JPH0697318A

JPH0697318A - 半導体装置用配線基板

Info

Publication number: JPH0697318A
Application number: JP4246566A
Authority: JP
Inventors: Hideji Sagara; 秀次相楽
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体素子との接続用の微細なピッチを有す
る半導体装置用配線基板を得る。【構成】絶縁性基板の両面に導電性金属を積層した両
面金属積層基板から構成される半導体装置用配線基板に
おいて、絶縁性基体の一方の面に半導体素子との接続を
行う微細なピッチの内部配線が形成され、他方の面には
外部回路との接続用の外部配線および外部配線と一体の
外部端子が形成されており、表裏の内部配線と外部配線
は電気的接続孔を介して導電接続されており、内部配線
および外部配線はそれぞれ微細ピッチ加工、外部回路と
の接続用に優れた金属材料で形成した半導体装置用配線
基板。【効果】半導体素子および外部回路のそれぞれの接続
用に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】半導体装置用配線基板、特に多端
子を有するＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ等の半導体装
置の製造に好適な配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＭＰＵ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅ
ｓｓｏｒＵｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉ
ｒｃｕｉｔｓ）等をはじめとする多端子半導体装置を低
コストで製造する方法として４方向に延びた外部リード
を有するリードフレームを用いてエポキシ系樹脂にて封
止したプラスチックＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａ
ｃｋａｇｅ）あるいはプラスチックＱＦＪ（Ｑｕａｄ
ＦｌａｔＪ−ＬｅａｄＰａｃｋａｇｅ）等が多く用
いられている。このような従来型ＱＦＰ，ＱＦＪに用い
られている信号伝送、電源供給等の役割りを担うリード
フレームは、図７に示すように４２合金（４２％ニッケ
ル含有鉄系合金）あるいは４２合金に近い電気伝導率及
び剛性をを有する銅合金等の薄板をフォトエッチング法
などにより製造するものであり、半導体素子を搭載する
ためのダイパッド部６１、半導体素子とのボンディング
結線を行うためのインナーリード部６２、半導体素子と
の外部回路との接続を行うアウターリード部６３等によ
り構成されるものである。

【０００３】近年、半導体素子形成におけるリソグラフ
ィー技術の進展に伴い、半導体素子の集積度は高まると
ともに、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ等に代表される高機能半導体
素子の多端子化が進んでいる。この様な状況の中で、リ
ードフレームのインナーリードのピッチを小さなものと
することが必要となるが、フォトエッチング法による金
属薄板の加工では、ピッチの加工限界は板厚に依存し、
例えば板厚が０．１５０ｍｍの金属板の場合には、０．
２２０ｍｍピッチが半導体素子上の外部電極とのホンデ
ィング結線をなし得る平坦幅を確保できる最小ピッチと
なる。したがって、さらに半導体素子の多端子化に対応
するためには金属板厚さをより薄くするという対策によ
らざるをえない。

【０００４】インナーリードのピッチを小さくするため
に、金属板厚を薄くすると、取扱時における微細リード
部の曲がりを生じたり、外部回路との接続用に使用する
外部リードの平坦性を維持することが困難になる等の問
題点を生じる。現状では剛性が高い、すなわち変位が加
えられても変形が少ない４２合金の場合でも、板厚０．
１０ｍｍ程度が薄肉化の許容限界であり、０．１９０〜
０．２００ｍｍピッチ程度がインナーリードの限界とさ
れている。この様な問題点に対し、プラスチックＱＦ
Ｐ、ＱＦＪのインナーリードのピッチをより小さくする
ために、インナーリードとアウターリードを別々の部材
によって形成したリードフレームが提案されている。

【０００５】その一つは、図８（Ａ）に示すようにリー
ドフレームをガラストリアジン系のプリント配線板によ
って挟持し、プリント基板上に設けた配線パターン７１
へ、ダイパッド７２上に載置する半導体素子の外部電極
を結合し、配線パターンはスルーホール７３で電気的に
接続し、ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）
のように突出したアウターリード７４を形成したもので
ある。この方法によれば、インナーリードをプリント配
線板に積層した３５μｍの厚さの銅箔をエッチングする
ことによって形成できるため、リードの狭ピッチ化が図
れる等の特長を有している反面、あらかじめ形成したリ
ードフレームのプリント配線板のスルーホール形成部と
の正確な位置合わせが要求されることに加え、従来の多
層プリント配線板製造プロセスに加えてリードフレーム
の製造プロセスも必要となるため、製造プロセスが複雑
であることに加え、コストアップを招くという問題点を
有している。

【０００６】他の例として、図８（Ｂ）に示すようにイ
ンナーリード部をＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ
Ｂｏｎｄｉｎｇ）にて構成し、ダイパッドを持たない
リードフレーム７５とＴＡＢリード７６とを直接接続し
て半導体素子の多端子化に対応するといった技術の提示
もなされている。しかしながら、前述のプリント配線板
にてリードフレームをサンドイッチするものと同様に、
この方法によるリードフレームの構成にはＴＡＢの製造
プロセスとリードフレームの製造プロセスが独立してい
る上にさらに、お互いのリード同士を微細領域にて接続
する必要が生じるため、製造歩留まりの向上を図ること
が難しく、さらに製造コストの低減困難といった問題点
を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様に、従来の金属
板をフォトエッチング加工して形成するリードフレーム
にあっては、アウターリードの平坦性を維持した状態で
の、内部リードの狭ピッチ化は限界に達している。ま
た、インナーリード領域をプリント基板にて構成した
り、あるいはＴＡＢにて構成する方法にあっては、別部
材の製造プロセスを伴うため、工程が複雑化することに
加え、リードフレームの配線部とプリント基板上に形成
された回路部、あるいはＴＡＢリードとの微細領域での
接続工程を必要とするため、製造歩留まりの向上を図る
ことが困難などの問題点を有しており実用段階には至っ
ていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板の
両面に導電性金属を積層した両面金属積層基板から構成
される半導体用配線基板において、絶縁性基板の一方の
面に半導体素子の接続端子からのボンディングワイヤと
の接続用の内部配線が形成され、他方の面には外部回路
との接続用の外部配線が形成されており、外部配線は絶
縁性基板から外へ延びた外部回路との接続用端子と一体
に形成されており、内部配線と外部配線は絶縁性基板に
設けた電気的接続孔によって導電接続されている半導体
装置用配線基板である。

【０００９】さらに内部配線は、厚みの薄い金属によっ
て形成されており、外部配線は内部配線よりも厚み、あ
るいは剛性が大きな金属によって形成されたものであ
り、好ましくは内部配線は絶縁性基板に積層した銅箔の
エッチングによって形成したものであり、外部配線は絶
縁性基板に積層した内部配線よりも厚さ、剛性が大きな
銅箔、銅合金、４２合金などをエッチングするととも
に、絶縁性基板のエッチングにより外部配線の端部を絶
縁性基板の端部から張り出して外部回路との接続用の端
子としたものである。また、絶縁性基板には、ダイパッ
ド部もしくはダイパッド部を支持するポリイミド樹脂か
らなるフレキシブルな絶縁性基板が好ましい。

【００１０】

【作用】本発明の半導体装置用配線基板を用いて半導体
素子を組立れば、外部電極を多数有する半導体素子との
接続に対し容易に対応することが可能となる。また、内
部配線を電気電導性に優れた薄肉金属にて構成し、外部
配線を剛性の大きな金属板にて構成できるため、微細な
内部配線を有していながらも半導体装置の外部配線の平
坦性を維持することが可能であり、従来と同様の方法に
て半導体装置を扱うことができる。さらに、従来のプリ
ント配線板とリードフレームあるいはＴＡＢとリードフ
レームといった別部材を一体化するものに比べて本発明
の配線基板は製造プロセスを分けることなく構成可能で
あるため、製造プロセスが簡単となる。また、半導体装
置を製造した場合には、従来のプラスチックＱＦＰある
いはＱＦＪを構成するリードフレームに比べ、より大形
の半導体素子搭載用金属ダイパッドを任意の金属板によ
って形成することも可能であるため、効果的な放熱が可
能な半導体装置を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
詳細な説明を行う。図１は本発明の一実施例の半導体装
置用配線基板を示したものであり、図１（ａ）は平面図
を示し、図１（ｂ）についてそれぞれ示したものであ
る。半導体素子との導電接続用の内部配線１１は、絶縁
性基板１２の表面に積層された金属箔、例えば銅箔等の
電気伝導性の高い金属箔によって構成されている。絶縁
性基板には誘電率及び誘電損失の低い、例えばポリイミ
ド、ガラスポリイミドあるいはポリテトラフルオロエチ
レン等が使用される。内部配線の一方の端部は、ダイパ
ッド１３に載置する半導体素子の接続用端子との間で金
線等のワイヤボンディングによって導電接続される。絶
縁性基板の内部配線が形成される面との反対の面には、
外部配線１４が積層されており、外部配線は絶縁性基板
の周囲に延びる外部回路接続用の外部端子１５と一体に
形成されいる。

【００１２】外部配線および外部端子は、コバール、４
２合金等の鉄系合金、あるいは銅系合金等の剛性の大き
な金属板あるいは金属箔にて構成される。また、内部配
線と外部配線は絶縁性基板に形成した電気的接続孔１６
によって導電接続を形成している。さらに、外部端子１
５は外部端子支持用のリング状絶縁物１７を跨いで外方
向に突出形成されている。リング状絶縁物は内部回路お
よび外部回路を形成する絶縁性基体と同一の材料をはじ
め各種の材料を使用することができる。

【００１３】図２は、図１に示した半導体装置用配線基
板の裏面図を示したものである。絶縁性基板１２の内部
配線とは反対側に半導体素子搭載用のダイパッド１３を
設け、内部配線形成面に設けた開孔部に半導体素子を搭
載する場合には、電気的接続孔１６の内側の領域の大き
さのダイパッドを使用することが可能であるので、ダイ
パッドとして熱伝導率の優れた金属等を使用することに
よって効果的な放熱が可能となる。また、金属製のダイ
パッドに直接に熱伝導性の高い接着剤等を用いて半導体
素子を取り付けることによってより効果的な放熱が可能
である。

【００１４】図３は、本発明の半導体装置用配線基板を
用いて製造した半導体装置の一実施例を示す断面図であ
る。半導体素子１８上の外部電極１９と内部配線１１の
端部を金線、アルミニウム線等の金属細線２０で接続し
ており、外部端子１５はガルウイング状に折曲げられて
おり、外部端子には４２合金等のようにＪ型もしくはガ
ルウイング状に成形しても金属疲労を生じない材質のも
のが使用されている。

【００１５】図４には、他の半導体装置の実施例を示
す。内部配線１１の先端部分を絶縁性基板１２より突出
させてフィンガーリード２１を形成し、フィンガーリー
ド２１と半導体素子上の外部電極上に形成した突起電極
２２とを直接ボンディングするＴＡＢアセンブリ方式に
よって半導体装置を組み立てる場合を示している。

【００１６】以上の図１ないし図４では、外部端子支持
用のリング状絶縁物にて外部端子を支持し、リング状絶
縁物をモールディングの際のダムバーとすることを示し
たが、半導体装置の組立において、ダムバーを残すか否
かはいずれでもよく、さらにリング状絶縁物を形成して
もしなくてもいずれでも良い。また、本発明のリング状
絶縁物として絶縁性に優れた材料を使用したので、半導
体装置の組立後にも切断する必要がないばかりではな
く、半導体装置の外部端子の平坦性をより確実たらしめ
ることが可能である。

【００１７】さらに、本発明の半導体装置用配線基板
は、図１ないし図４に示すように、シングルチップパッ
ケージ用のＭＰＵ、ＡＳＩＣ等として説明したが、複数
の半導体素子を有する例えばＭＣＭ（ＭｕｌｔｉＣｈ
ｉｐＭｏｄｕｌｅ）を製造するための半導体装置用配
線基板としても使用することができる。このような半導
体装置に使用する場合には、絶縁性基板として、ガラス
ポリイミド、ポリテトラスフロオエチレン、ポリフェニ
レンオキサイド等高周波領域での誘電率、誘電損失の小
さい絶縁物を使用することによって、信頼性の高い高速
動作の半導体装置を提供することができる。

【００１８】次に、図５を示し、本発明の半導体装置用
配線基板の製造方法の一例を説明する。絶縁性基板とし
てポリイミド基板を用いて半導体装置用配線基板を製造
した例を示す。外部配線用金属として、大きさ５００ｍ
ｍ×５００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの４２合金を用い、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン溶媒中にピロメリット酸無水
物より合成したポリアミド酸固形分を３０重量％溶解し
たポリアミド酸ワニスを、４２合金板３１上にスクリー
ン印刷法にて塗布し、乾燥後の厚さが１０μｍのポリア
ミド酸塗布膜３２を形成した。一方、内部配線金属とし
て、大きさ５００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ０．０１８ｍ
ｍの圧延銅箔３３の片面に、４２合金と同様にポリアミ
ド酸ワニスをスクリーン印刷法にて乾燥後の厚さ１０μ
ｍのポリアミド酸塗布膜３４を得た（図５（ａ））。

【００１９】次に、図５（ａ）で得た両金属面を外側に
して、５０μｍのポリイミドフィルム３５を間に設け
て、１５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ²、２６０℃、１２０秒の
条件で加圧昇温を行い、ポリアミド酸の重合反応を促進
してポリイミドとし、金属を両面に積層したポリイミド
基板を得た（図５（ｂ））。

【００２０】得られた両面金属積層ポリイミド基板を、
０．５ｍｍ厚よりなるアルミ板にて挟持して、０．１ｍ
ｍ径ドリル３６（東芝タンガロイ製）を取りつけたドリ
ル加工機（オイレス工業製）の加工ステージにセットし
てスピンドル回転数８０，０００ｒｐｍ、ドリル送り速
度６．２ｍ／分の加工条件にて内部リードと外部リード
との接続を行うべき箇所に穴３７を設けた（図５
（ｃ））。

【００２１】ついで、穴あき両面金属ポリイミド基板
を、塩化パラジウム溶液によって処理した後に無電解銅
めっきを施し、さらに３０℃の硫酸銅浴中にて３Ａ／ｄ
ｍ²の電流密度で１０分間通電して厚さ１５μｍの金属
銅のスルーホール３８を形成した（図５（ｄ））。次
に、ネガ型ドライフィルムレジスト３９（モートン・イ
ンターナショナル製ラミナーＡＧ）を両面に積層し、半
導体素子搭載用ダイパッド部４０、外部配線形成用窓部
４１、窓部４２等を形成するためのパターンを形成し
た。（図５（ｅ））。

【００２２】レジストのパターンを形成した両面金属積
層ポリイミド基板を塩化第２鉄からなるエッチング液を
用いて金属部分に所定のパターンを形成した後に、アル
カリ剥離液を用いてドライフィルムレジストを剥離した
（図５（ｆ））。

【００２３】次に１Ｎ水酸化カリウムに調整した８０容
量％エタノール溶液中にて金属除去部より露出したポリ
イミド４３の溶解除去を行った（図５（ｇ））。さら
に、カチオン型電着レジスト４４を金属部部分の全域に
電気泳動によって被覆し、内部配線、外部配線、スルー
ホールランド部等の形成に必要な部分のレジストパター
ンを形成した（図５（ｈ））。

【００２４】また、図５（ｆ）にて実施した方法と同様
にレジストから露出した金属部分のエッチングを行な
い、内部配線４５、外部配線４６、半導体素子搭載用ダ
イパッド４７等を形成し、次いで、１０％水酸化ナトリ
ウム溶液からなるアルカリ剥離液を用いてレジスト除去
を行った（図５（ｉ））。この様にして製造を行った回
路基板（ｉ）に無電解ニッケルめっきを３μｍの厚さに
形成し、次いで電気金めっきを３μｍの厚さに行って金
属表面処理を施し、半導体装置用回路基板を完成した。

【００２５】また、本発明の半導体装置用配線基板に
は、両面の金属をエポキシ系接着剤あるいはアクリル系
接着剤を用いて絶縁性基体となるポリイミド、ポリアミ
ド、ガラスポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＴあるいはポリ
テトラフルオロエチレン等の耐熱性及び絶縁性を有した
絶縁物に貼りあわせて構成してもよいし、あるいは無接
着剤型片面ポリイミド基板（例えばＥＳＰＡＮＥＸ：新
日鐵化学製）のポリイミド面側に接着剤を用いて第２の
金属箔あるいは金属板を貼り合わせて構成してもよい。
内部配線となる銅箔等の電気伝導性に優れる金属箔を接
着剤を用いてポリイミド樹脂と貼り合わせた後、あるい
は片面銅箔ポリイミド基板の状態で、外部配線形成部と
なる金属及びポリイミド樹脂をパンチング除去して外部
リードの形成面となる第２の金属箔あるいは金属板を接
着剤を用いて貼りあわせることで本発明の配線基板を構
成できる。

【００２６】図６は、パンチングによってポリイミド樹
脂を除去して製造する方法を示す。銅箔５１を絶縁性基
板５２に、接着剤５３で積層し、絶縁性基板の他方の面
には、金属を積層用の接着剤層を形成した基板（図６
（ａ））を、金型５４で、窓部５５、導電接続用穴部５
６、外部配線形成用窓部５７を形成する（図６
（ｂ））。接着剤層に４２合金板５８を積層し（図６
（ｃ））、導電接続用穴部を残してレジストを５９を塗
布し、無電解めっきによって表裏の導電接続を形成する
（図６（ｄ））。

【００２７】次いで、レジスト５９を除去し、以降の操
作は図５（ｉ）と同様に表裏にエッチングパターン形成
用のレジストを塗布して、内部配線、外部配線をエッチ
ングによって形成して、配線基板を形成する。絶縁性基
板の除去は、金型を使用した方法以外にも、エキシマレ
ーザ等を使用して除去する方法等によっても形成するこ
とができる。

【００２８】さらに、半導体素子が消費する電力が大き
い場合には、半導体素子搭載部となる金属ダイパッド部
を、外部配線用の金属とは別の熱伝導性の高い金属にて
構成し、本発明の半導体装置用回路基板の製造後あるい
は製造過程の一部において貼り合わせるなどして本半導
体装置用回路基板を完成させてもよい。また、本発明の
回路基板における配線部の製造方法は、本実施例にて示
したエッチングのように不要な部分を除去する方法に限
らず、無電解めっき、スパッタリングリング等の成膜手
段によって、配線部を形成したり、あるいはこのような
成膜手段によって形成した配線部に、さらに電気めっき
等の方法によって、所定の厚さの配線部を形成しても良
い。

【００２９】

【発明の効果】本発明の半導体装置用配線基板は、微細
なピッチで形成することが必要な内部配線用金属と、機
械的強度等を要求される外部配線用金属を絶縁性基体の
両面に、形成してそれぞれをエッチングすることによっ
て配線部分を形成し、内部配線と外部配線を電気的接続
孔によって導電接続したので、内部配線の微細加工と外
部配線および外部配線と一体の外部端子の剛性を高く維
持することができる。その結果、極めて微細な内部配線
を有する配線基板でありながら、半導体装置の組み立て
後の取扱い性も良く、特に外部端子部をガルウイング状
に成形した後の端子の同一平面性を保持するのに十分な
強度を有する半導体装置を提供しえるため、外部端子と
回路基板とのはんだ付けを行う上での信頼性を維持する
ことができる。また、ファインピッチ化に好適なＴＣＰ
（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）の利点
と、外部リードの高硬度を有するリードフレームの利点
を合わせ持つ特長を有する配線基板を容易に製造できる
という特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の半導体装置用回路基板の平
面図及び断面図を示したもの。

【図２】図１の実施例の半導体装置用回路基板の裏面図
を示したもの。

【図３】本発明の半導体用配線基板を使用した半導体装
置の断面図を示したもの。

【図４】半導体装置用回路基板の他の実施例を示した正
面図及びこれを用いた半導体装置の断面図をしめす。

【図５】本発明の半導体装置用回路基板の製造方法の一
例を示した図。

【図６】本発明の半導体装置用回路基板の製造方法の他
の例を示した図。

【図７】従来のリードフレームの平面図。

【図８】従来のプラスチックＱＦＰ、ＱＦＪ用のプリン
ト基板とリードフレームとを組み合わせたもの。

【符号の説明】

１１…内部配線、１２…絶縁性基板、１３…ダイパッ
ド、１４…外部配線、１５…外部端子、１６…導電接続
孔、１７…リング状絶縁物、１８…半導体素子、１９…
外部電極、２０…金属細線、２１…フィンガーリード、
２２…突起電極、３１…４２合金板、３２…ポリアミド
酸塗布膜、３３…圧延銅箔、３４…ポリアミド酸塗布
膜、３５…ポリイミドフィルム、３６…ドリル、３７…
穴、３８…スルーホール、３９…ネガ型ドライフィルム
レジスト、４０…半導体素子搭載用ダイパッド部、４１
…外部配線形成用窓部、４２…窓部、４３…ポリイミ
ド、４４…カチオン型電着レジスト、４５…内部配線、
４６…外部配線、４７…半導体素子搭載用ダイパッド、
５１…銅箔、５２…絶縁性基板、５３…接着剤、５４…
金型、５５…窓部、５６…導電接続用穴部、５７…外部
配線形成用窓部、５８…４２合金板、５９…レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｑ 6921−4Ｅ // Ｃ２３Ｆ 1/02 8414−4Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板の両面に導電性金属を積層し
た両面金属積層基板から構成される半導体装置用配線基
板において、半導体素子の搭載部、半導体素子との接続
用の内部配線を絶縁性基板の一方の面に有し、他方の面
には外部回路との接続用の外部配線および外部配線と一
体の外部回路との接続用の外部端子を有し、内部配線と
外部配線とは絶縁性基板に設けた電気的接続孔を介して
導電接続を形成したことを特徴とする半導体装置用配線
基板。
【請求項２】内部配線用の金属と外部回路用の金属
は、厚さまたは材質が異なる金属であって、外部回路用
の金属は内部配線用金属に比べて厚みが厚い金属もしく
は剛性が大きな金属であることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置用配線基板。
【請求項３】絶縁性基体がポリイミド樹脂、内部配線
用の金属が銅もしくは銅合金であり、外部配線用の金属
が銅合金、ニッケル鉄系合金であることを特徴とする請
求項１もしくは２のいずれかに記載の半導体装置用配線
基板。