WO2014112167A1 - モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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- H01L2924/156—Material
- H01L2924/1579—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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- H01L2924/1904—Component type
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- H01L2924/19042—Component type being an inductor
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- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
Definitions
- the present invention relates to a module in which an electronic component mounted on a wiring board is covered with a resin layer, and a manufacturing method thereof.
- a flip chip mounting method is widely used as a method for mounting the electronic component on the surface of the wiring board. Since this mounting method can reduce the mounting area of the electronic component as compared with the mounting method of the electronic component by wire bonding, the module can be miniaturized. In addition, since the wiring length for connecting the electronic component and the wiring board can be shortened, the electrical characteristics of the module can be improved.
- the flip chip mounting method is, for example, a method in which bumps formed of solder, Au, or the like are provided on electrodes on the circuit formation surface of an IC that is an electronic component, and the IC is directly connected to the wiring board using the bumps. Therefore, the stress generated between the wiring board and the electronic component tends to concentrate on the connection part, and it is difficult to ensure the connection reliability of the module.
- connection portion is reinforced by filling the gap between the wiring substrate and the electronic component where the connection portion between the wiring board and the electronic component is formed with an underfill resin ( Patent Document 1).
- the module 100 has a chip 102 such as an IC flip-chip mounted on a wiring substrate 101 and another chip 104 on the surface opposite to the surface on which the bump 103 is formed. Is installed.
- An electrode is formed on the upper surface of the chip 104, and the electrode and the electrode of the wiring board 101 are connected by an Au wire.
- An underfill resin 105 is filled in a gap between the chip 102 such as an IC and the wiring substrate 101, and a mold resin layer 106 is formed on the wiring substrate 101 so as to cover both the chips 102 and 104 and the Au wire. Is done.
- the stress generated between the wiring board 101 and the chip 102 is not concentrated on the connection portion. Since it is dispersed in the underfill resin, the connection reliability between the wiring substrate 101 and the chip 102 can be improved. Further, since both the chips 102 and 104 and the Au wire are covered with the mold resin layer 106, it is possible to prevent the both chips 102 and 104 and the Au wire from being damaged by an external stress.
- the difference in linear expansion coefficient between the wiring board 101 and the underfill resin 105, the wiring board 101 and the mold resin layer 106, or the like It is known that the problem that the module 100 warps due to the difference in the linear expansion coefficient with respect to or the like.
- the warpage of the module 100 is particularly affected by the difference in linear expansion coefficient between the module resin layer 106 and the wiring substrate 101.
- the underfill resin 105 and the resin of the mold resin layer 106 contain a filler having a low linear expansion coefficient (for example, silica filler), so that the wiring substrate 101, the underfill resin 105, and The warpage of the module 100 is reduced by reducing the difference in the linear expansion coefficient of the mold resin layer 106.
- the underfill resin 105 not only increases the fillability of the underfill region, but also reduces the linear expansion coefficient and prevents damage to the circuit forming surface on which the bumps of the chip 102 are provided.
- a filler having a particle size smaller than the distance between the wiring substrate 101 and the chip 102 is used.
- a filler having a particle size larger than that of the filler contained in the underfill resin 105 is used for the mold resin layer 106 in order to reduce the linear expansion coefficient.
- the linear expansion coefficient of the underfill resin 105 and the linear expansion coefficient of the mold resin layer 106 are different. In such a case, peeling occurs at the contact interface between the underfill resin 105 and the mold resin layer 106, and this peeling progresses to cause interface peeling between the mold resin layer 106 and the wiring substrate 101. May occur.
- This interfacial peeling is caused by poor connection between the connection portion of the wiring substrate 101 and the chip 102, or when the bump 103 of the chip 102 is a solder bump, for example, when the bump 103 of the chip 102 is melted, Since this causes solder splash that contacts the other bumps 103 through the peeled interface and short-circuits between the adjacent bumps 103, a technique for preventing these problems from occurring has been demanded.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a module capable of improving the connection reliability between a wiring board and an electronic component mounted on the wiring board.
- a module of the present invention is formed over a wiring board, an electronic component mounted on one main surface of the wiring board, and an entire surface of one main surface of the wiring board.
- An underfill resin layer formed so as to fill a gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component, and a mold formed so as to cover at least a part of the underfill resin layer and the electronic component.
- a resin layer, and the underfill resin layer is formed of a resin containing a filler whose particle size is smaller than an interval between one main surface of the wiring board and the electronic component.
- the underfill resin layer so as to fill the gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component, for example, when the electronic component is flip-chip mounted on the one main surface of the wiring substrate, It is possible to provide a module with high connection reliability between the electronic component and the wiring board because the stress generated between the electronic component and the wiring board is not concentrated on the connection portion but is dispersed in the resin of the underfill resin layer. it can.
- the gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component is formed by forming the underfill resin layer with a resin containing a filler whose particle size is smaller than the distance between the one main surface of the wiring substrate and the electronic component.
- the filler does not interfere and the filling property of the resin of the underfill resin layer into the gap is improved, so the connection reliability between the wiring board and the electronic component is improved. It is possible to prevent a void that causes a decrease from occurring in a gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component.
- the electronic component is flip-chip mounted, it is possible to prevent the circuit forming surface of the electronic component from being damaged by the filler of the underfill resin layer.
- a plurality of the electronic components are mounted on one main surface of the wiring board, and the particle size of the filler contained in the underfill resin layer is such that the one main surface of the wiring substrate and each of the electronic components are
- the underfill resin layer may be formed to be thicker than the largest interval among the intervals between the one main surface of the wiring board and each of the electronic components. .
- the particle size of the filler of the underfill resin layer is made smaller than the smallest interval among the intervals between one main surface of the wiring substrate and each electronic component.
- the filling property of the resin of the underfill resin layer into the gap is improved.
- the underfill resin layer thicker than the largest interval among the intervals between the one main surface of the wiring board and each electronic component in each electronic component, Since the entire region of the gap is filled with resin, the connection reliability with the wiring board in each electronic component is improved.
- the mold resin layer is formed of a plurality of layers each containing a filler having a particle size larger than that of the filler of the underfill resin layer and each having a different particle size. You may arrange
- the module manufacturing method of the present invention includes a mounting step of mounting an electronic component on one main surface of a wiring board, and a resin sealing treatment so as to surround the electronic component on the periphery of the one main surface of the wiring board.
- a resin sealing treatment so as to surround the electronic component on the periphery of the one main surface of the wiring board.
- the underfill resin a liquid resin containing a filler whose particle size is smaller than the distance between the one main surface of the wiring board and the electronic component, the one main surface of the wiring substrate and the electronic component are Since the filling property of the liquid resin into the gap is improved, the generation of voids in the gap can be prevented.
- the underfill resin layer can be formed over the entire surface of one main surface of the wiring board by a simple method of filling the surrounding area with the resin sealing jig with a liquid resin, A module having high connection reliability with a component can be easily manufactured.
- the underfill resin layer is formed as the number of electronic components to be mounted increases. Man-hours increase and module manufacturing costs increase.
- it is necessary to secure a space between the electronic components for disposing the resin injection port of the dispenser, which hinders high density mounting of the electronic components. It becomes.
- each electronic component is filled at once by filling the liquid resin into the surrounding area by the resin sealing jig. Since all parts can be underfilled, the number of steps in the underfill resin layer forming process is reduced, and the manufacturing cost of the module can be reduced. Moreover, since a space for disposing the resin injection port of the dispenser is not necessary, it is possible to cope with high-density mounting of electronic components.
- a mounting step of mounting an electronic component on one main surface of a wiring board, and a resin sealing jig are arranged around the electronic component on the periphery of the one main surface of the wiring board
- An underfill resin containing a filler having a particle size smaller than the distance between the one main surface of the wiring board and the electronic component in the surrounding region by the resin sealing jig Arranging the powder resin so that the powder resin is evenly arranged in the surrounding region, and arranging the powder resin in a gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component.
- the underfill resin layer of the module of the present invention can be formed using a powder resin.
- the underfill resin layer that fills the gap between the one main surface of the wiring board and the electronic component is formed over the entire surface of the one main surface of the wiring board, and the underfill resin layer includes the grains. It is formed of a resin containing a filler whose diameter is smaller than the distance between one main surface of the wiring board and the electronic component. Therefore, even if interfacial delamination occurs due to the difference in coefficient of linear expansion between the resin of the underfill resin layer and the resin of the mold resin layer, this interfacial delamination extends to the interface between the wiring board and the underfill resin layer.
- connection between the wiring board and the electronic component due to the interface peeling between the wiring board and the resin layer or between the terminals due to solder splash (for example, between adjacent terminals of the electronic component) It is possible to prevent the occurrence of a problem such as a short circuit, thereby providing a module with high connection reliability between the wiring board and the electronic component.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the module 1 according to the first embodiment.
- the module 1 includes a wiring board 2, an electronic component 3 mounted on one main surface of the wiring board 2, and the entire one main surface of the wiring board 2.
- the underfill resin layer 4 is formed so as to fill a gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3, and the electronic component 3 and the underfill resin layer 4 are covered.
- a mold resin layer 5 is formed so as to fill a gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3, and the electronic component 3 and the underfill resin layer 4 are covered.
- the wiring substrate 2 is made of, for example, a glass epoxy resin substrate, a low-temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate, a glass substrate, and the like, and wiring electrodes and via conductors are formed on the main surface and inside thereof.
- the wiring board 2 may be either a multilayer board or a single-layer board.
- the electronic component 3 is a semiconductor element formed of, for example, Si or GaAs, and is flip-chip mounted on one main surface of the wiring board 2 using solder bumps 6.
- the electronic component 3 may be configured to mount a chip capacitor, a chip inductor, a chip resistor, or the like.
- the underfill resin layer 4 is a resin (hereinafter referred to as a resin of the underfill resin layer 4) containing a filler (silica filler) formed of silica or the like having a smaller linear expansion coefficient than the epoxy resin in the epoxy resin. And is formed over the entire surface of one main surface of the wiring board 2 as described above, and a gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3 is formed. Formed to fill. At this time, the underfill resin layer 4 is formed to be thicker than the distance h between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3 (thickness h 0 > h of the underfill resin layer 4). The underfill resin layer 4 may be formed so that the thickness h 0 of the underfill resin layer 4 is the same as the distance h between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3.
- the filler contained in the underfill resin layer 4 has an average particle size smaller than the distance h between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3. At this time, the maximum particle size is made smaller than the distance h between the wiring board 2 and the electronic component 3 in order to improve the resin filling property in the gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3. Is preferred.
- resin of the underfill resin layer 4 besides epoxy resin, phenol resin, cyanate resin, polyimide resin, bismaleimide resin, or the like can be used.
- a filler contained in the underfill resin layer 4 an alumina filler, an aluminum nitride filler, a silicon nitride filler, carbon fiber, etc. other than a silica filler can be used.
- the mold resin layer 5 is a resin (hereinafter referred to as “silica filler”) containing a filler (silica filler) formed of silica or the like having a smaller linear expansion coefficient than the epoxy resin in the epoxy resin. , And may be referred to as a resin of the mold resin layer 5), and is formed so as to cover the underfill resin layer 4 and the electronic component 3.
- the filler contained in the mold resin layer 5 has an average particle size larger than the average particle size of the filler of the underfill resin layer 4.
- the mold resin layer 5 does not necessarily have to be formed so as to cover the entire surface of the underfill resin layer 4, and may be formed so as to cover at least a part of the underfill resin layer 4 and the electronic component. I do not care.
- resin of the mold resin layer 5 in addition to the epoxy resin, phenol resin, cyanate resin, polyimide resin, bismaleimide resin, and the like can be used as in the case of the underfill resin layer 4.
- a filler contained in the mold resin layer 4 an alumina filler, an aluminum nitride filler, a silicon nitride filler, carbon fiber, etc. other than a silica filler can be used.
- FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the module 1, and (a) to (f) show the respective steps.
- modules according to other embodiments described later can also be manufactured by using a method for manufacturing the module 1 described below.
- the electronic component 3 is flip-chip mounted on one main surface of the wiring board 2 (mounting process). At this time, by disposing the electronic component 3 at a predetermined position on one main surface of the wiring board 2, and then melting the solder bump 6 by, for example, putting the wiring board 2 on which the electronic component 3 is disposed into a reflow furnace, The wiring board 2 and the electronic component 3 are connected.
- a sealing resin jig 7 is arranged and fixed so as to surround the electronic component 3 on the periphery of the one main surface of the wiring board 2 (arrangement step).
- the sealing resin jig 7 is made of rubber resin.
- the surrounding area of the sealing resin jig 7 is filled with the liquid resin 4a as an underfill resin (filling step).
- the liquid resin 4a is a resin that forms the underfill resin layer 4, and is a liquid epoxy resin containing a filler.
- the amount of the liquid resin 4a is adjusted so that the underfill resin layer 4 is formed over the entire surface of the one main surface of the wiring board 2 in the underfill resin layer forming step described later.
- a filler whose particle size is smaller than the interval between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3 is used.
- the sealing resin jig 7 is removed, and the liquid resin 4a is formed at a temperature of about 180 ° C.
- the underfill resin layer 4 is formed (underfill resin layer forming step).
- the liquid resin 4 a spreads over the entire surface of the one main surface of the wiring board 2.
- the sealing resin jig 7 is not necessarily removed.
- the molding resin 5 a is disposed so as to cover the underfill resin layer 4 and the electronic component 3.
- the mold resin layer 5 is formed by curing the arranged mold resin 5a at a temperature of about 180 ° C. (mold resin layer forming step).
- the resin of the mold resin layer 5 is a resin in which a filler is contained in an epoxy resin, and the filler having a particle size larger than that of the filler of the underfill resin layer 4 is used.
- the mold resin layer 5 can be formed by using any one of liquid, powder, and solid resin as the mold resin 5a. For example, when a liquid or powder resin is used as the mold resin 5a, the mold resin 5a is disposed on the underfill resin layer 4 and the electronic component 3 before the sealing resin jig 7 is removed. After the mold resin 5a is semi-cured or fully cured, the sealing resin jig 7 may be removed.
- positioning process which arrange
- a sealing resin jig 7 having a cavity whose opening is slightly larger than the outer shape of one main surface of the wiring board 2 is prepared, and the electronic component 3 is placed in the cavity.
- the mounted wiring board 2 may be arranged. In this way, the underfill resin layer 4 can be easily formed over the entire surface of the one main surface of the wiring board 2.
- the electronic component 3 and the wiring board are formed by forming the underfill resin layer 4 so as to fill the gap between the one main surface of the wiring board 2 and the flip-chip mounted electronic component 3. 2 is dispersed in the resin of the underfill resin layer 4 without concentrating on the connecting portion (in the vicinity of the solder bump 6) between the electronic component 3 and the wiring substrate 2, and thus the electronic component 3 and the wiring substrate. 2 can be provided.
- the underfill resin layer 4 is formed of a resin containing a filler whose particle size is smaller than the distance between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3, whereby the one main surface of the wiring board 2 and the electronic
- the filler does not interfere and the filling of the resin of the underfill resin layer 4 into the gap is improved. It is possible to prevent a void that causes a decrease in connection reliability with the electronic component 3 from occurring in a gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3. Further, it is possible to prevent the circuit forming surface (the surface facing the wiring board 2) of the electronic component 3 from being damaged by the filler of the underfill resin layer 4.
- the formation of the underfill resin layer 4 on the entire surface of the wiring board 2 can prevent such a problem from occurring.
- the particle size can be made larger than the particle size of the filler of the underfill resin layer 4. Since the filler has a higher thermal conductivity than the epoxy resin and has a low coefficient of linear expansion, the volume of the filler in the module resin layer 5 is increased by increasing the particle size of the filler of the mold resin layer 5. Thus, the heat dissipation characteristics of the module 1 can be improved, and the warpage of the module 1 can be reduced.
- the entire surface of one main surface of the wiring board 2 is covered by a simple method of filling a liquid resin into the surrounding region by the resin sealing jig 7. Since the underfill resin layer 4 can be formed, the module 1 with high connection reliability between the wiring board 2 and the electronic component 3 can be easily manufactured.
- the underfill resin layer increases as the number of electronic components 3 to be mounted increases.
- the man-hour for forming 4 increases, and the manufacturing cost of the module 1 increases.
- FIG. 3 is a view for explaining the manufacturing method of the module 1a according to the second embodiment, and (a) to (f) show each step.
- the module 1a according to this embodiment is different from the module 1 of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 in that the underfill resin layer 4 is formed using the powder resin 4b in the manufacturing method. It is. Since other configurations are the same as those of the module 1 of the first embodiment, the description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
- FIGS. 3 (a) to 3 (b) correspond to the steps shown in FIGS.
- the process shown in f) corresponds to FIG. 2 (e) and is the same process, and the description thereof is omitted.
- the module 1a is manufactured by placing the powder resin 4b under the surrounding area by the sealing resin jig 7 as shown in FIG. 3C. It arrange
- This powder resin 4b is a mixture of a powder formed of an epoxy resin and a filler, and this filler has a particle size smaller than the distance between one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3. Is used. At this time, the amount of the powder resin 4b is changed over the entire surface of one main surface of the wiring substrate 2 in the underfill resin layer forming step described later, and the one main surface of the wiring substrate 2 is formed. And an amount suitable for being formed so as to fill a gap between the electronic component 3 and the electronic component 3.
- region of the powder resin 4b can be performed by spraying from the upper side of the wiring board 2, etc., for example. Further, as shown in FIG. 3C, in this step, the gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3 is not filled with the powder resin 4b.
- the powder resin 4b is evenly arranged in the surrounding area by the sealing resin jig 7 by vibrating the wiring board 2 or the like (for example, ultrasonic vibration).
- the powder resin 4b is prepared so that the powder resin 4b is filled in the gap between the one main surface of the wiring board 2 and the electronic component 3 (powder adjusting step).
- the sealing resin jig 7 is removed, and the temperature of about 180 ° C. is removed.
- the underfill resin layer 4 is formed by permanently curing the powder resin 4b at a temperature (underfill resin layer forming step). At this time, when the powder resin 4b is fully cured, the temporarily cured powder resin 4b spreads over the entire surface of the one main surface of the wiring board 2.
- the module 1a is manufactured by forming the mold resin layer 5 by the same method as the mold resin layer forming step of the module 1 described with reference to FIG. 2E (see FIG. 3F). .
- the underfill resin layer 4 and the mold resin layer 5 can be formed at the same time using a powder resin mixed with a powdery epoxy resin.
- the powder resin in which the above-described large and small fillers and powdered epoxy resin are mixed is used as the wiring board 2. It sprays until the electronic component 3 is filled from the upper side, and the wiring board 2 etc. are vibrated. At this time, the filler whose particle size is smaller than the distance between the one main surface of the wiring substrate 2 and the electronic component 3 enters the gap between the one main surface of the wiring substrate 2 and the electronic component 3 and together with the epoxy resin, the underfill resin The layer 4 is formed, and the filler having a large particle size moves upward from the underfill resin layer 4 to form the mold resin layer 5 together with the epoxy resin. Thus, since the man-hour of manufacture of the module 1 can be reduced by forming the underfill resin layer 4 and the mold resin layer 5 simultaneously, the manufacturing cost of the module 1 can be reduced.
- the underfill resin layer 4 of the module 1a can be formed using the powder resin 4b by using the method for manufacturing the module 1a according to the second embodiment of the present invention described above.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the module 1b.
- the module 1b according to this embodiment is different from the module 1 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 in that the mold resin layer 5 has a two-layer structure as shown in FIG. . Since other configurations are the same as those of the module 1 of the first embodiment, the description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
- the mold resin layer 5 includes a first mold resin layer 5b disposed adjacent to the upper side of the underfill resin layer 4 and a second mold resin layer 5c disposed on the upper side of the first mold resin layer 5b. And formed. Further, the particle size of the filler contained in the first mold resin layer 5b and the particle size of the filler contained in the second mold resin layer 5c are both larger than the particle size of the filler of the underfill resin layer 4, and the first The particle size of the filler of the mold resin layer 5b is smaller than the particle size of the filler of the second mold resin layer 5c. That is, the particle size of the filler contained in each layer 4, 5b, 5c is gradually increased from the underfill resin layer 4 to the upper layer side.
- the mold resin layer 5 is not limited to the above-described two-layer structure, and may be configured to further increase the number of layers. In this case, what is necessary is just to make it the particle diameter of the filler to contain become large, so that the layer arrange
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the module 1c.
- the module 1c according to this embodiment differs from the module 1 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 in that a plurality of electronic components 3 are provided on one main surface of the wiring board 2 as shown in FIG. It is an implementation point. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
- one semiconductor element 3a and two chip components 3b are mounted on one main surface of the wiring board 2 as the electronic components 3.
- Both chip components 3b are passive components such as a chip capacitor, a chip inductor, and a chip resistor.
- the semiconductor element 3a is mounted by flip chip mounting, and both the chip components 3b are mounted by using a well-known surface mounting technique.
- the filler, and the one main surface of the particle size is the wiring board 2, the semiconductor element 3a, the two chip components 3b distance h between each of the h 1, the smallest distance h 1 contained in the under fill resin layer 4 The smaller one is used.
- the underfill resin layer 4, the one main surface of the wiring substrate 2, the semiconductor element 3a, the two chip components 3b distance h between each of the h 1, is thicker than the largest distance h (underfill The thickness h 2 > h) of the resin layer 4.
- the particle size of the filler of the underfill resin layer 4 is the smallest among the distances h and h 1 between the one main surface of the wiring board 2 and each of the electronic components 3 (semiconductor element 3a and chip component 3b). to be smaller than the distance h 1, all of the electronic components 3, the filling of the underfill resin layer 4 of the resin into the gap between the wiring substrate 2 is improved. Further, by forming the underfill resin layer 4 thicker than the largest interval h among the intervals h and h 1 between the one main surface of the wiring board 2 and the respective electronic components 3, Since the resin is filled in the entire area of the gap between the main surface of the wiring board 2 and each of the electronic components 3, the connection reliability with the wiring board 2 is improved.
- the mold resin layer 5 is formed using a liquid resin.
- the mold resin layer 5 can also be formed using, for example, a powder resin or a resin sheet.
- the present invention can be applied to various modules in which the electronic component 3 mounted on the wiring board 2 is sealed with resin.
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Abstract
配線基板と該配線基板に実装される電子部品との接続信頼性の向上を図ることができるモジュールを提供することを目的とする。 モジュール1は、配線基板2と、該配線基板2の一方主面に実装された電子部品3と、配線基板2の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間を埋めるように形成されたアンダーフィル樹脂層4と、アンダーフィル樹脂層4および電子部品3を被覆するように形成されたモールド樹脂層5とを備え、アンダーフィル樹脂層4が、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂により形成されている。
Description
本発明は、配線基板に実装された電子部品が樹脂層により被覆されたモジュールおよびその製造方法に関する。
近年、配線基板と電子部品とを備えるモジュールにおいて、電子部品を配線基板の表面に実装する方法としてフリップチップ実装方法が広く用いられている。この実装方法は、ワイヤボンディングによる電子部品の実装方法と比較して電子部品の実装面積を小さくできるため、モジュールの小型化を図ることができる。また、電子部品と配線基板とを接続するための配線長を短くすることができるため、モジュールの電気的特性の向上を図ることができる。
しかしながら、フリップチップ実装方法は、例えば、電子部品であるICの回路形成面の電極上に半田やAu等で形成されたバンプを設け、このバンプを用いて直接、ICを配線基板に接続する方法であるため、配線基板と電子部品との間で発生する応力が接続部に集中しやすく、モジュールの接続信頼性を確保するのが困難である。
そこで、従来では配線基板と電子部品との接続部が形成される配線基板と電子部品との隙間にアンダーフィル樹脂を充填することにより、接続部の補強が図られたモジュールが提案されている(特許文献1参照)。
このモジュール100は、図6に示すように、配線基板101上にIC等のチップ102がフリップチップ実装されるとともに、当該チップ102のバンプ103の形成面と反対側の面上に別のチップ104が搭載される。また、このチップ104の上側の面には電極が形成されており、当該電極と配線基板101の電極とがAuワイヤにより接続される。そして、IC等のチップ102と配線基板101との隙間にはアンダーフィル樹脂105が充填されるとともに、両チップ102,104およびAuワイヤを被覆するように配線基板101上にモールド樹脂層106が形成される。
このように、フリップチップ実装されたチップ102と配線基板101との隙間にアンダーフィル樹脂を充填することで、配線基板101とチップ102との間に発生した応力が接続部に集中することなく、アンダーフィル樹脂に分散するため、配線基板101とチップ102との接続信頼性の向上を図ることができる。また、両チップ102,104およびAuワイヤがモールド樹脂層106により被覆されているため、外部応力により両チップ102,104およびAuワイヤが破損するのを防止することができる。
ところで、上記したような配線基板101にアンダーフィル樹脂105やモールド樹脂層106を設けるモジュール構成では、配線基板101とアンダーフィル樹脂105との線膨張係数の差や、配線基板101とモールド樹脂層106との線膨張係数の差等によりモジュール100が反るという問題が発生することが知られている。一般的に、モールド樹脂層106の容積はアンダーフィル樹脂105よりも大きいため、このモジュール100の反りは、特に、モジュール樹脂層106と配線基板101との線膨張係数の差に影響を受ける。
そこで、特許文献1に記載のモジュール100では、アンダーフィル樹脂105とモールド樹脂層106の樹脂に線膨張係数の低いフィラー(例えば、シリカフィラー)を含有させて、配線基板101とアンダーフィル樹脂105およびモールド樹脂層106の線膨張係数の差を小さくすることにより、モジュール100の反りの低減が図られている。このとき、アンダーフィル樹脂105には、アンダーフィル領域の充填性を上げるだけでなく、線膨張係数を低くしつつ、チップ102のバンプが設けられる回路形成面が傷つくのを防止するために、その粒径が配線基板101とチップ102との間隔よりも小さいフィラーが用いられる。また、モールド樹脂層106には、線膨張係数を低くするためにアンダーフィル樹脂105に含有するフィラーよりもその粒径が大きいフィラーが用いられる。
しかしながら、従来のモジュール100では、モールド樹脂層106のフィラーの粒径とアンダーフィル樹脂105のフィラーの粒径が異なるため、アンダーフィル樹脂105の線膨張係数とモールド樹脂層106の線膨張係数が異なる場合があり、このような場合には、アンダーフィル樹脂105とモールド樹脂層106との接触界面で剥離が発生し、この剥離が進展することでモールド樹脂層106と配線基板101との界面剥離が発生するおそれがある。この界面剥離は、配線基板101とチップ102の接続部の接続不良や、例えばチップ102のバンプ103が半田バンプである場合には、チップ102のバンプ103が溶融したときに、溶けたバンプ103が剥離した界面を伝って他のバンプ103と接触し、隣接するバンプ103間がショートする半田スプラッシュの原因になるため、これらの問題が発生するのを防止する技術が求められていた。
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、配線基板と該配線基板に実装される電子部品との接続信頼性の向上を図ることができるモジュールを提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明のモジュールは、配線基板と、前記配線基板の一方主面に実装された電子部品と、前記配線基板の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との隙間を埋めるように形成されたアンダーフィル樹脂層と、前記アンダーフィル樹脂層の少なくとも一部および前記電子部品を被覆するように形成されたモールド樹脂層とを備え、前記アンダーフィル樹脂層は、その粒径が前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂により形成されていることを特徴としている。
このように、配線基板の一方主面と電子部品との隙間を埋めるようにアンダーフィル樹脂層を形成することで、例えば、電子部品が配線基板の一方主面にフリップチップ実装された場合に、電子部品と配線基板との間に発生する応力が接続部に集中することなく、アンダーフィル樹脂層の樹脂に分散するため、電子部品と配線基板との接続信頼性の高いモジュールを提供することができる。
また、アンダーフィル樹脂層を、その粒径が配線基板の一方主面と電子部品との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂で形成することにより、配線基板の一方主面と電子部品との隙間にアンダーフィル樹脂層の樹脂を充填する際に、フィラーが邪魔することがなく、当該隙間へのアンダーフィル樹脂層の樹脂の充填性が向上するため、配線基板と電子部品との接続信頼性の低下の原因となるボイドが配線基板の一方主面と電子部品との隙間に発生するのを防止することができる。また、電子部品がフリップチップ実装される場合には、電子部品の回路形成面がアンダーフィル樹脂層のフィラーにより傷つけられるのを防止することもできる。
また、アンダーフィル樹脂層を配線基板の一方主面の全面に渡って形成することにより、アンダーフィル樹脂層とモールド樹脂層との間の線膨張係数の違いから界面剥離が発生した場合であっても、この界面剥離は配線基板とアンダーフィル樹脂層との界面まで進展することがないため、従来のように、配線基板と樹脂層との界面剥離に起因する配線基板と電子部品との接続不良や半田スプラッシュによる端子間(例えば電子部品の隣接する端子間)のショート等の問題が発生するのを防止することができる。
また、前記配線基板の一方主面には複数の前記電子部品が実装されており、前記アンダーフィル樹脂層に含有するフィラーの粒径は、前記配線基板の一方主面と前記各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も小さい間隔よりも小さく、前記アンダーフィル樹脂層は、前記配線基板の一方主面と前記各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も大きい間隔よりも厚く形成されていてもよい。
このように、アンダーフィル樹脂層のフィラーの粒径を、配線基板の一方主面と各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も小さい間隔よりも小さくすることで、全ての電子部品において、配線基板との隙間へのアンダーフィル樹脂層の樹脂の充填性が向上する。また、アンダーフィル樹脂層を、配線基板の一方主面と各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も大きい間隔よりも厚く形成することにより、各電子部品それぞれにおいて、配線基板の一方主面との隙間の全領域に樹脂が充填されるため、各電子部品それぞれにおける配線基板との接続信頼性が向上する。
また、前記モールド樹脂層は、それぞれ粒径が前記アンダーフィル樹脂層のフィラーの粒径よりも大きく、かつ、それぞれ粒径が異なるフィラーを含有する複数の層で形成され、前記各層は、前記アンダーフィル樹脂層から上層側に配置される層ほど、含有するフィラーの粒径が大きくなるように配置されていてもよい。
このように、アンダーフィル樹脂層から上層側にいくにつれて、各層(アンダーフィル樹脂層を含む)が含有するフィラーの粒径を徐々に大きくすることにより、隣接する層間の線膨張係数の差を小さくすることができるため、隣接する層の境界で界面剥離が発生するのを抑えることができる。
また、本発明のモジュールの製造方法は、配線基板の一方主面に電子部品を実装する実装工程と、前記配線基板の前記一方主面の周縁に前記電子部品を囲むように樹脂封止用治具を配置する配置工程と、前記樹脂封止用治具による囲繞領域内に、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりもその粒径が小さいフィラーを含有する液状樹脂をアンダーフィル樹脂として充填する充填工程と、前記液状樹脂を硬化させるとともに前記樹脂封止用治具を除去することによりアンダーフィル樹脂層を形成するアンダーフィル樹脂層形成工程と、前記アンダーフィル樹脂層および前記電子部品を被覆するようにモールド樹脂層を形成するモールド樹脂層形成工程とを備えることを特徴としている。
このように、配線基板の一方主面と電子部品との間隔よりもその粒径が小さいフィラーを含有する液状樹脂をアンダーフィル樹脂として使用することにより、配線基板の一方主面と電子部品との隙間への液状樹脂の充填性が向上するため、当該隙間にボイドが発生するのを防止することができる。また、樹脂封止用治具による囲繞領域内に液状樹脂を充填するという簡単な方法で配線基板の一方主面の全面に渡ってアンダーフィル樹脂層を形成することができるため、配線基板と電子部品との接続信頼性の高いモジュールを容易に製造することができる。
ところで、例えば、配線基板に複数の電子部品を実装し、ディスペンス方式により各電子部品毎にアンダーフィル樹脂層を形成する場合、実装する電子部品の数が増えるほどアンダーフィル樹脂層を形成するための工数が増えてモジュールの製造コストが増加する。また、電子部品毎にアンダーフィル樹脂層の樹脂を塗布するために、ディスペンサの樹脂注入口を配置するためのスペースを電子部品間に確保する必要があり、電子部品の高密度実装化への妨げとなる。
しかしながら、本発明のモジュールの製造方法では、複数の電子部品を配線基板に実装した場合であっても、樹脂封止用治具による囲繞領域内に液状樹脂を充填することにより、一度に各電子部品全てのアンダーフィルを行うことができるため、アンダーフィル樹脂層形成工程の工数が減少し、モジュールの製造コストの低減を図ることができる。また、ディスペンサの樹脂注入口を配置するためのスペースが必要ないため、電子部品の高密度実装化に対応することもできる。
本発明のモジュールの製造方法として、配線基板の一方主面に電子部品を実装する実装工程と、前記配線基板の一方主面の周縁に前記電子部品を囲むように樹脂封止用治具を配置する配置工程と、前記樹脂封止用治具による囲繞領域内に、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりもその粒径が小さいフィラーを含有する粉末樹脂をアンダーフィル樹脂として配置する粉末樹脂配置工程と、前記粉末樹脂が前記囲繞領域内に均等に配置されるように当該粉末樹脂を整えるとともに、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との隙間に前記粉末樹脂が充填されるように前記粉末樹脂を整える粉整工程と、前記粉末樹脂を溶解した後、硬化させるとともに前記樹脂封止治具を除去することによりアンダーフィル樹脂層を形成するアンダーフィル樹脂形成工程と、前記アンダーフィル樹脂層および前記電子部品を被覆するようにモールド樹脂層を形成するモールド樹脂層形成工程とを備えるようにしてもよい。
このように構成することにより、本発明のモジュールのアンダーフィル樹脂層を粉末樹脂を用いて形成することができる。
本発明によれば、配線基板の一方主面と電子部品との隙間を埋めるアンダーフィル樹脂層が、配線基板の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、アンダーフィル樹脂層が、その粒径が配線基板の一方主面と電子部品との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂により形成される。したがって、アンダーフィル樹脂層の樹脂とモールド樹脂層の樹脂との間の線膨張係数の違いから界面剥離が発生した場合であっても、この界面剥離は配線基板とアンダーフィル樹脂層との界面まで進展することがないため、従来のように、配線基板と樹脂層との界面剥離に起因する配線基板と電子部品との接続不良や半田スプラッシュによる端子間(例えば電子部品の隣接する端子間)のショート等の問題が発生するのを防止することができ、これにより、配線基板と電子部品との接続信頼性の高いモジュールを提供することができる。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態にかかるモジュール1について、図1を参照して説明する。なお、図1は第1実施形態にかかるモジュール1の断面図である。
本発明の第1実施形態にかかるモジュール1について、図1を参照して説明する。なお、図1は第1実施形態にかかるモジュール1の断面図である。
この実施形態にかかるモジュール1は、図1に示すように、配線基板2と、該配線基板2の一方主面に実装された電子部品3と、配線基板2の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間を埋めるように形成されたアンダーフィル樹脂層4と、電子部品3およびアンダーフィル樹脂層4を被覆するように形成されたモールド樹脂層5とを備える。
配線基板2は、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板、低温同時焼成セラミック(LTCC)基板、ガラス基板等からなり、その主面や内部に配線電極やビア導体が形成される。なお、配線基板2は、多層基板および単層基板のいずれを使用してもよい。
電子部品3は、例えば、SiやGaAs等で形成された半導体素子であり、半田バンプ6を用いて配線基板2の一方主面にフリップチップ実装される。なお、電子部品3として、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等を実装する構成であってもかまわない。
アンダーフィル樹脂層4は、エポキシ樹脂中に、当該エポキシ樹脂と比較して線膨張係数が小さいシリカ等で形成されたフィラー(シリカフィラー)を含有させた樹脂(以下、アンダーフィル樹脂層4の樹脂という場合もある)により形成されたものであり、上記したように、配線基板2の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間を埋めるように形成される。このとき、アンダーフィル樹脂層4は、配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔hより厚くなるように形成される(アンダーフィル樹脂層4の厚みh0>h)。なお、アンダーフィル樹脂層4の厚みh0が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔hと同じになるように、アンダーフィル樹脂層4を形成してもかまわない。
また、アンダーフィル樹脂層4に含有するフィラーは、その平均粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔hより小さいものが用いられる。このとき、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間への樹脂の充填性をよくするために、その最大粒径を、配線基板2と電子部品3との間隔hよりも小さくするのが好ましい。
なお、アンダーフィル樹脂層4の樹脂としては、エポキシ樹脂のほか、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂などを用いることができる。また、アンダーフィル樹脂層4に含有させるフィラーとしては、シリカフィラーのほか、アルミナフィラー、窒化アルミフィラー、窒化ケイ素フィラー、炭素繊維などを用いることができる。
モールド樹脂層5は、アンダーフィル樹脂層4と同様に、エポキシ樹脂中に、当該エポキシ樹脂と比較して線膨張係数が小さいシリカ等で形成されたフィラー(シリカフィラー)を含有させた樹脂(以下、モールド樹脂層5の樹脂という場合もある)により形成されたものであり、アンダーフィル樹脂層4および電子部品3を被覆するように形成される。このとき、モールド樹脂層5に含有させるフィラーは、その平均粒径がアンダーフィル樹脂層4のフィラーの平均粒径よりも大きなものが用いられる。また、モールド樹脂層5を必ずしもアンダーフィル樹脂層4の全面を被覆するように形成する必要はなく、少なくともアンダーフィル樹脂層4の一部および電子部品を被覆するように形成する構成であっても構わない。
なお、モールド樹脂層5の樹脂としては、アンダーフィル樹脂層4と同様に、エポキシ樹脂のほか、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂などを用いることができる。また、モールド樹脂層4に含有させるフィラーとしては、シリカフィラーのほか、アルミナフィラー、窒化アルミフィラー、窒化ケイ素フィラー、炭素繊維などを用いることができる。
次に、本実施形態にかかるモジュール1の製造方法について、図2を参照して説明する。なお、図2はモジュール1の製造方法を説明するための図であり、(a)~(f)は各工程を示している。また、後述する他の各実施形態にかかるモジュールも、以下に示すモジュール1の製造方法を用いて製造することができる。
まず、図2(a)に示すように、配線基板2の一方主面に電子部品3をフリップチップ実装する(実装工程)。このとき、配線基板2の一方主面の所定の位置に電子部品3を配置したあと、電子部品3が配置された配線基板2をリフロー炉に投入するなどして半田バンプ6を溶かすことにより、配線基板2と電子部品3とを接続する。
次に、図2(b)に示すように、配線基板2の一方主面の周縁に電子部品3を囲むように封止樹脂用治具7を配置して固定する(配置工程)。この封止樹脂用治具7はゴム樹脂で形成されている。
次に、図2(c)に示すように、封止樹脂用治具7の囲繞領域内に、液状樹脂4aをアンダーフィル樹脂として充填する(充填工程)。この液状樹脂4aは、アンダーフィル樹脂層4を形成する樹脂であり、液状のエポキシ樹脂中にフィラーを含有させたものである。このとき、液状樹脂4aの量を、後述するアンダーフィル樹脂層形成工程で、アンダーフィル樹脂層4が配線基板2の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間を埋めるように形成されるのに適した量で調整する。なお、フィラーは、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいものが用いられる。
次に、図2(d)に示すように、130℃程度の温度で液状樹脂4aを仮硬化させたあと、封止樹脂用治具7を除去し、180℃程度の温度で液状樹脂4aを本硬化させることにより、アンダーフィル樹脂層4を形成する(アンダーフィル樹脂層形成工程)。このとき、液状樹脂4aを本硬化させたときに、液状樹脂4aが配線基板2の一方主面の全面に渡って広がる。なお、封止樹脂用治具7は必ずしも除去しなくてもよい。
次に、図2(e)に示すように、モールド用樹脂5aをアンダーフィル樹脂層4および電子部品3を被覆するように配置する。
次に、図2(f)に示すように、配置したモールド用樹脂5aを180℃程度の温度で硬化させることにより、モールド樹脂層5を形成して(モールド樹脂層形成工程)、モジュール1を製造する。なお、モールド樹脂層5の樹脂は、エポキシ樹脂中にフィラーを含有させたものであり、このフィラーは、その粒径がアンダーフィル樹脂層4のフィラーの粒径よりも大きいものが用いられる。また、モールド用樹脂5aとして、液状、粉末、固体のいずれかの態様の樹脂を用いることによりモールド樹脂層5を形成することができる。例えば、モールド樹脂5aとして、液状または粉末樹脂を用いる場合は、封止樹脂用治具7を除去する前に、アンダーフィル樹脂層4および電子部品3上にモールド用樹脂5aを配置して、当該モールド用樹脂5aを半硬化または本硬化させた後、封止樹脂用治具7を除去するようにすればよい。
なお、封止樹脂用治具7を配線基板2の一方主面の周縁に配置する配置工程については、
上記したものに限らず、例えば、配線基板2の一方主面の外形よりもその開口部が一回り大きいキャビティを有する封止樹脂用治具7を用意して、このキャビティ内に電子部品3が実装された配線基板2を配置するようにしてもよい。このようにすることで、アンダーフィル樹脂層4を容易に配線基板2の一方主面の全面に渡って形成することができる。
上記したものに限らず、例えば、配線基板2の一方主面の外形よりもその開口部が一回り大きいキャビティを有する封止樹脂用治具7を用意して、このキャビティ内に電子部品3が実装された配線基板2を配置するようにしてもよい。このようにすることで、アンダーフィル樹脂層4を容易に配線基板2の一方主面の全面に渡って形成することができる。
したがって、上記した実施形態によれば、配線基板2の一方主面とフリップチップ実装された電子部品3との隙間を埋めるようにアンダーフィル樹脂層4を形成することで、電子部品3と配線基板2との間に発生する応力が電子部品3と配線基板2との接続部(半田バンプ6近傍)に集中することなく、アンダーフィル樹脂層4の樹脂に分散するため、電子部品3と配線基板2との接続信頼性の高いモジュール1を提供することができる。
また、アンダーフィル樹脂層4を、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂で形成することにより、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間にアンダーフィル樹脂層4の樹脂を充填する際に、フィラーが邪魔することがなく、当該隙間へのアンダーフィル樹脂層4の樹脂の充填性が向上するため、配線基板2と電子部品3との接続信頼性の低下の原因となるボイドが配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間に発生するのを防止することができる。また、電子部品3の回路形成面(配線基板2との対向面)がアンダーフィル樹脂層4のフィラーにより傷つけられるのを防止することもできる。
また、アンダーフィル樹脂層4を配線基板2の一方主面の全面に渡って形成することにより、アンダーフィル樹脂層4とモールド樹脂層5との間の線膨張係数の違いから界面剥離が発生した場合であっても、この界面剥離は配線基板2とアンダーフィル樹脂層4との界面まで進展することがないため、従来のように、配線基板と樹脂層との界面剥離に起因する配線基板と電子部品との接続不良や半田スプラッシュによる端子間(例えば電子部品3の隣接する端子(半田バンプ6)間)のショート等の問題が発生するのを防止することができる。
また、従来では、このような問題が発生するのを防止するために、アンダーフィル樹脂層4のフィラーの粒径とモールド樹脂層5のフィラーの粒径との差を小さくする必要があったが、この実施形態にかかるモジュール1では、配線基板2の全面にアンダーフィル樹脂層4を形成することにより、このような問題が発生するのを防止することができるため、モールド樹脂層5のフィラーの粒径をアンダーフィル樹脂層4のフィラーの粒径よりもより大きくすることができる。フィラーはエポキシ樹脂と比較して熱伝導率が高く、また、線膨張係数も低いため、モールド樹脂層5のフィラーの粒径を大きくすることで、モジュール樹脂層5内のフィラーの容積を大きくすることができ、モジュール1の放熱特性の向上を図ることができるとともに、モジュール1の反りの低減を図ることができる。
また、図2を参照して説明したモジュール1の製造方法では、樹脂封止用治具7による囲繞領域内に液状樹脂を充填するという簡単な方法で配線基板2の一方主面の全面に渡ってアンダーフィル樹脂層4を形成することができるため、配線基板2と電子部品3との接続信頼性の高いモジュール1を容易に製造することができる。
ところで、例えば、配線基板2に複数の電子部品3を実装し、ディスペンス方式により各電子部品3毎にアンダーフィル樹脂層4を形成する場合、実装する電子部品3の数が増えるほどアンダーフィル樹脂層4を形成するための工数が増えてモジュール1の製造コストが増加する。また、電子部品3毎にアンダーフィル樹脂層4の樹脂を塗布するために、ディスペンサの樹脂注入口を配置するためのスペースを電子部品3間に確保する必要があり、電子部品3の高密度実装化への妨げとなる。
しかしながら、図2を参照して説明したモジュール1の製造方法を用いると、複数の電子部品3を配線基板2に実装した場合であっても、樹脂封止用治具7による囲繞領域内に液状樹脂4aを充填することにより、一度に各電子部品3全てのアンダーフィルを行うことができるため、アンダーフィル樹脂層形成工程の工数が減少し、モジュール1の製造コストの低減を図ることができる。また、ディスペンサの樹脂注入口を配置するためのスペースが必要ないため、電子部品3の高密度実装化に対応することもできる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態にかかるモジュール1aについて、図3を参照して説明する。なお、図3は第2実施形態にかかるモジュール1aの製造方法を説明するための図であり、(a)~(f)は各工程を示す。
本発明の第2実施形態にかかるモジュール1aについて、図3を参照して説明する。なお、図3は第2実施形態にかかるモジュール1aの製造方法を説明するための図であり、(a)~(f)は各工程を示す。
この実施形態にかかるモジュール1aが図1および図2を参照して説明した第1実施形態のモジュール1と異なるところは、製造方法において、アンダーフィル樹脂層4を粉末樹脂4bを用いて形成する点である。その他の構成は、第1実施形態のモジュール1と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。
なお、図3に示すモジュール1aの製造方法の各工程のうち、図3(a)~(b)に示す工程は、図2(a)~(b)に示す工程に対応し、図3(f)に示す工程は、図2(e)に対応し、それぞれ同じ工程であるため説明を省略する。
モジュール1aの製造方法は、図3(a)および(b)の各工程を経たあと、図3(c)に示すように、封止樹脂用治具7による囲繞領域内に粉末樹脂4bをアンダーフィル樹脂として配置する(粉末樹脂配置工程)。この粉末樹脂4bは、エポキシ樹脂で形成された粉末とフィラーとが混合されたものであり、このフィラーは、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいものが用いられる。このとき、粉末樹脂4bの量を、後述するアンダーフィル樹脂層形成工程で、アンダーフィル樹脂層4が配線基板2の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間を埋めるように形成されるのに適した量で調整する。なお、粉末樹脂4bの囲繞領域内への配置は、例えば、配線基板2の上方側から散布するなどして行うことができる。また、図3(c)に示すように、この工程では配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間には、粉末樹脂4bが充填されていない状態となる。
次に、図3(d)に示すように、配線基板2等を振動(例えば、超音波振動)させることにより、粉末樹脂4bが封止樹脂用治具7による囲繞領域内に均等に配置されるように粉末樹脂4bを整えるとともに、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間に粉末樹脂4bが充填されるように粉末樹脂4bを整える(粉整工程)。
次に、図3(e)に示すように、130℃程度の温度で加熱することで粉末樹脂4bを溶解させつつ仮硬化したあと、封止樹脂用治具7を除去し、180℃程度の温度で粉末樹脂4bを本硬化させることによりアンダーフィル樹脂層4を形成する(アンダーフィル樹脂層形成工程)。このとき、粉末樹脂4bを本硬化させたときに、仮硬化した粉末樹脂4bが配線基板2の一方主面の全面に渡って広がる。
次に、図2(e)を参照して説明したモジュール1のモールド樹脂層形成工程と同様の方法によりモールド樹脂層5を形成することにより(図3(f)参照)、モジュール1aを製造する。
なお、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいフィラーと、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも大きいフィラーと、粉末状のエポキシ樹脂とを混合した粉末樹脂を用いて、アンダーフィル樹脂層4とモールド樹脂層5とを同時に形成することもできる。
具体的には、電子部品3が実装された配線基板2に封止樹脂用治具7を配置したあと、上記した大小のフィラーと粉末状のエポキシ樹脂が混合された粉末樹脂を配線基板2の上方側から電子部品3が埋まるまで散布し、配線基板2等を振動させる。このとき、その粒径が配線基板2の一方主面と電子部品3との間隔よりも小さいフィラーが、配線基板2の一方主面と電子部品3との隙間に入り込んでエポキシ樹脂とともにアンダーフィル樹脂層4を形成し、粒径が大きいフィラーがアンダーフィル樹脂層4よりも上側に移動してエポキシ樹脂とともにモールド樹脂層5を形成することになる。このように、アンダーフィル樹脂層4とモールド樹脂層5とを同時に形成することで、モジュール1の製造の工数を減らすことができるため、モジュール1の製造コストの低減を図ることができる。
したがって、上記した本発明の第2実施形態にかかるモジュール1aの製造方法を用いることにより、モジュール1aのアンダーフィル樹脂層4を粉末樹脂4bを用いて形成することができる。
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1bについて、図4を参照して説明する。なお、図4は、モジュール1bの断面図である。
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1bについて、図4を参照して説明する。なお、図4は、モジュール1bの断面図である。
この実施形態にかかるモジュール1bが図1を参照して説明した第1実施形態のモジュール1と異なるところは、図4に示すように、モールド樹脂層5が2層構造になっている点である。その他の構成は、第1実施形態のモジュール1と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。
この場合、モールド樹脂層5は、アンダーフィル樹脂層4の上側に隣接して配置された第1モールド樹脂層5bと、該第1モールド樹脂層5bの上側に配置された第2モールド樹脂層5cとで形成される。また、第1モールド樹脂層5bに含有するフィラーの粒径および第2モールド樹脂層5cに含有するフィラーの粒径は共に、アンダーフィル樹脂層4のフィラーの粒径よりも大きく、かつ、第1モールド樹脂層5bのフィラーの粒径が第2モールド樹脂層5cのフィラーの粒径よりも小さい。すなわち、アンダーフィル樹脂層4から上層側にいくにつれて、各層4,5b,5cに含有するフィラーの粒径が徐々に大きくなるように構成されている。
なお、モールド樹脂層5は、上記した2層構造に限らず、さらに層数を増やす構成であってもかまわない。この場合、上層側に配置される層ほど、含有するフィラーの粒径が大きくなるようにすればよい。
このように構成することにより、隣接する層での線膨張係数の差を小さくすることができるため、隣接する層間の界面剥離を防止することができるとともに、モジュール1bの反りの低減を図ることができる。
<第4実施形態>
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1cについて、図5を参照して説明する。なお、図5はモジュール1cの断面図である。
本発明の第3実施形態にかかるモジュール1cについて、図5を参照して説明する。なお、図5はモジュール1cの断面図である。
この実施形態にかかるモジュール1cが、図1を参照して説明した第1実施形態のモジュール1と異なるところは、図5に示すように、配線基板2の一方主面に複数の電子部品3が実装されている点である。その他の構成は第1実施形態と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。
この場合、配線基板2の一方主面には、電子部品3として、1つの半導体素子3aと2つのチップ部品3bが実装される。両チップ部品3bは、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の受動部品である。また、半導体素子3aはフリップチップ実装により実装され、両チップ部品3bそれぞれは、周知の表面実装技術を用いて実装される。
また、アンダーフィル樹脂層4に含有するフィラーは、その粒径が配線基板2の一方主面と、半導体素子3a、両チップ部品3bそれぞれとの間隔h,h1のうち、最も小さい間隔h1よりも小さいものが用いられる。また、アンダーフィル樹脂層4は、配線基板2の一方主面と、半導体素子3a、両チップ部品3bそれぞれとの間隔h,h1のうち、最も大きい間隔hよりも厚く形成される(アンダーフィル樹脂層4の厚みh2>h)。
このように、アンダーフィル樹脂層4のフィラーの粒径を、配線基板2の一方主面と各電子部品3(半導体素子3a,チップ部品3b)それぞれとの間隔h,h1のうち、最も小さい間隔h1よりも小さくすることで、全ての電子部品3において、配線基板2との隙間へのアンダーフィル樹脂層4の樹脂の充填性が向上する。また、アンダーフィル樹脂層4を、配線基板2の一方主面と各電子部品3それぞれとの間隔h,h1のうち、最も大きい間隔hよりも厚く形成することにより、各電子部品3それぞれにおいて、配線基板2の一方主面との隙間の全領域に樹脂が充填されるため、各電子部品3それぞれにおける配線基板2との接続信頼性が向上する。
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
例えば、上記した実施形態では、モールド樹脂層5を液状樹脂を用いて形成する場合について説明したが、モールド樹脂層5を、例えば、粉末樹脂や樹脂シートを用いて形成することもできる。
また、本発明は、配線基板2に実装した電子部品3が樹脂封止されてなる種々のモジュールに通用することができる。
1,1a,1b,1c モジュール
2 配線基板
3 電子部品
3a 半導体素子(電子部品)
3b チップ部品(電子部品)
4 アンダーフィル樹脂層
4a 液状樹脂
4b 粉末樹脂
5 モールド樹脂層
5a モールド用樹脂
5b 第1モールド樹脂層
5c 第2モールド樹脂層
7 樹脂封止用治具
2 配線基板
3 電子部品
3a 半導体素子(電子部品)
3b チップ部品(電子部品)
4 アンダーフィル樹脂層
4a 液状樹脂
4b 粉末樹脂
5 モールド樹脂層
5a モールド用樹脂
5b 第1モールド樹脂層
5c 第2モールド樹脂層
7 樹脂封止用治具
Claims (5)
- 配線基板と、
前記配線基板の一方主面に実装された電子部品と、
前記配線基板の一方主面の全面に渡って形成されるとともに、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との隙間を埋めるように形成されたアンダーフィル樹脂層と、
前記アンダーフィル樹脂層の少なくとも一部および前記電子部品を被覆するように形成されたモールド樹脂層とを備え、
前記アンダーフィル樹脂層は、その粒径が前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりも小さいフィラーを含有する樹脂により形成されている
ことを特徴とするモジュール。 - 前記配線基板の一方主面には複数の前記電子部品が実装されており、
前記アンダーフィル樹脂層に含有するフィラーの粒径は、前記配線基板の一方主面と前記各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も小さい間隔よりも小さく、
前記アンダーフィル樹脂層は、前記配線基板の一方主面と前記各電子部品それぞれとの間隔のうち、最も大きい間隔よりも厚く形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール。 - 前記モールド樹脂層は、それぞれ粒径が前記アンダーフィル樹脂層のフィラーの粒径よりも大きく、かつ、それぞれ粒径が異なるフィラーを含有する複数の層で形成され、
前記各層は、前記アンダーフィル樹脂層から上層側に配置される層ほど、含有するフィラーの粒径が大きくなるように配置されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモジュール。 - 配線基板の一方主面に電子部品を実装する実装工程と、
前記配線基板の前記一方主面の周縁に前記電子部品を囲むように樹脂封止用治具を配置する配置工程と、
前記樹脂封止用治具による囲繞領域内に、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりもその粒径が小さいフィラーを含有する液状樹脂をアンダーフィル樹脂として充填する充填工程と、
前記液状樹脂を硬化させるとともに前記樹脂封止用治具を除去することによりアンダーフィル樹脂層を形成するアンダーフィル樹脂層形成工程と、
前記アンダーフィル樹脂層および前記電子部品を被覆するようにモールド樹脂層を形成するモールド樹脂層形成工程と
を備えることを特徴とするモジュールの製造方法。 - 配線基板の一方主面に電子部品を実装する実装工程と、
前記配線基板の一方主面の周縁に前記電子部品を囲むように樹脂封止用治具を配置する配置工程と、
前記樹脂封止用治具による囲繞領域内に、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との間隔よりもその粒径が小さいフィラーを含有する粉末樹脂をアンダーフィル樹脂として配置する粉末樹脂配置工程と、
前記粉末樹脂が前記囲繞領域内に均等に配置されるように当該粉末樹脂を整えるとともに、前記配線基板の一方主面と前記電子部品との隙間に前記粉末樹脂が充填されるように前記粉末樹脂を整える粉整工程と、
前記粉末樹脂を溶解した後、硬化させるとともに前記樹脂封止治具を除去することによりアンダーフィル樹脂層を形成するアンダーフィル樹脂形成工程と、
前記アンダーフィル樹脂層および前記電子部品を被覆するようにモールド樹脂層を形成するモールド樹脂層形成工程と
を備えることを特徴とするモジュールの製造方法。
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