JP5484705B2 - Semiconductor module and portable device equipped with semiconductor module - Google Patents

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Description

本発明は、封止樹脂でパッケージされた半導体モジュールおよび半導体モジュールを備える携帯機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor module packaged with a sealing resin and a portable device including the semiconductor module.

携帯電話、ＰＤＡ、ＤＶＣ、ＤＳＣといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、こうした製品が市場で受け入れられるためには小型・軽量化が必須となっており、その実現のために高集積のシステムＬＳＩが求められている。一方、これらのエレクトロニクス機器に対しては、より使いやすく便利なものが求められており、機器に使用されるＬＳＩに対し、高機能化、高性能化が要求されている。このため、ＬＳＩチップの高集積化にともないそのＩ／Ｏ数（入出力部の数）が増大する一方でパッケージ自体の小型化要求も強く、これらを両立させるために、半導体部品の高密度な基板実装に適合した半導体パッケージの開発が強く求められている。こうした要求に対応するため、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれるパッケージ技術が種々開発されている。   As portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, DVCs, and DSCs are accelerating their functions, miniaturization and weight reduction are essential for their acceptance in the market. There is a need for a system LSI. On the other hand, these electronic devices are required to be more convenient and convenient, and higher functionality and higher performance are required for LSIs used in the devices. For this reason, the number of I / Os (number of input / output units) increases along with the high integration of LSI chips, while the demand for miniaturization of the package itself is strong. There is a strong demand for the development of semiconductor packages suitable for board mounting. In order to meet such demands, various package technologies called CSP (Chip Size Package) have been developed.

特許文献１には、インターポーザ基板の上に半導体チップが実装され、この半導体チップが封止樹脂により封止された半導体モジュールが開示されている。
特開２００８−６０５８７号公報 Patent Document 1 discloses a semiconductor module in which a semiconductor chip is mounted on an interposer substrate and the semiconductor chip is sealed with a sealing resin.
JP 2008-60587 A

封止樹脂でパッケージされた、従来型の半導体モジュールでは、封止樹脂と基材との間から水分が浸入した場合に、水分が半導体素子の搭載領域にまで容易に達し、半導体素子の接続強度の低下を招き、ひいては半導体モジュールの動作信頼性が低下するおそれがあった。   In a conventional semiconductor module packaged with a sealing resin, when moisture enters between the sealing resin and the substrate, the moisture easily reaches the mounting area of the semiconductor element, and the connection strength of the semiconductor element As a result, the operation reliability of the semiconductor module may be reduced.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止樹脂でパッケージされた半導体モジュールにおいて外部からの水分浸入を抑制することのできる技術の提供にある。   This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the technique which can suppress the water | moisture content penetration from the outside in the semiconductor module packaged with sealing resin.

本発明のある態様は、半導体モジュールである。当該半導体モジュールは、基材と基材の一方の主表面に設けられた配線層と、配線層と対向する素子電極を有し、基材の上に絶縁樹脂層を介して搭載された半導体素子と、配線層の上に設けられ、素子電極と電気的に接続された基板電極と、半導体素子を封止する封止樹脂と、半導体素子の少なくとも１辺に沿って配置され、配線層から半導体素子の側に突出して封止樹脂に埋め込まれた突起部と、を備えることを特徴とする。   One embodiment of the present invention is a semiconductor module. The semiconductor module includes a substrate and a wiring layer provided on one main surface of the substrate, and an element electrode facing the wiring layer, and is mounted on the substrate via an insulating resin layer And a substrate electrode provided on the wiring layer and electrically connected to the element electrode, a sealing resin for sealing the semiconductor element, and disposed along at least one side of the semiconductor element. And a protruding portion embedded in a sealing resin so as to protrude toward the element side.

この態様によれば、外部から水分が浸入する場合に、基材の側から封止樹脂に埋め込まれた状態で設けられた突起部が水分浸入の障壁となるため、水分が半導体素子の側へさらに浸入することが抑制される。これにより、半導体モジュールの動作信頼性の向上を図ることができる。   According to this aspect, when moisture enters from the outside, the protrusion provided in the sealing resin from the base material side serves as a barrier for moisture penetration, so that moisture moves to the semiconductor element side. Further, the intrusion is suppressed. Thereby, the operational reliability of the semiconductor module can be improved.

上記態様の半導体モジュールにおいて、突起部の先端部が基板電極と素子電極との接合部分よりも上方に位置していてもよい。また、突起部が半導体素子の各辺に沿って設けられていてもよい。また、基板電極が、前記半導体素子の側に突出し、前記絶縁樹脂層を貫通して前記素子電極と接続された突起電極であってもよい。この場合、突起部と突起電極とが同じ材料で形成されていてもよい。また、突起電極と配線層とが一体的に形成されていてもよい。   In the semiconductor module of the above aspect, the tip of the protrusion may be positioned above the junction between the substrate electrode and the element electrode. Further, the protrusions may be provided along each side of the semiconductor element. The substrate electrode may be a protruding electrode that protrudes toward the semiconductor element and penetrates the insulating resin layer and is connected to the element electrode. In this case, the protruding portion and the protruding electrode may be formed of the same material. Further, the protruding electrode and the wiring layer may be integrally formed.

上記態様の半導体モジュールにおいて、封止樹脂を被覆する金属箔をさらに備え、金属箔が突起部のうち、接地電位に固定された突起部と電気的に接続されていてもよい。   The semiconductor module of the above aspect may further include a metal foil that covers the sealing resin, and the metal foil may be electrically connected to a protrusion fixed to the ground potential among the protrusions.

上記態様の半導体モジュールにおいて、基材の上に設けられ、突起部形成領域が露出するような開口部を有する保護層をさらに備え、突起部が、保護層の開口部内に埋め込まれた埋込部と、保護層の開口部周囲の上面よりも上方に突出した突出部とを有してもよい。   The semiconductor module of the above aspect further includes a protective layer provided on the base material and having an opening that exposes the protruding portion formation region, and the protruding portion is embedded in the opening of the protective layer. And a protruding portion protruding upward from the upper surface around the opening of the protective layer.

本発明の他の態様は、携帯機器である。当該携帯機器は、上述した半導体モジュールを備える。   Another embodiment of the present invention is a portable device. The portable device includes the semiconductor module described above.

この態様によれば、水分浸入が抑制された半導体モジュールを備えることにより、半導体モジュールの動作信頼性が向上した結果、携帯機器の動作信頼性を向上させることができる。   According to this aspect, since the operation reliability of the semiconductor module is improved by providing the semiconductor module in which moisture permeation is suppressed, the operation reliability of the portable device can be improved.

本発明によれば、基材に実装された半導体素子が封止樹脂により封止された構造を有する半導体モジュールにおいて、封止樹脂と基材の間から水分が浸入することを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the semiconductor module which has a structure where the semiconductor element mounted in the base material was sealed with sealing resin, it can suppress that a water | moisture content permeates from between sealing resin and a base material. .

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る半導体モジュール１０の構成を示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を切断面とする平面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view taken along line AA in FIG.

半導体モジュール１０は、素子搭載用基板１００と素子搭載用基板１００に実装され、封止樹脂５０により封止された半導体素子４０とを備える。   The semiconductor module 10 includes an element mounting substrate 100 and a semiconductor element 40 mounted on the element mounting substrate 100 and sealed with a sealing resin 50.

素子搭載用基板１００は、基材１１０と、基材１１０の一方の主表面に設けられた配線層１２０および保護層１３０と、基材１１０の他方の主表面に設けられた配線層１４０と、保護層１５０とを有する。   The element mounting substrate 100 includes a base 110, a wiring layer 120 and a protective layer 130 provided on one main surface of the base 110, a wiring layer 140 provided on the other main surface of the base 110, And a protective layer 150.

基材１１０を構成する材料としては、たとえば、ＢＴレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂が例示される。半導体モジュール１０の放熱性向上の観点から、基材１１０は高熱伝導性を有することが望ましい。このため、基材１１０は、銀、ビスマス、銅、アルミニウム、マグネシウム、錫、亜鉛およびこれらの合金などを高熱伝導性フィラーとして含有する、あるいはガラスクロスを含有することが好ましい。   Examples of the material constituting the substrate 110 include melamine derivatives such as BT resin, thermosetting resins such as liquid crystal polymer, epoxy resin, PPE resin, polyimide resin, fluororesin, phenol resin, and polyamide bismaleimide. . From the viewpoint of improving the heat dissipation of the semiconductor module 10, the base material 110 desirably has high thermal conductivity. For this reason, it is preferable that the base material 110 contains silver, bismuth, copper, aluminum, magnesium, tin, zinc, and alloys thereof as a highly thermally conductive filler, or contains glass cloth.

配線層１２０は、所定パターンを有し、基材１１０の一方の主表面（本実施の形態では、半導体素子４０搭載面）に設けられている。配線層１２０は、銅などの導電材料により形成される。配線層１２０の所定位置には、突起部１２４および半導体素子４０に設けられた素子電極４２と電気的に接続された突起電極１２２が設けられている。   The wiring layer 120 has a predetermined pattern and is provided on one main surface of the substrate 110 (in the present embodiment, the semiconductor element 40 mounting surface). The wiring layer 120 is formed of a conductive material such as copper. At a predetermined position of the wiring layer 120, a protruding electrode 122 that is electrically connected to the protruding portion 124 and the element electrode 42 provided on the semiconductor element 40 is provided.

配線層１２０および突起電極１２２は電解銅などで形成されていてもよい。突起電極１２２の頂部面にＮｉ／Ａｕ層などの金めっき層１２８が設けられている。金めっき層１２８により突起電極１２２の酸化が抑制される。金めっき層１２８としてＮｉ／Ａｕ層を形成する場合には、Ｎｉ層の厚さは、たとえば１〜１５μｍであり、Ａｕ層の厚さは、たとえば０．０３〜１μｍである。   The wiring layer 120 and the protruding electrode 122 may be formed of electrolytic copper or the like. A gold plating layer 128 such as a Ni / Au layer is provided on the top surface of the protruding electrode 122. The gold plating layer 128 suppresses the oxidation of the protruding electrode 122. When a Ni / Au layer is formed as the gold plating layer 128, the Ni layer has a thickness of, for example, 1 to 15 μm, and the Au layer has a thickness of, for example, 0.03 to 1 μm.

保護層１３０は、配線層１２０の周囲に設けられている。本実施の形態では、保護層１３０が配線層１２０を覆うように設けられており、保護層１３０によって配線層１２０の酸化が防止される。また、保護層１３０には突起電極形成領域が露出するような開口部が形成されている。当該開口部内において、突起電極１２２が配線層１２０の上に設けられている。保護層１３０は、たとえばフォトソルダーレジストにより形成され、保護層１３０の厚さは、たとえば４０μｍである。   The protective layer 130 is provided around the wiring layer 120. In the present embodiment, the protective layer 130 is provided so as to cover the wiring layer 120, and the protective layer 130 prevents the wiring layer 120 from being oxidized. The protective layer 130 has an opening that exposes the protruding electrode formation region. In the opening, the protruding electrode 122 is provided on the wiring layer 120. The protective layer 130 is formed of, for example, a photo solder resist, and the thickness of the protective layer 130 is, for example, 40 μm.

配線層１４０は、所定パターンを有し、基材１１０の他方の主表面に設けられている。配線層１４０は、銅などの導電材料により形成される。配線層１２０および配線層１４０の厚さは、たとえば２０μｍである。   The wiring layer 140 has a predetermined pattern and is provided on the other main surface of the substrate 110. The wiring layer 140 is formed of a conductive material such as copper. The thickness of the wiring layer 120 and the wiring layer 140 is, for example, 20 μm.

基材１１０の所定位置において、基材１１０を貫通するビア導体１１２が設けられている。ビア導体１１２は、たとえば、銅めっきにより形成される。ビア導体１１２により、配線層１２０と配線層１４０とが電気的に接続されている。   A via conductor 112 penetrating the base material 110 is provided at a predetermined position of the base material 110. The via conductor 112 is formed by, for example, copper plating. The wiring layer 120 and the wiring layer 140 are electrically connected by the via conductor 112.

保護層１５０は、配線層１４０を覆うように基材１１０の他方の主表面に設けられており、保護層１５０によって配線層１４０の酸化などが防止される。保護層１５０には、配線層１４０のランド領域上に外部接続電極としてのはんだボール７０を搭載するための開口部が設けられている。はんだボール７０は、保護層１５０に設けられた側開口部内において配線層１４０に接続され、半導体モジュール１０は、はんだボール７０によって図示しないプリント配線基板に接続される。はんだボール７０を形成する位置、すなわち開口部の形成領域は、たとえば、配線層１４０で引き回した先の端部である。はんだボール７０の径は、たとえば、１００〜３００μｍである。保護層１５０は、たとえばフォトソルダーレジストにより形成される。保護層１５０の厚さは、たとえば４０μｍである。   The protective layer 150 is provided on the other main surface of the substrate 110 so as to cover the wiring layer 140, and the protective layer 150 prevents the wiring layer 140 from being oxidized. The protective layer 150 has an opening for mounting the solder ball 70 as an external connection electrode on the land region of the wiring layer 140. The solder ball 70 is connected to the wiring layer 140 in a side opening provided in the protective layer 150, and the semiconductor module 10 is connected to a printed wiring board (not shown) by the solder ball 70. A position where the solder ball 70 is formed, that is, a region where the opening is formed is, for example, an end portion that is routed by the wiring layer 140. The diameter of the solder ball 70 is, for example, 100 to 300 μm. The protective layer 150 is formed by, for example, a photo solder resist. The thickness of the protective layer 150 is 40 μm, for example.

絶縁樹脂層３０は、素子搭載用基板１００と半導体素子４０との間に設けられており、絶縁樹脂層３０により半導体素子４０が素子搭載用基板１００に接着されている。   The insulating resin layer 30 is provided between the element mounting substrate 100 and the semiconductor element 40, and the semiconductor element 40 is bonded to the element mounting substrate 100 by the insulating resin layer 30.

絶縁樹脂層３０は、接着性があることが好ましいが、絶縁性樹脂であれば特に限定されない。絶縁樹脂層３０を構成する材料としては、たとえば、ＢＴレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂が例示される。   The insulating resin layer 30 is preferably adhesive, but is not particularly limited as long as it is an insulating resin. Examples of the material constituting the insulating resin layer 30 include thermosetting resins such as melamine derivatives such as BT resin, liquid crystal polymers, epoxy resins, PPE resins, polyimide resins, fluororesins, phenol resins, and polyamide bismaleimides. The

半導体素子４０は、突起電極１２２のそれぞれに対向する素子電極４２を有する。絶縁樹脂層３０に接する側の半導体素子４０の主表面には、素子電極４２が露出するように開口が設けられたポリイミドなどの素子保護層が積層されていてもよい。素子電極４２の表面には、Ｎｉ／Ａｕ層などの金めっき４４が被覆されている。半導体素子４０の具体例としては、集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）などの半導体チップが挙げられる。また、素子電極４２には、たとえばアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。半導体素子４０は、エポキシ樹脂などからなる封止樹脂５０による封止されている。   The semiconductor element 40 has an element electrode 42 that faces each of the protruding electrodes 122. On the main surface of the semiconductor element 40 on the side in contact with the insulating resin layer 30, an element protection layer such as polyimide having an opening so that the element electrode 42 is exposed may be laminated. The surface of the element electrode 42 is covered with a gold plating 44 such as a Ni / Au layer. Specific examples of the semiconductor element 40 include semiconductor chips such as an integrated circuit (IC) and a large scale integrated circuit (LSI). For the element electrode 42, for example, aluminum (Al) is used. The semiconductor element 40 is sealed with a sealing resin 50 made of an epoxy resin or the like.

突起電極１２２は、絶縁樹脂層３０を貫通し、半導体素子４０に設けられた素子電極４２と電気的に接続されている。詳しくは、本実施の形態では、突起電極１２２および素子電極４２の表面にそれぞれ金めっき層１２８、４４が被覆されており、突起電極１２２と素子電極４２とは、たとえば、互いの最表面に配置された金同士が接合（金−金接合）することにより接続が図られている。これにより、突起電極１２２と素子電極４２との接続信頼性がさらに向上する。突起電極１２２の高さは、たとえば、たとえば２０μｍである。   The protruding electrode 122 penetrates the insulating resin layer 30 and is electrically connected to the element electrode 42 provided on the semiconductor element 40. Specifically, in the present embodiment, gold plating layers 128 and 44 are respectively coated on the surfaces of the protruding electrode 122 and the element electrode 42, and the protruding electrode 122 and the element electrode 42 are disposed on the outermost surfaces of each other, for example. The connection is achieved by bonding the gold pieces to each other (gold-gold bonding). Thereby, the connection reliability between the protruding electrode 122 and the element electrode 42 is further improved. The height of the protruding electrode 122 is, for example, 20 μm.

実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、突起部１２４が半導体素子４０の四辺に沿って半導体素子４０を取り囲むように配線層１２０の上に形成されている（図２参照）。突起部１２４の材料は特に限定されないが、突起部１２４は、配線層１２０および突起電極１２２と同じ材料で形成されていることが望ましい。突起部１２４の材料を配線層１２０および突起電極１２２の材料と共通化することにより、配線層１２０および突起電極１２２を作製する工程において、同時に突起部１２４を作製することができるので、製造プロセスの簡便化が図られる。具体的には、図１に示すように、突起部１２４は、配線層１２０と一体的に形成され、突起電極１２２と同様に配線層１２０から半導体素子４０の側へ突出している。突起部１２４の底部および先端部の幅は、たとえば、それぞれ３０〜５０μｍ、２０〜３０μｍであり、より好ましくはそれぞれ５０μｍ、３０μｍである。突起部１２４の高さは、突起電極１２２の高さに金めっき層１２８の厚さを加味した高さよりも高いことが好適である。言い換えると、突起部１２４の先端部の位置は、突起電極１２２と素子電極４２との接合部である金−金接合部よりも上方に位置している。突起部１２４の高さは、たとえば３０μｍである。   In the semiconductor module 10 according to the first embodiment, the protrusions 124 are formed on the wiring layer 120 so as to surround the semiconductor element 40 along the four sides of the semiconductor element 40 (see FIG. 2). The material of the protruding portion 124 is not particularly limited, but the protruding portion 124 is preferably formed of the same material as the wiring layer 120 and the protruding electrode 122. By making the material of the protrusion 124 common to the material of the wiring layer 120 and the protrusion electrode 122, the protrusion 124 can be manufactured at the same time in the process of manufacturing the wiring layer 120 and the protrusion electrode 122. Simplification is achieved. Specifically, as shown in FIG. 1, the protrusion 124 is formed integrally with the wiring layer 120, and protrudes from the wiring layer 120 toward the semiconductor element 40 in the same manner as the protruding electrode 122. The width of the bottom part and the tip part of the protruding part 124 is, for example, 30 to 50 μm and 20 to 30 μm, respectively, and more preferably 50 μm and 30 μm, respectively. The height of the protruding portion 124 is preferably higher than the height of the protruding electrode 122 in consideration of the thickness of the gold plating layer 128. In other words, the position of the tip of the protrusion 124 is located above the gold-gold joint, which is the joint between the protrusion electrode 122 and the element electrode 42. The height of the protrusion 124 is, for example, 30 μm.

このような配置および形状を有する突起部１２４が素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれている。   The projecting portion 124 having such an arrangement and shape is embedded with the tip thereof facing the sealing resin 50 from the element mounting substrate 100 side.

以上説明した半導体モジュール１０によれば、半導体素子４０の周囲において素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれた突起部１２４が障壁となるため、半導体モジュール１０の外部から素子搭載領域への水分浸入が抑制される。特に、突起部１２４の先端部の位置を、突起電極１２２と素子電極４２との接合部分よりも上方に位置させることにより、金−金接合部分への水分のはい上がりをより確実に抑制することができる。すなわち、突起部１２４が存在しない場合には金めっき層１２８の高さまで水分がはい上がると、金−金接合部分に水分が到達するが、突起部１２４が存在することにより、突起部１２４の高さまで水分がはい上がっても金−金接合部分にまで水分が到達しない。   According to the semiconductor module 10 described above, since the protrusion 124 embedded with the front end facing the sealing resin 50 from the element mounting substrate 100 side around the semiconductor element 40 serves as a barrier, Moisture permeation into the element mounting area is suppressed. In particular, the position of the tip of the projection 124 is positioned above the junction between the projection electrode 122 and the element electrode 42, thereby more reliably suppressing the rising of moisture to the gold-gold junction. Can do. That is, when the protrusion 124 does not exist, when the moisture rises up to the height of the gold plating layer 128, the water reaches the gold-gold junction, but the presence of the protrusion 124 causes the height of the protrusion 124 to increase. Even if the moisture rises, the moisture does not reach the gold-gold junction.

また、本実施の形態のように、突起部１２４が半導体素子４０の全体を取り囲むことにより、突起部１２４が補強材の役割を果たし、封止樹脂５０を形成した後に半導体モジュール１０を反りにくくすることができる。   Further, as in the present embodiment, the protrusion 124 surrounds the entire semiconductor element 40, so that the protrusion 124 serves as a reinforcing material and makes the semiconductor module 10 less likely to warp after the sealing resin 50 is formed. be able to.

突起部１２４は封止樹脂５０に食い込んだ状態になっているため、突起部１２４自体が封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との間のアンカー的な役割を果たすことにより、封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との密着性を向上させることができる。   Since the projecting portion 124 is in a state of being bitten into the sealing resin 50, the projecting portion 124 itself functions as an anchor between the sealing resin 50 and the element mounting substrate 100, and thus the sealing resin 50. And the element mounting substrate 100 can be improved.

さらに、ＣＺ処理などを用いて突起部１２４の表面を粗化（たとえば、Ｒａで１μｍ〜２μｍ）してもよい。これによれば、突起部１２４に形成された微小凹凸によるアンカー効果により、突起部１２４と封止樹脂５０との密着性を向上させることができる。また、突起部１２４の表面を粗化することにより、突起部１２４に形成された微小凹凸が水分の浸入の妨げとなるため、水分浸入をさらに抑制することができる。なお、突起部１２４の表面のＲａは、触針式表面形状測定器を用いて計測することができる。   Furthermore, the surface of the protrusion 124 may be roughened (for example, 1 μm to 2 μm in Ra) using CZ treatment or the like. According to this, the adhesion between the protrusion 124 and the sealing resin 50 can be improved by the anchor effect due to the minute unevenness formed in the protrusion 124. In addition, by roughening the surface of the protrusion 124, minute unevenness formed on the protrusion 124 hinders the ingress of moisture, so that the moisture intrusion can be further suppressed. In addition, Ra of the surface of the projection part 124 can be measured using a stylus type surface shape measuring instrument.

また、突起部１２４を銅で形成することにより、封止樹脂５０の中に熱伝導性が良好な突起部１２４が埋め込まれることになるため、半導体モジュール１０の放熱性を向上させることができる。   Further, by forming the protrusions 124 with copper, the protrusions 124 with good thermal conductivity are embedded in the sealing resin 50, so that the heat dissipation of the semiconductor module 10 can be improved.

（半導体モジュールの製造方法）
実施の形態１に係る半導体モジュール１０の製造方法について図３乃至図７を参照して説明する。 (Semiconductor module manufacturing method)
A method for manufacturing the semiconductor module 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図３（Ａ）に示すように、一方の主表面に銅箔２００が、他方の主表面に銅箔２０１が貼り付けられた基材１１０を準備する。   First, as shown in FIG. 3A, a base material 110 is prepared in which a copper foil 200 is attached to one main surface and a copper foil 201 is attached to the other main surface.

次に、図３（Ｂ）に示すように、ドリル加工、レーザ加工などの掘削加工により、基材１１０および銅箔２００、２０１の所定領域にビアホール２１１を形成する。次に、無電解めっき法および電解めっき法により、ビアホール２１１に銅を充填してビア導体１１２を形成するとともに、基材１１０の主表面に設けられた銅箔２００、２０１（図３（Ａ）参照）を厚膜化する。この後、基材１１０の一方の主表面に、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、所定パターンの配線層１２０を形成する。また、基材１１０の他方の主表面に、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて配線層１４０を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, via holes 211 are formed in predetermined regions of the base 110 and the copper foils 200 and 201 by excavation such as drilling or laser processing. Next, the via hole 211 is filled with copper by the electroless plating method and the electrolytic plating method to form the via conductor 112, and the copper foils 200 and 201 provided on the main surface of the substrate 110 (FIG. 3A). Thicken the film). Thereafter, a wiring layer 120 having a predetermined pattern is formed on one main surface of the substrate 110 by using a well-known photolithography method and etching method. Further, the wiring layer 140 is formed on the other main surface of the substrate 110 using a known photolithography method and etching method.

次に、図３（Ｃ）に示すように、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、基材１１０の一方の主表面に配線層１２０の突起電極形成領域（図１に示したような突起電極１２２を形成する領域）および突起部形成領域（図１に示したような突起部１２４を形成する領域）が露出するような開口部を有する保護層１３０を形成する。また、基材１１０の他方の主表面に、配線層１４０のはんだボール形成領域（図１に示したようなはんだボール７０を搭載する領域）が露出するような開口部を有する保護層１５０を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, a bump electrode formation region (as shown in FIG. 1) of the wiring layer 120 is formed on one main surface of the base 110 using a known photolithography method and etching method. A protective layer 130 having an opening that exposes the protruding electrode 122) and the protruding portion forming region (the forming region of the protruding portion 124 as shown in FIG. 1) is formed. In addition, a protective layer 150 having an opening that exposes a solder ball formation region of the wiring layer 140 (a region on which the solder ball 70 as shown in FIG. 1 is mounted) is formed on the other main surface of the substrate 110. To do.

次に、図３（Ｄ）に示すように、図１に示したような突起電極形成領域および突起部形成領域を開口とするマスク２２０を配線層１２０の上に形成する。また、配線層１４０を保護するために、配線層１４０の全面にマスク２２２を形成する。   Next, as shown in FIG. 3D, a mask 220 having openings in the protruding electrode forming region and the protruding portion forming region as shown in FIG. 1 is formed on the wiring layer 120. In order to protect the wiring layer 140, a mask 222 is formed on the entire surface of the wiring layer 140.

次に、図４（Ａ）に示すように、めっき法により突起電極形成領域および突起部形成領域に選択的に銅を充填して、突起電極１２２および突起部１２４を形成する。これにより、突起電極１２２および突起部１２４は、配線層１４０上にマトリクス状に多数形成される。なお、この段階では、突起部１２４の高さは突起電極１２２の高さと同等である。   Next, as shown in FIG. 4A, the protruding electrode forming region and the protruding portion forming region are selectively filled with copper by plating to form the protruding electrode 122 and the protruding portion 124. Thus, a large number of protruding electrodes 122 and protruding portions 124 are formed in a matrix on the wiring layer 140. At this stage, the height of the protruding portion 124 is equal to the height of the protruding electrode 122.

次に、図４（Ｂ）に示すように、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて突起部形成領域を開口とするマスク２２４をマスク２２０の上に積層する。   Next, as shown in FIG. 4B, a mask 224 having a protrusion formation region as an opening is stacked over the mask 220 by using a known photolithography method and etching method.

次に、図４（Ｃ）に示すように、めっき法により突起部形成領域にさらに銅を充填することにより、突起部１２４の高さを突起電極１２２より高くする。このとき、突起部１２４の高さと突起電極１２２の高さの差は、後述する金めっき層１２８の厚みよりも大きくすることが望ましい。なお、突起部１２４の高さとは、突起部１２４の基底部から先端部までの距離をいう。また、突起電極１２２の高さとは、突起電極１２２の基底部から先端部までの距離をいう。   Next, as shown in FIG. 4C, the height of the projection 124 is made higher than that of the projection electrode 122 by further filling the projection formation region with copper by plating. At this time, it is desirable that the difference between the height of the protruding portion 124 and the height of the protruding electrode 122 is larger than the thickness of the gold plating layer 128 described later. Note that the height of the protrusion 124 refers to the distance from the base to the tip of the protrusion 124. Further, the height of the protruding electrode 122 refers to the distance from the base portion to the tip portion of the protruding electrode 122.

次に、図５（Ａ）に示すように、マスク２２０、２２２、２２４を除去した後、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて基材１１０の一方の側に突起電極形成領域を開口とする耐金レジスト２３０を形成する。なお、突起部形成領域は、耐金レジスト２３０で被覆されている。この後、耐金レジスト２３０をマスクとして、めっき法により突起電極形成領域にＮｉ／Ａｕ層からなる金めっき層１２８を形成する。これにより、突起電極１２２の頂部面に金めっき層１２８が形成される。   Next, as shown in FIG. 5A, after the masks 220, 222, and 224 are removed, a protruding electrode formation region is opened on one side of the substrate 110 using a known photolithography method and etching method. A gold-resistant resist 230 is formed. Note that the protruding portion forming region is covered with a gold-resistant resist 230. Thereafter, using the gold resist 230 as a mask, a gold plating layer 128 made of a Ni / Au layer is formed in the protruding electrode formation region by plating. Thereby, the gold plating layer 128 is formed on the top surface of the protruding electrode 122.

次に、図５（Ｂ）に示すように、耐金レジスト２３０を除去した後、ラミネート装置を用いて絶縁樹脂層３０を半導体素子搭載領域に積層する。   Next, as shown in FIG. 5B, after removing the gold-resistant resist 230, the insulating resin layer 30 is laminated on the semiconductor element mounting region using a laminating apparatus.

次に、図５（Ｃ）に示すように、Ｏ２プラズマエッチング法などを用いて、絶縁樹脂層３０を薄膜化し、突起電極１２２の頂部面に形成された金めっき層１２８を露出させる。 Next, as illustrated in FIG. 5C, the insulating resin layer 30 is thinned using an O 2 plasma etching method or the like, and the gold plating layer 128 formed on the top surface of the protruding electrode 122 is exposed.

次に、図６（Ａ）に示すように、絶縁樹脂層３０の上に半導体素子４０を搭載するとともに、加圧により金めっき層１２８と金めっき層４４とを接合（金−金接合）させ、突起電極１２２と素子電極４２とを電気的に接続する。なお、金−金接合に代えて、半導体素子４０の素子電極４２と突起電極１２２とをはんだ部材により接合してもよい。   Next, as shown in FIG. 6A, the semiconductor element 40 is mounted on the insulating resin layer 30, and the gold plating layer 128 and the gold plating layer 44 are bonded (gold-gold bonding) by pressurization. The protruding electrode 122 and the element electrode 42 are electrically connected. Instead of gold-gold bonding, the element electrode 42 of the semiconductor element 40 and the protruding electrode 122 may be bonded by a solder member.

次に、図６（Ｂ）に示すように、ポッディング法、印刷法およびトランスファーモールド法などを用いて封止樹脂５０を塗布し、半導体素子４０を封止する。塗布された封止樹脂５０に不要部分がある場合には、スキージなどにより適宜除去する。封止樹脂５０は必要に応じて熱硬化される。この工程で、突起部１２４が封止樹脂５０により被覆される。言い換えると、封止樹脂５０に突起部１２４が埋め込まれた構造が実現される。   Next, as shown in FIG. 6B, a sealing resin 50 is applied using a podding method, a printing method, a transfer molding method, or the like, and the semiconductor element 40 is sealed. If there is an unnecessary portion in the applied sealing resin 50, it is removed as appropriate with a squeegee or the like. The sealing resin 50 is thermally cured as necessary. In this step, the protruding portion 124 is covered with the sealing resin 50. In other words, a structure in which the protruding portion 124 is embedded in the sealing resin 50 is realized.

次に、図７（Ａ）に示すように、保護層１５０の開口部にスクリーン印刷法によりはんだボール７０を搭載する。具体的には、樹脂とはんだ材をペースト状にしたはんだペーストをスクリーンマスクにより所望の箇所に印刷し、はんだ溶融温度に加熱することではんだボール７０を形成する。ここまでの工程により、半導体モジュールが一体的にマトリクス状に形成されたモジュール集合体が形成される。   Next, as shown in FIG. 7A, solder balls 70 are mounted in the openings of the protective layer 150 by screen printing. Specifically, the solder ball 70 is formed by printing a solder paste made of a resin and a solder material in a paste form at a desired location using a screen mask and heating to a solder melting temperature. Through the steps so far, a module assembly in which semiconductor modules are integrally formed in a matrix is formed.

次に、図７（Ｂ）に示すように、複数の半導体モジュール形成領域２４０を区画するスクライブライン２５０に沿ってダイシングすることにより半導体モジュール１０に個別化する。この後、個別化された半導体モジュール１０に対して薬液による洗浄処理を行うことで、ダイシング時に発生する残渣などを除去する。   Next, as shown in FIG. 7B, the semiconductor module 10 is individualized by dicing along a scribe line 250 that partitions a plurality of semiconductor module formation regions 240. Thereafter, the individual semiconductor module 10 is subjected to a cleaning process using a chemical solution to remove residues generated during dicing.

以上の工程によれば、実施の形態１に係る半導体モジュール１０を製造することができる。この製造方法によれば、突起電極１２２を形成する工程と突起部１２４を形成する工程を同時に行うことができ、突起部１２４の形成に要する手間を大幅に低減することができ、半導体モジュール１０の製造工程の簡便化を図ることができる。   According to the above steps, the semiconductor module 10 according to the first embodiment can be manufactured. According to this manufacturing method, the step of forming the protruding electrode 122 and the step of forming the protruding portion 124 can be performed at the same time, and the labor required for forming the protruding portion 124 can be greatly reduced. The manufacturing process can be simplified.

（突起部の設置例）
上述した実施の形態１では、突起部１２４が半導体素子４０の全体を取り囲んでいるが、突起部１２４は必ずしも半導体素子４０の全体を取り囲んでいなくてもよい。 (Example of protrusion installation)
In the first embodiment described above, the protrusion 124 surrounds the entire semiconductor element 40, but the protrusion 124 does not necessarily surround the entire semiconductor element 40.

たとえば、図８に示すように、半導体素子４０の四辺に沿ってそれぞれ突起部１２４ａ〜ｄが形成され、半導体素子４０の角部近辺において、直交する突起部１２４の間に隙間が設けられていてもよい。   For example, as shown in FIG. 8, protrusions 124 a to 124 d are formed along the four sides of the semiconductor element 40, and a gap is provided between the orthogonal protrusions 124 near the corner of the semiconductor element 40. Also good.

半導体素子４０の角部近辺において突起部１２４を設けないことにより、ヒートサイクル下において、突起部１２４と封止樹脂５０の熱膨張係数の違いにより、半導体モジュール１０の角部に応力が集中することが抑制される。この結果、特に、半導体モジュール１０の角部近傍に設けられたはんだボール７０が剥離することを抑制することができ、ひいては半導体モジュール１０の接続信頼性を向上させることができる。   By not providing the protrusions 124 near the corners of the semiconductor element 40, stress concentrates on the corners of the semiconductor module 10 due to the difference in thermal expansion coefficient between the protrusions 124 and the sealing resin 50 under the heat cycle. Is suppressed. As a result, in particular, it is possible to prevent the solder balls 70 provided in the vicinity of the corners of the semiconductor module 10 from being peeled off, thereby improving the connection reliability of the semiconductor module 10.

なお、突起部１２４は、半導体素子４０の少なくとも１辺に沿って設けられていれば、その辺において水分が浸入することを抑制することができる。たとえば、半導体モジュール１０の設置箇所の状況により、一方向からの水分浸入を抑制したい場合には、その方向に直交するように突起部１２４を設ければよい。   In addition, if the protrusion 124 is provided along at least one side of the semiconductor element 40, it is possible to prevent moisture from entering the side. For example, when it is desired to suppress moisture intrusion from one direction depending on the situation of the installation location of the semiconductor module 10, the protrusion 124 may be provided so as to be orthogonal to that direction.

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略断面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ線を切断面とする平面図である。実施の形態２に係る半導体モジュール１０は、絶縁樹脂層３０が半導体素子搭載領域だけでなく基材１１０の一方の側全体に設けられている点が実施の形態１と相違する。実施の形態２における、その他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様な構成については適宜説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor module 10 according to the second embodiment. FIG. 10 is a plan view taken along line BB in FIG. The semiconductor module 10 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the insulating resin layer 30 is provided not only on the semiconductor element mounting region but also on one side of the base 110. Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description of the same configurations as those in the first embodiment will be appropriately omitted.

実施の形態２に係る半導体モジュールでは、絶縁樹脂層３０が半導体素子搭載領域だけでなく基材１１０の一方の側全体に設けられており、半導体モジュール１０の側面に保護層１３０が露出している。この絶縁樹脂層３０を突起部１２４が貫通し、突起部１２４の先端部分が封止樹脂５０に埋め込まれている。実施の形態１と同様に突起部１２４により外部からの水分浸入が抑制されている。これに加えて、絶縁樹脂層３０が基材１１０の一方の側全体に設けられているため、封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との密着性がより向上している。また、実施の形態２に係る半導体モジュールの製造方法では、実施の形態１に関して図５（Ｂ）を用いて説明した絶縁樹脂層３０のラミネート工程において、基材１１０の一方の側全面に絶縁樹脂層３０を積層すればよいため、位置合わせに要する手間を省くことができ、半導体モジュール１０の製造方法を簡便化し、製造コストを低減することができる。   In the semiconductor module according to the second embodiment, the insulating resin layer 30 is provided not only on the semiconductor element mounting region but on the entire one side of the substrate 110, and the protective layer 130 is exposed on the side surface of the semiconductor module 10. . The protruding portion 124 penetrates the insulating resin layer 30, and the tip portion of the protruding portion 124 is embedded in the sealing resin 50. As in the first embodiment, the intrusion of moisture from the outside is suppressed by the protrusion 124. In addition, since the insulating resin layer 30 is provided on the entire one side of the base material 110, the adhesion between the sealing resin 50 and the element mounting substrate 100 is further improved. Further, in the method for manufacturing a semiconductor module according to the second embodiment, in the laminating process of the insulating resin layer 30 described with reference to FIG. Since the layers 30 need only be stacked, the labor required for alignment can be saved, the manufacturing method of the semiconductor module 10 can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。実施の形態３に係る半導体モジュール１０は、封止樹脂５０の側方において、突起部１２４が露出している点、および金属箔２８０で封止樹脂５０が被覆されている点で実施の形態１と相違する。 (Embodiment 3)
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor module 10 according to the third embodiment. The semiconductor module 10 according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the protrusion 124 is exposed on the side of the sealing resin 50 and the sealing resin 50 is covered with the metal foil 280. Is different.

具体的には、封止樹脂５０の上方および側方に金属箔２８０が導電性接着剤２７０を介して固定されている。金属箔２８０は、たとえば、厚さが１５〜５０μｍのアルミ箔が好適である。封止樹脂５０の側方において、金属箔２８０は突起部１２４ａと電気的に続している。この突起部１２４ａは、半導体素子４０に接続された突起電極１２２のうち、グランド端子となる素子電極４２ａに接続された突起電極１２２ａと配線層１２０ａを介して電気的に接続されている。これにより、金属箔２８０の電位が接地電位となる。   Specifically, the metal foil 280 is fixed via the conductive adhesive 270 above and to the side of the sealing resin 50. The metal foil 280 is preferably an aluminum foil having a thickness of 15 to 50 μm, for example. On the side of the sealing resin 50, the metal foil 280 is electrically connected to the protrusion 124a. The protruding portion 124a is electrically connected to the protruding electrode 122a connected to the element electrode 42a serving as the ground terminal among the protruding electrodes 122 connected to the semiconductor element 40 via the wiring layer 120a. Thereby, the potential of the metal foil 280 becomes the ground potential.

このように、接地電位に固定された金属箔２８０により半導体素子４０を覆うことで、半導体素子４０が受ける電磁波障害が抑制される。また、従来のキャン封止と比べて金属箔２８０を用いた場合の方が、金属箔２８０と封止樹脂５０（パッケージ）との間の空間（距離）を小さくすることができるため、半導体モジュール１０の低背化を実現することができる。   Thus, by covering the semiconductor element 40 with the metal foil 280 fixed to the ground potential, the electromagnetic interference that the semiconductor element 40 receives is suppressed. Further, since the space (distance) between the metal foil 280 and the sealing resin 50 (package) can be reduced when the metal foil 280 is used compared to the conventional can sealing, the semiconductor module A reduction in height of 10 can be realized.

また、封止樹脂５０（パッケージ）を金属箔２８０で被覆することにより、外部からの水分浸入をより確実に抑制することができる。   In addition, by covering the sealing resin 50 (package) with the metal foil 280, it is possible to more reliably prevent moisture from entering from the outside.

（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。実施の形態４に係る半導体モジュール１０は、実施の形態２と同様に基材１１０の一方の側全体に絶縁樹脂層３０が設けられているが、金属箔２８０で半導体素子４０をシールドするという技術思想において実施の形態３と共通し、封止樹脂５０の側方において、突起部１２４が露出している点、および金属箔２８０で封止樹脂５０が被覆されている点で実施の形態２と相違する。 (Embodiment 4)
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor module 10 according to the fourth embodiment. In the semiconductor module 10 according to the fourth embodiment, the insulating resin layer 30 is provided on the entire one side of the base 110 as in the second embodiment, but the technique of shielding the semiconductor element 40 with the metal foil 280. The concept is the same as that of the third embodiment, and is different from the second embodiment in that the protrusion 124 is exposed on the side of the sealing resin 50 and the sealing resin 50 is covered with the metal foil 280. Is different.

本実施の形態によれば、接地電位に固定された金属箔２８０により半導体素子４０を覆うことで、半導体素子４０が受ける電磁波障害が抑制される。また、従来のキャン封止と比べて金属箔２８０を用いた場合の方が、金属箔２８０と封止樹脂５０（パッケージ）との間の空間（距離）を小さくすることができるため、半導体モジュール１０の低背化を実現することができる。   According to the present embodiment, by covering the semiconductor element 40 with the metal foil 280 fixed to the ground potential, the electromagnetic interference that the semiconductor element 40 receives is suppressed. Further, since the space (distance) between the metal foil 280 and the sealing resin 50 (package) can be reduced when the metal foil 280 is used compared to the conventional can sealing, the semiconductor module A reduction in height of 10 can be realized.

（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ線を切断面とする平面図である。本実施の形態では、半導体素子４０がワイヤボンディング接続により基材１１０に搭載されている点で実施の形態１と相違する。また、本実施の形態の突起部１２４は、後述するように、実施の形態１で説明した突起部１２４と異なる構造を有する。 (Embodiment 5)
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor module 10 according to the fifth embodiment. FIG. 14 is a plan view taken along line CC in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the semiconductor element 40 is mounted on the substrate 110 by wire bonding connection. Further, the protrusion 124 of the present embodiment has a structure different from that of the protrusion 124 described in the first embodiment, as will be described later.

具体的には、配線層１２０の所定領域にランドとなる金めっき層１２８が形成されている。半導体素子４０は電極形成面を上にして、保護層１３０の上に固着されている。半導体素子４０に設けられた素子電極（図示せず）と金めっき層１２８とが金線などのワイヤ１６０によりワイヤボンディング接続されている。   Specifically, a gold plating layer 128 serving as a land is formed in a predetermined region of the wiring layer 120. The semiconductor element 40 is fixed on the protective layer 130 with the electrode formation surface facing up. An element electrode (not shown) provided on the semiconductor element 40 and a gold plating layer 128 are connected by wire bonding with a wire 160 such as a gold wire.

保護層１３０に設けられた突起部形成領域を開口とする開口部分の保護層１３０の上面にさらに保護層１３２が形成されている。保護層１３２には、保護層１３０に設けられた開口部分より大きな径の開口部分が設けられている。   A protective layer 132 is further formed on the upper surface of the protective layer 130 in the opening portion having the protrusion forming region provided in the protective layer 130 as an opening. The protective layer 132 is provided with an opening having a larger diameter than the opening provided in the protective layer 130.

突起部１２４は、保護層１３０に設けられた開口部分に埋め込まれた埋め込み部８２と、保護層１３２に設けられた開口部分に埋め込まれた埋め込み部８４と、保護層１３２の上面より上に突出した突出部８６とで形成されている。突出部８６の上面の位置は、配線層１２０の上の金めっき層１２８（ワイヤボンディング部分）の高さより上方に位置している。   The protruding portion 124 protrudes above the upper surface of the protective layer 132, the embedded portion 82 embedded in the opening portion provided in the protective layer 130, the embedded portion 84 embedded in the opening portion provided in the protective layer 132. And the protruding portion 86 formed. The position of the upper surface of the protruding portion 86 is located above the height of the gold plating layer 128 (wire bonding portion) on the wiring layer 120.

本実施の形態によれば、ワイヤボンディング接続により半導体素子４０が基板に搭載された半導体モジュール１０の構成において、半導体素子４０の周囲において素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれた突起部１２４が障壁となるため、半導体モジュール１０の外部から基板上のワイヤボンディング部分への水分の浸入が抑制される。これにより、基板上のワイヤボンディング部分の接続信頼性を向上させることができる。   According to the present embodiment, in the configuration of the semiconductor module 10 in which the semiconductor element 40 is mounted on the substrate by wire bonding connection, the tip is directed from the element mounting substrate 100 side to the sealing resin 50 around the semiconductor element 40. Since the embedded protrusion 124 serves as a barrier, the intrusion of moisture from the outside of the semiconductor module 10 to the wire bonding portion on the substrate is suppressed. Thereby, the connection reliability of the wire bonding part on a board | substrate can be improved.

（半導体モジュールの製造方法）
本実施の形態に係る半導体モジュール１０の製造方法は、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）までは、実施の形態１と同様である。 (Semiconductor module manufacturing method)
The manufacturing method of the semiconductor module 10 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment from FIG. 3 (A) to FIG. 3 (C).

図３（Ｃ）に示した工程に続いて、図１５（Ａ）に示すように、保護層１３０に設けられた突起部形成領域用の開口部が露出するように、保護層１３０の上面にフォトソルダーレジストからなる保護層１３２を形成する。   Following the step shown in FIG. 3C, as shown in FIG. 15A, the upper surface of the protective layer 130 is exposed so that the opening for the protrusion forming region provided in the protective layer 130 is exposed. A protective layer 132 made of a photo solder resist is formed.

次に、図１５（Ｂ）に示すように、突起部形成領域を除く銅メッキ部分を保護するためのレジスト３００を基材１１０の一方の側および他方の側に形成する。ここで、基材１１０の一方の側に設けられた配線層１２０上のランド形成領域がレジスト３００により被覆される。   Next, as shown in FIG. 15B, a resist 300 is formed on one side and the other side of the substrate 110 to protect the copper plating portion excluding the protruding portion formation region. Here, the land formation region on the wiring layer 120 provided on one side of the substrate 110 is covered with the resist 300.

次に、図１５（Ｃ）に示すように、保護層１３０および保護層１３２に設けられた突起部形成領域用の開口部に、めっき法により銅を埋め込んで埋込部を形成した後、めっきを継続して当該埋込部の上に突出部を形成する。これにより、配線層１２０上のランド形成領域よりも頂部面が上方に位置する突起部１２４が形成される。   Next, as shown in FIG. 15 (C), copper is embedded in the opening for the protrusion formation region provided in the protective layer 130 and the protective layer 132 to form an embedded portion, and then plating is performed. To continue to form a protrusion on the embedded portion. As a result, the protrusion 124 whose top surface is located above the land formation region on the wiring layer 120 is formed.

次に、図１６（Ａ）に示すように、レジスト３００を除去した後、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて基材１１０の一方の側に、突起電極形成領域を開口とする耐金レジスト３１０を形成する。なお、突起部形成領域は、耐金レジスト３１０で被覆されている。   Next, as shown in FIG. 16A, after removing the resist 300, a gold proof having a protruding electrode formation region as an opening on one side of the substrate 110 using a known photolithography method and etching method. A resist 310 is formed. Note that the protruding portion forming region is covered with a gold-resistant resist 310.

次に、図１６（Ｂ）に示すように、耐金レジスト３１０をマスクとして、めっき法により突起電極形成領域にＮｉ／Ａｕ層からなる金めっき層１２８を形成する。これにより、配線層１２０のランド形成領域に金めっき層１２８が形成される。   Next, as shown in FIG. 16B, a gold plating layer 128 made of a Ni / Au layer is formed in the protruding electrode formation region by a plating method using the gold resistant resist 310 as a mask. Thereby, the gold plating layer 128 is formed in the land formation region of the wiring layer 120.

次に、図１６（Ｃ）に示すように、耐金レジスト３１０を除去した後、各素子搭載領域に半導体素子４０を搭載した後、半導体素子４０の外部電極と配線層１２０に設けられた金めっき層１２８とを金線などのワイヤ１６０を用いてワイヤボンディング接続する。   Next, as shown in FIG. 16C, after removing the gold resist 310 and mounting the semiconductor element 40 in each element mounting region, the gold provided on the external electrode of the semiconductor element 40 and the wiring layer 120 The plating layer 128 is connected by wire bonding using a wire 160 such as a gold wire.

次に、図１７（Ａ）に示すように、ポッディング法、印刷法およびトランスファーモールド法などを用いて封止樹脂５０を塗布し、半導体素子４０を封止する。塗布された封止樹脂５０に不要部分がある場合には、スキージなどにより適宜除去する。封止樹脂５０は必要に応じて熱硬化される。この工程で、突起部１２４の突出部が封止樹脂５０により被覆される。言い換えると、封止樹脂５０に突起部１２４が埋め込まれた構造が実現される。   Next, as shown in FIG. 17A, a sealing resin 50 is applied using a podding method, a printing method, a transfer molding method, or the like, and the semiconductor element 40 is sealed. If there is an unnecessary portion in the applied sealing resin 50, it is removed as appropriate with a squeegee or the like. The sealing resin 50 is thermally cured as necessary. In this step, the protruding portion of the protruding portion 124 is covered with the sealing resin 50. In other words, a structure in which the protruding portion 124 is embedded in the sealing resin 50 is realized.

次に、図１７（Ｂ）に示すように、保護層１５０の開口部にはんだ実装法によりはんだボール７０を搭載する。具体的には、スクリーン印刷法またはピン転写により所望の箇所にフラックスを印刷して、はんだボールの実装を行う。その後、はんだ溶融温度に加熱することではんだボール７０を形成する。ここまでの工程により、半導体モジュールが一体的にマトリクス状に形成されたモジュール集合体が形成される。   Next, as shown in FIG. 17B, solder balls 70 are mounted in the openings of the protective layer 150 by a solder mounting method. Specifically, a solder ball is mounted by printing a flux at a desired location by screen printing or pin transfer. Thereafter, the solder ball 70 is formed by heating to the solder melting temperature. Through the steps so far, a module assembly in which semiconductor modules are integrally formed in a matrix is formed.

次に、図１７（Ｃ）に示すように、複数の半導体モジュール形成領域２４０を区画するスクライブライン２５０に沿ってダイシングすることにより半導体モジュール１０に個別化する。この後、個別化された半導体モジュール１０に対して薬液による洗浄処理を行うことで、ダイシング時に発生する残渣などを除去する。   Next, as shown in FIG. 17C, the semiconductor module 10 is individualized by dicing along a scribe line 250 that partitions a plurality of semiconductor module formation regions 240. Thereafter, the individual semiconductor module 10 is subjected to a cleaning process using a chemical solution to remove residues generated during dicing.

以上の工程によれば、実施の形態５に係る半導体モジュール１０を製造することができる。この製造方法によれば、保護層１３２の厚みを変えることにより、所望の高さの突起部１２４を簡便に形成することができる。   According to the above process, the semiconductor module 10 which concerns on Embodiment 5 can be manufactured. According to this manufacturing method, the protrusion 124 having a desired height can be easily formed by changing the thickness of the protective layer 132.

なお、本実施の形態で用いられた、保護層１３０および保護層１３２の開口部内に埋め込まれた埋込部と、当該開口部周囲の保護層１３２の上面よりも上方に突出した突出部とを有する突起部１２４は、実施の形態１乃至４のように半導体素子４０が電極形成面をフェイスダウンして素子搭載用基板１００に搭載された半導体モジュールに適用することも可能である。   Note that the embedded portion embedded in the opening portions of the protective layer 130 and the protective layer 132 used in this embodiment and the protruding portion protruding above the upper surface of the protective layer 132 around the opening portion are used. The protruding portion 124 can be applied to a semiconductor module in which the semiconductor element 40 is mounted on the element mounting substrate 100 with the electrode formation face down, as in the first to fourth embodiments.

次に、本発明の半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、たとえば、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、音楽プレーヤ、及びデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）といった電子機器であってもよい。   Next, a portable device provided with the semiconductor module of the present invention will be described. In addition, although the example mounted in a mobile telephone as a portable apparatus is shown, for example, it may be an electronic apparatus such as a personal digital assistant (PDA), a digital video camera (DVC), a music player, and a digital still camera (DSC). Good.

図１８は実施の形態に係る半導体モジュール１０を備えた携帯電話の構成を示す図である。携帯電話１１１１は、第１の筐体１１１２と第２の筐体１１１４が可動部１１２０によって連結される構造になっている。第１の筐体１１１２と第２の筐体１１１４は可動部１１２０を軸として回動可能である。第１の筐体１１１２には文字や画像等の情報を表示する表示部１１１８やスピーカ部１１２４が設けられている。第２の筐体１１１４には操作用ボタンなどの操作部１１２２やマイク部１１２６が設けられている。なお、本発明の各実施形態に係る半導体モジュールはこうした携帯電話１１１１の内部に搭載されている。なお、このように、携帯電話に搭載した本発明の半導体モジュールとしては、各回路を駆動するための電源回路、ＲＦ発生するＲＦ発生回路、ＤＡＣ、エンコーダ回路、携帯電話の表示部に採用される液晶パネルの光源としてのバックライトの駆動回路などとして採用することが可能である。   FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a mobile phone including the semiconductor module 10 according to the embodiment. A cellular phone 1111 has a structure in which a first housing 1112 and a second housing 1114 are connected by a movable portion 1120. The first housing 1112 and the second housing 1114 can be rotated around the movable portion 1120. The first housing 1112 is provided with a display portion 1118 and a speaker portion 1124 for displaying information such as characters and images. The second housing 1114 is provided with an operation portion 1122 such as operation buttons and a microphone portion 1126. The semiconductor module according to each embodiment of the present invention is mounted inside such a mobile phone 1111. As described above, the semiconductor module of the present invention mounted on a mobile phone is employed in a power supply circuit for driving each circuit, an RF generating circuit for generating RF, a DAC, an encoder circuit, and a display unit of the mobile phone. It can be employed as a drive circuit for a backlight as a light source of a liquid crystal panel.

図１９は図１８に示した携帯電話の部分断面図（第１の筐体１１１２の断面図）である。本発明の実施形態に係る半導体モジュール１０は、はんだボール７０を介してプリント基板１１２８に搭載され、こうしたプリント基板１１２８を介して表示部１１１８などと電気的に接続されている。また、半導体モジュール１０の裏面側（はんだボール７０とは反対側の面）には金属基板などの放熱基板１１１６が設けられ、たとえば、半導体モジュール１０から発生する熱を第１の筐体１１１２内部に篭もらせることなく、効率的に第１の筐体１１１２の外部に放熱することができるようになっている。   FIG. 19 is a partial cross-sectional view (cross-sectional view of the first casing 1112) of the mobile phone shown in FIG. The semiconductor module 10 according to the embodiment of the present invention is mounted on a printed circuit board 1128 via solder balls 70 and is electrically connected to the display unit 1118 and the like via such printed circuit board 1128. Further, a heat radiating substrate 1116 such as a metal substrate is provided on the back surface side of the semiconductor module 10 (the surface opposite to the solder ball 70). For example, heat generated from the semiconductor module 10 is transferred into the first housing 1112. The heat can be efficiently radiated to the outside of the first housing 1112 without stagnation.

本発明の実施形態に係る半導体モジュールを備えた携帯機器によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the mobile device including the semiconductor module according to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

半導体モジュール１０において、外部からの水分浸入が抑制された結果、動作信頼性が向上するので、こうした半導体モジュール１０を搭載した携帯機器の動作信頼性が向上する。   In the semiconductor module 10, the operation reliability is improved as a result of the suppression of moisture ingress from the outside. Therefore, the operation reliability of the portable device in which the semiconductor module 10 is mounted is improved.

放熱基板１１１６を介して半導体モジュール１０からの熱を効率的に外部に放熱することができるので、半導体モジュール１０の温度上昇が抑制され、導電性部材と配線層との間の熱応力が低減される。このため、放熱基板１１１６を設けない場合に比べ、半導体モジュール内の導電性部材が配線層から剥離することが防止され、半導体モジュール１０の信頼性（耐熱信頼性）が向上する。この結果、携帯機器の信頼性（耐熱信頼性）を向上させることができる。   Since the heat from the semiconductor module 10 can be efficiently radiated to the outside through the heat dissipation substrate 1116, the temperature rise of the semiconductor module 10 is suppressed, and the thermal stress between the conductive member and the wiring layer is reduced. The For this reason, compared with the case where the heat dissipation substrate 1116 is not provided, the conductive member in the semiconductor module is prevented from peeling from the wiring layer, and the reliability (heat resistance reliability) of the semiconductor module 10 is improved. As a result, the reliability (heat resistance reliability) of the portable device can be improved.

上記実施の形態で示した半導体モジュール１０は小型化が可能であるので、こうした半導体モジュール１０を搭載した携帯機器の薄型化・小型化を図ることができる。   Since the semiconductor module 10 described in the above embodiment can be reduced in size, a portable device equipped with such a semiconductor module 10 can be reduced in thickness and size.

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention.

たとえば、上述の実施の形態３および４では、金属箔２８０は、導電性接着剤２７０を介して固定されているが、圧着によりあるいは静電気で固定されていてもよい。   For example, in Embodiments 3 and 4 described above, metal foil 280 is fixed via conductive adhesive 270, but may be fixed by pressure bonding or static electricity.

また、配線層１２０には、半導体素子４０の側に突出する突起電極１２２が一体的に形成されていてもよい。配線層１２０と突起電極１２２とを一体的に形成することにより、配線層１２０と突起電極１２２との接続信頼性を向上させることができる。この場合、配線層１２０および突起電極１２２は、導電材料、好ましくは圧延金属、さらには圧延銅により形成される。   In addition, a protruding electrode 122 that protrudes toward the semiconductor element 40 may be integrally formed on the wiring layer 120. By integrally forming the wiring layer 120 and the protruding electrode 122, the connection reliability between the wiring layer 120 and the protruding electrode 122 can be improved. In this case, the wiring layer 120 and the protruding electrode 122 are formed of a conductive material, preferably a rolled metal, and further rolled copper.

実施の形態１に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to a first embodiment. 実施の形態１に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図１のＡ−Ａ線を切断面とする平面図である。It is a top view which uses the AA line | wire of FIG. 1 as a cut surface which shows the planar arrangement | positioning of the projection part which comprises the semiconductor module which concerns on Embodiment 1. FIG. 図３（Ａ）乃至（Ｄ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。3A to 3D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the first embodiment. 図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。4A to 4C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the first embodiment. 図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。5A to 5C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the first embodiment. 図６（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。6A and 6B are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the first embodiment. 図７（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。7A and 7B are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the first embodiment. 半導体モジュールを構成する突起部の設置例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of installation of the projection part which comprises a semiconductor module. 実施の形態２に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to a second embodiment. FIG. 実施の形態２に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図９のＢ−Ｂ線を切断面とする平面図である。It is a top view which uses the BB line of FIG. 9 as a cut surface which shows the planar arrangement | positioning of the projection part which comprises the semiconductor module which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to a third embodiment. 実施の形態４に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to a fourth embodiment. 実施の形態５に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module according to a fifth embodiment. 実施の形態５に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図１３のＣ−Ｃ線を切断面とする平面図である。It is a top view which uses the CC line | wire of FIG. 13 as a cut surface which shows planar arrangement | positioning of the projection part which comprises the semiconductor module which concerns on Embodiment 5. FIG. 図１５（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。15A to 15C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the fifth embodiment. 図１６（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。16A to 16C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor module according to the fifth embodiment. 図１７（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。17A to 17C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor module according to the fifth embodiment. 実施の形態に係る半導体モジュールを備えた携帯電話の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mobile telephone provided with the semiconductor module which concerns on embodiment. 図１８に示した携帯電話の部分断面図である。FIG. 19 is a partial cross-sectional view of the mobile phone shown in FIG. 18.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 半導体モジュール、３０ 絶縁樹脂層、４０ 半導体素子、７０ はんだボール、１００ 素子搭載用基板、１１０ 基材、１１２ ビア導体、１２０、１４０ 配線層、１３０、１５０ 保護層、１２２ 突起電極、１２４ 突起部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor module, 30 Insulating resin layer, 40 Semiconductor element, 70 Solder ball, 100 Element mounting board, 110 Base material, 112 Via conductor, 120, 140 Wiring layer, 130, 150 Protective layer, 122 Projection electrode, 124 Projection part

Claims (8)

基材と
前記基材の一方の主表面に設けられた配線層と、
前記配線層と対向する素子電極を有し、前記基材の上に絶縁樹脂層を介して搭載された半導体素子と、
前記配線層の上に設けられ、前記素子電極と電気的に接続された基板電極と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記半導体素子の少なくとも１辺に沿って前記配線層と一体的に形成され、前記配線層から前記半導体素子の側に突出して前記封止樹脂に埋め込まれた突起部と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。 A substrate and a wiring layer provided on one main surface of the substrate;
A semiconductor element having an element electrode opposed to the wiring layer and mounted on the substrate via an insulating resin layer;
A substrate electrode provided on the wiring layer and electrically connected to the element electrode;
A sealing resin for sealing the semiconductor element;
A protrusion formed integrally with the wiring layer along at least one side of the semiconductor element, protruding from the wiring layer toward the semiconductor element, and embedded in the sealing resin;
A semiconductor module comprising: 前記突起部の先端部が前記基板電極と前記素子電極との接合部分よりも上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, wherein a tip portion of the projecting portion is positioned above a joint portion between the substrate electrode and the element electrode. 前記突起部が前記半導体素子の各辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 1, wherein the projection is provided along each side of the semiconductor element. 前記基板電極が、前記半導体素子の側に突出し、前記絶縁樹脂層を貫通して前記素子電極と接続された突起電極であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記載の半導体モジュール。   4. The substrate electrode according to claim 1, wherein the substrate electrode is a protruding electrode that protrudes toward the semiconductor element and penetrates the insulating resin layer and is connected to the element electrode. 5. The semiconductor module as described. 前記突起部と前記突起電極とが同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 4, wherein the protruding portion and the protruding electrode are formed of the same material. 前記封止樹脂を被覆する金属箔をさらに備え、
前記金属箔が前記突起部のうち、接地電位に固定された突起部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体モジュール。 Further comprising a metal foil covering the sealing resin,
6. The semiconductor module according to claim 1, wherein the metal foil is electrically connected to a protrusion fixed to a ground potential among the protrusions. 7. 前記基材の上に設けられ、突起部形成領域が露出するような開口部を有する保護層をさらに備え、
前記突起部が、前記保護層の前記開口部内に埋め込まれた埋込部と、前記保護層の前記開口部周囲の上面よりも上方に突出した突出部とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体モジュール。 Further provided with a protective layer provided on the base material and having an opening that exposes the protrusion forming region;
2. The protrusion includes an embedded portion embedded in the opening of the protective layer and a protruding portion protruding upward from an upper surface around the opening of the protective layer. The semiconductor module of any one of thru | or 6. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体モジュールを備える携帯機器。   A portable device comprising the semiconductor module according to claim 1.
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