JP4022972B2

JP4022972B2 - Semiconductor plastic package

Info

Publication number: JP4022972B2
Application number: JP3423798A
Authority: JP
Inventors: 杜夫岳; 信之池口
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11220067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを複数個小型プリント配線板に搭載した形の、新規な半導体プラスチックパッケージに関する。特に、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、ASIC、グラフィック等の比較的高ワットで、多端子高密度の半導体プラスチックパッケージに関する。本半導体プラスチックパッケージは、ソルダーボールを用いてマザーボードプリント配線板に実装して電子機器として使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体プラスチックパッケージとして、プラスチックボールグリッドアレイ（P-BGA)やプラスチックランドグリッドアレイ（P-LGA)等、プラスチックプリント配線板の上面に半導体チップを固定し、このチップを、プリント配線板上面に形成された回路導体にワイヤボンディングで結合し、プリント配線板の下面にはハンダボールを用いて、マザーボードプリント配線板と接続するための回路導体パッドを形成し、表裏回路導体がメッキされたスルーホールで接続されて、半導体チップが樹脂封止されている構造の半導体プラスチックパッケージが公知である。本公知構造において、半導体チップから発生する熱をマザーボードプリント配線板に拡散させるため、半導体チップを固定するための上面の金属箔から下面に接続するメッキされた熱拡散スルーホールが形成されている。
該スルーホールを孔を通して、水分が半導体チップ固定に使われている銀粉入り樹脂接着剤に吸湿され、マザーボードへの実装時の加熱により、また、半導体チップ部品をマザーボードから取り外す際の加熱により、層間フクレを生じる危険性があり、これはポプコーン現象と呼ばれている。このポプコーン現象が発生した場合、パッケージは使用不能となることが多く、この現象を大幅に改善する必要がある。
また、半導体の高機能化、高密度化は、ますます発熱量の増大を意味し、熱放散用のための半導体チップ直下のスルーホールのみでは熱の放散は不十分となってきている。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
本発明は、以上の問題点を改善した半導体プラスチックパッケージ用を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部に、プリント配線板と平面方向にほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の半導体チップ搭載側である表面及び半導体チップ非搭載側である裏面にそれぞれ形成された回路導体を上記金属板とそれぞれ樹脂組成物で絶縁し、かつ上記金属板に、少なくとも、１個以上のクリアランスホール又はスリット孔を形成し、クリアランスホール壁又はスリット孔壁を絶縁化し、表面に形成された回路導体と裏面に形成された回路導体もしくはハンダボール接続用回路導体パッドとを絶縁化したクリアランスホール又はスリット孔から形成されたメッキされたスルーホールで結線し、金属板のプリント配線板表面側に樹脂組成物を介して形成された導体上に熱伝導性接着剤で固定された半導体チップとその周囲の表面に形成された回路導体とをワイヤボンディングで結線し、半導体チップ部を樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージであって、
半導体チップを接着すべきプリント配線板の表面に形成された導体が複数個のブラインドビアホールで金属板と金属メッキで接続されており、かつプリント配線板の裏面に形成されたハンダボール接続用パッドが複数個のブラインドビアホールで金属板と金属メッキで接続されていることを特徴とする半導体プラスチックパッケージを提供する。
本発明は、上記半導体プラスチックパッケージの提供により、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性、すなわちポップコーン現象が大幅に改善できるとともに、その他の信頼性にも優れ、熱放散性を大幅に改善でき、加えて大量生産にも適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージが得られることを見いだし、完成されるに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体プラスチックパッケージは、プリント配線板の厚み方向のほぼ中央に熱放散性の良好な金属板を配置し、表裏の回路導体導通用のメッキされたスルーホールは、金属板にあけられた該クリアランスホール又は該スリット孔より小さめの径の孔とし、埋め込まれた樹脂のほぼ中央に形成することにより、金属板との絶縁性を保持する。
【０００６】
公知のスルーホールを有する金属芯プリント配線板の上面に半導体チップを固定する方法においては、従来のP-BGA パッケージと同様に半導体チップからの熱は直下の熱放散用スルーホールに落として熱放散せざるを得ず、ポップコーン現象は改善できない。
本発明は、まず金属芯とする金属板を、スルーホールが形成可能なように、スルーホールを形成しようとする位置にスルーホール径より大きめのクリアランスホール、又はスリット孔を、公知のエッチング法、打ち抜き法、ドリル、レーザー等で金属芯に孔を形成しておく。
【０００７】
ブラインドホール、又はスリット孔が形成された金属板の表面に公知の方法で酸化処理、微細凹凸形成、皮膜形成等の接着性や電気絶縁性向上のための表面処理を必要に応じて施す。該表面処理され、クリアランスホール、又はスリット孔が形成された金属板は、すべて熱硬化性樹脂組成物で絶縁部を形成する。熱硬化性樹脂組成物による絶縁部の形成は、半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥したプリプレグ、樹脂シート、或いは樹脂付き銅箔等を金属板の両面に配置し、加熱、加圧下に積層形成する。プリプレグ、樹脂シート、或いは樹脂付き銅箔等の樹脂量、樹脂流れは、積層成形した場合、クリアランスホール、又はスリット孔を十分充填でき、ボイドの発生しないように設計する。加熱、加圧工程中に、熱により１度熔融した半硬化状態の熱硬化性樹脂を金属板のクリアランスホール又はスリット孔に流し込んで中を埋め込むと同時に、一体化する。また、あらかじめクリアランスホール、又はスリット部に熱硬化性樹脂組成物を充填、硬化あるいは半硬化しておくこともできる。
【０００８】
また、無溶剤或いは溶剤タイプの熱硬化性樹脂組成物を用い、スクリーン印刷等で該金属板の上下面に塗布、乾燥して半硬化させ、同時にクリアランスホール、又はスリット孔にも充填する。塗布前に、あらかじめ無溶剤の樹脂組成物を孔に充填させ、硬化、或いは半硬化させておくことも可能である。上下に金属箔を配置し、加熱、加圧下、真空下に積層成形して一体化すると同時に、半硬化の樹脂組成物を熔融させて金属板のクリアランスホール、又はスリット孔内に熱硬化性樹脂組成物を充填する。
【０００９】
金属板の側面については、熱硬化性樹脂組成物で埋め込まれている形、露出している形、いずれの形でも良い。
【００１０】
サブトラクティブ法によるスルーホールプリント配線板の形成のためには、積層成形時に、表裏の最外層に、プリント配線板よりやや大きめの金属箔、或いは片面銅張積層板を配置して、加熱、加圧下に積層成形することにより、外層回路形成用の金属箔で表裏が覆われた金属箔張多層板が形成される。
【００１１】
表裏層に金属箔を使用しないで積層成形する場合、公知のアディティブ法にて回路を形成し、プリント配線板を作る。
【００１２】
上記サブトラクティブ法、セミアディティブ法で作成した板の、半導体を固定する部分以外の箇所に表裏の回路を導通するスルーホール用孔をドリル、レーザー或いはプラズマ等、公知の方法にて小径の孔をあける。
【００１３】
表裏信号回路用のスルーホール用孔は、樹脂の埋め込まれた金属板のクリアランスホール、又はスリット孔のほぼ中央に、金属板と接触しないように形成する。次いで無電解メッキや電解メッキによりスルーホール内部の金属層を形成して、メッキされたスルーホールを形成するとともに、フルアディティブ法では、同時に表裏にワイヤボンディング用端子、信号回路、ソルダーボール用パッド、導体回路等を形成する。
【００１４】
セミアデティブ法では、スルーホールをメッキすると同時に、表裏も全面メッキされ、その後、公知の方法にて上下に回路を形成する。
回路形成後、貴金属メッキを、少なくともワイヤボンディングパッド表面に形成してプリント配線板を完成させる。この場合、貴金属メッキの必要のない箇所は、事前にメッキレジストで被覆しておく。または、メッキ後に、必要により公知の熱硬化性樹脂組成物、或いは光選択熱硬化性樹脂組成物で、少なくともボンディングパッド、反対面のハンダボール接続用パッド以外の表面に皮膜を形成してもよい。
【００１５】
複数個のブラインドビアホールを半導体チップを搭載する箇所、及び裏面に作成し、半導体チップから発生した熱をこのブラインドビアホールの金属メッキを通して内層の金属板に伝導し、さらにその下のブラインドビアホールの金属メッキを通してハンダボールに伝達し、マザーボードプリント配線板に逃げる構造とする。
ブラインドビアホールを作成する方法は、レーザー、プラズマ、ドリル等公知の方法が使用できる。孔の大きさは、特に限定はしないが、一般に50〜200μｍである。炭酸ガスレーザーを使用した場合、加工後にデスミア処理を施してから、金属メッキを行なう。
【００１６】
該プリント配線板の半導体チップを接着するブラインドビアホールのある表層部に金属粉混合接着剤を用いて、半導体チップを接着固定し、さらに半導体チップとプリント配線板回路のボンディングパッドとをワイヤボンディング法で接続し、少なくとも、半導体チップ、ボンディングワイヤ、及びボンディングパッドを公知の封止樹脂で封止する。
【００１７】
半導体チップと反対面のハンダボール接続用導体パッドに、ハンダボールを接続してP-BGAを作り、マザーボードプリント配線板上の回路にハンダボールを重ね、熱によってボールを熔融接続するか、またはパッケージにハンダボールをつけずにP-LGAを作り、マザーボードプリント配線板に実装する時に、マザーボードプリント配線板面に形成されたハンダボール接続用導体パッドとP-LGA用のハンダボール用導体パッドとを、ハンダボールを加熱熔融することにより接続する。
【００１８】
本発明に用いる金属板は、特に限定しないが、高弾性率、高熱伝導性で、厚さ30〜300μｍのものが好適である。具体的には、純銅、無酸素銅、その他、銅が95重量％以上のFe、Sn、P 、Cr、Zr、Zn等との合金、或いは合金の表面を銅メッキした金属板等が好適に使用される。
【００１９】
本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド−シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、１種或いは２種類以上が組み合わせて使用される。耐熱性、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００２０】
本発明の好適な熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に２個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス( 4-ジシアナトフェニル) メタン、2,2-ビス（4-シアナトフェニル）プロパン、2,2-ビス( 3,5-ジブロモ-4- シアナトフェニル）プロパン、ビス（4-シアナトフェニル）エーテル、ビス（4-シアナトフェニル）チオエーテル、ビス（4-シアナトフェニル）スルホン、トリス（4-シアナトフェニル）ホスファイト、トリス（4-シアナトフェニル）ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００２１】
これらのほかに特公昭41-1928 、同43-18468、同44-4791 、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いられ得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類；ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基；炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般にはプレポリマーが可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００２２】
エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂；ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類；ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは１種或いは２種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００２３】
ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００２４】
これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。
【００２５】
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類；ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelastic なゴム類；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4- メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS 樹脂、MBS 樹脂、スチレン−イソプレンゴム、ポリエチレン−プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6- フッ化エチレン共重合体類；ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー；ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の無機或いは有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。
【００２６】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100 重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００２７】
プリプレグの補強基材としては、一般に公知の無機或いは有機の織布、不織布が使用される。具体的には、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス等の公知のガラス繊維布、全芳香族ポリアミド繊維布、液晶ポリエステル繊維布等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。また、ポリイミドフィルム等のフィルムの表裏に熱硬化性樹脂組成物を塗布、加熱して半硬化状態にしたものも使用できる。
【００２８】
最外層の金属箔は、一般に公知のものが使用できる。好適には厚さ3〜100μｍの銅箔、銅合金箔、ニッケル箔等が使用される。
【００２９】
金属板に形成するクリアランスホール、又はスリット孔の大きさは、表裏導通用スルーホール径よりやや大きめに形成する。具体的には、該スルーホール壁と金属板壁とは50μｍ以上の距離が、熱硬化性樹脂組成物で絶縁されていることが好ましい。表裏導通用スルーホール径については、特に限定はしないが、50〜300μｍが好適である。
【００３０】
本発明の多層プリント配線板用プリプレグを作成する場合、基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥し、半硬化状態の積層材料とする。また基材を使用しない半硬化状態とした樹脂シート、樹脂付き銅箔が使用できる。或いは塗料も使用できる。この場合、半硬化状態の程度により、ハイフロー化、ローフロー化する。プリプレグを作成する温度は一般的には100〜180℃である。時間は5〜60分であり、目的とするフローの程度により、適宜選択する。
【００３１】
本発明の金属芯の入った半導体プラスチックパッケージを作成する方法は特に限定しないが、例えば以下（図１）の方法による。
(1) 内層となる金属板全面を液状エッチングレジストで被覆し、加熱して溶剤を除去した後、クリアランスホール部、又はスリット孔部のレジストが未露光となるように作成したネガフィルムを被せ、紫外線照射後、１％炭酸ナトリウム水溶液で未露光部分を溶解除去する。エッチングにて金属板にクリアランスホール、又はスリットを形成した後、レジストを除去し、この金属板表面全体に化学処理を施し、この上下にプリプレグ等の半硬化の積層材料を配置し、必要により、その両外側に金属箔を置き、
(2) 加熱、加圧、真空下に積層成形して一体化する。
(3) 少なくとも半導体チップを固定する位置にドリル、或いはレーザー等でブラインドビアをあける。また、スルーホールを内層金属板に接触しないようにあけ、デスミア処理を施した後、金属メッキを行なう。公知の方法にて上下に回路を作成し、貴金属メッキを施す。
(4) 熱硬化性レジスト、或いは光選択熱硬化性レジストで、少なくとも、半導体チップ搭載部の全部、或いは一部、ワイヤボンディングパッド部、ハンダボールパッド部を除いた部分を被覆し、半導体チップを熱伝導性接着剤でブラインドビアホール部の上に接着固定し、ワイヤボンディングを行ない、その後、樹脂封止して、必要によりハンダボールを接着する。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り『部』は重量部を表す。
【００３３】
実施例１
2,2-ビス（4-シアナトフェニル）プロパン900部、ビス（4-マレイミドフェニル）メタン100部を150℃に熔融させ、攪拌しながら４時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製）400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ESCN- 220F、住友化学工業＜株＞製）600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤（商品名：焼成タルクBST-200、日本タルク＜株＞製）500部を加え、均一攪拌混合してワニスＡを得た。このワニスを厚さ100μｍのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間（at170℃）120 秒、170℃、20kgf/cm² 、５分間での樹脂流れ12mm以上のハイフロープリプレグ（プリプレグＢ）を作成した。厚さ105μｍであった。
一方、内層金属板となる厚さ200μｍの銅板を用意し、両面に液状エッチングレジストを25μｍ塗布し、乾燥してから、その上に、スルーホールをあける位置のレジストが未露光となるように作成したネガフィルムを置き、紫外線を照射してから１％炭酸ナトリウムで未露光部分のレジストを溶解除去し、両側からエッチングにて孔径0.6mm φのクリアランスホールを作成した。この上下にプリプレグＢを配置し、その外側に12μｍの電解銅箔を置き、200℃、20kgf/cm² 、30mmHg以下の真空下で積層形成して一体化した。大きさ50mm角のパッケージの中央13mm角の範囲に孔径100μｍのブラインドホール用孔を20個、炭酸ガスレーザーで作成した。また、裏面の同じ位置にも同様に20個のブラインドホール用孔を作成した。さらにドリルにて、クリアランスホールのほぼ中央に、金属壁に接触しないように孔径0.25mmφのスルーホールをあけ、デスミア処理を施した後に銅メッキした。表裏にエッチングレジストを貼り付け、乾燥してからポジフィルムを重ねて露光、現像し、表裏回路を形成し、プリント配線板を得た。次いで、メッキレジストを塗布し、硬化した後、ニッケル、金メッキを施してプリント配線板を完成した。
上面の13mm角のブラインドビアホール上に、半導体チップを銀ペーストで接着固定し、ワイヤボンディングを行ない、次いでシリカ入りエポキシ封止用コンパウンドを用い、半導体チップ部を樹脂封止して半導体パッケージを作成した（図１）。これをマザーボードプリント配線板に、ハンダボールを熔融させて付けた。この半導体プラスチックパッケージの評価結果を表１に示す。
【００３４】
実施例２
12μｍの電解銅箔の化学処理面に実施例１のワニスＡを塗布、乾燥し、ゲル化時間50秒の半硬化状態の、厚み55μｍ樹脂付き銅箔を作成した。
内層となる、厚さ200μｍのCu:99.86重量％、Fe:0.11 重量％、P:0.03重量％の合金板を実施例１と同様に加工して、クリアランスホールを作成した後、上記樹脂付き銅箔を上下に配置し、同様に積層成形し、金属芯入り両面銅張積層板を作成した。さらに実施例１と同様にブラインドビアホールを表裏面に、10mm角の中に15個作成し、同様にデスミア、銅メッキ、回路形成を行ない、メッキレジスト塗布、ニッケル、金メッキを行ない、プリント配線板を作成した。その後、同様に半導体チップ接着、ワイヤボンディング、樹脂封止、ハンダボール付けを行ない、マザーボードプリント配線板に接続した。評価結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１のプリプレグＢを２枚使用し、上下に１２μｍの電解銅箔を配置し、200℃、20kgf/cm² 、３０ｍｍＨｇ以下の真空下に２時間積層成形し、両面銅張積層板を得た。所定の位置に孔径0.25mmφのスルーホールをドリルであけ、デスミア処理後に銅メッキを施した。この板の上下に公知の方法で回路を形成し、ニッケルメッキ、金メッキを施した。これは半導体チップを搭載する箇所に放熱用のスルーホールが形成されており、この上に銀ペーストで半導体チップを接着し、ワイヤボンディング後、エポキシ封止用コンパウンドで実施例１と同様に樹脂封止した（図２）。また、同様にマザーボードプリント配線板に接続した。評価結果を表１に示す。
【００３６】
比較例２
エポキシ樹脂（商品名：エピコート1045）500部、及びエポキシ樹脂（商品名：ESCN220F）500部、ジシアンジアミド300部、2-エチルイミダゾール２部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、これを厚さ100μｍのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間10秒、樹脂流れ98μｍのノーフロープリプレグ（プリプレグＣ）、及びゲル化時間150 秒、樹脂流れ18mmのハイフロープリプレグ（プリプレグＤ）を作成した。プリプレグＤを２枚使用し、両面に12μｍの電解銅箔を置き、170℃、20kgf/cm² 、30mmHg以下の真空下で２時間積層成形して両面銅張積層板を作成した。後は比較例１と同様にプリント板を作成し、半導体チップ搭載部分をザグリマシーンにてくりぬき、裏面に厚さ200μｍの銅板を、上記ノーフロープリプレグＣを打ち抜いたものを配置して、加熱、加圧下に接着させ、放熱板付きプリント配線板を作成した。これはややソリが発生した。この放熱板に直接銀ペーストで半導体チップを接着させ、ワイヤボンディングで接続後、液状エポキシ樹脂で封止し、同様にマザーボードプリント配線板に接続した（図３）。この半導体プラスチックパッケージの評価結果を表１に示す。
【００３７】
＜測定方法＞
1)吸湿後の耐熱性・
JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL3:30℃・60％RHで所定時間処理後、220℃リフローソルダー３サイクル後の基板の異常の有無について、断面観察及び電気的チェックによって確認した。
2)吸湿後の電気絶縁性・
JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL2:85℃・60％RHで所定時間(Max.168hrs.) 処理後、220℃リフローソルダー３サイクル後の基板の異常の有無を断面観察及び電気的チェックによって確認した。
3)ガラス転移温度
DMA 法にて測定した。
4)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値
端子間（ライン／スペース＝７０／７０μｍ）の櫛形パターンを作成し、この上に、それぞれ使用したプリプレグを配置して同様に積層成形したものを、121℃・２気圧で所定時間処理した後、25℃・60％RHにて２時間後処理を行い、500VDC印加60秒後に、その端子間の絶縁抵抗値を測定した。
5)耐マイグレーション性
上記４）の試験片を用い、85℃・85％RHにて、50VDC 印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
6)放熱性
パッケージを同一マザーボードプリント配線板にハンダボールで接着させ、1000時間連続使用してから、パッケージの温度を測定した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部に、プリント配線板と平面方向にほぼ同じ大きさの金属板を配置し、プリント配線板の半導体チップ搭載側である表面及び半導体チップ非搭載側である裏面にそれぞれ形成された回路導体を上記金属板とそれぞれ樹脂組成物で絶縁し、かつ上記金属板に、少なくとも、１個以上のクリアランスホール又はスリット孔を形成し、クリアランスホール壁又はスリット孔壁を絶縁化し、表面に形成された回路導体と裏面に形成された回路導体もしくはハンダボール接続用回路導体パッドとを絶縁化したクリアランスホール又はスリット孔から形成されたメッキされたスルーホールで結線し、金属板のプリント配線板表面側に樹脂組成物を介して形成された導体上に熱伝導性接着剤で固定された半導体チップとその周囲の表面に形成された回路導体とをワイヤボンディングで結線し、半導体チップ部を樹脂封止している構造の半導体プラスチックパッケージであって、
半導体チップを接着すべきプリント配線板の表面に形成された導体が複数個のブラインドビアホールで金属板と金属メッキで接続されており、かつプリント配線板の裏面に形成されたハンダボール接続用パッドが複数個のブラインドビアホールで金属板と金属メッキで接続されていることを特徴とする半導体プラスチックパッケージが提供される。
本発明は半導体プラスチックパッケージを上記構造とすることにより、半導体チップの下面からの吸湿がなく、吸湿後の耐熱性、すなわちポップコーン現象が大幅に改善できるとともに、熱放散性も改善でき、加えて大量生産に適しており、経済性の改善された、新規な構造の半導体プラスチックパッケージが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の半導体プラスチックパッケージの製造工程を示す説明図である。
【図２】比較例１の半導体プラスチックパッケージの製造工程を示す説明図である。
【図３】比較例２の半導体プラスチックパッケージの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
(a) 金属箔
(b) プリプレグＢ
(c) 金属板
(d) ブラインドビアホール
(e) 表裏回路導通スルーホール
(f) 封止樹脂
(g) 半導体チップ
(h) 金ワイヤ
(i) 銀ペースト
(j) ハンダボール
(k) メッキレジスト
(l) 放熱用スルーホール
(m) プリプレグＣ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel semiconductor plastic package in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a small printed wiring board. In particular, the present invention relates to a relatively high-wattage, multi-terminal, high-density semiconductor plastic package such as a microprocessor, microcontroller, ASIC, and graphic. This semiconductor plastic package is mounted on a mother board printed wiring board using a solder ball and used as an electronic device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a semiconductor plastic package, a semiconductor chip is fixed on the upper surface of a plastic printed wiring board such as a plastic ball grid array (P-BGA) or plastic land grid array (P-LGA), and this chip is mounted on the upper surface of the printed wiring board. Through-holes that are bonded to the formed circuit conductors by wire bonding, and on the lower surface of the printed wiring board, solder balls are used to form circuit conductor pads for connection to the motherboard printed wiring board, and the front and back circuit conductors are plated A semiconductor plastic package having a structure in which a semiconductor chip is sealed with a resin is known. In this known structure, in order to diffuse the heat generated from the semiconductor chip to the mother board printed wiring board, plated heat diffusion through-holes connected to the lower surface from the metal foil on the upper surface for fixing the semiconductor chip are formed.
Through the through hole, moisture is absorbed by the resin adhesive containing silver powder used for fixing the semiconductor chip, and is heated between the mounting on the motherboard and the heating when removing the semiconductor chip component from the motherboard. There is a risk of causing bulges, which is called the popcorn phenomenon. When this popcorn phenomenon occurs, the package often becomes unusable, and this phenomenon needs to be significantly improved.
Further, the higher functionality and higher density of semiconductors means an increase in the amount of heat generation, and heat dissipation is insufficient only with through holes directly under the semiconductor chip for heat dissipation.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a semiconductor plastic package for which the above problems are improved.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a metal plate having substantially the same size as that of the printed wiring board in the plane direction is arranged at a substantially central portion in the thickness direction of the printed wiring board, and the surface on the semiconductor chip mounting side of the printed wiring board and the semiconductor chip non-chip. the circuit conductors formed respectively on the back surface is mounted side insulated respectively and the metal plate resin composition, and to the metal plate, at least, to form one or more clearance holes or slits, clearance hole wall or A clearance hole that insulates the slit hole wall and insulates the circuit conductor formed on the front surface and the circuit conductor or solder ball connection circuit conductor pad formed on the back surface, or a plated through hole formed from the slit hole. and connect, fixed with a thermally conductive adhesive to the metal plate of the printed wiring board surface to form through the resin composition were conductors on semiconductor The chip and the circuit conductor formed on the surface of the surrounding and connected by wire bonding, the semiconductor chip portion a semiconductor plastic package structure in which resin sealing,
Metal plate and the metal plating are connected by either One solder ball connection pad formed on the back surface of the printed wiring board in a blind via-hole conductors formed on the surface a plurality of the printed wiring board to be bonded to the semiconductor chip Provided is a semiconductor plastic package characterized in that a plurality of blind via holes are connected to a metal plate by metal plating .
By providing the semiconductor plastic package, the present invention does not absorb moisture from the lower surface of the semiconductor chip, can significantly improve the heat resistance after moisture absorption, that is, the popcorn phenomenon, and has excellent reliability and heat dissipation. It has been found that a semiconductor plastic package with a new structure, which can be greatly improved, is also suitable for mass production, and has improved economy, has been completed.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the semiconductor plastic package of the present invention, a metal plate with good heat dissipation is arranged at the approximate center in the thickness direction of the printed wiring board, and plated through holes for conduction of circuit conductors on the front and back sides are formed in the metal plate. By forming the hole having a diameter smaller than that of the clearance hole or the slit hole and forming it in the approximate center of the embedded resin, the insulation with the metal plate is maintained.
[0006]
In the method of fixing a semiconductor chip on the upper surface of a metal core printed wiring board having a known through hole, the heat from the semiconductor chip is dropped into the heat dissipation through hole just like the conventional P-BGA package to dissipate the heat. The popcorn phenomenon cannot be improved.
In the present invention, first, a metal plate as a metal core, a clearance hole larger than the through-hole diameter or a slit hole at a position where the through-hole is to be formed so that the through-hole can be formed, a known etching method, A hole is formed in the metal core by a punching method, a drill, a laser, or the like.
[0007]
The surface of the metal plate on which the blind hole or slit hole is formed is subjected to surface treatment for improving adhesiveness and electrical insulation, such as oxidation treatment, fine unevenness formation, and film formation, by a known method, if necessary. All of the metal plates that have been surface-treated and formed with clearance holes or slit holes form an insulating portion with a thermosetting resin composition. Formation of the insulating part by the thermosetting resin composition is impregnated with a semi-cured thermosetting resin composition, dried prepreg, resin sheet, or copper foil with resin is disposed on both surfaces of the metal plate, heated, Laminate under pressure. The resin amount and resin flow of the prepreg, resin sheet, or copper foil with resin, etc. are designed so that, when laminated, the clearance holes or slit holes can be sufficiently filled and no voids are generated. During the heating and pressurizing steps, a semi-cured thermosetting resin melted once by heat is poured into the clearance hole or slit hole of the metal plate, and the inside is embedded and integrated. In addition, the clearance hole or the slit portion may be filled with a thermosetting resin composition in advance, cured, or semi-cured.
[0008]
In addition, a solvent-free or solvent-type thermosetting resin composition is applied to the upper and lower surfaces of the metal plate by screen printing or the like, dried and semi-cured, and simultaneously filled in clearance holes or slit holes. Prior to application, it is also possible to fill a hole with a solvent-free resin composition in advance, and to cure or semi-cure it. Metal foils are placed on the top and bottom, laminated and integrated under heating, pressure, and vacuum, and at the same time, a semi-cured resin composition is melted to form a thermosetting resin in the clearance hole or slit hole of the metal plate. Fill the composition.
[0009]
The side surface of the metal plate may be in a form embedded with a thermosetting resin composition or an exposed form.
[0010]
In order to form a through-hole printed wiring board by the subtractive method, a metal foil slightly larger than the printed wiring board or a single-sided copper-clad laminated board is placed on the outermost layer on the front and back sides during lamination, and then heated and heated. By laminating and forming under pressure, a metal foil-clad multilayer board whose front and back are covered with a metal foil for forming an outer layer circuit is formed.
[0011]
When laminate molding is performed without using metal foil for the front and back layers, a circuit is formed by a known additive method to produce a printed wiring board.
[0012]
In the plate made by the subtractive method or the semi-additive method, a hole for a small diameter is formed by a known method such as drilling, laser or plasma in a hole other than the portion where the semiconductor is fixed. I can make it.
[0013]
The through hole for the front and back signal circuits is formed at the center of the clearance hole or slit hole of the resin-embedded metal plate so as not to contact the metal plate. Next, a metal layer inside the through hole is formed by electroless plating or electrolytic plating to form a plated through hole. In the full additive method, a wire bonding terminal, a signal circuit, a solder ball pad, A conductor circuit or the like is formed.
[0014]
In the semi-additive method, through holes are plated and the front and back surfaces are also plated, and then a circuit is formed up and down by a known method.
After the circuit is formed, noble metal plating is formed on at least the surface of the wire bonding pad to complete the printed wiring board. In this case, a portion where no noble metal plating is necessary is previously covered with a plating resist. Alternatively, after plating, a known thermosetting resin composition or a photoselective thermosetting resin composition may be used to form a film on at least a surface other than the bonding pad and the solder ball connection pad on the opposite side, if necessary. .
[0015]
A plurality of blind via holes are formed on the semiconductor chip mounting location and on the back surface, and heat generated from the semiconductor chip is conducted to the inner metal plate through the metal plating of the blind via hole, and further, the metal plating of the blind via hole below it It is structured to be transmitted to the solder ball through and escape to the motherboard printed wiring board.
As a method of creating the blind via hole, a known method such as laser, plasma, or drill can be used. The size of the hole is not particularly limited, but is generally 50 to 200 μm. When a carbon dioxide laser is used, a metal plating is performed after a desmear treatment after processing.
[0016]
By using a metal powder mixed adhesive in the surface layer portion with a blind via hole to bond the semiconductor chip of the printed wiring board, a semiconductor chip is bonded and fixed, further the bonding pad of the semiconductor chip and the printed wiring board circuits by wire bonding method At least the semiconductor chip, the bonding wire, and the bonding pad are sealed with a known sealing resin.
[0017]
The solder ball connection conductor pads of the semiconductor chip opposite surfaces, making the P-BGA connect the solder balls, overlapping the solder balls to the circuit on the motherboard printed circuit board, melts connecting balls by heat or package, to make P-LGA without the solder balls, when mounted on a mother board printed wiring board and a conductor pad for solder balls motherboard printed circuit board for solder ball connection formed on surface conductor pad and a P-LGA The solder balls are connected by heating and melting.
[0018]
The metal plate used in the present invention is not particularly limited, but preferably has a high elastic modulus and high thermal conductivity and a thickness of 30 to 300 μm. Specifically, pure copper, oxygen-free copper, other alloys such as Fe, Sn, P, Cr, Zr, Zn, etc. with copper of 95% by weight or more, or a metal plate with a copper plating on the surface of the alloy are suitable. used.
[0019]
As the resin of the thermosetting resin composition used in the present invention, generally known thermosetting resins are used. Specific examples include an epoxy resin, a polyfunctional cyanate ester resin, a polyfunctional maleimide-cyanate ester resin, a polyfunctional maleimide resin, an unsaturated group-containing polyphenylene ether resin, and the like. Are used in combination. In view of heat resistance, moisture resistance, migration resistance, electrical properties after moisture absorption, and the like, a polyfunctional cyanate ester resin composition is preferable.
[0020]
The polyfunctional cyanate ester compound which is a preferred thermosetting resin component of the present invention is a compound having two or more cyanato groups in the molecule. Specific examples include 1,3- or 1,4-dicyanatobenzene, 1,3,5-tricyanatobenzene, 1,3-, 1,4-, 1,6-, 1,8-, 2 , 6- or 2,7-dicyanatonaphthalene, 1,3,6-tricyanatonaphthalene, 4,4-dicyanatobiphenyl, bis (4-dicyanatophenyl) methane, 2,2-bis (4-cyanato Phenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dibromo-4-cyanatophenyl) propane, bis (4-cyanatophenyl) ether, bis (4-cyanatophenyl) thioether, bis (4-cyanato) Phenyl) sulfone, tris (4-cyanatophenyl) phosphite, tris (4-cyanatophenyl) phosphate, and cyanates obtained by the reaction of novolac and cyanogen halide.
[0021]
In addition to these, polyfunctional cyanic acid described in JP-B-41-1928, 43-18468, 44-4791, 45-11712, 46-41112, 47-26853 and JP-A-51-63149 Ester compounds can also be used. In addition, a prepolymer having a molecular weight of 400 to 6,000 having a triazine ring formed by trimerization of cyanate groups of these polyfunctional cyanate ester compounds is used. This prepolymer polymerizes the above-mentioned polyfunctional cyanate ester monomers using, for example, acids such as mineral acids and Lewis acids; bases such as sodium alcoholates and tertiary amines; salts such as sodium carbonate and the like as catalysts. Can be obtained. This prepolymer also includes a partially unreacted monomer, which is in the form of a mixture of the monomer and the prepolymer, and such a raw material is suitably used for the application of the present invention. Generally, the prepolymer is used after being dissolved in a soluble organic solvent.
[0022]
As the epoxy resin, generally known epoxy resins can be used. Specifically, liquid or solid bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy resin; butadiene, pentadiene, vinylcyclohexene, dicyclopentyl ether, etc. And polyglycidyl compounds obtained by reaction of polyols, hydroxyl group-containing silicon resins and epohalohydrin, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0023]
As the polyimide resin, generally known resins can be used. Specific examples include reaction products of polyfunctional maleimides and polyamines and terminal triple bond polyimides described in JP-B-57-005406.
[0024]
These thermosetting resins may be used alone, but may be used in appropriate combination in consideration of balance of characteristics.
[0025]
In the thermosetting resin composition of the present invention, various additives can be blended as desired as long as the original characteristics of the composition are not impaired. These additives include polymerizable double bond-containing monomers such as unsaturated polyesters and prepolymers thereof; polybutadiene, epoxidized butadiene, maleated butadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene, butadiene-styrene copolymer. Low molecular weight liquid to high molecular weight elastic rubber such as polymer, polyisoprene, butyl rubber, fluoro rubber, natural rubber; polyethylene, polypropylene, polybutene, poly-4-methylpentene, polystyrene, AS resin, ABS resin, MBS resin Styrene-isoprene rubber, polyethylene-propylene copolymer, 4-fluoroethylene-6-fluoroethylene copolymers; high molecular weight prepolymers such as polycarbonate, polyphenylene ether, polysulfone, polyester, polyphenylene sulfide Or oligomer; polyurethane and the like are exemplified and used as appropriate. In addition, other known inorganic or organic fillers, dyes, pigments, thickeners, lubricants, antifoaming agents, dispersants, leveling agents, photosensitizers, flame retardants, brighteners, polymerization inhibitors, thixotropic properties Various additives such as an imparting agent are used in appropriate combination as desired. If necessary, the compound having a reactive group is appropriately mixed with a curing agent and a catalyst.
[0026]
Although the thermosetting resin composition of the present invention itself is cured by heating, the curing rate is slow and the workability, economy, etc. are inferior, so that a known thermosetting catalyst can be used for the thermosetting resin used. . The amount used is 0.005 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the thermosetting resin.
[0027]
As the prepreg reinforcing substrate, generally known inorganic or organic woven fabrics and nonwoven fabrics are used. Specific examples include known glass fiber cloths such as E glass, S glass, and D glass, wholly aromatic polyamide fiber cloths, and liquid crystal polyester fiber cloths. These may be mixed papers. Moreover, what applied the thermosetting resin composition to the front and back of films, such as a polyimide film, and was made into the semi-hardened state by heating can also be used.
[0028]
As the outermost metal foil, generally known metal foils can be used. Preferably, a copper foil, a copper alloy foil, a nickel foil or the like having a thickness of 3 to 100 μm is used.
[0029]
The size of the clearance hole or slit hole formed in the metal plate is slightly larger than the diameter of the through hole for front and back conduction. Specifically, it is preferable that the through hole wall and the metal plate wall are insulated by a thermosetting resin composition at a distance of 50 μm or more. The through-hole diameter for front and back conduction is not particularly limited, but is preferably 50 to 300 μm.
[0030]
When preparing the prepreg for multilayer printed wiring boards of the present invention, the base material is impregnated with a thermosetting resin composition and dried to obtain a semi-cured laminated material. Moreover, the resin sheet made into the semi-hardened state which does not use a base material, and copper foil with resin can be used. Alternatively, paint can be used. In this case, high flow or low flow is achieved depending on the degree of the semi-cured state. The temperature for producing the prepreg is generally 100 to 180 ° C. The time is 5 to 60 minutes, and is appropriately selected depending on the target flow level.
[0031]
The method for producing the semiconductor plastic package containing the metal core of the present invention is not particularly limited. For example, the method is as follows (FIG. 1).
(1) Cover the entire surface of the inner metal plate with a liquid etching resist, remove the solvent by heating, and then apply a negative film created so that the resist in the clearance hole part or slit hole part is unexposed, After UV irradiation, the unexposed portion is dissolved and removed with a 1% aqueous sodium carbonate solution. After forming a clearance hole or slit in the metal plate by etching, the resist is removed, a chemical treatment is applied to the entire surface of the metal plate, and a semi-cured laminated material such as a prepreg is arranged above and below, if necessary, Put metal foil on both sides,
(2) Laminate and integrate under heating, pressure and vacuum.
(3) Open a blind via with a drill or laser at least at the position where the semiconductor chip is fixed. Further, the through hole is opened so as not to contact the inner metal plate, the desmear treatment is performed, and then metal plating is performed. A circuit is created up and down by a known method, and noble metal plating is applied.
(4) A thermosetting resist or a photo-selective thermosetting resist is used to cover at least the whole or part of the semiconductor chip mounting part, except for the wire bonding pad part and the solder ball pad part, It is bonded and fixed on the blind via hole portion with a heat conductive adhesive, wire bonding is performed, and then resin sealing is performed, and solder balls are bonded if necessary.
[0032]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. Unless otherwise specified, “parts” represents parts by weight.
[0033]
Example 1
900 parts of 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane and 100 parts of bis (4-maleimidophenyl) methane were melted at 150 ° C. and reacted for 4 hours with stirring to obtain a prepolymer. This was dissolved in a mixed solvent of methyl ethyl ketone and dimethylformamide. 400 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name: Epicoat 1001, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) and 600 parts of cresol novolac type epoxy resin (trade name: ESCN-220F, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) In addition, it was uniformly dissolved and mixed. Furthermore, 0.4 parts of zinc octylate as a catalyst was added and dissolved and mixed. To this, 500 parts of an inorganic filler (trade name: calcined talc BST-200, manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.) was added, and the mixture was uniformly stirred and mixed with varnish A. Obtained. This varnish is impregnated into a glass fabric with a thickness of 100μm, dried at 150 ° C, gelation time (at 170 ° C) 120 seconds, 170 ° C, 20kgf / cm ² , high flow prepreg with resin flow 12mm or more in 5 minutes ( Prepreg B) was prepared. The thickness was 105 μm.
On the other hand, a copper plate with a thickness of 200 μm is prepared as an inner metal plate, and a liquid etching resist is applied to both sides by 25 μm, dried, and then the resist at the position where a through hole is to be opened is formed unexposed. The negative film was placed, irradiated with ultraviolet light, and the unexposed resist was dissolved and removed with 1% sodium carbonate, and a clearance hole with a hole diameter of 0.6 mmφ was created by etching from both sides. The vertically arranged prepreg B, the outside Place the electrolytic copper foil of 12 [mu] m, 200 ° C., and are then laminated together formed under vacuum below 20kgf / cm ^2, 30mmHg. Twenty blind hole holes with a hole diameter of 100 μm were made with a carbon dioxide laser in the center 13 mm square area of a 50 mm square package. Similarly, 20 blind hole holes were made at the same position on the back side. Further, a through hole with a hole diameter of 0.25 mmφ was made in the center of the clearance hole by a drill so as not to contact the metal wall, and after desmearing treatment, copper plating was performed. Etching resists were pasted on the front and back, dried, and then a positive film was superimposed and exposed and developed to form front and back circuits to obtain a printed wiring board. Next, a plating resist was applied and cured, followed by nickel and gold plating to complete a printed wiring board.
The semiconductor chip was bonded and fixed with silver paste on the 13mm square blind via hole on the upper surface, wire bonding was performed, and then the semiconductor chip part was resin-sealed by using an epoxy-sealing compound containing silica to produce a semiconductor package. (FIG. 1). This was attached to the motherboard printed wiring board by melting solder balls. The evaluation results of this semiconductor plastic package are shown in Table 1.
[0034]
Example 2
Varnish A of Example 1 was applied to the chemically treated surface of 12 μm electrolytic copper foil, dried, and a 55 μm thick copper foil with a resin having a gelation time of 50 seconds and a semi-cured state was prepared.
The inner layer, 200 μm thick Cu: 99.86 wt%, Fe: 0.11 wt%, P: 0.03 wt% alloy plate was processed in the same manner as in Example 1 to create clearance holes, and then the above resin-coated copper The foils were placed one above the other and laminated in the same manner to produce a double-sided copper-clad laminate with a metal core. Furthermore, as in Example 1, 15 blind via holes were created on the front and back sides in a 10mm square, similarly desmear, copper plating, circuit formation, plating resist coating, nickel, gold plating were performed, and a printed wiring board was formed. Created. Thereafter, semiconductor chip bonding, wire bonding, resin sealing, and solder ball bonding were performed in the same manner and connected to the mother board printed wiring board. The evaluation results are shown in Table 1.
[0035]
Comparative Example 1
Two prepregs B of Example 1 were used, 12 μm electrolytic copper foils were placed on the top and bottom, and laminate molding was performed for 2 hours under a vacuum of 200 ° C., 20 kgf / cm ² , 30 mmHg or less to obtain a double-sided copper-clad laminate. It was. A through hole with a hole diameter of 0.25 mmφ was drilled at a predetermined position, and copper plating was applied after desmear treatment. Circuits were formed on the top and bottom of this plate by a known method, and nickel plating and gold plating were performed. This is because a through hole for heat dissipation is formed at the place where the semiconductor chip is mounted, and the semiconductor chip is bonded to it with silver paste, and after wire bonding, the resin sealing is carried out with the epoxy sealing compound as in the first embodiment. Stopped (FIG. 2). Moreover, it connected to the motherboard printed wiring board similarly. The evaluation results are shown in Table 1.
[0036]
Comparative Example 2
Dissolve 500 parts of epoxy resin (trade name: Epicoat 1045), 500 parts of epoxy resin (trade name: ESCN220F), 300 parts of dicyandiamide, and 2 parts of 2-ethylimidazole in a mixed solvent of methyl ethyl ketone and dimethylformamide. 100 μm glass woven fabric was impregnated and dried to prepare a no-flow prepreg (prepreg C) having a gelation time of 10 seconds and a resin flow of 98 μm, and a high flow prepreg (prepreg D) having a gelation time of 150 seconds and a resin flow of 18 mm. . Two sheets of prepreg D were used, 12 μm electrolytic copper foil was placed on both sides, and laminate molding was performed for 2 hours under a vacuum of 170 ° C., 20 kgf / cm ² , 30 mmHg or less to prepare a double-sided copper-clad laminate. After that, a printed board was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, the semiconductor chip mounting portion was hollowed out with a counterbore machine, a copper plate having a thickness of 200 μm was placed on the back surface, and the above-mentioned no-flow prepreg C was punched and heated. A printed wiring board with a heat sink was created by bonding under pressure. This caused some warping. A semiconductor chip was directly bonded to the heat radiating plate with a silver paste, connected by wire bonding, sealed with a liquid epoxy resin, and similarly connected to a motherboard printed wiring board (FIG. 3). The evaluation results of this semiconductor plastic package are shown in Table 1.
[0037]
<Measurement method>
1) Heat resistance after moisture absorption
JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL3: After processing at 30 ° C and 60% RH for a predetermined time, the substrate was checked for abnormalities after 3 cycles of 220 ° C reflow soldering by cross-sectional observation and electrical check.
2) Electrical insulation after moisture absorption
JEDEC STANDARD TEST METHOD A113-A LEVEL2: After processing for a predetermined time (Max.168hrs.) At 85 ℃ / 60% RH, the presence or absence of abnormality of the substrate after 3 cycles of 220 ℃ reflow soldering was confirmed by cross-sectional observation and electrical check .
3) Glass transition temperature
Measured by DMA method.
4) Comb patterns between insulation resistance terminals after pressure cooker treatment (line / space = 70/70 μm) were created, and the prepregs used were placed on the comb pattern, and the layers were similarly laminated and molded at 121 ° C.・ After treatment for 2 hours at 2 atm, post-treatment was performed at 25 ° C. and 60% RH for 2 hours, and the insulation resistance value between the terminals was measured 60 seconds after application of 500 VDC.
5) Migration resistance Using the test piece in 4) above, 50 VDC was applied at 85 ° C and 85% RH, and the insulation resistance value between the terminals was measured.
6) The heat dissipation package was bonded to the same motherboard printed wiring board with a solder ball, and after 1000 hours of continuous use, the temperature of the package was measured.
[0038]
[Table 1]

[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, a metal plate having substantially the same size as that of the printed wiring board in the plane direction is disposed at a substantially central portion in the thickness direction of the printed wiring board, and the surface on the semiconductor chip mounting side of the printed wiring board and the semiconductor the circuit conductors formed respectively on the back surface is a chip non-mounting side insulated respectively and the metal plate resin composition, and to the metal plate, forming at least one or more clearance holes or slits, clearance holes Plated through formed from a clearance hole or slit hole that insulates the wall or slit hole wall and insulates the circuit conductor formed on the front surface and the circuit conductor or solder ball connection circuit conductor pad formed on the back surface and connected by holes, it is fixed with a thermally conductive adhesive to the printed wiring board surface to form through the resin composition were conductors on the metal plate The semiconductor chip and the circuit conductor formed on the surface of the surrounding and connected by wire bonding, the semiconductor chip portion a semiconductor plastic package structure in which resin sealing,
A conductor formed on the surface of the printed wiring board to which the semiconductor chip is to be bonded is connected to the metal plate by metal plating through a plurality of blind via holes, and a solder ball connection pad formed on the back surface of the printed wiring board is provided. There is provided a semiconductor plastic package characterized in that a plurality of blind via holes are connected to a metal plate by metal plating.
According to the present invention, since the semiconductor plastic package has the above structure, there is no moisture absorption from the lower surface of the semiconductor chip, the heat resistance after moisture absorption, that is, the popcorn phenomenon can be greatly improved, and the heat dissipation can be improved. A semiconductor plastic package with a new structure suitable for production and improved in economic efficiency was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a semiconductor plastic package of Example 1. FIG.
2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the semiconductor plastic package of Comparative Example 1. FIG.
3 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor plastic package of Comparative Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
(a) Metal foil
(b) Prepreg B
(c) Metal plate
(d) Blind via hole
(e) Front and back circuit conduction through hole
(f) Sealing resin
(g) Semiconductor chip
(h) Gold wire
(i) Silver paste
(j) Solder ball
(k) Plating resist
(l) Heat dissipation through hole
(m) Prepreg C

Claims

A metal plate having substantially the same size as that of the printed wiring board in the plane direction is arranged at substantially the center in the thickness direction of the printed wiring board, and the surface on the semiconductor chip mounting side of the printed wiring board and the semiconductor chip non-mounting side the circuit conductors formed respectively on the back surface insulated by the metal plate and its respectively resin composition, and to the metal plate, at least, to form one or more clearance holes or slits, clearance hole wall or slits Insulate the hole wall, connect the circuit conductor formed on the front surface and the circuit conductor or solder ball connection circuit conductor pad formed on the back surface with a clearance hole or plated through hole formed from a slit hole and, a semiconductor chip is fixed by a thermally conductive adhesive to the metal plate of the printed wiring board surface to form through the resin composition was conductor on A circuit conductor formed on the surface of the surrounding and connected by wire bonding, the semiconductor chip portion a semiconductor plastic package structure in which resin sealing,
Metal plate and the metal plating are connected by either One solder ball connection pad formed on the back surface of the printed wiring board in a blind via-hole conductors formed on the surface a plurality of the printed wiring board to be bonded to the semiconductor chip A semiconductor plastic package characterized in that a plurality of blind via holes are connected to a metal plate by metal plating .

The semiconductor plastic package according to claim 1, wherein the metal plate is a copper alloy of copper 95% by weight or more, or pure copper.

The resins composition, a polyfunctional cyanate ester, a semiconductor plastic package according to claim 1 which is thermosetting resin composition according to the cyanate ester prepolymers as essential components.