(57)【要約】【課題】導体配線パターン形成用基材と金属板の間に後付けの接着材を用いることなく、安価で、接合精度がよく、厚さが薄く、しかも金属板をグランド用として容易に用いることができる高放熱型プラスチックパッケージを提供する。【解決手段】Ｃｕ箔１１に接着用樹脂１２を接合したＣｕ箔付き樹脂フィルム１３が少なくとも金属コア１４の一方の主面に接合されて有すると共に、これに半導体素子を搭載させるためのキャビティ部１５用の切り欠き１６を有し、半導体素子からの発熱を金属コア１４から放熱させる構造からなり、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３に導体配線パターン１８が形成されて切り欠き１６の周辺部、又は周辺部の一部にグランド用の導体配線パターン１８ａを有し、しかもこのパターンと金属コア１４が切り欠き１６の接着用樹脂１２の壁面に設けられる接続導体パターン１９を介して電気的に導通状態である。【選択図】図１
2005286108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ箔に接着用樹脂を接合したＣｕ箔付き樹脂フィルムが少なくとも金属コアの一方の主面に前記接着用樹脂で接合されて有すると共に、前記Ｃｕ箔付き樹脂フィルムの平面視して実質的中央部に半導体素子を搭載させるためのキャビティ部用の切り欠きを有し、前記半導体素子からの発熱を前記金属コアから放熱させる構造からなる高放熱型プラスチックパッケージであって、
前記Ｃｕ箔付き樹脂フィルムに導体配線パターンが形成されて前記切り欠きの周辺部、又は該周辺部の一部にグランド用の前記導体配線パターンを有し、しかも該グランド用の前記導体配線パターンと前記金属コアが前記切り欠きの前記接着用樹脂の壁面に設けられる接続導体パターンを介して電気的に導通状態であることを特徴とする高放熱型プラスチックパッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の高放熱型プラスチックパッケージにおいて、前記接着用樹脂の前記壁面及び該壁面に設けられる接続導体パターンが断面視して上端部から前記キャビティ部底面中心部側に延設するテーパ状からなることを特徴とする高放熱型プラスチックパッケージ。
【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に関し、より詳細には、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムの接着用樹脂と金属コアを貼り合わせて形成される薄型で高放熱特性を有する高放熱型プラスチックパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を搭載するためのプラスチックパッケージは、近年の半導体素子からの発熱量の増大、外部と接続するための端子の多端子化、半導体素子の実装性、低コスト化、低インピーダンス化等の観点から、高放熱構造を有するＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプ等の高放熱型プラスチックパッケージが多く用いられるようになっている。この高放熱型プラスチックパッケージは、片面又は両面にＣｕ箔を接合して形成した導体層を備えたＢＴ樹脂（ビスマイレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）やポリイミド樹脂等からなる１層又は多層の高耐熱性の樹脂基板に熱伝導率の高いＣｕ等の金属板からなる金属コアとをプリプレグ等の接合材を介して接合したものである（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
従来の高放熱型プラスチックパッケージ５０は、通常、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すような方法で作製されている。図３（Ａ）に示すように、Ｃｕ箔５２が接合されているガラスクロスを含有する樹脂基板５１には、表、裏面の導通を取るためにスルーホール５３用の貫通孔を穿設し、表、裏面及び貫通孔の壁面に無電解Ｃｕめっき被膜を設け、更に、この無電解Ｃｕめっき被膜に通電して電解Ｃｕめっき被膜を設けてＣｕめっき被膜５４を形成している。次に、図３（Ｂ）に示すように、このＣｕめっき被膜５４上にドライフィルムを貼着し、パターンマスクを当接して露光、現像するフォトリソグラフィ法でエッチングレジストパターンを形成し、エッチングレジストパターンの開口部から露出するＣｕめっき被膜５４及びＣｕ箔５２をエッチングで除去し、ドライフィルムを剥離除去して導体配線パターン５５を形成している。次に、図３（Ｃ）に示すように、導体配線パターン５５が形成された樹脂基板５１に半導体素子を搭載するためのキャビティ部を形成するために、ルーター加工機を用いて平面視して実質的に矩形状からなる切り欠き５６を形成する。次に、図３（Ｄ）に示すように、樹脂基板５１とＣｕ板等からなる放熱板や、金属コアの金属板５７をプリプレグ等の接着材５８を介して加熱圧着して接合し、高放熱型プラスチックパッケージ５０を作製している。なお、樹脂基板５１の上面側には、通常、必要な部分の導体配線パターン５５が開口部から露出するソルダーレジスト膜５９が形成されている。
【０００４】
放熱性が良好なＢＧＡ型のパッケージには、放熱性の良好な補強板にＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープを熱硬化性接着材で接合するパッケージが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平７−３２１２５０号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８４６７号公報
【特許文献３】特開平１１−１７６９７３号公報
【特許文献４】特開２００１−６８５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したような従来の高放熱型プラスチックパッケージには、次のような問題がある。
（１）導体配線パターン形成用基材と金属板は、後付けされる接着材が用いられて接合されているので、接着材部分の厚さによって接合された後の全体の厚さが厚くなり、軽薄短小化が求められている、例えば、携帯電話やパソコン等の電子機器への利用の妨げとなっている。
（２）導体配線パターン形成用基材と金属板の接合に、後付の接着材が用いられる場合には、樹脂基板、又は金属板に接着材を精度よく塗布したり、あるいは接着シートを精度よく貼着したりするのに、時間、工数、及び材料費を必要とし、高放熱型プラスチックパッケージのコストアップとなっている。
（３）導体配線パターン形成用基材のグランド用の導体配線パターンと金属板を接続させて金属板をグランド用として使用する場合は、金属板のグランド効果を高めるのに導体配線パターン形成用基材のグランド用の導体配線パターンと金属板を接続するためのビアを多く設ける必要があり、作製のための時間と工数を必要として高放熱型プラスチックパッケージのコストアップとなっている。また、導体配線パターン形成用基材と金属板との接合面には接着材が介在するので、ビアと金属板との接続部分の接続信頼性が低くなっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、導体配線パターン形成用基材と金属板の間に後付けの接着材を用いることなく、安価で、接合精度がよく、厚さが薄く、しかも金属板をグランド用として容易に用いることができる高放熱型プラスチックパッケージ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】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る高放熱型プラスチックパッケージは、Ｃｕ箔に接着用樹脂を接合したＣｕ箔付き樹脂フィルムが少なくとも金属コアの一方の主面に接着用樹脂で接合されて有すると共に、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムの平面視して実質的中央部に半導体素子を搭載させるためのキャビティ部用の切り欠きを有し、半導体素子からの発熱を金属コアから放熱させる構造からなる高放熱型プラスチックパッケージであって、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムに導体配線パターンが形成されて切り欠きの周辺部、又は周辺部の一部にグランド用の導体配線パターンを有し、しかもグランド用の導体配線パターンと金属コアが切り欠きの接着用樹脂の壁面に設けられる接続導体パターンを介して電気的に導通状態である。
ここで、高放熱型プラスチックパッケージは、接着用樹脂の壁面及び壁面に設けられる接続導体パターンが断面視して上端部からキャビティ部底面中心部側に延設するテーパ状からなるのがよい。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１及びこれに従属する請求項２記載の高放熱型プラスチックパッケージは、Ｃｕ箔に接着用樹脂を接合したＣｕ箔付き樹脂フィルムが少なくとも金属コアの一方の主面に接着用樹脂で接合されて有すると共に、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムの平面視して実質的中央部に半導体素子を搭載させるためのキャビティ部用の切り欠きを有し、半導体素子からの発熱を金属コアから放熱させる構造からなる高放熱型プラスチックパッケージであって、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムに導体配線パターンが形成されて切り欠きの周辺部、又は周辺部の一部にグランド用の導体配線パターンを有し、しかもグランド用の導体配線パターンと金属コアが切り欠きの接着用樹脂の壁面に設けられる接続導体パターンを介して電気的に導通状態であるので、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムと、金属板である金属コアとの接合に後付けの接着材を不要とし、パッケージの厚さが薄く、安価であり、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムと金属コアの接合精度を良くすることができる。また、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムに形成されたグランド用の導体配線パターンをＣｕ箔付き樹脂フィルムの接着用樹脂の壁面で接続するので、金属コアをグランド用として容易に接続信頼性を高くして用いることができる。
【０００８】
特に、請求項２記載の高放熱型プラスチックパッケージは、接着用樹脂の壁面及び壁面に設けられる接続導体パターンが断面視して上端部からキャビティ部底面中心部側に延設するテーパ状からなるので、容易に形成できる接続導体パターンによって、Ｃｕ箔付き樹脂フィルムに形成される導体配線パターンと、キャビティ部用の切り欠きから露出する金属コアとの電気的導通の接続信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型プラスチックパッケージの斜視図、縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同変形例の高放熱型プラスチックパッケージの上面側斜視図、下面側斜視図、縦断面図である。
【００１０】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高放熱型プラスチックパッケージ１０は、Ｃｕ箔１１に接着用樹脂１２を接合したＣｕ箔付き樹脂フィルム１３と放熱板である金属コア１４で構成されている。ここで用いられるＣｕ箔付き樹脂フィルム１３は、６〜２０μｍ程度の厚みのＣｕ箔１１に、ガラスクロス基材を含まない熱硬化型のＢステージ状態の接着用樹脂１２をドクターブレード法や、ロールコーター法等で５０〜１００μｍ程度に塗布してフィルム状に形成されている。このＣｕ箔付き樹脂フィルム１３には、平面視してパッケージの実質的中央部に半導体素子を搭載させるためのキャビティ部１５用の切り欠き１６が打ち抜きプレス等で穿孔して設けられている。なお、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３は、Ｃｕ箔１１と接着用樹脂１２の接合体であり、樹脂がガラスクロス等を含まず接合体自体が薄いので、ルーター加工機等を用いることなく、打ち抜きプレス加工機の打ち抜きで効率的に精度よく、安価に切り欠き１６を形成することができる。また、Ｃｕ箔１１は、予め、還元性雰囲気で熱処理を行ったものを用いると、接着用樹脂１２を接合した後に安定した引き剥がし強さを得ることができる。
【００１１】
一方、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３と接合する金属コア１４は、半導体素子からの発熱を効率よく放熱させることができるように、熱伝導率の良いＣｕや、Ｃｕ合金等の金属製部材からなり、接着用樹脂１２との接合強度を向上させるために、例えば、表面にホーニング加工や、ブラックオキサイドや、ＣＺ処理等によって表面粗化が施されている。この表面粗化は、接着用樹脂１２と貼り合せた時の接合強度を向上させるために行われている。
そして、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３と金属コア１４は、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３の接着用樹脂１２側と金属コア１４を当接させ、真空プレス等を用いて、例えば、真空度を５０ｍｍＨｇ以下とし、温度１７０〜１９０℃、圧力２〜３ＭＰａ、１７５℃以上の温度中を４０分以上加熱及び加圧を保持させて接着用樹脂１３を硬化させて貼り合わせている。
【００１２】
この高放熱型プラスチックパッケージ１０には、両主面に無電解Ｃｕめっき及び電解ＣｕめっきでＣｕめっき被膜１７が施された後、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３のＣｕ箔１１とＣｕめっき被膜１７に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１８が形成されて有すると共に、切り欠き１６の周辺部、又は周辺部の一部にグランド用の導体配線パターン１８ａを有している。しかも、この高放熱型プラスチックパッケージ１０には、グランド用の導体配線パターン１８ａと金属コア１４を電気的に導通状態とするために、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３の接着用樹脂１２に設けられた切り欠き１６の壁面に、Ｃｕめっき被膜１７からなる接続導体パターン１９を設けている。なお、この高放熱型プラスチックパッケージ１０には、導体配線パターン１８、１８ａが形成された面に、導体配線パターン１８、１８ａの必要部分を開口部から露出させるためにソルダーレジスト膜２０が設けられている。更に、高放熱型プラスチックパッケージ１０には、外部に露出する金属コア１４の表面にめっきレジスト膜が形成された後、ソルダーレジスト膜２０の開口部から露出する導体配線パターン１８、１８ａの表面にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜からなる貴金属めっき被膜２１が設けられ、最後にめっきレジスト膜を剥離している。
【００１３】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高放熱型プラスチックパッケージ１０の変形例の高放熱型プラスチックパッケージ１０ａは、前記の高放熱型プラスチックパッケージ１０の場合の構造に加えて半導体素子からの発熱を放熱するための金属コア１４ａの下面側にも導体配線パターン１８ｂが設けられている。この場合の金属コア１４ａには、上、下面側の導体配線パターン１８、１８ｂ間の電気的導通を取るためのスルーホール２３用の貫通孔２２が、予めドリル等を用いて設けられている。そして、この貫通孔２２には、貫通孔２２の壁面で短絡しないように形成された導体配線によって、上、下面側の導体配線パターン１８、１８ｂ間の電気的導通が形成されている。この高放熱型プラスチックパッケージ１０ａは、上面側に半導体素子を実装し、下面側に半田ボール等の外部接続端子を接続するキャビティアップ型のパッケージが構成でき、半導体素子からの発熱を効率よく放熱させると同時に、パッケージの両面を有効に利用して、パッケージの寸法を極めて小さくすることができる。なお、この変形例の高放熱型プラスチックパッケージ１０ａには、下面側の導体配線パターン１８ｂがプリプレグを介して接合されているＣｕ箔をもとに形成されたもの、あるいは、下面側の導体配線パターン１８ｂがＣｕ箔付き樹脂フィルム１３をもとにして形成されたものであってもよい。
【００１４】
ここで、高放熱型プラスチックパッケージ１０、及び変形例の高放熱型プラスチックパッケージ１０ａの接着用樹脂１２の壁面、及びこの壁面に設けられる接続導体パターン１９は、断面視して上端部からキャビティ部１５の底面中心部側に延設するテーパ状となっているのがよい。接着用樹脂１２の壁面は、Ｃｕ箔付き樹脂フィルム１３を加熱して接着用樹脂１２と金属コア１４、１４ａを接合させるときに樹脂の軟化と滲みだしによってテーパ状に容易に形成することができる。そして、接着用樹脂１２の壁面は、テーパ状であることによって、Ｃｕめっき被膜１７を形成するときにめっき浴中のめっき液の流れが良好になることで安定したＣｕめっき被膜１７を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の高放熱型プラスチックパッケージは、高集積度で発熱量の大きい半導体素子を搭載させるための薄型のＢＧＡタイプのプラスチックパッケージに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型プラスチックパッケージの斜視図、縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同変形例の高放熱型プラスチックパッケージの上面側斜視図、下面側斜視図、縦断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ従来の高放熱型プラスチックパッケージの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０、１０ａ：高放熱型プラスチックパッケージ、１１：Ｃｕ箔、１２：接着用樹脂、１３：Ｃｕ箔付き樹脂フィルム、１４、１４ａ：金属コア、１５：キャビティ部、１６：切り欠き、１７：Ｃｕめっき被膜、１８、１８ａ、１８ｂ：導体配線パターン、１９：接続導体パターン、２０：ソルダーレジスト膜、２１：貴金属めっき被膜、２２：貫通孔、２３：スルーホール
【図１】
2005286108.tif 000003
【図２】
2005286108.tif 000004
【図３】
2005286108.tif 000005