JPH11121656A - 樹脂封止型ｂｇａおよびｂｇａ用樹脂封止金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上金型の突起によりプリント基板を変形させ
て、樹脂封止時に樹脂が下金型とプリント基板との間に
漏れることがないようにしたものにおいて、突起による
ソルダーレジストの破損を防止して、ソルダーレジスト
屑がプリント基板裏面の、半田ボールを形成するランド
に付着することのないようにする。 【構成】 半導体素子が搭載されるプリント基板１の、
型締めの際に上金型１に形成された突起１３の当接する
部分に金属層１２を形成し、この部分にはソルダーレジ
ストを塗布しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止型ＢＧＡ
（ボールグリッドアレイ：ball grid array ）およびそ
れを製造するための樹脂封止金型に関し、特にその樹脂
封止工程における樹脂漏れ対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂封止型ＢＧＡの樹脂封止
は、上金型と下金型の２つの金型間に半導体素子の搭載
されたプリント基板を配置した後型締めし、金型のキャ
ビティ内に樹脂を注入することによって行われる。図５
は、従来より用いられてきたＢＧＡ用樹脂封止金型の断
面図である。下金型２には凹部３が設けられており、半
導体素子５の搭載されたプリント基板４がその中に配置
される。上金型１にはキャビティ６が形成されており上
金型１および下金型２が型締めされた状態で半導体素子
５がキャビティ６の内部に位置するように構成されてい
る。上金型内には、溶融した樹脂の通り道となるランナ
ー７が形成されており、ゲート８へと連結している。

【０００３】次に、この金型を用いた樹脂封止方法につ
いて説明する。まず、半導体素子５の搭載されたプリン
ト基板４を下金型２の凹部内に配置し、上金型１および
下金型２を型締めする。次に、溶融した封止樹脂をラン
ナー７よりゲート８を通してキャビティ６内に圧入す
る。キャビティ６内を樹脂で満たした後樹脂硬化を行い
半導体素子５を樹脂封止する。次に、上金型１を下金型
２から分離し、樹脂封止済みのプリント基板４を取り出
す。樹脂封止されたプリント基板を金型より取り出した
後不要となったランナー部およびゲート部の樹脂はプリ
ント基板から取り除かれる。その後、プリント基板裏面
に半田バンプを形成し、基板を個片に分割して製品は完
成する。

【０００４】図５に示す金型の型締めを行う際のプリン
ト基板の位置決めは、下金型２に設けられているピンを
プリント基板４に設けられている穴に挿入して行うのが
一般的である。しかし、ピン径、ピン位置、穴径、穴位
置には製作誤差が生じることが不可避であるため、図５
におけるプリント基板４の側面と下金型２の間には隙間
９が生じることがある。このように隙間のある場合には
ランナー７からゲート８に封止樹脂が流れていく際に樹
脂が漏れ、プリント基板４の側面に付着してしまう。こ
の付着した樹脂が後にはがれ、基板裏面の半田バンプが
形成されるパッドに付着すると半田バンプが形成されな
いという問題が起きる。また半田バンプが形成されたと
しても半田と基板裏面のパッドの間に樹脂くずが存在し
ていると強度が不十分でボールが欠落する危険性が高く
なる。

【０００５】この問題の対策として、型締めの際にプリ
ント基板を押し潰して基板を広げて隙間をなくす方法が
とられている。図６は図５におけるゲート８近傍の部分
断面図であるが、上金型１にはゲートの両側に高さ０．
１ｍｍの突起１３が設けられており、この突起によりプ
リント基板４は押し潰され、プリント基板４の側面と下
金型２の間に生じる隙間はゼロに近づく。図７は、樹脂
封止後のプリント基板のゲート付近の状態を示す平面図
である。ゲート部樹脂１０の両側には押し潰された跡１
１ができ、この押し潰された跡の周囲は基板が膨れてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術おい
ては、第１に、上金型の突起により押し潰される部分の
基板表面はソルダーレジストで覆われているため、押し
潰されることによりソルダーレジストが破損されること
になる。この破損されたソルダーレジストが飛び散り、
基板裏面の半田バンプ形成用のパッドに付着すると半田
バンプが形成されなくなったり形成されたとしても強度
が不十分で欠落してしまったりする。ここで、突起の当
接する部分のソルダーレジストを除去しておくことも考
えられるが、単に除去しただけでは今度はプリント基板
の樹脂積層板が損傷を受ける可能性が高くなり樹脂屑が
発生する原因となる。この損傷の程度は基板の押し潰し
量を増やすにつれて大きくなる。

【０００７】第２に、製作公差の大きな基板を樹脂封止
する場合には、図５における隙間９をゼロにすることは
できずに樹脂漏れが生じ、樹脂が基板側面に付着してし
まう。その樹脂がはがれて基板裏面の半田バンプ形成用
のパッドに付着すると、半田ボールが形成されなかった
り形成されたとしても強度が不十分で欠落してしまうと
いう危険性がある。対策として基板の膨らみを大きくす
るため、図６に示す上金型１の突起１３の高さを高くす
ることは、ソルダーレジストの破壊の程度を著しくし第
１の問題がより深刻になるため実施することはできな
い。従って、本発明の解決すべき課題は、ソルダーレジ
スト屑や樹脂屑の発生を防止することであり、これによ
りこれらが基板裏面の半田バンプ形成用のパッドに付着
することのないようにして信頼性高く半田バンプを形成
することができるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの本発明による樹脂封止型ＢＧＡは、プリント基板上
に半導体素子が樹脂封止されて搭載されているものであ
って、前記プリント基板の樹脂封止時に封止金型に設け
られた突起に当接する部分には金属層が形成されてお
り、そしてその部分はソルダーレジストに被覆されてい
ないことを特徴としている。

【０００９】また、本発明によるＢＧＡ用樹脂封止金型
は、樹脂漏れ防止の目的でプリント基板のゲート部周囲
を押し潰すための突起を有するものであって、前記突起
のプリント基板に接する面がプリント基板の外側に向か
って徐々に低くなることを特徴としている。

【００１０】［作用］本発明の樹脂封止型ＢＧＡでは、
樹脂封止時に金型の突起に当接するプリント基板の表面
には金属層が形成されかつその部分はソルダーレジスト
に被覆されていないので、突起でプリント基板を押し潰
して広げる際にソルダーレジストが破損して飛び散るこ
とがなくなる。また、突起の当接するプリント基板表面
は展性の高い金属層で保護されているため、樹脂積層板
が破損して樹脂屑を発生させることもない。そのため、
基板を破壊させることなく大きく変形させることが可能
になる。また、本発明のＢＧＡ用樹脂封止金型では、樹
脂基板を押し潰す突起が外側に向かって低くなるテーパ
を有しているため、プリント基板を大きく押し広げるこ
とができる。そのため、基板と下側金型との間の隙間を
０に近付けることができ、樹脂漏れを低減させて基板へ
の樹脂の付着を少なくすることができる。よって、本発
明によれば、ソルダーレジスト屑や樹脂屑の発生を抑制
することができ、これらが半田バンプを形成するパッド
に付着することがなくなり、信頼性高く半田バンプを形
成することが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態を示す断面図である。図１に示すように、プリ
ント基板４の、上金型１の突起１３により押し潰される
部分の表面には金属層１２が形成されている。プリント
基板４の他の部分は従来のＢＧＡのそれと同様である。
すなわち、基板両面には配線パターンが形成され、表・
裏面の配線パターンはスルーホールによって接続されて
いる。基板表面には半導体素子が搭載され、ボンディン
グワイヤにより半導体素子の電極パッドと配線パターン
間が接続されている。また、表・裏面の配線パターン上
はパッド部等を除いてソルダーレジストにより被覆され
ている。

【００１２】上記金属層１２は、基板表面の配線パター
ンと同時に形成することができる。したがって、金属層
は、通常、銅箔または銅箔＋銅メッキ層または銅箔＋銅
メッキ層＋金メッキ層等で形成されることになる。次
に、樹脂封止工程について説明する。図１に示すよう
に、下金型２の凹部内に、半導体素子が搭載されたプリ
ント基板４を配置する。ゲート両サイドに突起１３を有
する上金型１を降下させて型締めを行う。このとき、上
金型１の突起１３により基板が押し潰され基板端部が膨
れ、下金型２とプリント基板４間の隙間は解消される
が、突起１３の当接する部分にソルダーレジストは形成
されていないので破損されたソルダーレジストが飛び散
ることは回避される。そして、押し潰される基板の表面
は展性の高い金属層１２により保護されているので基板
素材が破損されて飛び散ることもない。型締め後、ゲー
トよりキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂封止を行
う。

【００１３】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図１に示した第１の実施
の形態と異なる点は、図２に示すように、上金型１に設
けられた突起１３がキャビティから離れるにつれて（プ
リント基板４の外側に向かって）その高さが徐々に低く
なっている点である。これにより、基板側面の膨らみを
より大きくして下金型−プリント基板間の隙間をより確
実に埋めることができる。プリント基板の変形量は第１
の実施の形態の場合よりも大きくなるが基板表面は展性
の大きな金属層１２により保護されているため、基板が
破損されて樹脂屑を発生することは抑制されている。

【００１４】図３は、本発明の第３の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図２に示した第２の実施
の形態と異なる点は、図３に示すように、下金型２側に
も表面にテーパを有する突起を形成し、これに伴ってプ
リント基板４の裏面側にも金属層１２が設けられた点で
ある。これにより、基板の膨らみはより大きくなるため
樹脂漏れ防止の効果をより大きくすることができる。基
板の膨らみが大きくなっても、基板両面の突起の当接す
る部分は展性の高い金属層１２により保護されているた
め、基板が破損されて樹脂屑を発生することは抑制され
ている。上記第３の実施の形態では、上金型と下金型の
双方の突起の表面にテーパが形成されていたが、これを
上金型または下金型のいずれか一方のみとなるように変
更してもよい。

【００１５】

【実施例】図１、図４を参照して第１の実施例について
説明する。この実施例では、金属層１２の材料として銅
が採用され、その膜厚は約５０μｍである。図４に上金
型の突起、ゲートおよびその付近のプリント基板に配置
を示す。上金型に設けられている突起１３の大きさは
０．５ｍｍ×１．０ｍｍで高さは０．１ｍｍである。突
起１３は、ゲート８からは０．５ｍｍ離れ、基板４の端
面からは０．２ｍｍ離れた位置に形成されている。金属
層１２は、突起１３に対し、基板４の辺方向（ｘ方向）
には片側で０．５ｍｍ大きく、Ｙ方向では片側で０．２
ｍｍ大きく設計されている。このように金属層（銅層）
１２は突起１３よりも大きめに設計されているため、プ
リント基板や金型に製作誤差が生じても突起１３は確実
に金属層１２内に留まる。

【００１６】金属層１２はプリント基板の配線パターン
形成工程において同時に形成することができる。本実施
例においては、プリント基板はパネルメッキ法の一種で
あるテンティング法を用いて製作した。すなわち、まず
両面銅張り積層板を用意しスルホール部にドリルにて穴
を開け、触媒処理、無電界銅メッキの後、所定の膜厚に
電界銅メッキを行った。次に、感光性ドライフィルムを
両面の銅箔上にラミネートし、ネガフィルムを合わせて
露光し、現像した。現像後にはスルホール部、配線パタ
ーン部および突起の当たる部分はドライフィルムで保護
されている。次に、エッチング液によりドライフィルム
で保護されていない部分の銅を溶解除去した。すなわち
スルホール、配線パターンおよび突起の当たる部分の銅
を残して除去した。次に、ドライフィルムを剥離し、所
定の部分にソルダーレジストを塗布して完成した。配線
パターンの銅層の上にはソルダーレジストが塗布される
が、突起１３の当たる部分はソルダーレジストは塗布さ
れず剥き出し状態のままとなる。

【００１７】図２を参照して第２の実施例について説明
する。第２の実施例では、上金型１の突起１３の表面に
はキャビティから離れるにつれて低くなるテーパが付け
られている。この突起の平面形状は図４に示した第１の
実施例の場合と同様である。また、突起は、高い側の高
さが０．１５ｍｍ、低い側さが０．１ｍｍである。第１
の実施例ではプリント基板をパネルメッキ法にて形成し
たが、第２の実施例ではパターンメッキ法にて形成し
た。すなわち、ガラスエポキシを基材とする３５μｍの
両面銅張り積層板を用意し、スルーホール形成個所にド
リルにて穴開けを行った。触媒処理、無電界銅メッキの
後、ネガタイプの感光性樹脂を塗布し、露光・現像を行
って、形成すべきパターンと逆パターンのレジストパタ
ーンを形成した。すなわち、金属層１２、配線パターン
およびスルーホールを形成する部分の銅層が露出し他の
部分がレジストパターンに被覆された状態とした。続い
て、電界銅メッキを２０μｍ、電界金メッキを１０μｍ
ずつ行った後、レジストパターンを剥離除去した。その
後、金層をエッチングマスクとして露出した銅層をエッ
チング除去した後、、所定の部分にソルダーレジストを
塗布して本実施例のプリント基板を完成した。本実施例
での金属層１２の平面形状は第１の実施例と同様であ
る。

【００１８】次に、図３を参照して第３の実施例につい
て説明する。本実施例では、金型の突起１３が、上金型
１だけではなく下金型２にも設けられている。上金型、
下金型いずれも突起の形状も第２の実施例と同様の形状
に形成される。また、本実施例のプリント基板４には基
板裏面にも金属層１２が形成されるが、プリント基板４
の製造方法と基板表・裏面の金属層１２のパターン形状
は、第２の実施例と同様とした。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂封止
型ＢＧＡは、プリント基板の、樹脂封止時に金型のゲー
ト付近に形成された突起に当接する部分に金属層を形成
したものであるので、以下の効果を奏することができ
る。 プリント基板の、金型の突起に押し潰される部分に
ソルダーレジストが形成されていないので、樹脂封止時
の金型の型締めによってソルダーレジストが破損される
ことがなくなり、ソルダーレジストが飛び散ることがな
くなる。 プリント基板の、金型の突起が当接する部分は展性
の高い金属層によって保護されているので、基板変形量
が大きくなっても基板が破損されることが防止され基板
破損による樹脂屑の発生が抑制される。 上記の結果、基板を大きく押し潰して側面を大き
く膨らませることが可能になり、プリント基板側面に封
止樹脂が付着するのを防止することができ、封止樹脂の
樹脂屑の発生を防止することが可能になる。 上記〜の結果、プリント基板裏面の半田バンプ
形成用のパッドにソルダーレジスト屑や樹脂屑が付着す
るのを防止することが可能になり、半田ボールの欠落や
付着強度不足を防止して半田バンプの信頼性を向上させ
ることが可能になる。 上記、の結果、金型がソルダーレジスト屑や樹
脂屑で汚染されるのを抑制することが可能になり、従来
高頻度で行う必要のあった樹脂封止金型の清掃の回数を
低減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す断面図。

【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図。

【図３】 本発明の第３の実施の形態を示す断面図。

【図４】 本発明の第１の実施例を説明するためのゲー
ト付近の平面図。

【図５】 従来技術を示す断面図。

【図６】 従来技術を示す拡大断面図。

【図７】 従来技術を説明する平面図。

【符号の説明】

１ 上金型 ２ 下金型 ３ 凹部 ４ プリント基板 ５ 半導体素子 ６ キヤビテイ ７ ランナー ８ ゲート ９ 隙間 １０ ゲート部樹脂 １１ 押し潰された跡 １２ 金属層 １３ 突起

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板上に半導体素子が樹脂封止
   されて搭載されている樹脂封止型ＢＧＡにおいて、前記
   プリント基板の樹脂封止時に封止金型に設けられた突起
   に当接する部分は金属層が形成されておりその部分はソ
   ルダーレジストに被覆されていないことを特徴とする樹
   脂封止型ＢＧＡ。
2. 【請求項２】 前記プリント基板の前記突起に当接する
   部分が前記プリント基板の両面に存在していることを特
   徴とする請求項１記載の樹脂封止型ＢＧＡ。
3. 【請求項３】 前記金属層は、銅張り積層板の銅箔また
   は銅張り積層板の銅箔とその上に形成されたメッキ層で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂封止
   型ＢＧＡ。
4. 【請求項４】 樹脂漏れ防止の目的でプリント基板のゲ
   ート部周囲を押し潰すための突起を上金型に有するＢＧ
   Ａ用樹脂封止金型において、前記突起のプリント基板に
   接する面がプリント基板の外側に向かって徐々に低くな
   っていることを特徴とするＢＧＡ用樹脂封止金型。
5. 【請求項５】 樹脂漏れ防止の目的で基板のゲート部周
   囲を押し潰すための突起が上および下金型の双方に設け
   られているＢＧＡ用樹脂封止金型において、上および下
   金型の突起のうち少なくとも一方の前記突起はプリント
   基板に接する面がプリント基板の外側に向かって徐々に
   低くなっていることを特徴とするＢＧＡ用樹脂封止金
   型。