JP7271337B2 - 電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents

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    • H01L2224/81424Aluminium [Al] as principal constituent
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    • H01L2224/81439Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/81438Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81444Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/81463Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/81464Palladium [Pd] as principal constituent
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    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
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    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Description

本発明は、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法に関するものである。
従来、基板上に複数の電子部品を搭載した電子部品装置が知られている。この種の電子部品装置としては、基板としてリードフレームが用いられ、そのリードフレームの上に複数の電子部品を搭載したものが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
国際公開第2016/076162号 米国特許出願公開第2011/0285009号明細書
ところで、従来の電子部品装置において、はんだバンプを有する電子部品がリードフレームに対してフリップチップ実装される場合には、リフロー時にはんだの濡れ広がりを制御できないため、隣接するはんだバンプ同士が接触するという問題が生じるおそれがある。
本発明の一観点によれば、第1リードフレームと、前記第1リードフレーム上に設けられた第2リードフレームと、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に設けられた第1電子部品と、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に設けられた接続部材と、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に充填され、前記第1電子部品と前記接続部材とを被覆する絶縁樹脂と、を有し、前記第1リードフレームの表面には、第1酸化膜と、前記第1酸化膜から露出する第1接続部とが設けられており、前記第2リードフレームの表面には、第2酸化膜と、前記第2酸化膜から露出する第2接続部とが設けられており、前記第1接続部の表面粗度は、前記第1酸化膜の表面粗度よりも小さく、前記第2接続部の表面粗度は、前記第2酸化膜の表面粗度よりも小さく、前記接続部材は、はんだを有し、前記接続部材の厚さが、前記第1電子部品の厚さよりも厚く形成されており、前記接続部材により、前記第1接続部と前記第2接続部とが電気的に接続されている。
本発明の一観点によれば、はんだの濡れ広がりを抑制できるという効果を奏する。
(a)は、一実施形態の電子部品装置を示す概略断面図(図2~図4における1-1断面図)、(b)は、図1(a)に示した電子部品装置の一部を拡大した拡大断面図である。 一実施形態の電子部品装置を示す概略平面図である。 一実施形態の電子部品装置を示す概略平面図である。 一実施形態の電子部品装置を示す概略平面図である。 一実施形態の電子部品装置の適用例を示す概略断面図である。 (a)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図(図6(a)における6b-6b断面図)である。 (a)~(c)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略平面図、(b),(c)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図(図8(a)における8b-8b断面図)である。 (a)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図(図9(a)における9b-9b断面図)である。 (a)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略平面図、(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図(図10(a)における10b-10b断面図)である。 (a)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略平面図、(b),(c)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図(図11(a)における11b-11b断面図)である。 (a),(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 一実施形態の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、変更例の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 (a),(b)は、変更例の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、変更例の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置の製造方法を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置の適用例を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。 変更例の電子部品装置を示す概略断面図である。
以下、一実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが各図面で同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
まず、図1~図5に従って、電子部品装置10の構造について説明する。
図1(a)に示すように、電子部品装置10は、基板20と、基板20に実装された1つ又は複数の電子部品90と、複数の電子部品90を封止するように基板20の上面に形成された封止樹脂100とを有している。
基板20は、リードフレーム30と、リードフレーム30の上面に接合されたリードフレーム40と、リードフレーム30の上面に実装された1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品50と、リードフレーム30,40間に形成され、電子部品50を被覆する絶縁樹脂60とを有している。すなわち、基板20は、電子部品50を内蔵した基板である。
図2に示すように、基板20の平面形状は、例えば、矩形状に形成されている。例えば、基板20は、直方体状に形成されている。基板20の大きさは、例えば、平面視で、3mm×3mm~14mm×14mm程度とすることができる。基板20の厚さは、例えば、0.3mm~1.5mm程度とすることができる。ここで、本明細書において、「平面視」とは、対象物を基板20の上面の法線方向から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を基板20の上面の法線方向から視た形状のことを言う。
図1(a)に示したリードフレーム30,40の材料としては、例えば、銅(Cu)やCu合金を用いることができる。リードフレーム30,40の材料としては、例えば、42アロイ等の鉄-ニッケル(Fe-Ni)合金を用いることができる。なお、リードフレーム30,40の材料は、互いに同じ材料であってもよいし、互いに異なる材料であってもよい。リードフレーム30,40の厚さは、例えば、0.1mm~0.3mm程度とすることができる。リードフレーム30,40の厚さは、互いに同じ厚さに設定してもよいし、互いに異なる厚さに設定してもよい。
(リードフレーム30の構造)
次に、図1及び図3に従って、リードフレーム30の構造について説明する。
図3に示すように、リードフレーム30は、複数の配線31を有している。複数の配線31は、例えば、同一平面上に形成されている。リードフレーム30には、そのリードフレーム30を厚さ方向に貫通して、複数の配線31を画定する開口部30Xが形成されている。なお、図3は、リードフレーム30及び絶縁樹脂60を上方から視た平面図であり、リードフレーム30上に形成された絶縁樹脂60が透視的に描かれている。
複数の配線31は、互いに離間して形成されている。複数の配線31は、例えば、電子部品装置10(基板20)の外周領域に形成されている。複数の配線31は、例えば、電子部品装置10の外周縁に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本例では、基板20の外形をなす各辺に沿って8つの配線31が所定の間隔を空けて設けられている。
各配線31は、例えば、内側接続端子32と、内側接続端子32よりも電子部品装置10の外周縁側に位置する外側接続端子33とを有している。各配線31では、内側接続端子32と外側接続端子33とが連続して一体に形成されている。内側接続端子32は、例えば、直方体状に形成されている。外側接続端子33は、例えば、直方体状に形成されている。内側接続端子32の幅寸法は、例えば、外側接続端子33の幅寸法と同じ寸法に設定されている。なお、本明細書のリードフレーム30,40における各部の幅寸法は、電子部品装置10(基板20)の外側面を一周する方向である電子部品装置10の外周方向に沿って延びる寸法である。
図1(a)に示すように、内側接続端子32の厚さは、例えば、外側接続端子33の厚さよりも薄く形成されている。内側接続端子32の厚さは、例えば、外側接続端子33の厚さの0.3倍~0.7倍程度の厚さに設定することができる。内側接続端子32は、外側接続端子33の下面側から上方側(リードフレーム40側)に凹むように形成されている。これにより、各配線31の側面は、階段状に形成されている。本実施形態では、内側接続端子32の上面が外側接続端子33の上面と略面一に形成される一方で、内側接続端子32の下面が外側接続端子33の下面よりも上方側の位置に形成されている。内側接続端子32の下面は、例えば、絶縁樹脂60によって被覆されている。
外側接続端子33の電子部品装置10外周縁側の外側面33Aは、絶縁樹脂60の外側面60Aから露出されている。外側接続端子33の外側面33Aは、例えば、絶縁樹脂60の外側面60Aと面一に形成されている。
各配線31は、例えば、電子部品50搭載用の配線である。例えば、配線31では、その内側接続端子32の上面が電子部品50の搭載面となる。各内側接続端子32は、例えば、電子部品50の端子部51とはんだ層52を介して電気的に接続される接続部34を有している。接続部34は、内側接続端子32の上面の一部によって構成されている。接続部34の上面には、金属層71が形成されている。各金属層71は、例えば、内側接続端子32の上面に部分的に形成されている。換言すると、内側接続端子32の上面のうち金属層71によって被覆された部分が接続部34になる。各金属層71は、例えば、電子部品50の端子部51に対応して形成されている。すなわち、各金属層71は、電子部品50がリードフレーム30に実装された際に、電子部品50の端子部51と対向する位置に形成されている。図3に示すように、複数の金属層71は、例えば、電子部品50の外周縁に沿って形成されている。各金属層71は、例えば、平面視円形状に形成されている。各金属層71は、電子部品50と電気的に接続するための電子部品搭載用パッドとして機能する。
金属層71としては、銀(Ag)層、金(Au)層、Ni層/Au層(Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/パラジウム(Pd)層/Au層(Ni層とPd層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/Ag層(Ni層とAg層をこの順番で積層した金属層)などを用いることができる。ここで、Ag層はAg又はAg合金からなる金属層、Au層はAu又はAu合金からなる金属層、Ni層はNi又はNi合金からなる金属層、Pd層はPd又はPd合金からなる金属層である。これらAg層、Au層、Ni層、Pd層としては、例えば、電解めっき法により形成された金属層(電解めっき金属層)を用いることができる。金属層71としては、その最表面がAg層、Au層やPd層などの貴金属めっき層で構成されていることが好ましい。
図1(a)に示すように、各配線31の外側接続端子33は、例えば、はんだボール80を介してリードフレーム40と接続される接続部35を有している。接続部35は、外側接続端子33の上面の一部によって構成されている。接続部35の上面には、金属層72が形成されている。各金属層72は、例えば、外側接続端子33の上面に部分的に形成されている。換言すると、外側接続端子33の上面のうち金属層72によって被覆された部分が接続部35になる。図3に示すように、複数の金属層72は、例えば、電子部品装置10の外周縁に沿って形成されている。各金属層72は、例えば、平面視円形状に形成されている。各金属層72としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層などを用いることができる。各金属層72は、図1(a)に示したリードフレーム40と電気的に接続するための基板接続用パッドとして機能する。
図1(a)に示すように、外側接続端子33の下面33Bは、絶縁樹脂60の下面60Bから露出されている。外側接続端子33の下面33Bは、例えば、絶縁樹脂60の下面60Bよりも上方側(リードフレーム40側)に凹んだ位置に形成されている。外側接続端子33の下面33Bは、例えば、マザーボード等の実装用基板と接続される外部電極として機能する。
外側接続端子33の下面33Bには、金属層73が形成されている。金属層73は、例えば、外側接続端子33の下面33B全面を被覆するように形成されている。金属層73の下面は、例えば、絶縁樹脂60の下面60Bよりも下方に突出するように形成されている。金属層73は、例えば、外装めっき層として機能する。金属層73の例としては、錫(Sn)層やはんだ層を挙げることができる。はんだ層の材料としては、例えば、鉛(Pb)を含む合金、錫(Sn)と金(Au)の合金、SnとCuの合金、Snと銀(Ag)の合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。Sn層やはんだ層は、例えば、電解めっき法により形成することができる。また、金属層73の他の例としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層を挙げることができる。なお、金属層73の代わりに、例えば、外側接続端子33の下面33Bに、OSP処理などの酸化防止処理を施して形成されるOSP膜を形成するようにしてもよい。OSP膜としては、アゾール化合物やイミダゾール化合物等の有機被膜を用いることができる。
各配線31は、接続部34(金属層71)の周囲を囲むように形成された酸化膜36を有している。酸化膜36は、接続部35(金属層72)の周囲を囲むように形成されている。酸化膜36は、例えば、接続部34,35の上面と外側接続端子33の外側面33A及び下面33Bを除いた配線31の表面全面に形成されている。詳述すると、酸化膜36は、接続部34,35の上面を除いた配線31の上面全面に形成されている。酸化膜36は、外側接続端子33の外側面33Aを除いた配線31の側面全面に形成されている。酸化膜36は、外側接続端子33の下面33Bを除いた配線31の下面全面(つまり、内側接続端子32の下面全面)に形成されている。
酸化膜36は、例えば、水酸化物を含む酸化銅の皮膜である。酸化膜36は、例えば、微細な針状結晶から構成されている。針状結晶は、例えば、約0.5μm以下の粒径を有している。酸化膜36は、自然酸化膜ではなく、リードフレーム30に対して酸化処理を施して意図的に形成した酸化膜である。例えば、酸化膜36は、リードフレーム30に対して陽極酸化処理を施して形成された酸化膜である。このような酸化膜36は、リードフレーム30の基材(例えば、Cu材)自体が酸化されることにより形成される。
図1(b)に示すように、酸化膜36の上面は、例えば、接続部34の上面と同一平面上に形成されている、又は接続部34の上面よりも下方側に凹んだ位置に形成されている。このため、接続部34の上面に形成された金属層71は、酸化膜36の上面よりも上方に突出して形成されている。また、酸化膜36の表面は、例えば、粗化面である。酸化膜36の表面は、例えば、接続部34の上面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。同様に、図1(a)に示した接続部35の上面に形成された金属層72は、酸化膜36の上面よりも上方に突出して形成されている。酸化膜36の表面は、例えば、接続部35の上面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。酸化膜36の厚さは、例えば、0.1μm~0.2μm程度とすることができる。
ここで、はんだ層52等を利用したはんだ接続時には、フラックスが使用される。このフラックスは、はんだの濡れ性を確保するために、金属層の表面の自然酸化膜を還元して除去する機能を有する。このため、例えば金属層71,72の周囲にフラックスが流出する際に、そのフラックスが金属層71,72の周囲に形成された酸化膜36を還元することになる。これにより、酸化膜36においてフラックスの活性力を低下させることができる。この結果、酸化膜36では、はんだの濡れ性が得られず、はんだの濡れ広がりが抑制される。すなわち、酸化膜36は、はんだの濡れ広がりを抑制する機能を有している。但し、酸化膜36の厚さが薄すぎる場合、例えば酸化膜36の厚さが0.1μm未満である場合には、フラックスの活性力をほとんど低下させることができないため、はんだの濡れ広がりを好適に抑制できない。また、酸化膜36の厚さが厚すぎる場合、例えば酸化膜36の厚さが0.2μmよりも厚くなる場合には、酸化膜36の内部で剥離が生じやすくなるおそれがある。酸化膜36の内部で剥離が生じると、リードフレーム30と絶縁樹脂60との密着性が低下するという問題が生じる。そこで、本実施形態では、酸化膜36の厚さを、0.1μm~0.2μmの範囲の厚さに設定している。
なお、接続部34,35の上面には、酸化膜36が形成されていない。換言すると、接続部34,35の上面は、酸化膜36から露出されている。外側接続端子33の下面33Bには、酸化膜36が形成されていない。外側接続端子33の外側面33Aには、酸化膜36が形成されていない。但し、外側接続端子33の外側面33Aには、酸化膜36とは別の酸化膜(例えば、自然酸化膜)が形成されている場合がある。この自然酸化膜は、例えば、水酸化物を含まない酸化膜である。
(電子部品50の構造)
次に、電子部品50の構造について説明する。
電子部品50は、リードフレーム30の上面に実装されている。電子部品50は、例えば、配線31の内側接続端子32の上面に実装されている。電子部品50としては、例えば、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品や、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品を用いることができる。電子部品50としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の電子部品50は半導体チップである。半導体チップとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)チップやGPU(Graphics Processing Unit)チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、SRAM(Static Random Access Memory)チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。
本例の電子部品50(半導体チップ)は、回路形成面(ここでは、下面)に配設された複数の端子部51と、それら端子部51の下面に形成されたはんだ層52とを有している。電子部品50では、例えば、回路形成面とその回路形成面の反対側の背面(ここでは、上面)のうち回路形成面のみに端子部51が形成されている。すなわち、電子部品50の背面には、リードフレーム30,40と接続される端子部が形成されていない。
各端子部51としては、例えば、アルミニウム(Al)、Al合金、CuやCu合金などからなるパッドを用いることができる。各端子部51は、例えば、電子部品50の回路形成面に設けられた接続端子である。各端子部51は、リードフレーム30の上面に形成された金属層71の各々に対向するように設けられている。
はんだ層52としては、例えば、はんだバンプを用いることができる。はんだ層52の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
本例の電子部品50は、配線31の内側接続端子32にフリップチップ実装されている。例えば、電子部品50の回路形成面(ここでは、下面)に配設された端子部51が、はんだ層52を介して、内側接続端子32の接続部34の上面に形成された金属層71に接合されている。これにより、電子部品50は、端子部51とはんだ層52と金属層71とを介して、内側接続端子32(配線31)と電気的に接続されている。
(リードフレーム40の構造)
次に、図1及び図4に従って、リードフレーム40の構造について説明する。
図4に示すように、リードフレーム40は、複数の配線41を有している。複数の配線41は、例えば、同一平面上に形成されている。リードフレーム40には、そのリードフレーム40を厚さ方向に貫通して、複数の配線41を画定する開口部40Xが形成されている。なお、図4は、リードフレーム40及び絶縁樹脂60を上方から視た平面図であり、リードフレーム40上に形成された絶縁樹脂60が透視的に描かれている。
複数の配線41は、互いに離間して形成されている。複数の配線41は、例えば、電子部品装置10(基板20)の外周領域に形成されている。複数の配線41は、例えば、電子部品装置10の外周縁に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本例では、基板20の外形をなす各辺に沿って8つの配線41が所定の間隔を空けて設けられている。図1(a)に示すように、各配線41は、例えば、配線31と平面視で部分的に重なるように形成されている。
図4に示すように、一部の配線41は、例えば、内側接続端子42と、内側接続端子42よりも電子部品装置10の外周縁側に位置する外側接続端子43とを有している。配線41では、内側接続端子42と外側接続端子43とが連続して一体に形成されている。内側接続端子42は、例えば、直方体状に形成されている。外側接続端子43は、例えば、直方体状に形成されている。内側接続端子42の幅寸法は、例えば、外側接続端子43の幅寸法と同じ寸法に設定されている。なお、一部の配線41は、外側接続端子43のみを有している。すなわち、一部の配線41は、内側接続端子42を有していない。
図1(a)に示すように、外側接続端子43の厚さは、例えば、内側接続端子42の厚さよりも薄く形成されている。外側接続端子43の厚さは、例えば、内側接続端子42の厚さの0.3倍~0.7倍程度の厚さに設定することができる。外側接続端子43は、内側接続端子42の上面側から下方側(リードフレーム30側)に凹むように形成されている。これにより、各配線41の側面は、階段状に形成されている。本実施形態では、外側接続端子43の下面が内側接続端子42の下面と略面一に形成される一方で、外側接続端子43の上面が内側接続端子42の上面よりも下方側の位置に形成されている。外側接続端子43の上面は、例えば、絶縁樹脂60によって被覆されている。
外側接続端子43の電子部品装置10外周縁側の外側面43Aは、絶縁樹脂60の外側面60Aから露出されている。外側接続端子43の外側面43Aは、例えば、絶縁樹脂60の外側面60A及び外側接続端子33の外側面33Aと面一になるように形成されている。
内側接続端子42を有する各配線41は、例えば、電子部品90搭載用の配線である。例えば、配線41の内側接続端子42の上面が電子部品90の搭載面となる。各内側接続端子42は、例えば、電子部品90の端子部91とはんだ層92を介して電気的に接続される接続部44を有している。接続部44は、内側接続端子42の上面の一部によって構成されている。接続部44の上面には、金属層74が形成されている。各金属層74は、例えば、内側接続端子42の上面に部分的に形成されている。換言すると、内側接続端子42の上面のうち金属層74によって被覆された部分が接続部44になる。各金属層74は、例えば、電子部品90の端子部91に対応して形成されている。各金属層74は、例えば、平面視円形状や平面視矩形状に形成されている。各金属層74としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層などを用いることができる。各金属層74は、電子部品90と電気的に接続するための電子部品搭載用パッドとして機能する。
金属層74の上面は、絶縁樹脂60の上面から露出されている。金属層74の上面は、例えば、絶縁樹脂60の上面と面一になるように形成されている。内側接続端子42の上面及び側面は、絶縁樹脂60によって被覆されている。
各配線41の外側接続端子43は、例えば、はんだボール80を介してリードフレーム30と接続される接続部45を有している。接続部45は、外側接続端子43の下面の一部によって構成されている。接続部45の下面には、金属層75が形成されている。各金属層75は、例えば、外側接続端子43の下面に部分的に形成されている。換言すると、外側接続端子43の下面のうち金属層75によって被覆された部分が接続部45になる。各金属層75は、例えば、リードフレーム30の接続部35の上面に形成された金属層72に対応して形成されている。各金属層75は、金属層72の各々に対向するように設けられている。図4に示すように、複数の金属層75は、例えば、電子部品装置10(基板20)の外周縁に沿って形成されている。各金属層75は、例えば、平面視円形状に形成されている。各金属層75としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層などを用いることができる。各金属層75は、図1(a)に示したリードフレーム30と電気的に接続するための基板接続用パッドとして機能する。
図1(a)に示すように、各配線41は、接続部44(金属層74)の周囲を囲むように形成された酸化膜46を有している。酸化膜46は、接続部45(金属層75)の周囲を囲むように形成されている。酸化膜46は、例えば、接続部44の上面と接続部45の下面と外側接続端子43の外側面43Aを除いた配線41の表面全面に形成されている。詳述すると、酸化膜46は、接続部44を除いた配線41の上面全面に形成されている。酸化膜46は、外側接続端子43の外側面43Aを除いた配線41の側面全面に形成されている。酸化膜46は、接続部45の下面を除いた配線41の下面全面に形成されている。
酸化膜46は、例えば、酸化膜36と同様の酸化膜である。すなわち、酸化膜46は、例えば、水酸化物を含む酸化銅の皮膜である。酸化膜46は、例えば、約0.5μm以下の粒径を有する微細な針状結晶から構成されている。酸化膜46は、自然酸化膜ではなく、リードフレーム40に対して酸化処理を施して意図的に形成した酸化膜である。例えば、酸化膜46は、リードフレーム40に対して陽極酸化処理を施して形成された酸化膜である。
酸化膜46の表面は、例えば、粗化面である。酸化膜46の表面は、例えば、接続部44,45の表面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。酸化膜46の厚さは、例えば、0.1μm~0.2μm程度とすることができる。酸化膜46は、酸化膜36と同様に、はんだの濡れ広がりを抑制する機能を有している。
なお、接続部34の上面及び接続部35の下面には、酸化膜46が形成されていない。換言すると、接続部34の上面及び接続部35の下面は、酸化膜46から露出されている。外側接続端子43の外側面43Aには、酸化膜46が形成されていない。但し、外側接続端子43の外側面43Aには、酸化膜46とは別の酸化膜(例えば、自然酸化膜)が形成されている場合がある。この自然酸化膜は、例えば、水酸化物を含まない酸化膜である。
(リードフレーム30,40の接合形態)
リードフレーム40は、各配線41の下面がリードフレーム30の各配線31の上面と対向するように、リードフレーム30の上方に配置されている。リードフレーム40は、はんだボール80を介して、リードフレーム30に接合されている。
リードフレーム40の下面に形成された各金属層75上には、はんだボール80が接合されている。各はんだボール80は、リードフレーム30の上面に形成された各金属層72にも接合されている。すなわち、はんだボール80は、リードフレーム30とリードフレーム40との間に介在して設けられ、その一端が金属層72に接合され、他端が金属層75に接合されている。はんだボール80は、金属層72(リードフレーム30)と金属層75(リードフレーム40)とを電気的に接続する接続端子として機能するとともに、リードフレーム30とリードフレーム40との間の距離(離間距離)を規定値に保持するスペーサとして機能する。
はんだボール80は、例えば、球形状の銅コアボール81と、その銅コアボール81の周囲を覆うはんだ82とを有している。はんだボール80では、はんだ82が接合材として機能する。このため、はんだボール80は、はんだ82によって金属層72と接合されるとともに、はんだ82によって金属層75と接合されている。これにより、各配線31の外側接続端子33と各配線41の外側接続端子43とがはんだボール80を介して電気的に接続される。また、はんだボール80では、銅コアボール81がスペーサとして機能する。このため、銅コアボール81の厚さ(直径)により、リードフレーム30とリードフレーム40との間の空間の厚さが設定され、はんだボール80のピッチが設定される。このような銅コアボール81の厚さは、例えば、電子部品50の厚さよりも厚く設定されている。例えば、銅コアボール81の厚さは、端子部51の厚さとはんだ層52の厚さとを含む電子部品50の厚さよりも高く設定されている。例えば、銅コアボール81の厚さ(直径)は、100μm~800μm程度とすることができる。はんだ82の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
(絶縁樹脂60の構造)
次に、絶縁樹脂60の構造について説明する。
絶縁樹脂60は、リードフレーム30とリードフレーム40との間の空間、及びリードフレーム30,40と電子部品50との間の空間を充填するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、リードフレーム30,40にそれぞれ形成された開口部30X,40Xを充填するように形成されている。詳述すると、絶縁樹脂60は、各配線31間及び各配線41間を充填するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、電子部品50と端子部51とはんだ層52とを全体的に被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、はんだボール80を全体的に被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、リードフレーム30の内側接続端子32を全体的に被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、外側接続端子33の上面を被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、外側接続端子33の外側面33A及び下面33Bを露出するように形成されている。絶縁樹脂60は、例えば、リードフレーム40の内側接続端子42を全体的に被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、外側接続端子43の外側面43Aを除いて外側接続端子43を全体的に被覆するように形成されている。絶縁樹脂60は、外側接続端子43の外側面43Aと金属層74の上面とを露出するように形成されている。
絶縁樹脂60の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。絶縁樹脂60の下面から上面までの厚さは、例えば、0.3mm~1.5mm程度とすることができる。
(電子部品90の構造)
次に、電子部品90の構造について説明する。
図2に示すように、基板20のリードフレーム40の上面には、1つ又は複数(ここでは、11個)の電子部品90が実装されている。電子部品90は、例えば、配線41の上面に実装されている。電子部品90は、電子部品装置10(基板20)の平面視中央部に設けられた電子部品90Aと、電子部品90Aよりも電子部品装置10の外周側に設けられた電子部品90Bとを有している。電子部品90A,90Bとしては、例えば、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品や、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品を用いることができる。電子部品90A,90Bとしては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態では、電子部品90Aが半導体チップであり、電子部品90Bがチップコンデンサである。
電子部品90Aは、例えば、複数(ここでは、8つ)の配線41の上面に実装されている。本例の電子部品90Aは、電子部品装置10の外周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられた4つの配線41の上面と、それら4つの配線41と対向する4つの配線41の上面とに実装されている。電子部品90Aは、8つの配線41の間に形成された開口部40Xを跨がるように、8つの配線41の上面に実装されている。
図1(a)に示すように、本例の電子部品90A(半導体チップ)は、回路形成面(ここでは、下面)に配設された複数の端子部91と、それら端子部91の下面に形成されたはんだ層92とを有している。
各端子部91としては、例えば、Al、Al合金、CuやCu合金などからなるパッドを用いることができる。各端子部91は、例えば、電子部品90の回路形成面に設けられた接続端子である。各端子部91は、リードフレーム40の上面に形成された金属層74の各々に対向するように設けられている。
はんだ層92としては、例えば、はんだバンプを用いることができる。はんだ層92の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
本例の電子部品90Aは、配線41の内側接続端子42にフリップチップ実装されている。例えば、電子部品90Aの回路形成面(ここでは、下面)に配設された端子部91が、はんだ層92を介して、内側接続端子42の接続部44の上面に形成された金属層74に接合されている。これにより、電子部品90Aは、端子部91とはんだ層92と金属層74とを介して、内側接続端子42(配線41)と電気的に接続されている。ここで、電子部品90Aは、例えば、電子部品50の一部と平面視で重なるように形成されている。
図2に示すように、各電子部品90Bは、例えば、電子部品装置10の外周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられた2つの配線41の間に形成された開口部40Xを跨がるように、その開口部40Xの両側に形成された2つの配線41の上面に実装されている。各電子部品90Bは、配線41の上面に形成された金属層74(図4参照)上に実装されている。例えば、各電子部品90Bは、図示は省略するが、金属層74上にはんだ実装されている。各電子部品90Bは、例えば、その一部が電子部品50と平面視で重なるように形成されている。
(封止樹脂100の構造)
次に、封止樹脂100の構造について説明する。
図1(a)に示すように、封止樹脂100は、電子部品90を封止するように基板20の絶縁樹脂60の上面に形成されている。封止樹脂100は、例えば、電子部品90を全体的に被覆するように形成されている。封止樹脂100は、例えば、端子部91及びはんだ層92を含む電子部品90を全体的に被覆するように形成されている。封止樹脂100は、例えば、電子部品90の回路形成面、背面及び側面を被覆するように形成されている。
封止樹脂100の材料としては、例えば、熱硬化性樹脂を主成分とする非感光性の絶縁性樹脂を用いることができる。封止樹脂100の材料としては、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。封止樹脂100としては、例えば、モールド樹脂を用いることができる。
本実施形態において、リードフレーム30は第1リードフレームの一例、リードフレーム40は第2リードフレームの一例、電子部品50は第1電子部品の一例、酸化膜36は第1酸化膜の一例、酸化膜46は第2酸化膜の一例、絶縁樹脂60は絶縁樹脂の一例である。接続部35は第1接続部の一例、接続部45は第2接続部の一例、接続部34は第3接続部の一例、接続部44は第5接続部の一例である。はんだボール80は接続部材の一例、銅コアボール81はスペーサの一例、はんだ82ははんだの一例、電子部品90は第2電子部品の一例である。外側接続端子33の下面33Bは外部電極の一例である。
(適用例)
次に、図5に従って、電子部品装置10の実装形態の一例について説明する。
電子部品装置10は、例えば、マザーボード等の実装用の基板200に実装される。ここで、基板200の上面には、複数の配線層201が形成されている。電子部品装置10は、外側接続端子33がはんだ層202によって配線層201に接合されている。例えば、外側接続端子33の下面33Bに形成された金属層73は、はんだ層202により配線層201に接合されている。
配線層201の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。はんだ層202の材料としては、例えば、鉛フリーはんだを用いることができる。鉛フリーはんだとしては、例えば、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系のはんだを用いることができる。
(電子部品装置10の製造方法)
次に、電子部品装置10の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に電子部品装置10の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
まず、図6(a)に示す工程では、大判のリードフレーム30Aを準備する。リードフレーム30Aは、例えば、リードフレーム30が形成される個別領域A1がマトリクス状(ここでは、2×2)に複数個連設されている。なお、図6(a)に示した例では、リードフレーム30Aが4個の個別領域A1を有するが、個別領域A1の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A1に着目して説明を行う。
図6(a)に示すように、リードフレーム30Aの各個別領域A1には、平面視格子状に形成されたセクションバー37と、セクションバー37から個別領域A1の平面視中央部に向かって延在された櫛歯状の配線31とを画定する開口部30Xが形成されている。このとき、各個別領域A1に形成された配線31は、セクションバー37を介して、隣接する個別領域A1に形成された配線31と連結されている。なお、個別領域A1は、図1に示した電子部品装置10に相当する構造体が形成された後、最終的に一点鎖線で示した切断線に沿って切断されて個片化され、各々個別の電子部品装置10となる。すなわち、各個別領域A1において一点鎖線で囲まれた領域よりも外側の部分、つまりセクションバー37は、最終的に廃棄される部分である。なお、図面の簡略化のために、図6(a)、図8(a)及び図9(a)では、図中左上の1つの個別領域A1内のみに一点鎖線で切断線を示している。また、図6(a)は、図6(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
本例では、図6(b)に示すように、配線31の内側接続端子32の下面に凹部30Yが形成されている。すなわち、本例の内側接続端子32は下面側から薄化されている。以上説明した開口部30X及び凹部30Yは、例えば、以下に説明するエッチング加工により形成することができる。なお、図6(b)は、図6(a)に示した6b-6b断面における左上の1つの個別領域A1の断面構造を主に示した断面図である。また、これ以降の図7、図8(b)、図8(c)、図9(b)、図12~図16に示した断面図も同様の部分の断面構造を主に示している。
まず、図7(a)に示す工程では、平板状の金属板30Bを準備する。
次に、図7(b)に示す工程では、金属板30Bの上面に開口パターン120Xを有するレジスト層120を形成するとともに、金属板30Bの下面に開口パターン121Xを有するレジスト層121を形成する。開口パターン120Xは、開口部30X(図1(a)参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Bの上面をそれぞれ露出するように形成される。開口パターン121Xは、開口部30X(図1(a)参照)及び凹部30Y(図6(b)参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Bの下面を露出するように形成される。
レジスト層120,121の材料としては、例えば、感光性のドライフィルム又は液状のフォトレジスト(例えば、ノボラック系樹脂やアクリル系樹脂等のドライフィルムレジストや液状レジスト)等を用いることができる。例えば、感光性のドライフィルムを用いる場合には、金属板30Bの上面又は下面にドライフィルムを熱圧着によりラミネートし、そのドライフィルムをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてレジスト層120,121を形成する。なお、液状のフォトレジストを用いる場合にも、液状のフォトレジストを塗布後、同様の工程を経て、レジスト層120,121を形成することができる。
続いて、図7(c)に示す工程では、レジスト層120,121をエッチングマスクとして、金属板30Bを両面からウェットエッチングして開口部30X及び凹部30Yを形成する。詳述すると、レジスト層120の開口パターン120Xとレジスト層121の開口パターン121Xとが平面視で重なる部分では、開口パターン120X,121Xから露出された金属板30Bを両面からエッチング除去して開口部30Xを形成する。この開口部30Xの形成により、各個別領域A1に、セクションバー37と、内側接続端子32及び外側接続端子33を有する配線31とが画定される。また、本工程では、開口パターン121Xがレジスト層120と平面視で重なる部分では、開口パターン121Xから露出された金属板30Bを下面からエッチング(ハーフエッチング)し、金属板30Bを下面側から所要の深さまで除去して薄化する。これにより、金属板30Bに凹部30Yが形成され、各配線31の内側接続端子32が下面側から薄化される。なお、本工程で使用されるエッチング液は、金属板30Bの材料に応じて適宜選択することができる。例えば、金属板30Bとして銅板を用いる場合には、エッチング液として塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液を使用することができ、金属板30Bの両面からスプレーエッチングにて本工程を実施することができる。以上の製造工程により、金属板30Bから、各個別領域A1にセクションバー37及び配線31が形成されたリードフレーム30Aを得ることができる。
次いで、レジスト層120,121を例えばアルカリ性の剥離液(例えば、有機アミン系剥離液、苛性ソーダ、アセトン、エタノールなど)により除去する。これにより、図6(b)に示すように、開口部30X及び凹部30Yが形成されたリードフレーム30が各個別領域A1に形成される。以上の製造工程により、図6(a)及び図6(b)に示した構造体を製造することができる。
なお、本例では、開口部30X及び凹部30Yをエッチング加工により形成するようにしたが、例えば、プレス加工により開口部30X及び凹部30Yを形成することもできる。
次に、図8(a)及び図8(b)に示す工程では、配線31の内側接続端子32の上面に金属層71を形成するとともに、配線31の外側接続端子33の上面に金属層72を形成する。本例では、図8(b)に示すように、内側接続端子32の上面の一部(つまり、接続部34)に部分的に金属層71を形成するとともに、外側接続端子33の上面の一部(つまり、接続部35)に部分的に金属層72を形成する。金属層71,72は、例えば、リードフレーム30Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。例えば、金属層71,72の形成領域以外のリードフレーム30Aの表面全面を被覆するレジスト層を形成し、そのレジスト層をめっきマスクとした電解めっき法により、レジスト層から露出されるリードフレーム30A上に金属層71,72を形成する。また、スパージャ方式により金属層71,72を形成してもよい。本実施形態の金属層71,72の最表層は、Au層、Ag層やPd層などの貴金属めっき層によって構成されている。なお、図8(a)は、図8(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
続いて、図8(c)に示す工程では、金属層71,72の周囲を囲むリードフレーム30Aの表面に酸化膜36を形成する。酸化膜36は、例えば、陽極酸化法を用いて形成することができる。陽極酸化法は、例えば、図8(b)に示したリードフレーム30Aを陽極として電解液である陽極酸化処理液中に浸漬し、このリードフレーム30Aに対向配置される白金(Pt)等の電極を陰極として通電(パルス電圧を印加)する方法である。
陽極酸化法は、例えば、リードフレーム30Aが銅板である場合には、陽極酸化処理液の組成及び処理条件を以下のように設定して行うことができる。
陽極酸化処理液:
亜塩素酸ナトリウム(NaClO) 0~100g/L
水酸化ナトリウム(NaOH) 5~60g/L
リン酸三ナトリウム(NaPO) 0~200g/L
処理条件:
浴温 約50~80℃
処理時間 約1~20秒間
電流密度 約0.2~10A/dm
このような陽極酸化法により、リードフレーム30Aの表面全体に酸化膜36が形成される。但し、金属層71,72は、貴金属めっき層からなるため、陽極酸化されない。また、金属層71,72にそれぞれ被覆された接続部34,35の上面も陽極酸化されない。このため、酸化膜36は、金属層71,72(接続部34,35)の周囲を囲むように、接続部34,35を除いたリードフレーム30Aの表面全面に形成される。この酸化膜36は、水酸化物を含む銅酸化膜であり、針状結晶を有する陽極酸化膜である。このとき、陽極酸化法では、リードフレーム30Aの基材(ここでは、銅板)自体が陽極酸化されて酸化膜36が形成される。このため、例えば、酸化膜36の上面は、接続部34,35の上面と同一平面上に形成されている、又は接続部34,35の上面よりも下方側に凹んだ位置に形成されている。したがって、接続部34,35の上面に形成された金属層71,72は、酸化膜36の上面よりも上方側に突出して形成されている。また、陽極酸化法では、陽極酸化処理液の組成、電圧や処理時間などの処理条件を調整することにより、酸化膜36の厚さを調整することができる。すなわち、陽極酸化法では、酸化膜36の厚さを所望の厚さ、つまり0.1μm~0.2μmの範囲に容易に調整することができる。換言すると、陽極酸化法では、0.1μm~0.2μmの所望の厚さを有する酸化膜36を安定して形成することができる。
次いで、図9(a)及び図9(b)に示す工程では、電子部品50を準備する。図9(b)に示すように、電子部品50は、回路形成面(ここでは、下面)に形成された端子部51と、その端子部51の下面に形成されたはんだ層52とを有する。続いて、各個別領域A1の配線31の上面に電子部品50を実装する。例えば、各個別領域A1の配線31の上面に形成された金属層71上に、電子部品50の端子部51をフリップチップ接合する。具体的には、金属層71上に適宜フラックス(図示略)を塗布し、金属層71と端子部51とを位置合わせした後に、230℃~260℃程度の温度でリフロー処理を行ってはんだ層52を溶融させ、端子部51を金属層71に電気的に接続する。このように、電子部品50の端子部51が金属層71にはんだ層52によって接続される。このとき、金属層71の周囲には、その金属層71を囲むように酸化膜36が形成されている。このため、酸化膜36においてフラックスの活性が低下され、はんだ層52が酸化膜36上に濡れ広がることが抑制される。これにより、金属層71以外の部分へのはんだ層52の濡れ広がりを抑制できるため、例えば隣り合う配線31の金属層71に接続されたはんだ層52同士が接触することを抑制できる。
次に、図10(a)及び図10(b)に示す工程では、大判のリードフレーム40Aを準備する。リードフレーム40Aは、例えば、リードフレーム40が形成される個別領域A2がマトリクス状(ここでは、2×2)に複数個連設されている。なお、図10(a)に示した例では、リードフレーム40Aが4個の個別領域A2を有するが、個別領域A2の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A2に着目して説明を行う。
図10(a)に示すように、リードフレーム40Aの各個別領域A2には、平面視格子状に形成されたセクションバー47と、セクションバー47から個別領域A2の平面視中央部に向かって延在された櫛歯状の配線41とを画定する開口部40Xが形成されている。このとき、各個別領域A2に形成された配線41は、セクションバー47を介して、隣接する個別領域A2に形成された配線41と連結されている。各個別領域A2は、図6(a)に示したリードフレーム30Aの個別領域A1に対応して形成されている。各個別領域A2の平面形状は、各個別領域A1(図6(a)参照)の平面形状と同じ大きさに形成されている。各個別領域A2は、図1に示した電子部品装置10に相当する構造体が形成された後、最終的に一点鎖線で示した切断線に沿って切断されて個片化され、各々個別の電子部品装置10となる。このため、各個別領域A2において一点鎖線で囲まれた領域よりも外側の部分、つまりセクションバー47は、最終的に廃棄される部分である。図10(a)では、図面の簡略化のために、図中左上の1つの個別領域A2内のみに一点鎖線で切断線を示している。なお、図10(a)は、図10(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
本例では、図10(b)に示すように、配線41の外側接続端子43の上面に凹部40Yが形成されている。すなわち、本例の外側接続端子43は上面側から薄化されている。これら開口部40X及び凹部40Yは、図7(a)~図7(c)に示した工程と同様の工程を実施することによって形成することができる。なお、図10(b)は、図10(a)に示した10b-10b断面における左上の1つの個別領域A1の断面構造を主に示した断面図である。また、これ以降の図11(b),(c)、図12~図16に示した断面図も同様の部分の断面構造を主に示している。
次に、図11(a)及び図11(b)に示す工程では、配線41の内側接続端子42の上面に金属層74を形成するとともに、配線41の外側接続端子43の下面に金属層75を形成する。本例では、内側接続端子42の上面の一部(つまり、接続部44)に部分的に金属層74を形成するとともに、外側接続端子43の下面の一部(つまり、接続部45)に部分的に金属層75を形成する。金属層74,75は、例えば、リードフレーム40Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。例えば、金属層74,75の形成領域以外のリードフレーム40Aの表面全面を被覆するレジスト層を形成し、そのレジスト層をめっきマスクとした電解めっき法により、レジスト層から露出されるリードフレーム40A上に金属層74,75を形成する。また、スパージャ方式により金属層74,75を形成してもよい。本実施形態の金属層74,75の最表層は、Au層、Ag層やPd層などの貴金属めっき層によって構成されている。なお、図11(a)は、図11(b)に示した構造体を上方から視た平面図である。
続いて、図11(c)に示す工程では、金属層74,75の周囲を囲むリードフレーム40Aの表面に酸化膜46を形成する。酸化膜46は、例えば、酸化膜36と同様に、陽極酸化法を用いて形成することができる。陽極酸化法により、リードフレーム40Aの表面全体に酸化膜46が形成される。但し、金属層74,75は、貴金属めっき層からなるため、陽極酸化されない。また、金属層74に被覆された接続部44の上面と金属層75に被覆された接続部45の下面も陽極酸化されない。このため、酸化膜46は、金属層74,75(接続部44,45)の周囲を囲むように、接続部44,45を除いたリードフレーム40Aの表面全面に形成される。この酸化膜46は、水酸化物を含む銅酸化膜であり、針状結晶を有する陽極酸化膜である。このとき、陽極酸化法では、リードフレーム40Aの基材(ここでは、銅板)自体が陽極酸化されて酸化膜46が形成される。このため、酸化膜46の上面は、接続部44の上面と同一平面上に形成されている、又は接続部44の上面よりも下方側に凹んだ位置に形成されている。また、酸化膜46の下面は、接続部45の下面と同一平面上に形成されている、又は接続部45の下面よりも上方側に凹んだ位置に形成されている。したがって、接続部44の上面に形成された金属層74は、酸化膜46の上面よりも上方側に突出して形成されている。また、接続部45の下面に形成された金属層75は、酸化膜46の下面よりも下方側に突出して形成されている。なお、陽極酸化法では、0.1μm~0.2μmの所望の厚さを有する酸化膜46を安定して形成することができる。
次に、図12(a)に示す工程では、金属層75上に、はんだボール80を搭載(接合)する。例えば、金属層75上に、適宜フラックスを塗布した後、はんだボール80を搭載し、230℃~260℃程度の温度でリフロー処理を行って金属層75上にはんだボール80を固定する。このとき、金属層75の周囲には、その金属層75を囲むように酸化膜46が形成されている。このため、酸化膜46においてフラックスの活性が低下され、はんだボール80のはんだ82が酸化膜46上に濡れ広がることが抑制される。これにより、金属層75以外の部分へのはんだ82の濡れ広がりを抑制できるため、例えばはんだボール80同士が接触することを抑制できる。
続いて、図12(b)に示す工程では、リードフレーム30Aの上方に、リードフレーム40Aを配置する。このとき、個別領域A1,A2が互いに平面視で重なるように、リードフレーム30A,40Aを配置する。すなわち、個別領域A1,A2が上下に整列するように、リードフレーム30A,40Aを配置する。具体的には、リードフレーム30Aの上面に形成された金属層72と、リードフレーム40Aの下面に形成された金属層75とが対向するように、リードフレーム30A,40Aを配置する。
次いで、図13(a)に示す工程では、金属層72の上面に、はんだボール80を接合する。例えば、金属層72の上面に、適宜フラックスを塗布した後に、図13(a)に示すように、リードフレーム40Aを、はんだボール80を間に挟んだ状態で、リードフレーム30A上に配置する。このように重ね合わされたリードフレーム30A,40Aを230℃~260℃程度の温度で加熱しつつ加圧して接合を行う。これにより、はんだボール80のはんだ82が溶融し、はんだボール80が金属層72に接合される。このとき、金属層72の周囲には、その金属層72を囲むように酸化膜36が形成されている。このため、酸化膜36においてフラックスの活性が低下され、はんだボール80のはんだ82が酸化膜36上に濡れ広がることが抑制される。これにより、金属層72以外の部分へのはんだ82の濡れ広がりを抑制できるため、例えばはんだボール80同士が接触することを抑制できる。本工程により、はんだボール80を介してリードフレーム40Aがリードフレーム30Aに固定されるとともに、はんだボール80を介して金属層72と金属層75とが電気的に接続される。なお、本工程では、リードフレーム40Aをリードフレーム30Aに対して押圧しながらリフローが行われるが、はんだボール80の銅コアボール81がスペーサとして機能するため、リードフレーム30Aとリードフレーム40Aとの間の間隔が所定の距離に維持される。
次に、図13(b)に示す工程では、リードフレーム30Aとリードフレーム40Aと電子部品50との間を充填する絶縁樹脂60を形成する。絶縁樹脂60は、開口部30X,40X及び凹部30Y,40Yを充填し、電子部品50を全体的に被覆するように形成される。また、絶縁樹脂60は、例えば、リードフレーム30Aの外側接続端子33の下面33B及び金属層74の上面を露出するように形成される。絶縁樹脂60は、例えば、樹脂モールド成形法により形成することができる。例えば、絶縁樹脂60の材料として熱硬化性を有したモールド樹脂を用いる場合には、図13(a)に示した構造体を金型内に収容し、その金型内に、圧力(例えば、5~10MPa)を印加して流動化したモールド樹脂を導入する。その後、モールド樹脂を180℃程度の温度で加熱して硬化させることにより、絶縁樹脂60を形成する。そして、所要の封止処理を終えると、絶縁樹脂60で覆われた構造体を上記金型から取り出す。なお、モールド樹脂を充填する方法としては、例えば、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法やインジェクションモールド法などの方法を用いることができる。
次に、図14(a)に示す工程では、絶縁樹脂60から露出する外側接続端子33の下面33Bに形成された酸化膜36を除去する。これにより、外側接続端子33の下面33Bが外部に露出される。酸化膜36の除去は、酸処理又はアルカリ処理によって行うことができる。
続いて、図14(b)に示す工程では、絶縁樹脂60から露出された外側接続端子33の下面に金属層73を形成する。金属層73は、例えば、リードフレーム30A,40Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。
以上の製造工程により、各個別領域A1,A2に基板20に相当する構造体を製造することができる。
次いで、図15(a)に示す工程では、各個別領域A2の配線41の上面に電子部品90を実装する。例えば、配線41の内側接続端子42の上面に形成された金属層74上に、電子部品90を実装する。例えば、配線41の内側接続端子42の上面に形成された金属層74上に、電子部品90Aの端子部91をフリップチップ接合する。具体的には、金属層74上に適宜フラックス(図示略)を塗布し、金属層74と端子部91とを位置合わせした後に、230℃~260℃程度の温度でリフロー処理を行ってはんだ層92を溶融させ、端子部91を金属層74に電気的に接続する。
次に、図15(b)に示す工程では、絶縁樹脂60の上面に、複数の電子部品90を封止する封止樹脂100を形成する。封止樹脂100は、例えば、端子部91及びはんだ層92を含む電子部品90を全体的に被覆するように形成される。封止樹脂100は、例えば、絶縁樹脂60と同様に、樹脂モールド成形法により形成することができる。
以上の製造工程により、各個別領域A1,A2に電子部品装置10に相当する構造体を製造することができる。
次いで、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における金属層73、セクションバー37,47、絶縁樹脂60及び封止樹脂100を切断し、個別の電子部品装置10に個片化する。本工程により、図16に示すように、切断面である、金属層73の外側面と外側接続端子33の外側面33Aと絶縁樹脂60の外側面60Aと外側接続端子43の外側面43Aと封止樹脂100の外側面とが略面一に形成される。
以上の製造工程により、複数の電子部品装置10を一括して製造することができる。なお、個片化後の電子部品装置10は、天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(1)電子部品装置10は、リードフレーム30と、リードフレーム30上に設けられたリードフレーム40と、リードフレーム30とリードフレーム40との間に設けられた電子部品50と、を有する。電子部品装置10は、リードフレーム30とリードフレーム40との間に設けられたはんだボール80と、リードフレーム30とリードフレーム40との間に充填され、電子部品50とはんだボール80とを被覆する絶縁樹脂60と、を有する。リードフレーム30の表面に酸化膜36が設けられ、リードフレーム40の表面に酸化膜46が設けられている。はんだボール80の厚さが、電子部品50の厚さよりも厚く形成されている。はんだボール80により、リードフレーム30とリードフレーム40とが電気的に接続されている。
この構成によれば、例えばはんだ82を有するはんだボール80によってリードフレーム30とリードフレーム40とが接続される場合に、リードフレーム30,40の表面にそれぞれ設けられた酸化膜36,46によって、フラックスの活性を低下させることができる。これにより、はんだ82が酸化膜36,46上に濡れ広がることを抑制できるため、例えば接続部35,45以外の部分にはんだ82が濡れ広がることを抑制できる。この結果、隣り合うはんだボール80同士が接触することを抑制できる。
(2)また、はんだボール80の厚さが、リードフレーム30,40の間に配置される電子部品50の厚さよりも厚く設定されている。このはんだボール80によって、リードフレーム30とリードフレーム40との間の離間距離を、電子部品50の厚さよりも長い距離に保持することができる。これにより、リードフレーム30とリードフレーム40との間に電子部品50を好適に内蔵させることができる。
(3)はんだボール80と電気的に接続される外側接続端子33の接続部35の周囲に酸化膜36が形成されている。はんだボール80と電気的に接続される外側接続端子43の接続部45の周囲に酸化膜46が形成されている。はんだボール80は、スペーサとして機能する銅コアボール81とはんだ82とを有している。銅コアボール81は、はんだ82によって接続部35と接続部45とに接合されている。
この構成によれば、接続部35,45にはんだボール80を接続する場合に、接続部35,45の周囲にそれぞれ形成された酸化膜36,46によって、フラックスの活性を低下させることができる。これにより、はんだボール80のはんだ82が酸化膜36,46上に濡れ広がることを抑制できるため、接続部35,45以外の部分にはんだ層52が濡れ広がることを抑制できる。この結果、隣り合うはんだボール80同士が接触することを抑制できる。
(4)また、表面が平坦(平板状)なリードフレーム30A,40Aにはんだボール80を搭載すると、リフロー時に溶融したはんだ82の濡れ広がりによりはんだボール80が流され、はんだボール80の搭載位置にずれが生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、接続部35,45の周囲に酸化膜36,46が設けられる。これら酸化膜36,46によってはんだ82の濡れ広がりを抑制できるため、はんだボール80が流されることを抑制できる。これにより、はんだボール80の搭載位置精度を向上できる。この結果、電子部品装置10の組み立て精度を向上できる。
(5)リードフレーム30の内側接続端子32は、電子部品50と電気的に接続される接続部34と、接続部34の周囲を囲むように形成された酸化膜36とを有する。この構成によれば、例えば電子部品50がはんだ層52によって接続部34に接続される場合に、接続部34の周囲に形成された酸化膜36によって、フラックスの活性を低下させることができる。これにより、はんだ層52が酸化膜36上に濡れ広がることを抑制できるため、接続部34以外の部分にはんだ層52が濡れ広がることを抑制できる。この結果、隣り合う接続部34に接続されたはんだ層52同士が接触することを抑制できる。
(6)酸化膜36,46を陽極酸化法により形成した。これにより、リードフレーム30,40の表面に、所望の厚さ(ここでは、0.1μm~0.2μm)を有する酸化膜36,46を安定して形成することができる。
(7)リードフレーム40の内側接続端子42の接続部44上に実装された電子部品90を、リードフレーム30,40間に内蔵した電子部品50と平面視で部分的に重なるように設けた。これにより、複数の電子部品50,90を平面視で部分的に重ねた状態でリードフレーム30,40に実装することができる。このため、リードフレーム上に複数の電子部品を横並びに実装する場合に比べて、電子部品装置10の平面形状を小型化することができる。
(8)リードフレーム30とリードフレーム40とを個別に製造することが可能である。このため、リードフレーム30,40の材料を個々に選択することができ、広い用途に対応することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態における内側接続端子32の幅寸法を、外側接続端子33の幅寸法よりも小さく形成してもよい。これにより、隣接する配線31同士において、内側接続端子32同士のピッチを、外側接続端子33同士のピッチよりも狭くすることができる。この結果、より狭ピッチの端子部51を有する電子部品50を内側接続端子32に搭載することができる。
・上記実施形態における内側接続端子42の幅寸法を、外側接続端子43の幅寸法よりも小さく形成してもよい。これにより、隣接する配線41同士において、内側接続端子42同士のピッチを、外側接続端子43同士のピッチよりも狭くすることができる。この結果、より狭ピッチの端子部91を有する電子部品90を内側接続端子42に搭載することができる。
・上記実施形態における製造方法に特に限定されない。例えば個片化するタイミングを適宜変更してもよい。
例えば図17(a)に示すように、まず、図6~図14に示した工程を実施することにより、各個別領域A1,A2に基板20が形成された構造体を製造する。
次に、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における金属層73、セクションバー37,47及び絶縁樹脂60を切断する。これにより、図17(b)に示すように、個別の基板20に個片化する。すなわち、本変更例では、基板20に電子部品90(図1(a)参照)を実装する前に、基板20を個片化する。その後、個片化された基板20に電子部品90を実装するようにしてもよい。
なお、図17(b)に示した個片化された基板20を本発明の電子部品装置としてもよい。
・図18に示すように、図1(a)に示した金属層71,72は、それら金属層71,72を構成する金属、例えば金属層71,72がAu層である場合にはAuが、はんだ層52及びはんだ82にそれぞれ拡散して消失する場合がある。同様に、図1(a)に示した金属層74,75は、それら金属層74,75を構成する金属(例えば、Au)が、はんだ層92及びはんだ82にそれぞれ拡散して消失する場合がある。この場合には、リードフレーム30の接続部34上にはんだ層52が直接接合され、リードフレーム30の接続部35上にはんだ82が直接接合される。また、リードフレーム40の接続部44上にはんだ層92が直接接合され、リードフレーム40の接続部45上にはんだ82が直接接合される。
・図19に示すように、接続部34,35,44,45の構造を変更してもよい。本変更例の接続部34,35の上面は、酸化膜36の上面よりも下方に凹んだ位置に形成されている。本変更例の接続部44の上面は、酸化膜46の上面よりも下方に凹んだ位置に形成されている。本変更例の接続部45の下面は、酸化膜46の下面よりも上方に凹んだ位置に形成されている。このような接続部34,35,44,45の形成方法の一例について以下に説明する。
まず、リードフレーム30A,40Aの表面に貴金属めっき層である金属層71,72,74,75を設けない状態において、リードフレーム30A,40Aの表面全体に陽極酸化処理による酸化膜36,46を形成する。続いて、レーザ加工により接続部34,35,44,45に対応する部分の酸化膜36,46を除去し、酸化膜36,46から接続部34,35,44,45を露出させる。これにより、酸化膜36の表面と接続部34,35の表面との間に段差が形成されるとともに、酸化膜46の表面と接続部44,45との間に段差が形成される。このとき、リードフレーム30の基材(例えば、Cu材)の表面自体が接続部34,35となり、リードフレーム40の基材(例えば、Cu材)の表面自体が接続部44,45となる。その後、図12~図16に示した工程と同様の工程を実施することにより、図19に示した電子部品装置10を得ることができる。
本変更例では、貴金属めっき層である金属層71,72,74,75が不要となるため、電解めっき工程を省略できるとともに、貴金属の使用を省略することができる。これにより、電子部品装置10の製造コストを低減することができる。
・上記実施形態の電子部品装置10の製造方法において、図13の後の工程を以下に説明する工程に変更してもよい。
図20(a)に示す工程では、図6~図13に示した工程を実施して得られた構造体に対して、ダイシングソー等により、リードフレーム30Aに所定の深さの溝部30Zを形成する。溝部30Zは、リードフレーム30Aの下面側から形成される。溝部30Zは、例えば、各個別領域A1の切断線(図中の一点鎖線参照)からその内側の部分に、電子部品装置10となる領域の外周を囲むように形成される。すなわち、溝部30Zは、リードフレーム30A,40Aの切断領域(図中の一点鎖線で囲まれた領域)に形成されるとともに、その切断領域の外周を囲むように切断領域より個別領域A1の内側の部分に形成される。溝部30Zは、切断領域よりも幅が広く形成される。溝部30Zの深さは、例えば、リードフレーム30Aにおいて、セクションバー37と配線31とが分離しない程度の深さに設定される。これにより、後工程の電解めっき工程の際に、リードフレーム30A(セクションバー37及び配線31)を給電層として利用することができる。このような溝部30Zの形成により、外側接続端子33の外側面33Cが外部に露出される。
続いて、絶縁樹脂60から露出する外側接続端子33の下面33Bに形成された酸化膜36を除去する。これにより、図20(a)に示すように、外側接続端子33の下面33Bが外部に露出される。本工程により、めっき処理前の被めっき面のクリーニングを行うこともできる。なお、例えば次工程の電解めっき工程に支障がない場合には、溝部30Zの形成前に酸化膜36を除去するようにしてもよい。
次いで、図20(b)に示す工程では、絶縁樹脂60から露出されたリードフレーム30Aの表面に金属層73を形成する。金属層73は、外側接続端子33の下面33Bに形成されるとともに、溝部30Zの内面を構成するリードフレーム30Aの表面に形成される。このため、外側接続端子33の外側面33Cにも金属層73が形成される。なお、金属層73は、例えば、リードフレーム30Aを給電層に利用する電解めっき法により形成することができる。
次に、図21(a)に示す工程では、図15(a)に示した工程と同様に、各個別領域A2の配線41の上面に電子部品90を実装する。
続いて、図21(b)に示す工程では、図15(b)に示した工程と同様に、絶縁樹脂60の上面に、複数の電子部品90を封止する封止樹脂100を形成する。
次いで、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における金属層73、セクションバー37,47、絶縁樹脂60及び封止樹脂100を切断し、個別の電子部品装置10に個片化する。本工程により、図22に示すように、外側接続端子33の外側面33Cに金属層73が形成された電子部品装置10を得ることができる。
次に、図23に従って、図22に示した電子部品装置10の実装形態の一例について説明する。
電子部品装置10は、例えば、複数の配線層201を有する基板200に実装される。電子部品装置10は、外側接続端子33がはんだ層202によって配線層201に接合されている。例えば、外側接続端子33の下面33B及び外側面33Cに形成された金属層73は、はんだ層202により配線層201に接合されている。このとき、金属層73の材料としては、はんだに対する濡れ性がリードフレーム30よりも高い金属材料が用いられる。このため、外側接続端子33の外側面33Cに金属層73が形成されていると、電子部品装置10を基板200に実装した際に、はんだ層202のはんだが外側接続端子33の外側面33Cを覆う金属層73にも這い上がり、はんだのメニスカスが形成される。これにより、金属層73とはんだ層202とが立体的に接合され、好適なフィレットを有するはんだ層202が形成される。このため、外側接続端子33とはんだ層202との接合面積を増加させることができ、外側接続端子33とはんだ層202との相互の接合強度を向上させることができる。この結果、電子部品装置10の実装信頼性を向上させることができる。
・図24に示すように、電子部品50とリードフレーム30との接続構造を変更してもよい。具体的には、はんだバンプからなるはんだ層52に代えて、電子部品50の端子部51の下面に形成された金属柱53と、金属柱53の下面に形成されたはんだ層54とを有する構造を採用するようにしてもよい。金属柱53は、例えば、端子部51の下面から下方に延びるように柱状に形成されている。金属柱53は、例えば、円柱状や角柱状に形成されている。金属柱53の材料としては、例えば、CuやCu合金を用いることができる。はんだ層54としては、例えば、はんだめっきを用いることができる。はんだ層54の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
この構成によれば、金属柱53によって電子部品50とリードフレーム30との間隔を確保できるため、はんだ層54の体積(つまり、はんだの量)を、図1に示したはんだ層52よりも少なくできる。これにより、電子部品50をリードフレーム30に搭載する際に、はんだの流れ出しをより抑制することができる。
・図24に示すように、電子部品90とリードフレーム40との接続構造を変更してもよい。具体的には、はんだバンプからなるはんだ層92に代えて、電子部品90の端子部91の下面に形成された金属柱93と、金属柱93の下面に形成されたはんだ層94とを有する構造を採用するようにしてもよい。金属柱93は、例えば、端子部91の下面から下方に延びるように柱状に形成されている。金属柱93は、例えば、円柱状や角柱状に形成されている。金属柱93の材料としては、例えば、CuやCu合金を用いることができる。はんだ層94としては、例えば、はんだめっきを用いることができる。はんだ層94の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
この構成によれば、金属柱93によって電子部品90とリードフレーム40との間隔を確保できるため、はんだ層94の体積(つまり、はんだの量)を、図1に示したはんだ層92よりも少なくできる。これにより、電子部品90をリードフレーム40に搭載する際に、はんだの流れ出しをより抑制することができる。
・図25に示すように、図1(a)に示した封止樹脂100を省略してもよい。例えば、基板20に実装される電子部品90の全てがチップキャパシタやチップインダクタ等の封止の不要な電子部品である場合には、封止樹脂100を省略することができる。図25に示した電子部品90は、直方体状のキャパシタ本体95と、そのキャパシタ本体95の長手方向の両端に形成された2つの端子部96とを有するチップキャパシタである。この電子部品90は、配線41の内側接続端子42の上面に形成された金属層74上に実装されている。電子部品90は、例えば、導電性を有する接合材97を介して金属層74に接合されている。例えば、電子部品90の端子部96は、接合材97を介して金属層74と電気的に接続されている。
接合材97としては、例えば、はんだ、銀ペースト等の導電性ペーストや金属ろう材を用いることができる。はんだの材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
なお、電子部品90として半導体チップを用いる場合であっても、電子部品90とリードフレーム40との接続信頼性等を確保できる場合には、封止樹脂100を省略してもよい。
・図26に示すように、図1(a)に示した封止樹脂100の代わりに、基板20と電子部品90との間の隙間を充填するアンダーフィル樹脂101を形成するようにしてもよい。アンダーフィル樹脂101の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
・図26に示した電子部品装置10に対して更に封止樹脂100を設けるようにしてもよい。
・上記実施形態のコア付きのはんだボール80の導電性コアボールとして銅コアボール81を用いるようにした。これに限らず、銅コアボール81の代わりに、例えば金やニッケル等の銅以外の金属により形成した導電性コアボールを用いるようにしてもよいし、樹脂により形成した樹脂コアボールを用いるようにしてもよい。あるいは、コア付きのはんだボール80の代わりに、導電性コアボールや樹脂コアボールなどのコアボールを省略したはんだボールを用いるようにしてもよい。
・上記実施形態では、リードフレーム30とリードフレーム40を接続する接続部材としてはんだボール80に具体化したが、これに限定されない。例えば、接続部材として金属柱に具体化してもよい。
例えば図27に示すように、リードフレーム30の上面に形成された金属層72と、リードフレーム40の下面に形成された金属層75とを、接続部材85により接続してもよい。接続部材85は、例えば、金属柱86と、金属柱86の下面に形成されたはんだ層87と、金属柱86の上面に形成されたはんだ層88とを有している。はんだ層87は、金属層72に接合されるとともに、金属柱86に接合されている。はんだ層88は、金属層75に接合されるとともに、金属柱86に接合されている。金属柱86は、例えば、円柱状や角柱状に形成されている。金属柱86は、例えば、リードフレーム30,40の積層方向に延びる厚さ寸法が、その積層方向と断面視において直交する平面方向に延びる幅寸法よりも大きくなるように形成されている。すなわち、金属柱86は、平面方向よりも積層方向に延びるように形成されている。これにより、リードフレーム30とリードフレーム40との間の離間距離を容易に広く確保することができる。本変更例では、金属柱86が、リードフレーム30とリードフレーム40との間の離間距離を規定値に保持するスペーサとして機能する。
金属柱86の材料としては、例えば、CuやCu合金を用いることができる。はんだ層87,88の材料としては、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
・図27に示した変更例において、接続部材85を、金属柱86の表面全面(つまり、上面全面、下面全面及び側面全面)がはんだ層で覆われた構造に変更してもよい。この場合には、例えば、バレルめっきにより金属柱86の表面全面にはんだ層を形成することができる。はんだ層の厚さは、例えば、5μm程度とすることができる。
・図27に示した変更例において、はんだ層87,88の代わりに、銀ペーストや金属ろう材などの導電性を有する接合材を用いるようにしてもよい。
・図27に示した変更例において、はんだ層87,88を省略し、金属層72と金属柱86とを拡散接合により接合し、金属層75と金属柱86とを拡散接合により接合してもよい。ここで、拡散接合とは、接合する金属材料同士を密着させ、真空や不活性ガス等の雰囲気中で、加圧・加熱することで金属材料同士の接合面に生じる原子の拡散を利用して金属材料同士を原子レベルで接合する技術である。
・図28に示すように、図1(a)に示したはんだボール80の代わりに、リードフレーム40に接続端子48を形成するようにしてもよい。接続端子48は、例えば、外側接続端子43の下面から下方側(リードフレーム30側)に向かって突出して延びる柱状に形成されている。接続端子48は、例えば、円柱状や角柱状に形成されている。接続端子48は、例えば、リードフレーム30,40の積層方向に延びる厚さ寸法が、その積層方向と断面視において直交する平面方向に延びる幅寸法よりも大きくなるように形成されている。すなわち、接続端子48は、平面方向よりも積層方向に延びるように形成されている。接続端子48は、例えば、金属板のハーフエッチングにより形成することができる。接続端子48の下面には、金属層76が形成されている。金属層76は、例えば、酸化膜46の下面を含む接続端子48の下面全面を被覆するように形成されている。金属層76は、例えば、はんだ層89を介して金属層72と電気的に接続されている。本変更例では、接続端子48が、リードフレーム30とリードフレーム40との間の離間距離を規定値に保持するスペーサとして機能する。
金属層76の例としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層を挙げることができる。はんだ層89としては、例えば、はんだバンプ、はんだペーストやはんだめっきを用いることができる。はんだ層89の材料としては、例えば、Pbを含む合金、SnとAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
この構成によれば、リードフレーム40自体に形成した接続端子48によって、リードフレーム30とリードフレーム40との間の離間距離を広く確保することができる。これにより、はんだボール80(図1(a)参照)を省略することができる。
・上記実施形態では、電子部品50をリードフレーム30の上面に実装するようにしたが、これに限定されない。
例えば図29に示すように、電子部品50をリードフレーム40の下面に実装するようにしてもよい。この場合には、リードフレーム40の上下両面に複数の電子部品50,90が実装される。この場合のリードフレーム40は、接続部44,45に加えて、電子部品50の端子部51とはんだ層52を介して電気的に接続される接続部49を有している。接続部49は、各配線41の下面の一部によって構成されている。接続部49の下面には、金属層71が形成されている。各金属層71は、例えば、配線41の下面に部分的に形成されている。換言すると、配線41の下面のうち金属層71によって被覆された部分が接続部49になる。各金属層71は、例えば、電子部品50の端子部51に対応して形成されている。酸化膜46は、接続部49(金属層71)の周囲を囲むように形成されている。本変更例のリードフレーム30では、接続部34の形成が省略されている。
電子部品50は、リードフレーム40の下面に実装されている。電子部品50は、例えば、配線41の外側接続端子43に設けられた接続部49の下面に実装されている。本変更例の電子部品50は、配線41の接続部49にフリップチップ実装されている。例えば、電子部品50の回路形成面(ここでは、上面)に配設された端子部51が、はんだ層52を介して、接続部49の下面に形成された金属層71に接合されている。これにより、電子部品50は、端子部51とはんだ層52と金属層71とを介して、配線41と電気的に接続されている。
なお、電子部品50では、例えば、回路形成面とその回路形成面の反対側の背面(ここでは、下面)のうち回路形成面のみに端子部51が形成されている。すなわち、電子部品50の背面には、リードフレーム30,40と接続される端子部が形成されていない。
本変更例において、接続部49は第4接続部の一例である。
・図30に示すように、リードフレーム40に、放熱板110を設けるようにしてもよい。すなわち、本変更例のリードフレーム40は、複数の配線41と、それら複数の配線41と離間して設けられた放熱板110とを有している。
放熱板110は、例えば、複数の配線41と同一平面上に形成されている。放熱板110は、例えば、複数の配線41よりも基板20内周側に設けられている。放熱板110は、例えば、電子部品50と平面視で重なる位置に形成されている。放熱板110は、例えば、平面視矩形状に形成されている。放熱板110の平面形状は、例えば、電子部品50の平面形状と同程度の大きさに形成されている。放熱板110は、その放熱板110の上面を除いた表面全面に形成された酸化膜46を有している。
放熱板110は、例えば、電子部品50に熱的に接続されている。放熱板110の下面(具体的には、酸化膜46の下面)は、例えば、接着層111を介して電子部品50の背面(ここでは、上面)に接合されている。接着層111としては、例えば、エポキシ系、ポリイミド系やシリコーン系などの熱硬化性の接着剤や、熱伝導部材(TIM:Thermal Interface Material)を用いることができる。熱伝導部材の材料としては、インジウム(In)、銀等の軟質金属、シリコーンゲル、又は金属フィラー、グラファイト等を含有した有機系の樹脂バインダー等を用いることができる。接着層111は、例えば、電子部品50と放熱板110とを接着する機能と、電子部品50と放熱板110とを熱的に接続する機能とを有している。なお、接着層111の厚さは、例えば、20~50μm程度とすることができる。
放熱板110の上面は、例えば、絶縁樹脂60の上面から露出されている。放熱板110の上面には、金属層77が形成されている。金属層77は、例えば、酸化膜46の上面を含む放熱板110の上面全面を被覆するように形成されている。金属層77の上面は、絶縁樹脂60の上面から露出されている。金属層77の上面は、例えば、絶縁樹脂60の上面と面一になるように形成されている。なお、金属層77の例としては、Ag層、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、Ni層/Ag層を挙げることができる。
本変更例では、配線41の内側接続端子42の上面に形成された金属層74上に、キャパシタ本体95と端子部96とを有するチップキャパシタからなる電子部品90が実装されている。
この構成によれば、放熱板110を設けたことにより、電子部品50で発生する熱を効率良く放熱することができる。また、放熱板110を設けたことにより、電子部品50の上下両面にリードフレーム30,40を配置することができる。このため、電子部品装置10を反りに強い構造とすることができる。したがって、電子部品装置10に反りが発生することを好適に抑制できる。
・図30に示した変更例において、放熱板110の上面に、酸化膜46を残した状態としてもよい。この場合には、放熱板110の上面に金属層77が形成されない。
・上記実施形態において、外側接続端子33の外側面33Aと下面33Bとを連続して被覆するように金属層73を形成するようにしてもよい。
・上記実施形態における基板20の構造は特に限定されない。例えば、上記実施形態では、2層のリードフレーム30,40を積層するようにしたが、3層以上の金属板を積層するようにしてもよい。また、配線31,41の配置や平面形状などは様々に変形・変更することが可能である。
・上記実施形態及び上記各変更例では、金属層71~77を電解めっき法により形成するようにした。これに限らず、例えば、金属層71~77を無電解めっき法により形成するようにしてもよい。
・上記実施形態の基板20に内蔵する電子部品50の数は特に限定されない。例えば、リードフレーム30の上面に2つ以上の電子部品50を実装するようにしてもよい。また、リードフレーム30に1つ又は複数の電子部品50を実装するとともに、リードフレーム40に1つ又は複数の電子部品50を実装するようにしてもよい。また、基板20に内蔵する電子部品は1種類に限らず、複数種類の電子部品を内蔵するようにしてもよい。
・上記実施形態のリードフレーム40の上面に実装する電子部品90の数は特に限定されない。例えば、リードフレーム40の上面に1つの電子部品90を実装するようにしてもよい。
・上記実施形態における電子部品50,90の実装の形態は、様々に変形・変更することが可能である。電子部品50,90の実装の形態としては、例えば、フリップチップ実装、ワイヤボンディング実装、はんだ実装又はこれらを組み合わせた形態が挙げられる。
・上記実施形態では、多数個取りの製造方法に具体化したが、単数個取り(一個取り)の製造方法に具体化してもよい。
10 電子部品装置
20 基板
30,30A リードフレーム
31 配線
32 内側接続端子
33 外側接続端子
34 接続部
35 接続部
36 酸化膜
40,40A リードフレーム
41 配線
42 内側接続端子
43 外側接続端子
44 接続部
45 接続部
46 酸化膜
49 接続部
50 電子部品
51 端子部
52 はんだ層
53 金属柱
54 はんだ層
60 絶縁樹脂
71~77 金属層
80 はんだボール
81 銅コアボール
82 はんだ
85 接続部材
86 金属柱
87,88 はんだ層
90,90A,90B 電子部品
91 端子部
92 はんだ層
93 金属柱
94 はんだ層
97 接合材
100 封止樹脂

Claims (18)

  1. 第1リードフレームと、
    前記第1リードフレーム上に設けられた第2リードフレームと、
    前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に設けられた第1電子部品と、
    前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に設けられた接続部材と、
    前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に充填され、前記第1電子部品と前記接続部材とを被覆する絶縁樹脂と、を有し、
    前記第1リードフレームの表面には、第1酸化膜と、前記第1酸化膜から露出する第1接続部とが設けられており、
    前記第2リードフレームの表面には、第2酸化膜と、前記第2酸化膜から露出する第2接続部とが設けられており、
    前記第1接続部の表面粗度は、前記第1酸化膜の表面粗度よりも小さく、
    前記第2接続部の表面粗度は、前記第2酸化膜の表面粗度よりも小さく、
    前記接続部材は、はんだを有し、
    前記接続部材の厚さが、前記第1電子部品の厚さよりも厚く形成されており、
    前記接続部材により、前記第1接続部と前記第2接続部とが電気的に接続されている電子部品装置。
  2. 前記第1接続部上に設けられた第1金属層と、
    前記第2接続部上に設けられた第2金属層と、を有し、
    前記第1金属層により被覆された部分の前記第1接続部の表面粗度は、前記第1酸化膜の表面粗度よりも小さく、
    前記第2金属層により被覆された部分の前記第2接続部の表面粗度は、前記第2酸化膜の表面粗度よりも小さい請求項1に記載の電子部品装置。
  3. 前記接続部材は、前記第1金属層と前記第2金属層とに接合されている請求項2に記載の電子部品装置。
  4. 前記接続部材は、スペーサと、前記はんだとを有し、
    前記スペーサは、前記はんだによって前記第1接続部と前記第2接続部とに接合されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  5. 前記スペーサは、コアボールである請求項に記載の電子部品装置。
  6. 前記スペーサは、金属柱である請求項に記載の電子部品装置。
  7. 前記第1リードフレームの表面には、前記第1酸化膜から露出する第3接続部が設けられており、
    前記第1電子部品は、前記第3接続部に電気的に接続されている請求項1から請求項のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  8. 前記第2リードフレームの表面には、前記第2酸化膜から露出する第4接続部が設けられており、
    前記第1電子部品は、前記第4接続部に電気的に接続されている請求項1から請求項のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  9. 前記第2リードフレームの上面には、前記絶縁樹脂及び前記第2酸化膜から露出する第5接続部が設けられており、
    前記第5接続部の上面に実装され、前記第5接続部に電気的に接続された第2電子部品を更に有する請求項1から請求項のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  10. 前記第2リードフレームは、第2内側接続端子と、前記第2内側接続端子よりも前記電子部品装置の外周縁側に設けられるとともに前記第2内側接続端子よりも薄く形成された第2外側接続端子とを有し、
    前記第2内側接続端子は、前記第5接続部を有する請求項9に記載の電子部品装置。
  11. 前記第1リードフレームは、第1内側接続端子と、前記第1内側接続端子よりも前記電子部品装置の外周縁側に設けられた第1外側接続端子と、前記第1外側接続端子の下面に設けられた溝部とを有し、
    前記第1外側接続端子の下面には、前記絶縁樹脂及び前記第1酸化膜から露出する外部電極が設けられており、
    前記外部電極は、前記第1外側接続端子の下面と前記溝部の内面を構成する前記第1外側接続端子の外側面とを被覆する第3金属層を有する請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  12. 前記第1リードフレーム及び前記第2リードフレームは、銅又は銅合金からなり、
    前記第1酸化膜及び前記第2酸化膜は、水酸化物を含む酸化銅の皮膜である請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電子部品装置。
  13. 第1リードフレームの表面に、第1酸化膜と、前記第1酸化膜から露出する第1接続部とを形成する工程と、
    第2リードフレームの表面に、第2酸化膜と、前記第2酸化膜から露出する第2接続部とを形成する工程と、
    前記第1リードフレーム上に、第1電子部品を搭載する工程と、
    前記第1リードフレーム上に、はんだを含む接続部材を介して前記第2リードフレームを積層する工程と、
    前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとの間に、前記第1電子部品と前記接続部材とを被覆する絶縁樹脂を充填する工程と、を有し、
    前記第1接続部の表面粗度は、前記第1酸化膜の表面粗度よりも小さく形成され、
    前記第2接続部の表面粗度は、前記第2酸化膜の表面粗度よりも小さく形成され、
    前記接続部材の厚さは、前記第1電子部品の厚さよりも厚く形成され、
    前記接続部材により、前記第1接続部と前記第2接続部とが電気的に接続される電子部品装置の製造方法。
  14. 前記第1酸化膜と前記第1接続部とを形成する工程は、
    前記第1接続部上に第1金属層を形成する工程と、
    陽極酸化法により、前記第1金属層から露出する前記第1リードフレームの表面に前記第1酸化膜を形成する工程と、を有し、
    前記第2酸化膜と前記第2接続部とを形成する工程は、
    前記第2接続部上に第2金属層を形成する工程と、
    陽極酸化法により、前記第2金属層から露出する前記第2リードフレームの表面に前記第2酸化膜を形成する工程と、を有し、
    前記第1金属層により被覆された部分の前記第1接続部の表面粗度は、前記第1酸化膜の表面粗度よりも小さく形成され、
    前記第2金属層により被覆された部分の前記第2接続部の表面粗度は、前記第2酸化膜の表面粗度よりも小さく形成される請求項13に記載の電子部品装置の製造方法。
  15. 前記接続部材は、前記第1金属層と前記第2金属層とに接合される請求項14に記載の電子部品装置の製造方法。
  16. 前記接続部材は、スペーサと、前記はんだとを有し、
    前記スペーサは、前記はんだによって前記第1接続部と前記第2接続部とに接合される請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の電子部品装置の製造方法。
  17. 第1金属板をパターニングして、第1内側接続端子と、前記第1内側接続端子よりも前記電子部品装置の外周縁側に設けられた第1外側接続端子とを有する前記第1リードフレームを形成する工程を更に有し、
    前記絶縁樹脂を充填する工程の後に、
    前記第1外側接続端子の下面に溝部を形成し、前記溝部の内面を構成する前記第1外側接続端子の外側面を前記絶縁樹脂及び前記第1酸化膜から露出させる工程と、
    前記第1外側接続端子の下面に形成された前記第1酸化膜を除去し、前記第1外側接続端子の下面を前記絶縁樹脂及び前記第1酸化膜から露出させる工程と、
    前記絶縁樹脂及び前記第1酸化膜から露出された前記第1外側接続端子の下面及び外側面を被覆する第3金属層を形成する工程と、を更に有する請求項13から請求項16のいずれか1項に記載の電子部品装置の製造方法。
  18. 第2金属板をパターニングして、第2内側接続端子と、前記第2内側接続端子よりも前記電子部品装置の外周縁側に設けられるとともに前記第2内側接続端子よりも薄く形成された第2外側接続端子とを有する前記第2リードフレームを形成する工程を更に有し、
    前記絶縁樹脂を充填する工程の後に、前記第2リードフレーム上に第2電子部品を搭載する工程を更に有し、
    前記第2内側接続端子は、前記絶縁樹脂及び前記第2酸化膜から露出する第5接続部を有し、
    前記第2電子部品は、前記第5接続部に電気的に接続される請求項13から請求項17のいずれか1項に記載の電子部品装置の製造方法。
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