JP3889710B2 - 混成集積回路装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、混成集積回路装置に関し、特に、金属基板のプレスの際に生じる基板周辺のバリを抑制する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属基板は、プレスで打ち抜き形成される。この公知例として例えば特開平０２−２４４６６７号公報が詳しい。この混成集積回路装置は、例えばＡｌ等の金属基板の上に所望形状の導電手段が形成され、この導電手段の中の導電路に印刷抵抗等の受動素子、半導体素子およびＩＣが電気的に固着され、所定の機能を有するものである。
【０００３】
この混成集積回路装置を製造する場合、例えば図３右側の平面図のように、先ず短冊状の金属基板１を用意する。ここでは予め酸化膜２（陽極酸化膜）が両面に形成されている。ここで図３乃至図８は、本発明の製造方法を説明する図であり、左側断面図は、最終分割基板１に於いてどのように形成されるかを説明し、右側平面図は、大板３０からどのようにプレスカットされて最終の金属基板１になるかを説明したものである。
【０００４】
続いて、図４のように、絶縁性接着樹脂３を介して銅箔４を貼着し更にその上にＮｉ層を被着する。続いて図５の断面図のように、銅箔４およびＮｉ層５を所定の形状にパターニングする。つまり銅箔は、導電路、半導体素子やＩＣが固着されるランド、外部リードが接続されるパッドおよび半導体素子との接続に用いる金属細線のボンデイングパッド等にエッチングされ、ボンデイング性が考慮されてボンデイングパッド上にはＮｉ層が残されている。
【０００５】
この基本回路がパターニングされた後、図５の右側平面図の如く、プレス打ち抜きされて分割される。つまり図３平面図の点線（プレスライン）の外周Ｌに沿って打ち抜かれる。この外周が図５の実線で示された外周Ｌである。続いて、図６断面図に示すように、前記導電路間に抵抗６が印刷され、基板のサイズによっては図５のカットラインＭに沿ってプレス打ち抜きされる場合もある。
【０００６】
更に図７断面図のように、半田印刷がされた後に、チップ抵抗、チップコンデンサおよび半導体ベアチップ等の回路素子が半田付けされ、ワイヤーボンデイングされる。この後、図６のプレスラインＮに沿って打ち抜かれ、図８に示すように外部リード付け、ケース付けおよび樹脂封止が行われて完成する。従って短冊状の大板３０から何枚取るかで異なるが、少なくとも最終の基板の一側辺は必ずプレスラインとなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０２−２４４６６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このプレス工程を説明したものが、図１０および図１１で有り、前者はプレス前、後者はプレス後のものであり、金型と混成集積回路基板１との関係を説明したものである。つまりダイ５０に金属基板１が配置され、ストリッパー５１とダイ５０とが挟み込まれた状態で、パンチ５２で、斜線領域が打ち抜かれる。
【０００９】
図１１に示す基板１の側面は、上から剪断面、そしで若干凹んで示されている部分が破断面を示している。一般に金属基板は、熱伝導率に優れ、裏面に放熱板やシャーシーが当接されるため、裏面からパンチが当てられ打ち抜かれる。理由は、打ち抜きの結果、ダイ５０が当接する金属基板面にバリが生じ、このバリが前記放熱板との密着性を妨げるからである。ここで、図１０に示すように、パンチの幅をＷ２、ダイとの間隔をＷ２とすると、（Ｗ１−Ｗ２）／２（クリアランスという）が適切でないと切断がうまく行かず、バリが生じ、クリアランス＝（０．０７〜０．１）ｔ、ここでｔは基板の厚さである、が大きくても小さくてもバリが生じる。
【００１０】
従って、図１１に示すように、金属基板１を打ち抜くとバリＢが生じ、このバリＢは、金属基板のＡｌ、陽極酸化膜２および接着性樹脂３から構成される。前述したように打ち抜き工程が少なくとも一回以上有るため、この状態で、製造ラインに導入した場合、例えば図９に示すような搬送装置、例えばベルトの上に金属基板が載せられる。各工程に移動する際、金属基板１の位置決めのためにガイド５３や位置決め手段５４が用いられ、前述の混成集積回路装置基板を完成するための回路部品の搭載時、またはそのための基板の移動時にこれらと接触するなどして金属基板周辺の点線領域に生じるバリが落とされる。また金属基板のマニュピレートの際にもこの点線領域を使うためバリが落とされる。
【００１１】
絶縁樹脂２は、プレスの際、破断面側に位置し、一定部分まではクラックが入るため、樹脂の結合が破壊され、脱落しやすい状態となる。そのため、接着樹脂と一緒に陽極酸化膜やＡｌが一緒に取れたり、それぞれがバラバラで取れたりして、前記搬送装置の上に塵として落ちたものが基板上に何らかの原因で付着したり、直接付着したりする。
【００１２】
Ａｌは、導電手段間のショート、印刷抵抗の抵抗値の変動、チップの固着面上では、フラットに固着できない等の問題を生じ、絶縁性の塵は、抵抗値の変動や素子がフラットに付かない等の問題を生ぜしめていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の問題に鑑みて成され、第１に、表面、裏面および４つの側面を有する金属基板と、前記金属基板の表面に絶縁性接着材を介して貼着された導電手段と、この導電手段と電気的に接続された半導体素子とを有することで混成集積回路を構成する混成集積回路装置に於いて、
少なくとも一つの前記側面は、裏面からの打ち抜き面を有し、且つ前記金属基板の表面の周囲であり、前記打ち抜き面に対応する前記表面には、前記導電手段と同一材料の膜が設けられていることで解決するものである。
【００１４】
第２に、前記膜の上には、前記導電手段のボンディングポイントに設けられるＮｉが設けられていることで解決するものである。
【００１５】
第３に、前記金属基板は、少なくとも表面に酸化膜が設けられアルミニウムよりなる基板であることで解決するものである。
【００１６】
第４に、前記金属基板は、Ｃｕまたは鉄から成ることで解決するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による混成集積回路装置について説明する。
【００１８】
次に、図３乃至図８を参照して本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する。左に示した断面は、最終の分割された金属基板に基づいてフローを説明するものであり、所々に右に示す平面図は、大板３０がどこの工程で切断されてゆくかを説明するものである。
【００１９】
まず図３のように０．５〜３ｍｍ程度の厚さのＡｌ金属基板１を用意し、両面に陽極酸化膜２を形成する第１の工程がある。ここで陽極酸化膜２は、１０〜２０μｍ程度であり、前もって酸化されたものを用意しても良い。この時大板３０には、漢字田の形状の４枚基板が左右に配列されている。ここで点線はプレスラインを示すものであるり、この後の工程でプレスされてゆく。また最終の分割される基板のサイズによりこのプレスラインは変わる。
【００２０】
続いて、図４の如く、ポリイミドやエポキシ樹脂等の接着樹脂３を大板全面に塗布し、この上に１８〜１０５μｍ程度の銅箔４を全面に貼り、ホットプレスする第２の工程があり、その結果接着樹脂３は、２０〜１００μｍの厚さとなる。ホットプレスは、圧力約１００ｋｇ／平方センチ、１７０度で、ポリイミドやエポキシの場合、約３０分の間加圧されている。この後必要により、ボンディングポイント部のＮｉメッキ５工程が入るがここでは全面にメッキしている。また予めメッキされた前記銅箔を貼れば、前記メッキ工程は省略できる。
【００２１】
続いて図５のように、Ｎｉの部分メッキで有れば、塩化第２鉄等のエッチング液で所定のパターンに導電手段１０を形成する第３の工程があり、全面にＮｉが被着されている場合は、Ｎｉを所定の部分（例えばボンデイングポイント）１１に残すようにエッチングし、この後前記Ｃｕのエッチング液で導電手段をパターン化する第３の工程がある。
【００２２】
この後、本実施例では、プレス打ち抜き工程が入り、図３右のプレスラインの周囲、漢字「田」の字の周囲ラインＬ沿ってプレスが入り、図５の右側の図のように、２枚の中板３１に分割される。もちろんここでは、大板は、長く形成されているので、２個ではなく、３個以上であることも考えられる。この後、図面では省略しているが、印刷抵抗の安定性を考え、印刷部に１〜２μｍ程度の樹脂がアンダーコートされ、また印刷抵抗のコンタクト抵抗を考え、導電パーターンのコンタクト部に１〜２μｍ程度の銀ペーストが塗布され、両者とも約１５０度程度で焼結される第４の工程がある。
【００２３】
続いて、図６の如く、カーボン抵抗等の印刷抵抗６が印刷され、約２００度で焼成される第５の工程があり、更には後の工程での半田ショート等や導電手段の表面劣化等を考慮し、半田印刷する部分を残して、１〜２μｍ程度の樹脂（図面では省略する）がオーバーコートされ、約１５０度で焼成される第６の工程がある。
【００２４】
ここで、図５の中板３１のプレスラインＭに沿ってプレス打ち抜きがされ、４枚の小板３２に分割される。更に半田クリームが印刷された後、チップ抵抗、チップコンデンサおよび半導体チップ等の素子２５が約２００度で半田付けされ、この後図７のようにワイヤ１２をボンディングする第７の工程がある。
【００２５】
この工程の後に、図７右側に示すように、８枚の最終基板３３に分割する工程がある。最後に外部フレーム１３が半田付けされ、ケースが取り付けられ、封止樹脂が注入され、エポキシ樹脂の場合、１５０度で硬化されて本混成集積回路装置が完成される。
【００２６】
従って従来の方法であれば、最終の混成集積回路装置の金属基板１は、全周に渡りバリが生ずることになる。ただし前述したように、フローが小板３２から始まるようで有れば、プレスラインは１つの側辺であり、小板がエッチングで抜いて有れば、この１つの側辺にしかバリは発生せず、ただし小板３２の周囲がプレスで打ち抜かれていれば、やはり全周に渡りバリが発生している。また中板３１で供給され、前記フローに流すので有れば、仮に前述したエッチングでフレームが抜いて有れば、互いに直行し隣接する２つの側辺にバリが発生することになる。しかしコストを考えるとプレスが好ましく普通は全周に渡りバリが発生することになる。
【００２７】
本発明の製造方法で特徴とする所は、図５で説明した第３の工程のパターニングに先ず有り、図２で示した点でハッチングした領域１４に前記導電手段の材料であるＣｕを帯状に被着する事にあり、またはこのＣｕ膜の上にボンディングポイントのＮｉ膜も含めて被着する事にあり、更にはこの状態で、図１に示すようにダイ５０と金属基板１表面が隙間が無い状態でプレス打ち抜きすることにある。２本の点線の間が打ち抜き領域であり、２本の内、右側の点線が最終基板の周辺となる。図からも判るように、ダイ５０とストリッパ５１の間には、金属基板１、陽極酸化膜２、接着樹脂３および膜１４が設けられているために、隙間は実質発生せず、パンチ５２が基板裏面から当たり打ち抜かれても、ダイ５０とストリッパ５１で完全に押さえているので、バリの発生抑制が可能となる。
【００２８】
また、帯状にＣｕやＮｉ等の導電手段を設けてから加熱工程にはいると、樹脂の劣化は防止でき、塵の発生となる樹脂の劣化を防止できる。例えば、絶縁性接着樹脂層３とダイ５０の間には、アンダーコート膜２μｍ、銅箔３５μｍ、Ｎｉ２μｍおよびオバーコート膜２μｍが設けられ、全体では４１μｍとなり、ＣｕとＮｉの総和３７μｍで約９０％を占めることができる。従って、正確に算出すると１割以下となり、バリは殆ど発生しない。
【００２９】
以上、基板としてとしてＡｌ基板で説明してきたが、金属基板はＣｕや鉄でも効果の大小はあるが適用できるもので、また酸化膜は陽極酸化膜以外に、熱酸化膜、蒸着等のデポジーション等でも適用できるものである。更に、放熱板やシャーシーの当接の関係で、パンチは基板裏面から当てられるが、特にこれらの考慮が不必要な場合、当然基板表面からパンチ５２を当てても良い。この場合、第２の工程で両面に銅箔をはり、基板の裏面周囲に図２のような膜１４を設けてもバリの発生は抑制できる。更に、上述の説明においては、プレスで説明してきたが、カッティングでも応用できるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、第１に基板裏面から表面に向かって打ち抜き面を有する金属基板表面の周囲に、導電手段と同一材料の膜を設けることで、バリの発生を抑制でき、配線間のショート防止、印刷抵抗の抵抗値変動の抑制およびチップが固着ランドにフラットに付けられる等を達成できるため、混成集積回路装置として大幅に歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
また、金属基板の接地のためにザグリ穴を設けた際も、この穴に発生するバリの剥離を防止でき、前述と同様な効果をしょうぜしめる事ができる。
【００３２】
更に、第３に、Ｎｉ膜を前記導電手段と同一材料の膜の上に設けることで、この領域の機械的強度を向上を向上でき、バリの発生やここを構成する膜のクラックを防止できる。
【００３３】
第４に、アルミニウム基板を用いることで、両面に硬質で絶縁性の優れた陽極酸化膜を形成できるため、歩留まりの高い放熱性および絶縁性の優れた混成集積回路装置を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図２】 本発明の混成集積回路装置の平面図である。
【図３】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図４】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図５】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図６】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図７】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図８】 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図９】 搬送装置の概略図である。
【図１０】 従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】 従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 金属基板
２ 陽極酸化膜
３ 接着樹脂
４ 銅箔
５ Ｎｉ膜
６ 印刷抵抗
５０ ダイ
５１ ストリッパ
５２ パンチ
Ｂ バリ

Claims (4)

1. 表面、裏面および４つの側面を有し、両面に陽極酸化膜が生成された金属基板と、前記金属基板の表面に絶縁性接着材を介して貼着された導電手段と、前記導電手段と電気的に接続された半導体素子と、前記導電手段と電気的に接続された外部フレームと、前記金属基板に設けられた封止樹脂とを有することで混成集積回路を構成する混成集積回路装置に於いて、
   少なくとも一つの前記金属基板の側面は、前記裏面からの打ち抜き面を有し、
   前記金属基板表面の周囲には、前記導電手段と同一材料の膜が帯状に設けられ、
   前記膜の端面は前記打ち抜き面と同一平面上に位置することを特徴とした混成集積回路装置。
2. 前記膜の上には、前記導電手段のボンディングポイントに設けられるＮｉが設けられている請求項１記載の混成集積回路装置。
3. 前記金属基板は、少なくとも表面に酸化膜が設けられアルミニウムよりなる基板である請求項１記載の混成集積回路装置。
4. 前記金属基板は、Ｃｕまたは鉄からなる請求項１に記載の混成集積回路装置。

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