(57)【要約】【課題】ローコストでありながら、十分な熱的特性およびメッキ付着力を有する樹脂成形体製造技術を提供する。【解決手段】所定のエッチング溶液に不溶性の熱硬化性樹脂からなり、且つエッチング溶液に可溶性の被溶出物質３を含む成形体２を、エッチング溶液を用いてエッチングし、成形体２の表面層の被溶出物質３を選択的に溶出除去し、空隙５を形成した後、この成形体の表面に金属メッキ６を施すようにする。【選択図】図１
2006202835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエッチング溶液に不溶性の熱硬化性樹脂からなり、且つ前記エッチング溶液に可溶性の被溶出物質を含む成形体を、前記エッチング溶液を用いてエッチングし、成形体の表面層の被溶出物質を選択的に溶出除去した後、この成形体の表面に金属メッキを施してなる、ことを特徴とする樹脂成形体。
【請求項２】
前記成形体を成形した後、成形体が硬化する前に前記エッチングおよび金属メッキを施してなる、請求項１記載の樹脂成形体。
【請求項３】
前記被溶出物質がポリブタジエンまたはその変性品である、請求項１または２記載の樹脂成形体。
【請求項４】
前記成形体は、前記エッチング溶液に不溶性であり且つ前記熱硬化性樹脂よりもガラス転移温度の高い無機フィラーを５０〜９０重量％含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂成形体。
【請求項５】
中空構造の半導体パッケージにおいて、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂成形体を複数接合して形成した、ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
所定のエッチング溶液に不溶性の熱硬化性樹脂からなり、且つ前記エッチング溶液に可溶性の被溶出物質を含む成形体を、前記エッチング溶液を用いてエッチングし、成形体の表面層の被溶出物質を選択的に溶出除去した後、この成形体の表面に金属メッキを施す、ことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体樹脂パッケージに用いる樹脂成形体製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＩＤ(Molded Interconnect Device)と呼ばれる樹脂製の半導体パッケージが汎用されている。ＭＩＤは、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)、エンジニアリングプラスティックスなどの熱可塑性樹脂を所定形状に射出成形した後、この成形体の表面をクロム混酸やフッ酸などの強酸、苛性ソーダなどの強アルカリを用いて粗面化し、しかる後に、APE(AdditivePlate−ｎ−Etch）法、、MnA法、PSP法(PhotoSelectivePlating)、Mold−n−Plate法(２ショット法)等により、成形体表面にメッキ回路を施して製造されるものである。
【０００３】
一方、近年では、半導体パッケージは過酷な条件下で様々な用途に使用されるようになってきており、このため、小型化、ローコスト、耐熱性、耐薬品性、気体透過性、吸湿性などに対する要求が益々厳しくなってきている。
【０００４】
しかし、従来のＭＩＤは、荷重たわみ温度がＬＣＰ耐熱グレードでも１．８５ＭＰａ時２６０℃、又、最高使用温度も３１０℃、１０秒程度であり、耐熱性に難があった。また、従来のＭＩＤは、成形後の収縮率が０．５〜１％程度あり、回路形成時の精度確保が困難になるといった問題点もあった。
【０００５】
このため、従来のＭＩＤで用いられていた熱可塑性樹脂に変えて、熱硬化性樹脂を用いることが提案されている（例えば特許文献１参照）。熱硬化性樹脂は、分子間に三次元的な架橋を有する立体網目構造をもつ物質であり、通常、製造過程においてシリカ等の無機フィラーが添加されることも相まって、耐熱性が熱可塑性樹脂よりも高く、また収縮率も低い。よって、熱硬化性樹脂を用いることにより、ＭＩＤの耐熱性等を向上することは可能である。
【特許文献１】特開２００４−３６３５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形体は、表面に無機フィラーが存在することも相まって金属メッキの付着力が弱く、また熱可塑性樹脂成形体と同様の方法では十分な粗面化ができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明の主たる課題は、ローコストでありながら、十分な熱的特性およびメッキ付着力を有する樹脂成形体製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
所定のエッチング溶液に不溶性の熱硬化性樹脂からなり、且つ前記エッチング溶液に可溶性の被溶出物質を含む成形体を、前記エッチング溶液を用いてエッチングし、成形体の表面層の被溶出物質を選択的に溶出除去した後、この成形体の表面に金属メッキを施してなる、ことを特徴とする樹脂成形体。
【０００９】
（作用効果）
このように熱硬化性樹脂であっても、予め被溶出物質を添加しておき、後に表面層から溶出除去することにより、溶出分に微細な空隙が生まれ、これをアンカーポイントとして金属メッキが強固に付着するようになる。また、成形体は熱硬化性樹脂からなるため、耐熱性や耐薬品性にも優れたものとなる。さらに、原料コストも従来のＭＩＤより低く抑えることができる。
【００１０】
＜請求項２記載の発明＞
前記成形体を成形した後、成形体が硬化する前に前記エッチングおよび金属メッキを施してなる、請求項１記載の樹脂成形体。
【００１１】
（作用効果）
このように、成形体が硬化する前にエッチングおよび金属メッキを施すと、成形体と金属メッキとの食い付きが良く、更に優れた付着力が発揮される。
【００１２】
＜請求項３記載の発明＞
前記被溶出物質がポリブタジエンまたはその変性品である、請求項１または２記載の樹脂成形体。
【００１３】
（作用効果）
ポリブタジエンまたはその変性品は安価に入手でき、熱硬化性樹脂に対する分散性およびエッチングによる溶出除去特性も良好であるため特に好ましい。
【００１４】
＜請求項４記載の発明＞
前記成形体は、前記エッチング溶液に不溶性であり且つ前記熱硬化性樹脂よりもガラス転移温度の高い無機フィラーを５０〜９０重量％含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂成形体。
【００１５】
（作用効果）
通常の場合、熱硬化性樹脂は、その粉末原料を製造するに際してシリカ等の無機フィラーが添加されるが、このような無機フィラーは樹脂の耐熱性を向上させる半面、金属メッキの付着性を低下させる。よって、これらを両立させるために、無機フィラーの配合量は熱硬化性樹脂成分に対して５０〜９０重量％とするのが好ましい。
【００１６】
＜請求項５記載の発明＞
中空構造の半導体パッケージにおいて、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂成形体を複数接合して形成した、ことを特徴とする半導体パッケージ。
【００１７】
（作用効果）
近年では、伝統的なフルモールディングパッケージに代わる半導体パッケージとして、ローコストで搭載チップの制約が少ない中空構造の半導体パッケージが用いられている。このような中空構造のパッケージは、樹脂と金属との密着面積の確保が難しいうえに、樹脂の改質、リードフレームの表面処理等を行っても微細な界面剥離が避けられず、気密性に乏しいため、長期信頼性を保証するにはチップにパシベーション膜等の保護処理をする必要がある。
【００１８】
これに対して、本発明の樹脂成形体は、前述のとおり樹脂と金属とが強固に密着するため、これを複数接合して中空構造とした場合、樹脂−金属界面における気密性を十分に確保できる。よって、パシベーション膜等の保護処理をする必要なしに、安価に長期信頼性を確保できるようになる。
【００１９】
＜請求項６記載の発明＞
所定のエッチング溶液に不溶性の熱硬化性樹脂からなり、且つ前記エッチング溶液に可溶性の被溶出物質を含む成形体を、前記エッチング溶液を用いてエッチングし、成形体の表面層の被溶出物質を選択的に溶出除去した後、この成形体の表面に金属メッキを施す、ことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【００２０】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の効果を有する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり本発明によれば、ローコストでありながら、十分な熱的特性およびメッキ付着力を有するようになる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、本発明に係る樹脂成形体１の一実施例を示す断面模式図である。この樹脂成形体１は、熱硬化性樹脂からなる成形体２の表面に、金属メッキ回路６が施されたものであり、特徴的には、熱硬化性樹脂に予め被溶出物質３を添加分散しておき、金属メッキ６に先立ってエッチングを行い、成形体２の表面層から被溶出物質３を溶出除去することにより、溶出部分に微細な空隙（空孔含む）５を多数形成し、粗面化を行ったものである。成形体２内には被溶出物質３が残留する。また図示例では、熱硬化性樹脂成形体２内に無機フィラー４が添加分散されている。
【００２３】
本発明の熱硬化性樹脂としては、基本的にエッチング溶液に不要性であれば良く、ホルムアルデヒド樹脂、架橋型樹脂のいずれも用いることができる。ホルムアルデヒド樹脂としては、フェノール樹脂や、アミノ樹脂（ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂）等があるが、いずれも用いることができる。一方、架橋型樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂（アリル樹脂）、アルキド樹脂、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能基エポキシ樹脂、脂環状エポキシ樹脂）、ウレタン樹脂（ポリウレタン）、ケイ素樹脂（シリコーン）があるが、いずれも用いることができる。コストや入手容易性、耐熱性能等を総合的に考慮すると、特にビフェニール型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が好適である。
【００２４】
熱硬化性樹脂には、必要に応じて無機フィラー４を添加分散させることができる。このような無機フィラーとしては、熱硬化性樹脂よりもガラス転移温度が高ければ良く、例えば水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ粉末、シリカ粉末、ボロンナイトライト粉末、酸化チタン粉末、炭化ケイ素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維などを用いることができる。無機フィラーの配合量は熱硬化性樹脂成分に対して５０〜９０重量％、特に７０〜９０％とするのが好ましい。無機フィラー４の配合量が５０重量％よりも少なくなると、耐熱性向上効果に乏しくなり、また９０重量％よりも多くなると成形体２表面に露出するフィラーの数が多くなり、金属メッキの付着性が低下する。
【００２５】
また、熱硬化性樹脂には、無機フィラー４の他に、ジアミン、ポリアミン、ポリアミド、ビニルフェノール、無水有機酸（無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸）等の硬化剤や、イミダゾール類、尿素誘導体およびアミン化合物などの硬化促進剤、難燃剤、カップリング剤、ワックス類などの添加剤を加えることができる。
【００２６】
一方、熱硬化性樹脂に添加される被溶出物質３としては、基本的にエッチング溶液に可溶性であれば良く、ポリブタジエンまたはその変性品等の樹脂の他、炭酸カルシウム等の無機粒子も用いることができる。特にコストや入手容易性、熱硬化性樹脂に対する分散性およびエッチングによる溶出除去特性を総合的に考慮すると、ポリブタジエンまたはその変性品が好適である。被溶出物質３の配合量はその種類に応じて適宜定めれば良く、例えばポリブタジエンまたはその変性品の場合では１〜３重量％とするのが好ましい。配合量が１重量％よりも少ないと十分な粗面を得ることができない。また３重量％を超えても付着性能は上昇せず、コストパフォーマンスが低下するため好ましくない。被溶出物質３は成形の際に原料に添加混合される。
【００２７】
ケミカルエッチング溶液としては、使用する被溶出物質３の種類に応じて適宜定めれば良く、イソプロピルアルコール、アセトン等の有機溶剤、硫酸、過マンガン酸等の酸性溶剤及び水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ性溶剤のいずれも用いることができる。
【００２８】
成形体２表面にメッキされる金属としては、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケルまたはこれらの合金などを用いることができる。このような金属メッキ被膜は、図示例のように、種々の金属層６から成る複合多層膜であっても良く、同種の金属層からなる多層膜、あるいは単層膜であっても良い。例えば、図示例において最下層から順にＮｉメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキを有する多層膜としたり、その最下層のＮｉメッキを省略した多層膜としたりすることができる。各金属膜６の厚さは、０．１〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜３０μｍとするのが好ましい。
【００２９】
樹脂成形体１の製造に際しては、先ず、被溶出物質３を含む熱硬化性樹脂成形体２を成形する。この成形方法は特に限定されず、射出成形、トランスファー成形、圧縮成形などにより、箱型、舟形、容器形、平板型など様々な機械部品、電子部品の形状に成形することができる。成形体２は次にケミカルエッチング処理され、成形体２の表面層の被溶出物質３が選択的に溶出除去される。これにより、成形体２の表面に空隙５が形成される。本発明の粗面化は、ケミカルエッチングのみで達成するのが好ましいが、必要に応じて他の粗面化処理を組み合わせて適用することもできる。
【００３０】
そして、この後、成形体２の表面に金属メッキ６が施される。金属メッキ６は、アディティブ法、サブトラクティブ法等、公知の方法により行うことができる。金属メッキ６は用途に応じて成形体の片面の一部または全体もしくは両面の一部または全体に施すことができる。
【００３１】
特に、熱硬化性樹脂を成形した後、成形体２が硬化する前に、つまり半硬化状態でケミカルエッチングおよび金属メッキ６を施すようにすると、成形体２と金属メッキ６との食い付きが良く、優れた付着力が発揮されるため好ましい。
【００３２】
他方、上記のようにして製造される樹脂成形体１は、中空構造の半導体パッケージに好適である。具体的には、図２に示すようにキャップ状の樹脂成形体１Ｌをリッドとし、平板状の樹脂成形体１Ｓをステムとしてパッケージ１０を構成したり、図３に示すように、平板状の樹脂成形体１Ｌをリッドとし、容器状の樹脂成形体をステム１Ｓとしてパッケージ１０を構成したりすることができる。符号１１は半導体チップ、符号１２はボンディングワイヤをそれぞれ示している。
【００３３】
また、図４に示すように、平板状等の樹脂成形体１ｓ，１ｓを積層してパッケージ１０の一部または全部を構成することもできる。また、図５に示すように、本発明の樹脂成形体部分１Ｓにおいて、外部に露出するように金属メッキ６を設け、この外部金属メッキ６に放熱特性を向上させるためのヒートスプレッダ１３を接合することもできる。
【００３４】
また、図６に示すように、半導体パッケージ１０の吸湿率の低減や気密性を高めるために、樹脂成形体１Ｓに無機或いは有機材料からなるコーティング１４を施すことができる。このコーティング１４は、樹脂成形体１の金属メッキ６の後からパッケージ１０の封止までの間に行うことができる。コーティング方法としては、スプレー式、スピンコート式、ディップ式、蒸着式など、特に限定無く用いることができる。コーティング１４は、パッケージの内面側のみに限られず、外面側のみ、内面側および外面側の両方に適用できる。また、対象面の一部または全部にコーティング１４を施すことができる。
【００３５】
さらに、半導体パッケージ１０におけるリッド１Ｌとステム１Ｓの接合や、樹脂成形体を積層する場合における層１ｓ，１ｓ間の接合は、導電性もしくは絶縁性の接着剤、または共晶接合剤等の接合手段１５を用いることができる。また、この接合手段１５としては、半導体封止に汎用されているものに限定されず、例えば真空封止用接着剤やＡＣＦ、ＡＣＰなども用いることができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
エポキシ樹脂（シリカフィラー８０重量％）に、数平均分子量700のポリブタジエン（以下、B700と表記）を１重量％添加し、上述の本発明方法に従って所定寸法形状の樹脂成形体サンプルを作製した。金属メッキは銅メッキとした。デイジ社製の万能型ボンドテスター４０００を使用して、サンプルにおける銅メッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。プル強度の測定に際しては、サンプル上に２ｍｍ角の測定箇所を８箇所定め、計８回の測定を行い、最大値、最小値および平均値を求めた。また、ピール強度の測定に際しては、サンプル上に１０ｍｍ幅の測定箇所を２箇所定め、計２回の測定を行い、最大値、最小値および平均値を求めた。
【００３７】
（実施例２）
ポリブタジエンの数平均分子量を3000（以下、B3000と表記）に変えた以外は、実施例１と同様にしてメッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。
【００３８】
（実施例３）
ポリブタジエンの種類を、数平均分子量1000のポリブタジエンマレイン化物（以下、M1000と表記）に変えた以外は、実施例１と同様にしてメッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。
【００３９】
（実施例４）
ポリブタジエンの添加量を３重量％に変えた以外は、実施例１と同様にしてメッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。
【００４０】
（実施例５）
ポリブタジエンの添加量を３重量％に変えた以外は、実施例２と同様にしてメッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。
【００４１】
（従来例）
ポリブタジエンを不添加とした以外は、実施例２と同様にしてメッキ膜のプル強度およびピール強度を測定した。
【００４２】
（測定結果）
測定結果を表１及び表２に示した。この結果から、本発明によれば、樹脂成形体における金属メッキの付着強度が顕著に向上することが判明した。
【００４３】
【表１】
2006202835.tif 000003
【００４４】
【表２】
2006202835.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、半導体・電子部品のインターポーザー・封止部品として有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る樹脂成形体例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る半導体パッケージ例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る半導体パッケージ例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る半導体パッケージ例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る半導体パッケージ例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る半導体パッケージ例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…樹脂成形体、２…熱硬化性樹脂成形体、３…被溶出物質、４…無機フィラー、５空隙、６…金属メッキ、１０…半導体パッケージ、１１…半導体チップ、１２…ボンディングワイヤ、１３…ヒートスプレッダ、１４…コーティング、１５…接合手段。
【図１】
2006202835.tif 000005
【図２】
2006202835.tif 000006
【図３】
2006202835.tif 000007
【図４】
2006202835.tif 000008
【図５】
2006202835.tif 000009
【図６】
2006202835.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月11日(2005.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
熱硬化性樹脂には、必要に応じて無機フィラー４を添加分散させることができる。このような無機フィラー４としては、熱硬化性樹脂よりもガラス転移温度が高ければ良く、例えば水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ粉末、シリカ粉末、ボロンナイトライト粉末、酸化チタン粉末、炭化ケイ素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維などを用いることができる。無機フィラー４の配合量は熱硬化性樹脂成分に対して５０〜９０重量％、特に７０〜９０％とするのが好ましい。無機フィラー４の配合量が５０重量％よりも少なくなると、耐熱性向上効果に乏しくなり、また９０重量％よりも多くなると成形体２表面に露出するフィラーの数が多くなり、金属メッキの付着性が低下する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
成形体２表面にメッキされる金属としては、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケルまたはこれらの合金などを用いることができる。このような金属メッキ被膜は、図示例のように、種々の金属メッキ６から成る複合多層膜であっても良く、同種の金属層からなる多層膜、あるいは単層膜であっても良い。例えば、図示例において最下層から順にＮｉメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキを有する多層膜としたり、その最下層のＮｉメッキを省略した多層膜としたりすることができる。各金属メッキ６の厚さは、０．１〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜３０μｍとするのが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
そして、この後、成形体２の表面に金属メッキ６が施される。金属メッキ６は、アディティブ法、サブトラクティブ法等、公知の方法により行うことができる。金属メッキ６は用途に応じて成形体２の片面の一部または全体もしくは両面の一部または全体に施すことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
さらに、半導体パッケージ１０におけるリッド１Ｌとステム１Ｓの接合や、樹脂成形体１を積層する場合における層１ｓ，１ｓ間の接合は、導電性もしくは絶縁性の接着剤、または共晶接合剤等の接合手段１５を用いることができる。また、この接合手段１５としては、半導体封止に汎用されているものに限定されず、例えば真空封止用接着剤やＡＣＦ、ＡＣＰなども用いることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
１…樹脂成形体、２…熱硬化性樹脂成形体、３…被溶出物質、４…無機フィラー、５…空隙、６…金属メッキ、１０…半導体パッケージ、１１…半導体チップ、１２…ボンディングワイヤ、１３…ヒートスプレッダ、１４…コーティング、１５…接合手段。