專利名稱：散熱型bga封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在塑料電路襯底的單面上具有散熱板，在中央部具有空腔的散熱型BGA封裝及其制造方法。
背景技術(shù)：
伴隨著近年來的半導(dǎo)體芯片的高集成化，對于半導(dǎo)體用封裝的高密度化、高速化、多端子化等的要求日益高漲，為了滿足這種要求，就需要BGA(球格陣列)型的封裝。所謂BGA封裝是在下表面配置了多個由焊錫孔球構(gòu)成的連接端子的表面安裝類型的封裝。為了解決伴隨著最近的高性能化而產(chǎn)生的半導(dǎo)體芯片的發(fā)熱量增大問題，開發(fā)了在塑料電路襯底上接合了散熱板的下腔的散熱型BGA封裝。
如圖1所示，以往的散熱型BGA封裝1a是在中央部具有切口空間的塑料電路襯底2上通過半固化浸膠物和粘接劑等接合劑4，通過加熱、加壓接合由銅和銅合金等構(gòu)成的散熱板3，來形成空腔5。
如圖2所示，在其他以往的散熱型BGA封裝1b中，在塑料電路襯底2和散熱板3之間，還設(shè)置有在俯視圖中與塑料電路襯底具有相同尺寸的由銅和銅合金等構(gòu)成的金屬板6。塑料電路襯底2和板6、金屬板6和散熱板3通過半固化浸膠物和粘接劑等接合劑4，通過加熱、加壓接合在一起。
圖中雖然未顯示，但是這些散熱型BGA封裝在空腔5上芯片焊接了半導(dǎo)體芯片，并在塑料電路襯底和半導(dǎo)體芯片之間進行了引線接合，然后用密封樹脂密封半導(dǎo)體芯片，再在塑料電路襯底的表面上安裝焊錫球，作為半導(dǎo)體裝置使用。
在與散熱板的半固化浸膠物等結(jié)合劑的接合面上，為了提高接合強度，用被稱作黑化處理的氧化處理法等進行粗糙化處理，由于固著效果，而提高了機械的接合強度。
但是，在這些散熱型BGA封裝中，存在著以下所述尚未解決的問題。
(I)由于關(guān)閉在結(jié)合劑中的空隙和結(jié)合劑厚度的偏移，有可能使接合強度下降。
(II)因為對結(jié)合劑加熱、加壓來進行接合，所以有時結(jié)合劑會流到空腔內(nèi)，導(dǎo)致成品率下降。
(III)在塑料電路襯底上形成的通孔內(nèi)，填充樹脂來形成焊錫抗蝕膜，但是此時，進入樹脂的水分、進入結(jié)合劑的水分由于焊錫回流等的加熱，在和散熱板之間失去了放出的空間，引起所謂的爆裂現(xiàn)象，有時會破壞散熱型BGA封裝。
(IV)伴隨著近年來的時鐘頻率的高頻化，當(dāng)務(wù)之急是處理在封裝內(nèi)部發(fā)生的噪聲和來自封裝外部的噪聲，但是在所述以往的散熱型BGA封裝中，都未對散熱板采取應(yīng)對噪聲的措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的如以下所述。
第一目的在于提供不使用半固化浸膠物等結(jié)合劑，機械地接合塑料電路襯底和散熱板的散熱型BGA封裝。
第二目的在于提供機械地接合塑料電路襯底和散熱板，并且采取了噪聲對策的散熱型BGA封裝。
第三目的在于提供所述第一散熱型BGA封裝的制造方法。
第四目的在于提供所述第二散熱型BGA封裝的制造方法。
本發(fā)明以下述(i)、(ii)的散熱型BGA封裝、以及下述從(iii)到(vi)的散熱型BGA封裝的制造方法為主旨。(i)是在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝，具有接合塑料電路襯底和散熱板的緊固構(gòu)件。下面，把有關(guān)該封裝的發(fā)明稱作“第一發(fā)明”。
作為以上所述緊固構(gòu)件，能使用例如鉚接構(gòu)件、鉚釘、螺釘、扣眼、空心鉚釘?shù)取Ｔ谑褂勉T接構(gòu)件、鉚釘或者螺釘時，也可以把這些緊固構(gòu)件與散熱板一體形成。本發(fā)明的散熱型BGA封裝最好具有由緊固構(gòu)件固定的閉合用構(gòu)件。
(ii)是在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制散熱板的散熱型BGA封裝，具有接合塑料電路襯底和散熱板的緊固構(gòu)件，在塑料電路襯底的內(nèi)部設(shè)置了電路圖案，在該電路圖案的一部分上，通過緊固構(gòu)件電連接有散熱板。下面，把有關(guān)該封裝的發(fā)明稱作“第二發(fā)明”。
所述(ii)的散熱型BGA封裝具有由緊固構(gòu)件固定的閉合用構(gòu)件，該閉合用構(gòu)件和散熱板最好通過緊固構(gòu)件與電路圖案的一部分電連接。而且，緊固構(gòu)件最好通過焊錫與塑料電路襯底以及散熱板、或塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件接合。
作為所述的緊固構(gòu)件能使用例如鉚接構(gòu)件、鉚釘、螺釘、扣眼、空心鉚釘?shù)取?br> 通過在所述的(i)或(ii)中的任意一項所述的散熱型BGA封裝上大在半導(dǎo)體芯片，就能制造解決了所述的從(I)到(IV)的問題的半導(dǎo)體裝置。
(iii)是所述第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法，即通過一方的端部為凸緣形狀的扣眼，在下述的從(1)到(5)的步驟中，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝的制造方法。
(1)準備在支撐臺上的給定位置直立設(shè)置了由比扣眼的中空部的內(nèi)徑小的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷的對位用夾具的步驟；(2)通過把扣眼插入導(dǎo)銷中，把扣眼搭載在對位夾具上的步驟；(3)在塑料電路襯底和散熱板的給定位置上設(shè)置與扣眼的柱狀部外徑實質(zhì)上大小相同的通孔的步驟；(4)在搭載在對位用夾具上的扣眼上壓入設(shè)置在塑料電路襯底和散熱板上的通孔的步驟；(5)用按壓體按壓扣眼的端部，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟。
在所述(iii)的散熱型BGA封裝的制造方法中，最好包含把在給定的位置設(shè)置了與扣眼的柱狀部的外徑實質(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起，按入對位夾具上搭載的扣眼中，用按壓體按壓扣眼的端部，接合塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件的步驟。所述的對位夾具中，最好在支撐臺上的給定的位置直立設(shè)置了上下可動的導(dǎo)銷，并且在接合時，隨著對導(dǎo)銷的按壓，能上下移動。
(iv)是所述第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法，即通過空心鉚釘，在以下所述(1)到(5)的步驟中，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝的制造方法。
(1)準備在支撐臺上的給定位置直立能上下移動地設(shè)置了由與空心鉚釘?shù)闹鶢畈繉嵸|(zhì)上相同的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷的步驟。
(2)在塑料電路襯底和散熱板的給定的位置設(shè)置與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康牡耐鈴綄嵸|(zhì)上同一尺寸的通孔的步驟；(3)把塑料電路襯底和散熱板壓入導(dǎo)銷，搭載在對位夾具上的步驟；(4)在其中空形狀的頂端面與導(dǎo)銷的上端面接觸的狀態(tài)下，按壓空心鉚釘?shù)亩瞬?，在插入塑料電路襯底的通孔和散熱板的通孔中的同時，使導(dǎo)銷向下移動的步驟；(5)在使上端部從支撐臺上突出的狀態(tài)下，使導(dǎo)銷的向下移動停止，再按壓空心鉚釘?shù)耐咕壭螤畹亩瞬?，使中空形狀的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟。
在所述的(iv)所示的散熱型BGA封裝的制造方法中，最好包含把在給定的位置設(shè)置了與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起，按入對位夾具上搭載的扣眼中后，按壓空心鉚釘?shù)耐咕壭螤畹亩瞬?，接合塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件的步驟。
最好在直立設(shè)置在所述對位夾具上的導(dǎo)銷的上端部設(shè)置倒角部，通過倒角部使空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬繉τ谳S心向外側(cè)擴展。另外，空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬孔詈迷谠O(shè)置在散熱板的通孔的底部表面一側(cè)的外周部的锪孔部中擴展。
(v)是所述第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法，即通過空心鉚釘，在以下所述(1)到(3)的步驟中，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝的制造方法。
(1)在塑料電路襯底以及散熱板的給定位置上設(shè)置與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的步驟；(2)把空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬繌纳岚宓牡撞勘砻嬉粋?cè)插入散熱板上設(shè)置的通孔中，把塑料電路襯底搭載在散熱板上的步驟；(3)按壓空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬浚蛊鋵τ谳S心向外側(cè)擴展，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟；在所述(v)所示的散熱型BGA封裝的制造方法中，最好包含把在給定的位置設(shè)置了與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起，在空心鉚釘上插入，按壓空心鉚釘，接合接合塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件的步驟。另外，最好把空心鉚釘?shù)耐咕壭螤畹亩瞬堪惭b在設(shè)置在散熱板的通孔的底部表面一側(cè)的外周部上的锪孔部18中。
(vi)是所述第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法，即通過鉚釘，在以下所述(1)到(5)的步驟中，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝的制造方法。
(1)在塑料電路襯底的內(nèi)部設(shè)置電路圖案的步驟；(2)在塑料電路襯底和散熱板的給定位置設(shè)置通孔的步驟；(3)對設(shè)置在塑料電路襯底上的通孔進行孔內(nèi)鍍敷，形成鍍膜，使設(shè)置在塑料電路襯底的內(nèi)部的電路圖案的一部分與鍍膜電連接的步驟；(4)把覆蓋了焊錫的鉚釘插入設(shè)置在塑料電路襯底和散熱板上的通孔中，緊固鉚釘，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟；(5)加熱塑料電路襯底和散熱板，使焊錫熔化，接合塑料電路襯底以及散熱板和鉚釘，而且，通過鍍膜和焊錫，使設(shè)置在塑料電路襯底的內(nèi)部的電路圖案的一部分與鉚釘電連接的步驟。
在所述的(iv)所示的散熱型BGA封裝的制造方法中，最好包含通過鉚釘接合在給定的位置設(shè)置了通孔的閉合用構(gòu)件、塑料電路襯底以及散熱板的步驟。也能使用螺釘、扣眼或空心鉚釘，代替所述的鉚釘。


下面簡要說明附圖。
圖1和圖2是表示以往例的散熱型BGA封裝的圖。
圖3到圖5是表示使用鉚接構(gòu)件作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖。在其中任意的圖中，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖6是表示使用鉚釘作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖7是表示使用螺釘作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖8到圖10是表示使用分別一體形成的緊固構(gòu)件、鉚釘以及螺釘，接合塑料電路襯底和散熱板時的圖。
圖11是表示在散熱型BGA封裝上搭載了半導(dǎo)體裝置的例子的圖。
圖12是表示使用扣眼作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖13是表示使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖14是表示具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖15是表示在具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝上搭載了半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置的例子的圖。
圖16是表示具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示使用螺釘作為緊固構(gòu)件時的情形，(b)表示使用扣眼作為緊固構(gòu)件時的情形，(c)表示使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的情形。
圖17和圖18都是表示第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖。在其中任意的圖中，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
圖19是表示使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法中的步驟的圖。(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。
圖20表示當(dāng)使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時，還具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的制造方法的例子。
圖21是表示當(dāng)使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時的所希望的散熱型BGA封裝的制造方法的例子的圖。
圖22是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的例子的圖。(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。
圖23到圖26是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的其他例子的圖。
圖27是表示第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法的步驟的一個例子的圖。(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。
圖28是表示由第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的其他制造方法制造的散熱型BGA封裝的例子的圖。
具體實施例方式
(A)第一發(fā)明的散熱型BGA封裝圖3～圖7的任意一個都是表示第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，圖3～圖5表示緊固構(gòu)件為鉚接構(gòu)件的例子，圖6表示緊固構(gòu)件為鉚釘?shù)睦?，圖7表示緊固構(gòu)件為螺釘和螺母的例子。須指出的是，在任意的圖中，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
如圖3所示，在第一發(fā)明的散熱型BGA封裝中，通過鉚接構(gòu)件7a接合了塑料電路襯底2和散熱板3。空腔5由在中央部具有切口空間的塑料電路襯底2和散熱板3的露出面形成。鉚接構(gòu)件7a通過一體形成或焊接，設(shè)置在散熱板3的緣部，把塑料電路襯底2和散熱板3重合后，通過折彎，牢固地接合塑料電路襯底2和散熱板3。
鉚接構(gòu)件7a的設(shè)置位置并不局限于圖3所示的位置。例如如圖4所示，也可以設(shè)置鉚接構(gòu)件7a，使其在塑料電路襯底2的四邊的中央部折彎。如圖5所示，也可以設(shè)置鉚接構(gòu)件7a，使其在塑料電路襯底2的四角折彎。此時，如圖5(b)所示，最好使用其四角被斜著切斷，被加工(切口加工)成錐形的塑料電路襯底2。如果是這樣的形狀的塑料電路襯底2，能使鉚接構(gòu)件7a的接合牢固。錐形的加工可以對塑料電路襯底2的外周部的全體進行。
圖6表示了使用鉚釘作為緊固構(gòu)件的例子。如圖所示，第一發(fā)明的散熱型BGA封裝1f具有以下結(jié)構(gòu)例如在設(shè)置在塑料電路襯底2和散熱板3上的通孔中插入了鉚釘7b，通過由圖中未顯示的按壓機按壓該鉚釘7b的端部，把塑料電路襯底2和散熱板3牢固地接合。當(dāng)接合塑料電路襯底2和散熱板3時，為了得到更高的接合強度，也可以同時使用鉚釘和圖3～圖5所示的結(jié)構(gòu)的鉚接構(gòu)件。
圖7表示了使用螺釘和螺母作為緊固構(gòu)件的例子。如圖所示，第一發(fā)明的散熱型BGA封裝1g中，代替所述鉚釘，由螺釘7c和螺母7d接合了塑料電路襯底2和散熱板3。此時，也可以把鉚接構(gòu)件、鉚釘?shù)染o固構(gòu)件和螺釘并用，接合塑料電路襯底和散熱板。
如以下所述，鉚接構(gòu)件、鉚釘以及螺釘可以和散熱板一體形成。
圖8到圖10分別是表示使用分別一體形成的緊固構(gòu)件、鉚釘以及螺釘，接合塑料電路襯底和散熱板的方法的圖。如圖8(a)、圖9(a)或圖10(a)所示，第一發(fā)明的散熱型BGA封裝可以具有以下結(jié)構(gòu)在一體形成了鉚接構(gòu)件7a的散熱板3a、一體形成了鉚釘?shù)纳岚?b、或一體形成了螺釘7c的散熱板3c上接合塑料電路襯底2。
例如，如圖8(b)所示，在散熱板3a上安裝塑料電路襯底2，通過彎折設(shè)置在散熱板3a上的鉚接構(gòu)件7a，就可接合。如圖9(b)所示，在設(shè)置在塑料電路襯底2上的通孔中插入散熱板3b的鉚釘7b的突起部，通過用按壓機按壓突起部的端部，就可以接合。如圖10(b)所示，在設(shè)置在塑料電路襯底2上的通孔中插入散熱板3b的螺釘7c的被螺紋加工的突起部，通過裝上螺母，就可以接合。
圖11是表示在散熱型BGA封裝上搭載了半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置的例子的圖。如圖11所示，在散熱型BGA封裝1f中，在空腔5上搭載了半導(dǎo)體芯片8，用接合線9連接半導(dǎo)體芯片8和塑料電路襯底2，用密封樹脂10密封半導(dǎo)體芯片8，再在塑料電路襯底2的表面上安裝了焊錫球11，作為半導(dǎo)體裝置使用。
在本發(fā)明的散熱型BGA封裝中使用的塑料電路襯底例如是以BT樹脂(以膠絲馬來酰亞胺三氮雜苯為主要成分的樹脂)和環(huán)氧樹脂等高耐熱性、介電特性、絕緣特性、加工性優(yōu)越的樹脂為基體材料，由具有從銅箔、鍍銅等通過光刻和蝕刻等形成的導(dǎo)體布線的電路圖案的單層或多層構(gòu)成的襯底。另外，散熱板例如由銅板、銅合金板等散熱特性優(yōu)異的金屬板形成，在與塑料電路襯底2接合的面的相反的面使用通過鍍鎳等實施了防氧化處理的面。而與塑料電路襯底接合的面上，為了提高與接合空腔底部的面和半導(dǎo)體芯片時使用的Ag膠或密封樹脂的密合性，最好形成基于黑化處理等化學(xué)處理的氧化銅層。
這樣，因為第一發(fā)明的散熱型BGA封裝不使用半固化浸膠物等結(jié)合劑，所以不會發(fā)生所述的使用結(jié)合劑而產(chǎn)生的問題，另外，因為機械地接合了塑料電路襯底和散熱板，所以在塑料電路襯底和散熱板之間取得了充分的接合強度。另外，當(dāng)填充在形成在塑料電路襯底上的通孔內(nèi)的焊錫抗蝕膜的形成時，進入樹脂和結(jié)合劑的水分從塑料電路襯底和散熱板之間僅有的空隙放出，所以不會由于焊錫回流等的加熱，而發(fā)生爆裂現(xiàn)象，不會發(fā)生破壞散熱型BGA封裝的問題。
但是，在使用了鉚接構(gòu)件、鉚釘或螺釘作為緊固構(gòu)件的散熱型BGA封裝中，還存在應(yīng)該進一步改善的以下的(V)～(VII)的課題。
(V)當(dāng)用鉚接構(gòu)件接合塑料電路襯底和散熱板時，有必要在散熱板上通過一體形成或焊接形成鉚接構(gòu)件，在制造設(shè)置了鉚接構(gòu)件的散熱板時要花費時間。
(VI)當(dāng)使用鉚釘接合塑料電路襯底和散熱板時，把鉚釘插入塑料電路襯底和散熱板上設(shè)置的通孔時要花費時間。當(dāng)把鉚釘與散熱板一體形成時，與所述的(V)同樣，在制造時要花費時間。另外，當(dāng)通過實心鉚釘接合塑料電路襯底和散熱板時，大的按壓力是必要的，不但打鉚釘要花費時間，而且有可能使塑料電路襯底受損。如果為了提高接合強度，增大鉚釘?shù)耐鈴?，就需要更大的按壓力，而且更容易使塑料電路襯底受損。
(VII)在用螺釘和螺母機械地接合塑料電路襯底和散熱板的方法中，因為要使螺母旋轉(zhuǎn)鎖緊，不但鎖緊要花費時間，而且在形成在塑料電路襯底上的焊錫抗蝕膜表面有可能發(fā)生破裂。
下面，描述解決了所述(V)～(VII)的問題的散熱型BGA封裝。
圖12是表示使用扣眼作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖。(a)表示俯視圖，(b)是(a)的虛線部分的剖視圖。
如圖12所示，該散熱型BGA封裝1h具有由在單面接合了金屬制的散熱板3并且在中央部具有切口空間的塑料電路襯底2和散熱板的露出面形成的空腔5。塑料電路襯底2和散熱板3由一個或多個(在圖示的例子中為四個)扣眼7e牢固地接合在一起?？垩?e是中央部為空洞的圓筒銷，通過使上下端部對于軸心向外側(cè)擴展，固定塑料電路襯底2和散熱板3。
作為扣眼7e，可以使用例如以銅合金和不銹鋼等具有優(yōu)異耐腐蝕性的金屬為基體材料的具有圓柱狀的中空部的金屬銷。但是，為了縮短散熱型BGA封裝的制造時間，作為扣眼7e，最好使用其一方的端部的中空部對于軸心向外側(cè)擴展，形成了凸緣狀的扣眼。
圖13是表示使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的例子的圖，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
如圖13所示，散熱型BGA封裝1i中，在塑料電路襯底2和散熱板3上分別設(shè)置的通孔中插入了空心鉚釘7f后，通過把空心鉚釘7f的中空形狀的端部對于軸心向外側(cè)擴展，牢固地接合塑料電路襯底2和散熱板3。
空心鉚釘在一方的端部具有比圓柱體的外徑大的外徑的凸緣，在另一方的的端部沿著圓柱體的軸線具有圓柱中空形狀的切口部，例如是以銅合金和不銹鋼等具有優(yōu)異耐腐蝕性的金屬為基體材料的圓柱狀的鉚釘。因此，空心鉚釘既可以是到凸緣附近都具有切口空間的全空心鉚釘，也可以是圖12(b)所示那樣的到鉚釘?shù)妮S向的中間附近都具有切口空間的半空心鉚釘。
這樣，如果使用扣眼或空心鉚釘，就能解決使用鉚接構(gòu)件、鉚釘、螺釘作為緊固構(gòu)件時，在制造上要花費時間的問題。當(dāng)按壓扣眼或空心鉚釘?shù)亩瞬繒r，沒必要向通常的鉚釘那樣，施加大的按壓力。因此，在使用了這些構(gòu)件的散熱型BGA封裝中，不會對它的塑料電路襯底產(chǎn)生損傷，也不會發(fā)生由于螺釘和螺母的緊固而導(dǎo)致焊錫抗蝕膜的破裂。
在第一發(fā)明的散熱型BGA封裝中，最好在塑料電路襯底之上安裝閉合用構(gòu)件。下面，主要以使用了鉚釘作為緊固構(gòu)件時為例，說明其理由。
圖14是表示具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的圖，(a)表示俯視圖，(b)是(a)的虛線部分的剖視圖。另外，圖15是表示在散熱型BGA封裝上搭載了半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)的剖視圖。
如圖14所示，第一發(fā)明的散熱型BGA封裝1j具有由設(shè)置在塑料電路襯底2的中央部的切口空間和散熱板的露出面構(gòu)成的空腔5，在塑料電路襯底2上具有閉合用構(gòu)件12，使它包圍了空腔5的外周邊部。閉合用構(gòu)件12與塑料電路襯底2以及散熱板3一起，由一個或多個(在圖示中為四個)鉚釘7b牢固地接合。
如圖15所示，散熱型BGA封裝1k中，半導(dǎo)體芯片8由接合線9與塑料電路襯底2相連，然后由密封樹脂10密封，但是，能防止密封樹脂10流出。
圖16(a)所示的散熱型BGA封裝1m使用螺釘1c作為緊固構(gòu)件，用螺母7d接合了塑料電路襯底2和散熱板3，圖16(a)所示的散熱型BGA封裝1n使用扣眼7e為緊固構(gòu)件，使扣眼7e的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合了塑料電路襯底2和散熱板3，圖16(c)所示的散熱型BGA封裝1p使用空心鉚釘7f作為緊固構(gòu)件，使空心鉚釘7f的一方的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合了塑料電路襯底2和散熱板3。在這些散熱型BGA封裝中，與使用了所述的鉚釘時能取得同樣的效果。
當(dāng)使用鉚釘、螺釘、緊固構(gòu)件或空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時，散熱板的背面(與塑料電路襯底接合的面的相反一側(cè)的面)的與通孔相應(yīng)的部分如圖25所示，最好包含具有比通孔的直徑大的直徑的锪孔部。具有這樣的結(jié)構(gòu)的散熱型BGA封裝能收藏鉚釘?shù)亩瞬浚蛊洳粡纳岚宓牡撞可斐?，所以能確保散熱板的底部的平坦性，能以高精度把半導(dǎo)體芯片安裝在散熱型BGA封裝上。
本發(fā)明的散熱型BGA封裝也可以在塑料電路襯底和散熱板之間，具有在與設(shè)置在塑料電路襯底上的切口空間實質(zhì)上相同的位置，并且實質(zhì)上具有相同尺寸的切口空間的金屬板。該金屬板起到當(dāng)把半導(dǎo)體芯片搭載在空腔上，當(dāng)引線接合塑料電路襯底和散熱板時，用于水平調(diào)整，用于促進半導(dǎo)體芯片的發(fā)熱等中間體的作用。須指出的是，代替金屬板，也可以是樹脂板、多層構(gòu)成的塑料電路襯底，另外，也可以是包含金屬板的這些的組合。
(B)第二發(fā)明的散熱型BGA封裝第二發(fā)明是為了解決所述的(IV)所示的問題而提出的發(fā)明。下面，以使用扣眼作為緊固構(gòu)件為例說明第二發(fā)明的散熱型BGA封裝。
圖17和圖18都是表示第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的一個例子的圖。在其中任意的圖中，(a)表示俯視圖，(b)表示(a)的虛線部分的剖視圖。
如圖17所示，第二發(fā)明的散熱型BGA封裝1p具有以下結(jié)構(gòu)在分別設(shè)置在塑料電路襯底2和散熱板3上的1或多個(在圖17所示的例子中為四處)位置上設(shè)置的通孔中插入扣眼7e，通過使扣眼7e的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合塑料電路襯底2和散熱板3。這里，在塑料電路襯底2的內(nèi)部設(shè)置了電路圖案13，該電路圖案13的一部分通過扣眼7e電連接了散熱板3。
如圖18所示，第二發(fā)明的散熱型BGA封裝1q具有以下結(jié)構(gòu)在分別設(shè)置在塑料電路襯底2和散熱板3上的1或多個(在圖17所示的例子中為四處)位置上設(shè)置的通孔中插入扣眼7e，通過使扣眼7e的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合塑料電路襯底2、散熱板3、閉合用構(gòu)件12。這里，在塑料電路襯底2的內(nèi)部設(shè)置了電路圖案13，該電路圖案13的一部分通過扣眼7e電連接了散熱板3以及閉合用構(gòu)件12。
第二發(fā)明的散熱型BGA封裝1p、1q具有這樣的結(jié)構(gòu)，所以不但能牢固地接合塑料電路襯底2和散熱板3、或塑料電路襯底2、散熱板3以及閉合用構(gòu)件12，而且能防止散熱板3、或散熱板3以及閉合用構(gòu)件12引起的高頻噪聲。
扣眼7e最好通過焊錫(圖中未顯示)接合了塑料電路襯底2和散熱板3、或塑料電路襯底2、散熱板3以及閉合用構(gòu)件12。這是因為通過焊錫不但能提高緊固構(gòu)件與塑料電路襯底2和散熱板3、或塑料電路襯底2、散熱板3以及閉合用構(gòu)件12的接合強度，而且能準確地進行設(shè)置在塑料電路襯底2的內(nèi)部的電路圖案13與散熱板3或與散熱板3以及閉合用構(gòu)件12的電連接。
作為緊固構(gòu)件，代替扣眼，也可以使用鉚釘、螺釘或空心鉚釘。
(C)第一發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法首先，就本發(fā)明的散熱型BGA封裝中使用的塑料電路襯底以及散熱板的制造方法加以說明。
本發(fā)明的散熱型BGA封裝中使用的塑料電路襯底中，例如是在以BT樹脂(以膠絲馬來酰亞胺三氮雜苯為主要成分的樹脂)和環(huán)氧樹脂等高耐熱性、介電特性、絕緣特性、加工性優(yōu)越的樹脂為基體材料，由具有從銅箔、鍍銅等通過光刻和蝕刻等形成的導(dǎo)體布線的電路圖案的單層或多層構(gòu)成的塑料電路襯底的中央部，通過沖切加工，形成切口空間。
本發(fā)明的散熱型BGA封裝中使用得散熱板例如由銅板、銅合金板等散熱特性優(yōu)異的金屬板形成，在與塑料電路襯底接合的面的相反的面使用通過鍍鎳等實施了防氧化處理的面。而與塑料電路襯底接合的面上，為了提高與接合空腔底部的面和半導(dǎo)體芯片時使用的Ag膠或密封樹脂的密合性，最好形成基于黑化處理等化學(xué)處理的氧化銅層。
下面，就使用了各種緊固構(gòu)件時的塑料電路襯底和散熱板的接合方法加以說明。
如圖3、圖4、圖5、圖8所示，使用鉚接構(gòu)件作為緊固構(gòu)件時的制造方法中，準備通過焊接接合了鉚接構(gòu)件7a的散熱板3或一體形成了鉚接構(gòu)件7a的散熱板3a，使散熱板3(3a)和塑料電路襯底2重合后，通過彎折鉚接構(gòu)件7a的端部，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3(3a)。
如圖6所示，使用鉚釘作為緊固構(gòu)件時的制造方法中，在塑料電路襯底2和散熱板3的格子的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔，使它們重合后，插入鉚釘7b，通過按壓鉚釘7b的端部，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3。另外，如圖9所示，在塑料電路襯底2的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔的同時，準備預(yù)先在給定位置一體形成了鉚釘7b的散熱板3b，使散熱板3b和塑料電路襯底2重合后，通過按壓鉚釘7b的端部，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3b。
如圖7所示，使用螺釘作為緊固構(gòu)件時的制造方法中，例如在塑料電路襯底2和散熱板3的格子的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔，使它們重合后，插入螺釘7c，通過在螺釘7c端部安裝螺母7d并緊固，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3。另外，如圖10所示，在塑料電路襯底2的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔的同時，準備預(yù)先在給定位置一體形成了螺釘7c的散熱板3c，使散熱板3c和塑料電路襯底2重合后，通過在螺釘7c端部安裝螺母7d并緊固，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3c。
如圖12所示，使用扣眼作為緊固構(gòu)件時的制造方法中，例如在塑料電路襯底2和散熱板3的格子的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔，使它們重合后，插入扣眼7e，使用扣眼用按壓夾具，通過使扣眼7e的上下端部對于軸心向外側(cè)擴展，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3。
如圖13所示，使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的制造方法中，例如在塑料電路襯底2和散熱板3的格子的給定位置，通過鉆加工等設(shè)置通孔，使它們重合后，插入空心鉚釘7f，通過使空心鉚釘7f的中空形狀對于軸心向外側(cè)擴展，就可以機械地接合塑料電路襯底2和散熱板3。
當(dāng)制造具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝時，在閉合用構(gòu)件的給定位置設(shè)置通孔，使該閉合用構(gòu)件和塑料電路襯底以及散熱板重合后，通過上述的方法就可以接合。
當(dāng)使用一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時，可以使用所述方法制造散熱型BGA封裝，但是最好使用以下的制造方法。
圖19是表示使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法中的步驟的圖。圖19(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。
如圖19(a)和(b)所示，首先，準備在支撐臺15上的給定為值直立設(shè)置了由比扣眼7e的中空部的內(nèi)徑小的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷14的對位用夾具16a。該導(dǎo)銷14被直立設(shè)置在裝填用于接合散熱型BGA封裝1h而形成的扣眼7e的給定位置。另外，支撐臺15的材料沒有特別限制，但是可以是由金屬板或樹脂板構(gòu)成的。接著，扣眼7e在它的凸緣形狀的端部與支撐臺15的上表面接觸的狀態(tài)下，被插入對位用夾具16a的導(dǎo)銷14中，被搭載在對位用夾具16a上。
接著，使用鉆或沖孔器等(圖中未顯示)，在塑料電路襯底2和散熱板3的給定位置設(shè)置實質(zhì)上與扣眼7e的柱狀部的外徑大小相同的通孔。
接著，如圖19(c)所示，在搭載在對位用夾具16a的導(dǎo)銷14上的扣眼7e上按入散熱板3后，再按入塑料電路襯底2。然后，如圖19(d)所示，用按壓體(圖中未顯示)按壓扣眼7e的端部，在俯視圖的中央部的全周上，向塑料電路襯底2的上表面部擴展。據(jù)此，形成了牢固地接合塑料電路襯底2和散熱板3的接合體。通過從這樣形成的接合體取出導(dǎo)銷14，就制作了散熱型BGA封裝1h。
當(dāng)使用一方的端部為凸緣的扣眼作為緊固構(gòu)件時，如果通過所述方法制造散熱型BGA封裝，能容易并且正確地機械接合塑料電路襯底和散熱板、或塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件。另外，使用便宜的扣眼，即使外徑大，用僅能使頂端部擴展的按壓力就能接合，所以成品率不會下降，能制造接合強度高、便宜的散熱型BGA封裝。因為在塑料電路襯底和散熱板之間形成了空隙，所以及時過熱，也不會發(fā)生樹脂材料中的水分被放出而產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。
圖20表示當(dāng)使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時，還具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的制造方法的例子。如圖20所示，在扣眼7e的柱狀部，根據(jù)所述的方法，按入塑料電路襯底2和散熱板3后，按入具有在與塑料電路襯底2和散熱板3的給定位置實質(zhì)上相同的位置設(shè)置的通孔的閉合用構(gòu)件12。
此時，可以在散熱板3和閉合用構(gòu)件12之間插入并接合塑料電路襯底2。這是因為即使用按壓體按壓扣眼7e的端部，扣眼7e的端部也不會接觸塑料電路襯底2的表面，所以能防止在塑料電路襯底2的表面發(fā)生的破裂和損傷等。
圖21是表示當(dāng)使用了一方的端部為凸緣形狀的扣眼作為緊固構(gòu)件時的所希望的散熱型BGA封裝的制造方法的例子的圖。如圖21所示，對位用夾具16b在支撐臺15上的給定位置直立設(shè)置了上下方向可動的導(dǎo)銷14，在接合時，導(dǎo)銷14隨著對扣眼7e的按壓，向下移動。例如，在對位用夾具16b的支撐臺15上設(shè)置用于直立設(shè)置導(dǎo)銷的孔17，導(dǎo)銷14為能在孔17中上下移動的狀態(tài)。并且，例如，在導(dǎo)銷14和孔17的底之間安裝彈簧等彈性體，接合塑料電路襯底2和散熱板3或接合塑料電路襯底2、散熱板3、閉合用構(gòu)件12時，導(dǎo)銷14可以隨著對扣眼7e的按壓，向下移動進行接合。如果解除了對扣眼7e的按壓，導(dǎo)銷14由彈簧等彈性體向上推、移動，回到初始的設(shè)定位置。
在按壓扣眼的端部的方法中沒有特別的限制，但是最好用控制了載荷的按壓體按壓扣眼的端部。根據(jù)該方法，因為不會施加一定負載以上的壓力，所以能使在塑料電路襯底或閉合用構(gòu)件上不發(fā)生破裂或損傷等的前提下，進行接合。
當(dāng)使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時，可以使用所述的方法，制造散熱型BGA封裝，但是最好使用以下的方法。
圖22是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的例子的圖。圖22(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。
如圖22(a)所示，首先，準備在支撐臺15上的給定位置直立設(shè)置了可上下移動的由與空心鉚釘7f的柱狀部實質(zhì)上相同的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷14的對位用夾具16c。該對位用夾具16c可以是例如在支撐臺15上設(shè)置的孔中安裝了彈簧等彈性體，在其上插入了導(dǎo)銷。
接著，使用鉆或打孔器(圖中未顯示)，在塑料電路襯底2和散熱板3的給定位置設(shè)置與扣眼7e的柱狀部的外徑實質(zhì)上相同大小的通孔。
接著，如圖22(b)所示，在從對位用夾具16c的上表面突出直立設(shè)置的導(dǎo)銷上，與各給定位置匹配，按入散熱板3的通孔后，同樣在導(dǎo)銷14上按入塑料電路襯底2的通孔，搭載在對位用夾具16c上。
接著，如圖22(c)所示，在空心鉚釘7f的中空形狀的頂端面與導(dǎo)銷14的上端面接觸的狀態(tài)下，用按壓體按壓空心鉚釘7f的凸緣形狀的端部，插入塑料電路襯底2和散熱板3中。此時，導(dǎo)銷14隨著對空心鉚釘7f的按壓，被下壓到對位用夾具16c的支撐臺15上設(shè)置的孔17的內(nèi)部。
接著，如圖22(d)所示，在導(dǎo)銷14的上端部從支撐臺15的上表面只稍微(超過0mm，并且在2mm以下)伸出的狀態(tài)下，使導(dǎo)銷14相下方的移動停止。然后，再按壓空心鉚釘7f的凸緣形狀的端部，通過從支撐臺15的上表面稍微伸出的導(dǎo)銷14，使空心鉚釘7f的中空形狀的端部向外側(cè)擴展。
當(dāng)使用空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時，如果通過所述的方法制造散熱型BGA封裝，就不用形成特別的緊固構(gòu)件、或用螺釘和螺母花費時間接合，只需通過空心鉚釘7f的凸緣形狀的端部和擴展的中空形狀的端部，就能牢固地接合。另外，因為能用小壓力的按壓，接合塑料電路襯底和散熱板，所以不會造成對塑料電路襯底的損傷和焊錫抗蝕膜的破裂，能制造容易并且牢固地接合的散熱型BGA封裝。
圖23是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的還具有閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝的制造方法的例子的圖。如圖23所示，把在給定位置設(shè)置了與空心鉚釘7f的柱狀部的外徑實質(zhì)上相同大小的通孔的閉合用構(gòu)件12與塑料電路襯底2以及散熱板3按入導(dǎo)銷14中后，按壓空心鉚釘7f的凸緣形狀的端部，接合塑料電路襯底2、散熱板3、閉合用構(gòu)件12。
此時，可以在散熱板3和閉合用構(gòu)件12之間插入并接合塑料電路襯底2。這是因為即使用按壓體按壓空心鉚釘7f的端部，空心鉚釘7f的端部也不會接觸塑料電路襯底2的表面，所以能防止在塑料電路襯底2的表面發(fā)生的破裂和損傷等。
圖24是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的其他例子的圖。如圖24所示，在直立設(shè)置在對位用夾具16c上的導(dǎo)銷14的上端部設(shè)置倒角部，通過倒角部使空心鉚釘7f的中空形狀的端部對于軸心向外側(cè)擴展，就可以接合塑料電路襯底2和散熱板3、或塑料電路襯底2、散熱板3、以及閉合用構(gòu)件12。如果是這樣的具有倒角部的導(dǎo)銷14，因為容易使空心鉚釘7f的中空形狀的端部向外側(cè)擴展，所以能以高精度、牢固地進行基于空心鉚釘7f的接合。
圖25是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的其他例子的圖。如圖25所示，可以使空心鉚釘7f的中空形狀的端部在散熱板3的通孔的底部表面一側(cè)的外周部通過切削和按壓而設(shè)置的锪孔中擴展。
據(jù)此，能容易地使空心鉚釘7f的中空形狀的端部在散熱板3的底部彎折。另外，這樣制作的散熱型BGA封裝1p能使空心鉚釘7f的端部不從散熱板3的底部伸出而收藏在其中，所以能確保散熱板3的底部的平坦性，能以高精度把半導(dǎo)體芯片(圖中未顯示)安裝在散熱型BGA封裝1p上。須指出的是，這樣具有锪孔的散熱板并不局限于圖25所示的例子，在使用例如鉚釘、螺釘、扣眼作為緊固構(gòu)件時也能使用。
當(dāng)制造使用空心鉚釘接合塑料電路襯底和散熱板，制造散熱型BGA封裝時，也可以采用以下的方法。
圖26是表示當(dāng)使用了空心鉚釘作為緊固構(gòu)件時的散熱型BGA封裝的制造方法的其他例子的圖。如圖26(a)所示，把空心鉚釘7f的中空形狀的端部從散熱板3的背面一側(cè)插入散熱板3的通孔中，再插入塑料電路襯底2的通孔中，在散熱板3上搭載塑料電路襯底2。接著，用按壓機等按壓體按壓空心鉚釘7f的中空形狀的端部，使其對于軸心向外側(cè)擴展。據(jù)此，通過空心鉚釘7f的中空形狀的端部和凸緣形狀的端部牢固地接合了塑料電路襯底2和散熱板3。
如圖26(b)所示，在空心鉚釘7f的中空形狀的端部，塑料電路襯底2和散熱板3上，再放上具有在與散熱板3和塑料電路襯底2的給定位置實質(zhì)上相同的位置設(shè)置的通孔的閉合用構(gòu)件12后，通過使空心鉚釘7f的中空形狀的端部對于軸心向外側(cè)擴展，接合它們。另外，如圖26(c)所示，在散熱板3的通孔的底部表面一側(cè)的外周部通過切削和按壓設(shè)置锪孔部18，可以把空心鉚釘7f的凸緣形狀的端部安裝在該锪孔部中。
(D)第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法下面，以使用扣眼作為緊固構(gòu)件時為例，就第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法加以說明。須指出的是，緊固構(gòu)件并不局限于扣眼，也可以使用鉚釘、螺釘、空心鉚釘或類似于它們的金屬銷的任意一種。
圖27是表示第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的制造方法的步驟的一個例子的圖。圖27(a)～(d)分別表示各步驟中的各構(gòu)件的狀態(tài)。如圖27(a)所示，在第二發(fā)明的散熱型BGA封裝1q中使用的塑料電路襯底2例如把在BT樹脂(以膠絲馬來酰亞胺三氮雜苯為主要成分的樹脂)和環(huán)氧樹脂等高耐熱性、介電特性、絕緣特性、加工性優(yōu)越的樹脂的表面上，接合銅箔20而形成的核心基體材料19作為基體材料使用。在銅箔20的兩面或單面上，通過通常的光刻法和蝕刻等，形成內(nèi)裝時使用的信號用、接地用電路圖案。該電路圖案內(nèi)的例如接地用電路圖案被作為設(shè)置在塑料電路襯底的內(nèi)部的電路圖案13使用。
接著，如圖27(b)所示，在核心基體材料19的雙面或單面上，例如粘貼薄板上的半固化浸膠物21，再在其上重疊銅箔20，通過熱壓接，形成多層后，使用鉆孔機或激光等，形成用于插入扣眼7e的通孔、以及用于實現(xiàn)上層和下層的電路圖案的導(dǎo)通的通孔(圖中未顯示)。
接著，如圖27(c)所示，在塑料電路襯底2的通孔、通孔(圖中未顯示)的樹脂壁面以及銅箔20的表面上，涂抹例如鈀等催化劑后，用把甲醛水溶液等為還原劑的強堿浴進行無電解鍍銅，形成鍍銅膜22。該鍍銅膜22是用于內(nèi)層使用而形成的，當(dāng)形成塑料電路襯底2的通孔時，成為與端部從壁面露出的電路圖案13電連接的狀態(tài)。
然后，在形成銅箔20以及鍍銅膜22的兩面上，用通常的光刻法和蝕刻等，形成設(shè)置在塑料電路襯底2的通孔的上表面和下表面的周邊部，并且與在兩面上形成的其他電路圖案斷開的周邊部圖案(圖中未顯示)、焊錫球連接用的墊(圖中未顯示)、接合線連接用墊(圖中未顯示)等電路圖案。在形成了使電路圖案的必要部分從開口部露出的焊錫抗蝕膜(圖中未顯示)后，對焊錫球連接用墊和接合線連接用墊等需要鍍層覆蓋膜的電路圖案進行鍍鎳和鍍Au，制作塑料電路襯底2。
與塑料電路襯底2接合的散熱板3例如由銅板、銅合金板等散熱特性優(yōu)異的金屬板形成，在與塑料電路襯底2接合的面的相反的面上，通過鍍鎳等實施防氧化處理(耐氧化性處理)。而與塑料電路襯底2接合的面上，為了提高與接合空腔(圖中未顯示)底部的面和半導(dǎo)體芯片時使用的Ag膠或密封樹脂的密合性，最好形成基于黑化處理等化學(xué)處理的氧化銅層。然后，通過鉆孔機等，在與塑料電路襯底2上形成的通孔實質(zhì)上相同的位置，在形成了鍍銅膜22后，以與通孔的孔徑實質(zhì)上相同的尺寸，形成用于插入扣眼7e的通孔。須指出的是，在散熱板3上，在與塑料電路襯底2接合的面相反的面上，也可以通過切削加工等，預(yù)先形成能收藏扣眼7e的凸緣形狀的端部或接合時擴展的中空形狀的端部的锪孔部。
扣眼7e例如是以銅合金和不銹鋼等具有強耐腐蝕性的金屬為基體材料，一方的端部為凸緣形狀。在扣眼7e的外周部，固定了通過例如把扣眼7e浸漬在熔化的焊錫槽中，取出后冷卻而形成的焊錫23。須指出的是，在圖27(d)所示的例子中，只在扣眼7e的外表面一側(cè)存在焊錫23，但是，即使在扣眼7e的內(nèi)表面一側(cè)存在焊錫23也沒有任何問題。
如上所述，代替扣眼，也可以使用鉚釘、螺釘、空心鉚釘?shù)冉饘黉N。在使用這些金屬銷時，在它們的外周部的表面上也可以固定焊錫。
如圖27(d)所示，把用所述的制造方法形成的散熱板3和塑料電路襯底2重合，在它們的各自上設(shè)置的通孔中連通、插入覆蓋了焊錫23的扣眼7e。然后，例如，當(dāng)使用一方的端部為凸緣形狀的扣眼7e時，使另一方的端部對于軸心向外側(cè)擴展，機械地形成由塑料電路襯底2和散熱板3構(gòu)成的接合體。另外，當(dāng)使用不具有凸緣形狀的端部的扣眼7e時，通過使兩方的端部對于軸心向外側(cè)擴展，機械地形成由塑料電路襯底2和散熱板3構(gòu)成的接合體。
如圖27(d)所示，在散熱板3的通孔的底部表面一側(cè)的外周部，通過切削和按壓，設(shè)置锪孔18，可以在該锪孔部安裝扣眼7e的凸緣形狀的端部或擴展的中空形狀的端部。如果是這樣具有锪孔部18的散熱板3，當(dāng)安裝半導(dǎo)體芯片(圖中未顯示)時，不當(dāng)能防止封裝自身的傾斜，還能容易地安裝散熱片。
接著，使所述接合體過熱，使覆蓋在扣眼7e上的焊錫23熔化，用扣眼7e，通過焊錫23接著散熱板3和塑料電路襯底2。此時，通過鍍銅膜21、焊錫23、扣眼7e，把散熱板3與設(shè)置在塑料電路襯底2的內(nèi)部的電路圖案的一部分的電路圖案13電連接。
據(jù)此，能容易并且牢固地連接塑料電路襯底2和散熱板3，并且通過扣眼7e，能容易地把散熱板3和塑料電路襯底2的電路圖案13的一部分連接，所以能制作防止了散熱板2導(dǎo)致的高頻噪聲的發(fā)生的散熱型BGA封裝1q。
圖28是表示由第二發(fā)明的散熱型BGA封裝的其他制造方法制造的散熱型BGA封裝的例子的圖。須指出的是，可以用與所述相同的方法制作以下所示的方法中使用的塑料電路襯底2和散熱板3。
如圖28所示，由該制造方法制作的散熱型BGA封裝1r由扣眼7e接合了塑料電路襯底2、散熱板3、閉合用構(gòu)件12。閉合用構(gòu)件12例如以銅合金和不銹鋼等具有優(yōu)異耐腐蝕性的金屬為基體材料，形成了圓環(huán)狀。然后，在閉合用構(gòu)件12上，通過鉆孔機等，在與塑料電路襯底2上形成的通孔實質(zhì)上相同的位置，在形成了鍍銅膜22后，以與通孔的孔徑實質(zhì)上相同的尺寸，形成用于插入扣眼7e的通孔。
接著，使散熱板3和塑料電路襯底2重合，再在塑料電路襯底2的上表面上搭載閉合用構(gòu)件12，在分別設(shè)置在它們之上的通孔中連通、插入覆蓋了焊錫的扣眼7e。然后，例如，當(dāng)使用一方的端部為凸緣形狀的扣眼7e時，使另一方的端部對于軸心向外側(cè)擴展，機械地形成由塑料電路襯底2和散熱板3、閉合用構(gòu)件12構(gòu)成的接合體。另外，當(dāng)使用不具有凸緣形狀的端部的扣眼7e時，通過使兩方的端部對于軸心向外側(cè)擴展，機械地形成由塑料電路襯底2和散熱板3、閉合用構(gòu)件12構(gòu)成的接合體。
接著，使所述接合體過熱，使覆蓋在扣眼7e上的焊錫23熔化，用扣眼7e，通過焊錫23接著散熱板3和塑料電路襯底2、閉合用構(gòu)件12。此時，通過鍍銅膜21、焊錫23、扣眼7e，把散熱板3以及閉合用構(gòu)件12與設(shè)置在塑料電路襯底2的內(nèi)部的電路圖案的一部分的電路圖案13電連接。
據(jù)此，能制造不僅能防止散熱板3引起的高頻噪聲，而且能防止閉合用構(gòu)件12引起的高頻噪聲的散熱型BGA封裝1r。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性第一發(fā)明的散熱型BGA封裝因為不使用半固化浸膠物等結(jié)合劑，所以不會發(fā)生使用所述的結(jié)合劑而導(dǎo)致的問題，另外，因為機械地接合了塑料電路襯底和散熱板，所以能在塑料電路襯底和散熱板之間得到充分的接合強度。另外，當(dāng)填充在形成在塑料電路襯底上的通孔內(nèi)的焊錫抗蝕膜的形成時，進入樹脂和結(jié)合劑的水分從塑料電路襯底和散熱板之間僅有的空隙放出，所以不會由于焊錫回流等的加熱，而發(fā)生爆裂現(xiàn)象，不會發(fā)生破壞散熱型BGA封裝的問題。
特別是，如果是使用扣眼或空心鉚釘作為緊固構(gòu)件的散熱型BGA封裝，就不會發(fā)生使用鉚接構(gòu)件、鉚釘、螺釘作為緊固構(gòu)件時出現(xiàn)的制作時間長的問題。另外，當(dāng)彎折扣眼或空心鉚釘?shù)亩瞬繒r，不必象通常的鉚釘那樣使用大的按壓力，所以不會對塑料電路襯底噪聲損傷，也不會發(fā)生由螺釘和螺母緊固時導(dǎo)致的焊錫抗蝕膜的破裂。
如果是又使用了由圓環(huán)形狀構(gòu)成的閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝，就能防止在散熱型BGA封裝上密封半導(dǎo)體芯片的密封樹脂的流出。另外，當(dāng)基于鉚釘?shù)冉饘侪h(huán)的接合時，能防止在塑料電路襯底上發(fā)生破裂和損傷等。
第二發(fā)明散熱型BGA封裝能牢固地接合塑料電路襯底和散熱板、或塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件。另外，因為把散熱板或散熱板以及閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底內(nèi)部設(shè)置的電路圖案的一部分電連接在一起，所以能防止這些構(gòu)件引起的高頻噪聲的發(fā)生。
特別是如果使用了在其柱狀部覆蓋了焊錫的構(gòu)件作為鉚釘?shù)染o固構(gòu)件，就不但能更牢固地接合塑料電路襯底和散熱板、或塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件，而且能可靠地進行所述的電連接，因而能可靠地防止散熱板或散熱板以及閉合用構(gòu)件所引起的高頻噪聲的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種散熱型BGA封裝，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有接合塑料電路襯底和散熱板的緊固構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件的全部或一部分是從鉚接構(gòu)件、鉚釘以及螺釘中選擇的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件的全部或一部分是扣眼和空心鉚釘?shù)囊环交螂p方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的散熱型BGA封裝，其特征在于具有由緊固構(gòu)件所固定的閉合用構(gòu)件。
5.一種散熱型BGA封裝，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有接合塑料電路襯底和散熱板的緊固構(gòu)件，在塑料電路襯底的內(nèi)部設(shè)置有電路圖案，通過緊固構(gòu)件在該電路圖案的一部分上電連接有散熱板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱型BGA封裝，其特征在于具有由緊固構(gòu)件固定的閉合用構(gòu)件，該閉合用構(gòu)件和散熱板通過緊固構(gòu)件與電路圖案的一部分電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件通過焊錫與塑料電路襯底及散熱板接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件通過焊錫與塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任意一項所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件的全部或一部分是從鉚接構(gòu)件、鉚釘以及螺釘中選擇的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5～9中任意一項所述的散熱型BGA封裝，其特征在于緊固構(gòu)件的全部或一部分是扣眼和空心鉚釘?shù)囊环交螂p方。
11.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于半導(dǎo)體芯片搭載在權(quán)利要求1～10中任意一項所述的散熱型BGA封裝上。
12.一種散熱型BGA封裝的制造方法，通過一方的端部為凸緣形狀的扣眼，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有以下所述的從(1)到(5)的步驟(1)準備在支撐臺上的給定位置上直立設(shè)置了由比扣眼的中空部的內(nèi)徑小的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷的對位用夾具的步驟；(2)通過把扣眼插入導(dǎo)銷中，把扣眼搭載在對位夾具上的步驟；(3)在塑料電路襯底和散熱板的給定位置上設(shè)置實質(zhì)上與扣眼的柱狀部的外徑大小相同的通孔的步驟；(4)在搭載在對位用夾具上的扣眼上壓入塑料電路襯底和散熱板的步驟；(5)用按壓體按壓扣眼的端部來接合塑料電路襯底和散熱板的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于把在給定的位置上設(shè)置了與扣眼的柱狀部的外徑實質(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起，按入搭載在對位用夾具上搭載的扣眼中，用按壓體按壓扣眼的端部來接合塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于對位用夾具中，在支撐臺上的給定的位置上直立設(shè)置了在上下方向可動的導(dǎo)銷，在接合時，隨著對導(dǎo)銷的按壓，能向下方移動。
15.一種散熱型BGA封裝的制造方法，通過空心鉚釘在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有以下所述的從(1)到(5)的步驟(1)準備在支撐臺上的給定位置上直立設(shè)置了由與空心鉚釘?shù)闹鶢畈繉嵸|(zhì)上相同的外徑構(gòu)成的一個或多個導(dǎo)銷并使之能上下方向移動的對位用夾具的步驟。(2)在塑料電路襯底和散熱板的給定位置上設(shè)置與空心鉚釘?shù)闹鶢畈客鈴綄嵸|(zhì)上同一尺寸的通孔的步驟；(3)把塑料電路襯底和散熱板壓入導(dǎo)銷，搭載在對位夾具上的步驟；(4)在其中空形狀的頂端面與導(dǎo)銷的上端面接觸的狀態(tài)下，按壓空心鉚釘?shù)亩瞬?，在插入塑料電路襯底的通孔和散熱板的通孔中的同時，使導(dǎo)銷向下移動的步驟；(5)在使上端部從支撐臺上突出的狀態(tài)下，使導(dǎo)銷的向下移動停止，并且再按壓空心鉚釘?shù)耐咕壭螤畹亩瞬浚怪锌招螤畹亩瞬肯鄬τ谳S心向外側(cè)擴展，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于把在給定的位置上設(shè)置了與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起按入導(dǎo)銷之后，按壓空心鉚釘?shù)亩瞬縼斫雍纤芰想娐芬r底、散熱板以及閉合用構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于在直立設(shè)置在所述對位夾具上的導(dǎo)銷的上端部設(shè)置倒角部，通過倒角部使空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬肯鄬τ谳S心向外側(cè)方向擴展。
18.根據(jù)權(quán)利要求15～17中任意一項所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬吭谠O(shè)置在散熱板的通孔的底部表面一側(cè)的外周部的锪孔部中擴展。
19.一種散熱型BGA封裝的制造方法，通過空心鉚釘，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有以下所述的從(1)到(3)的步驟(1)在塑料電路襯底以及散熱板的給定位置上設(shè)置與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的步驟；(2)把空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬繌纳岚宓牡撞勘砻嬉粋?cè)插入設(shè)置在散熱板上的通孔中，再插入設(shè)置在塑料電路襯底上的通孔中，把塑料電路襯底搭載在散熱板上的步驟；(3)按壓空心鉚釘?shù)闹锌招螤畹亩瞬浚蛊湎鄬τ谳S心向外側(cè)方向擴展，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于把在給定的位置設(shè)置了與空心鉚釘?shù)闹鶢畈康耐鈴綄嵸|(zhì)上大小相同的通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起，按入空心鉚釘，按壓空心鉚釘，接合塑料電路襯底、散熱板以及閉合用構(gòu)件。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于把空心鉚釘?shù)耐咕壭螤畹亩瞬堪惭b在設(shè)置在散熱板的通孔的底部表面一側(cè)的外周部上的锪孔部中。
22.一種散熱型BGA封裝的制造方法，通過鉚釘，在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板，其特征在于具有以下所述的從(1)到(5)的步驟(1)在塑料電路襯底的內(nèi)部設(shè)置電路圖案的步驟；(2)在塑料電路襯底和散熱板的給定位置上設(shè)置通孔的步驟；(3)對設(shè)置在塑料電路襯底上的通孔進行孔內(nèi)鍍敷處理，形成鍍膜，使設(shè)置在塑料電路襯底內(nèi)部的電路圖案的一部分與鍍膜電連接的步驟；(4)把覆蓋了焊錫的鉚釘插入設(shè)置在塑料電路襯底和散熱板上的通孔中，接合塑料電路襯底和散熱板的步驟；(5)加熱塑料電路襯底和散熱板，使焊錫熔化，接合塑料電路襯底以及散熱板和鉚釘，而且，通過鍍膜和焊錫使設(shè)置在塑料電路襯底的內(nèi)部的電路圖案的一部分與鉚釘電連接的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于在給定的位置上設(shè)置了通孔的閉合用構(gòu)件與塑料電路襯底以及散熱板一起通過鉚釘接合。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的散熱型BGA封裝的制造方法，其特征在于使用螺釘、扣眼或空心鉚釘來代替鉚釘。
全文摘要
(1)是在中央部具有切口空間的塑料電路襯底的單面上接合金屬制的散熱板的散熱型BGA封裝，即具有接合塑料電路襯底和散熱板的散熱型BGA封裝。可以是用例如鉚接構(gòu)件、鉚釘、螺釘、扣眼或空心鉚釘作為緊固構(gòu)件。特別是最好具有由緊固構(gòu)件固定的閉合用構(gòu)件。(2)在塑料電路襯底的內(nèi)部設(shè)置了電路圖案，通過緊固構(gòu)件在該電路圖案的一部分上電連接了散熱板和/或閉合用構(gòu)件的散熱型BGA封裝。最好使用由焊錫覆蓋了的構(gòu)件作為緊固構(gòu)件。
文檔編號H01L23/13GK1460293SQ02801060
公開日2003年12月3日 申請日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者宮崎毅, 浜野明弘, 苫米地重尚 申請人:株式會社住友金屬電設(shè)備