JPH07115157A - Semiconductor package equipped with three-dimensional printed board - Google Patents

Semiconductor package equipped with three-dimensional printed board

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JPH07115157A
JPH07115157A JP6008481A JP848194A JPH07115157A JP H07115157 A JPH07115157 A JP H07115157A JP 6008481 A JP6008481 A JP 6008481A JP 848194 A JP848194 A JP 848194A JP H07115157 A JPH07115157 A JP H07115157A
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copper foil
semiconductor package
foil layers
layers
layer
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JP6008481A
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Japanese (ja)
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Kunihiro Nagamine
邦浩 永峰
Seiichi Takahashi
清一 高橋
Yoichi Hosono
洋一 細野
Kyoichi Ishigaki
恭市 石垣
Tatsumi Hoshino
▲巽▼ 星野
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a semiconductor package to be enhanced in number of outer leads without increasing it in external size and lessening the leads in wire width and pitch and surface-mounted on a printed board without causing defective soldering. CONSTITUTION:A metal base board is composed of a metal plate 12 and copper foil layers 14 and 16 which are laminated on the metal plate 12 through the intermediary of insulating layers 13 and 15 and where circuits are provided, and a flange 18 is provided to the peripheral edge of an opening 17 of the metal base board by bending and drawing. The copper foil layers 14 and 16 are so formed as to be exposed like steps at the flange 18 to serve as a correspondent part to outer leads. A semiconductor integrated circuit device 11 is mounted on the metal base board through the opening 17 and connected to the copper layers 14 and 16 with bonding wires 19. When a semiconductor package 10 is surface-mounted on a printed board, the stepped part provided to the flange 18 is made to correspond to pads formed on the printed board.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路素子用
のパッケージに関し、特に半導体集積回路素子に電気的
に接続されたアウターリード部分を外周から多数導出さ
せた半導体パッケージに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a package for a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor package having a large number of outer lead portions electrically connected to the semiconductor integrated circuit device from the outer periphery.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路用の半導体パッケージとして
は、DIP(Dual In-line Package)など各種のものが
あるが、特に外部端子数の多いLSI用の半導体パッケ
ージとして、図10に示すようなQFP(Quad Flat Pa
ckage)90がある。QFP90では、半導体集積回路
素子(チップ)に接続されたリードが、アウターリード
91として、パッケージ外周(4方向)に複数本導出さ
れている。QFPへの集積回路素子のパッケージングを
行なう場合、ダイパッドやインナーリード、アウターリ
ードを一体化したリードフレームを用いてこのリードフ
レーム上に集積回路素子をマウントし、集積回路素子と
インナーリードとをボンディングワイヤで接続し、その
のちアウターリード部を除いた全体が樹脂でモールドさ
れる。アウターリードの本数は、半導体素子の大規模集
積化及び半導体素子サイズの大型化に伴い、増加する傾
向にある。
2. Description of the Related Art There are various types of semiconductor packages for integrated circuits such as DIP (Dual In-line Package). Particularly, as a semiconductor package for an LSI having a large number of external terminals, a QFP as shown in FIG. (Quad Flat Pa
ckage) 90. In the QFP 90, a plurality of leads connected to the semiconductor integrated circuit element (chip) are led out as outer leads 91 on the outer periphery (four directions) of the package. When packaging an integrated circuit element in a QFP, a lead frame in which a die pad, an inner lead and an outer lead are integrated is used to mount the integrated circuit element on the lead frame, and the integrated circuit element and the inner lead are bonded. They are connected with wires, and then the entire body except the outer lead parts is molded with resin. The number of outer leads tends to increase with the large-scale integration of semiconductor devices and the increase in size of semiconductor devices.

【0003】ところで、アウターリードの本数を増加さ
せる場合、パッケージサイズを変更しない限り、リード
フレームのインナーリード及びアウターリードの幅、ピ
ッチは狭小化せざるを得ない。例えば、パッケージサイ
ズを28mm角とした場合、アウターリードが120本
であれば、リード幅0.35mm、ピッチ0.8mmとな
るが、リード本数を160本とすればリード幅0.30
mm、ピッチ0.65mmとなり、さらにリード本数を
増やして208本とすれば、リード幅0.20mm、ピ
ッチ0.5mmとなる。多ピン化すなわちリードの幅と
ピッチの狭小化はなお一層進行しており、現在0.3m
mピッチのものまで開発されている。このようにアウタ
ーリードの幅を狭小化すると、その機械的強度が不足し
てリード部分の曲がりや反りが発生しやすくなり、この
半導体パッケージをプリント基板等に表面実装する際
に、半田付け不良を起こしやすくなる。
When the number of outer leads is increased, the width and pitch of the inner leads and outer leads of the lead frame must be narrowed unless the package size is changed. For example, when the package size is 28 mm square, if the outer leads are 120, the lead width is 0.35 mm and the pitch is 0.8 mm, but if the number of leads is 160, the lead width is 0.30.
mm, pitch 0.65 mm, and if the number of leads is further increased to 208, the lead width is 0.20 mm and the pitch is 0.5 mm. The increasing number of pins, that is, the narrowing of lead width and pitch, is progressing even further, and is currently 0.3 m.
It has been developed up to m pitch. If the width of the outer lead is narrowed in this way, its mechanical strength becomes insufficient, and bending or warpage of the lead portion is likely to occur, and when the semiconductor package is surface-mounted on a printed circuit board or the like, soldering failure may occur. It is easy to wake up.

【0004】このような問題点を解決するものとして、
例えば、特開平1-132147号公報に記載されたパッケージ
や、本発明者らによる特開平4-6893号公報に記載された
電子回路パッケージがある。特開平1-132147号公報記載
のパッケージは、アルミニウムまたは銅をベース金属と
し、絶縁層として数十μm厚のエポキシ樹脂からなる樹
脂層を設け、その後、銅箔をラミネートし、パターニン
グ後、プレス加工で屈曲部を形成したものである。中央
部に集積回路素子が搭載され、周辺部がアウターリード
として使用される。
As a means for solving such problems,
For example, there are a package described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-132147 and an electronic circuit package described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-6893 by the present inventors. The package described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-132147 has aluminum or copper as a base metal and a resin layer made of an epoxy resin having a thickness of several tens of μm as an insulating layer. The bent portion is formed by. An integrated circuit element is mounted in the central part and the peripheral part is used as an outer lead.

【0005】また、特開平4-6893号公報に記載の電子回
路パッケージは、金属ベース基板に対して折り曲げ加工
あるいは絞り加工を行なって、スープ皿状の形状とした
ものであり、開口面側から見てその底部に集積回路素子
がマウントされるようになっている。そして、開口面側
をプリント基板に向けて、プリント基板に実装される。
図11(a)は、特開平4-6893号公報に記載のものをさら
に改良して外周部につば部を備えた形状とした電子回路
パッケージを示す斜視図であり、図11(b)は図11(a)
の電子回路パッケージの断面図であり、図11(c)は図
11(b)のB−B'線断面図である。この電子回路パッケ
ージ80は、開口面85を備えた略直方体形状のもので
あって、金属板81上に絶縁層82と予めパターニング
された配線導体層83とを設け、外周部につば部84を
有するように深絞り加工あるいは折り曲げ加工したもの
である。配線導体層83は、インナーリードおよびアウ
ターリードに対応するものであって、つば部84にまで
延設されている。集積回路素子86は、開口面85側か
ら中央部にマウントされ、ボンディングワイヤ87によ
って配線導体層83と電気的に接続されている。
Further, the electronic circuit package described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-6893 is a soup dish-shaped product obtained by bending or drawing a metal base substrate. When viewed, the integrated circuit element is mounted on the bottom. Then, it is mounted on the printed circuit board with the opening surface side facing the printed circuit board.
FIG. 11 (a) is a perspective view showing an electronic circuit package in which the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-6893 is further improved to have a flange portion on the outer periphery, and FIG. 11 (b) is Figure 11 (a)
11C is a sectional view of the electronic circuit package of FIG. 11C, and FIG. 11C is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 11B. This electronic circuit package 80 is of a substantially rectangular parallelepiped shape having an opening surface 85, an insulating layer 82 and a pre-patterned wiring conductor layer 83 are provided on a metal plate 81, and a flange portion 84 is provided on the outer peripheral portion. It is deep-drawn or bent to have it. The wiring conductor layer 83 corresponds to the inner lead and the outer lead, and extends to the flange portion 84. The integrated circuit element 86 is mounted in the central portion from the opening surface 85 side, and is electrically connected to the wiring conductor layer 83 by a bonding wire 87.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述の半導体装置(特
開平1-132147)や電子回路パッケージ(特開平4-6893)
は、アウターリードの幅が狭小化(例えば0.3〜0.1
mm幅)した場合におけるリード部分の曲がりや反りに
よる半田付け不良に対しては有効である。しかしなが
ら、このような半導体装置や電子回路パッケージを半導
体パッケージとしてプリント基板に表面実装する際に
は、半導体パッケージ側における問題点のほかに下記に
示す問題点があり、アウターリードの狭小化には限界が
ある。
The above-mentioned semiconductor device (JP-A-1-132147) and electronic circuit package (JP-A-4-6893)
Narrows the outer lead width (for example, 0.3 to 0.1).
(mm width) is effective for soldering failure due to bending or warping of the lead portion. However, when such a semiconductor device or electronic circuit package is surface-mounted on a printed circuit board as a semiconductor package, there are the following problems in addition to the problems on the semiconductor package side, and the narrowing of outer leads is limited. There is.

【0007】通常、半導体パッケージは、プリント基板
のパッド部に半田クリームを印刷し、自動搭載機により
半導体パッケージを所定位置に搭載後、リフロー炉を用
いたリフロー半田付けを行なうことによって、表面実装
される。アウターリードのピッチが狭い場合には、半田
クリーム印刷に使用するスクリーン印刷用のメタルマス
クの開口部を狭小化する必要があるが、メタルマスク板
厚との関係から、メタルマスクの開口部の狭小化には限
度がある。またこの開口部を狭小化した場合には、従来
の半田クリームは印刷特性が悪いため使用できず、半田
クリームの形状を不定形から球形等に変更し、さらに印
刷時の温度、湿度等の厳密な管理が必要になる。この
他、半田クリーム印刷時及び半導体パッケージをプリン
ト基板に搭載する際の自動搭載機の位置合わせ精度とし
て、より高精度のものが必要になる。そのため光学的に
位置認識する設備が必要になるなどコスト的にも問題が
生じる。
Usually, a semiconductor package is surface-mounted by printing solder cream on the pad portion of a printed board, mounting the semiconductor package at a predetermined position by an automatic mounting machine, and then performing reflow soldering using a reflow furnace. It If the pitch of the outer leads is narrow, it is necessary to narrow the opening of the screen printing metal mask used for solder cream printing.However, due to the relationship with the metal mask plate thickness, the opening of the metal mask is narrow. There is a limit to conversion. If this opening is narrowed, the conventional solder cream cannot be used because it has poor printing characteristics.The shape of the solder cream is changed from an irregular shape to a spherical shape, and the temperature and humidity during printing are strictly controlled. Management is required. In addition, higher accuracy is required as the alignment accuracy of the automatic mounting machine during solder cream printing and when mounting the semiconductor package on the printed circuit board. Therefore, there is a problem in terms of cost, such as a facility for optically recognizing the position.

【0008】半田クリーム印刷法以外の半田供給方法と
して、半導体パッケージのアウターリード部に直接半田
を厚くメッキする方法や、プリント基板の部品パッド部
に化学的に半田を堆積させる方法があるが、量産技術の
確立には到ってなく、半田クリーム印刷法と比較して工
程的に煩雑であり、コスト的にも高くなる。
As a solder supplying method other than the solder cream printing method, there are a method of directly plating the outer lead portion of the semiconductor package with thick solder and a method of chemically depositing the solder on the component pad portion of the printed board. The technology has not been established yet, and the process is more complicated and the cost is higher than that of the solder cream printing method.

【0009】このように、狭小化したアウターリードを
有する半導体パッケージをプリント基板へ表面実装する
際には、技術的及びコスト的に多くの問題点が存在す
る。
As described above, there are many technical and cost problems in surface mounting a semiconductor package having a narrowed outer lead on a printed circuit board.

【0010】本発明の目的は、パッケージの外形サイズ
を大きくすることなくかつアウターリードの線幅及びピ
ッチを狭小化することなく、アウターリードの本数を増
加でき、プリント基板への表面実装時に半田付け不良を
起こさない半導体パッケージを提供することにある。
An object of the present invention is to increase the number of outer leads without increasing the outer size of the package and narrowing the line width and pitch of the outer leads, and soldering at the time of surface mounting on a printed circuit board. It is to provide a semiconductor package that does not cause a defect.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の立体印刷基板を
用いた半導体パッケージは、金属板上に絶縁層を介して
複数面の回路加工された銅箔層が積層された金属ベース
基板を使用し、前記金属ベース基板に折り曲げ加工ある
いは絞り加工を行なうことにより開口面周縁につば部を
備えた形状とされる半導体集積回路素子搭載用の立体印
刷基板において、前記各銅箔層の一端側が前記つば部に
おいて前記絶縁層を介して各面ごとにずれて階段状に露
出して形成され、前記各銅箔層の他端側が前記半導体集
積回路素子との電気的接続部位であって前記絶縁層を介
して各面ごとにずれて階段状に形成されている。
A semiconductor package using a three-dimensional printed board of the present invention uses a metal base board in which a plurality of circuit-processed copper foil layers are laminated on a metal plate via insulating layers. Then, in the three-dimensional printed board for mounting a semiconductor integrated circuit element, which is formed into a shape having a brim portion on the peripheral edge of the opening surface by performing bending or drawing on the metal base substrate, one end side of each copper foil layer is The brim portion is formed so as to be exposed in a stepwise manner with each surface shifted through the insulating layer, and the other end side of each copper foil layer is a portion electrically connected to the semiconductor integrated circuit element and is the insulating layer. It is formed in a staircase pattern with each surface shifted through.

【0012】[0012]

【作用】従来の半導体パッケージのアウターリードに相
当する部分を回路加工された銅箔層で構成するものであ
り、この銅箔層を複数面積層することによって、同一面
積上の配線数を面数分だけ増やすことができ、狭小化し
た配線を採用しなくても配線数(アウターリード数)を
飛躍的に増加させることができる。銅箔層すなわち半導
体集積回路素子から接続される各配線パターンの立体配
置は、各種考えられるが、断面構造として、少なくとも
銅箔層のいずれかの端部近傍において、金属板の法線方
向から見たときに同一線上に立体形成されるか、互い違
いに立体形成されるようにすることができる。
In the conventional semiconductor package, the portion corresponding to the outer leads is formed of a circuit-processed copper foil layer. By laying a plurality of copper foil layers on the same area, the number of wirings on the same area can be reduced. The number of wires (the number of outer leads) can be dramatically increased without using narrowed wires. There are various conceivable three-dimensional arrangements of the wiring patterns connected from the copper foil layer, that is, the semiconductor integrated circuit element. It is possible to form three-dimensionally on the same line or alternately.

【0013】本発明の半導体パッケージにおいて、金属
板としては、厚み0.05〜2.0mm程度のものが使用
されるが、好ましくは厚さ0.1〜1.0mmのアルミニ
ウム、洋白や真鍮等の銅合金、銅、銅クラッドインバ
ー、ステンレス鋼、鉄、ケイ素鋼、電解酸化処理された
アルミニウム等を用いることができる。
In the semiconductor package of the present invention, a metal plate having a thickness of about 0.05 to 2.0 mm is used, and preferably aluminum having a thickness of 0.1 to 1.0 mm, nickel silver or brass. Copper alloy such as copper, copper, copper clad invar, stainless steel, iron, silicon steel, electrolytically oxidized aluminum and the like can be used.

【0014】本発明に用いられる絶縁層としては、例え
ば、エポキシフェノール、ビスマレイミド等の熱硬化性
樹脂、及びポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリパ
ラバン酸、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹
脂、及び熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド
酸ワニスを加熱イミド化して得られるものも使用でき
る。あるいは耐熱性有機高分子フィルム、例えばポリイ
ミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエーテルスル
フォン、ポリエーテルエーテルケトン等の各フィルムの
両面に、熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド
酸ワニスを塗布し、加熱イミド化して得られるものも使
用できる。また有機溶媒に可溶な熱可塑性ポリイミドの
場合であれば、熱可塑性ワニスを上述のフィルム形成方
法と同様にキャストあるいはコート乾燥して得られるフ
ィルム、また熱可塑性ポリイミドの押し出し成形フィル
ムあるいはシートも使用できる。さらには、使用する金
属板及び/または銅箔の裏面に、ポリイミド酸ワニス、
あるいは熱可塑性ポリイミドを塗布して乾燥し、積層さ
せても構わない。
Examples of the insulating layer used in the present invention include thermosetting resins such as epoxyphenol and bismaleimide, thermoplastic resins such as polyamideimide, polysulfone, polyparabanic acid and polyphenylene sulfide, and thermoplastic polyimide. The thing obtained by heating and imidizing the polyamic-acid varnish which is a precursor can also be used. Alternatively, a heat-resistant organic polymer film, for example, polyimide, polyamide imide, aramid, polyether sulfone, both surfaces of each film such as polyether ether ketone, a polyamic acid varnish, which is a precursor of thermoplastic polyimide, is applied and heated and imidized. It is also possible to use those obtained. Further, in the case of a thermoplastic polyimide soluble in an organic solvent, a film obtained by casting or coating and drying a thermoplastic varnish in the same manner as the above film forming method, or an extrusion molded film or sheet of a thermoplastic polyimide is also used. it can. Furthermore, on the back surface of the metal plate and / or copper foil used, polyimide acid varnish,
Alternatively, thermoplastic polyimide may be applied, dried, and laminated.

【0015】前述の絶縁層材料を組み合わせて用いるこ
とも可能である。更に放熱性を向上させる目的で、曲げ
等の機械加工性を阻害しない範囲で、前記絶縁層に無機
フィラを加えても構わない。これらフィラとしては、ア
ルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化
ホウ素等が挙げられる。
It is also possible to use a combination of the above-mentioned insulating layer materials. Further, for the purpose of improving heat dissipation, an inorganic filler may be added to the insulating layer as long as the machinability such as bending is not impaired. Examples of these fillers include alumina, silica, silicon carbide, aluminum nitride, and boron nitride.

【0016】このような絶縁層のうち、本発明において
最も好ましいものは、主鎖にイミド構造を有する熱可塑
性ポリイミドであって、ガラス転移温度(Tg)が16
0℃以上350℃以下であり、JIS(日本工業規格)
−C2318に規定された方法により測定される破断時
の伸び率が30%以上のものである。ガラス転移温度を
上述のように規定することにより、金属板−銅箔層間の
接着強度とワイヤボンディング時の熱信頼性とがともに
優れたものとなる。また、伸び率を30%以上とするこ
とにより、機械加工時の信頼性が優れたものとなる。こ
のような熱可塑性ポリイミドにおいても、もちろん、無
機フィラを混入することができる。
Of these insulating layers, the most preferable one in the present invention is a thermoplastic polyimide having an imide structure in its main chain and having a glass transition temperature (T g ) of 16
0 ° C to 350 ° C, JIS (Japanese Industrial Standard)
-The elongation percentage at break measured by the method specified in C2318 is 30% or more. By defining the glass transition temperature as described above, both the adhesive strength between the metal plate and the copper foil layer and the thermal reliability during wire bonding become excellent. Further, by setting the elongation rate to 30% or more, the reliability during machining becomes excellent. In such a thermoplastic polyimide, of course, an inorganic filler can be mixed.

【0017】銅箔層としては、比較的に安価に容易に入
手可能な、市販の電解銅箔、圧延銅箔等が用いられる。
As the copper foil layer, commercially available electrolytic copper foil, rolled copper foil or the like, which is relatively inexpensive and easily available, is used.

【0018】金属板、絶縁層、銅箔層を相互に接続する
方法としては、熱ロール法や熱プレス法等がある。本発
明の半導体パッケージでは、銅箔層と絶縁層とが多層構
成になっているが、このような多層構成を形成する方法
として、例えばビルドアップ法がある。ビルドアップ法
は、金属板上に順次絶縁層と銅箔層を積層する方法であ
る。ビルドアップ法によって積層する場合、熱プレス法
を繰り返し実施してもよいし、絶縁層の塗布形成後にメ
ッキ、蒸着法等によって銅等からなる導体層を形成する
ことを繰り返してもよいし、これらの積層方法を組み合
わせてもよい。
As a method for connecting the metal plate, the insulating layer and the copper foil layer to each other, there are a hot roll method, a hot press method and the like. In the semiconductor package of the present invention, the copper foil layer and the insulating layer have a multi-layered structure. As a method for forming such a multi-layered structure, for example, there is a build-up method. The build-up method is a method of sequentially laminating an insulating layer and a copper foil layer on a metal plate. In the case of stacking by the build-up method, the hot pressing method may be repeatedly performed, or the formation of a conductor layer made of copper or the like by plating, vapor deposition method or the like after coating and forming an insulating layer may be repeated. You may combine the lamination method of these.

【0019】本発明においては、回路加工された銅箔層
がインナーリード及びアウターリードに相当し、プリン
ト基板側との接続部位となるつば部、および集積回路素
子との接続部位において、各層の絶縁層を階段的に除去
し、各面の銅箔層の端部が階段状にずれて形成されるよ
うになっている。絶縁層を除去する方法としては、ビル
ドアップ法における場合には、除去部分を熱プレス前に
打ち抜き加工するか、または熱プレス後、NCルーター
による切削除去、ウェットまたはドライエッチング、レ
ーザー加工法などが用いられる。
In the present invention, the circuit-processed copper foil layer corresponds to the inner lead and the outer lead, and the insulation of each layer is provided at the collar portion which is the connection portion with the printed circuit board side and the connection portion with the integrated circuit element. The layers are removed stepwise so that the end portions of the copper foil layers on each surface are formed in a staggered manner. As a method for removing the insulating layer, in the case of the build-up method, the removed portion is punched before hot pressing, or after hot pressing, cutting removal by an NC router, wet or dry etching, laser processing method, etc. Used.

【0020】絶縁層がポリイミドからなる場合には、ウ
ェトエッチングとしては、アルカリ溶液エッチングが用
いられ、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の
アルコール溶液を用いることができ、必要に応じてこれ
にヒドラジン化合物を加えてもよい。
When the insulating layer is made of polyimide, an alkaline solution etching is used as the wet etching. For example, an alcohol solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide can be used. If necessary, hydrazine may be added thereto. Compounds may be added.

【0021】ドライエッチングとしては、酸素プラズマ
を用いたプラズマ灰化法や反応性イオンエッチング法等
があり、必要に応じてCF4等のフルオロカーボン系の
ガスを混合してもよい。
As the dry etching, there are a plasma ashing method using oxygen plasma, a reactive ion etching method and the like, and a fluorocarbon type gas such as CF 4 may be mixed if necessary.

【0022】レーザ加工法としては、エキシマレーザや
炭酸ガスレーザ、YAGレーザなどを使用する方法があ
り、エキシマレーザとしては例えばArF系及びKrF
系のものを挙げることができる。
As a laser processing method, there is a method using an excimer laser, a carbon dioxide gas laser, a YAG laser, or the like. As the excimer laser, for example, ArF type and KrF are used.
The system can be mentioned.

【0023】本発明において、各面の銅箔層間を電気的
に接続することも可能である。このような電気的接続の
方法として、ドリルまたは前記のエッチング及びレーザ
加工によって貫通孔を形成し、そののち、通常のプリン
ト基板の製造方法で一般に使用されるメッキ、半田、導
電性ペースト等の方法で銅箔層間を接続する方法があ
る。ワイヤボンディングによって銅箔層間を接続するこ
とも可能である。
In the present invention, it is also possible to electrically connect the copper foil layers on each surface. As such an electrical connection method, a through hole is formed by a drill or the above etching and laser processing, and then a method such as plating, solder, or conductive paste that is generally used in a general method for manufacturing a printed circuit board. There is a method of connecting the copper foil layers with each other. It is also possible to connect the copper foil layers by wire bonding.

【0024】本発明における絞り、曲げ機械加工は、通
常の金型を用いたプレス加工で行うことができる。回路
加工された銅箔層を絞り加工時に保護するために、金型
表面に樹脂コートして用いたり、銅箔層の配線パターン
形状に合わせて金型に凹形状を設けてもよい。深絞り、
曲率半径が小さい曲げ加工においては、熱をかけての加
工や、絶縁層を溶剤等で膨潤させる等の処理を行っても
よい。
The drawing and bending mechanical processing in the present invention can be carried out by press processing using an ordinary die. In order to protect the circuit-processed copper foil layer during drawing, the surface of the mold may be resin-coated and used, or a concave shape may be provided in the mold according to the wiring pattern shape of the copper foil layer. Deep drawing,
In the bending process with a small radius of curvature, a process of applying heat or a process of swelling the insulating layer with a solvent or the like may be performed.

【0025】つば部の断面形状は適宜選択し得るが、加
工の優位性あるいはプリント基板への電気的接続を考慮
し、例えば凹字型とする。接続信頼性を高くし、絶縁層
や銅箔層に損傷が生じることを防ぐために、曲率半径
0.1〜5.0mmの範囲でつば部の加工を行なうことが
望ましい。後述の実施例では曲率半径を1.0mmとし
た。
Although the cross-sectional shape of the collar portion can be selected as appropriate, it is formed in a concave shape, for example, in consideration of processing superiority or electrical connection to the printed circuit board. In order to improve the connection reliability and prevent damage to the insulating layer and the copper foil layer, it is desirable to process the collar portion with a radius of curvature of 0.1 to 5.0 mm. In the examples described below, the radius of curvature was 1.0 mm.

【0026】また、各銅箔層が厚い場合(例えば70μ
m以上)や銅箔層が3層以上にもなる場合には、つば部
表面において露出している各銅箔層の表面間の段差が大
きくなる。そのため、このような半導体パッケージをプ
リント基板などに表面実装する場合、銅箔層ごとに半田
の厚みや量が異なることとなり、接続信頼性の確保のた
めに労力を要し、また作業性が低下することがある。そ
こで、つば部を褶曲させ、この褶曲のプリント基板側の
頂上部分ごとに1つずつ銅箔層を露出させ、露出する各
銅箔層の表面が同一平面に接するように配置されるよう
にすることが望ましい。ここでいう平面は、この半導体
パッケージが実装されるプリント基板などの表面に対応
する。すなわち、つば部の断面形状を凹凸の繰り返し形
状とし、銅箔層の露出部の高さを揃えるようにすればよ
い。この場合、繰り返し形状の単位としては、凹字型
(矩形波形)、三角波形、U字形などがある。上述した
絞り、曲げ加工によって、このような褶曲形状につば部
を加工することを容易であり、1回の機械加工操作によ
って、平板状の金属ベース基板から、褶曲したつば部を
有する半導体パッケージを形成することができる。
When each copper foil layer is thick (for example, 70 μm)
m or more) or the number of copper foil layers is three or more, the step difference between the surfaces of the copper foil layers exposed on the surface of the collar portion becomes large. Therefore, when such a semiconductor package is surface-mounted on a printed circuit board, etc., the thickness and amount of solder will differ for each copper foil layer, which requires labor to secure connection reliability and lowers workability. I have something to do. Therefore, the collar portion is folded, and one copper foil layer is exposed at each top portion of the fold on the printed circuit board side so that the surfaces of the exposed copper foil layers are arranged so as to be in contact with the same plane. Is desirable. The plane here corresponds to the surface of a printed circuit board or the like on which this semiconductor package is mounted. In other words, the cross-sectional shape of the brim portion may have a repetitive shape of unevenness so that the heights of the exposed portions of the copper foil layer are uniform. In this case, the unit of the repeating shape includes a concave shape (rectangular waveform), a triangular waveform, a U shape, and the like. It is easy to process the fold into such a folded shape by the above-mentioned drawing and bending, and a semiconductor package having a fold is formed from a flat metal base substrate by a single machining operation. Can be formed.

【0027】本発明の半導体パッケージと半導体集積回
路素子の接着には、ダイボンディングとして金−シリコ
ン共晶を用いた熱圧着法、あるいは導電性接着樹脂を用
いる方法、半田メッキ、金メッキ、銀メッキ等が用いら
れる。
For bonding the semiconductor package of the present invention to the semiconductor integrated circuit element, a thermocompression bonding method using a gold-silicon eutectic as a die bonding method or a method using a conductive adhesive resin, solder plating, gold plating, silver plating, etc. Is used.

【0028】半導体集積回路素子と配線パターンである
銅箔層との電気的接続には、ワイヤボンディング法また
はバンプ形成を用いたフリップチップ方法が用いられ
る。上述のように、インナーリード上のボンディング領
域に対応する銅箔層端部は階段構造をなしており、その
断面構造として、上述の同一線上あるいは互い違い構造
を採用することができる。このとき、半導体集積回路素
子側でのワイヤボンディングパッドが狭小ピッチの場合
には、銅箔層の先端部(ボンディング領域)が相互に千
鳥掛け形状となるようにすることで、各ボンディングワ
イヤ間の接触を防止できる。
A wire bonding method or a flip chip method using bump formation is used for electrical connection between the semiconductor integrated circuit element and the copper foil layer which is a wiring pattern. As described above, the copper foil layer end portion corresponding to the bonding region on the inner lead has a staircase structure, and the cross-sectional structure thereof may be the same line or staggered structure as described above. At this time, when the wire bonding pads on the semiconductor integrated circuit element side have a narrow pitch, the tips of the copper foil layers (bonding regions) are formed in a zigzag shape so that the bonding wires Contact can be prevented.

【0029】この立体印刷基板を用いた半導体パッケー
ジ上に搭載される半導体集積回路素子の個数は1個に限
定されるものでなく、複数個の素子を搭載することがで
きる。複数個の素子を搭載する場合、各素子間の相互の
配線は、各面の銅箔層間をピアホールなどによって接続
することで行なわれる。また、搭載した半導体集積回路
素子は一般に気密封止されるが、気密封止には、例え
ば、エポキシ樹脂等によるトランスファーモールド成形
またはポッティングを使用することができる。封止樹脂
には、放熱や熱膨張係数整合等の理由により、必要に応
じて無機フィラ(アルミナ、シリカ、窒化アルミニウ
ム、窒化ホウ素、炭化ケイ素など)を混入する。
The number of semiconductor integrated circuit elements mounted on a semiconductor package using this three-dimensional printed board is not limited to one, and a plurality of elements can be mounted. When a plurality of elements are mounted, mutual wiring between the elements is performed by connecting copper foil layers on each surface by a peer hole or the like. The mounted semiconductor integrated circuit element is generally hermetically sealed. For hermetic sealing, transfer molding or potting with an epoxy resin or the like can be used, for example. An inorganic filler (alumina, silica, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, etc.) is mixed into the sealing resin as needed for reasons such as heat dissipation and matching of the thermal expansion coefficient.

【0030】本発明の半導体パッケージをプリント基板
に表面実装する場合には、半導体パッケージ側での銅箔
層の面数に応じて、半田印刷用パッド部分が分離して複
数列平行に設けられたプリント基板を使用する。表面実
装方法としては、通常の半田クリーム印刷法が用いられ
る。半田クリームとしては、不定形状あるいは球形の共
晶半田(Sn63%,Pb37%)、または高温半田
(Sn5%,Pb95%)などが使用できる。半田クリ
ームの印刷後、自動搭載機によりプリント基板上に半導
体パッケージを搭載し、リフロー炉を用いて半田付けを
行なう。リフロー炉としては、赤外線加熱及びエアー併
用タイプ、窒素リフロー、及びフロリナートを用いたベ
ーパーフェイズタイプなどのもの、さらにはレーザ加熱
半田付け方式のものなどを使用することが望ましい。
When the semiconductor package of the present invention is surface-mounted on a printed circuit board, solder printing pad portions are separated and provided in parallel in a plurality of rows according to the number of copper foil layers on the semiconductor package side. Use a printed circuit board. A normal solder cream printing method is used as the surface mounting method. As the solder cream, amorphous or spherical eutectic solder (Sn 63%, Pb 37%), high temperature solder (Sn 5%, Pb 95%), or the like can be used. After printing the solder cream, a semiconductor package is mounted on a printed circuit board by an automatic mounting machine, and soldering is performed using a reflow furnace. As the reflow furnace, it is desirable to use infrared heating and air combined type, nitrogen reflow, vapor phase type using Fluorinert, and laser heating soldering type.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】《第1実施例》図1(a)は、本発明の第1
実施例の立体印刷基板を用いた半導体パッケージの断面
図である。この半導体パッケージ10は、半導体集積回
路素子11を搭載するものであって、回路加工された銅
箔層(配線パターン)を2層有するものである。金属板
12上に、第1の絶縁層13と第1の銅箔層14と第2
の絶縁層15と第2の銅箔層16とにより、多層構造の
回路パターンを形成した後に、折り曲げ加工あるいは絞
り加工により、開口面17を有する箱体状に加工して、
半導体パッケージ10としている。第1の絶縁層13
は、金属板12の開口面17側の面の全面に設けられて
いる。開口面17の周縁には、プリント基板との電気的
接合部となるつば部18が形成されている。つば部18
の形状は凹字型とされ、屈曲部の曲率半径は、1.0m
mとなっている。
<< First Embodiment >> FIG. 1A shows a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of the semiconductor package using the three-dimensional printed circuit board of an Example. This semiconductor package 10 mounts a semiconductor integrated circuit element 11, and has two circuit-processed copper foil layers (wiring patterns). On the metal plate 12, the first insulating layer 13, the first copper foil layer 14 and the second
After forming a circuit pattern having a multi-layer structure by the insulating layer 15 and the second copper foil layer 16 of, a bending process or a drawing process is performed to form a box shape having an opening surface 17,
The semiconductor package 10 is used. First insulating layer 13
Is provided on the entire surface of the metal plate 12 on the opening surface 17 side. A brim portion 18 is formed on the peripheral edge of the opening surface 17 as an electrical connection portion with the printed circuit board. Brim part 18
Has a concave shape, and the radius of curvature of the bend is 1.0 m.
It has become m.

【0033】金属板12としては厚み0.2mmの銅を
用い、各絶縁層13,15としては三井東圧化学(株)製
の熱可塑性ポリイミドを用い、各絶縁層13,15の厚
みは20μmとした。各銅箔層14,16としては厚さ
18μmの銅箔を用い、加工方法としては前述のビルド
アップ法を採用した。
Copper having a thickness of 0.2 mm is used as the metal plate 12, thermoplastic polyimide manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. is used as the insulating layers 13 and 15, and the thickness of each insulating layer 13 and 15 is 20 μm. And A copper foil having a thickness of 18 μm was used as each of the copper foil layers 14 and 16, and the build-up method described above was adopted as the processing method.

【0034】各銅箔層14,16は、つば部18にまで
延びて設けられている。つば部18において、第1の銅
箔層14、第2の絶縁層15、第2の銅箔層16のそれ
ぞれ先端部の位置を比較すると、第1の銅箔層14の先
端部が一番周縁側に延びており、次いで第2の絶縁層1
5の先端部であり、第2の銅箔層16の先端部はこれら
の中で半導体パッケージ10の一番中心寄りとなってい
る。第1の銅箔層14の先端部と金属板12の先端部と
の間にも、第1の銅箔層14と金属板12との短絡を防
止するために間隔が設けられ、この間隔は50μm以上
となるように設定されている。すなわち、各絶縁層1
3,15、各銅箔層14,16とによって階段構造が構成
され、各銅箔層14,16の先端部が露出していること
になる。結局、この階段構造の部分が、アウターリード
相当の階段状導体パターン21となる。
Each of the copper foil layers 14 and 16 is provided so as to extend to the brim portion 18. Comparing the positions of the tip portions of the first copper foil layer 14, the second insulating layer 15, and the second copper foil layer 16 in the brim portion 18, the tip portion of the first copper foil layer 14 is the best. The second insulating layer 1 extending to the peripheral side and then the second insulating layer 1
5 and the tip of the second copper foil layer 16 is located closest to the center of the semiconductor package 10 among these. An interval is also provided between the tip of the first copper foil layer 14 and the tip of the metal plate 12 to prevent a short circuit between the first copper foil layer 14 and the metal plate 12. It is set to be 50 μm or more. That is, each insulating layer 1
3, 15 and the copper foil layers 14 and 16 form a staircase structure, and the tips of the copper foil layers 14 and 16 are exposed. Eventually, the portion of this staircase structure becomes the staircase-shaped conductor pattern 21 corresponding to the outer lead.

【0035】半導体集積回路素子11は、開口面17側
から、この半導体パッケージ10の中央部にマウントさ
れている。この場合、半導体集積回路素子11は、半導
体パッケージ10上の不図示のダイパッド上に、導電性
接着剤、または半田、金、銀メッキ等で接合される。各
銅箔層14,16は、つば部側18から半導体集積回路
素子11の近傍にまで延びており、半導体集積回路素子
11側の端部では、つば部18側と同様に、各銅箔層1
4,16と第2の絶縁層15とによって階段構造が構成
されている。この階段構造の部分が、インナーリード相
当の階段状導体パターン22となる。そして各銅箔層1
4,16の階段状導体パターン22の部分がボンディン
グ領域であって、ボンディングワイヤ19により、各銅
箔層14,16と半導体集積回路素子11とが電気的に
接続されている。
The semiconductor integrated circuit element 11 is mounted on the central portion of the semiconductor package 10 from the opening surface 17 side. In this case, the semiconductor integrated circuit element 11 is bonded onto a die pad (not shown) on the semiconductor package 10 with a conductive adhesive, solder, gold, silver plating or the like. Each of the copper foil layers 14 and 16 extends from the collar portion side 18 to the vicinity of the semiconductor integrated circuit element 11, and at the end portion on the semiconductor integrated circuit element 11 side, each copper foil layer is the same as the collar portion 18 side. 1
A staircase structure is constituted by 4, 16 and the second insulating layer 15. The portion of this staircase structure becomes the staircase-shaped conductor pattern 22 corresponding to the inner lead. And each copper foil layer 1
The portions of the stepped conductor patterns 22 of 4 and 16 are bonding regions, and the copper foil layers 14 and 16 and the semiconductor integrated circuit element 11 are electrically connected by the bonding wires 19.

【0036】さらに、半導体素子集積回路素子11およ
びボンディングワイヤ19の気密封止のために、つば部
18を除いて、トランスファーモールド成形によって、
フィラ(アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホ
ウ素、炭化ケイ素等)入りのエポキシ樹脂20が充填さ
れている。エポキシ樹脂20を半導体パッケージ10内
に充填することにより、半導体パッケージ10の機械的
強度も向上する。
Further, in order to hermetically seal the semiconductor element integrated circuit element 11 and the bonding wire 19, except for the collar portion 18, transfer molding is performed to
An epoxy resin 20 containing a filler (alumina, silica, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, etc.) is filled. By filling the inside of the semiconductor package 10 with the epoxy resin 20, the mechanical strength of the semiconductor package 10 is also improved.

【0037】次に、各階段状導体パターン21,22に
おける断面構造について説明する。各銅箔層14,16
の相互の配置には、例えば、同一線上構造と交互
(互い違い)構造とがある。図1(b),(c)は、図1(a)の
A−A'線断面図であって、それぞれ、同一線上構造と
交互構造の場合を示している。
Next, the cross-sectional structure of each of the stepped conductor patterns 21 and 22 will be described. Each copper foil layer 14,16
The mutual dispositions of, for example, include a collinear structure and an alternating (alternate) structure. 1B and 1C are cross-sectional views taken along the line AA ′ of FIG. 1A, showing the cases of the collinear structure and the alternating structure, respectively.

【0038】同一線上構造の場合、配線パターンとして
第1の銅箔層14の直上の位置に第2の銅箔層16が設
けられる。交互構造の場合、配線パターンとして第1銅
箔層14に対して半周期分ずれた位置の上に第2の銅箔
層が設けられる。
In the case of the collinear structure, a second copper foil layer 16 is provided as a wiring pattern at a position directly above the first copper foil layer 14. In the case of the alternating structure, the second copper foil layer is provided as a wiring pattern on a position shifted by a half cycle with respect to the first copper foil layer 14.

【0039】また、アウターリード相当の階段状導体パ
ターン21において、第2の絶縁層15の先端と第2の
銅箔層16の先端との間隔x、すなわち各銅箔層14,
16の露出部相互の間隔は、0.05mm(50μm)
以上となっている。この間隔xの最小値を0.05mm
とすることにより、半導体パッケージ10をプリント基
板上に表面実装したときに、隣接する半田付け領域相互
の電気的短絡を防止することができる。
In the stepped conductor pattern 21 corresponding to the outer leads, the distance x between the tip of the second insulating layer 15 and the tip of the second copper foil layer 16, that is, each copper foil layer 14,
The distance between the 16 exposed parts is 0.05 mm (50 μm)
That is all. The minimum value of this interval x is 0.05 mm
Thus, when the semiconductor package 10 is surface-mounted on the printed circuit board, it is possible to prevent an electrical short circuit between the adjacent soldering regions.

【0040】次に、この半導体パッケージ10のプリン
ト基板上への表面実装について、図2を用いて説明す
る。
Next, surface mounting of the semiconductor package 10 on a printed circuit board will be described with reference to FIG.

【0041】プリント基板25と半導体パッケージ10
との接合は、アウターリード相当の階段状導体パターン
21において露出している各銅箔層14,16とプリン
ト基板25上のパッドとを半田フィレット26とで接合
することにより、すなわち通常の半田クリーム印刷法に
よって行なわれる。まず、半田クリームをプリント基板
上の所定のパッド位置に印刷し、自動搭載機によって半
導体パッケージ10をプリント基板上に搭載し、リフロ
ー炉によってリフロー加熱を行なうことにより、表面実
装が完了する。
Printed circuit board 25 and semiconductor package 10
The copper foil layers 14 and 16 exposed in the stepped conductor pattern 21 corresponding to the outer leads and the pads on the printed circuit board 25 are joined with the solder fillet 26, that is, the normal solder cream. The printing method is used. First, solder cream is printed on a predetermined pad position on a printed board, the semiconductor package 10 is mounted on the printed board by an automatic mounting machine, and reflow heating is performed by a reflow furnace, whereby surface mounting is completed.

【0042】なお、図2においてwは、つば部18に第
1の銅箔層14の露出表面と第2の銅箔層16の露出表
面との段差の大きさを表している。銅箔層として厚い銅
箔を利用した場合等にはこの段差wが必然的に大きくな
るが、段差wが大きい場合(例えば50μm以上)には
プリント基板への実装時の接続信頼性を容易に確保する
ため、第4実施例に示すように、つば部を褶曲形状とす
ることが望ましい。
In FIG. 2, w represents the size of the step between the exposed surface of the first copper foil layer 14 and the exposed surface of the second copper foil layer 16 in the collar portion 18. When a thick copper foil is used as the copper foil layer, the step w inevitably becomes large, but when the step w is large (for example, 50 μm or more), the connection reliability during mounting on the printed circuit board can be facilitated. In order to secure it, it is desirable that the collar portion has a fold shape as shown in the fourth embodiment.

【0043】ここで、プリント基板上での半田印刷用パ
ッドの配置例を図3によって説明する。図3(a)は従来
のQFP用のパッド配置を示しており、各パッド27は
一列に配置されている。図3(b)は、銅箔層14,16相
互の配置について上述の同一線上構造が採用される場合
のパッド配置であり、従来のものと比べ、同一リード方
向の一連のパッドに関し、2分割され2列に並んだパッ
ド27が採用される。上述の交互構造が採用される場合
には、図3(c)に示すように、2列に並んだパッド27
について相互に半周期づつずらして配置する。この時、
従来のQFP用パッドと同一の最外形サイズ、パッド
幅、パッドピッチを用いることが可能である。ただし、
半田強度を確保するのに最低必要な面積を各パッドが有
するようにする。また分割されたパッド相互間にソルダ
ーレジストを塗布することは、分割されたパッド間の半
田付け不良による電気的ショート防止対策として有効で
ある。このようにプリント基板上のパッドを設計するこ
とにより、従来どおりの半田付け部(半田フィレット2
6)が形成可能である。
Here, an example of the arrangement of the solder printing pads on the printed circuit board will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a conventional pad arrangement for the QFP, and the pads 27 are arranged in a line. FIG. 3 (b) shows a pad arrangement in the case where the above-mentioned collinear structure is adopted for the mutual arrangement of the copper foil layers 14 and 16. Compared with the conventional one, a series of pads in the same lead direction is divided into two. The pads 27 arranged in two rows are adopted. When the above-mentioned alternating structure is adopted, the pads 27 arranged in two rows as shown in FIG.
Are shifted from each other by half a cycle. This time,
It is possible to use the same outermost size, pad width, and pad pitch as the conventional QFP pads. However,
Each pad should have the minimum area required to ensure solder strength. Applying a solder resist between the divided pads is effective as a measure for preventing an electrical short circuit due to defective soldering between the divided pads. By designing the pads on the printed circuit board in this way, the conventional soldering part (solder fillet 2
6) can be formed.

【0044】半導体集積回路素子11と各銅箔層14,
16とのワイヤボンディングについて図4を用いて説明
する。図4(a)はインナーリード相当の階段状導電パタ
ーンが上述の同一線上構造で構成されている場合を示し
ている。半導体集積回路素子11側のワイヤボンディン
グパッド31と各銅箔層14,16とが、ボンディング
ワイヤ19によって、ハの字型に接続されている。この
とき、各銅箔層14,16の配線パターンとしての幅y
は、それぞれ、0.05〜0.1mmとする。また、配線
パターンとしてのピッチzは、0.1〜0.2mmとす
る。この場合、配線パターンとしての間隔(=y−z)
は、0.05mm以上となるようにする。
The semiconductor integrated circuit element 11 and each copper foil layer 14,
Wire bonding with 16 will be described with reference to FIG. FIG. 4 (a) shows a case where the stepped conductive pattern corresponding to the inner leads is formed by the above-described collinear structure. The wire bonding pad 31 on the semiconductor integrated circuit device 11 side and the copper foil layers 14 and 16 are connected by a bonding wire 19 in a V-shape. At this time, the width y of each copper foil layer 14, 16 as a wiring pattern
Is 0.05 to 0.1 mm, respectively. Further, the pitch z as the wiring pattern is set to 0.1 to 0.2 mm. In this case, the spacing as the wiring pattern (= yz)
Is 0.05 mm or more.

【0045】ワイヤボンディングパッド31が狭小化し
た場合には、インナーリード相当の階段状導電パターン
22の構造を上述の交互構造あるいは銅箔層14,16
の先端部が千鳥掛け形状となるような構造とし、ボンデ
ィングワイヤ19相互の接触による電気的短絡を防ぐよ
うにする。図4(b)は交互構造の場合、図4(c)は千鳥掛
け構造の場合を示す図である。
When the wire bonding pad 31 is narrowed, the structure of the stepped conductive pattern 22 corresponding to the inner lead is changed to the above-mentioned alternating structure or the copper foil layers 14 and 16.
The tip end of the bonding wire 19 has a zigzag shape so that an electrical short circuit due to mutual contact of the bonding wires 19 can be prevented. FIG. 4 (b) is a diagram showing an alternating structure, and FIG. 4 (c) is a diagram showing a staggered structure.

【0046】以上、本発明の第1実施例について説明し
たが、アウターリード相当部分の配線リード幅及びピッ
チを通常の120ピンタイプのQFP(アウターリード
幅0.35mm及びリードピッチ0.8mm)と同じにし
た場合、本実施例の半導体パッケージでは240ピンを
実現することができる。これは、従来のQFPでは、ピ
ッチを0.5mmとしても達成できないピン数である。
すなわち配線幅およびピッチを狭小化する必要がないの
で、プリント基板上に表面実装した際の半田付け不良に
よる電気的ショートを防止できる。
Although the first embodiment of the present invention has been described above, the wiring lead width and pitch of the outer lead equivalent portion are the normal 120-pin type QFP (outer lead width 0.35 mm and lead pitch 0.8 mm). If the same is applied, 240 pins can be realized in the semiconductor package of this embodiment. This is the number of pins that cannot be achieved with the conventional QFP even if the pitch is 0.5 mm.
That is, since it is not necessary to reduce the wiring width and the pitch, it is possible to prevent an electrical short circuit due to a defective soldering when the surface mounting is performed on the printed board.

【0047】本実施例の半導体パッケージでは従来のも
ののアウターリード部に比べつば部の面積が大きいの
で、最外形サイズを従来のパッケージサイズと変わらな
いものとしたとき、面積差の分だけ、実質的にアウター
リード領域が内側方向に拡がったことになる。しかし、
従来のパッケージの大きさがアウターリード部での線ピ
ッチを狭小化できないことによって規定されていたこと
を考慮すると、内部に搭載される半導体集積回路素子の
サイズ、半導体パッケージ上での配線密度、機械加工で
の曲げ絞り半径を最適に選定することにより、つば部面
積が大きいことは半導体パッケージサイズに影響する問
題とはならない。
In the semiconductor package of this embodiment, since the area of the collar portion is larger than that of the outer lead portion of the conventional one, when the outermost size is the same as the conventional package size, the area difference is substantially the same. That is, the outer lead area is expanded inward. But,
Considering that the size of the conventional package was defined by the inability to narrow the line pitch in the outer lead part, the size of the semiconductor integrated circuit element mounted inside, the wiring density on the semiconductor package, the mechanical By selecting the optimum bending radius for processing, the large area of the collar does not cause a problem that affects the semiconductor package size.

【0048】《第2実施例》本発明の半導体パッケージ
における銅箔層の面数は2層に限られるものではない。
図5は3層の銅箔層を有する半導体パッケージを示して
いる。この半導体パッケージ40は、図1に示す第1実
施例の半導体パッケージの第2の銅箔層16の上に、第
3の絶縁層41と配線パターンに加工された第3の銅箔
層42を順次積層した構成となっている。もちろん、各
階段状導体パターン21,22において、第3の絶縁層
41、第3の銅箔層42も上記の階段構造に加わってい
る。
<< Second Embodiment >> The number of copper foil layers in the semiconductor package of the present invention is not limited to two.
FIG. 5 shows a semiconductor package having three copper foil layers. This semiconductor package 40 has a third insulating layer 41 and a third copper foil layer 42 processed into a wiring pattern on the second copper foil layer 16 of the semiconductor package of the first embodiment shown in FIG. It has a structure in which layers are sequentially laminated. Of course, in each of the staircase-shaped conductor patterns 21 and 22, the third insulating layer 41 and the third copper foil layer 42 also join the above staircase structure.

【0049】この3層構造の半導体パッケージ40をプ
リント基板25上に表面実装する場合には、各リード方
向ごとに、プリント基板25上のパッドを3分割する必
要がある。また、3層構造あるいはそれ以上の多層構造
とする場合、つば部において最下層の銅箔層の露出表面
と最上層の銅箔層の露出表面との段差が、大きくなりが
ちである。このような大きな段差がある場合に、プリン
ト基板等への表面実装における接続信頼性を容易に高め
るためには、第4実施例に示されるように、つば部を褶
曲形状とすることが望ましい。
When the semiconductor package 40 having the three-layer structure is surface-mounted on the printed board 25, it is necessary to divide the pads on the printed board 25 into three parts for each lead direction. In the case of a three-layer structure or a multi-layer structure having more than three layers, the step between the exposed surface of the lowermost copper foil layer and the exposed surface of the uppermost copper foil layer tends to be large in the collar portion. When there is such a large step, in order to easily improve the connection reliability in surface mounting on a printed circuit board or the like, it is desirable that the flange portion be a fold shape as shown in the fourth embodiment.

【0050】《第3実施例》図6は、複数の半導体集積
回路素子111,112を搭載し、これら半導体集積回路
素子111,112が相互に電気的に接続された半導体パ
ッケージ50を示している。この半導体パッケージ50
は、図1に示す第1実施例の半導体パッケージと同様の
層構成のものであるが、半導体集積回路素子111,11
2相互間の電気的接続のために、第2の絶縁層15に貫
通孔51が設けられ、貫通孔51を介して第1および第
2の銅箔層14,16が相互に電気的に接続されてい
る。
<< Third Embodiment >> FIG. 6 shows a semiconductor package 50 in which a plurality of semiconductor integrated circuit elements 11 1 and 11 2 are mounted, and these semiconductor integrated circuit elements 11 1 and 11 2 are electrically connected to each other. Is shown. This semiconductor package 50
Is of the same layer structure as the semiconductor package of the first embodiment shown in FIG. 1, a semiconductor integrated circuit device 11 1, 11
A through hole 51 is provided in the second insulating layer 15 for electrical connection between the two, and the first and second copper foil layers 14 and 16 are electrically connected to each other through the through hole 51. Has been done.

【0051】《第4実施例》本発明の半導体パッケージ
では、開口面周縁のつば部において、絶縁層を介して銅
箔層の端部が階段状に露出するように構成されている
が、上述の各実施例では図2などに示されるように、正
確には各銅箔層の露出表面間に段差があり、プリント基
板に実装した場合の半田フィレット部の高さが異なって
いる。銅箔層が薄い場合にはこの段差の影響はないが、
銅箔層が例えば70μm以上と厚くなった場合や銅箔層
の層数が3層以上となった場合、半田フィレット部の高
さが不揃いとなり、半導体パッケージをプリント基板に
表面実装する際の半田接続不良が生じる可能性がある。
そこで、本実施例では、つば部を褶曲形状とし、銅箔層
の露出表面の高さが一定になるようにした。
<Fourth Embodiment> In the semiconductor package of the present invention, the edge portion of the copper foil layer is exposed stepwise through the insulating layer at the flange portion at the peripheral edge of the opening surface. In each of the embodiments, as shown in FIG. 2 and the like, there is a step between the exposed surfaces of the copper foil layers, and the heights of the solder fillet portions when mounted on the printed circuit board are different. If the copper foil layer is thin, there is no effect of this step,
When the thickness of the copper foil layer is, for example, 70 μm or more, or when the number of layers of the copper foil layer is 3 or more, the heights of the solder fillet portions become uneven, and the solder for mounting the semiconductor package on the surface of the printed circuit board Poor connection may occur.
Therefore, in this embodiment, the collar portion is formed into a fold shape so that the height of the exposed surface of the copper foil layer is constant.

【0052】図7に示した半導体パッケージ60は、2
層の銅箔層14,16を有するものであり、これに対応
して、つば部61が2段のU字型となっている。開口面
側に近い方のU字部62において第2の銅箔層16が半
田フィレット26を介してプリント基板25側のパッド
と接続されており、つば部61の周縁側のU字部63に
おいて第1の銅箔層14が半田フィレット26を介して
パッドと接続されている。つば部61において、金属板
12の各U字部62,63の高さには(銅箔層+絶縁
層)の分だけの差があり、これによって、各銅箔層1
4,16の露出表面がいずれも同一平面に対して接する
ように配置されるようになっている。すなわち各銅箔層
14,16の表面がプリント基板26の表面と接するよ
うになっている。
The semiconductor package 60 shown in FIG.
It has the copper foil layers 14 and 16 of the layer, and the brim portion 61 has a two-step U-shape corresponding to this. In the U-shaped portion 62 closer to the opening surface side, the second copper foil layer 16 is connected to the pad on the printed circuit board 25 side through the solder fillet 26, and in the U-shaped portion 63 on the peripheral side of the flange portion 61. The first copper foil layer 14 is connected to the pad via the solder fillet 26. In the brim portion 61, there is a difference in height of each U-shaped portion 62, 63 of the metal plate 12 by (copper foil layer + insulating layer), whereby each copper foil layer 1
All of the exposed surfaces of 4 and 16 are arranged to be in contact with the same plane. That is, the surfaces of the copper foil layers 14 and 16 are in contact with the surface of the printed board 26.

【0053】図8に示した半導体パッケージ65は、3
層の銅箔層14,16,42が設けられた場合を示してい
る。銅箔層の層数が3層であることにより、つば部66
は3段のU字型となっており、開口面側のU字部67に
おいて第3の銅箔層42が半田フィレット26を介して
プリント基板25上のパッドと接続され、中間のU字部
68において第2の銅箔層16が接続され、つば部65
の周縁側のU字部69において第1の銅箔層14が接続
されている。この半導体パッケージ65においても、つ
ば部66における各銅箔層14,16,42の露出表面は
同一平面に対して接するように配置されている。
The semiconductor package 65 shown in FIG.
The case where the copper foil layers 14, 16 and 42 of the layer are provided is shown. Since the number of copper foil layers is three, the collar portion 66
Has a three-stage U-shape, and the third copper foil layer 42 is connected to the pad on the printed circuit board 25 via the solder fillet 26 at the U-shaped portion 67 on the opening surface side, and the intermediate U-shaped portion is formed. At 68, the second copper foil layer 16 is connected, and the collar portion 65
The first copper foil layer 14 is connected at the U-shaped portion 69 on the peripheral side. Also in this semiconductor package 65, the exposed surfaces of the copper foil layers 14, 16, 42 in the flange portion 66 are arranged so as to be in contact with the same plane.

【0054】本実施例においてつば部の褶曲形状(波状
形状)としては、各種のものがある。図9(a)〜(c)は、
それぞれ、銅箔層が2層構成である場合のつば部の断面
形状の例を示しており、図中破線は各銅箔層14,16
の両方が接すべき平面を表している。図9(a)に示した
ものでは、つば部71がU字型の繰り返し形状となって
いる。図9(b)に示したものでは、つば部72が三角波
状すなわちV字型の繰り返し形状となっている。図9
(c)に示したものでは、つば部73が矩形波状すなわち
凹字型の繰り返し形状となっている。
In this embodiment, there are various types of folds (wavy shapes) of the brim. 9 (a)-(c)
Each shows an example of the cross-sectional shape of the collar portion when the copper foil layers have a two-layer structure, and the broken lines in the figure show the copper foil layers 14 and 16 respectively.
Both represent the plane to be touched. In the case shown in FIG. 9A, the collar portion 71 has a U-shaped repeating shape. In the structure shown in FIG. 9 (b), the collar portion 72 has a triangular wave shape, that is, a V-shaped repeating shape. Figure 9
In the case shown in (c), the collar portion 73 has a rectangular wave-like or concave shape.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数面の
回路加工された銅箔層を有する金属ベース基板を利用
し、銅箔層の端部を各面ごとにずらして階段状となるよ
うにすることにより、立体的に外部配線を取り出せるた
め、従来のアウターリードに相当するリード配線幅を狭
小化することなく、飛躍的にアウターリード数を増加す
ることが可能になるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a metal base substrate having a plurality of circuit-processed copper foil layers is used, and the end portions of the copper foil layers are offset from each other to form a stepped shape. By doing so, it is possible to take out the external wiring three-dimensionally, and it is possible to dramatically increase the number of outer leads without narrowing the lead wiring width corresponding to the conventional outer leads. .

【0056】例えば、半導体パッケージサイズを28m
m角とした場合、従来の通常のQFPではアウターリー
ド幅を0.35mm、リードピッチ0.8mmとしてリー
ド数を120本取り出しているが、本発明の半導体パッ
ケージの場合、銅箔層を2層構成とすると、従来と同じ
リード幅及びピッチで、2倍の240本のアウターリー
ドを設けることができる。さらに、銅箔層を3層構成と
すると、3倍の360本のアウターリードを設けること
ができる。
For example, if the semiconductor package size is 28 m
In the case of m square, in the conventional normal QFP, the outer lead width is 0.35 mm and the lead pitch is 0.8 mm, and 120 leads are taken out. In the case of the semiconductor package of the present invention, two copper foil layers are provided. With the structure, it is possible to provide double the number of outer leads, which is 240, with the same lead width and pitch as the conventional one. Furthermore, if the copper foil layer has a three-layer structure, 360 times as many outer leads can be provided.

【0057】本発明の半導体パッケージの場合、従来の
ものと同様のリード幅、ピッチを用いて飛躍的にアウタ
ーリード数を増加させるので、表面実装の際の半田付け
不良がなく、アウターリードを狭小化する場合の実装条
件の厳密な管理の必要及び新規プロセスや装置によるコ
ストアップがない。本発明の立体印刷基板を用いた半導
体パッケージは、従来のダイボンディング及びワイヤボ
ンディング技術、プリント基板への表面実装技術を適用
することができるので、半導体集積回路用のパッケージ
の多ピン化に寄与することが大である。
In the case of the semiconductor package of the present invention, the number of outer leads is drastically increased by using the same lead width and pitch as those of the conventional one, so that there is no soldering failure during surface mounting and the outer leads are narrowed. There is no need for strict control of mounting conditions in the case of commercialization and no increase in costs due to new processes and equipment. The semiconductor package using the three-dimensional printed circuit board of the present invention can be applied with the conventional die bonding and wire bonding techniques and the surface mounting technique on the printed circuit board, which contributes to the increase in the number of pins of the package for the semiconductor integrated circuit. It is a big deal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の第1実施例の半導体パッケージ
の構成を示す断面図、(b)は図1(a)のA−A'線での断
面図であって配線導体が同一線上構造を示す場合の図、
(c)は図1(a)のA−A'線での断面図であって配線導体
が交互構造を示す場合の図である。
FIG. 1A is a sectional view showing the structure of a semiconductor package of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. Diagram showing collinear structure,
FIG. 1C is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1A, in which the wiring conductors have an alternating structure.

【図2】図1(a)の半導体パッケージをプリント基板上
に実装した状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the semiconductor package of FIG. 1 (a) is mounted on a printed board.

【図3】プリント基板上に設けるパッドの配置を示す平
面図であって、(a),(b),(c)はそれぞれ、従来のQF
P、同一線上構造の半導体パッケージ、交互構造の半導
体パッケージに対する配置を示す図である。
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement of pads provided on a printed circuit board, in which (a), (b), and (c) are conventional QFs, respectively.
FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of P, a collinear structure semiconductor package, and an alternating structure semiconductor package.

【図4】(a)〜(c)はそれぞれインナーリード部の導体パ
ターンを示す平面図である。
4A to 4C are plan views showing conductor patterns of inner lead portions, respectively.

【図5】本発明の第2実施例の半導体パッケージの構成
を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor package according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例の半導体パッケージの構成
を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a semiconductor package according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施例の半導体パッケージの一例
の構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of an example of a semiconductor package of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例の半導体パッケージの一例
の構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of an example of a semiconductor package of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図9】(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の第4実施例の
半導体パッケージにおけるつば部の形状の例を示す断面
図である。
9A to 9C are cross-sectional views each showing an example of the shape of a collar portion in the semiconductor package of the fourth embodiment of the present invention.

【図10】従来の半導体パッケージの一例であるQFP
を説明する斜視図である。
FIG. 10 is a QFP which is an example of a conventional semiconductor package.
It is a perspective view explaining.

【図11】(a)は従来の電子回路パッケージの構成を示
す斜視図、(b)は図11(a)の電子回路パッケージの断面
図、(c)は図11(b)のB−B'線での断面図である。
11A is a perspective view showing a configuration of a conventional electronic circuit package, FIG. 11B is a sectional view of the electronic circuit package of FIG. 11A, and FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 11B. It is sectional drawing in a line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,40,50,60,65 半導体パッケージ 11,111,112 半導体集積回路素子 12 金属板 13 第1の絶縁層 14 第1の銅箔層 15 第2の絶縁層 16 第2の銅箔層 17 開口面 18,61,66,71〜73 つば部 19 ボンディングワイヤ 20 エポキシ樹脂 21,22 階段状導体パターン 25 プリント基板 26 半田フィレット 27 パッド 31 ワイヤボンディングパッド 41 第3の絶縁層 42 第3の銅箔層 51 貫通孔 62,63,67〜69 U字部10, 40, 50, 60, 65 Semiconductor package 11, 11 1 , 11 2 Semiconductor integrated circuit element 12 Metal plate 13 First insulating layer 14 First copper foil layer 15 Second insulating layer 16 Second copper foil Layer 17 Opening surface 18,61,66,71-73 Collar 19 Bonding wire 20 Epoxy resin 21,22 Stepped conductor pattern 25 Printed circuit board 26 Solder fillet 27 Pad 31 Wire bonding pad 41 Third insulating layer 42 Third Copper foil layer 51 Through hole 62, 63, 67 to 69 U-shaped portion

フロントページの続き (72)発明者 石垣 恭市 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 星野 ▲巽▼ 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内Front page continuation (72) Inventor Kyoichi Ishigaki 1190 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Hoshino ▲ Tatsumi 1190, Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Mitsui Toatsu Chemical Within the corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属板上に絶縁層を介して複数面の回路
加工された銅箔層が積層された金属ベース基板を使用
し、前記金属ベース基板に折り曲げ加工あるいは絞り加
工を行なうことにより開口面周縁につば部を備えた形状
とされる半導体集積回路素子搭載用の立体印刷基板にお
いて、 前記各銅箔層の一端側が前記つば部において前記絶縁層
を介して各面ごとにずれて階段状に露出して形成され、 前記各銅箔層の他端側が前記半導体集積回路素子との電
気的接続部位であって前記絶縁層を介して各面ごとにず
れて階段状に形成されていることを特徴とする立体印刷
基板を用いた半導体パッケージ。
1. A metal base substrate in which a plurality of circuit-processed copper foil layers are laminated on a metal plate with an insulating layer interposed therebetween, and the metal base substrate is bent or drawn to form an opening. In a three-dimensional printed circuit board for mounting a semiconductor integrated circuit element having a shape with a brim portion on the peripheral edge of the surface, one end side of each of the copper foil layers is staggered for each surface in the brim portion via the insulating layer. And the other end side of each of the copper foil layers is a portion electrically connected to the semiconductor integrated circuit element and is formed in a staircase pattern with each surface shifted through the insulating layer. A semiconductor package using a three-dimensional printed circuit board.
【請求項2】 前記各銅箔層の端部近傍に対応する位置
での断面構造が、前記金属板の法線方向から見たときに
各銅箔層が同一線上に立体形成されているものである請
求項1に記載の立体印刷基板を用いた半導体パッケー
ジ。
2. The cross-sectional structure at a position corresponding to the vicinity of the end of each copper foil layer is such that each copper foil layer is three-dimensionally formed on the same line when viewed from the normal direction of the metal plate. A semiconductor package using the three-dimensional printed board according to claim 1.
【請求項3】 前記各銅箔層の端部近傍に対応する位置
での断面構造が、前記金属板の法線方向から見たときに
各銅箔層が互い違いに立体形成されているものである請
求項1に記載の立体印刷基板を用いた半導体パッケー
ジ。
3. The cross-sectional structure at a position corresponding to the vicinity of the end of each copper foil layer is such that the copper foil layers are alternately formed three-dimensionally when viewed from the normal direction of the metal plate. A semiconductor package using the stereoscopic printed board according to claim 1.
【請求項4】 前記各銅箔層のうち少なくとも2層が交
互に電気的に接続され、半導体集積回路素子を複数個搭
載可能である請求項1ないし3いずれか1項に記載の立
体印刷基板を用いた半導体パッケージ。
4. The three-dimensional printed circuit board according to claim 1, wherein at least two layers of the copper foil layers are electrically connected alternately and a plurality of semiconductor integrated circuit elements can be mounted. Semiconductor package using.
【請求項5】 前記絶縁層が、伸び率が30%以上であ
りかつガラス転移温度が160℃以上350℃以下であ
る熱可塑性ポリイミドで構成されている請求項1ないし
4いずれか1項に記載の立体印刷基板を用いた半導体パ
ッケージ。
5. The insulating layer according to claim 1, wherein the insulating layer is made of a thermoplastic polyimide having an elongation of 30% or more and a glass transition temperature of 160 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. Semiconductor package using the 3D printed circuit board.
【請求項6】 前記各銅箔層の前記一端側の先端がつば
の端部より50μm以上離隔し、同一面の銅箔層におけ
る回路パターンの間隔が前記銅箔層の端部近傍において
50μm以上であり、かつ隣接する面の銅箔層の露出部
の間隔が前記銅箔層の端部近傍において50μm以上で
ある請求項1ないし4いずれかに1項に記載の立体印刷
基板を用いた半導体パッケージ。
6. The tip of each of the copper foil layers on the one end side is separated from the end of the collar by 50 μm or more, and the circuit pattern spacing in the copper foil layer on the same plane is 50 μm or more in the vicinity of the end of the copper foil layer. 5. The semiconductor using the three-dimensional printed circuit board according to claim 1, wherein the distance between exposed portions of the copper foil layers on adjacent surfaces is 50 μm or more in the vicinity of the end portions of the copper foil layers. package.
【請求項7】 前記つば部が褶曲した形状であり、前記
つば部において露出する前記各銅箔層の表面が同一平面
に対して接するように配置されている請求項1ないし4
いずれか1項に記載の立体印刷基板を用いた半導体パッ
ケージ。
7. The collar portion has a folded shape, and the surfaces of the copper foil layers exposed in the collar portion are arranged so as to be in contact with the same plane.
A semiconductor package using the stereoscopic printed board according to claim 1.
JP6008481A 1993-08-23 1994-01-28 Semiconductor package equipped with three-dimensional printed board Pending JPH07115157A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009252831A (en) * 2008-04-02 2009-10-29 Toppan Forms Co Ltd Connection member

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