JPH046893A - パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、部品の高密度実装、部品からの発熱の除去及
びｔ磁波シールドを可能とするパッケージに関するもの
である。

〔従来の技術及び解決しようとする課題〕近年、電子機
器の軽薄短小化に伴い、素子の高密度実装化が進んでお
り、ＩＣの千ノブを直接基板にワイヤーボンディングに
て接続する方法、又基板を曲げ、絞り加工等の機械加工
を施しての空間を利用する方法がある。これらの機械加
工に適した基板として金属ベース基板が注目されている
、しかしながら従来のエポキシ樹脂を絶縁接着層として
用いた金属ベース基板では、折り曲げや絞り等の機械加
工を施すと絶縁層及び導体層のクランクを生し機械加工
をすることが出来なかった。

この対策として特開昭６０−１１０１８９号においては
導体上にハンダ層を設け、導通の信頼性を向上させたり
、特開昭５９−３６９９９号や特開昭５８−３０１８９
号の如くに機械加工部分の絶縁層、金属板の除去乃至薄
くする加工の実施。特開昭５７−１５２１９７号では絶
縁層のガラス転移温度以上に加熱して機械加工を行って
いるが、絶縁信軽性においてばらつきが大きく実用化さ
れていない。

又、機械加工を目的とした金属ベース基板の有機絶縁層
に使用されているエポキシ樹脂の熱軟化温度は低いもの
であり、ワイヤーボンディング及び高密度実装をおこな
った場合、ボンディング時、特に金ポンディング時の熱
による接合強度低下、高密度実装された素子の発熱によ
る絶縁層の劣化を受ける等の問題を生していた。

これらの問題に対し特公平１−４３４７４号では、可撓
性を有する熱硬化性ポリイミドを絶縁層として機械加工
性の向上を図っているが、熱硬化性ポリイミドは、接着
性に乏しく導体として！ｊｉ　箔を使用した場合、剥離
等の問題を生じる。したがって配線導体としてアルミニ
ウムのイオン工学的形成を行っており、回路加工工程の
複雑化を生し、更に、大電流への適用性の無い配線基板
となり実用性に欠けるものであった。

これらの課題に対して、本発明は、金属ベース基板の曲
げ、絞り等の機械加工及びワイヤーボンディングを含め
た電子部品実装を行うことができ、より高密度な実装を
容易に可能とし、更に、放熱性、１を磁波シールド性を
有するパッケージを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、これらの多くの課題を解決するために鋭
意検討した結果、本発明を完成するに至ったので、以下
述べる。

熱可塑性ポリイミド樹脂層を介して銅箔と金属板を接合
した金属ベース基板を用い、所定の回路を加工・形成し
、それを折り曲げ或いは絞り加工を行った後、半導体素
子のワイヤーボンディングを含めた電子部品実装を行っ
てパッケージする。

更に、折り曲げ或いは絞り加工の行われた端部を配線基
板にハンダ付けすることにより、電磁シールド性を有す
るより高密度な実装を実現することが出来ることを特徴
とする。

本発明に用いられる熱可塑性ポリイミドは、主鎖にイミ
ド構造を持ち、ガラス転移温度１８０〜３８０°Ｃ１好
ましくは２００〜３３０°Ｃの線状高分子を言い、例え
ば三井東圧化学社製のラークティーピーアイ　（ＬＡＲ
Ｃ−ＴＰ　Ｉ）　、ニエーティービーアイ（Ｎｅｗ　　
ＴＰＩ）、宇部興産社製のユービモル（Ｕｐｉｍｏ１）
、ヘキスト社製のビー　アイ　ニス（ＰＩＳ）、サイゼ
フ（Ｓｉｘｅｆ−３３）、ＧＥ社製のウルテム（Ｕ　ｌ
　ｔ　ｅｍＬ＝アモコ社製のトーロン（Ｔｏｒｌｏｎン
などの商品である。また、次のようなジアミンとテトラ
カルボン酸二無水物の反応により得られる熱可塑性ポリ
イミドを用いることもできる。ジアミンとしては、例え
ば３，３゛−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス（
３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４．４゛−ビス（３
−アミノフェノキシ）ビフェニル、２．２−ビス（４−
（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２．２
−ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）−１
，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、ビス
（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルフィド
、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニルフケト
ン、ビスＣ４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ス
ルホン等のメタ位のジアミンが挙げられ、これらは単独
で、或いは２種以上混合して用いられる。上記テトラカ
ルボン酸二無水物としては、例えばエチレンテトラカル
ボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無
水物、ピロメリット酸二無水物、３．３’、４．４”−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２．２°、
３．３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、
３．３’、４．４ビフエニルテトラカルボン酸二無水物
、２．２’、３３゛−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、２，２ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プ
ロパンニ無水物、２．２−ビス（２，３−ジカルボキシ
フェニル）プロパンニ無水物、ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）エーテルニ無水物、ビス（３，４−ジカ
ルボキシフェニル）スルホンニ無水物、１．ｌ−ビス（
２，３−ジカルボキシフェニル）エタンニ無水物、ビス
（２，３ジカルボキシフエニル）メタンニ無水物、ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）メタンニ無水物、２
．３，６．７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、
１．４，５．８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
、１．２，５．６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水
物、１．２，３．４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水
物、３４．９．１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水
物、２３．６．７−アントラセンテトラカルボン酸二無
水物、１．２，７．８−フェナントレンテトラカルボン
酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物が挙げられ、
これらは単独で、或いは２種以上混合して用いられる。

溶液中で混合して一次反応させたものがポリアミド酸ワ
ニスであり、これを更に反応させると熱可塑性ポリイミ
ドとなる。

熱可塑性ポリイミドのガラス転移温度が１８０°Ｃ以下
では金ワイヤ−ボンディングを含めた部品実装時の熱に
よりボンディング強度の低下と絶縁層の長期信幀性が低
下し、３８０　”Ｃ以上では金属板と銅箔の接着力が低
下するので好ましくない。

本発明に用いられる銅箔としては、特に限定はされない
が、電解銅箔、圧延銅箔等が好ましく、更に好ましくは
圧延銅箔である。銅箔の厚さは、１〜７５μｍ好ましく
は、５〜３５μｍである。

金属板としては、特に限定されるものではないが、通常
アルミニウム、銅、銅タラノドインバー、ステンレス、
鉄、珪素鋼板、電解酸化アルミニウム等が使用され、こ
れらの厚さは、０．０５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．
１〜１．５ｍｍが望ましい。

本発明に係るパッケージの製造方法について説明する。

第１図ａ　％　ｄにその一例を示すが、本発明はこの方
法のみに限定されるものではない。

まず第１図ａに示す如く、洗浄されたアルミニウム、銅
等の金属板１、熱可塑性ポリアミドイミド２及び銅箔３
を積層接合し金属ベース基板を作成する。熱可塑性ポリ
イミドシートは、前記熱可塑性ポリイミドの前駆体であ
るポリアミド酸ワニスをステンレス上にキャストし、加
熱イミド化することにより得られるシート、或いは耐熱
フィルム、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、アラ
ミド、ポリパラバン酸、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニレン
サルファイド、ボリアリレート等のフィルムの両面に上
記ポリアミド酸ワニスを塗布し、加熱イミド化すること
によって得られるシートである。又、有ｍ溶媒に可溶な
熱可塑性ポリイミドの場合では、熱可塑性ポリイミドフ
ェスを上述のフィルム形成方法と同様にキャスト或いは
コートし、乾燥して得られるフィルム、または、熱可塑
性ポリイミドの押し出し成形フィルムあるいはシートで
もよい。

又、使用する金属板及び／又は、銅箔に上述のポリアミ
ド酸ワニス或いは熱可塑性ポリイミドフェスを塗布し、
加熱乾燥し積層しても構わない。

ここで、放熱性を更に向上させる目的で無機フィラーを
、機械加工性を阻害しない範囲で加えても構わない。無
機フィラーとしてはアルミナ、シリカ、炭化珪素、窒化
アルミ、窒化硼素等があげられる。

積層接合の条件としては１８０〜４００°Ｃ１好ましく
は、２００〜３４０°Ｃの温度、ｌＯ〜１００ｋｇ／ｃ
ｄの圧力が望ましく、熱ロール、熱プレスを用いて行わ
れる。熱ロールを用いる場合の積層速度は、０．０１〜
１０ｍ／ｍｉｎであり、熱プレスを用いる場合の積層時
間は、５〜２４０分が望ましい、この際、銅箔の酸化を
防止する為、窒素等の不活性ガス中、或いは真空中で積
層接合しても構わない。

次に第１図すの如く銅箔３を通常のエンチング法により
所望パターンに形成する。形成されたパターン上に必要
に応してソルダーレジストインク等の絶縁コートを所望
パターンにコートする。

実装時ワイヤーボンディングを行う場合については、通
常金メツキ層、アルミニウム層等のポンディングワイヤ
ーに応した金属層の形成が行われる。

次に第１図Ｃの如く基板を室温おいて機械加工すること
により、少なくとも１箇所で折り曲げ、絞り加工を行い
パッケージとして適切な形状に加工成形される。折り曲
げ、絞り部の曲率半径は、０．１〜１０ｍｍが望ましく
、折り曲げ、絞り角度は、９０〜１６０°が望ましい。

もちろん加熱下にて機械加工しても構わない。

第１図ｄに部品実装された状態を示す。基板への金ワイ
ヤ−ポンディングの一般的条件は、２５μｍの金ワイヤ
ーにおいて基板温度１５０〜２５０°Ｃ２荷重３０〜１
５０ｇ、超音波出力１〜１０Ｗ、ボンド時間１０〜１０
０ｍ５ｅｃであるが、もちろんその範囲外でも構わない
。アルミニウムワイヤーボンディングの如き基板温度の
低いボンディングの場合にも、もちろん可能である。

本発明のパッケージに対する上述の一般条件における金
ワイヤ−ボンディング強度は、いわゆるプルテストにて
５〜１０ｇという極めて良好な結果が得られた。

通常のエポキシ樹脂系有機絶縁層を使用した場合、ガラ
ス転移温度が低いために、上述基板温度では軟化による
圧力の逃げを生じ、ボンディング強度は、約３ｇ以下で
あり実用上使用出来ない強度である。又、ガラス転移温
度を上げたエポキシ樹脂系では、ボンディング強度は、
約４ｇと実用範囲であるが、基板は硬質となり、折り曲
げ等の機械加工時にクランクが発生する。

次いで、放熱性について検討した。例えば、熱可塑性ポ
リイミド層を比較的厚い４２μｍとじた場合の本発明の
パッケージの放熱性測定を、金属板裏面にヒートシンク
を取り付け、半導体素子に負荷をかける素子表面温度測
定法により行った。

その結果は、１．　４°ｃ／Ｗであった。同一試験法に
て行ったアルミナ基板は１．６°ｃ／Ｗであり、本発明
の金属基板の放熱性はアルミナ基板より優れていること
がわかる。

第２図は、折り曲げ部Ａ及びＤの曲げ角度を大きく山形
に加工し、基板との接続を容易にし、かつ金属板と配線
間の絶縁信較性を向上させたパッケージの一例である。

第３図に通常のフラットな硬質配線基板１０に実装され
た状態の一例を示す。

本図の如く部品を実装された配線基板上に、本発明のパ
ッケージを実装することにより、更に高密度な実装が可
能となる。

更に、電磁シールドの効果を得るために、例えば、配線
基板上のスイッチング素子上に本パッケージを実装した
ところ、スイッチング素子からの不要輻射ノイズは８ｄ
Ｂ低減された。電磁シールド国体を用いた場合、不要輻
射ノイズは一般に３〜４ｄＢ低減することが知られてい
るが、これに比べ非常に効果があることが判る。勿論、
配線基板として金属配線基板または本発明の折り曲げ、
絞り加工した配線基板を用いれば、更に効果があること
は言うまでもない。

以上の如（優れた放熱性を維持しつつ、ワイヤーボンデ
ィングを含めた高密度実装が可能であり同時に電磁波シ
ールドの対策も可能となる産業上有用なパッケージであ
ることが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｄは本発明に係るパッケージの製造工程を
説明するための工程断面図である。 第２図は基板との接続部を更に加工した一例である。 第３図は、プリント配線基板へ実装後の本パ・ンケージ
をハンダ付けした構成図の一例である。 ■＝金属板、２：熱可塑性ポリイミド層、３：銅箔、４
：配線導体、５：絶縁コート層、６：金メツキ層、７：
チッブ部品、８：半導体素子、９：ボンディングワイヤ
ー、ｌＯ；配線基板、１１：ハンダ付は部、Ａ−Ｄ：折
り曲げ部。 出願人　　　三井東圧化学株式会社 図面の怜書 Ｓ Ｄ Ｄ Ｄ 手続補正書は酌 平成２年り月／Ｚ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱可塑性ポリイミド樹脂層を介して銅箔と金属板を
   接合した金属ベース基板を回路加工し、折り曲げ或いは
   絞り加工し、電子部品を実装してなることを特徴とする
   パッケージ。 ２）折り曲げ或いは絞り加工の行われた請求項１記載の
   パッケージの該基板の端部を山型に加工し、該山形部と
   別の配線基板とハンダ付けしてなることを特徴とするパ
   ッケージ。３）素子の実装にワイヤーボンディング接合
   を行うことを特徴とする請求項１記載または請求項２記
   載のパッケージ。