JP3877358B2

JP3877358B2 - Ｉｃ搭載用多層プリント配線板

Info

Publication number: JP3877358B2
Application number: JP28768396A
Authority: JP
Inventors: 一矢津; 賢朗木俣
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JPH10116933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱用のヒートシンクを備えるＩＣ搭載用多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路を形成したチップ（以下、「ＩＣ」と称する。）の高周波数化に伴い、高誘電率のために信号伝搬速度の遅いセラミックスからなるＩＣパッケージの代替として、低誘電率のため信号伝搬速度の早い樹脂製のプリント配線板からなるＩＣパッケージが多く用いられるようになっている。ここで、ＩＣの高周波数化に伴う発熱量の増大に対応するため、熱を効率的に逃がす金属製のヒートシンク板が、樹脂製ＩＣパッケージにて多く用いられている。
【０００３】
ところで、従来のＩＣ搭載用樹脂製多層プリント配線板にあっては、例えば、図６（Ａ）に示すように、中央に開口部４０の穿設された複数の樹脂基板１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃを積層して積層体１１２を形成する。ここで、導体回路１４ｆが、最下層の基板１１２Ｃの下面に形成されている。図６（Ｂ）に示すように、この導体回路１４ｆに、ヒートシンク１４６を半田５４にて固定する。そして、図６（Ｃ）に示すように、該ヒートシンク１４６の上に、ＩＣ５２を導電性エポキシ樹脂５６にて固定する。ここで、導電性エポキシ樹脂５６は銀等の導電性金属を含み、ＩＣ５２のアースラインは、該導電性エポキシ樹脂５６、ヒートシンク１４６及び半田５４を介して、積層体１１２の導体回路１４ｆに接続される。
【０００４】
図６を参照して上述した従来のＩＣ搭載用多層プリント配線板においては、ヒートシンク１１４が、銅板にニッケルめっきを施し、該ニッケルめっき上に金めっきを施すことにより形成されている。ここで、表面に施されている金めっきは、半田濡れ性が良いため、該ヒートシンク１４６を半田５４にて導体回路１４ｆへ強固に固定できた。しかしながら、該金めっきは、エポキシ樹脂との密着性が低いため、ヒートシンク１４６にＩＣ５２を強固に固定することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の経緯を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ヒートシンクを半田にて積層体側に強固に固定し得ると共に、ＩＣを樹脂接着剤にてヒートシンクへ強固に固定し得るＩＣ搭載用多層プリント配線板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板は、開口部を有する基板積層体と、金属板上のニッケルめっき層に酸化被膜が形成されないよう大気中に晒さない状態で、該ニッケルめっき層上に、厚み０．１μｍ〜２．０μｍで空孔を有するパラジウムめっき層を形成し、ＩＣが樹脂接着剤を介して載置されるヒートシンク板と、基板積層体の底面に配設され、ヒートシンク板が半田を介して固定される導電パターンと、を備えることを要旨とする。
【０００７】
また、本発明に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板では、前記パラジウムめっき層の空孔によって前記ニッケルめっき層の酸化被膜を形成することを要旨とする。
【０００８】
さらに、本発明に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板では、樹脂接着剤は、銀ペーストを混入することを要旨とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、厚み０．１μｍ〜２．０μｍで空孔を有するパラジウムめっき層が最外層に施されている。パラジウムは、半田濡れ性が高いと共に、金と比較して樹脂接着剤との密着性が高い。このため、ヒートシンクを半田にて積層体側へ強固に固定し得ると共に、ＩＣを樹脂接着剤にてヒートシンクへ強固に固定することができる。即ち、ニッケルめっき層の一部に酸化被膜を形成させるため、金属酸化被膜との密着性の高い樹脂接着剤を介して、ＩＣをヒートシンク板へ強固に固定することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明によれば、厚み０．１μｍ〜２．０μｍで空孔を有するパラジウムめっき層が最外層に施されているため、半田濡れ性が高く、ヒートシンク板を半田にて積層体側へ強固に固定し得る。また、パラジウムめっき層の厚さが、下層のニッケルめっき層に酸化被膜を形成させ得る厚さである。即ち、ニッケルめっき層の一部に酸化被膜を形成させるため、金属酸化被膜との密着性の高い樹脂接着剤を介して、ＩＣをヒートシンク板へ強固に固定することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明によれば、ヒートシンクにＩＣを接着する樹脂接着剤は、銀ペーストを混入することによって導電性を持たせると共に熱導電性を高めている。これにより、ＩＣとヒートシンクとを電気的に接続すると共に、ＩＣにて発生した熱を効率的にヒートシンク側に逃がすことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法の実施例を図面によって説明する。
図１（Ａ）に示すように、ガラスエポキシ樹脂板１１ａの両面に銅箔１１ｂ、１１ｂをラミネートした銅張積層板１１から成る基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを出発材料とし、両面の銅箔１１ｂを常法に従い、パターン状にエッチングすることにより、図１（Ｂ）に示すように基板１２Ａの上面に外層導体回路となる導体回路１４ａを、また、下面に内層導体回路となる導体回路１４ｂを形成する。同様に、基板１２Ｂの上下面に内層導体回路となる導体回路１４ｃ、１４ｄを形成する。更に、基板１２Ｃの上面に内層導体回路となる導体回路１４ｅを、また、下面に外層導体回路となる導体回路１４ｆを形成する。
【００１３】
本実施態様では、基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとしてガラスエポキシ樹脂の銅張積層板１１を用いるが、基板材料としては、ガラスビスマレイミドトリアジン樹脂、ガラスポリイミド樹脂等の基板やポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルホン、ポイリミド等のフィルムや射出成形基板等を使用することができる。
【００１４】
また、導体回路の形成方法としては、テンティング法、半田剥離法、フルアディティブ法等の常法、予め電解銅めっき等で導体回路を形成し、接着剤やプリプレグに転写させる転写法等が用いることができる。
【００１５】
引き続き、図１（Ｃ）に示すように、基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの略中央部に金型パンチング加工によりＩＣ搭載用の開口部４０を設ける。この開口部４０の形成は、金型によるパンチング加工の他にエンドミルによる切削加工等により行なうことができる。また、開口部の穿設は、導体回路の形成前であっても形成後であっても良い。射出成形基板の場合には、射出成形の際に形成しておいてもよい。
【００１６】
次に、図２（Ｄ）、図２（Ｅ）に示すように基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを、予め基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの開口部４０に対応する開口部１８ａを設けた接着剤１８を介して貼り合わせる。即ち、基板１２Ａの上面にエッチングにより形成した導体回路１４ａと、基板１２Ｃの下面に形成した導体回路１４ｆとをＩＣ搭載用多層プリント配線板の外層導体回路として露出させるように基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを積層する。ここで、接着剤としては接着シートを使用する。この接着剤１８には、予め接着剤を印刷し、開口部をパッチング加工等で形成した接着シート、プリプレグ等が使われる。望ましくは、基板と同材質のものがよく、ガラスエポキシ樹脂板１１ａには、ガラスエポキシを浸漬させたプリプレグが望ましい。
【００１７】
次に、基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを積層して成る積層体１２の所定位置にドリル孔明け加工により図２（Ｆ）に示すようにスルーホール用貫通孔２０を設ける。その後、図３（Ｇ）に示すように常法により積層体１２全体にめっき触媒を付けた後、無電解銅めっきして導体被膜２２を、０．１から５．０μｍ、好ましくは１μｍ付着する。そして、積層体１２の両面にドライフィルムレジストをラミネートした後、図３（Ｈ）に示すように露光、現像によって開口部４０のみをエッチングレジスト３０によりマスクし、図３（Ｉ）に示すように貫通孔２０及び貫通孔２０の開口部の周囲に、銅めっき層２６を少なくとも５〜４０μｍ、好ましくは２０μｍ厚付けする。即ち、少なくともスルーホール用貫通孔２０内壁の導体被膜の厚さを５から４０μｍとしてスルーホール２４を完成する。この後、エッチングレジスト３０を過マンガン酸カリウムにより剥膜除去する。そして、図３（Ｊ）に示すようにエッチングにより不要な導体被膜２２を除去する。
【００１８】
この方法では、スルーホール２４完成後に、開口部４０に設けられたエッチングレジスト３０を除去し、開口部４０内の導体被膜２２をエッチングにより除去する。この際に、基板表面に残存しているめっき触媒も同時に除去されるため、回路間（例えば、ボンディングパッド５０間）におけるめっき触媒の残存に起因する絶縁不良が起き難い。
【００１９】
図１〜図３を参照して上述したように導体回路を形成した後に、図４（Ｋ）に示すようにＩＣと電気的に接続されるボンディングパッド５０、ヒートシンクが接続される導体回路１４ｆ、チップ部品実装部を除いてソルダーマスクレジスト３６で保護を行い、引き続き、ボンディングパッド５０上にニッケル−金めっき又は銀めっき（図示せず）を施す。これは、後述するようにＩＣ５２とボンディングパッド５０とを金又はアルミワイヤーでワイヤーボンディングする際の接続を容易にするためである。なお、ＴＡＢ実装やフリップチップ実装する場合には、半田めっきを施す。
【００２０】
次に、図４（Ｌ）に示すように外部リ一ドピン４２をスルーホール２４に半田付けすることにより取り付ける。本実施態様では、ＩＣ搭載用多層プリント配線板をマザーボードに実装するに際して、スルーホール実装する。なお、スルーホール実装ではなく、表面実装する場合には、チップキャリアと同様に実装用パッドが基板の外周付近に配役される。また、マルチチップモジュールの様な形態を成す場合には、コネクター接続端子が設けられる。
【００２１】
本実施態様では、発熱量の大きいＩＣを用いるため、図４（Ｌ）に示すように開口部４０の裏面側の導体回路１４ｆに半田５４を介してヒートシンク４６を取り付ける。このヒートシンク４６の製造方法について、図５を参照して説明する。
【００２２】
この実施態様では、図５（Ａ）に示すようにヒートシンクとして銅板６０を用いる。ここで、銅板を用いる理由は、図１を参照して上述した積層体１２を構成する基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが、該基板表面上の導体回路１４ａ〜１４ｆの剥離を防止するため、該導体回路１４ａ〜１４ｆを構成する銅箔の熱膨張率とほぼ等しいガラスエポキシ樹脂板を用いているため、該ガラスエポキシ樹脂板の熱膨張率（即ち、銅の熱膨張率）に等しい銅板を用いるのである。ここでは、銅板を用いているが、この代わりに放熱性の高いアルミニウム板、或いは、耐腐食性の高いステンレス板等を用いることができる。
【００２３】
図５（Ｂ）に示すように、銅板６０に、２〜１０μｍのニッケルめっき層６２を電解めっきにより形成する。引き続き、ニッケルめっき層６２を形成する際に付着した酸性成分を水洗いし、ニッケルめっき層６２に酸化被膜が形成されないよう大気中に晒さない状態で、図５（Ｃ）に示すように０．１〜４μｍのＰｄめっき層６４をフラッシュめっきにより形成する。ここで、Ｐｄめっき層６４の厚みは、０．１〜２．０μｍが好ましい。この理由は、Ｐｄめっき層６４の厚みを０．１〜２．０μｍと薄くすることで、該Ｐｄめっき層６４の空孔を通して下層のニッケルめっき層６２の一部に酸化被膜を形成させる。即ち、ニッケルめっき層６２に酸化被膜を形成させることにより、金属酸化被膜との密着性の高い樹脂接着剤を介して、後述するようにＩＣをヒートシンクへ強固に固定させる。また更に、Ｐｄめっき層６４の厚みは、０．１〜０．５μｍが特に好ましい。これは、０．１μｍ未満ではピンホールが発生し易くなり、他方、０．５μｍを越えるとコストが高くなるからである。
【００２４】
なお、Ｐｄめっき層６４の厚みを４．０μｍを越えるようにすることも可能である。厚みを厚くしても、Ｐｄめっき層は、従来技術のＡｕめっき層と比較して樹脂接着剤との密着性が高いので、後述するようにＩＣをヒートシンクへ強固に固定することができる。
【００２５】
図４（Ｌ）を参照して上述したように開口部４０の裏面側の導体回路１４ｆに半田５４を介してヒートシンク４６を取り付ける際に、ヒートシンク４６の表面に被覆されたＰｄめっき層６４は、半田濡れ性が高いため、半田５４にてヒートシンク４６を導体回路１４ｆへ強固に固定できる。
【００２６】
引き続き、図４（Ｍ）に示すように、銀ペーストを含み導電性を有するエポキシ樹脂接着剤５６にて、ヒートシンク４６上にＩＣ５２を固定する。ここで、ヒートシンク４６にＩＣ５２を接着する樹脂接着剤は、銀ペーストを混入することによって導電性を持たせると共に熱導電性を高めている。これにより、ＩＣとヒートシンク４６とを電気的に接続すると共に、ＩＣにて発生した熱を効率的にヒートシンク４６側に逃がす。しかしながら、該導電性エポキシ樹脂接着剤は、通常のエポキシ樹脂接着剤よりも、種々の金属材料が混ぜられている分だけ接着力が劣る。これに対して上述したように、Ｐｂ層を設け、エポキシ系等の樹脂接着剤との密着性を改善してあるため、本実施態様の該ヒートシンク４６は、該ＩＣ５２を強固に固定することができる。なお、導電性エポキシ樹脂接着剤５６は、ヒートシンク４６へＩＣ５２のアースライン（図示せず）を接続し、半田５４を介して導体回路１４ｆ側へ連結している。
【００２７】
その後、図４（Ｎ）に示すように該ＩＣの入出力端子５２ａとボンディングパッド５０との間をボンディングワイヤー５４にて接続する。なお、図中に示さないが、ヒートシンク４６の下面にてアルミニウム、或いは、銅製の放熱フィンが銀等を含む高熱伝導性の樹脂接着剤を介して取り付けられる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１のＩＣ搭載用多層プリント配線板においては、ヒートシンクの最外層に半田濡れ性が高いと共に、樹脂接着剤との密着性が高いパラジウムめっきが形成されているため、ヒートシンクを半田にて積層体側へ強固に固定し得ると共に、ＩＣを樹脂接着剤にてヒートシンクへ強固に固定することができる。
【００２９】
また、請求項１、２の発明によれば、ヒートシンクの最外層にパラジウムめっきが下層のニッケルめっきに酸化被膜を形成させ得る厚さに形成されている。即ち、ニッケルめっきに酸化被膜を形成させるため、金属酸化被膜との密着性の高い樹脂接着剤を介して、ＩＣをヒートシンクへ強固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法を示す工程概略図である。
【図２】本発明の実施態様に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法を示す工程概略図である。
【図３】本発明の実施態様に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法を示す工程概略図である。
【図４】本発明の実施態様に係るＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法を示す工程概略図である。
【図５】ヒートシンクの製造方法を示す工程概略図である。
【図６】従来技術のＩＣ搭載用多層プリント配線板の製造方法を示す工程概略図である。
【符号の説明】
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ基板
１４ａ〜１４ｆ導体回路
４０開口部
４６ヒートシンク
５０ボンディングパッド
５２ＩＣ
５４半田
５６樹脂接着剤
６０銅板
６２ニッケルめっき層
６４Ｐｄめっき層

Claims

開口部を有する基板積層体と、
金属板上のニッケルめっき層に酸化被膜が形成されないよう大気中に晒さない状態で、該ニッケルめっき層上に、厚み０．１μｍ〜２．０μｍで空孔を有するパラジウムめっき層を形成し、ＩＣが樹脂接着剤を介して載置されるヒートシンク板と、
前記基板積層体の底面に配設され、前記ヒートシンク板が半田を介して固定される導電パターンと、
を備えることを特徴とするＩＣ搭載用多層プリント配線板。
前記パラジウムめっき層の空孔によって前記ニッケルめっき層の酸化被膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のＩＣ搭載用多層プリント配線板。
前記樹脂接着剤は、銀ペーストを混入することを特徴とする請求項１に記載のＩＣ搭載用多層プリント配線板。