(57)【要約】（１）中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージであって、プラスチック回路基板と放熱板とを接合する締め付け部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージ。締め付け部材としては、例えば、かしめ部材、リベット、ねじ、鳩目またはチューブラリベットを使用すればよい。特に、締め付け部材によって固定されるダム用部材を備えるのが望ましい。（２）プラスチック回路基板の内部に回路パターンが設けられ、この回路パターンの一部に締め付け部材を介して放熱板および／またはダム用部材が電気的に接続されている放熱型ＢＧＡパッケージ。締め付け部材としては、半田で被覆したものを使用するのが望ましい。
2002084733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージであって、プラスチック回路基板と放熱板とを接合する締め付け部材を備えることを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項２】
締め付け部材の全部または一部が、かしめ部材、リベットおよびねじの中から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項３】
締め付け部材の全部または一部が、鳩目およびチューブラリベットの一方または両方であることを特徴とする請求項１または２に記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項４】
締め付け部材によって固定されるダム用部材を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項５】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージであって、プラスチック回路基板と放熱板とを接合する締め付け部材を備え、プラスチック回路基板の内部に回路パターンが設けられ、この回路パターンの一部に放熱板が締め付け部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項６】
締め付け部材によって固定されるダム用部材を備え、このダム用部材および放熱板が締め付け部材を介して回路パターンの一部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項７】
締め付け部材がプラスチック回路基板および放熱板と半田によって接合されていることを特徴とする請求項５に記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項８】
締め付け部材がプラスチック回路基板、放熱板およびダム用部材と半田によって接合されていることを特徴とする請求項６に記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項９】
締め付け部材の全部または一部が、かしめ部材、リベットおよびねじの中から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項５から８までのいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項１０】
締め付け部材の全部または一部が、鳩目およびチューブラリベットの一方または両方であることを特徴とする請求項５から９までのいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージ。
【請求項１１】
半導体チップが請求項１から１０のいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージに搭載されていることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項１２】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を、一方の端部が鍔形状である鳩目により接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、下記の（１）から（５）の工程を含むことを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）鳩目の中空部の内径より小さい外径からなる１又は複数のガイドピンを支持台上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具を準備する工程
（２）鳩目をガイドピンに挿入することにより鳩目を位置合わせ治具に載置する工程
（３）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置に鳩目の柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（４）位置合わせ用治具に載置された鳩目にプラスチック回路基板および放熱板を押し入れる工程
（５）鳩目の端部を押圧体で押圧してプラスチック基板および放熱板を接合する工程
【請求項１３】
所定の位置に鳩目の柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともに位置合わせ用治具に載置された鳩目に押し入れ、鳩目の端部を押圧体で押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合することを特徴とする請求項１２に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項１４】
位置合わせ治具が上下方向に可動のガイドピンを支持台上の所定の位置に立設したものであり、接合時にはガイドピンが鳩目への押圧に追随して下方向に移動することを特徴とする請求項１２または１３に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項１５】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板をチューブラリベットにより接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、下記の（１）から（５）の工程を含むことを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）チューブラリベットの柱状部と実質的に同一の外径からなる１又は複数のガイドピンを上下方向に移動できるように支持台上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具を準備する工程
（２）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（３）プラスチック回路基板および放熱板をガイドピンに押し入れて位置合わせ治具に載置する工程
（４）チューブラリベットの端部を、その中空形状の先端面がガイドピンの上端面に当接する状態で押圧して、プラスチック基板の貫通孔および放熱板の貫通孔に挿入すると同時に、ガイドピンを下方向に移動させる工程
（５）ガイドピンの下方向の移動を支持台上から上端部を突出させた状態で停止させるとともに、チューブラリベットの鍔形状の端部を更に押圧して、中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック基板および放熱板を接合する工程
【請求項１６】
所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともにガイドピンに押し入れた後、チューブラリベットの端部を押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合することを特徴とする請求項１５に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項１７】
位置合わせ治具に立設されたガイドピンの上端部に面取り部を設け、面取り部を介してチューブラリベットの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることを特徴とする請求項１５または１６に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項１８】
チューブラリベットの中空形状の端部を、放熱板の貫通孔の底部表面側の外周部に設けられた座ぐり部に押し広げることを特徴とする請求項１５から１７までのいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項１９】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板をチューブラリベットにより接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、下記の（１）から（３）の工程を含むことを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（２）チューブラリベットの中空形状の端部を放熱板に設けられた貫通孔に放熱板の底部表面側から挿入し、さらにプラスチック回路基板に設けられた貫通孔に挿入し、プラスチック回路基板を放熱板上に載置する工程
（３）チューブラリベットの中空形状の端部を押圧して、軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック基板および放熱板を接合する工程
【請求項２０】
所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともにチューブラリベットに押し入れて、チューブラリベットを押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合することを特徴とする請求項１９に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項２１】
チューブラリベットの鍔形状の端部を、放熱板の貫通孔の底部表面側の外周部に設けられた座ぐり部に装着することを特徴とする請求項１９または２０に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項２２】
中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板をリベットにより接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、下記の（１）から（５）の工程を含むことを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）プラスチック回路基板の内部に回路パターンを設ける工程
（２）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置に貫通孔を設ける工程
（３）プラスチック回路基板に設けられた貫通孔にスルーホールめっき処理を施してめっき被膜を形成し、プラスチック回路基板の内部に設けられた回路パターンの一部とめっき被膜を電気的に接続する工程
（４）半田で被覆したリベットをプラスチック基板および放熱板に設けられた貫通孔に挿入し、プラスチック回路基板および放熱板の接合させる工程
（５）プラスチック回路基板および放熱板を加熱して半田を溶融させて、プラスチック回路基板および放熱板とリベットとを接合するとともに、プラスチック回路基板の内部に設けられた回路パターンの一部とリベットとをめっき被膜および半田を介して電気的に接続する工程
【請求項２３】
所定の位置に貫通孔を設けたダム用部材がプラスチック回路基板および放熱板とともにリベットによって接合されることを特徴とする請求項２２に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【請求項２４】
リベットに代えて、ねじ、鳩目またはチューブラリベットを使用することを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放熱板をプラスチック回路基板の片面に備え、中央部にキャビティを有する放熱型ＢＧＡパッケージおよびその製造方法に関する。
技術背景
近年の半導体チップの高集積化に伴い、半導体用パッケージに対する高密度化、高速化、多端子化等の要求は益々高まっており、その対応のためにＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプのパッケージが求められている。ＢＧＡパッケージとは、下面に多数の半田ボールからなる接続端子を配列した表面実装タイプのパッケージである。最近の高性能化に伴う半導体チップの発熱量増大に対処するために、プラスチック回路基板に放熱板を接着したキャビティダウンの放熱型ＢＧＡパッケージが開発されている。
図１に示すように、従来の放熱型ＢＧＡパッケージ１ａは、中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板２に、銅や銅合金等からなる放熱板３をプリプレグや接着剤等の接合剤４を介して加熱、加圧して接着することにより、キャビティ５を形成している。
図２に示すように、他の従来の放熱型ＢＧＡパッケージ１ｂには、プラスチック回路基板２と放熱板３との間に、更にプラスチック回路基板と平面視して同じ寸法の銅や銅合金等からなる金属板６が設けられている。プラスチック回路基板２および板６、ならびに金属板６および放熱板３は、プリプレグや接着剤等の接合剤４を介して加熱、加圧されて接着される。
これらの放熱型ＢＧＡパッケージは、図示しないが、キャビティ５に半導体チップをダイボンドし、プラスチック回路基板と半導体チップとの間をワイヤボンドした後、半導体チップを封止樹脂で封止し、さらにプラスチック回路基板の表面に半田ボールを取り付けて、半導体デバイスとして使用される。
放熱板のプリプレグ等の接合剤との接合面には、接着強度を高めるために、黒化処理と呼ばれる酸化処理法等で粗面化処理を施し、アンカー効果によって機械的な接着強度を高めるようにしている。
しかしながら、これらの放熱型ＢＧＡパッケージには次のような未解決の問題がある。
（Ｉ）接合剤に閉じこめられる空隙や接合剤の厚みのバラツキにより接合強度の低下が生じるおそれがある。
（ＩＩ）接合剤を加熱、加圧して接合するので、キャビティに接合剤が流れ出すことがあり、歩留りの低下をきたす。
（ＩＩＩ）プラスチック回路基板に形成されたスルーホール内には、樹脂を充填してソルダーレジスト膜を形成するが、このときに樹脂に入り込んだ水分や、接合剤に入り込んだ水分は、半田リフロー等の加熱によって放熱板との間で逃げ場を失って、いわゆるポップコーン現象を起こし、放熱型ＢＧＡパッケージを破壊することがある。
（ＩＶ）近年のクロック周波数の高周波化に伴い、パッケージ内部で発生するノイズやパッケージ外部から与えられるノイズへの対策が急務となっているが、上記の従来の放熱型ＢＧＡパッケージでは、いずれにも放熱板にまでノイズ対策がとられていない。
発明の開示
本発明の目的は、下記のとおりである。
第１の目的は、プラスチック回路基板および放熱板を、プリプレグ等の接合剤を使用することなく、機械的に接合した放熱型ＢＧＡパッケージの提供である。
第２の目的は、プラスチック回路基板および放熱板を機械的に接合したものであって、更にノイズ対策が施された放熱型ＢＧＡパッケージの提供である。
第３の目的は、上記１の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の提供である。
第４の目的は、上記２の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の提供である。
本発明は、下記（ｉ）および（ｉｉ）の放熱型ＢＧＡパッケージ、ならびに下記（ｉｉｉ）から（ｖｉ）までの放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法を要旨とする。
（ｉ）中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージであって、プラスチック回路基板と放熱板とを接合する締め付け部材を備えることを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージ。以下、このパッケージに係る発明を「第１の発明」という。
上記の締め付け部材としては、たとえば、かしめ部材、リベット、ねじ、鳩目、チューブラリベットなどを使用することができる。かしめ部材、リベットまたはねじを使用する場合には、これらの締め付け部材が放熱板と一体の形成されていてもよい。本発明の放熱型ＢＧＡパッケージは、締め付け部材によって固定されるダム用部材を備えるのが望ましい。
（ｉｉ）中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージであって、プラスチック回路基板と放熱板とを接合する締め付け部材を備え、プラスチック回路基板の内部に回路パターンが設けられ、この回路パターンの一部に放熱板が締め付け部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする放熱型ＢＧＡパッケージ。以下、このパッケージに係る発明を「第２の発明」という。
上記の（ｉｉ）の放熱型ＢＧＡパッケージは、締め付け部材によって固定されるダム用部材を備え、このダム用部材と放熱板とが締め付け部材を介して回路パーターンの一部に電気的に接続されているのが望ましい。さらに、締め付け部材は、プラスチック回路基板および放熱板、または、プラスチック回路基板、放熱板およびダム用部材と半田によって接合されているのが望ましい。
上記の締め付け部材としては、たとえば、かしめ部材、リベット、ねじ、鳩目、チューブラリベットなどを使用することができる。
上記の（ｉ）または（ｉｉ）のいずれかに記載の放熱型ＢＧＡパッケージに半導体チップを搭載することにより、先に述べた（Ｉ）から（ＩＶ）までの問題を解決した半導体デバイスを製造することができる。
（ｉｉｉ）前記第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、一方の端部が鍔形状である鳩目により下記の（１）から（５）の工程で中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）鳩目の中空部の内径より小さい外径からなる１又は複数のガイドピンを支持台上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具を準備する工程
（２）鳩目をガイドピンに挿入することにより鳩目を位置合わせ治具に載置する工程
（３）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置に鳩目の柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（４）位置合わせ用治具に載置された鳩目にプラスチック回路基板および放熱板に設けられた貫通孔を押し入れる工程
（５）鳩目の端部を押圧体で押圧してプラスチック基板および放熱板を接合する工程
上記の（ｉｉｉ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法において、所定の位置に鳩目の柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともに位置合わせ用治具に載置された鳩目に押し入れ、鳩目の端部を押圧体で押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合する工程を含むのが望ましい。上記の位置合わせ治具は、上下方向に可動のガイドピンを支持台上の所定の位置に立設したものであり、接合時にはガイドピンが鳩目への押圧に追随して下方向に移動することが好ましい。
（ｉｖ）前記第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、チューブラリベットにより下記の（１）から（５）の工程で中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）チューブラリベットの柱状部と実質的に同一の外径からなる１又は複数のガイドピンを上下方向に移動できるように支持台上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具を準備する工程
（２）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（３）プラスチック回路基板および放熱板をガイドピンに押し入れて位置合わせ治具に載置する工程
（４）チューブラリベットの端部を、その中空形状の先端面がガイドピンの上端面に当接する状態で押圧して、プラスチック基板の貫通孔および放熱板の貫通孔に挿入すると同時に、ガイドピンを下方向に移動させる工程
（５）ガイドピンの下方向の移動を支持台上から上端部を突出させた状態で停止させるとともに、チューブラリベットの鍔形状の端部を更に押圧して、中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック基板および放熱板を接合する工程
上記の（ｉｖ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法において、所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともにガイドピンに押し入れた後、チューブラリベットの鍔形状の端部を押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合する工程を含むのが望ましい。
上記の位置合わせ治具に立設されたガイドピンの上端部に面取り部を設け、面取り部を介してチューブラリベットの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げるのが好ましい。また、チューブラリベットの中空形状の端部を、放熱板の貫通孔の底部表面側の外周部に設けられた座ぐり部に押し広げるのが望ましい。
（ｖ）前記第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、チューブラリベットにより下記の（１）から（３）の工程で中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける工程
（２）チューブラリベットの中空形状の端部を放熱板に設けられた貫通孔に放熱板の底部表面側から挿入し、さらにプラスチック回路基板に設けられた貫通孔に挿入し、プラスチック回路基板を放熱板上に載置する工程
（３）チューブラリベットの中空形状の端部を押圧して、軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック基板および放熱板を接合する工程
上記の（ｖ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法において、所定の位置にチューブラリベットの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともにチューブラリベットに挿入し、チューブラリベットを押圧してプラスチック基板、放熱板およびダム用部材を接合する工程を含むのが望ましい。また、チューブラリベットの鍔形状の端部を、放熱板の貫通孔の底部表面側の外周部に設けられた座ぐり部に装着するのが望ましい。
（ｖｉ）前記第２の発明の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法であって、リベットにより下記の（１）から（５）の工程で中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板の片面に金属製の放熱板を接合する放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法。
（１）プラスチック回路基板の内部に回路パターンを設ける工程
（２）プラスチック回路基板および放熱板の所定の位置に貫通孔を設ける工程
（３）プラスチック回路基板に設けられた貫通孔にスルーホールめっき処理を施してめっき被膜を形成し、プラスチック回路基板の内部に設けられた回路パターンの一部とめっき被膜を電気的に接続する工程
（４）半田を被覆させたリベットをプラスチック基板および放熱板に設けられた貫通孔に挿入し、リベットをかしめてプラスチック回路基板および放熱板の接合させる工程
（５）プラスチック回路基板および放熱板を加熱して半田を溶融させて、プラスチック回路基板および放熱板とリベットとを接合するとともに、プラスチック回路基板の内部に設けられた回路パターンの一部とリベットとをめっき被膜および半田を介して電気的に接続する工程
上記の（ｖｉ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法において、所定の位置に貫通孔を設けたダム用部材をプラスチック回路基板および放熱板とともにリベットによって接合する工程を含むのが望ましい。上記のリベットに代えて、ねじ、鳩目またはチューブラリベットを使用することができる。
発明を実施するための最良の形態
（Ａ）第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ
図３〜図７はいずれも第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図であり、図３〜図５は締め付け部材がかしめ部材である例を示し、図６は締め付け部材がリベットである例を示し、図７は締め付け部材がねじおよびナットである例を示す。なお、前記のとおり、いずれの図においても（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図である。
図３に示すように、第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｃにおいては、プラスチック回路基板２と放熱板３とは、かしめ部材７ａにより接合されている。キャビティ５は、中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板２と、放熱板３の露出面とによって形成されている。かしめ部材７ａは一体形成または溶接により放熱板３の縁部に設けられ、プラスチック回路基板２および放熱板３を重ね合わせた後、折り曲げられることにより、プラスチック回路基板２および放熱板３を強固に接合する。
かしめ部材７ａの設置位置は、図３に示す位置に限定されることはない。例えば、図４に示すように、プラスチック回路基板２の四辺の中央部に折り曲げるように、かしめ部材７ａを設けてもよい。図５に示すように、プラスチック回路基板２の四隅に折り曲げるように、かしめ部材７ａを設けてもよい。この場合、図５（ｂ）に示すように、その四隅が斜めに切断され、テーパー状に加工（切欠加工）されているプラスチック回路基板２を使用するのが望ましい。このような形状のプラスチック回路基板２であれば、かしめ部材７ａの接合を強固にすることができるからである。テーパ状の加工は、プラスチック回路基板２の外周部全体に行ってもよい。
図６に示すのは、締め付け部材としてリベットを用いる例である。図示のように、第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｆは、例えば、プラスチック回路基板２および放熱板３に設けられた貫通孔にリベット７ｂが挿入されており、このリベット７ｂの両端部を図示しないプレス機によってプレスすることにより、プラスチック回路基板２および放熱板３を強固に接合する構成を有する。プラスチック回路基板および放熱板を接合する場合には、更に高い接合強度を得るべく、リベットとともに図３〜図５に示すような構成のかしめ部材を併用してもよい。
図７に示すのは、締め付け部材としてねじとナットを使用する例である。図示のように、第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージ１ｇは、前記のリベットに代えて、ねじ７ｃおよびナット７ｄによりプラスチック回路基板２および放熱板３を接合されている。この場合も、かしめ部材、リベット等の締め付け部材とねじとを併用してプラスチック回路基板および放熱板を接合してもよい。
かしめ部材、リベットおよびねじは、次に説明するように、放熱板と一体に形成されていてもよい。
図８〜図１０は、それぞれ一体形成されたかしめ部材、リベットおよびねじを使用してプラスチック回路基板および放熱板を接合する方法を示す図である。図８（ａ）、図９（ａ）または図１０（ａ）に示すように、第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージは、かしめ部材７ａが一体に形成された放熱板３ａ、リベット７ｂが一体に形成された放熱板３ｂ、またはねじ７ｃが一体に形成された放熱板３ｃに、プラスチック回路基板２を接合する構成を有するものでもよい。
たとえば、図８（ｂ）に示すように、プラスチック回路基板２を放熱板３ａ上に装着して、放熱板３ａに付設したかしめ部材７ａを折り曲げることにより接合すればよい。図９（ｂ）に示すように、プラスチック回路基板２に設けた貫通孔に放熱板３ｂのリベット７ｂの突起部を挿入し、突起部の端部をプレス機でプレスすることにより接合すればよい。図１０（ｂ）に示すように、プラスチック回路基板２に設けた貫通孔に放熱板３ｂのねじ７ｃのねじ切りされた突起部を挿入し、ナット７ｄを締め付けることにより接合すればよい。
このような構成を有する放熱型ＢＧＡパッケージは、半導体チップが搭載されて半導体デバイスとして製品化される。以下、リベットによりプラスチック回路基板および放熱板を接合する構成の放熱型ＢＧＡパッケージを例にとって説明する。
図１１は半導体チップを放熱型ＢＧＡパッケージに搭載した半導体デバイスの例を示す図である。図１１に示すように、放熱型ＢＧＡパッケージ１ｆには、キャビティ５に半導体チップ８が搭載され、半導体チップ８とプラスチック回路基板２とをボンディングワイヤ９で接続し、半導体チップ８を封止樹脂１０で封止し、更にプラスチック回路基板２の表面に半田ボール１１が取り付けられて、半導体デバイスとして使用される。
本発明の放熱型ＢＧＡパッケージにおいて使用するプラスチック回路基板は、例えば、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）やエポキシ樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性に優れた樹脂を基材とし、銅箔、銅めっき等からフォトリソグラフィ法やエッチング等で形成した導体配線の回路パターンを備える単層または多層からなる基板であればよい。また、放熱板は、例えば、銅板、銅合金板等の放熱特性に優れた金属板により形成され、プラスチック回路基板と接合される面の反対面に、Ｎｉめっき等により酸化防止処理が施されているものを使用する。一方、プラスチック回路基板と接合する面には、キャビティ底部の面と半導体チップとを接合するのに用いられるＡｇペーストや封止樹脂との密着性をよくするために、黒化処理等の化学処理による酸化銅層を形成するのがよい。
このように第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージは、プリプレグ等の接合剤を使用しないため、前述の接合剤を用いることによる問題が発生することがなく、また、プラスチック回路基板および放熱板を機械的に接合されるので、プラスチック回路基板および放熱板の間に十分な接合強度が得られる。また、プラスチック回路基板に形成されたスルーホール内に充填されたソルダーレジスト膜の形成時に、樹脂材や接合剤に入り込んだ水分は、プラスチック回路基板と放熱板との間のわずかな隙間から放出されるので、半田リフロー等の加熱によってポップコーン現象を起こすことなく、放熱型ＢＧＡパッケージを破壊するという問題が生じない。
しかしながら、締め付け部材としてかしめ部材、リベットまたはねじを使用した放熱型ＢＧＡパッケージには、さらに改善すべき下記の（Ｖ）〜（ＶＩＩ）の課題が残されている。
（Ｖ）プラスチック回路基板および放熱板をかしめ部材で接合する場合には、放熱板にかしめ部材を一体形成または溶接により付設する必要があり、かしめ部材を付設した放熱板の作製に時間がかかる。
（ＶＩ）プラスチック回路基板および放熱板をリベットで接合する場合には、リベットをプラスチック回路基板や放熱板に設けられた貫通孔に差し込むのに時間がかかる。リベットを放熱板に一体形成する場合には、上記の（Ｖ）と同様に作製に時間がかかる。また、プラスチック回路基板および放熱板を中実のリベットにより接合する場合には、大きなプレス圧力が必要となり、リベット打ちに時間がかかるとともに、プラスチック回路基板に打傷を発生させるおそれがある。さらに、接合強度を上げるためにリベットの外径を大きくすると、より大きなプレス圧力が必要となるとともに、プラスチック回路基板の打傷が発生しやすくなる。
（ＶＩＩ）プラスチック回路基板および放熱板をねじとナットで機械的に接合する方法では、ナットを回転させて締め付けるため、締め付けに時間がかかるとともに、プラスチック回路基板に形成されたソルダーレジスト表面にクラックを発生させるおそれがある。
以下、上記（Ｖ）〜（ＶＩＩ）の問題を解決した放熱型ＢＧＡパッケージについて述べる。
図１２は、締め付け部材として鳩目を使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図である。（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図である。
図１２に示すように、この放熱型ＢＧＡパッケージ１ｈは、片面に金属製の放熱板３が接合され、中央部に切欠き空間を有するプラスチック回路基板２と、放熱板の露出面によって形成されたキャビティ５を有している。プラスチック回路基板２および放熱板３は、１または複数の（図示の例では４本）の鳩目７ｅで強固に接合されている。鳩目７ｅは、中央部が空洞の円筒ピンであり、上下端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることにより、プラスチック回路基板２と放熱板３とを固定する。
鳩目７ｅとしては、例えば、銅合金やステンレス等の耐食性に富む金属を基材とした円柱状の中空部を有する金属ピンを使用すればよい。ただし、放熱型ＢＧＡパッケージの製造時間短縮のためには、鳩目７ｅとして、予め、その一方の端部の中空部を軸中心に対して外側方向に押し広げて鍔状に形成しているものを用いるのが望ましい。
図１３は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図である。（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１３に示すように、放熱型ＢＧＡパッケージ１１は、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれに設けられた貫通孔にチューブラリベット７ｆを挿入した後、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによりプラスチック回路基板２と放熱板３とを強固に接合する。
チューブラリベットとは、一方の端部に円柱体の外径より大きい外径を有する鍔部を有し、他方の端部に円柱体の軸線に沿って円柱中空形状の切欠き部を有し、例えば、銅合金やステンレス等の耐食性に富む金属を基材とした円柱状のリベットである。この中空形状の切欠き部の寸法は特に制限されることはない。従って、チューブラリベットは、鍔部付近まで切欠き空間を有するフルチューブラリベットであってもよく、また、図１２（ｂ）に示したような、リベットの軸方向における中間付近まで切欠き空間を有するセミチューブラリベットであってもよい。
このように締め付け部材として鳩目またはチューブラリベットを使用すれば、かしめ部材、リベット、ねじを締め付け部材として使用する場合のような作製に時間がかかるという問題を解決できる。鳩目またはチューブラリベットの端部を押し曲げる際には、通常のリベットのように大きなプレス圧力を必要としない。このため、これらの部材を使用した放熱型ＢＧＡパッケージには、そのプラスチック回路基板に打傷が生じることがなく、さらに、ねじとナットによる締め付けのようなソルダーレジスト膜のクラックが発生することもない。
第１の発明の放熱型ＢＧＡパッケージにおいては、プラスチック回路基板の上にダム用部材が装着されていることが望ましい。以下、この理由を主に締め付け部材としてリベットを使用した場合を例にとって説明する。
図１４は、ダム用部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図である。また、図１５は、放熱型ＢＧＡパッケージに半導体チップを装着した状態を示す断面図である。
図１４に示すように、第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｊは、例えば、プラスチック回路基板２の中央部に設けられた切欠き空間と放熱板３の露出面によって形成されたキャビティ５を有し、キャビティ５の外周縁部を囲繞するようにプラスチック回路基板２上にダム用部材１２を有している。ダム用部材１２は、プラスチック回路基板２および放熱板３とともに、１または複数の（図示の例では４本）のリベット７ｂで強固に接合されている。
図１５に示すように、放熱型ＢＧＡパッケージ１ｋは、半導体チップ８がボンディングワイヤ９でプラスチック回路基板２と接続され、その後、封止樹脂１０で封止されるが、ダム用部材１２によって封止樹脂１０が流れ出るのを防止することができる。
図１６（ａ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージ１ｍは、締め付け部材としてねじ７ｃを使用して、ナット７ｄでプラスチック回路基板２および放熱板３を接合したものであり、図１６（ｂ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージ１ｎは、締め付け部材として鳩目７ｅを使用して、鳩目７ｅの端部を軸中心に対して外側方向に押し広げてプラスチック回路基板２および放熱板３を接合したものであり、図１６（ｃ）に示す放熱型ＢＧＡパッケージ１ｐは、締め付け部材としてチューブラリベット７ｆを使用して、チューブラリベット７ｆの一方の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げてプラスチック回路基板２および放熱板３を接合したものである。これらの放熱型ＢＧＡパッケージにおいても、上記のリベットを使用した場合と同様の効果が得られる。
締め付け部材として、リベット、ねじ、鳩目またはチューブラリベットを使用する場合には、放熱板の裏面（プラスチック回路基板と接合される面の反対側の面）における貫通孔に該当する部分は、例えば図２５に示すように、貫通孔の径より大きい径を有する座ぐり部を有しているのが望ましい。このような構成を有する放熱型ＢＧＡパッケージは、リベット等の端部を放熱板の底部から突き出ることなく収納できるので、放熱板の底部の平坦性を確保することができ、半導体チップを精度よく放熱型ＢＧＡパッケージに装着できる。
本発明の放熱型ＢＧＡパッケージは、プラスチック回路基板および放熱板の間に、プラスチック回路基板に設けられた切欠き空間と実質的に同じ位置にあり、かつ実質的に同一寸法の切欠き空間を有する金属板を備えるものであってもよい。この金属板は、キャビティに半導体チップを搭載し、半導体チップとプラスチック回路基板とをワイヤボンディングするときの水平調整のため、半導体チップの発熱を促進するため等の中間体の役目を果たす。なお、金属板に代えて樹脂板や、多層からなるプラスチック回路基板であってもよく、また、金属板を含めたこれらの組み合わせであってもよい。
（Ｂ）第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ
第２の発明は、前記の（ＩＶ）に示す問題を解決するためになされた発明である。以下、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの実施の形態を締め付け部材として鳩目を使用する場合を例にとって説明する。
図１７および図１８はいずれも、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの一例を示す図である。いずれの図においても（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１７に示すように、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｐは、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれに設けられた１または複数（図１７に示す例では４箇所）の位置に設けられた貫通孔に鳩目７ｅを挿入し、鳩目７ｅの端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによってプラスチック回路基板２および放熱板３を接合する構成を有する。ここで、プラスチック回路基板２の内部には回路パターン１３が設けられ、この回路パターン１３の一部に鳩目７ｅを介して放熱板３が電気的に接続されている。
図１８に示すように、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｑは、プラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２のそれぞれに設けられた１または複数（図１８に示す例では４箇所）の所定の位置に設けられた貫通孔に鳩目７ｅを挿入し、鳩目７ｅの端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによってプラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２を接合する構成を有する。ここで、プラスチック回路基板２の内部には回路パターン１３が設けられ、この回路パターン１３の一部に鳩目７ｅを介して放熱板３およびダム用部材１２が電気的に接続されている。
第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｐ、１ｑは、このような構成を有するので、プラスチック回路基板２および放熱板３、またはプラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２を強固に接合することができるとともに、放熱板３、または放熱板３およびダム用部材１２に起因する高周波ノイズの発生を防止することができる。
鳩目７ｅは、プラスチック回路基板２および放熱板３、または回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２と半田（図示せず）によって接合されているのが望ましい。これは、半田により締め付け部材とプラスチック回路基板２および放熱板３、またはプラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２との接合強度を更に高めることができるとともに、プラスチック回路基板２の内部に設けられた回路パターン１３と放熱板３または放熱板３およびダム用部材１２との電気的な接合を確実に行うことができるからである。
締め付け部材としては、鳩目に代えて、リベット、ねじまたはチューブラリベットを使用してもよい。
（Ｃ）第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法について
まず、本発明の放熱型ＢＧＡパッケージに使用するプラスチック回路基板および放熱板の製造方法について述べる。
本発明の放熱型ＢＧＡパッケージにおいて使用するプラスチック回路基板は、例えば、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）やエポキシ樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性に優れた樹脂を基材とし、銅箔、銅めっき等からフォトリソグラフィ法やエッチング等で形成した導体配線の回路パターンを備える単層または多層からなるプラスチック回路基板の中央部に打ち抜き加工やルーター加工により切欠き空間を形成する。
本発明の放熱型ＢＧＡパッケージにおいて使用する放熱板は、例えば銅板、銅合金板等に放熱特性に優れた金属板により形成され、プラスチック回路基板と接合される面の反対面には、Ｎｉめっき等により酸化防止処理を施されているものを使用する。一方、プラスチック回路基板と接合する面には、キャビティ底部の面と半導体チップとを接合するのに用いられるＡｇペーストや封止樹脂との密着性をよくするために、黒化処理等の化学処理による酸化銅層を形成するのがよい。
次に、各種の締め付け部材を使用した場合におけるプラスチック回路基板および放熱板の接合方法について述べる。
図３、図４、図５または図８に示すように、締め付け部材としてかしめ部材を使用する場合の製造方法は、例えば、かしめ部材７ａを溶接により接合した放熱板３またはかしめ部材７ａを一体形成した放熱板３ａを用意し、放熱板３（３ａ）とプラスチック回路基板２とを重ね合わせた後に、かしめ部材７ａの端部を折り曲げることによりプラスチック回路基板２と放熱板３（３ａ）とを機械的に接合すればよい。
図６に示すように、締め付け部材としてリベットを使用する場合の製造方法は、例えば、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれの所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設け、これらを重ね合わせた後に、リベット７ｂを挿入し、リベット７ｂの端部を押圧することによりプラスチック回路基板２と放熱板３とを機械的に接合すればよい。また、図９に示すように、プラスチック回路基板２の所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設けるとともに、予めリベット７ｂを所定の位置に一体形成した放熱板３ｂを用意し、プラスチック回路基板２および放熱板３ｂを重ね合わせた後に、リベット７ｂの端部を押圧することによりプラスチック回路基板２と放熱板３ｂとを機械的に接合してもよい。
図７に示すように、締め付け部材としてねじを使用する場合の製造方法は、例えば、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれの所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設け、これらを重ね合わせた後に、ねじ７ｃを挿入し、ねじ７ｃの端部にナット７ｄを装着して締め付けることによりプラスチック回路基板２と放熱板３とを機械的に接合すればよい。また、図１０に示すように、プラスチック回路基板２の所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設けるとともに、予めねじ７ｃを所定の位置に一体形成した放熱板３ｃを用意し、プラスチック回路基板２および放熱板３ｃを重ね合わせた後に、ねじ７ｃの端部にナット７ｄを装着して締め付けることによりプラスチック回路基板２と放熱板３ｃとを機械的に接合してもよい。
図１２に示すように、締め付け部材として鳩目を使用する場合の製造方法は、例えば、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれの所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設け、これらを重ね合わせた後に、鳩目７ｅを挿入し、鳩目用プレス治具を用いて鳩目７ｅの上下端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによりプラスチック回路基板２および放熱板３を機械的に接合すればよい。
図１３に示すように、締め付け部材としてチューブラリベットを使用する場合の製造方法は、例えば、プラスチック回路基板２および放熱板３のそれぞれの所定の位置にドリル加工等により貫通孔を設け、これらを重ね合わせた後に、チューブラリベット７ｆを挿入し、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによりプラスチック回路基板２および放熱板３を機械的に接合すればよい。
ダム用部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージを製造する場合には、予めダム用部材の所定の位置に貫通孔を設け、このダム用部材とプラスチック回路基板および放熱板とを重ね合わせた後に、上述した方法により接合すればよい。
締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用する場合には、上記の方法を用いて放熱型ＢＧＡパッケージを製造してもよいが、特に、下記のような製造方法によるのが望ましい。
図１９は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法における工程を示す図である。図１９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。
図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、まず、鳩目７ｅの中空部の内径より小さい外径からなる１又は複数のガイドピン１４を支持台１５上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具１６ａを準備する。このガイドピン１４は、放熱型ＢＧＡパッケージ１ｈを接合して形成するための鳩目７ｅを装填する所定の位置に合わせて立設される。また、支持台１５の材質は、特に限定しないが、金属板や樹脂板からなるものであればよい。次に、鳩目７ｅは、その鍔形状の端部が支持台１５の上面と当接するような状態で、位置合わせ用治具１６ａのガイドピン１４に挿入されて、位置合わせ治具１６ａに載置される。
続いて、ドリルやパンチングピン等（図示しない）を用いて、プラスチック回路基板２および放熱板３の所定の位置に鳩目７ｅの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける。
次に、図１９（ｃ）に示すように、位置合わせ用治具１６ａのガイドピン１４に載置された鳩目７ｅに放熱板３を押し入れた後、さらに、プラスチック回路基板２を押し入れる。その後、図１９（ｄ）に示すように、鳩目７ｅの端部を押圧体（図示せず）で押圧して、平面視して中空部の全周にわたってプラスチック回路基板２の上面部に押し広げる。これにより、プラスチック基板２および放熱板３が強固に接合されてなる接合体が形成される。このようにして作製された接合体をガイドピン１４から取り出すことで放熱型ＢＧＡパッケージ１ｈが作製される。
締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合に上記の方法により放熱型ＢＧＡパッケージを製造すれば、容易でかつ正確にプラスチック回路基板および放熱板、またはプラスチック回路基板および放熱板とともにダム用部材を機械的に接合することができる。また、安価な鳩目を使用し、外径を大きくしても先端部を押し広げるだけの僅かなプレス圧力で接合できるので、歩留りが低下することなく、接合強度の高い安価な放熱型ＢＧＡパッケージを作製することができる。さらに、プラスチック回路基板と放熱板との間には隙間が形成されるので、過熱があっても樹脂材中の水分は放出されてポップコーン現象が発生することはない。
図２０は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合のダム用部材を更に備える放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す。図２０に示すように、鳩目７ｅの柱状部に、上記の方法に従ってプラスチック回路基板２および放熱板３を押し入れた後、更に、プラスチック回路基板２および放熱板３の所定の位置の実質的に同じ位置に設けられた貫通孔を有するダム用部材１２を押し入れる。
この際、プラスチック回路基板２を放熱板３とダム用部材１２との間に挿入して接合させるのがよい。これは、鳩目７ｅの端部を押圧体で押圧してもプラスチック回路基板２の表面に直接鳩目７ｅの端部が接触しないので、プラスチック回路基板２の表面に発生するクラックや傷等を防止することができるからである。
図２１は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合の望ましい放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す図である。図２１に示すように、位置合わせ治具１６ｂは、上下方向に可動のガイドピン１４を支持台１５上の所定の位置に立設したものであり、接合時にはガイドピン１４が鳩目７ｅへの押圧に追随して下方向に移動するような構成のものが望ましい。例えば、位置合わせ用治具１６ｂの支持台１５にガイドピン１４を立設させるための穴１７を穿設し、ガイドピン１４は穴１７の中で上下に移動できる状態とするのがよい。しかも、例えば、ガイドピン１４と穴１７の底との間にバネ等の弾性体を装着させ、プラスチック回路基板２と放熱板３とを接合する、または、プラスチック回路基板２および放熱板３とともにダム用部材１２も接合する際に、ガイドピン１４が鳩目７ｅへの押圧に追随して下方向に移動して接合されるのがよい。ガイドピン１４への押圧が解除されると、ガイドピン１４はバネ等の弾性体によって押し上げられて移動し、初期の設定位置に戻る。
鳩目の端部を押圧する方法には特に制限がないが、荷重制御された押圧体で鳩目の端部を押圧するのが望ましい。この方法によれば、一定荷重以上の圧力がかからないので、プラスチック回路基板またはダム用部材にクラックや傷等を発生させることなく接合することができる。
締め付け部材としてチューブラリベットを使用する場合には、前記の方法を用いて放熱型ＢＧＡパッケージを製造してもよいが、特に、下記のような製造方法によるのが望ましい。
図２２は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す図である。図２２（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。
図２２（ａ）に示すように、まず、チューブラリベット７ｆの柱状部と実質的に同一の外径からなる１又は複数のガイドピン１４を上下方向に移動できるように支持台１５上の所定の位置に立設した位置合わせ用治具１６ｃを準備する。この位置合わせ用治具１６ｃは、例えば、支持台１５の穿設した穴にバネ等の弾性体を装着し、その上にガイドピン１４を挿入して設けたものであればよい。
続いて、ドリルやパンチングピン等（図示しない）を用いて、プラスチック回路基板２および放熱板３の所定の位置に鳩目７ｅの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設ける。
次に、図２２（ｂ）に示すように、位置合わせ用治具１６ｃの上面から突出して立設されたガイドピン１４に放熱板３の貫通孔をそれぞれの所定位置を合わせて押し入れた後、同様にプラスチック回路基板２の貫通孔をガイドピン１４に押し入れて、位置合わせ用治具１６ｃ上に載置する。
次に、図２２（ｃ）に示すように、チューブラリベット７ｆを、その中空形状の先端面がガイドピン１４の上端面に当接する状態で、チューブラリベット７ｆの鍔形状の端部を押圧体で押圧して、プラスチック基板２および放熱板３に挿入する。このとき、ガイドピン１４は、チューブラリベット７ｆへの押圧に追随して、位置合わせ用治具１６ｃの支持台１５に設けられた穴１７の内部に押し下げられる。
次に、図２２（ｄ）に示すように、ガイドピン１４は、下方向への移動を支持台１５の上面からガイドピン１４の上端部が僅かに（０ｍｍを超え２ｍｍ以下程度）突出した状態で停止させる。そして、チューブラリベット７ｆの鍔形状の端部を更に押圧して、支持台１５の上面から僅かに突出したガイドピン１４によりチューブラリベット７ｆの中空形状の端部を外側方向に押し広げる。
締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合に上記の方法により放熱型ＢＧＡパッケージを製造すれば、特段のかしめ部材を形成したり、ねじとナットで時間をかけて接合することなく、プラスチック回路基板２および放熱板３はチューブラリベット７ｆの鍔形状の端部と押し広げられた中空形状の端部により強固に接合される。また、小さな圧力のプレスでプラスチック回路基板および放熱板を接合できるので、プラスチック回路基板への打傷やソルダーレジスト膜のクラックがなく、容易で且つ強固に接合した放熱型ＢＧＡパッケージを作製することができる。
図２３は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合のダム用部材を更に備える放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す。図２３に示すように、所定の位置にチューブラリベット７ｆの柱状部の外径と実質的に同一の大きさの貫通孔を設けたダム用部材１２をプラスチック回路基板２および放熱板３とともにガイドピン１４に押し入れた後、チューブラリベット７ｆの鍔形状の端部を押圧してプラスチック基板２、放熱板３およびダム用部材１２を接合する。
この際、プラスチック回路基板２を放熱板３とダム用部材１２との間に挿入して接合するのがよい。これは、チューブラリベット７ｆの端部を押圧体で押圧してもプラスチック回路基板２の表面に直接チューブラリベット７ｆの端部が接触しないので、プラスチック回路基板２の表面に発生するクラックや傷等を防止することができるからである。
図２４は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の他の例を示す図である。図２４に示すように、位置合わせ治具１６ｃに立設されたガイドピン１４の上端部に面取り部を設け、面取り部を介してチューブラリベット７ｆの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック回路基板２および放熱板３、またはプラスチック回路基板２および放熱板３とともにダム用部材１２を接合するのがよい。このような面取り部を有するガイドピン１４であれば、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部が外側方向に押し広げ易いため、チューブラリベット７ｆによる接合を精度よく強固に行うことができる。
図２５は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の他の例を示す図である。図２５に示すように、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部を、放熱板３の貫通孔の底部表面側の外周部に切削や押圧により設けられた座ぐり部１８に押し広げるのがよい。
これにより、無理なくチューブラリベット７ｆの中空形状の端部を放熱板３の底部に押し曲げることができる。また、このようにして作製した放熱型ＢＧＡパッケージ１ｐは、チューブラリベット７ｆの端部を放熱板３の底部から突き出ることなく収納できるので、放熱板３の底部の平坦性を確保することができ、半導体チップ（図示せず）を精度よく放熱型ＢＧＡパッケージ１ｐに装着できる。なお、このような座ぐり部を有する放熱板は、図２５に示す例に限られることなく、締め付け部材として、例えば、リベット、ねじまたは鳩目を用いる場合にも使用することができる。
チューブラリベットを使用してプラスチック回路基板および放熱板を接合して放熱型ＢＧＡパッケージを製造する際には、下記の製造方法を採用してもよい。
図２６は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の他の例を示す図である。図２６（ａ）に示すように、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部を放熱板３の裏面側から放熱板３の貫通孔に挿入し、さらに、プラスチック回路基板２の貫通孔に挿入して、放熱板３上にプラスチック回路基板２を載置する。次に、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部をプレス機等の押圧体で押圧して、軸中心に対して外側方向に押し広げる。これにより、プラスチック回路基板２および放熱板３はチューブラリベット７ｆの中空形状の端部と鍔形状の端部とによって強固に接合されることとなる。
図２６（ｂ）に示すように、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部に、放熱板３およびプラスチック回路基板２に加えて、放熱板３やプラスチック回路基板２の所定の位置と実質的に同じ位置に設けられた貫通孔を有するダム用部材１２を重ね合わせた後、チューブラリベット７ｆの中空形状の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げることによりこれらを接合してもよい。また、図２６（ｃ）に示すように、放熱板３の貫通孔の底部表面側の外周部に座ぐり部１８を切削や押圧により設け、この座ぐり部にチューブラリベット７ｆの鍔形状の端部を装着させてもよい。
（Ｄ）第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法について
以下、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの製造する方法について、締め付け部材として鳩目を使用した場合を例にとって説明する。なお、締め付け部材は、鳩目に限られることはなく、リベット、ねじ、チューブラリベットまたはこれらに類する金属ピンのいずれを使用してもよい。
図２７は、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法における工程の一例を示す図である。図２７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。図２７（ａ）に示すように、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージ１ｑにおいて使用するプラスチック回路基板２は、例えば、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）やエポキシ樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性に優れた樹脂の表面に、銅箔２０を接合して形成するコア基材１９を基材として用いる。銅箔２０の両面または片面には、内装用となる信号用や、グランド用の配線パターンを、通常のフォトリソグラフィ法やエッチング等で形成する。この配線パターンの内の、例えば、グランド用の配線パターンがプラスチック回路基板の内部に設けられている回路パターン１３として用いられる。
続いて、図２７（ｂ）に示すように、コア基材１９の両面または片面に、例えば、シート上のプリプレグ２１を貼着し、さらに、その上に銅箔２０を重ねて熱圧着により多層に形成した後、鳩目７ｅを挿入するための貫通孔、ならびに上層および下層の配線パターンの導通を形成するためのスルーホール（図示せず）をドリルマシーンやレーザー等を用いて形成する。
次いで、図２７（ｃ）に示すように、プラスチック回路基板２の貫通孔、スルーホール（図示せず）の樹脂の壁面および銅箔２０の表面に、例えば、パラジウム等の触媒を塗布した後、ホルマリン等を還元剤とする強アルカリ浴で無電解銅めっきを行い、更に、例えば、硫酸銅、ピロリン酸等のめっき浴中で電解銅めっきを行い、銅めっき膜２２を形成する。この銅めっき膜２２は、内層用に形成されていて、プラスチック回路基板２の貫通孔を形成する際に端部が壁面に露出しした回路パターン１３と電気的に接続された状態となる。
そして、銅箔２０および銅めっき膜２２が形成された両面には、通常のフォトリソグラフィ法、エッチング等でプラスチック回路基板２の貫通孔の上面および下面の周縁部に設けられ、両面に形成される他の配線パターンとは断線した周縁部パターン（図示せず）、半田ボール接続用のパッド（図示せず）、ボンディングワイヤ接続用パッド（図示せず）等の配線パターンを形成する。更に、配線パターンの必要部分を開口部から露出させたソルダーレジスト膜（図示せず）を形成した後、半田ボール接続用パッドやボンディングワイヤ接続用にパッド等のめっき被膜を必要とする配線パターンにＮｉめっきおよびＡｕめっきを施してプラスチック回路基板２を作製する。
プラスチック回路基板２と接合する放熱板３は、例えば、銅板、銅合金板等に放熱特性に優れた金属板により形成され、プラスチック回路基板２と接合される面の反対面には、Ｎｉめっき等により酸化防止処理（耐酸化性処理）を施す。一方、プラスチック回路基板２と接合する面には、キャビティ（図示せず）底部の面と半導体チップとを接合するのに用いられるＡｇペーストや封止樹脂との密着性をよくするために、黒化処理等の化学処理による酸化銅層を形成するのがよい。そして、放熱板３には、鳩目７ｅを挿入するための貫通孔を、ドリルマシーン等によりプラスチック回路基板２に形成した貫通孔と実質的に同じ位置に、銅めっき膜２２を施した後に貫通孔の孔径と実質的に同じ大きさとなるように形成する。なお、放熱板３には、プラスチック回路基板２と接合する面の反対面に、鳩目７ｅの鍔形状の端部または接合時に押し広げられた中空形状の端部が収納できるように座ぐり部を切削加工等により形成しておくのがよい。
鳩目７ｅは、例えば、銅合金やステンレス等の耐食性に富む金属を基材とし、一方の端部が鍔形状となっているものがよい。更に、鳩目７ｅの外周部には、例えば、溶融した半田槽に鳩目７ｅを浸漬し、引き上げてから冷却することにより形成した半田２３が固着している。なお、図２７（ｄ）に示す例では、半田２３が鳩目７ｅの外面側のみに存在しているが、半田２３は、鳩目７ｅの内面側に存在していても何ら問題はない。
前述のとおり、鳩目に代えて、リベット、ねじ、チューブラリベット等の金属ピンを使用してもよい。これらの金属ピンを使用する場合でも、これらの外周部の表面には半田が固着されているものを使用する。
図２７（ｄ）に示すように、上記の製造方法で形成した放熱板３とプラスチック回路基板２とを重ね合わせ、これらのそれぞれに設けられた貫通孔に、半田２３を被覆した鳩目７ｅを連通させて挿入する。そして、例えば、一方の端部が鍔形状である鳩目７ｅを使用する場合には、他方の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック回路基板２と放熱板３とからなる接合体を機械的に形成する。また、鍔形状の端部を有しない鳩目７ｅを使用する場合には、両方の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック回路基板２と放熱板３とからなる接合体を機械的に形成する。
図２７（ｄ）に示すように、放熱板３の貫通孔の底部表面側の外周部に座ぐり部１８を切削や押圧により設け、この座ぐり部に鳩目７ｅの鍔形状の端部または押し広げられた中空形状の端部を装着させてもよい。このような座ぐり部１８を有する放熱板３であれば、半導体チップ（図示せず）を実装するときにパッケージ自体の傾きを防止できるとともに、放熱フィンを容易に取り付けることができる。
次いで、上記の接合体を過熱して、鳩目７ｅに被覆された半田２３を溶融させ、放熱板３およびプラスチック回路基板２を鳩目７ｅで半田２３を介して接合する。この際、放熱板３は、銅めっき２１、半田２３および鳩目７ｅを介してプラスチック回路基板２の内部に設けられている配線パターンの一部の回路パターン１３に電気的に接続される。
これにより、プラスチック回路基板２および放熱板３を容易に強固に接続することができ、しかも、鳩目７ｅを介することで、放熱板３をプラスチック回路基板２の回路パターン１３の一部と容易に電気的に接続することができるので、放熱板２を起因とする高周波ノイズの発生を防止した放熱型ＢＧＡパッケージ１ｑを作製することができる。
図２８は、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの他の製造方法により製造された放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図である。なお、以下に示す方法において使用するプラスチック回路基板２および放熱板３は上記と同じ方法により作製すればよい。
図２８に示すように、この製造方法により作製された放熱型ＢＧＡパッケージ１ｒは、プラスチック回路基板２および放熱板３とともに、ダム用部材１２が鳩目７ｅによって接合されている。ダム用部材１２は、例えば、銅合金やステンレス等の耐食性に富む板状の金属を基材とし、リング形状に形成されている。そして、ダム用部材１２には、鳩目７ｅを挿入するための貫通孔を、ドリルマシーン等によりプラスチック回路基板２に形成した貫通孔と実質的に同じ位置に、銅めっき膜２２を施した後に貫通孔の孔径と実質的に同じ大きさとなるように形成する。
次いで、放熱板３とプラスチック回路基板２とを重ね合わせ、更に、プラスチック回路基板２の上面にダム用部材１２を載置して、これらのそれぞれに設けられた貫通孔に、半田２３を被覆した鳩目７ｅを連通させて挿入する。そして、例えば、一方の端部が鍔形状である鳩目７ｅを使用する場合には、他方の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２からなる接合体を機械的に形成する。また、鍔形状の端部を有しない鳩目７ｅを使用する場合には、両方の端部を軸中心に対して外側方向に押し広げて、プラスチック回路基板２、放熱板３およびダム用部材１２からなる接合体を機械的に形成する。
次いで、上記の接合体を過熱して、鳩目７ｅに被覆された半田２３を溶融させ、放熱板３、プラスチック回路基板２およびダム用部材１２を鳩目７ｅで半田２３を介して接合させる。この際、放熱板３およびダム用部材１２はプラスチック回路基板２の内部に設けられている配線パターンの一部の回路パターン１３と銅めっき２１、半田２３および鳩目７ｅを介して電気的に接続される。
これにより、放熱板３に起因する高周波ノイズを防止するだけでなく、ダム用部材１２に起因する高周波ノイズも防止することができる放熱型ＢＧＡパッケージ１ｒを作製することができる。
産業上の利用可能性
第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージは、プリプレグ等の接合剤を使用しないため、前述の接合剤を用いることによる問題が発生することがなく、また、プラスチック回路基板および放熱板を機械的に接合されるので、プラスチック回路基板および放熱板の間に十分な接合強度が得られる。また、プラスチック回路基板に形成されたスルーホール内に充填されたソルダーレジスト膜の形成時に、樹脂材や接合剤に入り込んだ水分はプラスチック回路基板と放熱板との間のわずかな隙間から放出されるので、半田リフロー等の加熱によってポップコーン現象を起こすことなく、放熱型ＢＧＡパッケージを破壊するという問題が生じない。
特に、締め付け部材として鳩目またはチューブラリベットを使用した放熱型ＢＧＡパッケージであれば、かしめ部材、リベット、ねじを締め付け部材として使用する場合のような作製時間の長期化という問題が発生することがない。また、鳩目またはチューブラリベットの端部を押し曲げる際には、通常のリベットのように大きなプレス圧力を必要としないため、プラスチック回路基板に打傷が生じることがなく、ねじとナットにより締め付けのようなソルダーレジスト膜のクラックが発生することはない。
リング形状からなるダム用部材を更に使用した放熱型ＢＧＡパッケージであれば、放熱型ＢＧＡパッケージに半導体チップを封止する封止樹脂の流れ出しを防止することができる。また、リベット等の金属リングによる接合時にプラスチック回路基板にクラックや傷等が発生するのを防止することができる。
第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージは、プラスチック回路基板および放熱板、またはプラスチック回路基板、放熱板およびダム用部材を強固に接合することができる。また、放熱板または放熱板およびダム用部材はプラスチック回路基板の内部に設けられた回路パターンの一部と電気的に接続されるので、これらの部材に起因する高周波ノイズの発生を防止することができる。
特に、リベット等の締め付け部材として、その柱状部に半田を被覆させたものを使用すれば、プラスチック回路基板および放熱板、またはプラスチック回路基板、放熱板およびダム用部材をさらに強固に接合することができるとともに、上記の電気的接続を確実に行うことができるため、放熱板または放熱板およびダム用部材に起因する高周波ノイズの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１および図２は、従来例の放熱型ＢＧＡパッケージを示す図である。
図３から図５までは、締め付け部材としてかしめ部材を使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図である。いずれの図においても（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図６は、締め付け部材としてリベットを使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図７は、締め付け部材としてねじを使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図である。
図８から図１０までは、それぞれ一体形成されたかしめ部材、リベットおよびねじを使用してプラスチック回路基板および放熱板を接合する場合を示す図である。
図１１は放熱型ＢＧＡパッケージに半導体チップを搭載した半導体デバイスの例を示す図である。
図１２は、締め付け部材として鳩目を使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１３は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した第１の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１４は、ダム用部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１５は、ダム用部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージに半導体チップを搭載した半導体デバイスの例を示す図である。
図１６は、ダム用部材を備える放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図であり、（ａ）は締め付け部材としてねじを使用した場合を示し、（ｂ）は締め付け部材として鳩目を使用した場合を示し、（ｃ）は締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合を示す。
図１７および図１８はいずれも、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図である。いずれの図においても（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の破線部分の断面図を示す。
図１９は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法における工程を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。
図２０は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合であって、ダム用部材を更に備える放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す。
図２１は、締め付け部材として一方の端部が鍔形状である鳩目を使用した場合の望ましい放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す図である。
図２２は、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。
図２３から図２６までは、締め付け部材としてチューブラリベットを使用した場合の放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法の他の例を示す図である。
図２７は、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの製造方法における工程の一例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程における各部材の状態を示す。
図２８は、第２の発明に係る放熱型ＢＧＡパッケージの他の製造方法により製造された放熱型ＢＧＡパッケージの例を示す図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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