JP2583539B2 - 回路基板とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回路基板とその製造方法に関し、一層詳細に
は、樹脂基体中に薄い金属層からなる回路パターンの一
部が埋設している回路基板およびその効果的な製造方法
に関する。

（従来の技術） 樹脂基体の表面に薄い金属箔により回路パターンを形
成した回路基板がある。

例えば第５図はPGA（ピングリッドアレイ）型半導体
装置用パッケージの一例であり、10は樹脂基体、11は半
導体素子収納穴、12は樹脂基体表面に金属箔で形成され
た回路パターン、13はこの回路パターン12に頭部におい
て接合する外部導通ピン、14はヒートシンク、15は回路
パターン12上に形成しためっき膜、16は保護レジスト
膜、17は回路パターン12と外部導通ピン13接合用のはん
だである。

上記半導体素子収納穴11内には半導体素子（図示せ
ず）が搭載され、この半導体素子と回路パターン12とを
ワイヤボンディングして接続した後、半導体素子とワイ
ヤとを封止樹脂（図示せず）で覆うようにしている。18
はこの封止樹脂が外方に流れ出さないように堰止めるダ
ム枠であり、あらかじめ接着剤を用いて保護レジスト膜
16上に固定されている。また半導体素子によっては半導
体素子収納穴11との接合面側にアース端子が設けられて
いるものがある。このアース端子は半導体素子収納穴11
の内壁に沿わせて、さらに内底面側に延長した回路パタ
ーン部分12aと接続される。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来のPGA型半導体装置用パッケージ等
の回路基板では次のような問題点がある。

すなわち、ダム枠18を別途用意して接着剤を用いて保
護レジスト膜16上に固定するのは工数も増大しコスト上
昇の一因となっている。

また従来、樹脂基体10表面に回路パターン12を形成す
るには、樹脂基体10表面に銅箔等を接着剤により接着
し、この銅箔をエッチング加工して所定の回路パターン
に形成する方法が一般に採用されている。

しかし、上記のような半導体素子収納穴11等の凹部内
に銅箔を垂直に曲折して接着するのは極めて困難である
し、ましてエッチング加工するのはさらに困難である。

前者の問題を解決するには、ダム枠18を樹脂基体10と
一体的に一時に成形することが考えられ、また後者の問
題を解決するには、半導体素子収納穴11内壁に沿わせた
回路パターン部分を樹脂基体10中に斜めに通過させるよ
うにすることが考えられる。このようにするには回路パ
ターンをインサート成形して樹脂基体中にその一部を埋
没させるようにする必要がある。しかし、例えばリード
フレームの如き比較的厚肉の素材を樹脂中に位置決めし
てインサート成形するものとは異なり、数10μｍ程度の
薄肉の金属箔でしかも微細なパターンに形成されている
ものを成形金型空間内に位置決めして配置するのは極め
て困難である。

従来においてはこのように薄い金属箔からなる回路パ
ターンの一部が樹脂基体中に埋没している回路基板は皆
無であった。

本発明ではこのような回路基板を提供し、またその効
果的な製造方法を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明に係る回路基板は、金属層からなる回路パター
ンの一部が表面を露出して樹脂基体の表面に埋設され、
前記回路パターンの中途部が、前記樹脂基体中に完全に
埋没されると共に前記樹脂基体の表面に埋設された回路
パターンと一体に連続して形成されていることを特徴と
している。

また本発明に係る回路基他の製造方法では、支持フィ
ルム上に金属層が形成された転写シートの該金属層を所
定の回路パターンに形成する工程と、成形金型のキャビ
ティ面に前記回路パターンが形成された転写シートを、
回路パターンが前記成形金型のキャビティ内方を向くよ
うに配置すると共に、転写シートを配置したキャビティ
面の所定部位と該所定部位と対向する支持フィルムとの
間に空隙を設ける工程と、キャビティ内に溶融樹脂を注
入して、前記空隙に対応する部位の支持フィルムを回路
パターンから剥離して該部位の回路パターンを溶融樹脂
中に埋設させる工程と、成形金型内から成形品を取出
し、支持フィルムを剥離する工程とを含むことを特徴と
している。

上記キャビティ内に溶融樹脂を注入する際、樹脂圧に
より前記空隙に対応する部位の転写シートを空隙内方向
に押圧させ、支持フィルムを回路パターンから剥離して
前記支持フィルムと回路パターン間に生じた空隙内に溶
融樹脂を満たすようにすると好適である。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例をその作用と共に添付図面
に基づいて詳細に説明する。

以下では製造工程の説明と併せて回路基板について説
明する。

第１図（ａ）は、樹脂製の支持フィルム20上に金属層
たる電解銅箔21を粗面側を表にして貼着した転写シート
22を示す。

この種電解銅箔21は表面を鏡面に仕上げたドラム電極
上に銅を電着させ、これをドラム上から剥離することに
よって形成される。したがって得られた電解銅箔21の片
面側は鏡面状の平滑面となっているが、他方の面は銅粒
子が電着生長するので粗面に形成される。そしてこの粗
面側には酸化銅の粒子が付けられ、その上に耐熱性を向
上させるために黄銅、亜鉛等のバリアー層がめっきによ
り形成され、さらにその上に防錆用クロム処理が施され
るなど種々の処理がなされるため、上記粗面側はさらに
粗になり、図示のごとく頂部の肥大した微細突起を有し
ている。

この転写シート22上の電解銅箔21をエッチング処理し
て所定の回路パターン23に形成する。

次に第１図（ｂ）に示すように、この転写シート22を
回路パターン23の粗面側がキャビティ24内方を向くよう
に、また支持フィルム20がキャビティ24内壁に密着する
ように成形金型25内に位置決めして組み込む。

転写シート22が密着する側のキャビティ24内壁には図
示のごとく所定形状の凹部26が形成されている。

この状態で注入口27からキャビティ24内に溶融樹脂を
注入する。溶融樹脂がキャビティ24内に満たされると、
凹部26に対応する転写シート22部分が樹脂圧により凹部
方向に押圧される。ここで、支持フィルム20の伸び率は
材質にもよるが120〜200％で、電解銅箔の伸び率３〜５
％よりも格段に大きい。そのため回路パターン23は当初
若干凹部26内に変形するがやがて変形が停止し、支持フ
ィルム20がさらに押圧されて回路パターン23から剥離
し、回路パターン23の間隙から流入する樹脂によって凹
部26内壁に密着される。すなわち同図（ｃ）のように樹
脂は凹部26内にも流入して突部28を形成し、この部分の
回路パターン23は樹脂中に埋没する。

冷却固化して得られた成形体を成形金型25内から取り
出し、支持フィルム20を剥離し、さらに必要な加工を加
えることによって第１図（ｄ）に示す回路基板30を得
る。

このような回路パターン23の一部が樹脂基体31中に埋
没し、さらに頂部の肥大した微細突起が樹脂中に入り込
んでアンカー効果が生じるので、回路パターン23の樹脂
基体31に対する密着度は極めて良好となる。

樹脂基体31の表面に露出する回路パターン23はパター
ン間の隙間に樹脂が入り込むことから、樹脂基体31の表
面と連続（面一）することになる。

なお上記実施例では転写シート22として支持フィルム
20と電解銅箔21の２層のものをこの２層に形成する例と
しては、支持フィルムと電解銅箔を熱圧着する方法、プ
リプレグ（半硬化）状の支持フィルムに電解銅箔を圧着
してのち支持フィルムを硬化させる方法、あるいは電解
銅箔上に溶融樹脂をコーティングして固化させる方法な
どがある。なお２層でなく、両者の間に接着剤を介在さ
せた３層のものであってもよいし、また銅でなく、他の
金属の電解金属箔を使用した転写シートを用いてもよ
い。また樹脂基体31との密着力からすれば、頂部の肥大
した微細突起を有する粗面に形成される電解金属箔を用
いるのが好ましいが、必ずしも電解金属箔でなくともよ
く、圧延金属箔であっても、また支持フィルム上に蒸
着、スパッタリング、めっきなどにより金属層を形成し
たものであってもよい。

上記の回路基板30の応用例として、例えば突部28に他
の部材の取付部としてタップを形成したり、あるいは第
２図のように突部28上面にさらに回路パターン32を形成
した立体的な回路基板として用いることができるように
なる。

第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は上記実施例を応用し
たPGA型半導体パッケージの製造工程例を示す。

まず同図（ａ）に示すように、支持フィルム20上に電
解銅箔により所定の回路パターン23を形成した転写シー
ト22を回路パターン23がキャビティ24内方を向くよう
に、かつ支持フィルム20がキャビティ24内壁に密着する
ように上金型34にセットする。この上金型34の所定位置
に転写シート22を保持するには上金型34内から負圧吸引
力を作用させるなどして行える。上金型34のキャビティ
面には半導体素子収納穴形成用の突部35が、また前述し
たダム枠形成用の凹周部36が所定位置に設けられてい
る。

一方下金型37内には外部導通用ピン38、ヒートシンク
39等を所定位置に配置する。

次に上下両金型を位置決めして組み付け、注入口27か
ら溶融樹脂をキャビティ24内に流入させる。すると前記
実施例と同様に樹脂圧によって転写シート22が凹周部36
内に押圧されて回路パターン23から剥離し、凹周部36内
壁に密着され、凹周部36内にまで樹脂が入り込み、この
部分の回路パターン23は樹脂中に埋没する。

冷却固化して金型内から取り出すと同図（ｂ）の成形
体40を得る。

次に同図（ｃ）に示すように、この成形体から支持フ
ィルム20を剥離し、回路パターン23にめっき膜41を形成
し、さらに保護レジスト膜42を形成して回路パターン23
と外部導通ピン38とをはんだ43によって固定すればPGA
型半導体装置用パッケージを得ることができる。

このPGA型半導体装置用パッケージでは半導体素子等
を覆う封止樹脂用のダム枠44が樹脂基体31と一体に形成
され、この部分の回路パターン23が樹脂中に埋没してい
る。

なおこのダム枠44はキャップ封止用のウェルダーエリ
アとしても利用できる。

第４図は他の実施例を示す。

本実施例では上金型34のキャビティ面に凸部35を設け
た実施例を示す。

まず、同図（ａ）のようにやはり支持フィルム20上に
あらかじめ所定の回路パターン23を形成した転写シート
22を上金型34の所定位置に回路パターン23がキャビティ
24方向を向くようにセットする。

このように転写シート22を上金型34に位置決めしてセ
ットするには、上金型34と下金型35とで転写シート22の
周辺部を挾圧して固定するか、あるいは上金型34のキャ
ビティ面から吸引してキャビティ面上に転写シート22を
保持するとよい。図示の例では領域Ａの部分を吸引して
転写シート22を上金型34のキャビティ面上に保持し、領
域Ａと凸部35の壁面間の領域では転写シート22とキャビ
ティ面間に空隙Ｂを形成するようにしている。

この状態で同図（ｂ）に示すように注入口27からキャ
ビティ24内に溶融樹脂を注入する。するとやはりキャビ
ティ24内に溶融樹脂が満たされたのち、空隙Ｂに対応す
る転写シート22が樹脂圧により押圧されて、支持フィル
ム20と回路パターン23が剥離され、支持フィルム20は伸
張してキャビティ面に密着して空隙Ｂ内にも溶融樹脂が
満たされ、一方この部分の回路パターン23は若干伸張す
るものの樹脂中に埋没した状態となる。

冷却固化後成形金型内から取り出して支持フィルム20
を剥離すると同図（ｃ）の回路基板30を得る。

この製造工程を応用すれば、例えば前記のPGA型半導
体装置用パッケージにおいて、半導体素子収納穴内底面
上の回路パターン部Ｘと周辺の樹脂基体31表面上に回路
パターン部Ｙとをつなげる回路パターン部Ｚを樹脂基体
31中に埋没させたパッケージを得ることができるのであ
る。

以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく発
明案の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。

（発明の効果） 以上のように本発明に係る回路基板によれば、金属層
により形成される回路パターンの一部が樹脂基体中に埋
没しているので、当該部位の回路パターンの酸化等が防
止できる上に、この回路パターン上の樹脂部分を他の部
材のマウント部としたり、他の回路パターンを形成する
部位として利用できるなどその応用範囲は広い。

また本発明に係る製造方法によれば、薄い金属層から
なる回路パターンの一部を樹脂基体中に埋没させること
ができ、上記メリットを有する回路基板を初めて提供し
えた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回路基板の製造工程の一例を示す
説明図、第２図は回路基板の他の実施例を示す断面図、
第３図はPGA型半導体パッケージの製造工程例を示す説
明図、第４図は他の製造工程例を示す説明図、第５図は
従来のPGA型半導体装置用パッケージの一例を示す断面
図である。 10……樹脂基体、11……半導体素子収納穴、12……回路
パターン、12a……回路パターン部分、13……導通ピ
ン、14……ヒートシンク、15……めっき膜、16……保護
レジスト、17……はんだ、18……ダム枠、20……支持フ
ィルム、21……電解銅箔、22……転写シート、23……回
路パターン、24……キャビティ、25……成形金型、26…
…凹部、28……突部、30……回路基板、31……樹脂基
体、32……回路パターン、34……上金型、35……突部、
36……凹周部、37……下金型、38……導通用ピン、39…
…ヒートシンク、40……成形体、41……めっき膜、42…
…保護レジスト膜、43……はんだ、44……ダム枠。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 清貴 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−2388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−204788（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属層からなる回路パターンの一部が表面
   を露出して樹脂基体の表面に埋設され、前記回路パター
   ンの中途部が、前記樹脂基体中に完全に埋没されると共
   に前記樹脂基体の表面に埋設された回路パターンと一体
   に連続して形成されていることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】支持フィルム上に金属層が形成された転写
   シートの該金属層を所定の回路パターンに形成する工程
   と、 成形金型のキャビティ面に前記回路パターンが形成され
   た転写シートを、回路パターンが前記成形金型のキャビ
   ティ内方を向くように配置すると共に、転写シートを配
   置したキャビティ面の所定部位と該所定部位と対向する
   支持フィルムとの間に空隙を設ける工程と、 キャビティ内に溶融樹脂を注入して、前記空隙に対応す
   る部位の支持フィルムを回路パターンから剥離して該部
   位の回路パターンを溶融樹脂中に埋設させる工程と、 成形金型内から成形品を取出し、支持フィルムを剥離す
   る工程とを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】キャビティ内に溶融樹脂を注入する際、樹
   脂圧により前記空隙に対応する部位の転写シートを空隙
   内方向に押圧させ、支持フィルムを回路パターンから剥
   離して前記支持フィルムと回路パターン間に生じた空隙
   内に溶融樹脂を満たすことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の回路基板の製造方法。