JP2007149931A - Semiconductor device, and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した半導体装置およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device in which a semiconductor chip is connected to a wiring board through solder bumps and a technology effective when applied to the manufacturing technology.
配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板間をワイヤボンディングし、樹脂封止して、半導体装置を製造する技術がある。 There is a technique for manufacturing a semiconductor device by face-up bonding a semiconductor chip on a wiring substrate, wire bonding between the semiconductor chip and the wiring substrate, and sealing with a resin.
また、半田バンプを有する半導体チップを配線基板上にフリップチップ接続し、半導体チップと配線基板の間にアンダーフィルを充填して、半導体装置を製造する技術がある。 Further, there is a technique for manufacturing a semiconductor device by flip-chip connecting a semiconductor chip having solder bumps on a wiring board and filling an underfill between the semiconductor chip and the wiring board.
特開平8−55938号公報(特許文献1)には、半導体素子(チップ)が半田バンプにより回路基板に取付けられ、回路基板の配線層に接続され、半導体素子と回路基板との間にはヤング率の異なる第1の樹脂と第2の樹脂とが充填され、チップと回路基板の間隙のチップ中央部分に充填されている第1樹脂はチップ周辺部に充填された第2の樹脂よりヤング率が高く堅いので、チップを十分固定できる技術が記載されている。 In JP-A-8-55938 (Patent Document 1), a semiconductor element (chip) is attached to a circuit board by solder bumps and connected to a wiring layer of the circuit board. The first resin and the second resin having different rates are filled, and the first resin filled in the center portion of the chip in the gap between the chip and the circuit board has a Young's modulus higher than the second resin filled in the peripheral portion of the chip. However, the technology that can fix the chip sufficiently is described.
また、特開2002−208668号公報(特許文献2)には、半導体チップと、チップ部品と、モジュール基板と、チップ部品とモジュール基板の基板側端子とを接続する半田接続部と、半導体チップとモジュール基板の基板側端子とを接続する金線と、半導体チップ、チップ部品、半田接続部および金線を覆うとともに絶縁性のシリコーン樹脂や低弾性エポキシ樹脂などの低弾性樹脂によって形成された封止部とから成り、半田接続部の半田の再溶融による流れ出しを防止する技術が記載されている。
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。 According to the study of the present inventor, the following has been found.
移動通信機器(例えば携帯電話機等)が世界的に普及してきている。一般に、携帯電話機は、電波の放射と受信をするアンテナ、電力変調された高周波信号を増幅してアンテナへ供給する高周波電力増幅器(RFパワーモジュール)、アンテナで受信した高周波信号を信号処理する受信部、これらの制御を行う制御部、そしてこれらに電源電圧を供給する電池(バッテリー)などで構成される。 Mobile communication devices (for example, mobile phones) have become widespread worldwide. In general, a mobile phone includes an antenna that radiates and receives radio waves, a high-frequency power amplifier (RF power module) that amplifies a power-modulated high-frequency signal and supplies the signal to the antenna, and a receiving unit that processes the high-frequency signal received by the antenna , And a control unit that performs these controls, and a battery (battery) that supplies a power supply voltage thereto.
近年、携帯電話機の小型化・薄型化に伴い、それに用いられるRFパワーモジュールの小型化・薄型化も要求されている。 In recent years, with the miniaturization and thinning of mobile phones, there has been a demand for miniaturization and thinning of RF power modules used therefor.
配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板とをワイヤボンディングしてRFパワーモジュールを製造する場合、ボンディングワイヤのワイヤループの高さの分だけ、RFパワーモジュールの厚みが厚くなり、また、ボンディングワイヤを延在させる面積が必要となるため、RFパワーモジュールの平面寸法が大きくなってしまう。このため、RFパワーモジュールの小型化・薄型化には不利となる。 When a semiconductor chip is face-up bonded on a wiring board and an RF power module is manufactured by wire bonding the semiconductor chip and the wiring board, the thickness of the RF power module is increased by the height of the wire loop of the bonding wire. In addition, since an area for extending the bonding wire is required, the planar size of the RF power module is increased. For this reason, it becomes disadvantageous for size reduction and thickness reduction of the RF power module.
そこで、配線基板上に半導体チップをフェイスダウンでフィリップチップ接続し、半田バンプを介して半導体チップを配線基板に接続することが考えられる。これにより、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、RFパワーモジュールの小型化・薄型化が可能になる。 Therefore, it is conceivable to connect the semiconductor chip on the wiring board face-down with a lip chip and connect the semiconductor chip to the wiring board via solder bumps. Thereby, compared with the case where a bonding wire is used, RF power module can be reduced in size and thickness.
配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する場合、アンダーフィル樹脂を設けて、半導体チップと配線基板との接続部である半田バンプを保護することが好ましい。 When flip-chip mounting a semiconductor chip on a wiring board, it is preferable to provide an underfill resin to protect the solder bumps that are the connection between the semiconductor chip and the wiring board.
しかしながら、顧客側でRFパワーモジュールを実装基板に実装する2次実装の半田リフローの際に、RFパワーモジュールを実装基板に接続するための半田だけでなく、RFパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融する可能性がある。 However, at the time of secondary solder reflow for mounting the RF power module on the mounting board on the customer side, not only solder for connecting the RF power module to the mounting board but also solder bumps in the underfill of the RF power module May remelt.
アンダーフィル樹脂を高弾性樹脂により形成した場合、2次実装の半田リフロー工程中にRFパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融すると、高弾性樹脂からなるアンダーフィル樹脂が、半田バンプの再溶融による体積膨張を吸収できず、半田フラッシュが生じる可能性がある。半田フラッシュとは、半田(ここでは半田バンプ)が再溶融すると、その溶融膨張圧力が、部品(ここでは半導体チップ)とレジン(樹脂)の界面、またはレジンとモジュール基板(配線基板)の界面を剥離させ、そこに半田が(フラッシュ状に)流れ込み、端子間(ここでは半導体チップの半田バンプ間、または半田バンプに接続した配線基板の端子間)が半田で繋がって短絡に至るものである。これは、RFパワーモジュール内部の電気的接続の信頼性を低下させてしまう可能性がある。 When the underfill resin is formed of a highly elastic resin, if the solder bump in the underfill of the RF power module is remelted during the solder reflow process of the secondary mounting, the underfill resin made of the highly elastic resin is re-applied to the solder bump. Volume expansion due to melting cannot be absorbed, and solder flash may occur. When solder (here, solder bumps) is re-melted, solder flash means that the melting and expansion pressure causes the interface between the component (here, the semiconductor chip) and the resin (resin), or the interface between the resin and the module substrate (wiring board). The solder is peeled off, and the solder flows into the flash (in a flash form), and the terminals (here, between the solder bumps of the semiconductor chip or between the terminals of the wiring board connected to the solder bumps) are connected by the solder, resulting in a short circuit. This may reduce the reliability of the electrical connection inside the RF power module.
アンダーフィル樹脂を低弾性樹脂により形成した場合、2次実装の半田リフロー工程中にRFパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融しても、低弾性樹脂からなるアンダーフィル樹脂が、半田バンプの再溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)が生じるのを防止できる。しかしながら、RFパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機を落下したときに、半田バンプに加わる衝撃ストレスを、低弾性の柔らかいアンダーフィル樹脂では緩和することができず、半田バンプと半導体チップとの間、あるいは半田バンプと配線基板の基板側端子との間にクラックなどが発生して、電気的接続の信頼性が低下する可能性がある。このため、RFパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機における落下などの物理的な衝撃に対する耐性(耐衝撃性)が低くなってしまう。 When the underfill resin is formed of a low elastic resin, even if the solder bumps in the underfill of the RF power module are remelted during the secondary reflow solder reflow process, Since the volume expansion due to remelting can be absorbed, it is possible to prevent a short circuit (solder flash) between the terminals due to the solder expansion. However, when an RF power module or a mobile phone using the RF module is dropped, the impact stress applied to the solder bump cannot be reduced with a soft underfill resin having low elasticity, and between the solder bump and the semiconductor chip, Or a crack etc. may generate | occur | produce between a solder bump and the board | substrate side terminal of a wiring board, and the reliability of electrical connection may fall. For this reason, the resistance (impact resistance) with respect to physical impacts, such as a fall, in RF power module and a mobile telephone using the same will become low.
本発明の目的は、半導体装置の電気的接続の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of electrical connection of a semiconductor device.
また、本発明の他の目的は、半導体装置の物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the resistance of a semiconductor device to physical impact.
本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、配線基板と、複数の半田バンプを介して前記配線基板の主面上に実装された半導体チップと、前記複数の半田バンプの間に充填された第1樹脂と、前記半導体チップの側面と前記配線基板の主面との間を固定する第2樹脂とを有し、前記第2樹脂の弾性率が前記第1樹脂の弾性率よりも大きいものである。 The present invention relates to a wiring board, a semiconductor chip mounted on the main surface of the wiring board via a plurality of solder bumps, a first resin filled between the plurality of solder bumps, and the semiconductor chip. A second resin that fixes between the side surface and the main surface of the wiring board; and an elastic modulus of the second resin is larger than an elastic modulus of the first resin.
また、本発明は、複数の半田バンプを介して配線基板の主面上に半導体チップを実装し、前記複数の半田バンプの間に第1樹脂を充填し、その後、前記半導体チップの側面と前記配線基板の主面との間に、前記第1樹脂よりも弾性率が高い第2樹脂を形成するものである。 In the present invention, a semiconductor chip is mounted on the main surface of the wiring board via a plurality of solder bumps, and a first resin is filled between the plurality of solder bumps. A second resin having a higher elastic modulus than the first resin is formed between the main surface of the wiring board.
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以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
半導体装置の電気的接続の信頼性を向上させることができる。 The reliability of electrical connection of the semiconductor device can be improved.
また、半導体装置の物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる。 In addition, the resistance of the semiconductor device to physical impact can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図や斜視図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。 In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view or a perspective view may be hatched to make the drawing easy to see.
(実施の形態1)
本実施の形態は、例えばGSM方式などのネットワークを利用して情報を伝送するデジタル携帯電話(移動通信機器、移動体通信装置)に使用(搭載)されるRF(Radio Frequency)パワーモジュールなどの電力増幅モジュール(半導体装置)である。
(Embodiment 1)
In this embodiment, for example, power such as an RF (Radio Frequency) power module used (installed) in a digital mobile phone (mobile communication device, mobile communication device) that transmits information using a network such as the GSM system. An amplification module (semiconductor device).
ここで、GSM(Global System for Mobile Communication)は、デジタル携帯電話に使用されている無線通信方式の1つまたは規格をいう。GSMには、使用する電波の周波数帯が3つあり、900MHz帯をGSM900または単にGSM、1800MHz帯をGSM1800またはDCS(Digital Cellular System)1800若しくはPCN、1900MHz帯をGSM1900またはDCS1900若しくはPCS(Personal Communication Services)という。なお、GSM1900は主に北米で使用されている。北米ではその他に850MHz帯のGSM850を使用する場合もある。本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール1は、例えばこれらの周波数帯(高周波帯)で使用されるRFパワーモジュールである。なお、高周波とは概ね500MHz以上の周波数を言う。
Here, GSM (Global System for Mobile Communication) refers to one or standard of a wireless communication method used for digital mobile phones. GSM has three frequency bands of radio waves to be used: GSM900 for 900 MHz band or simply GSM, 1800 MHz band for GSM1800 or DCS (Digital Cellular System) 1800 or PCN, 1900 MHz band for GSM1900 or DCS1900 or PCS (Personal Communication Services) ). GSM1900 is mainly used in North America. In North America, GSM850 in the 850 MHz band may also be used. The
図1は、本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール(高周波電力増幅器、高周波電力増幅装置、高周波電力増幅モジュール、高周波パワーアンプモジュール、電力増幅モジュール、電力増幅器モジュール、RFモジュール、HPA(High Power Amplifier)、電子装置)1を構成する増幅回路の回路ブロック図を示している。この図には、例えばGSM900とDCS1800との2つの周波数帯が使用可能(デュアルバンド方式)で、それぞれの周波数帯でGMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)変調方式とEDGE(Enhanced Data GSM Environment)変調方式との2つの通信方式を使用可能なRFパワーモジュールの回路ブロック図(増幅回路)が示されている。なお、GMSK変調方式は、音声信号の通信に用いる方式で搬送波の位相を送信データに応じて位相シフトする方式である。また、EDGE変調方式は、データ通信に用いる方式でGMSK変調の位相シフトにさらに振幅シフトを加えた方式である。
FIG. 1 shows an RF power module (high-frequency power amplifier, high-frequency power amplifier, high-frequency power amplifier module, high-frequency power amplifier module, power amplifier module, power amplifier module, RF module, RF module, HPA (High 1 is a circuit block diagram of an amplifier circuit constituting a
図1に示されるように、RFパワーモジュール1の回路構成は、3つの増幅段102A1,102A2,102A3からなるGSM900(824〜915MHz)用の電力増幅回路102Aと、3つの増幅段102B1,102B2,102B3からなるDCS1800(1710〜1910MHz)用の電力増幅回路102Bと、それら電力増幅回路102A,102Bの増幅動作の制御や補佐などを行う周辺回路103とを有している。RFパワーモジュール1の回路構成は、更に、GSM900用の入力端子104aおよび電力増幅回路102A間の整合回路(入力整合回路)105Aと、DCS1800用の入力端子104bおよび電力増幅回路102B間の整合回路(入力整合回路)105Bとを有している。RFパワーモジュール1の回路構成は、更に、GSM900用の出力端子106aおよび電力増幅回路102A間の整合回路(出力整合回路)107Aおよびローパスフィルタ108Aと、DCS1800用の出力端子106bおよび電力増幅回路102B間の整合回路(出力整合回路)107Bおよびローパスフィルタ108Bとを有している。また、GSM900用の電力増幅回路102Aの増幅段102A1と増幅段102A2の間には段間用の整合回路(段間整合回路)102AM1が設けられ、増幅段102A2と増幅段102A3の間には段間用の整合回路(段間整合回路)102AM2が設けられている。また、DCS1800用の電力増幅回路102Bの増幅段102B1と増幅段102B2の間には段間用の整合回路(段間整合回路)102BM1が設けられ、増幅段102B2と増幅段102B3の間には段間用の整合回路(段間整合回路)102BM2が設けられている。
As shown in FIG. 1, the circuit configuration of the
このうち、GSM900用の電力増幅回路102Aと、DCS1800用の電力増幅回路102Bと、周辺回路103とは、1つの半導体チップ2内に形成されている。他の形態として、GSM900用の電力増幅回路102A、DCS1800用の電力増幅回路102Bおよび周辺回路103を、複数の半導体チップにより形成することもでき、例えば、増幅段102A1,102B1が形成された半導体チップと、増幅段102A2,102B2が形成された半導体チップと、増幅段102A3,102B3が形成された半導体チップとを個別に形成することもできる。
Among these, the
周辺回路103は、制御回路103Aと、上記増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3にバイアス電圧を印加するバイアス回路103Bなどを有している。制御回路103Aは、上記電力増幅回路102A,102Bに印加する所望の電圧を発生する回路であり、電源制御回路103A1およびバイアス電圧生成回路103A2を有している。電源制御回路103A1は、上記増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3の各々の出力用の増幅素子(例えばMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor))のドレイン端子に印加される第1電源電圧を生成する回路である。また、上記バイアス電圧生成回路103A2は、上記バイアス回路103Bを制御するための第1制御電圧を生成する回路である。ここでは、電源制御回路103A1が外部のベースバンド回路から供給される出力レベル指定信号に基づいて上記第1電源電圧を生成すると、バイアス電圧生成回路103A2が電源制御回路103A1で生成された上記第1電源電圧に基づいて、上記第1制御電圧を生成するようになっている。上記ベースバンド回路は、上記出力レベル指定信号を生成する回路である。この出力レベル指定信号は、電力増幅回路102A、102Bの出力レベルを指定する信号で、携帯電話と基地局との間の距離、すなわち、電波の強弱に応じた出力レベルに基づいて生成されているようになっている。
The
RFパワーモジュール1のGSM900用の入力端子104aに入力されたRF(高周波)入力信号は、整合回路105Aを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路102A、すなわち3つの増幅段102A1〜102A3で増幅されて半導体チップ2から出力され、整合回路107Aおよびローパスフィルタ108Aを経てGSM900用の出力端子106aからRF(高周波)出力信号として出力される。また、RFパワーモジュール1のDCS1800用の入力端子104bに入力されたRF入力信号は、整合回路105Bを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路102B、すなわち3つの増幅段102B1〜102B3で増幅されて半導体チップ2から出力され、整合回路107Bおよびローパスフィルタ108Bを経てDCS1800用の出力端子106bからRF出力信号として出力される。各整合回路はインピーダンスの整合を行う回路であり、ローパスフィルタ(ローパスフィルタ回路、バンドパスフィルタ回路)108A,108Bは高調波を減衰させる回路である。
An RF (high frequency) input signal inputted to the GSM 900
このように、本実施の形態のRFパワーモジュール1は2系統(すなわちGSM900用およびDCS1800用)の電力増幅回路102A,102Bを有し、2系統の電力増幅回路102A,102Bの送信周波数帯は、それぞれ0.9GHz帯と1.8GHz帯である。
As described above, the
次に、図2は、本実施の形態のRFパワーモジュール1を用いたデジタル携帯電話機システムDPS(電子装置)の一例を示している。このデジタル携帯電話システムDPSは、例えばGSM方式のネットワークを利用して情報を伝送するデジタル携帯電話機システムであり、マザーボード(実装基板)MB上に搭載されたモジュール、回路および素子等によって構築されている。
Next, FIG. 2 shows an example of a digital cellular phone system DPS (electronic device) using the
図2の符号ANTは信号電波の送受信用のアンテナ、符号151はフロントエンド・モジュール、符号152は音声信号をベースバンド信号に変換したり、受信信号を音声信号に変換したり、変調方式切換信号やバンド切換信号を生成したりするベースバンド回路である。符号153は受信信号をダウンコンバートして復調し、ベースバンド信号を生成したり、送信信号を変調したりする変復調用回路、FLT1,FLT2は受信信号からノイズや妨害波を除去するフィルタである。フィルタFLT1はGSM用、フィルタFLT2はDCS用である。ベースバンド回路152は、DSP(Digital Signal Processor)やマイクロプロセッサ、半導体メモリ等の複数の半導体集積回路で構成されている。フロントエンド・モジュール151は、スイッチ回路(アンテナスイッチ、アンテナスイッチ回路)154a,154b、コンデンサC5,C6および分波器156を有している。スイッチ回路154a,154bは送受信切り換え用のスイッチ回路、コンデンサC5,C6は受信信号から直流成分をカットする素子、分波器156は、GSM900帯の信号と、DCS1800帯の信号とを分波する回路であり、これら回路および素子は1つの配線基板上に搭載されてモジュールとされている。なお、スイッチ回路154a,154bの切換信号CNT1,CNT2は上記ベースバンド回路152から供給される。図2からも分かるように、電力増幅回路102A,102Bの出力が整合回路107A,107Bおよびローパスフィルタ108A,108Bを経てRFパワーモジュール1(出力端子106a,106b)から出力され、この出力がスイッチ回路(アンテナスイッチ回路)154a,154bに接続されている。
Reference numeral ANT in FIG. 2 is an antenna for transmitting and receiving signal radio waves,
図3は、本実施の形態のRFパワーモジュール1の構造を示す概念的な上面図(平面図)であり、図4は本実施の形態のRFパワーモジュール1の概念的な断面図(側面断面図)である。なお、図4は断面図に対応するが、RFパワーモジュール1の概念的な構造が示されており、図3の構造を所定の位置で切断した断面とは完全には一致していない。
FIG. 3 is a conceptual top view (plan view) showing the structure of the
図3および図4に示される本実施の形態のRFパワーモジュール1は、配線基板(第1配線基板)3と、配線基板3上に搭載(実装)された半導体チップ(半導体素子、能動素子)2と、配線基板3上に搭載(実装)された受動部品(受動素子、チップ部品)4と、半導体チップ2の複数の半田バンプ5の間に充填された第1樹脂部6と、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間を固定する第2樹脂部7とを有している。
The
配線基板(多層基板、多層配線基板、モジュール基板)3は、例えば、複数の絶縁体層(誘電体層)11と、複数の導体層または配線層(図示せず)とを積層して一体化した多層基板(多層配線基板)である。図3では、4つの絶縁体層11が積層されて配線基板3が形成されているが、積層される絶縁体層11の数はこれに限定されるものではなく種々変更可能である。配線基板3の絶縁体層11を形成する材料としては、例えばアルミナ(酸化アルミニウム、Al2O3)などのようなセラミック材料を用いることができる。この場合、配線基板3はセラミック多層基板である。配線基板3の絶縁体層11の材料は、セラミック材料に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばガラスエポキシ樹脂などを用いても良い。
The wiring board (multilayer board, multilayer wiring board, module board) 3 is formed by, for example, laminating a plurality of insulator layers (dielectric layers) 11 and a plurality of conductor layers or wiring layers (not shown). This is a multilayer board (multilayer wiring board). In FIG. 3, the four insulating
配線基板3の上面(表面、主面、第1主面)3a上と下面(上面3aとは反対側の主面、裏面、第2主面)3b上と絶縁体層11間とには、配線形成用の導体層(配線層、配線パターン、導体パターン)が形成されている。配線基板3の最上層の導体層によって、配線基板3の上面3aに導電体からなる基板側端子(電極、端子、配線パターン、第1電極)12が複数形成され、配線基板3の最下層の導体層によって、配線基板3の下面3bに導電体からなる外部接続端子(端子、電極、モジュール電極、第2電極)13が複数形成されている。外部接続端子13は、例えば、図1における入力端子104a,104b、出力端子106a,106bなどに対応するものである。配線基板3の内部、すなわち絶縁体層11の間にも導体層(配線層、配線パターン、導体パターン)が形成されているが、図3では簡略化のために図示を省略している。また、配線基板3の導体層により形成される配線パターンのうち、基準電位供給用の配線パターン(例えば配線基板3の下面3bの基準電位供給用端子13aなど)は、絶縁体層11の配線形成面の大半の領域を覆うような矩形パターンで形成し、伝送線路用の配線パターンは帯状のパターンで形成することができる。なお、外部接続端子13だけでなく、基準電位供給用端子13aも、RFパワーモジュール1の外部接続用の端子または電極とみなすことができる。
Between the upper surface (front surface, main surface, first main surface) 3a and lower surface (main surface, back surface, second main surface opposite to the
配線基板3を構成する各導体層(配線層)は、必要に応じて絶縁体層11に形成されたビアホール(図示省略)内の導体または導体膜を通じて電気的に接続されている。従って、配線基板3の上面3aの基板側端子12は、必要に応じて配線基板3の上面3aおよび/または内部の配線層やビアホール内の導体膜などを介して結線され、配線基板3の下面3bの外部接続端子13または基準電位供給用端子13aに電気的に接続されている。また、半導体チップ2で生じた熱を配線基板3の下面3b側に伝導させるためのサーマルビアとして機能するビアホールを、半導体チップ2の下方の配線基板3に設けることもできる。
Each conductor layer (wiring layer) constituting the
半導体チップ2は、図1の回路ブロック図において半導体チップ2を示す点線で囲まれた回路構成に対応する半導体集積回路が形成された半導体チップ2である。従って、半導体チップ2は増幅回路(電力増幅回路)を含んでいる。半導体チップ2内(または表層部分)には、電力増幅回路102A,102Bの各増幅段を構成する半導体増幅素子(例えばMISFET、ヘテロ接合バイポーラトランジスタまたはHEMT(High Electron Mobility Transistor)など)、周辺回路103を構成する半導体素子、および段間の整合回路102AM1,102AM2,102BM1,102BM1を構成する受動素子などが形成されている。このように、RFパワーモジュール1は電力増幅回路(102A,102B)を有し、半導体チップ2はその電力増幅回路(102A,102B)を構成する能動素子である。半導体チップ2の表面(素子形成側の主面)には、複数の半田バンプ(半田バンプ電極、半田からなるバンプ電極、半田からなる突起状電極)5が形成されている。半田バンプ5は、鉛(Pb)を含有しない鉛(Pb)フリー半田により形成されていれば、より好ましい。例えば、半田バンプ5を構成する材料として、Sn−Ag−Cu系の鉛フリー半田を用いることができる。各半田バンプ5は、半導体チップ2内に形成された半導体集積回路に電気的に接続されている。
The
図5は、一例として、上記電力増幅回路102A,102B(の増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3)を構成する半導体増幅素子をLDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor、横方向拡散MOSFET)により形成した場合の半導体チップ2の要部断面図である。
FIG. 5 shows, as an example, an LDMOSFET (Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor), a lateral diffusion MOSFET. 2 is a cross-sectional view of the main part of the
図5に示されるように、p+型単結晶シリコンからなる半導体基板201の主面には、p−型単結晶シリコンからなるエピタキシャル層202が形成され、エピタキシャル層202の主面の一部には、LDMOSFETのドレインからソースへの空乏層の延びを抑えるパンチスルーストッパとしての機能するp型ウエル206が形成されている。p型ウエル206の表面には、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜207を介してLDMOSFETのゲート電極208が形成されている。ゲート電極208は、例えばn型の多結晶シリコン膜あるいはn型の多結晶シリコン膜と金属シリサイド膜の積層膜などからなり、ゲート電極208の側壁には、酸化シリコンなどからなるサイドウォールスペーサ211が形成されている。
As shown in FIG. 5, an
エピタキシャル層202の内部のチャネル形成領域を挟んで互いに離間する領域には、LDMOSFETのソース、ドレインが形成されている。ドレインは、チャネル形成領域に接するn−型オフセットドレイン領域209と、n−型オフセットドレイン領域209に接し、チャネル形成領域から離間して形成されたn型オフセットドレイン領域212と、n型オフセットドレイン領域212に接し、チャネル形成領域からさらに離間して形成されたn+型ドレイン領域213とからなる。これらn−型オフセットドレイン領域209、n型オフセットドレイン領域212およびn+型ドレイン領域213のうち、ゲート電極208に最も近いn−型オフセットドレイン領域209は不純物濃度が最も低く、ゲート電極208から最も離間したn+型ドレイン領域213は不純物濃度が最も高い。
The source and drain of the LDMOSFET are formed in regions separated from each other across the channel formation region inside the
LDMOSFETのソースは、チャネル形成領域に接するn−型ソース領域210と、n−型ソース領域210に接し、チャネル形成領域から離間して形成され、n−型ソース領域210よりも不純物濃度が高いn+型ソース領域214とからなる。n−型ソース領域210の下部には、p型ハロー領域(図示せず)を形成することもできる。
The source of the LDMOSFET is an n −
n+型ソース領域214の端部(n−型ソース領域210と接する側と反対側の端部)には、n+型ソース領域214と接するp型打抜き層204が形成されている。p型打抜き層204の表面近傍には、p+型半導体領域215が形成されている。p型打抜き層204は、LDMOSFETのソースと半導体基板201とを電気的に接続するための導電層であり、例えばエピタキシャル層202に形成した溝203の内部に埋め込んだp型多結晶シリコン膜によって形成される。
A p-
LDMOSFETのp型打抜き層204(p+型半導体領域215)、ソース(n+型ソース領域214)およびドレイン(n+型ドレイン領域213)のそれぞれの上部には、絶縁膜(層間絶縁膜)221に形成されたコンタクトホール222内のプラグ223が接続されている。p型打抜き層204(p+型半導体領域215)およびソース(n+型ソース領域214)には、プラグ223を介してソース電極224a(配線224)が接続され、ドレイン(n+型ドレイン領域213)には、プラグ223を介してドレイン電極224b(配線224)が接続されている。
An insulating film (interlayer insulating film) 221 is formed on the p-type punched layer 204 (p + type semiconductor region 215), source (n + type source region 214), and drain (n + type drain region 213) of the LDMOSFET. The
ソース電極224aおよびドレイン電極224bのそれぞれには、ソース電極224aおよびドレイン電極224bを覆う絶縁膜(層間絶縁膜)225に形成されたスルーホール226内のプラグ227を介して配線228が接続されている。絶縁膜225上に、配線228を覆うように、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜からなる表面保護膜(絶縁膜)229が形成されている。表面保護膜229には、開口部230が複数形成され、各開口部280から露出する配線228上に、金膜などのUBM(Under Bump Metal、バンプ下地金属層)膜231を介して半田バンプ232(上記半田バンプ5に対応するもの)が形成されている。また、半導体基板201の裏面には裏面電極(ソース裏面電極)233が形成されている。
A
図6は、他の一例として、上記電力増幅回路102A,102B(の増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3)を構成する半導体増幅素子をヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)により形成した場合の半導体チップ2の要部断面図である。
In FIG. 6, as another example, the semiconductor amplifying elements constituting the
図6に示されるように、半絶縁性のGaAs基板(半導体基板)251上にn+型GaAs層よりなるサブコレクタ層252が形成され、サブコレクタ層252上にHBT253が形成されている。
As shown in FIG. 6, a
各HBT253は、サブコレクタ層252上に形成された金などからなるコレクタ電極254と、このコレクタ電極254とは所定間隔だけ離間して形成されたコレクタメサ255を有している。コレクタメサ255は、例えばn型GaAs層より形成され、コレクタメサ255とコレクタ電極254はサブコレクタ層252を介して電気的に接続されている。
Each
コレクタメサ255上には、例えばp型GaAs層よりなるベースメサ256が形成されている。ベースメサ256上の周辺領域には金等よりなるベース電極257が形成されている。ベースメサ256の略中央部上にエミッタ層258が形成され、エミッタ層258上にエミッタ電極259が形成されている。エミッタ層258は、例えばn型InGaP層、GaAs層およびInGaAs層を積層した層より形成され、エミッタ電極259は、例えばタングステンシリサイドから形成されている。このように、ベースメサ(p型GaAs層)256とエミッタ層(n型InGaP層)258との間には異種半導体接合(ヘテロ接合)が形成されている。
A
コレクタ電極254には、絶縁膜261に形成されたコンタクトホール262を介してコレクタ配線263が接続されている。エミッタ電極259には、絶縁膜264,261に形成されたスルーホール265を介してエミッタ配線266が接続されている。エミッタ配線266よりも上層の構造については、ここでは図示およびその説明を省略するが、この場合も、半導体チップ2の表面には、上記半田バンプ5に対応するものが形成されている。
A
本実施の形態では、図3および図4に示されるように、半導体チップ2が配線基板3の上面3aにフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ2は、その裏面(半田バンプ5形成側の主面とは反対側の主面)2b側が上方を向き、その表面(半田バンプ5形成側の主面)2aが配線基板3の上面3aに対向する向きで、配線基板3の上面3aに搭載(実装)されている。従って、半導体チップ2は配線基板3の上面3aにフェイスダウンボンディングされている。半導体チップ2の表面2aの複数の半田バンプ5は、配線基板3の上面3aの複数の基板側端子12(のうちの複数の基板側端子12a)に、それぞれ接合され、電気的に接続されている。従って、半導体チップ2(半導体チップ2に形成された半導体集積回路)は、複数の半田バンプ5を介して配線基板3の複数の基板側端子12(12a)に電気的に接続されている。
In the present embodiment, the
また、複数の半田バンプ5の間(隣接する半田バンプ5間)には、第1樹脂部(第1樹脂)6が充填されている。第1樹脂部6は、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間に注入(充填、供給)されて、隣接する半田バンプ5間を満たす(充填する)ように形成されており、アンダーフィル樹脂として機能することができる。第1樹脂部6により、半田バンプ5(または半田バンプ5の接続部)を保護したり、あるいは、半導体チップ2と配線基板3との熱膨張率の差による半田バンプ5への負担を緩衝することができる。
A first resin portion (first resin) 6 is filled between the plurality of solder bumps 5 (between adjacent solder bumps 5). The
本実施の形態では、更に、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間を固定する第2樹脂部(第2樹脂)7が設けられている。第2樹脂部7は、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aの両方に接触(密着)するように形成されている。
In the present embodiment, a second resin portion (second resin) 7 that fixes the
半導体チップ2の4つの側面2cに第2樹脂部7が接触(密着)していれば、より好ましい。また、第2樹脂部7は、半導体チップ2の側面2cの少なくとも一部に接触(密着)していればよいが、半導体チップ2の側面2cと第2樹脂部7とが接触(密着)する面積は大きいほど好ましく、半導体チップ2の側面2cの全面に第2樹脂部7が接触(密着)していれば、更に好ましい。また、第2樹脂部7が、第1樹脂部6にも接触(密着)し、第1樹脂部6を覆うように形成されていれば、より好ましい。これにより、第2樹脂部7によって半導体チップ2を配線基板3にしっかりと固定することができる。
It is more preferable that the
第1樹脂部6と第2樹脂部7は、絶縁性の樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。フィラーとしては、シリカなどを用いることができる。第1樹脂部6と第2樹脂部7を構成する樹脂材料は、熱硬化性の樹脂材料であれば、より好ましい。
The
本実施の形態では、第2樹脂7の弾性率は、第1樹脂6の弾性率よりも大きい。第1樹脂部6を構成する樹脂材料と、第2樹脂部7を構成する樹脂材料とに、異なる樹脂材料を用いることなどにより、第2樹脂7の弾性率を第1樹脂6の弾性率よりも大きくすることができる。第1樹脂部6を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いればより好ましく、これにより、低弾性率の第1樹脂部6を容易に実現でき、また、第2樹脂部7を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用いればより好ましく、これにより高弾性率の第2樹脂部7を容易に実現できる。すなわち、第2樹脂部7を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用い、第1樹脂部6を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いることで、第2樹脂7の弾性率を第1樹脂6の弾性率よりも大きくすることができる。第1樹脂部6および第2樹脂部7の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
In the present embodiment, the elastic modulus of the
受動部品4は、抵抗素子(例えばチップ抵抗)、容量素子(例えばチップコンデンサ)またはインダクタ素子(例えばチップインダクタ)などの受動素子からなり、例えばチップ部品からなる。受動部品4は、例えば整合回路(入力整合回路)105A,105Bや整合回路(出力整合回路)107A,107Bなどを構成する受動部品である。また、整合回路(段間整合回路)102AM1,102AM2,102BM1,102BM1を構成する受動素子は、半導体チップ2内に形成しても、あるいは半導体チップ2内に形成せずに、受動部品4により形成してもよい。受動部品4は、配線基板3の上面3a上に半田17を介して搭載(実装)されている。すなわち、受動部品4は、配線基板3の上面3aの基板側端子12(のうちの基板側端子12b)に半田17のような導電性の良い接合材により実装され、受動部品4の電極が基板側端子12(のうちの基板側端子12b)に半田17を介して電気的に接続されている。半田17は、鉛(Pb)を含有しない鉛(Pb)フリー半田により形成されていれば、より好ましく、例えば、Sn−Ag−Cu系の鉛フリー半田を用いることができる。
The
半導体チップ2や受動部品4が電気的に接続された配線基板3の上面3aの基板側端子12間は、必要に応じて配線基板3の上面3aまたは内部の配線層やビアホール内の導体膜などを介して結線され、配線基板3の下面3bの外部接続端子13または基準電位供給用端子13aに電気的に接続されている。
Between the substrate-
次に、本実施の形態のRFパワーモジュール(半導体装置)1の製造工程(製造方法)を図面を参照して説明する。 Next, a manufacturing process (manufacturing method) of the RF power module (semiconductor device) 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図7は、本実施の形態のRFパワーモジュール1の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。図8〜図16は、RFパワーモジュール1の製造工程中の要部断面図または要部平面図である。なお、図8〜図16のうち、図11および図13は平面図であり、それ以外は断面図である。また、図11と図12は、同じ工程段階の平面図と断面図に対応し、図13と図14は、同じ工程段階の平面図と断面図に対応する。
FIG. 7 is a manufacturing process flow diagram showing manufacturing steps of the
本実施の形態のRFパワーモジュール1は、例えば次のようにして製造することができる。
The
まず、半導体チップ2と配線基板3を準備(用意)する(ステップS1)。半導体チップ2は、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)に半導体集積回路や半田バンプを形成した後、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ2に分離することなどにより、形成することができる。半導体チップ2は、半導体チップ2内に形成された半導体集積回路(半導体素子)に電気的に接続された複数の半田バンプ5を、半導体チップ2の表面2aに有している。半田バンプ5は、鉛(Pb)を含有しない鉛(Pb)フリー半田により形成すれば、より好ましい。また、配線基板3は、例えば印刷法、シート積層法またはビルドアップ法などを用いて製造することができる。図8に示されるように、配線基板3は、半導体チップ2の複数の半田バンプ5にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子12aと、受動部品4の電極にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子12bとを含む複数の基板側端子12を上面3aに有し、複数の外部接続端子13と単数または複数の基準電位供給用端子13aを下面3bに有している。配線基板3より半導体チップ2を先に製造しても、半導体チップ2より配線基板3を先に製造しても、あるいは、半導体チップ2と配線基板3を同時に製造してもよい。
First, the
次に、図9に示されるように、配線基板3(の基板側端子12)上に半田21を供給する(ステップS2)。このステップS2の半田21供給工程では、配線基板3の受動部品4を搭載(接続)予定の基板側端子12b上に、印刷法または塗布法などにより半田21を供給する。基板側端子12b上に供給する半田21としては、例えば半田ペーストなどを用いることができ、鉛(Pb)を含有しない鉛(Pb)フリー半田であれば、より好ましい。
Next, as shown in FIG. 9, the
また、図示はしないけれども、ステップS2で、基板側端子12b上だけでなく、半導体チップ2を搭載予定の複数の基板側端子12a上に、迎え半田として半田21を供給することもできる。これにより、半導体チップ2の半田バンプ5と配線基板3の基板側端子12aの接続を、より的確に行うことが可能となる。
Although not shown in the drawing, in step S2, the
次に、配線基板3の上面3a上に受動部品4および半導体チップ2を配置(搭載)する(ステップS3)。ステップS3では、配線基板3上に、半導体チップ2を先に配置しても、受動部品4を先に配置しても、あるいは両者を同時に配置してもよい。ステップS3では、半導体チップ2は、裏面2b側が上方を向き、表面2a側が下方(配線基板3の上面3a側)を向くように、フェイスダウンで配線基板3の上面3a上に配置され、半導体チップ2の複数の半田バンプ5が配線基板3の上面3aの複数の基板側端子12aにそれぞれ対向するように位置合わせされる。
Next, the
次に、半田リフロー処理(リフロー処理、熱処理)を行う(ステップS4)。ステップS4の半田リフロー工程では、配線基板3と配線基板3上の受動部品4、半導体チップ2(半田バンプ5を含む)および半田21が加熱される。例えば、半導体チップ2および受動部品4を搭載した配線基板3をヒートブロック(図示せず)上に配置し、ヒートブロックに内蔵されたヒータなどによりヒートブロックを加熱することにより、配線基板3、受動部品4、半導体チップ2(半田バンプ5を含む)および半田21を加熱することができる。
Next, solder reflow processing (reflow processing, heat treatment) is performed (step S4). In the solder reflow process of step S4, the
ステップS4の半田リフロー工程により、半導体チップ2の半田バンプ5と半田21がリフロー(半田リフロー、溶融・固化、再溶融)される。すなわち、ステップS4の半田リフロー処理により、図10に示されるように、半田バンプ5および半田21が一旦溶融してから固化することで、半導体チップ2の複数の半田バンプ5と複数の基板側端子12aとが、それぞれ接合(接続、半田接続)されて電気的に接続され、また、複数の受動部品4の電極と複数の基板側端子12bとが、それぞれ接合(接続、半田接続)されて電気的に接続される。換言すれば、半導体チップ2の端子(電極)と配線基板3の基板側端子12aとが、半田バンプ5を介して接合(接続、半田接続)され、電気的に接続される。なお、溶融後に固化した半田21が上記半田17となり、受動部品4は配線基板3の上面3a上に半田17(第2半田)を介して搭載(実装)された状態となる。また、ステップS2で基板側端子12a上にも半田21を供給した場合は、ステップS4の半田リフローにより、基板側端子12a上の半田21は、その基板側端子12aと接続すべき半田バンプ5と一体化する。
Through the solder reflow process of step S4, the solder bumps 5 and the
次に、第1樹脂部6形成用の第1樹脂材料6aを半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間に供給(注入)し、複数の半田バンプ5の間(隣接する半田バンプ5間)に第1樹脂材料6aを充填する(ステップS5)。例えば、図11および図12に示されるように、半導体チップ2の横方向(半導体チップ2の側面2c側)から、樹脂注入ノズル22により、第1樹脂材料6aを半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間に注入(供給)する。この際、隣接する半田バンプ5間が第1樹脂材料6aで満たされる(充填される)ようにし、隣接する半田バンプ5間にボイドなどが形成されないようにすることが好ましい。
Next, the
第1樹脂材料6aは、粘度が所定の値に調整されており、樹脂注入ノズル22から半導体チップ2と配線基板3との間に注入する際に、第1樹脂材料6aが半導体チップ2と配線基板3との間に流入するような方向に、配線基板3を傾斜させて作業を行い、短時間で半導体チップ2と配線基板3との間に第1樹脂材料6aが回りこんで充填するように条件出しされている。また、配線基板3の上面3aのうち、樹脂注入ノズル22を半導体チップ2に近づけるための領域には、受動部品4などを配置しないような設計にされており、これにより、受動部品4が邪魔することなく樹脂注入ノズル22を半導体チップ2に近づけて、半導体チップ2と配線基板3との間に第1樹脂材料6aを注入することができる。
The viscosity of the
第1樹脂材料6aは、樹脂材料からなり、フィラー(例えばシリカ)などを含有することができる。また、第1樹脂材料6aを構成する樹脂材料は、熱硬化性樹脂からなることが好ましく、シリコーン樹脂であればより好ましい。
The
次に、図13および図14に示されるように、ベーク処理(熱処理、樹脂硬化のための熱処理)を行って、第1樹脂材料6aを硬化させて第1樹脂部6を形成する(ステップS6)。上記のように第1樹脂材料6aは熱硬化性樹脂からなるので、ステップS6のベーク処理によって第1樹脂材料6aが硬化し、硬化された第1樹脂部6となる。なお、ステップS5で供給する第1樹脂材料6aの量は、半導体チップ2および配線基板3間を充填し、複数の半田バンプ5の間(隣接する半田バンプ5間)を第1樹脂材料6aで充填するのに必要な最低限の量とし、必要以上に過剰に第1樹脂材料6aを供給しないようにすることが好ましい。これにより、半導体チップ2の各側面2cの少なくとも一部は、第1樹脂部6によって覆われずに露出した状態となる。半導体チップ2の各側面2cのこの露出部分に、後で形成される第2樹脂部7が密着する。
Next, as shown in FIGS. 13 and 14, a baking process (heat treatment, heat treatment for resin curing) is performed to cure the
次に、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間に第2樹脂材料7aを供給(注入、塗布、配置、形成)する(ステップS7)。例えば、図15に示されるように、半導体チップ2の上方(裏面2b側)から樹脂注入ノズル24を半導体チップ2の4つの側面2cに近づけ、半導体チップ2の四辺の周囲(4つの側面2cの近辺)に第2樹脂材料7aを樹脂注入ノズル24から塗布する。これにより、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間に、第1樹脂部6を覆うように、第2樹脂材料7aを配置する。
Next, the
ステップS5では、配線基板3を傾斜させた状態で第1樹脂材料6aを注入したが、ステップS7では、配線基板3を傾斜させずに、水平状態としていることが好ましい。樹脂注入ノズル24は、半導体チップ2の寸法に合わせて作製されており、樹脂注入ノズル24から第2樹脂材料7aを半導体チップ2の4つの側面2cの近辺に供給または配置できるようになっている。半導体チップ2に応じた専用の樹脂注入ノズル24を用いて第2樹脂材料7aを供給することにより、合理的かつ効率的に第2樹脂材料7aの塗布作業を行うことができ、また、不要な第2樹脂材料7aが、半導体チップ2の裏面2bなどに付着するのを防止できる。また、第2樹脂材料7aの粘度も所定の値に調整されており、適量塗布後は、半導体チップ2の側面2cに第2樹脂材料7aが充分に塗られ、半導体チップ2の4つの側面2cと、第1樹脂部6と、配線基板3の上面3aとに、第2樹脂材料7aが充分に接触した状態となる。
In step S5, the
なお、ステップS7では、上記のように半導体チップ2に合わせて設計された専用ノズル(樹脂注入ノズル24)により第2樹脂材料7aを供給し、供給する第2樹脂材料7aの量と供給範囲は、半導体チップ2と配線基板3との間の固定(の補強)の目的を達成するのに必要な最低限の量および範囲とし、必要以上に過剰に第2樹脂材料7aを供給しないようにすることが好ましい。これにより、必要な領域に第2樹脂材料7aを的確に供給でき、また、不要な第2樹脂材料7aが、受動部品4などに付着するのを防止できる。
In step S7, the
第2樹脂材料7aは、樹脂材料からなり、フィラー(例えばシリカ)などを含有することができる。また、第2樹脂材料7aを構成する樹脂材料は、熱硬化性樹脂からなることが好ましく、エポキシ樹脂であればより好ましい。
The
次に、図16に示されるように、ベーク処理(熱処理、樹脂硬化のための熱処理)を行って、第2樹脂材料7aを硬化させて第2樹脂部7を形成する(ステップS8)。上記のように第2樹脂材料7aは熱硬化性樹脂からなるので、ステップS7のベーク処理によって第2樹脂材料7aが硬化し、硬化された第2樹脂部7となる。上記のように、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間に、第1樹脂部6を覆うように、第2樹脂材料7aが配置されていたので、第2樹脂部7は、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間に、第1樹脂部6を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 16, a baking process (heat treatment, heat treatment for resin curing) is performed to cure the
硬化後の第2樹脂部7の弾性率が硬化後の第1樹脂部6の弾性率よりも大きくなるように、第1樹脂材料6aを構成する材料と第2樹脂材料7aを構成する材料とが調整されている。硬化後の第1樹脂部6および第2樹脂部7の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
A material constituting the
このようにして、本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール1が製造される。1枚の配線基板3から複数のRFパワーモジュール1を製造する場合は、ステップS8のベーク処理工程による樹脂硬化(第2樹脂部7形成)を行った後、配線基板3を所定の位置で分割(切断)し、各個片としてのRFパワーモジュール1を得ることができる。
In this way, the
本実施の形態のRFパワーモジュール1は、実装基板(マザーボード)などに実装可能である。すなわち、RFパワーモジュール1の配線基板3の複数の外部接続端子13および基準電位供給用端子13a上に半田形成可能であり、RFパワーモジュール1を実装基板31に半田を介して実装することができる。図17は、RFパワーモジュール1の実装工程を示す実装プロセスフロー図である。図18〜図21は、RFパワーモジュール1の実装工程中の要部断面図である。
The
本実施の形態のRFパワーモジュール1は、次のようにして実装基板31に実装することができる。
The
まず、実装基板(配線基板、第2配線基板)31を準備(用意)する(ステップS11)。実装基板31準備は、RFパワーモジュール1の製造の前、途中、後または同時に行うことができる。
First, a mounting board (wiring board, second wiring board) 31 is prepared (prepared) (step S11). The mounting
図18に示されるように、実装基板31は、例えば多層配線構造を有する配線基板(プリント配線基板)などからなる。実装基板31は、RFパワーモジュール1の複数の外部接続端子13にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子(電極)33と、RFパワーモジュール1の基準電位供給用端子13aに接続すべき基板側端子(電極)33aとを、主面(上面、表面)31aに有している。実装基板31は、例えば、上記図1のマザーボードMBなどに対応する。従って、図17〜図21の実装工程は、携帯電話機(例えば上記図1のデジタル携帯電話機システムDPS)におけるRFパワーモジュール1の実装工程に適用できる。
As shown in FIG. 18, the mounting
次に、図19に示されるように、実装基板31の基板側端子33,33a上に半田(例えば半田ペースト)34を供給する(ステップS12)。
Next, as shown in FIG. 19, solder (for example, solder paste) 34 is supplied onto the board-
次に、図20に示されるように、実装基板31の主面31a上にRFパワーモジュール1を配置(搭載)する(ステップ13)。この際、RFパワーモジュール1は、配線基板3の下面3b側を実装基板31の主面31a側に向けた状態で、実装基板31上に配置される。これにより、RFパワーモジュール1の配線基板3(第1配線基板)の複数の外部接続端子13(第2電極)が実装基板31(第2配線基板)の複数の基板側端子33(第3電極)上にそれぞれ半田34(第1半田)を介して配置され、RFパワーモジュール1の配線基板3の基準電位供給用端子13a(第2電極)が実装基板31の基板側端子33a(第3電極)上に半田34(第1半田)を介して配置される。
Next, as shown in FIG. 20, the
次に、半田リフロー処理(リフロー処理、熱処理)を行う(ステップS14)。ステップS14の半田リフロー工程により、半田34がリフロー(半田リフロー、溶融・固化、再溶融)され、半田34が一旦溶融してから固化する。ステップS14の半田リフローにより、図21に示されるように、RFパワーモジュール1の複数の外部接続端子13(第2電極)が実装基板31の複数の基板側端子33(第3電極)にそれぞれ半田34(第1半田)を介して接合(接続、半田接続)されて電気的に接続され、また、RFパワーモジュール1の基準電位供給用端子13aが実装基板31の基板側端子33aに半田34を介して接合されて電気的に接続される。半田34は、鉛(Pb)を含有しない鉛(Pb)フリー半田であれば、より好ましい。例えば、半田34として、Sn−Ag−Cu系の鉛フリー半田を用いることができる。
Next, solder reflow processing (reflow processing, heat treatment) is performed (step S14). In the solder reflow process of step S14, the
このようにして、RFパワーモジュール1を実装基板31上に実装することができる。また、RFパワーモジュール1を製造した後に出荷し、顧客側でRFパワーモジュール1を実装基板31に実装することができるので、図17〜図21のような実装基板31上へのRFパワーモジュール1の実装を2次実装と称することができる。
In this way, the
次に、本実施の形態の効果について、より詳細に説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described in more detail.
本実施の形態とは異なり、配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板とをワイヤボンディングしてRFパワーモジュールを製造する場合、ボンディングワイヤのワイヤループの高さの分だけ、RFパワーモジュールの厚みが厚くなってしまう。また、配線基板の上面において、半導体チップを配置する面積に加えてボンディングワイヤを延在させる面積が必要となるため、RFパワーモジュールの平面寸法が大きくなってしまう。携帯電話機の小型化や薄型化に伴い、それに使用されるRFパワーモジュールにも小型化・薄型化が要求されているが、ワイヤボンディングを用いてRFパワーモジュールを形成することは、RFパワーモジュールの小型化・薄型化には不利となる。 Unlike this embodiment, when an RF power module is manufactured by face-up bonding a semiconductor chip on a wiring board and wire-bonding the semiconductor chip and the wiring board, the height of the wire loop of the bonding wire As a result, the RF power module becomes thick. Further, on the upper surface of the wiring board, an area for extending the bonding wire is required in addition to the area for arranging the semiconductor chip, so that the planar size of the RF power module is increased. As mobile phones become smaller and thinner, RF power modules used therefor are also required to be smaller and thinner. However, the formation of RF power modules using wire bonding is not possible with RF power modules. This is disadvantageous for downsizing and thinning.
それに対して、本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール1では、配線基板3の上面3a上に半導体チップ2をフェイスダウンでフィリップチップ接続し、半導体チップ2を半田バンプ5を介して配線基板3の基板側端子12に電気的に接続している。このため、ワイヤボンディングを用いる必要がなく、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、RFパワーモジュール1の厚みを薄くすることができ、また、平面寸法を縮小することができる。従って、RFパワーモジュールおよびそれを用いた携帯電話機(電子装置)などの小型化や薄型化が可能となる。
On the other hand, in the
配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する場合、配線基板と半導体チップとの熱膨張率(熱膨張係数)の差により、半田バンプと配線基板との間、あるいは半田バンプと半導体チップとの間に、クラックなどが発生する可能性がある。このため、アンダーフィル樹脂を設けて、アンダーフィル樹脂により、半導体チップと配線基板との接続部(半田バンプ)を保護し、また、半導体チップと配線基板との熱膨張率の差による半田バンプへの負担を緩衝することが好ましい。 When flip-chip mounting a semiconductor chip on a wiring board, due to the difference in thermal expansion coefficient (thermal expansion coefficient) between the wiring board and the semiconductor chip, between the solder bump and the wiring board or between the solder bump and the semiconductor chip. In addition, cracks may occur. For this reason, an underfill resin is provided, and the connection portion (solder bump) between the semiconductor chip and the wiring board is protected by the underfill resin, and the solder bump due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the wiring board is provided. It is preferable to buffer the burden.
また、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装(2次実装)するためのステップS14の半田リフローの際に、RFパワーモジュール1実装用の半田34だけでなく、RFパワーモジュール1内の半田バンプ5が溶融する可能性がある。
Further, during the solder reflow in step S14 for mounting (secondary mounting) the
本実施の形態とは異なり、半田バンプ5間を充填するようにアンダーフィル樹脂を形成し、このアンダーフィル樹脂を高弾性率のエポキシ樹脂により形成していた場合、ステップS14の半田リフローの際にRFパワーモジュール内の半田バンプ5が再溶融すると、高弾性のエポキシ樹脂のアンダーフィル樹脂が、半田バンプ5の溶融による体積膨張を吸収できず、半田膨張による端子間の短絡が生じる可能性がある。すなわち、半田バンプ5が再溶融して体積が膨張しても、その膨張体積の分だけ高弾性エポキシ樹脂が収縮することはできず、半田バンプ5の溶融膨張圧力によりアンダーフィル樹脂と配線基板3または半導体チップ2との界面が剥離し、そこに溶融した半田がフラッシュ状に流れ込んで、隣接する半田バンプ5間または隣接する基板側端子12a間の短絡(いわゆる半田フラッシュ)などを発生させてしまう可能性がある。これを防止するためには、アンダーフィル樹脂を、低弾性率のシリコーン樹脂により形成することが考えられ、これにより、RFパワーモジュールを実装基板31に実装するための半田リフローの際にRFパワーモジュール1内の半田バンプ5が再溶融しても、低弾性率のアンダーフィル樹脂が、半田バンプ5の溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による端子間(半田バンプ5間または基板側端子12a間)の短絡が生じるのを防止できる。
Unlike this embodiment, when an underfill resin is formed so as to fill the space between the solder bumps 5 and this underfill resin is formed of a high elastic modulus epoxy resin, the solder reflow in step S14 is performed. When the solder bumps 5 in the RF power module are remelted, the highly elastic epoxy resin underfill resin cannot absorb the volume expansion due to the melting of the solder bumps 5 and may cause a short circuit between terminals due to the solder expansion. . That is, even if the solder bumps 5 are remelted and the volume is expanded, the highly elastic epoxy resin cannot be shrunk by the expanded volume, and the underfill resin and the
しかしながら、本実施の形態とは異なり、アンダーフィル樹脂を低弾性率のシリコーン樹脂だけで形成した場合、RFパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機を落下したときに半田バンプ5に加わる衝撃を、低弾性の柔らかいアンダーフィル樹脂では緩和できず、半田バンプ5と半導体チップ2の間、あるいは半田バンプ5と配線基板3の基板側端子12の間にクラックなどが発生して、電気的接続の信頼性が低下する可能性がある。半導体チップ2の半田バンプ5の寸法は小さいので、半田バンプ5と半導体チップ2との間、あるいは半田バンプ5と配線基板3の基板側端子12との間の接続部が、RFパワーモジュール1の半田接続部のうちで接続強度が最も弱く、RFパワーモジュール1に物理的な衝撃が加わると、そこに接続不良(断線不良)が発生しやすい。このため、RFパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機(電子装置)における落下などの物理的な衝撃に対する耐性(耐衝撃性)が低くなってしまう。特に、携帯電話機は、使用環境を考えると、落下などの物理的な衝撃が加わり易いので、携帯電話機やそれに用いられるRFパワーモジュール(半導体装置)は、耐衝撃性が重要である。
However, unlike the present embodiment, when the underfill resin is formed only of a low elastic silicone resin, the impact applied to the solder bumps 5 when the RF power module or a mobile phone using the same is dropped is reduced. The soft underfill resin cannot be relaxed, and a crack or the like occurs between the
それに対して、本実施の形態では、複数の半田バンプ5の間に充填された低弾性の第1樹脂部6と、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間を固定する高弾性の第2樹脂部7とを設けており、封止樹脂(アンダーフィル樹脂)が低弾性の第1樹脂部6と第1樹脂部6よりも高弾性の第2樹脂部7との二重構造となっている。
On the other hand, in the present embodiment, the low elasticity
本実施の形態では、第1樹脂部6を、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間を充填して、隣接する半田バンプ5間を満たす(充填する)ように形成することで、アンダーフィル樹脂として機能させている。この第1樹脂部6を低弾性の樹脂により構成することで、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装(2次実装)するための半田リフロー(上記ステップS14)の際に、周囲を第1樹脂部6で覆われた半田バンプ5が再溶融しても、低弾性率の第1樹脂部6が、半田バンプ5の溶融による体積膨張を吸収できる(半田バンプ5が膨張した分、第1樹脂部6が収縮できる)ので、半田膨張による端子間(半田バンプ5間または基板側端子12a間)の短絡(いわゆる半田フラッシュ)が生じるのを防止できる。半田膨張による隣接半田バンプ5間または基板側端子12a間の短絡を防止できるので、RFパワーモジュール1内の半導体チップ2と配線基板との間の半田バンプ5を介した電気的接続の信頼性を向上でき、RFパワーモジュール1の2次実装(実装基板31への半田実装)の信頼性を向上できる。
In the present embodiment, the
このため、第1樹脂部6は、低弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装するための半田リフロー(上記ステップS14)の温度で、低弾性率であることが好ましい。換言すれば、ステップS14の半田リフロー時に半田バンプ5が再溶融する温度である半田バンプ5の融点または融点以上の温度において、第1樹脂部6の弾性率が低いことが好ましい。より具体的には、2次リフロー(ステップS14の半田リフロー)の温度や温度サイクルテストの高温印加時の条件などを考慮して、第1樹脂部6が、150℃以上の温度において1〜1000MPa(1MPa以上1000MPa以下)の弾性率を有していれば、より好ましく、150℃以上の温度において1〜200MPa(1MPa以上200MPa以下)の弾性率を有していれば、更に好ましい。第1樹脂部6が、150℃以上の温度において、好ましくは1000MPa以下、更に好ましくは200MPa以下の弾性率を有していれば、半田バンプ5の再溶融による体積膨張を第1樹脂部6がより的確に吸収でき、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)が生じるのをより的確に防止できる。また、第1樹脂部6が、150℃以上の温度において、1MPa以上の弾性率を有していれば、第1樹脂部6による半田バンプ5の保護機能を確保できる。
For this reason, it is preferable that the
本実施の形態では、更に、半導体チップ2の側面2cと配線基板3の上面3aとの間を固定する第2樹脂部7を設けることにより、半導体チップ2を配線基板3に固定している。この第2樹脂部は、半導体チップ2と配線基板3との間の接続(固定)の補強用樹脂(機械的補強用樹脂)として機能させている。この第2樹脂部7を高弾性の樹脂により構成することで、半導体チップ2を、第2樹脂部7を介して、しっかりと(強固に)配線基板3に固定することができる。このため、RFパワーモジュール1やそれを用いた携帯電話機などに対して、落下などの物理的な衝撃が加わっても、半導体チップ2は第2樹脂部7を介して強固に配線基板3に固定されているので、この衝撃(衝撃ストレス)は第2樹脂部7により緩和されて半田バンプ5に伝わりにくく、半田バンプ5と半導体チップ2の間、あるいは半田バンプ5と配線基板3の基板側端子12の間の接続部に加わる応力(衝撃ストレス)を緩和できる。従って、落下などの物理的な衝撃により、半田バンプ5と半導体チップ2との間、あるいは半田バンプ5と配線基板3の基板側端子12との間の接続部にクラックなど(接続不良)が発生するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上することができる。これにより、RFパワーモジュール1やそれを用いた携帯電話機(電子装置)における落下などの物理的な衝撃に対する耐性(耐衝撃性)を向上することができる。
In the present embodiment, the
このため、第2樹脂部7は、高弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、落下などが起き得る実使用時の温度である常温(室温、20〜30℃程度、代表的な温度は25℃)での弾性率が高いことが好ましい。より具体的には、第2樹脂部7が、常温(室温、20〜30℃程度、代表的な温度は25℃)において1000MPa(1GPa)以上の弾性率を有していれば、より好ましい。第2樹脂部7が、常温において1000MPa以上の弾性率を有していれば、RFパワーモジュール1やそれを用いた携帯電話機(電子装置)の耐衝撃性を、より的確に高めることができる。
For this reason, it is preferable that the
このように、本実施の形態のRFパワーモジュール1では、第2樹脂部7の弾性率を第1樹脂部6の弾性率よりも大きくしており、第1樹脂部6を低弾性率とすることで、2次実装(ステップS14の半田リフロー工程)時の半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)を防止するとともに、第2樹脂部7を第1樹脂部よりも高弾性率とすることで、落下などの物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる。これにより、RFパワーモジュール1の電気的接続の信頼性の向上(または2次実装の信頼性向上)と、RFパワーモジュール1およびそれを使用(搭載)した電子装置(携帯電話機)の物理的な衝撃に対する耐性の向上の両立が可能となる。
Thus, in the
また、上記のように、ステップS14の半田リフロー工程において、半田バンプ5が再溶融して固体(固相)状態から液体(液相)状態に変化するときに、半田バンプ5の体積が膨張し、この相状態の変化による体積膨張が、端子間の短絡の原因となる。第1樹脂部6を低弾性率とするのは、この半田バンプ5の再溶融時の体積膨張を第1樹脂部6により吸収させるためなので、半田バンプ5の融点(融点温度)における第1樹脂部6の弾性率が、半田バンプ5の融点(融点温度)における第2樹脂部7の弾性率よりも小さいことが必要である。また、第2樹脂部7を高弾性率とするのは、実使用時の耐衝撃性を高めるためなので、実使用時の温度である常温における第2樹脂部7の弾性率が、常温における第1樹脂部6の弾性率よりも大きいことが必要である。従って、本実施の形態では、第2樹脂部7の弾性率が第1樹脂部6の弾性率よりも大きいが、少なくとも、第2樹脂部7の常温における弾性率が、第1樹脂部6の常温における弾性率よりも大きく、かつ、半田バンプ5の融点における第1樹脂部6の弾性率が、半田バンプ5の融点における第2樹脂部7の弾性率よりも小さいことが必要である。
Further, as described above, when the
また、本実施の形態とは異なり、第1樹脂部6が形成されていない状態で第2樹脂材料7aを供給した場合、第2樹脂材料7aが半田バンプ5の周囲にまで到達して、隣接する半田バンプ5間が第2樹脂材料7aで充填される可能性がある。この場合、隣接する半田バンプ5間を充填するように高弾性率の第2樹脂部7が形成されることになるので、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装するためのステップ14の半田リフローの際にRFパワーモジュール1内の半田バンプ5が再溶融すると、半田バンプ5の溶融による体積膨張を高弾性樹脂が吸収できず、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)が生じる可能性がある。
Unlike the present embodiment, when the
それに対して、本実施の形態では、隣接する半田バンプ5間を充填する第1樹脂部6を先に形成してから、ステップS7で第2樹脂部7形成用の第2樹脂材料7aを供給して第2樹脂部7を形成している。このため、ステップS7で供給した第2樹脂材料7aが、半田バンプ5の周囲に到達せず、隣接する半田バンプ5間に第2樹脂材料7aが入り込まないようにすることができる。従って、隣接する半田バンプ5間が高弾性率の第2樹脂部7で充填されるのを防止し、隣接する半田バンプ5間は低弾性率の第1樹脂部6で充填されることになるので、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装するためのステップ14の半田リフローの際に半田バンプ5が再溶融しても、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)が生じるのを防止することができる。
In contrast, in the present embodiment, the
また、第1樹脂部6は、複数の半田バンプ5の間(隣接する半田バンプ5間)に充填されているが、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間を第1樹脂部6で充填して、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aとの間にボイド(空間、隙間)が生じないように形成されていれば、より好ましい。これにより、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装するためのステップ14の半田リフローの際に、樹脂部で囲まれたボイド内の気体(空気)が膨張して悪影響を及ぼすのを防止することができる。
The
図22は、第1樹脂部6および第2樹脂部7に用いられる樹脂の温度特性の一例を示すグラフ(特性図)である。図22のグラフの横軸は温度に対応し、縦軸は弾性率に対応する。図22のグラフには、1種類のシリコーン樹脂Aと、4種類のエポキシ樹脂B,C,D,Tの弾性率の温度依存性が示されている。
FIG. 22 is a graph (characteristic diagram) showing an example of the temperature characteristic of the resin used for the
第2樹脂部7の弾性率が第1樹脂部6のよりも大きければ、2次実装時の半田バンプ5の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡(半田フラッシュ)の防止効果と、耐衝撃性の向上効果を得ることが可能である。このため、図22に示される5種類の樹脂のうち、例えば、低弾性のシリコーン樹脂Aにより第1樹脂部6を形成しかつエポキシ樹脂B,C,Dにより第2樹脂部7を形成した場合や、低弾性のエポキシ樹脂B,C,Dにより第1樹脂部6を形成しかつ高弾性のエポキシ樹脂Tにより第2樹脂部7を形成した場合も、有効である。あるいは、エポキシ樹脂Cにより第1樹脂部6を形成しかつエポキシ樹脂Dにより第2樹脂部7を形成した場合などであっても、有効である。
If the elastic modulus of the
しかしながら、2次実装時の半田リフロー(ステップS14の半田リフロー)で半田バンプ5が再溶融する温度(半田バンプ5の融点)での第1樹脂部6の弾性率はできるだけ低いほうが、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)の防止効果が大きく、実使用状態である常温での第2樹脂部7の弾性率はできるだけ高いほうが、耐衝撃性の向上効果が大きい。このため、図22に示される5種類の樹脂のうち、最も低弾性のシリコーン樹脂Aにより第1樹脂部6を形成し、最も高弾性のエポキシ樹脂Tにより第2樹脂部7を形成した場合が、2次実装時の半田バンプ5の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡の防止効果と、耐衝撃性の向上効果が最も大きくなるので、より好ましい。
However, the lower the elastic modulus of the
また、本実施の形態は、半田バンプ5の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡を防止できるので、RFパワーモジュール1を実装基板31に実装するためのステップS14の半田リフロー工程中に半田バンプ5が溶融(再溶融)する場合、すなわちステップS14の半田リフローの温度(最高温度)が半田バンプ5の融点よりも高い場合に適用すれば、効果が大きい。
In addition, since the present embodiment can prevent a short circuit between terminals due to volume expansion due to remelting of the
また、鉛(Pb)フリー半田は、鉛含有半田に比べて、融点が高い傾向にあり、鉛(Pb)フリー半田を上記半田34(実装基板31への実装用半田)として使用した場合、ステップS14の半田リフロー(2次実装の半田リフロー)の温度(最高温度)を高くする必要がある(例えば260℃程度)。このため、ステップS14の半田リフロー中に半田バンプ5が再溶融しやすくなるが、本実施の形態を適用することにより、半田バンプ5の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡を防止できるので、鉛(Pb)フリー半田を上記半田34として使用した場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。
Further, lead (Pb) -free solder tends to have a higher melting point than lead-containing solder, and when lead (Pb) -free solder is used as the solder 34 (solder for mounting on the mounting substrate 31), a step is performed. It is necessary to increase the temperature (maximum temperature) of S14 solder reflow (secondary mounting solder reflow) (for example, about 260 ° C.). For this reason, the solder bumps 5 are likely to be remelted during the solder reflow in step S14, but by applying this embodiment, it is possible to prevent a short circuit between the terminals due to volume expansion due to the remelting of the solder bumps 5. Therefore, if this embodiment is applied when lead (Pb) -free solder is used as the
(実施の形態2)
図23は、本実施の形態の半導体装置1aの断面図(側面断面図)であり、上記実施の形態1の図4に対応するものである。
(Embodiment 2)
FIG. 23 is a cross-sectional view (side cross-sectional view) of the semiconductor device 1a of the present embodiment, and corresponds to FIG. 4 of the first embodiment.
本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール1aは、配線基板3の上面3a上に、半導体チップ2と受動部品4とを覆うように第3樹脂部8が形成されていること以外は、上記実施の形態1のRFパワーモジュール1と、ほぼ同様の構成を有している。このため、第3樹脂部8以外の構成については、ここではその説明は省略する。
The RF power module 1a, which is the semiconductor device of the present embodiment, except that the
第3樹脂部8は、樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。フィラーとしては、シリカなどを用いることができる。第3樹脂部8を構成する樹脂材料は、熱硬化性の樹脂材料であれば、より好ましく、シリコーン樹脂であれば、更に好ましい。本実施の形態では、第3樹脂8の弾性率は、第2樹脂7の弾性率よりも小さい。第3樹脂部8を構成する樹脂材料と、第2樹脂部7を構成する樹脂材料とに、異なる樹脂材料を用いることにより、第3樹脂8の弾性率を第2樹脂7の弾性率よりも小さくすることができる。例えば、第2樹脂部7を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用い、第3樹脂部8を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いることで、第2樹脂7よりも小さな弾性率を有する第3樹脂8を、容易に形成できる。
The
このように、本実施の形態では、封止樹脂が、低弾性の第1樹脂部6と、高弾性の第2樹脂部7と、低弾性の第3樹脂部8との三重構造となっており、第2樹脂部7の弾性率は第1樹脂部6の弾性率よりも大きく、第3樹脂部8の弾性率は第2樹脂部7の弾性率よりも小さい。
Thus, in the present embodiment, the sealing resin has a triple structure of the
本実施の形態のRFパワーモジュール1aを製造するには、上記実施の形態1のステップS1〜S8と同様の工程を行って、図16の構造を得た後、半導体チップ2と受動部品4とを覆うように、配線基板3の上面3a上に第3樹脂部8形成用の第3樹脂材料8aを供給(塗布、配置、形成)する。
In order to manufacture the RF power module 1a of the present embodiment, the same processes as steps S1 to S8 of the first embodiment are performed to obtain the structure of FIG. The
次に、ベーク処理(熱処理、樹脂硬化のための熱処理)を行って、第3樹脂材料8aを硬化させて第8樹脂部8を形成する。上記のように第3樹脂材料8aは熱硬化性樹脂からなるので、このベーク処理によって第3樹脂材料8aが硬化し、硬化された第3樹脂部8となる。上記のように、第3樹脂材料8aは、半導体チップ2と受動部品4とを覆うように、配線基板3の上面3a上に配置されていたので、第3樹脂部8は、半導体チップ2と受動部品4とを覆うように、配線基板3の上面3a上に形成される。
Next, baking treatment (heat treatment, heat treatment for resin curing) is performed to cure the
硬化後の第3樹脂部8の弾性率が硬化後の第2樹脂部7の弾性率よりも小さくなるように、第3樹脂材料8aを構成する材料が調整されている。硬化後の第3樹脂部8の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
The material constituting the
このようにして、図23に示されるような本実施の形態のRFパワーモジュール1aが製造される。1枚の配線基板3から複数のRFパワーモジュール1aを製造する場合は、ベーク処理による第3樹脂材料8aの硬化(第3樹脂部8形成)を行った後、配線基板3を所定の位置で分割(切断)し、各個片としてのRFパワーモジュール1aを得ることができる。
In this way, the RF power module 1a of the present embodiment as shown in FIG. 23 is manufactured. When manufacturing a plurality of RF power modules 1a from a
また、本実施の形態のRFパワーモジュール1aも、上記実施の形態1のRFパワーモジュール1(ステップS11〜S14)と同様にして、実装基板31に実装することができる。
Also, the RF power module 1a of the present embodiment can be mounted on the mounting
本実施の形態では、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、更に次のような効果を得ることができる。 In the present embodiment, in addition to being able to obtain substantially the same effects as in the first embodiment, the following effects can be further obtained.
本実施の形態とは異なり、第3樹脂部8を、第2樹脂部7と同様の高弾性率の樹脂により形成した場合、RFパワーモジュール1aを実装基板31に実装するためのステップS14の半田リフローの際に、受動部品4実装用の半田17が再溶融すると、高弾性の第3樹脂部8が半田17の溶融による体積膨張を吸収できず、半田膨張による端子間の短絡(半田フラッシュ)が生じる可能性がある。すなわち、第3樹脂部3の弾性率が高いと、半田17が再溶融して体積が膨張しても、その膨張体積の分だけ高弾性の第3樹脂部8が収縮することはできず、半田17の溶融膨張圧力により第3樹脂部8と配線基板3または受動部品4との界面が剥離し、そこに溶融した半田がフラッシュ状に流れ込んで、受動部品4の電極間または隣接する基板側端子12b間の短絡などを発生させる可能性がある。
Unlike the present embodiment, when the
それに対して、本実施の形態では、半導体チップ2および受動部品4を覆う第3樹脂部8を、第2樹脂部7よりも低弾性率の樹脂により形成している。このため、RFパワーモジュール1aを実装基板31に実装するためのステップS14の半田リフローの際に受動部品4実装用の半田17が再溶融しても、低弾性率の第3樹脂部8が、半田17の溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による受動部品4の電極間または隣り合う基板側端子12b間の短絡などを防止することができる。
In contrast, in the present embodiment, the
このため、第3樹脂部8は、第1樹脂部6と同様に低弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、RFパワーモジュール1aを実装基板31に実装するための半田リフロー(上記ステップS14)の温度で、低弾性率であることが好ましい。換言すれば、ステップS14の半田リフロー時に半田17が再溶融する温度である半田17の融点または融点以上の温度において、第3樹脂部8の弾性率が低いことが好ましい。従って、本実施の形態では、第3樹脂部8の弾性率が第2樹脂部7よりも小さいが、少なくとも、半田17の融点における第3樹脂部8の弾性率が、半田17の融点における第2樹脂部7の弾性率よりも小さいことが必要である。より具体的には、2次リフロー(ステップS14の半田リフロー)の温度や温度サイクルテストの高温印加時の条件などを考慮して、第3樹脂部8が、150℃以上の温度において1〜1000MPa(1MPa以上1000MPa以下)の弾性率を有していれば、より好ましく、150℃以上の温度において1〜200MPa(1MPa以上200MPa以下)の弾性率を有していれば、更に好ましい。第3樹脂部8が、150℃以上の温度において、好ましくは1000MPa以下、更に好ましくは200MPa以下の弾性率を有していれば、半田17の再溶融による体積膨張を第3樹脂部8がより的確に吸収でき、半田膨張による端子間の短絡が生じるのをより的確に防止できる。また、第3樹脂部8が、150℃以上の温度において、1MPa以上の弾性率を有していれば、第3樹脂部8による受動部品4および半導体チップ2の保護機能を確保できる。また、低弾性率が要求される第1樹脂材料6a(第1樹脂部6)と第3樹脂材料8a(第3樹脂部8)とを同じ材料(樹脂材料)により構成すれば、半導体装置1aの製造をより合理的または効率的に行うことできる。
For this reason, it is preferable that the
また、受動部品4の電極と配線基板3の基板側端子12bとの間の半田17を介した接続領域の寸法は、半田バンプ5の寸法に比べて大きく、受動部品4は半田17によってしっかりと配線基板4に固定されている。このため、RFパワーモジュール1aやそれを用いた携帯電話機に落下などの衝撃が加わっても、受動部品4の電極と配線基板3の基板側端子12bとの間の半田17による接続を維持することができ、第3樹脂部8が低弾性率であっても、受動部品4の電極と配線基板3の基板側端子12bとの間の電気的接続の信頼性は低下しない。
In addition, the dimension of the connection region via the
また、本実施の形態のRFパワーモジュール1aは、配線基板3の上面3a上に、半導体チップ2と受動部品4とを覆うように第3樹脂部8が形成されているので、RFパワーモジュール1aをピックアップする際に、第3樹脂部8の上面8bを吸着することができる。図24は、RFパワーモジュール1aをピックアップ用ノズル(吸着ノズル)40で吸着した状態を模式的に示す断面図である。第3樹脂部8を設けたことにより、図24に示されるように、第3樹脂部8の広い上面8bをピックアップ用ノズル40で吸着することでRFパワーモジュール1aをピックアップすることが可能となる。このため、RFパワーモジュール1aを実装基板31に実装する際に、RFパワーモジュール1aのピックアップが容易となる。
Further, in the RF power module 1a of the present embodiment, since the
また、第3樹脂部8を設けたことにより、第3樹脂部8の広い上面8bへマーキングを行うことができるので、RFパワーモジュール1aへの製造番号などの付与が容易となる。
In addition, since the
また、本実施の形態は、半田バンプ5の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡だけでなく、受動部品4実装用の半田17の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡も防止できる。このため、RFパワーモジュール1aを実装基板31に実装するためのステップS14の半田リフロー工程中に、半田バンプ5と受動部品4実装用の半田17とが溶融(再溶融)する場合、すなわち、ステップS14の半田リフローの温度(最高温度)が、半田バンプ5の融点と受動部品4実装用の半田17の融点の両方よりも高い場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。また、上記実施の形態1と同様に、鉛(Pb)フリー半田を上記半田34として使用した場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。
Further, the present embodiment is not only short-circuited between terminals due to volume expansion due to remelting of
(実施の形態3)
図25は、本実施の形態の半導体装置1bの断面図(側面断面図)であり、上記実施の形態1の図4に対応するものである。
(Embodiment 3)
FIG. 25 is a cross-sectional view (side cross-sectional view) of the semiconductor device 1b of the present embodiment, and corresponds to FIG. 4 of the first embodiment.
図25に示されるように、本実施の形態の半導体装置であるRFパワーモジュール1bは、放熱用の金属キャップ41を、配線基板3の上面3aに、半導体チップ2を覆うように搭載している。
As shown in FIG. 25, in the RF power module 1b which is the semiconductor device of the present embodiment, a
金属キャップ41の底部の一部が配線基板3の基板側端子12c(基板側端子12のうちの金属キャップ41に接続すべき基板側端子12c)に導電性の接合材42(例えば半田)を介して接合され、金属キャップ41の天井部の内面に半導体チップ2の裏面2bが導電性の接合材43を介して接合される。これにより、半導体チップ2の熱を、半導体チップ2の裏面2bから金属キャップ41を介して、配線基板3に伝導(放熱)することができる。また、図25に示されるように半導体チップ2の裏面2bに裏面電極2dが形成されている場合は、金属キャップ41を介して、半導体チップ2の裏面電極2dに所定の電位を供給することができる。例えば、配線基板3の下面3bの基準電位供給用端子13aから供給された基準電位が、配線基板3の上面3aの基板側端子12cおよび金属キャップ41を介して半導体チップ2の裏面2bの裏面電極2dに供給される。
A part of the bottom of the
RFパワーモジュール1bの他の構成は、上記実施の形態1のRFパワーモジュール1とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
Since the other configuration of the RF power module 1b is substantially the same as that of the
なお、上記実施の形態1のステップS1〜S8と同様の工程を行って上記図16の構造を得てから、図25のように、配線基板3上に金属キャップ20を搭載することで、本実施の形態のRFパワーモジュール1bを製造することができる。
In addition, after performing the process similar to step S1-S8 of the said
また、本実施の形態のRFパワーモジュール1bも、上記実施の形態1のRFパワーモジュール1(ステップS11〜S14)と同様にして、実装基板31に実装することができる。
Further, the RF power module 1b of the present embodiment can also be mounted on the mounting
本実施の形態では、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、更に次のような効果を得ることができる。 In the present embodiment, in addition to being able to obtain substantially the same effects as in the first embodiment, the following effects can be further obtained.
半導体チップ2の熱を、半導体チップ2の裏面2bから金属キャップ20を介して、配線基板3に伝導(放熱)することができるので、RFパワーモジュール1bの放熱特性をより向上させることができる。
Since the heat of the
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるRFパワーモジュールに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々適用可能であり、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した種々の半導体装置およびその製造技術に適用できる。また、携帯電話機に使用される半導体装置に適用すれば、特に効果が大きい。 For example, in the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the RF power module, which is the field of use as the background, has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied in various ways. The present invention can be applied to various semiconductor devices in which a semiconductor chip is connected to a wiring board through solder bumps and manufacturing techniques thereof. Further, when applied to a semiconductor device used for a mobile phone, the effect is particularly great.
本発明は、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した半導体装置およびその製造技術に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to a semiconductor device in which a semiconductor chip is connected to a wiring board via solder bumps and a manufacturing technique thereof.
1 RFパワーモジュール
1a RFパワーモジュール
1b RFパワーモジュール
2 半導体チップ
2a 表面
2b 裏面
2c 側面
2d 裏面電極
3 配線基板
3a 上面
3b 下面
4 受動部品
5 半田バンプ
6 第1樹脂部
6a 第1樹脂材料
7 第2樹脂部
7a 第2樹脂材料
8 第3樹脂部
8a 第3樹脂材料
11 絶縁体層
12,12a,12b,12c 基板側端子
13 外部接続端子
13a 基準電位供給用端子
17 半田
21 半田
22 樹脂注入ノズル
24 樹脂注入ノズル
31 実装基板
31a 主面
33,33a 基板側端子
34 半田
40 ピックアップ用ノズル
41 金属キャップ
42 接合材
43 接合材
102A,102B 電力増幅回路
102A1,102A2,102A3,102B1,102B2,102B3 増幅段
102AM1,102AM2,102BM1,102BM2 整合回路
103 周辺回路
103A 制御回路
103A1 電源制御回路
103A2 バイアス電圧生成回路
103B バイアス回路
104a,104b 入力端子
105A,105B 整合回路
106a,106b 出力端子
107A,107B 整合回路
108A,108B ローパスフィルタ
151 フロントエンド・モジュール
152 ベースバンド回路
153 変復調用回路
FLT1,FLT2 フィルタ
154a スイッチ回路
154b スイッチ回路
156 分波器
201 半導体基板
202 エピタキシャル層
203 溝
204 p型打抜き層
205 素子分離領域
206 p型ウエル
207 ゲート絶縁膜
208 ゲート電極
209 n−型オフセットドレイン領域
210 n−型ソース領域
211 サイドウォールスペーサ
212 n型オフセットドレイン領域
213 n+型ドレイン領域
214 n+型ソース領域
215 p+型半導体領域
221 絶縁膜
222 コンタクトホール
223 プラグ
224 配線
224a ソース電極
224b ドレイン電極
225 絶縁膜
226 スルーホール
227 プラグ
228 配線
229 表面保護膜
230 開口部
231 UBM膜
232 半田バンプ
233 裏面電極
251 GaAs基板
252 サブコレクタ層
253 HBT
254 コレクタ電極
255 コレクタメサ
256 ベースメサ
257 ベース電極
258 エミッタ層
259 エミッタ電極
261 絶縁膜
262 コンタクトホール
263 コレクタ配線
264 絶縁膜
265 スルーホール
266 エミッタ配線
C5,C6 コンデンサ
CNT1,CNT2 切換信号
DPS デジタル携帯電話機システム
FLT1,FLT2 フィルタ
MB マザーボード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RF power module 1a RF power module 1b RF power module 2 Semiconductor chip 2a Front surface 2b Back surface 2c Side surface 2d Back surface electrode 3 Wiring board 3a Upper surface 3b Lower surface 4 Passive component 5 Solder bump 6 1st resin part 6a 1st resin material 7 2nd Resin portion 7a Second resin material 8 Third resin portion 8a Third resin material 11 Insulator layers 12, 12a, 12b, 12c Substrate side terminal 13 External connection terminal 13a Reference potential supply terminal 17 Solder 21 Solder 22 Resin injection nozzle 24 Resin injection nozzle 31 Mounting substrate 31a Main surface 33, 33a Substrate side terminal 34 Solder 40 Pickup nozzle 41 Metal cap 42 Joining material 43 Joining material 102A, 102B Power amplification circuit 102A1, 102A2, 102A3, 102B1, 102B2, 102B3 Amplifying stage 102AM1 , 10 2AM2, 102BM1, 102BM2 Matching circuit 103 Peripheral circuit 103A Control circuit 103A1 Power supply control circuit 103A2 Bias voltage generation circuit 103B Bias circuit 104a, 104b Input terminal 105A, 105B Matching circuit 106a, 106b Output terminal 107A, 107B Matching circuit 108A, 108B Low pass filter 151 Front-end module 152 Baseband circuit 153 Modulation / demodulation circuit FLT1, FLT2 Filter 154a Switch circuit 154b Switch circuit 156 Demultiplexer 201 Semiconductor substrate 202 Epitaxial layer 203 Groove 204 P-type punching layer 205 Element isolation region 206 P-type well 207 Gate Insulating film 208 Gate electrode 209 n − type offset drain region 210 n − type source region 211 Rs 212 n-type offset drain region 213 n + -type drain region 214 n + -type source region 215 p + -type semiconductor region 221 insulating film 222 contact hole 223 plug 224 wiring 224a source electrode 224b drain electrode 225 insulating film 226 through-hole 227 plug 228 Wiring 229 Surface protective film 230 Opening 231 UBM film 232 Solder bump 233 Back electrode 251 GaAs substrate 252 Subcollector layer 253 HBT
254
Claims (20)
前記配線基板の前記第1主面上に搭載され、複数の半田バンプを介して前記配線基板の前記複数の第1電極に電気的に接続された半導体チップと、
前記複数の半田バンプの間に充填された第1樹脂と、
前記半導体チップの側面と前記配線基板の前記第1主面との間を固定する第2樹脂と、
を有し、
前記第2樹脂の弾性率は前記第1樹脂の弾性率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 A wiring board having a plurality of first electrodes on the first main surface, and having a plurality of second electrodes for external connection on the second main surface opposite to the first main surface;
A semiconductor chip mounted on the first main surface of the wiring board and electrically connected to the plurality of first electrodes of the wiring board via a plurality of solder bumps;
A first resin filled between the plurality of solder bumps;
A second resin for fixing between a side surface of the semiconductor chip and the first main surface of the wiring board;
Have
A semiconductor device, wherein the elastic modulus of the second resin is larger than the elastic modulus of the first resin.
前記半田バンプは鉛フリー半田からなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the solder bump is made of lead-free solder.
前記半田バンプは、Sn−Ag−Cu系の半田であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device is characterized in that the solder bump is Sn-Ag-Cu solder.
前記第1樹脂は、150℃以上の温度において1MPa以上1000MPa以下の弾性率を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin has an elastic modulus of 1 MPa to 1000 MPa at a temperature of 150 ° C. or higher.
前記第2樹脂は、常温において1000MPa以上の弾性率を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the second resin has an elastic modulus of 1000 MPa or more at room temperature.
前記第1樹脂はシリコーン樹脂からなり、前記第2樹脂はエポキシ樹脂からなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin is made of a silicone resin, and the second resin is made of an epoxy resin.
前記配線基板の前記複数の第2電極上に、半田形成可能であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device, wherein solder can be formed on the plurality of second electrodes of the wiring board.
前記配線基板の前記第1主面上に半田を介して搭載された受動部品を更に有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device further comprising a passive component mounted on the first main surface of the wiring board via solder.
前記半導体チップと前記受動部品とを覆う第3樹脂を更に有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8.
A semiconductor device, further comprising a third resin that covers the semiconductor chip and the passive component.
前記第3樹脂の弾性率は前記第2樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 9.
The semiconductor device, wherein the elastic modulus of the third resin is smaller than the elastic modulus of the second resin.
前記半導体装置は、携帯電話機に使用されることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device is used for a mobile phone.
前記第2樹脂の常温における弾性率は、前記第1樹脂の常温における弾性率よりも大きく、
前記半田バンプの融点における前記第1樹脂の弾性率は、前記半田バンプの融点における前記第2樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The elastic modulus of the second resin at normal temperature is larger than the elastic modulus of the first resin at normal temperature,
The semiconductor device, wherein an elastic modulus of the first resin at a melting point of the solder bump is smaller than an elastic modulus of the second resin at the melting point of the solder bump.
(b)前記第1配線基板の前記第1主面上に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの前記複数の半田バンプを前記第1配線基板の前記複数の第1電極に電気的に接続する工程、
(c)前記複数の半田バンプの間に第1樹脂を充填する工程、
(d)前記(c)工程の後で、前記半導体チップの側面と前記第1配線基板の前記第1主面との間に第2樹脂を形成する工程、
を有し、
前記第2樹脂の弾性率が前記第1樹脂の弾性率よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) A semiconductor chip having a plurality of solder bumps, and a plurality of first electrodes to be connected to the plurality of solder bumps of the semiconductor chip, respectively, on the first main surface, opposite to the first main surface Preparing a first wiring board having a plurality of second electrodes for external connection on the second main surface;
(B) The semiconductor chip is mounted on the first main surface of the first wiring board, and the plurality of solder bumps of the semiconductor chip are electrically connected to the plurality of first electrodes of the first wiring board. The process of
(C) filling a first resin between the plurality of solder bumps;
(D) a step of forming a second resin between the side surface of the semiconductor chip and the first main surface of the first wiring substrate after the step (c);
Have
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the elastic modulus of the second resin is larger than the elastic modulus of the first resin.
(e)主面に複数の第3電極を有する第2配線基板を準備する工程、
(f)前記(d)工程の後、前記第2配線基板の前記複数の第3電極上に前記第1配線基板の前記複数の第2電極を第1半田を介して配置する工程、
(g)前記第1半田のリフロー処理を行って、前記第2配線基板の前記複数の第3電極と前記第1配線基板の前記複数の第2電極とを前記第1半田を介して電気的に接続する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
(E) preparing a second wiring board having a plurality of third electrodes on the main surface;
(F) After the step (d), disposing the plurality of second electrodes of the first wiring substrate on the plurality of third electrodes of the second wiring substrate via a first solder;
(G) Reflowing the first solder to electrically connect the plurality of third electrodes of the second wiring board and the plurality of second electrodes of the first wiring board via the first solder. Connecting to,
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
前記半田は、鉛フリー半田であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the solder is lead-free solder.
前記(g)工程の前記リフロー処理で、前記半田バンプも溶融することを特徴とする半導体装置の製造方法。 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the solder bumps are also melted in the reflow process of the step (g).
前記(a)工程の後で、前記(c)工程の前に、
(b1)前記第1配線基板の前記第1主面上に第2半田を介して受動部品を搭載する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
After the step (a), before the step (c),
(B1) mounting a passive component on the first main surface of the first wiring board via a second solder;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
前記(d)工程の後に、
(d1)前記半導体チップと前記受動部品とを覆うように、前記配線基板の前記第1主面上に第3樹脂を形成する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17.
After the step (d),
(D1) forming a third resin on the first main surface of the wiring board so as to cover the semiconductor chip and the passive component;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
前記第3樹脂の弾性率は前記第2樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18.
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the elastic modulus of the third resin is smaller than the elastic modulus of the second resin.
(e)主面に複数の第3電極を有する第2配線基板を準備する工程、
(f)前記(d)工程の後、前記第2配線基板の前記複数の第3電極上に前記第1配線基板の前記複数の第2電極を第1半田を介して配置する工程、
(g)前記第1半田のリフロー処理を行って、前記第2配線基板の前記複数の第3電極と前記第1配線基板の前記複数の第2電極とを前記第1半田を介して電気的に接続する工程、
を更に有し、
前記(g)工程の前記リフロー処理で、前記半田バンプおよび前記第2半田も溶融することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 19,
(E) preparing a second wiring board having a plurality of third electrodes on the main surface;
(F) After the step (d), disposing the plurality of second electrodes of the first wiring substrate on the plurality of third electrodes of the second wiring substrate via a first solder;
(G) Reflowing the first solder to electrically connect the plurality of third electrodes of the second wiring board and the plurality of second electrodes of the first wiring board via the first solder. Connecting to,
Further comprising
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the solder bump and the second solder are also melted by the reflow process in the step (g).
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- 2005-11-28 JP JP2005341781A patent/JP2007149931A/en active Pending
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