JP2981141B2 - グリッドアレイ・プラスチックパッケージ、およびその製造方法、およびその製造に使用されるプラスチック積層体、およびその製造方法 - Google Patents

グリッドアレイ・プラスチックパッケージ、およびその製造方法、およびその製造に使用されるプラスチック積層体、およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、グリッドアレイ・プラ
スチックパッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】米国特許第５，２４１，１３３号公
報には、パッドグリッドアレイ・プラスチックパッケー
ジが示されている。このパッケージは、回路を搭載した
樹脂基板を含み、その底面にコンタクトパッドのアレ
イ、および上面にＩＣユニットが電気的かつ機械的に取
り付けられている。保護プラスチックカバーが、ＩＣユ
ニットのまわりに転写モールドされており、基板の上面
のほとんどの部分を覆っている。ハンダボールがコンタ
クトパッド上に形成されて、主回路基板にハンダ付けさ
れるボールグリッドアレイを形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このプロセス
は、広く用いられているが、ある欠点を有する転写モー
ルディングを利用する。転写モールディングにおいて、
プラスチック材料がゲートを通して、つくられるべきカ
バーの形状を決定する凹部を有する金型に圧力をかけて
入れられる。転写モールディングの主な欠点の１つは、
金型製造のコストおよび時間遅れである。
【０００４】これは、異なるサイズのパッケージのため
の金型を用意する必要がある場合、また１つの転写機構
に多数の金型ユニットを収容する必要がある場合に、特
に不利になる。また、加熱可塑性材料が液化することに
より、基板の上面の金属領域にＩＣユニットを電気的に
接続するワイヤに対してダメージを与える可能性があ
る。また、プラスチック材料の硬化の過程での収縮によ
る基板の変形の可能性もある。
【０００５】大量生産により簡単に組立、製造が可能
で、速やかにプロトタイプをつくるために社内でＩＣと
の組立が可能なボールグリッドアレイ・プラスチックパ
ッケージが必要とされている。本発明は製造が容易なグ
リッドアレイ・プラスチックパッケージを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるボールグリ
ッドアレイ・プラスチックパッケージは、中央部に穴を
設けられたプラスチック積層体、この穴内に固定される
ＩＣユニット、およびこの穴を封止するエポキシのよう
な有機ポリマー保護材を含む。積層体は、基板、および
この基板上の構造部材を含み、中央部に穴を有する。基
板は、平面状の両方の表面に設けられた金属パターン、
この金属パターンを電気的に接続する透孔、および金属
パターンに電気的に接続された、基板の底表面上のコン
タクトパッドのグリッドアレイを有する。
【０００７】構造部材は、積層体に強度および剛性を与
え、穴が有機ポリマー保護材で封止されたときにＩＣユ
ニットを保護できるように十分に厚い。また、本願は、
穴、金属パターン、およびグリッドパッドアレイを含む
積層体を使ってパッケージを組み立てる方法も開示す
る。
【０００８】
【実施例】図１は、完成したパッドグリッドアレイ・プ
ラスチックパッケージ１の一部切り欠き透視図である。
図２には、パッケージ１の底面が示されており、図３に
は、パッケージ１の断面が示されている。パッドにハン
ダボールをつけると、パッケージ１はボールグリッドア
レイ・プラスチックパッケージになる。
【０００９】パッケージ１は、積層体２、ＩＣユニット
３、および保護材４を含む。積層体２は、プラスチック
基板５、硬化プラスチック樹脂浸透加工材６、およびプ
ラスチック構造部材７を含む。硬化プラスチック樹脂浸
透加工材６およびプラスチック構造部材７には、穴８が
設けられており、プラスチック基板５とともに穴９を形
成する。この実施例において、プラスチック基板５は、
両面基板であり、上側表面１２、底側表面１３の両方そ
れぞれに、金属領域１０、１１を有する。また、プラス
チック基板５には、金属ボンディングパッド１４が設け
られている。しかし、電気的性能を改善するために、プ
ラスチック基板５は、さらに金属化層を含み、多層基板
を形成するようにしてもよい。
【００１０】基板の上側表面の金属領域１０と底側表面
の金属領域１１との間の電気的接続は、透孔１５により
なされている。ＩＣユニット３は、穴９内で金属ボンデ
ィングパッド１４に接着されている。ＩＣユニット３
は、接着剤１６により金属ボンディングパッド１４に取
り付けられている。ＩＣユニット３は、金線１７によ
り、基板の上側表面の個々の金属領域１０に電気的に接
続されている。
【００１１】プラスチック構造部材７は、金属領域１０
の端部および透孔１５を覆っており、穴９内の金属領域
１０の一部だけが覆われないようになっている。保護材
４は、ＩＣユニット３、金線１７、およびプラスチック
構造部材７によって覆われない金属領域１０の部分を封
入する。プラスチック構造部材７は、パッケージに強度
および剛性を与え、保護材４により金線１７を完全に覆
うことを確実にする十分な厚さである。
【００１２】プラスチック基板５の底側は、図２に示す
ように、特定の形状をもつコンタクトパッド１８のアレ
イを含む。コンタクトパッド１８は、金属領域１１によ
り透孔１５に接続されている。コンタクトパッド１８
は、代表的には円形であるが、他の形状であっても良
い。コンタクトパッド１８は、グリッドアレイパッケー
ジと図示しない主回路基板との間の電気的な相互接続を
提供する。グリッドアレイパッケージが、主回路基板に
ハンダ付けされるべき場合、ハンダボール１９がコンタ
クトパッド１８上で使用され得る。ハンダマスク２０
が、コンタクトパッド１８を露出させるようにパッケー
ジの底側表面１３上に置かれる。絶縁体材料のハンダマ
スク２０は、金属領域１１および透孔１５を覆い、望ま
しくない金属化領域へのハンダの堆積を防止する。
【００１３】パッケージの製造方法の一例を、図４、５
を参照して説明する。図４には、接着されて積層体２に
なるべき材料シートが、プリアセンブリ２１として示さ
れている。材料シートは、単一の操作で複数のパッケー
ジを製造するのに十分な大きさとすることができる。材
料シートのサイズは、プリアセンブリ２１を積層体２に
重ね合わせるために使用されるプレス装置のサイズのみ
によって制限される。
【００１４】プリアセンブリ２１は、基板シート２２、
ボンディングシート２３、および構造部材シート２４を
含む。基板シート２２および構造部材シート２４は、代
表的なＣステージ・プリント配線基板（ＰＷＢ）材料か
らなる。ボンディングシート２３は、Ｂステージ材料ま
たは樹脂浸透加工材からなる。Ｂステージは、加圧およ
び加熱したときに材料が軟化するが全体的に溶けはしな
い熱硬化性樹脂の反応の中間的段階である。Ｂステージ
材料は、部分的な硬化状態のみにおいて、代表的に、Ｃ
ステージ材料と同じ材料である。
【００１５】基板シート２２は、上面金属領域１０、底
面金属領域１１、透孔１５、および金属ボンディングパ
ッド１４を含む。基板シート２２の底面は、金属領域１
１に電気的に接続されたコンタクトパッド１８を含む。
ボンディングシート２３および構造部材シート２４の両
方に穴８が設けられている。穴８は、ＩＣユニットを収
容するのに十分な大きさであり、金属領域１０の端部の
十分な部分を露出させて、次の組立過程において、金線
１７をボンディングすることを可能にする。
【００１６】基板シート２２、ボンディングシート２
３、構造部材シート２４からなるプリアセンブリ２１
は、図示しないプレス装置中に置かれて、加圧および加
熱されて、図５に示す単一の積層体にシートを重ね合わ
せる。シートが複数の凹状の穴をもつ積層体を形成する
ようになっている場合、積層体は複数のパッケージユニ
ットに分割される。いずれの場合にも、各パッケージ積
層体は、ＩＣユニット３と一緒に組み立てられ、ＩＣユ
ニット３は、接着剤１６により金属ボンディングパッド
１４に取り付けられる。接着剤１６は、ＩＣユニット３
と金属ボンディングパッド１４との間に選択的な電気的
接続を提供することが望ましいがどうかによって、導電
性接着剤または非導電性接着剤が使用される。
【００１７】典型的には、金属ボンディングパッド１４
は、ボンディングの目的のみに使用される。しかし、他
のいくつかの場合、金属ボンディングパッド１４は、Ｉ
Ｃユニット３からの熱を取り除くためのヒートシンクと
して、またはＩＣユニット３のための接地として使用さ
れる。この場合、金属ボンディングパッド１４は、透孔
１５によりプラスチック基板５の底面のコンタクトパッ
ド１８に接続される。
【００１８】そして、接着されたＩＣユニット３は、金
線１７により金属領域１０（図１、３を参照）に電気的
に接続される。穴９は、ＩＣユニット３、金線１７、Ｉ
Ｃユニットに近接した金属領域の部分を含み、適切な保
護材４で封止され、穴９を過酷な環境から密封し、ＩＣ
ユニット３を機械的に保護する。このステップは、適切
な量のプラスチックの保護材４を穴９に入れ、穴９を封
止し、保護材４を硬化させることにより行われる。
【００１９】完成したパッケージは、図示しない主回路
基板に組み立てることができる。組立は、例えば導電性
接着剤により、またはハンダボール（バンプ）１９をコ
ンタクトパッド１８上につけてボールグリッドアレイ
（ＢＧＡ）を形成することにより行われる。コンタクト
パッド１８にハンダバンプをつける方法は、米国特許出
願（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．０８／１２８４９２に開示さ
れている。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、製
造が容易なグリッドアレイ・プラスチックパッケージを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるプラスチックパッケー
ジを示す一部切り欠き透視図。
【図２】本発明の一実施例によるプラスチックパッケー
ジの底面を示す平面図。
【図３】本発明の一実施例による完成したプラスチック
パッケージを示す断面図。
【図４】積層ステップの前のプリアセンブリの部品の断
面を示す展開図。
【図５】積層ステップの後のプリアセンブリを示す断面
図。
【符号の説明】
１ プラスチックパッケージ ２ 積層体 ３ ＩＣユニット ４ 保護材 ５ プラスチック基板 ６ 硬化プラスチック樹脂浸透加工材 ７ プラスチック構造部材 ８ 穴 ９ 穴 １０ 金属領域 １１ 金属領域 １２ 上側表面 １３ 底側表面 １４ 金属ボンディングパッド １５ 透孔 １６ 接着剤 １７ 金線 １８ コンタクトパッド １９ ハンダボール ２０ ハンダマスク ２１ プリアセンブリ ２２ 基板シート ２３ ボンディングシート ２４ 構造部材シート
フロントページの続き (72)発明者 シーオドール ジョウジフ サトラー アメリカ合衆国、18042 ペンシルベニ ア、イーストン、バターミルク ロード 145 (72)発明者 ラクシュメンドラ エス．サクセナ アメリカ合衆国、08807 ニュージャー ジー、ブリッジウォーター、ジョン ク リスチアン ドライブ 696 (56)参考文献 特開 昭62−156847（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/56 H01L 23/18 - 23/30 H01L 23/12 H05K 1/18 H05K 3/46

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平板状の基板（５）と、中央部に穴
    （９）が形成された平板状の構造部材（７）と、基板の
    上側および底側表面に設けられた金属パターン（１０、
    １１）と、基板の底面表面に設けられ、前記底側表面の
    金属パターン（１１）に接続されたコンタクトパッド
    （１８）のグリッドアレイと、このコンタクトパッドか
    ら離れてそれぞれ配置され、基板の両側の金属パターン
    （１０、１１）を接続する基板中に設けられた透孔（１
    ５）とを有するプラスチック積層体（２）と、 前記穴（９）内に取り付けられた電子デバイス（３）
    と、 電子デバイスと金属パターンとを接続する複数の電気リ
    ード（１７）と、 穴（９）内に、電子デバイス、電気リード、および金属
    パターンの内側部分を密封するポリマー保護部材（４）
    と からなるパッドグリッドアレイ・プラスチックパッケー
    ジを製造する方法において、 （Ａ） 積層されて平板状の本体になるべき複数のシー
    トを組み立ててプリアセンブリ（２１）を構成するステ
    ップと、前記プリアセンブリ（２１）は、基板シート（５）と、
    ボンディングシート（６）と、構造部材シート（７）と
    を有し、 前記基板シート（５）は、上側表面（１２）に設けられ
    た金属パターン（１０）と、底側表面（１３）に設けら
    れたコンタクトパッドのグリッドアレイ（１８）と、底
    側表面に設けられコンタクトパッド（１４）に接続され
    た金属パターン（１１）と、および上側表面の個々の金
    属パターンと底側表面の個々の金属パターンとを相互接
    続する透孔（１５）とを有し、 前記構造部材シート（７）及び前記ボンディングシート
    （６）は、中央部に配設された穴（９）を有し、該穴
    （９）は上側表面の金属パターン（１０）の内側部分を
    露出させるのに十分な大きさの穴である、 （Ｂ）積層体（２）と、ボンディングシートおよび構造
    部材シートの穴の壁面と基板シートの上側表面とで穴
    （９）とを形成するように、前記プリアセンブリを加熱
    かつ加圧するステップと、 （Ｃ）穴（９）内の基板の上側表面（１２）に電子デバ
    イス（３）を接着するステップと、 （Ｄ）前記電子デバイス（３）を金属パターンの内側端
    部に電気的に接続するステップと、 （Ｅ）穴（９）を合成有機ポリマー保護材（４）で封止
    するステップとからなることを特徴とするグリッドアレ
    イ・プラスチックパッケージを製造する方法。
  2. 【請求項２】 上側の金属パターン（１０）は金属ボン
    ディングパッド（１４）を有し、前記電子デバイス
    （３）は、前記ボンディングパッド（１４）に電気的
    に、かつ、機械的に取り付けられることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記基板（５）及び前記構造部材シート
    （７）はＣステージ合成有機ポリマーであり、前記ボン
    ディングシート（６）はＢステージ合成有機ポリマーで
    あることを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 平板状の絶縁性材料の基板（５）と、こ
    の基板の一方の面に接合された、中央部に穴（８）が形
    成された平板状の絶縁性材料の構造部材（７）と、基板
    の上側および底側表面に設けられた金属パターン（１
    ０、１１）と、一方の表面上の金属パターンと反対側の
    表面上の金属パターンとを電気的に接続する透孔（１
    ５）とからなる中央部に穴（９）をもつプラスチック積
    層体（２）と、 前記穴（９）内に取り付けられた電子デバイス（３）
    と、 この電子デバイスと一方の表面の金属パターンとを接続
    する複数の電気リード（１７）と、 前記反対側の表面に設けられ、金属パターンに接続され
    たコンタクトパッドのグリッドアレイ（１８）と、 大気から穴（９）を密封する、穴内のプラスチック保護
    部材（４）とを有するパッドグリッドアレイ・プラスチ
    ックパッケージであり、 前記基板（５）と構造部材（７）はＢステージ合成有機
    材料（６）によ り一緒に結合されていることを特徴とす
    るパッドグリッドアレイ・プラスチックパッケージ。
  5. 【請求項５】 前記電子デバイス（３）は、ＩＣ半導体
    チップ及びＩＣ半導体モジュールから選択される集積回
    路（ＩＣ）装置であることを特徴とする請求項４記載の
    プラスチックパッケージ。
  6. 【請求項６】 前記絶縁性材料はＣステージ合成有機材
    料であることを特徴とする請求項４記載のプラスチック
    パッケージ。
  7. 【請求項７】 前記有機材料はエポキシからなることを
    特徴とする請求項４記載のプラスチックパッケージ。
  8. 【請求項８】 前記コンタクトパッド（１８）には、他
    の回路との相互接続ためのボールグリッドアレイを形成
    するハンダバンプが配設されていることを特徴とする請
    求項４記載のプラスチックパッケージ。
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