JP2001102480A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストを削減することができると共に放
熱性が高く、しかも大きな容量で電源をとったりグラン
ドをとったりすることができる半導体パッケージを提供
する。 【解決手段】 放熱用金属板１の表面に絶縁樹脂層２を
設ける。絶縁樹脂層２に底面に放熱用金属板１が露出す
る開口部３とビアホール４をそれぞれ形成すると共に、
開口部３内に半導体搭載用キャビティ５を形成する。絶
縁樹脂層２の表面からビアホール４の内周及びビアホー
ル４の底面に亘る導体層６を設ける。半導体搭載用キャ
ビティ５は絶縁樹脂層２に開口部３等を加工することに
よって形成することができる。また放熱用金属板１はビ
アホール４内の導体層６を介して絶縁樹脂層２の表面の
導体層６に導通接続されており、放熱用金属板１の熱も
絶縁樹脂層２の表面の導体層６に伝熱され易くなってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放熱用金属板を基
板として設けた半導体パッケージ及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの集積度の高度化に伴って発
熱量が増大しており、これに対処するために、半導体Ｉ
Ｃを搭載する半導体パッケージとして、放熱用の金属板
を基板として積層することによって、放熱性を高めるよ
うにしたものが提供されている。このような半導体パッ
ケージは、回路板に放熱用金属板を積層することによっ
て形成されているものであり、その一例を図３に示す。

【０００３】放熱用金属板１は表面側の中央部にハーフ
エッチングなどで凹部１０が凹設してある。また回路板
１１は絶縁板１２の中央部に表裏に開口する開口部１３
を設けると共に必要に応じて表裏に開口するスルーホー
ル１４を設け、表面や裏面に回路６ａ，６ｂとなる導体
層６を設けると共にスルーホール１４の内周に回路６
ａ，６ｂを接続する接続回路６ｃとなる導体層６を設け
て形成してある。放熱用金属板１と回路板１１を積層す
る接着剤１５としては、ガラス布等の基材にエポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂を含浸すると共に半硬化状態に乾燥
して調製されるプリプレグや、シート状の接着剤など、
シート状物が用いられるものであり、このシート状接着
剤１５には上記凹部１０と開口部１３に対応する個所に
型抜き開口１６が設けてある。

【０００４】そして放熱用金属板１に回路板１１を積層
するにあたっては、図３（ａ）のように放熱用金属板１
の表面にシート状接着剤１５を介して回路板１１を重
ね、シート状接着剤の型抜き開口１６を介して凹部１０
と開口部１３を合致させるように放熱用金属板１と回路
板１１とを位置合わせし、そして加圧しながら加熱する
ことによってシート状接着剤１５を溶融・硬化させるこ
とによって行なうことができるものであり、このシート
状接着剤１５による絶縁接着層１７で放熱用金属板１に
回路板１１を積層一体化した、図３（ｂ）のような半導
体パッケージを作製することができるものである。

【０００５】このように作製される半導体パッケージに
あって、放熱用金属板１の凹部１０と回路板１１の開口
部１３によって半導体搭載用キャビティ５が形成される
ものであり、この半導体搭載用キャビティ５にＩＣなど
の半導体チップ１８を搭載して半導体チップ１８と回路
板１１の回路６ａの間にワイヤーボンディングすると共
に樹脂封止することによって、半導体装置に仕上げるこ
とができるものである。そしてこのものでは、半導体チ
ップ１８から発熱される熱は、半導体搭載用キャビティ
５の底面において放熱用金属板１に伝熱され、放熱用金
属板１から放熱されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のように作
製される半導体パッケージは、放熱用金属板１と回路板
１１を積層して形成されていると共に半導体搭載用キャ
ビティ５は放熱用金属板１の凹部１０と回路板１１の開
口部１３から形成されている。従って、放熱用金属板１
と回路板１１を積層する接着工程が必要となると共に、
この積層にあたって凹部１０と開口部１３を正確に位置
合わせする必要があって歩留まりが悪く、さらに接着剤
１５が放熱用金属板１の凹部１０に流れ込んで半導体搭
載用キャビティ５の底面が接着剤１５で覆われないよう
に制御することが難しいために歩留まりが一層悪くな
り、製造コストの上で問題があった。

【０００７】また、回路板１１と放熱用金属板１とを積
層する絶縁接着層１７は電気絶縁性を有するために熱の
伝導性も低いものであり、しかも回路板１１も絶縁板１
２を基板として形成されており、熱の伝導性も低い。従
って放熱用金属板１の熱は絶縁接着層１７や回路板１１
の断熱作用で回路板１１の表面側へは伝熱され難く、放
熱用金属板１からの放熱はもっぱら回路板１１と反対側
の片面からのみ行なわれることになり、放熱性能に限界
があるという問題があった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、製造コストを削減することができると共に放熱性
が高く、しかも大きな容量で電源をとったりグランドを
とったりすることができる半導体パッケージ及びその製
造方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体パッ
ケージは、放熱用金属板１の表面に絶縁樹脂層２を設
け、絶縁樹脂層２に底面に放熱用金属板１が露出する開
口部３とビアホール４をそれぞれ形成すると共に、開口
部３内に半導体搭載用キャビティ５を形成し、絶縁樹脂
層２の表面からビアホール４の内周及びビアホール４の
底面に亘る導体層６を設けて成ることを特徴とするもの
である。

【００１０】また本発明に係る半導体パッケージの製造
方法は、放熱用金属板１の表面に絶縁樹脂層２を設け、
絶縁樹脂層２に穴明け加工を行なって底面に放熱用金属
板１が露出する開口部３とビアホール４をそれぞれ形成
すると共に、開口部３内に半導体搭載用キャビティ５を
形成し、絶縁樹脂層２の表面からビアホール４の内周及
びビアホール４の底面に亘ってメッキを施すことによっ
て導体層６を設けることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１２】放熱用金属板１は銅やアルミニウムなどの
熱伝導性及び電気伝導性の良好な金属で形成されるもの
であり、この放熱用金属板６の裏面にはＮｉメッキ２１
が施してあると共に、表面（上面）は酸化剤を用いた黒
化処理をして粗面化してある。

【００１３】そしてまずこの放熱用金属板１の表面に図
１（ａ）のように絶縁樹脂層２を設ける。この絶縁樹脂
層２は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を放熱用金属
板１の表面に塗布して硬化させることによって形成する
ことができるが、その他、銅箔等の金属箔の片面に熱硬
化性樹脂を塗布すると共に半硬化させて樹脂層を設ける
ことによって形成した樹脂付金属箔を用い、放熱用金属
板１の表面に樹脂付銅箔を樹脂層の側で重ねて加熱・加
圧成形して、この樹脂層による絶縁樹脂層２を放熱用金
属板１に積層接着し、この後に金属箔をエッチングして
剥離することによって、絶縁樹脂層２を形成するように
してもよい。ここで、絶縁樹脂層２の樹脂は、積層板を
ビルドアップ工法で製造する際に用いるビルドアップ樹
脂であり、絶縁樹脂層２の厚みは４０〜１００μｍ程度
が好ましい。

【００１４】次に、半導体搭載用キャビティ５を形成す
る位置において、形成する半導体搭載用キャビティ５と
同じ平面の大きさ・形状で絶縁樹脂層２に孔明けをし、
図１（ｂ）のように絶縁樹脂層２に開口部３を形成す
る。絶縁樹脂層２に形成したこの開口部３の底面には放
熱用金属板１の表面が露出している。この孔明けの加工
は、絶縁樹脂層２を感光性樹脂で形成した場合には、露
光・現像の処理によって行なうことができる。また絶縁
樹脂層２をレーザー加工用の樹脂で形成した場合には、
レーザー照射によって絶縁樹脂層２に孔明けをすること
ができる。

【００１５】このように絶縁樹脂層２に孔明けをして開
口部３を形成した後、この開口部３内において放熱用金
属板１の表層部を座ぐって凹部２２を加工し、図１
（ｃ）のように、絶縁樹脂層２の開口部３とこの凹部２
２とからなる半導体搭載用キャビティ５を形成する。こ
の凹部２２の座ぐり加工は、絶縁樹脂層２の開口部３を
通してエッチング液を放熱用金属板１に作用させてハー
フエッチングすることによって、行なうことができ、絶
縁樹脂層２がマスクとなって、開口部３と同じ形状・大
きさで凹部２２を加工することができるものである。こ
こで、レーザー加工で絶縁樹脂層２に開口部３を形成す
る場合、開口部３を形成した後にさらにレーザー照射を
継続することによって、レーザーで放熱用金属板１に凹
部２２を座ぐり加工することも可能である。

【００１６】尚、放熱用金属板１の表面の絶縁樹脂層２
の厚みを４００μｍ程度以上に厚く形成しておけば、こ
の絶縁樹脂層２に形成する開口部３は所定の深さを有す
るので、開口部３だけで半導体搭載用キャビティ５を形
成することが可能であり、この場合には図１（ｃ）のよ
うな放熱用金属板１の凹部２２の加工は不要になる。

【００１７】上記のように、半導体搭載用キャビティ５
は、絶縁樹脂層２に開口部３を孔明け加工したり、さら
にこの開口部３の個所において放熱用金属板１に凹部２
２を加工したりすることによって形成することができる
ものであり、従来の図３の場合のように、放熱用金属板
１の凹部１０と回路板１１の開口部３を正確に位置合わ
せして両者を積層接着するような必要がなくなると共
に、接着剤１５が流れ込むのを防止するような必要もな
くなり、製造が容易になって歩留まりを向上させること
ができ、製造コストを低減することが可能になるもので
ある。

【００１８】次に、さらに絶縁樹脂層２に孔明け加工を
し、図１（ｄ）のように底面が放熱用金属板１の表面で
形成される有底のビアホール４を形成する。ビアホール
４の加工は、絶縁樹脂層２を感光性樹脂で形成した場合
には、露光・現像の処理によって行なうことができ、ま
た絶縁樹脂層２をレーザー加工用の樹脂で形成した場合
には、レーザー照射によって行なうことができる。

【００１９】上記のようにして半導体搭載用キャビティ
５とビアホール４を加工した後、無電解銅メッキなどの
無電解メッキ及び電気銅メッキなどの電気メッキを行な
うことによって、図１（ｅ）のようにメッキ層２３を形
成する。このメッキ層２３は放熱用金属板１や絶縁樹脂
層２の露出する外面の全面に亘って、すなわち放熱用金
属板１の裏面と側面、絶縁樹脂層２の表面からビアホー
ル４の内周及びビアホール４の底面、半導体搭載用キャ
ビティ５の内周及び底面に形成されるものである。

【００２０】この後、ドライフィルムなどのエッチング
レジストによる被覆、露光、現像、エッチングの既知の
各工程を経て、メッキ層２３のうち不要な部分を除去す
ると共に必要部分を金属の導体層６，２４，２５として
残す。また放熱用金属板１の裏面に図１（ｆ）のように
マスク２４を施して表面処理をした後に、マスク２４を
剥離して、外形加工をすることによって、図１（ｇ）及
び図２に示すような半導体パッケージを得ることができ
るものである。この半導体パッケージにあって、導体層
６は絶縁樹脂層２の表面からビアホール４の内周及びビ
アホール４の底面に亘るように設けられており、導体層
２４は絶縁樹脂層２の表面から半導体搭載用キャビティ
５の内周及び半導体搭載用キャビティ５の底面に亘るよ
うに設けられている。また導体層２５は絶縁樹脂層２の
表面に設けられている。

【００２１】そして上記のように作製される半導体パッ
ケージの半導体搭載用キャビティ５に、図１（ｇ）に想
像線で示すようにＩＣなどの半導体チップ１８を搭載す
ると共に半導体チップ１８を絶縁樹脂層２の表面の導体
層６，２４で形成される回路にワイヤーボンディング
し、さらに樹脂封止をすることによって、半導体装置に
仕上げることができるものである。図１において２６は
導体６，２５で形成される回路に設けた半田ボールであ
り、半導体パッケージをＢＧＡとして形成する場合の端
子となるものである。

【００２２】上記のように、半導体チップ１８は半導体
搭載用キャビティ５内において放熱用金属板１の表面に
搭載されているので、半導体チップ１８から発熱された
熱は放熱用金属板１に伝熱され、放熱用金属板１から放
熱される。ここで、放熱用金属板１はバイヤホール４内
の導体層６を介して絶縁樹脂層２の表面の導体層６に導
通接続されており、さらに放熱用金属板１は半導体搭載
用キャビティ５内の導体層２４を介して絶縁樹脂層２の
表面の導体層２４に導通接続されている。従って放熱用
金属板１は絶縁樹脂層２の表面の導体層６，２４に導通
接続されているものであり、放熱用金属板１の熱もビア
ホール４や半導体搭載用キャビティ５を通して絶縁樹脂
層２の表面の導体層６，２４に伝熱され易くなってお
り、放熱用金属板１の熱は、絶縁樹脂層２と反対側の放
熱用金属板１の裏面から放熱される他に、絶縁樹脂層２
の表面からも放熱されるものであり、放熱用金属板１の
放熱性を高めることができるものである。尚、図２のよ
うに、絶縁樹脂層２の表面の導体層２４の個所で絶縁樹
脂層２にスルーホール２７を設けると共にスルーホール
２７にスルーホールメッキを設け、絶縁樹脂層２の表面
の導体層２４をスルホール２７で放熱用金属板１と導通
接続するようにすることもできる。特に半導体搭載用キ
ャビティ５内に導体層２４を設けない場合にも絶縁樹脂
層２の表面の導体層２４を放熱用金属板１と導通接続す
ることが可能になる。

【００２３】また上記のように、放熱用金属板１はビア
ホール４や半導体搭載用キャビティ５を通して絶縁樹脂
層２の表面の導体層６，２４に導通接続されている。従
って放熱用金属板１を電源に接続することによって、放
熱用金属板１から絶縁樹脂層２の表面の導体層６，２４
で形成される電源用回路に給電することができるもので
あり、放熱用金属板１を利用して大きな容量で電源をと
ることが可能になるものである。あるいは、放熱用金属
板１をグランドに接続することによって、絶縁樹脂層２
の表面の導体層６，２４で形成されるグランド用回路か
ら放熱用金属板１を介してグランドに接地することがで
きるものであり、放熱用金属板１６を利用して大きな容
量でグランドをとることが可能になるものである。

【００２４】

【発明の効果】上記のように本発明に係る半導体パッケ
ージは、放熱用金属板の表面に絶縁樹脂層を設け、絶縁
樹脂層に底面に放熱用金属板が露出する開口部とビアホ
ールをそれぞれ形成すると共に、開口部内に半導体搭載
用キャビティを形成し、絶縁樹脂層の表面からビアホー
ルの内周及びビアホールの底面に亘る導体層を設けるよ
うにしたので、半導体搭載用キャビティは絶縁樹脂層に
開口部等を加工することによって形成することができ、
従来のように、放熱用金属板の凹部と回路板の開口部を
正確に位置合わせして両者を積層接着するような必要が
なくなると共に、接着剤が流れ込むのを防止するような
必要もなくなり、製造が容易になって歩留まりを向上さ
せることができ、製造コストを低減することが可能にな
るものである。また放熱用金属板はビアホール内の導体
層を介して絶縁樹脂層の表面の導体層に導通接続されて
いるものであり、放熱用金属板を電源に接続することに
よって、放熱用金属板から絶縁樹脂層の表面の導体層に
給電することができ、放熱用金属板を利用して大きな容
量で電源をとることが可能になると共に、あるいは放熱
用金属板をグランドに接続することによって、絶縁樹脂
層の表面の導体層から放熱用金属板を介して接地するこ
とができ、放熱用金属板を利用して大きな容量でグラン
ドをとることが可能になるものである。しかもこのよう
に放熱用金属板はビアホール内の導体層を介して絶縁樹
脂層の表面の導体層に導通接続されている結果、放熱用
金属板の熱もビアホールの導体層を通して絶縁樹脂層の
表面の導体層に伝熱され易くなっており、放熱用金属板
の熱を、絶縁樹脂層と反対側の裏面から放熱させる他
に、絶縁樹脂層の表面の導体層に伝熱して絶縁樹脂層の
表面からも放熱させることができ、放熱用金属板の放熱
性を高めることができるものである。

【００２５】また本発明に係る半導体パッケージの製造
方法は、放熱用金属板の表面に絶縁樹脂層を設け、絶縁
樹脂層に穴明け加工を行なって底面に放熱用金属板が露
出する開口部とビアホールをそれぞれ形成すると共に、
開口部内に半導体搭載用キャビティを形成し、絶縁樹脂
層の表面からビアホールの内周及びビアホールの底面に
亘ってメッキを施すことによって導体層を設けるように
したので、絶縁樹脂層に開口部等を加工することによっ
て半導体搭載用キャビティを形成することができ、従来
のように、放熱用金属板の凹部と回路板の開口部を正確
に位置合わせして両者を積層接着するような必要がなく
なると共に、接着剤が流れ込むのを防止するような必要
もなくなり、製造が容易になって歩留まりを向上させる
ことができ、製造コストを低減することが可能になるも
のである。またビアホール内の導体層を介して放熱用金
属板を絶縁樹脂層の表面の導体層に導通接続させること
ができるものであり、放熱用金属板を電源に接続するこ
とによって、放熱用金属板から絶縁樹脂層の表面の導体
層に給電することができ、放熱用金属板を利用して大き
な容量で電源をとることが可能になると共に、あるいは
放熱用金属板をグランドに接続することによって、絶縁
樹脂層の表面の導体層から放熱用金属板を介して接地す
ることができ、放熱用金属板を利用して大きな容量でグ
ランドをとることが可能になるものである。しかもこの
ようにビアホール内の導体層を介して放熱用金属板を絶
縁樹脂層の表面の導体層に導通接続させることができる
結果、放熱用金属板の熱もビアホールの導体層を通して
絶縁樹脂層の表面の導体層に伝熱され易くすることがで
きるものであり、放熱用金属板の熱を、絶縁樹脂層と反
対側の裏面から放熱させる他に、絶縁樹脂層の表面の導
体層に伝熱して絶縁樹脂層の表面からも放熱させること
ができ、放熱用金属板の放熱性を高めることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）乃至（ｇ）はそれぞれ断面図である。

【図２】同上の半導体パッケージの斜視図である。

【図３】従来例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ断面図である。

【符号の説明】

１ 放熱用金属板 ２ 絶縁樹脂層 ３ 開口部 ４ ビアホール ５ 半導体搭載用キャビティ ６ 導体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱用金属板の表面に絶縁樹脂層を設
   け、絶縁樹脂層に底面に放熱用金属板が露出する開口部
   とビアホールをそれぞれ形成すると共に、開口部内に半
   導体搭載用キャビティを形成し、絶縁樹脂層の表面から
   ビアホールの内周及びビアホールの底面に亘る導体層を
   設けて成ることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 【請求項２】 放熱用金属板の表面に絶縁樹脂層を設
   け、絶縁樹脂層に穴明け加工を行なって底面に放熱用金
   属板が露出する開口部とビアホールをそれぞれ形成する
   と共に、開口部内に半導体搭載用キャビティを形成し、
   絶縁樹脂層の表面からビアホールの内周及びビアホール
   の底面に亘ってメッキを施すことによって導体層を設け
   ることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。