JP4841609B2 - 配線基板製造用金型およびこれを用いた配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は配線基板製造用金型およびこれを用いた配線基板の製造方法、特に、多層基板の実装面に、半導体素子実装用開口部を備えた環状補強枠を一体に樹脂成形できる配線基板製造用金型に関する。

従来、図１２に図示するように、半導体素子などの実装効率を高めるためにコア層を有しない多層基板（以下、「コアレス多層基板」という）１の使用が提案されている。このようなコアレス多層基板１は、コア層なしでビルドアップ層を形成するとともに、その中央に半導体素子２を実装している。しかし、前記コアレス多層基板１だけではヤング率が低く、変形しやすい。このため、実装面にスティフナーと呼ばれる金属製の補強板３を取り付けて配線基板４としている（参考文献１参照）。
特開２００５−３０２９２４号公報

しかしながら、前述の配線基板４では、樹脂製多層基板１と金属製補強板３との熱膨張係数の差が大きいので、配線基板４に反り，捩れ等が生じやすい。
また、別体の金属製補強板３を取り付けるので、重くなるとともに、生産性が低く、生産コストが高い。
さらに、通常、前述の配線基板４では、半導体素子２が発する熱を放散させるための放熱板５を積み重ねることが多く、前記金属製補強板３を接着剤で多層基板４に接着一体化する。このため、前記金属製補強板３の厚さ方向の寸法精度にバラツキが生じやすく、放熱板５の取付作業に手間がかかるという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、反り，捩れ等の変形が生じにくく、軽量で生産性が高いとともに、厚さ方向の寸法精度にバラツキのない配線基板を製造できる金型を提供することを課題とする。

本発明にかかる配線基板製造用金型は、前記課題を解決すべく、一対の金型で多層基板を挟持するとともに、前記多層基板の実装面に接合する金型の接合面に形成したキャビティに樹脂を注入，固化して成形する配線基板製造用金型であって、多層基板の実装面に環状補強枠を一体成形するための環状キャビティを設けるとともに、前記環状キャビティの内周縁部に沿って形成した環状クランプ部のクランプ面に、樹脂溜まり部を設けた構成としてある。

本発明によれば、多層基板の実装面に環状補強枠を樹脂で一体成形した配線基板が得られる。そして、多層基板と環状補強枠とはいずれも樹脂で形成されるので、熱膨張係数を揃えやすく、熱膨張係数の差が小さいので、反り，捩れ等が生じにくい。
また、コアレス多層基板に一体成形される環状補強枠は樹脂成形品であるので、前述の金属製補強板よりも軽量であるとともに、生産性が高く、製造コストの低い配線基板が得られる。

さらに、前記環状補強枠をコアレス多層基板に樹脂で一体成形するので、厚さ方向の寸法精度が高く、バラツキが小さい。このため、例えば、半導体素子に放熱板を積み重ねて一体化する場合であっても、不陸が少なく、接続作業が容易な配線基板が得られる。

そして、本発明によれば、樹脂成形する際の多層基板と金型のクランプ部との間に生じる毛細管現象による樹脂漏れを、前記樹脂溜まり部が阻止する。このため、環状補強枠の内側における半導体素子の実装領域内に樹脂漏れがなく、歩留まりを改善できる配線基板製造用金型が得られる。

本発明に係る他の配線基板製造用金型は、前記課題を解決すべく、一対の金型で多層基板を挟持するとともに、前記多層基板の実装面に接合する金型の接合面に形成したキャビティに樹脂を注入，固化して成形する配線基板製造用金型であって、多層基板の実装面に環状補強枠を一体成形するための環状キャビティを設けるとともに、前記環状補強枠を形成する環状キャビティの内周縁部に、樹脂溜まり部を設け構成としてある。

本発明によれば、樹脂成形する際の多層基板と金型のクランプ部との間に生じる毛細管現象による樹脂漏れを樹脂溜まり部が阻止する。このため、環状補強枠の内側における半導体素子の実装領域内に樹脂漏れがなく、歩留まりを改善できる配線基板製造用金型が得られる。

本発明に係る実施形態としては、樹脂溜まり部が、環状であってもよい。
本実施形態によれば、クランプ部のクランプ面が環状の樹脂溜まり部で仕切られるので、樹脂漏れを確実に防止でき、より一層歩留まりを改善できる。

本発明の異なる実施形態としては、環状キャビティの外周縁部に連通するエアベントを設けておいてもよい。
本実施形態によれば、エアベントを介して環状キャビティ内の空気を外部に排出できるので、環状補強枠の成形に欠けが生ぜず、スムーズな成形作業が可能になる。

本発明の新たな実施形態としては、多層基板の実装面の裏面に圧接する金型の接合面のうち、エアベントに対応する位置に、空気抜き用溝部を形成しておいてもよい。
本実施形態によれば、エアベントに対応する位置に空気抜き用溝部を形成してあるので、前記空気抜き用溝の直上に位置する多層基板の一部が弾性変形することにより、環状キャビティ内の空気をより一層スムーズに排出できる。

本発明に係る別の実施形態としては、多層基板の実装面の裏面に圧接する金型の接合面のうち、樹脂溜まり部に交差する位置に、空気抜き用凹部を形成しておいてもよい。
本実施形態によれば、空気抜き用凹部の直上に位置する多層基板の一部が弾性変形することにより、環状キャビティ内の空気が外部に排出される。そして、樹脂が外部に流出しようとすると、樹脂溜まり部に樹脂が捕捉されて固化するので、半導体素子の実装領域内に樹脂の侵入がなく、歩留まりをより一層改善できる。

本発明に係る配線基板の製造方法としては、前述の配線基板製造用金型で配線基板を製造する工程からなる。

本発明によれば、多層基板と環状補強枠とはいずれも樹脂で形成されるので、熱膨張係数の差が小さく、両者を揃えやすいので、反り，捩れ等が生じにくい配線基板が得られる。
また、コアレス多層基板に一体成形される環状補強枠は樹脂製品であるので、別体の金属製補強板よりも軽量であるとともに、生産性が高く、製造コストの低い配線基板が得られる。
さらに、前記環状補強枠をコアレス多層基板に樹脂で一体成形するので、厚さ寸法の精度が高い。このため、例えば、半導体素子に放熱板を積み重ねて一体化する場合であっても、不陸が少なく、接続作業が容易な配線基板が得られるという効果がある。

本発明にかかる樹脂封止金型の実施形態を図１ないし図１１の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図７に示すように、樹脂封止装置１０に搭載される樹脂封止用金型に適用した場合である。

前記樹脂封止装置１０は、基台１１に固定した下固定プラテン１２と、前記下固定プラテン１２の隅部に立設した４本のタイバー１３の上端部に固定した上固定プラテン１４と、前記下，上固定プラテン１２，１４の間を前記タイバー１３を介して上下動可能に組み付けられた可動プラテン１５と、で構成されている。

前記上固定プラテン１４の下面には、下面に上型チェス３０をスライド嵌合した上型モールドベース１６（図２）が固定されている。前記上型チェス３０は、取っ手３０ａを介して前記上型モールドベース１６から引き出すことにより、交換可能となっている。

一方、前記可動プラテン１５はトグル機構１７を介して上下動するように支持されている。前記トグル機構１７は、サーボモータ１８が回動するタイミングベルト１９を介してボールネジ２０を回動することにより、クランク２１を伸縮させて前記可動プラテン１５を上下動させる。さらに、前記可動プラテン１５の上面には、上面に下型チェス４０をスライド嵌合した下型モールドベース２２（図２）が搭載されている。前記下型チェス４０は、取っ手４０ａを介して前記下型モールドベース２２から引き出すことにより、交換可能となっている。

前記上型チェス３０は、図３Ａに示すように、上ホルダーベース３１の下面にカルブロック３２を間にして上キャビティブロック３３，３３が配設されている。前記上キャビティブロック３３には、格子状キャビティ３４が設けられている。一方、前記カルブロック３２には隣り合う格子状キャビティ３４を連通するように複数のランナー３５が並設されている。また、図４に示すように、前記格子状キャビティ３４は、その内周縁部に環状のクランプ部３６を形成してあるとともに、前記クランプ部３６のクランプ面に環状の樹脂溜まり部３６ａを形成してある（図７）。さらに、前記格子状キャビティ３４の外周縁部には、前記格子状キャビティ３４に連通する複数のエアベント３７が所定のピッチで並設されている。なお、図３，図４における３８は実装される半導体素子の大きさを示している。

前記下型チェス４０は、図３Ｂに示すように、下ホルダーベース４１の上面にポットブロック４２を間にして一対の下キャビティブロック４３，４３を配設してある。前記ポットブロック４２には所定のピッチでポット４４が形成されている。また、図５に示すように、前記下キャビティブロック４３には、その外側縁部のうち、前記上キャビティブロック３３のエアベント３７に対応する位置に空気抜き溝４５を形成してある。なお、図３，図４における４６は実装される半導体素子の大きさを示している。

図６は前記樹脂封止装置１０で樹脂封止した配線基板５１を示し、フレキシブルな樹脂製コアレス多層基板５２の上面には格子状の環状補強枠５３が形成されているとともに、前記環状補強枠５３，５３が上キャビティブロック３３のランナー３５内で残存，固化した樹脂部３５ａで接続されている。
なお、説明の便宜上、図６Ａにおける樹脂製コアレス多層基板５２には、前記上キャビティブロック３３のエアベント３７、前記下キャビティブロック４３の空気抜き用溝４５をハッチングで図示してある。また、図６Ａにおける矢印は樹脂の流れを示している。さらに、図６Ａ，６Ｂの樹脂製コアレス多層基板５２には、後工程で実装される半導体素子５０を２点鎖線で示してある。

次に、樹脂封止工程を説明する。
まず、トグル機構１７を駆動することにより、可動プラテン１５を上昇させて上型チェス３０の下面に下型チェス４０の上面を接合し、図示しない樹脂製コアレス多層基板５２を挟持する。そして、下型モールドベース２２内に配置したシリンダーブロック２３を押し上げることにより、ポット４４内に挿入した図示しないタブレット形状の熱硬化性樹脂を加熱，押圧し、溶融した熱硬化性樹脂をランナー３５を介して格子状キャビティ３４内に注入，固化させる。格子状キャビティ３４に溶融した熱硬化性樹脂を注入したときに、上キャビティブロック３３のクランプ部３６とコアレス多層基板５２との間の隙間に、毛細管現象で溶融した熱硬化性樹脂が侵入しても、樹脂溜まり部３６ａで熱硬化性樹脂が捕捉され、固化する。このため、半導体素子５０の実装領域内に溶融樹脂が付着することがなく、歩留まりを改善できるという利点がある。

そして、前記トグル機構１７を逆方向に駆動すると、下型チェス４０を下降させつつ、上型チェス３０内の図示しないエジェクタピンが格子状キャビティ３４から環状補強枠５３を突き出し、配線基板５１が上キャビティブロック３３から分離する。

第２実施形態は、図８ないし図１０に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は、図９に示すように、前記下キャビティブロック４３の接合面のうち、上キャビティブロック３３の樹脂溜まり部３６ａと交差し、かつ、格子状キャビティ３４と部分的に重なり合う位置に空気抜き用凹部４７を設けた点である。特に、前記空気抜き用凹部４７は、図８Ａに示すように、溶融樹脂の流れのうち、終末の合流点に設けてある。このため、格子状キャビティ３４内の空気を外部に効率的に排出できるという利点がある。
なお、前記空気抜き用凹部４７は、溶融樹脂の終末の合流点に必ずしも設ける必要はなく、例えば、格子状キャビティ３４と部分的に重なり合う位置に設けてもよい。

本実施形態によれば、図１０に示すように、格子状キャビティ３４に溶融樹脂を充填した場合に、空気抜き用凹部４７の直上に位置するコアレス多層基板５２の一部が、空気抜き用凹部４７側に弾性変形することにより、格子状キャビティ３４内の空気が外部により一層排出され易くなる。
また、充填した溶融樹脂が外部に流出しようとすると、樹脂溜まり部３６ａに溶融樹脂が捕捉され、半導体素子５０の実装領域内に溶融樹脂が付着することがないので、歩留まりを改善できるという利点がある。

第３実施形態は、図１１に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は、格子状キャビティ３４の内周縁部を面取りすることにより、樹脂溜まり部３６ｂを形成した点である。

本実施形態によれば、格子状キャビティ３４の内周縁部を面取りすることによって樹脂溜まり部３６ｂを形成してあるので、上キャビティブロック３３の製造が容易になるという利点がある。
また、本実施形態によれば、格子状キャビティ３４の内周縁部を面取りすることにより、樹脂製コアレス多層基板５２を上キャビティブロック３３と下キャビティブロック４３とで挟持した際に生じるおそれのある樹脂製コアレス多層基板５２の損傷を防止できるという利点がある。

前述の実施形態では、トグル機構を駆動して樹脂製コアレス多層基板を挟持する場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、下型キャビティブロックを油圧シリンダー内に挿通したピストンで支持し、前記油圧シリンダーで前記下型キャビティブロックをスライドさせることにより、前記樹脂製コアレス多層基板を挟持してもよい。油圧シリンダーにて前記樹脂製コアレス多層基板を挟持することにより、挟持圧力の調整が容易になるという利点がある。

本発明に係る配線基板製造金型では、半導体素子を後付けする場合について説明したが、半導体素子を実装したコアレス多層基板に環状補強枠を一体成形してもよい。

本発明に係る配線基板製造用金型の第１実施形態を搭載した樹脂封止装置の概略正面図である。 前記配線基板製造用金型の全体構成を示す分解斜視図である。 図３Ａは前記配線基板製造用金型である上型チェスの底面図、図３Ｂは下型チェスの平面図である。 図３Ａの部分拡大図である。 図３Ｂの部分拡大図である。 図６Ａおよび図６Ｂは配線基板の正面図および縦断面図である。 図７Ａおよび図７Ｂは第１実施形態に係る上型チェスおよび下型チェスによる成形過程を示す図４および図５のVII-VII線断面図である。 図８Ａおよび図８Ｂは第２実施形態に係る配線基板の正面図および縦断面図である。 第２実施形態に係る下型チェスの部分拡大図である。 図１０Ａないし図１０Ｃは第２実施形態に係る上型チェスおよび下型チェスによる成形過程を示す断面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは第３実施形態に係る上型チェスおよび下型チェスによる成形過程を示す断面図である。 従来例に係る配線基板の断面図である。

３０：上型チェス
３１：上ホルダーベース
３３：上キャビティブロック
３４：格子状キャビティ
３６：クランプ部
３６ａ，３６ｂ：樹脂溜まり部
３７：エアベント
４０：下型チェス
４１：下ホルダーベース
４３：下キャビティブロック
４５：空気抜き溝
５０：半導体素子
５１：配線基板
５２：コアレス多層基板
５３：環状補強枠

Claims (7)

1. 一対の金型で多層基板を挟持するとともに、前記多層基板の実装面に接合する金型の接合面に形成したキャビティに樹脂を注入，固化して成形する配線基板製造用金型であって、
   多層基板の実装面に環状補強枠を一体成形するための環状キャビティを設けるとともに、前記環状キャビティの内周縁部に沿って形成した環状クランプ部のクランプ面に、樹脂溜まり部を設けたことを特徴とする配線基板製造用金型。
2. 一対の金型で多層基板を挟持するとともに、前記多層基板の実装面に接合する金型の接合面に形成したキャビティに樹脂を注入，固化して成形する配線基板製造用金型であって、
   多層基板の実装面に環状補強枠を一体成形するための環状キャビティを設けるとともに、前記環状補強枠を形成する環状キャビティの内周縁部に、樹脂溜まり部を設けたことを特徴とする配線基板製造用金型。
3. 樹脂溜まり部が、環状であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板製造用金型。
4. 環状キャビティの外周縁部に連通するエアベントを設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の配線基板製造用金型。
5. 多層基板の実装面の裏面に圧接する金型の接合面のうち、エアベントに対応する位置に、空気抜き用溝部を形成したことを特徴とする請求項４に記載の配線基板製造用金型。
6. 多層基板の実装面の裏面に圧接する金型の接合面のうち、樹脂溜まり部に交差する位置に、空気抜き用凹部を形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の配線基板製造用金型。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の配線基板製造用金型で配線基板を製造することを特徴とする配線基板の製造方法。

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