JP2010114454A - Method of manufacturing electronic device - Google Patents

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隆文 西田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which can improve reliability of a module using a PCB as a module substrate. <P>SOLUTION: Solder connection by Pb free solder between a single chip component 43, an integrated chip component 44 and a semiconductor chip IC2 is carried out by heating treatment at a temperature lower than 280°C using a heat block, and solder connection of the semiconductor chip IC1 by high melting point solder is carried out by heating treatment at 280°C or higher using hot jet. Consequently, it is possible to perform solder connection for the semiconductor chip IC1 to a PCB 38 by using high melting point solder without generating damage of the PCB 38 due to heat, such as burning of solder resist and peeling of prepreg from a core material. As a result, the semiconductor chip IC1 can be mounted on the PCB 38 by high connection strength. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子装置の製造技術に関し、特に、モジュールの製造方法に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to an electronic device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a module manufacturing method.

携帯電話等のような移動通信機器では、例えば電力増幅器(Power Amplifier)またはアンテナスイッチ等が形成された表面実装型の半導体チップと、コンデンサまたはレジスタ等が形成された表面実装型のチップ部品とが、同一基板上に搭載された構造のモジュールを採用している。半導体チップとチップ部品とは半田接続によってモジュール基板上に搭載され、さらに両者は絶縁性の樹脂によって覆われて保護される。   In a mobile communication device such as a cellular phone, for example, a surface-mounted semiconductor chip on which a power amplifier or an antenna switch is formed, and a surface-mounted chip component on which a capacitor, a resistor, or the like is formed. Adopting a module with a structure mounted on the same substrate. The semiconductor chip and the chip component are mounted on the module substrate by solder connection, and both are covered and protected by an insulating resin.

例えば、特開2002−208668号公報(特許文献1)には、主面に複数のパッドが形成された半導体チップと、両端に接続端子が形成されたチップ部品と、半導体チップとチップ部品とが搭載されるモジュール基板と、チップ部品とモジュール基板の基板側端子とを半田によって接続する半田接続部と、半導体チップ、チップ部品および半田接続部とを覆うとともに絶縁性のシリコーン樹脂などの低弾性樹脂によって形成された封止部とからなる半導体装置が開示されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-208668 (Patent Document 1) discloses a semiconductor chip in which a plurality of pads are formed on the main surface, a chip component in which connection terminals are formed on both ends, and a semiconductor chip and a chip component. Low elasticity resin such as insulating silicone resin that covers the module substrate to be mounted, the solder connection portion for connecting the chip component and the board side terminal of the module substrate by solder, and the semiconductor chip, the chip component and the solder connection portion The semiconductor device which consists of the sealing part formed by this is disclosed.

また、特開2002−368186号公報(特許文献2)には、配線基板上に搭載され、アウターリードに電気的に接続された複数の回路素子の少なくとも1つが熱硬化性樹脂組成物を用いて封止されており、配線基板の全体と素子との全部およびアウターリードの基板との接続側がトランスファーモールドにて樹脂封止された樹脂封止型モジュール装置が記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-368186 (Patent Document 2) discloses that at least one of a plurality of circuit elements mounted on a wiring board and electrically connected to an outer lead uses a thermosetting resin composition. A resin-sealed module device is described in which the entire wiring substrate and all elements and the connection side of the outer lead substrate are sealed with a transfer mold.

特開2002−208668号公報JP 2002-208668 A 特開2002−368186号公報JP 2002-368186 A

しかしながら、モジュールの製造方法については、以下に説明する種々の技術的課題が存在する。   However, there are various technical problems described below for the module manufacturing method.

本発明者らが検討した携帯電話用途のモジュールでは、半導体チップおよびチップ部品を搭載するモジュール基板に、熱に強く、電気絶縁性の良いセラミック基板を用いている。しかし、セラミック基板はコストが比較的高く、また、落下や衝撃によって割れやすいという課題が残る。さらに、携帯電話用途のモジュールには、常に小型、薄型が要求されるが、セラミックは薄く加工すると割れやすくなることから、セラミック基板上に半導体チップおよびチップ部品を搭載し、樹脂封止したパッケージ全体の厚さを1mm以下とすることは困難である。   In a module for a mobile phone examined by the present inventors, a ceramic substrate that is resistant to heat and has good electrical insulation is used as a module substrate on which a semiconductor chip and chip components are mounted. However, the ceramic substrate is relatively expensive, and the problem remains that it is easily broken by dropping or impact. In addition, modules for cellular phones are always required to be small and thin. However, since ceramics are easily broken when processed thinly, a semiconductor chip and chip components are mounted on a ceramic substrate and the entire package is sealed with resin. It is difficult to make the thickness of 1 mm or less.

そこで、セラミック基板よりも安価で、衝撃にも強い樹脂基板であるPCB(Printed Circuit Board)をモジュール基板に採用することを検討した。しかし、PCBをモジュール基板とするモジュールに関しても、本発明者らは以下の問題点を見いだした。   Therefore, we examined the use of PCB (Printed Circuit Board), which is a resin substrate that is less expensive than a ceramic substrate and resistant to impact, as a module substrate. However, the present inventors have also found the following problems with respect to modules using PCB as a module substrate.

すわなち、発熱量が多い電力増幅器を有する半導体チップをPCBへ接着する際、一般に銀(以下、Agと記す)フィラーの含有量が、例えば70wt%程度のAgペーストが用いられる。これは、放熱性を良くするためであるが、一方で接着強度が弱いという問題が生じている。この問題は、例えばAgペーストに替えて、高融点(例えば280℃以上)の半田ペースト(例えば鉛(以下、Pbと記す)−10錫(以下、Snと記す))を用いることで改善することは可能である。しかし、280℃以上の高温処理によって、PCBの表面に形成された配線を覆うソルダーレジストの焦げやPCBを構成する絶縁樹脂シートであるプリプレグ(Prepreg)のコア材からの剥離など、新たな問題が生じてしまう。また、欧州におけるPb規制の動向を受けてチップ部品とPCBとの接続にはPbを含まないPbフリー半田が用いられているが、このPbフリー半田は220℃程度の温度で溶融するため、280℃以上の高温処理をPCBに適用することはできない。   That is, when a semiconductor chip having a power amplifier with a large calorific value is bonded to a PCB, an Ag paste with a silver (hereinafter referred to as Ag) filler content of, for example, about 70 wt% is generally used. This is to improve heat dissipation, but on the other hand, there is a problem that the adhesive strength is weak. This problem can be improved by using a solder paste (for example, lead (hereinafter referred to as Pb) -10 tin (hereinafter referred to as Sn)) having a high melting point (for example, 280 ° C. or higher) instead of Ag paste, for example. Is possible. However, new problems such as burning of the solder resist covering the wiring formed on the surface of the PCB and peeling of the prepreg, which is an insulating resin sheet constituting the PCB, from the core material due to the high-temperature treatment at 280 ° C. or higher. It will occur. In addition, in response to the trend of Pb regulations in Europe, Pb-free solder that does not contain Pb is used for the connection between the chip component and the PCB. Since this Pb-free solder melts at a temperature of about 220 ° C., 280 High-temperature treatment at or above ° C cannot be applied to PCB.

また、半導体チップおよびチップ部品をPCB上に搭載し、さらに絶縁性の樹脂で覆い保護した後、モジュールは半田接続によりマザーボード上に搭載されて製品に組み込まれる。しかし、その半田接続の後のリフロー処理(例えば250℃程度)時に、モジュール内においてチップ部品をPCBに接続するPbフリー半田の半溶融が起こり、短絡などの不具合が発生することがある。具体的には、例えば半溶解したPbフリー半田がフラッシュ状に流れ、チップ部品の接続端子が繋がって短絡に至るものであり、樹脂封止の際に、チップ部品とPCBとの狭い隙間に未充填ボイドが形成されると、上記短絡は顕著に現れる。   Further, after the semiconductor chip and the chip component are mounted on the PCB and further covered and protected with an insulating resin, the module is mounted on the motherboard by solder connection and incorporated into the product. However, during reflow processing (for example, about 250 ° C.) after the solder connection, the Pb-free solder that connects the chip component to the PCB in the module may be partially melted, resulting in problems such as a short circuit. Specifically, for example, the semi-dissolved Pb-free solder flows in a flash state, and the connection terminals of the chip components are connected to cause a short circuit. When the resin is sealed, the Pb-free solder is not yet inserted into the narrow gap between the chip components and the PCB. When the filling void is formed, the short circuit appears remarkably.

本発明の目的は、PCBをモジュール基板とするモジュールの信頼性を向上させることのできる技術を提供することにある。   The objective of this invention is providing the technique which can improve the reliability of the module which uses PCB as a module board | substrate.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明は、電力増幅回路を有する半導体チップおよびチップ部品が半田接続によってPCB上に搭載されたモジュールにおいて、半導体チップの裏面とPCBの基板側端子とが高融点半田によって接続され、チップ部品の接続端子とPCBの基板側端子とがPbフリー半田によって接続されている。   According to the present invention, in a module in which a semiconductor chip and a chip component having a power amplifier circuit are mounted on a PCB by solder connection, the back surface of the semiconductor chip and the substrate side terminal of the PCB are connected by high melting point solder, The terminal and the board side terminal of the PCB are connected by Pb-free solder.

本発明は、電力増幅器を有する半導体チップおよびチップ部品を半田接続によってPCB上に搭載するモジュールの製造方法において、280℃未満の温度でPCBを加熱することにより、チップ部品の接続端子とPCBの基板側端子とをPbフリー半田で接続すると同時に、280℃以上の温度で局所加熱することにより、半導体チップの裏面とPCBの基板側端子とを高融点半田で接続し、さらに半導体チップおよびチップ部品を減圧雰囲気中で樹脂封止してチップ部品とPCBとの隙間を樹脂で充填する。   The present invention relates to a method of manufacturing a module in which a semiconductor chip having a power amplifier and a chip component are mounted on a PCB by soldering, and by heating the PCB at a temperature of less than 280 ° C., the connection terminal of the chip component and the PCB substrate The side terminals are connected with Pb-free solder, and at the same time, by locally heating at a temperature of 280 ° C. or higher, the back surface of the semiconductor chip and the substrate side terminal of the PCB are connected with high melting point solder, and the semiconductor chip and the chip component are further connected. Resin sealing is performed in a reduced-pressure atmosphere, and the gap between the chip component and the PCB is filled with resin.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

PCBを損傷させることなく、接着強度が強い半導体チップをPCB上に搭載することができ、さらにチップ部品の接続端子間の半田による短絡を防ぐことができる。これにより、PCB上に半導体チップおよびチップ部品を搭載したモジュールの信頼性を向上させることができる。   Without damaging the PCB, a semiconductor chip having high adhesive strength can be mounted on the PCB, and a short circuit due to soldering between the connection terminals of the chip components can be prevented. Thereby, the reliability of the module in which the semiconductor chip and the chip component are mounted on the PCB can be improved.

本実施の形態1であるデジタル携帯電話のシステム構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the system configuration | structure of the digital mobile telephone which is this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1であるデジタル携帯電話機に用いる電力増幅器の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a power amplifier used in the digital cellular phone according to the first embodiment. (a)は、本実施の形態1であるフロントエンド装置に搭載されるロウパスフィルタの構造の一例を示す要部断面図、(b)は、同じく回路構成図である。(A) is principal part sectional drawing which shows an example of the structure of the low pass filter mounted in the front end apparatus which is this Embodiment 1, (b) is a circuit block diagram similarly. 本実施の形態1である電力増幅器の増幅段をnMOSで構成した半導体チップの内部構成の一例を示す要部平面図である。2 is a plan view of a principal part showing an example of an internal configuration of a semiconductor chip in which an amplification stage of the power amplifier according to the first embodiment is configured by an nMOS. 本実施の形態1である電力増幅器の増幅段をnMOSで構成した半導体チップの内部構成の一例を示す要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing an example of an internal configuration of a semiconductor chip in which an amplification stage of the power amplifier according to the first embodiment is configured by an nMOS. 本実施の形態1である電力増幅器の増幅段をヘテロ接合型バイポーラトランジスタで構成した半導体チップの内部構成の一例を示す要部平面図である。FIG. 3 is a plan view of a principal part showing an example of an internal configuration of a semiconductor chip in which an amplification stage of the power amplifier according to the first embodiment is configured with a heterojunction bipolar transistor. 図6のA−A線における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the AA of FIG. 本実施の形態1であるデジタル携帯電話機におけるモジュールの1次実装の一例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of primary mounting of a module in the digital mobile phone according to the first embodiment. 本実施の形態1であるデジタル携帯電話機におけるモジュールの2次実装の一例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of secondary mounting of a module in the digital mobile phone according to the first embodiment. 本実施の形態1であるモジュールの組み立て手順を説明する工程図である。It is process drawing explaining the assembly procedure of the module which is this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1である半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device for describing the manufacturing method of the semiconductor device that is Embodiment 1; 図11に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 11; 図12に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 12; 図13に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device for describing the manufacturing method of the semiconductor device following FIG. 13; 図14に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 14; 図15に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 16 is a main part cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 15; 図16に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 17 is a main part cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 16; 図17に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 17; 図18に続く半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の要部断面図である。FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device, explaining the method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 18; 本実施の形態2である各表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装工程の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the mounting process which solder-connects each surface mount component which is this Embodiment 2 to a module board collectively. 本実施の形態3である各表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装工程の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the mounting process which solder-connects each surface mounting component which is this Embodiment 3 to a module board collectively. 本実施の形態4である各表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装工程の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the mounting process which solder-connects each surface mounting component which is this Embodiment 4 to a module board collectively.

本実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、本実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In this embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in this embodiment, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), unless otherwise specified, or in principle limited to a specific number in principle. The number is not limited to the specific number, and may be a specific number or more. Further, in the present embodiment, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential unless particularly specified and apparently essential in principle. Yes. Similarly, in this embodiment, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, etc. substantially, unless otherwise specified, or otherwise considered in principle. It shall include those that are approximate or similar to. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted.

本実施の形態を詳細に説明する前に、本実施の形態における用語の意味を説明すると次の通りである。   Before describing this embodiment in detail, the meaning of terms in this embodiment will be described as follows.

GSM(Global System for Mobile Communication)は、デジタル携帯電話に使用されている無線通信方式の1つまたは規格をいう。GSMには、使用する電波の周波数帯が3つあり、900MHz帯をGSM900または単にGSM、1800MHz帯をGSM1800、DCS(Digital Cellular System)1800またはPCN(Personal Communication Network)、1900MHz帯をGSM1900、DCS1900またはPCS(Personal Communication Services)という。なお、GSM1900は主に北米で使用されている。北米ではその他に850MHz帯のGSM850を使用する場合もある。   GSM (Global System for Mobile Communication) is one of the wireless communication systems or standards used for digital mobile phones. GSM has three frequency bands of radio waves to be used. 900 MHz band is GSM900 or simply GSM, 1800 MHz band is GSM1800, DCS (Digital Cellular System) 1800 or PCN (Personal Communication Network), 1900 MHz band is GSM1900, DCS1900 or PCS (Personal Communication Services). GSM1900 is mainly used in North America. In North America, GSM850 in the 850 MHz band may be used.

GMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)変調方式は、音声信号の通信に用いる方式で搬送波の位相を送信データに応じて位相シフトする方式である。また、EDGE(Enhanced Data GSM Environment)変調方式は、データ通信に用いる方式でGMSK変調の位相シフトにさらに振幅シフトを加えた方式である。   The GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying) modulation method is a method used for communication of audio signals, and is a method for shifting the phase of a carrier wave according to transmission data. Further, the EDGE (Enhanced Data GSM Environment) modulation method is a method used for data communication and is a method in which an amplitude shift is further added to the phase shift of GMSK modulation.

また、本実施の形態においては、電界効果トランジスタを代表するMOS・FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をMOSと略し、nチャネル型のMOS・FETをnMOSと略す。   Further, in this embodiment, a MOS • FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) representing a field effect transistor is abbreviated as MOS, and an n-channel MOS • FET is abbreviated as nMOS.

また、本実施の形態においては、1つのモジュール基板上に搭載される複数の表面実装部品のうち、1つの基板上に1つまたは複数個の能動素子が形成されるチップを半導体チップと呼び、1つの基板上に受動素子、例えばコンデンサ、インダクタまたはレジスタ等が形成されるチップをチップ部品と呼ぶ。さらに、1つの基板上に1個の受動素子が形成されるチップを単体チップ部品と呼び、1つの基板に複数個の受動素子が形成されるチップを集積チップ部品と呼び、両者を区別する必要のある場合は、集積チップ部品または単体チップ部品と記載する。   In the present embodiment, a chip in which one or a plurality of active elements are formed on one substrate among a plurality of surface-mounted components mounted on one module substrate is called a semiconductor chip. A chip on which a passive element such as a capacitor, an inductor, or a resistor is formed on one substrate is called a chip component. Furthermore, a chip in which one passive element is formed on one substrate is referred to as a single chip component, and a chip in which a plurality of passive elements are formed on one substrate is referred to as an integrated chip component. If there is, it is described as an integrated chip component or a single chip component.

(実施の形態1)
本実施の形態1では、例えばGSM方式のネットワークを利用して情報を伝送するデジタル携帯電話に本発明を適用した場合について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, for example, a case where the present invention is applied to a digital cellular phone that transmits information using a GSM network will be described.

図1に、本実施の形態1であるデジタル携帯電話のシステムの一例を示す。図中、PMは電力増幅器、ANTは信号電波の送受信用のアンテナ、1はフロントエンド装置、2は音声信号をベースバンド信号に変換したり、受信信号を音声信号に変換したり、変調方式切換信号やバンド切換信号を生成したりするベースバンド回路、3は受信信号をダウンコンバートして復調し、ベースバンド信号を生成したり、送信信号を変調したりする変復調用回路、FLT1,FLT2は受信信号からノイズや妨害波を除去するフィルタである。フィルタFLT1はGSM用、フィルタFLT2はDCS用である。   FIG. 1 shows an example of a digital mobile phone system according to the first embodiment. In the figure, PM is a power amplifier, ANT is an antenna for transmitting and receiving signal radio waves, 1 is a front-end device, 2 is a voice signal converted into a baseband signal, a received signal is converted into a voice signal, and a modulation method is switched. Baseband circuit 3 for generating signals and band switching signals, 3 down-converts the received signal and demodulates it, generates a baseband signal and modulates the transmission signal, FLT1 and FLT2 receive It is a filter that removes noise and interference from signals. The filter FLT1 is for GSM, and the filter FLT2 is for DCS.

フロントエンド装置1は、インピーダンス整合回路MN1,MN2、ロウパスフィルタLPF1,LPF2、スイッチ回路4a,4b、コンデンサC1,C2および分波器5を有している。インピーダンス整合回路MN1,MN2は電力増幅器PMの送信出力端子に接続されてインピーダンスの整合を行う回路、ロウパスフィルタLPF1,LPF2は高調波を減衰させる回路、スイッチ回路4a,4bは送受信切り換え用の回路、コンデンサC1,C2は受信信号から直流成分をカットする素子、分波器5はGSM900の信号とDCS1800の信号とを分波する回路である。本実施の形態1であるデジタル携帯電話では、電力増幅器PMおよびフロントエンド装置1を1つのモジュールMAに組み立てている。   The front end device 1 includes impedance matching circuits MN1 and MN2, low-pass filters LPF1 and LPF2, switch circuits 4a and 4b, capacitors C1 and C2, and a duplexer 5. Impedance matching circuits MN1 and MN2 are connected to the transmission output terminal of the power amplifier PM to perform impedance matching, low-pass filters LPF1 and LPF2 are circuits that attenuate harmonics, and switch circuits 4a and 4b are circuits for switching between transmission and reception. Capacitors C1 and C2 are elements for cutting a direct current component from a received signal, and a demultiplexer 5 is a circuit for demultiplexing a GSM900 signal and a DCS1800 signal. In the digital cellular phone according to the first embodiment, the power amplifier PM and the front-end device 1 are assembled into one module MA.

なお、スイッチ回路4a,4bの切換信号CNT1,CNT2は上記ベースバンド回路2から供給される。ベースバンド回路2は、DSP(Digital Signal Processor)やマイクロプロセッサ、半導体メモリ等の複数の半導体集積回路で構成されている。   The switching signals CNT1 and CNT2 of the switch circuits 4a and 4b are supplied from the baseband circuit 2. The baseband circuit 2 includes a plurality of semiconductor integrated circuits such as a DSP (Digital Signal Processor), a microprocessor, and a semiconductor memory.

図2に、電力増幅器PMの回路の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of a circuit of the power amplifier PM.

電力増幅器PMは、例えばGSM900とDCS1800との2つの周波数帯が使用可能(デュアルバンド方式)であり、それぞれの周波数帯でGMSK変調方式とEDGE変調方式との2つの通信方式を使用可能とする。   The power amplifier PM can use, for example, two frequency bands of GSM900 and DCS1800 (dual band system), and can use two communication systems of the GMSK modulation system and the EDGE modulation system in each frequency band.

この電力増幅器PMは、GSM900用の電力増幅回路Aと、DCS1800用の電力増幅回路Bと、それら電力増幅回路A,Bの増幅動作の制御や補正等を行う周辺回路6とを有している。電力増幅回路A,Bは、それぞれ3つの増幅段A1〜A3,B1〜B3と、3つの整合回路AM1〜AM3,BM1〜BM3とを有している。すなわち、電力増幅器PMの入力端子7a,7bは、入力用の整合回路AM1,BM1を介して1段目の増幅段A1,B1の入力に電気的に接続され、1段目の増幅段A1,B1の出力は段間用の整合回路AM2,BM2を介して2段目の増幅段A2,B2の入力に電気的に接続され、2段目の増幅段A2,B2の出力は段間用の整合回路AM3,BM3を介して最終段の増幅段A3,B3の入力に電気的に接続され、最終段の増幅段A3,B3の出力は出力端子8a,8bと電気的に接続されている。本実施の形態1では、このような電力増幅回路A,Bを構成する素子が1つの半導体チップIC1内に設けられている。   The power amplifier PM includes a power amplifier circuit A for GSM900, a power amplifier circuit B for DCS1800, and a peripheral circuit 6 that controls and corrects the amplification operation of the power amplifier circuits A and B. . Each of the power amplifier circuits A and B has three amplification stages A1 to A3 and B1 to B3 and three matching circuits AM1 to AM3 and BM1 to BM3. That is, the input terminals 7a and 7b of the power amplifier PM are electrically connected to the inputs of the first amplification stages A1 and B1 via the input matching circuits AM1 and BM1, and are connected to the first amplification stage A1, The output of B1 is electrically connected to the inputs of the second amplification stages A2 and B2 via interstage matching circuits AM2 and BM2, and the outputs of the second amplification stages A2 and B2 are for interstage use. The matching circuits AM3 and BM3 are electrically connected to the inputs of the final amplification stages A3 and B3, and the outputs of the final amplification stages A3 and B3 are electrically connected to the output terminals 8a and 8b. In the first embodiment, elements constituting such power amplifier circuits A and B are provided in one semiconductor chip IC1.

周辺回路6は、制御回路6Aと、増幅段A1〜A3,B1〜B3にバイアス電圧を印加するバイアス回路6B等を有している。制御回路6Aは、電力増幅回路A,Bに印加する所望の電圧を発生する回路であり、電源制御回路6A1およびバイアス電圧生成回路6A2を有している。電源制御回路6A1は、増幅段A1〜A3,B1〜B3の各々の出力に印加される第1電源電圧を生成する回路である。また、バイアス電圧生成回路6A2は、バイアス回路6Bを制御するための第1制御電圧を生成する回路である。   The peripheral circuit 6 includes a control circuit 6A and a bias circuit 6B for applying a bias voltage to the amplification stages A1 to A3 and B1 to B3. The control circuit 6A is a circuit that generates a desired voltage to be applied to the power amplifier circuits A and B, and includes a power supply control circuit 6A1 and a bias voltage generation circuit 6A2. The power supply control circuit 6A1 is a circuit that generates a first power supply voltage to be applied to the outputs of the amplification stages A1 to A3 and B1 to B3. The bias voltage generation circuit 6A2 is a circuit that generates a first control voltage for controlling the bias circuit 6B.

本実施の形態1では、電源制御回路6A1が、電力増幅器PM外部のベースバンド回路2から供給される出力レベル指定信号に基づいて第1電源電圧を生成すると、バイアス電圧生成回路6A2が電源制御回路6A1で生成された第1電源電圧に基づいて第1制御電圧を生成するようになっている。ベースバンド回路2は、出力レベル指定信号を生成する回路である。この出力レベル指定信号は、電力増幅回路A,Bの出力レベルを指定する信号で、携帯電話と、基地局との間の距離、すなわち、電波の強弱に応じた出力レベルに基づいて生成されるようになっている。本実施の形態1では、このような周辺回路6を構成する素子も1つの半導体チップIC1内に設けられている。   In the first embodiment, when the power supply control circuit 6A1 generates the first power supply voltage based on the output level designation signal supplied from the baseband circuit 2 outside the power amplifier PM, the bias voltage generation circuit 6A2 generates the power supply control circuit. The first control voltage is generated based on the first power supply voltage generated by 6A1. The baseband circuit 2 is a circuit that generates an output level designation signal. This output level designation signal is a signal that designates the output level of the power amplifier circuits A and B, and is generated based on the distance between the mobile phone and the base station, that is, the output level corresponding to the strength of radio waves. It is like that. In the first embodiment, the elements constituting such a peripheral circuit 6 are also provided in one semiconductor chip IC1.

また、電力増幅器PMを構成する半導体チップIC1の主面(回路素子が形成されている面)に形成された外部用端子と、半導体チップIC1を搭載するモジュール基板の部品搭載面に形成された基板側端子とは、接合材(例えばボンディングワイヤBW)を介して接続されており、この接続材を通じて各増幅段の入出力がモジュール基板の部品搭載面の伝送線路9a1〜9a5,9b1〜9b5,9cと電気的に接続されている。   Also, external terminals formed on the main surface (surface on which circuit elements are formed) of the semiconductor chip IC1 constituting the power amplifier PM, and a substrate formed on the component mounting surface of the module substrate on which the semiconductor chip IC1 is mounted. The side terminals are connected via a bonding material (for example, a bonding wire BW), and through this connection material, the input and output of each amplification stage are transmission lines 9a1 to 9a5, 9b1 to 9b5, 9c on the component mounting surface of the module substrate. And are electrically connected.

1段目の増幅段A1,B1の入力にボンディングワイヤBWを通じて接続された伝送線路9a1,9b1は、それぞれコンデンサCm1,Cm2を介して入力端子10a,10bと電気的に接続されている。1段目の増幅段A1,B1の出力にボンディングワイヤBWを通じて電気的に接続された伝送線路9a2,9b2は、それぞれ高電位側の電源端子11a1,11b1と電気的に接続されているとともに、それぞれ電源端子11a1,11b1の近傍に配置されたコンデンサCm3,Cm4を介して接地電位GNDと電気的に接続されている。2段目の増幅段A2,B2の出力にボンディングワイヤBWを通じて電気的に接続された伝送線路9a3,9b3は、それぞれ高電位側の電源端子11a2,11b2と電気的に接続されているとともに、それぞれ電源端子11a2,11b2の近傍に配置されたコンデンサCm5,Cm6を介して接地電位GNDと電気的に接続されている。最終段目の増幅段A3,B3の出力にボンディングワイヤBWを通じて電気的に接続された伝送線路9a4,9b4は、それぞれ高電位側の電源端子11a3,11b3と電気的に接続されているとともに、それぞれ電源端子11a3,11b3の近傍に配置されたコンデンサCm7,Cm8を介して接地電位GNDと電気的に接続されている。さらに、最終段目の増幅段A3,B3の出力にボンディングワイヤBWを通じて電気的に接続された伝送線路9a5,9b5は、それぞれコンデンサCm9,Cm10を介して出力端子12a,12bと電気的に接続されているとともに、それぞれの線路途中に配置されたコンデンサCm11,Cm12を介して接地電位GNDと電気的に接続されている。周辺回路6の制御用の外部用端子にボンディングワイヤBWを通じて電気的に接続された伝送線路9cは、制御端子13と電気的に接続されている。ボンディングワイヤBWはインダクタとしての機能を有している。また、伝送線路9a1〜9a5,9b1〜9b5はインピーダンス整合用のインダクタとしての機能を有している。また、コンデンサCm1〜Cm12はインピーダンス整合用のコンデンサとしての機能を有しており、チップ部品で構成されている。   The transmission lines 9a1 and 9b1 connected to the inputs of the first amplification stages A1 and B1 through the bonding wires BW are electrically connected to the input terminals 10a and 10b through the capacitors Cm1 and Cm2, respectively. The transmission lines 9a2 and 9b2 that are electrically connected to the outputs of the first amplification stages A1 and B1 through the bonding wires BW are electrically connected to the high-potential side power supply terminals 11a1 and 11b1, respectively. The power supply terminals 11a1 and 11b1 are electrically connected to the ground potential GND through capacitors Cm3 and Cm4 disposed in the vicinity. The transmission lines 9a3 and 9b3 electrically connected to the outputs of the second amplification stages A2 and B2 through the bonding wires BW are electrically connected to the high potential side power supply terminals 11a2 and 11b2, respectively. The power supply terminals 11a2 and 11b2 are electrically connected to the ground potential GND through capacitors Cm5 and Cm6 disposed in the vicinity. The transmission lines 9a4 and 9b4 electrically connected to the outputs of the final amplification stages A3 and B3 through the bonding wires BW are electrically connected to the high potential side power supply terminals 11a3 and 11b3, respectively. The power supply terminals 11a3 and 11b3 are electrically connected to the ground potential GND through capacitors Cm7 and Cm8 disposed in the vicinity. Further, the transmission lines 9a5 and 9b5 electrically connected to the outputs of the final amplification stages A3 and B3 through the bonding wires BW are electrically connected to the output terminals 12a and 12b via the capacitors Cm9 and Cm10, respectively. And electrically connected to the ground potential GND through capacitors Cm11 and Cm12 arranged in the middle of the respective lines. The transmission line 9 c electrically connected to the external terminal for control of the peripheral circuit 6 through the bonding wire BW is electrically connected to the control terminal 13. The bonding wire BW has a function as an inductor. Further, the transmission lines 9a1 to 9a5 and 9b1 to 9b5 have a function as inductors for impedance matching. Capacitors Cm1 to Cm12 have a function as capacitors for impedance matching and are constituted by chip parts.

次に、モジュールMAに搭載されるフロントエンド装置1および電力増幅器PMの中の代表的な素子の構造を説明する。図3にフロントエンド装置1を構成するロウパスフィルタLPF1,LPF2の構造の説明図を示し、図4〜図7に電力増幅器PMを構成する増幅段A1〜A3,B1〜B3の構造の説明図を示す。   Next, the structure of typical elements in the front end device 1 and the power amplifier PM mounted on the module MA will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the low-pass filters LPF1 and LPF2 constituting the front end device 1, and FIGS. 4 to 7 are explanatory diagrams of the structures of the amplification stages A1 to A3 and B1 to B3 constituting the power amplifier PM. Indicates.

まず、フロントエンド装置1を構成するロウパスフィルタLPF1,LPF2の構造の一例を図3(a)に示す要部断面図を用いて説明する。ロウパスフィルタLPF1,LPF2は、1つの基板に複数個の受動素子が形成された集積チップ部品、いわゆるIPD(Integrated Passive Device)であり、その回路構成の一例を図3(b)に示す。なお、図3(a)では、図3(b)に示した回路構成(コンデンサCp1〜Cp3およびLp1〜Lp3)のうち、コンデンサCp2およびインダクタLp2の構造について説明する。   First, an example of the structure of the low-pass filters LPF1 and LPF2 constituting the front end device 1 will be described with reference to a cross-sectional view of relevant parts shown in FIG. The low-pass filters LPF1 and LPF2 are integrated chip components in which a plurality of passive elements are formed on one substrate, so-called IPD (Integrated Passive Device), and an example of the circuit configuration is shown in FIG. 3A, the structure of the capacitor Cp2 and the inductor Lp2 in the circuit configuration (capacitors Cp1 to Cp3 and Lp1 to Lp3) shown in FIG. 3B will be described.

集積チップ部品IDを構成する半導体基板(以下、単に基板という)S1は、例えばp型のシリコン(Si)単結晶からなり、基板S1上には、その記述は省略するが、他の素子、例えばレジスタ等が形成されて絶縁膜14で覆われている。その絶縁膜14上には下層電極15b、容量絶縁膜CSLおよび上層電極15tから構成されるコンデンサCp2が形成されている。下層電極15bおよび上層電極15tは、例えばアルミニウム(Al)合金膜からなり、容量絶縁膜CSLは、例えば窒化シリコン(SiN等)からなる。容量絶縁膜CSLが形成されない領域の下層電極15bと上層電極15tとの間は酸化シリコン(SiO等)膜16aによって絶縁されている。また、上層電極15tは、窒化シリコン(SiN等)膜16b、酸化シリコン膜16cおよびポリイミド樹脂膜16dが下層から順に堆積された絶縁膜によって覆われており、ポリイミド樹脂膜16dの表面は平坦化されている。 A semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) S1 that constitutes the integrated chip component ID is made of, for example, p + type silicon (Si) single crystal. Although not described on the substrate S1, other elements, For example, a register or the like is formed and covered with an insulating film 14. On the insulating film 14, a capacitor Cp2 including a lower layer electrode 15b, a capacitive insulating film CSL, and an upper layer electrode 15t is formed. The lower layer electrode 15b and the upper layer electrode 15t are made of, for example, an aluminum (Al) alloy film, and the capacitive insulating film CSL is made of, for example, silicon nitride (SiN or the like). In the region where the capacitor insulating film CSL is not formed, the lower electrode 15b and the upper electrode 15t are insulated by a silicon oxide (SiO 2 or the like) film 16a. The upper electrode 15t is covered with an insulating film in which a silicon nitride (SiN 2 or the like) film 16b, a silicon oxide film 16c, and a polyimide resin film 16d are sequentially deposited from the lower layer, and the surface of the polyimide resin film 16d is flattened. Has been.

ポリイミド樹脂膜16d上には、例えば銅(以下、Cuと記す)膜からなるインダクタLp2が形成されている。このインダクタLp2は、ポリイミド樹脂膜16d上に堆積された絶縁膜17の所定の領域に溝を形成し、この溝の内部にCu膜を埋め込むことによって形成される。またインダクタLp2は、窒化シリコン膜16b、酸化シリコン膜16cおよびポリイミド樹脂膜16dに形成された接続孔18a〜18cを介してコンデンサCp2の一方の電極である上層電極15tに接続されている。インダクタLp2上はポリイミド樹脂膜20によって覆われており、その一部を開口して、半田からなる瘤状の突起電極であるバンプ電極21がインダクタLp2と接続されている。インダクタLp2とバンプ電極21との間には、ニッケル(以下、Niと記す)膜および金(以下、Auと記す)膜が下層から順に堆積され、パターン形成されたメッキ層22が形成されている。   On the polyimide resin film 16d, an inductor Lp2 made of, for example, a copper (hereinafter referred to as Cu) film is formed. The inductor Lp2 is formed by forming a groove in a predetermined region of the insulating film 17 deposited on the polyimide resin film 16d and burying a Cu film inside the groove. The inductor Lp2 is connected to the upper layer electrode 15t that is one electrode of the capacitor Cp2 through connection holes 18a to 18c formed in the silicon nitride film 16b, the silicon oxide film 16c, and the polyimide resin film 16d. The inductor Lp2 is covered with a polyimide resin film 20, and a part of the inductor Lp2 is opened, and a bump electrode 21 that is a bump-like protruding electrode made of solder is connected to the inductor Lp2. Between the inductor Lp2 and the bump electrode 21, a nickel (hereinafter referred to as Ni) film and a gold (hereinafter referred to as Au) film are sequentially deposited from the lower layer, and a patterned plating layer 22 is formed. .

このように、ロウパスフィルタLPF1,LPF2は、コンデンサCp1〜Cp3とインダクタLp1〜Lp3が一つの基板S1上に形成されている。また、ロウパスフィルタLPF1,LPF2が形成された集積チップ部品IDは、主面を下側に向けた状態(フェイスダウン)でモジュール基板上に搭載され、この集積チップ部品IDの主面に形成された接続端子(例えばバンプ電極21)とモジュール基板の部品搭載面に形成された基板側端子とは電気的に接続されている。   Thus, in the low-pass filters LPF1 and LPF2, the capacitors Cp1 to Cp3 and the inductors Lp1 to Lp3 are formed on one substrate S1. The integrated chip component ID on which the low pass filters LPF1 and LPF2 are formed is mounted on the module substrate with the main surface facing downward (face down), and is formed on the main surface of the integrated chip component ID. The connection terminals (for example, the bump electrodes 21) and the board side terminals formed on the component mounting surface of the module board are electrically connected.

次に、増幅段をnMOSで構成した電力増幅器PM1の内部構成の一例を、図4に示す要部平面図および図5に示す要部断面図を用いて説明する。この電力増幅器PM1は、1つの半導体チップIC1に形成される。   Next, an example of the internal configuration of the power amplifier PM1 in which the amplification stage is composed of nMOS will be described with reference to a plan view of relevant parts shown in FIG. The power amplifier PM1 is formed on one semiconductor chip IC1.

電力増幅器PM1が形成された基板S2は、例えばp型のシリコン単結晶からなり、その抵抗率が、例えば1〜10mΩ・cm程度の低抵抗基板とされている。基板S2上には、例えばp型のシリコン単結晶からなるエピタキシャル層EPが形成されている。エピタキシャル層EPの抵抗率は、上記基板S2の抵抗率よりも高い。このエピタキシャル層EPの主面には、増幅段A1〜A3,B1〜B3用のnMOSQnと、整合回路AM1〜AM3,BM1〜BM3用のインダクタL、高Q(Quality factor)値のコンデンサCおよび伝送線路が形成されている。ここでは、2段の増幅段のnMOSQn1,Qn2が示されているが、実際には前述のように2系統の1〜3段の全ての増幅段A1〜A3,B1〜B3が同一の基板S2に形成されている。また、ここで示したnMOSQnは単位MOSを示しており、実際には、この単位MOSが複数個並列に接続されることで1つの増幅段A1〜A3,B1〜B3が構成されている。 The substrate S2 on which the power amplifier PM1 is formed is made of, for example, p + type silicon single crystal, and its resistivity is, for example, a low resistance substrate of about 1 to 10 mΩ · cm. On the substrate S2, an epitaxial layer EP made of, for example, p type silicon single crystal is formed. The resistivity of the epitaxial layer EP is higher than the resistivity of the substrate S2. The main surface of the epitaxial layer EP includes an nMOS Qn for the amplification stages A1 to A3, B1 to B3, an inductor L for the matching circuits AM1 to AM3 and BM1 to BM3, a capacitor C having a high Q (Quality factor) value and a transmission. A track is formed. Here, nMOS Qn1 and Qn2 of two amplification stages are shown. Actually, however, all the amplification stages A1 to A3 and B1 to B3 of two to three stages are actually the same substrate S2 as described above. Is formed. The nMOS Qn shown here represents a unit MOS, and actually, a plurality of unit MOSs are connected in parallel to form one amplification stage A1 to A3, B1 to B3.

nMOSQnは、例えばLDMOS(Laterally Diffused MOS)等のような横型のMOSで形成されている。nMOSQnの形成領域のエピタキシャル層EPには、p型のウエルPWLが形成されている。このウエルPWLは、例えばホウ素(B)などの不純物をエピタキシャル層EPにイオン注入することで形成されている。さらに、ウエルPWL上には、nMOSQnのゲート絶縁膜23が形成されている。このゲート絶縁膜23は、例えば酸化シリコンからなり、例えば熱酸化法などによって形成されている。このゲート絶縁膜23上には、nMOSQnのゲート電極24が形成されている。このゲート電極24は、例えば多結晶シリコンとその上に形成された金属シリサイド層(例えばチタンシリサイド(TiSi)層またはコバルトシリサイド(CoSi)層)との積層導体膜で構成されている。nMOSQnのチャネルは、ゲート電極24下のウエルPWLの上部に形成される。 The nMOS Qn is formed of a lateral MOS such as an LDMOS (Laterally Diffused MOS). A p-type well PWL is formed in the epitaxial layer EP in the formation region of the nMOS Qn. The well PWL is formed by ion-implanting impurities such as boron (B) into the epitaxial layer EP. Further, an nMOSQn gate insulating film 23 is formed on the well PWL. The gate insulating film 23 is made of, for example, silicon oxide, and is formed by, for example, a thermal oxidation method. On the gate insulating film 23, an nMOS Qn gate electrode 24 is formed. The gate electrode 24 is composed of, for example, a laminated conductor film of polycrystalline silicon and a metal silicide layer (for example, a titanium silicide (TiSi 2 ) layer or a cobalt silicide (CoSi) layer) formed thereon. The channel of the nMOS Qn is formed above the well PWL under the gate electrode 24.

このゲート電極24の一方の端部近傍のウエルPWLの領域内には、n型半導体領域25が形成されている。このn型半導体領域25は、nMOSQnのソースとして機能する領域であり、例えばリン(P)などの不純物をウエルPWLにイオン注入することで形成されている。また、ゲート電極24の他方の端部近傍のエピタキシャル層EPには、n型半導体領域26aが形成されている。そして、ゲート電極24の他方の端部からn型半導体領域26aの分だけ離れた箇所には、n型半導体領域26bがn型半導体領域26aと電気的に接続された状態で形成されている(LDD(Lightly Doped Drain)構造)。このn型半導体領域26aおよびn型半導体領域26bは、nMOSQnのドレインとして機能する領域であり、例えばリンなどの不純物をウエルPWLにイオン注入することで形成されている。 An n + type semiconductor region 25 is formed in the well PWL region in the vicinity of one end of the gate electrode 24. The n + -type semiconductor region 25 is a region that functions as a source of the nMOS Qn, and is formed, for example, by ion-implanting impurities such as phosphorus (P) into the well PWL. An n type semiconductor region 26 a is formed in the epitaxial layer EP near the other end of the gate electrode 24. Then, n from the other end of the gate electrode 24 - the amount apart locations type semiconductor region 26a is, n + -type semiconductor region 26b the n - are formed in the semiconductor region 26a is electrically connected state (LDD (Lightly Doped Drain) structure). The n type semiconductor region 26 a and the n + type semiconductor region 26 b are regions that function as the drain of the nMOS Qn, and are formed by ion-implanting impurities such as phosphorus into the well PWL.

また、各nMOSQnの形成領域のエピタキシャル層EPには、p++型半導体領域27aが上記n型半導体領域25,26bと接するように形成されている。このp++型半導体領域27aは、例えばホウ素が導入されてなり、平面で見ると、nMOSQnを取り囲むように形成され、断面で見ると、エピタキシャル層EPの主面から基板S2に達するように形成されている。さらに、各nMOSQnのソース用のn型半導体領域25は、プラグPL1を通じてp++型半導体領域27aと電気的に接続され、そのp++型半導体領域27aを通じて低抵抗な基板S2と電気的に接続されている。 Further, in the epitaxial layer EP in the formation region of each nMOS Qn, the p ++ type semiconductor region 27a is formed so as to be in contact with the n + type semiconductor regions 25 and 26b. The p ++ type semiconductor region 27a is doped with, for example, boron, and is formed so as to surround the nMOS Qn when viewed in plan, and is formed so as to reach the substrate S2 from the main surface of the epitaxial layer EP when viewed in cross section. ing. Further, n + -type semiconductor region 25 for source of each nMOSQn is, p ++ type semiconductor region 27a and are electrically connected via the plug PL1, electrically connected to the low resistance substrate S2 via the p ++ type semiconductor region 27a Has been.

後述するように、半導体チップIC1は、その裏面をモジュール基板の部品搭載面に向けた状態でモジュール基板上に搭載される。基板S2は、裏面全面にメタルで形成された電極BLを介して、半導体チップIC1が搭載されるモジュール基板の基板側端子と電気的に接続され、その配線を通じて基準電位(例えば接地電位GNDで0V程度:固定電位)に電気的に接続される。すなわち、基板S2は、半導体チップIC1に形成された複数のnMOSQnの共通の接地部分とされている。   As will be described later, the semiconductor chip IC1 is mounted on the module substrate with its back surface facing the component mounting surface of the module substrate. The substrate S2 is electrically connected to the substrate-side terminal of the module substrate on which the semiconductor chip IC1 is mounted via the electrode BL formed of metal on the entire back surface, and a reference potential (for example, 0 V at the ground potential GND) through the wiring. Degree: fixed potential). That is, the substrate S2 serves as a common ground portion for the plurality of nMOS Qn formed in the semiconductor chip IC1.

前段のnMOSQn1のソース用のn型半導体領域25と接続されたプラグPL1は、第1層配線M1と電気的に接続されている。このnMOSQn1のゲート電極24は、プラグPL2および第1層配線M1を通じて第2層配線M2と電気的に接続されている。第2層配線M2はnMOSQn1の入力用の配線である。また、このnMOSQn1のドレイン用のn型半導体領域26bは、プラグPL3を通じて第1層配線M1と電気的に接続されている。この第1層配線M1は、インダクタLの一端と電気的に接続されている。 The plug PL1 connected to the n + -type semiconductor region 25 for the source of the preceding nMOS Qn1 is electrically connected to the first layer wiring M1. The gate electrode 24 of the nMOS Qn1 is electrically connected to the second layer wiring M2 through the plug PL2 and the first layer wiring M1. The second layer wiring M2 is an input wiring for the nMOS Qn1. The n + -type semiconductor region 26b for drain of the nMOS Qn1 is electrically connected to the first layer wiring M1 through the plug PL3. The first layer wiring M1 is electrically connected to one end of the inductor L.

このインダクタLは、例えばスパイラル状の第2層配線M2で形成されている。このインダクタLの外周は、シールド用の第1層配線M1、第2層配線M2、プラグPL4およびp++型の半導体領域27bにより取り囲まれている。シールド用の第1層配線M1、第2層配線M2、プラグPL4およびp++型半導体領域27bは、互いに電気的に接続されており(インダクタLとは絶縁されている)、p++型半導体領域27bを通じて低抵抗な基板S2と電気的に接続されて接地電位GNDに設定されている。このインダクタLの他端は、第2層配線M2を通じてコンデンサCの上部電極Caと電気的に接続されている。 The inductor L is formed of, for example, a spiral second layer wiring M2. The outer periphery of the inductor L is surrounded by a first layer wiring M1, a second layer wiring M2, a plug PL4, and a p ++ type semiconductor region 27b for shielding. The shielding first layer wiring M1, second layer wiring M2, plug PL4, and p ++ type semiconductor region 27b are electrically connected to each other (insulated from the inductor L), and the p ++ type semiconductor region. It is electrically connected to the low-resistance substrate S2 through 27b and set to the ground potential GND. The other end of the inductor L is electrically connected to the upper electrode Ca of the capacitor C through the second layer wiring M2.

コンデンサCの上部電極Caの下層の配線層には、絶縁膜を挟んで上部電極Caと対向するように下部電極Cbが設けられている。この下部電極Cbは、プラグPL5を通じてp++型半導体領域27cと電気的に接続され、さらにp++型半導体領域27cを通じて低抵抗な基板S2と電気的に接続されている。このコンデンサCの外周も、シールド用の第1層配線M1、第2層配線M2、プラグPL6およびp++型半導体領域27dにより取り囲まれている。シールド用の第1層配線M1、第2層配線M2、プラグPL6およびp++型半導体領域27dは、互いに電気的に接続されており(コンデンサC1とは絶縁されている)、p++型半導体領域27dを通じて低抵抗な基板S2と電気的に接続されて接地電位GNDに設定されている。このコンデンサCの上部電極Caは、第2層配線M2を通じてnMOSQn2のゲート電極24と電気的に接続されている。なお、プラグPL1〜PL6は、例えばタングステン(W)等のようなメタルで形成されている。また、第1層配線M1および第2層配線M2は、例えばアルミニウムまたはCuを主配線材料とするメタルで形成されている。 In the wiring layer below the upper electrode Ca of the capacitor C, a lower electrode Cb is provided so as to face the upper electrode Ca with an insulating film interposed therebetween. The lower electrode Cb is, p ++ type semiconductor region 27c and is electrically connected through the plug PL5, it is further connected a low-resistance substrate S2 and the electrically through p ++ type semiconductor region 27c. The outer periphery of the capacitor C is also surrounded by the first layer wiring M1, the second layer wiring M2, the plug PL6, and the p ++ type semiconductor region 27d for shielding. The shielding first layer wiring M1, second layer wiring M2, plug PL6, and p ++ type semiconductor region 27d are electrically connected to each other (insulated from the capacitor C1), and the p ++ type semiconductor region. It is electrically connected to the low-resistance substrate S2 through 27d and set to the ground potential GND. The upper electrode Ca of the capacitor C is electrically connected to the gate electrode 24 of the nMOS Qn2 through the second layer wiring M2. The plugs PL1 to PL6 are made of a metal such as tungsten (W), for example. Further, the first layer wiring M1 and the second layer wiring M2 are formed of metal using, for example, aluminum or Cu as a main wiring material.

電力増幅器PM1が形成された半導体チップIC1は、主面を上側に向けた状態(フェイスアップ)でモジュール基板上に搭載され、この半導体チップIC1の外部用端子とモジュール基板の部品搭載面に形成された基板側端子とは接合材、例えばAuの細線からなるボンディングワイヤBWによって電気的に接続されている。   The semiconductor chip IC1 on which the power amplifier PM1 is formed is mounted on the module substrate with the main surface facing upward (face up), and is formed on the external terminals of the semiconductor chip IC1 and the component mounting surface of the module substrate. The substrate-side terminal is electrically connected by a bonding material, for example, a bonding wire BW made of a fine Au wire.

次に、増幅段をヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(HBT:Hetero-junction Bipolar Transistor)で構成した電力増幅器PM2の内部構成の一例を、図6に示す要部平面図および図7に示す要部断面図(図6のA−A線における切断面)を用いて説明する。この電力増幅器PM1は、増幅段をnMOSで構成した場合と同様に、1つの半導体チップIC1に形成される。   Next, an example of the internal configuration of the power amplifier PM2 in which the amplification stage is configured by a hetero-junction bipolar transistor (HBT) is illustrated in a plan view of the main part shown in FIG. 6 and a cross-sectional view of the main part shown in FIG. This will be described with reference to (a cut surface along line AA in FIG. 6). The power amplifier PM1 is formed on one semiconductor chip IC1 as in the case where the amplification stage is configured by an nMOS.

前記図2に示した増幅段A1〜A3,B1〜B3のうち初段に使用される増幅段A1,B1はノイズの低減が要求されることから、例えばnMOSによって構成されるのが好ましいが、終段に使用される増幅段A3,B3は、高増幅率が要求されることから、例えばHBTによって構成されることが好ましい。なお、中段に使用される増幅段A2,B2はnMOSまたはHBTのどちらを使用してもよい。従って、例えば増幅段A1,A2,B1,B2をnMOSで構成し、増幅段A3,B3をHBTで構成した場合は、電力増幅器は1つの半導体チップに形成されているのではなく、2つの半導体チップに分けて形成される。また、実際には、1つの増幅段は単位HBTが複数個並列に接続されることで形成されるが、ここでは、例えば終段に使用される増幅段A3を構成する3つのHBT1〜HBT3を説明する。   Of the amplification stages A1 to A3 and B1 to B3 shown in FIG. 2, the amplification stages A1 and B1 used in the first stage are required to be reduced in noise. The amplification stages A3 and B3 used for the stages are preferably composed of, for example, an HBT because a high amplification factor is required. The amplification stages A2 and B2 used in the middle stage may use either nMOS or HBT. Therefore, for example, when the amplification stages A1, A2, B1, and B2 are configured by nMOS and the amplification stages A3 and B3 are configured by HBT, the power amplifier is not formed on one semiconductor chip but on two semiconductors. It is divided into chips. Also, in practice, one amplification stage is formed by connecting a plurality of unit HBTs in parallel. Here, for example, three HBT1 to HBT3 constituting the amplification stage A3 used at the final stage are arranged. explain.

HBT1〜HBT3が形成された基板S3は、例えば半絶縁性のGaAs基板S3からなる。HBT1〜HBT3は、例えば、メサアイソレーション28aで他の素子から分離されたn型GaAs層よりなるサブコレクタ層28上に、所定間隔を置いて形成されている。ここで、HBT1〜HBT3は同様の構成をしているため、HBT1〜HBT3のうち、例えば、左端に形成されているHBT1の構成について説明する。HBT1は、サブコレクタ層28上に形成されたコレクタ電極29と、このコレクタ電極29とは所定間隔だけ離間して形成されたコレクタメサ30とを有している。コレクタ電極29は、例えば、Au等から構成される。 The substrate S3 on which the HBT1 to HBT3 are formed is made of, for example, a semi-insulating GaAs substrate S3. HBT1 to HBT3 are formed, for example, on the subcollector layer 28 made of an n + -type GaAs layer separated from other elements by mesa isolation 28a at a predetermined interval. Here, since HBT1 to HBT3 have the same configuration, among HBT1 to HBT3, for example, the configuration of HBT1 formed at the left end will be described. The HBT 1 has a collector electrode 29 formed on the sub-collector layer 28 and a collector mesa 30 formed with a predetermined distance from the collector electrode 29. The collector electrode 29 is made of, for example, Au.

コレクタメサ30は、例えばn型GaAs層より形成され、このコレクタメサ30とコレクタ電極29とはサブコレクタ層28を介して電気的に接続されている。そして、コレクタメサ30上には、例えば、p型GaAs層よりなるベースメサ31が形成されている。   The collector mesa 30 is formed of, for example, an n-type GaAs layer, and the collector mesa 30 and the collector electrode 29 are electrically connected via the subcollector layer 28. A base mesa 31 made of, for example, a p-type GaAs layer is formed on the collector mesa 30.

ベースメサ31上の周辺領域にはAu等よりなるベース電極32が形成されている。すなわち、ベースメサ31上にコの字形状を反時計周りに90度回転させた形状をしたベース電極32が形成されている。そして、ベースメサ31の略中央部上にエミッタ層33が形成され、このエミッタ層33上にエミッタ電極34が形成されている。エミッタ層33は、例えばn型InGaP層、GaAs層およびInGaAs層を下層から順に堆積した積層膜により形成され、エミッタ電極34は、例えばタングステンシリサイド(WSi)により形成されている。   A base electrode 32 made of Au or the like is formed in the peripheral region on the base mesa 31. That is, a base electrode 32 is formed on the base mesa 31. The base electrode 32 has a shape obtained by rotating a U-shape 90 degrees counterclockwise. An emitter layer 33 is formed on a substantially central portion of the base mesa 31, and an emitter electrode 34 is formed on the emitter layer 33. The emitter layer 33 is formed of, for example, a laminated film in which an n-type InGaP layer, a GaAs layer, and an InGaAs layer are sequentially deposited from the lower layer, and the emitter electrode 34 is formed of, for example, tungsten silicide (WSi).

このように、ベースメサ(p型GaAs層)31とエミッタ層(n型InGaP層)33との間には異種半導体接合(ヘテロ接合)が形成されている。また、本実施の形態1におけるHBT1は、コレクタ電極29が一番下層に形成され、一番上層にエミッタ電極34が形成された構造をしており、中間層にベース電極32が形成された構造となっている。   Thus, a heterogeneous semiconductor junction (heterojunction) is formed between the base mesa (p-type GaAs layer) 31 and the emitter layer (n-type InGaP layer) 33. The HBT 1 in the first embodiment has a structure in which the collector electrode 29 is formed in the lowermost layer, the emitter electrode 34 is formed in the uppermost layer, and the base electrode 32 is formed in the intermediate layer. It has become.

HBT1は上記のように構成されており、このHBT1と同様の構成を有するHBT2、HBT3が横方向に並んで形成されている。   The HBT 1 is configured as described above, and the HBT 2 and HBT 3 having the same configuration as the HBT 1 are formed side by side in the horizontal direction.

HBT1〜HBT3の各コレクタ電極29は、導電材料を埋め込んだ接続孔35aによって第1コレクタ配線M1cに共通接続している。すなわち、第1コレクタ配線M1cは、HBT1〜HBT3の各コレクタ電極29を電気的に接続するものであり、第1配線層に形成されている。また、HBT1〜HBT3の各ベース電極32は、導電材料を埋め込んだ接続孔35bによって第1ベース配線M1bに共通接続している。この第1ベース配線M1bも第1コレクタ配線M1cと同層である第1配線層に形成されている。   The collector electrodes 29 of HBT1 to HBT3 are commonly connected to the first collector wiring M1c through a connection hole 35a in which a conductive material is embedded. That is, the first collector wiring M1c is for electrically connecting the collector electrodes 29 of HBT1 to HBT3 and is formed in the first wiring layer. The base electrodes 32 of the HBT1 to HBT3 are commonly connected to the first base wiring M1b through a connection hole 35b in which a conductive material is embedded. The first base wiring M1b is also formed in a first wiring layer that is the same layer as the first collector wiring M1c.

HBT1〜HBT3の各エミッタ電極34は、導電性材料を埋め込んだ接続孔36aによってエミッタ配線M2eに共通接続している。すなわち、エミッタ配線M2eは、HBT1〜HBT3が並んでいる方向に延びており、導電性材料を埋め込んだ接続孔36aを介して各エミッタ電極34と接続している。このエミッタ配線M2eは、第1配線層の上部にある第2配線層に形成されている。エミッタ配線M2eが第2配線層に形成されているのは、エミッタ電極34がベース電極32やコレクタ電極29よりも高い位置に形成されているためである。また、第1コレクタ配線M1cは、導電性材料を埋め込んだ接続孔36bによって第2コレクタ配線M2cに接続し、第1ベース配線M1bは、導電性材料を埋め込んだ接続孔36bによって、第2ベース配線M2bに接続している。これら第2コレクタ配線M2cや第2ベース配線M2bは第2配線層に形成されている。   Each emitter electrode 34 of HBT1 to HBT3 is commonly connected to the emitter wiring M2e by a connection hole 36a embedded with a conductive material. That is, the emitter wiring M2e extends in the direction in which the HBT1 to HBT3 are arranged, and is connected to each emitter electrode 34 through the connection hole 36a in which a conductive material is embedded. The emitter wiring M2e is formed in the second wiring layer above the first wiring layer. The reason why the emitter wiring M2e is formed in the second wiring layer is that the emitter electrode 34 is formed at a position higher than the base electrode 32 and the collector electrode 29. The first collector wiring M1c is connected to the second collector wiring M2c through a connection hole 36b embedded with a conductive material, and the first base wiring M1b is connected to the second base wiring through a connection hole 36b embedded with a conductive material. It is connected to M2b. The second collector wiring M2c and the second base wiring M2b are formed in the second wiring layer.

第2配線層に形成されたエミッタ配線M2e上には直接エミッタバンプ電極37aが形成されている。すなわち、エミッタバンプ電極37aは、第3配線層に形成されるが、この第3配線層は、第2配線層との間に接続孔を介さずに直接第2配線層上に形成されている。   An emitter bump electrode 37a is formed directly on the emitter wiring M2e formed in the second wiring layer. That is, the emitter bump electrode 37a is formed in the third wiring layer, and this third wiring layer is formed directly on the second wiring layer without a connection hole between the third wiring layer and the second wiring layer. .

エミッタバンプ電極37aは、HBT1〜HBT3が並んでいる方向に延びており、第2配線層に形成されたエミッタ配線M2eを介して、各エミッタ電極34に電気接続している。また、第2コレクタ配線M2c上には直接コレクタバンプ電極37cが形成され、第2ベース配線M2b上には直接ベースバンプ電極37bが形成されている。これらコレクタバンプ電極37c、エミッタバンプ電極37eおよびベースバンプ電極37bは、同じ第3配線層に形成されているため、半導体チップICの素子形成面は平坦化されている。   The emitter bump electrode 37a extends in the direction in which the HBT1 to HBT3 are arranged, and is electrically connected to each emitter electrode 34 via an emitter wiring M2e formed in the second wiring layer. A collector bump electrode 37c is directly formed on the second collector wiring M2c, and a base bump electrode 37b is directly formed on the second base wiring M2b. Since the collector bump electrode 37c, the emitter bump electrode 37e, and the base bump electrode 37b are formed in the same third wiring layer, the element formation surface of the semiconductor chip IC is flattened.

電力増幅器PM2が形成された半導体チップIC1は、主面を下側に向けた状態(フェイスダウン)でモジュール基板上に搭載され、コレクタバンプ電極37c,エミッタバンプ電極37eおよびベースバンプ電極37bがモジュール基板の部品搭載面に形成された基板側端子に接続される。   The semiconductor chip IC1 on which the power amplifier PM2 is formed is mounted on the module substrate with the main surface facing downward (face-down), and the collector bump electrode 37c, the emitter bump electrode 37e, and the base bump electrode 37b are mounted on the module substrate. To the board-side terminal formed on the component mounting surface.

次に、表面実装部品をモジュール基板上に搭載する1次実装後のモジュールMAの構成を説明する。図8は、本実施の形態1であるデジタル携帯電話機におけるモジュールMAの1次実装の一例を示している。ここでは、前述したフロントエンド装置1および電力増幅器PMを1つのモジュールMAに組み立てた構成となっているが、これに限定されないことは言うまでもない。例えばフロントエンド装置1と電力増幅器PMとを別々のモジュールとして構成してもよい。また、ここでは、増幅段をnMOSで構成した電力増幅器PM1を有する半導体チップIC1を例に挙げて説明するが、増幅段をHBTで構成した電力増幅器PM2を有する半導体チップを用いてもよい。この場合は、主面をモジュール基板の主面へ向けたフェイスダウン接続となる。さらに、増幅段の前段をnMOSで構成し、後段をHBTで構成した場合は、電力増幅器PMに2つの半導体チップが用いられる。   Next, the configuration of the module MA after the primary mounting in which the surface mounting component is mounted on the module substrate will be described. FIG. 8 shows an example of the primary mounting of the module MA in the digital mobile phone according to the first embodiment. Here, the front end device 1 and the power amplifier PM described above are assembled into one module MA, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. For example, the front end device 1 and the power amplifier PM may be configured as separate modules. Although the semiconductor chip IC1 having the power amplifier PM1 whose amplification stage is composed of nMOS will be described as an example here, a semiconductor chip having the power amplifier PM2 whose amplification stage is composed of HBT may be used. In this case, face-down connection is performed with the main surface facing the main surface of the module substrate. Further, when the preceding stage of the amplification stage is configured by nMOS and the subsequent stage is configured by HBT, two semiconductor chips are used for the power amplifier PM.

モジュールMAは、複数枚の絶縁体板を積層して一体化した多層配線構造を有するPCB(第1配線基板)38を基板としている。PCB38の部品搭載面(第1面)には、例えばCu膜からなる基板側端子40a1,40a2,40b,40cおよび配線等がパターン形成されており、裏面(第2面)には、例えばCu膜からなる電極42G,42Sがパターン形成されている。さらに、図8には、PCB38の部品搭載面に搭載される表面実装部品として、能動素子が形成された半導体チップIC1,IC2と、1つのチップ基板に1個の受動素子が形成された単体チップ部品43と、1つのチップ基板に複数個の受動素子が形成された集積チップ部品44とを例示している。さらに、これら表面実装部品は高弾性の封止用の樹脂45によって覆われている。樹脂45は、例えば高弾性エポキシの樹脂であり、その弾性率の許容範囲は、180℃以上の温度において、2GPa以上であることが好ましい。   The module MA uses a PCB (first wiring board) 38 having a multilayer wiring structure in which a plurality of insulating plates are stacked and integrated as a substrate. On the component mounting surface (first surface) of the PCB 38, substrate-side terminals 40a1, 40a2, 40b, 40c made of, for example, a Cu film and wirings are formed in a pattern, and on the back surface (second surface), for example, a Cu film Electrodes 42G and 42S made of are patterned. Further, FIG. 8 shows semiconductor chips IC1 and IC2 in which active elements are formed as surface-mounted components to be mounted on the component mounting surface of the PCB 38, and a single chip in which one passive element is formed on one chip substrate. The component 43 and the integrated chip component 44 in which a plurality of passive elements are formed on one chip substrate are illustrated. Further, these surface mount components are covered with a highly elastic sealing resin 45. The resin 45 is, for example, a highly elastic epoxy resin, and its allowable elastic modulus is preferably 2 GPa or higher at a temperature of 180 ° C. or higher.

図8に例示した2つの半導体チップIC1,IC2のうち、一方の半導体チップIC1は受動素子に比べて発熱量が多い能動素子、例えば電力増幅器PM1であり、他方の半導体チップIC2は能動素子に比べて発熱量が少ない能動素子、例えばアンテナスイッチである。半導体チップIC1,IC2の主面に形成された複数の外部用端子(表面電極)は、これに対応するPCB38の基板側端子40cと接合材により接続されている。ここでは、接合材に、Auの細線からなるボンディングワイヤBWを用いる。   Of the two semiconductor chips IC1 and IC2 illustrated in FIG. 8, one semiconductor chip IC1 is an active element that generates more heat than the passive element, for example, the power amplifier PM1, and the other semiconductor chip IC2 is compared to the active element. Active elements that generate less heat, such as antenna switches. A plurality of external terminals (surface electrodes) formed on the main surfaces of the semiconductor chips IC1 and IC2 are connected to the corresponding board side terminals 40c of the PCB 38 by bonding materials. Here, a bonding wire BW made of a fine Au wire is used as the bonding material.

半導体チップIC1は、その裏面をPCB38の部品搭載面に形成されたチップ搭載用の基板側端子(第1基板側端子)40a1と接合し、ダイボンド材として半田(第1半田)46を用いてPCB38上に固定されている。この半田46は、例えば280℃以上の温度で液状となる高融点半田、例えばPbを含むPb−Sn半田を用いる。Pb−Sn半田のSnの含有量は、例えば2から30wt%が適切な範囲と考えられる(他の条件によってはこの範囲に限定されないことはもとよりである)。また、量産に適した範囲としては2から10wt%が考えられるが、さらに10wt%を中心値とする周辺範囲が最も好適と考えられる。高融点半田を用いることにより、多量の発熱が生じても半導体チップIC1とPCB38との接着強度が確保できて、半導体チップIC1のPCB38からの剥離を防ぐことができる。   The back surface of the semiconductor chip IC1 is bonded to a chip mounting substrate side terminal (first substrate side terminal) 40a1 formed on the component mounting surface of the PCB 38, and a solder (first solder) 46 is used as a die bonding material. It is fixed on the top. As the solder 46, for example, a high melting point solder that becomes liquid at a temperature of 280 ° C. or higher, for example, Pb—Sn solder containing Pb is used. The Sn content of the Pb—Sn solder is considered to be an appropriate range of, for example, 2 to 30 wt% (not to be limited to this range depending on other conditions). In addition, a range suitable for mass production is 2 to 10 wt%, and a peripheral range centered on 10 wt% is considered most preferable. By using the high melting point solder, the adhesive strength between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38 can be secured even if a large amount of heat is generated, and the peeling of the semiconductor chip IC1 from the PCB 38 can be prevented.

半導体チップIC1の裏面電極(例えば図5の裏面電極BL)は、PCB38の部品搭載面から裏面へ貫通して形成された複数の放熱ビア47内の導電性材料を通じてPCB38の裏面に形成された電極42Gと電気的かつ熱的に接合されている。この電極42Gには基準電位(例えば接地電位GNDで0V程度)が供給される。すなわち、PCB38の裏面の電極42Gに供給された基準電位は、放熱ビア47および基板側端子40a1を通じて半導体チップIC1の裏面に供給されるようになっている。また、逆に半導体チップIC1の動作時に発生した熱は、半導体チップIC1の裏面からチップ搭載用の基板側端子40a1および放熱ビア47を通じてPCB38の裏面に形成された電極42Gに伝わり放散されるようになっている。PCB38の裏面に形成された外周近傍の電極42Sは、信号用の電極を示している。   The back surface electrode of the semiconductor chip IC1 (for example, the back surface electrode BL in FIG. 5) is an electrode formed on the back surface of the PCB 38 through a conductive material in a plurality of heat radiation vias 47 formed so as to penetrate from the component mounting surface of the PCB 38 to the back surface. It is electrically and thermally joined to 42G. A reference potential (for example, about 0 V at the ground potential GND) is supplied to the electrode 42G. That is, the reference potential supplied to the electrode 42G on the back surface of the PCB 38 is supplied to the back surface of the semiconductor chip IC1 through the heat dissipation via 47 and the substrate side terminal 40a1. Conversely, the heat generated during the operation of the semiconductor chip IC1 is transmitted from the back surface of the semiconductor chip IC1 to the electrode 42G formed on the back surface of the PCB 38 through the chip mounting substrate side terminal 40a1 and the heat radiating via 47 so as to be dissipated. It has become. An electrode 42S in the vicinity of the outer periphery formed on the back surface of the PCB 38 represents a signal electrode.

半導体チップIC2は、その裏面をPCB38の部品搭載面に形成されたチップ搭載用の基板側端子40a2と接合し、ダイボンド材として半田48aを用いてPCB38上に固定されている。この半田48aは、例えば200℃以上の温度で液状となるPbを含まないPbフリー半田、例えばAg3wt%およびCu0.5w%を含むSn(以下、Sn−3Ag−0.5Cu半田と記す)を用いる。   The back surface of the semiconductor chip IC2 is bonded to a chip mounting board side terminal 40a2 formed on the component mounting surface of the PCB 38, and is fixed on the PCB 38 using a solder 48a as a die bond material. For this solder 48a, for example, Pb-free solder that does not contain Pb that becomes liquid at a temperature of 200 ° C. or higher, for example, Sn containing Ag 3 wt% and Cu 0.5 w% (hereinafter referred to as Sn-3Ag-0.5Cu solder) is used. .

単体チップ部品43は、例えばコンデンサ、インダクタ、レジスタまたはフェライトビーズ等の受動素子が1つの基板上に搭載された表面実装部品である。フェライドビーズとは、フェライト素子の中に通電用の内部電極を埋め込んだ構造をしており、フェライトが磁性体として働くことで電磁妨害(EMI:Electromagnetic Interference)ノイズの元となる高周波電流成分を吸収する素子である。単体チップ部品43は、その裏面をPCB38の部品搭載面に対向させてPCB38上に搭載されており、単体チップ部品43の両端に形成された接続端子が、半田(第2半田)48bを介してPCB38の部品搭載面に形成された基板側端子(第2基板側端子)40bと半田接続されている。この半田接続には、Pbを含まないPbフリー半田、例えばSn−3Ag−0.5Cu半田を用いる。単体チップ部品43の裏面とPCB38の部品搭載面との距離は、例えば10μm程度であるが、この隙間には封止用の樹脂45がボイドを形成することなく充填されている。   The single chip component 43 is a surface mount component in which passive elements such as capacitors, inductors, resistors, or ferrite beads are mounted on one substrate. Ferride beads have a structure in which an internal electrode for energization is embedded in a ferrite element, and the ferrite acts as a magnetic material, so that a high-frequency current component that causes electromagnetic interference (EMI) noise is generated. It is an element to absorb. The single chip component 43 is mounted on the PCB 38 with its back surface facing the component mounting surface of the PCB 38, and connection terminals formed at both ends of the single chip component 43 are connected via solder (second solder) 48b. The board side terminal (second board side terminal) 40b formed on the component mounting surface of the PCB 38 is soldered. For this solder connection, Pb-free solder containing no Pb, for example, Sn-3Ag-0.5Cu solder is used. The distance between the back surface of the single chip component 43 and the component mounting surface of the PCB 38 is, for example, about 10 μm. The gap is filled with the sealing resin 45 without forming voids.

集積チップ部品44は、例えば図3に示したロウパスフィルタLPF1,LPF2等の受動素子が複数個形成された表面実装部品である。集積チップ部品44は、PCB38にフリップチップ接続されており、集積チップ部品44の主面をPCB38の部品搭載面に対向させて、集積チップ部品44の主面に形成された接続端子(例えば図3のバンプ電極21)が、半田(第2半田)48cを介してPCB38の部品搭載面に形成された基板側端子(第2基板側端子)40bと半田接続されている。この半田接続には、Pbを含まないPbフリー半田、例えばSn−3Ag−0.5Cu半田を用いる。集積チップ部品44の主面とPCB38の部品搭載面との距離は、例えば10〜20μm程度であるが、この隙間にも封止用の樹脂45がボイドを形成することなく充填されている。   The integrated chip component 44 is a surface-mounted component in which a plurality of passive elements such as the low-pass filters LPF1 and LPF2 shown in FIG. 3 are formed. The integrated chip component 44 is flip-chip connected to the PCB 38, and a connection terminal (for example, FIG. 3) formed on the main surface of the integrated chip component 44 with the main surface of the integrated chip component 44 facing the component mounting surface of the PCB 38. The bump electrode 21) is solder-connected to a substrate side terminal (second substrate side terminal) 40b formed on the component mounting surface of the PCB 38 via a solder (second solder) 48c. For this solder connection, Pb-free solder containing no Pb, for example, Sn-3Ag-0.5Cu solder is used. The distance between the main surface of the integrated chip component 44 and the component mounting surface of the PCB 38 is, for example, about 10 to 20 μm. The gap is filled with the sealing resin 45 without forming voids.

なお、半導体チップIC2、単体チップ部品43および集積チップ部品44の半田接続で用いる半田材料としてPbフリー半田を用いるとしたが、半田材料は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばPbを含むSn(以下、Pb−Sn半田と記す)を用いてもよい。しかし、欧州におけるPb規制を考慮するとPbフリー半田が好ましい。   Although the Pb-free solder is used as the solder material used for the solder connection of the semiconductor chip IC2, the single chip component 43 and the integrated chip component 44, the solder material is not limited to this and can be variously changed. For example, Sn containing Pb (hereinafter referred to as Pb—Sn solder) may be used. However, considering the Pb regulations in Europe, Pb-free solder is preferable.

また、半導体チップIC1,IC2にボンディングワイヤBWを用いているため、全ての基板側端子40a1,40a2,40b,40cの表面にはメッキ層が形成されている。メッキ層は、例えば下層から順にNi層およびAu層がメッキされた積層膜からなる。従って、単体チップ部品43は、その接続端子においてメッキ層と半田接続され、集積チップ部品44は、その接続端子においてメッキ層と接続されるとともに、半導体チップIC1,IC2の主面に形成された外部用端子に接続するボンディングワイヤBWは、基板側端子40cの表面のメッキ層と接続されている。   Further, since the bonding wires BW are used for the semiconductor chips IC1 and IC2, plating layers are formed on the surfaces of all the substrate side terminals 40a1, 40a2, 40b, and 40c. For example, the plating layer is a laminated film in which a Ni layer and an Au layer are plated in order from the lower layer. Accordingly, the single chip component 43 is solder-connected to the plating layer at its connection terminal, and the integrated chip component 44 is connected to the plating layer at its connection terminal, and is externally formed on the main surface of the semiconductor chips IC1 and IC2. The bonding wire BW connected to the terminal for use is connected to the plating layer on the surface of the substrate side terminal 40c.

次に、製品に組み込むために、さらに上記モジュールMAを実装配線基板(マザーボード)上に搭載する2次実装後のモジュールMAの構成を説明する。図9は、本実施の形態1であるデジタル携帯電話機におけるモジュールMAの2次実装の一例を示している。   Next, the configuration of the module MA after the secondary mounting in which the module MA is further mounted on a mounting wiring board (motherboard) for incorporation into a product will be described. FIG. 9 shows an example of secondary mounting of the module MA in the digital mobile phone according to the first embodiment.

マザーボード(第2配線基板)50は、例えば多層配線構造を有するプリント配線基板からなり、その主面(第1面)には、モジュールMAと、その他に複数の単体チップ部品51等が搭載されている。モジュールMAは、前述したように、その基板にPCB38を採用し、PCB38の部品搭載面は樹脂45により覆われており、これによりPCB38の部品搭載面に搭載された半導体チップIC1,IC2、単体チップ部品43および集積チップ部品44等が封止されている。また、モジュールMAは、PCB38の裏面に形成された電極42G,42S等をマザーボード50の主面に向けた状態でマザーボード50上に搭載されている。上記電極42G,42Sは、接合材、例えば半田(第3半田)53を介してそれぞれマザーボード50の主面に形成されたプリント配線と接続されている。   The mother board (second wiring board) 50 is composed of, for example, a printed wiring board having a multilayer wiring structure, and the main surface (first surface) is mounted with a module MA and a plurality of other single chip components 51 and the like. Yes. As described above, the module MA employs the PCB 38 as its substrate, and the component mounting surface of the PCB 38 is covered with the resin 45, whereby the semiconductor chips IC1 and IC2 mounted on the component mounting surface of the PCB 38, and the single chip. The component 43, the integrated chip component 44, and the like are sealed. The module MA is mounted on the motherboard 50 with the electrodes 42G, 42S and the like formed on the back surface of the PCB 38 facing the main surface of the motherboard 50. The electrodes 42G and 42S are connected to printed wiring formed on the main surface of the mother board 50 through a bonding material such as solder (third solder) 53, respectively.

次に、本実施の形態1によるモジュールMAの1次実装工程および2次実装工程の一例を図10〜図19を用いて工程順に説明する。図10はモジュールMAの組み立て手順を説明する工程図、図11は4層の銅配線が形成されたPCB38の一部断面を拡大した図、図12〜図19は1つのモジュール領域を示す半導体装置の要部断面図である。   Next, an example of the primary mounting process and the secondary mounting process of the module MA according to the first embodiment will be described in the order of processes with reference to FIGS. FIG. 10 is a process diagram for explaining the assembly procedure of the module MA, FIG. 11 is a partially enlarged view of the PCB 38 on which four layers of copper wiring are formed, and FIGS. 12 to 19 are semiconductor devices showing one module region. FIG.

モジュールMAの1次実装工程について説明する。   The primary mounting process of the module MA will be described.

まず、例えば図11に示すPCB38を準備する。PCB38は、複数(例えば120個程度)の装置領域であるモジュール領域が区画ラインによって区画形成された多数個取り基板であり、例えばモジュール領域が120個形成されている場合、一例として、その大きさは80mm×80mm程度、厚さは0.3mm程度である。PCB38は、コア材56の上下に内層用Cu膜57(2層目および3層目配線)がパターン形成され、これら内層用Cu膜57はプリプレグ58と呼ばれる絶縁材料によって挟まれている。内層用Cu膜57の厚さは、例えば0.2mm程度、プリプレグ58の厚さは、例えば0.06mm程度である。さらにプリプレグ58の外面は、例えば各モジュール領域の半導体チップまたはチップ部品などの表面実装部品が搭載される面(部品搭載面)であって、プリプレグ58に密着して外層用Cu膜59(1層目および4層目配線)がパターン形成されている。この外層用Cu膜59は、図8で示した基板側端子40a1,40a2,40b,40cであり、その厚さは、例えば0.02mm程度である。外層用Cu膜59の表面には、例えばNi層およびAu層が下層から順に形成されたメッキ層が形成されている。さらに、半導体チップまたはチップ部品などの表面実装部品が実装される領域を除いて、外層用Cu膜59上はソルダーレジスト60により覆われている。ソルダーレジスト60の厚さは、例えば0.025〜0.05mm程度である。   First, for example, a PCB 38 shown in FIG. 11 is prepared. The PCB 38 is a multi-piece substrate in which module areas, which are a plurality of device areas (for example, about 120), are partitioned by partition lines. For example, when 120 module areas are formed, the size of the PCB 38 is an example. Is about 80 mm × 80 mm, and the thickness is about 0.3 mm. In the PCB 38, inner layer Cu films 57 (second layer and third layer wiring) are patterned on the upper and lower sides of the core material 56, and these inner layer Cu films 57 are sandwiched between insulating materials called prepregs 58. The inner layer Cu film 57 has a thickness of about 0.2 mm, for example, and the prepreg 58 has a thickness of about 0.06 mm, for example. Further, the outer surface of the prepreg 58 is a surface (component mounting surface) on which a surface mounting component such as a semiconductor chip or a chip component in each module region is mounted. The eyes and the fourth layer wiring) are patterned. The outer layer Cu film 59 is the substrate side terminals 40a1, 40a2, 40b, and 40c shown in FIG. 8, and the thickness thereof is, for example, about 0.02 mm. On the surface of the outer layer Cu film 59, for example, a plating layer in which a Ni layer and an Au layer are sequentially formed from the lower layer is formed. Furthermore, the outer layer Cu film 59 is covered with a solder resist 60 except for a region where a surface mount component such as a semiconductor chip or a chip component is mounted. The thickness of the solder resist 60 is, for example, about 0.025 to 0.05 mm.

上下に位置する2層の内層用Cu膜57との間、または内層用Cu膜57と外層用Cu膜59との間は、コア材56またはプリプレグ58を貫通するCu膜が埋め込まれたビア61を介して電気的に接続されている。また、各モジュール領域の半導体チップIC1が搭載される領域には、コア材56およびプリプレグ58を貫通するCu膜が埋め込まれた放熱ビア47が形成されている。コア材56、プリプレグ58およびソルダーレジスト60は、例えばエポキシなどの樹脂からなる。   A via 61 in which a Cu film penetrating the core material 56 or the prepreg 58 is embedded between the upper and lower inner layer Cu films 57 or between the inner layer Cu film 57 and the outer layer Cu film 59. It is electrically connected via. In addition, in the area where the semiconductor chip IC1 is mounted in each module area, a heat dissipation via 47 in which a Cu film penetrating the core material 56 and the prepreg 58 is embedded is formed. The core material 56, the prepreg 58, and the solder resist 60 are made of a resin such as epoxy.

次に、半田印刷を行う(図10の工程P1)。まず、図12に示すように、PCB38の部品搭載面に印刷用マスク63を載せる。印刷用マスク63は、例えば厚さ0.2mm程度のステンレスからなり、エッチングによって所望する箇所に穴が開けられている。続いて、印刷用マスク63とPCB38との位置を決めた後、半田48を印刷用マスク63の一端に載せ、スキージ65を用いて半田48を動かす。半田48はPbフリー半田であり、例えばSn−3Ag−0.5Cu半田を用いる。これにより、図13に示すように、半田48a,48b,48cをPCB38の部品搭載面に形成された所定の基板側端子40a2,40b上に印刷する。この時、スキージ65は、例えば45度程度傾けて半田48がローリングするように印刷する。続いて、図14に示すように、印刷用マスク63を取り除くことにより、後の工程において単体チップ部品43、集積チップ部品44および半導体チップIC2が接続される基板側端子40a2,40b上に半田48a,48b,48cを残す。   Next, solder printing is performed (step P1 in FIG. 10). First, as shown in FIG. 12, a printing mask 63 is placed on the component mounting surface of the PCB 38. The printing mask 63 is made of, for example, stainless steel having a thickness of about 0.2 mm, and a hole is formed at a desired location by etching. Subsequently, after the positions of the printing mask 63 and the PCB 38 are determined, the solder 48 is placed on one end of the printing mask 63 and the solder 48 is moved using the squeegee 65. The solder 48 is Pb-free solder, for example, Sn-3Ag-0.5Cu solder. As a result, as shown in FIG. 13, the solders 48a, 48b, and 48c are printed on the predetermined board-side terminals 40a2 and 40b formed on the component mounting surface of the PCB 38. At this time, the squeegee 65 is printed so that the solder 48 rolls at an inclination of, for example, about 45 degrees. Subsequently, as shown in FIG. 14, by removing the printing mask 63, solder 48a is formed on the substrate-side terminals 40a2 and 40b to which the single chip component 43, the integrated chip component 44, and the semiconductor chip IC2 are connected in a later process. , 48b, 48c.

次に、半導体チップIC1用の半田塗布する(図10の工程P2)。図15に示すように、ポッティングノズル66から半導体チップIC1が搭載される箇所に半田46を供給し、半導体チップIC1が接続される基板側端子40a1上に半田46を塗り付ける。半田46は、例えば280℃以上の温度で液状となるPbを含む高融点半田を用いる。   Next, solder for the semiconductor chip IC1 is applied (step P2 in FIG. 10). As shown in FIG. 15, the solder 46 is supplied from the potting nozzle 66 to the place where the semiconductor chip IC1 is mounted, and the solder 46 is applied on the substrate side terminal 40a1 to which the semiconductor chip IC1 is connected. As the solder 46, for example, a high melting point solder containing Pb that is in a liquid state at a temperature of 280 ° C. or higher is used.

次に、図16に示すように、単体チップ部品43、集積チップ部品44をおよび半導体チップIC1,IC2を所定の基板側端子40a1,40a2,40b上に配置する(図10の工程P3)。続いて、図17に示すように、PCB38をヒートブロック67上に載せてリフローを行い、半田46,48a,48b,48cを溶かすことによって上記表面実装部品を一括して半田接続する(図10の工程P4)。この時、PCB38を構成するソルダーレジスト60が焦げたり、プリプレグ58がコア材56から剥離したりするのを防ぐために、ヒートブロック67は、280℃未満の温度、例えば250℃に設定される。このヒートブロック67による加熱により半田48a,48b,48cが溶融して、単体チップ部品43の両端の接続端子と基板側端子40bとを半田48bで半田接続し、集積チップ部品44の接続端子と基板側端子40bとを半田48cで半田接続し、半導体チップIC2と基板側端子40a2とを半田48cで半田接続する。   Next, as shown in FIG. 16, the single chip component 43, the integrated chip component 44, and the semiconductor chips IC1 and IC2 are disposed on predetermined substrate side terminals 40a1, 40a2, and 40b (process P3 in FIG. 10). Next, as shown in FIG. 17, the PCB 38 is placed on the heat block 67 and reflowed to melt the solders 46, 48a, 48b, and 48c, and the surface mount components are soldered together (see FIG. 10). Step P4). At this time, the heat block 67 is set to a temperature lower than 280 ° C., for example, 250 ° C., in order to prevent the solder resist 60 constituting the PCB 38 from being burnt and the prepreg 58 from being peeled off from the core material 56. The solder 48a, 48b, and 48c are melted by the heating by the heat block 67, and the connection terminals at both ends of the single chip component 43 and the substrate side terminal 40b are solder-connected by the solder 48b, and the connection terminals of the integrated chip component 44 and the substrate are connected. The side terminal 40b is solder-connected with the solder 48c, and the semiconductor chip IC2 and the substrate side terminal 40a2 are solder-connected with the solder 48c.

さらに、ヒートブロック67による加熱に加えて、半導体チップIC1を280℃以上の温度、例えば330〜350℃の温度で局所加熱する。半導体チップIC1の局所加熱には、例えばホットジェット68を用いる。ホットジェット68のノズルから300℃以上のドライエアーを吹き出すことにより、半田46が溶融して半導体チップIC1と基板側端子40a1とが半田接続する。ホットジェットは、内径1〜2mm程度のパイプの周囲をニクロム線で巻いた構造をしており、そのパイプの中に導入された空気をニクロム線により所望の温度に加熱して、ホットジェット68のノズルから300℃以上のドライエアーを吹き出す。ホットジェット68による1回の加熱時間は、例えば5秒程度、ドライエアーの流量は、例えば8リットル/min程度である。なお、半導体チップIC1の裏面が半田46を介してヒートブロック67に接触していると、熱が拡散して逃げてしまい、半導体チップIC1の温度が上昇しないことがある。これを避けるため、ヒートブロック67の半導体チップIC1が搭載される領域に凹部67aを形成し、半導体チップIC1の裏面とヒートブロック67とが接触しないようにする。   Further, in addition to the heating by the heat block 67, the semiconductor chip IC1 is locally heated at a temperature of 280 ° C. or higher, for example, 330 to 350 ° C. For local heating of the semiconductor chip IC1, for example, a hot jet 68 is used. By blowing dry air of 300 ° C. or more from the nozzle of the hot jet 68, the solder 46 is melted and the semiconductor chip IC1 and the substrate side terminal 40a1 are soldered. The hot jet has a structure in which the circumference of a pipe having an inner diameter of about 1 to 2 mm is wound with a nichrome wire, and the air introduced into the pipe is heated to a desired temperature by the nichrome wire, Blow dry air of 300 ° C or higher from the nozzle. One heating time by the hot jet 68 is, for example, about 5 seconds, and the flow rate of the dry air is, for example, about 8 liters / min. If the back surface of the semiconductor chip IC1 is in contact with the heat block 67 via the solder 46, the heat diffuses and escapes, and the temperature of the semiconductor chip IC1 may not rise. In order to avoid this, a recess 67a is formed in a region of the heat block 67 where the semiconductor chip IC1 is mounted so that the back surface of the semiconductor chip IC1 and the heat block 67 do not contact each other.

このように、半田48a,48b,48cを用いた単体チップ部品43、集積チップ部品44および半導体チップIC2の半田接続は、ヒートブロック67上に各表面実装部品が搭載されたPCB38を載せて280℃未満の温度の加熱処理により行われ、同時に半田46を用いた半導体チップIC1の半田接続は、ホットジェットを用いた280℃以上の温度の加熱処理により行われる。これにより、熱によるPCB38の損傷、例えばソルダーレジスト60の焦げやプリプレグ58のコア材56からの剥離、およびPbフリー半田(半田48a,48b,48c)の溶融を生ずることなく、高融点半田(半田46)を用いて半導体チップIC1をPCB38に半田接続することができる。その結果、PCB38上に強い接着強度を有する半導体チップIC1を搭載することができる。   As described above, the solder connection of the single chip component 43, the integrated chip component 44, and the semiconductor chip IC2 using the solders 48a, 48b, and 48c is performed by placing the PCB 38 on which each surface mount component is mounted on the heat block 67 at 280 ° C. At the same time, the solder connection of the semiconductor chip IC1 using the solder 46 is performed by a heat treatment at a temperature of 280 ° C. or higher using a hot jet. This prevents the PCB 38 from being damaged by heat, for example, burning of the solder resist 60, peeling of the prepreg 58 from the core material 56, and melting of the Pb-free solder (solder 48a, 48b, 48c). 46) can be used to solder-connect the semiconductor chip IC1 to the PCB 38. As a result, the semiconductor chip IC1 having strong adhesive strength can be mounted on the PCB 38.

次に、各表面実装部品が半田接続されたPCB38を洗浄し(図10の工程P5)、続いて、ワイヤボンディング(図10の工程P6)を行う。ここでは、図18に示すように、半導体チップIC1,IC2の上面に露出したパッドと、その表面にメッキ層が形成された基板側端子40cとをボンディングワイヤBW、例えばAu線を用いて接続する。   Next, the PCB 38 to which each surface mount component is soldered is cleaned (step P5 in FIG. 10), and then wire bonding (step P6 in FIG. 10) is performed. Here, as shown in FIG. 18, the pads exposed on the upper surfaces of the semiconductor chips IC1 and IC2 and the substrate side terminal 40c having a plating layer formed on the surface thereof are connected using bonding wires BW, for example, Au wires. .

次に、各表面実装部品を樹脂45によって封止するトランスファーモールドを行う(図10の工程P7)。モールド装置の上金型を上げて、各表面実装部品が半田接続されたPCB38を下金型に設置する。その後、上金型を下げてPCB38を固定する。上金型には、上金型と下金型との間の成型金型内の空気および樹脂を外部へ送り出すためのエアベントが設けられている。続いて、成型金型内を強制的に、例えば1Torr以下に減圧した後、樹脂タブレットをプレヒータで加熱し、樹脂粘度を下げてから液状化した樹脂45を成型金型内へ圧送する。樹脂45は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。続いて、成型金型内に充填された封止用樹脂を重合反応により硬化させた後、上金型と下金型とを開けて、樹脂45で覆われたPCB38を取り出す。その後、不要な封止用の樹脂45を除去し、さらに、ベーク処理を行って(図10の工程P8)重合反応を完成させることにより、図19に示す各表面実装部品が樹脂45により封止されたモジュールMAが完成する。   Next, transfer molding is performed to seal each surface mount component with the resin 45 (step P7 in FIG. 10). The upper die of the molding apparatus is raised, and the PCB 38 to which each surface mount component is soldered is placed in the lower die. Thereafter, the upper die is lowered to fix the PCB 38. The upper mold is provided with an air vent for sending air and resin in the molding mold between the upper mold and the lower mold to the outside. Subsequently, after the inside of the molding die is forcibly reduced to, for example, 1 Torr or less, the resin tablet is heated with a preheater, and the resin 45 liquefied after reducing the resin viscosity is pumped into the molding die. As the resin 45, for example, a thermosetting epoxy resin is used. Subsequently, after the sealing resin filled in the molding die is cured by a polymerization reaction, the upper die and the lower die are opened, and the PCB 38 covered with the resin 45 is taken out. Thereafter, unnecessary sealing resin 45 is removed, and a baking process is performed (step P8 in FIG. 10) to complete the polymerization reaction, thereby sealing each surface mount component shown in FIG. The completed module MA is completed.

このように、成型金型内を減圧した後に樹脂45を投入することにより、樹脂45の流動性を図ることができるので、狭い隙間、例えば単体チップ部品43の裏面とPCB38の部品搭載面との隙間(10μm程度)および集積チップ部品44の主面とPCB38の部品搭載面との隙間(30μm程度)に、ボイドの形成を防いで樹脂45を充填することができる。その結果、次に説明するモジュールMAの組み立て時に、例えば250℃程度の温度の熱が加えられてPbフリー半田の半溶融が生じても、Pbフリー半田のフラッシュ状の流れを防ぐことができるので、例えば単体チップ部品43の両端の接続端子間または集積チップ部品44の主面の接続端子間が繋がることはなく、短絡を回避することができる。   Thus, by introducing the resin 45 after decompressing the inside of the molding die, the fluidity of the resin 45 can be achieved, so that a narrow gap, for example, between the back surface of the single chip component 43 and the component mounting surface of the PCB 38 can be achieved. The gap 45 (about 10 μm) and the gap (about 30 μm) between the main surface of the integrated chip component 44 and the component mounting surface of the PCB 38 can be filled with the resin 45 while preventing formation of voids. As a result, when the module MA described below is assembled, even if heat at a temperature of about 250 ° C. is applied to cause the Pb-free solder to be partially melted, the flash-like flow of the Pb-free solder can be prevented. For example, the connection terminals on both ends of the single chip component 43 or the connection terminals on the main surface of the integrated chip component 44 are not connected, and a short circuit can be avoided.

次に、封止用樹脂45およびPCB38をダイシングラインに沿って切断して、個々のモジュールMAに分離する(図10の工程P9)。その後、モジュールMAを覆う樹脂45の表面に、例えば商標、品名、ロット番号などを捺印した後、製品規格に照らした項目でモジュールMAの電気的特性を測定し、モジュールMAを選別する(図10の工程P10)。   Next, the sealing resin 45 and the PCB 38 are cut along dicing lines and separated into individual modules MA (step P9 in FIG. 10). Thereafter, for example, a trademark, a product name, a lot number, etc. are imprinted on the surface of the resin 45 covering the module MA, and then the module MA is selected by measuring the electrical characteristics of the module MA according to items in light of the product standards (FIG. Step P10).

次に、モジュールMAの2次実装行程について説明する。   Next, the secondary mounting process of the module MA will be described.

PCB38の裏面には、マザーボード50に実装可能なように、半田接続用の電極42G,42Sが形成されている。まず、マザーボード50に半田ペーストを印刷する。続いて、モジュールMAをマザーボード50上に配置した後、例えば250℃程度の温度でリフロー処理を行い、モジュールMAをマザーボード50上に実装する。その後、電気的特性のテストを行い、実装完成となる。2次実装における上記リフロー処理では、Pbフリー半田を用いて単体チップ部品43、集積チップ部品44および半導体チップIC2をPCB38に半田接続する温度(例えば220℃程度)よりも高い温度(例えば250℃程度)を用いるため、Pbフリー半田が溶融する場合がある。しかし、モジュールMAとマザーボード50との半田接続に用いる半田量に比べて、単体チップ部品43、集積チップ部品44または半導体チップIC2とPCB38との半田接続に用いるPbフリー半田の半田量を少くできることから、溶融する半田量はわずかであり、フラッシュ状となり単体チップ部品43または集積チップ部品44の接続端子間を短絡するまでには至らない。   On the back surface of the PCB 38, electrodes 42G and 42S for solder connection are formed so as to be mountable on the mother board 50. First, a solder paste is printed on the mother board 50. Subsequently, after the module MA is arranged on the mother board 50, a reflow process is performed at a temperature of about 250 ° C., for example, and the module MA is mounted on the mother board 50. After that, the electrical characteristics are tested and the mounting is completed. In the reflow process in the secondary mounting, a temperature (for example, about 250 ° C.) higher than a temperature (for example, about 220 ° C.) for solder-connecting the single chip component 43, the integrated chip component 44 and the semiconductor chip IC2 to the PCB 38 using Pb-free solder. ), The Pb-free solder may melt. However, since the amount of solder used for solder connection between the module MA and the mother board 50 can be reduced, the amount of Pb-free solder used for solder connection between the single chip component 43, the integrated chip component 44 or the semiconductor chip IC2 and the PCB 38 can be reduced. The amount of solder to be melted is so small that it becomes a flash and does not short-circuit between the connection terminals of the single chip component 43 or the integrated chip component 44.

なお、本実施の形態1では、PCB38に搭載された各表面実装部品を高弾性の樹脂45によって覆った場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば低弾性の樹脂、例えばシリコーン樹脂を用いることも可能である。   In the first embodiment, the case where each surface mount component mounted on the PCB 38 is covered with the highly elastic resin 45 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a low elasticity resin such as silicone is used. It is also possible to use a resin.

また、GSM900とGSM1800の2つの周波数帯の電波を取り扱うことが可能なデュアルバンド方式に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばGSM900、GSM1800およびGSM1900との3つの周波数帯の電波を取り扱うことが可能なトリプルバンド方式に適用しても良い。また、800MHz帯、850MHz帯でも対応できる。   Further, the case where the present invention is applied to a dual band system capable of handling radio waves in two frequency bands of GSM900 and GSM1800 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, three frequencies of GSM900, GSM1800, and GSM1900 are used. You may apply to the triple band system which can handle the electromagnetic wave of a belt. Moreover, it can respond also to 800 MHz band and 850 MHz band.

このように、本実施の形態1によれば、単体チップ部品43および集積チップ部品44の半田接続が、ヒートブロック67を用いた280℃未満の温度の加熱処理により行われるので、Pbフリー半田を用いることができ、また、熱によるPCB38の損傷、例えばソルダーレジスト60の焦げやプリプレグ58のコア材56からの剥離を回避することができる。さらに、上記半田接続と同時に半導体チップIC1の半田接続が、ホットジェットを用いた280℃以上の温度の加熱処理により行われるので、半導体チップIC1の半田接続に高融点半田を用いることができるので、強い接着強度を有する半導体チップIC1をPCB38上に搭載することができる。   As described above, according to the first embodiment, the solder connection between the single chip component 43 and the integrated chip component 44 is performed by the heat treatment using the heat block 67 at a temperature of less than 280 ° C. Therefore, the Pb-free solder is used. Further, damage to the PCB 38 due to heat, for example, burning of the solder resist 60 and peeling of the prepreg 58 from the core material 56 can be avoided. Furthermore, since the solder connection of the semiconductor chip IC1 at the same time as the solder connection is performed by a heat treatment at a temperature of 280 ° C. or higher using a hot jet, a high melting point solder can be used for the solder connection of the semiconductor chip IC1. The semiconductor chip IC1 having strong adhesive strength can be mounted on the PCB.

また、成型金型内を減圧して樹脂45を投入することにより、樹脂45の流動性を図ることができるので、例えば単体チップ部品43の裏面とPCB38の部品搭載面との狭い隙間、また集積チップ部品44の主面とPCB38の部品搭載面との狭い隙間にボイドを形成することなく樹脂45を充填することができる。これにより、マザーボード50にモジュールMAを半田接続した後に、例えば250℃程度の温度の熱が加えられてモジュールMA内のPbフリー半田の半溶融が生じても、Pbフリー半田のフラッシュ状の流れを防ぐことができるので、例えば単体チップ部品43の両端の接続端子間または集積チップ部品44の主面の接続端子間が繋がることはなく、短絡を回避することができる。   Further, by reducing the pressure in the molding die and introducing the resin 45, the fluidity of the resin 45 can be improved. For example, a narrow gap between the back surface of the single chip component 43 and the component mounting surface of the PCB 38, or integration. The resin 45 can be filled without forming a void in a narrow gap between the main surface of the chip component 44 and the component mounting surface of the PCB 38. Thereby, after the module MA is solder-connected to the mother board 50, even if heat at a temperature of about 250 ° C. is applied and the Pb-free solder in the module MA is partially melted, the flash-like flow of Pb-free solder is generated. Therefore, for example, the connection terminals on both ends of the single chip component 43 or the connection terminals on the main surface of the integrated chip component 44 are not connected, and a short circuit can be avoided.

(実施の形態2)
本実施の形態2である各表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装行程の他の例を説明する。図20は、前記実施の形態1の図16に続く実装方法を説明する半導体装置の要部断面図である。
(Embodiment 2)
Another example of the mounting process in which the surface-mounted components according to the second embodiment are collectively solder-connected to the module substrate will be described. FIG. 20 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device for explaining the mounting method subsequent to FIG. 16 of the first embodiment.

前記実施の形態1と同様に、ホットジェット68を用いて半導体チップIC1を280℃以上の温度、例えば330〜350℃の温度で局所加熱して、半導体チップIC1と基板側端子40a1とを高融点半田で接続するが、この時、ヒートブロック67を加熱せず、PCB38上に搭載された全ての表面実装部品をカバー68aで覆う。Pbフリー半田は、半導体チップIC1上にホットジェット68のノズルから吹き出したドライエアーがカバー68a内で拡散して生じる余熱により溶融して、単体チップ部品43と基板側端子40b、集積チップ部品44と基板側端子40b、および半導体チップIC2と基板側端子40a2とが接続される半導体チップIC1以外の領域は、ホットジェット68のノズルから吹き出したドライエアーが逃げる熱のみで加熱するので、280℃未満の温度、例えば150℃程度に抑えることができる。これにより、ソルダーレジスト60が焦げたり、プリプレグ58がコア材56から剥離したりするのを防ぐことができる。この半田接続以後の工程は前記実施の形態1と同じなので説明を省略する。   As in the first embodiment, the semiconductor chip IC1 is locally heated using the hot jet 68 at a temperature of 280 ° C. or higher, for example, 330 to 350 ° C., so that the semiconductor chip IC1 and the substrate-side terminal 40a1 have a high melting point. At this time, the heat block 67 is not heated, and all the surface mounted components mounted on the PCB 38 are covered with the cover 68a. The Pb-free solder is melted by the residual heat generated by the dry air blown from the nozzles of the hot jet 68 on the semiconductor chip IC1 being diffused in the cover 68a, and the single chip component 43, the substrate side terminal 40b, the integrated chip component 44, The region other than the semiconductor chip IC1 to which the substrate-side terminal 40b and the semiconductor-chip IC2 and the substrate-side terminal 40a2 are connected is heated only by the heat that the dry air blown out from the nozzle of the hot jet 68 escapes. The temperature can be suppressed to, for example, about 150 ° C. As a result, it is possible to prevent the solder resist 60 from being burnt and the prepreg 58 from being peeled off from the core material 56. Since the steps after the solder connection are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態2によれば、Pbフリー半田を用いた単体チップ部品43、集積チップ部品44または半導体チップIC2の半田接続は、ホットジェット68から吹き出すドライエアーの拡散を用いて280℃未満の温度の加熱処理により行われる。これにより、Pbフリー半田の溶融や熱によるPCB38の損傷を防ぐことができる。   As described above, according to the second embodiment, the solder connection of the single chip component 43, the integrated chip component 44 or the semiconductor chip IC2 using Pb-free solder is performed using diffusion of dry air blown from the hot jet 68 to 280. The heat treatment is performed at a temperature of less than 0 ° C. As a result, the PCB 38 can be prevented from being damaged by melting or heat of the Pb-free solder.

(実施の形態3)
本実施の形態3である表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装行程の他の例を説明する。図21は、前記実施の形態1の図16に続く実装方法を説明する半導体装置の要部断面図である。
(Embodiment 3)
Another example of the mounting process in which the surface mounting components according to the third embodiment are collectively soldered to the module substrate will be described. FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device for explaining the mounting method following FIG. 16 of the first embodiment.

前記実施の形態2と同様に、ヒートブロック67を加熱せず、PCB38上に搭載された全ての表面実装部品をカバー68aで覆い、ホットジェット68を用いて半導体チップIC1を280℃以上の温度、例えば330〜350℃の温度で局所加熱して、半導体チップIC1と基板側端子40a1とを高融点半田で接続する。また、ホットジェット68のノズルから吹き出したドライエアーがカバー68a内で拡散して生じる余熱によりPbフリー半田を溶融して、単体チップ部品43と基板側端子40b、集積チップ部品44と基板側端子40b、および半導体チップIC2と基板側端子40a2とを接続する。   As in the second embodiment, the heat block 67 is not heated, all the surface mounting components mounted on the PCB 38 are covered with the cover 68a, and the semiconductor chip IC1 is heated to a temperature of 280 ° C. or higher using the hot jet 68. For example, local heating is performed at a temperature of 330 to 350 ° C., and the semiconductor chip IC1 and the substrate-side terminal 40a1 are connected with a high melting point solder. Also, the Pb-free solder is melted by the residual heat generated by the dry air blown from the nozzle of the hot jet 68 being diffused in the cover 68a, so that the single chip component 43 and the substrate side terminal 40b, the integrated chip component 44 and the substrate side terminal 40b. The semiconductor chip IC2 and the substrate side terminal 40a2 are connected.

さらに、本実施の形態3では、半導体チップIC1とPCB38との間に生成されるボイドを逃がすために、ホットジェット68の吹き出し口に加重ピン69を設けて、半導体チップIC1をこの加重ピン69で押さえる。ホットジェット68の吹き出し口と加重ピン69との接続部分はヒータ70で加熱されており、加重ピン69によるドライエアーの温度低下を防いでいる。なお、極端なドライエアーの温度低下が無い場合などは、ヒータ70は設けなくてもよい。この半田接続以後の工程は前記実施の形態1と同じなので説明を省略する。   Further, in the third embodiment, in order to escape voids generated between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38, a weighting pin 69 is provided at the outlet of the hot jet 68, and the semiconductor chip IC1 is connected with the weighting pin 69. Hold down. A connection portion between the outlet of the hot jet 68 and the weighting pin 69 is heated by the heater 70, thereby preventing the temperature of the dry air from being lowered by the weighting pin 69. Note that the heater 70 may not be provided when there is no extreme dry air temperature drop. Since the steps after the solder connection are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態3によれば、半導体チップIC1を加重ピン69で押さえることにより、半導体チップIC1とPCB38との間に生成されるボイドを逃がすことができるので、前記実施の形態1よりも、半導体チップIC1とPCB38との接着強度を向上させることができる。   As described above, according to the third embodiment, since the void generated between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38 can be released by pressing the semiconductor chip IC1 with the weighting pin 69, the first embodiment described above. As a result, the adhesive strength between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38 can be improved.

(実施の形態4)
本実施の形態4である各表面実装部品を一括してモジュール基板に半田接続する実装行程の他の例を説明する。図22は、前記実施の形態1の図16に続く実装方法を説明する半導体装置の要部断面図である。
(Embodiment 4)
Another example of the mounting process in which the surface-mounted components according to the fourth embodiment are collectively solder-connected to the module substrate will be described. FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device for explaining the mounting method following FIG. 16 of the first embodiment.

前記実施の形態2と同様に、ヒートブロック67を加熱せず、PCB38上に搭載された全ての表面実装部品をカバー68aで覆い、ホットジェット68を用いて半導体チップIC1を280℃以上の温度、例えば330〜350℃の温度で局所加熱して、半導体チップIC1と基板側端子40a1とを高融点半田で接続する。また、ホットジェット68のノズルから吹き出したドライエアーがカバー68a内で拡散して生じる余熱によりPbフリー半田を溶融して、単体チップ部品43と基板側端子40b、集積チップ部品44と基板側端子40b、および半導体チップIC2と基板側端子40a2とを接続する。   As in the second embodiment, the heat block 67 is not heated, all the surface mounting components mounted on the PCB 38 are covered with the cover 68a, and the semiconductor chip IC1 is heated to a temperature of 280 ° C. or higher using the hot jet 68. For example, local heating is performed at a temperature of 330 to 350 ° C., and the semiconductor chip IC1 and the substrate-side terminal 40a1 are connected with a high melting point solder. Also, the Pb-free solder is melted by the residual heat generated by the dry air blown from the nozzle of the hot jet 68 being diffused in the cover 68a, so that the single chip component 43 and the substrate side terminal 40b, the integrated chip component 44 and the substrate side terminal 40b. The semiconductor chip IC2 and the substrate side terminal 40a2 are connected.

さらに、本実施の形態4では、半導体チップIC1とPCB38との間に生成されるボイドを逃がすために、ホットジェット68の吹き出し口にブロック71を設けて、半導体チップIC1の全体にこのブロック71を接触させて、ホットジェット68による加熱と同時に、ホットジェット68による加圧を行う。ブロック71にはヒータが入っており、ブロック71を半導体チップIC1に接触させることによるドライエアーの温度低下を防いでいる。また、ブロック71の少なくとも半導体チップIC1と接触する部分はセラミックが用いられる。この半田接続以後の工程は前記実施の形態1と同じなので説明を省略する。   Further, in the fourth embodiment, in order to release voids generated between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38, a block 71 is provided at the outlet of the hot jet 68, and this block 71 is provided on the entire semiconductor chip IC1. Simultaneously with the heating by the hot jet 68, the hot jet 68 is pressurized. The block 71 contains a heater to prevent the temperature of the dry air from being lowered by bringing the block 71 into contact with the semiconductor chip IC1. Further, at least a portion of the block 71 that contacts the semiconductor chip IC1 is made of ceramic. Since the steps after the solder connection are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態4によれば、半導体チップIC1をブロック71で加圧することにより、半導体チップIC1とPCB38との間に生成されるボイドを逃がすことができるので、前記実施の形態1よりも、半導体チップIC1とPCB38との接着強度を向上させることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the void generated between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38 can be released by pressurizing the semiconductor chip IC1 with the block 71. Therefore, the first embodiment described above. As a result, the adhesive strength between the semiconductor chip IC1 and the PCB 38 can be improved.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるデジタル携帯電話機に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば通信機能を有するPDA(Personal Digital Assistants)等のような移動体情報処理装置や通信機能を有するパーソナルコンピュータ等のような情報処理装置にも適用することができる。   In the above description, the case where the invention mainly made by the present inventor is applied to the digital mobile phone which is the field of use behind the invention has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a PDA having a communication function (Personal The present invention can also be applied to an information processing apparatus such as a mobile information processing apparatus such as Digital Assistants) or a personal computer having a communication function.

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く使用することができる。   The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.

1 フロントエンド装置
2 ベースバンド回路
3 変復調用回路
4a,4b スイッチ回路
5 分波器
6 周辺回路
6A 制御回路
6B バイアス回路
6A1 電源制御回路
6A2 バイアス電圧生成回路
7a,7b 入力端子
8a,8b 出力端子
9a1〜9a5,9b1〜9b5,9c 伝送線路
10a,10b 入力端子
11a1〜11a3,11b1〜11b3 電源端子
12a,12b 出力端子
13 制御端子
14 絶縁膜
15b 下層電極
15t 上層電極
16a 酸化シリコン膜
16b 窒化シリコン膜
16c 酸化シリコン膜
16d ポリイミド樹脂膜
17 絶縁膜
18a〜18c 接続孔
20 ポリイミド樹脂膜
21 バンプ電極
22 メッキ層
23 ゲート絶縁膜
24 ゲート電極
25 n型半導体領域
26a n型半導体領域
26b n型半導体領域
27a〜27d p++型半導体領域
28 サブコレクタ層
28a メサアイソレーション
29 コレクタ電極
30 コレクタメサ
31 ベースメサ
32 ベース電極
33 エミッタ層
34 エミッタ電極
35a,35b 接続孔
36a,36b,36c 接続孔
37b ベースバンプ電極
37c コレクタバンプ電極
37e エミッタバンプ電極
38 PCB
40a1,40a2,40b,40c 基板側端子
42G,42S 電極
43 単体チップ部品
44 集積チップ部品
45 樹脂
46 半田
47 放熱ビア
48,48a,48b,48c 半田
50 マザーボード
51 単体チップ部品
53 半田
56 コア材
57 内層用銅膜
58 プリプレグ
59 外層用銅膜
60 ソルダーレジスト
61 ビア
63 印刷用マスク
65 スキージ
66 ポッティングノズル
67 ヒートブロック
67a 凹部
68 ホットジェット
68a カバー
69 加重ピン
70 ヒータ
71 ブロック
A 電力増幅回路
A1〜A3 増幅段
AM1〜AM3 整合回路
ANT アンテナ
B 電力増幅回路
B1〜B3 増幅段
BL 裏面電極
BM1〜BM3 整合回路
BW ボンディングワイヤ
C,C1,C2,Cp1〜Cp3,Cm1〜Cm12 コンデンサ
Ca 上部電極
Cb 下部電極
CNT1,CNT2 切換信号
CSL 容量絶縁膜
EP エピタキシャル層
GND 接地電位
FLT1,FLT2 フィルタ
HBT1〜HBT3 ヘテロ接合型倍ポーラトランジスタ
IC1,IC2 半導体チップ
ID 集積チップ部品
L,Lp1〜Lp3 インダクタ
LPF1,LPF2 ロウパスフィルタ
M1 第1層配線
M2 第2層配線
M1b 第1ベース配線
M1c 第1コレクタ配線
M2b 第2ベース配線
M2c 第2コレクタ配線
M2e エミッタ配線
MA モジュール
MN1,MN2 インピーダンス整合回路
PL1〜PL6 プラグ
PM,PM1,PM2 電力増幅器
PWL ウエル
Qn,Qn1,Qn2 nMOS
S1〜S3 半導体基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Front end apparatus 2 Baseband circuit 3 Modulation / demodulation circuit 4a, 4b Switch circuit 5 Demultiplexer 6 Peripheral circuit 6A Control circuit 6B Bias circuit 6A1 Power supply control circuit 6A2 Bias voltage generation circuit 7a, 7b Input terminal 8a, 8b Output terminal 9a1 9a5, 9b1 to 9b5, 9c Transmission line 10a, 10b Input terminal 11a1 to 11a3, 11b1 to 11b3 Power supply terminal 12a, 12b Output terminal 13 Control terminal 14 Insulating film 15b Lower layer electrode 15t Upper layer electrode 16a Silicon oxide film 16b Silicon nitride film 16c Silicon oxide film 16d Polyimide resin film 17 Insulating films 18a to 18c Connection hole 20 Polyimide resin film 21 Bump electrode 22 Plating layer 23 Gate insulating film 24 Gate electrode 25 n + type semiconductor region 26a n type semiconductor region 26b n + type semiconductor region Region 27a-27d p ++ type semiconductor region 28 subcollector layer 28a mesa isolation 29 collector electrode 30 collector mesa 31 base mesa 32 base electrode 33 emitter layer 34 emitter electrodes 35a, 35b connection holes 36a, 36b, 36c connection holes 37b base bump electrode 37c Collector bump electrode 37e Emitter bump electrode 38 PCB
40a1, 40a2, 40b, 40c Substrate side terminals 42G, 42S Electrode 43 Single chip component 44 Integrated chip component 45 Resin 46 Solder 47 Radiation vias 48, 48a, 48b, 48c Solder 50 Motherboard 51 Single chip component 53 Solder 56 Core material 57 Inner layer Copper film 58 Prepreg 59 Copper film 60 for outer layer Solder resist 61 Via 63 Printing mask 65 Squeegee 66 Potting nozzle 67 Heat block 67a Recess 68 Hot jet 68a Cover 69 Weighting pin 70 Heater 71 Block A Power amplification circuit A1 to A3 Amplification stage AM1-AM3 Matching circuit ANT Antenna B Power amplification circuit B1-B3 Amplification stage BL Back surface electrode BM1-BM3 Matching circuit BW Bonding wire C, C1, C2, Cp1-Cp3, Cm1-Cm12 Capacitor Ca Upper part Pole Cb Lower electrode CNT1, CNT2 Switching signal CSL Capacitance insulating film EP Epitaxial layer GND Ground potential FLT1, FLT2 Filter HBT1-HBT3 Heterojunction type double transistor IC1, IC2 Semiconductor chip ID Integrated chip component L, Lp1-Lp3 Inductor LPF1, LPF2 Low pass filter M1 First layer wiring M2 Second layer wiring M1b First base wiring M1c First collector wiring M2b Second base wiring M2c Second collector wiring M2e Emitter wiring MA Modules MN1, MN2 Impedance matching circuits PL1-PL6 Plug PM, PM1, PM2 Power amplifier PWL Well Qn, Qn1, Qn2 nMOS
S1-S3 Semiconductor substrate

Claims (11)

電子装置の製造方法であって、
(a)配線基板を準備する工程と、
(b)前記配線基板の表面上に形成された第1端子上に第1半田を介して半導体チップを搭載する工程と、
(c)前記配線基板の表面上に形成された第2端子上に第2半田を介してチップ部品を搭載する工程と、
(d)前記第1半田と前記第2半田とを溶融させて、前記半導体チップ及び前記チップ部品を前記配線基板に電気的に接続させる工程と、
(e)前記半導体チップ及び前記チップ部品を樹脂により封止し、封止体を形成する工程と、を有し、
前記(c)工程における前記第2半田の融点は、前記電子装置が実装配線基板に半田付けされるときの温度よりも低く、
前記(e)工程は、前記配線基板と前記チップ部品との隙間を前記樹脂が充填するように減圧した状態で行うことを特徴とする電子装置の製造方法。
A method for manufacturing an electronic device, comprising:
(A) preparing a wiring board;
(B) mounting a semiconductor chip via a first solder on a first terminal formed on the surface of the wiring board;
(C) mounting a chip component on a second terminal formed on the surface of the wiring board via a second solder;
(D) melting the first solder and the second solder and electrically connecting the semiconductor chip and the chip component to the wiring board;
(E) sealing the semiconductor chip and the chip component with a resin to form a sealing body,
The melting point of the second solder in the step (c) is lower than the temperature when the electronic device is soldered to the mounting wiring board,
The method (e) is performed in a state where the gap between the wiring board and the chip component is reduced in pressure so that the resin fills.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記(e)工程は、
(e1)前記封止体を形成するための空間と前記空間に接続されたエアベントとを備えた上金型と、前記上金型に対応した下金型と、を準備する工程と、
(e2)前記配線基板を前記下金型上に配置する工程と、
(e3)前記上金型の前記空間内に前記半導体チップと前記チップ部品とが配置されるように前記配線基板を前記上金型と前記下金型とで固定する工程と、
(e4)前記エアベントから前記空間内の空気及び樹脂を外部へ排出して、前記空間内を減圧する工程と、
(e5)前記空間内に液状化した前記樹脂を圧送する工程と、
(e6)前記樹脂が硬化した後、前記上金型と前記下金型とを開けて、前記封止体が形成された前記配線基板を取り出す工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
The step (e)
(E1) preparing an upper mold including a space for forming the sealing body and an air vent connected to the space, and a lower mold corresponding to the upper mold;
(E2) placing the wiring board on the lower mold;
(E3) fixing the wiring board with the upper mold and the lower mold so that the semiconductor chip and the chip component are disposed in the space of the upper mold;
(E4) discharging the air and resin in the space from the air vent to the outside, and depressurizing the space;
(E5) a step of pumping the liquefied resin into the space;
(E6) opening the upper mold and the lower mold after the resin is cured, and taking out the wiring board on which the sealing body is formed. Production method.
請求項2に記載の電子装置の製造方法であって、
前記(e1)工程は、1Torr以下に減圧することを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 2,
In the step (e1), the pressure is reduced to 1 Torr or less.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記チップ部品の両端には接続端子が形成されており、
前記(d)工程は、前記チップの前記接続端子と前記配線基板の第2端子とを電気的に接続させることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
Connection terminals are formed at both ends of the chip component,
In the step (d), the connection terminal of the chip and the second terminal of the wiring substrate are electrically connected.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記チップ部品は、コンデンサ、インダクタ、レジスタ、及びフェライトビーズのいずれか1つ、または複数を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
The method of manufacturing an electronic device, wherein the chip component includes one or more of a capacitor, an inductor, a resistor, and a ferrite bead.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記第2半田は、Pbフリー半田であることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
The method of manufacturing an electronic device, wherein the second solder is Pb-free solder.
請求項6に記載の電子装置の製造方法であって、
前記Pbフリー半田は、Sn−3Ag−0.5Cu半田であることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 6,
The method of manufacturing an electronic device, wherein the Pb-free solder is Sn-3Ag-0.5Cu solder.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記隙間は、前記チップ部品の裏面と前記配線基板の部品搭載面との間に形成されたものであることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the gap is formed between a back surface of the chip component and a component mounting surface of the wiring board.
請求項8に記載の電子装置の製造方法であって、
前記隙間の距離は、10μm程度であることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 8,
The distance between the gaps is about 10 μm.
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記(d)工程と前記(e)工程との間に、前記半導体チップと前記配線基板とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
A method for manufacturing an electronic device, comprising: a step of electrically connecting the semiconductor chip and the wiring board with a bonding wire between the step (d) and the step (e).
請求項1に記載の電子装置の製造方法であって、
前記電子装置が前記実装配線基板に半田付けされる時のリフロー処理の温度は、250℃程度であることを特徴とする電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device according to claim 1,
A method of manufacturing an electronic device, wherein a temperature of reflow processing when the electronic device is soldered to the mounting wiring board is about 250 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9029197B2 (en) 2012-09-26 2015-05-12 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08321567A (en) * 1995-03-20 1996-12-03 Matsushita Electron Corp High frequency integrated circuit device and manufacture thereof
JP2002190498A (en) * 2000-12-21 2002-07-05 Taiyo Yuden Co Ltd Hybrid ic and electronic component mounting body
JP2002208668A (en) * 2001-01-10 2002-07-26 Hitachi Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2004327556A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor device and its manufacturing process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08321567A (en) * 1995-03-20 1996-12-03 Matsushita Electron Corp High frequency integrated circuit device and manufacture thereof
JP2002190498A (en) * 2000-12-21 2002-07-05 Taiyo Yuden Co Ltd Hybrid ic and electronic component mounting body
JP2002208668A (en) * 2001-01-10 2002-07-26 Hitachi Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2004327556A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor device and its manufacturing process

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9029197B2 (en) 2012-09-26 2015-05-12 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor device
US9343451B2 (en) 2012-09-26 2016-05-17 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor device
US9704844B2 (en) 2012-09-26 2017-07-11 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor device

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