JP2001044312A - 金属製スティフナ付き配線基板 - Google Patents

金属製スティフナ付き配線基板

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JP2001044312A JP11216641A JP21664199A JP2001044312A JP 2001044312 A JP2001044312 A JP 2001044312A JP 11216641 A JP11216641 A JP 11216641A JP 21664199 A JP21664199 A JP 21664199A JP 2001044312 A JP2001044312 A JP 2001044312A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】打ち抜きで切断形成された金属製スティフナの
バリ取り作業を要することなく、基板への接着時におけ
る片当りを防止し、接着剤の接着面の外縁への流出の防
止、さらにはスティフナの傾斜を防ぐ。 【解決手段】金属製スティフナ21を、切断面26、2
7のバリ20が突出する側の平面24を配線基板11側
にして接着した。この接着構造のため、プレス機械でス
ティフナ21を押付ける際、その押圧用平面はバリ20
に当接することなく、ダレ発生側の平面23に当接する
から、片当り状態とならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子(半導
体集積回路素子)等の電子部品の実装に用いられる金属
製スティフナ付き配線基板(ICパッケージ)に関す
る。詳しくは配線基板に金属製スティフナ(補強板又は
支持体ともいわれる)が接着(接合)され、その金属製
スティフナに形成された穴若しくは切欠き等の開口の部
位に、半導体素子、要すればさらには別の電子部品(電
子素子)を実装するのに使用される金属製スティフナ付
き配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、この種の金属製スティフナ付き
配線基板1の一例を示したものであり、図示しない配線
層を有する配線基板(以下、単に基板ともいう)11の
上面13に、例えば中央に開口25を備えて平面視、枠
状に形成されてなる金属製スティフナ21が接着された
ものである。このものは、その後、開口25内における
基板11の上に半導体素子100がフリップチップ接合
方式で接続されて表面実装され、さらに半導体素子10
0から発生する熱を放熱させるべく同素子の上面に放熱
フィンなどをもつ放熱部材120が取りつけられる。な
お、このような放熱部材120は、放熱効率の向上のた
めや重量が半導体素子100のみにかからないようにス
ティフナ21の上面にも接着されて取り付けられること
がある。
【0003】一方、配線基板11に接着される金属製ス
ティフナ(以下、単にスティフナともいう)21は、銅
若しくは銅合金などの薄板を切断して形成され、表面に
メッキ層が形成されたものである。このスティフナ21
は、従来は加工精度の点などから、放電加工やレーザー
加工などで所定形状に切断、形成されていたが、近時は
コストダウンのため、プレスによる打ち抜きで切断(せ
ん断)形成されるようになってきている。このスティフ
ナ21は、接着剤31を介して基板11に接着される
が、打ち抜きで切断形成されたスティフナを用いた場合
には従来次のような問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、基板11に
対するスティフナ21の接着面においてはその外縁から
接着剤31が流出(染み出し)しないように、接着面の
外縁21a、21bより若干内側(接着面の中央寄り部
位)に控えるようにして接着剤が塗布され、或いは基体
(樹脂シート)に接着剤を含ませた接着シートが介装さ
れるが、図3中の拡大図に示したように、同外縁21
a、21bの一部から接着剤31が流出し、外観不良が
発生する問題があった。また、特にスティフナ21を基
板11に接着した後に、半導体素子100を搭載するタ
イプのものでは、外縁21bから流れ出した接着剤31
が半導体素子100と基板11とを接続する端子(ハン
ダバンプなど)を覆ってしまい、半導体素子100と基
板11との電気的接続が不良となることがあった。本願
発明者らにおいてこの問題の発生原因について種々の角
度から検討した結果、次のことが判明した。
【0005】このような打ち抜き品は、その製造形態に
起因し、図4に誇張して示したように切断面(輪郭)2
6、27に沿ってその一方(図4下)の平面(図4下の
主面)23の寄り縁には不可避的にダレ29が発生し、
他方の平面24の寄り縁には同平面24から突出するよ
うにバリ(かえり)20が不可避的に発生する。このよ
うなバリ20は高さや幅が最小で数μmで最大でも5〜
25μm程度と極めて微小であることから、従来はこれ
を除去することなく、しかもダレ又はバリの発生側の平
面を区別することなくして基板11に接着していた。
【0006】一方、接着剤の流出のある金属製スティフ
ナ付き配線基板を調査してみると、そのバリ20が上面
にあるもの、つまりバリ20が基板11の接着面側にな
いものに集中していることが判明した。そこで、さらに
調査した結果、その流出状況は表面側におけるバリ20
の高い部位及びその近傍で多いこと、さらには、そのよ
うな流出のあるものでは、その流出側が低位となすよう
にスティフナ21の表面に僅かではあるが傾斜がつくこ
とも判明した。こうした問題の発生原因は次のように考
えられる。
【0007】プレスによる打ち抜きで切断形成される金
属製スティフナに発生するバリが、一方の平面から突出
する高さ(以下単にバリの高さという)は、打ち抜きに
用いるポンチやダイスの状況(摩耗状態など)によるた
め、スティフナ21の平面的輪郭に沿って一定ではな
い。すなわち、バリのうちの一部のみ、或いはスティフ
ナの一辺に沿う部位のバリが、相対的に高くなることが
ある。一方、接着する際には、プレス機械により高精度
に仕上られた金属製可動盤の押圧用平面をスティフナの
上側の平面に当接させて押付ける。このようにしてステ
ィフナの平面を押圧する際には、押圧用平面がバリの高
いところに強く当ることから、そのバリの部位に押圧力
が集中する、いわゆる片当り(片効き)状態となり、そ
の部位及び近傍にある接着剤が強く押しつけられるため
に流出する。接着剤流出の発生原因はこのように考えら
れる。
【0008】そして、このような流出があると、流出部
分ではその分接着剤31の層の厚さが薄くなるために、
スティフナ21が傾斜し、放熱部材120を接着した際
の精度が低下してしまう。なお、こうした問題を解消す
るには、事前にスティフナ21のバリ取り(面取り)を
することも考えられるが、そのようにすれば工程数が増
加し、コストアップを招いてしまう。
【0009】本発明は、前記問題点及びその発生原因に
着目してなされたもので、その目的は、打ち抜きで切断
形成された金属製スティフナのバリ取り作業を要するこ
となく、それの基板への接着時における片当りを防止
し、接着剤の接着面の外縁への流出の防止、さらにはス
ティフナの傾斜のない、金属製スティフナ付き配線基板
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明は、配線基板に、打ち抜きで切断形成された
金属製スティフナが接着剤で接着されてなる半導体素子
実装用の金属製スティフナ付き配線基板において、前記
金属製スティフナを、その打ち抜き切断面のバリが突出
する側の平面を配線基板側にして接着してなることを特
徴とする。
【0011】本発明においては、このように金属製ステ
ィフナが接着されているため、プレス機械側の押圧用平
面で押付ける際には、同押圧用平面がスティフナのバリ
に当接することなく、常に、ダレ発生側の平面に当接し
て略均一に押付けられたものである。したがって、従来
のように高さの高いバリ部位に押圧用平面が当接して押
圧するために片当り状態となることが防止される結果、
接着剤の接着面の外縁への流出といった問題を解消でき
るとともに、スティフナの傾斜も防止できる。
【0012】なお、接着後における前記接着剤の層の厚
さは、結果として均一となるが、その厚さ(平均厚さ)
は、前記バリの最大高さより大きく(厚く)なるように
するとよい。ここにバリの最大高さとは、金属製スティ
フナの平面から突出するバリのうち同平面からの最大の
高さをいう。このようにしておけば、バリは高さ的にみ
るとその先端が接着剤の層にあるに止まり、配線基板へ
食い込むなどの影響がないためである。しかも、本発明
においては、ダレ発生側の平面を押圧する時に片当り状
態とならないことに加えて、このバリが接着剤の流出
(染み出し)防止のダム作用をなすため、接着剤の流出
の発生を積極的に防止する効果もある。
【0013】このダム作用の点からは、接着剤の層の厚
さは、前記金属製スティフナのバリの高さに近いほうが
よい。一方、バリの高さは経験的にみると、数μm〜2
0μm程度の範囲でバラツキがある。したがって、接着
剤の層の厚さはバリの高さによって適宜の厚さに変えれ
ばよいが、バリのダム作用及びバリの高さのバラツキを
考慮すると、接着剤の層の厚さは50μm以上に設定す
るのが好ましい。ただし、あまり厚いとダム作用も期待
できないし、接着の安定性も低下する。これらのことよ
り、接着剤の層の厚さは50〜150μm、さらには8
0〜120μmとするのが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1、2を
参照しながら詳細に説明する。図1は、本形態の金属製
スティフナ付き配線基板1を示す断面図及びその要部の
拡大図、図2は図1の一部破断平面図である。この金属
製スティフナ付き配線基板1は複数の配線層を有して公
知の手法によって積層、形成されたオーガニック基板1
1と、打ち抜きで切断形成された銅製スティフナ21と
を主体とし、例えばLGA(ランドグリッドアレイ)タ
イプをなすように次のように構成されている。
【0015】すなわち、基板11は、複数の配線層(図
示せず)を備え、平面視、略正方形の平板形状に形成さ
れてなるもので、上面13には実装する半導体素子の電
極と接続される多数の端子15を備えたダイアタッチ部
が形成されている。そして基板11の図示下面14には
マザーボード(プリント基板)への接続用の端子17が
多数配置されており、これらの端子等には、Niメッキ
及び金メッキがかけられており、ハンダバンプ(図示し
ない)が形成されている。
【0016】このような基板11の上面13には、本例
では板厚が1mm程度で、プレスによる打ち抜きで切断
形成された銅製のスティフナ21が、熱硬化性の例えば
エポキシ系の接着剤31で接着されている。ただし、ス
ティフナ21は基板11と同大、同形状の正方形で、中
央には略正方形の開口25が設けられている。そして、
スティフナ21の平面23、24のうち、切断面26、
27つまり開口25の内周側面(壁面)26又は外周側
面27におけるバリ20の突出側をなす平面24側が基
板11の上面13に対面するようにして接着され、反対
のダレのある平面23側が上面とされている。なお本形
態では、スティフナ21にはその全面に図示はしないが
ニッケルメッキ層及び最表面に金メッキ層が形成されて
いる。
【0017】このような金属製スティフナ付き配線基板
1は、基板11の上面13に、接着剤31としてスティ
フナ21の平面形状と略同形状にカットされ、接着時に
おいて例えばその厚さТが100μm程度をなす接着シ
ートを配置するか、流体状の接着剤を塗布する。なお、
接着シート又は接着剤の塗布の幅W1は、図2中、破線
及び破断部に示したようにスティフナ21の幅W2より
小さめ、つまりその側端が接着面の中央寄り部位に幾分
引下るように設定するのが好ましい。そして、接着剤3
1の上にスティフナ21を位置決めし、図示しないプレ
ス機械の押圧用平面をスティフナ21の上の平面(以下
上面という)23に当接するようにして押付け、例えば
175℃で2時間加圧する。
【0018】こうすることでスティフナ21は上の平面
23に圧着され、スティフナ付き配線基板1が製造され
る。このスティフナ21の接着のためのプレス過程にお
いては、スティフナ21の上面23にプレス機械の押圧
用平面の全体がぴたりと当接する。また、バリ20の高
さは最大高さHが例えば30μm以下となるように設
定、管理されており、接着後における接着剤31の層の
厚さТより小さい。したがって、本形態では接着時にプ
レス機械の押圧用平面がスティフナ21の上面23に片
当りとなることもないし、バリ20が基板11の上面1
3に当接あるいは食い込むこともない。
【0019】かくして、スティフナ21及び接着剤31
が均等に加圧されることに加え、バリ20が接着剤の流
出防止のダム作用をなすことともあいまって、接着剤3
1が接着面の外縁に流出すことが防止されるし、スティ
フナ21の傾斜が防止される。なお、こうして形成され
た金属製スティフナ付き配線基板1は、その後、半導体
素子が実装され、その半導体素子及び金属製スティフナ
の上面23に放熱部材が接着されるが、この際には放熱
部材の傾きもない精度の高い半導体装置となすことがで
きる。
【0020】前記スティフナ21は、外形が正方形で中
央に半導体素子搭載用の正方形の開口25があるものと
したが、本発明においては打ち抜きで切断形成された金
属製スティフナであれば、切断面には一方の平面側に突
出するようにバリが発生することから、外形や開口の輪
郭、形状にかかわらず同様の効果がある。図2中、2点
鎖線で示したように、中央の開口25に加えてスティフ
ナ21の幅部の中間に電子部品の実装部位をなす別の開
口35があるものでも同様である。
【0021】なお、スティフナの材質は強度や熱伝達
(伝導)の点から銅又は銅合金が広く用いられている
が、本発明ではこれらに限定されるものではない。ステ
ンレス合金、アルミニウム、42アロイ、コバールなど
であっても、打ち抜きで切断形成された金属製スティフ
ナであればその製造に基づいて同様にバリが発生するこ
とから、本発明の構成とすることで前記形態と同様に奏
効する。
【0022】また、前記形態では本発明をなす配線基板
を樹脂製のもので具体化したが、セラミック製であって
も、打ち抜きで切断形成された金属製スティフナが接着
剤で接着されてなる配線基板においては同様の効果があ
ることは明らかであり、同様に適用できる。さらに前記
においてはLGAタイプのスティフナ付き配線基板とし
て具体化したが、BGA(ボールグリッドアレイ)タイ
プ、PGA(ピングリッドアレイ)タイプなど、プリン
ト基板や外部回路基板との接続方式にかかわらず広く適
用できる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属製スティフナ付き配線基板によれば、金属製ステ
ィフナのバリ取り作業を要することなく、スティフナの
基板への接着の際の押圧時における片当りが防止される
ため、接着面の外縁への接着剤の流出やスティフナの傾
きを防止できる。すなわち、コストの上昇を招くことな
く、金属製スティフナ付き配線基板の品質の向上が図ら
れる。しかも、本発明においてはバリが接着剤の流出防
止のダム作用をなしていることもあることから、その効
果には著しいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属製スティフナ付き配線基板の
実施形態例の断面図及びその要部拡大図。
【図2】図1の金属製スティフナ付き配線基板の一部破
断平面図。
【図3】従来の金属製スティフナ付き配線基板の問題点
の説明用断面図。
【図4】従来の金属製スティフナを説明するバリを誇張
した説明用断面図。
【符号の説明】
1 金属製スティフナ付き配線基板 11 基板 31 接着剤 21 金属製スティフナ 20 スティフナのバリ 25 開口 H バリの高さ Т 接着剤の層の厚さ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板に、打ち抜きで切断形成された
    金属製スティフナが接着剤で接着されてなる半導体素子
    実装用の金属製スティフナ付き配線基板において、 前記金属製スティフナを、その打ち抜き切断面のバリが
    突出する側の平面を配線基板側にして接着してなること
    を特徴とする金属製スティフナ付き配線基板。
  2. 【請求項2】 前記接着剤の層の厚さを、前記バリの最
    大高さより大きくしたことを特徴とする請求項1に記載
    の金属製スティフナ付き配線基板。
  3. 【請求項3】 前記接着剤の層の厚さを50〜150μ
    mとしたことを特徴とする請求項2に記載の金属製ステ
    ィフナ付き配線基板。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008311295A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板の製造方法
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DE102016209903A1 (de) 2015-06-11 2016-12-15 Aikokiki Manufacturing Co., Ltd. Leiterplatte und Elektronikvorrichtung

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