JPH10308475A - 集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留応力を生じさせることなく、生産性に優
れ作動不良等のトラブル発生の少ない集積回路素子搭載
用基板フレームの製造方法を提供する。 【解決手段】 サイドレール２８、２９間に連結タブ３
０を介して複数の基板１１が連結状態で設けられた基板
フレーム３１をプレス加工により形成し、基板１１の中
央部にフライス加工によって底部が平坦な凹部からなる
素子搭載部１２を形成し、基板１１上に、素子搭載部１
２に符合する開口部３７を有し、絶縁シート１５上に一
端にワイヤボンディング部２３が形成されていると共に
外部接続端子ランド１８を備える多数の導体リード１４
を有する所定の回路パターンが形成された回路基板シー
ト１６を積層し、ワイヤボンディング部２３及び外部接
続端子ランド１８を除く回路基板シート１６の表面に保
護被膜１７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に使用
する素子搭載部を備えた集積回路素子搭載用基板フレー
ムの製造方法に関し、特に、素子搭載部の加工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の実装密度、信頼性及びその
生産性の向上を図るために、半導体装置の裏面に外部接
続端子となる半田ボールを格子状に配列して、実装基板
上に加熱して接続した、いわゆるＢＧＡ型（Ｂａｌｌ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ Ｔｙｐｅ）の半導体装置が使用
されている。このようなＢＧＡ型半導体装置を製造する
ための従来例に係る集積回路素子搭載用基板フレーム５
０は、図９（ａ）に示すように、素子搭載部５１が設け
られた導電性金属基板５２と、素子搭載部５１の周囲の
導電性金属基板５２上に積層される回路パターンの形成
された回路基板シート５３とを有し、回路基板シート５
３上に配置された多数の導体リードの一端に設けられる
ワイヤボンディング部と外部接続端子ランドを残して保
護被膜５４が形成されたものが複数連結され、更には、
パイロット孔を備えたサイドレールが設けられて構成さ
れている。そして、図９（ｂ）、（ｃ）にその一部を示
す集積回路素子搭載用基板フレーム５０の素子搭載部５
１にそれぞれ集積回路素子５５を載置して、ワイヤボン
ディング部と集積回路素子５５上の電極パッドとを結線
した後、集積回路素子５５及びその結線部を樹脂封止し
て、ＢＧＡ型等の複数の半導体装置５６が製造されてい
る。

【０００３】このような集積回路素子搭載用基板フレー
ム５０は従来、以下に示すような加工方法によって製造
されていた。まず、薄板帯状の金属条材を所定形状に打
ち抜いて、複数の基板とサイドレールの部分を形成す
る。そして、所定形状の一対の金型の間で前記導電性金
属基板５２の中央部を押圧して、金属条材を塑性変形さ
せ、平らな底面を有した凹部からなる素子搭載部５１を
形成して、基板フレームとする。さらに、前記基板フレ
ームとは別に、銅箔を表面に貼り付けた絶縁シートをエ
ッチング加工して、銅箔上に所定の回路パターンを有す
る回路基板シート５３を作成する。この回路基板シート
５３の絶縁シート側の面を前記基板フレームに積層さ
せ、所定の部分に保護被膜５４を被覆して複数の導電性
金属基板５２で構成される集積回路素子搭載用基板フレ
ームが製造されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記集
積回路素子搭載用基板フレームの製造方法では以下に示
すような問題があった。 金型で金属条材を押圧して塑性変形させて集積回路素
子の素子搭載部を形成させるので、これによって基板フ
レーム内に残留応力を発生させる。このため、集積回路
素子との結線時、実装基板への接続時、あるいは稼働時
等で基板フレームの部分が加熱される際に、残留応力が
開放され、基板フレームが変形して結線部を損傷させ、
半導体装置の作動不良、寿命低下の要因となる。 また、このような残留応力の発生を回避するために、
エッチング処理等の化学的溶解方法により素子搭載部を
形成させる場合には、フォトレジスト塗布工程、パター
ン焼付け・現像工程、エッチング・レジスト・パターン
形成工程等の製造工程を必要とし、生産効率が低下し、
製造コストが増大するという問題があった。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、残留
応力を生じさせることなく、しかも生産性に優れた集積
回路素子搭載用基板フレームの製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法は、
金属条材の両側にパイロット孔を備えた一対のサイドレ
ールが設けられ、該サイドレール間に連結タブを介して
複数の基板が連結状態で設けられた基板フレームをプレ
ス加工により形成し、前記基板の中央部にフライス加工
によって底部が平坦な凹部からなる素子搭載部を形成
し、前記基板上に、前記素子搭載部に符合する開口部を
有し、絶縁シート上に一端にワイヤボンディング部が形
成されていると共に適当位置に外部接続端子ランドをそ
れぞれ備える多数の導体リードを備える所定の回路パタ
ーンが形成された回路基板シートを積層し、前記ワイヤ
ボンディング部及び前記外部接続端子ランドを除く前記
回路基板シートの表面に保護被膜を形成している。請求
項２記載の集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法
は、請求項１記載の方法において、前記素子搭載部は、
平面視して円形又は四角形状となっている。

【０００６】請求項３記載の集積回路素子搭載用基板フ
レームの製造方法は、請求項１又は２記載の集積回路素
子搭載用基板フレームの製造方法において、前記素子搭
載部は平面視して円形であって、該素子搭載部の形状に
符合するエンドミルを使用して前記フライス加工を行
い、しかも該フライス加工を複数の前記基板に対して同
時に行っている。そして、請求項４記載の集積回路素子
搭載用基板フレームの製造方法は、請求項１〜３のいず
れか１項に記載の方法において、前記外部接続端子ラン
ドに、半田ボールをそれぞれ設けている。

【０００７】ここで、金属条材とは、帯状、短冊状、シ
ート状の金属薄板であって、銅、銅合金、ニッケル等の
高熱伝導性の金属を素材とするものを含む。パイロット
孔とは、集積回路素子搭載用基板フレームの製造時にお
ける加工処理、あるいは結線処理の際に、集積回路素子
搭載用基板フレームを正確に位置付けるための合わせ孔
をいう。フライス加工におけるフライスとは、円筒の外
周又は端面に何枚かの切刃を備えた回転切削工具であっ
て、工作物との間に適当な相対送り運動を行わせて工作
物を切削することができる。フライスを備えた工作装置
には、円筒の外周に切刃のある平フライス、端面と外周
に切刃のあるエンドミル、主として端面に切刃をもつ正
面フライス等の形式のものがあり、それぞれが適用でき
る。絶縁シートとは、ポリイミド樹脂等からなる薄肉の
シートであり、該シート上に多数の導体リードからなる
回路パターンが形成される。導体リードは、銅箔の不要
部分をエッチング処理液等で溶解除去して形成される。
そして、導体リードは半田ボールを介して実装基板上に
接続される外部接続端子ランドと、該外部接続端子ラン
ドにそれぞれ対応するワイヤボンディング部とを電気的
に接続する働きを有する。保護被膜とは、外部接続端子
ランドとワイヤボンディング部とを除く導体リードの露
出部分を被覆して保護するための樹脂被膜をいう。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに図１（ａ）、（ｂ）はそれぞ
れ本発明の一実施の形態に係る集積回路素子搭載用基板
フレームの製造方法により製造される集積回路素子搭載
用基板フレームの一構成単位の平面図及び側断面図、図
２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ素子搭載部形成前の基板フ
レームの平面図及び側断面図、図３は基板フレームに素
子搭載部を形成するフライス加工方法の説明図、図４
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ素子搭載部の形成された基板
フレームの平面図及び側断面図、図５（ａ）、（ｂ）は
それぞれ回路基板シートの平面図及び側断面図、図６
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ集積回路素子搭載用基板フレ
ームの平面図及び側断面図、図７（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ集積回路素子搭載用基板フレームに半導体装置を形
成した平面図及び側断面図、図８（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ半導体装置の平面図及び側断面図である。

【０００９】まず、本発明の一実施の形態に係る集積回
路素子搭載用基板フレームの製造方法を適用して製造さ
れる集積回路素子搭載用基板フレーム１０について説明
する。図１（ａ）に示すように集積回路素子搭載用基板
フレーム１０の一構成単位は、素子搭載部１２の形成さ
れる熱伝導性金属である銅、又は銅合金からなる基板１
１と、基板１１に熱伝導性接着剤等の接着剤を介して積
層され、銅箔からなる多数の導体リード１４が絶縁シー
ト１５上に被覆形成された回路基板シート１６と、導体
リード１４上の適当位置に備えられた外部接続端子ラン
ド１８にスルーホールを介して配置される半田ボール１
９と、素子搭載部１２に向かって配置される導体リード
１４の端部上にあって、集積回路素子の電極パッドにボ
ンディングワイヤを介して接続されるワイヤボンディン
グ部２３を含むインナーリードと、外部接続端子ランド
１８及びワイヤボンディング部２３を除く導体リード１
４を被覆する保護被膜１７とを有している。そして、こ
のような構成単位が図６に示すように複数連結して集積
回路素子搭載用基板フレーム１０が構成されている。ま
た、図８は集積回路素子搭載用基板フレーム１０の構成
単位である各基板１１上の素子搭載部１２に集積回路素
子２０を搭載して、ワイヤボンディング部２３と集積回
路素子２０の電極パッド２１とをボンディングワイヤ２
２で結線した後、封止樹脂２５により封止して半導体装
置２４を完成させた時の状態を示している。なお、基板
１１の表面に予め防食めっき層を形成させて、半導体装
置２４を形成させ、その耐久性を向上させることもでき
る。

【００１０】続いて、本発明の一実施の形態に係る集積
回路素子搭載用基板フレームの製造方法について図２〜
図６を参照しながら説明する。まず、厚みが約０．１５
〜１ｍｍの帯状の銅合金板（金属条材２６）を、プレス
加工により打ち抜いて、図２に示すように、両側にパイ
ロット孔２７を備えた一対のサイドレール２８、２９
と、該サイドレール２８、２９間に連結タブ３０を介し
て連結された複数の基板１１を中央部に有する基板フレ
ーム３１を成形する。この後、プレス加工によって発生
した残留応力を除去するために、熱処理を行うことも可
能である。なお、この実施の形態においては、４個の基
板１１を同時に成形する場合について説明するが、必要
に応じて、成形する基板の数を１個、２個、３個、もし
くは５個、６個以上としてもよい。

【００１１】次に、図３に示すように、基板フレーム３
１のパイロット孔２７をベースプレート３２上の図示し
ない位置決め用突起等に嵌合させて、基板フレーム３１
をベースプレート３２上に載置し、グリッププレート３
３を用いて上方から押圧して固定する。そして、エンド
ミル３４の端面に設けられた回転切刃を基板１１の中央
部に所定距離押圧することにより基板１１を切削加工す
る。図３におけるエンドミル３４の左半分は上昇時のエ
ンドミル３４を、右半分は下降時のエンドミル３４を示
す。これによって、所要形状の、例えば上方から見て
（平面視して）円形状の底面が平坦な凹部（キャビテ
ィ）からなる図４に示す素子搭載部１２を基板１１の中
央部に形成させることができる。この素子搭載部１２の
深さＤ（ｍｍ）は、基板フレーム３１の厚みＬ（ｍｍ）
に対して約１／５〜４／５、好ましくは１／４〜３／４
の範囲となるようにする。

【００１２】これは、素子搭載部１２の深さＤ（ｍｍ）
が１／５より浅くなると、集積回路素子の保持を効率的
に行うことが困難になり、４／５を超えて深く設定する
と、基板１１の強度が極端に低下することによる。この
ようなエンドミル３４を用いて素子搭載部１２を切削加
工したときには、金属板を塑性変形させて凹部からなる
素子搭載部を形成させた場合の従来例に較べて、基板フ
レーム３１における加工による残留応力を格段に少なく
できる利点がある。さらに、素子搭載部１２の形成が複
数のエンドミル３４を用いて同時に行えるので、エッチ
ング加工等に較べて加工効率を低下させることがないの
で、高い生産性を維持することができる。

【００１３】次に、前記基板フレーム３１上に積層され
る回路基板シート１６の製造方法を説明する。まず、ポ
リイミド樹脂等からなる絶縁シート１５上に銅箔を被覆
する。そして、レジスト膜の被覆された銅箔上に写真印
刷の手法で所要の回路パターンを形成させる。次に、エ
ッチング処理によりレジスト膜の除去された銅箔の部分
を溶解させて、外部接続端子ランド１８及びワイヤボン
ディング部２３間が互いにリード１３で連結された多数
の導体リード１４を形成して、図５に示すような回路パ
ターンを備えた回路基板シート１６を製造する。そし
て、必要に応じて、導体リード１４のワイヤボンディン
グ部２３、及び外部接続端子ランド１８等の面に金等か
らなる貴金属めっき層を形成させ、結線部分の電気抵抗
を低下させると共に、腐食抵抗を向上させることができ
る。なお、このような貴金属めっきを形成させる際に
は、予め回路基板シート１６上の基板１１の位置に対応
する外周部位に各導体リード１４のリード１３に導通す
る電極部３５を形成しておき、回路基板シート１６を金
イオン等を含む電解めっき液に浸漬させ、この電極部３
５に負電圧を付与することにより所望の貴金属めっきを
各導体リード１４の部分に形成させることができる。

【００１４】そして、絶縁シート１５を裁断あるいは打
ち抜き加工することにより前記基板フレーム３１の基板
１１に略対応し、中央部に円形、あるいは四角形状とな
る開口部３７を有する形状に加工する。また、本実施の
形態では、回路基板シート１６を基板フレーム３１に対
応する複数の連結した単位として形成したが、回路基板
シート１６をそれぞれの基板１１に対応する単位に分離
して、この単位を回路基板シート１６としてもよい。

【００１５】図６は前記基板フレーム３１と前記回路基
板シート１６とを熱伝導性の樹脂等を介して積層させ
て、集積回路素子搭載用基板フレーム１０を形成した説
明図である。基板フレーム３１と回路基板シート１６と
を積層させる際には、基板フレーム３１のサイドフレー
ム２８、２９上に設けられたパイロット孔２７と、回路
基板シート１６上の対応する位置の位置決め孔３６とが
互いに符合、整合するように重ね合わせることにより、
素子搭載部１２の上に開口部３７を正確に位置付けるこ
とができる。そして、外部端子接続ランド１８及びワイ
ヤボンディング部２３を除く導体リード１４の部分を保
護被膜１７で被覆して、集積回路素子搭載用基板フレー
ム１０を完成させるが、必要に応じて、外部接続端子ラ
ンド１８上に実装基板上の端子にそれぞれ接続される半
田ボール１９を設けてもよい。

【００１６】さらに、前記集積回路素子搭載用基板フレ
ーム１０を用いて、半導体装置２４を製造する場合に
は、図７、図８に示すように、素子搭載部１２に接着剤
を介して集積回路素子２０を載置した後、集積回路素子
２０の電極パッド２１と、該電極パッド２１に対応する
ように配置されたワイヤボンディング部２３とをボンデ
ィングワイヤ２２で結線し、集積回路素子２０及び結線
部を溶融した封止樹脂２５で充填して、これを硬化させ
る。そして、このような熱負荷がかかるときにも、基板
フレーム３１には加工に伴う残留応力が少なく、基板フ
レーム３１が反ったり、ねじれる等の変形が起こらない
ので、サイドレール２８、２９の連結タブ３０の部分等
を切り離して得られる半導体装置２４を実装基板上へ高
精度で装着でき、作動トラブル等が少なく安定性の高い
ものとすることができる。

【００１７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、本実施の形態においては、ＢＧＡ
型の半導体装置に適用する集積回路素子搭載用基板フレ
ームの製造方法について述べたが、半導体装置本体の側
部から外部接続端子（アウターリード）を突出させた形
式の半導体装置に適用することも可能である。また、素
子搭載部１２を平面視した形状が円形である場合につい
て説明したが、本発明はこのような形状のみに限定され
るものではなく、四角形、五角形等の多角形状としても
よい。この場合、単なるエンドミルの下降によって角形
の凹部の形成はできないので、エンドミルを含めてその
他のフライス刃を用いて相対的に水平移動させながら、
所定の形状の凹部を加工することになる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜４記載の集積回路素子搭載用
基板フレームの製造方法においては、金属条材の両側に
パイロット孔を備えた一対のサイドレールが設けられ、
サイドレール間に連結タブを介して複数の基板が連結状
態で設けられた基板フレームをプレス加工により形成す
るので、エッチング加工等で製造する場合に比較して、
基板フレームを効率的に生産できる。さらに、基板の中
央部にフライス加工によって底部が平坦な凹部からなる
素子搭載部を形成するので、加工に伴う残留応力の発生
を最少限度に抑制することができる。そして、基板上
に、多数の導体リードを有する所定の回路パターンが形
成された回路基板シートを積層し、回路基板シートの表
面に保護被膜を形成するので、熱変化に伴う変形が少な
く高精度の集積回路素子搭載用基板フレームを製造で
き、この集積回路素子搭載用基板フレームを用いて製造
された半導体装置の作動時における信頼性を高めること
ができる。特に、請求項２記載の集積回路素子搭載用基
板フレームの製造方法においては、素子搭載部は、平面
視して円形又は四角形状となっているので、必要とする
集積回路素子搭載用基板フレームの形状に応じて、集積
回路素子の搭載面積を調整することができ、集積回路素
子の高密度化に対応することが可能である。請求項３記
載の集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法におい
ては、素子搭載部は平面視して円形であって、該素子搭
載部の形状に符合するエンドミルを使用してそれぞれの
基板に対して同時にフライス加工を行うので、生産性が
著しく向上する。そして、請求項４記載の集積回路素子
搭載用基板フレームの製造方法においては、最終製品に
半田ボールが設けられているので、その後の半導体装置
の組み付けが容易になるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係る集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法に
より製造される集積回路素子搭載用基板フレームの一構
成単位の平面図及び側断面図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ素子搭載部形成前の
基板フレームの平面図及び側断面図である。

【図３】基板フレームに素子搭載部を形成するフライス
加工方法の説明図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ素子搭載部の形成さ
れた基板フレームの平面図及び側断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ回路基板シートの平
面図及び側断面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ集積回路素子搭載用
基板フレームの平面図及び側断面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ集積回路素子搭載用
基板フレームに半導体装置を形成した平面図及び側断面
図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ半導体装置の平面図
及び側断面図である。

【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ従来例の集
積回路素子搭載用基板フレーム及びこれを用いる半導体
装置の側断面図及び平面図である。

【符号の説明】

１０ 集積回路素子搭載用基板フレーム １１ 基板 １２ 素子搭載
部 １３ リード １４ 導体リー
ド １５ 絶縁シート １６ 回路基板
シート １７ 保護被膜 １８ 外部接続
端子ランド １９ 半田ボール ２０ 集積回路
素子 ２１ 電極パッド ２２ ボンディ
ングワイヤ ２３ ワイヤボンディング部 ２４ 半導体装
置 ２５ 封止樹脂 ２６ 金属条材 ２７ パイロット孔 ２８ サイドレ
ール ２９ サイドレール ３０ 連結タブ ３１ 基板フレーム ３２ ベースプ
レート ３３ グリッププレート ３４ エンドミ
ル ３５ 電極部 ３６ 位置決め
孔 ３７ 開口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属条材の両側にパイロット孔を備えた
   一対のサイドレールが設けられ、該サイドレール間に連
   結タブを介して複数の基板が連結状態で設けられた基板
   フレームをプレス加工により形成し、 前記基板の中央部にフライス加工によって底部が平坦な
   凹部からなる素子搭載部を形成し、 前記基板上に、前記素子搭載部に符合する開口部を有
   し、絶縁シート上に一端にワイヤボンディング部が形成
   されていると共に適当位置に外部接続端子ランドをそれ
   ぞれ備える多数の導体リードを備える所定の回路パター
   ンが形成された回路基板シートを積層し、 前記ワイヤボンディング部及び前記外部接続端子ランド
   を除く前記回路基板シートの表面に保護被膜を形成する
   ことを特徴とする集積回路素子搭載用基板フレームの製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記素子搭載部は、平面視して円形又は
   四角形状となっていることを特徴とする請求項１記載の
   集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法。
3. 【請求項３】 前記素子搭載部は平面視して円形であっ
   て、該素子搭載部の形状に符合するエンドミルを使用し
   て前記フライス加工を行い、しかも該フライス加工を複
   数の前記基板に対して同時に行うことを特徴とする請求
   項１又は２記載の集積回路素子搭載用基板フレームの製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記外部接続端子ランドに、半田ボール
   をそれぞれ設ける請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   集積回路素子搭載用基板フレームの製造方法。