CN101800217A - 半导体模块 - Google Patents

半导体模块 Download PDF

Info

Publication number
CN101800217A
CN101800217A CN201010119640A CN201010119640A CN101800217A CN 101800217 A CN101800217 A CN 101800217A CN 201010119640 A CN201010119640 A CN 201010119640A CN 201010119640 A CN201010119640 A CN 201010119640A CN 101800217 A CN101800217 A CN 101800217A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resin bed
top board
metal level
semiconductor module
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010119640A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101800217B (zh
Inventor
村上雅敬
栉野正彦
出口明辉
天野义久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN101800217A publication Critical patent/CN101800217A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101800217B publication Critical patent/CN101800217B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0271—Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09009—Substrate related
    • H05K2201/09136—Means for correcting warpage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10204—Dummy component, dummy PCB or template, e.g. for monitoring, controlling of processes, comparing, scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

设置成面向模块板并在其与模块板之间有电子元件顶板包括树脂层和金属层并具有绝缘性。金属层包括形成在树脂层前侧的金属层以及形成在树脂层后侧的金属层。通过这种结构，在将半导体模块安装于主板时执行的回流焊接中，由于树脂层和形成在树脂层前侧的金属层之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲被由于树脂层和形成在树脂层后侧的金属层之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲抵消，籍此消除顶板的翘曲。这有助于防止通过粘合剂粘附于顶板的电子元件因顶板的翘曲而被下压或从模块板上拉起。

Description

半导体模块
技术领域
本发明涉及有电子元件置于模块板上的半导体模块，尤其涉及具有设置成面向模块板的顶板的半导体模块，在顶板和模块板之间具有电子元件，该顶板通过粘合剂粘附于电子元件。
背景技术
传统上已提出具有设置成面向模块板的顶板并在模块板和顶板之间具有电子元件的半导体模块。例如，实开平7-42126号公报披露了这样一种顶板，其形成有由例如树脂或陶瓷的材料形成的绝缘板(例如参见段[0010]和上述出版物的图1)。
具有顶板的半导体模块的常规示例包括一种使由镍银薄板(金属)制成的带支脚顶板焊接于模块板的结构。顶板需要是无支脚的以实现紧凑模块板；然而，在无支脚顶板配合于设置在模块板上的电子元件的情形下，如果顶板脱落，顶板(其由金属制成)会与其上安装半导体模块的主板上的元件接触，从而造成电气短路。
在顶板脱落时发生的上述不便可通过给予顶板一绝缘结构(其中用树脂覆盖金属的结构)来防止。另一方面，由于由层层叠加的不同材料形成顶板的这样一种结构，当半导体模块安装在主板时，顶板随着温度变化而发生翘曲。这导致电子元件的安装困难。这个问题将在下面更为详细地说明。
图5A是示出具有顶板的半导体模块的结构的一个例子的截面图，该顶板被构造为金属通过树脂而绝缘。在该半导体模块中，电子元件103设置在模块板101上并在电子元件103与模块板101之间具有导线图案102。电子元件103通过按需使用焊料104粘附(焊接)于导线图案102。顶板105设置成面向模块101以覆盖电子元件103。
顶板105被构造成使金属层105b粘附于树脂层105a的一侧，在其上进一步设置阻焊剂105c以涂覆金属层105b。这样的结构有助于确保顶板105的刚度和绝缘性。
另一方面，图6A是示出具有顶板的半导体模块的结构的另一例子的截面图，顶板被构造成使金属通过树脂而绝缘。在该半导体模块中，金属层105b形成在树脂层105a的与金属层105b形成在图5A所示顶板105中的一侧相反的那一侧。也就是说，图6A所示顶板105被构造成使金属层105b在更靠近电子元件的一侧粘附于树脂层105a，而阻焊剂105c被设置为涂覆层以覆盖金属层105b。
在任一种情形下，顶板105通过粘合剂106固定于较高并具有大到足以确保粘附区域的表面的电子元件103之一。如果在模块的中央部分没有电子元件103可用来粘附于顶板105，则顶板105通过粘附于处在模块外周部的多个电子元件103而与模块板101保持平行。
然而，由于树脂层105a和金属层105b具有不同的热膨胀系数，因此温度变化造成顶板105的翘曲，顶板105被构造成使金属层105b仅粘附于金属层105a的一侧，如图5A和6A所示。在半导体模块通过回流焊接粘附于主板时这导致模块内的电子元件103的安装失败。
即，图5A和6A所示的每个半导体模块通过回流焊接安装在未示出的主板上，且使顶板105固定在模块中的焊料104和粘合剂106通过在回流焊接中施加于主板上的半导体模块的热熔化或软化。在图5A所示的结构中，如果顶板105在焊料104和粘合剂106熔化或软化的状态下翘曲，则顶板105如图5B所示地下压电子元件103。在冷却时，焊料104首先硬化，因此电子元件103固定为倾斜状态。
另一方面，在图6A所示的结构中，如果顶板105在焊料104和粘合剂106熔化或软化的状态下翘曲，如图6B所示，顶板105使通过粘合剂106固定的电子元件103上拉。另外，在冷却时，如上述情形那样，电子元件105固定于倾斜状态。
发明内容
已作出本发明来解决上述问题，且本发明的一个目的是消除由不同材料形成的顶板在温度变化下发生的翘曲，由此提供在将半导体模块设置在主板上时能够减小电子元件的安装失败的半导体模块。
为了实现上述目的，根据本发明，半导体模块设置有：模块板；置于模块板上的电子元件；以及设置成面向模块板的顶板，在模块板和顶板之间具有电子元件，并且该顶板通过粘合剂粘附于电子元件。这里，顶板包括树脂层和金属层并具有绝缘性，所述金属层包括形成在树脂层前侧的金属层以及形成在树脂层后侧的金属层，且由于树脂层和形成在树脂层前侧的金属层之间的热膨胀系数差异而随温度变化在顶板中引起的翘曲被由于树脂层和形成在树脂层后侧的金属层之间的热膨胀系数差异而随温度变化在顶板中引起的翘曲所抵消。
通过这种结构，由于顶板的所述金属层包括分别形成在树脂层前侧和后侧的金属层，由于树脂层和形成在树脂层前侧的金属层之间的热膨胀系数差异而随温度变化在顶板中引起的翘曲能被由于树脂层和形成在树脂层后侧的金属层之间的热膨胀系数差而随温度变化在顶板中引起的翘曲所抵消。结果，随着温度变化在顶板中引起的翘曲可从顶板上各个位置予以消除。因此，例如在将半导体模块安装在主板时执行的回流焊接工艺中，可防止通过粘合剂粘附于顶板的模块中的电子元件下压至模块板或相反地由于顶板的翘曲而上拉。这有助于减小模块板上电子元件的安装失败。
附图说明
本发明的这些和其它目的和特征可从较佳实施例的如下说明和在下面简单列出的附图中更清楚地予以理解。
图1A是示意性地示出根据本发明一个实施例的半导体模块的结构的平面图，而图1B是示出半导体模块的截面图。
图2A是示意性地示出根据本发明另一实施例的半导体模块的结构的平面图，而图2B是示出半导体模块的截面图。
图3A是示意性地示出根据本发明又一实施例的半导体模块的结构的平面图，而图3B是示出半导体模块的截面图。
图4A是示意性地示出根据本发明再一实施例的半导体模块的结构的平面图，而图4B是示出半导体模块的截面图。
图5A是示出具有通过用树脂绝缘金属制成的顶板的半导体模块的结构的一个例子的截面图，而图5B是示出翘曲在顶板发生的状态的半导体模块的截面图。
图6A是示出具有通过用树脂绝缘金属制成的顶板的半导体模块的结构的另一例子的截面图，而图6B是示出翘曲在顶板发生的状态的半导体模块的截面图。
具体实施方式
[实施例1]
下面，参照相关附图对本发明的实施例进行说明。
图1A是示意性地示出根据本实施例的半导体模块的结构的平面图，而图1B是沿图1A的剖切线A-A’得到的截面图。在本实施例的半导体模块中，电子元件3设置在模块板1(布线板)上的导线图案2上。作为电子元件3，设置有多个电子元件3，包括例如电感、电容和电阻的无源器件以及例如IC和半导体的有源器件。该多个电子元件3根据需要通过焊料4粘附(焊接)于导线图案2。顶板5被设置成面向模块板1并在两者之间设置电子元件3。顶板5通过粘合剂6(弹性材料)粘附于多个电子元件3中的一个电子元件3的上表面。
在模块板1的后侧，即在模块板1与其上设置电子元件的一侧相反的那一侧，形成通过外部连接电极连接于未示出的主板(电路板)的导线图案7。上述构造的半导体模块通过回流焊接安装在主板上。
接着，对上面提到的顶板5的结构作出说明。顶板5由树脂层11、金属层12和13、以及充当绝缘层的阻焊剂14和15构成。金属层12(第一金属层)形成在树脂层11前侧除却其外周部分的区域。阻焊剂14作为涂覆层设置在树脂层11上以覆盖金属层12。另一方面，金属层13(第二金属层)形成在树脂层11后侧除却其外周部分的区域。阻焊剂15作为涂覆层设置在树脂层11上以覆盖金属层13。结果，顶板5具有前侧和后侧相对于树脂层11彼此对称的层结构。
这里，树脂层11的前侧是树脂层11与面向模块板1的一侧(即通过粘合剂6粘附于电子元件3的一侧)相反的那一侧。树脂层11的后侧是树脂层11面向模块板1的那一侧。因此，例如位于树脂层11前侧的金属层是金属层12，而位于树脂层11后侧的金属层是金属层13。
根据如上所述顶板5的层结构，金属层12和13覆盖有树脂(树脂层11和阻焊剂14、15)，而这有助于确保顶板5的绝缘性。这有助于防止在顶板5脱落而与主板形成接触时发生电气短路。此外，设置在顶板5中的金属层12、13帮助确保顶板5的刚度。
这里，树脂层11由耐热性足以耐受回流焊接工艺中的热量的非导电有机材料形成。具体地说，由于回流焊接工艺中的峰值温度接近240-250℃，因此树脂层11至少需要由具有充分耐热性以忍受高温的材料制成，本实施例中的树脂层11由将近0.1mm厚的玻璃环氧树脂材料构成。玻璃环氧树脂材料的热膨胀系数在低于玻璃相变点的温度下为10×10-6-20×10-6/℃，而在高于玻璃相变点(140-180℃)下，可假定玻璃环氧树脂材料的热膨胀系数比在玻璃相变点之下的温度下的热膨胀系数大出一个数量级。因此，通过上述材料形成树脂层11使其当然有能够实现可通过回流焊接安装在主板上的半导体模块。
金属层12和13由相同金属材料形成并具有相同的厚度；在本实施例中，它们均由比树脂层11更薄的铜箔(例如几十微米厚度)形成。铜箔具有16.5×10-6/℃(20℃)的热膨胀系数。顺便说一下，在与回流熔炉中的温度相对应的温度下，铜箔的热膨胀系数为18.3×10-6/℃(227℃)，这与20℃温度下的热膨胀系数相差不多。
由于由相同材料形成并具有相同厚度的金属层12、13分别形成在树脂层11的前侧和后侧，在用来将半导体模块安装在主板上的回流焊接工艺中，顶板的前侧和后侧就热活动方式而言是彼此对称的。即，由于树脂层11和金属层12之间的热膨胀系数差异而随着温度变化在顶板5中引起的翘曲被由于树脂层11和金属层13之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板5中引起的翘曲抵消。结果，随着温度变化在顶板5中引起的翘曲被消除。因此，在回流焊接工艺中，可防止通过粘合剂6粘附于顶板5的电子元件3被下压至模块板1，或相反地由于顶板5的翘曲而上拉。这导致电子元件3相对模块板1安装失败的可能性减小。即，即使顶板5包括不同的树脂材料和金属，在回流焊接工艺中也可防止由于热膨胀系数差异在顶板5中造成翘曲。结果，可减少电子元件3安装失败的可能性。
注意，金属层12和13不一定局限于通过具有相同厚度的相同材料形成。即，金属层12和13可通过不同的材料形成。因此，顶板5的前侧和后侧通过调整金属层12、13的厚度而在热活动方式方面彼此对称。在这种情形下，用于顶板5的金属材料可选自很多种金属材料。即，能够更自由地选择金属层12和13的材料组合。
综合上面说明，可以得出以下结论：本实施例的半导体模块具有分别形成在树脂层11的前侧和后侧的金属层12、13；并且本实施例的半导体模块被构造成不管金属层12、13用相同材料还是不同材料形成，由于树脂层11和金属层12之间的热膨胀系数差异而随着温度变化在顶板5中引起的翘曲被由于树脂层11和金属层13之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板5中引起的翘曲抵消。
具体地说，如果分别形成在树脂层11前侧和后侧的金属层12、13由相同材料制成并具有相同厚度，则在回流焊接工艺中可从顶板5可靠和容易地消除翘曲。因此，能可靠和容易地降低回流焊接过程中发生的电子元件3安装失败的可能性。
此外，根据本实施例，顶板5通过粘合剂6在一个粘合点粘附于其中一个电子元件3。因此，即使顶板从粘合点向上翘曲以向模块内侧凸出，由于顶板5不粘附于其它电子元件3，因此其它电子元件3不会因顶板5的翘曲而上拉。这有助于可靠地防止其它电子元件3的安装失败。
[实施例2]
在下文中，结合相关附图对本发明的另一实施例进行说明。为了便于说明，在实施例1中可以找到对应物的部件用相同的附图标记表示，并且省去对其重复说明。
图2A是示意性地示出根据本发明的半导体模块的结构的平面图，而图2B是沿图2A的剖切线B-B’得到的截面图。在本实施例的半导体模块中，树脂层11前侧的金属层12被分成多个金属部分12a，它们统一排列成规则图案。金属部分12a各自形成为例如直径为0.3mm的圆形，并且在彼此垂直的两个方向(附图中的上下和左右方向)上以0.4mm间距排列。
以与刚说明过的金属层12相同的方式，树脂层11后侧的金属层13也被分成多个金属部分13a，它们统一地排列成规则图案。金属部分13a各自形成为例如直径为0.3mm的圆形，并且在彼此垂直的两个方向(附图中的上下和左右方向)上以0.4mm间距排列。然而，各个金属部分13a与各个金属部分12a错开。更具体地说，各个金属部分13a在附图中的上下和左右方向上相对于各个相邻的金属部分12a错开大约半个间距(例如0.2mm)。
在该结构中，如同本实施例，金属层12和13分别由多个金属部分12a、13a形成，这些金属部分排列成规则图案，金属层12、13所占总面积减小至例如一半，且树脂层11与各金属层12、13之间的热膨胀(热应力)差异相比金属层12、13相对树脂层11形成为一个单层的实施例1的结构而言相应地减小。然而，即便在这种结构中，由于树脂层11和金属层12之间的热膨胀系数差异而随着温度变化在顶板5中引起的翘曲也能被通过树脂层11和金属层13之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板5中引起的翘曲抵消，并因此有可能消除随着温度变化在顶板5中引起的翘曲。因此，通过这种结构，上面提到的效果可较为有利地通过减小金属层12、13的总面积而取得。
此外，在本实施例中，由于金属部分12a、13a以相同间距排列在分别形成于树脂层11前侧和后侧的金属层12和13中，因此防止源自金属部分12a、13a(金属层12和13)的顶板5的翘曲的效果可均匀地施加于整个顶板5。
另外，在本实施例中，金属层12和13被设置成使各个金属部分12a在彼此垂直的两个排列方向(即附图中的上下和左右方向)上与各个相邻的金属部分13a错开。因此，如图2A所示，各个金属部分13a可位于金属层13与金属层12被四个金属部分12a所包围的位置相对应的位置。同样，各个金属部分12a可位于金属层12与金属层13被四个金属部分13a所包围的位置相对应的位置。这导致树脂层11具有要么存在于其每个部分的前侧要么其每个部分的后侧的金属部分的状态(或接近这种状态的状态)，并且这有利于在全部顶板5上确保均匀的刚度。
另外，金属部分12a、13a以规则图案均匀地设置在树脂层11的前侧和后侧，以使树脂层的分别由金属部分12a、13a占据的前侧和后侧的面积之和相等。这种结构，其中树脂层11由金属部分12a占据的前侧的面积量等于树脂层11由金属部分13a占据的后侧的面积量，使树脂层11和金属层12之间随着温度变化的热膨胀差异等于树脂层11和金属层13之间随着温度变化的热膨胀差异。这有助于确实消除顶板5随着温度变化的翘曲。
此外，在本实施例中，圆形的金属部分13a彼此独立地设置在树脂层11的后侧，即电子元件3所粘附于的那一侧，以使金属部分13存在于树脂层11后侧的一些部分但不存在于其它部分。结果，如图2B所示，形成在树脂层11上以覆盖金属部分13a的阻焊剂15具有不平整表面，该表面具有交替出现的凸部和凹部。这意味着顶板5与粘合剂6接触的表面是具有交替出现的凸部和凹部的不平整表面。这有助于使顶板5与粘合剂6相比实施例1中顶板5和粘合剂6之间的接触表面为平滑(或平整)表面的情形在更宽区域上彼此接触。因此可提高粘合强度。如此增加的粘合强度允许顶板5粘附在位于模块外缘的电子元件3，而不是粘附在位于模块中央的电子元件3，并且这导致有很多方法可用来粘附顶板5。
在本实施例中，金属部分12a、13a是圆形的，但它们也可具有诸如正方形的另一形状。另外，金属部分12a、13a的尺寸及其排列间距并不局限于上面提到的那些值。
[实施例3]
在下文中，参见相关附图对本发明的又一实施例进行说明。为了便于说明，在实施例1、2中可以找到对应物的部件用同一附图标记表示，并且省去对其重复说明。
图3A是示意性地示出根据本实施例的半导体模块的结构的平面图，而图3B是沿图3A的剖切线C-C’得到的截面图。本实施例的半导体模块与实施例2的不同之处在于：树脂层11前侧的金属层12和形成为覆盖金属层12的阻焊剂14在除却树脂层与形成在树脂层11后侧的金属层部分13(金属部分13a)相对应的前侧区域之处形成。即，在树脂层11的前侧，没有金属层(金属部分12a)存在于与形成在树脂层11后侧的金属层13部分相对应的区域中。另外，在阻焊剂14中形成对应于上述区域的孔14a。结果，树脂层11前侧的一部分通过孔14a露出。
在树脂层11由如上所述例如玻璃环氧树脂材料的透明或半透明树脂构成的情形下，可从前侧透过孔14a和树脂层11看见树脂层11后侧的金属层13部分(金属部分13a)，并且该可透视区域可用作为标志区域的备选。通常，指示模块的第一引脚的标志通过激光标志等标志在顶板上。相比而言，本实施例中使用透视区域代替标志的结构有助于节省时间和省却执行激光标志的麻烦。其结果是模块的生产效率得以提高。
[实施例4]
在下文中，参见附图对本发明的又一实施例进行说明。为了便于说明，在实施例1、2、3中可以找到对应物的部件用同一附图标记表示，并且省去对其重复说明。
图4A是示意性地示出根据本实施例的半导体模块的结构的平面图，而图4B是沿图4A的剖切线D-D’得到的截面图。本实施例的半导体模块与实施例1的半导体模块的不同之处在于：顶板5具有开口5a。开口5a贯穿或切裁树脂层11和阻焊剂14、15的各个部分形成。金属层12、13形成在树脂层11的前侧和后侧的除却树脂层11的外缘部分之处。开口5a可形成为具有封闭周缘的孔，或形成为剪切块形状，其一部分外缘是开放的，如图4A所示。
根据本实施例，置于模块板1上的多个电子元件3中的一部分(例如最高的电子元件3a)配合于开口5a，开口5a的尺寸和形状被设计成能够接纳多个电子元件3中的一部分。因此，通过使最高的电子元件3a配合于开口5a并使其它电子元件3中的电子元件3b通过粘合剂6粘附于顶板5而构成半导体模块。最高的电子元件3a是顶板5侧的上表面比任何多个电子元件3中的其它电子元件更远离模块板1的电子元件。
因此，在包括高电子元件3a的多个电子元件3具有不同高度的情形下，可通过将高电子元件3a配合在形成于顶板5中的开口5a、并将其它电子元件3中的电子元件3b通过粘合剂6粘附于顶板5而使模块本身的高度变小，尽管是使用了高电子元件3a。因此，即使用高的电子元件3a也能实现紧凑模块。
注意，形成在顶板5中的开口5a的数量不仅限于1个。例如，在“n”个电子元件3被设置在模块板1上的情形下，可在顶板5中形成最多达“n-1”的开口5a，在其中可嵌入“n-1”个电子元件3，并且余下的一个电子元件3可通过粘合剂6粘附于顶板5。
根据迄今为止记载的诸实施例的结构，具有粘附于其上的顶板5的半导体模块可获得下列优点：(1)可确保顶板5的刚度；(2)当执行回流焊接时翘曲不可能在顶板5中产生；(3)顶板5的热膨胀不可能不利地影响电子元件3的安装；以及(4)能维持顶板5的粘合强度。
无需赘言，可通过适当地组合上述实施例来形成半导体模块。例如，半导体模块可通过实施例4中将开口5a设置在顶板5的结构和实施例2、3中金属层12、13形成在分开图案的结构这两者的结合来形成。
此外，本发明可应用于回流焊接至主板的半导体模块。
上面实施例中描述的本发明半导体模块也可表述如下，因此可以说提供了下列操作和效果。
根据本发明，半导体模块设置有面向模块板配置的顶板，且电子元件置于模块基板上并位于顶板和模块基板之间，并且所述顶板通过粘合剂粘附于电子元件。半导体模块被构造成使顶板包括树脂层和金属层，并且还具有绝缘性，以使金属层包括形成在树脂层前侧的金属层以及形成在树脂层后侧的金属层，并使由于树脂层和形成在树脂层前侧的金属层之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲被由于树脂层和形成在树脂层后侧的金属层之间的热膨胀系数差异在顶板中引起的翘曲抵消。
根据上述结构，配置成面向模块板(布线板)的顶板通过粘合剂粘附于设置在模块板上的电子元件。顶板的绝缘性有助于避免电气短路，即使当顶板脱落并且与其上安装半导体模块的主板(电路板)接触也是如此。
此外，顶板包括树脂层和金属层，这些层由不同材料形成，并且在树脂层的前侧和后侧各自形成一个金属层，以使由于树脂层和形成在树脂层前侧的金属层(也被称为第一金属层)之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲被由于树脂层和形成在树脂层后侧的金属层(也被称为第二金属层)之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲抵消。这使顶板的活动方式随着温度变化在树脂层的前侧和后侧之间对称变化，结果可在整个顶板上消除随着温度变化在顶板中引起的翘曲。由此，例如在将半导体安装在主板时执行的回流焊接工艺中，可防止模块中通过粘结剂粘附于顶板的电子元件被下压至模块板，相反也可防止电子元件由于顶板的翘曲而上拉。这有助于减小电子元件相对于模块板的安装失败。
在本发明的半导体模块中，在树脂层的前侧和后侧各形成一个的金属层可由相同材料形成并具有相同厚度。在这种情形下，由于能可靠、容易地从整个顶板消除随着温度变化在顶板中引起的翘曲，因此也能可靠和容易地降低电子元件安装失败的可能性。
在本发明的半导体模块中，在树脂层前侧和后侧中各形成一个的金属层可分成多个排列成规则图案的金属部分。在这种情形下，相比金属层各自相对于树脂层形成为整体单层的情形，树脂层和每个金属层之间的热膨胀差异较为有利地减小。即，由本发明提供的上述优点可用更少数量的金属层获得。
在本发明的半导体模块中，优选使在金属层中以相等间距排列的金属部分形成在树脂层的前侧和后侧。在这种情形下，防止源自金属部分的顶板翘曲的效果可均匀地施加在整块顶板上。
在本发明的半导体模块中，优选使树脂层前侧的金属层的各个金属部分与树脂层后侧的金属层的各个金属部分在彼此垂直的两个排列方向上错开。通过这种结构，例如对于由四个金属部分围住的一个金属层(第一金属层)中的位置，金属部分形成在另一金属层(第二金属层)中的相应位置。这有助于确保整块顶板上均匀的刚度。
在本发明的半导体模块中，优选使树脂层前侧的金属部分所占据的面积之和等于树脂层后侧的金属部分所占据的面积之和。在这种情形中，由于令随着温度变化的树脂层和第一金属层之间以及树脂层和第二金属层之间的热膨胀差异相等，因此可靠地消除了随着温度变化在顶板中引起的翘曲。
在本发明的半导体模块中，树脂层可由自透明或半透明树脂形成，顶板可进一步包括形成在树脂层上的绝缘层以覆盖金属层，并可在除却与树脂层后侧的金属层部分相对应的树脂层前侧区域之处形成位于树脂层前侧的金属层以及覆盖金属层的绝缘层。
通过这种结构，树脂层后侧的金属层部分(金属部分)可透过透明或半透明的树脂层从前侧看到，并且可使用该透视区来代替标志。这有助于节省执行激光标志的时间和麻烦，并由此可提高模块的生产效率。此外，在树脂层上覆盖金属层的绝缘层的提供有助于确保顶板的绝缘性。
在本发明的半导体模块中，优选使顶板通过粘合剂粘附于设置在模块板上的电子元件之一。通过这种结构，由于顶板在一个粘合点粘附于一个电子元件，即使当顶板由于某些原因以该粘合点为起点翘曲，其它电子元件也不会因顶板的翘曲而上拉。因此，能可靠地防止电子元件的安装失败。
在本发明的半导体模块中，优选使顶板与粘合剂接触的表面为非光滑表面，其具有交替出现的凸部和凹部。这有助于使顶板和粘合剂相比顶板和粘合剂之间的接触表面为光滑(或平整)表面的情形在更宽区域上彼此接触。结果，粘合剂强度得以提高。由此增加的粘合强度允许顶板粘附于设置在模块外缘的电子元件、而不是设置在模块中央的电子元件，并且这导致粘附顶板的方法的更大自由度。
在本发明的半导体模块中，顶板可具有至少一个开口，其中配合有设置在模块板上的多个电子元件之一。在多个电子元件具有不同高度的情形下，模块本身的高度可设计成较小，就算使用高电子元件，也可通过将高电子元件配合于形成在顶板中的开口并使其它电子元件通过粘合剂粘附于顶板来解决。结果，即便使用高电子元件也能实现紧凑模块。
在本发明的半导体模块中，优选使顶板的树脂层由具有足以耐受来自回流焊接工艺的热量的耐热性的有机材料构成。在这种情形下，能确实实现通过回流焊接安装在主板上的半导体模块。
从前面的说明可以很明显地看出，可以多种形式对本发明作出修改或变化。因此，应当理解本发明可在所附权利要求书的范围内实现而不局限于具体的说明。

Claims (11)

1.一种半导体模块，其设置有：
模块板；
置于所述模块板上的电子元件；以及
顶板，所述顶板设置成面向所述模块板且所述电子元件位于所述顶板和所述模块板之间，并通过粘合剂粘附于所述电子元件；并且
其特征在于，
所述顶板包括树脂层和金属层，并且还具有绝缘性，
所述金属层包括形成在所述树脂层前侧的金属层以及形成在所述树脂层后侧的金属层，以及
由于所述树脂层和形成在所述树脂层前侧的金属层之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲被由于所述树脂层和形成在所述树脂层后侧的金属层之间的热膨胀系数差异随着温度变化在顶板中引起的翘曲抵消。
2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
位于所述树脂层前侧的所述金属层和位于所述树脂层后侧的金属层由相同材料形成并具有相同厚度。
3.如权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，
在所述树脂层前侧的金属层和在所述树脂层后侧的金属层各自被分成排列成规则图案的多个金属部分。
4.如权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，
在所述树脂层前侧的金属层的金属部分和在所述树脂层后侧的金属层的金属部分以相等间距排列。
5.如权利要求4所述的半导体模块，其特征在于，
所述树脂层前侧的金属层的每个金属部分与所述树脂层后侧的金属层的每个金属部分在彼此垂直的两个排列方向上错开。
6.如权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，所述树脂层前侧的金属部分所占据的面积之和等于所述树脂层后侧的金属部分所占据的面积之和。
7.如权利要求3-6中的任一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述树脂层由透明或半透明树脂形成，
所述顶板还包括形成在所述树脂层上以覆盖形成在所述树脂层前侧的金属部分的绝缘层，以及形成在所述树脂层上以覆盖形成在所述树脂层后侧的金属部分的绝缘层；并且
所述树脂层前侧的金属层和覆盖所述金属层的绝缘层形成在除却与位于所述树脂层后侧的金属层部分对应的树脂层前侧区域之处。
8.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述顶板通过粘合剂粘附于形成为所述电子元件并位于所述模块板上的多个电子元件中的一个。
9.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述顶板与粘合剂接触的表面是不均匀的表面。
10.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述顶板具有至少一个开口，其中配合形成为电子元件并位于所述模块板上的多个电子元件中的一个。
11.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述顶板的树脂层由耐热性足以耐受来自回流焊接工艺的热量的有机材料构成。
CN2010101196406A 2009-02-10 2010-02-05 半导体模块 Expired - Fee Related CN101800217B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-027992 2009-02-10
JP2009027992A JP4700114B2 (ja) 2009-02-10 2009-02-10 半導体モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101800217A true CN101800217A (zh) 2010-08-11
CN101800217B CN101800217B (zh) 2012-07-25

Family

ID=42540254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101196406A Expired - Fee Related CN101800217B (zh) 2009-02-10 2010-02-05 半导体模块

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8335086B2 (zh)
JP (1) JP4700114B2 (zh)
CN (1) CN101800217B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5204171B2 (ja) * 2010-08-25 2013-06-05 株式会社東芝 電気部品およびその製造方法
MX2018007164A (es) 2016-11-08 2019-06-06 Lumus Ltd Dispositivo de guia de luz con borde de corte optico y metodos de produccion correspondientes.

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2605382Y2 (ja) 1993-12-27 2000-07-10 株式会社村田製作所 複合部品
JPH1117070A (ja) * 1997-06-20 1999-01-22 Hitachi Ltd 半導体装置
US6131651A (en) * 1998-09-16 2000-10-17 Advanced Ceramics Corporation Flexible heat transfer device and method
JP3813540B2 (ja) * 2002-05-28 2006-08-23 富士通株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置及び半導体装置ユニット
US7063127B2 (en) * 2003-09-18 2006-06-20 International Business Machines Corporation Method and apparatus for chip-cooling
CN100413070C (zh) * 2004-01-30 2008-08-20 松下电器产业株式会社 部件内置模块、配备部件内置模块的电子设备以及部件内置模块的制造方法
US7200006B2 (en) * 2004-06-03 2007-04-03 International Business Machines Corporation Compliant thermal interface for electronic equipment
JP4147229B2 (ja) * 2005-06-06 2008-09-10 Ｔｄｋ株式会社 複合電子部品の製造方法
US20070178255A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Farrow Timothy S Apparatus, system, and method for thermal conduction interfacing
JP4967447B2 (ja) * 2006-05-17 2012-07-04 株式会社日立製作所 パワー半導体モジュール
US7995344B2 (en) * 2007-01-09 2011-08-09 Lockheed Martin Corporation High performance large tolerance heat sink

Also Published As

Publication number Publication date
US8335086B2 (en) 2012-12-18
JP2010186763A (ja) 2010-08-26
US20100202125A1 (en) 2010-08-12
CN101800217B (zh) 2012-07-25
JP4700114B2 (ja) 2011-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190304702A1 (en) Electrical connection contact for a ceramic component, a ceramic component, and a component arrangement
KR100744140B1 (ko) 더미 패턴을 갖는 인쇄회로기판
US7821115B2 (en) Tape carrier package including a heat dissipation element
KR102257253B1 (ko) 연성기판
KR20060124600A (ko) 배선 기판, 반도체 장치 및 표시 모듈
US7439611B2 (en) Circuit board with auxiliary wiring configuration to suppress breakage during bonding process
US10128198B2 (en) Double side via last method for double embedded patterned substrate
EP2086297B1 (en) Printed circuit board and method of manufacturing the same
US20050263885A1 (en) Semiconductor device
CN101800217B (zh) 半导体模块
US8022306B2 (en) Printed circuit board and method of manufacturing the same
US10847695B2 (en) Light emitting device
JP2007043213A (ja) 回路基板の接続構造
US8975742B2 (en) Printed wiring board
KR101905879B1 (ko) 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법
JPH06291165A (ja) フリップチップ接続構造
US10231335B2 (en) Electronic module with embedded jumper conductor
EP2705736B1 (en) The printed circuit board and the method for manufacturing the same
CN202857131U (zh) 减少溢胶的电路板及其电路结构
JP2001036246A (ja) 配線基板およびこれを用いた多層配線基板
CN102804937A (zh) 发光器件
US5880935A (en) Device for using in an electronic controller
CN101820721B (zh) 电路板用的基材、电路板以及电路板的制造方法
JP4365229B2 (ja) 回路基板の接続構造
KR20070083021A (ko) 휨 방지용 인쇄회로기판

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120725

Termination date: 20180205