JP2009206389A - 素子搭載用基板、半導体モジュール、携帯機器、素子搭載用基板の製造方法および半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】素子搭載用基板において樹脂の流れる範囲を規制する規制部の強度を高める技術を提供する。
【解決手段】半導体モジュール１０において、絶縁層１２は、絶縁性の樹脂で形成されている。複数の電極は、絶縁層１２の表面の一部に設けられている。半導体素子１６は、複数の電極の一部と電気的に接続されている。封止樹脂１８は、半導体素子１６を封止する。規制部２０は、絶縁層１２の表面において、複数の電極のうち半導体素子１６と接続されていない電極１４ａと半導体素子１６との間に設けられ、封止樹脂が外周側の電極１４ａへ流れることを規制する。規制部２０は、第１の樹脂層２２と、第２の樹脂層２４を変質させる波長の光を透過する無機化合物層２６と、第２の樹脂層２４とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、素子搭載用基板および半導体モジュールに関し、樹脂による封止を適切に行うことができる技術に関する。

従来、配線基板に半導体チップを搭載した後に半導体チップを封止樹脂で被覆することで、半導体チップを外部雰囲気の影響から保護する技術が知られている。例えば、半導体チップがプリント配線基板上に搭載され、半導体チップを囲むように連続して設けられた樹脂流れ止め枠内に封止樹脂が滴下されることで半導体チップが封止されている半導体素子が知られている（特許文献１参照）。
特開平５−１８３０７０号公報

ところで、近年、電子機器に使用される半導体装置の小型化・高機能化を実現するパッケージ技術が種々考案されている。例えば、複数のパッケージを積層して基板上に実装する、いわゆるパッケージ・オン・パッケージ（Package on package）の場合、一方のパッケージの半導体素子が搭載されている基板の領域の外周部に、積層される他方のパッケージが電気的に接続されるための電極部が形成されているものがある。

このような場合、一方の半導体素子を封止樹脂で被覆する際に封止樹脂が電極部を覆わないような工夫が必要である。前述の樹脂流れ止め枠は、このような観点から封止樹脂が必要以上に広範囲に広がることを防止する役目を担っている。前述の樹脂流れ止め枠は、スクリーン印刷法を用いて、絶縁性塗膜上に銀塗膜を形成しその上にさらに絶縁性塗膜を形成することで作られている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂の流れる範囲を規制する規制部の強度を高める技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の素子搭載用基板は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と、絶縁層の表面の一部に設けられている複数の電極と、絶縁層の表面において、複数の電極のうち半導体素子と接続される電極とその半導体素子と接続されない電極との間に設けられ、半導体素子を封止する封止樹脂が外周側の電極へ流れることを規制する規制部と、を備える。規制部は、第１の樹脂層からなる先端部と、絶縁層側に設けられた第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層とを接合するとともに、第２の樹脂層を変質させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を有する。

また、本発明のある態様の半導体モジュールは、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と、絶縁層の表面の一部に設けられている複数の電極と、複数の電極の一部と電気的に接続されている半導体素子と、半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂と、絶縁層の表面において、複数の電極のうち半導体素子と接続されていない電極と半導体素子との間に設けられ、封止樹脂が外周側の電極へ流れることを規制する規制部と、を備える。規制部は、第１の樹脂層からなる先端部と、絶縁層側に設けられた第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層とを接合するとともに、第２の樹脂層を変質させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を有する。

これらの態様によると、第１の樹脂層と第２の樹脂層とが無機化合物層で接合されているため、規制部全体の強度を増すことができる。ここで、無機化合物層とは、樹脂のような流動性が高く接合強度の低い有機化合物ではない、金属や半導体およびそれらの化合物や混合物を含む。また、封止樹脂とは、半導体素子全体を封止するものだけでなく、半導体素子の電極等、外部に露出している箇所を部分的に封止するものも含まれる。例えば、封止樹脂は、半導体素子と電極との接続部に充填されているアンダーフィル剤であってもよい。

第１の樹脂層および第２の樹脂層は、それぞれの硬化波長が異なるネガ型レジスト層であってもよい。あるいは、第１の樹脂層および第２の樹脂層は、ポジ型レジスト層であってもよい。また、第１の樹脂層および第２の樹脂層がポジ型レジスト層である場合、互いに露光波長が共通な材料であってもよい。

無機化合物層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズおよび酸化スズからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていてもよい。これにより、簡便に透明な層を形成することができる。

また、無機化合物層は、Ａｕ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていてもよい。これにより抵抗の低い透明な薄膜層を形成することができる。

無機化合物層は、半導体モジュールが外部のグランドと接続された際に同電位となるように外部接続電極と導通されていてもよい。これにより、クロストークを抑制することができる。

無機化合物層は、第１の樹脂層の側面より凹んだ凹部を有していてもよい。これにより、仮に封止樹脂が規制部に達しても、封止樹脂が凹部に侵入することで規制部の側面を伝わって封止樹脂が上方に向かうことを防止することができる。

本発明の別の態様は、携帯機器である。この携帯機器は、上述のいずれかの半導体モジュールを搭載しているとよい。

本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板の製造方法である。この素子搭載用基板の製造方法は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、第１の樹脂層と、基板を覆う第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に設けられ、第２の樹脂層を硬化させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を前記基板の上に積層する積層工程と、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側の電極に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層を硬化させる波長の光により、半導体素子が搭載される領域と電極が形成される領域との間の所定の領域を露光する第１の露光工程と、第２の樹脂層を硬化させる波長の光により、配線層のうち露出させない領域を露光する第２の露光工程と、第１の露光工程により硬化されていない第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、第１の樹脂層が除去されたことで露出している無機化合物層を除去する第２の除去工程と、第２の露光工程により硬化されていない第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、を含む。

本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板の製造方法である。この素子搭載用基板の製造方法は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、第１の樹脂層と、基板を覆う第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に設けられ、第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を基板の上に積層する積層工程と、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側の電極に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光により、所定の領域を露光する第１の露光工程と、第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光により、配線層のうち露出させる領域を露光する第２の露光工程と、第１の露光工程により可溶化されている第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、第１の樹脂層が除去されたことで露出している無機化合物層を除去する第２の除去工程と、第２の露光工程により可溶化されている第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、を含む。

これらの態様によると、無機化合物層は、第２の樹脂層を変質させる波長の光を透過可能なため、第１の樹脂層と第２の樹脂層を積層した後に第１の露光工程と第２の露光工程を無機化合物層を除去せずに行うことができる。そのため、第２の樹脂層を積層しそれを露光した後に第１の樹脂層を積層しそれを露光する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。

第１の除去工程、第２の除去工程、第３の除去工程は、それぞれ溶液を用いてもよい。これにより、適当な溶液を選択・交換することで複数の除去工程を共用の設備を用いて行うことが可能となる。

無機化合物層は、硬化されていない第１の樹脂層および硬化されていない第２の樹脂層を溶解するためのアルカリ溶液に可溶な材料で構成されていてもよい。あるいは、無機化合物層は、現像液に対して可溶化されている第１の樹脂層および現像液に対して可溶化されている第２の樹脂層を溶解するためのアルカリ溶液に可溶な材料で構成されていてもよい。これにより、無機化合物層を除去するための工程を第１の樹脂層や第２の樹脂層を除去する工程と共用化することが可能となり、工程を簡略化することができる。

無機化合物層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズおよび酸化スズからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていてもよい。これにより、簡便に透明な層を形成することができる。

本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板の製造方法である。この素子搭載用基板の製造方法は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、第１の樹脂層と、基板を覆う第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に設けられ、第２の樹脂層を硬化させることが可能な波長の光を遮光する遮光層と、を基板の上に積層する積層工程と、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層を硬化させる波長の光により、半導体素子が搭載される領域と電極が形成される領域との間の所定の領域を露光する第１の露光工程と、第１の露光工程により硬化されていない第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、第１の樹脂層が除去されたことで露出している遮光層を除去する第２の除去工程と、第２の樹脂層を硬化させる波長の光により、配線層のうち露出させない領域を露光する第２の露光工程と、第２の露光工程により硬化されていない第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、を含む。

この態様によると、第１の樹脂層と第２の樹脂層とで、硬化する波長の光が同じである材料を用いることが可能となり、例えば、第１の露光工程と第２の露光工程で用いる装置を共用化することができる。

本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板の製造方法である。この素子搭載用基板の製造方法は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、第１の樹脂層と、基板を覆う第２の樹脂層と、第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に設けられ、第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光を遮光する遮光層と、を基板の上に積層する積層工程と、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光により、所定の領域を露光する第１の露光工程と、第１の露光工程により可溶化されている第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、第１の樹脂層が除去されたことで露出している遮光層を除去する第２の除去工程と、第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光により、配線層のうち露出させる領域を露光する第２の露光工程と、第２の露光工程により可溶化されている第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、を含むことを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。

この態様によると、第１の樹脂層と第２の樹脂層とで、現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光が同じである材料を用いることが可能となり、例えば、第１の露光工程と第２の露光工程で用いる装置を共用化することができる。

第１の樹脂層および第２の樹脂層は、ポジ型レジスト層であってもよい。また、第１の樹脂層および第２の樹脂層がポジ型レジスト層である場合、互いに露光波長が共通な材料であってもよい。

本発明のさらに別の態様は、半導体モジュールの製造方法である。この半導体モジュールの製造方法は、前述の素子搭載用基板の製造方法により製造された素子搭載用基板を準備する準備工程と、素子搭載用基板に形成されている複数の電極の一部と半導体素子とを電気的に接続する搭載領域に、その半導体素子を搭載する搭載工程と、トランスファモールド法により溶融した封止樹脂を搭載領域に供給し半導体素子を封止する封止工程と、を含む。

この態様によると、強度の高い規制部によって、トランスファーモールド法における型と基板との隙間から溶融した樹脂が漏れ出ることを抑制することができる。

本発明によれば、樹脂の流れる範囲を規制する規制部の強度を高める技術が提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す上面図である。図２は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールを模式的に示した断面図である。図３（ａ）は、モールドフラッシュという現象を説明するために模式的に示した上面図、図３（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの規制部の効果を説明するために規制部近傍を拡大した上面図である。

本実施の形態に係る半導体モジュール１０は、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層１２と、絶縁層１２の表面の一部に設けられている複数の電極１４ａ、１４ｂと、電極１４ｂと電気的に接続されている半導体素子１６と、半導体素子１６を封止する封止樹脂１８（図１では不図示）と、絶縁層１２の表面において、半導体素子１６と接続されていない電極１４ａと半導体素子１６との間に設けられ、封止樹脂１８およびアンダーフィル１９が外周側の電極１４ａへ流れることを規制する規制部２０と、を備える。なお、絶縁層１２の裏面には電極１４ａや電極１４ｂと導通しているはんだバンプ（不図示）が形成されている。

規制部２０は、第１の樹脂層２２からなる先端部と、絶縁層１２側に設けられた第２の樹脂層２４と、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４とを接合するとともに、第２の樹脂層２４を変質させる波長の光を透過可能な無機化合物層２６と、を有する。ここで、絶縁層１２と第２の樹脂層２４は同じ材質であってもよい。

第１の樹脂層２２および第２の樹脂層２４は、露光による光化学反応によりその物性が変質する、いわゆるフォトレジスト材料が用いられる。具体的には、ｇ線、ｉ線用のネガ型レジスト材料としては、ポリケイ皮酸ビニル、環化ポリイソプレン−ビスアジド、アジド化合物系フォトレジスト等が用いられる。ｇ線、ｉ線用のポジ型レジスト材料としては、ＤＮＱ−ノボラック樹脂系の材料が用いられる。また、ＫｒＦエキシマレーザ用のネガ型レジスト材料としては、クロロメチル化ポリスチレン、ピリジンＮ−オキシド化合物等が用いられる。ＫｒＦエキシマレーザ用のポジ型レジスト材料としては、ポリメチルイソプロペニルケトンが用いられる。なお、露光に用いられるレーザとしてはＡｒＦレーザやＦ２レーザであってもよい。上述のレジスト材料は、露光波長により適宜選択される。

ところで、半導体モジュール１０において、トランスファモールド法で半導体素子１６を封止する場合、図３（ａ）に示すように、モールドと第２の樹脂層２４との界面からモールドの成分１８ａが徐々にしみ出し、外周側の電極１４ａを汚染してしまうモールドフラッシュという現象が起きる可能性がある。

図４は、図１のＡ−Ａ断面の要部を拡大した図である。本実施の形態に係る半導体モジュール１０は、規制部２０を備えるため、前述のようにモールドと第２の樹脂層２４との間から封止樹脂１８の一部の成分１８ａがしみ出したとしても、図３（ｂ）に示すように規制部２０によりせき止められるため、電極１４ａが封止樹脂１８の一部の成分で覆われたり汚染されることを防止できる。

また、封止樹脂１８は、半導体素子１６全体を封止するものだけでなく、半導体素子１６の電極等の外部に露出している箇所を部分的に封止するものも含まれる。例えば、封止樹脂１８が半導体素子１６と電極１４ｂとの接続部に充填されているアンダーフィル剤であっても、本実施の形態に係る規制部２０により、アンダーフィル剤が半導体モジュール１０の外縁に向かって流れ出ることを防止することができ、電極１４ａが覆われたり汚染されたりすることが防止される。

また、半導体モジュール１０の規制部２０は、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４とが無機化合物層２６で接合されているため、規制部２０全体の強度を増すことができる。ここで、無機化合物層とは、樹脂のような流動性が高く接合強度の低い有機化合物ではない、金属や半導体およびそれらの化合物や混合物を含む。具体的には、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化スズ等の材料が無機化合物層２６として適宜選択され用いられる。これにより、簡便に透明な層を形成することができる。

また、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒや、これらを含む合金等の金属薄膜を無機化合物層２６として選択することも可能である。薄膜の厚さとしては、Ａｕの場合は、３ｎｍ以下、好ましくは１〜３ｎｍの範囲であるとよい。Ｐｔの場合は、３ｎｍ以下、好ましくは０．５〜２．５ｎｍの範囲であるとよい。Ｒｈの場合は、３ｎｍ以下、好ましくは０．５〜２ｎｍの範囲であるとよい。Ｉｒの場合は、３ｎｍ以下、好ましくは０．５〜２ｎｍの範囲であるとよい。これにより抵抗の低い透明な薄膜層を形成することができる。

そのため、例えば、無機化合物層２６が前述の金属酸化物や金属薄膜等の低抵抗の導電体の場合、半導体モジュール１０が外部のグランドと接続された際に無機化合物層２６もグランド電位となるように外部接続電極と導通することで、電極１４間のクロストークを抑制することができる。図１では、規制部２０は半導体素子１６を囲むように一重に設けられているが、例えば、２列に配列されている電極１４ａの間の領域にもう一つの規制部を設けることで、電極１４ａ間のクロストークを抑制することができる。

次に、無機化合物層の形状の相違によって封止樹脂のせき止めの効果が異なる点について説明する。図５は、規制部における無機化合物層の形状による封止樹脂のせき止め状態の相違を説明するための要部断面図である。図５（ａ）に示すように、第１の樹脂層２２の側面２１と無機化合物層２６の側面２６ｂとが同一平面の場合、せき止められた封止樹脂１８は、上方にせり上がる傾向にある。そこで、図５（ｂ）に示すように、無機化合物層２６は、第１の樹脂層の側面２１より凹んだ凹部２６ａを有しているとよい。

これにより、前述のモールドフラッシュによる封止樹脂のしみ出しやアンダーフィルが仮に規制部２０に達しても、封止樹脂が凹部２６ａに侵入することで規制部２０の側面２１を伝わって封止樹脂が上方に向かうことを防止することができる。また、図５（ｃ）に示すように、第１の樹脂層２２は、その下面側に無機化合物層２６と接合されていない非接合部２２ｂが形成されていてもよい。これにより、封止樹脂が仮に規制部２０に達しても、非接合部２２ｂに封止樹脂１８が接触することで、規制部２０の側面２１を伝わって封止樹脂１８が上方に向かうことを防止することができる。

［素子搭載用基板の製造方法］
次に、上述の半導体モジュール１０に好適な素子搭載用基板の製造方法について説明する。本実施の形態では、無機化合物層が透明で、第１の樹脂層および第２の樹脂層にネガ型レジスト材料を用いた場合の製造方法について説明する。図６乃至図８は、第１の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。

図６（ａ）に示すように、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層１２と配線層１３とを有する基板３０を準備する（準備工程）。次に、図６（ｂ）に示すように、感光層である第１の樹脂層２２と、基板３０を覆う感光層である第２の樹脂層２４と、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４との間に設けられ、第２の樹脂層２４を硬化させる波長の光を透過可能な無機化合物層２６と、を基板３０の上に積層する（積層工程）。この工程においては、第２の樹脂層２４、無機化合物層２６、第１の樹脂層２２を基板３０上に順に積層してもよいし、第２の樹脂層２４、無機化合物層２６、第１の樹脂層２２を予め積層しておき、それを基板３０上に一括して積層してもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層２２を硬化させる波長の光により、半導体素子が搭載される領域Ｒ１と電極が形成される領域Ｒ２との間の所定の領域Ｒ３を露光する（第１の露光工程）。本実施の形態に係る第１の樹脂層および第２の樹脂層は、それぞれの硬化波長が異なるネガ型レジスト層である。例えば、第１の樹脂層としては波長が２４８ｎｍのＫｒＦレーザで硬化するネガ型レジスト材料、第２の樹脂層としては波長が４３６ｎｍのｇ線で硬化するネガ型レジスト材料が用いられる。したがって、第１の露光工程において、ＫｒＦレーザによるフォトリソグラフィ法を用いて領域Ｒ３を露光することで、第１の樹脂層２２の一部２２ａが硬化する。

次に、図７（ａ）に示すように、第２の樹脂層２４を硬化させる波長の光により、配線層１３のうち露出させない領域Ｒ４を露光する（第２の露光工程）。したがって、第２の露光工程において、ｇ線によるフォトリソグラフィ法を用いて領域Ｒ４を露光することで、第２の樹脂層２４の一部２４ａが硬化する。このように、本実施の形態に係る製造方法によれば、無機化合物層２６は、第２の樹脂層２４を変質させる波長の光を透過可能なため、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４を積層した後に第１の露光工程と第２の露光工程を連続して行うことができる。そのため、第２の樹脂層を積層しそれを露光した後に第１の樹脂層を積層しそれを露光する場合と比較して、２つの露光工程を連続的に行うことができるため、製造工程を簡略化することができる。

各露光工程が行われた後、図７（ｂ）に示すように、第１の樹脂層２２のうち第１の露光工程により硬化されていない領域を現像液で除去する（第１の除去工程）。次に、図８（ａ）に示すように、第１の除去工程において第１の樹脂層２２が除去されたことで露出している無機化合物層２６をエッチング液や現像液を用いることで除去する（第２の除去工程）。この際、ウェットエッチング技術を採用することで、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すような形状の無機化合物層を得ることができる。最後に、図８（ｂ）に示すように、第２の樹脂層２４のうち第２の露光工程により硬化されていない領域が除去されることで配線層１３の一部が露出され、電極１４が形成される（第３の除去工程）。その後、必要に応じてポストキュア処理を行ってもよい。

以上の工程により、本実施の形態に係る素子搭載用基板４０を製造することができる。本実施の形態においては、第１の除去工程、第２の除去工程、第３の除去工程でそれぞれ適当な溶液を用い、それを選択・交換することで複数の除去工程を共用の設備を用いて行うことが可能となる。なお、第１の除去工程や第２の除去工程で用いられる現像液としては、硬化されていない樹脂層を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、有機溶剤やアルカリ溶液が用いられる。特に、無機化合物層２６が、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化スズ等のアルカリ溶液に可溶な材料からなる場合、現像液として炭酸ナトリウムのような強アルカリ溶液を用いることで、無機化合物層を除去するための工程を第１の樹脂層や第２の樹脂層を除去する工程と共用化することが可能となり、工程を簡略化することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、無機化合物層が透明である点は第１の実施の形態と同様であるが、第１の樹脂層および第２の樹脂層にポジ型レジスト材料を用いた点が大きく異なる。以下の素子搭載用基板の説明では、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。図９は、第２の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。

図６（ａ）、図６（ｂ）で説明した方法と同様な工程により、第１の樹脂層１２２と、基板３０を覆う第２の樹脂層１２４と、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４との間に設けられ、第２の樹脂層１２４を現像液に対して可溶化させる波長の光を透過可能な無機化合物層２６と、を基板３０の上に積層する。

次に、図９（ａ）に示すように、第１の樹脂層１２２および第２の樹脂層１２４を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光により、配線層１３のうち露出させる領域Ｒ５を露光する（第２の露光工程）。次に、図９（ｂ）に示すように、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層１２２を現像液に対して可溶化させる波長の光により、所定の領域Ｒ６を露光する（第１の露光工程）。本実施の形態に係る第１の樹脂層１２２および第２の樹脂層１２４は、共通のポジ型レジスト層が用いられている。そのため、樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光が共通なため、第１の露光工程と第２の露光工程で用いる装置を共用化することができる。なお、第１の露光工程では、光が第２の樹脂層まで達しないようにレーザの照射エネルギーを抑えたり、露光箇所がグレースケールのマスクを用いたりするとよい。

各露光工程が行われた後、第１の実施の形態における図７（ｂ）、図８（ａ）、図８（ｂ）で説明した方法と同様な工程により、第１の樹脂層１２２の可溶化された領域１２２ａ（図９（ｂ）参照）、第１の樹脂層１２２が除去されたことで露出している無機化合物層２６および第２の樹脂層１２４のうち可溶化された領域１２４ａ（図９（ｂ）参照）をエッチング液や現像液を用いることで除去する。その結果、配線層１３の一部が露出され、図９（ｃ）に示すように電極１４が形成されるとともに、規制部２０が形成される。その後、必要に応じてポストキュア処理を行ってもよい。

以上の工程により、図９（ｃ）に示すような本実施の形態に係る素子搭載用基板１４０を製造することができる。本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、無機化合物層が第２の樹脂層を硬化させる波長の光を遮光可能な点が第１の実施の形態と大きく異なる。以下の素子搭載用基板の説明では、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。図１０乃至図１２は、第３の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。

図１０（ａ）に示すように、絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層１２と配線層１３とを有する基板３０を準備する（準備工程）。次に、図１０（ｂ）に示すように、感光層である第１の樹脂層２２と、基板３０を覆う感光層である第２の樹脂層２４と、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４との間に設けられ、第２の樹脂層を硬化させることが可能な波長の光を遮光する遮光層１２６と、を基板３０の上に積層する（積層工程）。ここで、遮光層１２６としては、ある程度の厚みのある金属層などの無機化合物層が用いられる。

次に、図１０（ｃ）に示すように、搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、第１の樹脂層２２を硬化させる波長の光により、半導体素子が搭載される領域Ｒ１と電極が形成される領域Ｒ２との間の所定の領域Ｒ３を露光する（第１の露光工程）。この際、第１の実施の形態と異なり、遮光層１２６の働きにより光は第２の樹脂層には達しない。したがって、第１の露光工程において、ｇ線によるフォトリソグラフィ法を用いて領域Ｒ３を露光することで、第１の樹脂層２２の一部２２ａのみが硬化する。

次に、図１１（ａ）に示すように、第１の樹脂層２２のうち第１の露光工程により硬化されていない領域を現像液で除去する（第１の除去工程）。次に、図１１（ｂ）に示すように、第１の除去工程において第１の樹脂層２２が除去されたことで露出している遮光層１２６をエッチング液や現像液を用いることで除去する（第２の除去工程）。

次に、図１２（ａ）に示すように、第２の樹脂層２４を硬化させる波長の光により、配線層１３のうち露出させない領域Ｒ４を露光する（第２の露光工程）。なお、本実施の形態に係る第１の樹脂層２２および第２の樹脂層２４は、共通のネガ型レジスト層が用いられている。そのため、第２の露光工程において、第１の露光工程と同様にｇ線によるフォトリソグラフィ法を用いて領域Ｒ４を露光することで、第２の樹脂層２４の一部２４ａが硬化される。

このように、本実施の形態に係る製造方法によれば、遮光層１２６は、第２の樹脂層２４を硬化させる波長の光を遮光可能なため、同じ硬化波長の光を用いて第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４の所望の箇所をそれぞれ別個に硬化することができる。また、第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２４とを硬化させる波長の光が共通なため、第１の露光工程と第２の露光工程で用いる装置を共用化することができる。

次に、図１２（ｂ）に示すように、第２の樹脂層２４のうち第２の露光工程により硬化されていない領域が除去されることで配線層１３の一部が露出され、電極１４が形成される（第３の除去工程）とともに、規制部２０が形成される。なお、遮光層１２６は第２の樹脂層を硬化する波長の光を通さないため、厳密には遮光層１２６の下方は硬化されない。そこで、ポストキュア処理を行い、図１２（ｃ）に示すように遮光層の下方を硬化させる。

以上の工程により、図１２（ｃ）に示すような本実施の形態に係る素子搭載用基板２４０を製造することができる。本実施の形態では、第１の樹脂層と第２の樹脂層とが共通なネガ型レジスト層の場合について説明したが、共通なポジ型レジスト層の場合であっても同様に実施可能であることはいうまでもない。なお、上述の各実施の形態で述べた効果と重複する部分については説明を適宜省略した。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、上述の各製造方法により製造された素子搭載用基板を用いて半導体モジュールを製造する方法について説明する。図１３は、第４の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。

はじめに、例えば、第１の実施の形態に係る製造方法により製造された素子搭載用基板４０を準備し（準備工程）、図１３（ａ）に示すように、半導体素子１６を素子搭載用基板４０に形成されている一部の電極１４ｂとはんだボール３２を介して電気的に接続し、所定の搭載領域Ｒ７に搭載する。そして、図１３（ｂ）に示すように、半導体素子１６と素子搭載用基板４０の間隙にアンダーフィル１９を注入した後、素子搭載用基板４０の上方に上型３４を装着し、トランスファモールド法により溶融した封止樹脂３６を搭載領域Ｒ７の隙間に供給し半導体素子１６を封止する（封止工程）。これにより、強度の高い規制部２０によって、溶融した樹脂がトランスファモールド法における上型と基板との隙間から漏れ出ることを抑制することができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、上述の各製造方法により製造された素子搭載用基板を用いて半導体モジュールを製造する方法について説明する。図１４は、第５の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。

はじめに、例えば、第１の実施の形態に係る製造方法により製造された素子搭載用基板４０を準備し（準備工程）、図１４（ａ）に示すように、半導体素子１６を素子搭載用基板４０に形成されている一部の電極１４ｂとはんだボール３２を介して電気的に接続し、所定の搭載領域Ｒ７に搭載する。そして、図１４（ｂ）に示すように、半導体素子１６と素子搭載用基板４０の間隙にアンダーフィル１９を注入する。その後、図１４（ｃ）に示すように、素子搭載用基板４０の上方に上型３４を装着し、トランスファモールド法により溶融した封止樹脂３６を搭載領域Ｒ７の隙間に供給し半導体素子１６を封止する（封止工程）。このとき、第４の実施の形態と異なり、上型３４は規制部２０の上面に接するような形状となっている。これにより、強度の高い規制部２０によって、溶融した樹脂がトランスファモールド法における上型と基板との隙間から漏れ出ることを抑制することができる。

また、半導体素子１６と素子搭載用基板４０との間隙にアンダーフィル１９が充填されているため、熱応力、衝撃力に対するはんだボール３２の機械的信頼性の向上を図ることができる。また、本実施の形態のように上型３４が規制部２０の上面に接する場合、第４の実施の形態のように上型３４を第２の樹脂層２４に突き当てる場合と比較して、はみ出したアンダーフィル１９が上型３４と素子搭載用基板４０との間に挟み込まれる可能性が低くなる。その結果、封止工程における上型３４の位置決め精度が向上する。なお、上型３４は、封止工程において、規制部２０の外側にある第２の樹脂層２４と接するような形状であってもよい。

（第６の実施の形態）
次に、上述の半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、例えば、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、及びデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）といった電子機器であってもよい。

図１５は本実施の形態に係る半導体モジュールを備えた携帯電話の構成を示す図である。携帯電話１１１は、第１の筐体１１２と第２の筐体１１４が可動部１２０によって連結される構造になっている。第１の筐体１１２と第２の筐体１１４は可動部１２０を軸として回動可能である。第１の筐体１１２には文字や画像等の情報を表示する表示部１１８やスピーカ部２２４が設けられている。第２の筐体１１４には操作用ボタンなどの操作部２２２やマイク部２２６が設けられている。なお、前述の実施の形態に係る半導体モジュールはこうした携帯電話１１１の内部に搭載されている。

図１６は、図１５に示した携帯電話の部分断面図（第１の筐体１１２の断面図）である。本実施の形態に係る半導体モジュール２１０は、いわゆるＰｏＰ（パッケージオンパッケージ）タイプのモジュールである。半導体モジュール２１０は、はんだバンプ４２を介してプリント基板１２８に搭載され、こうしたプリント基板１２８を介して表示部１１８などと電気的に接続されている。また、半導体モジュール２１０の裏面側（はんだバンプ４２とは反対側の面）には金属基板などの放熱基板１１６が設けられ、例えば、半導体モジュール２１０から発生する熱を第１の筐体１１２内部にこもらせることなく、効率的に第１の筐体１１２の外部に放熱することができるようになっている。

本実施の形態に係る半導体モジュール２１０を備えた携帯機器によれば、素子搭載用基板の電極が封止樹脂により覆われたり汚染されたりすることが抑制されているため、半導体素子や他の半導体モジュールと素子搭載用基板との接続信頼性が向上し、ひいては半導体モジュール２１０の接続信頼性が向上するので、こうした半導体モジュール２１０を搭載した携帯機器の信頼性が向上する。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、これは例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

第１の実施の形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す上面図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールを模式的に示した断面図である。 図３（ａ）は、モールドフラッシュという現象を説明するために模式的に示した上面図、図３（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの規制部の効果を説明するために規制部近傍を拡大した上面図である。 図１のＡ−Ａ断面の要部を拡大した図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、規制部における無機化合物層の形状による封止樹脂のせき止め状態の相違を説明するための要部断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、第１の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第２の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第３の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、第３の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、第３の実施の形態に係る素子搭載用基板の製造方法を示す工程断面図である。 第４の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。 第５の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。 第６の実施の形態に係る携帯電話の構成を示す図である。 図１５に示す携帯電話の部分断面図である。

符号の説明

１０ 半導体モジュール、 １２ 絶縁層、 １３ 配線層、 １４ 電極、 １６ 半導体素子、 １８ 封止樹脂、 ２０ 規制部、 ２２ 第１の樹脂層、 ２４ 第２の樹脂層、 ２６ 無機化合物層、 ３４ 上型、 ４０ 素子搭載用基板、 １１１ 携帯電話、 １２６ 遮光層。

Claims (21)

1. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と、
   前記絶縁層の表面の一部に設けられている複数の電極と、
   前記絶縁層の表面において、前記複数の電極のうち半導体素子と接続される電極と該半導体素子と接続されない電極との間に設けられ、半導体素子を封止する封止樹脂が外周側の電極へ流れることを規制する規制部と、を備え、
   前記規制部は、
   第１の樹脂層からなる先端部と、
   前記絶縁層側に設けられた第２の樹脂層と、
   前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とを接合するとともに、前記第２の樹脂層を変質させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、
   を有する素子搭載用基板。
2. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と、
   前記絶縁層の表面の一部に設けられている複数の電極と、
   前記複数の電極の一部と電気的に接続されている半導体素子と、
   前記半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂と、
   前記絶縁層の表面において、前記複数の電極のうち前記半導体素子と接続されていない電極と前記半導体素子との間に設けられ、前記封止樹脂が外周側の電極へ流れることを規制する規制部と、を備え、
   前記規制部は、
   第１の樹脂層からなる先端部と、
   前記絶縁層側に設けられた第２の樹脂層と、
   前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とを接合するとともに、前記第２の樹脂層を変質させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、
   を有する半導体モジュール。
3. 前記封止樹脂は、前記半導体素子と電極との接続部に充填されているアンダーフィル剤であることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
4. 前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層は、それぞれの硬化波長が異なるネガ型レジスト層であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体モジュール。
5. 前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層は、ポジ型レジスト層であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体モジュール。
6. 前記無機化合物層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズおよび酸化スズからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の半導体モジュール。
7. 前記無機化合物層は、Ａｕ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の半導体モジュール。
8. 無機化合物層は、半導体モジュールが外部のグランドと接続された際に同電位となるように外部接続電極と導通されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の半導体モジュール。
9. 前記無機化合物層は、前記第１の樹脂層の側面より凹んだ凹部を有することを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の半導体モジュール。
10. 請求項２乃至９のいずれか一項に記載の半導体モジュールを搭載したことを特徴とする携帯機器。
11. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、
    第１の樹脂層と、前記基板を覆う第２の樹脂層と、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との間に設けられ、前記第２の樹脂層を硬化させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を前記基板の上に積層する積層工程と、
    搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側の電極に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、前記第１の樹脂層を硬化させる波長の光により、半導体素子が搭載される領域と電極が形成される領域との間の所定の領域を露光する第１の露光工程と、
    前記第２の樹脂層を硬化させる波長の光により、前記配線層のうち露出させない領域を露光する第２の露光工程と、
    前記第１の露光工程により硬化されていない第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、
    前記第１の樹脂層が除去されたことで露出している前記無機化合物層を除去する第２の除去工程と、
    前記第２の露光工程により硬化されていない第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、
    を含むことを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。
12. 前記第１の除去工程、前記第２の除去工程、前記第３の除去工程は、それぞれ溶液を用いることを特徴とする請求項１１に記載の素子搭載用基板の製造方法。
13. 前記無機化合物層は、硬化されていない第１の樹脂層および硬化されていない第２の樹脂層を溶解するためのアルカリ溶液に可溶な材料で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の素子搭載用基板の製造方法。
14. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、
    第１の樹脂層と、前記基板を覆う第２の樹脂層と、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との間に設けられ、前記第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光を透過可能な無機化合物層と、を前記基板の上に積層する積層工程と、
    搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側の電極に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、前記第１の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光により、所定の領域を露光する第１の露光工程と、
    前記第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光により、前記配線層のうち露出させる領域を露光する第２の露光工程と、
    前記第１の露光工程により可溶化されている第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、
    前記第１の樹脂層が除去されたことで露出している前記無機化合物層を除去する第２の除去工程と、
    前記第２の露光工程により可溶化されている第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、
    を含むことを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。
15. 前記第１の除去工程、前記第２の除去工程、前記第３の除去工程は、それぞれ溶液を用いることを特徴とする請求項１４に記載の素子搭載用基板の製造方法。
16. 前記無機化合物層は、現像液に対して可溶化されている第１の樹脂層および現像液に対して可溶化されている第２の樹脂層を溶解するためのアルカリ溶液に可溶な材料で構成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の素子搭載用基板の製造方法。
17. 前記無機化合物層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズおよび酸化スズからなる群より選択された少なくとも一つ以上の材料が含まれていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の素子搭載用基板の製造方法。
18. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、
    第１の樹脂層と、前記基板を覆う第２の樹脂層と、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との間に設けられ、前記第２の樹脂層を硬化させることが可能な波長の光を遮光する遮光層と、を前記基板の上に積層する積層工程と、
    搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、前記第１の樹脂層を硬化させる波長の光により、前記半導体素子が搭載される領域と電極が形成される領域との間の所定の領域を露光する第１の露光工程と、
    前記第１の露光工程により硬化されていない第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、
    前記第１の樹脂層が除去されたことで露出している前記遮光層を除去する第２の除去工程と、
    前記第２の樹脂層を硬化させる波長の光により、前記配線層のうち露出させない領域を露光する第２の露光工程と、
    前記第２の露光工程により硬化されていない第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、
    を含むことを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。
19. 絶縁性の樹脂で形成されている絶縁層と配線層とを有する基板を準備する準備工程と、
    第１の樹脂層と、前記基板を覆う第２の樹脂層と、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との間に設けられ、前記第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光を遮光する遮光層と、を前記基板の上に積層する積層工程と、
    搭載される半導体素子の少なくとも一部を封止する封止樹脂が外周側に流れ出ることを規制する規制部を形成するために、前記第１の樹脂層を現像液に対して可溶化させる波長の光により、所定の領域を露光する第１の露光工程と、
    前記第１の露光工程により可溶化されている第１の樹脂層を除去する第１の除去工程と、
    前記第１の樹脂層が除去されたことで露出している前記遮光層を除去する第２の除去工程と、
    前記第２の樹脂層を現像液に対して可溶化させることが可能な波長の光により、前記配線層のうち露出させる領域を露光する第２の露光工程と、
    前記第２の露光工程により可溶化されている第２の樹脂層を除去することで配線層の一部を露出させ電極を形成する第３の除去工程と、
    を含むことを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。
20. 前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層は、ポジ型レジスト層であることを特徴とする請求項１９に記載の素子搭載用基板の製造方法。
21. 請求項１１乃至２０のいずれかに記載の素子搭載用基板の製造方法により製造された素子搭載用基板を準備する準備工程と、
    前記素子搭載用基板に形成されている複数の電極の一部と半導体素子とを電気的に接続する搭載領域に、該半導体素子を搭載する搭載工程と、
    トランスファモールド法により溶融した封止樹脂を前記搭載領域に供給し前記半導体素子を封止する封止工程と、
    を含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。

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