JP2008103768A - Semiconductor module and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-stage semiconductor module capable of suppressing generation of warpage, while improving moisture-proof stability, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor module 1 is constituted by alternately laminating resin substrates and sheet members 5; the resin substrate has a first embedded conductor 7, and a semiconductor chip 2 mounted on the upper surface thereof; and the sheet member 5 has an opening 10 for storing a semiconductor chip 2, and a second embedded conductor 9 electrically connected to the first embedded conductor 7. Furthermore, the semiconductor module 1 has a plurality of the resin substrates and the sheet members 5, and the first resin substrate 4, disposed at the lowest stage of all the resin substrates, is thicker than the other second substrates 3. The sheet members 5 have adhesive members that cover the upper and side faces of the semiconductor chip 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体チップを搭載した樹脂基板とシート部材とを交互に積層して立体的に構成した多段構成半導体モジュールとその製造方法に関する。   The present invention relates to a multistage semiconductor module configured in a three-dimensional manner by alternately laminating resin substrates on which semiconductor chips are mounted and sheet members, and a manufacturing method thereof.

携帯電話やデジタルカメラ等の各種電子装置の小型化、高機能化の要請に伴い、電子部品、特に半導体チップを複数個積層し、それらを一体化してなる多段構成の半導体モジュールが提案されている。   In response to the demand for miniaturization and higher functionality of various electronic devices such as mobile phones and digital cameras, a multi-stage semiconductor module in which a plurality of electronic components, particularly semiconductor chips, are integrated and integrated has been proposed. .

このような積層型の半導体モジュールを簡便かつ安価に製造するための方法が従来から提案されている。   Conventionally, a method for manufacturing such a stacked semiconductor module simply and inexpensively has been proposed.

従来の半導体モジュールは、所定の配線回路を形成させたプリント基板と、プリント基板上に搭載された半導体チップと、半導体チップを収容可能な開口部が形成され、プリント基板の配線回路に接続可能な導電性バンプを有する層間部材とをひとまとまりとして積層したものである。そして、従来の半導体モジュールは、層間部材となる絶縁性基材の両面に保護フィルムを貼り付ける工程と、絶縁性基材の所定の位置にスルーホールを形成する工程と、スルーホールに導電性ペーストを充填して導電性バンプを形成する工程と、保護フィルムを剥離する工程と、絶縁性基材に半導体チップを収容可能な開口部を形成する工程と、絶縁性基材とプリント基板とを交互に積層して接着する工程とを含む方法によって製造される(例えば、特許文献1参照)。   A conventional semiconductor module has a printed circuit board on which a predetermined wiring circuit is formed, a semiconductor chip mounted on the printed circuit board, and an opening that can accommodate the semiconductor chip, and can be connected to the wiring circuit on the printed circuit board. The interlayer member having conductive bumps is laminated as a unit. The conventional semiconductor module includes a step of attaching a protective film to both surfaces of an insulating base material serving as an interlayer member, a step of forming a through hole at a predetermined position of the insulating base material, and a conductive paste in the through hole. The step of forming conductive bumps by filling the substrate, the step of peeling off the protective film, the step of forming an opening capable of accommodating a semiconductor chip in the insulating base material, and the insulating base material and the printed board are alternately performed. And a step of laminating and adhering to the substrate (for example, see Patent Document 1).

この方法によれば、両面に保護フィルムを貼りつけた絶縁性基材の所定の位置にスルーホールを形成させ、このスルーホールに導電性ペーストを充填した後に、保護フィルムを剥離することにより、絶縁性基材の両面に突出した導電性バンプを形成することができる。この方法においては、絶縁性基材を貫通するスルーホールに導電性ペーストを充填するため、一方の開口が閉止されたビアホールの場合と比較して、充填の際に孔内に隙間が生じることを回避でき、接続信頼性を高めることができる。また、時間と手間を要する電解メッキを行う必要がないため、簡便かつ安価に半導体モジュールを製造することができる。   According to this method, a through hole is formed at a predetermined position of an insulating base material having a protective film pasted on both sides, and after filling the through hole with a conductive paste, the protective film is peeled off to insulate. Conductive bumps protruding on both sides of the conductive substrate can be formed. In this method, since the conductive paste is filled in the through hole penetrating the insulating base material, a gap is generated in the hole during filling as compared with the case of the via hole in which one opening is closed. This can be avoided and the connection reliability can be improved. Moreover, since it is not necessary to perform electrolytic plating which requires time and labor, a semiconductor module can be manufactured easily and inexpensively.

さらに、ICカードや携帯電話等の電子機器の小型化に伴い、半導体モジュールの更なる高密度化と薄型化を実現するために、半導体チップが実装された回路基板と層間部材とを交互に積層し、加熱プレスすることによって作製された積層型の半導体モジュールも提案されている(例えば、特許文献2参照)。具体的には、半導体チップを予め実装しておいた回路基板と、半導体チップを収容可能な開口部を有する層間部材とを接着剤層を介して交互に積層し、その積層体を加熱プレスする。これにより、半導体チップを層間部材の開口部内に埋設し、層間部材に形成させた導体ポストを介して半導体チップ間の電気的接続をとることができる。この方法によれば、半導体チップ間の距離の短縮化を図り、配線抵抗やインダクタンスに起因する不具合を低減することができる。その結果、遅延なく電気信号を伝達することができ、配線基板の高密度化、高機能化および薄型化を図ることができる。
特開2002−64179号公報 特開2003−218273号公報
Furthermore, with the miniaturization of electronic devices such as IC cards and mobile phones, in order to achieve higher density and thinner semiconductor modules, circuit boards on which semiconductor chips are mounted and interlayer members are alternately stacked. In addition, a stacked semiconductor module manufactured by heat pressing has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). Specifically, a circuit board on which a semiconductor chip is mounted in advance and an interlayer member having an opening capable of accommodating the semiconductor chip are alternately stacked via an adhesive layer, and the stacked body is heated and pressed. . Thereby, the semiconductor chip can be embedded in the opening of the interlayer member, and electrical connection between the semiconductor chips can be established via the conductor posts formed on the interlayer member. According to this method, the distance between the semiconductor chips can be shortened, and the problems caused by the wiring resistance and inductance can be reduced. As a result, electrical signals can be transmitted without delay, and the wiring board can be increased in density, functionality, and thickness.
JP 2002-64179 A JP 2003-218273 A

近年、半導体チップを研磨して薄くする技術と、その薄い半導体チップを基板に歩留まりよく実装する技術が開発されてきており、多段に積層する場合の積層数はさらに増加する傾向にある。また、例えば、半導体メモリにおいては、メモリ容量の増加に伴ってチップ面積も大きくなってきている。面積の大きな半導体チップを多段に積層してモジュールとした場合、モジュールの反りが問題となる。また、モジュールの反りは、プリント基板の薄型化が進むほど大きくなる傾向にある。そのため、半導体チップを実装したプリント基板と層間部材とを多段に積層するためには、反りの発生を抑制することが重要となってきている。   In recent years, a technique for polishing and thinning a semiconductor chip and a technique for mounting the thin semiconductor chip on a substrate with a high yield have been developed, and the number of stacked layers in a multi-layer structure tends to further increase. Further, for example, in a semiconductor memory, the chip area has increased with an increase in memory capacity. When a semiconductor chip having a large area is laminated in multiple stages to form a module, warping of the module becomes a problem. Further, the warpage of the module tends to increase as the printed circuit board becomes thinner. Therefore, in order to laminate the printed circuit board on which the semiconductor chip is mounted and the interlayer member in multiple stages, it is important to suppress the occurrence of warpage.

一方、近年、電子装置の小型、薄型化を実現するために半導体チップや半導体モジュールの実装は、BGA(ボール・グリッド・アレイ)方式等により行われることが多くなっている。このような実装方法においては、マザーボードと接続するために形成する半田ボールやバンプ電極の高さはあまり大きくできない。したがって、常温で反りがある場合や接合時の加熱で反りが発生する場合には、半導体モジュールをマザーボード上に実装することができなくなる。あるいは、反りの発生により部分的に実装不良が生じてしまうことがある。すなわち、半導体モジュールは、電気特性としては良品であっても、実装面では不良品となるという課題がある。なお、メモリを主体とするモジュールでは、例えばDRAMとSRAMとの混載やDRAMとフラッシュメモリとの混載、さらにはこれらを制御する制御用半導体チップの搭載も要求されている。従って、厚みや特性が異なる半導体チップを積層した場合の反りを抑制することも望まれている。   On the other hand, in recent years, semiconductor chips and semiconductor modules are often mounted by a BGA (Ball Grid Array) system or the like in order to realize a small and thin electronic device. In such a mounting method, the heights of solder balls and bump electrodes formed for connection to the mother board cannot be made very large. Therefore, when there is a warp at room temperature or when a warp occurs due to heating during bonding, the semiconductor module cannot be mounted on the motherboard. Alternatively, mounting defects may partially occur due to warpage. That is, the semiconductor module has a problem that even if it has a good electrical characteristic, it becomes a defective product on the mounting surface. In addition, in a module mainly composed of a memory, for example, a mixed mounting of a DRAM and a SRAM, a mixed mounting of a DRAM and a flash memory, and mounting of a control semiconductor chip for controlling them are also required. Therefore, it is also desired to suppress warping when semiconductor chips having different thicknesses and characteristics are stacked.

さらに、モジュールの場合、使用目的から小型化、薄型化の要求が強いにもかかわらず、他の半導体装置と同等の耐湿信頼性水準が求められる。しかし、半導体チップを搭載した回路基板を積層する構造上、通常の半導体装置に比べて過酷な条件に耐えうる耐湿信頼性の確保は困難になる。   Furthermore, in the case of a module, although there is a strong demand for downsizing and thinning for the purpose of use, a moisture resistance reliability level equivalent to that of other semiconductor devices is required. However, due to the structure in which circuit boards on which semiconductor chips are mounted are stacked, it is difficult to ensure moisture resistance reliability that can withstand harsh conditions as compared to ordinary semiconductor devices.

これらの課題に対し、上述した従来の方法では、同じ形状の半導体チップを実装した基板を積層する構成およびそのための方法のみが示されているが、積層した場合の半導体モジュールの反りを抑制すること、および半導体モジュールの耐湿信頼性を向上させることについては何ら示していない。   For these problems, in the conventional method described above, only a configuration for laminating substrates on which semiconductor chips having the same shape are stacked and a method for the same are shown, but the warpage of the semiconductor module when stacked is suppressed. Nothing is indicated about improving the moisture resistance reliability of the semiconductor module.

本発明は、耐湿信頼性の向上を図りつつ、反りの発生が抑制された多段構成の半導体モジュールとその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor module having a multi-stage structure in which generation of warpage is suppressed while improving moisture resistance reliability and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本発明の多段構成半導体モジュールは、第1の樹脂基材と、前記第1の樹脂基材を貫通する第1の埋め込み導体とを有し、上面上に半導体チップが実装された樹脂基板と、前記半導体チップを収納する開口部が形成された第2の樹脂基材と、前記第2の樹脂基材を貫通し、前記第1の埋め込み導体と電気的に接続された第2の埋め込み導体とを有するシート部材とが交互に積層されてなる多段構成半導体モジュールであって、前記半導体チップの上面および側面を覆う接着部材をさらに備えており、前記樹脂基板および前記シート部材は複数あり、前記樹脂基板のうち最下段に配置された樹脂基板は、他の前記樹脂基板よりも厚くなっている。なお、半導体チップの上面および側面を覆うのは、接着部材でもよいし、接着部材よりも低温で軟化し、接着部材より剛性が低い低応力部材であってもよい。   In order to solve the above problems, a multistage semiconductor module according to the present invention includes a first resin base material and a first embedded conductor penetrating the first resin base material, and a semiconductor chip on the upper surface. A resin substrate on which is mounted, a second resin base material in which an opening for housing the semiconductor chip is formed, and the second resin base material penetrating through and electrically connected to the first embedded conductor A multistage semiconductor module in which sheet members having the second embedded conductors are alternately stacked, further comprising an adhesive member covering the upper surface and side surfaces of the semiconductor chip, and the resin substrate and the There are a plurality of sheet members, and the resin substrate disposed at the lowest level among the resin substrates is thicker than the other resin substrates. Note that the upper surface and the side surface of the semiconductor chip may be covered with an adhesive member, or may be a low stress member that is softened at a lower temperature than the adhesive member and has lower rigidity than the adhesive member.

本発明の多段構成半導体モジュールによれば、最下段部の樹脂基板は他の樹脂基板より厚くしているので、多段構成半導体モジュール全体の反りの発生を抑制することができる。また、半導体チップの露出部を接着部材または低軟化点で低硬度特性の樹脂材料で覆うので、半導体チップや樹脂基板に使用される配線材料の腐食を引き起こす水分、湿気、腐食性ガスが阻止でき、断線による故障を防止できる。   According to the multistage semiconductor module of the present invention, since the lowermost resin substrate is thicker than the other resin boards, the occurrence of warpage of the entire multistage semiconductor module can be suppressed. In addition, since the exposed part of the semiconductor chip is covered with an adhesive member or a resin material with a low softening point and low hardness, moisture, moisture, and corrosive gases that cause corrosion of the wiring material used for the semiconductor chip and resin substrate can be prevented. , Failure due to disconnection can be prevented.

なお、接着部材のうち開口部の上方に位置する部分の厚みを厚くしておけば、より確実に半導体チップを覆うことができ、且つ部材点数を削減できるので好ましい。また、本発明の多段構成半導体モジュールは、一部の第1の埋め込み部材および第2の埋め込み部材の径を大きくしたり、剛性板を貼り付けたりと、種々のバリエーションを持たせることもできる。また、裏面を樹脂基板に向けて半導体チップを設置する場合には、半導体チップは樹脂封止されていてもよい。   Note that it is preferable to increase the thickness of the portion of the adhesive member located above the opening because the semiconductor chip can be covered more reliably and the number of members can be reduced. Further, the multistage semiconductor module of the present invention can have various variations such as increasing the diameters of some of the first embedded members and the second embedded members and attaching a rigid plate. Moreover, when installing a semiconductor chip with the back surface facing the resin substrate, the semiconductor chip may be resin-sealed.

本発明の第1の多段構成半導体モジュールの製造方法は、上面に半導体チップが実装され、第1の埋め込み導体を有する第1の樹脂基板と、上面に半導体チップが実装され、前記第1の埋め込み導体を有し、前記第1の樹脂基板よりも厚い第2の樹脂基板と、前記半導体チップより平面サイズが大きい開口部が形成された樹脂基材、前記樹脂基材の上面および下面の少なくとも一方に配置された接着部材、および前記樹脂基材を貫通する第2の埋め込み導体を有するシート部材とを準備する工程(a)と、前記第2の樹脂基板を最下段とし、前記開口部内に前記半導体チップが配置されるように前記第2の樹脂基板上に前記シート部材と前記第1の樹脂基板とを交互に積層する工程(b)と、前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から加熱および加圧して前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板と前記シート部材とを接着させ、前記第1の埋め込み導体と前記第2の埋め込み導体とを接続させ、且つ前記接着部材を流動させて前記半導体チップを覆わせる工程(c)とを備えている。   According to the first method of manufacturing a multistage semiconductor module of the present invention, a semiconductor chip is mounted on an upper surface, a first resin substrate having a first embedded conductor, a semiconductor chip is mounted on the upper surface, and the first embedded A second resin substrate having a conductor and thicker than the first resin substrate; a resin base material in which an opening having a larger planar size than the semiconductor chip is formed; and at least one of an upper surface and a lower surface of the resin base material And a step (a) of preparing an adhesive member disposed in the sheet member and a sheet member having a second embedded conductor penetrating the resin base material, and setting the second resin substrate as the lowest step, A step (b) of alternately stacking the sheet member and the first resin substrate on the second resin substrate so that a semiconductor chip is disposed; and the first layer stacked in the step (b). Resin substrate The second resin substrate and the sheet member are heated and pressed from the lowermost stage and the uppermost stage to bond the first resin substrate, the second resin substrate, and the sheet member, and the first embedding is performed. A step (c) of connecting a conductor and the second embedded conductor and flowing the adhesive member to cover the semiconductor chip.

本発明の製造方法によれば、工程(b)で第2の樹脂基材の上面および下面の少なくとも一方に接着部材を配置した状態で加熱および加圧を行うので、従来の製造方法に比べて工程数を増やすことなく半導体チップの露出部分を覆うことができる。このため、本発明の製造方法によれば、湿気などの侵入に強い多段構成半導体モジュールを提供することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, heating and pressurization are performed in a state where the adhesive member is disposed on at least one of the upper surface and the lower surface of the second resin base material in the step (b), compared with the conventional manufacturing method. The exposed portion of the semiconductor chip can be covered without increasing the number of steps. For this reason, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a multistage semiconductor module that is resistant to intrusion of moisture and the like.

本発明の第2の多段構成半導体モジュールの製造方法は、上面に半導体チップが実装され、第1の埋め込み導体を有する第1の樹脂基板と、上面に半導体チップが実装され、前記第1の埋め込み導体を有し、前記第1の樹脂基板よりも厚い第2の樹脂基板と、前記半導体チップより平面サイズが大きい開口部が形成された樹脂基材、前記樹脂基材の上面および下面のうち平面的に見て前記開口部を囲む領域に配置された接着層、および前記樹脂基材を貫通する第2の埋め込み導体を有するシート部材と、前記接着層よりも軟化点が低く、前記接着層よりも剛性が低い樹脂からなる平面サイズが前記開口部よりも小さい低応力部材とを準備する工程(a)と、前記第2の樹脂基板を最下段とし、前記開口部内に前記半導体チップが配置されるように前記第2の樹脂基板上に前記シート部材と前記第1の樹脂基板とを交互に積層するとともに、前記半導体チップの上に前記低応力部材を配置する工程(b)と、前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から加熱および加圧して、前記低応力部材を流動させて前記半導体チップを前記低応力部材で覆わせる工程(c)と、前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から前記工程(c)より高い温度まで加熱しつつ加圧することにより、前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板と前記シート部材とを接着させ、且つ前記第1の埋め込み導体と前記第2の埋め込み導体とを接続させる工程(d)とを備えている。   According to a second method of manufacturing a multistage semiconductor module of the present invention, a semiconductor chip is mounted on an upper surface, a first resin substrate having a first embedded conductor, and a semiconductor chip is mounted on an upper surface, and the first embedded A second resin substrate having a conductor and thicker than the first resin substrate; a resin base material in which an opening having a larger planar size than the semiconductor chip is formed; And a sheet member having a second embedded conductor penetrating the resin base material, an adhesive layer disposed in a region surrounding the opening, and a lower softening point than the adhesive layer, A step (a) of preparing a low-stress member having a plane size made of a resin having a low rigidity and smaller than the opening, and the semiconductor chip is disposed in the opening with the second resin substrate at the bottom. Ru (B) arranging the sheet member and the first resin substrate alternately on the second resin substrate and disposing the low-stress member on the semiconductor chip; and (b) The first resin substrate, the second resin substrate, and the sheet member that are stacked in the above are heated and pressed from the lowermost and uppermost stages, and the low-stress member is flowed to lower the semiconductor chip. The step (c) of covering with a stress member, and the step (c) of the first resin substrate, the second resin substrate and the sheet member laminated in the step (b) from the lowermost stage and the uppermost stage. By applying pressure while heating to a higher temperature, the first resin substrate and the second resin substrate are bonded to the sheet member, and the first embedded conductor and the second embedded conductor are bonded to each other. Connect Degree and a (d).

この方法によれば、工程(d)で各部材を一体化させる前に工程(c)で半導体チップの上面および側面を覆うことができるので、より確実に半導体チップを覆うことができる。   According to this method, since the upper surface and the side surface of the semiconductor chip can be covered in the step (c) before the respective members are integrated in the step (d), the semiconductor chip can be covered more reliably.

本発明の多段構成半導体モジュールは、積層された複数の樹脂基板のうち外部基板に接続する側に位置する最下段の樹脂基板の厚みを他の樹脂基板の厚みより厚くしているので、多段構成半導体モジュール全体の反りの発生が抑制されている。このため、端子数が増加した場合にもマザーボードに高い信頼度で実装することができ、電子装置の高機能化と低コスト化に大きな効果を発揮する。さらに、半導体チップの露出部分が接着部材などで覆われているので、湿気や腐食ガスなどの侵入が防がれており、従来の半導体モジュールに比べて故障が生じにくくなっている。 In the multistage semiconductor module of the present invention, the thickness of the lowermost resin board located on the side connected to the external board among the plurality of laminated resin boards is thicker than the thickness of the other resin boards. Generation of warpage of the entire semiconductor module is suppressed. For this reason, even when the number of terminals is increased, it can be mounted on the motherboard with high reliability, and a great effect can be achieved in increasing the functionality and cost of the electronic device. Furthermore, since the exposed portion of the semiconductor chip is covered with an adhesive member or the like, intrusion of moisture, corrosive gas, or the like is prevented, and failure is less likely to occur compared to conventional semiconductor modules.

(第1の実施形態)
−半導体モジュールの構成−
図1は、本発明の第1の実施形態に係る多段構成半導体モジュールの全体構成を示す概略斜視図であり、図2は、図1に示すII-II線に沿って本実施形態の多段構成半導体モジュールを切断したときの断面図である。また、図3(a)は、本実施形態の多段構成半導体モジュールに用いられる樹脂基板を上面側から見た場合の概略平面図であり、(b)は、(a)に示すIIIb-IIIb線に沿って本実施形態の樹脂基板を切断したときの断面図であり、(c)は、本実施形態の樹脂基板を下面側から見た場合の概略平面図である。そして、図4(a)、(b)は、本実施形態の多段構成半導体モジュールに用いられるシート部材のうち接着部材を示す平面図、およびIVb-IVb線で切断した場合の接着部材を示す断面図である。また、図4(c)、(d)は、本実施形態の接着部材の一例を示す平面図、およびIVd-IVd線で切断した場合の第1の接着部材を示す断面図である。図5(a)、(b)は、それぞれ本実施形態のシート部材のうち第2の樹脂基材を示す平面図、および(a)に示すVb-Vb線で切断した該第2の樹脂基材を示す断面図である。なお、これらの図においては、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状とは異なる。また、埋め込み導体や外部接続用の外部接続端子の個数や形状も実際の形状とは異なり、図示しやすい形状としている。なお、本明細書中で、各部材の「上面」および「下面」は、図1、2の上下方向を基準として呼ぶものとする。
(First embodiment)
−Structure of semiconductor module−
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the multistage semiconductor module according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the multistage configuration of this embodiment along the line II-II shown in FIG. It is sectional drawing when a semiconductor module is cut | disconnected. FIG. 3A is a schematic plan view of a resin substrate used in the multistage semiconductor module of the present embodiment as viewed from the upper surface side, and FIG. 3B is a IIIb-IIIb line shown in FIG. It is sectional drawing when the resin substrate of this embodiment is cut | disconnected along line, (c) is a schematic plan view at the time of seeing the resin substrate of this embodiment from the lower surface side. 4A and 4B are a plan view showing the adhesive member among the sheet members used in the multistage semiconductor module of the present embodiment, and a cross section showing the adhesive member when cut along the IVb-IVb line. FIG. 4C and 4D are a plan view showing an example of the adhesive member of the present embodiment and a cross-sectional view showing the first adhesive member when cut along the IVd-IVd line. 5A and 5B are a plan view showing a second resin base material in the sheet member of the present embodiment, respectively, and the second resin base cut along the Vb-Vb line shown in FIG. It is sectional drawing which shows a material. In these figures, the thickness, length, etc. of each figure differ from the actual shape from the viewpoint of drawing. Also, the number and shape of the embedded conductors and external connection terminals for external connection are different from actual shapes, and are easy to show. In the present specification, the “upper surface” and “lower surface” of each member are referred to based on the vertical direction of FIGS.

図1、2に示すように、本実施形態の半導体モジュール1は、上面に半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3とシート部材5とを交互に積層することで形成されている。さらに、半導体モジュール1においては、最下段に用いる樹脂基板(第2の樹脂基板4)の厚みを他の樹脂基板より厚くするとともに、第2の樹脂基板4の下面に外部接続端子となる半田ボール17が設けられている。半導体モジュール1は、これら第1の樹脂基板3、第2の樹脂基板4およびシート部材5を積層し、加熱と加圧により一体化した構造を有している。本実施形態の例では、半導体モジュール1中に複数の第1の樹脂基板3がシート部材5と共に積層されている。また、本実施形態の半導体モジュール1では、半導体チップ2の上面(裏面、すなわち主面に対向する面)および側面がシート部材5の一部である第1の接着部材151および第2の接着部材152で覆われている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor module 1 of the present embodiment is formed by alternately laminating first resin substrates 3 and sheet members 5 each having a semiconductor chip 2 mounted on the upper surface. Further, in the semiconductor module 1, the thickness of the resin substrate (second resin substrate 4) used in the lowermost layer is made thicker than other resin substrates, and solder balls serving as external connection terminals are formed on the lower surface of the second resin substrate 4. 17 is provided. The semiconductor module 1 has a structure in which the first resin substrate 3, the second resin substrate 4 and the sheet member 5 are laminated and integrated by heating and pressing. In the example of the present embodiment, a plurality of first resin substrates 3 are laminated together with the sheet member 5 in the semiconductor module 1. Further, in the semiconductor module 1 of the present embodiment, the first adhesive member 151 and the second adhesive member in which the upper surface (the rear surface, that is, the surface facing the main surface) and the side surface of the semiconductor chip 2 are part of the sheet member 5. 152.

本実施形態の半導体モジュールの構造についてさらに詳細に説明する。   The structure of the semiconductor module of this embodiment will be described in more detail.

図3(a)〜(c)に示すように、第1の樹脂基板3の各々は、第1の樹脂基材(第1の樹脂コア)8と、例えば第1の樹脂基材8上面の中央領域に形成され、半導体チップ2と接続するための複数の半導体素子接続端子11と、第1の樹脂基材8の周辺部に設けられ、第1の樹脂基材8を貫通する複数の第1の埋め込み導体7と、第1の樹脂基材8の両面上に設けられ、且つ第1の埋め込み導体7の両端に設けられた複数の接続用ランド13と、所定の半導体素子接続端子11と接続用ランド13および第1の埋め込み導体7とを接続する複数の配線12とを有している。   As shown in FIGS. 3A to 3C, each of the first resin substrates 3 includes a first resin base material (first resin core) 8 and, for example, an upper surface of the first resin base material 8. A plurality of semiconductor element connection terminals 11 that are formed in the central region and are connected to the semiconductor chip 2, and are provided in the peripheral portion of the first resin base material 8, and a plurality of second terminals penetrating the first resin base material 8. One embedded conductor 7, a plurality of connection lands 13 provided on both sides of the first resin base 8 and provided at both ends of the first embedded conductor 7, a predetermined semiconductor element connection terminal 11, A plurality of wirings 12 for connecting the connection lands 13 and the first embedded conductors 7 are provided.

ここで、第1の埋め込み導体7の材料としては、導電性樹脂材料またはメッキ導体を用いる。また、第1の樹脂基材(第1の樹脂コア)8は熱硬化樹脂と補強材からなる基材が利用できる。熱硬化樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びイソシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つであることが利用できる。補強材としてはガラス繊維よりなる織布や不織布、有機繊維であるアラミド繊維の織布や不織布が利用できる。   Here, as the material of the first embedded conductor 7, a conductive resin material or a plated conductor is used. The first resin base material (first resin core) 8 can be a base material made of a thermosetting resin and a reinforcing material. The thermosetting resin may be at least one selected from an epoxy resin, a polyimide resin, a polyphenylene ether resin, a phenol resin, a fluororesin, and an isocyanate resin. As the reinforcing material, woven fabrics and nonwoven fabrics made of glass fibers, and woven fabrics and nonwoven fabrics of aramid fibers that are organic fibers can be used.

また、第2の樹脂基板4は、第1の樹脂基板3と全体としては同様の構造であり、第1の樹脂基材8、半導体素子接続端子11、第1の埋め込み導体7および接続用ランド13を有しているが、第1の樹脂基板3より厚く、かつマザーボードと接続するための外部接続端子である接続用ランド13上に半田ボール17が基板の下面に所定間隔で形成されている。半導体モジュール1は、この半田ボール17を用いてマザーボードに接合される。   The second resin substrate 4 has the same structure as that of the first resin substrate 3 as a whole, and includes the first resin base material 8, the semiconductor element connection terminal 11, the first embedded conductor 7, and the connection land. The solder balls 17 are formed on the lower surface of the substrate at predetermined intervals on the connection lands 13 which are thicker than the first resin substrate 3 and are external connection terminals for connection to the mother board. . The semiconductor module 1 is joined to the mother board using the solder balls 17.

また、半導体チップ2は、その主面上に設けられた電極バンプ28により第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の半導体素子接続端子11に接続され、その周囲を封止樹脂24により保護される。この封止樹脂24は半導体チップ2の主面(図1における下面)を外部環境から保護するとともに熱歪等を吸収する作用を有する。なお、本明細書中で「半導体チップの主面」とは、半導体装置などが形成された回路形成面のことを意味するものとする。   The semiconductor chip 2 is connected to the semiconductor element connection terminals 11 of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 by electrode bumps 28 provided on the main surface, and the periphery thereof is sealed by a sealing resin 24. Protected. The sealing resin 24 functions to protect the main surface (the lower surface in FIG. 1) of the semiconductor chip 2 from the external environment and absorb thermal strain and the like. In the present specification, the “main surface of a semiconductor chip” means a circuit formation surface on which a semiconductor device or the like is formed.

次に、各シート部材5は、図4(a)〜(d)および図5(a)、(b)に示すように、第2の樹脂基材(第2の樹脂コア)16と、第2の樹脂基材16の上面上に形成された第1の接着部材151と、第2の樹脂基材16の下面上に形成された第2の接着部材152と、第1の樹脂基板3の第1の埋め込み導体7と一致する位置に設けられ、導電性樹脂材料からなる第2の埋め込み導体9とを有しており、第2の樹脂基材16の中央領域には半導体チップ2を収容し得る開口部10が形成されている。従って、開口部10の平面サイズは半導体チップ2の平面サイズよりも大きくなっている。なお、第1の接着部材151および第2の接着部材152の形状を、共に図4(a)、(b)に示すような厚みの均一なシート状としてもよい。また、第1の接着部材151を図4(c)、(d)に示すように中央部が他の部分より厚くなった形状とし、第2の接着部材152を厚みの均一なシート状としてもよい。これにより、シート部材5を樹脂基板と共に積層して加圧・加熱する際に、より確実に半導体チップ2の側面および上面(主面に対向する面)を覆うことができるようになる。ここで、第1の接着部材151は加熱および加圧処理時に半導体チップ2に沿って大きく変形するので、厚みの均一なシート状であることが好ましい。ただし、第1の接着部材151および第2の接着部材152の形状はこれに限られない。第1の接着部材151のうち平面的に見て開口部10と重複しない部分は、第2の樹脂基材16と第1の樹脂基材8とを接着している。第2の接着部材152のうち平面的に見て開口部10と重複しない部分は、第2の樹脂基材16と第2の樹脂基板4を構成する第1の樹脂基材8、あるいは第2の樹脂基材16と第1の樹脂基板3を構成する第1の樹脂基材8とを接続させる。   Next, as shown in FIGS. 4A to 4D and FIGS. 5A and 5B, each sheet member 5 includes a second resin base material (second resin core) 16, The first adhesive member 151 formed on the upper surface of the second resin base material 16, the second adhesive member 152 formed on the lower surface of the second resin base material 16, and the first resin substrate 3. A second embedded conductor 9 made of a conductive resin material is provided at a position coincident with the first embedded conductor 7, and the semiconductor chip 2 is accommodated in the central region of the second resin base material 16. A possible opening 10 is formed. Therefore, the planar size of the opening 10 is larger than the planar size of the semiconductor chip 2. Note that the shapes of the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 may both be a sheet having a uniform thickness as shown in FIGS. Further, as shown in FIGS. 4C and 4D, the first adhesive member 151 has a shape in which the central portion is thicker than the other portions, and the second adhesive member 152 has a uniform thickness. Good. As a result, when the sheet member 5 is laminated together with the resin substrate and pressed and heated, the side surface and the upper surface (surface opposed to the main surface) of the semiconductor chip 2 can be more reliably covered. Here, since the first adhesive member 151 is greatly deformed along the semiconductor chip 2 during the heating and pressurizing processes, the first adhesive member 151 is preferably in the form of a sheet having a uniform thickness. However, the shapes of the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 are not limited to this. A portion of the first adhesive member 151 that does not overlap with the opening 10 when seen in a plan view bonds the second resin base material 16 and the first resin base material 8 together. The portion of the second adhesive member 152 that does not overlap with the opening 10 in plan view is the second resin base material 16 and the first resin base material 8 constituting the second resin substrate 4 or the second resin base material 4. The resin base material 16 and the first resin base material 8 constituting the first resin substrate 3 are connected.

また、半導体モジュール1においては、第1の接着部材151と第2の接着部材152のうち平面的に見て開口部10と重複する部分が、互いに融着されるとともに、半導体チップ2の側面および上面(主面に対向する面)を覆っていることが特徴となっている。   In the semiconductor module 1, portions of the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 that overlap with the opening 10 when seen in a plan view are fused together, and the side surface of the semiconductor chip 2 and It is characterized by covering the upper surface (the surface facing the main surface).

なお、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の上面上に搭載された半導体チップ2の各々は、半導体モジュール1中で第2の樹脂基材16の開口部10内に配置されている。開口部10において、半導体チップ2と第2の樹脂基材16との隙間、および半導体チップ2とその上方に位置する第1の樹脂基板3との隙間を、上述の第1の接着部材151および第2の接着部材152が埋めている。後に詳述するが、このような構造は、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4とシート部材を5とを積層した状態で加熱および加圧することにより作製される。具体的には、加熱によって流動化した第1の接着部材151および第2の接着部材152が開口部10内を埋める。   Each of the semiconductor chips 2 mounted on the upper surfaces of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 is disposed in the opening 10 of the second resin base material 16 in the semiconductor module 1. Yes. In the opening 10, the gap between the semiconductor chip 2 and the second resin base 16 and the gap between the semiconductor chip 2 and the first resin substrate 3 positioned above the gap are separated from the first adhesive member 151 and the above-described first adhesive member 151. The second adhesive member 152 is buried. As will be described in detail later, such a structure is produced by heating and pressing in a state where the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 and the sheet member 5 are laminated. Specifically, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 fluidized by heating fill the opening 10.

第1の接着部材151および第2の接着部材152としては、ガラス織布やアラミド不織布よりなる補強材にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグ状の基材を用いても良いし、加圧・加熱により溶融軟化する熱可塑性樹脂を利用することもできる。熱可塑性樹脂としては、有機フィルムを挙げることができ、全芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹脂を挙げることができる。   As the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152, a prepreg-like base material in which an epoxy resin is impregnated with a reinforcing material made of glass woven fabric or aramid nonwoven fabric may be used, or it may be melted by pressing and heating. A softening thermoplastic resin can also be used. Examples of the thermoplastic resin include organic films, and examples thereof include wholly aromatic polyesters, fluorine resins, polyphenylene oxide resins, syndiotactic polystyrene resins, polyimide resins, polyamide resins, aramid resins, and polyphenylene sulfide resins.

また、図5に示すように、第2の埋め込み導体9は、第2の樹脂基材16を貫通するとともに、その両端が第2の樹脂基材16の上面および下面から所定の高さだけ突き出た形状をしている。第2の埋め込み導体9の第2の樹脂基材16からの突出部分を突起部310として図中に示す。   Further, as shown in FIG. 5, the second embedded conductor 9 penetrates the second resin base material 16 and both ends thereof protrude from the upper surface and the lower surface of the second resin base material 16 by a predetermined height. It has a different shape. A protruding portion of the second embedded conductor 9 from the second resin base material 16 is shown as a protruding portion 310 in the drawing.

また、この第2の埋め込み導体9は積層前には半硬化状態であり、積層後の加圧と加熱により圧縮されて硬化するとともに、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の第1の埋め込み導体7とは主として機械的な接触により電気的接続を生じる。   Further, the second embedded conductor 9 is in a semi-cured state before lamination, and is compressed and cured by the pressure and heating after lamination, and the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 Electrical connection is established with one buried conductor 7 mainly by mechanical contact.

なお、本実施形態の半導体モジュール1では第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4に設けられたビアは埋め込み導体7となっているが、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4は、共に一般的なビルドアップ基板であってもよい。その場合、ビルドアップ基板のビアはメッキによって凹形状に形成されるので、シート部材5の第2の埋め込み導体9の突起部310との嵌め合わせ効果によって、電気的な接続を得る際の信頼性が向上し、位置合わせが容易にできるようになる。   In the semiconductor module 1 of the present embodiment, the vias provided in the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 are embedded conductors 7, but the first resin substrate 3 and the second resin substrate are provided. 4 may be a general build-up board. In that case, since the vias of the build-up substrate are formed in a concave shape by plating, the reliability in obtaining electrical connection due to the effect of fitting the protrusions 310 of the second embedded conductor 9 of the sheet member 5 on each other. This improves the positioning.

なお、シート部材5を構成する第2の樹脂基材16は、ガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と同一の材料を使用してもよいが、第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とは、例えばガラスエポキシ樹脂を用い、シート部材5は、例えばアラミドエポキシ樹脂を用いる等、互いに異なる材料を用いてもよい。なお、平面的な外形寸法はシート部材5と第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と同一とする。さらに、シート部材5の第2の樹脂基材16と第1の樹脂基板3もしくは第2の樹脂基板4との積層接着にプリプレグ状のエポキシやアラミドエポキシ樹脂等からなる第1の接着部材151と第2の接着部材152を用いてもよい。なお、平面的な外形寸法は樹脂基板と同一とする。   The second resin base material 16 constituting the sheet member 5 may use the same material as the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 such as a glass epoxy resin or an aramid epoxy resin. The first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 may be made of different materials such as glass epoxy resin, and the sheet member 5 may be made of aramid epoxy resin, for example. The planar outer dimensions are the same as those of the sheet member 5, the first resin substrate 3, and the second resin substrate 4. Furthermore, the first adhesive member 151 made of prepreg epoxy, aramid epoxy resin, or the like is used for laminating and bonding the second resin base material 16 of the sheet member 5 and the first resin substrate 3 or the second resin substrate 4; The second adhesive member 152 may be used. The planar external dimensions are the same as those of the resin substrate.

また、本実施形態の多段構成の半導体モジュール1について、各構成部材の主要部の形状の一例を下記に示す。   Moreover, an example of the shape of the principal part of each structural member is shown below about the semiconductor module 1 of the multistage structure of this embodiment.

半導体モジュール全体の形状は例えば直方体であって、半導体チップの厚みは30μm以上150μm以下が好ましい。また、第1の樹脂基板3の厚みは60μm以上200μm以下、第1の埋め込み導体7の径は50μm以上500μm以下で、そのピッチは100μm以上750μm以下の範囲で適宜設計する。   The shape of the entire semiconductor module is, for example, a rectangular parallelepiped, and the thickness of the semiconductor chip is preferably 30 μm or more and 150 μm or less. The thickness of the first resin substrate 3 is appropriately designed in the range of 60 μm to 200 μm, the diameter of the first embedded conductor 7 is 50 μm to 500 μm, and the pitch is in the range of 100 μm to 750 μm.

また、第2の樹脂基板4の厚みは100μm以上300μm以下の範囲とし、少なくとも第1の樹脂基板3より厚くする。なお、第1の埋め込み導体7の径とピッチは第1の樹脂基板3と同様にする。   The thickness of the second resin substrate 4 is in the range of 100 μm or more and 300 μm or less, and is at least thicker than the first resin substrate 3. The diameter and pitch of the first buried conductor 7 are the same as those of the first resin substrate 3.

シート部材5の構成部材である第2の樹脂基材16の厚みは45μm以上200μm以下とし、少なくとも半導体チップ2よりも厚くする。さらに、第2の樹脂基材16の両面に10μm以上100μm以下の厚みを有する接着層を設ける。なお、第2の埋め込み導体9の径とピッチは第1の樹脂基板3と同様にする。   The thickness of the second resin base material 16 that is a constituent member of the sheet member 5 is 45 μm or more and 200 μm or less, and is at least thicker than the semiconductor chip 2. Furthermore, an adhesive layer having a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less is provided on both surfaces of the second resin substrate 16. The diameter and pitch of the second embedded conductor 9 are the same as those of the first resin substrate 3.

さらにシート部材5を構成する第1の接着部材151と第2の接着部材152はガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等のプリプレグ状樹脂で、厚みは15μm以上150μm以下にする。   Further, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 constituting the sheet member 5 are prepreg-like resins such as glass epoxy resin and aramid epoxy resin, and have a thickness of 15 μm or more and 150 μm or less.

これらの範囲を基本にして設計すれば、本実施形態の多段構成の半導体モジュール1を実現できる。   By designing based on these ranges, the multi-stage semiconductor module 1 of the present embodiment can be realized.

−半導体モジュールの作用・効果−
上述した本実施形態の多段構成の半導体モジュール1の構造によれば、最下層に配置された第2の樹脂基板4を第1の樹脂基板3よりも厚く形成しているので、モジュールを多段構成としたときでも反りを非常に小さくできる。その上、本実施形態の半導体モジュール1では、第1の接着部材151および第2の接着部材152が半導体チップ2の側面および上面を覆っているため、開口部10内に配線材料の腐食を引き起こす水分、湿気、腐食性ガスなどが入りにくくなり、配線の断線による故障の発生を防ぐことができる。すなわち、本実施形態の半導体モジュール1は、従来の半導体モジュールに比べて耐湿性を高くすることができる。この結果、半田ボール17を使用したマザーボードへの実装において不良が発生しにくくなり、端子数が増加した場合でも、低コストで信頼性の高い半導体モジュールを実現することができる。
-Action and effect of semiconductor module-
According to the structure of the semiconductor module 1 having the multi-stage configuration of the present embodiment described above, the second resin substrate 4 disposed in the lowermost layer is formed thicker than the first resin substrate 3, so that the module is configured in a multi-stage configuration. Even when it is, warping can be made very small. In addition, in the semiconductor module 1 of the present embodiment, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 cover the side surface and the upper surface of the semiconductor chip 2, thereby causing corrosion of the wiring material in the opening 10. Moisture, moisture, corrosive gas, and the like are less likely to enter, and failure due to wire breakage can be prevented. That is, the semiconductor module 1 of the present embodiment can have higher moisture resistance than the conventional semiconductor module. As a result, defects are less likely to occur in mounting on the mother board using the solder balls 17, and even when the number of terminals increases, a low-cost and highly reliable semiconductor module can be realized.

また、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4については、半導体チップ2を実装後、必要な電気検査とバーンイン試験を行い良品のみを半導体モジュールの作製に用いることができる。樹脂基板およびシート部材5の積層時は、シート部材5を構成する第2の樹脂基材16の第2の埋め込み導体9が加圧・加熱により圧縮され、硬化するので、第2の埋め込み導体9と第1の埋め込み導体7との電気的接続と、第2の埋め込み導体9の低抵抗化とを同時に実現することができる。   Moreover, about the 1st resin substrate 3 and the 2nd resin substrate 4, after mounting the semiconductor chip 2, a required electrical test and a burn-in test can be performed, and only a good product can be used for manufacture of a semiconductor module. When the resin substrate and the sheet member 5 are laminated, the second embedded conductor 9 of the second resin base material 16 constituting the sheet member 5 is compressed and cured by pressurization and heating, so that the second embedded conductor 9 And the first buried conductor 7 and the lower resistance of the second buried conductor 9 can be realized at the same time.

さらに、シート部材5を構成する剛性の高い第2の樹脂基材16の厚みが半導体チップ2より厚く形成される場合には、製造時に半導体チップ2に加わる荷重を低減できるので、半導体チップ2自体と半導体チップ2と樹脂基板との接続部に不良が発生することを防ぐことができる。   Furthermore, when the thickness of the highly rigid second resin base material 16 constituting the sheet member 5 is thicker than that of the semiconductor chip 2, the load applied to the semiconductor chip 2 during manufacturing can be reduced. It is possible to prevent a defect from occurring at the connection portion between the semiconductor chip 2 and the resin substrate.

なお、半導体チップ2上に形成される半導体装置は特に限定されないが、例えば第1の樹脂基板3に実装された半導体チップ2には半導体記憶装置が形成されるとともに、第2の樹脂基板4に実装された半導体チップ2には半導体記憶装置を制御する制御用半導体装置が形成されていてもよい。   The semiconductor device formed on the semiconductor chip 2 is not particularly limited. For example, a semiconductor memory device is formed on the semiconductor chip 2 mounted on the first resin substrate 3, and the second resin substrate 4 is formed on the semiconductor chip 2. The mounted semiconductor chip 2 may be formed with a control semiconductor device that controls the semiconductor memory device.

−半導体モジュールの製造方法−
以下、本実施形態の半導体モジュールの製造方法について、図を用いて説明する。
-Semiconductor module manufacturing method-
Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor module of this embodiment is demonstrated using figures.

まず、所定の形状の半導体チップ2を得る方法について説明する。   First, a method for obtaining a semiconductor chip 2 having a predetermined shape will be described.

図6(a)〜(c)は、本実施形態の半導体モジュール1に搭載される半導体チップの製造方法の一例を示す断面図である。   6A to 6C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor chip mounted on the semiconductor module 1 of the present embodiment.

図6(a)に示すように、半導体チップに必要な回路加工プロセスが終わった半導体ウェハー30に対して、複数の半導体チップ2の主面のボンディングパッド上に電解メッキやSBB(スタッドバンプボンディング)法により電極バンプ28を形成する。   As shown in FIG. 6 (a), electrolytic plating or SBB (stud bump bonding) is performed on the bonding pads on the main surface of the plurality of semiconductor chips 2 on the semiconductor wafer 30 that has undergone the circuit processing process necessary for the semiconductor chips. Electrode bumps 28 are formed by the method.

次いで、図6(b)に示すように、ダイシングやレーザーで主面側から半導体ウェハー30内の複数の半導体チップ2間に配置されている分離ゾーンを途中まで切断する。   Next, as shown in FIG. 6B, the separation zone disposed between the plurality of semiconductor chips 2 in the semiconductor wafer 30 is cut halfway from the main surface side by dicing or laser.

次に、図6(c)に示すように、半導体ウェハー30の裏面をケミカルエッチング、裏面研削あるいはプラズマエッチングのいずれか、もしくは併用による方法で除去し、半導体ウェハーの厚みを30μm以上150μm以下程度にし、半導体チップ2を個片化することができる。   Next, as shown in FIG. 6C, the back surface of the semiconductor wafer 30 is removed by chemical etching, back surface grinding, plasma etching, or a method using a combination thereof, so that the thickness of the semiconductor wafer is about 30 μm to 150 μm. The semiconductor chip 2 can be singulated.

次に、図7を用いて、半導体チップ2を実装するための第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4を作製する方法の一例について説明する。以下では、第1の樹脂基板3を例として説明する。ここでは、第1の樹脂基板3の構成部材である第1の樹脂基材8としてガラスエポキシ樹脂を用い、配線12および接続用ランド13として銅箔19を用いた場合について説明する。図7(a)〜(d)は、本実施形態の半導体モジュールに用いられる樹脂基板の作製方法を示す断面図である。   Next, an example of a method for producing the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 for mounting the semiconductor chip 2 will be described with reference to FIG. Hereinafter, the first resin substrate 3 will be described as an example. Here, a case will be described in which a glass epoxy resin is used as the first resin base material 8 that is a constituent member of the first resin substrate 3 and a copper foil 19 is used as the wiring 12 and the connection land 13. 7A to 7D are cross-sectional views showing a method for producing a resin substrate used in the semiconductor module of this embodiment.

図7(a)に示すように、第1の樹脂基材8の両面に銅箔19が形成された両面銅張基板18を準備する。この両面銅張基板18は、厚さ70μmの第1の樹脂基材8の両面に厚さ9μm、12μm、24μm、35μmのいずれかの銅箔19が適宜接着されて、総厚みが約100μm前後となっている。   As shown in FIG. 7A, a double-sided copper-clad substrate 18 having a copper foil 19 formed on both sides of the first resin base 8 is prepared. This double-sided copper-clad substrate 18 has a total thickness of about 100 μm by appropriately bonding a copper foil 19 of 9 μm, 12 μm, 24 μm, or 35 μm to both surfaces of a first resin base 8 having a thickness of 70 μm. It has become.

次に、図7(b)に示すように、この両面銅張基板18の所定の位置にレーザーで貫通させた貫通孔70を形成する。ここで、ドリルにより貫通孔70を形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 7B, a through-hole 70 is formed in a predetermined position of the double-sided copper-clad substrate 18 through a laser. Here, the through hole 70 may be formed by a drill.

続いて、図7(c)に示すように、両面銅張基板18の両面に感光性膜20を貼り付け、第1の樹脂基材8の一方の面に、半導体素子接続端子11、接続用ランド13、半導体素子接続端子11と接続用ランド13とを接続する配線12をそれぞれ形成する。また、他方の面に接続用ランド13を形成する。このパターン形成は感光性膜20を用いて、フォトリソグラフィーとエッチング技術により行う。その後、感光性膜20を両面銅張基板18の両面から剥離する(図示せず)。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, the photosensitive film 20 is attached to both surfaces of the double-sided copper-clad substrate 18, and the semiconductor element connection terminals 11 and the connection terminals are connected to one surface of the first resin base material 8. The land 13 and the wiring 12 that connects the semiconductor element connection terminal 11 and the connection land 13 are formed. A connection land 13 is formed on the other surface. This pattern formation is performed by photolithography and etching techniques using the photosensitive film 20. Thereafter, the photosensitive film 20 is peeled off from both sides of the double-sided copper-clad substrate 18 (not shown).

この後、図7(d)に示すように、貫通孔70に、例えば導電性ペーストを充填する。この導電性ペーストを加熱硬化させれば、第1の埋め込み導体7を有する第1の樹脂基板3が得られる。なお、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4は、上記の製造方法によるだけでなく、通常作成されている両面配線基板の製造方法と材料とを用いて作製してもよい。   Then, as shown in FIG.7 (d), the through-hole 70 is filled with an electrically conductive paste, for example. If this conductive paste is cured by heating, the first resin substrate 3 having the first embedded conductors 7 can be obtained. In addition, you may produce the 1st resin substrate 3 and the 2nd resin substrate 4 not only by said manufacturing method but using the manufacturing method and material of the double-sided wiring board currently produced normally.

次に、図8を用いてシート部材5を構成する第2の樹脂基材16を作製する方法について説明する。図8(a)〜(f)は、本実施形態の半導体モジュールに用いられるシート部材の作製方法を示す断面図である。   Next, a method for producing the second resin base material 16 constituting the sheet member 5 will be described with reference to FIG. 8A to 8F are cross-sectional views showing a method for producing a sheet member used in the semiconductor module of this embodiment.

まず、図8(a)に示すように、厚みが半導体チップ2より厚い第2の樹脂基材16を準備する。第2の樹脂基材16としては、例えばガラス布エポキシ樹脂が用いられる。第2の樹脂基材16の厚みは、例えば半導体チップ2の厚みが75μmである場合には、約100μmの厚みとする。   First, as shown in FIG. 8A, a second resin base material 16 having a thickness larger than that of the semiconductor chip 2 is prepared. For example, a glass cloth epoxy resin is used as the second resin base material 16. For example, when the thickness of the semiconductor chip 2 is 75 μm, the thickness of the second resin base material 16 is about 100 μm.

次に、図8(b)に示すように、第2の樹脂基材16の上面および下面にポリイミドやPET樹脂等からなる厚さが各15μm程度の耐熱性保護膜205を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, a heat-resistant protective film 205 having a thickness of about 15 μm is formed on each of the upper and lower surfaces of the second resin base material 16 from polyimide or PET resin.

次いで、図8(c)に示すように、この第2の樹脂基材16の所定の位置にレーザーで貫通孔90を形成する。また、同じくレーザーを用いて第2の樹脂基材16の中央領域に半導体チップ2を収容し得る大きさの開口部10を形成する。この後、耐熱性保護膜205を第2の樹脂基材16の上面および下面から剥離する。なお、図8(c)では貫通孔90および開口部10を形成するところまでを示している。   Next, as shown in FIG. 8C, a through-hole 90 is formed with a laser at a predetermined position of the second resin base material 16. Similarly, an opening 10 having a size capable of accommodating the semiconductor chip 2 is formed in the central region of the second resin base material 16 using a laser. Thereafter, the heat-resistant protective film 205 is peeled off from the upper surface and the lower surface of the second resin base material 16. FIG. 8C shows the process up to forming the through hole 90 and the opening 10.

続いて、図8(d)に示すように、第2の樹脂基材16に形成した貫通孔90と対応する位置に孔を設けたマスキングフィルム21を両面に貼った後、例えばスクリーン印刷法で貫通孔90に導電性ペーストを充填する。マスキングフィルム21は、第2の埋め込み導体9の突起部310を形成するためのものである。   Subsequently, as shown in FIG. 8D, after the masking film 21 provided with holes at positions corresponding to the through holes 90 formed in the second resin base material 16 is pasted on both surfaces, for example, by screen printing. The through hole 90 is filled with a conductive paste. The masking film 21 is for forming the protrusion 310 of the second embedded conductor 9.

次に、図8(e)に示すように、貫通孔90内とマスキングフィルム21の孔とに充填された導電性ペーストを加圧しながら加熱することにより、導電性ペーストを半硬化状態にし、且つ導電性ペーストの充填密度を高くする。これにより、導電性ペーストは電気的に低抵抗化する。   Next, as shown in FIG. 8 (e), the conductive paste filled in the through holes 90 and the holes of the masking film 21 is heated while being pressed, thereby bringing the conductive paste into a semi-cured state, and Increase the packing density of the conductive paste. As a result, the conductive paste is electrically reduced in resistance.

次に、図8(f)に示すように、マスキングフィルム21を剥がすとシート部材5を構成する第2の樹脂基材16が作製される。なお、導電性ペーストが充填された第2の埋め込み導体9は未だ半硬化状態であるので、加圧・加熱により圧縮されると同時に硬化する特性を有している。   Next, as shown in FIG. 8F, when the masking film 21 is peeled off, the second resin base material 16 constituting the sheet member 5 is produced. Since the second embedded conductor 9 filled with the conductive paste is still in a semi-cured state, it has a characteristic of being cured at the same time as being compressed by pressing and heating.

次に、図4(a)、(b)に示すシート部材5用の第1の接着部材151を作製する方法について説明する(図示せず)。   Next, a method for producing the first adhesive member 151 for the sheet member 5 shown in FIGS. 4A and 4B will be described (not shown).

まず、ガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の主材である液状樹脂と硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤、カップリング剤等の材料を所定量配合する。次に、配合された混合物を40℃以上120℃以下の温度に維持して充分攪拌する。次いで、一例として予め20μmの均一な隙間が設定され、かつ40℃以上120℃以下の温度に維持されたローラーに材料の混合物を注入する。こうすることで混合物はローラーを通過して厚さ20μmの硬化された樹脂の薄板となる。次に、得られた樹脂の薄板を第1の樹脂基板3や第2の樹脂基板4もしくは第2の樹脂基材16の大きさにプレスやレーザーや切断機で個片化する。なお、必要に応じて硬化された樹脂の薄板は、縦横の寸法が個片の整数倍としてもよい。また、材料の混合物にはその用途により無機充填剤を配合しない場合もある。このようにして第1の接着部材151は作製される。   First, a predetermined amount of a liquid resin, which is a main material of a thermosetting resin such as a glass epoxy resin or an aramid epoxy resin, and materials such as a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, and a coupling agent are blended. Next, the blended mixture is maintained at a temperature of 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower and sufficiently stirred. Next, as an example, a uniform gap of 20 μm is set in advance, and the mixture of materials is injected into a roller maintained at a temperature of 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. By doing so, the mixture passes through the roller and becomes a thin plate of cured resin having a thickness of 20 μm. Next, the obtained resin thin plate is separated into pieces of the size of the first resin substrate 3, the second resin substrate 4, or the second resin base material 16 by a press, a laser, or a cutting machine. In addition, as for the thin board | plate of the resin hardened | cured as needed, the vertical and horizontal dimension is good also as an integer multiple of a piece. In addition, an inorganic filler may not be added to the mixture of materials depending on the use. In this way, the first adhesive member 151 is manufactured.

一方、図4(c)、(d)に示すシート部材5用に第2の接着部材152を作製する方法は、次の通りである。   On the other hand, a method for producing the second adhesive member 152 for the sheet member 5 shown in FIGS. 4C and 4D is as follows.

まず、材料を混合した上記混合物を通過させるローラーの隙間を40μmの均一な隙間に設定しておき、上記のローラー温度より低温下でローラー内に混合物を注入する。これによって半硬化樹脂の薄板を得る。その後、第2の樹脂基材16の開口部10と対応する領域に、開口部より小さい凸領域が形成できる成形金型でプレスすることにより、図4(c)、(d)に示す、中央部分がその他の部分より厚く形成された第2の接着部材152が作製される。なお、成形金型温度は40℃以上120℃以下の温度に維持する。   First, the gap of the roller through which the mixture mixed with the material passes is set to a uniform gap of 40 μm, and the mixture is injected into the roller at a temperature lower than the roller temperature. Thus, a thin plate of semi-cured resin is obtained. Then, by pressing with a molding die capable of forming a convex region smaller than the opening in the region corresponding to the opening 10 of the second resin base material 16, the center shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d) A second adhesive member 152 having a portion formed thicker than the other portions is manufactured. The mold temperature is maintained at a temperature of 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

以上の方法で、シート部材5に用いられる第1の接着部材151および第2の接着部材152とが作製できる。なお、樹脂基板の積層時に、第2の樹脂基材16の両面に厚みが均一な接着部材を貼り付けてもよく、第2の樹脂基材16の両面に中央部の厚みが他の部分より厚い接着部材を貼り付けてもよい。   With the above method, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 used for the sheet member 5 can be manufactured. In addition, at the time of lamination | stacking of a resin substrate, you may affix an adhesive member with uniform thickness on both surfaces of the 2nd resin base material 16, and the thickness of a center part is on both surfaces of the 2nd resin base material 16 from another part. A thick adhesive member may be attached.

次に、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の上に半導体チップ2を実装する工程について説明する。   Next, a process for mounting the semiconductor chip 2 on the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 will be described.

半導体チップ2の実装は、半導体チップ2の電極バンプ28と第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の半導体素子接続端子11とを、例えば半田や導電性樹脂を用いて接合する。ここには示さないが、半導体チップ2の裏面を樹脂基板に対向させ、ワイヤーボンディングによって半導体チップ2と半導体素子接続端子11とを接続してもよい。さらに、半導体チップ2に封止樹脂24を塗布して硬化させ、接合後の隙間部分を埋める。これにより、半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とが作製される。この後、電気的検査とバーンイン試験を行えば、通常のパッケージされた半導体素子と同様の信頼性を有する半導体素子を得ることができる。   For mounting the semiconductor chip 2, the electrode bumps 28 of the semiconductor chip 2 and the semiconductor element connection terminals 11 of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 are joined using, for example, solder or conductive resin. Although not shown here, the back surface of the semiconductor chip 2 may be opposed to the resin substrate, and the semiconductor chip 2 and the semiconductor element connection terminal 11 may be connected by wire bonding. Furthermore, the sealing resin 24 is applied to the semiconductor chip 2 and cured to fill the gap portion after joining. Thereby, the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted are produced. Thereafter, if an electrical inspection and a burn-in test are performed, a semiconductor element having the same reliability as that of a normal packaged semiconductor element can be obtained.

次に、半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とをシート部材5により積層一体化する工程について、図9を用いて説明する。図9は、図1に示す第1の実施形態に係る半導体モジュールを分解して示した図である。同図では、説明を容易にするために第1の樹脂基板3を1段目第1の樹脂基板31、2段目第1の樹脂基板32および3段目第1の樹脂基板33と、区別してよぶ。また、シート部材5を構成する第2の樹脂基材16についても同様に、1段目第2の樹脂基材51、2段目第2の樹脂基材52および3段目第2の樹脂基材53と、区別してよぶ。さらに、第1の接着部材151および第2の接着部材152についても同様に、1段目第1の接着部材251、2段目第1の接着部材252、3段目第1の接着部材253、1段目第2の接着部材351、2段目第2の接着部材352および3段目第2の接着部材353と区別してよぶ。   Next, a process of stacking and integrating the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted using the sheet member 5 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an exploded view of the semiconductor module according to the first embodiment shown in FIG. In the figure, the first resin substrate 3 is divided into a first-stage first resin substrate 31, a second-stage first resin substrate 32, and a third-stage first resin substrate 33 for easy explanation. I ’ll call it apart. Similarly, for the second resin base material 16 constituting the sheet member 5, the first-stage second resin base material 51, the second-stage second resin base material 52, and the third-stage second resin base material. This is distinguished from the material 53. Further, similarly for the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152, the first-stage first adhesive member 251, the second-stage first adhesive member 252, the third-stage first adhesive member 253, The first-stage second adhesive member 351, the second-stage second adhesive member 352, and the third-stage second adhesive member 353 are distinguished from each other.

図9に示すように、最下段に第2の樹脂基板4を配置し、第2の樹脂基板4の上に順次1段目第2の接着部材351、1段目第2の樹脂基材51、1段目第1の接着部材251、1段目第1の樹脂基板31を配置し、以降交互に2段目第2の接着部材352、2段目第2の樹脂基材52、2段目第1の接着部材252、2段目第1の樹脂基板32、3段目第2の接着部材353、3段目第2の樹脂基材53、3段目第1の接着部材253、および3段目第1の樹脂基板33を配置する。   As shown in FIG. 9, the second resin substrate 4 is arranged at the lowermost stage, and the first-stage second adhesive member 351 and the first-stage second resin base material 51 are sequentially arranged on the second resin board 4. The first-stage first adhesive member 251 and the first-stage first resin substrate 31 are arranged, and thereafter the second-stage second adhesive member 352, the second-stage second resin base material 52, and the second-stage second resin base material 52 First-stage adhesive member 252, second-stage first resin substrate 32, third-stage second adhesive member 353, third-stage second resin base material 53, third-stage first adhesive member 253, and A third-stage first resin substrate 33 is arranged.

この時、それぞれの第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4に実装された半導体チップ2が、それぞれの上面に位置するように配置する。そして、それぞれのシート部材5を構成する第2の樹脂基材16の開口部10に半導体チップ2が収容されるように、それぞれの第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とを配置する。また、それぞれの第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4の接続用ランド13は、シート部材5を構成する第2の樹脂基材16の第2の埋め込み導体9の突起部310と正確に位置合せを行う。   At this time, the semiconductor chip 2 mounted on each of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 is arranged so as to be positioned on the upper surface of each. And each 1st resin substrate 3 and 2nd resin substrate 4 are arrange | positioned so that the semiconductor chip 2 may be accommodated in the opening part 10 of the 2nd resin base material 16 which comprises each sheet | seat member 5. To do. Further, the connecting lands 13 of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 are accurately connected to the protrusions 310 of the second embedded conductor 9 of the second resin base material 16 constituting the sheet member 5. Align to.

次に、各構成部材を以上のように配置して、それぞれを密着させた後、大気中で該積層体に対して加熱および加圧を行う。   Next, after each component member is arranged as described above and brought into close contact with each other, the laminate is heated and pressurized in the atmosphere.

これにより、1段目から3段目までに設けられた各接着部材が軟化し、第2の樹脂基板4と1段目第1の樹脂基板31から3段目第1の樹脂基板33までの樹脂基板が接着する。さらに、加圧および加熱によって両端部が突起部310となっている第2の埋め込み導体9が第2の樹脂基材16の上面および下面に配置されて軟化している第1の接着部材151と第2の接着部材152を突き抜ける。そのため、第2の埋め込み導体9は、第2の樹脂基板4、1段目第1の樹脂基板31、2段目第1の樹脂基板32、および3段目第1の樹脂基板33のそれぞれに設けられた接続用ランド13と機械的に接触し、電気的接続が行われる。   As a result, the adhesive members provided from the first stage to the third stage soften, and the second resin substrate 4 and the first stage first resin substrate 31 to the third stage first resin substrate 33 are softened. The resin substrate adheres. Furthermore, the first embedded member 151 is softened by being placed on the upper surface and the lower surface of the second resin base material 16 with the second embedded conductor 9 having both end portions formed as protrusions 310 by pressurization and heating. It penetrates through the second adhesive member 152. Therefore, the second buried conductor 9 is provided on each of the second resin substrate 4, the first-stage first resin substrate 31, the second-stage first resin substrate 32, and the third-stage first resin substrate 33. Electrical contact is made by mechanical contact with the provided connection lands 13.

これと同時に、第1の接着部材151および第2の接着部材152が流動して第2の樹脂基材16の開口部10内に配置される半導体チップ2の側面および上面(主面に対向する面)を覆うとともに、第1の接着部材151および第2の接着部材152が開口部10内を充填する。すなわち、加圧・加熱することにより、第1の接着部材151と第2の接着部材152が軟化するとともに半硬化状の導電性ペーストが圧縮されて貫通孔中に密に充填され、かつ接続用ランド13との良好な接触が生じ、低抵抗の接続が達成される。所定時間、加圧・加熱を行った後に積層体を冷却して取り出せば、半導体チップ2が両接着部材で覆われて積層一体化された多段構成の半導体モジュールが得られる。   At the same time, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 flow and the side surface and the upper surface of the semiconductor chip 2 disposed in the opening 10 of the second resin base material 16 (opposite the main surface). The first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 fill the opening 10. That is, by applying pressure and heating, the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 are softened, and the semi-cured conductive paste is compressed and densely filled in the through hole, and for connection. Good contact with the lands 13 occurs and a low resistance connection is achieved. If the laminated body is cooled and taken out after pressurizing and heating for a predetermined time, a multi-stage semiconductor module in which the semiconductor chip 2 is covered and integrated with both adhesive members is obtained.

また、上記多段構成において、1段目第2の樹脂基材51、2段目第2の樹脂基材52、3段目第2の樹脂基材53の各樹脂基材は、その両面に予め1段目第1の接着部材251と1段目第2の接着部材351、2段目第1の接着部材252と2段目第2の接着部材352、3段目第1の接着部材253と3段目第2の接着部材353が、それぞれ第2の埋め込み導体9の突起部310を除いて貼り付けられていてもよい。また片面だけに接着部材を貼り付けた樹脂基材を使用してもよい(図示せず)。   In the multi-stage configuration, each of the first-stage second resin base 51, the second-stage second resin base 52, and the third-stage second resin base 53 is preliminarily formed on both surfaces. First-stage first adhesive member 251, first-stage second adhesive member 351, second-stage first adhesive member 252, second-stage second adhesive member 352, third-stage first adhesive member 253, The third-stage second adhesive member 353 may be affixed except for the protrusion 310 of the second embedded conductor 9. Moreover, you may use the resin base material which affixed the adhesive member only on one side (not shown).

この後、第2の樹脂基板4の下面のランドに半田ボール17を接合すれば、マザーボードに実装可能な多段構成の半導体モジュール1が得られる。上述した本実施形態の半導体モジュール1の製造方法によれば、第2の樹脂基板を厚くしているので、多段構成の半導体モジュール1としたときおよびマザーボードに実装するときにもそりが生じにくくなるとともに、半導体チップ2が第1の接着部材151および第2の接着部材152で覆われるので耐湿性および機械環境信頼性のよい実装が可能となる。なお、ここでは第1の樹脂基板3がモジュールあたり3個積層される例を示したが、さらに多数個積層されていてもよい。   Thereafter, when the solder balls 17 are joined to the lands on the lower surface of the second resin substrate 4, the multi-stage semiconductor module 1 that can be mounted on the mother board is obtained. According to the manufacturing method of the semiconductor module 1 of the present embodiment described above, since the second resin substrate is thickened, warpage is less likely to occur when the multi-stage semiconductor module 1 is mounted and mounted on the motherboard. At the same time, since the semiconductor chip 2 is covered with the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152, mounting with good moisture resistance and mechanical environment reliability is possible. Here, an example is shown in which three first resin substrates 3 are stacked per module, but a larger number may be stacked.

次に、上述の加熱および加圧による積層体の一体化工程において、第1の接着部材151およい第2の接着部材152が半導体チップ2の側面および上面を覆う様子をさらに詳細に説明する。   Next, the manner in which the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 cover the side surfaces and the upper surface of the semiconductor chip 2 in the above-described integration process of the laminated body by heating and pressurization will be described in more detail.

図10は、本実施形態の半導体モジュールの製造工程において、第1の接着部材151および第2の接着部材152が半導体チップ2の側面および上面を覆う様子を示す断面図である。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152 cover the side surface and the upper surface of the semiconductor chip 2 in the manufacturing process of the semiconductor module of the present embodiment.

まず、図10(a)に示すように、各構成部材の縦横位置を合わせながら最下段から順に、半導体チップ2が実装された第2の樹脂基板4、1段目第2の接着部材351、1段目第2の樹脂基材51、1段目第1の接着部材251、半導体チップ2が実装された1段目第1の樹脂基板31の順に積層する。   First, as shown in FIG. 10 (a), the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted, the first-stage second adhesive member 351, in order from the lowest level while aligning the vertical and horizontal positions of each component. The first-stage second resin base material 51, the first-stage first adhesive member 251, and the first-stage first resin substrate 31 on which the semiconductor chip 2 is mounted are laminated in this order.

次に、図10(b)に示すように、第2の樹脂基板4の半導体チップ2を実装した面に対向する面(下面)と1段目第1の樹脂基板31の半導体チップ2の実装面との間に圧力を加えつつ加熱を行う。本工程では、各構成部材同士が接触する位置まで加圧する。   Next, as shown in FIG. 10B, the surface (lower surface) opposite to the surface on which the semiconductor chip 2 of the second resin substrate 4 is mounted and the mounting of the semiconductor chip 2 on the first-stage first resin substrate 31. Heating is performed while applying pressure to the surface. In this step, pressure is applied to a position where the constituent members come into contact with each other.

次に、図10(c)に示すように、加熱により軟化した1段目第2の接着部材351が半導体チップ2の上面(主面に対向する面)と側面を覆って1段目第2の樹脂基材51の開口部10に充填され始めるとともに1段目第2の樹脂基材51の第2の埋め込み導体9の突起部310の一部が1段目第1の接着部材251と1段目第2の接着部材351の両接着部材中に進入する。   Next, as shown in FIG. 10C, the first-stage second adhesive member 351 softened by heating covers the upper surface (the surface facing the main surface) and the side surface of the semiconductor chip 2, and the first-stage second The opening portion 10 of the resin base material 51 begins to be filled and a part of the protrusion 310 of the second embedded conductor 9 of the first-stage second resin base material 51 is partly connected to the first-stage first adhesive members 251 and 1. It enters into both adhesive members of the second adhesive member 351 at the stage.

続いて、図10(d)に示すように、1段目第1の接着部材251と1段目第2の接着部材351とが半導体チップ2を完全に覆って1段目第2の樹脂基材51の開口部10を埋め終えるとともに、1段目樹脂基板3aに設けられた第2の埋め込み導体9の両端の突起部310が、それぞれ1段目第1の接着部材251と1段目第2の接着部材351の両接着部材を突き破って1段目第1の樹脂基板31と第2の樹脂基板4に設けられた接続用ランド13と機械的に接触する。これにより、これら接続用ランド13と第2の埋め込み導体9との間の電気的接続が行われる。これと同時に1段目第1の樹脂基板31と第2の樹脂基板4とが1段目第2の樹脂基材51を介して積層接着され、多段構成の半導体モジュールが得られる。上述した本実施形態の半導体モジュール1の製造方法によれば、第2の樹脂基板を厚くしているので、半導体モジュール1を多段構成にする場合やマザーボードに実装する場合にも反りが生じにくくなるとともに、半導体チップ2が第1の接着部材151および第2の接着部材152で覆われるので耐湿性および機械環境信頼性のよい実装が可能となる。   Subsequently, as shown in FIG. 10 (d), the first-stage first adhesive member 251 and the first-stage second adhesive member 351 completely cover the semiconductor chip 2, and the first-stage second resin substrate. The projections 310 at both ends of the second embedded conductor 9 provided on the first-stage resin substrate 3a are filled with the first-stage first adhesive member 251 and the first-stage first adhesive member 251 after the opening portion 10 of the material 51 is filled. Both adhesive members 351 of the second adhesive member 351 are pierced and mechanically contacted with the connection lands 13 provided on the first-stage first resin substrate 31 and the second resin substrate 4. Thereby, the electrical connection between the connection lands 13 and the second buried conductor 9 is performed. At the same time, the first-stage first resin substrate 31 and the second resin substrate 4 are laminated and bonded through the first-stage second resin base material 51 to obtain a multi-stage semiconductor module. According to the manufacturing method of the semiconductor module 1 of the present embodiment described above, since the second resin substrate is thickened, warping is less likely to occur even when the semiconductor module 1 has a multistage configuration or is mounted on a motherboard. At the same time, since the semiconductor chip 2 is covered with the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152, mounting with good moisture resistance and mechanical environment reliability is possible.

なお、第1の接着部材151と第2の接着部材152とを開口部10内に充填するには空気中で加圧・加熱すれば良いが、隙間無く完全に半導体チップ2を埋設するため真空中で加圧および加熱を行ってもよいし、あらかじめ樹脂基板に空気抜きの穴を設けることも有効である。   In order to fill the opening 10 with the first adhesive member 151 and the second adhesive member 152, it is sufficient to pressurize and heat in the air. However, in order to completely embed the semiconductor chip 2 without a gap, a vacuum is used. The pressurization and heating may be carried out, and it is also effective to provide a vent hole in the resin substrate in advance.

なお、図4(c)、(d)に示す、中央部分を厚くした接着部材を用いた場合には、厚みが均一な接着部材を用いる場合に比べて開口部10をより確実に充填することができる。   4C and 4D, when the adhesive member having a thick central portion is used, the opening 10 is filled more reliably than when an adhesive member having a uniform thickness is used. Can do.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る多段構成の半導体モジュール100について、図11から図14を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a multistage semiconductor module 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

−半導体モジュールの構成−
図11は、本実施形態の多段構成の半導体モジュール100の全体構成を示す概略斜視図であり、図12は、図11に示すXII-XII線に沿って本実施形態の多段構成半導体モジュールを切断したときの断面図である。なお、これらの図においては、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状とは異なる。また、埋め込み導体や外部接続用の外部接続端子の個数や形状も実際の形状とは異なり、図示しやすい形状としている。これは、以後の図面でも同様である。なお、図11および図12において、第1の実施形態と同じ部材については図1および図2と同一の符号を付している。
−Structure of semiconductor module−
FIG. 11 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the multi-stage semiconductor module 100 of the present embodiment. FIG. 12 is a sectional view of the multi-stage semiconductor module of the present embodiment taken along the line XII-XII shown in FIG. It is sectional drawing when doing. In these figures, the thickness, length, etc. of each figure differ from the actual shape from the viewpoint of drawing. Also, the number and shape of the embedded conductors and external connection terminals for external connection are different from actual shapes, and are easy to show. The same applies to the subsequent drawings. 11 and 12, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

本実施形態の多段構成の半導体モジュール100が第1の実施形態の多段構成半導体モジュールと異なるのは、樹脂基板の積層工程でシート部材5の下面にあらかじめ接着された接着層(第2の接着部材)15が設けられている点である。   The multi-stage semiconductor module 100 of the present embodiment is different from the multi-stage semiconductor module 100 of the first embodiment in that an adhesive layer (second adhesive member) previously bonded to the lower surface of the sheet member 5 in the resin substrate laminating process. ) 15 is provided.

図11および図12に示すように、本実施形態の半導体モジュール100は、上面に半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3とシート部材5とを交互に積層することで形成されている。さらに、半導体モジュール100においては、最下段に用いる樹脂基板(第2の樹脂基板4)の厚みを他の樹脂基板より厚くするとともに、第2の樹脂基板4の下面に外部接続端子となる半田ボール17が設けられている。半導体モジュール100は、これら第1の樹脂基板3、第2の樹脂基板4およびシート部材5を積層し、加熱と加圧により一体化した構造を有している。本実施形態の例では、半導体モジュール100中に複数の第1の樹脂基板3がシート部材5と共に積層されている。また、本実施形態の半導体モジュール100では、半導体チップ2の上面(裏面、すなわち主面に対向する面)および側面がシート部材5の一部である第1の接着部材151で覆われている。第2の接着部材が半導体チップ2を覆っていない点が第1の実施形態の半導体モジュールとは異なっている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the semiconductor module 100 of the present embodiment is formed by alternately laminating the first resin substrate 3 and the sheet member 5 on which the semiconductor chip 2 is mounted on the upper surface. . Furthermore, in the semiconductor module 100, the thickness of the resin substrate (second resin substrate 4) used in the lowermost layer is made thicker than other resin substrates, and solder balls serving as external connection terminals on the lower surface of the second resin substrate 4 17 is provided. The semiconductor module 100 has a structure in which the first resin substrate 3, the second resin substrate 4, and the sheet member 5 are laminated and integrated by heating and pressing. In the example of this embodiment, a plurality of first resin substrates 3 are laminated together with the sheet member 5 in the semiconductor module 100. In the semiconductor module 100 of the present embodiment, the upper surface (back surface, ie, the surface facing the main surface) and side surfaces of the semiconductor chip 2 are covered with the first adhesive member 151 that is a part of the sheet member 5. The difference from the semiconductor module of the first embodiment is that the second adhesive member does not cover the semiconductor chip 2.

本実施形態の半導体モジュールの構造について、さらに詳細に説明する。   The structure of the semiconductor module of this embodiment will be described in further detail.

本実施形態の半導体モジュール100に用いる第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の構造は、第1の実施の形態と同様であるので、ここでは省略する。   Since the structures of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 used in the semiconductor module 100 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, they are omitted here.

次に、シート部材5は、中央領域に半導体チップ2を収容可能な開口部10が形成された第2の樹脂基材16と、第2の樹脂基材16内の、第1の樹脂基板3に設けられた第1の埋め込み導体7と一致する位置に埋め込まれた導電性樹脂材料からなる第2の埋め込み導体9と、中央領域に半導体チップ2を収容し得る開口部10が形成され、第2の樹脂基材16の下面上に設けられた接着層15と、第2の樹脂基材16の上面上に配置され、中央部分が半導体チップ2の上面および側面を覆い、且つ開口部10を充填する第1の接着部材151とを有している。   Next, the sheet member 5 includes a second resin base material 16 in which an opening 10 capable of accommodating the semiconductor chip 2 is formed in the central region, and the first resin substrate 3 in the second resin base material 16. A second embedded conductor 9 made of a conductive resin material embedded in a position corresponding to the first embedded conductor 7 provided in the substrate, and an opening 10 capable of accommodating the semiconductor chip 2 in the center region. The adhesive layer 15 provided on the lower surface of the second resin base material 16 and the upper surface of the second resin base material 16 are disposed on the upper surface and the side surfaces of the semiconductor chip 2. And a first adhesive member 151 to be filled.

第1の接着部材151と接着層15とは、共に加熱により軟化して接着性を生じる材料からなっており、互いに同一の材料で構成されていてもよい。   The first adhesive member 151 and the adhesive layer 15 are both made of a material that is softened by heating and produces adhesiveness, and may be made of the same material.

第2の埋め込み導体9は、その両端が第2の樹脂基材16、第1の接着部材151および接着層15表面から所定の高さ突き出た構造の突起部310を有している。また、この第2の埋め込み導体9は積層前には半硬化状態であり、積層後の加圧と加熱により圧縮されて硬化するとともに、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の第1の埋め込み導体7と主として機械的に接触することにより電気的接続を生じる。このシート部材5を構成する第2の樹脂基材16の上面図は図5(a)と同様である。また、半導体モジュール100において、第1の樹脂基板3の下面(実装面に対向する面)とシート部材5の上面とを接着する第1の接着部材151は、第1の実施形態の第1の接着部材151と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、第1の接着部材151は、厚みが均一なものを用いてもよいし、中央部分のみ厚くなっているものを用いてもよい。   The second embedded conductor 9 has protrusions 310 having both ends protruding from the surfaces of the second resin base material 16, the first adhesive member 151, and the adhesive layer 15 at a predetermined height. Further, the second embedded conductor 9 is in a semi-cured state before lamination, and is compressed and cured by the pressure and heating after lamination, and the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 An electrical connection is made mainly by mechanical contact with one embedded conductor 7. A top view of the second resin base material 16 constituting the sheet member 5 is the same as FIG. In the semiconductor module 100, the first adhesive member 151 that bonds the lower surface (the surface facing the mounting surface) of the first resin substrate 3 and the upper surface of the sheet member 5 is the first adhesive member of the first embodiment. This is the same as the adhesive member 151, and the description is omitted here. The first adhesive member 151 may have a uniform thickness, or may have a thickness only at the center.

本実施形態の半導体モジュール100は、以上のような構成となっている。なお、第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4を構成する第1の樹脂基材8、およびシート部材5を構成する第2の樹脂基材16としては、ガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等の互いに同一の材料を使用してもよいが、第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とは、例えばガラスエポキシ樹脂を用い、シート部材5は、例えばアラミドエポキシ樹脂を用いる等、異なる材料を用いてもよい。なお、両者の平面的な外形寸法は同一とする。さらに、シート部材5に設けられる第1の接着部材151と接着層15とは、プリプレグ状のガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等からなっていてもよい。なお、平面的な外形寸法は樹脂基板と同一とする。   The semiconductor module 100 of this embodiment has the above configuration. In addition, as the 1st resin base material 8 which comprises the 1st resin substrate 3 and the 2nd resin substrate 4, and the 2nd resin base material 16 which comprises the sheet | seat member 5, glass epoxy resin or aramid epoxy resin However, the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 use, for example, a glass epoxy resin, and the sheet member 5 uses, for example, an aramid epoxy resin. Different materials may be used. Both planar external dimensions are the same. Further, the first adhesive member 151 and the adhesive layer 15 provided on the sheet member 5 may be made of a prepreg-like glass epoxy resin, an aramid epoxy resin, or the like. The planar external dimensions are the same as those of the resin substrate.

また、樹脂基板とシート部材5とを積層する前に、1段目第2の樹脂基材51、2段目第2の樹脂基材52、3段目第2の樹脂基材53の接着層15を備えない面(上面)に予め1段目第1の接着部材251、2段目第1の接着部材252、3段目第1の接着部材253が、それぞれ第2の埋め込み導体9の突起部310を除いて貼り付けられていてもよい(図示せず。符号は図9を参照)。   Further, before the resin substrate and the sheet member 5 are laminated, the adhesive layer of the first-stage second resin base 51, the second-stage second resin base 52, and the third-stage second resin base 53 The first-stage first adhesive member 251, the second-stage first adhesive member 252, and the third-stage first adhesive member 253 are respectively projected on the second embedded conductor 9 on the surface (upper surface) not provided with 15. It may be affixed except for the portion 310 (not shown, see FIG. 9 for symbols).

また、それぞれの第2の樹脂基材16の下面に接着部材を配置し、上面に積層工程前から貼り付けられた接着層15が設けられていてもよい(図示せず)。   In addition, an adhesive member may be disposed on the lower surface of each second resin base material 16 and an adhesive layer 15 attached to the upper surface before the lamination step may be provided (not shown).

上述した本実施形態の半導体モジュール100は、第1の実施形態に係る半導体モジュール1とほぼ同じ効果を発揮する。すなわち、本実施形態の半導体モジュールによれば、最下層に配置された第2の樹脂基板4を第1の樹脂基板3よりも厚く形成しているので、モジュールを多段構成としたときでも反りを非常に小さくできる。その上、本実施形態の半導体モジュールでは、第1の接着部材151および接着層15が半導体チップ2の側面および上面を覆っているため、開口部10内に配線材料を腐食させる水分、湿気、腐食性ガスなどが入りにくくなり、配線の断線による故障の発生を防ぐことができる。すなわち、本実施形態の半導体モジュール100は、従来の半導体モジュールに比べて耐湿性が高くなるとともに信頼性も向上している。そのため、半田ボール17を使用したマザーボードへの実装において不良が発生しにくくなり、低コストで信頼性の高い半導体モジュールを実現することができる。   The semiconductor module 100 of this embodiment described above exhibits substantially the same effect as the semiconductor module 1 according to the first embodiment. That is, according to the semiconductor module of the present embodiment, the second resin substrate 4 disposed in the lowermost layer is formed thicker than the first resin substrate 3, so that even when the module has a multi-stage configuration, warpage is caused. Can be very small. In addition, in the semiconductor module of the present embodiment, the first adhesive member 151 and the adhesive layer 15 cover the side surface and the upper surface of the semiconductor chip 2, so moisture, moisture, and corrosion that corrodes the wiring material in the opening 10. This makes it difficult for gasses to enter and prevents failures due to disconnection of wiring. That is, the semiconductor module 100 of the present embodiment has higher moisture resistance and improved reliability than the conventional semiconductor module. Therefore, it is difficult for defects to occur in mounting on the mother board using the solder balls 17, and a low-cost and highly reliable semiconductor module can be realized.

さらに、シート部材5を構成する剛性の高い第2の樹脂基材16の厚みが半導体チップ2より厚く形成される場合には、製造時に半導体チップ2に加わる荷重を低減できるので、半導体チップ2自体と半導体チップ2と樹脂基板との接続部に不良が発生することを防ぐことができる。   Furthermore, when the thickness of the highly rigid second resin base material 16 constituting the sheet member 5 is thicker than that of the semiconductor chip 2, the load applied to the semiconductor chip 2 during manufacturing can be reduced. It is possible to prevent a defect from occurring at the connection portion between the semiconductor chip 2 and the resin substrate.

−半導体モジュールの製造方法−
以下、それぞれ半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と樹脂基板の間に配置されたシート部材5とを積層一体化する工程について、図13と図14を用いて説明する。
-Semiconductor module manufacturing method-
Hereinafter, the steps of laminating and integrating the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted and the sheet member 5 disposed between the resin substrates will be described with reference to FIGS. 13 and 14. It explains using.

図13(a)〜(g)は、本実施形態の半導体モジュールに用いられるシート部材の製造方法を示す断面図であり、図14は、図11および図12に示す本実施形態の半導体モジュールを分解して示した図である。   FIGS. 13A to 13G are cross-sectional views showing a method for manufacturing a sheet member used in the semiconductor module of this embodiment, and FIG. 14 shows the semiconductor module of this embodiment shown in FIGS. 11 and 12. It is the figure shown disassembled.

まず、図13(a)に示すように、本実施形態のシート部材5の第2の樹脂基材16として、厚みが半導体チップ2より厚いガラス布エポキシ樹脂基板などを準備する。例えば、半導体チップ2の厚みが75μmである場合には、第2の樹脂基材16の厚みを約100μmとすることが望ましい。   First, as shown to Fig.13 (a), the glass cloth epoxy resin board | substrate etc. whose thickness is thicker than the semiconductor chip 2 are prepared as the 2nd resin base material 16 of the sheet | seat member 5 of this embodiment. For example, when the thickness of the semiconductor chip 2 is 75 μm, it is desirable that the thickness of the second resin base material 16 is about 100 μm.

次に、図13(b)に示すように、第2の樹脂基材16の片面にガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂によるプリプレグ接着層(接着層15)を形成する。この接着層15の厚みは20μm以上とする。   Next, as shown in FIG. 13B, a prepreg adhesive layer (adhesive layer 15) made of glass epoxy resin or aramid epoxy resin is formed on one surface of the second resin base material 16. The thickness of the adhesive layer 15 is 20 μm or more.

続いて、図13(c)に示すように、第2の樹脂基材16の両面にポリイミドやPET樹脂からなる耐熱性保護膜205を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 13C, a heat-resistant protective film 205 made of polyimide or PET resin is formed on both surfaces of the second resin base material 16.

次に、図13(d)に示すように、第2の樹脂基材16、接着層15および耐熱性保護膜205の所定の位置にレーザーで貫通孔90を形成する。また、これと同時に第2の樹脂基材16の中央領域に半導体チップ2を収容し得るサイズの開口部10を形成する。その後、耐熱性保護膜205を第2の樹脂基材16および接着層15から剥離する。   Next, as shown in FIG. 13 (d), through holes 90 are formed by laser at predetermined positions of the second resin base material 16, the adhesive layer 15, and the heat resistant protective film 205. At the same time, the opening 10 having a size capable of accommodating the semiconductor chip 2 is formed in the central region of the second resin base material 16. Thereafter, the heat-resistant protective film 205 is peeled off from the second resin base material 16 and the adhesive layer 15.

次いで、図13(e)に示すように、第2の樹脂基材16の上面および接着層15の下面のうち、平面的に見て貫通孔90と対応する位置上に孔を設けたマスキングフィルム21を貼る。この孔は、第2の埋め込み導体9の突起部310を形成するためのものである。その後、例えばスクリーン印刷法で貫通孔90に導電性ペーストを充填する。このとき、接着層15が形成された面には、反対側の面に形成されたものより薄いマスキングフィルム21を形成する。これにより、第2の埋め込み導体9の第2の樹脂基材16の上面側の突起部310と第2の樹脂基材16の下面側の突起部310の高さを同一にすることができる。ただし、突起部310の高さは第2の樹脂基材16の両面側で必ずしも一致する必要はなく、互いに異なっていてもよい。   Next, as shown in FIG. 13 (e), a masking film in which holes are provided at positions corresponding to the through holes 90 in a plan view on the upper surface of the second resin base material 16 and the lower surface of the adhesive layer 15. 21 is pasted. This hole is for forming the projection 310 of the second embedded conductor 9. Thereafter, the through-hole 90 is filled with a conductive paste by, for example, screen printing. At this time, a masking film 21 thinner than that formed on the opposite surface is formed on the surface on which the adhesive layer 15 is formed. Thereby, the height of the protrusion 310 on the upper surface side of the second resin base material 16 of the second embedded conductor 9 and the height of the protrusion 310 on the lower surface side of the second resin base material 16 can be made the same. However, the heights of the protrusions 310 are not necessarily the same on both sides of the second resin base material 16 and may be different from each other.

次に、図13(f)に示すように、貫通孔90およびマスキングフィルム21の孔に充填された導電性ペーストを加圧しながら加熱することにより、導電性ペーストの充填密度を高くして該導電性ペーストを電気的に低抵抗化するとともに半硬化状態にする。   Next, as shown in FIG. 13 (f), the conductive paste filled in the holes of the through holes 90 and the masking film 21 is heated while being pressurized, thereby increasing the filling density of the conductive paste and increasing the conductive paste. The conductive paste is electrically reduced in resistance and made into a semi-cured state.

次に、図13(g)に示すように、マスキングフィルム21を第2の樹脂基材16から剥がすと、シート部材5の片面に接着層15を有する第2の樹脂基材16が作製できる。なお、本工程の終了時には第2の埋め込み導体9は未だ半硬化状態であるので、加圧・加熱により圧縮されると同時に硬化する特性を有している。   Next, as shown in FIG. 13G, when the masking film 21 is peeled off from the second resin base material 16, the second resin base material 16 having the adhesive layer 15 on one surface of the sheet member 5 can be produced. Since the second embedded conductor 9 is still in a semi-cured state at the end of this step, it has a characteristic of being cured at the same time as being compressed by pressing and heating.

なお、半導体チップ2の各樹脂基板への実装方法、第2の樹脂基板4に半田ボール17を接続する方法などは第1の実施形態と同じであるので、ここでは省略する。   Note that the method for mounting the semiconductor chip 2 on each resin substrate, the method for connecting the solder balls 17 to the second resin substrate 4 and the like are the same as those in the first embodiment, and thus are omitted here.

シート部材5を上記の構成にすることにより、第1の実施形態の半導体モジュールで得られた利点に加えて構成部品点数が削減でき、製造コストを削減することができる。   By configuring the sheet member 5 as described above, in addition to the advantages obtained with the semiconductor module according to the first embodiment, the number of components can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

次に、半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と、片面に接着層15を備えた第2の樹脂基材16と第1の接着部材151とで構成されるシート部材5とを積層し、一体化する工程について図14を用いて説明する。図14では、説明を容易にするために、3つの第1の樹脂基板3を1段目第1の樹脂基板31、2段目第1の樹脂基板32および3段目第1の樹脂基板33と区別してよぶ。シート部材5を構成する第2の樹脂基材16についても同様に、1段目第2の樹脂基材51、2段目第2の樹脂基材52および3段目第2の樹脂基材53と区別してよぶ。また、第1の接着部材151についても同様に、1段目第1の接着部材251、2段目第1の接着部材252、3段目第1の接着部材253と区別してよぶ。   Next, the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted, the second resin base material 16 having the adhesive layer 15 on one side, and the first adhesive member 151 are configured. The process of laminating and integrating the sheet member 5 to be integrated will be described with reference to FIG. In FIG. 14, for ease of explanation, three first resin substrates 3 are divided into a first-stage first resin substrate 31, a second-stage first resin substrate 32, and a third-stage first resin substrate 33. I will distinguish it. Similarly for the second resin base material 16 constituting the sheet member 5, the first-stage second resin base material 51, the second-stage second resin base material 52, and the third-stage second resin base material 53. I will distinguish it. Similarly, the first adhesive member 151 is distinguished from the first-stage first adhesive member 251, the second-stage first adhesive member 252, and the third-stage first adhesive member 253.

図14に示すように、最下段に第2の樹脂基板4を配置し、その上に1段目第2の樹脂基材51、1段目第1の接着部材251、1段目第1の樹脂基板31を順番に配置し、以降交互に2段目第2の樹脂基材52、2段目第1の接着部材252、2段目第1の樹脂基板32、3段目第2の樹脂基材53、3段目第1の接着部材253、および3段目第1の樹脂基板33を順に配置する。   As shown in FIG. 14, the second resin substrate 4 is arranged at the lowest level, and the first level second resin base material 51, the first level first adhesive member 251, the first level first adhesive 1 The resin substrates 31 are arranged in order, and then the second-stage second resin base material 52, the second-stage first adhesive member 252, the second-stage first resin substrate 32, and the third-stage second resin alternately. The base material 53, the third-stage first adhesive member 253, and the third-stage first resin substrate 33 are sequentially arranged.

この時、複数の第1の樹脂基板3に実装された半導体チップ2のそれぞれと、第2の樹脂基板4に実装された半導体チップ2とが、平面的に見て互いにオーバーラップするように配置する。そして、第2の樹脂基材16の開口部10に半導体チップ2が収容されるように、各第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とを配置する。また、それぞれの第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4の接続用ランド13とが、シート部材5に設けられた第2の埋め込み導体9の突起部310と正確に接続されるように位置合せを行う。   At this time, each of the semiconductor chips 2 mounted on the plurality of first resin substrates 3 and the semiconductor chip 2 mounted on the second resin substrate 4 are arranged so as to overlap each other in plan view. To do. And each 1st resin substrate 3 and 2nd resin substrate 4 are arrange | positioned so that the semiconductor chip 2 may be accommodated in the opening part 10 of the 2nd resin base material 16. FIG. Further, the connection lands 13 of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 are accurately connected to the protrusions 310 of the second embedded conductor 9 provided on the sheet member 5. Perform alignment.

このような配置で樹脂基板およびシート部材5を積層して、各部材を密着させた後、大気中で積層体に対して加熱および加圧を行う。これにより、1段目から3段目までに設けられた各第1の接着部材151および各第2の樹脂基材16の片面に設けた接着層15が軟化し、第2の樹脂基板4と1段目第1の樹脂基板31から3段目第1の樹脂基板33までの各樹脂基板とを接着する。さらに、第2の樹脂基板4と1段目第1の樹脂基板31から3段目第1の樹脂基板33までの各接続用ランド13とを接続する。この際に、第2の埋め込み導体9の突起部310が第2の樹脂基材16の片側に配置されて軟化している第1の接着部材151を突き抜けて第1の埋め込み導体7と機械的に接触して電気的接続が形成される。また、これと同時に、第1の接着部材151が流動して第2の樹脂基材16の開口部10内に注入され、開口部10内に配置される半導体チップ2の上面および側面を覆うとともに開口部10に第1の接着部材151が充填される。   After laminating the resin substrate and the sheet member 5 in such an arrangement and bringing the members into close contact with each other, heating and pressurization are performed on the laminate in the atmosphere. As a result, the first adhesive members 151 provided from the first stage to the third stage and the adhesive layer 15 provided on one surface of each second resin base material 16 are softened, and the second resin substrate 4 and The resin substrates from the first-stage first resin substrate 31 to the third-stage first resin substrate 33 are bonded. Further, the second resin substrate 4 is connected to each connection land 13 from the first-stage first resin substrate 31 to the third-stage first resin substrate 33. At this time, the protruding portion 310 of the second embedded conductor 9 is disposed on one side of the second resin base material 16 and penetrates the softened first adhesive member 151 to mechanically connect with the first embedded conductor 7. To make an electrical connection. At the same time, the first adhesive member 151 flows and is injected into the opening 10 of the second resin base material 16 to cover the upper surface and side surfaces of the semiconductor chip 2 disposed in the opening 10. The opening 10 is filled with the first adhesive member 151.

すなわち、加圧・加熱することにより、第1の接着部材151が軟化するとともに半硬化状の導電性ペーストが圧縮されて貫通孔中に密に充填される。また、接続用ランド13との良好な接触が生じ、低抵抗の接続が形成される。所定時間、加圧および加熱を行った後に半導体モジュールを冷却して取り出せば、半導体チップ2が第1の接着部材151で覆われて積層一体化された多段構成の半導体モジュールが得られる。   That is, by applying pressure and heating, the first adhesive member 151 is softened, and the semi-cured conductive paste is compressed and densely filled in the through holes. Further, good contact with the connection land 13 occurs, and a low resistance connection is formed. If the semiconductor module is cooled and taken out after pressurizing and heating for a predetermined time, a semiconductor module having a multistage structure in which the semiconductor chip 2 is covered and integrated with the first adhesive member 151 is obtained.

上述した本実施形態の半導体モジュール100の製造方法によれば、第2の樹脂基板4を厚くしているので、多段構成の半導体モジュール1としたとき、およびマザーボードに実装するときにもそりが生じにくくなるとともに、半導体チップ2が第1の接着部材151で覆われるので耐湿性および機械環境信頼性を従来の半導体モジュールよりも向上させることができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor module 100 of the present embodiment described above, since the second resin substrate 4 is thickened, warpage occurs even when the multi-stage semiconductor module 1 is mounted and mounted on the motherboard. While becoming difficult, since the semiconductor chip 2 is covered with the first adhesive member 151, the moisture resistance and the mechanical environment reliability can be improved as compared with the conventional semiconductor module.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る多段構成の半導体モジュール110について、図15から図18を用いて説明する。
(Third embodiment)
A multi-stage semiconductor module 110 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図15は、第3の実施形態に係る半導体モジュールの全体構成を示す概略斜視図であり、図16は、図15に示すXVI-XVI線に沿って本実施形態の半導体モジュールを切断したときの断面図である。第1の実施形態および第2の実施形態に係る半導体モジュールと同一の部材には図1、2および図11、12と同一の符号を付しており、詳しい説明は省略する。   FIG. 15 is a schematic perspective view showing the entire configuration of the semiconductor module according to the third embodiment. FIG. 16 is a diagram when the semiconductor module of this embodiment is cut along the XVI-XVI line shown in FIG. It is sectional drawing. The same members as those of the semiconductor module according to the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1, 2, 11, and 12, and detailed description thereof is omitted.

−半導体モジュールの構造−
図15および図16に示すように、本実施形態の半導体モジュール110は、半導体チップ2が実装された第2の樹脂基板4と、半導体チップ2を収容する開口部10が形成されたシート部材5と半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3とが交互に複数回積層されてなり、第2の樹脂基板4上に配置された積層体とを備えている。樹脂基板の中で最下段に配置された第2の樹脂基板4は、第1の樹脂基板3よりも厚くなっている。また、第2の樹脂基板4の下面には、マザーボード(図示せず)に接続するための外部接続端子となる半田ボール17が設けられている。そして、第2の樹脂基板4および第1の樹脂基板3はシート部材5の一部である接着層15によって接着され、一体化されている。
−Structure of semiconductor module−
As shown in FIGS. 15 and 16, the semiconductor module 110 of the present embodiment includes a sheet member 5 in which a second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted and an opening 10 that accommodates the semiconductor chip 2 is formed. And the first resin substrate 3 on which the semiconductor chip 2 is mounted are alternately laminated a plurality of times, and a laminated body disposed on the second resin substrate 4 is provided. The second resin substrate 4 arranged at the lowest stage among the resin substrates is thicker than the first resin substrate 3. Also, solder balls 17 serving as external connection terminals for connection to a mother board (not shown) are provided on the lower surface of the second resin substrate 4. The second resin substrate 4 and the first resin substrate 3 are bonded and integrated by an adhesive layer 15 that is a part of the sheet member 5.

本実施形態の半導体モジュール110の特徴は、開口部10内に配置された各半導体チップ2の上面(裏面)および側面が、接着層15よりも低温で軟化する低応力樹脂320で覆われており、開口部10内が低応力樹脂320により充填されていることにある。   The feature of the semiconductor module 110 of this embodiment is that the upper surface (back surface) and side surfaces of each semiconductor chip 2 disposed in the opening 10 are covered with a low stress resin 320 that is softened at a lower temperature than the adhesive layer 15. The opening 10 is filled with the low-stress resin 320.

本実施形態の半導体モジュールの構造について、さらに詳細に説明する。   The structure of the semiconductor module of this embodiment will be described in further detail.

本実施形態の半導体モジュール110に用いる第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の構造は、第1の実施の形態と同様でありここでは省略する。   The structure of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 used in the semiconductor module 110 of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and is omitted here.

次に、シート部材5は、中央領域に半導体チップ2を収容可能な開口部10が形成された第2の樹脂基材16と、第2の樹脂基材16内の、第1の樹脂基板3に設けられた第1の埋め込み導体7と一致する位置に埋め込まれた導電性樹脂材料からなる第2の埋め込み導体9と、中央領域に半導体チップ2を収容し得る開口部10が形成され、第2の樹脂基材16の上面および下面上に設けられた接着層15とを有している。   Next, the sheet member 5 includes a second resin base material 16 in which an opening 10 capable of accommodating the semiconductor chip 2 is formed in the central region, and the first resin substrate 3 in the second resin base material 16. A second embedded conductor 9 made of a conductive resin material embedded in a position corresponding to the first embedded conductor 7 provided in the substrate, and an opening 10 capable of accommodating the semiconductor chip 2 in the center region. 2 and the adhesive layer 15 provided on the upper surface and the lower surface of the resin base material 16.

また、上述のように、半導体チップ2のうち最上段に配置されたものを除く半導体チップ2の上面および側面は、低応力樹脂320によって覆われている。低応力樹脂320は、接着層15よりも低温で軟化し、且つ常温での剛性が接着層15よりも小さい材料からなる。低応力樹脂320の材料としては、例えばエポキシ樹脂やブタジエン系樹脂、およびこれらの樹脂を他の低温軟化型低応力樹脂を用いて変成した樹脂などが用いられる。低応力樹脂320は、積層工程においてシート部材5上に配置される。積層前のシート部材5では、低応力樹脂320の厚みは、第2の樹脂基材16の厚みより薄くすることが好ましい。   Further, as described above, the upper surface and side surfaces of the semiconductor chip 2 except the semiconductor chip 2 disposed at the uppermost stage are covered with the low stress resin 320. The low-stress resin 320 is made of a material that softens at a lower temperature than the adhesive layer 15 and has a lower rigidity than the adhesive layer 15 at room temperature. As a material of the low stress resin 320, for example, an epoxy resin, a butadiene resin, or a resin obtained by modifying these resins with another low-temperature softening type low stress resin is used. The low stress resin 320 is disposed on the sheet member 5 in the laminating process. In the sheet member 5 before lamination, the thickness of the low stress resin 320 is preferably thinner than the thickness of the second resin base material 16.

また、シート部材5のうち第2の埋め込み導体9は、その両端が第2の樹脂基材16および接着層15から突き出た突起部310となっており、製造時の積層工程前には半硬化状態となっている。第2の埋め込み導体9は、製造工程において加熱および加圧されることにより第1の埋め込み導体7と機械的に接触し、第1の埋め込み導体7および半導体チップ2上に設けられた半導体素子などと電気的に接続される。なお、本実施形態のシート部材5を構成する第2の樹脂基材16は、図5(a)に示す第1の実施形態の第2の樹脂基材と同じである。   In addition, the second embedded conductor 9 of the sheet member 5 has protrusions 310 protruding from the second resin base material 16 and the adhesive layer 15 at both ends, and is semi-cured before the lamination process at the time of manufacture. It is in a state. The second embedded conductor 9 is mechanically brought into contact with the first embedded conductor 7 by being heated and pressurized in the manufacturing process, and a semiconductor element or the like provided on the first embedded conductor 7 and the semiconductor chip 2. And electrically connected. In addition, the 2nd resin base material 16 which comprises the sheet | seat member 5 of this embodiment is the same as the 2nd resin base material of 1st Embodiment shown to Fig.5 (a).

以上の構成により、本実施形態の半導体モジュール110では、樹脂基板に実装された半導体チップ2に加わる応力を低減することができるので、半導体チップ2内での断線や接続不良の発生、および半導体チップ2と樹脂基板との間の接続不良の発生などを防ぐことができる。   With the above configuration, in the semiconductor module 110 of the present embodiment, the stress applied to the semiconductor chip 2 mounted on the resin substrate can be reduced, so that disconnection and connection failure in the semiconductor chip 2 occur, and the semiconductor chip Occurrence of poor connection between 2 and the resin substrate can be prevented.

なお、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4を構成する第1の樹脂基材8およびシート部材5を構成する第2の樹脂基材16は、ガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等の互いに同一の材料から構成されていてもよい。また、例えば第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4の材料をガラスエポキシ樹脂とし、シート部材5の材料をアラミドエポキシ樹脂とする等、これらの部材を互いに異なる材料で構成してもよい。なお、各樹脂基板とシート部材5の平面的な外形寸法は同一とする。さらに、シート部材5の第2の樹脂基材16と第1の樹脂基板3もしくは第2の樹脂基板4との接着にプリプレグ状のガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂等からなる接着層15を用いてもよい。   In addition, the 1st resin base material 8 which comprises the 1st resin substrate 3 and the 2nd resin substrate 4, and the 2nd resin base material 16 which comprises the sheet | seat member 5 are glass epoxy resin, an aramid epoxy resin, etc. You may be comprised from the mutually same material. In addition, for example, the material of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 may be glass epoxy resin, and the material of the sheet member 5 may be aramid epoxy resin. . The planar outer dimensions of each resin substrate and the sheet member 5 are the same. Further, an adhesive layer 15 made of a prepreg-like glass epoxy resin or an aramid epoxy resin is used for adhesion between the second resin base material 16 of the sheet member 5 and the first resin substrate 3 or the second resin substrate 4. Also good.

−半導体モジュールの製造方法−
以下、それぞれ半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と樹脂基板の間に配置されたシート部材5とを積層一体化する工程について、図17と図18を用いて説明する。
-Semiconductor module manufacturing method-
Hereinafter, the steps of laminating and integrating the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted and the sheet member 5 disposed between the resin substrates will be described with reference to FIGS. 17 and 18. It explains using.

図17(a)〜(g)は、本実施形態の半導体モジュールに用いられるシート部材の製造方法を示す断面図であり、図18は、図15および図16に示す本実施形態の半導体モジュールを分解して示した図である。   17 (a) to 17 (g) are cross-sectional views showing a method for manufacturing a sheet member used in the semiconductor module of this embodiment, and FIG. 18 shows the semiconductor module of this embodiment shown in FIGS. It is the figure shown disassembled.

まず、図17(a)に示すように、本実施形態のシート部材5に用いられる第2の樹脂基材16として、厚みが半導体チップ2より厚いガラス布エポキシ樹脂基板などを準備する。例えば、半導体チップ2の厚みが75μmである場合には、第2の樹脂基材16の厚みを約100μmとすることが望ましい。   First, as shown to Fig.17 (a), the glass cloth epoxy resin board | substrate etc. whose thickness is thicker than the semiconductor chip 2 are prepared as the 2nd resin base material 16 used for the sheet | seat member 5 of this embodiment. For example, when the thickness of the semiconductor chip 2 is 75 μm, it is desirable that the thickness of the second resin base material 16 is about 100 μm.

つぎに、図17(b)に示すように、第2の樹脂基材16の両面にガラスエポキシ樹脂やアラミドエポキシ樹脂を用いて作製されたプリプレグ接着層(接着層15)を形成する。この接着層15の厚みは20μm以上とする。   Next, as shown in FIG. 17B, a prepreg adhesive layer (adhesive layer 15) made using glass epoxy resin or aramid epoxy resin is formed on both surfaces of the second resin base material 16. The thickness of the adhesive layer 15 is 20 μm or more.

次に、図17(c)に示すように、第2の樹脂基材16の両面にポリイミドやPET樹脂からなる耐熱性保護膜205を形成する。   Next, as shown in FIG. 17C, a heat resistant protective film 205 made of polyimide or PET resin is formed on both surfaces of the second resin base material 16.

次に、図17(d)に示すように、第2の樹脂基材16、接着層15および耐熱性保護膜205の所定の位置にレーザーで貫通孔90を形成する。また、これと同時に第2の樹脂基材16の中央領域に半導体チップ2を収容し得るサイズの開口部10を形成する。その後、耐熱性保護膜205を接着層15から剥離する。   Next, as shown in FIG. 17D, through holes 90 are formed by laser at predetermined positions of the second resin base material 16, the adhesive layer 15, and the heat-resistant protective film 205. At the same time, the opening 10 having a size capable of accommodating the semiconductor chip 2 is formed in the central region of the second resin substrate 16. Thereafter, the heat resistant protective film 205 is peeled off from the adhesive layer 15.

次に、図17(e)に示すように、第2の樹脂基材16両面に形成された接着層15の上に、平面的に見て貫通孔90とオーバーラップする位置に孔が形成されたマスキングフィルム21を貼る。この孔は、第2の埋め込み導体9の突起部310を形成するためのものである。その後、例えばスクリーン印刷法で貫通孔90に導電性ペーストを充填する。   Next, as shown in FIG. 17E, a hole is formed on the adhesive layer 15 formed on both surfaces of the second resin base material 16 at a position overlapping the through-hole 90 in plan view. A masking film 21 is attached. This hole is for forming the projection 310 of the second embedded conductor 9. Thereafter, the through-hole 90 is filled with a conductive paste by, for example, screen printing.

次に、図17(f)に示すように、貫通孔90およびマスキングフィルム21の孔に充填された導電性ペーストを加圧しながら加熱することにより、充填密度を高くして該導電性ペーストを電気的に低抵抗化するとともに半硬化状態にする。   Next, as shown in FIG. 17 (f), the conductive paste filled in the through holes 90 and the holes of the masking film 21 is heated while being pressurized, so that the packing density is increased and the conductive paste is electrically charged. Thus, the resistance is lowered and the semi-cured state is obtained.

最後に、図17(g)に示すように、マスキングフィルム21を第2の樹脂基材16から剥がすと、シート部材5の両面に接着層15を有する第2の樹脂基材16が作製できる。なお、本工程の終了時には第2の埋め込み導体9は未だ半硬化状態であるので、加圧・加熱により圧縮されると同時に硬化する特性を有している。   Finally, as shown in FIG. 17G, when the masking film 21 is peeled off from the second resin base material 16, the second resin base material 16 having the adhesive layers 15 on both surfaces of the sheet member 5 can be produced. Since the second embedded conductor 9 is still in a semi-cured state at the end of this step, it has a characteristic of being cured at the same time as being compressed by pressing and heating.

なお、半導体チップ2の各樹脂基板への実装方法、第2の樹脂基板4に半田ボール17を接続する方法などは第1の実施形態と同じであるので、ここでは省略する。   Note that the method for mounting the semiconductor chip 2 on each resin substrate, the method for connecting the solder balls 17 to the second resin substrate 4 and the like are the same as those in the first embodiment, and thus are omitted here.

シート部材5を上記の構成とすることにより、図4(a)〜(d)に示すような接着部材を用いずに半導体モジュールを形成することができる。この場合、形状が半導体チップ2の形状に近い接着部材を別途設けていることにより、第1の実施形態の半導体モジュールに比べて接着部材を簡単に作成することができる。そのため、第1の実施形態の半導体モジュールで得られた利点に加えて接着部材の製造が容易となり、半導体モジュールの製造コストを削減することができる。   By setting the sheet member 5 to the above configuration, a semiconductor module can be formed without using an adhesive member as shown in FIGS. In this case, by separately providing an adhesive member whose shape is close to the shape of the semiconductor chip 2, the adhesive member can be easily created as compared with the semiconductor module of the first embodiment. Therefore, in addition to the advantages obtained with the semiconductor module of the first embodiment, the manufacture of the adhesive member is facilitated, and the manufacturing cost of the semiconductor module can be reduced.

次に、半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4と、両面に接着層15を備えた第2の樹脂基材16と低応力樹脂320とで構成されるシート部材5とを積層し、一体化する工程について図18を用いて説明する。図18では、説明を容易にするために、3つの第1の樹脂基板3を1段目第1の樹脂基板31、2段目第1の樹脂基板32および3段目第1の樹脂基板33とそれぞれ区別してよぶ。3箇所に設けられた低応力樹脂320も1段目低応力樹脂41、2段目低応力樹脂42および3段目低応力樹脂43と、それぞれ区別してよぶ。シート部材5に用いられる第2の樹脂基材16についても同様に、1段目第2の樹脂基材51、2段目第2の樹脂基材52および3段目第2の樹脂基材53と、それぞれ区別してよぶ。   Next, the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 on which the semiconductor chip 2 is mounted, the second resin base material 16 having the adhesive layer 15 on both surfaces, and the low stress resin 320 are configured. The process of laminating and integrating the sheet member 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 18, for ease of explanation, three first resin substrates 3 are divided into a first-stage first resin substrate 31, a second-stage first resin substrate 32, and a third-stage first resin substrate 33. I will distinguish them from each other. The low-stress resin 320 provided in three places is also distinguished from the first-stage low-stress resin 41, the second-stage low-stress resin 42, and the third-stage low-stress resin 43, respectively. Similarly for the second resin base material 16 used for the sheet member 5, the first-stage second resin base material 51, the second-stage second resin base material 52, and the third-stage second resin base material 53. I will distinguish them.

図18に示すように、最下段に第2の樹脂基板4を配置し、その上に1段目第2の樹脂基材51、1段目低応力樹脂41、1段目第1の樹脂基板31を順番に配置し、以降交互に2段目第2の樹脂基材52、2段目低応力樹脂42、2段目第1の樹脂基板32、3段目第2の樹脂基材53、3段目低応力樹脂43および3段目第1の樹脂基板33を配置する。   As shown in FIG. 18, the second resin substrate 4 is arranged at the lowermost stage, and the first-stage second resin base material 51, the first-stage low-stress resin 41, and the first-stage first resin board are arranged thereon. 31 are arranged in order, and then the second-stage second resin base material 52, the second-stage low-stress resin 42, the second-stage first resin substrate 32, the third-stage second resin base material 53, alternately, A third-stage low-stress resin 43 and a third-stage first resin substrate 33 are arranged.

この時、複数の第1の樹脂基板3に実装された半導体チップ2のそれぞれと、第2の樹脂基板4に実装された半導体チップ2とが、平面的に見て互いにオーバーラップするように配置する。そして、第2の樹脂基材16の開口部10に半導体チップ2が収容されるように、各第1の樹脂基板3と第2の樹脂基板4とを配置する。   At this time, each of the semiconductor chips 2 mounted on the plurality of first resin substrates 3 and the semiconductor chip 2 mounted on the second resin substrate 4 are arranged so as to overlap each other in plan view. To do. And each 1st resin substrate 3 and 2nd resin substrate 4 are arrange | positioned so that the semiconductor chip 2 may be accommodated in the opening part 10 of the 2nd resin base material 16. FIG.

次に、開口部10内に収納された半導体チップ2の上に、平面サイズが開口部10よりも小さく、接着層15よりも低温で軟化し、接着層15よりも剛性が低い材料からなるシート状の低応力樹脂320を載置する。   Next, a sheet made of a material having a planar size smaller than the opening 10, softened at a lower temperature than the adhesive layer 15, and lower in rigidity than the adhesive layer 15 on the semiconductor chip 2 accommodated in the opening 10. A low-stress resin 320 is placed.

そして、順次次の段の第1の樹脂基板3とシート部材5と低応力樹脂320とを配置する。また、それぞれの第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の接続用ランド13が、第2の樹脂基材16に埋め込まれた第2の埋め込み導体9の突起部310と正確に接続されるように位置合せを行う。   Then, the first resin substrate 3, the sheet member 5, and the low stress resin 320 in the next stage are sequentially arranged. Further, the connection lands 13 of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 are accurately connected to the protrusions 310 of the second embedded conductor 9 embedded in the second resin base material 16. Align so that

このような配置で樹脂基板およびシート部材5を積層して、各部材を密着させた後、大気中で積層体に対して加熱および加圧を行う。これにより、まず1段目から3段目までに設けられた低応力樹脂320が軟化し、続いて各樹脂基材の両面に接触された接着層15が軟化する。これによって、第2の樹脂基板4と1段目第1の樹脂基板31から3段目第1の樹脂基板33までが隣接する第2の樹脂基材に接着される。さらに、第2の樹脂基板4と1段目第1の樹脂基板31から3段目第1の樹脂基板33までの接続用ランド13と、第2の埋め込み導体9の突起部310とが機械的に接触して電気的接続が行われる。また、これと同時に、低応力樹脂320が流動して開口部10内に配置される半導体チップ2の上面および側面を覆うとともに、開口部10に低応力樹脂320が充填される。   After laminating the resin substrate and the sheet member 5 in such an arrangement and bringing the members into close contact with each other, heating and pressurization are performed on the laminate in the atmosphere. As a result, the low-stress resin 320 provided in the first to third stages is first softened, and then the adhesive layer 15 in contact with both surfaces of each resin base material is softened. Thus, the second resin substrate 4 and the first-stage first resin substrate 31 to the third-stage first resin substrate 33 are bonded to the adjacent second resin base material. Furthermore, the second resin substrate 4, the connection land 13 from the first-stage first resin substrate 31 to the third-stage first resin substrate 33, and the protrusion 310 of the second embedded conductor 9 are mechanically connected. An electrical connection is made in contact with. At the same time, the low stress resin 320 flows to cover the upper surface and side surfaces of the semiconductor chip 2 disposed in the opening 10, and the opening 10 is filled with the low stress resin 320.

すなわち、加圧・加熱することにより、接着層15が軟化するとともに半硬化状の導電性ペーストが圧縮されて貫通孔中に密に充填される。また、接続用ランド13との良好な接触が生じ、低抵抗の接続が達成される。所定時間、加圧および加熱を行った後に半導体モジュールを冷却して取り出せば、半導体チップ2が低応力樹脂320で覆われ、且つ半導体チップを搭載した複数の樹脂基板積層を一体化した多段構成の半導体モジュールが得られる。   That is, by applying pressure and heating, the adhesive layer 15 is softened, and the semi-cured conductive paste is compressed and densely filled into the through holes. Further, good contact with the connection land 13 occurs, and a low-resistance connection is achieved. If the semiconductor module is cooled and taken out after pressing and heating for a predetermined time, the semiconductor chip 2 is covered with the low-stress resin 320, and a plurality of resin substrate stacks on which the semiconductor chips are mounted are integrated. A semiconductor module is obtained.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る多段構成の半導体モジュールについて、図19を用いて説明する。図19は、第4の実施形態に係る半導体モジュールの全体構成を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
A multi-stage semiconductor module according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a semiconductor module according to the fourth embodiment.

同図に示すように、本実施形態の半導体モジュール125は、最上段に配置された第1の樹脂基板3と最下段に配置された第2の樹脂基板4とに実装した半導体チップ2a、2dが、他の第1の樹脂基板3に実装された半導体チップ2b、2cに比べて厚いことが特徴である。これに伴い、本実施形態の半導体モジュール125ではシート部材5のうち、下段側のシート部材5aの厚みも厚くなっている。これ以外の点については、第1の実施形態から第3の実施形態に係る半導体モジュール1、100、110と同じであるので説明を省略する。   As shown in the figure, the semiconductor module 125 of this embodiment includes semiconductor chips 2a and 2d mounted on a first resin substrate 3 arranged at the uppermost stage and a second resin substrate 4 arranged at the lowermost stage. However, it is characterized by being thicker than the semiconductor chips 2b and 2c mounted on the other first resin substrate 3. Accordingly, in the semiconductor module 125 of the present embodiment, the sheet member 5a on the lower side of the sheet member 5 is also thickened. Since the other points are the same as those of the semiconductor modules 1, 100, and 110 according to the first to third embodiments, the description thereof is omitted.

半導体モジュール125を上記の構成とすることにより、半導体チップ2a、2dの剛性が大きくなるのでモジュール化するときに反りを抑制することができる。また、加圧・加熱時に圧力が加わりやすい上段面と下段面の半導体チップ2a、2dを厚くしているので、半導体素子に圧力が加わってもクラック等を生じにくく、かつ耐湿性の高い多段構成の半導体モジュール125を実現することができる。   When the semiconductor module 125 is configured as described above, the rigidity of the semiconductor chips 2a and 2d is increased, so that warpage can be suppressed when the module is formed. In addition, since the upper and lower semiconductor chips 2a and 2d, on which pressure is easily applied during pressurization and heating, are made thicker, a multi-stage configuration that is resistant to cracks and high moisture resistance even when pressure is applied to the semiconductor element. The semiconductor module 125 can be realized.

(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る多段構成の半導体モジュール130について、図20を用いて説明する。図20は、第5の実施形態に係る半導体モジュール130の構成を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
A multi-stage semiconductor module 130 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor module 130 according to the fifth embodiment.

図20に示すように、本実施形態の半導体モジュール130は、第1の実施形態から第3の実施形態までの半導体モジュール1、100、110に対して、さらにモジュールの最上段に第1の樹脂基板3と平面的大きさが同じ剛性板22を貼り合わせた構成を特徴とする。   As shown in FIG. 20, the semiconductor module 130 of the present embodiment is further different from the semiconductor modules 1, 100, 110 of the first embodiment to the third embodiment in the first resin at the top of the module. A feature is that a rigid plate 22 having the same planar size as the substrate 3 is bonded.

すなわち、本実施形態の半導体モジュール130は、第1から第3の実施形態の半導体モジュールに、樹脂基板のうち最上段に設けられた第1の樹脂基板3の上に貼り付けられ、平面的に見て第1の樹脂基板3と同じ外形を有する樹脂基材23と、樹脂基材23上に貼り付けられ、第1の樹脂基板3と同じ外形を有し、熱伝導率が第1の樹脂基材8および第2の樹脂基材16よりも大きな剛性板22とをさらに備えている。   That is, the semiconductor module 130 of this embodiment is attached to the semiconductor module of the first to third embodiments on the first resin substrate 3 provided on the uppermost stage among the resin substrates, and is planarly viewed. A resin base material 23 having the same outer shape as the first resin substrate 3 as viewed, and affixed on the resin base material 23, having the same outer shape as the first resin substrate 3, and having a thermal conductivity of the first resin A rigid plate 22 larger than the base material 8 and the second resin base material 16 is further provided.

樹脂基材23と剛性板22とを貼り付ける方法として、樹脂基板とシート部材5とを積層する工程において、樹脂基材23と剛性板22とを他の部材と共に積層しておき加圧・加熱により他の部材と同時に一体化することができる。あるいは、第1〜第3の半導体モジュールを作製した後に、樹脂基材23および剛性板22を貼り付けてもよい。   As a method of adhering the resin base material 23 and the rigid plate 22, in the step of laminating the resin substrate and the sheet member 5, the resin base material 23 and the rigid plate 22 are laminated together with other members, and pressure and heating are performed. Can be integrated simultaneously with other members. Or after producing the 1st-3rd semiconductor module, you may affix the resin base material 23 and the rigid board 22. FIG.

剛性板22は、銅、鉄、アルミニウム、42アロイのように剛性が大きく、かつ熱伝導率の大きい金属で構成されていてもよいし、ジルコニアのようなセラミック材料、金属粉を含むプラスチック等で構成されていてもよい。   The rigid plate 22 may be made of a metal having high rigidity and high thermal conductivity such as copper, iron, aluminum, or 42 alloy, or a ceramic material such as zirconia, a plastic containing metal powder, or the like. It may be configured.

さらに、例えば第1の実施形態に係る半導体モジュール1に生じる反りを測定し、この反りをキャンセルするように剛性板22の材料や厚さを選択することもできる。あるいは、一定条件で半導体モジュールを作製する場合に、決まった方向に反りが生じることが予め分かっていれば、加圧・加熱するときに反りをキャンセルできるように設計した剛性板22を最上段に配置してから一緒に加圧・加熱してもよい。反りをキャンセルさせるためには、反り方向に応じて熱膨張係数の異なる材料と厚みを計算により求めればよい。これにより、反りを最小限に抑えた半導体モジュールを作製することができ、マザーボードと半田ボール17との接続不良の発生を抑えることができる。   Furthermore, for example, the warp generated in the semiconductor module 1 according to the first embodiment can be measured, and the material and thickness of the rigid plate 22 can be selected so as to cancel the warp. Alternatively, when a semiconductor module is manufactured under a certain condition, if it is known in advance that warpage occurs in a fixed direction, the rigid plate 22 designed so that the warpage can be canceled when pressing and heating is provided at the uppermost stage. You may pressurize and heat together after arranging. In order to cancel the warpage, a material and a thickness having different thermal expansion coefficients may be obtained by calculation according to the warp direction. As a result, a semiconductor module with minimal warpage can be produced, and the occurrence of poor connection between the mother board and the solder ball 17 can be suppressed.

このように、本実施形態の半導体モジュール130では、モジュール全体の反りが抑えられている上、剛性板22が設けられることによって加熱時のシート部材や樹脂基板に均一に熱が加わるようにすることができる。   Thus, in the semiconductor module 130 of this embodiment, the warpage of the entire module is suppressed, and the rigid plate 22 is provided so that heat is uniformly applied to the sheet member and the resin substrate during heating. Can do.

なお、半導体モジュール130内の半導体チップ2の厚みは全て同一であってもよいが、第2の樹脂基板4に実装された半導体チップ2を第1の樹脂基板3に実装された半導体チップ2よりも厚くすることもできる。この場合、モジュールの上部が剛性板22によって補強されるとともに、モジュールの下部も厚い半導体チップ2によって補強されるので、半導体モジュールの反りをさらに効果的に低減することが可能となる。   The semiconductor chips 2 in the semiconductor module 130 may all have the same thickness, but the semiconductor chip 2 mounted on the second resin substrate 4 is replaced by the semiconductor chip 2 mounted on the first resin substrate 3. Can also be thickened. In this case, since the upper part of the module is reinforced by the rigid plate 22 and the lower part of the module is also reinforced by the thick semiconductor chip 2, the warpage of the semiconductor module can be further effectively reduced.

図21は、本実施形態に係る多段構成の半導体モジュール130の変形例を示す断面図である。   FIG. 21 is a cross-sectional view showing a modification of the multi-stage semiconductor module 130 according to the present embodiment.

本変形例の半導体モジュール140は、第1の実施形態から第3の実施形態までの半導体モジュール1、100、110の最上段に配置される半導体チップ2が実装された第1の樹脂基板3に代えて、シート部材5に貼り合わされた剛性板22を備えていることが特徴である。この場合、剛性板22は、少なくとも表層部分が絶縁性を有するように設ける。この構成においても、反りをキャンセルする特性を有する材料を選択して剛性板22として用いることができる。   The semiconductor module 140 of this modification is formed on the first resin substrate 3 on which the semiconductor chip 2 arranged at the uppermost stage of the semiconductor modules 1, 100, 110 from the first embodiment to the third embodiment is mounted. Instead, a feature is that a rigid plate 22 bonded to the sheet member 5 is provided. In this case, the rigid plate 22 is provided so that at least the surface layer portion has insulating properties. Also in this configuration, a material having a characteristic of canceling the warp can be selected and used as the rigid plate 22.

(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態に係る多段構成の半導体モジュール170について、図22を参照して説明する。図22は、第6の実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
A multi-stage semiconductor module 170 according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to the sixth embodiment.

本実施形態の半導体モジュール170において、中央段に配置された第1の樹脂基板3a、3bの第1の埋め込み導体7aの径が、樹脂基板のうち最上段に配置された第1の樹脂基板3cおよび第2の樹脂基板4にそれぞれ設けられた第1の埋め込み導体7bの径よりも大きくなっている。   In the semiconductor module 170 of the present embodiment, the diameter of the first embedded conductors 7a of the first resin substrates 3a and 3b arranged at the center stage is the first resin substrate 3c arranged at the uppermost stage among the resin substrates. The diameter is larger than the diameter of the first embedded conductor 7b provided on the second resin substrate 4, respectively.

さらに、中央段のシート部材5cの第2の埋め込み導体9aの径も、(樹脂基板のうち)最下段に配置された第2の樹脂基板4の上に配置されるシート部材5b、最上段に配置された第1の樹脂基板3cの下に配置されるシート部材5dにそれぞれ設けられた第2の埋め込み導体9bの径に比べて大きくなっている。   Further, the diameter of the second embedded conductor 9a of the central-stage sheet member 5c is also the sheet member 5b disposed on the second resin substrate 4 disposed on the lowermost stage (among the resin substrates). The diameter is larger than the diameter of the second embedded conductor 9b provided on the sheet member 5d disposed under the disposed first resin substrate 3c.

各部材を積層して加熱および加圧する際、中央段付近のシート部材5や第1の樹脂基板3には圧力が加わりにくく、第1の埋め込み部材7や第2の埋め込み部材9を十分圧縮できない場合があった。本実施形態の半導体モジュールによれば、第1の樹脂基板3とシート部材5とを交互に積層し、最下段に第2の樹脂基板4を配置して、加熱と加圧によりこれらの部材を一体化する際に、中央段を含む埋め込み導体全体の電気抵抗を均一にすることができる。そのため、半導体モジュールの上段側および下段側に比べて半導体モジュールの中段部分への加圧や加熱が不十分になる場合が生じても、中段部分に設けられた埋め込み導体の抵抗を低くすることができる。また、これまでの実施形態の半導体モジュールと同様に半導体チップ2の上面および側面が接着層あるいは接着部材などで覆われているので、本実施形態の半導体モジュール170は、高い耐湿性を実現することができる。   When each member is stacked and heated and pressed, pressure is not easily applied to the sheet member 5 and the first resin substrate 3 near the center stage, and the first embedded member 7 and the second embedded member 9 cannot be sufficiently compressed. There was a case. According to the semiconductor module of the present embodiment, the first resin substrates 3 and the sheet members 5 are alternately laminated, the second resin substrate 4 is disposed at the bottom, and these members are heated and pressurized. When integrated, the electric resistance of the entire embedded conductor including the central stage can be made uniform. For this reason, even if the pressurization and heating to the middle part of the semiconductor module become insufficient compared to the upper and lower sides of the semiconductor module, the resistance of the embedded conductor provided in the middle part can be lowered. it can. Moreover, since the upper surface and the side surface of the semiconductor chip 2 are covered with an adhesive layer or an adhesive member as in the semiconductor modules of the previous embodiments, the semiconductor module 170 of the present embodiment realizes high moisture resistance. Can do.

(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係る多段構成半導体モジュールについて、図23から図25を参照して説明する。
(Seventh embodiment)
A multistage semiconductor module according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図23(a)、(b)は、第7の実施形態に係る半導体モジュールに用いられる第1の樹脂基板の上面および下面を示す図である。ここで、第1の樹脂基板300の上面は、半導体チップ2が搭載される面である。   FIGS. 23A and 23B are views showing the upper surface and the lower surface of the first resin substrate used in the semiconductor module according to the seventh embodiment. Here, the upper surface of the first resin substrate 300 is a surface on which the semiconductor chip 2 is mounted.

本実施形態の半導体モジュールは、図23に示すように、第1の樹脂基板300および第2の樹脂基板(図示せず)のうち、半導体チップ200が実装される中央領域に集中して半導体素子接続端子116が設けられていることが特徴である。   As shown in FIG. 23, the semiconductor module of the present embodiment concentrates on the central region of the first resin substrate 300 and the second resin substrate (not shown) where the semiconductor chip 200 is mounted. The connection terminal 116 is provided.

この配置に伴い、半導体素子接続端子116と接続用ランド131とを接続する配線120も第1の実施形態の半導体モジュール1で形成された配線とは異なっている。すなわち、図23(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体モジュールでは、配線120が樹脂基板の上面および下面の両側に形成されることで、半導体素子接続端子116をファインピッチとしながら、配線120が比較的粗いピッチで形成されている。   With this arrangement, the wiring 120 that connects the semiconductor element connection terminal 116 and the connection land 131 is also different from the wiring formed in the semiconductor module 1 of the first embodiment. That is, as shown in FIGS. 23A and 23B, in the semiconductor module of this embodiment, the wiring 120 is formed on both sides of the upper surface and the lower surface of the resin substrate, so that the semiconductor element connection terminals 116 are fine pitched. However, the wiring 120 is formed at a relatively coarse pitch.

図24(a)、(b)は、本実施形態の第1の樹脂基板に実装される半導体チップ200の平面図、および(a)に示す第1の樹脂基板のXXIVb-XXIVb線に沿った半導体チップの断面図である。同図に示すように、半導体チップ200の中央部に集中的に電極バンプ280が配置されており、長手方向の両端部に互いに高さの等しい補助突起330が設けられている。   24A and 24B are plan views of the semiconductor chip 200 mounted on the first resin substrate of the present embodiment, and along the line XXIVb-XXIVb of the first resin substrate shown in FIG. It is sectional drawing of a semiconductor chip. As shown in the figure, electrode bumps 280 are intensively arranged at the center of the semiconductor chip 200, and auxiliary protrusions 330 having the same height are provided at both ends in the longitudinal direction.

図25は、本実施形態の半導体チップ200を第1の樹脂基板300上に実装した状態を示す断面図である。同図に示すように、半導体チップ200を実装する際には、第1の樹脂基板300上に半導体チップ200を配置し、電極バンプ280と半導体素子接続端子116とを半田または導電性接着剤により接合する。この位置合せを行なうときに半導体チップ200の補助突起330があるため、半導体チップ200は傾くことがなく、第1の樹脂基板300との平行度を良好に保持した状態で接合することができる。さらに、この補助突起330を有することにより、半導体チップ200に荷重が加わってもクラック等の発生を防止することができる。   FIG. 25 is a cross-sectional view showing a state where the semiconductor chip 200 of this embodiment is mounted on the first resin substrate 300. As shown in the figure, when the semiconductor chip 200 is mounted, the semiconductor chip 200 is disposed on the first resin substrate 300, and the electrode bumps 280 and the semiconductor element connection terminals 116 are connected by solder or conductive adhesive. Join. Since there is the auxiliary protrusion 330 of the semiconductor chip 200 when this alignment is performed, the semiconductor chip 200 does not tilt and can be bonded while maintaining a good parallelism with the first resin substrate 300. Further, by providing the auxiliary protrusion 330, it is possible to prevent the occurrence of cracks or the like even when a load is applied to the semiconductor chip 200.

実装後、第1の樹脂基板300と半導体チップ200との隙間に無機フィラーを含んだ液状樹脂240を充填して封止する。第1の樹脂基板300の半導体素子接続端子116の近傍に予め貫通孔250を形成しておけば、実装後に裏面側から液状樹脂240を容易に注入することができる。なお、半導体チップ200の、補助突起330に対応する位置にダミー電極140を設けておけば、半導体チップ200と第1の樹脂基板300との平行度をより良好に保持することができる。また、液状樹脂240による封止は必ずしも必要ではなく省略することもできる。あるいは、液状樹脂240で封止し、さらに柔軟性のある樹脂材料を用いて補助突起330を含めた周辺部を封止してもよい。柔軟性を有する材料を用いれば、線膨張係数の差異による応力を吸収することができる。   After mounting, the gap between the first resin substrate 300 and the semiconductor chip 200 is filled with a liquid resin 240 containing an inorganic filler and sealed. If the through hole 250 is formed in the vicinity of the semiconductor element connection terminal 116 of the first resin substrate 300 in advance, the liquid resin 240 can be easily injected from the back surface side after mounting. In addition, if the dummy electrode 140 is provided in the position corresponding to the auxiliary protrusion 330 of the semiconductor chip 200, the parallelism between the semiconductor chip 200 and the first resin substrate 300 can be better maintained. Further, sealing with the liquid resin 240 is not always necessary and can be omitted. Alternatively, the peripheral portion including the auxiliary protrusion 330 may be sealed with a liquid resin 240 and further using a flexible resin material. If a material having flexibility is used, stress due to a difference in linear expansion coefficient can be absorbed.

なお、第1の樹脂基板300は、第1の樹脂基材80上に半導体素子接続端子116、接続用ランド131、配線120、ダミー電極140および第1の埋め込み導体7を有している。この第1の樹脂基板300、あるいは第1の樹脂基板300と同様にして作製した第2の樹脂基板(図示せず)と、この配置に対応する形状としたシート部材とを交互に積層して、加熱と加圧により一体化すると、本実施形態の半導体モジュールが完成する(図示せず)。   The first resin substrate 300 has a semiconductor element connection terminal 116, a connection land 131, a wiring 120, a dummy electrode 140, and a first embedded conductor 7 on a first resin base material 80. The first resin substrate 300 or a second resin substrate (not shown) produced in the same manner as the first resin substrate 300 and sheet members having a shape corresponding to this arrangement are alternately laminated. When integrated by heating and pressing, the semiconductor module of this embodiment is completed (not shown).

このようにして作製した本実施形態の多段構成の半導体モジュールは、半導体チップ200と第1の樹脂基板300および第2の樹脂基板(図示せず)との接合部の面積が小さく、且つ集中して配置されているので、半導体チップ200と第1の樹脂基板300(または第2の樹脂基板)との線膨張率の差により生じるバイメタル構造の反りを有効に抑制することができる。   The multi-stage semiconductor module according to the present embodiment manufactured in this way has a small area of the junction between the semiconductor chip 200, the first resin substrate 300, and the second resin substrate (not shown) and is concentrated. Therefore, it is possible to effectively suppress the warpage of the bimetal structure caused by the difference in linear expansion coefficient between the semiconductor chip 200 and the first resin substrate 300 (or the second resin substrate).

(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態に係る多段構成の半導体モジュールについて、図26を参照して説明する。図26は、本実施形態の半導体モジュールに用いられる第1の樹脂基板400の平面図である。
(Eighth embodiment)
A multi-stage semiconductor module according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a plan view of the first resin substrate 400 used in the semiconductor module of this embodiment.

同図に示すように、本実施形態の半導体モジュールでは、半導体チップ上に設けられた電極バンプと接続する第1の埋め込み導体132の径を他の第1の埋め込み導体7に比べて大きく形成していることが特徴である。ここで、電極バンプはあらかじめ設定されているものであり、例えば半導体チップの高速動作(例えば100MHz以上のデジタル信号のやりとり)が要求される入出力端子や電源端子、接地端子、アナログ端子等のことである。これらの端子は抵抗を低減するとともにインピーダンスを下げて安定化した線路を形成する必要がある。一方、電極バンプおよびこれに接続される配線は高密度に配置する必要があるので、他の端子については信号特性に合わせてできる限り配線、ビア径を小さくする必要がある。ここでは半導体チップの高速動作が要求される入出力端子や電源、接地端子、アナログ端子等に接続される電送線路を構成する第1の埋め込み導体(図示せず)の径と、その周囲に形成する接続用ランド131の径を大きくしている。   As shown in the figure, in the semiconductor module of the present embodiment, the diameter of the first embedded conductor 132 connected to the electrode bump provided on the semiconductor chip is formed larger than that of the other first embedded conductor 7. It is a feature. Here, the electrode bumps are set in advance, for example, input / output terminals, power supply terminals, ground terminals, analog terminals, etc. that require high-speed operation of the semiconductor chip (for example, exchange of digital signals of 100 MHz or higher). It is. These terminals need to form a stabilized line with reduced resistance and reduced impedance. On the other hand, since it is necessary to arrange the electrode bumps and the wiring connected thereto with high density, it is necessary to make the wiring and via diameters as small as possible for the other terminals in accordance with the signal characteristics. Here, the diameter of the first embedded conductor (not shown) constituting the transmission line connected to the input / output terminal, the power supply, the ground terminal, the analog terminal, etc., which requires high-speed operation of the semiconductor chip, and the periphery thereof The diameter of the connecting land 131 to be connected is increased.

また、図示していないが、これに対応するシート部材の第2の埋め込み導体の径も大きくしている。このような構成の第1の樹脂基板400と第2の樹脂基板4およびシート部材5とを、第1の実施形態の製造方法と同様にして積層し、加圧・加熱すれば、本実施形態の多段構成半導体モジュール(図示せず)が得られる。   Although not shown, the diameter of the second embedded conductor of the sheet member corresponding to this is also increased. If the first resin substrate 400, the second resin substrate 4 and the sheet member 5 having such a configuration are stacked in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment, and pressed and heated, this embodiment A multistage semiconductor module (not shown) is obtained.

本実施形態の半導体モジュールによれば、半導体チップの入出力端子を介して処理される信号の中で、高速動作の信号を送受信する電送線路や、アナログ信号を送受信する電送線路を必要とする場合、電送線路の一部を構成する第1の埋め込み導体および第2の埋め込み導体の径を大きくしているので電気信号を安定に送受信することができる。特に積層構成では積層された樹脂基板やシート部材の各々で、埋め込みのための穴径、導体径が異なるおそれや、埋め込み導体部での接合が不完全となるおそれ、反りによって接続抵抗がばらつくおそれなどがある。そのため、各層間でインピーダンスのばらつきや不整合による信号の反射が生じ、特性変動を生じる可能性があるが、本実施形態の半導体モジュールによれば、このような不具合を防止することができる。さらに、電送線路の抵抗成分を小さくできるので、ジュール熱によるモジュール内部の発熱を抑制することができる。   According to the semiconductor module of the present embodiment, among the signals processed through the input / output terminals of the semiconductor chip, a transmission line for transmitting / receiving a high-speed operation signal or a transmission line for transmitting / receiving an analog signal is required. Since the diameters of the first embedded conductor and the second embedded conductor constituting part of the transmission line are increased, it is possible to stably transmit and receive electrical signals. In particular, in laminated structures, the hole diameter and conductor diameter for embedding may be different for each of the laminated resin substrates and sheet members, the bonding at the embedded conductor portion may be incomplete, and the connection resistance may vary due to warping. and so on. For this reason, there is a possibility that signal reflection occurs due to impedance variation or mismatch between the respective layers, resulting in characteristic fluctuations. However, according to the semiconductor module of this embodiment, such a problem can be prevented. Furthermore, since the resistance component of the transmission line can be reduced, heat generation inside the module due to Joule heat can be suppressed.

なお、第1の実施形態から第8の実施形態までは、第1の樹脂基板400としてガラスエポキシ樹脂等を用いる例を主体にして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1の樹脂基板400、3、3a、3b、3c、300や第2の樹脂基板4の第1の樹脂基材8、あるいはシート部材5の第2の樹脂基材16として、70重量%〜95重量%の無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物を用いてもよい。このような材料を用いることにより、樹脂基板の熱膨張係数を半導体チップに近づけることができるので、そりの抑制に効果的である。   In the first embodiment to the eighth embodiment, an example in which a glass epoxy resin or the like is used as the first resin substrate 400 has been mainly described, but the present invention is not limited to this. For example, the weight of the first resin substrate 400, 3, 3a, 3b, 3c, 300, the first resin substrate 8 of the second resin substrate 4, or the second resin substrate 16 of the sheet member 5 is 70 weight. A mixture containing% to 95% by weight of an inorganic filler and a thermosetting resin may be used. By using such a material, the thermal expansion coefficient of the resin substrate can be brought close to that of the semiconductor chip, which is effective in suppressing warpage.

(第9の実施形態)
以下、本発明の第9の実施形態に係る多段構成の半導体モジュール160について、図27から図29を用いて説明する。
(Ninth embodiment)
A multi-stage semiconductor module 160 according to a ninth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図27は、本実施形態の多段構成の半導体モジュール160の断面図である。なお、これらの図においては、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状とは異なる。また、埋め込み導体や外部接続用の外部接続端子の個数や形状も実際の形状とは異なり、図示しやすい形状としている。   FIG. 27 is a cross-sectional view of the multi-stage semiconductor module 160 of the present embodiment. In these figures, the thickness, length, etc. of each figure differ from the actual shape from the viewpoint of drawing. Also, the number and shape of the embedded conductors and external connection terminals for external connection are different from actual shapes, and are easy to show.

本実施形態の半導体モジュール160は、半導体チップ210が実装された第1の樹脂基板3とシート部材5とを交互に積層することで形成されている。さらに、半導体モジュール160においては、最下段に用いる樹脂基板(第2の樹脂基板4)の厚みを他の樹脂基板より厚くするとともに、第2の樹脂基板4の下面に外部接続端子となる半田ボール17が設けられている。   The semiconductor module 160 of this embodiment is formed by alternately laminating the first resin substrate 3 on which the semiconductor chip 210 is mounted and the sheet member 5. Further, in the semiconductor module 160, the thickness of the resin substrate (second resin substrate 4) used in the lowermost layer is made thicker than other resin substrates, and solder balls serving as external connection terminals are formed on the lower surface of the second resin substrate 4. 17 is provided.

各シート部材5は、その中央部に半導体チップ210を収容する開口部10が形成された第2の樹脂基材16と、第2の樹脂基材16の上面に形成され、中央領域で樹脂封止された半導体チップ210の側面および上面を覆う第1の接着部材151と、第2の樹脂基材16の下面に形成され、中央領域で第1の接着部材151と融着されるとともに樹脂封止された半導体チップ210の側面および上面を覆う第2の接着部材152と、第2の樹脂基材16、第1の接着部材151および第2の接着部材152をそれぞれ貫通する第2の埋め込み導体9とを有している。   Each sheet member 5 is formed on the upper surface of the second resin base material 16 having the opening 10 for accommodating the semiconductor chip 210 at the center thereof, and on the upper surface of the second resin base material 16. Formed on the first adhesive member 151 covering the side surface and upper surface of the stopped semiconductor chip 210 and the lower surface of the second resin base material 16, and fused to the first adhesive member 151 in the center region and resin sealed A second adhesive member 152 covering the side surface and the upper surface of the stopped semiconductor chip 210, and a second embedded conductor penetrating the second resin base material 16, the first adhesive member 151, and the second adhesive member 152, respectively. 9.

第1の樹脂基板3の各々は、第1の樹脂基材8と、例えば第1の樹脂基材8の上面に形成され、半導体チップ210の主面に接続される複数の半導体素子接続端子(図示せず)と、第1の樹脂基材8の周辺部に設けられ、第1の樹脂基材8を貫通する複数の第1の埋め込み導体7と、第1の樹脂基材8の両面上に設けられ、且つ第1の埋め込み導体7の両端に設けられた複数の接続用ランド13と、所定の半導体素子接続端子と接続用ランド13および第1の埋め込み導体7とを接続する複数の配線12とを有している。また、第2の樹脂基板4の両面にも接続用ランド13が設けられ、第2の樹脂基板4の上面には、配線12、半導体素子接続端子が第1の樹脂基板3の上面と同様に設けられている。   Each of the first resin substrates 3 is formed on the first resin base 8 and the upper surface of the first resin base 8, for example, and a plurality of semiconductor element connection terminals (connected to the main surface of the semiconductor chip 210 ( (Not shown), a plurality of first embedded conductors 7 that are provided in the periphery of the first resin substrate 8 and penetrate the first resin substrate 8, and on both surfaces of the first resin substrate 8 And a plurality of connection lands 13 provided at both ends of the first embedded conductor 7 and a plurality of wirings for connecting a predetermined semiconductor element connection terminal to the connection land 13 and the first embedded conductor 7. 12. In addition, connection lands 13 are provided on both surfaces of the second resin substrate 4, and wirings 12 and semiconductor element connection terminals are provided on the upper surface of the second resin substrate 4 in the same manner as the upper surface of the first resin substrate 3. Is provided.

本実施形態の半導体モジュール160の特徴は、半導体チップ210の裏面が絶縁性の固着剤62によって第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4上に接着されるとともに、半導体チップ210の主面が金属細線60によって半導体素子接続端子に接続されていることにある。半導体チップ210の主面および金属細線60は、開口部10より平面サイズが小さく、且つ第2の樹脂基材16よりも薄い封止樹脂66によって封止されている。後述するように、半導体チップ210は、従来のダイボンディング方式とワイヤーボンディング方式によって樹脂基板上に実装される。   The feature of the semiconductor module 160 of the present embodiment is that the back surface of the semiconductor chip 210 is bonded to the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4 by the insulating fixing agent 62 and the main surface of the semiconductor chip 210. Is connected to the semiconductor element connection terminal by a thin metal wire 60. The main surface of the semiconductor chip 210 and the fine metal wire 60 are sealed with a sealing resin 66 having a smaller planar size than the opening 10 and thinner than the second resin base material 16. As will be described later, the semiconductor chip 210 is mounted on a resin substrate by a conventional die bonding method and a wire bonding method.

なお、本実施形態の半導体モジュール160では、第1の実施形態で説明したようなシート部材の他、第2の実施形態や第3の実施形態で説明したシート部材を用いることもできる。なお、接着部材や樹脂基材の材質や構造などは第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。   In the semiconductor module 160 of the present embodiment, the sheet member described in the second embodiment or the third embodiment can be used in addition to the sheet member described in the first embodiment. The material and structure of the adhesive member and the resin base material are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

このように、本発明の半導体モジュールの構造は、半導体チップ210が樹脂基板上の端子に金属細線60を用いて接続される場合にも適用することができる。   Thus, the structure of the semiconductor module of the present invention can also be applied to the case where the semiconductor chip 210 is connected to the terminal on the resin substrate using the metal thin wire 60.

次に、樹脂封止された半導体チップ210が搭載された第1の樹脂基板を形成する工程について図28を用いて説明する。図28(a)〜(d)は、本実施形態の半導体モジュールのうち、樹脂封止された半導体チップ210を有する第1の樹脂基板3の製造方法を示す断面図である。   Next, a process of forming the first resin substrate on which the resin-encapsulated semiconductor chip 210 is mounted will be described with reference to FIG. 28A to 28D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the first resin substrate 3 having the resin-encapsulated semiconductor chip 210 in the semiconductor module of the present embodiment.

まず、図28(a)に示すように、半導体素子接続端子11、配線12、接続用ランド13、第1の埋め込み導体7等を有する第1の樹脂基板3を準備する。   First, as shown in FIG. 28A, a first resin substrate 3 having a semiconductor element connection terminal 11, a wiring 12, a connection land 13, a first embedded conductor 7 and the like is prepared.

次に、図28(b)に示すように、第1の樹脂基板3および第2の樹脂基板4の上面の中央領域に絶縁性の固着剤62を塗布し、半導体チップ210を載置する。その後、加熱によりダイボンディングする。続いて、従来のワイヤーボンディング方式で半導体チップ210主面上の端子と第1の樹脂基板3上の半導体素子接続端子11とを金、銅、アルミニウム等からなる金属細線60で接続する。   Next, as shown in FIG. 28B, an insulating adhesive 62 is applied to the central region of the upper surfaces of the first resin substrate 3 and the second resin substrate 4, and the semiconductor chip 210 is placed. Thereafter, die bonding is performed by heating. Subsequently, the terminal on the main surface of the semiconductor chip 210 and the semiconductor element connection terminal 11 on the first resin substrate 3 are connected by a conventional thin wire bonding method with a fine metal wire 60 made of gold, copper, aluminum or the like.

次に、図28(c)に示すように、半導体チップ210、金属細線60、半導体素子接続端子11を収容可能なキャビティーを備えた樹脂成形金型64を第1の樹脂基板3面に押し当てる。なお、本工程では、樹脂成形金型64や第1の樹脂基板3を封止樹脂66が溶融する温度に保持しておく。   Next, as shown in FIG. 28C, a resin molding die 64 having a cavity capable of accommodating the semiconductor chip 210, the fine metal wire 60, and the semiconductor element connection terminal 11 is pushed onto the surface of the first resin substrate 3. Hit it. In this step, the resin molding die 64 and the first resin substrate 3 are kept at a temperature at which the sealing resin 66 melts.

次に、図28(d)に示すように、封止樹脂66を樹脂成形金型64のキャビティー内に注入する。注入完了後、一定時間保持して封止樹脂66が固まった後、樹脂成形金型64を開く。これにより、本実施形態の半導体モジュール160に用いられる第1の樹脂基板3を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 28 (d), the sealing resin 66 is injected into the cavity of the resin molding die 64. After completion of the injection, the resin molding die 64 is opened after the sealing resin 66 is solidified by holding for a certain period of time. Thereby, the 1st resin substrate 3 used for the semiconductor module 160 of this embodiment can be obtained.

なお、本実施形態の半導体モジュール160の変形例として、半導体チップ210および金属細線60を樹脂成形金型64に代えて、液状封止樹脂68によって封止する方法を採ってもよい。   As a modification of the semiconductor module 160 of this embodiment, a method of sealing the semiconductor chip 210 and the fine metal wire 60 with a liquid sealing resin 68 instead of the resin molding die 64 may be adopted.

以下に、本実施形態の半導体モジュール160の変形例に用いられる、封止された半導体チップ210を搭載する第1の樹脂基板3aを形成する工程について、図29を用いて説明する。図29(a)〜(d)は、本実施形態の半導体モジュールの変形例に用いられる、半導体チップ210が搭載された第1の樹脂基板3aの製造方法を示す断面図である。   Hereinafter, a process of forming the first resin substrate 3a on which the sealed semiconductor chip 210 is mounted, which is used in a modification of the semiconductor module 160 of the present embodiment, will be described with reference to FIG. 29A to 29D are cross-sectional views showing a method for manufacturing the first resin substrate 3a on which the semiconductor chip 210 is mounted, which is used in a modification of the semiconductor module of the present embodiment.

図29(a)、(b)に示す工程は、上記図28(a)、(b)に示す工程と同一であるため、説明を省略する。   The steps shown in FIGS. 29A and 29B are the same as the steps shown in FIGS. 28A and 28B, and thus the description thereof is omitted.

次に、図29(c)に示すように、シリンジに入れた適正粘度の液状封止樹脂68を圧力と時間を調整してニードル先端から吐出することにより、半導体チップ210、金属細線60、半導体素子接続端子11が液状封止樹脂68で覆われる。この際に、吐出される液状封止樹脂68の量は、封止体が第2の樹脂基材16の開口部10面積より小さく、該封止体の厚みが第2の樹脂基材16より薄くなる量とする。   Next, as shown in FIG. 29 (c), a liquid sealing resin 68 having an appropriate viscosity contained in a syringe is discharged from the tip of the needle by adjusting the pressure and time, whereby the semiconductor chip 210, the thin metal wire 60, the semiconductor The element connection terminal 11 is covered with the liquid sealing resin 68. At this time, the amount of the liquid sealing resin 68 to be discharged is such that the sealing body is smaller than the area of the opening 10 of the second resin base material 16 and the thickness of the sealing body is smaller than that of the second resin base material 16. Make the amount thinner.

次いで、図29(d)に示すように、塗布された液状封止樹脂68が確実に硬化する温度と時間で液状封止樹脂68を加熱硬化する。このようにして本変形例の半導体モジュールを構成する第1の樹脂基板3aを得ることができる(半導体モジュールは図示せず。)。   Next, as shown in FIG. 29 (d), the liquid sealing resin 68 is heated and cured at a temperature and time at which the applied liquid sealing resin 68 is reliably cured. Thus, the 1st resin substrate 3a which comprises the semiconductor module of this modification can be obtained (a semiconductor module is not shown in figure).

このように、第1の樹脂基板3上に搭載される半導体チップ210や金属細線60を予め金型封止やポッティング封止でプリモールドすることにより、半導体モジュールの反りを小さくすることができる上、半導体チップ210に荷重が加わってもクラック等の発生を防止することができる。また、これまでに説明した実施形態の半導体モジュールと同様に、本実施形態の半導体モジュールは、耐湿性に優れている。   Thus, by pre-molding the semiconductor chip 210 and the fine metal wire 60 mounted on the first resin substrate 3 by mold sealing or potting sealing in advance, the warpage of the semiconductor module can be reduced. Even if a load is applied to the semiconductor chip 210, the occurrence of cracks and the like can be prevented. Further, like the semiconductor module of the embodiment described so far, the semiconductor module of this embodiment is excellent in moisture resistance.

本発明の半導体モジュールは、そりを抑制して、マザーボードに対して歩留まりよく接合できるので、携帯電話やデジタルカメラ等の各種電子装置の小型化、高機能化に対して有用である。   Since the semiconductor module of the present invention can be warped and bonded to the motherboard with a high yield, it is useful for miniaturization and high functionality of various electronic devices such as mobile phones and digital cameras.

本発明の第1の実施形態に係る半導体モジュールの全体構成を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a semiconductor module according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すII-II線に沿って第1の実施形態に係る半導体モジュールを切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment is cut | disconnected along the II-II line | wire shown in FIG. (a)は、第1の実施形態に係る半導体モジュールに用いられる樹脂基板を上面側から見た場合の概略平面図であり、(b)は、(a)に示すIIIa-IIIa線に沿って第1の実施形態の樹脂基板を切断したときの断面図であり、(c)は、第1の実施形態の樹脂基板を下面側から見た場合の概略平面図である。(A) is a schematic plan view at the time of seeing the resin substrate used for the semiconductor module concerning a 1st embodiment from the upper surface side, (b) is along the IIIa-IIIa line shown in (a). It is sectional drawing when the resin substrate of 1st Embodiment is cut | disconnected, (c) is a schematic plan view at the time of seeing the resin substrate of 1st Embodiment from the lower surface side. (a)、(b)は、第1の実施形態に係る半導体モジュールに用いられるシート部材のうち接着部材の一例を示す平面図、およびIVb-IVb線で切断した場合の当該接着部材を示す断面図である。また、図4(c)、(d)は、第1の実施形態に係る接着部材の別例を示す平面図、およびIVd-IVd線で切断した場合の第1の実施形態に係る当該接着部材を示す断面図である。(A), (b) is the top view which shows an example of an adhesive member among the sheet members used for the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment, and the cross section which shows the said adhesive member at the time of cut | disconnecting by IVb-IVb line | wire FIG. 4C and 4D are a plan view showing another example of the adhesive member according to the first embodiment, and the adhesive member according to the first embodiment when cut along the IVd-IVd line. FIG. (a)、(b)は、それぞれ第1の実施形態に係るシート部材のうち第2の樹脂基材を示す平面図および部分断面図である。(A), (b) is the top view and partial sectional view which respectively show the 2nd resin base material among the sheet | seat members which concern on 1st Embodiment. (a)〜(c)は、第1の実施形態に係る半導体モジュールに搭載される半導体チップの製造方法の一例を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor chip mounted in the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment. (a)〜(d)は、第1の実施形態に係る半導体モジュールに用いられる樹脂基板の作製方法を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the preparation methods of the resin substrate used for the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment. (a)〜(f)は、第1の実施形態に係る半導体モジュールに用いられるシート部材の作製方法を示す断面図である。(A)-(f) is sectional drawing which shows the preparation methods of the sheet | seat member used for the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す第1の実施形態に係る半導体モジュールを分解して示した図である。FIG. 2 is an exploded view of the semiconductor module according to the first embodiment shown in FIG. 1. 第1の実施形態に係る半導体モジュールの製造工程において、第1の接着部材および第2の接着部材が半導体チップの側面および上面を覆う様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the 1st adhesive member and the 2nd adhesive member cover the side surface and upper surface of a semiconductor chip in the manufacturing process of the semiconductor module which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る多段構成の半導体モジュールの全体構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the whole structure of the semiconductor module of the multistage structure concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図11に示すXII-XII線に沿って第2の実施形態の半導体モジュールを切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the semiconductor module of 2nd Embodiment is cut | disconnected along the XII-XII line | wire shown in FIG. (a)〜(g)は、第2の実施形態に係る半導体モジュールに用いられるシート部材の製造方法を示す断面図である。(A)-(g) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the sheet | seat member used for the semiconductor module which concerns on 2nd Embodiment. 図11および図12に示す第2の実施形態に係る半導体モジュールを分解して示した図である。FIG. 13 is an exploded view of the semiconductor module according to the second embodiment shown in FIGS. 11 and 12. 本発明の第3の実施形態に係る半導体モジュールの全体構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the whole structure of the semiconductor module which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図15に示すXVI-XVI線に沿って第3の実施形態に係る半導体モジュールを切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the semiconductor module which concerns on 3rd Embodiment is cut | disconnected along the XVI-XVI line shown in FIG. (a)〜(g)は、第3の実施形態に係る半導体モジュールに用いられるシート部材の製造方法を示す断面図である。(A)-(g) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the sheet | seat member used for the semiconductor module which concerns on 3rd Embodiment. 図15および図16に示す第3の実施形態に係る半導体モジュールを分解して示した図である。FIG. 17 is an exploded view of the semiconductor module according to the third embodiment shown in FIGS. 15 and 16. 本発明の第4の実施形態に係る半導体モジュールの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the semiconductor module which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 第5の実施形態に係る半導体モジュールの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the semiconductor module which concerns on 5th Embodiment. 本発明の第6の実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module which concerns on the 6th Embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の第7の実施形態に係る半導体モジュールに用いられる第1の樹脂基板の上面および下面を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the upper surface and lower surface of a 1st resin substrate used for the semiconductor module which concerns on the 7th Embodiment of this invention. (a)、(b)は、それぞれ第7の実施形態に係る第1の樹脂基板に実装される半導体チップの平面図、および(a)に示す第1の樹脂基板のXXIVb-XXIVb線に沿った断面図である。(A), (b) is a top view of the semiconductor chip mounted in the 1st resin substrate which respectively concerns on 7th Embodiment, and follows the XXIVb-XXIVb line of the 1st resin substrate shown to (a). FIG. 第7の実施形態に係る半導体チップを第1の樹脂基板上に実装した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which mounted the semiconductor chip concerning 7th Embodiment on the 1st resin substrate. 本発明の第8の実施形態に係る半導体モジュールに用いられる第1の樹脂基板の平面図である。It is a top view of the 1st resin substrate used for the semiconductor module concerning an 8th embodiment of the present invention. 第9の実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module which concerns on 9th Embodiment. (a)〜(d)は、第9の実施形態に係る半導体モジュールのうち、樹脂封止された半導体チップを有する第1の樹脂基板3の製造方法を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the 1st resin substrate 3 which has a resin-sealed semiconductor chip among the semiconductor modules which concern on 9th Embodiment. (a)〜(d)は、第9の実施形態に係る半導体モジュールの変形例に用いられる、半導体チップが搭載された第1の樹脂基板の製造方法を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the 1st resin substrate mounted with the semiconductor chip used for the modification of the semiconductor module which concerns on 9th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、100、110、120、130、140、160、170 半導体モジュール
2、2a、2b、2c、2d、200、210 半導体チップ
3、3a、3b、3c、300、400 第1の樹脂基板
4 第2の樹脂基板
5、5a、5b、5c、5d シート部材
7、7a、7b、132 第1の埋め込み導体
8、80 第1の樹脂基材
9、9a、9b 第2の埋め込み導体
10 開口部
11、116 半導体素子接続端子
12、120 配線
13、131 接続用ランド
15 接着層
16 第2の樹脂基材
17 半田ボール
18 両面銅張基板
19 銅箔
20 感光性膜
21 マスキングフィルム
22 剛性板
23 樹脂基材
24 封止樹脂
28、280 電極バンプ
30 半導体ウェハー
31 1段目第1の樹脂基板
32 2段目第1の樹脂基板
33 3段目第1の樹脂基板
41 1段目低応力樹脂
42 2段目低応力樹脂
43 3段目低応力樹脂
51 1段目第2の樹脂基材
52 2段目第2の樹脂基材
53 3段目第2の樹脂基材
60 金属細線
62 固着剤
64 樹脂成形金型
66 封止樹脂
68 液状封止樹脂
70、90、250 貫通孔
131 接続用ランド
140 ダミー電極
151 第1の接着部材
152 第2の接着部材
205 耐熱性保護膜
240 液状樹脂
251 1段目第1の接着部材
252 2段目第1の接着部材
253 3段目第1の接着部材
310 突起部
320 低応力樹脂
330 補助突起
351 1段目第2の接着部材
352 2段目第2の接着部材
353 3段目第2の接着部材
1, 100, 110, 120, 130, 140, 160, 170 Semiconductor module
2, 2a, 2b, 2c, 2d, 200, 210 Semiconductor chip
3, 3a, 3b, 3c, 300, 400 First resin substrate
4 Second resin substrate
5, 5a, 5b, 5c, 5d Sheet member
7, 7a, 7b, 132 First buried conductor
8, 80 First resin base material
9, 9a, 9b Second buried conductor
10 opening
11, 116 Semiconductor device connection terminals
12,120 wiring
13, 131 Land for connection
15 Adhesive layer
16 Second resin base material
17 Solder balls
18 Double-sided copper-clad board
19 Copper foil
20 Photosensitive film
21 Masking film
22 Rigid plate
23 Resin base material
24 Sealing resin
28, 280 Electrode bump
30 Semiconductor wafer
31 First stage first resin substrate
32 Second stage first resin substrate
33 Third stage first resin substrate
41 1st stage low stress resin
42 Second stage low stress resin
43 3rd stage low stress resin
51 First stage second resin base material
52 Second-stage second resin base material
53 Third stage second resin base material
60 fine metal wire
62 Adhesive
64 resin mold
66 Sealing resin
68 Liquid sealing resin
70, 90, 250 Through hole
131 Land for connection
140 Dummy electrode
151 First adhesive member
152 Second adhesive member
205 heat-resistant protective film
240 Liquid resin
251 First stage first adhesive member
252 Second stage first adhesive member
253 Third stage first adhesive member
310 Protrusion
320 Low stress resin
330 Auxiliary protrusion
351 First stage second adhesive member
352 Second stage second adhesive member
353 Second stage second adhesive member

Claims (20)

第1の樹脂基材と、前記第1の樹脂基材を貫通する第1の埋め込み導体とを有し、上面上に半導体チップが実装された樹脂基板と、前記半導体チップを収納する開口部が形成された第2の樹脂基材と、前記第2の樹脂基材を貫通し、前記第1の埋め込み導体と電気的に接続された第2の埋め込み導体とを有するシート部材とが交互に積層されてなる半導体モジュールであって、
前記半導体チップの上面および側面を覆う接着部材をさらに備えており、
前記樹脂基板および前記シート部材は複数あり、
前記樹脂基板のうち最下段に配置された樹脂基板は他の前記樹脂基板よりも厚く、
前記シート部材は、前記第2の樹脂基材の上面および下面の少なくとも一方の、平面的に見て前記開口部を囲む領域上に設けられた第2の接着層をさらに有しており、
前記接着部材は、前記第2の接着層よりも軟化点が低く、前記第2の接着層よりも剛性が低い低応力樹脂から構成されていることを特徴とする半導体モジュール。
A resin substrate having a first resin base material and a first embedded conductor penetrating the first resin base material, the semiconductor chip being mounted on the upper surface; and an opening for accommodating the semiconductor chip. The formed second resin base material and sheet members having second embedded conductors penetrating through the second resin base material and electrically connected to the first embedded conductor are alternately laminated. A semiconductor module comprising:
It further comprises an adhesive member that covers the upper surface and the side surface of the semiconductor chip,
There are a plurality of the resin substrate and the sheet member,
Of the resin substrates, the resin substrate disposed at the bottom is thicker than the other resin substrates,
The sheet member further includes a second adhesive layer provided on an area surrounding the opening as viewed in plan, at least one of the upper surface and the lower surface of the second resin base material,
The semiconductor module, wherein the adhesive member is made of a low stress resin having a softening point lower than that of the second adhesive layer and lower rigidity than that of the second adhesive layer.
前記第2の樹脂基材の厚みは、前記半導体チップの厚みより大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, wherein a thickness of the second resin base is larger than a thickness of the semiconductor chip. 前記樹脂基板のうち最下段および最上段に配置された樹脂基板上に実装された前記半導体チップの少なくとも一方の厚みは、他の樹脂基板上に実装された前記半導体チップよりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。   The thickness of at least one of the semiconductor chips mounted on the lowermost and uppermost resin substrates among the resin substrates is thicker than the semiconductor chips mounted on other resin substrates. The semiconductor module according to claim 1. 前記樹脂基板のうち最上段に配置された樹脂基板の上方に、前記樹脂基板よりも熱伝導率が大きく剛性が高い剛性板をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, further comprising a rigid plate having higher thermal conductivity and higher rigidity than the resin substrate above the resin substrate disposed on the uppermost stage of the resin substrates. . 前記樹脂基板のうち最下段および最上段に配置された樹脂基板以外の樹脂基板に設けられた前記第1の埋め込み導体の径、および前記最下段および最上段に配置された樹脂基板以外の樹脂基板に設けられた前記第1の埋め込み導体にと接触する前記第2の埋め込み導体の径は、ともに前記最下段および最上段に配置された樹脂基板に設けられた前記第1の埋め込み導体の径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。   Of the resin substrates, the diameter of the first embedded conductor provided on a resin substrate other than the resin substrate disposed at the lowermost and uppermost stages, and the resin substrate other than the resin substrates disposed at the lowermost and uppermost stages The diameter of the second embedded conductor that contacts the first embedded conductor provided on the first and second embedded conductors is larger than the diameter of the first embedded conductor provided on the resin substrate disposed at the lowermost and uppermost stages. The semiconductor module according to claim 1, which is also larger. 前記半導体チップは主面を前記樹脂基板に向けて前記樹脂基板上に搭載されており、
前記半導体チップの主面の中央領域には電極バンプが設けられており、
前記樹脂基板は、前記電極バンプに接合された接続端子と、前記第1の埋め込み導体の両端に接続された接続用ランドと、前記接続端子と前記接続用ランドとを接続し、前記樹脂基板の上面上および下面上に設けられた配線とをさらに有していることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
The semiconductor chip is mounted on the resin substrate with the main surface facing the resin substrate,
An electrode bump is provided in the central region of the main surface of the semiconductor chip,
The resin substrate connects the connection terminals joined to the electrode bumps, the connection lands connected to both ends of the first buried conductor, the connection terminals and the connection lands, The semiconductor module according to claim 1, further comprising a wiring provided on the upper surface and the lower surface.
前記半導体チップは、主面の両端部に設けられた互いに高さの等しい突起をさらに有しており、
前記樹脂基板は、前記突起と接触するダミー電極をさらに有していることを特徴とする請求項6に記載の半導体モジュール。
The semiconductor chip further has protrusions of equal height provided at both ends of the main surface,
The semiconductor module according to claim 6, wherein the resin substrate further includes a dummy electrode that contacts the protrusion.
前記電極バンプに接続された前記第1の埋め込み導体のうち一部の埋め込み導体の径は、他の埋め込み導体の径よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 6, wherein a diameter of some of the embedded conductors connected to the electrode bump is larger than a diameter of another embedded conductor. 前記半導体チップの主面上には電極バンプが設けられており、
前記樹脂基板は、前記電極バンプに接合された接続端子と、前記接続端子と前記第1の埋め込み導体とを接続する配線とをさらに有しており、
前記電極バンプに接続された前記第1の埋め込み導体のうち一部の埋め込み導体の径は、他の埋め込み導体の径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
Electrode bumps are provided on the main surface of the semiconductor chip,
The resin substrate further includes a connection terminal bonded to the electrode bump, and a wiring connecting the connection terminal and the first embedded conductor,
2. The semiconductor module according to claim 1, wherein a diameter of a part of the embedded conductors among the first embedded conductors connected to the electrode bump is larger than a diameter of another embedded conductor.
前記半導体チップは、裏面を前記樹脂基板の上面に向けて搭載されており、
前記樹脂基板は、上面上に設けられた接続端子と、前記第1の埋め込み導体の両端に接続された接続用ランドと、前記接続端子と前記接続用ランドとを接続し、前記樹脂基板の上面上および下面上に設けられた配線とをさらに有しており、
前記半導体モジュールは、前記半導体チップの主面と前記接続端子とを接続する金属細線と、前記金属細線および前記半導体チップの主面とを封止し、且つ前記第2の樹脂基材より厚みが薄い封止樹脂とをさらに備えており、
前記接着部材は、前記封止樹脂の側面および上面を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
The semiconductor chip is mounted with the back surface facing the top surface of the resin substrate,
The resin substrate connects a connection terminal provided on an upper surface, connection lands connected to both ends of the first buried conductor, the connection terminal and the connection land, and an upper surface of the resin substrate. And wiring provided on the upper and lower surfaces,
The semiconductor module seals the metal thin wire connecting the main surface of the semiconductor chip and the connection terminal, and the metal thin wire and the main surface of the semiconductor chip, and has a thickness larger than that of the second resin base material. It further includes a thin sealing resin,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the adhesive member covers a side surface and an upper surface of the sealing resin.
前記樹脂基板を構成する前記第1の樹脂基材が、70重量%以上95重量%以下の無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, wherein the first resin base material constituting the resin substrate is made of a mixture containing 70 wt% or more and 95 wt% or less of an inorganic filler and a thermosetting resin. . 上面に半導体チップが実装され、第1の埋め込み導体を有する第1の樹脂基板と、上面に半導体チップが実装され、前記第1の埋め込み導体を有し、前記第1の樹脂基板よりも厚い第2の樹脂基板と、前記半導体チップより平面サイズが大きい開口部が形成された樹脂基材、前記樹脂基材の上面および下面の少なくとも一方に配置された接着部材、および前記樹脂基材を貫通する第2の埋め込み導体を有するシート部材とを準備する工程(a)と、
前記第2の樹脂基板を最下段とし、前記開口部内に前記半導体チップが配置されるように前記第2の樹脂基板上に前記シート部材と前記第1の樹脂基板とを交互に積層する工程(b)と、
前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から加熱および加圧して前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板と前記シート部材とを接着させ、前記第1の埋め込み導体と前記第2の埋め込み導体とを接続させ、且つ前記接着部材を流動させて前記半導体チップを覆わせる工程(c)とを備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
A first resin substrate having a semiconductor chip mounted on the upper surface and having a first embedded conductor, and a semiconductor chip mounted on the upper surface, having the first embedded conductor, and thicker than the first resin substrate. 2 resin substrates, a resin base material in which an opening having a larger planar size than the semiconductor chip is formed, an adhesive member disposed on at least one of the upper and lower surfaces of the resin base material, and the resin base material Preparing a sheet member having a second embedded conductor (a);
Step of alternately laminating the sheet member and the first resin substrate on the second resin substrate so that the second resin substrate is at the bottom and the semiconductor chip is disposed in the opening ( b) and
The first resin substrate, the second resin substrate, and the sheet member laminated in the step (b) are heated and pressed from the lowermost stage and the uppermost stage to form the first resin board and the second resin board. A step (c) of bonding a resin substrate and the sheet member, connecting the first embedded conductor and the second embedded conductor, and flowing the adhesive member to cover the semiconductor chip. A method for manufacturing a semiconductor module.
前記工程(b)において、前記接着部材は、前記樹脂基材の上面および下面に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。   13. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12, wherein in the step (b), the adhesive member is disposed on an upper surface and a lower surface of the resin base material. 前記工程(b)において、前記接着部材は、前記樹脂基材の上面および下面のうちいずれか一方の面にのみ設けられており、
前記シート部材は、前記樹脂基材の他方の面のうち、平面的に見て前記開口部を囲む領域に設けられ、前記樹脂基材と前記第2の樹脂基板とを接着する第1の接着層をさらに備えていることをを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。
In the step (b), the adhesive member is provided only on one of the upper surface and the lower surface of the resin base material,
The sheet member is provided in a region surrounding the opening as viewed in plan in the other surface of the resin base material, and is a first adhesive that bonds the resin base material and the second resin substrate. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12, further comprising a layer.
前記工程(c)の後に、最上段に配置された前記第1の樹脂基板の上方に、前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板よりも熱伝導率の大きい剛性板を接着する工程(d)をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。   After the step (c), a step of bonding a rigid plate having a higher thermal conductivity than the first resin substrate and the second resin substrate above the first resin substrate disposed at the uppermost stage. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12, further comprising (d). 前記工程(d)では、前記工程(c)で生じた前記半導体モジュールの反り量を求め、得られた反り量に応じて前記剛性板の材料および厚みを選択することを特徴とする請求項15に記載の半導体モジュールの製造方法。   16. In the step (d), the warpage amount of the semiconductor module generated in the step (c) is obtained, and the material and thickness of the rigid plate are selected according to the obtained warpage amount. The manufacturing method of the semiconductor module of description. 前記工程(b)の後、且つ前記工程(c)の前に、最上段に配置された前記第1の樹脂基板の上方に、前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板よりも熱伝導率の大きい剛性板を配置する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。   After the step (b) and before the step (c), heat is higher than the first resin substrate and the second resin substrate above the first resin substrate disposed at the uppermost stage. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12, further comprising a step of arranging a rigid plate having a high conductivity. 前記工程(a)は、
裏面を前記樹脂基板に向けた状態で前記樹脂基板上に前記半導体チップを実装する工程(a1)と、
前記樹脂基板上に設けられた接続端子と前記半導体チップの主面とを接続する金属細線を形成する工程(a2)と、
金型を用いて前記金属細線および前記半導体チップの主面を封止する封止樹脂を成型する工程(a3)とをさらに含んでいることを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。
The step (a)
Mounting the semiconductor chip on the resin substrate with the back surface facing the resin substrate (a1);
A step (a2) of forming a thin metal wire connecting a connection terminal provided on the resin substrate and a main surface of the semiconductor chip;
The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12, further comprising a step (a3) of molding a sealing resin for sealing the metal wires and the main surface of the semiconductor chip using a mold. Method.
前記工程(a)は、
裏面を前記樹脂基板に向けた状態で前記樹脂基板上に前記半導体チップを実装する工程(a1)と、
前記樹脂基板上に設けられた接続端子と前記半導体チップの主面とを接続する金属細線を形成する工程(a2)と、
前記封止樹脂を液体の状態で前記半導体チップの主面上に滴下し、前記金属細線および前記半導体チップの主面を封止する封止樹脂を成型する工程(a4)とをさらに含んでいることを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュールの製造方法。
The step (a)
Mounting the semiconductor chip on the resin substrate with the back surface facing the resin substrate (a1);
A step (a2) of forming a thin metal wire connecting a connection terminal provided on the resin substrate and a main surface of the semiconductor chip;
A step (a4) of dropping the sealing resin in a liquid state on the main surface of the semiconductor chip and molding a sealing resin for sealing the metal thin wire and the main surface of the semiconductor chip. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 12.
上面に半導体チップが実装され、第1の埋め込み導体を有する第1の樹脂基板と、上面に半導体チップが実装され、前記第1の埋め込み導体を有し、前記第1の樹脂基板よりも厚い第2の樹脂基板と、前記半導体チップより平面サイズが大きい開口部が形成された樹脂基材、前記樹脂基材の上面および下面のうち平面的に見て前記開口部を囲む領域に配置された接着層、および前記樹脂基材を貫通する第2の埋め込み導体を有するシート部材と、前記接着層よりも軟化点が低く、前記接着層よりも剛性が低い樹脂からなる平面サイズが前記開口部よりも小さい低応力部材とを準備する工程(a)と、
前記第2の樹脂基板を最下段とし、前記開口部内に前記半導体チップが配置されるように前記第2の樹脂基板上に前記シート部材と前記第1の樹脂基板とを交互に積層するとともに、前記半導体チップの上に前記低応力部材を配置する工程(b)と、
前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から加熱および加圧して、前記低応力部材を流動させて前記半導体チップを前記低応力部材で覆わせる工程(c)と、
前記工程(b)で積層された前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記シート部材を、最下段および最上段から前記工程(c)より高い温度まで加熱しつつ加圧することにより、前記第1の樹脂基板および前記第2の樹脂基板と前記シート部材とを接着させ、且つ前記第1の埋め込み導体と前記第2の埋め込み導体とを接続させる工程(d)とを備えていることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
A first resin substrate having a semiconductor chip mounted on the upper surface and having a first embedded conductor, and a semiconductor chip mounted on the upper surface, having the first embedded conductor, and thicker than the first resin substrate. 2 and a resin base material in which an opening having a larger planar size than the semiconductor chip is formed, and an adhesive disposed in a region surrounding the opening as viewed in plan among the upper surface and the lower surface of the resin base material And a sheet member having a second embedded conductor penetrating the resin base material, and a planar size made of a resin having a softening point lower than that of the adhesive layer and lower in rigidity than the adhesive layer is larger than that of the opening. Preparing a small low stress member (a);
While laminating the sheet member and the first resin substrate alternately on the second resin substrate so that the second resin substrate is the lowest step, and the semiconductor chip is disposed in the opening, A step (b) of disposing the low-stress member on the semiconductor chip;
The first resin substrate, the second resin substrate, and the sheet member laminated in the step (b) are heated and pressed from the lowermost stage and the uppermost stage to cause the low-stress member to flow and the semiconductor A step (c) of covering the chip with the low-stress member;
By pressurizing the first resin substrate, the second resin substrate, and the sheet member laminated in the step (b) while heating them from the lowermost step and the uppermost step to a temperature higher than the step (c). A step (d) of adhering the first resin substrate and the second resin substrate and the sheet member and connecting the first embedded conductor and the second embedded conductor. A method for manufacturing a semiconductor module.
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