JPS62264646A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 従来、半導体素子をプリント配線板上に搭載するには、
セラミック裂のチップキャリアもしくはセラミック製の
パッケージを介して搭載する方法が一般的であった。し
かし一般的に使用されている高アルミナ質セラミック（
以下セラミックとする）は誘電率が約９と高くこのため
近年の演算速度の超高速化においては信号遅れが大きい
ため好ましい材料ではなかった。一方ガラスエポキシ配
線板は誘電率が５程度で配線の浮遊容量による信号波形
のくずれはセラミックより少ないもののセラミックに比
べ耐熱性が低い、熱伝導率が低い。

という欠点を有しており実装の高密度化には限界があっ
た。

一方シリコンチップをプリント配線板上に直接搭載する
方法も試みられているが、チップキャリアを介したもの
が殆んどであり入出力の端子数が多いものはピングリッ
ドアレイ型パッケージとなシ前述のセラミックに起因す
る欠点はさけられない。

これらの改良として特願昭５９−１３３９１６号に示さ
れる半導体素子搭載用配線板があるが。

しかしこのものは金属板の露出している部分が少ないた
め放熱効果が十分でなく、マたパッケージ化した場合、
気密封止の際の接着性に問題が生じる。

本発明は上記の欠点のない半導体装置を提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記の欠点について種々検討した結果、半
導体素子搭載用配録板を用いた半導体装置の構造を下記
に示すように、フレキシブル基板にランド、導電回路お
よび接続パッドを形成し。

さらにランドの部分に貫通孔（Ａ）を設けてフレキシブ
ル配線板を得、ついで上記で得たフレキシブル配線板の
下面に金属板を配設し、前記貫通孔（５）に対応する位
置の金属板に貫通孔（Ａ）よシ直径がやや大きめな貫通
孔（Ｂ）を形成し１貫通孔（Ａ）および貫通孔（Ｂ）同
にピンを貫通させ、ピンと貫通孔（Ａ）の周辺のランド
とは半田、銀ろう等で固着して電気的に接続させ９貫通
孔（Ｂ）とは絶縁状態になるように熱硬化性樹脂、耐熱
性熱可塑性樹脂などを用いて固着し、また接続パッドの
上面に半導体素子を搭載し、かつランド、ピンおよび導
電回路と接することなくこれらと半導体素子とを覆い封
止するために蓋を金属板の外周部分に接合した構造とし
たところ、誘を率が５程度でセラミック配線板に比べ低
く、耐熱性および熱伝導率がガラスエポキシ配線板に比
べ高く、高発熱密度の素子も搭載可能であることが確認
された。また放熱効果も優れ、パッケージ化した場合、
気密封止の際の接着性においても問題が生じないことを
確認した。

本発明は上面にランド、導電回路および接続パッドが形
成されたフレキシブル配線板の下面に金属板が配設され
、フレキシブル配線板のランドの部分に設けられた貫通
孔（Ａ）とは導通し２貫通孔（Ａ）に対応する位置の金
属板に設けられた貫通孔（Ｂ）とは絶縁状態となるよう
に、前記貫通孔（Ａ）および貫通孔（Ｂ）内にピ／を挿
入固着し、また接続パッドの上面には半導体素子が搭載
され、かつランド、ピンおよび導電回路と接することな
く、。

これらと半導体素子とを覆い封止するための蓋を金属板
の外周部分に接合してなる半導体装置に関する。

本発明におけるフレキシブル配線板とはポリイミドフィ
ルム、ポリエステルフィルム、ポリアミドイミドフィル
ム等の基板にランド、導電回路および接続パッドが形成
され、さらにランドの部分に貫通孔（Ａ）が設けられた
ものを示す。

本発明において用いられる金属板は、特に制限はないが
銅、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属を用いるこ
とが好ましい。また金属板の厚さについても特に制限は
ないが２機械的強度および放熱の効果を考慮して１．０
　ｔｒｍ以下のものを用いることが好ましく、０．３〜
０．５　ａｎのものを用いればさらに好ましい。

金属板に形成する貫通孔（Ｂ）は、フレキシブル基板に
形成される貫通孔（Ａ）の直径よりやや大きめの貫通孔
（Ｂ）を形成することが好ましく、また金属板の貫通孔
（Ｂ）の周壁に絶縁被膜を形成すれげ？１ンＪ−箇陥渇
禍でシ瓜１ｒ白鯰Ｖｆｐスので危→１１八なお絶縁被膜
の形成法については特に制限はない。

また絶縁被膜を厚くして熱硬化樹脂等の使用を省略する
ことができる。

ピンは、特殊な材質は必要とせずコバール。

４２−合金、５２合金等が用いられ、その長さは挿入し
て固着する金属板の下面よシ突出させるため。

フレキシブル配線板と金属板とを合わせた厚さより長い
ものを用いることが好ましく、突出長さは１印以上ある
ことが好ましい。

ピンとフレキシブル配線板との固着は半田、銀ろう等を
用いて固着することが好ましい。

またピンと金属板との同着は樹脂を用いて固着すること
が好ましい。適用される樹脂としては。

エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂。

耐熱性熱可塑性樹脂などが用途、使用条件において選択
され用いられる。さらに本発明ではこれらの樹脂にＡｇ
Ｎ、ＢＮ等の熱伝導性の良いフィラーを混入すれば、放
熱性に優れるので好ましい。

蓋は、ランド、ピンおよび導電回路と接しないようにし
てこれらを覆い外周部分で接合されるが。

接続パッドの上面に搭載される半導体素子とは接触して
覆うようにしてもよく、また接しないようにして覆うよ
うにしてもよく制限はないが、半導体素子の上面と接す
るようにすれば放熱性に優れるので好ましい。

蓋の材質は、銅、銅合金等熱伝導性に優れた金属が用い
られ特に制限はないが、金属板と同じ材質のものを用い
ることが好ましい。また接合するための材料としては、
ろう材を用いて接合してもよく、シリコン樹脂、ポリイ
ミド樹脂、エボ中シ樹脂等耐熱性に優れた熱硬化性樹脂
を用いて接合してもよく用途、使用条件に応じ適した接
合材料が用いられる。

ランド、導電回路および接続パッドを形成する材料とし
ては、特に制限はないが９価格、熱伝導性などの点で銅
を用いることが好ましい。例えば基板の表面に銅箔を張
り合わせたり、めっき処理などの手段で形成する。

（作用） 本発明になる半導体装置は、基板にポリイミドフィルム
、ポリエステルフィルム、ポリアミドイミドフィルム等
のフレキシブル基板を用いるため誘電率がセラミック配
線板に比較して低くガラスエポキシ配線板とほぼ同一の
ものが得られる。

またフレキシブル配線板の下面に金属板を配設するので
熱伝導率および放熱効果が優れる。

さらに金属板に蓋、特に金属製の蓋を接合することによ
り接着件に優れ、放熱効果がさらに向上する。

（実施例） 以下実施例により本発明を説明する。

実施例１ 寸法３０Ｘ３０−で享さ０．２５４　ｍのポリイミドフ
ィルムの片面に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、銅箔
の上面にレジスト膜を形成し、エツチング、レジスト膜
の剥離を行ない、第１図に示すような導電回路３．半導
体素子を接合するための接続パッド５および中央部（寸
法８×８．−を除いた部分に直径０．６−のランド１２
を形成し、がっ接続パッド５．ランド１２および半導体
素子が搭載される部分を除いた部分にソルダレジスト（
太陽インキ製造製、商品名ＦＯＣ８００Ｇ）１３を塗布
し、ついで各ランド１２０部分に打ち抜き加工法によシ
直径０．５−の貫通孔（Ａ）１４を７２個設けたフレキ
シブル配線板２を得た。

一方、第２図に示すように寸法４０Ｘ４０ｍで厚さ０．
５　ａｍのアルミニウム板１をフレキシブル配線板２の
下面に配設した場合、フレキシブル配線板２に設けられ
た貫通孔（Ａ）　１４と対応する位置に直径１．０　ａ
ｍの貫通孔（Ｂ）　１１を打ち抜き、ついでアルマイト
処理した。

次に第３図に示すように直径が０．４８−で一方の端部
をくぎの頭部に加工した長さ６−の５２合金のネールへ
ラドピン４を貫通孔（Ａ）１４および貫通孔（Ｂ）　１
１内に挿入し、他の一方の端部（端子）を下面に露出さ
せた後、ネールへラドピン４の頭部とランド１２とをＳ
ｎ：Ｐｂ＝６３：３７の半田で固着すると共にネールへ
ラドピン４とアルミニウム板１とをシリコーンゴム（信
越化学工業製。

商品名ＫＥ４５Ｗ）６で固着して半導体素子搭載用配線
板を得た。この後第４図に示すように接続パッド５と寸
法３×４皿の半導体素子７とを寸法０、　Ｉ　Ｘ　０．
　Ｉ　Ｘ高さ０．５−のＳｎ：Ｐｂ＝５　：　９５の半
田柱を用いて接合した。

一方第５図に示すように寸法６０Ｘ６０−で厚さ０．５
　ｍｎの銅板の中央部に高さ１．３ａｍ＋、加工部の曲
率半径が０．５　ａｍ　Ｒで寸法３２ｘ３２−の突起１
０を絞シ加工で形成し、外周を寸法３９Ｘ３９皿の寸法
に切断して蓋８を得た。ついでワット浴で蓋８の表面に
ニッケルめっきを２μｍの厚さに施した。

次に蓋８の一部を半導体素子７の上面に接触させ、かつ
蓋８の外周を前記のアルミニウム板１の外周部分に合わ
せ前記と同じシリコーンゴム９を用いて接合して第５図
に示す半導体装置を得た。

得られた半導体装置について熱伝導率および誘電率を測
定したところ、半導体素子を搭載した部分の熱伝導率は
、　　０，５５ｃａｚ／ａｍ・秒・℃で半導体素子から
発生する熱を下面および上面に放熱することが出来、誘
電率は、５．５でガラスエポキシ配線板とほぼ同一であ
った。なお熱伝導率および誘電率の測定は、ＪＩＳ　　
Ｃ２１４１に準じて行なった。

また半導体素子搭載用配線板から露出した７２本のネー
ルへラドピン４を無負荷挿入用ソケット（図示せず）に
挿入後レバーを操作してネールヘッドピン４をソケット
内ではさみ込んで固定した。

ネールへラドピン４をはさみ込んだときネールへラドピ
ン４に歪が発生するが、このネールヘッドピン４をはさ
み込む操作を１００回繰シ返し行なってもフレキシブル
配線板２と半導体素子７とを接合している半田柱には亀
裂などの破断は発生しなかった。

さらに上記で得た半導体装置を、１２０℃、２気圧（ゲ
ージ圧）、１００時間の条件でプレッシャクツカー試験
を行なったが蓋内の導電回路の断線、腐食等は見られな
かった。

実施例２ 実施例１で用いたアルミニウム板の代わりに貫通孔（Ｂ
）の内壁に絶縁フェス（日立化成工業製。

商品名ＷＡ２３６Ｍ）を塗布した銅板を用いた以外は実
施例１と同様の方法で半導体素子搭載用配線板を得た。

以下実施例１と同様の方法で半導体素子をフレキシブル
配線板に形成した接続パッドに接合した。

ついで実施例１と同じ蓋を銅板の外周部分にＳｎ：Ｐｂ
＝６３：３７の半田で接合して半導体装置を得た。

得られた半導体装置について実施例１と同様の方法で熱
伝導率および誘電率を泪１１定したところ。

半導体素子を搭載した部分の熱伝導率は０．７１ｃａｌ
！／ｃｍ・秒・０Ｃで半導体素子から発生する熱を下面
および上面に放熱することが出来、誘電率は。

５．１でガラスエポキシ配線板とほぼ同一であった。

また実施例１と同様の方法でネールへラドピンに歪を１
００回繰シ返し加えてもフレキシブル配線板と半導体素
子とを接合している半田柱には亀裂などの破断は発生し
なかった。

実施例１と同様のプレッシャクツカー試験を行なったが
蓋内の導電回路の断線、腐食等は見られなかった。

実施例３ 寸法６０Ｘ６０ｍで厚さ０．５皿の銅板の中央部に高さ
１．７ａ＋ｍｔ加工部の曲率半径が０．５　ａｍ　Ｒで
寸法３２　Ｘ　３２　ａｎｎの突起を絞シ加工で形成し
、外周を３９Ｘ３９皿の寸法に切断して蓋を得た。

次に実施例１で得た半導体素子搭載用配線板の接続パッ
ドと接合した半導体素子の上面と蓋との間に空間を持た
せ、かつ蓋の・外周をアルミニウム板の外周部分に合わ
せ、以下実施例１と同様の方法で蓋とアルミニウム板と
を接合して半導体装置を得た。

得られた半帰体装置について実施例１と同様の方法で熱
伝導率および誘電率を測定したところ。

半導体素子を搭載した部分の熱伝導率は０．０５ｃａｚ
／ｃｍ・秒・０Ｃで半導体素子から発生する熱を下面お
よび上面に放熱することが出来、誘電率は。

５．２でガラスエポキシ配線板とほぼ同一であった。

また実施例１と同様の方法でネールへラドピンに歪を１
００回繰り返してもフレキシブル配線板と半導体素子と
を接合している半田柱には亀裂などの破断は発生しなか
った。

実施例１と同様のプレッシャクツカー試験を行なったが
蓋内の導電回路の断線、腐食等は見られなかった。

比較例１ 寸法４０Ｘ４０．で厚さ１．　Ｏｌｆｌｍのガラス不織
布コンポジット積層板（新神戸電機製、商品名ＯＥＭ−
３）の両面に厚さ１８μｍの銅箔を張シ合わせ。

ついでその中央部（寸法８　Ｘ　８　ａｍ　）を除いた
部分ＫＺ５４−間隔で超硬ドリルで直径０．６．の貫通
孔を７２個設けた。この後エツチドフォイル法によυ両
表面と貫通孔内に１０±２μｍの厚さに銅めつきを施し
２貫通孔内に導電層を形成し、ついで表面にレジスト膜
の形成、エツチング、レジスト膜の剥離を行ない上面に
導電回路、接続パッドおよび上、下面の貫通孔の外周に
幅０．３−のランドを形成し、これらを導通させた基板
を得た。

次に上記の貫通孔にネールへラドピンを挿入し。

ネールヘッドピンと上記基板とをＳｎ　：　ｐｂ　＝６
３：３７の半田で固着した。以下実施例１と同様の方法
で接続パッドと半導体素子とを接合した。

この後実施例１と同様の方法で熱伝導率および誘電率を
測定したところ、誘電率は５．２でガラスエポキシ配線
板とは汀同−であったが、半導体素子を搭載した部分の
熱伝導率は０．０２　ｃａｌ！／ａｍ・秒・°Ｃで半導
体素子から発生する熱は、上面から放熱することが出来
るが、下面からの放熱が悪く良好な放熱性は得られなか
った。

また実施例１と同様の方法でネールへラドピンに歪を繰
り返し加えたところ５回縁シ返しただけで基板と半導体
素子とを接合している半田柱に亀裂が入り電気的な導通
が確保出来なかった。

なお比較例１では蓋を接合する前に欠点が生じたので、
蓋を基板の外周部分に接合する作業は行なわなかった。

なお本発明の実施例では上面が平坦な形状の蓋を用いた
例で説明したが、第６図に示すように上部に折曲部１５
を形成した蓋１６を用いれば、放熱効果がさらに優れる
ので好ましい。

（発明の効果） 本発明になる半導体装置は、誘電率、熱伝導率。

放熱効果および機械的強度に優れ、蓋を接合する際の接
着性においても問題がないなどの効果を奏する半導体装
置である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図および第５図は本発明
の一実施例における半導体装置の製造作業状態を示す断
面図、第６図は本発明の他の一実施例になる半導体装置
に用いられる蓋の断面図である。 符号の説明 １・・・アルミニウム板　２・・・７レキシプル配線板
３・・・導電回路　　　　４・・・ネールへラドピン５
・・・接続ハツト　　　６・・・シリコーンゴム７・・
・半導体素子　　　８・・・蓋 ９・・・シリコーンゴム　１０・・・突起１１・・・貫
通孔（Ｂ）　　　１２・・・ランド１３・・・ソルダレ
ジスト１４・・・貫通孔（Ａ）１５・・・折曲部　　　
　　１６・・・蓋′ニー゛ 代理人　弁理士　若　林　邦　彦　　　）＄３　区 手続補正書（自発） 昭和　６１年　８月１２８ １、事件の表示 昭和６１年特許願第１０８１６０号 ２、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 事ｆ士との関係　　　　　　特許出願人名　称　［４４
５１日立化成工業株式会社ｔａｎ東京３４６−３１１１
（大代３２）氏　　名　　（７１！１５）弁理　士　　
若　　　林　　　邦　　　彦　　　７．。 ５、補正の対象 図面の第３図 ６補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上面にランド、導電回路および接続パッドが形成さ
   れたフレキシブル配線板の下面に金属板が配設され、フ
   レキシブル配線板のランドの部分に設けられた貫通孔（
   Ａ）とは導通し、貫通孔（Ａ）に対応する位置の金属板
   に設けられた貫通孔（Ｂ）とは絶縁状態となるように、
   前記貫通孔（Ａ）および貫通孔（Ｂ）内にピンを挿入固
   着し、また接続パッドの上面には半導体素子が搭載され
   、かつランド、ピンおよび導電回路と接することなく、
   これらと半導体素子とを覆い封止するための蓋を金属板
   の外周部分に接合してなる半導体装置。