JP2000150715A - 金属板入りプリント配線板用銅張板の製造方法 - Google Patents

金属板入りプリント配線板用銅張板の製造方法

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JP2000150715A
JP2000150715A JP10333453A JP33345398A JP2000150715A JP 2000150715 A JP2000150715 A JP 2000150715A JP 10333453 A JP10333453 A JP 10333453A JP 33345398 A JP33345398 A JP 33345398A JP 2000150715 A JP2000150715 A JP 2000150715A
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printed wiring
resin
metal plate
copper
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Morio Take
杜夫 岳
Nobuyuki Ikeguchi
信之 池口
Toshihiko Kobayashi
敏彦 小林
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内層金属板と外層金属箔との接続性、放熱
性、吸湿後の耐熱性等に優れた半導体プラスチックパッ
ケージ用プリント配線板を提供できる銅張板の製造方法
を得る。 【解決手段】 両面に円錐台形突起を備えた金属板を
用いたボールグリッドアレイの半導体プラスチックパッ
ケージ用プリント配線板において、金属板に形成された
突起が、半導体チップ側表面に形成された金属箔、及び
裏面の熱放散用ハンダボールパッド側表面に配置された
金属箔ともに強固に接触した構造のプリント配線板が得
られる銅張板の製造方法。 【効果】 内層金属板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、かつ大量生産に適した
新規な構造の半導体プラスチックパッケージ用プリント
配線板に用いる銅張板が提供された。

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
な金属板入り半導体プラスチックパッケージに関する。
得られたプリント配線板は、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
ージとしての使用に適している。本半導体プラスチック
パッケージは、ハンダ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、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
にはハンダボールを用いて、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
が公知である。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されて
いる。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、
ますます発熱量が増大することを意味し、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を改善した半導プラスチックパッケージ用プリント配
線板に用いる銅張板の製造方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、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、該金属板と表面の回路とを熱硬化性樹脂
組成物組成物で絶縁し、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、プリント配線板表面上の信号伝播回
路導体と、プリント配線板の反対面に形成された回路導
体もしくはパッケージの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、金属板とは樹脂
組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線した構造の
半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板に用い
る銅張板の製造方法において、金属板の一部にかつ両面
に形成された複数個の突起の位置に、その面積よりやや
大きめの孔をあけたプリプレグまたは樹脂シートを置
き、その外側に金属箔を配置し、加熱、加圧、好ましく
は真空下に、金属板に形成されたクリアランスホールに
樹脂を充填するとともに、複数個の金属突起部の凹部に
周囲から樹脂を流し込んで充填し、熱硬化するととも
に、突起部先端と金属箔を電気的、熱伝導的に接触させ
た半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板に用
いる銅張板を製造する方法を提供する。得られた銅張板
を用いて製造されたプリント配線板には、その表面金属
箔に熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定し、樹脂
封止し、裏面にハンダボールを接続することにより半導
体プラスチックパッケージが得られる。得られたパッケ
ージは、金属板と表層の金層箔との密着性が良好で、電
気、熱伝導性に優れ、ハンダボールの基板への密着性に
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。
さらに熱硬化性樹脂として多官能性シアン酸エステル組
成物を用いることにより、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た半導体プラ
スチックパッケージが提供される。本発明によれば、大
量生産に適し、経済性の改善された、銅張板の製造方法
が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法により製造され
た銅張板を用いて作成された半導体プラスチックパッケ
ージの構造を次に説明する。プリント配線板の厚み方向
のほぼ中央に、表裏に円錐台形の突起を形成した金属板
を配置し、その金属板の両面に形成された金属突起先端
部の表裏側は金属突起部先端が表裏面の金属箔と強固に
接触しており、クリアランスホールまたはスリット孔部
にはスルーホールをドリル、或いはレーザー等で金属板
と接触しないようにあけ、全体を金属メッキ後、表面の
金属突起部上に半導体チップ搭載用の金属箔を残し、裏
面には金属突起部先端と接触した金属箔部から回路を通
じて金属突起部直上部以外に形成されたハンダボールパ
ッドを有し、半導体チップ搭載部、ワイヤボンディング
パッド部及びボールパッド部をメッキレジストで被覆
し、ニッケルメッキ及び金メッキを行い、表面の円錐台
形上の半導体チップ搭載用金属箔部上には、電気・熱伝
導性接着剤で半導体チップを固定し、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、裏面の、金属メッキまたは貴金属メ
ッキされた円錐台形突起上の金属箔と接続したハンダボ
ールパッドをハンダで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、表裏の回路導体及び導通用の
メッキされたスルーホールは、熱硬化性樹脂組成物と絶
縁された構造となっている。
【０００６】公知のスルーホールを有する金属板プリン
ト配線板の上面に半導体チップを固定する半導体プラス
チックパッケージにおいては、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、金属平板の両面に、あら
かじめ公知のエッチング等の方法で、円錐台形の金属突
起を形成し、クリアランスホールまたはスリット孔をあ
け、両面に金属突起の面積よりやや大きめに孔をあけた
プリプレグ或いは樹脂シートを、積層成形後に突起の高
さよりやや低めになるようにして置き、その両面に金属
突起の露出高さよりやや厚めの金属箔を配置し、加熱、
加圧、好ましくは真空下に、積層成形して、内層用金属
板入り両面金属箔張積層板を製造する方法である。金属
板の形成方法としては、特に限定しないが、例えば、ま
ず金属平板の、金属突起部を形成する範囲を残して厚さ
方法に30〜70%金属板をエッチング除去した後、エッチ
ングレジストを除去する。ついでエッチングレジストを
全面に被覆した後、金属突起部を形成する箇所にエッチ
ングレジストを円形に残し、同時にクリアランスホール
又はスリット孔を形成する箇所のエッチングレジストを
除去し、両側からエッチング液にてエッチングして両面
に円錐台形状突起を形成すると同時に、クリアランスホ
ール又はスリット孔を形成する方法等で内層用金属板を
作成する。
【０００７】該円錐台形状突起と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表面を公知の方法で
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。金属板
の両面には、円錐台形状突起部面積よりやや大きめに孔
をあけたプリプレグ或いは樹脂シートを、絶縁部の高さ
が金属突起部の高さよりやや低めとなるようにして置
き、積層成形時にクリアランスホール又はスリット孔に
熱硬化性樹脂を充填すると同時に、表面の金属箔部に円
錐台形状金属突起部が表層の金属箔に食い込んで接合す
るようにして両面金属箔張積層板を作成する。
【０００８】得られた両面金属箔張積層板の、熱硬化性
樹脂の充填されたクリアランスホール又はスリット孔
に、スルーホールをメカニカルドリル或いはレーザー
等、公知の方法で金属板と接触しないようにあけ、全体
を金属メッキする。円錐台形状突起先端部が表層金属箔
と接触している箇所を、表面は半導体チップ搭載部とし
て金属箔を残す。裏面は金属突起部と接触する箇所を避
けてボールパッドを形成し、このボールパッドを金属突
起上の金属箔と回路で接続するようにして全体に公知の
方法で回路を形成する。あるいは、金属突起部面積より
やや大きめの面積を、突起部上を避けて形成したボール
パッド部以外の金属箔を突起先端径よりやや大きめにエ
ッチング除去し、必要によりデスミア処理を行ってから
金属メッキを施し、公知の方法で表裏に回路を形成す
る。少なくとも表層の半導体チップ搭載部、ボンディン
グパッド部、及び裏面のハンダボールパッド部をメッキ
レジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリン
ト配線板を作成する。その後、表面の半導体チップ搭載
部に電気・熱伝導性接着剤で半導体チップを接着固定
し、ワイヤボンディングし、樹脂封止して半導体プラス
チックパッケージとする。裏面のハンダボールパッド部
はハンダボールでマザーボードプリント配線板に接合す
る。半導体チップから発生した熱は、半導体チップ搭載
部分から熱伝導により金属板の円錐台形突起部を通って
金属板に伝達し、反対面の金属円錐台形突起を通ってハ
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。
【０００９】金属板の側面は、熱硬化性樹脂組成物で被
覆している形、露出している形、いずれの形でも良い
が、錆発生を防ぐ等の点から熱硬化性樹脂組成物で被覆
している方が好ましい。
【００１０】表裏信号回路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。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。
【００１１】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
ともボンディングパッド、反対面のハンダボール接着用
パッド以外の表面に皮膜を形成する。
【００１２】該プリント配線板の、内層金属板の円錐台
形状突起に接触した表層の金属箔上に半導体チップを、
電気・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。
【００１３】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、熱によってボールを熔融接続する。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することにより接
続する。
【００１４】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
属板等も使用され得る。
【００１５】本発明の円錐台形状突起部の高さは、特に
限定はないが、50〜150μmが好適である。また、プリプ
レグ、樹脂シート等の積層成形後の絶縁層の厚さは、金
属円錐台形状突起の高さよりやや低め、好ましくは5〜1
5μm低めとし、積層成形後に、少なくとも表層金属箔の
一部と圧力で接触させる。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0.5〜5mm、上部の径
が0〜1mmとする。
【００１６】円錐台形状突起部形成範囲は、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。反対面も同様
の大きさであるが、金属突起部と接触した金属箔の箇所
を避けてボールパッドを形成する。このボールパッドと
回路で突起上の金属箔と接続するようにして、ボールパ
ッド部と基板との接着強度を保持し、ボールに横から圧
力がかかった場合の剥離（ボールシェア強度）がしにく
いようにする。この金属板入り銅張積層板はP-BGA以外
にも一般のプリント配線板、例えばプラスチックピング
リッドアレイ用等としても使用できる。
【００１７】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ー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、１種或いは２種類以上
が組み合わせて使用される。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。
【００１８】本発明での使用に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-ジブロモー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。
【００１９】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
ポリマーが使用される。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。一般には可溶な
有機溶剤に溶解させて使用する。
【００２０】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
樹脂類とエポ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。これらは１種或
いは２種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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elastic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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】最外層の金属箔は、一般に公知のものが使
用できる。好適には厚さ3〜18μmの銅箔、ニッケル箔等
が使用される。
【００２７】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。
【００２８】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、樹脂付き金属箔も使用
できる。或いは塗料も使用できる。プリプレグ等の樹脂
層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。
【００２９】本発明の金属板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されないが、例
えば以下（図１）の方法による。 (1) 金属板全面を液状エッチングレジストで被覆し、
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
トを残し、エッチングにて金属板を所定厚み溶解した
後、エッチングレジストを除去する。再び全面をエッチ
ングレジストで被覆した後、両面の円錐台形突起を形成
する範囲内においては円錐台形突起を形成する箇所にエ
ッチングレジストを円形で残してエッチングレジストを
除去し、かつその他の部分ではクリアランスホール部の
エッチングレジストを除去し、ついで、上下から同一圧
力のエッチング液でエッチングして、表裏面に円錐台形
の突起（図１、ｅ）を形成すると同時にクリアランスホ
ール（図１、ｃ）を形成する。表裏に、金属突起部より
やや大きめの孔をあけたプリプレグ（図１、ｂ）或いは
樹脂シートを配置し、その外側に銅箔（図１、ａ）を配
置し（図１（１）の工程）、(2) 加熱、加圧、真空下
に積層成形し（図１（２）の工程）、(3) スルーホー
ル（図１、ｆ）をドリル等であけ（図１（３）の工
程）、(4) 全体を銅メッキし（図１（４）の工程）、
(5) 金属板の円錐台形上の銅箔の箇所を、表面は円錐
台形上の銅箔を半導体チップ搭載部として全面、裏面は
ハンダボールパッドを円錐台形突起部上を避けて作成
し、このハンダボールパッドを、直接金属突起部上の銅
箔と回路で接続するようにして全体に回路を形成し、ニ
ッケルメッキ、金メッキを施してプリント配線板を作成
する。(6) 表面には半導体チップ（図１、ｈ）を銀ペ
ーストで接着固定し、ワイヤボンディング後、少なくと
も半導体チップ、ワイヤ、ワイヤボンディングパッドを
樹脂封止する。裏面には、ハンダボールをパッドに溶融
接合して半導体プラスチックパッケージとする。
【００３０】
【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℃に溶融させ、
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)600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100
μm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137μmの半硬化状態
のプリプレグＢを得た。一方、内層金属板となる厚さ40
0μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板を用意し、
大きさ50mm角のパッケージの半導体チップ搭載部及びそ
の反対面の範囲のエッチングレジストを残し、両側から
130μmエッチングして中央部表裏が凸の金属板とした。
この全面に液状エッチングレジストを25μm付着させ、
中央部の半導体チップ搭載部及び裏面に形成する円錐台
形突起部となる箇所に、径200μmの円形のエッチングレ
ジストを残し、他の部分ではクリアランスホール部のエ
ッチングレジストを除去して、上下からエッチングにて
金属板を溶解し、金属板表裏の中央13mm角内に、高さ13
0μm、底部径658μm、上部径162μmの円錐台形の突起を
表に144個、裏面に64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、
その上下に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。径0.25mmのスルーホールをクリアランスホール部に
メカニカルドリルであけ、銅メッキを無電解、電解メッ
キで20μm付着させた。表裏にエッチングレジストを付
着して、表面は突起が金属箔と接触している半導体チッ
プ搭載部全面を残し、裏面は円錐台形の突起上の箇所を
避けて径0.６mmのハンダボールパッドを形成し、これを
突起部上の銅箔と回路で接続するようにして全体に回路
を形成し、レジストを溶解除去後、半導体チップ搭載
部、ワイヤボンディング部、及び裏面のボールパッド部
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部と接触して電気・熱伝導性
のある銅表面に、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、裏面に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で溶
融接合した。評価結果を表1に示す。
【００３１】比較例１ 実施例１のプリプレグＢ（図２、ａ）を2枚使用し、上
下に12μmの電解銅箔（図２、ａ）を配置し、200℃、20
kgf/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（図２、ｇ）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（図２、ｐ）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（図２、ｌ）が形成されて
おり、この上に銀ペースト（図２、ｎ）で半導体チツプ
（図２、）を接着し、ワイヤボンディング（図２、ｏ）
後、エポキシ封止用コンパウンド（図２、ｍ）で実施例
１と同様に樹脂封止し、ハンダボール（図２、ｋ）を接
合した。同様にマザーボードに接合した。評価結果を表
１に示す。
【００３２】比較例１ エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045、油化シェルエ
ポキシ＜株＞製）300部、及びエポキシ樹脂（商品名：E
SCN220F、住友化学工業＜株＞製）700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との混合溶剤に溶
解し、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10秒、樹脂流れ98μmのノーフロープリ
プレグ（プリプレグＣ）、及びゲル化時間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。このプリプレグ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
ンにてくりぬき、裏面に厚さ200μmの銅板（図３、ｄ）
を、上記ノーフロープリプレグＣ（図３、ｑ）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（図３、ｈ）を接着させ、ワイヤボンディング（図
３、ｏ）で接続後、液状エポキシ樹脂（図３ｍ）で封止
した。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。
【００３３】 表１ 項 目 実 施 例 比 較 例 １ １ ２ ボールシェア強度 1.6 ー ー (kgf) 吸湿後の耐熱性A) 常 態 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 48hrs. 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 96hrs. 異常なし 異常なし 一部剥離 120hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 吸湿後の耐熱性B) 常 態 異常なし 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし − − 168hrs. 異常なし − −
【００３４】 表１（続） 項 目 実 施 例 比 較 例 １ 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 6×1014 6×1014 200hrs. 5×1012 5×1012 5×108 500hrs. 5×1011 3×1011 < 108 700hrs. 6×1010 4×1010 ー 1000hrs. 4×1010 2×1010 ー 耐マイグレーション性（Ω） 常 態 5×1013 5×1013 4×1013 200hrs. 6×1011 4×1011 3×109 500hrs. 6×1011 4×1011 < 108 700hrs. 2×1011 1×1011 ー 1000hrs. 9×1010 8×1010 ー ガラス転移温度(℃) ２３４ ２３４ １６０ 放熱性（℃） ３３ ５６ ４８
【００３５】＜測定方法＞ 1) ボールシェア強度 径0.6mmのボールパッド部にハンダボールを付け、横か
ら押して剥離する時の強度を測定した。 2) 吸湿後の耐熱性A) 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。 3) 吸湿後の耐熱性B) 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。 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を配
置し、積層成形したものを、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、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) ガラス転移温度 ＤＭＡ法にて測定した。 7) 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。
【００３６】
【発明の効果】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といった熱硬化性樹
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、プリント配線板表面上の信号伝播回
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
ケージに用いるプリント配線板用銅張板の製造方法にお
いて、該プリント配線板の一部となる金属板に形成され
た複数個の金属突起の位置に、金属突起を設けた範囲の
面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグまたは樹脂
シートを置き、その外側に金属箔を配置し、加熱、加圧
下に金属芯に形成したクリアランスホールに樹脂を充填
するとともに、中央部の金属円錐台形突起間に樹脂を流
し込んで充填し、表裏面の金属箔と金属突起先端部とを
一部接触させる両面銅張板の製造方法を本発明は提供す
る。この両面銅張板を用いて、表面金属箔、及び裏面の
金属突起部以外に形成された熱放散用ハンダボールパッ
ドと接続する側の表面に形成された金属突起と接触する
金属箔とが電気的に接続されている構造の半導体プラス
チックパッケージ用プリント配線板を形成し、該配線板
の半導体チップ搭載部に熱伝導性接着剤で半導体チップ
を接着固定し、ワイヤボンディング、樹脂封止して得ら
れた半導体プラスチックパッケージは、裏面の同様に金
メッキされたパッドに接着されたハンダボールを溶融さ
せてマザーボードプリント配線板に接合される。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、上
側の金属円錐台形突起から金属板に伝わり、下側の円錐
台形突起を通して裏面のボールパッド部に接合されたハ
ンダボールに伝わり、マザーボードプリント配線板に拡
散することにより、内層金属芯と外層の銅箔との接続信
頼性、熱放散性に優れ、ハンダボールとの接着強度にも
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た
半導体プラスチックパッケージを提供できる両面銅張板
が提供される。また、樹脂として多官能性シアン酸エス
テル樹脂組成物を用いることにより、プレッシャークッ
カー処理後の絶縁性、耐マイグレーション性に優れた半
導体プラスチックパッケージを提供できる両面銅張板が
提供される。さらに本発明の製造法によれば、大量生産
に適しており、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用プリント配線板を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の金属芯入り半導体プラスチックパ
ッケージ用プリント配線板の製造工程図である。
【図２】 比較例１の半導体プラスチックパッケージ製
造工程図である。
【図３】 比較例２の半導体プラスチックパッケージ製
造工程図である。
【符号の説明】
ａ 銅箔 ｂ プリプレグＢ ｃ クリアランスホール ｄ 金属板 ｅ 円錐台形突起 ｆ スルーホール用孔 ｇ 表裏回路導通用スルーホール ｈ 半導体チップ ｉ 銅箔 ｊ メッキされた銅層 ｋ ハンダボール ｌ 放熱用スルーホール ｍ 封止樹脂 ｎ 銀ペースト ０ ボンディングワイヤ ｐ メッキレジスト ｑ プリプレグＣ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 敏彦 東京都葛飾区新宿６丁目１番１号 三菱瓦 斯化学株式会社東京工場内 Ｆターム(参考） 5E315 AA11 BB04 CC15 GG01

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、該金属板と表裏面
    の回路とを熱硬化性樹脂組成物で絶縁し、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、プリント配線板表
    面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パッケージの外部とハンダ
    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、金属板とは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
    チックパッケージ用プリント配線板に用いる銅張板の製
    造方法において、 金属板の一部にかつ両面に形成された複数個の突起の位
    置に、その面積よりやや大きめの孔をあけたプリプレグ
    または樹脂シートを置き、その外側に金属箔を配置し、
    加熱、加圧して金属板に形成されたクリアランスホール
    に樹脂を充填するとともに、複数個の金属板突起の間に
    も樹脂を流して充填し、外側の金属箔には突起部先端を
    一部接触させることを特徴とする半導体プラスチックパ
    ッケージ用プリント配線板に用いる銅張板の製造方法。
  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記載の銅張板の製造方法。
  3. 【請求項３】 該熱硬化性樹脂が、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
    銅張板の製造方法。
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