JP2003100985A - 回路モジュール - Google Patents

回路モジュール

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conductive pattern
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路モジュール内部に於いて、半導体素子を
立体的に実装する。 【解決手段】 導電箔パターン39上に、第1の半導体
素子31および内部チップ部品が内蔵された半導体モジ
ュール40およびチップ部品33を実装する。半導体モ
ジュール40に設けられた第2の導電パターン37に、
第2の半導体素子47および裏面チップ部品36を実装
する。半導体モジュール40はフェイスアップで導電箔
パターン39に実装され、導電箔パターン39との電気
的接続は金属細線34で行う。また、裏面チップ部品3
6はフェイスダウンで実装される。以上のことから、本
発明の回路モジュール30では、立体的に半導体素子を
実装することが可能となる。また、半導体モジュール4
0の裏面には、第1の半導体素子よりも大きいサイズの
第2の半導体素子を実装することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回路モジュールに関
し、特に回路モジュール内部に於いて、半導体素子を立
体的に実装することを可能とする回路モジュールに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子機器にセットされる回路モジ
ュールは、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用
されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められてい
る。
【0003】例えば、回路モジュールとして半導体装置
を例にして述べると、一般的な半導体装置として、従来
通常のトランスファーモールドで封止されたパッケージ
型半導体装置がある。この半導体装置は、図15のよう
に、プリント基板PSに実装される。
【0004】またこのパッケージ型半導体装置は、半導
体チップ2の周囲を樹脂層3で被覆し、この樹脂層3の
側部から外部接続用のリード端子4が導出されたもので
ある。
【0005】しかしこのパッケージ型半導体装置1は、
リード端子4が樹脂層3から外に出ており、全体のサイ
ズが大きく、小型化、薄型化および軽量化を満足するも
のではなかった。
【0006】そのため、各社が競って小型化、薄型化お
よび軽量化を実現すべく、色々な構造を開発し、最近で
はCSP(チップサイズパッケージ)と呼ばれる、チッ
プのサイズと同等のウェハスケールCSP、またはチッ
プサイズよりも若干大きいサイズのCSPが開発されて
いる。
【0007】図16は、支持基板としてガラスエポキシ
基板5を採用した、チップサイズよりも若干大きいCS
P6を示すものである。ここではガラスエポキシ基板5
にトランジスタチップTが実装されたものとして説明し
ていく。
【0008】このガラスエポキシ基板5の表面には、第
1の電極7、第2の電極8およびダイパッド9が形成さ
れ、裏面には第1の裏面電極10と第2の裏面電極11
が形成されている。そしてスルーホールTHを介して、
前記第1の電極7と第1の裏面電極10が、第2の電極
8と第2の裏面電極11が電気的に接続されている。ま
たダイパッド9には前記ベアのトランジスタチップTが
固着され、トランジスタのエミッタ電極と第1の電極7
が金属細線12を介して接続され、トランジスタのベー
ス電極と第2の電極8が金属細線12を介して接続され
ている。更にトランジスタチップTを覆うようにガラス
エポキシ基板5に樹脂層13が設けられている。
【0009】前記CSP6は、ガラスエポキシ基板5を
採用するが、ウェハスケールCSPと違い、チップTか
ら外部接続用の裏面電極10、11までの延在構造が簡
単であり、安価に製造できるメリットを有する。
【0010】また前記CSP6は、図15のように、プ
リント基板PSに実装される。プリント基板PSには、
電気回路を構成する電極、配線が設けられ、前記CSP
6、パッケージ型半導体装置1、チップ抵抗CRまたは
チップコンデンサCC等が電気的に接続されて固着され
る。
【0011】そしてこのプリント基板で構成された回路
は、色々なセットの中に取り付けられる。
【0012】つぎに、このCSPの製造方法を図17お
よび図18を参照しながら説明する。
【0013】まず基材(支持基板)としてガラスエポキ
シ基板5を用意し、この両面に絶縁性接着剤を介してC
u箔20、21を圧着する。(以上図17(A)を参
照) 続いて、第1の電極7,第2の電極8、ダイパッド9、
第1の裏面電極10および第2の裏面電極11対応する
Cu箔20、21に耐エッチング性のレジスト22を被
覆し、Cu箔20、21をパターニングする。尚、パタ
ーニングは、表と裏で別々にしても良い(以上図17
(B)を参照) 続いて、ドリルやレーザを利用してスルーホールTHの
ための孔を前記ガラスエポキシ基板に形成し、この孔に
メッキを施し、スルーホールTHを形成する。このスル
ーホールTHにより第1の電極7と第1の裏面電極1
0、第2の電極8と第2の裏面電極10が電気的に接続
される。(以上図17(C)を参照) 更に、図面では省略をしたが、ボンデイングポストと成
る第1の電極7,第2の電極8にAuメッキを施すと共
に、ダイボンディングポストとなるダイパッド9にAu
メッキを施し、トランジスタチップTをダイボンディン
グする。
【0014】最後に、トランジスタチップTのエミッタ
電極と第1の電極7、トランジスタチップTのベース電
極と第2の電極8を金属細線12を介して接続し、樹脂
層13で被覆している。(以上図17(D)を参照) 以上の製造方法により、支持基板5を採用したCSP型
の電気素子が完成する。この製造方法は、支持基板とし
てフレキシブルシートを採用しても同様である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】図16に於いて、トラ
ンジスタチップT、接続手段7〜12および樹脂層13
は、外部との電気的接続、トランジスタの保護をする上
で、必要な構成要素であるが、これだけの構成要素で小
型化、薄型化、軽量化を実現する回路素子を提供するの
は難しかった。
【0016】また、支持基板となるガラスエポキシ基板
5は、前述したように本来不要なものである。しかし製
造方法上、電極を貼り合わせるため、支持基板として採
用しており、このガラスエポキシ基板5を無くすことが
できなかった。
【0017】そのため、このガラスエポキシ基板5を採
用することによって、コストが上昇し、更にはガラスエ
ポキシ基板5が厚いために、回路素子として厚くなり、
小型化、薄型化、軽量化に限界があった。
【0018】更にまた、従来の回路モジュールでは、実
装基板に平面的に半導体素子が実装されており、実装密
度を向上させることが難しかった。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の回路モジュール
は、前述した課題に鑑みて成され、第1に、絶縁樹脂に
埋め込まれた第1の導電パターンおよび層間絶縁膜を介
して設けられた第2の導電パターンから形成される支持
基板を有し、前記第1の導電パターンにフリップチップ
ボンディングにより固着された第1の半導体素子および
内部チップ部品を有し、前記半導体素子および前記内部
チップ部品を被覆する第1の絶縁性樹脂を有する半導体
モジュールと、前記半導体モジュールが前記第2の導電
パターンを上側にして固着された導電箔パターンを埋め
込んだ第2の絶縁性樹脂と、前記第2の導電パターン上
に実装された第2の半導体素子および裏面チップ部品
と、前記半導体モジュールの取り出し電極と、前記導電
箔パターンとの電気的接続を行う金属細線と、前記導電
箔パターンに形成された外部接続電極とを有することで
解決するものである。
【0020】第2に、前記第1の半導体素子および前記
第2の半導体素子は、LSIであることで解決するもの
である。
【0021】第3に、前記第2の半導体素子は、前記第
1の半導体素子よりも大きいことで解決するものであ
る。
【0022】第4に、前記内部チップ部品は、コンデン
サ、抵抗、トランジスタまたはダイオードであることで
解決するものである。
【0023】第5に、前記裏面チップ部品は、コンデン
サ、抵抗、トランジスタまたはダイオードであることで
解決するものである。
【0024】第6に、前記第導電箔パターンには、前記
半導体モジュールの他にコンデンサ、抵抗、トランジス
タ、ダイオードまたはLSIが実装されることで解決す
るものである。
【0025】第7に、前記第1の導電パターン、前記第
2の導電箔パターンおよび前記導電箔パターンは銅、ア
ルミニウムまたは鉄−ニッケルのいずれかを主材料とし
て構成されることで解決するものである。
【0026】第8に、前記取り出し電極は、前記半導体
モジュールの周辺部に設けられることで解決するもので
ある。
【0027】第9に、絶縁樹脂に埋め込まれた第1の導
電パターンおよび層間絶縁膜を介して設けられた第2の
導電パターンから形成される第1の支持基板を有し、前
記第1の導電パターンにフリップチップボンディングに
より固着された第1の半導体素子および内部チップ部品
を有し、前記半導体素子および前記内部チップ部品を被
覆する第1の絶縁性樹脂を有する半導体モジュールと、
絶縁樹脂に埋め込まれた第3の導電パターンおよび層間
絶縁膜を介して設けた第4の導電パターンを有し、前記
半導体モジュールが第2の導電パターンを上側にして第
3の導電パターンに固着された第2の支持基板と、前記
第2の導電パターン上に実装された第2の半導体素子お
よび裏面チップ部品と、前記半導体モジュールの取り出
し電極と、前記第3の導電パターンとの電気的接続を行
う金属細線と、前記半導体モジュール、前記裏面チップ
部品および前記金属細線を被覆し、且つ全体を支持する
第2の絶縁性樹脂と、前記第4の導電パターンに形成さ
れた外部接続電極とを有することで解決するものであ
る。
【0028】第10に、前記第1の半導体素子および前
記第2の半導体素子は、LSIであることで解決するも
のである。
【0029】第11に、前記第2の半導体素子は、前記
第1の半導体素子よりも大きいことで解決するものであ
る。
【0030】第12に、前記内部チップ部品は、コンデ
ンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードであること
で解決するものである。
【0031】第13に、前記裏面チップ部品は、コンデ
ンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードであること
で解決するものである。
【0032】第14に、前記第3の導電パターンには、
前記半導体モジュールの他にコンデンサ、抵抗、トラン
ジスタ、ダイオードまたはLSIが実装されることで解
決するものである。
【0033】第15に、前記第1の導電パターン、前記
第2の導電箔パターン、第3の導電パターンおよび第4
の導電パターンは銅、アルミニウムまたは鉄−ニッケル
のいずれかを主材料として構成されることで解決するも
のである。
【0034】第16に、前記取り出し電極は、前記半導
体モジュールの周辺部に設けられることで解決するもの
である。
【0035】
【発明の実施の形態】回路モジュールの構造を説明する
第1の実施の形態 先ず、本発明の回路モジュール30について、図1を参
照しながら説明する。図1(A)は回路モジュール30
の断面図であり、図1(B)はその上面図である。本実
施の形態では、第2の絶縁性樹脂35Bに導電箔パター
ン39が埋め込まれた、単層配線の導電箔パターン39
を有する回路モジュール30を説明する。
【0036】図1(A)を参照して、本発明に係る回路
モジュール30は、導電箔パターン39と、導電箔パタ
ーン39上に実装されたチップ部品33および半導体モ
ジュール40と、半導体モジュール40が有する第2の
導電パターン37上に実装された第2の半導体素子47
および裏面チップ部品36と、半導体モジュール40の
取り出し電極42と導電箔パターン39との電気的接続
を行う金属細線34と、上記要素を被覆し且つ全体を支
持する第2の絶縁性樹脂35Bとから構成されている。
【0037】上記した回路モジュール30を構成する各
要素の説明を行う。
【0038】半導体モジュール40は、第1の導電パタ
ーン41に第1の半導体素子31をフリップチップで実
装して構成されている。そして、この半導体モジュール
40は導電箔パターン39に、絶縁性接着剤を用いてフ
ェイスアップで実装されている。半導体モジュール40
の取り出し電極42と導電箔パターン39との電気的接
続は金属細線40で行われている。また、半導体モジュ
ール40には第2の導電パターン37に第2の半導体素
子47および裏面チップ部品36が実装され、実装基板
の働きも有する。半導体モジュール40の詳細な構成お
よび製造方法は後述する。
【0039】導電箔パターン39としては、Cuを主材
料とした導電箔、Alを主材料とした導電箔、またはF
e−Ni等の合金から成る導電箔等を用いることができ
る。もちろん、他の導電材料でも可能であり、特にエッ
チングできる導電材、レーザで蒸発する導電材が好まし
い。また、この導電箔パターン39は、第2の絶縁性樹
脂35Bに埋め込まれている。従って、回路モジュール
30は、従来に於ける支持基板を必要としないので非常
に薄型・軽量にすることができる。
【0040】チップ部品33としては、コンデンサ、抵
抗、トランジスタ、ダイオードまたはLSIがフェイス
ダウンで導電箔パターン39に実装される。ここで、チ
ップ部品33は、半導体モジュール40と電気的に接続
される場合と、半導体モジュール40と電気的に接続さ
れない場合とがある。
【0041】裏面チップ部品36としては、チップ部品
39と同じく、コンデンサ、抵抗、トランジスタ、また
はダイオードが採用される。また、第2の半導体素子4
7としてはLSIが採用される。そして、裏面チップ部
品36および第2の半導体素子47は、フェイスダウン
で半導体モジュール40の第2の導電パターン37上に
実装される。このように、半導体モジュール40の裏面
を実装基板として利用することにより、回路モジュール
30の実装密度を向上させることが可能となる。従っ
て、回路モジュール30を小型化・薄型化することがで
きる。
【0042】ここで、第2の半導体素子47、チップ部
品33および裏面チップ部品36の接続は、金属接続
板、ロウ材から成る導電ボール、半田等のロウ材、Ag
ペースト等の導電ペーストを用いて行う。
【0043】第2の絶縁性樹脂35Bとしては、エポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニ
レンサルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることができ
る。また絶縁性樹脂は、金型を用いて固める樹脂、ディ
ップ、塗布をして被覆できる樹脂であれば、全ての樹脂
が採用できる。本発明に於いて、絶縁性樹脂35は半導
体素子等を封止すると同時に、回路モジュール全体を支
持する働きも有する。
【0044】図1(B)を参照して、取り出し電極42
は半導体モジュール40の周辺部に設けられる。取り出
し電極42を介して、半導体モジュール40と導電箔パ
ターン39は、金属細線34で電気的に接続される。こ
の図では取り出し電極42は20個程度だが、実際には
多数設けられる。
【0045】次に、図2を参照して、導電箔パターン3
9に実装される半導体モジュール40の構造について説
明する。図2(A)は半導体モジュール40の断面図で
あり、図2(B)はその上面図であり、図2(C)は裏
面図である。
【0046】図2(A)を参照して、半導体モジュール
40は、絶縁樹脂に埋め込まれた第1の導電パターン4
1と、層間絶縁膜38を介して設けた第2の導電パター
ン37と、第1の導電パターンに固着された第1の半導
体素子31および内部チップ部品48と、第2の導電パ
ターンに固着された第2の半導体素子47および裏面チ
ップ部品36と、第2の導電パターンで形成される取り
出し電極42とから構成される。
【0047】次に、半導体モジュール40を構成する各
要素の説明を行う。
【0048】層間絶縁膜38は、ポリイミド樹脂、エポ
キシ樹脂等が望ましい。ペースト状のものを塗ってシー
トとするキャスティング法の場合、その膜厚は10μm
〜100μm程度である。また、シートとして形成する
場合、市販のものは25μmが最小の膜厚である。ま
た、熱伝導性が考慮されて中にフィラーが混入されても
良い。材料としては、ガラス、酸化Si、酸化アルミニ
ウム、窒化Al、Siカーバイト、窒化ボロン等が使用
される。第1の導電パターン41および第2の導電パタ
ーン37はこの層間絶縁膜38を介して接合され、支持
基板の働きを有する。従って、従来の半導体装置で使用
された実装基板を不要としていることから、半導体モジ
ュール40は薄型・軽量となっている。
【0049】第1の半導体素子31としてはLSIが採
用され、第2の導電パターン37から形成される接続電
極43にフリップチップ実装される。
【0050】内部チップ部品48としては、コンデン
サ、抵抗、トランジスタまたはダイオードが採用され、
第1の半導体素子31と同じように第2の導電パターン
上にフリップチップ実装される。
【0051】第1の絶縁性樹脂35Aとしては、前述し
た第2の絶縁性樹脂35Bと同じく、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。第1の
絶縁性樹脂35Aは、第1の半導体素子31および内部
チップ部品48を被覆し、半導体モジュール40全体を
支持する働きを有する。
【0052】ここで、半導体モジュール40は、第2の
半導体素子47および裏面チップ部品36を実装する支
持基板の働きを有する。従って、半導体モジュール40
を大きくするほど、より多数の半導体素子およびチップ
部品を支持基板46に実装することが可能となり、回路
モジュール30の実装密度を向上させることができる。
【0053】図2(B)を参照して、第2の導電パター
ン37は、パッド45および取り出し電極42を形成す
る。そして、パット45には、裏面チップ部品36およ
び第2の半導体素子47が実装される。更に、第2の導
電パターン37は、パッド45と取り出し電極42を電
気的に接続するパターンも形成する。また、反対の面に
設けられた接続電極43と、取り出し電極42を電気的
に接続するパターンも設けられる。このパターンは、ス
ルーホール44を介して、電気的接続を行っている。こ
のことにより、より複雑な導電パターンを作成すること
ができる。
【0054】図2(C)を参照して、第1の導電パター
ンは、主に、第1の半導体素子31および内部チップ部
品をフリップチップ実装するための接続電極43を形成
する。また、パット45と取り出し電極42の電気的接
続を行うパターンも形成する。なお、第1の導電パター
ンおよび第2の導電パターン37の材料としては、Cu
を主材料とした導電箔、Alを主材料とした導電箔、ま
たはFe−Ni等の合金から成る導電箔等が使用され
る。また、第1の導電パターン41が第1の半導体素子
31とショートするのを防止するために、第1の導電パ
ターン41は絶縁性樹脂で部分的に覆われる。
【0055】本発明にかかる回路モジュール30の特徴
は、図1(A)に示す如く、立体的に半導体素子が実装
されることにある。
【0056】この特徴を具体的に説明する。半導体モジ
ュール40は、第1の半導体素子31および内部チップ
部品48を内蔵し、更に、その裏面には第2の導電パタ
ーン37を有する。従って、第2の導電パターン37で
形成されるパッドに第2の半導体素子47およびチップ
部品36を実装することができる。つまり、導電箔パタ
ーン39に実装される半導体モジュール40に、更に、
第2の半導体素子47および裏面チップ部品36を実装
することができる。このことから、従来に於いては実装
基板上に平面的に半導体素子実装したが、本発明の回路
モジュール30は半導体素子を立体的に内蔵している。
【0057】また、半導体モジュール40の支持基板は
第1の導電パターン41と第2の導電パターン37を有
するので、多層配線が可能となり、複雑な導電パターン
を形成することができる。このことにより、第2の半導
体素子47としてLSI等の入力・出力端子の多い半導
体素子を採用することが可能となる。
【0058】更に、半導体モジュール40は複数の半導
体素子を内蔵しており、その裏面の面積は半導体素子1
つの大きさよりも大きい。従って、第2の半導体素子3
7としては、第1の半導体素子31と同等以上の大きさ
のLSIを採用することができる。そして、複数の半導
体素子を半導体モジュール40の裏面に実装することが
できる。また、半導体モジュール40は多層配線を有
し、第2の半導体素子47を実装する位置が規制されな
いので、任意の位置に第2の半導体素子47を実装する
ことができる。
【0059】更に、本発明の回路モジュール30は、絶
縁性樹脂35Bで全体が支持されているので、必要最小
限の構成要素で形成されている。
【0060】以上のことから、本発明の回路モジュール
30は薄型・軽量となっている。 回路モジュールの構造を説明する第2の実施の形態 本発明の回路モジュール50について、図3を参照しな
がら説明する。図3(A)は回路モジュール50の断面
図であり、図3(B)はその上面図である。ここで、図
3に於いて、図1と同一の符号を付した部分は同一物を
表している。
【0061】本実施の形態では、層間絶縁膜53を介し
て設けられた第3の導電パターン51および第4の導電
パターン52を備えた回路モジュール50を説明する。
【0062】図3(A)を参照して、本発明に係る回路
モジュール50は、層間絶縁膜53を介して設けられた
第3の導電パターン51および第4の導電パターン52
と、第3の導電パターン51上に実装されたチップ部品
33および半導体モジュール40と、半導体モジュール
40が有する第2の導電パターン37上に実装された第
2の半導体素子47および裏面チップ部品36と、半導
体モジュール40の取り出し電極42と導電パターン3
9との電気的接続を行う金属細線34と、上記要素を被
覆し且つ全体を支持する第2の絶縁性樹脂35Bとから
構成されている。
【0063】このように、回路モジュール50の構成要
素は、第1の実施の形態で説明した回路モジュール30
と基本的に同一である。回路モジュール50のポイント
は、層間絶縁膜53を介して設けられた第3の導電パタ
ーン51および第4の導電パターン52にある。従っ
て、本実施の形態に於いては、このポイントのみについ
て説明を行い、それ以外の要素の説明は割愛する。
【0064】層間絶縁膜53は、ポリイミド樹脂、エポ
キシ樹脂等が望ましい。ペースト状のものを塗ってシー
トとするキャスティング法の場合、その膜厚は10μm
〜100μm程度である。また、シートとして形成する
場合、市販のものは25μmが最小の膜厚である。ま
た、熱伝導性が考慮されて中にフィラーが混入されても
良い。材料としては、ガラス、酸化Si、酸化アルミニ
ウム、窒化Al、Siカーバイト、窒化ボロン等が使用
される。
【0065】第3の導電パターン51は、シート状の導
電膜をエッチングして形成される。第1の導電膜は厚さ
が5〜35μm程度に形成され、エッチングによりボン
ディングパッドや配線が形成される。ボンディングパッ
ドの数は、半導体モジュール40の取り出し電極42の
数が多いほど、ファインパターン化が要求される。ま
た、第3の導電パターンの、金属細線34またはチップ
部品33の電極と接続する部分は、ボンディングが行え
るように金あるいは銀メッキが表面に施されている。
【0066】第4の導電パターン52は、第3の導電パ
ターン51と同様に、シート状の導電膜をエッチングし
て形成される。第4の導電パターン52の厚さは70μ
mから200μm程度であり、ファインパターンには適
さないが、外部接続電極32を形成するのが主であり、
必要に応じて多層配線を形成する。
【0067】半導体モジュール40は、第3の導電パタ
ーン51を被覆する絶縁性樹脂54上に接着剤で固着さ
れ、半導体モジュール40と第3の導電パターン51は
電気的に絶縁されている。この結果、半導体モジュール
40の下方にはファインパターンの第3の導電パターン
51が自由に配線でき、配線の自由度が大幅に増大す
る。
【0068】図3に示す回路モジュール50は、2層の
多層配線を有するが、必要に応じて3層以上の導電パタ
ーンを設けることも可能となる。導電パターンの層数を
増やすことにより、より複雑な導電パターンを形成する
ことが可能となり、回路モジュールの実装密度を向上さ
せることができる。回路モジュールの製造方法を説明す
る第3の実施の形態次に、図4〜図14を参照して、回
路モジュール30の製造方法を説明する。ここでは、実
装部品である半導体モジュール40を製造し、さらに回
路モジュール30を製造するまでの工程を説明する。
【0069】本実施例では、図1に示す回路モジュール
30の製造方法を説明する。図3に示す回路モジュール
50の製造方法も、導電箔パターン39を製造する工程
以外は、図1の回路モジュール30と同一である。
【0070】図4に、回路モジュールを製造するフロー
を示す。このフローに示す如く、半導体モジュールのフ
ローで半導体モジュールが製造される。Cu箔、Agメ
ッキ、ハーフエッチングの3つのフローで導電箔パター
ンの形成が行われる。ダイボンドのフローでは各搭載部
への半導体モジュールおよびチップ部品の固着が行われ
る。それと同時に、半導体モジュールの裏面に第2の半
導体素子47および裏面チップ部品が実装される。ワイ
ヤーボンディングのフローでは半導体モジュールと導電
箔パターンとの電気的接続が行われる。トランスファー
モールドのフローでは絶縁性樹脂による共通モールドが
行われる。裏面Cu箔除去のフローでは絶縁性樹脂が露
出するまで導電箔の裏面全域のエッチングが行われる。
測定のフローでは各搭載部に組み込まれた半導体素子の
良品判別や特性ランク分けが行われる。ダイシングのフ
ローでは絶縁性樹脂からダイシングで個別の回路モジュ
ールへの分離が行われる。
【0071】以下に、本発明の回路モジュールを製造す
る各工程を図5〜図14を参照して説明する。
【0072】第1の工程は、図5から図6に示すよう
に、回路モジュール30に内蔵される半導体モジュール
40を製造することにある。
【0073】本工程では、まず図5(A)を参照して、
層間絶縁膜38を介して接着された第1の導電パターン
41および第2の導電パターン37を有する支持基板4
6を用意する。なお、第1の導電パターン41は上方に
第1の半導体素子31および内部チップ部品48が実装
されるので、樹脂層でオーバーコートされている。そし
て、第1の導電パターン41から形成される外部接続電
極43には、第1の半導体素子31との電気的接続のた
めに、表面にメッキが施されている。
【0074】次に、図5(B)を参照して、支持基板4
6上に第1の半導体素子31および内部チップ部品48
を実装する。ここで、第1の半導体素子31および内部
チップ部品48はフリップチップ実装で支持基板46に
実装される。
【0075】次に、図6(A)を参照して、第1の半導
体素子31および内部チップ部品48を第1の絶縁性樹
脂35Aで封止する。
【0076】次に、図6(B)を参照して、第1の半導
体素子31および内部チップ部品48が内蔵された支持
基板46を、ダイシングブレード49を用いて、個々の
半導体モジュール40に分離する。
【0077】最後に、図6(C)を参照して、半導体モ
ジュール40が完成する。半導体モジュール40は、後
の工程で導電箔パターン39に実装される。また、第2
の導電箔パターン37上には、第2の半導体素子47お
よび裏面チップ部品が実装される。
【0078】第2の工程は、図7から図9に示すよう
に、導電箔60を用意し、少なくとも半導体モジュール
40およびチップ部品33の搭載部を多数個形成する導
電箔パターン39を除く領域の導電箔60に導電箔60
の厚みよりも浅い分離溝を化学的エッチングにより形成
して導電箔パターン39を形成することにある。
【0079】本工程では、まず図7(A)の如く、シー
ト状の導電箔60を用意する。この導電箔60は、ロウ
材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてそ
の材料が選択され、材料としては、Cuを主材料とした
導電箔、Alを主材料とした導電箔またはFe−Ni等
の合金から成る導電箔等が採用される。
【0080】導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮す
ると10μm〜300μm程度が好ましい。しかし、後
述するように、導電箔60の厚みよりも浅い分離溝61
が形成できる厚さであれば良い。
【0081】尚、シート状の導電箔60は、所定の幅、
例えば45mmでロール状に巻かれて用意され、これが
後述する各工程に搬送されても良いし、所定の大きさに
カットされた短冊状の導電箔60が用意され、後述する
各工程に搬送されても良い。
【0082】具体的には、図7(B)に示す如く、短冊
状の導電箔60に多数の搭載部が形成されるブロック6
2が4〜5個離間して並べられる。各ブロック62間に
はスリット63が設けられ、モールド工程等での加熱処
理で発生する導電箔60の応力を吸収する。また導電箔
60の上下周端にはインデックス孔64が一定の間隔で
設けられ、各工程での位置決めに用いられる。
【0083】続いて、導電箔パターンを形成する。
【0084】まず、図8に示す如く、Cu箔60の上
に、ホトレジスト(耐エッチングマスク)PRを形成
し、導電箔パターン39となる領域を除いた導電箔60
が露出するようにホトレジストPRをパターニングす
る。そして、ホトレジストPRを介して導電箔60を選
択的にエッチングする。
【0085】具体的に、この化学的エッチングにより形
成された分離溝61の深さは、例えば50μmであり、
その側面は、粗面となり、非異方性にエッチングされる
ためにその側面は湾曲構造となり、第2の絶縁性樹脂3
5Bとの接着性が向上される。
【0086】なお、図8に於いて、ホトレジストの代わ
りにエッチング液に対して耐食性のある導電被膜(図示
せず)を選択的に被覆しても良い。導電路と成る部分に
選択的に被着すれば、この導電被膜がエッチング保護膜
となり、レジストを採用することなく分離溝をエッチン
グできる。この導電被膜として考えられる材料は、A
g、Ni、Au、PtまたはPd等である。しかもこれ
ら耐食性の導電被膜は、ダイパッド、ボンディングパッ
ドとしてそのまま活用できる特徴を有する。
【0087】例えばAg被膜は、Auと接着するし、ロ
ウ材とも接着する。よってチップ裏面にAu被膜が被覆
されていれば、そのまま導電箔パターン39上のAg被
膜にチップを熱圧着でき、また半田等のロウ材を介して
チップを固着できる。またAgの導電被膜にはAu細線
が接着できるため、ワイヤーボンディングも可能とな
る。従ってこれらの導電被膜をそのままダイパッド、ボ
ンディングパッドとして活用できるメリットを有する。
【0088】図9に具体的な導電箔パターンを示す。本
図は図7(B)で示したブロック62の1個を拡大した
もの対応する。黒く塗られた部分の1個が1つの搭載部
65であり、導電箔パターン39を構成し、1つのブロ
ック62にはマトリックス状に多数の搭載部65が配列
され、各搭載部65毎に同一の導電箔パターン39が設
けられている。各ブロックの周辺には枠状のパターン6
6が設けられ、それと少し離間しその内側にダイシング
時の位置合わせマーク67が設けられている。枠状のパ
ターン66はモールド金型との嵌合に使用し、また導電
箔60の裏面エッチング後には第2の絶縁性樹脂35B
の補強をする働きを有する。
【0089】また、上記の説明では単層の導電箔パター
ンを形成する方法を説明したが、導電パターンは層間絶
縁膜を用いた多層のものでも良い。
【0090】第3の工程は、図10に示す如く、各搭載
部の所望の導電箔パターン39に半導体モジュール40
およびチップ部品36を固着し、更に、半導体モジュー
ル40裏面に第2の半導体素子および裏面チップ部品3
6を実装することにある。図10(A)は1つの搭載部
の平面図であり、図10(B)は図10(A)のA−A
線での断面図である。
【0091】半導体モジュール40は、フェイスアップ
で実装される。そして、チップ部品33としてはコンデ
ンサ、抵抗、トランジスタ、ダイオードまたはLSIが
実装される。ここでは、半導体モジュール40が導電箔
パターン39に絶縁性接着剤で実装され、チップ部品3
3は半田等のロウ材または導電ペーストで導電箔パター
ン39に固着される。
【0092】図10(B)を参照して、本発明のポイン
トは、半導体モジュール40に第2の半導体素子および
裏面チップ部品36を実装することにある。半導体モジ
ュール40の実装基板である支持基板は、その裏面に、
第2の導電パターン37を有する。第2の導電パターン
はパッドを有しており、このパッドに第2の半導体素子
および裏面チップ部品36を実装することができる。こ
のことから、本発明の回路モジュール30では、その内
部に於いて半導体素子を立体的に実装することができ
る。なお、図10(A)に於いては、半導体モジュール
40上に3つの半導体素子が実装されているが、実際に
は多数の半導体素子を実装することができる。
【0093】第4の工程は、図11に示す如く、各搭載
部65の半導体モジュール40の取り出し電極42と所
望の導電箔パターン39とをワイヤボンディングするこ
とにある。図11(A)は1つの搭載部の平面図であ
り、図11(B)は図11(A)のA−A線での断面図
である。
【0094】本工程では、ブロック62内の各搭載部の
半導体モジュール40の取り出し電極42と所望の導電
箔パターン39を、熱圧着によるボールボンディング及
び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワ
イヤボンディングを行う。
【0095】また本発明では、各搭載部毎にクランパを
使用してワイヤボンディングを行っていた従来の回路装
置の製造方法と比較して、極めて効率的にワイヤボンデ
ィングを行うことができる。
【0096】第5の工程は、図12に示す如く、各搭載
部65の半導体モジュール40等を一括して被覆し、分
離溝61に充填されるように第2の絶縁性樹脂35Bで
共通モールドすることにある。
【0097】本工程では、図12(A)に示すように、
第2の絶縁性樹脂35Bは半導体モジュール40、チッ
プ部品33および裏面チップ部品36を完全に被覆し、
導電箔パターン39間の分離溝61には第2の絶縁性樹
脂35Bが充填されて、導電箔パターンの側面の湾曲構
造と嵌合して強固に結合する。そして第2の絶縁性樹脂
35Bにより導電箔パターン39が支持されている。
【0098】また本工程では、トランスファーモール
ド、インジェクションモールド、またはポッティングに
より実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポ
リイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑
性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【0099】更に、本工程でトランスファーモールドあ
るいはインジェクションモールドする際に、図12
(B)に示すように各ブロック62は1つの共通のモー
ルド金型に搭載部65を納め、各ブロック毎に1つの第
2の絶縁性樹脂35Bで共通にモールドを行う。このた
めに従来のトランスファーモールド等の様に各搭載部を
個別にモールドする方法に比べて、大幅な樹脂量の削減
が図れる。
【0100】導電箔60表面に被覆された第2の絶縁性
樹脂35Bの厚さは、金属細線34の最頂部から約10
0μm程度が被覆されるように調整されている。この厚
みは、強度を考慮して厚くすることも、薄くすることも
可能である。
【0101】本工程の特徴は、第2の絶縁性樹脂35B
を被覆するまでは、導電箔パターン39となる導電箔6
0が支持基板となることである。尚、本発明では、支持
基板となる導電箔60は、電極材料として必要な材料で
ある。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリ
ットを有し、コストの低下も実現できる。
【0102】また分離溝61は、導電箔の厚みよりも浅
く形成されているため、導電箔60が導電箔パターン3
9として個々に分離されていない。従ってシート状の導
電箔60として一体で取り扱え、第2の絶縁性樹脂35
Bでモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作
業が非常に楽になる特徴を有する。
【0103】第6の工程は、図12(A)に示す如く、
第2の絶縁性樹脂35Bが露出するまで、導電箔60の
裏面全域をエッチングすることにある。
【0104】本工程は、導電箔60の裏面を化学的およ
び/または物理的に除き、導電箔パターン39として分
離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチン
グ、レーザの金属蒸発等により施される。
【0105】実験では研磨装置または研削装置により全
面を30μm程度削り、分離溝61から第2の絶縁性樹
脂35Bを露出させている。この露出される面を図12
(A)では点線で示している。その結果、約40μmの
厚さの導電箔パターン39となって分離される。また、
第2の絶縁性樹脂35Bが露出する手前まで、導電箔6
0を全面ウェトエッチングし、その後、研磨または研削
装置により全面を削り、第2の絶縁性樹脂35Bを露出
させても良い。更に、導電箔60を点線で示す位置まで
全面ウェトエッチングし、第2の絶縁性樹脂35Bを露
出させても良い。
【0106】この結果、第2の絶縁性樹脂35Bに導電
箔パターン39の裏面が露出する構造となる。すなわ
ち、分離溝61に充填された第2の絶縁性樹脂35Bの
表面と導電箔パターン39の表面は、実質的に一致して
いる構造となっている。従って、本発明の回路モジュー
ル30は図16に示した従来の裏面電極10、11のよ
うに段差が設けられないため、マウント時に半田等の表
面張力でそのまま水平に移動してセルフアラインできる
特徴を有する。
【0107】更に、導電箔パターン39の裏面処理を行
い、図1に示すような回路モジュール30を得る。
【0108】第7の工程は、図13に示す如く、第2の
絶縁性樹脂35Bで一括してモールドされた各搭載部6
5の半導体素子の特性の測定を行うことにある。
【0109】前工程で導電箔60の裏面エッチングをし
た後に、導電箔60から各ブロック62が切り離され
る。このブロック62は第2の絶縁性樹脂35Bで導電
箔60の残余部と連結されているので、切断金型を用い
ず機械的に導電箔60の残余部から剥がすことで達成で
きる。
【0110】各ブロック62の裏面には図13に示すよ
うに導電箔パターン39の裏面が露出されており、各搭
載部65が導電箔パターン39形成時と全く同一にマト
リックス状に配列されている。この導電箔パターン39
の第2の絶縁性樹脂35Bから露出した外部接続電極3
2にプローブ68を当てて、回路モジュール30の特性
パラメータ等を個別に測定して良不良の判定を行い、不
良品には磁気インク等でマーキングを行う。
【0111】本工程では、各搭載部65の回路モジュー
ル30は第2の絶縁性樹脂35Bでブロック62毎に一
体で支持されているので、個別にバラバラに分離されて
いない。従って、テスターの載置台に置かれたブロック
62は搭載部65のサイズ分だけ矢印のように縦方向お
よび横方向にピッチ送りをすることで、極めて早く大量
にブロック62の各搭載部65の回路モジュール30の
測定を行える。すなわち、従来必要であった半導体装置
の表裏の判別、電極の位置の認識等が不要にできるの
で、測定時間の大幅な短縮を図れる。
【0112】第8の工程は、図14に示す如く、第2の
絶縁性樹脂35Bを各搭載部65毎にダイシングにより
分離することにある。
【0113】本工程では、ブロック62をダイシング装
置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード69
で各搭載部65間のダイシングライン70に沿って分離
溝61の第2の絶縁性樹脂35Bをダイシングし、個別
の回路モジュール30に分離する。
【0114】本工程で、ダイシングブレード69はほぼ
第2の絶縁性樹脂35Bを切断する切削深さで行い、ダ
イシング装置からブロック62を取り出した後にローラ
でチョコレートブレークするとよい。ダイシング時は予
め前述した第1の工程で設けた各ブロックの周辺の枠状
のパターン66の内側の相対向する位置合わせマーク6
7を認識して、これを基準としてダイシングを行う。周
知ではあるが、ダイシングは縦方向にすべてのダイシン
グライン70をダイシングをした後、載置台を90度回
転させて横方向のダイシングライン70に従ってダイシ
ングを行う。
【0115】上記した製造方法によるメリットの1つ
は、既存の技術および設備で本発明の回路モジュール3
0が製造できることにある。つまり、既存の技術および
設備で、回路モジュール30内部に於いて、立体的にL
SI等を配置できることである。このことにより、回路
モジュール30の実装密度を向上させることができる。
従って、回路モジュールの薄型化・軽量化を実現でき
る。
【0116】
【発明の効果】本発明の回路モジュールによれば、以下
に示すような効果を奏することができる。
【0117】第1に、複数の半導体素子が絶縁性樹脂で
封止された半導体モジュールを導電箔パターンにフェイ
スアップで実装し、半導体モジュールの裏面に半導体素
子および裏面チップ部品を実装することにより、立体的
に半導体素子を実装することができる。半導体モジュー
ルは、第1の導電パターンと第2の導電パターンが層間
絶縁膜で接着された支持基板を有し、第1の導電パター
ンに複数の半導体素子が実装されたものである。従っ
て、第2の導電パターン上に複数の半導体素子を実装す
ることができる。このことから、回路モジュールの実装
密度を向上させることができ、更に、回路モジュールを
小型化・軽量化することができる。
【0118】第2に、半導体モジュールは複数の半導体
素子が内蔵されているので、内蔵される半導体素子より
も大きいサイズの半導体素子を、半導体モジュールの裏
面に実装することができる。また、半導体モジュールの
支持基板は多層配線を有するので、半導体モジュール裏
面の任意の位置に半導体素子を実装することができる。
【0119】第3に、本発明の回路モジュールは、半導
体モジュール等を被覆する絶縁性樹脂で全体が支持され
ており、実装基板を使用しない薄型・軽量のものであ
る。このことにより、回路モジュールを更に薄型・軽量
化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路モジュールを説明する図である。
【図2】本発明の回路モジュールを構成する半導体モジ
ュールを説明する図である。
【図3】本発明の回路モジュールを説明する図である。
【図4】本発明の回路モジュールの製造方法を説明する
フローチャートである。
【図5】本発明の回路モジュールを構成する半導体モジ
ュールの製造方法を説明する図である。
【図6】本発明の回路モジュールを構成する半導体モジ
ュールの製造方法を説明する図である。
【図7】本発明の回路モジュールの製造方法を説明する
図である。
【図8】本発明の回路モジュールの製造方法を説明する
図である。
【図9】本発明の回路モジュールの製造方法を説明する
図である。
【図10】本発明の回路モジュールの製造方法を説明す
る図である。
【図11】本発明の回路モジュールの製造方法を説明す
る図である。
【図12】本発明の回路モジュールの製造方法を説明す
る図である。
【図13】本発明の回路モジュールの製造方法を説明す
る図である。
【図14】本発明の回路モジュールの製造方法を説明す
る図である。
【図15】従来の回路モジュールを説明する図である。
【図16】従来の回路モジュールを説明する図である。
【図17】従来の回路モジュールの製造方法を説明する
図である。
【図18】従来の回路モジュールの製造方法を説明する
フローチャートである。
【符号の説明】
30 回路モジュール 31 LSI 40 半導体モジュール 33 チップ部品 36 裏面チップ部品 38 層間絶縁膜

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁樹脂に埋め込まれた第1の導電パタ
    ーンおよび層間絶縁膜を介して設けられた第2の導電パ
    ターンから形成される支持基板を有し、前記第1の導電
    パターンにフリップチップボンディングにより固着され
    た第1の半導体素子および内部チップ部品を有し、前記
    半導体素子および前記内部チップ部品を被覆する第1の
    絶縁性樹脂を有する半導体モジュールと、 前記半導体モジュールが前記第2の導電パターンを上側
    にして固着された導電箔パターンを埋め込んだ第2の絶
    縁性樹脂と、 前記第2の導電パターン上に実装された第2の半導体素
    子および裏面チップ部品と、 前記半導体モジュールの取り出し電極と、前記導電箔パ
    ターンとの電気的接続を行う金属細線と、 前記導電箔パターンに形成された外部接続電極とを有す
    ることを特徴とする回路モジュール。
  2. 【請求項2】 前記第1の半導体素子および前記第2の
    半導体素子は、LSIであることを特徴とする請求項1
    記載の回路モジュール。
  3. 【請求項3】 前記第2の半導体素子は、前記第1の半
    導体素子よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の
    回路モジュール。
  4. 【請求項4】 前記内部チップ部品は、コンデンサ、抵
    抗、トランジスタまたはダイオードであることを特徴と
    する請求項1記載の回路モジュール。
  5. 【請求項5】 前記裏面チップ部品は、コンデンサ、抵
    抗、トランジスタまたはダイオードであることを特徴と
    する請求項1記載の回路モジュール。
  6. 【請求項6】 前記導電箔パターンには、前記半導体モ
    ジュールの他にコンデンサ、抵抗、トランジスタ、ダイ
    オードまたはLSIが実装されることを特徴とする請求
    項1記載の回路モジュール。
  7. 【請求項7】 前記第1の導電パターン、前記第2の導
    電箔パターンおよび前記導電箔パターンは銅、アルミニ
    ウムまたは鉄−ニッケルのいずれかを主材料として構成
    されることを特徴とする請求項1記載の回路モジュー
    ル。
  8. 【請求項8】 前記取り出し電極は、前記半導体モジュ
    ールの周辺部に設けられることを特徴とする請求項1記
    載の回路モジュール。
  9. 【請求項9】 絶縁樹脂に埋め込まれた第1の導電パタ
    ーンおよび層間絶縁膜を介して設けられた第2の導電パ
    ターンから形成される第1の支持基板を有し、前記第1
    の導電パターンにフリップチップボンディングにより固
    着された第1の半導体素子および内部チップ部品を有
    し、前記半導体素子および前記内部チップ部品を被覆す
    る第1の絶縁性樹脂を有する半導体モジュールと、 絶縁樹脂に埋め込まれた第3の導電パターンおよび層間
    絶縁膜を介して設けた第4の導電パターンを有し、前記
    半導体モジュールが第2の導電パターンを上側にして第
    3の導電パターンに固着された第2の支持基板と、 前記第2の導電パターン上に実装された第2の半導体素
    子および裏面チップ部品と、 前記半導体モジュールの取り出し電極と、前記第3の導
    電パターンとの電気的接続を行う金属細線と、 前記半導体モジュール、前記裏面チップ部品および前記
    金属細線を被覆し、且つ全体を支持する第2の絶縁性樹
    脂と、 前記第4の導電パターンに形成された外部接続電極とを
    有することを特徴とする回路モジュール。
  10. 【請求項10】 前記第1の半導体素子および前記第2
    の半導体素子は、LSIであることを特徴とする請求項
    9記載の回路モジュール。
  11. 【請求項11】 前記第2の半導体素子は、前記第1の
    半導体素子よりも大きいことを特徴とする請求項9記載
    の回路モジュール。
  12. 【請求項12】 前記内部チップ部品は、コンデンサ、
    抵抗、トランジスタまたはダイオードであることを特徴
    とする請求項9記載の回路モジュール。
  13. 【請求項13】 前記裏面チップ部品は、コンデンサ、
    抵抗、トランジスタまたはダイオードであることを特徴
    とする請求項9記載の回路モジュール。
  14. 【請求項14】 前記第3の導電パターンには、前記半
    導体モジュールの他にコンデンサ、抵抗、トランジス
    タ、ダイオードまたはLSIが実装されることを特徴と
    する請求項9記載の回路モジュール。
  15. 【請求項15】 前記第1の導電パターン、前記第2の
    導電箔パターン、第3の導電パターンおよび第4の導電
    パターンは銅、アルミニウムまたは鉄−ニッケルのいず
    れかを主材料として構成されることを特徴とする請求項
    9記載の回路モジュール。
  16. 【請求項16】 前記取り出し電極は、前記半導体モジ
    ュールの周辺部に設けられることを特徴とする請求項9
    記載の回路モジュール。
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