脂の流動が低下
して封止樹脂内にボイドを形成し易くなり封止の耐久信
頼性を低下させる。そのボイドを除去するために真空脱
泡をしたりするが完全ではなかったり、封止形状が変形
したりするため耐久信頼性が低下する。そのため、樹脂
流動性を保持して封止するためには、MeBGAに示さ
れるようにダムを設けて封止樹脂の流れを止める方法が
現実的であり一般的である。この場合ダムを設ける工数
が必要であり、かつ、ダムの形成の際に放出するガスや
樹脂のブリードで周辺の回路を汚染する等の問題があ
る。また、ダムを形成するとダムのスペースが必要にな
り、益々高密度化するパッケージに取り好ましくないの
である。さらに、ダムの高さはBGAにおける半田ボー
ルの小型化や半田ボール無しのランド・グリッド・アレ
イ(Land Grid Array,以下LGAと略す)でのマザーボ
ードへの接続の邪魔になるのである。
【0005】別な方法としてUSP5,639,990
号で開示されているMQP構造を取り、絞り部をダム代
わりにする方法がある。しかし、絞り部にSRがないた
めに外部配線と半田接合する際、配線間が狭い場合は特
に配線間で半田ブリッジが起こりやすい問題がある。
号で開示されているMQP構造を取り、絞り部をダム代
わりにする方法がある。しかし、絞り部にSRがないた
めに外部配線と半田接合する際、配線間が狭い場合は特
に配線間で半田ブリッジが起こりやすい問題がある。
【0006】また、封止樹脂の流れを防ぐ方法としては
USP5,639,990号の方法と類似するが、特開
平6−291243号、特開平8−172142号で示
されるように2段以上に絞り、絞り部をダム代わりにす
る方法がある。しかし、SRは該公開特許公報の詳細な
説明や説明図で明らかなように、特開平6−29124
3号では使用されていなく、特開平8−172142号
では半田ボールが搭載されている平坦部の上にのみ掛か
っている。SRが使用されない場合には配線間に異物な
ど介在し易く長期信頼性という点では電流のリークの心
配が大きい。また、SRが半田ボール搭載面の平坦部に
のみ使用された場合には半導体をポッティング材、キャ
ップ材、トランスファーモールド材で封止する場合で
も、封止部分とSRが塗布された部分の間には隙間があ
り、その部分の配線は金メッキ状態で空気中に露出する
ことになる。また、その様な場合には半田ボール付けの
際の微小半田の飛散や異物の介在等により配線間の絶縁
性から考えると長期信頼性と言う点で電流リークあるい
はショートの危険がある。
USP5,639,990号の方法と類似するが、特開
平6−291243号、特開平8−172142号で示
されるように2段以上に絞り、絞り部をダム代わりにす
る方法がある。しかし、SRは該公開特許公報の詳細な
説明や説明図で明らかなように、特開平6−29124
3号では使用されていなく、特開平8−172142号
では半田ボールが搭載されている平坦部の上にのみ掛か
っている。SRが使用されない場合には配線間に異物な
ど介在し易く長期信頼性という点では電流のリークの心
配が大きい。また、SRが半田ボール搭載面の平坦部に
のみ使用された場合には半導体をポッティング材、キャ
ップ材、トランスファーモールド材で封止する場合で
も、封止部分とSRが塗布された部分の間には隙間があ
り、その部分の配線は金メッキ状態で空気中に露出する
ことになる。また、その様な場合には半田ボール付けの
際の微小半田の飛散や異物の介在等により配線間の絶縁
性から考えると長期信頼性と言う点で電流リークあるい
はショートの危険がある。
【0007】また、近年、ASIC等のLSIで信号数
の増大の傾向が強く、ワイヤーボンドパッド数が増えて
いる。そのため、パッドを千鳥配置など多列にしてワイ
ヤーボンド性を向上させているが、そのピッチが小さく
なると、ワイヤー同士のショートの恐れが高くなり問題
が生じる。特に1層配線で千鳥配置にする場合には特に
重要である。それを避けるため、特開平8−17214
2号で開示されているようにワイヤーボンドパッドを多
段にする方法が採られる場合がある。ワイヤーボンドを
多段にした場合でも、パッドの載る段の高さ位置はLS
Iチップのパッド高さ位置に近い方が、ワイヤーボンド
長さを短くできる。また、ワイヤーの長さを短くするた
めにも、ワイヤーを段にできるだけ水平に飛ばすことが
望ましい。その場合問題になるのが、ワイヤーと配線の
間のショートである。
の増大の傾向が強く、ワイヤーボンドパッド数が増えて
いる。そのため、パッドを千鳥配置など多列にしてワイ
ヤーボンド性を向上させているが、そのピッチが小さく
なると、ワイヤー同士のショートの恐れが高くなり問題
が生じる。特に1層配線で千鳥配置にする場合には特に
重要である。それを避けるため、特開平8−17214
2号で開示されているようにワイヤーボンドパッドを多
段にする方法が採られる場合がある。ワイヤーボンドを
多段にした場合でも、パッドの載る段の高さ位置はLS
Iチップのパッド高さ位置に近い方が、ワイヤーボンド
長さを短くできる。また、ワイヤーの長さを短くするた
めにも、ワイヤーを段にできるだけ水平に飛ばすことが
望ましい。その場合問題になるのが、ワイヤーと配線の
間のショートである。
【0008】さらに、一般的にSRで保護されていない
部分の配線には金メッキが施されているが、封止樹脂は
金メッキにたいしての接着信頼性は十分ではない場合が
多く、信頼性試験において水分の侵入を受けやすいので
ある。
部分の配線には金メッキが施されているが、封止樹脂は
金メッキにたいしての接着信頼性は十分ではない場合が
多く、信頼性試験において水分の侵入を受けやすいので
ある。
【0009】以上の様に従来のメタルベース半導体パッ
ケージは放熱性、電磁遮蔽性に優れているなどの特徴か
ら利用されているが、種々の問題を抱えているのであ
る。
ケージは放熱性、電磁遮蔽性に優れているなどの特徴か
ら利用されているが、種々の問題を抱えているのであ
る。
【0010】これらの根本的な問題の一つには、ファイ
ンパターンに好適な感光性樹脂であると共にメタルベー
ス半導体パッケージの回路材料(回路金属、回路下地絶
縁層)との接着力がパッケージ製造工程、高度の信頼性
試験に耐える信頼性を持ち、かつ実用的なキャビティー
を形成する上で必要な伸び性が良好なソルダーレジスト
用の樹脂組成物が実存していなかったことにもある。即
ち、絞り加工を満足させることのできるアクリル系感光
性樹脂の場合は無電解Ni、AuメッキおよびPCTで
欠陥が発生する。
ンパターンに好適な感光性樹脂であると共にメタルベー
ス半導体パッケージの回路材料(回路金属、回路下地絶
縁層)との接着力がパッケージ製造工程、高度の信頼性
試験に耐える信頼性を持ち、かつ実用的なキャビティー
を形成する上で必要な伸び性が良好なソルダーレジスト
用の樹脂組成物が実存していなかったことにもある。即
ち、絞り加工を満足させることのできるアクリル系感光
性樹脂の場合は無電解Ni、AuメッキおよびPCTで
欠陥が発生する。
【0011】一方、無電解Ni、AuメッキおよびPC
Tを満足させるエポキシ系感光性樹脂あるいはポリアミ
ド系感光性樹脂の場合は絞り加工性で欠陥を生じるため
使用できないのである。また、公知の有機溶剤現像型の
ポリイミド系感光性樹脂の場合、銅回路との接着性が不
十分であり、耐無電解Ni、Auメッキや耐PCT性が
不十分であったし、絞り加工に適用した例は見あたらな
い。
Tを満足させるエポキシ系感光性樹脂あるいはポリアミ
ド系感光性樹脂の場合は絞り加工性で欠陥を生じるため
使用できないのである。また、公知の有機溶剤現像型の
ポリイミド系感光性樹脂の場合、銅回路との接着性が不
十分であり、耐無電解Ni、Auメッキや耐PCT性が
不十分であったし、絞り加工に適用した例は見あたらな
い。
【0012】他の一つには、前記理由もあり、メタルベ
ース半導体パッケージのキャビティーの縁あるいは斜面
にソルダーレジストを存在させる発想が無かったことで
ある。
ース半導体パッケージのキャビティーの縁あるいは斜面
にソルダーレジストを存在させる発想が無かったことで
ある。
【0013】以上の理由で、キャビティーを形成する絞
り加工の縁あるいは斜面までSRを形成した耐久信頼性
のあるメタルベース半導体パッケージは存在しなかった
のである。
り加工の縁あるいは斜面までSRを形成した耐久信頼性
のあるメタルベース半導体パッケージは存在しなかった
のである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】メタルベース半導体パ
ッケージにおいてキャビティーを形成した場合に問題に
なる、1)ポッティング材流出防止のダムの形成工程、
2)ダム形成の際に発生する揮発分あるいはブリード物
による回路の汚染、3)パッケージ有効面積におけるダ
ムのスペースの無駄、4)ダムの高さによるマザーボー
ドへの接続の妨害、5)SRを使用しない場合の配線間
の絶縁信頼性の低下、6)SRを半田ボール搭載の平坦
部にのみ形成する場合の配線露出部の配線間の絶縁信頼
性低下、7)一層の配線でワイヤーボンドパッドを多段
にした場合の外側パッド部の内側の配線の露出による外
側パッド部へのワイヤーと配線のショート、8)キャビ
ティー内にSRを形成せず、配線部分が金メッキである
ことによる封止樹脂と金メッキの接着信頼性の低下等の
全てを解決することが課題となっている。
ッケージにおいてキャビティーを形成した場合に問題に
なる、1)ポッティング材流出防止のダムの形成工程、
2)ダム形成の際に発生する揮発分あるいはブリード物
による回路の汚染、3)パッケージ有効面積におけるダ
ムのスペースの無駄、4)ダムの高さによるマザーボー
ドへの接続の妨害、5)SRを使用しない場合の配線間
の絶縁信頼性の低下、6)SRを半田ボール搭載の平坦
部にのみ形成する場合の配線露出部の配線間の絶縁信頼
性低下、7)一層の配線でワイヤーボンドパッドを多段
にした場合の外側パッド部の内側の配線の露出による外
側パッド部へのワイヤーと配線のショート、8)キャビ
ティー内にSRを形成せず、配線部分が金メッキである
ことによる封止樹脂と金メッキの接着信頼性の低下等の
全てを解決することが課題となっている。
【0015】全てを実現させるための課題としては、
1)SRをキャビティーの斜面の内側、少なくともキャ
ビティーの縁まで存在させること、2)一層の配線でワ
イヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パッド部の
内側の配線をSRでキャビティー斜面の内側、少なくと
もキャビティーの縁まで存在させること、3)メタルベ
ース半導体パッケージの構成材料全てがキャビティーを
形成するための絞り加工でクラック等の欠陥を生じない
こと、4)キャビティーを形成した後の製造工程である
ワイヤーボンドパッド形成のための無電解Ni,Auメ
ッキ工程でのメッキ液のSRとSR下地との界面への潜
りが無いこと、である。さらに望ましくは5)メタルベ
ース半導体パッケージの耐久信頼性で少なくとも温度サ
イクル試験(−65℃乃至+150℃間で100サイク
ル、好ましくは1000サイクル)、PCT(125℃
×100%×(220kPa(2.3kgf/c
m2 ))×96hr、好ましくは192hr)で異常が
無いこと、であり、さらには、1〜5)を満足させる上
での特にネックになる新規のSRを開発することであ
る。
1)SRをキャビティーの斜面の内側、少なくともキャ
ビティーの縁まで存在させること、2)一層の配線でワ
イヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パッド部の
内側の配線をSRでキャビティー斜面の内側、少なくと
もキャビティーの縁まで存在させること、3)メタルベ
ース半導体パッケージの構成材料全てがキャビティーを
形成するための絞り加工でクラック等の欠陥を生じない
こと、4)キャビティーを形成した後の製造工程である
ワイヤーボンドパッド形成のための無電解Ni,Auメ
ッキ工程でのメッキ液のSRとSR下地との界面への潜
りが無いこと、である。さらに望ましくは5)メタルベ
ース半導体パッケージの耐久信頼性で少なくとも温度サ
イクル試験(−65℃乃至+150℃間で100サイク
ル、好ましくは1000サイクル)、PCT(125℃
×100%×(220kPa(2.3kgf/c
m2 ))×96hr、好ましくは192hr)で異常が
無いこと、であり、さらには、1〜5)を満足させる上
での特にネックになる新規のSRを開発することであ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明者らが鋭意検討し
た結果、メタルベース半導体パッケージの1段キャビテ
ィーの少なくとも縁、好ましくは斜面において、SRで
回路が保護された状態とすることでキャビティーの縁あ
るいは斜面にダムの役割を持たせると共に配線の外気へ
の露出を防止できる、あるいは、多段キャビティーのワ
イヤーパッド部など配線を露出させる必要の有る部分を
除いて、各段のキャビティーの縁、好ましくは斜面にお
いてSRで回路が保護された状態とすることで、ワイヤ
ーとワイヤーパッド内側の配線のショートを防ぐことが
できることを見いだした。また、封止材との接着信頼性
の良いSRをキャビティーの内部に形成することで封止
の信頼性を向上できることも見いだした。
た結果、メタルベース半導体パッケージの1段キャビテ
ィーの少なくとも縁、好ましくは斜面において、SRで
回路が保護された状態とすることでキャビティーの縁あ
るいは斜面にダムの役割を持たせると共に配線の外気へ
の露出を防止できる、あるいは、多段キャビティーのワ
イヤーパッド部など配線を露出させる必要の有る部分を
除いて、各段のキャビティーの縁、好ましくは斜面にお
いてSRで回路が保護された状態とすることで、ワイヤ
ーとワイヤーパッド内側の配線のショートを防ぐことが
できることを見いだした。また、封止材との接着信頼性
の良いSRをキャビティーの内部に形成することで封止
の信頼性を向上できることも見いだした。
【0017】以上の形態を実現させるためには、1)メ
タルベース半導体パッケージの構成材料であるSRを塗
布する前のメタルベース回路加工基板としてはUSP
5,639,990号に記載されているようなメタルベ
ース回路基板を採用すること、2)SRには、10%以
上の伸びがあり、耐湿性、耐薬品性の優れた感光性樹脂
組成物のSRを使用することが重要であることを見いだ
した。
タルベース半導体パッケージの構成材料であるSRを塗
布する前のメタルベース回路加工基板としてはUSP
5,639,990号に記載されているようなメタルベ
ース回路基板を採用すること、2)SRには、10%以
上の伸びがあり、耐湿性、耐薬品性の優れた感光性樹脂
組成物のSRを使用することが重要であることを見いだ
した。
【0018】好適なSRとしては(A)熱可塑性ポリイ
ミドの前駆体であるアミック酸であり、その対数粘度
(N,N’−ジメチルアセトアミド溶媒、濃度0.5g
/100ml−溶媒、35℃)が0.3〜1.0dl/
gであるものを含窒素系有機溶剤に溶解した溶液と
(B)光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合
物と、および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂
組成物がある。また、前記ポリアミック酸の代わりに熱
可塑性ポリアミドイミドの前駆体であるポリアミック
酸、あるいは熱可塑性ポリエーテルイミドの前駆体であ
るポリアミック酸で、その対数粘度が0.3〜1.0d
l/gであるものの含窒素系溶解した溶液を使用しても
良い。それらの感光性樹脂組成物で回路を被覆し、少な
くともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆すること
により課題を達成できることを見いだした。
ミドの前駆体であるアミック酸であり、その対数粘度
(N,N’−ジメチルアセトアミド溶媒、濃度0.5g
/100ml−溶媒、35℃)が0.3〜1.0dl/
gであるものを含窒素系有機溶剤に溶解した溶液と
(B)光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合
物と、および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂
組成物がある。また、前記ポリアミック酸の代わりに熱
可塑性ポリアミドイミドの前駆体であるポリアミック
酸、あるいは熱可塑性ポリエーテルイミドの前駆体であ
るポリアミック酸で、その対数粘度が0.3〜1.0d
l/gであるものの含窒素系溶解した溶液を使用しても
良い。それらの感光性樹脂組成物で回路を被覆し、少な
くともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆すること
により課題を達成できることを見いだした。
【0019】特に好適なSRとしては下記の感光性樹脂
組成物があり、その感光性樹脂組成物で回路を被覆し、
少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆する
ことにより一層、好適に課題を達成できることを見いだ
した。
組成物があり、その感光性樹脂組成物で回路を被覆し、
少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆する
ことにより一層、好適に課題を達成できることを見いだ
した。
【0020】式(1)〔化5〕
【0021】
【化5】 (式中、Rは構造式(2)〔化6〕
【0022】
【化6】 からなる群より選ばれる四価の基である。)で表される
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成
物。
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成
物。
【0023】さらに好ましくはSRとして使用された場
合において、絞り加工で伸ばされた場合の伸び率が10
%以上、100%以下であるように組み合わされた樹脂
組成物が適している。
合において、絞り加工で伸ばされた場合の伸び率が10
%以上、100%以下であるように組み合わされた樹脂
組成物が適している。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明のメタルベース半導体パッ
ケージの実施態様は次のようである。本発明のメタルベ
ース半導体パッケージの層構成最小基本単位は支持体と
しての金属板、耐熱樹脂からなる誘電体、回路配線、S
Rからなる。形状は絞り加工で1段以上のキャビティー
が形成されキャビティーの深さは0.1mm以上、1.
5mm以下であり、キャビティーの絞り角度は20°以
上、90°以下である。また、キャビティーにおいて外
側平坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外
側の曲率半径は絞り角度や回路基板の厚さに関係する
が、SR付き回路基板の厚さの1/2以上、5倍以下で
ある。
ケージの実施態様は次のようである。本発明のメタルベ
ース半導体パッケージの層構成最小基本単位は支持体と
しての金属板、耐熱樹脂からなる誘電体、回路配線、S
Rからなる。形状は絞り加工で1段以上のキャビティー
が形成されキャビティーの深さは0.1mm以上、1.
5mm以下であり、キャビティーの絞り角度は20°以
上、90°以下である。また、キャビティーにおいて外
側平坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外
側の曲率半径は絞り角度や回路基板の厚さに関係する
が、SR付き回路基板の厚さの1/2以上、5倍以下で
ある。
【0025】また、配線をカバーするSRがキャビティ
ーの内側斜面、少なくともキャビティーを形成する絞り
のRの掛かった縁まで存在している。また、このパッケ
ージは耐金メッキ性、半田リフロー性、耐PCT性、耐
温度サイクル性等の半導体用の製造信頼性、耐久信頼性
を持っている。
ーの内側斜面、少なくともキャビティーを形成する絞り
のRの掛かった縁まで存在している。また、このパッケ
ージは耐金メッキ性、半田リフロー性、耐PCT性、耐
温度サイクル性等の半導体用の製造信頼性、耐久信頼性
を持っている。
【0026】キャビティーの深さが0.1mmより小さ
ければ半導体を搭載するキャビティーの意味が無くな
り、1.5mmより大きければパッケージの高さが大き
くなりすぎ実用的では無くなる。キャビティーの絞り角
度が20°より小さければキャビティーの深さが取りに
くいこと、ポッティング樹脂でモールドする際にダムの
役割をし難いことのためキャビティーの価値が失われ
る。また、90°より大きい絞り加工は実質的に価値が
無い。キャビティーにおいて外側平坦部から絞り込まれ
る部分のソルダーレジストの外側の曲率半径はSR付き
回路基板の厚さの1/2より小さければ局部的にSRや
回路の伸びが大きくなり過ぎ、割れを生じるため好まし
くない。また、5倍より大きければ絞り角度が小さくな
りキャビティー形成の意味が失われるためである。ま
た、SRが少なくともキャビティーを形成する絞りのR
の掛かった縁まで存在しないとSRがダムの役割を果た
さないのである。さらに、本発明のメタルベース半導体
パッケージの信頼性において製造信頼性では耐無電解金
メッキ性、耐久信頼性では耐PCT性が特に重要であ
る。その理由は次のようである。
ければ半導体を搭載するキャビティーの意味が無くな
り、1.5mmより大きければパッケージの高さが大き
くなりすぎ実用的では無くなる。キャビティーの絞り角
度が20°より小さければキャビティーの深さが取りに
くいこと、ポッティング樹脂でモールドする際にダムの
役割をし難いことのためキャビティーの価値が失われ
る。また、90°より大きい絞り加工は実質的に価値が
無い。キャビティーにおいて外側平坦部から絞り込まれ
る部分のソルダーレジストの外側の曲率半径はSR付き
回路基板の厚さの1/2より小さければ局部的にSRや
回路の伸びが大きくなり過ぎ、割れを生じるため好まし
くない。また、5倍より大きければ絞り角度が小さくな
りキャビティー形成の意味が失われるためである。ま
た、SRが少なくともキャビティーを形成する絞りのR
の掛かった縁まで存在しないとSRがダムの役割を果た
さないのである。さらに、本発明のメタルベース半導体
パッケージの信頼性において製造信頼性では耐無電解金
メッキ性、耐久信頼性では耐PCT性が特に重要であ
る。その理由は次のようである。
【0027】1)耐無電解金メッキ性:メタルベース半
導体パッケージにおいてNi、Auメッキは種々の理由
で一般的に無電解メッキで行われることが多い。一つの
理由は、絶縁層が0.1mm以下と薄いため、外形加工
での打ち抜きで銅箔層と金属板がショートする可能性が
高いので電解メッキに必要な電解線が引き難いことがあ
る。無電解Niメッキは弱酸性の電解水溶液、温度85
℃で15分程度(Ni膜厚みに依存する)、無電解フラ
ッシュAuメッキは弱アルカリ性の電解水溶液、温度9
0℃で5分程度、無電解厚付けAuメッキは弱酸性の電
解水溶液、温度65℃で45分程度(Au膜厚みに依存
する)が一つの例である。このようにパッケージ構成
層、特にSR膜に取っては厳しい要求の一つである。S
R膜そのもの及びSRと下地と接着性が不十分であると
厳しいメッキ条件でメッキ液がSRと下地である有機絶
縁層および/あるいは回路配線の間に潜り込みパッケー
ジの線間絶縁性等の耐久信頼性に悪影響する。
導体パッケージにおいてNi、Auメッキは種々の理由
で一般的に無電解メッキで行われることが多い。一つの
理由は、絶縁層が0.1mm以下と薄いため、外形加工
での打ち抜きで銅箔層と金属板がショートする可能性が
高いので電解メッキに必要な電解線が引き難いことがあ
る。無電解Niメッキは弱酸性の電解水溶液、温度85
℃で15分程度(Ni膜厚みに依存する)、無電解フラ
ッシュAuメッキは弱アルカリ性の電解水溶液、温度9
0℃で5分程度、無電解厚付けAuメッキは弱酸性の電
解水溶液、温度65℃で45分程度(Au膜厚みに依存
する)が一つの例である。このようにパッケージ構成
層、特にSR膜に取っては厳しい要求の一つである。S
R膜そのもの及びSRと下地と接着性が不十分であると
厳しいメッキ条件でメッキ液がSRと下地である有機絶
縁層および/あるいは回路配線の間に潜り込みパッケー
ジの線間絶縁性等の耐久信頼性に悪影響する。
【0028】2)耐PCT性:半導体パッケージは種々
の機器の頭脳であり心臓部に相当するLSIを搭載する
事が多いため耐久信頼性の観点が重要であり、耐久信頼
性の促進テストとしては、少なくとも耐PCT性(温度
125℃、湿度100%、蒸気圧力220kPa(2.
3kgf/cm2 ))が96時間以上で構成材料界面で
の剥がれ、変色が生じな無い事が非常に重要である。耐
PCT性での欠陥は一般的にはSRと下地界面の剥が
れ、回路の変色、結果としての回路間の絶縁抵抗の低下
などが多い。場合によっては、絶縁層と回路あるいはベ
ース金属との界面の剥がれ等もある。
の機器の頭脳であり心臓部に相当するLSIを搭載する
事が多いため耐久信頼性の観点が重要であり、耐久信頼
性の促進テストとしては、少なくとも耐PCT性(温度
125℃、湿度100%、蒸気圧力220kPa(2.
3kgf/cm2 ))が96時間以上で構成材料界面で
の剥がれ、変色が生じな無い事が非常に重要である。耐
PCT性での欠陥は一般的にはSRと下地界面の剥が
れ、回路の変色、結果としての回路間の絶縁抵抗の低下
などが多い。場合によっては、絶縁層と回路あるいはベ
ース金属との界面の剥がれ等もある。
【0029】上記の層構成、絞り深さ、絞り角度のキャ
ビティーを持ち、SRが少なくともキャビティーを形成
する絞りのRの掛かった縁まで存在し、耐金メッキ性、
半田リフロー性、耐PCT性、耐温度サイクル性等の半
導体用の信頼性を持っているメタルベース半導体パッケ
ージを製造する方法を次に説明する。
ビティーを持ち、SRが少なくともキャビティーを形成
する絞りのRの掛かった縁まで存在し、耐金メッキ性、
半田リフロー性、耐PCT性、耐温度サイクル性等の半
導体用の信頼性を持っているメタルベース半導体パッケ
ージを製造する方法を次に説明する。
【0030】SRで回路を被覆する前のメタルベース回
路基板としては曲げ絞り加工に耐え、前記無電解金メッ
キ、PCT等の信頼性試験に耐える耐熱性基板であれば
良い。USP5,639,990号(特開平6−536
21号)等で公知のメタルベース回路基板等が好適であ
る。その基板は半導体パッケージに少なくとも必要な前
記無電解金メッキ、PCTに十分耐えることを見いだし
た。
路基板としては曲げ絞り加工に耐え、前記無電解金メッ
キ、PCT等の信頼性試験に耐える耐熱性基板であれば
良い。USP5,639,990号(特開平6−536
21号)等で公知のメタルベース回路基板等が好適であ
る。その基板は半導体パッケージに少なくとも必要な前
記無電解金メッキ、PCTに十分耐えることを見いだし
た。
【0031】そのメタルベース回路基板および、さらに
SRを被覆したメタルベース回路基板の概要は次のよう
である。
SRを被覆したメタルベース回路基板の概要は次のよう
である。
【0032】(1)銅箔層と金属板とが第一の絶縁層を
介して積層されかつ回路加工が行われたメタルベース単
層回路基板、(2)(1)のメタルベース回路基板が複
数の銅箔層とその複数の銅箔層を絶縁する第二の絶縁層
とを有してなる多層構造を有し、前記複数の銅箔層の内
の少なくとも2層が相互に電気的に接続されているメタ
ルベース多層回路基板、(3)(1)の第一の絶縁層の
前記銅箔層への接触界面および前記第一の絶縁層の前記
金属板への接触界面が少なくとも熱可塑性ポリイミド、
熱可塑性ポリエーテルイミドあるいは熱可塑性ポリアミ
ドイミドからなるメタルベース単層回路基板、および
(4)(2)の第二の絶縁層が少なくとも熱可塑性ポリ
イミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、または熱可塑性
ポリアミドイミドからなるメタルベース多層回路基板、
等が好適である。さらには、銅箔回路層の一部と金属板
が相互に電気的に接続された前記メタルベース単層回路
基板、または、前記メタルベース多層回路基板が好適で
ある。
介して積層されかつ回路加工が行われたメタルベース単
層回路基板、(2)(1)のメタルベース回路基板が複
数の銅箔層とその複数の銅箔層を絶縁する第二の絶縁層
とを有してなる多層構造を有し、前記複数の銅箔層の内
の少なくとも2層が相互に電気的に接続されているメタ
ルベース多層回路基板、(3)(1)の第一の絶縁層の
前記銅箔層への接触界面および前記第一の絶縁層の前記
金属板への接触界面が少なくとも熱可塑性ポリイミド、
熱可塑性ポリエーテルイミドあるいは熱可塑性ポリアミ
ドイミドからなるメタルベース単層回路基板、および
(4)(2)の第二の絶縁層が少なくとも熱可塑性ポリ
イミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、または熱可塑性
ポリアミドイミドからなるメタルベース多層回路基板、
等が好適である。さらには、銅箔回路層の一部と金属板
が相互に電気的に接続された前記メタルベース単層回路
基板、または、前記メタルベース多層回路基板が好適で
ある。
【0033】金属板の種類は特に問わないがポリマーと
の複合材料であるメタルベース回路基板を回路ごと曲げ
絞り加工することが可能であれば良い。電気的および熱
的特性から種々のリードフレーム材用の銅合金、その他
銅合金、銅等が好ましい。厚さは0.05mm以上、
2.0mm以下、好ましくは0.15mm以上、1.5
mm以下である。金属板の厚みが0.05mmより薄く
なると、最終的な機械加工後の平坦度が低下し、半導体
用パッケージとして好ましくない。また、2.0mmよ
り厚くなると、メタルベース回路基板の機械加工が困難
になる。
の複合材料であるメタルベース回路基板を回路ごと曲げ
絞り加工することが可能であれば良い。電気的および熱
的特性から種々のリードフレーム材用の銅合金、その他
銅合金、銅等が好ましい。厚さは0.05mm以上、
2.0mm以下、好ましくは0.15mm以上、1.5
mm以下である。金属板の厚みが0.05mmより薄く
なると、最終的な機械加工後の平坦度が低下し、半導体
用パッケージとして好ましくない。また、2.0mmよ
り厚くなると、メタルベース回路基板の機械加工が困難
になる。
【0034】絶縁層の種類は特に問わないがガラス転移
温度が160℃以上であり、フィルムの破断時の伸びが
10%以上の耐熱性ポリマーで厚みが0.003mm以
上、0.1mm以下が好適に使用される。より好ましい
厚みとしては0.01mm以上0.05mm以下であ
る。ガラス転移温度が160℃以下の場合、金ワイヤー
ボンド工程や半田リフロー工程を含めた部品実装時にお
ける信頼性が低下するので好ましくない。フィルムの伸
び率が10%よりも低い場合、絞り角度20°以上の絞
り加工を行った時に、金属板と耐熱性ポリマーとの剥離
や、絶縁層のクラックの発生があり好ましくない。耐熱
性ポリマーの厚みが0.003mmより薄い場合は絶縁
信頼性の面で好ましくなく、0.1mmより厚い場合は
絶縁層あるいは回路のクラック発生などが起こりやすい
等で絞り加工での曲率半径を小さくし難いので好ましく
ない。
温度が160℃以上であり、フィルムの破断時の伸びが
10%以上の耐熱性ポリマーで厚みが0.003mm以
上、0.1mm以下が好適に使用される。より好ましい
厚みとしては0.01mm以上0.05mm以下であ
る。ガラス転移温度が160℃以下の場合、金ワイヤー
ボンド工程や半田リフロー工程を含めた部品実装時にお
ける信頼性が低下するので好ましくない。フィルムの伸
び率が10%よりも低い場合、絞り角度20°以上の絞
り加工を行った時に、金属板と耐熱性ポリマーとの剥離
や、絶縁層のクラックの発生があり好ましくない。耐熱
性ポリマーの厚みが0.003mmより薄い場合は絶縁
信頼性の面で好ましくなく、0.1mmより厚い場合は
絶縁層あるいは回路のクラック発生などが起こりやすい
等で絞り加工での曲率半径を小さくし難いので好ましく
ない。
【0035】特に、金属板、銅箔への接触界面が熱可塑
性ポリイミド、熱可塑性ポリエーテルポリイミドもしく
は熱可塑性ポリアミドイミドからなり、前記耐熱性ポリ
マーが熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリエーテルイミ
ドもしくは熱可塑性ポリアミドイミドで構成されたも
の、またはデュポン社のカプトン等の非熱可塑性の耐熱
ポリマーと複合化されたものがより好適に使用される。
性ポリイミド、熱可塑性ポリエーテルポリイミドもしく
は熱可塑性ポリアミドイミドからなり、前記耐熱性ポリ
マーが熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリエーテルイミ
ドもしくは熱可塑性ポリアミドイミドで構成されたも
の、またはデュポン社のカプトン等の非熱可塑性の耐熱
ポリマーと複合化されたものがより好適に使用される。
【0036】そこで用いられる熱可塑性ポリイミドとし
てはUSP5,639,990号(特開平6−5362
1号)に記載の樹脂がある。例えば、三井化学(株)の
LARC-TPI、3,3'−ジアミノベンゾフェノンと3,3',4,4'
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物とから生成
されるポリイミドがある。熱可塑性ポリエーテルイミド
の例としてはGE社のウルテム(ULTEM) 等である。ま
た、熱可塑性ポリアミドイミドとしては日立化成社のハ
イマール等がある。
てはUSP5,639,990号(特開平6−5362
1号)に記載の樹脂がある。例えば、三井化学(株)の
LARC-TPI、3,3'−ジアミノベンゾフェノンと3,3',4,4'
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物とから生成
されるポリイミドがある。熱可塑性ポリエーテルイミド
の例としてはGE社のウルテム(ULTEM) 等である。ま
た、熱可塑性ポリアミドイミドとしては日立化成社のハ
イマール等がある。
【0037】回路材料としては、回路が曲げあるいは絞
り加工されたときにその機械加工に耐える伸びを持った
材料であれば良い。好ましくは伸び率が10%以上の材
料が良い。圧延銅箔またはその銅箔に更に電解メッキが
積層されたもの等が好適に使用される。
り加工されたときにその機械加工に耐える伸びを持った
材料であれば良い。好ましくは伸び率が10%以上の材
料が良い。圧延銅箔またはその銅箔に更に電解メッキが
積層されたもの等が好適に使用される。
【0038】これらのメタルベース回路基板が好適な理
由はキャビティーを形成する際の絞り加工において絶縁
層、回路のクラックがなく加工に追従するからである。
由はキャビティーを形成する際の絞り加工において絶縁
層、回路のクラックがなく加工に追従するからである。
【0039】SRで回路を被覆する前の他の好適なメタ
ルベース回路基板としては、USP5,639,990
号に記載の前記回路基板の裏面にポリイミド、ポリエー
テルイミド等のエラストマー的な耐熱樹脂を積層したメ
タルベース基板がある。これらのメタルベース基板は温
度変化等の環境変化で基板形状変化が少ないので特にB
GA、LGAに好適である。
ルベース回路基板としては、USP5,639,990
号に記載の前記回路基板の裏面にポリイミド、ポリエー
テルイミド等のエラストマー的な耐熱樹脂を積層したメ
タルベース基板がある。これらのメタルベース基板は温
度変化等の環境変化で基板形状変化が少ないので特にB
GA、LGAに好適である。
【0040】上記メタルベース回路基板上に形成するS
Rとしては、ファイン加工に好適な感光性樹脂組成物で
あり、絞り加工を行いキャビティーを形成する際の伸び
が10%以上であることが必要である。その伸びが必要
な理由は、所定厚みの基板で絞り角度を20°以上にす
る際、SRは伸びの最も必要な絞りのR部の最外側に存
在しクラックが入らないことが必要なためである。ま
た、SRの伸びはSR単独のフィルムで測定するのでは
無く、絞り加工を行った時に実際に伸びる量で測定する
のである。測定法をフィルム単独で測定した値を採用し
ない理由は、絞り加工でのフィルム伸び速度がJIS規
格C2318等で規定される速度より速く、必ずしもC
2318で測定した伸び率が絞り加工での伸び率と相関
しないためである。
Rとしては、ファイン加工に好適な感光性樹脂組成物で
あり、絞り加工を行いキャビティーを形成する際の伸び
が10%以上であることが必要である。その伸びが必要
な理由は、所定厚みの基板で絞り角度を20°以上にす
る際、SRは伸びの最も必要な絞りのR部の最外側に存
在しクラックが入らないことが必要なためである。ま
た、SRの伸びはSR単独のフィルムで測定するのでは
無く、絞り加工を行った時に実際に伸びる量で測定する
のである。測定法をフィルム単独で測定した値を採用し
ない理由は、絞り加工でのフィルム伸び速度がJIS規
格C2318等で規定される速度より速く、必ずしもC
2318で測定した伸び率が絞り加工での伸び率と相関
しないためである。
【0041】SRの好ましい厚みとしては回路上で0.
003〜0.10mmである。より好ましい厚みは0.
005〜0.05mmである。SRの厚みが0.003
mmより薄ければ回路の保護の効果が低かったり、絞り
加工時にクラックが入りやすい。また、0.10mmよ
り厚ければ露光感度の低下、封止樹脂流出防止用のダム
省略効果が減少するなどで好ましくない。
003〜0.10mmである。より好ましい厚みは0.
005〜0.05mmである。SRの厚みが0.003
mmより薄ければ回路の保護の効果が低かったり、絞り
加工時にクラックが入りやすい。また、0.10mmよ
り厚ければ露光感度の低下、封止樹脂流出防止用のダム
省略効果が減少するなどで好ましくない。
【0042】好適な感光性樹脂組成物としては(A)熱
可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸であ
り、その対数粘度(N,N’−ジメチルアセトアミド溶
媒、濃度0.5g/100ml−溶媒、35℃)が0.
3〜1.0dl/gであるものを含窒素系有機溶剤に溶
解した溶液と、(B)光重合可能なC−C不飽和2重結
合を有する化合物と、および(C)光重合開始剤とから
なる感光性樹脂組成物がある。また、前記ポリアミック
酸の代わりに熱可塑性ポリアミドイミドの前駆体である
ポリアミック酸、あるいは熱可塑性ポリエーテルイミド
の前駆体であるポリアミック酸で、その対数粘度が0.
3〜1.0dl/gであるものの含窒素系溶解した溶液
を使用しても良い。それらの感光性樹脂組成物で回路を
被覆し、少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで
被覆することにより課題を達成できることを見いだし
た。対数粘度が0.3より小さければ本発明に必要なS
Rの伸びを10%以上にすることが困難であり、1.0
より大きければSRのファインな現像が困難になるため
である。
可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸であ
り、その対数粘度(N,N’−ジメチルアセトアミド溶
媒、濃度0.5g/100ml−溶媒、35℃)が0.
3〜1.0dl/gであるものを含窒素系有機溶剤に溶
解した溶液と、(B)光重合可能なC−C不飽和2重結
合を有する化合物と、および(C)光重合開始剤とから
なる感光性樹脂組成物がある。また、前記ポリアミック
酸の代わりに熱可塑性ポリアミドイミドの前駆体である
ポリアミック酸、あるいは熱可塑性ポリエーテルイミド
の前駆体であるポリアミック酸で、その対数粘度が0.
3〜1.0dl/gであるものの含窒素系溶解した溶液
を使用しても良い。それらの感光性樹脂組成物で回路を
被覆し、少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで
被覆することにより課題を達成できることを見いだし
た。対数粘度が0.3より小さければ本発明に必要なS
Rの伸びを10%以上にすることが困難であり、1.0
より大きければSRのファインな現像が困難になるため
である。
【0043】特に好適なSRとしては下記の感光性樹脂
組成物があり、その感光性樹脂組成物で回路を被覆し、
少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆する
ことにより一層、好適に課題を達成できることを見いだ
した。
組成物があり、その感光性樹脂組成物で回路を被覆し、
少なくともキャビティーの縁あるいは斜面まで被覆する
ことにより一層、好適に課題を達成できることを見いだ
した。
【0044】式(1)〔化7〕
【0045】
【化7】 (式中、Rは構造式(2)〔化8〕
【0046】
【化8】 からなる群より選ばれる四価の基である。)で表される
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成物
について説明する。
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成物
について説明する。
【0047】本発明者らはUSP5,639,990号
記載のようなメタルベース回路基板とSRに、上記した
ごときアルカリ水溶液現像型の感光性樹脂組成物を開発
し、それを用いることによりキャビティーを形成する絞
り加工の縁あるいは斜面までSRを形成したことによ
り、ダム形成を省略でき、多段のワイヤーボンドの際の
絶縁を効率良く行うことができ、またキャビティー内の
側面とモールド材との接着信頼性を上げた耐久信頼性の
ある新規なメタルベース半導体パッケージを開発したの
である。
記載のようなメタルベース回路基板とSRに、上記した
ごときアルカリ水溶液現像型の感光性樹脂組成物を開発
し、それを用いることによりキャビティーを形成する絞
り加工の縁あるいは斜面までSRを形成したことによ
り、ダム形成を省略でき、多段のワイヤーボンドの際の
絶縁を効率良く行うことができ、またキャビティー内の
側面とモールド材との接着信頼性を上げた耐久信頼性の
ある新規なメタルベース半導体パッケージを開発したの
である。
【0048】このメタルベース半導体パッケージは、メ
タルベース半導体パッケージにおいてキャビティーを形
成した場合に問題になる、1)ポッティング材流出防止
のダムの形成工程、2)ダム形成の際に発生する揮発分
またはブリード物による回路の汚染、3)パッケージ有
効面積におけるダムのスペースの無駄、4)ダムの高さ
によるマザーボードへの接続の妨害、5)SRを使用し
ない場合の配線間の絶縁信頼性の低下、6)SRを半田
ボール搭載の平坦部にのみ形成する場合の配線露出部の
配線間の絶縁信頼性低下、7)一層配線でワイヤーボン
ドパッドを多段にした場合の外側パッド部内側の配線の
露出による外側パッド部ワイヤーと配線のショート、
8)キャビティー内にSRを形成しなく、配線部分が金
メッキであることによる封止樹脂と金メッキの接着信頼
性の低下等の全てを解決することができ多くの応用が可
能になる。
タルベース半導体パッケージにおいてキャビティーを形
成した場合に問題になる、1)ポッティング材流出防止
のダムの形成工程、2)ダム形成の際に発生する揮発分
またはブリード物による回路の汚染、3)パッケージ有
効面積におけるダムのスペースの無駄、4)ダムの高さ
によるマザーボードへの接続の妨害、5)SRを使用し
ない場合の配線間の絶縁信頼性の低下、6)SRを半田
ボール搭載の平坦部にのみ形成する場合の配線露出部の
配線間の絶縁信頼性低下、7)一層配線でワイヤーボン
ドパッドを多段にした場合の外側パッド部内側の配線の
露出による外側パッド部ワイヤーと配線のショート、
8)キャビティー内にSRを形成しなく、配線部分が金
メッキであることによる封止樹脂と金メッキの接着信頼
性の低下等の全てを解決することができ多くの応用が可
能になる。
【0049】具体例としてはLGAのようにダムを実質
的に形成する余地のないパッケージにおいて、キャビテ
ィーの絞りの縁あるいは斜面をモールド樹脂のダム代わ
りする場合、一層の配線で多数のボンディングパッド
が、狭ピッチで多列に配置されていてボンディングパッ
ドが同一平面ではワイヤーボンドがワイヤーの接触で困
難あるいは歩留まり低減となり、多列を多段にする必要
のある場合で、段間の配線とワイヤーのショートを防ぐ
場合、多層の配線でも多層を形成する一層の配線で多段
のボンディングパッドをする場合などである。
的に形成する余地のないパッケージにおいて、キャビテ
ィーの絞りの縁あるいは斜面をモールド樹脂のダム代わ
りする場合、一層の配線で多数のボンディングパッド
が、狭ピッチで多列に配置されていてボンディングパッ
ドが同一平面ではワイヤーボンドがワイヤーの接触で困
難あるいは歩留まり低減となり、多列を多段にする必要
のある場合で、段間の配線とワイヤーのショートを防ぐ
場合、多層の配線でも多層を形成する一層の配線で多段
のボンディングパッドをする場合などである。
【0050】
【実施例】以下実施例により本発明を説明する。 (メタルベース基板例1)ジメチルアセトアミドを溶剤
として3,3'-ジアミノフェノキシベンゼンと3,3',4,4'-
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を当量比で
1:0.99で混合し、25℃で24時間反応させアミ
ド酸溶液を得た(PAA-A とする)。PAA-A を25μm厚
みのカプトンH(東レデュポン社製)の両面にダイコー
タを用いて塗布、100〜200℃で乾燥、220〜2
60℃でイミド化、最終乾燥した。カプトンHの両面に
形成されたPAA-A をイミド化してできたポリイミドA
(PI-Aとする)の厚さは各面とも5μmであった。25
μmのカプトンHの両面にPI-Aを5μm積層したフィル
ムをボンドプライAとする。
として3,3'-ジアミノフェノキシベンゼンと3,3',4,4'-
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を当量比で
1:0.99で混合し、25℃で24時間反応させアミ
ド酸溶液を得た(PAA-A とする)。PAA-A を25μm厚
みのカプトンH(東レデュポン社製)の両面にダイコー
タを用いて塗布、100〜200℃で乾燥、220〜2
60℃でイミド化、最終乾燥した。カプトンHの両面に
形成されたPAA-A をイミド化してできたポリイミドA
(PI-Aとする)の厚さは各面とも5μmであった。25
μmのカプトンHの両面にPI-Aを5μm積層したフィル
ムをボンドプライAとする。
【0051】また、PAA-A を25μm厚みのカプトンH
の片面に両面塗布の場合と同様にして塗布、乾燥、イミ
ド化した。カプトンHの片面に形成されたPI-Aの厚さは
3μmであった。25μmのカプトンHの片面にPI-Aを
3μm積層したフィルムをカバーフィルムAとする。
の片面に両面塗布の場合と同様にして塗布、乾燥、イミ
ド化した。カプトンHの片面に形成されたPI-Aの厚さは
3μmであった。25μmのカプトンHの片面にPI-Aを
3μm積層したフィルムをカバーフィルムAとする。
【0052】PI-Aは熱可塑性ポリイミドであり、ガラス
転移温度は198℃、ボンドプライAおよびカバーフィ
ルムAのフィルムの伸び率はそれぞれ55%、60%で
あった。次に18μm厚さの圧延銅箔(1)(BHN -02B
T ジャパンエナジー社製)、ボンドプライA、0.35
mm厚さのベース銅板(1)(C-1020 三菱伸銅社製で
両面の表面は日本電解(株)にてNi、Co等の電気メ
ッキにより接着力改善のための表面粗化処理がされてい
る)、熱可塑性ポリイミド側をベース銅板側にしたカバ
ーフィルムAをこの順に積層した後、真空中で温度25
0℃、圧力6.4MPa(65kgf/cm2 )、時間
60分でプレス成形した。この成形品をメタルベース基
板(1)とする。メタルベース基板(1)のすべての層
間の接着力は784N/m(0.8kgf/cm)以上
を確認した。
転移温度は198℃、ボンドプライAおよびカバーフィ
ルムAのフィルムの伸び率はそれぞれ55%、60%で
あった。次に18μm厚さの圧延銅箔(1)(BHN -02B
T ジャパンエナジー社製)、ボンドプライA、0.35
mm厚さのベース銅板(1)(C-1020 三菱伸銅社製で
両面の表面は日本電解(株)にてNi、Co等の電気メ
ッキにより接着力改善のための表面粗化処理がされてい
る)、熱可塑性ポリイミド側をベース銅板側にしたカバ
ーフィルムAをこの順に積層した後、真空中で温度25
0℃、圧力6.4MPa(65kgf/cm2 )、時間
60分でプレス成形した。この成形品をメタルベース基
板(1)とする。メタルベース基板(1)のすべての層
間の接着力は784N/m(0.8kgf/cm)以上
を確認した。
【0053】感光性樹脂組成物の作成 1)ポリアミド酸を含む窒素系溶媒溶液の製造 〔合成例1〕 (ポリアミド酸PA1) 反応器(攪拌機、還流冷却器および窒素導入管付き)
中、窒素雰囲気下、N、N−ジメチルアセトアミド13
5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル135g
に1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン5
3.29g(0.1825モル)を溶解し、これを攪拌
しながら、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物57.960g(0.180モル)
を乾燥固体のまま少量ずつ添加した。この間、反応器の
温度を25〜30℃に保ち、添加後20時間、窒素雰囲
気下で攪拌を継続し、固形分30%のポリアミド酸を得
た。このポリアミド酸の対数粘度は0.75であった。
中、窒素雰囲気下、N、N−ジメチルアセトアミド13
5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル135g
に1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン5
3.29g(0.1825モル)を溶解し、これを攪拌
しながら、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物57.960g(0.180モル)
を乾燥固体のまま少量ずつ添加した。この間、反応器の
温度を25〜30℃に保ち、添加後20時間、窒素雰囲
気下で攪拌を継続し、固形分30%のポリアミド酸を得
た。このポリアミド酸の対数粘度は0.75であった。
【0054】〔合成例2〕 (ポリアミド酸PA2) 合成例1の3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物のかわりに、3,3’,4,4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を同一当量用いた
以外は、合成例1と全く同様に操作して固形分30%の
ポリアミド酸を得た。これらのポリアミド酸の対数粘度
は0.65であった。
カルボン酸二無水物のかわりに、3,3’,4,4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を同一当量用いた
以外は、合成例1と全く同様に操作して固形分30%の
ポリアミド酸を得た。これらのポリアミド酸の対数粘度
は0.65であった。
【0055】〔合成例3〕 (ポリアミド酸PA3) 合成例2と同様にしてポリアミド酸を合成したが、3,
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
の量を53.066g(0.1648モル)に減少して
合成した。このポリアミド酸の対数粘度は0.21であ
った。
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
の量を53.066g(0.1648モル)に減少して
合成した。このポリアミド酸の対数粘度は0.21であ
った。
【0056】〔合成例4〕 (ポリアミド酸PA4) 反応器(攪拌機、還流冷却器および窒素導入管付き)
中、窒素雰囲気下、N,N−ジメチルアセトアミド27
0g、ジエチレングリコールジメチルエーテル270g
に1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン5
3.29g(0.1825モル)を溶解し、これを攪拌
しながら、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物58.540g(0.1818モ
ル)を乾燥固体のまま少量ずつ添加した。この間、反応
器の温度を25〜30℃に保ち、添加後20時間、窒素
雰囲気下で攪拌を継続し、固形分15%のポリアミド酸
を得た。このポリアミド酸の対数粘度は1.96であっ
た。
中、窒素雰囲気下、N,N−ジメチルアセトアミド27
0g、ジエチレングリコールジメチルエーテル270g
に1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン5
3.29g(0.1825モル)を溶解し、これを攪拌
しながら、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物58.540g(0.1818モ
ル)を乾燥固体のまま少量ずつ添加した。この間、反応
器の温度を25〜30℃に保ち、添加後20時間、窒素
雰囲気下で攪拌を継続し、固形分15%のポリアミド酸
を得た。このポリアミド酸の対数粘度は1.96であっ
た。
【0057】 2)感光性樹脂組成物の製造 〔組成物例1〕 (SR1) 配合量(重量部) 合成例1のポリアミド酸(PA1) 220 ペンタエリスリトールトリアクリレート 25 IRUGACURE907 (チバガイギー社製 以下IGC907と略す) 6 カヤキュアー DETX (日本化薬製 以下DETXと略す) 2 N,N−ジメチルアセトアミド 4
【0058】 〔組成物例2〕 (SR2) 配合量(重量部) 合成例2のポリアミド酸(PA2) 220 ペンタエリスリトールトリアクリレート 25 IGC907 6 DETX 2 N,N−ジメチルアセトアミド 4
【0059】 〔組成物例3〕 (SR3) 配合量(重量部) 合成例3のポリアミド酸(PA3) 220 ペンタエリスリトールトリアクリレート 25 IGC907 6 DETX 2 N,N−ジメチルアセトアミド 4
【0060】 〔組成物例4〕 (SR4) 配合量(重量部) 合成例1のポリアミド酸(PA4) 440 ペンタエリスリトールトリアクリレート 25 IRUGACURE907 (チバガイギー社製 以下IGC907と略す) 6 カヤキュアー DETX (日本化薬製 以下DETXと略す) 2 N,N−ジメチルアセトアミド 4
【0061】(実施例1)メタルベース基板(1)の圧
延銅箔をエッチングレジストでパターンを描き、塩化第
二銅でエッチングして銅回路100と半田付け用ランド
部400、ボンディングパッド部500を形成した。こ
れをメタルベース回路基板(1)とする。感光性ソルダ
ーレジスト(SR1)を導電体回路上で30μm厚みに
なるように塗布した後、パターン形成してSR層600
を形成した。このSR付きメタルベース回路基板のダイ
搭載部分900(18mm角)を形成するため、深さ
0.7mmの絞り加工を行った。SR層は絞り加工の下
部まで回路を被覆していた。その後、無電解でNiメッ
キ(3μm)、Auメッキ(0.5μm)からなるメッ
キ層700を形成してキャビティーダウンのLGA用の
40mm角のメタルベース半導体パッケージを得た。キ
ャビティーを形成する絞りの角度は30°であり、外側
平坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側
の最小曲率半径は1.2mmであった。また、SRの伸
びは約30%であった。絞り加工後の検査でベース銅板
(1)001、両面のポリイミド層(回路側のポリイミ
ド層200および裏面のポリイミド層300)、回路層
100、SR層600にはクラック等の外観異常は全く
検出されなかった。回路側のワイヤーボンド部や半田ボ
ール搭載部へのNi、Auメッキにおいて、SRの下地
へのメッキ液の潜りも全く観察されなかった。このメタ
ルベース半導体パッケージをPCTにかけた。PCT条
件は125℃、100%RH、220kPa(2.3kg
f/cm2 )、192Hrであった。PCT後の外観では構
成材料の浮き、剥がれは観察されなかった。SRの碁盤
目テストでも剥離はなっかた。
延銅箔をエッチングレジストでパターンを描き、塩化第
二銅でエッチングして銅回路100と半田付け用ランド
部400、ボンディングパッド部500を形成した。こ
れをメタルベース回路基板(1)とする。感光性ソルダ
ーレジスト(SR1)を導電体回路上で30μm厚みに
なるように塗布した後、パターン形成してSR層600
を形成した。このSR付きメタルベース回路基板のダイ
搭載部分900(18mm角)を形成するため、深さ
0.7mmの絞り加工を行った。SR層は絞り加工の下
部まで回路を被覆していた。その後、無電解でNiメッ
キ(3μm)、Auメッキ(0.5μm)からなるメッ
キ層700を形成してキャビティーダウンのLGA用の
40mm角のメタルベース半導体パッケージを得た。キ
ャビティーを形成する絞りの角度は30°であり、外側
平坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側
の最小曲率半径は1.2mmであった。また、SRの伸
びは約30%であった。絞り加工後の検査でベース銅板
(1)001、両面のポリイミド層(回路側のポリイミ
ド層200および裏面のポリイミド層300)、回路層
100、SR層600にはクラック等の外観異常は全く
検出されなかった。回路側のワイヤーボンド部や半田ボ
ール搭載部へのNi、Auメッキにおいて、SRの下地
へのメッキ液の潜りも全く観察されなかった。このメタ
ルベース半導体パッケージをPCTにかけた。PCT条
件は125℃、100%RH、220kPa(2.3kg
f/cm2 )、192Hrであった。PCT後の外観では構
成材料の浮き、剥がれは観察されなかった。SRの碁盤
目テストでも剥離はなっかた。
【0062】半導体チップ1000をダイアタッチ材1
100で搭載部900に接着し、金のワイヤー1200
で金メッキされたボンディングパッド部500にボンデ
ィングを行った後ポッティング材800でモールドした
場合の半導体実装後のメタルベース半導体パッケージ断
面模式図を図1に示した。配線の空気へのオープンは無
く、ダム無しにモールドでき、モールド材のキャビティ
ー外側への出っ張りは無くLGAとして好適であった。
100で搭載部900に接着し、金のワイヤー1200
で金メッキされたボンディングパッド部500にボンデ
ィングを行った後ポッティング材800でモールドした
場合の半導体実装後のメタルベース半導体パッケージ断
面模式図を図1に示した。配線の空気へのオープンは無
く、ダム無しにモールドでき、モールド材のキャビティ
ー外側への出っ張りは無くLGAとして好適であった。
【0063】(実施例2)メタルベース基板(1)の圧
延銅箔をエッチングレジストでパターンを描き、塩化第
二銅でエッチングして銅回路101、半田ボール用パッ
ド部410、千鳥型ボンディングパッド部510、52
0を形成した。感光性ソルダーレジスト(SR2)を導
電体回路上で30μm厚みになるように塗布した後、パ
ターン形成してSR層610を形成した。このSR付き
メタルベース回路基板のダイ搭載部分910(13mm
角)と千鳥型ボンディングパッドの内側のパッド部52
0のための段920を形成するため、全深さ0.5mm
の2段絞り加工を行った。1段目の絞り深さは0.17
mmであった。レジストインク層は第一段目の下部まで
覆っていた。千鳥型ボンディングパッドの外側のパッド
は絞りの無い平坦部に形成されている。その後、無電解
でNiメッキ(4μm)、Auメッキ(0.5μm)か
らなるメッキ層710を形成してキャビティーダウンの
BGA用の40mm角のメタルベース半導体パッケージ
を得た。キャビティーを形成する絞りの角度は第一段目
が40°であり、第二段目は45°であった。外側平坦
部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側の最
小曲率半径は0.85mmであった。また、SRの伸び
は約40%であった。絞り加工後の検査でベース銅板
(1)001、両面のポリイミド層(200および30
0)、銅回路101、SR層610にはクラック等の外
観異常は全く検出されなかった。回路側のワイヤーボン
ド部や半田ボール搭載部へのNi、Auメッキにおい
て、SRの下地へのメッキ液の潜りも全く観察されなか
った。このメタルベース半導体パッケージをPCTにか
けた。PCT条件は125℃、100%RH、220k
Pa(2. 3kgf/cm2 )、192Hrであった。PCT
後の外観では構成材料の浮き、剥がれは観察されなかっ
た。SRの碁盤目テストでも剥離はなかった。
延銅箔をエッチングレジストでパターンを描き、塩化第
二銅でエッチングして銅回路101、半田ボール用パッ
ド部410、千鳥型ボンディングパッド部510、52
0を形成した。感光性ソルダーレジスト(SR2)を導
電体回路上で30μm厚みになるように塗布した後、パ
ターン形成してSR層610を形成した。このSR付き
メタルベース回路基板のダイ搭載部分910(13mm
角)と千鳥型ボンディングパッドの内側のパッド部52
0のための段920を形成するため、全深さ0.5mm
の2段絞り加工を行った。1段目の絞り深さは0.17
mmであった。レジストインク層は第一段目の下部まで
覆っていた。千鳥型ボンディングパッドの外側のパッド
は絞りの無い平坦部に形成されている。その後、無電解
でNiメッキ(4μm)、Auメッキ(0.5μm)か
らなるメッキ層710を形成してキャビティーダウンの
BGA用の40mm角のメタルベース半導体パッケージ
を得た。キャビティーを形成する絞りの角度は第一段目
が40°であり、第二段目は45°であった。外側平坦
部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側の最
小曲率半径は0.85mmであった。また、SRの伸び
は約40%であった。絞り加工後の検査でベース銅板
(1)001、両面のポリイミド層(200および30
0)、銅回路101、SR層610にはクラック等の外
観異常は全く検出されなかった。回路側のワイヤーボン
ド部や半田ボール搭載部へのNi、Auメッキにおい
て、SRの下地へのメッキ液の潜りも全く観察されなか
った。このメタルベース半導体パッケージをPCTにか
けた。PCT条件は125℃、100%RH、220k
Pa(2. 3kgf/cm2 )、192Hrであった。PCT
後の外観では構成材料の浮き、剥がれは観察されなかっ
た。SRの碁盤目テストでも剥離はなかった。
【0064】半導体チップ1010をダイアタッチ材1
100で搭載部910に接着し、金のワイヤー1210
で金メッキされたボンディングパッド部510へ、金の
ワイヤー1220で金メッキされたボンディングパッド
部520にそれぞれボンディングを行い、ダム2000
を形成した後、ポッティング材800でモールドした場
合の半導体実装後のメタルベース半導体パッケージ断面
模式図を図2に示した。
100で搭載部910に接着し、金のワイヤー1210
で金メッキされたボンディングパッド部510へ、金の
ワイヤー1220で金メッキされたボンディングパッド
部520にそれぞれボンディングを行い、ダム2000
を形成した後、ポッティング材800でモールドした場
合の半導体実装後のメタルベース半導体パッケージ断面
模式図を図2に示した。
【0065】ボンディングパッド部510へのワイヤー
1210が水平に近かったがSRが絞り部に形成されて
いるため、ワイヤー1210と銅回路101とのショー
トが全くなくワイヤーボンド歩留まりが良好であった。
1210が水平に近かったがSRが絞り部に形成されて
いるため、ワイヤー1210と銅回路101とのショー
トが全くなくワイヤーボンド歩留まりが良好であった。
【0066】(比較例1〜3)実施例1で得られたメタ
ルベース回路基板1に同一パターンで種々のソルダーレ
ジストをメーカーの推奨する方法で形成した。種々のソ
ルダーレジストの内容は次のとおりである。 1.PSR4000:プラスチックBGAに多用されて
いる太陽インク(株)製の感光性エポキシ系レジストイ
ンク 2.SR−9000:フレキシブル回路基板等に使われ
る日立化成(株)製の感光性アミド系レジストインク 3.パイララックスPC1000:フレキシブル回路基
板等に用いられるデュポン(株)の感光性カバーレイフ
ィルム これらSR付きメタルベース回路基板にダイ部分100
0(18mm角)を形成するため、深さ0.7mmの絞
り加工を行った。ソルダーレジスト層は絞り加工の下部
まで回路を被覆していた。その後、無電解でNiメッキ
(3μm)、Auメッキ(0.5μm)からなるメッキ
層700を形成してキャビティーダウンのLGA用の4
0mm角のメタルベース半導体パッケージを得た。キャ
ビティーを形成する絞りの角度は30°であり、外側平
坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側の
最小曲率半径は約1.2mmの設計とした。絞り加工で
SRに割れの生じなかったパッケージについてPCTに
かけた。PCT条件は125℃、100%RH、220
kPa(2.3kgf/cm2 )、192Hrであった。
ルベース回路基板1に同一パターンで種々のソルダーレ
ジストをメーカーの推奨する方法で形成した。種々のソ
ルダーレジストの内容は次のとおりである。 1.PSR4000:プラスチックBGAに多用されて
いる太陽インク(株)製の感光性エポキシ系レジストイ
ンク 2.SR−9000:フレキシブル回路基板等に使われ
る日立化成(株)製の感光性アミド系レジストインク 3.パイララックスPC1000:フレキシブル回路基
板等に用いられるデュポン(株)の感光性カバーレイフ
ィルム これらSR付きメタルベース回路基板にダイ部分100
0(18mm角)を形成するため、深さ0.7mmの絞
り加工を行った。ソルダーレジスト層は絞り加工の下部
まで回路を被覆していた。その後、無電解でNiメッキ
(3μm)、Auメッキ(0.5μm)からなるメッキ
層700を形成してキャビティーダウンのLGA用の4
0mm角のメタルベース半導体パッケージを得た。キャ
ビティーを形成する絞りの角度は30°であり、外側平
坦部から絞り込まれる部分のソルダーレジストの外側の
最小曲率半径は約1.2mmの設計とした。絞り加工で
SRに割れの生じなかったパッケージについてPCTに
かけた。PCT条件は125℃、100%RH、220
kPa(2.3kgf/cm2 )、192Hrであった。
【0067】これらの絞り加工、無電解メッキ、PCT
後の観察結果を表1に示した。表1に示されるように絞
り加工でのSRのクラック、無電解メッキでのメッキ液
の潜り、PCTでのSRの剥がれの全ての問題点が無い
物は無く、キャビティーの斜面にSRが存在し、かつ、
耐久信頼性に優れたパッケージは得られなかった。
後の観察結果を表1に示した。表1に示されるように絞
り加工でのSRのクラック、無電解メッキでのメッキ液
の潜り、PCTでのSRの剥がれの全ての問題点が無い
物は無く、キャビティーの斜面にSRが存在し、かつ、
耐久信頼性に優れたパッケージは得られなかった。
【0068】
【表1】
【0069】(比較例4)実施例1で得られたメタルベ
ース回路基板1にSR3を導電体回路上で30μm 厚み
になるように塗布した後、パターン形成してSR層62
0を形成した。このSR付きメタルベース回路基板にダ
イ部分900(18mm角)を形成するため、深さ0.
7mmの絞り加工を行った。ソルダーレジスト層は絞り
加工の下部まで回路を被覆していた。キャビティーを形
成する絞りの角度は30°であり、外側平坦部から絞り
込まれる部分のソルダーレジストの外側の最小曲率半径
は約1.2mmの設計とした。この絞り加工品を観察し
た所、SRは絞り加工の部分で割れを生じると共に銅回
路100、ポリイミド層200も切断していてパッケー
ジとして使用できなかった。その模式図を図3に示し
た。
ース回路基板1にSR3を導電体回路上で30μm 厚み
になるように塗布した後、パターン形成してSR層62
0を形成した。このSR付きメタルベース回路基板にダ
イ部分900(18mm角)を形成するため、深さ0.
7mmの絞り加工を行った。ソルダーレジスト層は絞り
加工の下部まで回路を被覆していた。キャビティーを形
成する絞りの角度は30°であり、外側平坦部から絞り
込まれる部分のソルダーレジストの外側の最小曲率半径
は約1.2mmの設計とした。この絞り加工品を観察し
た所、SRは絞り加工の部分で割れを生じると共に銅回
路100、ポリイミド層200も切断していてパッケー
ジとして使用できなかった。その模式図を図3に示し
た。
【0070】(比較例5)実施例1で得られたメタルベ
ース回路基板1にSR4を導電体回路上で45μm 厚み
になるように塗布した後、パターン形成してレジストイ
ンク層を形成した。
ース回路基板1にSR4を導電体回路上で45μm 厚み
になるように塗布した後、パターン形成してレジストイ
ンク層を形成した。
【0071】しかし、SRの現像において未露光部でも
部分的にSRが残ってしまい、SRの現像が不十分であ
り回路として使用できない物であった。
部分的にSRが残ってしまい、SRの現像が不十分であ
り回路として使用できない物であった。
【0072】
【発明の効果】メタルを支持体としポリイミドを絶縁層
として回路加工が施され、キャビティーを有するメタル
パッケージにおいてソルダーレジストごと絞り加工して
キャビティー内にソルダーレジストが入り込んだパッケ
ージを提供することによって、液状ポッティング材用の
ダムの形成を不要にできること、ダムが無いことによる
ダムの出っ張りをパッケージの表面から無くすことがで
き、ランドグリッドアレー等が容易に製造できる、一層
配線でワイヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パ
ッド部内側の配線の露出による外側パッド部ワイヤーと
配線のショートを防止できワイヤーボンドの信頼性を上
げることができる、ポッティング材との接着性が一般的
に不十分な金メッキ配線部の露出を防ぐことからポッテ
ィング材のパッケージへの接着信頼性が増加する等、優
れた効果が得られる。
として回路加工が施され、キャビティーを有するメタル
パッケージにおいてソルダーレジストごと絞り加工して
キャビティー内にソルダーレジストが入り込んだパッケ
ージを提供することによって、液状ポッティング材用の
ダムの形成を不要にできること、ダムが無いことによる
ダムの出っ張りをパッケージの表面から無くすことがで
き、ランドグリッドアレー等が容易に製造できる、一層
配線でワイヤーボンドパッドを多段にした場合の外側パ
ッド部内側の配線の露出による外側パッド部ワイヤーと
配線のショートを防止できワイヤーボンドの信頼性を上
げることができる、ポッティング材との接着性が一般的
に不十分な金メッキ配線部の露出を防ぐことからポッテ
ィング材のパッケージへの接着信頼性が増加する等、優
れた効果が得られる。
【図1】はベース銅板001、回路側ポリイミド層20
0、裏面ポリイミド層300、銅回路100、ランド部
400、ボンディングパッド部500、SR1層60
0、Ni,Auメッキ層700、ポッティング材80
0、ダイ搭載部分900、半導体チップ1000、ダイ
アタッチ材1100、金ワイヤー1200からなる半導
体実装後のメタルベース半導体パッケージである。
0、裏面ポリイミド層300、銅回路100、ランド部
400、ボンディングパッド部500、SR1層60
0、Ni,Auメッキ層700、ポッティング材80
0、ダイ搭載部分900、半導体チップ1000、ダイ
アタッチ材1100、金ワイヤー1200からなる半導
体実装後のメタルベース半導体パッケージである。
【図2】はベース銅板001、回路側ポリイミド層20
0、裏面ポリイミド層300、銅回路101、ボールパ
ッド部410、千鳥型ボンディングパッド部510、5
20、SR2層610、Ni,Auメッキ層710、ポ
ッティング材800、ダイ搭載部分910、ボンディン
グパッド520を形成するための段920、半導体チッ
プ1010、ダイアタッチ材1110、金ワイヤ121
0、1220からなる半導体実装後のメタルベース半導
体パッケージである。
0、裏面ポリイミド層300、銅回路101、ボールパ
ッド部410、千鳥型ボンディングパッド部510、5
20、SR2層610、Ni,Auメッキ層710、ポ
ッティング材800、ダイ搭載部分910、ボンディン
グパッド520を形成するための段920、半導体チッ
プ1010、ダイアタッチ材1110、金ワイヤ121
0、1220からなる半導体実装後のメタルベース半導
体パッケージである。
【図3】はベース銅板001、回路側ポリイミド層20
0、裏面ポリイミド層300、銅回路100、ランド部
400、ボンディングパッド部500、SR3層62
0、ダイ搭載部分900からなるメタルベース半導体パ
ッケージの製造途中工程の絞り加工品である。
0、裏面ポリイミド層300、銅回路100、ランド部
400、ボンディングパッド部500、SR3層62
0、ダイ搭載部分900からなるメタルベース半導体パ
ッケージの製造途中工程の絞り加工品である。
001・・・ベース銅板 100・・・銅回路 101・・・銅回路 200・・・回路側ポリイミド層 300・・・裏面ポリイミド層 400・・・ランド部 410・・・ボールパッド部 500・・・ボンディングパッド部 510・・・千鳥型ボンディングパッド部の外側 520・・・千鳥型ボンディングパッド部の内側 600・・・SR1層 610・・・SR2層 620・・・SR3層 700、710・・・Ni,Auメッキ層 800・・・・・・・ポッティング材 900、910・・・ダイ搭載部分 920・・・・・・・ボンディングパッド部520を形
成する段 1000、1010・・・・・・・・半導体チップ 1100、1110・・・・・・・・ダイアタッチ材 1200、1210、1220・・・金ワイヤー
成する段 1000、1010・・・・・・・・半導体チップ 1100、1110・・・・・・・・ダイアタッチ材 1200、1210、1220・・・金ワイヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA00 AA13 AA14 AA20 AB16 AD01 BC12 BC31 BC43 CA00 CB21 CB25 CB57 DA18 DA20 FA43 5E315 AA09 BB01 BB16 CC15 DD09 DD15 DD17 DD25 GG07 GG13
Claims (12)
- 【請求項1】 キャビティーの少なくとも縁あるいは斜
面において、回路がソルダーレジストで保護されている
ことを特徴とするメタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項2】 キャビティーの深さが0.1mm以上、
1.5mm以下であることを特徴とする請求項1に記載
のメタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項3】 キャビティーが2段以上の絞りになって
いることを特徴とする請求項1に記載のメタルベース半
導体パッケージ。 - 【請求項4】 キャビティーを形成する絞りの角度が2
0°以上、90°以下であることを特徴とする請求項1
に記載のメタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項5】 キャビティーにおいて外側平坦部から絞
り込まれる部分のソルダーレジストの外側の曲率半径
が、ソルダーレジスト付き回路基板の厚さの1/2以
上、5倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の
メタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項6】 ベースメタルの厚みが0.15mm以
上、2.0mm以下で、絶縁層の厚みが0.005mm
以上、0.1mm以下、ソルダーレジストの厚みが0.
003mm以上、0.05mm以下であることを特徴と
する請求項1に記載のメタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項7】 メタルベース半導体パッケージ単独の特
性において、耐PCT性が96時間以上で構成材料界面
での剥がれ、変色が生じなく、無電解ニッケルを1.5
μm 以上、無電解金メッキを0.3μm 以上析出させる
工程でソルダーレジストと回路金属、有機絶縁層からな
る下地との間にメッキ液の潜りが生じないことを特徴と
する請求項1に記載のメタルベース半導体パッケージ。 - 【請求項8】 ソルダーレジストが、式(1)〔化1〕
で示される樹脂と、 【化1】 (式中、Rは構造式(2)〔化2〕 【化2】 からなる群より選ばれる四価の基である。)で表される
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成物
であることを特徴とする請求項1に記載のメタルベース
半導体パッケージ。 - 【請求項9】 パッケージの形式がMQP、BGA又は
LGAであることを特徴とする請求項1に記載のメタル
ベース半導体パッケージ。 - 【請求項10】 回路が多層構造を持っていることを特
徴とする請求項1に記載のメタルベース半導体パッケー
ジ。 - 【請求項11】 樹脂組成物の伸びが室温において10
%以上であり、その樹脂組成物をソルダーレジストとし
て用いた基板において、その基板の絞り加工で10%以
上の伸びを示し、その絞り加工された状態で、PCTを
96時間以上行なった場合において、ソルダーレジスト
が回路金属、有機絶縁層からなるソルダーレジストの下
地との間で剥がれが無く、また、無電解ニッケルメッキ
を1.5μm 以上、無電解金メッキを0.3μm 以上析
出させる工程で、ソルダーレジストと回路金属、有機絶
縁層からなるソルダーレジストの下地との間にメッキ液
の潜りを生じないことを特徴とする樹脂組成物。 - 【請求項12】 ソルダーレジストが式(1)〔化3〕
で示される樹脂 【化3】 (式中、Rは構造式(2)〔化4〕 【化4】 からなる群より選ばれる四価の基である。)で表される
繰り返し単位を有し、それの対数粘度(N,N−ジメチ
ルアセトアミド溶媒、濃度0.5g/100ml−溶
媒、35℃で測定)が0.3〜1.0dl/gであるポ
リアミド酸を含む窒素系溶媒に溶解した溶液と、(B)
光重合可能なC−C不飽和2重結合を有する化合物と、
および(C)光重合開始剤とからなる感光性樹脂組成物
であることを特徴とする請求項10に記載の樹脂組成
物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24983398A JP2000077566A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | メタルベース半導体パッケージとそれに用いる樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24983398A JP2000077566A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | メタルベース半導体パッケージとそれに用いる樹脂組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000077566A true JP2000077566A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17198871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24983398A Pending JP2000077566A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | メタルベース半導体パッケージとそれに用いる樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000077566A (ja) |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP24983398A patent/JP2000077566A/ja active Pending
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050607 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060530 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061003 |