JPH11297899A - 半導体プラスチックパッケージ - Google Patents

半導体プラスチックパッケージ

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JPH11297899A
JPH11297899A JP9955098A JP9955098A JPH11297899A JP H11297899 A JPH11297899 A JP H11297899A JP 9955098 A JP9955098 A JP 9955098A JP 9955098 A JP9955098 A JP 9955098A JP H11297899 A JPH11297899 A JP H11297899A
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printed wiring
semiconductor chip
metal
metal plate
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JP9955098A
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Morio Take
杜夫 岳
Nobuyuki Ikeguchi
信之 池口
Toshihiko Kobayashi
敏彦 小林
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Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れた半導体
プラスチックパッケージを得る。 【解決手段】 金属芯プリント配線板を用いるボールグ
リットアレイの半導体プラスチックパッケージであっ
て、該金属芯の一部が円錐台形状で、半導体チップを搭
載する部分の表層金属箔の間に独立して露出しており、
場合によっては露出突起部上を金属メッキで被覆された
上に固定された半導体チップと、その周囲の回路導体と
がワイヤボンディングで接続されており、金属芯とスル
ーホール、表裏層の金属箔とは熱硬化性樹脂組成物で絶
縁されており、1 個以上のスルーホールは、直接金属芯
と接続していて、半導体チップ部が樹脂封止されている
半導体プラスチックパッケージとする。 【効果】 放熱性、吸湿後の耐熱性などに優れ、大量生
産性に適した新規な構造の半導体プラスチックパッケー
ジを得ることができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを少
なくとも１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導体回路
にワイヤボンディングで結合し、プリント配線板の下面
にはソルダーボールを用いて、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。
【０００３】該スルーホールを孔を通して、水分が半導
体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、これはポップコーン現象と
呼ばれている。このポッ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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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を提供する
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、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
板とほぼ同じ大きさの金属板が配置されており、プリン
ト配線板の片面に、少なくとも１個の半導体チップが熱
伝導性接着剤で固定され、該金属板と表面の回路とが熱
硬化性樹脂組成物で絶縁されており、そのプリント配線
板表面に形成された回路導体とワイヤボンディングで半
導体チップが接続されており、少なくとも、該表面のプ
リント配線板上の信号伝播回路導体が、プリント配線板
の反対面に形成された回路導体もしくは該パッケージの
外部とのハンダボールで接続するために形成された回路
導体パッドとが、金属板と樹脂組成物で絶縁されたスル
ーホール導体で結線されており、少なくとも、1 個のス
ルーホールが内層金属板と直接接合して、少なくとも、
半導体チップ、ワイヤ、ボンディングパッドが樹脂封止
されている構造の半導体プラスチックパッケージであっ
て、該プリント配線板の一部を構成する金属板の半導体
チップを直接固定する金属箔の一部分に、金属箔とは独
立して複数個の円錐台形の金属突起が形成されて、露出
しているか、金属メッキで被覆されており、その円錐台
形及び金属箔の上に熱伝導性接着剤で半導体チップが固
定されていることを特徴とする半導体プラスチックパッ
ケージである。
【０００６】本発明では、該金属板が、銅95重量％以上
の銅合金或いは純銅であること、該熱硬化性樹脂組成物
が、多官能性シアン酸エステル、該シアン酸エステルプ
レポリマーを必須成分とする熱硬化性樹脂組成物である
ことが好ましい。本発明の半導体プラスチックパッケー
ジは、半導体チップからの熱を円錐台形金属突起部から
熱伝導性接着剤を介して熱伝導する構造とすることによ
り、熱放散性に優れ、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、プレッシャークッカー後の電
気絶縁性、耐マイグレーション性等に優れ、加えて大量
生産性にも適しており、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を得ることができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の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
ンスホール径、又はスリット孔幅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。
【０００８】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あらかじめ公知のエッチ
ング等の方法で、半導体チップを固定する位置に、複数
個の円錐台形の突起を形成しておく。また、同時に、或
いは後で表裏の導通スルーホールを形成可能なように、
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
金属芯に形成しておく。
【０００９】該円錐台形突起とスルーホールが形成され
た金属板の表面を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、複数個の円
錐台形突起部が形成され、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の上は、該円錐台形金属突起
部が僅かに露出するようにし、すべて熱硬化性樹脂組成
物で全面絶縁部を形成する。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基
材含浸、乾燥したプリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金
属箔等を用いてなされる。
【００１０】絶縁部の高さは、積層成形後に、表面の半
導体チップを固定する金属箔部に接触するようにし、半
導体チップから発生した熱は、この搭載部分から熱伝導
して内層金属板の円錐台形突起部を通り、金属板に伝達
し、直接金属板と接合したスルーホールを通じて、ハン
ダボールで接合したマザーボードプリント配線板に拡散
する。裏面は、クリアランスホール又はスリット孔を十
分埋め込むことができる樹脂量、樹脂流れを有するプリ
プレグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布樹脂層等を
配置し、必要により金属箔、片面金属箔張積層板、片面
回路形成両面金属箔張積層板、又は片面回路形成多層板
を配置し、加熱、加圧下、好ましくは真空下に積層成形
して一体化する。
【００１１】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。
【００１２】また、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芯入
り金属箔張積層板が形成される。
【００１３】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。
【００１４】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。
【００１５】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。必要によりデスミア処理を施し、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。
【００１６】セミアディティブ法では、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。
【００１７】表裏の回路を形成後、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
とも半導体搭載部、ボンディングパッド部、反対面のハ
ンダボール接着用パッド部以外の表面に皮膜を形成す
る。
【００１８】該プリント配線板の、半導体チップを搭載
する金属箔の間に露出した内層金属円錐台形突起を形成
した金属箔範囲の上に、半導体チップを、熱伝導性接着
剤を用いて固定し、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。
【００１９】半導体チップと反対面のソルダーボール接
続用導体パッドに、ソルダーボールを接続してP-BGA を
作り、マザーボードプリント配線板上の回路にソルダー
ボールを重ね、熱によってボールを熔融接続するか、ま
たはパッケージにソルダーボールをつけずに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ソルダーボール
接続用導体パッドとP-LGA 用のソルダーボール用導体パ
ッドとを、ソルダーボールを加熱熔融することにより接
続する。
【００２０】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30〜300 μｍ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等との合金が好適
に使用される。また、合金の表面を銅メッキした金属板
等も使用され得る。
【００２１】本発明の円錐台形突起部の高さは、特に限
定はないが、50〜150 μｍが好適である。また、プリプ
レグ、樹脂シート、樹脂付き金属箔、塗布樹脂等の絶縁
層の厚さは、金属円錐台形突起の高さよりやや低め、好
ましくは5 〜15μm 低めとし、積層成形後に表層金属箔
と接続させる。円錐台形の大きさは、特に限定しない
が、一般には、底部の径が 0.1〜1 mm、上部の径が0.05
〜0.5mm とする。この円錐台形突起部にあたる部分は、
エッチングにて金属箔に孔をあけ、台形部分が表面に露
出するようにする。この表層に樹脂が付着している場
合、スルーホールをあけてデスミア処理するときに一緒
に溶解除去する。
【００２２】熱伝導性接着剤としては、公知のものが使
用できる。具体的には、銀ペースト、銅ペースト等が挙
げられるが、銀ペーストが好ましい。金属円錐台形突起
部範囲は、半導体チップ接着面積以下、一般的には 5〜
20mm角以内とし、半導体チップ固定箇所の下に存在する
ようにする。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】これらのほかに特公昭41-1928 、同43-184
68、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。一般には可溶な
有機溶剤に溶解させて使用する。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】プリプレグの補強基材として使用するもの
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。
【００３２】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 3〜18μｍの銅箔、ニッケル箔
等が使用される。
【００３３】金属板に形成するクリアランスホール径又
はスリット幅は、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
板クリアランスホール又はスリット孔壁とは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
限定はないが、50〜300 μｍが好適である。
【００３４】本発明の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も使用できる。また、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、或いはノーフロー化す
る。ノーフローとした場合、加熱、加圧して積層成形し
た時、樹脂の流れ出しが 100μｍ以下、好ましくは50μ
ｍ以下とする。また、この際、金属板、金属箔とは接着
し、ボイドの発生しないことが肝要である。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。
【００３５】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、２）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、半導体チップを
固定する箇所のレジストが小さい円径で残るように作成
したネガフィルムを被せ、紫外線照射後、1 ％炭酸ナト
リウム水溶液で円形の露光部分以外、及び裏面のクリア
ランスホール部分を溶解除去する。 （２）エッチングにて金属板を所定厚み溶解し、表面の
円錐台形の突起、及びクリアランスホールを形成してか
ら、エッチングレジストを除去し、金属板全面を化学表
面処理する。
【００３６】（３）表面に、熱硬化性樹脂組成物を塗
布、乾燥して、プリプレグ、樹脂シート、樹脂付き金属
箔、或いは塗布樹脂層を形成する。この場合、円錐台形
の突起の先端が、金属箔の厚みよりやや薄めに残るよう
樹脂層を形成する。 （４）表面には金属箔を配置し、裏面にはプリプレグ、
樹脂シート、樹脂付き金属箔、或いは塗布樹脂層を配置
し、必要により、金属箔、片面金属箔張積層板、片面回
路形成両面金属箔張積層板、又は片面回路形成多層板を
外側に配置して、 （５）加熱、加圧、真空下に積層成形した後、 （６）所定の位置にドリル等でスルーホールを内層金属
板に接触しないようにあけ、 （７）内層金属板円錐台形突起部に位置する部分の表層
金属箔を、エッチングレジストを用いて露光、現像後、
エッチングを行って除去し、内層金属板の円錐台形頭部
を表面に露出させる。
【００３７】（８）デスミア処理を施した後、金属メッ
キを行い、公知の方法にて上下に回路を作成する。メッ
キレジストで表面の半導体チップ搭載部、ボンディング
パッド部、及び裏面のハンダボールパッド部以外を被覆
後、貴金属メッキを施し、内層金属板が円錐台形の突起
となって熱伝導性接着剤で金属箔に接触している半導体
チップ搭載部の表面に半導体チップを熱伝導性接着剤で
接着し、ワイヤボンディングを行い、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。
【００３８】
【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。 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、撹拌しながら 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、均一撹拌混合してワニスＡを得た。
【００３９】このワニスＡを厚さ 100μｍのガラス織布
に含浸、乾燥して、ゲル化時間(at170℃）50秒、 170
℃,20kgf/cm2,5分間での樹脂流れ10mmとなるように作成
した、絶縁層の厚さ 110μｍの半硬化状態のプリプレグ
Ｂを得た。
【００４０】一方、内層金属板となる厚さ 200μｍの C
u:99.9％,Fe:0.07％, P:0.03％の合金板を用意し、上下
に液状エッチングレジストを25μｍ塗布、乾燥し、表面
には大きさ50mm角のパッケージの中央13mm角内に、径 2
00μｍの円形のレジストが残るように作成したネガフィ
ルムを被せ、裏面にはクリアランスホール部のレジスト
が削除されるように形成したネガフィルムを被せ、紫外
線を照射後、未露光の部分を１％炭酸ナトリウム溶液で
溶解除去し、両側からエッチングして、表面に高さ 100
μｍ、底部径 720μｍ、上部径74μｍの円錐台形の突起
を25個作成すると同時に、孔径 0.6mmφのクリアランス
ホールをあけた。
【００４１】金属板全面に黒色酸化銅処理を施し、この
上に上記ワニスＡを、高さ94μｍとなるように塗布、乾
燥して、半硬化状態の樹脂層を形成し、下側はプリプレ
グＢを置き、上下に12μｍの電解銅箔を配置して、200
℃,20kgf/cm2,30mmHg 以下の真空下で 2時間積層成形
し、一体化した。クリアランスホール箇所は、クリアラ
ンスホール部の金属に接触しないように、中央に孔径0.
25mmのスルーホールをドリルにてあけ、放熱用スルーホ
ールを４隅内層金属板と接続してあけた。
【００４２】この円錐台形金属突起部の上の金属箔をエ
ッチング法にて 0.5mmの孔径でエッチング除去し、デス
ミア処理後、銅メッキを無電解、電解メッキで行い、孔
内に17μｍの銅メッキ層を形成した。表裏にエッチング
レジストを付着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、半導体チップ搭載部、ボンデ
ィングパッド部及びボールパッド部以外にメッキレジス
トを形成し、ニッケル、金メッキを施してプリント配線
板を完成した。
【００４３】表面の半導体チップ搭載部である円錐台形
突起が露出し、薄く銅メッキされた部分、及びその他の
銅箔部分に、大きさ13mm角の半導体チップを銀ペースト
で接着固定した後、ワイヤボンディングを行い、次いで
シリカ入りエポキシ封止用液状樹脂を用い、半導体チッ
プ、ワイヤ及びボンディングパッドを樹脂封止し、ハン
ダボールを接合して半導体パッケージを作成した。この
半導体プラスチックパッケージをエポキシ樹脂マザーボ
ードプリント配線板にハンダボールを熔融接合した。評
価結果を表1 に示す。
【００４４】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、メッキレジストで被覆後、ニ
ッケル、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、ハンダボールを接合した（図３）。
同様にマザーボードに接合した。評価結果を表１に示
す。
【００４５】比較例２ エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045）700 部及びエ
ポキシ樹脂（商品名：ESCN220F）300 部、ジシアンジア
ミド35部、2-エチル−4-メチルイミダゾール 1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均
一溶解させ、これを厚さ 100μｍのガラス織布に含浸、
乾燥させて、ゲル化時間(at170℃）10秒、樹脂流れ98μ
ｍのノーフロープリプレグ (プリプレグＣ）、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。
【００４６】プリプレグＤを２枚使用し、190 ℃,20kgf
/cm2,30mmHg 以下の真空下で 2時間積層成形し、両面銅
張積層板を作成した。後は比較例１と同様にしてプリン
ト配線板を作成し、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200 μm 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使用して、
加熱、加圧下に同様に接着させ、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た
(図４）。同様にマザーボードプリント配線板に接合し
た。評価結果を表1 に示す。
【００４７】
【表１】 実施例１ 比較例１ 比較例２ 吸湿後の耐熱性1) 常 態 異常なし 異常なし 異常なし 72hrs. 異常なし 異常なし 異常なし 96hrs. 異常なし 異常なし 一部剥離 120hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 144hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 168hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 吸湿後の耐熱性2) 常 態 異常なし 異常なし 異常なし 24hrs. 異常なし 一部剥離 一部剥離 48hrs. 異常なし 剥離大 剥離大 72hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 96hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 120hrs. 異常なし ワイヤ切れ ワイヤ切れ 144hrs. 異常なし − − 168hrs. 異常なし − − ガラス転移温度（℃） ２３４ ２３４ １６０ プレッシャークッ 常 態 ４×１０14 ６×１０14 ６×１０14 カー処理後の絶縁 200hrs. ８×１０12 ５×１０12 ２×１０11 抵抗値（Ω） 500hrs. ６×１０11 ３×１０11 ＜１０8 700hrs. ４×１０10 ２×１０10 − 1000hrs. ２×１０10 １×１０10 − 耐マイグレーショ 常 態 ６×１０13 ５×１０13 ２×１０13 ン性（Ω） 200hrs. ５×１０11 ４×１０11 ７×１０9 500hrs. ４×１０11 ４×１０11 ＜１０8 700hrs. １×１０11 １×１０11 − 1000hrs. ９×１０10 ８×１０10 − 放熱性（℃） ３６ ５６ ４８
【００４８】＜測定方法＞ １）吸湿後の耐熱性1) 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）吸湿後の耐熱性2) 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。
【００４９】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＝70/70 μｍ）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、
又は樹脂層を形成し、加熱硬化させたものを、121 ℃・
2 気圧で所定時間処理した後、25℃・60％RHで2 時間後
処理を行い、500VDCを印加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85℃・85％RH、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。
【００５０】
【発明の効果】プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部
に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置さ
れており、プリント配線板の片面に、少なくとも1 個の
半導体チップが熱伝導性接着剤で固定され、該金属板と
表面の回路とが、多官能性シアン酸エステルといった熱
硬化性樹脂組成物で絶縁されており、そのプリント配線
板表面に形成された回路導体と半導体チップとがワイヤ
ボンディングで接続されており、少なくとも、該表面の
プリント配線板上の信号伝播回路導体が、プリント配線
板の反対面に形成された回路導体もしくは該ハンダボー
ルでの接続用導体パッドとが、金属板と樹脂組成物で絶
縁されたスルーホール導体で結線されており、少なくと
も、1 個のスルーホールが内層金属板と直接接続し、少
なくとも、半導体チップ、ワイヤ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であって、該プリ
ント配線板の一部を構成する金属板の、半導体チップを
直接固定する部分に、複数個の円錐台形の金属突起が形
成されており、この先端部分が、半導体チップ搭載用金
属箔間の一部分に露出した形態、又はその上に金属メッ
キされた形態とし、半導体チップを熱伝導性接着剤で円
錐台形突起が露出した半導体搭載部に固定し、半導体チ
ップから発生した熱がこの金属板円錐台形突起部を通
り、内層金属板に伝導し、金属板に直接結合したスルー
ホールを通じて裏面のハンダボールに逃げ、マザーボー
ドプリント配線板に拡散する構造とすることにより、熱
放散性に優れ、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、加えて大量生産性にも適しており、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
を得ることができた。
【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
造工程図である。
【図２】実施例１の半導体プラスチックパッケージの製
造工程図である。
【図３】比較例１の半導体プラスチックパッケージの製
造工程図である。
【図４】比較例２の半導体プラスチックパッケージの製
造工程図である。
【符号の説明】
ａ：金属板、ｂ：エッチングレジスト、ｃ：樹脂層（表
面）又はプリプレグＢ(裏面）、ｄ：金属箔、ｅ：表裏
回路導通用スルーホール、ｆ：半導体チップ、ｇ：熱伝
導性接着剤、ｈ：ボンディングワイヤ、ｉ：ハンダボー
ル、ｊ：封止樹脂、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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント配線板の厚さ方向のほぼ中央部
    に、プリント配線板とほぼ同じ大きさの金属板が配置さ
    れており、プリント配線板の片面に、少なくとも１個の
    半導体チップが熱伝導性接着剤で固定され、該金属板と
    表面の回路とが熱硬化性樹脂組成物で絶縁されており、
    そのプリント配線板表面に形成された回路導体とワイヤ
    ボンディングで半導体チップが接続されており、少なく
    とも、該表面のプリント配線板上の信号伝播回路導体
    が、プリント配線板の反対面に形成された回路導体もし
    くは該パッケージの外部とのハンダボールで接続するた
    めに形成された回路導体パッドとが、金属板と樹脂組成
    物で絶縁されたスルーホール導体で結線されており、少
    なくとも、1 個のスルーホールが内層金属板と直接接合
    して、少なくとも、半導体チップ、ワイヤ、ボンディン
    グパッドが樹脂封止されている構造の半導体プラスチッ
    クパッケージであって、該プリント配線板の一部を構成
    する金属板の半導体チップを直接固定する金属箔の一部
    分に、金属箔とは独立して複数個の円錐台形の金属突起
    が形成されて、露出しているか、金属メッキで被覆され
    ており、その円錐台形及び金属箔の上に熱伝導性接着剤
    で半導体チップが固定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。
  2. 【請求項２】 該金属板が、銅95重量％以上の銅合金或
    いは純銅である請求項１記載の半導体プラスチックパッ
    ケージ。
  3. 【請求項３】 該熱硬化性樹脂組成物が、多官能性シア
    ン酸エステル、該シアン酸エステルプレポリマーを必須
    成分とする熱硬化性樹脂組成物である請求項１または２
    記載の半導体プラスチックパッケージ。
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EP99300654A EP0933813A2 (en) 1998-01-28 1999-01-28 Semiconductor plastic package, metal plate for said package, and method of producing copper-clad board for said package
KR1019990002682A KR19990068179A (ko) 1998-01-28 1999-01-28 반도체 플라스틱 패키지, 그 패키지용 금속판 및 그 패키지용 구리적층판의 제조방법
TW088101289A TW401725B (en) 1998-01-28 1999-01-28 Semiconductor plastic package, metal plate for said package, and method of producing copper-clad board for said package
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