JPH0974117A - 半導体モジュールの樹脂封止方法 - Google Patents

半導体モジュールの樹脂封止方法

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JPH0974117A
JPH0974117A JP7254712A JP25471295A JPH0974117A JP H0974117 A JPH0974117 A JP H0974117A JP 7254712 A JP7254712 A JP 7254712A JP 25471295 A JP25471295 A JP 25471295A JP H0974117 A JPH0974117 A JP H0974117A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップと絶縁性基板との間の狭い隙間
内部にまんべんなく樹脂を充填し樹脂内に気泡が残留し
ないような樹脂封止方法を提供する。 【解決手段】 表面に導電性パターンを有した絶縁性基
板と、該絶縁性基板の導電性パターン上に実装される半
導体チップとから成り、該半導体チップの外部端子に形
成された導電性突起物を該導電性パターン上に電気的に
導通するよう接合した半導体モジュールに於いて、予め
前記基板の適所に少なくとも一つの貫通孔を設けてお
き、前記導電性パターンと前記導電性突起物とを接合し
た後で、前記貫通孔の開口側から封止用樹脂を注入し、
注入後に該樹脂を硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体モジュールの
樹脂封止方法に関し、特に、絶縁性基板上に半導体チッ
プを実装する際に、半導体チップと絶縁性基板との間に
応力緩和用の樹脂を充填するための方法の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体モジュールの構造として
は、例えば図4の様なものが一般的に用いられている。
同図に於いて符号1は半導体チップであって接着剤2に
よってケース基板3上の導電性パターン上にその底面が
固定されている。前記ケース基板3の底面から側面、更
には上面にかけては外部接続用の導電パターン4、5が
形成されており、導電パターン4、5は半導体チップ1
上面の図示しない外部端子とワイヤー6、7によってそ
れぞれ電気的に接続されている。さらにケース基板3の
上面縁部には環状の枠体8が形成されており、ケース基
板3の内部および枠体8によって形成される空間内に樹
脂9を充填している。
【0003】このような構造の半導体モジュールにおい
ては、半導体チップ1と導電パターン4、5との接続を
ワイヤー6、7を用いて行っているため、該ワイヤー
6、7が他の部分に接触しないようにワイヤーを一定以
上に高くする必要があり、その結果半導体モジュールの
厚みが厚くなるという欠点がある。更にワイヤー6、7
を接続するための基板側スペース、および枠体8を形成
するための基板側スペースをケース基板3の縁部に確保
する必要があるために、半導体モジュールの面積が必然
的に大きくなり、このモジュールを用いる機器の小型化
に反する結果となるという欠点もある。
【0004】上述の様な欠点を解決するための手法とし
て、例えば図5の様な構造の半導体モジュールが提案さ
れている。図5(a) は従来の半導体モジュールの縦断面
図、(b) は半導体チップの底面図であり、この半導体チ
ップ1の底面に位置する外部端子にはハンダや金等の導
電性材料から成る導電性突起物10、11が形成されて
おり、実装時には、導電性突起物10、11が絶縁性基
板12の表面に形成された導電性パターン13、14と
電気的に導通するように、ハンダ付けB或いは熱圧着等
の手法によって接続する。
【0005】更に半導体チップ1と絶縁性基板12との
間に形成される隙間には、封止用樹脂15が充填され
る。樹脂15の充填方法としては、細い管体の先端から
上記隙間の端部に樹脂を垂らすことにより、毛管現象を
利用して浸透させる方法が一般である。この樹脂15は
半導体チップ1と絶縁性基板12との機械的接続を強固
なものとするためのものであり、半導体チップ1と絶縁
性基板12との熱膨張係数の違いにより発生する熱応力
が前記導電性突起物10、11と導電性パターン13、
14との接合部に集中することによる両者の接合不良発
生を防止、緩和するという効果がある。また樹脂15を
充填することにより水分の侵入を防止し、半導体チップ
1の外部端子(一般にアルミニウムで構成されている)
の腐食を防ぐという役目もある。このように構成したこ
とにより上述の半導体モジュールよりも厚みを薄くする
ことが可能となり、面積も縮小することが出来るという
利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体モジュールにあっては、半導体チップ1と絶
縁性基板12との隙間が非常に狭いため(25から10
0ミクロン程度)、該隙間の側方から隙間内部に樹脂1
5をまんべんなく充填することが非常に困難となり、結
果として隙間内に気泡がランダムに残るという欠点があ
る。この欠点は使用する樹脂の粘度が高いほど顕著にな
る。この様に気泡が残留すると、樹脂が硬化した後で、
この半導体モジュールとプリント配線基板とをリフロー
等によって温度を与えながらハンダ接合する際に、気泡
が熱膨張を起こして樹脂15或いは半導体チップ1にク
ラックを形成させるという欠陥がある。特に前記気泡に
水分が含まれていると熱膨張の度合いが高くなり、クラ
ックの発生頻度も高くなる。また前記気泡が半導体チッ
プ1の外部端子近傍に存在する場合、この気泡中に水分
が残留していると、或いは有機材料からなる樹脂15を
徐々に水分が通過し気泡内にこれが蓄積されると、半導
体チップ1の外部端子を腐食するという欠陥がある。も
ちろん気泡の存在により半導体チップ1と前記絶縁性基
板12との機械的接続力が低減するという欠点がある。
また、気泡が存在する樹脂部分は肉厚が薄くなるので、
当該薄い樹脂部分を水分が通過し易くなり、上記外部端
子の腐食等をもたらす原因となる。
【0007】本発明は上述した如き半導体モジュールの
樹脂封止方法が有する欠点を除去する為になされたもの
であって、半導体チップと絶縁性基板との間の狭い隙間
内部にまんべんなく樹脂を充填し樹脂内に気泡が残留し
ないような樹脂封止方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】上述の目的を達成するため
本発明に係わる半導体モジュールの樹脂封止方法は、表
面に導電性パターンを有した絶縁性基板と、該絶縁性基
板の導電性パターン上に実装される半導体チップとから
成り、該半導体チップの外部端子に形成された導電性突
起物を該導電性パターン上に電気的に導通するよう接合
した半導体モジュールに於いて、予め前記基板の適所に
少なくとも一つの貫通孔を設けておき、前記導電性パタ
ーンと前記導電性突起物とを接合した後で、前記貫通孔
の開口側から封止用樹脂を注入し、注入後に該樹脂を硬
化すること、前記絶縁性基板の半導体チップ搭載面側を
真空とするか、または前記絶縁性基板の反対側よりも低
圧とした状態で、前記貫通孔に封止用樹脂を注入するこ
とを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例の半導
体モジュールの縦断面図である。絶縁性基板12の上面
には導電性パターン13、14が形成され、半導体チッ
プ1の底面に位置する外部端子にはハンダや金等の導電
性材料から成る導電性突起物10、11が形成されてい
る。実装時に、導電性突起物10、11が絶縁性基板1
2の表面に形成された導電性パターン13、14と電気
的に導通するように、両者をリフロー又は熱圧着(突起
物がハンダの場合)、或は熱圧着又は導電性接着剤によ
る接着(突起物が金の場合)等の手法によって接続する
点においては上記従来例と同様であるが、本実施例で
は、隣接し合う2つの導電性パターン13、14の間に
位置する基板面に貫通孔16を形成した構成が相違して
いる(符号Bはハンダ、接着剤等の接合剤)。また、半
導体チップ1と絶縁性基板12との間に形成される隙間
内に、封止用樹脂15を充填することにより、半導体チ
ップ1と絶縁性基板12との機械的接続を強固にしてい
るが、上記貫通孔16の存在により、粘度の高い樹脂を
用いた場合であっても、樹脂内部に気泡を発生させるこ
となく、しかも隙間内にまんべんなく樹脂を充填するこ
とを可能としている。
【0010】即ち、本発明では、導電性パターン13、
14の間に位置する絶縁性基板12上面に予め貫通孔1
6を設けておき、図2(a)に示したように半導体チッ
プ1が搭載された面が下方になるよう絶縁性基板12を
固定した状態で、前記貫通孔16内にディスペンサ装置
17を用いて樹脂15を適量滴下する。滴下された樹脂
15は図2(b)に示すように前記半導体チップ1のほ
ぼ中心から周辺方向に向かって展開し、絶縁性基板12
との間の隙間を毛細管現象によってほぼ均一に広がり、
まんべんなく、気泡を生じることなく、充填される。こ
の時滴下する樹脂の量は予め試験的に充填を行って、隙
間から樹脂が溢れ出ない程度の量を測定しておき、これ
をディスペンサー装置17の排出量として予め設定して
おく。図2(b) のC位置の樹脂の形状から明らかなよう
に、硬化前の樹脂は表面張力により、隙間からの流出が
防止される。樹脂15としてエポキシ系を用いる場合に
は、充填した後に加熱することによりこれを硬化させ
る。尚、樹脂15の粘性がかなり高い場合には、半導体
チップ1と絶縁性基板12との隙間に樹脂15が広がり
にくくなることがあるが、半導体モジュール自体をホッ
トプレート上にセッティングして所定温度に加熱するこ
とによって樹脂15の粘性を低下させて、まんべんなく
展開させることができる。
【0011】図2(a) 注の符号20は、樹脂充填時に使
用する逆椀型の治具であり、モジュールをこの治具20
により固定的に支持しつつ樹脂の充填を行うことにより
半導体チップ1の表面が傷つくことを防止できる。加熱
する場合には、この治具20を加熱すれば良い。また、
樹脂の粘度が高い場合は勿論、半導体チップ1の面積が
比較的大きい場合や、半導体チップ1側に外部端子が多
数ある場合には、樹脂15の粘性が低いとしても、半導
体チップ1と絶縁性基板12との隙間に樹脂15が広が
りにくくなるため、樹脂15内に気泡が残留し易くな
る。このような場合には、図3に示すように絶縁性基板
12の半導体チップ1が搭載されている面側にチャンバ
ー18を設置して気密空間を形成し、チャンバー18内
の気密空間に接続した真空ポンプ(図示しない)により
チャンバー18内の空気を吸引し、内部を負圧にする。
【0012】この状態で絶縁性基板12の貫通孔16の
上方よりディスペンサー装置17により樹脂15を適量
滴下すれば、チャンバー18内の空気圧は外側より低い
ので半導体チップ1と絶縁性基板12との間にまんべん
なく樹脂15を充填することができ、気泡が残留する余
地がなくなる。尚、滴下した樹脂15が十分に充填され
た時点で真空ポンプによる吸引を中止し、樹脂15があ
ふれ出すのを防止するよう真空ポンプを制御すればよ
い。
【0013】尚、以上においては、本発明を1つの半導
体チップを搭載した半導体モジュールに適用したものを
例として説明したが、本発明はこれのみに限定されるも
のではなく、複数個の半導体チップを搭載したもの、さ
らに半導体以外の電子部品を同時に搭載した半導体モジ
ュールにおける樹脂の充填方法に対しても適用可能であ
る。また、以上においては、上記半導体モジュールの絶
縁性基板に1つの貫通孔を形成したものを例として説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数
個の貫通孔が絶縁性基板に形成してもよい。尚、上記実
施例においては電子部品を搭載する対象として、絶縁性
基板を例示したが、具体的にはプリント配線板、セラミ
ック基板またはシリコン基板等、表面に導電性パターン
を形成可能な絶縁性基板であれば、如何なる材料であっ
てもよい。
【0014】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く構成している
ので、上記半導体モジュールに於いて粘性が高い樹脂で
あっても、半導体チップと絶縁性基板との間にまんべん
なく充填し、樹脂内に気泡を残留させないような樹脂封
止方法を提供する上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体モジュールの一実施例の断
面図。
【図2】(a)及び(b)は本発明に係わる半導体モジ
ュールに於ける半導体チップと絶縁性基板との間に樹脂
を充填する方法の一実施例を示す断面図。
【図3】本発明に係わる半導体モジュールに於ける半導
体チップと絶縁性基板との間に樹脂を充填する方法の他
の実施例を示す断面図。
【図4】従来の半導体モジュールを示す断面図。
【図5】(a) 及び(b) は従来の半導体モジュールを示す
断面図及びチップの底面図。
【符号の説明】
1……半導体チップ 2……接着剤 3……ケース基板 4、5……導電性パターン 6、7……ワイヤ 8……枠体 9……樹脂 10、11……導電性突起物 12……絶縁性基板 13、14……導電性パターン 15……樹脂 16……貫通孔 17……ディスペンサー装置 18……チャンバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に導電性パターンを有した絶縁性基
    板と、該絶縁性基板の導電性パターン上に実装される半
    導体チップとから成り、該半導体チップの外部端子に形
    成された導電性突起物を該導電性パターン上に電気的に
    導通するよう接合した半導体モジュールに於いて、予め
    前記基板の適所に少なくとも一つの貫通孔を設けてお
    き、前記導電性パターンと前記導電性突起物とを接合し
    た後で、前記貫通孔の開口側から封止用樹脂を注入し、
    注入後に該樹脂を硬化することを特徴とする半導体モジ
    ュールの樹脂封止方法。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性基板の半導体チップ搭載面側
    を真空とするか、または前記絶縁性基板の反対側よりも
    低圧とした状態で、前記貫通孔に封止用樹脂を注入する
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体モジュールの樹
    脂封止方法。
JP7254712A 1995-09-06 1995-09-06 半導体モジュールの樹脂封止方法 Pending JPH0974117A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107567186A (zh) * 2017-08-28 2018-01-09 维沃移动通信有限公司 一种贴装方法和电路板
CN113284856A (zh) * 2020-02-19 2021-08-20 长鑫存储技术有限公司 封装结构及其形成方法

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