JP3448372B2 - 混成集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、混成集積回路装置およ
びその製造方法に関し、特に、金属基板のプレスの際に
生じる基板周辺のバリを抑制する構成およびこの製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に金属基板は、プレスで打ち抜き形
成される。この公知例として例えば特開平０２−２４４
６６７号公報が詳しい。この混成集積回路装置は、例え
ばＡｌ等の金属基板の上に所望形状の導電手段が形成さ
れ、この導電手段の中の導電路に印刷抵抗等の受動素
子、半導体素子およびＩＣが電気的に固着され、所定の
機能を有するものである。

【０００３】この混成集積回路装置を製造する場合、例
えば図３右側の平面図のように、先ず短冊状の金属基板
１を用意する。ここでは予め酸化膜２（陽極酸化膜）が
両面に形成されている。ここで図３乃至図８は、本発明
の製造方法を説明する図であり、左側断面図は、最終分
割基板１に於いてどのように形成されるかを説明し、右
側平面図は、大板３０からどのようにプレスカットされ
て最終の金属基板１になるかを説明したものである。

【０００４】続いて、図４のように、絶縁性接着樹脂３
を介して銅箔４を貼着し更にその上にＮｉ層を被着す
る。続いて図５の断面図のように、銅箔４およびＮｉ層
５を所定の形状にパターニングする。つまり銅箔は、導
電路、半導体素子やＩＣが固着されるランド、外部リー
ドが接続されるパッドおよび半導体素子との接続に用い
る金属細線のボンデイングパッド等にエッチングされ、
ボンデイング性が考慮されてボンデイングパッド上には
Ｎｉ層が残されている。

【０００５】この基本回路がパターニングされた後、図
５の右側平面図の如く、プレス打ち抜きされて分割され
る。つまり図３平面図の点線（プレスライン）の外周Ｌ
に沿って打ち抜かれる。この外周が図５の実線で示され
た外周Ｌである。続いて、図６断面図に示すように、前
記導電路間に抵抗６が印刷され、基板のサイズによって
は図５のカットラインＭに沿ってプレス打ち抜きされる
場合もある。

【０００６】更に図７断面図のように、半田印刷がされ
た後に、チップ抵抗、チップコンデンサおよび半導体ベ
アチップ等の回路素子が半田付けされ、ワイヤーボンデ
イングされる。この後、図６のプレスラインＮに沿って
打ち抜かれ、図８に示すように外部リード付け、ケース
付けおよび樹脂封止が行われて完成する。従って短冊状
の大板３０から何枚取るかで異なるが、少なくとも最終
の基板の一側辺は必ずプレスラインとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このプレス工程を説明
したものが、図１０および図１１で有り、前者はプレス
前、後者はプレス後のものであり、金型と混成集積回路
基板１との関係を説明したものである。つまりダイ５０
に金属基板１が配置され、ストリッパー５１とダイ５０
とが挟み込まれた状態で、パンチ５２で、斜線領域が打
ち抜かれる。

【０００８】図１１に示す基板１の側面は、上から剪断
面、そしで若干凹んで示されている部分が破断面を示し
ている。一般に金属基板は、熱伝導率に優れ、裏面に放
熱板やシャーシーが当接されるため、裏面からパンチが
当てられ打ち抜かれる。理由は、打ち抜きの結果、ダイ
５０が当接する金属基板面にバリが生じ、このバリが前
記放熱板との密着性を妨げるからである。ここで、図１
０に示すように、パンチの幅をＷ２、ダイとの間隔をＷ
２とすると、（Ｗ１−Ｗ２）／２（クリアランスとい
う）が適切でないと切断がうまく行かず、バリが生じ、
クリアランス＝（０．０７〜０．１）ｔ、ここでｔは基
板の厚さである、が大きくても小さくてもバリが生じ
る。

【０００９】従って、図１１に示すように、金属基板１
を打ち抜くとバリＢが生じ、このバリＢは、金属基板の
Ａｌ、陽極酸化膜２および接着性樹脂３から構成され
る。前述したように打ち抜き工程が少なくとも一回以上
有るため、この状態で、製造ラインに導入した場合、例
えば図９に示すような搬送装置、例えばベルトの上に金
属基板が載せられる。各工程に移動する際、金属基板１
の位置決めのためにガイド５３や位置決め手段５４が用
いられ、前述の混成集積回路装置基板を完成するための
回路部品の搭載時、またはそのための基板の移動時にこ
れらと接触するなどして金属基板周辺の点線領域に生じ
るバリが落とされる。また金属基板のマニュピレートの
際にもこの点線領域を使うためバリが落とされる。

【００１０】絶縁樹脂２は、プレスの際、破断面側に位
置し、一定部分まではクラックが入るため、樹脂の結合
が破壊され、脱落しやすい状態となる。そのため、接着
樹脂と一緒に陽極酸化膜やＡｌが一緒に取れたり、それ
ぞれがバラバラで取れたりして、前記搬送装置の上に塵
として落ちたものが基板上に何らかの原因で付着した
り、直接付着したりする。

【００１１】Ａｌは、導電手段間のショート、印刷抵抗
の抵抗値の変動、チップの固着面上では、フラットに固
着できない等の問題を生じ、絶縁性の塵は、抵抗値の変
動や素子がフラットに付かない等の問題を生ぜしめてい
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題に鑑
みて成され、第１に、金属基板の少なくとも一側辺に
は、基板裏面から表面に向かって打ち抜いた打ち抜き面
を有し、この金属基板の前記一側辺に対応する周面に、
前記導電手段と同一材料の膜を設けることで解決するも
のである。

【００１３】第２に、絶縁性接着材層表面に露出された
金属基板と導電手段が金属細線により電気的に接続さ
れ、前記金属基板の露出した周辺に、前記導電手段と同
一材料の膜を設けることで解決するものである。第３
に、膜の上には、前記導電手段のボンディングポイント
に設けられるＮｉを設けることで解決するものである。

【００１４】第４に、少なくとも表面に酸化膜が設けら
れたアルミニウムよりなる基板を用いることで解決する
ものである。第５に、切断機のダイスで、完成予定の混
成集積回路装置基板周辺に設けられた導電手段と同一材
料の膜の上から近接して金属基板を支持し、前記金属基
板裏面から前記切断機のパンチを当てて切断することで
解決するものである。

【００１５】第６に、導電手段に設けられるＮｉが前記
膜の上に設けられた状態で切断を行うことで解決するも
のである。

【００１６】

【作用】図１１に戻り説明すると、基板１周辺は、搬送
時のノイズの浸入防止、プレス時の導電手段の破壊等が
考慮されて、実回路がある部分は基板周辺より若干のマ
ージンが設けられている。またダイの形状や位置関係に
よっては、ダイ５０と金属基板１周辺を見ると、隙間が
ありこの隙間はプレス時に、Ａｌ基板１やこの上に設け
られた膜２，３等の移動を容易とするため、バリがより
以上発生しやすい関係となっていた。従って絶縁性樹脂
はボロボロであり、接触や衝撃等で塵状になって取れ
る。

【００１７】従って、第１に、導電手段と同一材料の膜
を、このボロボロとなる絶縁性接着材の上に設る事で、
前記膜と一緒に前記絶縁性樹脂が貼り合わされているた
め、塵として脱落することがない。また接着樹脂は加熱
されることでもろくなる。その状態でプレスされると更
にもろくなりバリが脱落しやすくなるので、この部分を
金属で覆うと、前記樹脂の結合力はほぼ維持され、脱落
しにくくなる。

【００１８】第２に、金属基板をアースとして用いる場
合、Ａｌ基板の場合は陽極酸化膜２と絶縁樹脂を取り除
く必要があり、またＣｕや鉄基板の場合、若干の酸化膜
はあるがこの上に絶縁性接着材が全面に貼着されている
ため、この接着材や酸化膜を取り除く必要がある。例え
ば機械的削除（フライス盤やドリル等）で実施するとや
はりバリが生じるため、前述した説明と同様に、このく
り抜く領域の周辺を前記導電手段と同一材料の膜を設け
ることで、樹脂の結合の破壊を防止できる。

【００１９】第３に、第１の構成に於いて、前記膜の上
にこのＮｉを設けることで、硬質であるが故に前記膜
２，３のバリの発生を防止できる。また第２の構成に於
いて、Ｎｉ膜を設けることでよりバリの発生部の接着性
を向上できバリの脱落の抑制を実現できる。第４に、ア
ルミニウム基板を用いれば、両面には優れた絶縁性を有
する陽極酸化膜が形成でき、絶縁手段を用いなくとも直
接シャーシーに取り付けできる熱伝導率の優れた金属基
板を達成できる。

【００２０】第５に、この隙間を無くせばよいわけであ
るが、できるだけ混成集積回路装置の構成要素を活用す
れば良く、プレス時に一番厚みのあるものである導電手
段と同一材料を設けることで、前記隙間を実質埋めるこ
とができ、プレスの際に前記Ａｌ基板、この上の膜２，
３の移動を防止できる。第６に、第５の構成に於いて、
前記膜の上にこのＮｉを設けることで、前記隙間をより
完全に埋めることができ、前記膜２，３の移動を押さえ
ることができ、バリの発生を防止できる。またプレス時
の衝撃による樹脂の結合の破壊を抑えることもできる。

【００２１】

【実施例】本発明の構成を説明する前に、図３乃至図８
を用いて更に詳しく製造方法を説明する。左に示した断
面は、最終の分割された金属基板に基づいてフローを説
明するものであり、所々に右に示す平面図は、大板３０
がどこの工程で切断されてゆくかを説明するものであ
る。

【００２２】まず図３のように０．５〜３ｍｍ程度の厚
さのＡｌ金属基板１を用意し、両面に陽極酸化膜２を形
成する第１の工程がある。ここで陽極酸化膜２は、１０
〜２０μｍ程度であり、前もって酸化されたものを用意
しても良い。この時大板３０には、漢字田の形状の４枚
基板が左右に配列されている。ここで点線はプレスライ
ンを示すものであるり、この後の工程でプレスされてゆ
く。また最終の分割される基板のサイズによりこのプレ
スラインは変わる。

【００２３】続いて、図４の如く、ポリイミドやエポキ
シ樹脂等の接着樹脂３を大板全面に塗布し、この上に１
８〜１０５μｍ程度の銅箔４を全面に貼り、ホットプレ
スする第２の工程があり、その結果接着樹脂３は、２０
〜１００μｍの厚さとなる。ホットプレスは、圧力約１
００ｋｇ／平方センチ、１７０度で、ポリイミドやエポ
キシの場合、約３０分の間加圧されている。この後必要
により、ボンディングポイント部のＮｉメッキ５工程が
入るがここでは全面にメッキしている。また予めメッキ
された前記銅箔を貼れば、前記メッキ工程は省略でき
る。

【００２４】続いて図５のように、Ｎｉの部分メッキで
有れば、塩化第２鉄等のエッチング液で所定のパターン
に導電手段１０を形成する第３の工程があり、全面にＮ
ｉが被着されている場合は、Ｎｉを所定の部分（例えば
ボンデイングポイント）１１に残すようにエッチング
し、この後前記Ｃｕのエッチング液で導電手段をパター
ン化する第３の工程がある。

【００２５】この後、本実施例では、プレス打ち抜き工
程が入り、図３右のプレスラインの周囲、漢字「田」の
字の周囲ラインＬ沿ってプレスが入り、図５の右側の図
のように、２枚の中板３１に分割される。もちろんここ
では、大板は、長く形成されているので、２個ではな
く、３個以上であることも考えられる。この後、図面で
は省略しているが、印刷抵抗の安定性を考え、印刷部に
１〜２μｍ程度の樹脂がアンダーコートされ、また印刷
抵抗のコンタクト抵抗を考え、導電パーターンのコンタ
クト部に１〜２μｍ程度の銀ペーストが塗布され、両者
とも約１５０度程度で焼結される第４の工程がある。

【００２６】続いて、図６の如く、カーボン抵抗等の印
刷抵抗６が印刷され、約２００度で焼成される第５の工
程があり、更には後の工程での半田ショート等や導電手
段の表面劣化等を考慮し、半田印刷する部分を残して、
１〜２μｍ程度の樹脂（図面では省略する）がオーバー
コートされ、約１５０度で焼成される第６の工程があ
る。

【００２７】ここで図５の中板３１のプレスラインＭに
沿ってプレス打ち抜きがされ、４枚の小板３２に分割さ
れる。更に半田クリームが印刷された後、チップ抵抗、
チップコンデンサおよび半導体チップ等の素子２５が約
２００度で半田付けされ、この後図７のようにワイヤ１
２をボンディングする第７の工程がある。

【００２８】この工程の後に、図７右側に示すように、
８枚の最終基板３３に分割する工程がある。最後に外部
フレーム１３が半田付けされ、ケースが取り付けられ、
封止樹脂が注入され、エポキシ樹脂の場合、１５０度で
硬化されて本混成集積回路装置が完成される。

【００２９】従って従来の方法で有れば、最終の混成集
積回路装置の金属基板１は、全周に渡りバリが生ずるこ
とになる。ただし前述したように、フローが小板３２か
ら始まるようで有れば、プレスラインは１つの側辺であ
り、小板がエッチングで抜いて有れば、この１つの側辺
にしかバリは発生せず、ただし小板３２の周囲がプレス
で打ち抜かれていれば、やはり全周に渡りバリが発生し
ている。また中板３１で供給され、前記フローに流すの
で有れば、仮に前述したエッチングでフレームが抜いて
有れば、互いに直行し隣接する２つの側辺にバリが発生
することになる。しかしコストを考えるとプレスが好ま
しく普通は全周に渡りバリが発生することになる。

【００３０】本発明の特徴とする所は、図５で説明した
第３の工程のパターニングに先ず有り、図２で示した点
でハッチングした領域１４に前記導電手段の材料である
Ｃｕを帯状に被着する事にあり、またはこのＣｕ膜の上
にボンディングポイントのＮｉ膜も含めて被着する事に
あり、更にはこの状態で、図１に示すようにダイ５０と
金属基板１表面が隙間が無い状態でプレス打ち抜きする
ことにある。２本の点線の間が打ち抜き領域であり、２
本の内、右側の点線が最終基板の周辺となる。図からも
判るように、ダイ５０とストリッパ５１の間には、金属
基板１、陽極酸化膜２、接着樹脂３および膜１４が設け
られているために、隙間は実質発生せず、パンチ５２が
基板裏面から当たり打ち抜かれても、ダイ５０とストリ
ッパ５１で完全に押さえているので、バリの発生抑制が
可能となる。

【００３１】また帯状にＣｕやＮｉ等の導電手段を設け
てから加熱工程にはいると、樹脂の劣化は防止でき、塵
の発生となる樹脂の劣化を防止できる。例えば、絶縁性
接着樹脂層３とダイ５０の間には、アンダーコート膜２
μｍ、銅箔３５μｍ、Ｎｉ２μｍおよびオバーコート膜
２μｍが設けられ、全体では４１μｍとなり、ＣｕとＮ
ｉの総和３７μｍで約９０％を占めることができる。従
って、正確に算出すると１割以下となり、バリは殆ど発
生しない。

【００３２】では前述した製造方法で用いた図番を共用
し、混成集積回路装置について説明する。まず金属基板
１の両面に陽極酸化膜２が設けられ、表面に接着樹脂３
を介して貼着された導電手段１０が設けられている。こ
の導電手段１０は、図２に示した平面図からも判るよう
に、配線４０、チップが載せられるランド４１、配線と
一体のランド４２、ボンディングパッド４３および外部
リードが半田付けされるパッド４４等でなり、ベアチッ
プ状のトランジスタやＩＣチップ等の半導体素子４５、
チップ抵抗、印刷抵抗６およびチップコンデンサ等の回
路素子が半田等を介して固着されている。

【００３３】また回路を達成するために、半導体チップ
と導電手段１０間に、また必要によってはクロスオーバ
ーのために導電手段間に金属細線１２がボンディングさ
れている。更に接着材を介してケースが金属基板１に固
着され、金属基板を底面、ケースが側面となる封止空間
が設けられ、この中に封止樹脂が注入されている。本発
明の特徴は、前記金属基板１の周面に導電手段と同一材
料の膜１４を設けることにある。前述した製造フローで
打ち抜いても前述した特徴によりバリは抑制されてお
り、更には、従来ボロボロとなっている絶縁性接着材を
前記膜で固定できるために、前述した搬送装置（図９）
の構成要素に接触したり、衝撃が基板に加わってもこの
接着材は塵として発生しずらい。また複数の打ち抜き工
程があり、従来では絶縁樹脂や陽極酸化膜にクラックを
誘発させていたが、前記膜を設けることでこの誘発を抑
制できるため、湿気等の浸入の抑制が可能となり、ケー
ス内に封止される回路素子の劣化を防止できる。

【００３４】一方、金属基板と配線に発生する寄生容量
の抑制のために、図２に示すように金属基板を露出させ
るザグリ穴４６を設けることがある。このザグリ穴４６
の周囲に、導電手段と同一材料の膜４７を設ければ、ザ
グリ穴に発生するバリの落下を防止できる。つまり導電
手段のパターニング時に同時に形成し、この後のどこで
ザグリ穴４６を形成するかは任意であるが、この穴が形
成された状態で搬送装置に送られる限り有効である。

【００３５】以上、基板としてとしてＡｌ基板で説明し
てきたが、金属基板はＣｕや鉄でも効果の大小はあるが
適用できるもので、また酸化膜は陽極酸化膜以外に、熱
酸化膜、蒸着等のデポジーション等でも適用できるもの
である。更に、放熱板やシャーシーの当接の関係で、パ
ンチは基板裏面から当てられるが、特にこれらの考慮が
不必要な場合、当然基板表面からパンチ５２を当てても
良い。この場合、第２の工程で両面に銅箔をはり、基板
の裏面周囲に図２のような膜１４を設けてもバリの発生
は抑制できる。更に、上述の説明においては、プレスで
説明してきたが、カッティングでも応用できるものであ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１に
基板裏面から表面に向かって打ち抜き面を有する金属基
板表面の周囲に、導電手段と同一材料の膜を設けること
で、バリの発生を抑制でき、配線間のショート防止、印
刷抵抗の抵抗値変動の抑制およびチップが固着ランドに
フラットに付けられる等を達成できるため、混成集積回
路装置として大幅に歩留まりを向上させることができ
る。

【００３７】また金属基板の接地のためにザグリ穴を設
けた際も、この穴に発生するバリの剥離を防止でき、前
述と同様な効果をしょうぜしめる事ができる。また第３
に、Ｎｉ膜を前記導電手段と同一材料の膜の上に設ける
ことで、この領域の機械的強度を向上を向上でき、バリ
の発生やここを構成する膜のクラックを防止できる。

【００３８】第４に、アルミニウム基板を用いること
で、両面に硬質で絶縁性の優れた陽極酸化膜を形成でき
るため、歩留まりの高い放熱性および絶縁性の優れた混
成集積回路装置を達成できる。第５に、ダイとストリッ
パの間に隙間もなく金属基板を支持できるため、プレス
の際に図１１の様なバリの発生を樹脂面が露出されてい
るときよりも抑制できる。

【００３９】第６に、Ｎｉ膜を更にその上に設ければ、
前記隙間は更に減少し、よりバリの発生を抑制でき、硬
質であるが故に、プレスのパンチが当接してもクラック
の誘発がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図２】本発明の混成集積回路装置の平面図である。

【図３】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図４】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図５】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図６】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図７】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図８】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図９】搬送装置の概略図である。

【図１０】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【図１１】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ 金属基板 ２ 陽極酸化膜 ３ 接着樹脂 ４ 銅箔 ５ Ｎｉ膜 ６ 印刷抵抗 ５０ ダイ ５１ ストリッパ ５２ パンチ Ｂ バリ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンから成る導電手段が絶縁
   性接着材を介して貼着された金属基板を切断し、混成集
   積回路装置の基板として加工する混成集積回路装置の製
   造方法に於いて、 前記切断に用いる切断機のダイスは、完成予定の混成集
   積回路装置基板周辺に設けられた前記導電手段と同一材
   料の膜の上から近接して前記金属基板を支持し、前記金
   属基板裏面から前記切断機のパンチが当てられて切断す
   ることを特徴とする混成集積回路装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記導電手段に設けられるＮｉが前記膜
   の上に設けられた状態で切断を行う請求項１記載の混成
   集積回路装置の製造方法。