(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップサイズパッケージをプリント回路板（マザー・ボード）に実装したプリント回路板装置であって、
前記チップサイズパッケージは、チップの電極形成面をパッケージ内蔵の回路基板に面するように配置し、当該電極を前記回路基板の回路に接続固定して封止樹脂で覆った構成のチップサイズパッケージおいて、パッケージ内蔵の回路基板を熱硬化性樹脂含浸アラミド繊維基材で構成してなり、前記熱硬化性樹脂中には当該樹脂とは相溶しないゴム弾性微粒子を分散させたものであり、
前記プリント回路板（マザー・ボード）は、表面の絶縁層を熱硬化性樹脂含浸アラミド繊維基材で構成してなり、前記熱硬化性樹脂中には当該樹脂とは相溶しないゴム弾性微粒子を分散させたものであることを特徴とするプリント回路板装置。
【請求項２】
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、ゴム弾性微粒子がアクリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴムから選ばれる少なくとも１つである請求項１記載のプリント回路板装置。
【請求項３】
ゴム弾性微粒子がアクリルゴムとシリコーンゴムの併用又はニトリルブタジエンゴムとシリコーンゴムの併用である請求項２記載のプリント回路板装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＳＰ（chip size package）を実装したプリント回路板装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩチップをプリント回路板（マザー・ボード）に実装するに際して、実装面積をチップ寸法に縮小するチップ・サイズ実装の技術が採用され始めた。チップ・サイズ実装の技術として、ベア・チップ実装とＣＳＰ実装の二つの技術が提案されている。ベア・チップ実装は、ベア・チップのままマザー・ボードに実装する技術である。ＣＳＰ実装は、チップ寸法のパッケージであるＣＳＰに組み立ててからマザー・ボードに実装する技術である。いずれの技術も、ＬＳＩチップのプリント回路板（マザー・ボード）への実装面積を、チップ寸法に近づけること（チップ寸法の１．２倍程度の外径寸法）が可能である。
ベア・チップは、チップを保護するものが何もないので取扱性が悪く、ベア・チップ実装には特殊な実装装置を必要とする。一方、ＣＳＰは取扱性がよいので、ＣＳＰ実装には既存の実装装置をほぼそのまま使用することができ、ＣＳＰ実装への期待が高まっている。
【０００３】
ＣＳＰは、例えば、図１に示したように、チップ１をその電極形成面がパッケージ内蔵回路基板２に面するように配置（フェースダウン方式）し、チップ１の電極をパッケージ内蔵回路基板２の回路に接続固定した状態で、封止樹脂３で覆った構造となっている。回路基板２はポリイミド基板やセラミック基板である。
【０００４】
パッケージ内蔵回路基板２の裏面（ＣＳＰの外側面）の回路には半田バンプ４が適宜付けられ、ＣＳＰは半田バンプ４を介してプリント回路板（マザー・ボード）５の回路に実装される。
このようなフェースダウン方式のＣＳＰは、同じＣＳＰでも、チップの電極とパッケージ内蔵回路基板の回路を金ワイヤで接続するワイヤ・ボンディング方式ＣＳＰより外径寸法を小さくできるので有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記フェースダウン方式のＣＳＰにおいて、パッケージ内蔵回路基板２としてポリイミド基板を採用した構成では、ポリイミド基板とチップ１の熱膨張差が大きいので、チップ１の電極と回路基板２の回路との接続信頼性が不十分となる。
【０００６】
そこで、ＣＳＰ内部に緩衝材を配置することなどが提案されているが、構造が複雑になってしまう。
一方、パッケージ内蔵回路基板２としてセラミック基板を採用した構成では、上記の問題はなくなるものの、今度は、ＣＳＰを実装するプリント回路板（マザー・ボード）５とセラミック基板の熱膨張差が大きくなるので、半田バンプ４を介してプリント回路板（マザー・ボード）５に実装したＣＳＰの接続信頼性に問題がでてくる。マザー・ボードとして多用されているガラス繊維基材エポキシ樹脂プリント回路板の熱膨張率は１５ｐｐｍ／℃程度であり、セラミック基板の熱膨張率は３ｐｐｍ／℃程度であるので、両者の間には５倍程度の差がある。
【０００７】
本発明は、電極形成面がパッケージ内蔵回路基板に面するように配置したチップの当該電極をパッケージ内蔵回路基板の回路に接続固定し、封止樹脂で覆った構成であるフェースダウン方式のＣＳＰ（ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）を対象とする。
【０００８】
その解決しようとする課題は、パッケージ内蔵回路基板の回路とチップの電極との接続信頼性を簡単な構成で確保し、プリント回路板（マザー・ボード）に実装したＣＳＰの接続信頼性も確保することである。また、そのようなＣＳＰ実装プリント回路板装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、チップサイズパッケージをプリント回路板（マザー・ボード）に実装したプリント回路板装置において、チップの電極を接続固定するパッケージ内蔵回路基板を、熱硬化性樹脂含浸アラミド繊維基材で構成し、前記熱硬化性樹脂中には当該樹脂とは相溶しないゴム弾性微粒子を分散させる。熱硬化性樹脂の熱膨張率は正であるが、アラミド繊維は負の熱膨張率を有する。従って、パッケージ内蔵回路基板を前記のように構成すると、アラミド繊維基材が熱硬化性樹脂の熱膨張を抑える。さらに、熱硬化性樹脂に分散したゴム弾性微粒子は、熱膨張によって熱硬化性樹脂に発生した応力を吸収緩和するため、パッケージ内蔵回路基板の平面方向の熱膨張を小さく抑え、パッケージ内蔵回路基板の熱膨張率を小さくし、チップの熱膨張率に近づけることができる。これによって、パッケージ内蔵回路基板の回路とチップの電極との接続信頼性を確保する。
【００１０】
上記のようにパッケージ内蔵回路基板の熱膨張率を小さくすると、ＣＳＰを実装するプリント回路板（マザー・ボード）とパッケージ内蔵回路基板の熱膨張差が心配となる。そこで、プリント回路板（マザー・ボード）の表面の絶縁層も、熱硬化性樹脂含浸アラミド繊維基材で構成し、熱硬化性樹脂には当該樹脂に相溶しないゴム弾性微粒子を分散させることにより、プリント回路板（マザー・ボード）の平面方向の熱膨張も小さく抑えることができ、パッケージ内蔵回路基板とプリント回路板（マザー・ボード）それぞれの平面方向の熱膨張率をチップの熱膨張率に近づけることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を実施するにあたり、アラミド繊維基材は、ポリｐ−フェニレンジフェニルエーテルテレフタラミド繊維やポリｐ−フェニレンテレフタラミド繊維（パラ系アラミド繊維）、ポリｍ−フェニレンイソフタラミド繊維（メタ系アラミド繊維）などのアラミド繊維で構成される織布や不織布である。アラミド繊維不織布は、例えば、パラ系アラミド繊維を主たる繊維としメタ系アラミド繊維を補助繊維として、これらを抄造し、樹脂バインダで繊維同士を結着することにより構成したものである。補助繊維を主たるアラミド繊維に熱融着させて繊維同士の結着を高めるようにしてもよい。補助繊維として、メタ系アラミド繊維の代わりに、あるいはメタ系アラミド繊維に加えて、ポリエチレンテレフタレート繊維やポリフェニレンサルファイド繊維等を混抄してもよい。
【００１２】
パッケージ内蔵回路基板は、上記アラミド繊維基材にゴム弾性微粒子分散熱硬化性樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグの層を加熱加圧成形して構成する。加熱加圧成形に際して、プリプレグ層の表面に銅箔等の金属箔を載置して一体化すれば、この金属箔をエッチング加工することにより、パッケージ内蔵回路基板に回路を形成することができる。金属箔を一体化しない場合は、メッキ等により同様の回路を形成する。
アラミド繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリエステル等である。
【００１３】
図１において説明したように、上記のようなパッケージ内蔵回路基板２の回路に、チップ１の電極を接続固定する。チップ１の電極形成面がパッケージ内蔵回路基板２に面するように、チップ１をパッケージ内蔵回路基板２に配置し、必要に応じてバンプを介し、パッケージ内蔵回路基板２の回路とチップ１の電極を接続するフェースダウン方式である。パッケージ内蔵回路基板２の裏面を除いて封止樹脂３で覆い、ＣＳＰを完成する。
【００１４】
パッケージ内蔵回路基板の熱硬化性樹脂とプリント回路板（マザー・ボード）表面の絶縁層（アラミド繊維基材）の熱硬化性樹脂に分散させるゴム弾性微粒子は、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、これに相溶しないゴム弾性微粒子は、アクリルゴム微粒子、ニトリルブタジエンゴム微粒子（ＮＢＲ微粒子）、シリコーンゴム微粒子等である。その粒子径は特に限定するものではないが、エポキシ樹脂ワニスへの分散性を考慮して、０．１〜１０μｍの粒子径を選ぶのが望ましい。
このようなゴム弾性微粒子は、アラミド繊維基材に含浸するエポキシ樹脂ワニスに分散して用いる（エポキシ樹脂とは相溶しないので微粒子の状態でエポキシ樹脂ワニスに分散している）。その配合量は、エポキシ樹脂とその硬化剤を合せた固形重量１００に対して１０以上が好ましい。１０以上にすることによって、ゴム弾性微粒子の可撓性効果が顕著に発揮され、低熱膨張化に一層効果的である。
【００１５】
上記のゴム弾性微粒子は、単独で用いるほか、さらに好ましくは、アクリルゴム微粒子とシリコーンゴム微粒子の併用又はＮＢＲ微粒子とシリコーンゴム微粒子の併用とする。このようにアクリルゴム微粒子又はＮＢＲ微粒子とシリコーンゴム微粒子を併用した場合、さらに低熱膨張化を促進できるし、シリコーンゴム微粒子はスリップ剤としても作用するので、プリプレグにタック性が残らないようにする上で好都合である。
アクリルゴム微粒子又はＮＢＲ微粒子と併用するシリコーンゴム微粒子の量は、エポキシ樹脂とその硬化剤を合わせた固形重量１００に対して２０以下である。シリコーンゴム微粒子をこのような量にすることにより、金属箔からなる回路導体の引き剥がし強さを低下させることもない。
【００１６】
上記のＣＳＰを実装するプリント回路板（マザー・ボード）は、両面プリント回路板や内層にも回路を有する多層プリント回路板である。ゴム弾性微粒子を分散させてプリント回路板（マザー・ボード）の熱膨張率を小さくするためには、少なくとも表面の絶縁層をアラミド繊維基材としそこの熱硬化性樹脂にゴム弾性微粒子を分散させる。
【００１７】
【実施例】
エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子を分散したエポキシ樹脂ワニスを調製するために、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂（日本触媒製「ＨＤＧ３１６」）を用いた。このアクリルゴム微粒子の平均粒子径は０．１〜４μｍであり、アクリルゴム微粒子の含有量は４０重量％である。また、このエポキシ樹脂は、１，６ＨＤ−ＤＧＥタイプであり、エポキシ当量２７０である。このアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂と別途用意したエポキシ樹脂を混合して、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂ワニスを調製する。
また、エポキシ樹脂と相溶しないＮＢＲ微粒子として、日本合成ゴム製「ＸＥＲ−９１」を用いた。ＮＢＲ微粒子の平均粒子径は０．０７μｍである。また、エポキシ樹脂と相溶しないシリコーンゴム微粒子として、東レ・ダウコーニング・シリコーン製「トレフィルＥ−６０１」を用いた。シリコーンゴム微粒子の平均粒子径は２μｍである。
【００１８】
実施例１
エポキシ樹脂（油化シェル社製「エピコート１００１」，エポキシ当量：５００）９６重量部、ジシアンジアミド（硬化剤）４重量部、２−エチル４−メチルイミダゾール０．５重量部に、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子含有量がエポキシ樹脂とその硬化剤を合せた固形重量１００に対して２０となるように、上記アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂「ＨＤＧ３１６」を配合し、固形分が６０重量％となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解し樹脂ワニス（ａ）を調製した。
樹脂ワニス（ａ）をアラミド繊維不織布に含浸乾燥し、含浸樹脂量４８重量％のプリプレグを用意した。このプリプレグの層を加熱加圧成形して図１に示したＣＳＰのパッケージ内蔵回路基板とした。このパッケージ内蔵回路基板の熱膨張率は、７．５ｐｐｍ／℃である。ＣＳＰのチップの熱膨張率は、３ｐｐｍ／℃である。
また、同じプリプレグを絶縁層とする４層プリント回路板（熱膨張率８．５ｐｐｍ／℃）を用意した。この４層プリント回路板に上記ＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００１９】
試験方法は、図１に示すようにマザー・ボードにＣＳＰを実装したプリント回路
板装置を、気相冷熱サイクル試験（試験条件：−５０℃→１２５℃の冷熱サイクル）に供する。この試験において、プリント回路板装置の接続不良が起こるまでのサイクル数にて接続信頼性の評価を行なった。
【００２０】
実施例２
実施例１において、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子の代わりにエポキシ樹脂と相溶しないＮＢＲ微粒子「ＸＥＲ−９１」を用い、そのほかは同様とした。４層プリント回路板にＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
尚、パッケージ内蔵回路基板の熱膨張率は７．５ｐｐｍ／℃、４層プリント回路板の熱膨張率は８．５ｐｐｍ／℃である。
【００２１】
実施例３
実施例１において、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子の代わりにエポキシ樹脂と相溶しないシリコーンゴム微粒子「トレフィルＥ−６０」を用い、そのほかは同様とした。４層プリント回路板にＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００２２】
尚、パッケージ内蔵回路基板の熱膨張率は８．５ｐｐｍ／℃、４層プリント回路板の熱膨張率は９．５ｐｐｍ／℃である。
【００２３】
実施例４
エポキシ樹脂（油化シェル社製「エピコート１００１」，エポキシ当量：５００）９６重量部、ジシアンジアミド（硬化剤）４重量部、２−エチル４−メチルイミダゾール０．５重量部に、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子含有量がエポキシ樹脂とその硬化剤を合せた固形重量１００に対して２０になるように、上記のアクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂「ＨＤＧ３１６」を配合した。さらに、エポキシ樹脂と相溶しないシリコーンゴム微粒子がエポキシ樹脂とその硬化剤を合せた固形重量１００に対して１０となるように上記のシリコーンゴム微粒子「トレフィルＥ−６０１」を配合し、固形分が６０重量％となるようにメチルエチルケトンとメチルグリコールに溶解し樹脂ワニス（ｂ）を調製した。
【００２４】
樹脂ワニス（ｂ）をアラミド繊維不織布に含浸乾燥し、含浸樹脂量４８重量％のプリプレグを用意した。このプリプレグの層を加熱加圧成形して図１に示したＣＳＰのパッケージ内蔵回路基板とした。このパッケージ内蔵回路基板の熱膨張率は、６．５ｐｐｍ／℃である。
また、同じプリプレグを絶縁層とする４層プリント回路板（熱膨張率７．５ｐｐｍ／℃）を用意した。この４層プリント回路板に上記ＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００２５】
実施例５
実施例４において、エポキシ樹脂と相溶しないアクリルゴム微粒子の代わりにエポキシ樹脂と相溶しないＮＢＲ微粒子「ＸＥＲ−９１」を用い、そのほかは同様とした。４層プリント回路板にＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００２６】
尚、パッケージ内蔵回路基板の熱膨張率は６．５ｐｐｍ／℃、４層プリント回路板の熱膨張率は７．５ｐｐｍ／℃である。
【００２７】
従来例１
ＣＳＰのパッケージ内蔵回路基板をセラミック基板とした（熱膨張率６ｐｐｍ／℃）。
エポキシ樹脂（油化シェル社製「エピコート１００１」，エポキシ当量：５００）９６重量部、ジシアンジアミド（硬化剤）４重量部、２−エチル４−メチルイミダゾール０．５重量部を配合してエポキシ樹脂ワニス（ｃ）を調製した。樹脂ワニス（ｃ）をＥガラス繊維織布基材に含浸乾燥して得たプリプレグを絶縁層とする４層プリント回路板（熱膨張率１５ｐｐｍ／℃）を用意した。
この４層プリント回路板に上記ＣＳＰを実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００２８】
従来例２
ＣＳＰのパッケージ内蔵回路基板をポリイミド基板とした（熱膨張率１４ｐｐｍ／℃）。このＣＳＰを従来例１と同様の４層プリント回路板に実装したときの接続信頼性を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003556840.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るＣＳＰを実装したプリント回路板装置は、パッケージ内蔵回路基板とプリント回路板（マザー・ボード）表面の絶縁層をアラミド繊維基材とし、アラミド基材に含浸した熱硬化性樹脂に、当該熱硬化性樹脂とは相溶しないゴム弾性微粒子を分散させたので、プリント回路板（マザー・ボード）とパッケージ内蔵回路基板の熱膨張率をチップの熱膨張率に近づけることができる。三者の熱膨張率の違いを小さくして、きわめて高い接続信頼性を得ることができる。本発明に係るＣＳＰは、このようなプリント回路板装置に有用なものである。
上記のゴム弾性微粒子として、アクリルゴム微粒子とシリコーンゴム微粒子を併用したりＮＢＲ微粒子とシリコーンゴム微粒子を併用すると、さらに接続信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＳＰとＣＳＰを実装したプリント回路板装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１はチップ
２はパッケージ内蔵回路基板
３は封止樹脂
４は半田バンプ
５はプリント回路板（マザー・ボード）
【図１】
0003556840.tif 000003