JP2014072346A - Hollow sealing structure and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップを中空封止する中空封止構造、及び中空封止構造の製造方法に関する。 The present invention relates to a hollow sealing structure for hollow-sealing a semiconductor chip and a method for manufacturing the hollow sealing structure.
電子装置の高性能化、高品質化、小型化、低価格化などの要求に対して、半導体チップの改良だけでなく、半導体素チップを覆う封止構造の改良が必要となってきている。しかしながら、特に20GHz以上の高周波(マイクロ波)領域においては、電気的性能、気密性、低コストの3つを満足する封止構造を実現することは困難である。 In response to demands for higher performance, higher quality, smaller size, and lower price of electronic devices, it is necessary to improve not only the semiconductor chip but also the sealing structure that covers the semiconductor element chip. However, particularly in a high frequency (microwave) region of 20 GHz or more, it is difficult to realize a sealing structure that satisfies the three of electrical performance, air tightness, and low cost.
一般に、電磁波の周波数が高くなると、物質中を電磁波が伝播するときの減衰エネルギーが増大する。このため、BS・CS放送、マイクロ波通信機、レーダー装置などの高周波機器では、半導体チップの電極と、この電極から引き出されるワイヤーボンディングを中空状態に気密する構造(中空封止構造)が採用されている。 In general, as the frequency of electromagnetic waves increases, the attenuation energy when electromagnetic waves propagate through a substance increases. For this reason, high-frequency equipment such as BS / CS broadcasts, microwave communication devices, radar devices, etc. employs a structure that seals the electrode of the semiconductor chip and the wire bonding drawn from this electrode in a hollow state (hollow sealing structure). ing.
例えば特許文献1には、基板に形成された導体パターン上に、キャップの端部を接着樹脂層によって固定した後に、樹脂フィルムによってキャップを覆い、さらに熱硬化性樹脂によってキャップを覆う中空封止構造が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a hollow sealing structure in which an end portion of a cap is fixed with an adhesive resin layer on a conductor pattern formed on a substrate, and then the cap is covered with a resin film and further covered with a thermosetting resin. Is disclosed.
ところで、基板上には導体パターンの凹凸が形成されており、この凹凸によって基板とキャップの間には、隙間が生じる。このような隙間がある場合、キャップの外方から内方に向けて上述した隙間から熱硬化性樹脂が侵入し、導体パターン上に樹脂が広がり、電子装置の電気特性に悪影響を及ぼすことがある。特に、高周波信号を用いる場合は、導体パターンの厚みを厚くする必要があり、隙間が大きくなり問題となりやすい。 By the way, the unevenness | corrugation of a conductor pattern is formed on the board | substrate, and a clearance gap produces between a board | substrate and a cap by this unevenness | corrugation. When such a gap exists, the thermosetting resin enters from the gap described above from the outside of the cap to the inside, and the resin spreads on the conductor pattern, which may adversely affect the electrical characteristics of the electronic device. . In particular, when a high-frequency signal is used, it is necessary to increase the thickness of the conductor pattern, which tends to cause a problem because the gap becomes large.
特許文献1に記載の中空封止構造のように、接着樹脂層を形成しても上述の隙間を完全に埋めることは困難であり、さらなる改良が求められている。また、接着樹脂層の厚みを厚くするために、接着樹脂層となる樹脂の供給量を多くした場合、樹脂がキャップに押されてキャップの外側や中空部内へ樹脂がはみ出すという問題が生じる。 Like the hollow sealing structure described in Patent Document 1, it is difficult to completely fill the above-described gap even if an adhesive resin layer is formed, and further improvements are required. Further, when the supply amount of the resin serving as the adhesive resin layer is increased in order to increase the thickness of the adhesive resin layer, there is a problem that the resin is pushed by the cap and the resin protrudes to the outside of the cap or into the hollow portion.
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、中空部に樹脂が漏れることなく中空封止された中空封止構造、及び中空封止構造の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the situation mentioned above, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the hollow sealing structure by which hollow sealing was carried out without resin leaking in a hollow part, and a hollow sealing structure .
前述の課題を解決するため、本発明の中空封止構造は、基板と、該基板に配置されるキャップと、前記キャップと前記基板との隙間を埋める第一樹脂層と、前記キャップの少なくとも一部に設けられ、前記第一樹脂層の樹脂が充填される樹脂溜り部と、前記キャップを覆うように形成された第二樹脂層と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の中空封止構造の製造方法は、基板上に樹脂を供給または成型することによって前記基板と前記キャップとの隙間を埋める第一樹脂層を形成し、前記キャップと前記第一樹脂層を密着または固定し、トランスファーモールド法によってキャップを覆うように第二樹脂層を形成し、封止することを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, a hollow sealing structure of the present invention includes a substrate, a cap disposed on the substrate, a first resin layer that fills a gap between the cap and the substrate, and at least one of the caps. And a second resin layer formed so as to cover the cap. The resin reservoir portion is provided in the first portion and is filled with the resin of the first resin layer.
The method for producing a hollow sealing structure of the present invention includes forming a first resin layer that fills a gap between the substrate and the cap by supplying or molding a resin on the substrate, and the cap and the first resin. The layer is adhered or fixed, and a second resin layer is formed so as to cover the cap by a transfer molding method and sealed.
本発明によれば、中空部に樹脂が漏れることなく中空封止された中空封止構造、及び中空封止構造の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hollow sealing structure sealed hollow without resin leaking in a hollow part, and the manufacturing method of a hollow sealing structure can be provided.
(第一実施形態)
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
図1に本発明の第一実施形態に係る中空封止構造の平面図を示す。図2に図1のA−A矢視断面図、図3に図1のB−B矢視断面図を示す。
第一実施形態に係る中空封止構造1は、半導体チップ60が載置された基板10と、基板10上に配置されるキャップ30と、第一樹脂層40と、キャップ30の底面に設けられた凹部31(樹脂溜り部)と、キャップ30を覆うように形成された第二樹脂層50(熱硬化性樹脂層)とを備えている(図1及び図2参照)。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a plan view of a hollow sealing structure according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
The hollow sealing structure 1 according to the first embodiment is provided on the
基板10の上面には、配線パターン20(導体パターン)が形成され、半導体チップ60がAgペーストやワイヤーボンディング21によって配線パターン20上に実装されている。
キャップ30は、半導体チップ60を封止するためのものであり、一方向(図2において下方)に開口して半導体チップ60を覆っている。このキャップ30の内方は気密に封止されている。
A wiring pattern 20 (conductor pattern) is formed on the upper surface of the
The
第一樹脂層40は、液状樹脂や低弾性樹脂によって構成されており、本実施形態においては、低弾性樹脂によって構成された低弾性樹脂層である。この第一樹脂層40は、例えば樹脂の供給または成型によって設けることができる。
凹部31(樹脂溜り部)はキャップ30の厚み方向において、キャップ30の底面の中央付近に形成されており、この凹部31内は、第一樹脂層40の樹脂によって埋められている。
第二樹脂層50は、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂で構成されており、この第二樹脂層50はトランスファーモールド法によって形成できる。具体的には、第二樹脂層50は、キャップ30の上面及び外周面を覆っている。
The
The recess 31 (resin reservoir) is formed near the center of the bottom surface of the
The
図3に示すように、基板10上には配線パターン20が形成されており、キャップ30を配線パターン20上にそのまま載せるだけでは、基板10とキャップ30との間に隙間が発生してしまう。このような隙間が存在すると、第二樹脂層50を形成する際に、第二樹脂層50の樹脂(熱硬化性樹脂)が中空部の内部へと侵入することがある。したがって、この隙間を埋めるために、本実施形態においては、第一樹脂層40が形成されている。
しかしながら、このような第一樹脂層40を形成した場合には、第一樹脂層40の樹脂が、キャップ30の底面からキャップ30の外側や中空部に広がることがある。このため、本実施形態においては、樹脂が中空部に広がることを防止するために、凹部31(樹脂溜り部)が設けられているのである。
As shown in FIG. 3, the
However, when such a
次に、本実施形態に係る中空封止構造の製造方法について、図4から図9を用いて以下に詳細を説明する。 Next, the manufacturing method of the hollow sealing structure according to the present embodiment will be described in detail below with reference to FIGS.
まず、図4に示すように、基板10上の所定の位置に配線パターン20(導体パターン)を形成し、さらにAgペースト塗布やワイヤーボンディング21によって半導体チップ60を基板10上に搭載する。
次に、図5に示すように、ノズル71を使用して、基板10上の配線パターン20に対応する位置に第一樹脂層40を構成する樹脂41(低弾性樹脂)を基板10上に供給する。このとき、樹脂41の供給量、供給高さを適宜調節する。具体的には、キャップ30の凹部31の大きさ、形状に対応するように樹脂41が供給されれば良く、樹脂41が中空部に漏れないように調節する。
First, as shown in FIG. 4, the wiring pattern 20 (conductor pattern) is formed at a predetermined position on the
Next, as shown in FIG. 5, using a
次いで、図6に示すように、キャップ30を吸着パッド72によって吸着搬送し、キャップ30の底面の凹部31が樹脂の上側へ対応するように、キャップ30を接近させ加圧していき、キャップ30を図7に示すように、基板側へ密着させる。このとき、樹脂41が基材と配線パターン20との隙間(凹凸)を埋め、さらにキャップ30の底面に設けられた凹部31が樹脂と密着する。
Next, as shown in FIG. 6, the
次いで、樹脂41を硬化させ第一樹脂層40を形成し、基板10に対するキャップ30の密着強度をより強固にする。このとき、第一樹脂層40を構成する樹脂41の種類に応じて、樹脂を硬化させる温度及び時間を調節する。
そして、図8に示すように、トランスファーモールド法によって、金型73、キャップ30、基板10とで囲まれたキャビティを形成し、このキャビティ内に熱硬化性樹脂51を充填し、キャップ30を覆うように熱硬化性樹脂51で封止する。このとき、本実施形態においては、第一樹脂層40が形成されているので、キャップ30内に熱硬化性樹脂51が漏れることが防止されている。
Next, the
Then, as shown in FIG. 8, a cavity surrounded by the
また、キャップ30を覆う第二樹脂層50をトランスファーモールド法により形成する際、キャップ30には熱硬化性樹脂51の圧力がかかるので、キャップ30を加圧しながら封止することになる。そのため、キャップ30と第一樹脂層40の隙間(凹凸)をより埋めることが可能である。特に、第一樹脂層40が低弾性樹脂の場合には、その樹脂自体が変形するため、さらに隙間(凹凸)を埋めることが可能である。
Further, when the
最後に、熱硬化性樹脂51を硬化(ポストキュア)させて第二樹脂層50を形成し、図9に示す中空封止構造1が得られる。このとき、熱硬化性樹脂51の種類に応じて、硬化させる温度及び時間を調節する。
上記のようにして、本実施形態である中空封止構造1が得られ、中空封止構造1の製造が完了する。
Finally, the
The hollow sealing structure 1 which is this embodiment is obtained as mentioned above, and manufacture of the hollow sealing structure 1 is completed.
本発明の中空封止構造1及び中空封止構造の製造方法によれば、基板10上に第一樹脂層40を形成しているので、基板10とキャップ30との隙間を埋めて、第二樹脂層50の樹脂が中空部に漏れることを防止することができる。そして、中空封止構造1は、キャップ30の底面に凹部31(樹脂溜り部)が形成されているので、第一樹脂層40の樹脂がキャップ30の外側や中空部に漏れることも防止して中空封止することが可能である。このように、中空封止構造1は、中空部に樹脂が漏れることなく中空封止されているので、電子装置の性能及び信頼性を向上させることができる。
According to the hollow sealing structure 1 and the manufacturing method of the hollow sealing structure of the present invention, since the
なお、図10に示す第一実施形態の変形例である中空封止構造1のように、キャップ30の凹部31内に凸部31aが設けられる構成とされても良い。この凸部31aは、配線パターン20の各配線間に突出するように設けられている。
この中空封止構造101においても、中空封止構造1と同様に、キャップ30を固定する際に第一樹脂層40を構成する樹脂が中空内部へ漏れる、あるいはキャップ30の外側へ広がることを確実に防止できる。また、凸部31aが第一樹脂層40の樹脂を押圧するので、配線パターン20と基板10との角部に樹脂を回り込ませることが可能である。
In addition, you may be set as the structure by which the
Also in this
また、キャップ30の底面の凹部31を第一樹脂層40の樹脂(低弾性樹脂)と密着させずに、硬化後の第一樹脂層40(低弾性樹脂層)にキャップ30の底面の凹部31を嵌め込んで固定し、中空封止構造を形成することも可能である。
In addition, the
(第二実施形態)
次に、第二実施形態に係る中空封止構造について説明する。
なお、第一実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, the hollow sealing structure according to the second embodiment will be described.
In addition, about the thing of the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and described, and detailed description is abbreviate | omitted.
第一実施形態の中空封止構造1においては、キャップ30の底面の厚み方向において、底面の中央付近に凹部31を設ける場合について説明したが、第二実施形態の中空封止構造201においては、図11に示すように、キャップ30の底面の外周に段差32(樹脂溜り部)が設けられている。そして、この段差32と第一樹脂層40(低弾性樹脂)が密着した構造とされている。この場合、第一樹脂層40を構成する樹脂をキャップ30の底面において、外周の段差32のみに密着するように供給する。
In the hollow sealing structure 1 of the first embodiment, the case where the
第二実施形態に係る中空封止構造201によれば、キャップ30を加圧して密着する際に、第一樹脂層40を構成する樹脂が中空部へ漏れることを防止できる。
また、第一樹脂層40の樹脂が硬化した後に、キャップ30の段差32に低弾性樹脂を嵌め込んで固定し、中空封止構造201を形成することも可能である。
According to the
In addition, after the resin of the
(第三実施形態)
次に、第三実施形態に係る中空封止構造について説明する。
なお、第一実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, the hollow sealing structure according to the third embodiment will be described.
In addition, about the thing of the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and described, and detailed description is abbreviate | omitted.
第三実施形態の中空封止構造301においては、図12に示すように、キャップ30の外周面に突起部33(樹脂溜り部)を設け、この突起部33の底面と第一樹脂層40が密着した中空封止構造301とされている。この場合、第一樹脂層40の樹脂は、キャップ30外周面の突起部33において、底面のみに密着するように供給する。
In the
第三実施形態の中空封止構造301によれば、キャップ30を基板10上に密着させる際に、第一樹脂層40の樹脂が中空部へ漏れることなく中空封止構造301を形成することができる。
また、中空封止構造301は、第一樹脂層40を硬化させて形成した後に、第一樹脂層40にキャップ30外周面の突起部33を嵌め込んで固定し、中空封止構造301を形成することも可能である。
According to the
In addition, the
(第四実施形態)
次に、第四実施形態に係る中空封止構造について説明する。
なお、第一実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, the hollow sealing structure according to the fourth embodiment will be described.
In addition, about the thing of the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and described, and detailed description is abbreviate | omitted.
第四実施形態の中空封止構造401においては、図13に示すように、キャップ30の開口端の外周面に突起部34(樹脂溜り部)を設け、さらにこの突起部34の底面に穴34aを形成しており、この穴34aに第一樹脂層40が充填されている。すなわち、穴34aと第一樹脂層40が密着した構造とされている。この場合、第一樹脂層40の樹脂は、キャップ30外周面の突起部34の穴34aのみに密着するように供給すると良い。
In the
第四実施形態に係る中空封止構造401によれば、キャップ30を基板10上に密着させる際に、第一樹脂層40の樹脂が中空部へ漏れる、またはキャップ30の外側へ広がるということを防止することができる。
また、中空封止構造401は、第一樹脂層40を硬化させて形成した後に、第一樹脂層40にキャップ30の外周面の突起部34の穴34aを嵌め込んで固定し、中空封止構造401を形成することもできる。
According to the
In addition, the
(第五実施形態)
次に、第五実施形態に係る中空封止構造について説明する。
なお、第一実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a hollow sealing structure according to the fifth embodiment will be described.
In addition, about the thing of the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and described, and detailed description is abbreviate | omitted.
第五実施形態の中空封止構造501においては、図14に示すように、キャップ30の外周面に突起部35(樹脂溜り部)を設け、さらにこの突起部35の上面及び外周面に第一樹脂層40が被覆した構造とされている。より具体的には、キャップ30の開口端の外周に設けられた突起部35の上面及び外周面を覆うように第一樹脂層40が設けられている。なお、ここで突起部35の上面とは、突起部35の底面とは反対側の面を意味している。
In the
この場合、キャップ30の底面と突起部35の底面は同一平面にあるものとされ、第一樹脂層40の樹脂がキャップ30の上面を吸着パッドによって押さえつけながら塗布される。
第五実施形態に係る中空封止構造501は、キャップ30を密着する際に、第一樹脂層40が中空部へ漏れることなく中空封止構造501を形成することが可能である。
In this case, the bottom surface of the
The
(第六実施形態)
次に、第六実施形態に係る中空封止構造について説明する。
なお、第一実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a hollow sealing structure according to the sixth embodiment will be described.
In addition, about the thing of the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and described, and detailed description is abbreviate | omitted.
第六実施形態の中空封止構造601においては、図15及び図16に示すように、キャップ30の底面の内周(半導体チップ60側)から外周までの領域内にソルダーレジスト層を設けて基板10表面を囲う枠体部36(樹脂溜り部)を形成している。そして、中空封止構造601は、このソルダーレジストの枠体部36の外周面に低弾性樹脂を供給し、キャップ30を基板10上に密着させた構造とされている。この場合、キャップ30の底面にのみ第一樹脂層40の樹脂が密着するように第一樹脂層40を形成する。
第六実施形態の中空封止構造601によれば、キャップ30を基板10上に密着させる際に、第一樹脂層40の樹脂が中空部へ漏れることがなく中空封止構造601を形成することが可能である。
In the
According to the
以上、本発明の実施形態である中空封止構造及び中空封止構造の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As described above, the hollow sealing structure and the manufacturing method of the hollow sealing structure according to the embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited thereto, and may be appropriately selected without departing from the technical idea of the present invention. It can be changed.
なお、上記の実施形態においては、基板上に形成された配線パターン(導体パターン)と、キャップの底面との隙間を第一樹脂層で埋める場合について説明したが、これに限定されることはなく、基板とキャップとの間に形成される隙間を第一樹脂層によって埋める場合に本発明を適用することが可能である。例えば、基板に形成された凹部とキャップの底面との隙間を第一樹脂層によって埋める構成とされても良い。 In the above embodiment, the case where the gap between the wiring pattern (conductor pattern) formed on the substrate and the bottom surface of the cap is filled with the first resin layer has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to the case where the gap formed between the substrate and the cap is filled with the first resin layer. For example, the gap between the recess formed in the substrate and the bottom surface of the cap may be filled with the first resin layer.
その他の実施形態としてキャップ底面内周に段差をもうけ、その段差を樹脂溜まりとしても良い。この場合、キャップを加圧し基板上に固定すると、中空部へ第一樹脂層の樹脂がはみ出す可能性がある為、樹脂量の調整と加圧の調整とのうち、少なくとも一つが組み合わせて実施される。 As another embodiment, a step may be provided on the inner periphery of the bottom surface of the cap, and the step may be a resin reservoir. In this case, if the cap is pressurized and fixed on the substrate, the resin of the first resin layer may protrude into the hollow portion, so at least one of the resin amount adjustment and the pressure adjustment is performed in combination. The
1、101、201、301、401、501、601 中空封止構造
10 基板
30 キャップ
31 凹部(樹脂溜り部)
32 段差(樹脂溜り部)
33、34、35 突起部(樹脂溜り部)
34a 穴
36 枠体部(樹脂溜り部)
40 第一樹脂層
41 樹脂
50 第二樹脂層
1, 101, 201, 301, 401, 501, 601
32 Steps (resin reservoir)
33, 34, 35 Protrusion (resin reservoir)
40
Claims (10)
該基板に配置されるキャップと、
前記キャップと前記基板との隙間を埋める第一樹脂層と、
前記キャップの少なくとも一部に設けられ、前記第一樹脂層の樹脂が充填される樹脂溜り部と、
前記キャップを覆うように形成された第二樹脂層と、を備えることを特徴とする中空封止構造。 A substrate,
A cap disposed on the substrate;
A first resin layer filling a gap between the cap and the substrate;
A resin reservoir provided in at least a portion of the cap and filled with the resin of the first resin layer;
A hollow sealing structure comprising: a second resin layer formed so as to cover the cap.
前記第一樹脂層が、前記段差と前記基板との隙間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の中空封止構造。 The resin reservoir is a step provided on the outer periphery of the bottom surface of the cap,
The hollow sealing structure according to claim 1, wherein the first resin layer is provided in a gap between the step and the substrate.
前記第一樹脂層が、前記突起部の底面と前記基板との隙間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の中空封止構造。 The resin reservoir is a protrusion provided on the outer peripheral surface of the cap,
The hollow sealing structure according to claim 1, wherein the first resin layer is provided in a gap between a bottom surface of the protrusion and the substrate.
前記突起部の底面に穴が形成され、前記第一樹脂層が前記穴内に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の中空封止構造。 The protrusion is provided on the outer peripheral surface of the opening end of the cap,
The hollow sealing structure according to claim 4, wherein a hole is formed in a bottom surface of the protruding portion, and the first resin layer is provided in the hole.
前記突起部の上面及び外周面を被覆するように前記第一樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の中空封止構造。 The resin reservoir is a protrusion provided on the outer peripheral surface of the cap,
The hollow sealing structure according to claim 1, wherein the first resin layer is provided so as to cover an upper surface and an outer peripheral surface of the protrusion.
前記基板上、かつ前記キャップの底面内周から外周までの領域に、ソルダーレジスト層によって形成され基板表面を囲う枠体部であり、
該枠体部の外周に前記第一樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の中空封止構造。 The resin reservoir is
On the substrate, in a region from the inner periphery to the outer periphery of the bottom surface of the cap, a frame body portion formed by a solder resist layer and surrounding the substrate surface,
The hollow sealing structure according to claim 1, wherein the first resin layer is provided on an outer periphery of the frame body portion.
前記キャップと前記第一樹脂層を密着または固定し、
トランスファーモールド法によって前記キャップを覆うように第二樹脂層を形成し、封止することを特徴とする中空封止構造の製造方法。 Forming a first resin layer that fills a gap between the substrate and the cap by supplying or molding a resin on the substrate;
Adhering or fixing the cap and the first resin layer,
A method for producing a hollow sealing structure, wherein a second resin layer is formed and sealed so as to cover the cap by a transfer molding method.
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