JP2005197422A - 半導体装置及び電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リフロー時に短絡不良を起こさず、落下衝撃で損傷し難い半導体装置の提供。【解決手段】 上面に素子搭載部や導体層を有し、下面に外部電極端子を有する低温焼成基板と、前記基板の上面に搭載される能動素子や受動素子と、前記能動素子や受動素子の電極と前記基板に設けた導体層を電気的に接続する接続手段と、前記基板の上面を覆い能動素子や受動素子等を覆う高弾性率樹脂（エポキシ樹脂）からなる封止体とを有し、前記基板の上下面に選択的に設けられる導体層と、導体層上に形成される上層がＡｕメッキ膜からなるメッキ膜と、メッキ膜を選択的に露出するように基板の上下面に選択的に形成される開口部を有するソルダーレジスト膜と有する。チップ部品の電極は開口部に露出するＡｕメッキ膜上に半田で接続されている。半導体装置の実装基板へのリフロー実装において、封止体内の再溶融した半田はＡｕメッキ膜とソルダーレジスト膜の間に浸入しチップ部品の両端の電極ショートが防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は混成集積回路装置（ハイブリッドＩＣ）等の半導体装置及びその半導体装置を組み込んだ電子装置に係わり、例えば携帯電話機に組み込む半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。

混成集積回路装置等の半導体装置の製造方法の一つとして、例えば、多数個取りされるパッケージ用ベース基板の単位区画にベアーチップや他の部品を搭載し、その後前記ベアーチップや他の部品を絶縁性の樹脂で覆って封止樹脂を形成し、ついで前記パッケージ用ベース基板を樹脂と共に切断して前記単位区画部分による半導体装置を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、モジュール基板の一面に半導体チップやチップ部品を搭載し、半導体チップやチップ部品を覆うように絶縁性の樹脂で覆って封止部（封止体）を形成した表面実装型の半導体装置が知られている。この場合、チップ部品を半田接続によってモジュール基板に固定し、高弾性樹脂で封止部を形成した半導体装置では、半導体装置を実装基板に半田リフローによって接続する際、封止部内の半田接続部分の半田が再溶融し、短絡などの不具合が発生する。前記短絡は、例えば半田が再溶融すると、その溶融膨張圧力が、チップ部品と封止部を形成する樹脂（レジン）の界面またはレジンとモジュール基板の界面を剥離させ、そこに半田が流れ込み、チップ部品の両端の電極端子が半田で繋がることによって発生する。

そこで、高弾性樹脂に代えて、低弾性率の樹脂（例えば、１５０℃以上の温度において２００ＭＰａ以下の弾性率の樹脂：例えば、シリコーン樹脂）で封止部を形成する半導体装置が提案されている。この半導体装置では、実装リフローの際に封止部内の半田が再溶融しても、その溶融膨張による圧力を低弾性樹脂によって緩和するため短絡が防止できる（例えば、特許文献２参照）。

また、特許文献２には、多数個取り基板の一面に印刷方式で樹脂を塗布し、ベークによってレジン硬化を行って一括封止部を形成した後、一括封止部を含み多数個取り基板を１次分割して半導体装置を製造することが記載されている。樹脂としては、シリコーン樹脂または低弾性エポキシ樹脂が用いられる。分割は１列分割（１次分割）と個片化（２次分割）の２回が行われ、これによりモジュール（半導体装置）が製造される。

一方、携帯電話機に組み込まれる半導体装置は高周波域での使用になる。フィルター高周波回路を含む半導体装置（混成集積回路装置）では、その製造時基板にフィルター配線を焼成にて形成する。この場合、フィルター配線形成のために、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等のインピーダンスの低い材料が使用される。ＣｕやＡｇはその融点が低いため、低温焼成によって基板を製造する必要がある。そこで、基板は、セラミックからなる低温焼成基板（低温焼成多層配線基板）が使用されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−３１７０４号公報 特開２００２−２０８６６８号公報 特開平９−１１６０９１号公報

表面実装型で樹脂封止構造の半導体装置は、前述のように半田実装（リフロー）時、封止体内の半田溶融によるショート不良の課題がある。また、環境保護の目的で鉛を含まない半田（所謂鉛フリー半田）が使用される傾向にあるが、この鉛フリー半田のリフロー温度は高く、封止体内部での半田再溶融を抑止し難くなる。

ここで、本発明に先立って検討した高周波増幅装置を含む高周波モジュール（ＲＦモジュール：半導体装置）におけるリフロー実装時の半田再溶融によるショート不良発生について説明する。図１０は本発明に先立って検討した半導体装置（高周波モジュール）９５の一部の模式的断面図である。モジュール基板８０の第１の面（上面）８０ａの表層部分には導体層８１が所定距離離れて形成されている。ここで、図１０に示す一対の導体層８１を導体層８１ａ，８１ｂとする。導体層８１ａ，８１ｂの近接する先端部分を除いて導体層８１ａ，８１ｂ及びモジュール基板８０は絶縁性のオーバコートガラス８４で覆われている。露出する導体層８１ａ，８１ｂには、図１０に示すように、両端にそれぞれ電極９１を有するチップ部品９０がＰｂＳｎからなる半田９２によって電気的かつ機械的に接続されている。

半田９２による接続性を良好とするために、露出する導体層８１ａ，８１ｂの表面はメッキ膜８５で覆われている。このメッキ膜８５は、図１１のモジュール基板８０の断面図で示すように、例えば、下地となるＮｉメッキ膜８５ａと、この上に形成されるＡｕメッキ膜８５ｂとからなっている。モジュール基板８０は、その断面構造は詳細に示してないが、実際の基板は、数層から十数層に亘ってセラミックのシートが重ねられている。そして、各層間及び最上層の表面や最下層の表面に配線や部品搭載用のパッド、電極固定用のパッド、さらには外部電極端子等を構成する導体層が形成されている。また、各セラミックシートには導体が貫通して設けられ、上下の導体層は電気的に接続され、モジュール基板全体で三次元的な配線が形成される構造になっている。

図１０に示すように、モジュール基板８０の第１の面（上面）８０ａ側には高弾性エポキシ樹脂によって封止体８６が形成されている。チップ部品９０は封止体８６によって完全に覆われている。また、モジュール基板８０は、図１１に示すように、第１の面（上面）８０ａの反対面となる第２の面（下面）８０ｂの表層部分に所定パターンからなる導体層８２が設けられている。この導体層８２は外部電極端子９９を形成するため、周囲はモジュール基板８０の下面８０ｂを覆う絶縁性のオーバコートガラス８７で覆われている。オーバコートガラス８７から露出する導体層８２の表面には、第１の面（上面）８０ａと同様にメッキ膜８８で覆われている。メッキ膜８８は、下地となるＮｉメッキ膜８８ａと、この上に形成されるＡｕメッキ膜８８ｂとからなっている。外部電極端子９９は狭義にはオーバコートガラス８７から露出する導体層８２部分を指し、広義には前記導体層８２部分とこれに重なるメッキ膜８８を指す。

このような構造では、図１２に示すように、半導体装置９５を実装基板１００に半田９６のリフローによって実装した場合、図１０に示すように、封止体８６内のチップ部品９０の電極９１を固定している半田９２が再溶融し、この溶けた半田（再溶融した半田）９７によって一対の電極９１がショートしてしまう現象が発生することがある。

即ち、実装時の半田リフローの際、リフローの熱によって封止体８６内の半田９２が溶融する。溶融することによって半田９２は膨張し、この膨張によって、封止体８６を形成する高弾性樹脂であるレジン（エポキシ樹脂）とチップ部品９０やオーバコートガラス８４との間には隙間が発生する。溶けた半田９７はこの隙間に入り込み、結果的には図１０に示すように、一対の電極９１を連結させ、ショート現象が発生する。

このような半田再溶融に伴うショート不良の発生を防止するために、従来、封止体を形成する樹脂として、弾性率の比較的小さいシリコーン樹脂を採用することで対策している。

一方、携帯電話機用の高周波モジュールは、セラミック基板を使用していることから落下衝撃による割れ対策の課題も大きい。アンテナスイッチを内蔵する高周波モジュール等においては、インピーダンスの低い材料を使用する必要があり、強度の高いアルミナ基板を使用することができず、衝撃に強くない低温焼成基板（焼成温度が８００〜９００℃程度）を使用せざるをえない。低温焼成基板をモジュール基板として製造した半導体装置を携帯電話機に組み込んだ場合、携帯電話機の落下時、半導体装置の構成部品の一つであるモジュール基板が破損し、半導体装置が損傷してしまうこともある。

携帯電話機では、その耐衝撃性を確認するため、例えば、１．８ｍの高さから姿勢を変えて数十回、鉄板上やコンクリートブロック上に落下させる落下試験が行われている。

図１２は既に説明したように、携帯電話機の実装基板１００に低温焼成基板有する半導体装置９５実装した状態を示すものであり、落下試験によってモジュール基板８０にクラック９８が発生した状態を示すものである。図１３はクラック９８が入った半導体装置９５のみを示す図である。図１４はモジュール基板８０の端部分を示す拡大模式図であり、モジュール基板８０の下面の外部電極端子９９が実装基板１００のランド１０１に半田９６を介して接続された状態を示すものである。

落下時の衝撃によって、実装基板１００と、この実装基板１００に搭載された半導体装置９５との間には剪断力が作用し、外部電極端子９０とランド１０１を接続する半田９６の部分に剪断応力が作用する。この結果、図１４に示すように、外部電極端子９０の表面を被うメッキ膜８８の内側の端部分からモジュール基板８０の端に掛けてクラック９８が発生する。クラック９８はオーバコートガラス８４の縁に接触する段差部分が割れ起点Ａとなってクラック９８が発生する。このクラック９８の発生により外部電極端子９９が損傷し、断線不良が発生してしまう。

そこで、本発明者は、落下時の衝撃で低温焼成基板が損傷しないように封止体を弾性率が高い樹脂で形成し、高弾性率樹脂の使用によって発生し易いリフロー実装時の半田再溶融によるショート不良を、チップ部品固定部の構造の改良によって抑止することを思いたち本発明をなした。即ち、本発明は、半田再溶融が発生しても、ショート不良を発生させることのない領域に溶けた半田を流入させ、ショート不良発生を抑止するものである。

本発明の一つの目的は、低温焼成基板を用い、封止体を高弾性率樹脂で形成した半導体装置において、リフロー半導体装置実装時の封止体内半田の再溶融に伴うショート不良を防止できる半導体装置を提供することにある。

本発明の一つの目的は、低温焼成基板を用い、封止体を高弾性率樹脂で形成した半導体装置において、リフロー半導体装置実装時の封止体内半田の再溶融に伴うショート不良を防止できる耐衝撃性が良好な半導体装置を提供することにある。

本発明の一つの目的は、組み込んだ半導体装置の実装の信頼性が高く、かつ落下衝撃に対しても損傷し難い携帯電話機等の電子装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明の半導体装置は、
上面に素子搭載部や導体層を有し、前記上面の反対面になる下面に外部電極端子を有する配線基板構造のモジュール基板と、
前記モジュール基板の上面に搭載される能動素子や受動素子と、
前記能動素子や受動素子の電極と、前記モジュール基板に設けた導体層を電気的に接続する接続手段と、
前記モジュール基板の上面に形成され、前記能動素子，前記受動素子及び前記接続手段を覆う弾性率が１０，０００Ｐａ以上の樹脂で形成される封止体とを有し、
前記モジュール基板の上面においては、前記モジュール基板の上面に選択的に設けられる導体層と、前記導体層上に形成されるメッキ膜と、前記メッキ膜を選択的に露出するように前記モジュール基板の上面に選択的に形成されるソルダーレジスト膜とを有し、前記能動素子の電極は前記ソルダーレジスト膜の開口部に露出する前記メッキ膜上に半田を介して接続され、
前記モジュール基板の下面においては、前記モジュール基板の下面に選択的に設けられる導体層と、前記導体層上に形成されるメッキ膜と、前記メッキ膜を選択的に露出するように前記モジュール基板の下面に選択的に形成される絶縁膜とを有し、前記露出したメッキ膜の部分が外部電極端子を形成することを特徴とする。

前記モジュール基板は低温焼成基板からなるセラミック基板であり、前記樹脂はエポキシ樹脂である。前記モジュール基板の上面及び下面の前記導体層の表面に形成する前記メッキ膜は、下層のＮｉメッキ膜と、このＮｉメッキ膜上に形成されるＡｕメッキ膜とからなり、Ａｕメッキ膜上に前記ソルダーレジスト膜が形成されている。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
上記（１）の手段によれば、（ａ）チップ部品の両端の電極は、ソルダーレジスト膜の開口部に露出する表面にＮｉ／Ａｕメッキ膜を有する導体層に半田を介して接続されている。従って、半導体装置を実装基板にリフローによって接続する際、封止体内の半田がリフロー時の熱によって再溶融して膨張する。従来製品の場合は、この半田の膨張によってチップ部品の周面やオーバコートガラスと封止用レジンの界面に隙間が発生し、かつこの隙間に溶けだした半田が浸入してショート不良に至る現象が発生する。しかし、本発明においては、Ａｕメッキ膜とソルダーレジスト膜の接続力（接着力）が低いことと、半田接続部分ではソルダーレジスト膜が開口していることから、再溶融による半田の膨張力はソルダーレジスト膜の開口部の縁からの剥離となり、ソルダーレジスト膜とＡｕメッキ膜との間に隙間が発生し、溶けだした半田はこの隙間に浸入する。また、Ａｕは容易に半田に溶け込むのでわずかな圧力でも、またわずかな隙間でも容易に半田が浸入する。これによって、再溶融した半田の膨張力は解消し、従来のようなショート不良は発生しなくなる。なお、半田が導体層とメッキ膜との間に流入しても電気的な損傷は発生しない。

（ｂ）実装基板に実装された半導体装置に落下衝撃が加わり、半導体装置と実装基板との間に剪断力が加わった場合、強度が高くない低温焼成基板であっても高弾性率樹脂で覆われて補強されていること、また、実装基板のランドと外部電極端子を接続する半田の接続部分は平坦な導体層に接続される構造であり、また、導体層表面には硬いＮｉメッキ膜が存在することからクラックが入り難くなり、導体層の断線等の損傷を受け難くなっている。モジュール基板の下面の構造についてさらに説明を加えると、モジュール基板の下面では表面に硬いＮｉメッキ膜を有する導体層を覆うようにソルダーレジスト膜が設けられ、このソルダーレジスト膜の一部が開口されて開口部に導体層（表面にメッキ膜を有する）が位置することになる。従って、開口部の導体層に接続された半田の周縁に対応する導体層部分が最も応力が高くなり、この部分からクラックが入り易くなる。しかし、この部分は平坦な導体層部分であり、かつ強度部材となる硬いＮｉメッキ膜が存在することから、応力集中が起き難くなり、従来のようなクラックの発生が起き難くなる。本発明の半導体装置は低温焼成基板を使用していても耐衝撃性の高い製品となる。

（ｃ）半導体装置のモジュール基板は強度が高くない低温焼成基板であるが、強度の高い高弾性率のエポキシ樹脂でモジュール基板全体を覆うことから、半導体装置を携帯電話機に組み込んだ後に行う落下試験においては、落下衝撃によってもモジュール基板にクラックが発生することがなく、耐落下衝撃性の良好な携帯電話機（電子装置）を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

本実施例１は、携帯電話機（電子装置）に組み込む半導体装置（混成集積回路装置）に本発明を適用した例について説明する。図１乃至図９は本発明の実施例１である半導体装置に係わる図である。

本実施例１の半導体装置（混成集積回路装置）１は、外観的には、図４に示すように、四角形状の低温焼成積層基板からなる基板（モジュール基板）２と、このモジュール基板２の上面を被う絶縁性の樹脂（レジン）からなる封止体３とからなっている。半導体装置１の裏面には、図６に示すように、外部電極端子４が複数設けられている。図６は半導体装置１の裏面を示す図であり、大小の四角形部分が外部電極端子４である。半導体装置１は、縦１０ｍｍ、横８ｍｍ、高さ１．５ｍｍ程度となっている。

モジュール基板２は低温焼成基板（低温焼成アルミナセラミック基板）であり、図５に示すように積層構造の基板である。モジュール基板２の上面，中層及び下面にそれぞれ導体層７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。また、モジュール基板２の各積層（シート）を貫いて導体層７ａ，７ｂ，７ｃのいずれかの層を電気的に接続する導体７ｄが設けられている。さらに、モジュール基板２の上面には所定箇所に窪み８が設けられている。これら窪み８の底にも素子搭載用の導体層７ｅが設けられている。実際の基板は、数層から十数層に亘ってセラミックのシートが重ねられている。そして、各層間及び最上層の表面や最下層の表面に導体層を設け、かつシートを貫通する導体を設けてモジュール基板全体で三次元的な配線が形成される構造になっている。

モジュール基板２の下面には、図１、図５及び図６に示すように、四角形状の１個の導体層７ｃで形成されている。四角形状の１個の導体層７ｃはその縁をソルダーレジストからなる絶縁膜５で被われている。絶縁膜５は１個の導体層７ｃの縁をその全周に亘って０．１ｍｍ以上の幅で覆っている。また、外部電極端子を形成する導体層７ｃの表面にはメッキ膜１５が形成されている。メッキ膜１５は、例えば、下層の第１メッキ膜１５ａと、この第１メッキ膜１５ａ上に形成される第２メッキ膜１５ｂとからなっている。例えば、導体層７ｃは、ＡｇにＰｔを含むペーストを印刷し、かつ焼成して形成したものである。第１メッキ膜１５ａはＮｉであり、第２メッキ膜１５ｂはＡｕである。

電源端子や信号端子を形成する外部電極端子４が、モジュール基板２の縁に沿って、途中途切れるが一列に配列されている。また、図６に示すように、モジュール基板２の内側には外部電極端子となるグランド電極４ｆが複数設けられている。このグランド電極４ｆはモジュール基板２の下面に広い面積に亘って形成した導体層７ｃを絶縁膜５によって小分けに露出させてグランド電極４ｆとしたものである。グランド電極４ｆはモジュール基板２の縁にも部分的に設けられている。図６において、点線枠で囲まれた領域の外部電極端子４はグランド電極４ｆである。

モジュール基板２の上面及び窪み８の底面に形成される導体層７ａ，７ｃの表面にもメッキ膜２５が形成されている（図１、３参照、図５、８では省略）。メッキ膜２５は、図１に示すように、例えば、下層の第１メッキ膜２５ａと、この第１メッキ膜２５ａ上に形成される第２メッキ膜２５ｂとからなっている。例えば、第１メッキ膜２５ａはＮｉであり、第２メッキ膜２５ｂはＡｕである。モジュール基板２の上面に設けられる導体層７ａもチップ部品搭載やワイヤボンディングのため、一部露出されるが、全体はソルダーレジスト膜からなる絶縁膜２６で覆われている（図１、３参照、図５、８では省略）。

ここで、図７のフローチャートを参照しながらモジュール基板２の製造について簡単に説明する。最初に低温焼成用の未焼成のセラミックシートを所定枚数用意する。これらシートには所定箇所に穴をあけるとともに、導体層や穴を埋める導体を形成するための導体印刷を行う（Ｓ０１）。つぎに、各シートを仮積層する（Ｓ０２）。この仮積層では各層を積層する毎に圧着を行う。つぎに、各シートを本積層する（Ｓ０３）。この本積層では全層一括して高い圧力で圧着を行う。つぎに、積層された各シートを加熱・加圧状態で焼成を行い一体化する（Ｓ０４）。つぎに、焼成された基板の上下面に露出する導体層の表面にメッキ膜（Ａｕ／Ｎｉメッキ膜）を形成する（Ｓ０５）。つぎに、基板の上下面に所定パターンにソルダーレジストを塗布しかつ硬化処理する（Ｓ０６）。

このソルダーレジスト膜の選択的形成によって、ソルダーレジスト膜には開口部が形成される。そして、この開口部には表面がメッキ膜で覆われた導体層が露出することになる。これら露出する導体層部分は、基板の上面においては部品搭載用のパッド、チップ部品の電極を接続するためのパッド、ワイヤを接続するためのパッドを構成し、下面においては外部電極端子を構成することになる。

以上の工程の後基板が完成する。この基板は、単一の半導体装置１を形成する矩形の製品形成部が１枚の基板面に縦横に配列される構成となっている。従って、半導体装置の製造の最終段階で基板を縦横に切断することによって複数の半導体装置を製造することができる。

上記のようなモジュール基板２において、図５に示すように、窪み８の底面の前記導体層７ｅ上には図示しない接着材を介して半導体チップ９（能動部品：能動素子）が固定（搭載）されている。そして、半導体チップ９の上面の電極とモジュール基板２の上面の所定の導体層７ａは導電性のワイヤ１０で電気的に接続されている。

また、図１及び図２に示すように、モジュール基板２の上面には先端を所定間隔離して向き合う一対の導体層７ａが設けられている。これら導体層７ａは絶縁膜２６で選択的に覆われている。そして、図２（ｂ）に示すように、一対の導体層７ａのそれぞれは絶縁膜２６の開口部１７ａ，１７ｂ内に露出するようになっている。この露出した導体層７ａの表面にはメッキ膜（２５ｂ）が形成されている。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁膜２６を開口して設けた開口部１７ａ，１７ｂは、チップ部品１１の両端の電極１２に対応し、例えば、電極よりも大きく形成されている。チップ部品１１を搭載（固定）する帯状の導体層７ａは開口部の幅よりも大きい寸法になっている。

このような構造において、図１に示すように、チップ部品１１の両端の電極１２が半田１３によってそれぞれ開口部１７ａ，１７ｂ内に露出する導体層７ａ部分に電気的に接続されている。半田１３は、例えば、固相線２４５℃のＳｎ９０％，Ｓｂ１０％からなる半田が使用されている。チップ部品１１は、チップ抵抗，チップコンデンサ，チップインダクタ等の受動部品（受動素子）である。

モジュール基板２の上面には封止体３が設けられている。封止体３は、トランスファモールディング法によって形成され、モジュール基板２の上面全域に同じ厚さに設けられている。レジンとしては、機械的強度が低い低温焼成基板を補強するために、高弾性率レジンが用いられる。このため、レジンとしては、例えば、弾性率が１０，０００ＭＰａ以上の樹脂であればよい。このようなレジンの一つとしてエポキシ樹脂がある。本実施例１の半導体装置１は、エポキシ樹脂で封止体３を形成している。封止体３を形成するレジンとしては、作業性が良好で、熱膨張率が２０ｐｐｍ未満程度でとなるモジュール信頼性に悪影響を与えない樹脂であれば他のものでもよい。熱膨張率を２０ｐｐｍ未満程度とすることによって、半導体装置１の製造時に受ける熱によるレジンの膨張・収縮によって封止体内のワイヤ（金線）が断線しなくなる。

図８は半導体装置１の実装状態を示す模式的断面図である。実装基板４０の上面には、半導体装置１の外部電極端子４に対応して導体からなるランド４１が設けられている。ランド４１の表面には図示しないがメッキ膜が設けられている。半導体装置１は、外部電極端子４が半田４５を介してランド４１に機械的かつ電気的に接続されている。半田４５は、例えば、鉛を含まない所謂鉛フリー半田である。実装基板４０は、例えば、携帯電話機の実装基板である。

本実施例１の半導体装置１は、具体的には高周波電力増幅装置やデュプレクサー等を含む混成集積回路装置１である。そこで、本実施例による半導体装置１（高周波電力増幅装置）を組み込んだ携帯電話機（無線通信機）について説明する。図９はデュアルバンド無線通信機の一部を示すブロック図である。このブロック図は、無線通信システムにおけるＧＳＭ方式用の増幅系と、ＤＣＳ方式用の増幅系を有する高周波電力増幅装置と、これら二つの通信システムが利用できるデュアルバンド方式の携帯電話機の一部を示すブロック図である。

図９のブロック図は、高周波信号処理ＩＣ５０からアンテナ５９までの部分を示すものである。同図に示すように、高周波信号処理ＩＣ５０からのＧＳＭ用の信号はＧＳＭ用の増幅器（ＰＡ）５１に送られ、増幅器５１の出力はカプラー５２によって検出され、この検出信号は自動出力制御回路（ＡＰＣ回路）５３にフィードバックされる。ＡＰＣ回路５３は上記検出信号を基に動作して増幅器５１を制御する。また、同様に高周波信号処理ＩＣ５０からのＤＣＳ用の信号はＤＣＳ用の増幅器（ＰＡ）５４に送られ、増幅器５４の出力はカプラー５５によって検出され、この検出信号は自動出力制御回路（ＡＰＣ回路）５３にフィードバックされる。ＡＰＣ回路５３は上記検出信号を基に動作して増幅器５４を制御する。

ＧＳＭ用の増幅器５１の出力は、出力端子Ｐout1からフィルター５６に送られ、ＧＳＭ用の送信受信切替スイッチ５７を通ってデュプレクサー５８に入力される。デュプレクサー５８の出力端子にはアンテナ５９が接続されている。同様にＤＣＳ用の増幅器５４の出力は、出力端子Ｐout2からフィルター６０に送られ，ＤＣＳ用の送信受信切替スイッチ６１を通ってデュプレクサー５８に入力される。

送信受信切替スイッチ５７，６1は、制御端子Ｃtr１，Ｃtr２から制御信号を受けて切り替わり、アンテナ５９で受信した受信信号を受信端子ＲＸ１，ＲＸ２に送り出す。これら信号はフィルター６２，６３及び低雑音アンプ（ＬＮＡ）６５，６６を通って高周波信号処理ＩＣ５０に送られる。この無線通信機によってＧＳＭ通信及びＤＣＳ通信が可能になる。

本実施例の半導体装置１は、図９に示すように、増幅器（ＰＡ）５１，５４、カプラー５２，５５、フィルター５６，６０、送信受信切替スイッチ５７，６１、デュプレクサー５８を一体とした構造になっている。

本実施例１の半導体装置及び電子装置によれば以下の効果を有する。

（１）本実施例１の半導体装置１は、実装基板４０にリフローによって実装した場合、実装時の熱によって封止体３内の半田１３が再溶融しても、図３に示すように、チップ部品１１の両端の電極１２が、再溶融して溶けだした半田２７でショート不良を起こすことがない。

即ち、ソルダーレジスト膜２６とこれに接触する金メッキ膜２５ｂとの密着性（接続力）が低く、封止体３を形成するエポキシ樹脂とチップ部品１１との接続力及びエポキシ樹脂とソルダーレジスト膜２６との接続力よりも小さい。このため、リフロー時の温度で半田１３が再溶融しても、再溶融時の膨張力によって金メッキ膜２５ｂとソルダーレジスト膜２６の開口部縁との間で剥離が発生し、順次隙間が発生する。溶けだした半田２７は、図２に示すように前記隙間に浸入する。また、Ａｕは容易に半田に溶け込むのでわずかな圧力でも、またわずかな隙間でも容易に半田が浸入する。この結果、チップ部品１１の一対の電極１２間の周面とエポキシ樹脂界面や、一対の半田１３間のソルダーレジスト膜２６とエポキシ樹脂界面に隙間が発生しなくなり、溶けだした半田２７に起因するショート不良は抑止される。なお、導電体である金メッキ膜２５ｂ上に溶けだした半田２７が重なっても電気特性的には何ら支障がない。

（２）本実施例１の半導体装置１は耐衝撃性が高い。即ち、実装基板４０に実装された半導体装置１に落下衝撃が加わり、半導体装置１と実装基板４０との間に剪断力が加わった場合、強度が高くない低温焼成基板（モジュール基板２）であっても、高弾性率樹脂（封止体３を形成する樹脂）で覆われて補強されていること、実装基板４０のランド４１と外部電極端子４を接続する半田４５の接続部分は平坦な導体層７ｃに接続される構造であること、導体層７ｃの表面には硬いＮｉメッキ膜１５ａが存在することからクラックが入り難くなり、導体層７ｃの断線等が発生し難くなる。モジュール基板２の下面の構造についてさらに説明を加えると、モジュール基板２の下面では表面に硬いＮｉメッキ膜１５ａを有する導体層７ｃを覆うようにソルダーレジスト膜５が設けられ、このソルダーレジスト膜５の一部が開口されて開口部に導体層７ｃ（表面にメッキ膜１５を有する）が位置することになる。従って、開口部の導体層７ｃに接続された半田４５の周縁に対応する導体層部分が最も応力が高くなり、この部分からクラックが入り易くなる。しかし、この部分は平坦な導体層部分であり、かつ強度部材となる硬いＮｉメッキ膜１５ａが存在することから、応力集中が起き難くなり、従来のようなクラックの発生が起き難くなる。本実施例の半導体装置１は低温焼成基板を使用していても耐衝撃性の高い製品となる。

（ｃ）半導体装置１のモジュール基板２は強度が高くない低温焼成基板であるが、強度の高い高弾性率のエポキシ樹脂でモジュール基板全体を覆うことから、半導体装置１を携帯電話機に組み込んだ後に行う落下試験においては、落下衝撃によってもモジュール基板２にクラックが発生することがなく、耐落下衝撃性の良好な携帯電話機（電子装置）を提供することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。本発明はＬＧＡ（リード・グリッド・ーレイ）構造の半導体装置にも同様に適用でき、前記実施例同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例１である半導体装置の実装状態を示す一部の模式的拡大断面図である。 実施例１の半導体装置におけるチップ部品の搭載状態を説明する模式的平面図である。 実施例１の半導体装置において、半田リフローによる実装時に発生した封止体内の半田再溶融状態を示す模式的断面図である。 実施例１の半導体装置の外観を示す模式的斜視図である。 前記半導体装置の概要を示す模式的断面図である。 前記半導体装置の外部電極端子の配列状態を示す模式的底面図である。 前記半導体装置の製造方法の一部を示すフローチャートである。 前記半導体装置の実装状態を示す模式的断面図である。 前記半導体装置を含む携帯電話機の回路構成を示す一部のブロック図である。 本発明に先立って検討した半導体装置において、半田リフローによる実装時に発生した封止体内の半田再溶融状態を示す模式的断面図である。 本発明に先立って検討した半導体装置のモジュール基板の一部を示す模式的断面図である。 落下試験によってクラックが入った実装状態の前記検討した半導体装置の模式図である。 前記クラックが入った前記検討した半導体装置の斜視図である。 前記検討した半導体装置のクラック部分を示す一部の模式的断面図である。

符号の説明

１…半導体装置（混成集積回路装置）、２…基板（モジュール基板）、３…封止体、４…外部電極端子、４ｆ…グランド電極、５…絶縁膜（ソルダーレジスト膜）、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅ…導体層、７ｄ…導体、８…窪み、９…半導体チップ、１０…ワイヤ、１１…チップ部品、１２…電極、１３…半田、１５…メッキ膜、１５ａ…第１メッキ膜（Ｎｉメッキ膜）、１５ｂ…第２メッキ膜（Ａｕメッキ膜）、１７ａ，１７ｂ…開口部、２５…メッキ膜、２５ａ…第１メッキ膜（Ｎｉメッキ膜）、２５ｂ…第２メッキ膜（Ａｕメッキ膜）、２６…絶縁膜、４０…実装基板、４１…ランド、４５…半田、５０…高周波信号処理ＩＣ、５１，５４…増幅器（ＰＡ）、５２，５５…カプラー、５３…自動出力制御回路（ＡＰＣ回路）、５６，６０，６２，６３…フィルター、５７，６１…送信受信切替スイッチ、５８…デュプレクサー、５９…アンテナ、６５，６６…低雑音アンプ（ＬＮＡ）、８０…モジュール基板、８０ａ…第１の面（上面）、８０ｂ…第２の面（下面）、８１，８１ａ，８１ｂ，８２…導体層、８４…オーバコートガラス、８５…メッキ膜、８５ａ…Ｎｉメッキ膜、８５ｂ…Ａｕメッキ膜、８６…封止体、８７…オーバコートガラス、８８…メッキ膜、８８ａ…Ｎｉメッキ膜、８８ｂ…Ａｕメッキ膜、９０…チップ部品、９１…電極、９２…半田、９５…半導体装置、９６…半田、９７…溶けた半田、９８…クラック、９９…外部電極端子、１００…実装基板、１０１…ランド。

Claims (5)

1. 上面に素子搭載部や導体層を有し、前記上面の反対面になる下面に外部電極端子を有する配線基板構造のモジュール基板と、
   前記モジュール基板の上面に搭載される能動素子や受動素子と、
   前記能動素子や受動素子の電極と、前記モジュール基板に設けた導体層を電気的に接続する接続手段と、
   前記モジュール基板の上面に形成され、前記能動素子，前記受動素子及び前記接続手段を覆う弾性率が１０，０００Ｐａ以上の樹脂で形成される封止体とを有し、
   前記モジュール基板の上面においては、前記モジュール基板の上面に選択的に設けられる導体層と、前記導体層上に形成されるメッキ膜と、前記メッキ膜を選択的に露出するように前記モジュール基板の上面に選択的に形成されるソルダーレジスト膜とを有し、前記能動素子の電極は前記ソルダーレジスト膜の開口部に露出する前記メッキ膜上に半田を介して接続され、
   前記モジュール基板の下面においては、前記モジュール基板の下面に選択的に設けられる導体層と、前記導体層上に形成されるメッキ膜と、前記メッキ膜を選択的に露出するように前記モジュール基板の下面に選択的に形成される絶縁膜とを有し、前記露出したメッキ膜の部分が外部電極端子を形成することを特徴とする半導体装置。
2. 前記モジュール基板は低温焼成基板からなるセラミック基板であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記モジュール基板の上面及び下面の前記導体層の表面に形成する前記メッキ膜は、下層のＮｉメッキ膜と、このＮｉメッキ膜上に形成されるＡｕメッキ膜とからなり、
   前記封止体はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 下面に外部電極端子を有する半導体装置と、
   前記半導体装置の前記外部電極端子に対応するランドを有する実装基板とを有し、
   前記半導体装置の前記外部電極端子は導電性の接着材又は半田によって前記ランドに電気的に接続されてなる電子装置であって、
   前記半導体装置は請求項１の半導体装置であることを特徴とする電子装置。
5. 前記半導体装置は高周波増幅回路装置を含む高周波モジュールであり、前記電子装置は携帯電話機であることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
   

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