JP2018182192A - 半導体モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体モジュールの樹脂層を被覆する機能性膜を形成する際に、配線基板の裏面への機能性膜の回り込みを抑制する。
【解決手段】 半導体モジュール１０は、（i）実装面２１及び実装面２１に対向する裏面２２を有する配線基板２０と、（ii）実装面２１に実装される表面実装部品３０と、（iii）表面実装部品３０を被覆する樹脂層４０であって、実装面２１に対向する主面４０ｍ、及び主面４０ｍと実装面２１との間に延在する４つの側面を有する、樹脂層４０と、（iv）樹脂層４０の主面４０ｍ及び４つの側面を被覆する機能性膜５０とを備える。ここで、樹脂層４０の４つの側面のうち少なくとも１つの側面と実装面２１とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体モジュール及びその製造方法に関わる。

携帯電話などの移動通信端末の中には、高周波信号を処理する半導体モジュールとして、電磁波を遮蔽する導電性シールド層を備えたものが知られている。特開２００９−３３１１４号公報は、このような導電性シールド層を有する半導体モジュールの構造について言及している。同公報に記載の半導体モジュールは、電子部品を実装する多層基板と、この多層基板に実装されている電子部品をエポキシ樹脂等によって封止する封止層と、これらの多層基板及び封止層を覆う導電性シールド層とを備える。多層基板及び導電性シールド層は、多層基板の側面から露出するグランド電極を通じて電気的に接続されている。

特開２００９−３３１１４号公報

しかし、多層基板の側面に導電性シールド層を形成すると、多層基板の裏面に導電性シールド層が回り込んでしまったり、或いはバリが生じたりするという問題を招く。

そこで、本発明は、このような問題を解消することのできる半導体モジュールを提案することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明に関わる半導体モジュールは、（i）実装面及び実装面に対向する裏面を有する配線基板と、（ii）実装面に実装される表面実装部品と、（iii）表面実装部品を被覆する樹脂層であって、実装面に対向する樹脂層の主面、及び樹脂層の主面と実装面との間に延在する４つの側面を有する、樹脂層と、（iv）主面及び４つの側面を被覆する機能性膜と、を備える。ここで、４つの側面のうち少なくとも１つの側面と実装面とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。

本発明に関わる半導体モジュールによれば、樹脂層を被覆する機能性膜を形成する際に、配線基板の裏面への機能性膜の回り込みを抑制できる。

本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態の変形例に関わる半導体モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。 本発明の実施形態に関わる半導体モジュールの製造工程の一部を示す説明図である。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の素子又は部材を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に関わる半導体モジュール１０の構造を示す断面図である。半導体モジュール１０は、例えば、携帯電話などの移動通信端末において、基地局との間でＲＦ（Radio Frequency）信号を送受信する処理を行うための、半導体パッケージ化された高周波モジュールである。半導体モジュール１０は、配線基板２０と、表面実装部品３０と、樹脂層４０と、機能性膜５０とを備えている。配線基板２０は、実装面２１と、実装面２１に対向する裏面２２とを有する。実装面２１には、信号端子及びグランド端子（図示せず）が形成されており、これらの端子に表面実装部品３０が接続実装されている。裏面２２には、マザーボード（図示せず）に接続するための電極６０が形成されている。電極６０は、例えば、バンプ電極である。配線基板２０の内部には、信号配線（図示せず）及びグランド層２３が形成されており、表面実装部品３０の一部は、配線基板２０内部の信号配線（図示せず）及びグランド層２３を通じて電極６０に接続している。表面実装部品３０は、例えば、電力増幅器、低雑音増幅器、アンテナスイッチ、デュプレクサ、又は整合回路などの回路素子を集積化したＩＣ（Integrated Circuit）チップである。表面実装部品３０と実装面２１との間の表面接続実装は、例えば、フリップチップ接続による実装が好ましい。

樹脂層４０は、表面実装部品３０を被覆する６面体である。ここで、樹脂層４０の６面のうち、１つの面は、実装面２１に対向する主面４０ｍであり、４つの面は、主面４０ｍと実装面２１との間に延在する４つの側面であり、残りの１つの面（主面４０ｍに対向する裏面）は、実装面２１に接している。但し、図１では、４つの側面のうち、対向する一対の２つの側面４０ａ，４０ｂのみを図示し、他の一対の２つの側面の図示を省略している点に留意されたい（図２及び図７から図１０についても同様である）。なお、樹脂層４０の材質として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルベンジル樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフェニレエーテル樹脂などを用いることができる。

機能性膜５０は、樹脂層４０の主面４０ｍ及び４つの側面を被覆する。機能性膜５０は、半導体モジュール１０の動作を安定化させるための機能（例えば、電磁シールド機能、放熱機能など）を有する薄膜である。機能性膜５０を、例えば、電磁波を遮蔽する導電性シールド層として機能させる場合、機能性膜５０として、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレスなどの金属薄膜を用いることができる。このような金属薄膜は、例えば、スパッタ法や蒸着法などの公知の薄膜形成法により、樹脂層４０の主面４０ｍ及び４つの側面に形成することができる。機能性膜５０を、導電性シールド層として機能させる場合には、機能性膜５０を配線基板２０のグランド層２３に接続するのが好ましい。

樹脂層４０の４つの側面のうち少なくとも１つの側面と実装面２１とがなす角度は、９０°より大きく、１８０°より小さいのが好ましい。これにより、樹脂層４０を被覆するように機能性膜５０を形成するときに、樹脂層４０の側面の上部から下部にかけて機能性膜５０の厚みが次第に薄くなるという効果が得られる。このような効果により、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みを抑制できる。また同時に、バリの発生も抑制できる。ここで、樹脂層４０の側面の上部とは、樹脂層４０の側面のうち主面４０ｍに近い部分を示す。また、樹脂層４０の側面の下部とは、樹脂層４０の側面のうち実装面２１に近い部分を示す。なお、図１において、θａは、側面４０ａと実装面２１とがなす角度を示しており、その角度値は９０°より大きく、１８０°より小さい。同様に、θｂは、側面４０ｂと実装面２１とがなす角度を示しており、その角度値は９０°より大きく１８０°より小さい。配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みを抑制するには、樹脂層４０の４つの側面のそれぞれと実装面２１とがなす角度は、９０°より大きく、１８０°より小さいのが好ましい。これにより、樹脂層４０の主面４０ｍの面積は、実装面２１の面積より大きくなり、樹脂層４０の断面形状（主面４０ｍ及び側面に垂直な平面で樹脂層４０を切断した断面の形状）は、逆テーパ型（逆メサ形状）の形状を呈する。樹脂層４０の断面形状を逆テーパ型（逆メサ形状）にすることにより、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みを一層効果的に抑制できる。特に、配線基板２０の裏面２２に電極６０が形成されている場合には、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みが生じ易いため、樹脂層４０の断面形状を逆テーパ型（逆メサ形状）にする利点は大きい。

図２は、本実施形態の変形例に関わる半導体モジュール１０の構造を示す断面図である。この変形例では、機能性膜５０は、表面実装部品３０の発熱により生じた熱を放熱する放熱膜である。このような放熱膜として、例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金などの熱伝導性の高い薄膜が好適である。機能性膜５０を、放熱膜として機能させる場合には、機能性膜５０を配線基板２０のグランド層２３に接続する必要はない。なお、機能性膜５０の機能、及び機能性膜５０とグランド層２３との間の接続関係を除いて、図２に示す半導体モジュール１０の構造は、図１に示す半導体モジュール１０の構造と同じである。

次に、図３から図１０を参照しながら、半導体モジュール１０の製造工程について説明する。まず、図３に示すように、実装面２１及びその裏面２２を有する集合基板２０ａの実装面２１に複数の表面実装部品３０を実装する。集合基板２０ａは、そこから複数の個片化された配線基板２０を切り出すためのものであり、個々の半導体モジュール１０の形成区画を仕切る箇所に貫通孔２４が形成されている。次いで、図４に示すように、複数の表面実装部品３０を被覆するように、集合基板２０ａ上に樹脂層４０を形成する。次いで、図５に示すように、貫通孔２４が露出するように集合基板２０ａを裏返してこれを支持基板７０に載置する。次いで、図６に示すように、ダイサー８０を用いて、貫通孔２４に沿って集合基板２０ａを切り出す。これにより、図７に示すように、個片化された樹脂層４０の４つの側面のうち、少なくとも１つの側面と実装面２１とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さくなり、逆テーパ状（逆メサ形状）の形状を呈するように個片化されたモジュール１０ａが得られる。集合基板２０ａを切り出す工程では、樹脂層４０の４つの側面のそれぞれと実装面２１とがなす角度が９０°より大きく１８０°より小さくなるようにしてもよい。なお、モジュール１０ａは、表面実装部品３０が実装された配線基板２０と、樹脂層４０とを積層してなる、個片化された積層体である。次いで、図８に示すように、それぞれのモジュール１０ａを裏返してこれを支持基板９０に載置する。次いで、図９に示すように、モジュール１０ａの樹脂層４０の主面４０ｍ及び４つの側面を被覆するように、機能性膜５０を形成し、半導体モジュール１０を得る。機能性膜５０を形成する方法として、例えば、スパッタ法や蒸着法などを用いることができる。ここで、符号５１は、隣り合う２つの半導体モジュール１０の間に堆積する機能性膜を示す。最後に、図１０に示すように、それぞれの半導体モジュール１０を支持基板９０から取り外す。

以上説明したように、本実施形態に関わる半導体モジュール１０の樹脂層４０の４つの側面のうち少なくとも１つの側面と実装面２１とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。このため、樹脂層４０を被覆するように機能性膜５０を形成するときに、樹脂層４０の側面の上部から下部にかけて機能性膜５０の厚みが次第に薄くなるという効果が得られる。このような効果により、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みを抑制できる。特に、樹脂層４０の４つの側面のそれぞれと実装面２１とがなす角度を、９０°より大きく１８０°より小さくすることにより、樹脂層４０の断面形状は、逆テーパ型（逆メサ形状）の形状を呈する。これにより、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みを一層効果的に抑制できる。配線基板２０の裏面２２に電極６０が形成されている場合には、配線基板２０の裏面２２への機能性膜５０の回り込みが生じ易いため、樹脂層４０の断面形状を逆テーパ型（逆メサ形状）にする利点は大きい。

また、機能性膜５０は、導電性シールド層として機能することにより、不要な電磁波を遮蔽することができる。また、機能性膜５０は、放熱膜として機能することにより、表面実装部品３０の発熱により生じた熱を効果的に放熱できる。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０…半導体モジュール ２０…配線基板 ２１…実装面 ２２…裏面 ２３…グランド層 ２４…貫通孔 ３０…表面実装部品 ４０…樹脂層 ５０…機能性膜 ６０…電極

Claims (6)

1. 実装面及び前記実装面に対向する裏面を有する配線基板と、
   前記実装面に実装される表面実装部品と、
   前記表面実装部品を被覆する樹脂層であって、前記実装面に対向する主面、及び前記主面と前記実装面との間に延在する４つの側面を有する、樹脂層と、
   前記主面及び前記４つの側面を被覆する機能性膜と、を備え、
   前記４つの側面のうち少なくとも１つの側面と前記実装面とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい、半導体モジュール。
2. 請求項１に記載の半導体モジュールであって、
   前記４つの側面のそれぞれと前記実装面とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい、半導体モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の半導体モジュールであって、
   前記機能性膜は、導電性シールド層である、半導体モジュール。
4. 請求項１又は２に記載の半導体モジュールであって、
   前記機能性膜は、放熱膜である、半導体モジュール。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の半導体モジュールであって、
   前記裏面は、バンプ電極を備える、半導体モジュール。
6. 実装面及び前記実装面に対向する裏面を有する配線基板の前記実装面に表面実装部品を実装する工程と、
   前記表面実装部品を被覆するように樹脂層を形成する工程であって、前記樹脂層は、前記実装面に対向する主面、及び前記主面と前記実装面との間に延在する４つの側面を有しており、前記４つの側面のうち少なくとも１つの側面と前記実装面とがなす角度が９０°より大きく１８０°より小さい、工程と、
   前記主面及び前記４つの側面を被覆するように機能性膜を形成する工程と、
   を含む、半導体モジュールの製造方法。