(57)【要約】【課題】高放熱型プラスチックパッケージに使用する銅箔付き樹脂フィルムに矩形状の切り欠きを穿設する工程において切り欠きのコーナー部に生じるクラックを防止し、かつ銅箔付き樹脂フィルムと銅板とのプレスによる積層工程において接合用樹脂の染み出しによりキャビティ内の半導体素子配置可能領域が実質的に狭められることを防止する方法を提供することを目的とする。【解決手段】半導体素子２を配置するキャビティを銅箔付き樹脂フィルム１に穿設する工程において、キャビティが形成されるべき位置の４隅に円形状切り欠き３を穿設した後に矩形状切り欠き４を穿設し、かつ円形状切り欠き３の外周の一部が、矩形状切り欠き４の外周よりも外側に配されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅箔に接合用樹脂を塗布してフィルム状に形成した銅箔付き樹脂フィルムの一部に略矩形状の切り欠きを穿設してキャビティとなし、この銅箔付き樹脂フィルムを銅板にプレスによって貼り合わせて積層し、前記キャビティ内に露出した銅板上に半導体素子を配置した高放熱型プラスチックパッケージの製造方法であって、前記銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する工程において、前記矩形状のキャビティが形成されるべき位置の４隅を円形状に欠除する第１工程と、その後に矩形状に欠除する第２工程とを備えたことを特徴とする高放熱型プラスチックパッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の前記銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する工程において、前記第１工程及び前記第２工程でそれぞれ施される加工を一つの工程で同時に行うことを特徴とする高放熱型プラスチックパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記第１工程で欠除される円形状部分の外周の一部は、前記第２工程において欠除される矩形状部分の外周より外側に配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記高放熱型プラスチックパッケージは前記銅箔付き樹脂フィルムの片面に複数の半田ボールを配列したメタルコアボールグリッドアレイ（以下、メタルコアＢＧＡと略す。）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子搭載用の高放熱型プラスチックパッケージを製造する方法に係り、特に銅箔に接合用樹脂を塗布してフィルム状に形成した銅箔付き樹脂フィルムの一部に略矩形状の切り欠きを穿設してキャビティとなし、この銅箔付き樹脂フィルムを銅板にプレスによって貼り合わせて積層し、キャビティ内に露出した銅板上に半導体素子を配置した高放熱型プラスチックパッケージを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の高性能化に伴い、半導体素子を搭載するためのプラスチックパッケージには放熱性が良く実装性に優れたものが求められている。これらの要求を満たすべく、高放熱型プラスチックパッケージの開発が進められている。中でも、銅箔付き樹脂フィルムを銅板に貼り合わせて積層した高放熱型プラスチックパッケージは薄型化と低価格化の実現が可能であり、近年、特に注目されている。
【０００３】
メタルコアＢＧＡを例にとり高放熱型プラスチックパッケージの構造について図４を用いて説明する。図４（ａ）はキャビティアップ型のメタルコアＢＧＡの構造を示す縦断面図であり、同図（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図４（ｂ）に示すようにキャビティアップ型のメタルコアＢＧＡ５は、銅箔６に接合用樹脂７を塗布してフィルム状に形成した銅箔付き樹脂フィルム１と、放熱板としての役割を持つ銅板８で構成される。銅箔付き樹脂フィルム１は６〜２０μｍ程度の厚さの銅箔６に、ガラスクロス基材を含まない熱硬化型のＢステージ状態の接合用樹脂７をドクターブレード法やロールコーター法等で４０〜１００μｍ程度の厚さに塗布してフィルム状に形成したものであり、図４（ａ）に示すように平面視してメタルコアＢＧＡ５の略中央部に相当する箇所に半導体素子２を配置するキャビティ９を形成するための切り欠きが穿設されている。
【０００４】
一方、銅板８は半導体素子２が発生する熱を効率良く逃がすために、熱伝導率の高い銅あるいは銅合金などからなり、接着用樹脂７との接合強度を向上させるためにホーニング加工やブラックオキサイドあるいはＣＺ処理等により表面粗化が施されている。
【０００５】
銅板８と銅箔付き樹脂フィルム１との積層は、銅板８に銅箔付き樹脂フィルム１の接合用樹脂７の面を当接し、高温条件下でプレスにより行う。
次いで、銅箔付き樹脂フィルム１の銅箔６上に銅メッキ１０を施し、フォトリソグラフィ法とエッチングによって導体配線パターン１１を形成し、その上にソルダーレジスト膜１２を形成する。なお、ソルダーレジスト膜１２には導体配線パターン１１の必要部分を露出させるため開口部が設けられている。
【０００６】
メタルコアＢＧＡ５は、上面側に設けられたキャビティ９に半導体素子２が配置され、下面側には導体配線パターン１１と電気的に接合された半田ボール１６が多数配置され、上下面の導体配線パターン１０同士は銅板８に設けられたスルーホール１５により電気的導通がとられた構造となっている。なお、半導体素子２は導体配線パターン１１にボンディングワイヤ１４により接合されるとともに封止用樹脂１３で封止されている。
【０００７】
上記構造のメタルコアＢＧＡ５の製造においては、半導体素子２を配置するキャビティ９を形成するため、プレス等による打ち抜き又はルーター加工等による切り取りを行って銅箔付き樹脂フィルム１に矩形状切り欠き４を穿設する必要がある。
図５は切り欠きの穿設により銅箔付き樹脂フィルムに発生するクラックを示した図である。プレス金型による打ち抜きやルーター加工機等による切り取りを行い、銅箔付き樹脂フィルム１に略矩形状の切り欠きを穿設する場合、図５に示すようにコーナー部にクラック１７が発生し易い。
【０００８】
銅箔付き樹脂フィルムと銅板をプレスにより積層する工程では、接合用樹脂の染み出しによりキャビティ内における半導体素子の配置可能領域が実質的に狭められる可能性がある。とくにキャビティのコーナー部においては注意が必要である。
以下、図６を用いて詳しく説明する。図６（ａ）は銅箔付き樹脂フィルムに設けられたキャビティに半導体素子が配置された状態を示す概念図であり、同図（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図６（ａ）に示すように、通常、銅箔付き樹脂フィルム１に設けられるキャビティ９のコーナー部は切り欠きの穿設による応力集中を緩和するために円弧状に形成される。この場合、図６（ｂ）に示すようにキャビティ９のコーナー部において円弧状の切り欠きの外周部と半導体素子２との距離ｂは矩形状に穿設された場合の側辺部と半導体素子２との距離ａに比べて短くなる。すなわち、キャビティ９のコーナー部において接合用樹脂の染み出しが起こると、他の場所で同様な染み出しが起こった場合に比べて半導体素子２の実質的な配置可能領域が狭められる可能性が高い。なお、キャビティ９を大きく設定すれば、接合用樹脂の染み出しが半導体素子２の配置可能領域へ及ぼす影響が緩和されるが、半導体素子２と導体配線パターンとをボンディングワイヤで結線する必要があるため、キャビティ９を必要以上に大きく設定することはできない。
【０００９】
このような課題に対処するため、いくつかの発明及び考案が開示されている。例えば特許文献１には、「クラック低減方法」という名称で、プリント配線板の個片の外形の近傍に銅箔パターンの存在する、プリント配線板の打ち抜き加工時のクラック低減方法に関する発明が開示されている。
【００１０】
以下、図７を参照しながら、特許文献１に開示された発明について説明する。図７は従来技術に係るクラック低減方法の一実施の形態を説明するためのプリント配線板の打ち抜き加工前の状態を示す平面図である。図７に示すように、従来技術に係る「クラック低減方法」は、プリント配線板５１の打ち抜き加工時のクラック低減方法であって、打ち抜き加工を行う箇所の外形の近傍に銅箔パターン５２がある場合、銅箔パターン５２の近傍の打ち抜き加工を行う箇所の外形に予めドリル孔５３を穿設し、その後に外形の打ち抜き加工を行うものである。
このような方法によれば、ドリル孔５３の穿設されている部分において打ち抜き加工時のせん断応力が低減され、打ち抜き加工応力の変形歪みによる銅箔パターン５２近傍の微細なクラックを低減することができる。
【００１１】
また特許文献２には、「接着フィルムの真空積層法」という名称で、導体回路層と絶縁層とを交互に積み上げたビルドアップ方式の多層プリント配線板の製造法において、フィルム状接着剤を内層回路パターンに真空積層する方法に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、真空積層装置の少なくとも一つのプレス板と接着フィルムの支持ベースフィルム面との間に接着フィルム表面積より小さい染み出し防止シートを設け、染み出し防止シートが接着フィルムの表面周囲のいずれの点においても外側にはみ出すことのないように設置するものである。
このような方法によれば、真空プレス時にフィルム端部に充分な圧力がかからないため、樹脂組成物の染み出しを低減することが可能である。
【００１２】
特許文献３には「金属板の打ち抜き加工方法及び打ち抜き型」という名称で、金属板の穴抜き加工や打ち抜き加工等の加工工具及び加工方法に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、ポンチとダイを用いた３〜１５ｍｍの板厚を有する金属板の打ち抜き加工において、クリアランスが板厚の６〜１５％でポンチ先端部に切り刃からの高さがポンチ径の５〜２０％で、ポンチ径より小さな形状の凸部を有した打ち抜き型を用いるものである。
このような加工方法においては、打ち抜き初期に引張による加工硬化をせん断亀裂発生部に加えて亀裂発生を助長することにより、打ち抜き割れを防止することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開平９−２３２７１７号公報
【特許文献２】特開平１１−３４０６２５号公報
【特許文献３】特開平８−９９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、プリント配線板上の銅箔パターン近傍を打ち抜く際に生じるクラックを低減することができるものの、高放熱型プラスチックパッケージに使用する銅箔付き樹脂フィルムの打ち抜き加工において矩形状の切り欠きのコーナー部に生じるクラックの防止及び銅箔付き樹脂フィルムと銅板とのプレス時の接合用樹脂の染み出し対策という点においては効果がないという課題があった。
【００１５】
また、特許文献２に開示された発明においては、高放熱型プラスチックパッケージに使用する銅箔付き樹脂フィルムの打ち抜き加工において矩形状の切り欠きのコーナー部に生じるクラックを防止することができないという課題があった。また、接合用樹脂の染み出し対策をする場合、真空プレス時に染み出し防止シートのセッティングが必要であり、材料費及び加工費が増加するという課題があった。
【００１６】
特許文献３に開示された発明においては、３〜１５ｍｍの板厚を有する金属板の打ち抜き加工においては効果があるものの、厚さ３ｍｍ以下の銅箔付き樹脂フィルムの打ち抜き加工について効果が無いという課題があった。
【００１７】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、高放熱型プラスチックパッケージに使用する銅箔付き樹脂フィルムに矩形状の切り欠きを穿設する工程において切り欠きのコーナー部に生じるクラックを防止し、かつ銅箔付き樹脂フィルムと銅板とのプレスによる積層工程において接合用樹脂の染み出しにより銅箔付き樹脂フィルムに設けられたキャビティ内の半導体素子配置可能領域が実質的に狭められることを防止する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である高放熱型プラスチックパッケージの製造方法は、銅箔に接合用樹脂を塗布してフィルム状に形成した銅箔付き樹脂フィルムの一部に略矩形状の切り欠きを穿設してキャビティとなし、この銅箔付き樹脂フィルムを銅板にプレスによって貼り合わせて積層し、キャビティ内に露出した銅板上に半導体素子を配置した高放熱型プラスチックパッケージの製造方法であって、銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する工程において、矩形状のキャビティが形成されるべき位置の４隅を円形状に欠除する第１工程と、その後に矩形状に欠除する第２工程とを備えるものである。
上記製造方法においては、切り欠きの穿設により生じるせん断応力が円形状の切り欠きの全方向に分散されるという作用を有する。また、キャビティが形成されるべき矩形状の４隅におけるコーナーＲを略矩形状に欠除する場合に比べて大きく設定することが可能であり、この場合には上記せん断応力の集中を緩和するという作用を有する。
【００１９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する工程において、第１工程及び第２工程でそれぞれ施される加工を一つの工程で同時に行うものである。
上記製造方法においては、請求項１記載の発明と同様の作用を有するとともに銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する工程数が削減されるという作用を有する。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法において、第１工程で欠除される円形状部分の外周の一部が、第２工程において欠除される矩形状部分の外周より外側に配されることを特徴とするものである。
上記製造方法によれば、矩形状にのみ穿設する場合に比べてキャビティの４隅において切り欠きの外周部と半導体素子との距離が長くなるという作用を有する。また、要求される加工精度が緩和されるため、加工の条件出しが容易になるという作用を有する。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法において、高放熱型プラスチックパッケージを銅箔付き樹脂フィルムの片面に複数の半田ボールを配列したメタルコアＢＧＡとするものである。
上記製造方法においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明と同様の作用を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法においては、銅箔付き樹脂フィルムに矩形状の切り欠きを穿設する工程において切り欠きのコーナー部に生じるクラックを防止することが可能である。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法においては、請求項１記載の発明と同様の効果を奏するとともに、工数の削減により加工コストが低減される。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法によれば、銅箔付き樹脂フィルムと銅板とのプレスによる積層工程において接合用樹脂の染み出しにより銅箔付き樹脂フィルムに設けられたキャビティ内の半導体素子配置可能領域が実質的に狭められることを防止することができる。また、銅箔付き樹脂フィルムに矩形状の切り欠きを穿設する工程において要求される加工精度が緩和されるため、高放熱型プラスチックパッケージの製造歩留まりが向上する。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法においては、請求項１乃至請求項３に記載の発明と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る高放熱型プラスチックパッケージの製造方法の実施例について図１乃至図３を用いて説明する（請求項１乃至請求項４に対応）。
【実施例】
【００２７】
本発明の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法についてメタルコアＢＧＡを例にとって説明する。図１は本発明の実施例のメタルコアＢＧＡの製造方法を説明するための概念図である。
半導体素子２を配置するキャビティを銅箔付き樹脂フィルム１に対して以下の手順により穿設する。まず、図１に示すように第１工程として銅箔付き樹脂フィルム１に対してキャビティが形成されるべき位置の４隅に円形状切り欠き３を穿設する。この加工はプレス用金型による打ち抜き又はルーター加工等による切り取りにより行う。次に、第２工程として矩形状切り欠き４を穿設する。このとき、第１工程で欠除される円形状部分の外周の一部は、第２工程において欠除される矩形状部分の外周よりも必ず外側に配されるものとする。なお、第１工程及び第２工程は上記と逆の順で行っても良いし、各工程でそれぞれ施される打ち抜き若しくは切り取りの加工を一つの工程で同時に行っても良い。第２工程を第１工程よりも先に行うことによれば、矩形状切り欠き４が穿設される際に発生する可能性のあるクラックを、第１工程で穿設される円形状切り欠き３内に含ませることができる。
このような加工を施された銅箔付き樹脂フィルムは、銅板に貼り合わされて積層され、最終的に図４（ａ）に示された構造を備えたメタルコアＢＧＡ５が製造される。
【００２８】
次に、銅箔付き樹脂フィルムに切り欠きを穿設する方法について図２及び図３を用いて説明する。図２は円形状切り欠きと矩形状切り欠きの位置関係を示す概念図であり、図３は本実施例における円形状切り欠きの中心点Ｙ０が存在すべき領域を示す概念図である。
図２において、Ｘ０及びＹ０はともに円形状切り欠きの中心点を示し、Ｘ１及びＹ１は中心点をそれぞれＸ０及びＹ０とした場合の円形状切り欠きの外周を示している。ただし、円形状切り欠きの中心点がＸ０の位置にある場合、円形状切り欠きの外周は矩形状切り欠きの外周をなす隣接する２辺に内接し、Ｘ０はこの２辺がなす角の二等分線上にあり、Ｙ０はこの２辺のなす角の頂点ＯとＸ０とを結ぶ線分Ｌ上にあるものとする。なお、Ｘ及びＹはそれぞれ半径ｘ及び半径ｙの円形領域であり、加工誤差を考慮した場合にＸ０及びＹ０が存在し得る領域を示している。
また、半導体素子と導体配線パターンとはボンディングワイヤにより結線されるため、キャビティを必要以上に大きく設けることができない。すなわち、図２におけるＹ０の位置は上記制約を受ける。
以下、図３を用いて詳しく説明する。なお、図２と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。図３において、上記ボンディングワイヤによる結線上の制約のため、Ｙ０は矩形状切り欠きの外周からの距離がｍ以内の領域には存在し得ない。すなわち、Ｙ０がこの領域内に存在した場合には、図２に示される円形状切り欠きの外周Ｙ１が、導体配線パターンが設けられる領域にまで侵出してしまう可能性が高くなり、半導体素子とのボンディングワイヤによる結線が困難となるため、上記領域内にはＹ０を存在させることはできず、制約を受けるのである。
従って、加工誤差を考慮した場合にＹ０が存在すべき領域は、矩形状切り欠きの外周から（ｍ＋ｙ）離れた線分Ｌ上の点を中心とする半径ｙの円弧と、矩形状切り欠きの外周から（Ｘ１−ｘ）離れた線分Ｌ上の点を中心とする半径ｘの円弧と、この２つの円弧にそれぞれ外接する２本の線分により囲まれる領域Ｎで表される。すなわち、本実施例における円形状切り欠きの中心点Ｙ０は図３においてハッチングを施した領域Ｎの内部に存在することとなる。
なお、上記製造方法はメタルコアＢＧＡにのみ適用されるものではなく、キャビティとして用いる切り欠きを一部に穿設した銅箔付き樹脂フィルムを積層した構造を備えた他の高放熱型プラスチックパッケージにも適用可能である。
【００２９】
以上説明したように、本実施例の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法によれば、半導体素子を配置するキャビティを銅箔付き樹脂フィルムに穿設する工程において、矩形状の切り欠きの４隅でのクラックの発生を防止することが可能である。また、銅箔付き樹脂フィルムを銅板に貼り合わせて積層する工程において、接合用樹脂の染み出しにより銅箔付き樹脂フィルムに設けられたキャビティ内の半導体素子配置可能領域が実質的に狭められることを防止することができる。さらに、上記切り欠きの穿設工程における要求加工精度が緩和されるため、高放熱型プラスチックパッケージの製造歩留まりを向上させることが可能である。
【００３０】
本発明の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、本発明の製造方法を適用する高放熱型プラスチックパッケージは、銅箔付き樹脂フィルムを銅板の少なくとも片面に貼り合わせて積層した構造であっても良いし、半導体素子を半田ボールと同じ側に配したキャビティダウン型メタルコアＢＧＡであっても良い。また、銅箔付き樹脂フィルムに穿設する４箇所の円形状切り欠きの半径は各々異なっていても良い。さらに、第１工程で穿設される４箇所の円形状切り欠きにおいて、その円形状部分の外周の一部が第２工程で穿設される矩形状部分の外周よりも外側に配される程度は全てが必ずしも同一である必要はなく、各々異なっていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る高放熱型プラスチックパッケージの製造方法は、半導体素子を搭載するためのプラスチックパッケージのうち銅箔付き樹脂フィルムを使用するものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例のメタルコアＢＧＡの製造方法を説明するための概念図である。
【図２】円形状切り欠きと矩形状切り欠きの位置関係を示す概念図である。
【図３】本実施例における円形状切り欠きの中心点が存在すべき領域を示す概念図である。
【図４】（ａ）はキャビティアップ型のメタルコアＢＧＡの構造を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図５】切り欠きの穿設によりにより銅箔付き樹脂フィルムに発生するクラックを示した概念図である。
【図６】（ａ）は銅箔付き樹脂フィルムに設けられたキャビティに半導体素子が配置された状態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図７】従来技術に係るクラック低減方法の一実施の形態を説明するためのプリント配線板の打ち抜き加工前の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…銅箔付き樹脂フィルム  ２…半導体素子  ３…円形状切り欠き  ４…矩形状切り欠き  ５…メタルコアＢＧＡ  ６…銅箔  ７…接合用樹脂  ８…銅板  ９…キャビティ  １０…銅メッキ  １１…導体配線パターン  １２…ソルダーレジスト膜  １３…封止用樹脂  １４…ボンディングワイヤ  １５…スルーホール  １６…半田ボール  １７…クラック  ５１…プリント配線板  ５２…銅箔パターン  ５３…ドリル孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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