WO2025004473A1 - モジュール - Google Patents

Abstract

モジュールは、主面（１ａ）を有する基板（１）と、主面（１ａ）に実装された半導体部品（３）と、主面（１ａ）および半導体部品（３）の側面を封止するように封止樹脂で形成された封止樹脂層（６）とを備え、半導体部品（３）は、部品本体（３１）と、部品本体（３１）の基板（１）側の面に接続されたバンプ（３２）とを備える。半導体部品（３）の主面（１ａ）に対する実装は、部品本体（３１）を主面（１ａ）から離隔させた状態でバンプ（３２）を主面（１ａ）に接続することによって行なわれており、部品本体（３１）と主面（１ａ）との間の隙間には、アンダーフィル樹脂が充填されることによってアンダーフィル層（７）が形成されており、アンダーフィル樹脂の弾性係数は、前記封止樹脂の弾性係数よりも低く、アンダーフィル層（７）は、部品本体（３１）を主面（１ａ）に投影した領域の外へはみ出して存在するはみ出し部分（７ｅ）を含む。はみ出し部分（７ｅ）は、封止樹脂層（６）によって覆われている。はみ出し部分（７ｅ）を封止樹脂層（６）の基板（１）から遠い側の面に投影した領域内において、封止樹脂層（６）に溝（８）が形成されている。

Description

モジュール

　本発明は、モジュールに関するものである。

　高周波モジュールにおいて、温度サイクル条件のもとでの部品内蔵基板とマザー基板との接合部の破損の問題に対処するために、半導体部品と外部接続端子との間に溝を形成した構成が、特開２０２１－１９７５６８号公報（特許文献１）に記載されている。

　パッケージ部品を基板に実装して樹脂で封止した構造のモールドパッケージにおいて、熱膨張および熱収縮に起因する応力がパッケージ部品に加わることを抑制するために樹脂の上面から下面に向けて溝部が形成された構成が、特開２０１５－２２４５号公報（特許文献２）に記載されている。

　基板の主面に複数の部品が実装され、封止樹脂層で封止された構造のモジュールにおいて、封止樹脂層の上面から基板の主面に向かって凹みが形成された構成が、国際公開ＷＯ２０１８／１９４０１２Ａ１（特許文献３）に記載されている。封止樹脂層の凹み内部以外の表面はシールド層によって覆われている。この文献では、部品が発した不要な電磁波は封止樹脂層に形成された凹みから効果的にモジュール外へ出て行くので、他の部品に到達しにくくなるとされている。

特開２０２１－１９７５６８号公報 特開２０１５－２２４５号公報 国際公開ＷＯ２０１８／１９４０１２Ａ１

　特許文献１～３に示された構成では、実装された部品の側面に近い位置で封止樹脂部に溝が形成されている。この溝は、応力緩和または電磁波干渉防止を目的としたものである。

　ところで、曲げによる応力の作用には、実装された部品の下側における封止樹脂と基板との間の線膨張係数の差による影響が大きい。実装される部品のサイズが大きい場合には、部品の側面の近傍に溝を設けるだけでは応力対策が不十分であった。

　そこで、本発明は、基板に実装される半導体部品のサイズが大きい場合であっても、曲げによる応力を緩和す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。

　上記目的を達成するため、本発明に基づくモジュールは、主面を有する基板と、上記主面に実装された半導体部品と、上記主面および上記半導体部品の側面を封止するように封止樹脂で形成された封止樹脂層とを備え、上記半導体部品は、部品本体と、上記部品本体の上記基板側の面に接続されたバンプとを備える。上記半導体部品の上記主面に対する実装は、上記部品本体を上記主面から離隔させた状態で上記バンプを上記主面に接続することによって行なわれている。上記部品本体と上記主面との間の隙間には、アンダーフィル樹脂が充填されることによってアンダーフィル層が形成されている。上記アンダーフィル樹脂の弾性係数は、上記封止樹脂の弾性係数よりも低い。上記アンダーフィル層は、上記部品本体を上記主面に投影した領域の外へはみ出して存在するはみ出し部分を含む。上記はみ出し部分は、上記封止樹脂層によって覆われている。上記はみ出し部分を上記封止樹脂層の上記基板から遠い側の面に投影した領域内において、上記封止樹脂層に溝が形成されている。

　本発明によれば、半導体部品と基板との間の線膨張係数の差によって生じる応力は、アンダーフィル層によって緩和され、さらに、封止樹脂層と半導体部品との間の線膨張係数の差によって生じる応力は、溝によって緩和されるので、基板に実装される半導体部品のサイズが大きい場合であっても、曲げによる応力を緩和することができる。

本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの断面図である。 図１におけるＺ１部の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの平面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの溝の底およびその近傍の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの第１の変形例の溝の底およびその近傍の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの第２の変形例の溝の底およびその近傍の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの平面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの平面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの第１の変形例の平面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの第２の変形例の平面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの第３の変形例の平面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの第４の変形例の平面図である。

　図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するとは限らず、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味する場合がある。

　（実施の形態１）
　図１～図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールについて説明する。本実施の形態におけるモジュールの断面図を図１に示す。図１におけるＺ１部の拡大図を図２に示す。

　本実施の形態におけるモジュール１０１は、主面１ａを有する基板１と、主面１ａに実装された半導体部品３と、主面１ａおよび半導体部品３の側面を封止するように封止樹脂で形成された封止樹脂層６とを備える。半導体部品３は、たとえばＩＣ（Integrated　Circuit）であってよい。半導体部品３の上面は封止樹脂層６から露出していてよい。封止樹脂層６の上面および側面を覆うようにシールド膜が設けられていてもよい。シールド膜は金属膜である。半導体部品３の上面もシールド膜で覆われていてもよい。なお、本実施の形態では、シールド膜がない例を示している。

　基板１の主面１ａには、半導体部品３の他に、部品４１，４２，４３，４４が実装されている。

　半導体部品３は、部品本体３１と、部品本体３１の基板１側の面に接続されたバンプ３２とを備える。半導体部品３の主面１ａに対する実装は、部品本体３１を主面１ａから離隔させた状態でバンプ３２を主面１ａに接続することによって行なわれている。部品本体３１と主面１ａとの間の隙間には、アンダーフィル樹脂が充填されることによってアンダーフィル層７が形成されている。アンダーフィル樹脂の弾性係数は、封止樹脂の弾性係数よりも低い。アンダーフィル層７は、部品本体３１を主面１ａに投影した領域の外へはみ出して存在するはみ出し部分７ｅを含む。はみ出し部分７ｅは、封止樹脂層６によって覆われている。はみ出し部分７ｅを封止樹脂層６の基板１から遠い側の面に投影した領域内において、封止樹脂層６に溝８が形成されている。

　図１における溝８の底近傍の拡大図を図２に示す。本実施の形態におけるモジュール１０１の平面図を図３に示す。図２に示したように溝８はアンダーフィル層７のはみ出し部分７ｅに入り込んでいるが、主面１ａには到達していない。溝８の底は、断面図で見たときＵ字形状となっている。溝８の底は、アンダーフィル層７の中にある。ここで示す例では、アンダーフィル層７は、部分７ｃとはみ出し部分７ｅとを含む。部分７ｃは、アンダーフィル層７のうち、部品本体３１を主面１ａに投影した領域にある部分である。はみ出し部分７ｅは、アンダーフィル層７が、部分７ｃから連続してその外側へとはみ出した部分である。ここで示す例では、はみ出し部分７ｅは、部分７ｃから連続して延在しているが、断面図で見たとき、はみ出し部分７ｅは、部分７ｃから完全に連続しているとは限らない。アンダーフィル層７は、断面図で見たとき、部分７ｃからはみ出し部分７ｅの先端に至るまでの途中で途切れていてもよい。

　図３に示したように、主面１ａに垂直な方向から見たとき、溝８は、半導体部品３から離隔しつつ半導体部品３の辺に沿うように形成されている。ここで示す例では、モジュール１０１は短冊形状であり、その長手方向の中間部分において、モジュール１０１の幅のほとんどを占めるように半導体部品３が配置されている。

　本実施の形態では、半導体部品３と基板１との間の線膨張係数の差によって生じる応力は、アンダーフィル層７によって緩和される。さらに、封止樹脂層６と半導体部品３との間の線膨張係数の差によって生じる応力は、溝８によって緩和される。さらに、溝８の底がアンダーフィル層７の中にあるような構成とすることによって、破壊耐性が向上する。したがって、本実施の形態では、基板に実装される半導体部品のサイズが大きい場合であっても、曲げによる応力を緩和することができるモジュールを実現することができる。

　なお、断面図で見たときの溝８の底の形状は、図４に示すようにＵ字形状であってもよいが、他の形状であってもよい。たとえば図５に示すように矩形状であってもよい。たとえば図６に示すようにＶ字形状であってもよい。

　なお、本実施の形態では、溝８の底は、はみ出し部分７ｅに入り込んでいるが主面１ａには到達していないことが好ましい。溝８の底がはみ出し部分７ｅまで到達しない程度の深さであっても、一応の効果はある。しかし、本実施の形態で示したように、溝８の底がはみ出し部分７ｅに入り込んでいることにより、この位置における封止樹脂層６内での応力の伝達を遮断することができるので好ましい。

　なお、本実施の形態で示したように、主面１ａに垂直な方向から見たとき、溝８は、半導体部品３から離隔しつつ半導体部品３の辺に沿うように形成されていることが好ましい。この構成を採用することにより、封止樹脂層６と半導体部品３との間の線膨張係数の差によって生じる応力を、効率良く遮断することができる。

　なお、封止樹脂とアンダーフィル樹脂とでは、フィラーの含有条件が異なることが好ましい。この構成を採用することにより、両者の間に容易に弾性係数の差を設けることができる。各樹脂が主材料とフィラーとの組合せであるとすると、封止樹脂の主材料とアンダーフィル樹脂の主材料とは、同じであってもよい。たとえば、アンダーフィル樹脂と封止樹脂との両方がエポキシ樹脂を主材料としていてもよい。フィラーの含有条件とは、フィラーの含有量、フィラーの平均径、フィラーの形状、フィラーの材質などを含む概念である。主材料の条件が同じであっても、フィラーの含有条件を変えることで、弾性係数を変化させることができる。フィラーの含有条件を変えることで、その樹脂を、所望の弾性係数となるように調整することも可能である。

　（実施の形態２）
　図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールについて説明する。本実施の形態におけるモジュールの平面図を図７に示す。モジュール１０２は、実施の形態１で説明した溝８の代わりに溝８ｉを有する。平面図で見たときに、溝８ｉは点線状となっている。溝は、このように点線状であってもよい。図７では、溝８ｉとしての点線を構成する各要素の形状が正方形であるように表示されているが、これはあくまで一例である。点線の各要素の形状は、矩形、多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、溝８ｉとしての点線は、同じ形状の繰り返しに統一する必要はなく、異なる形状が組み合わせて配置されていてもよい。

　本実施の形態では、平面図で見たときに、溝が点線状であるので、溝の途中に途切れている箇所がある。このように溝が途切れた箇所では封止樹脂層６がつながっている。このように溝８の両側の封止樹脂層６が一部の箇所でつながっているので、モジュール全体での強度を上げることができる。

　なお、本実施の形態では、平面図で見たときに溝が点線状である例を示したが、溝は破線状であってもよい。

　（実施の形態３）
　図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールについて説明する。本実施の形態におけるモジュールの平面図を図８に示す。

　この例では、モジュール１０３は短冊形状であり、半導体部品３は、モジュール１０３の中で一方の端に近い位置に配置されている。溝８は、半導体部品３の短辺に沿って設けられている。溝８は、封止樹脂層６を分断するように設けられている。溝８は、モジュール１０３の一方の長辺の途中の点から他方の長辺の途中の点に至るように設けられている。

　本実施の形態においても、実施の形態１で説明した効果を得ることができる。
　なお、本実施の形態におけるモジュールの変形例として、図９に示すモジュール１０４のような構成であってもよい。モジュール１０４は平面図で見たときに短冊形状であり、半導体部品３は、モジュール１０４の途中の一定区間をほぼ占めるように配置されている。溝８は、半導体部品３の２本の短辺にそれぞれ沿うように配置されている。２本の溝８は、それぞれモジュール１０４の一方の長辺から他方の長辺に至るように設けられている。

　本実施の形態におけるモジュールのさらなる変形例として、図１０に示すモジュール１０５のような構成であってもよい。モジュール１０５は、平面図で見たときに矩形状であり、半導体部品３は、モジュール１０５の１つのコーナーの近傍に配置されている。溝８は、モジュール１０５の１つのコーナーの近傍において半導体部品３を囲むようにＬ字形状に設けられている。

　本実施の形態におけるモジュールのさらなる変形例として、図１１に示すモジュール１０６のような構成であってもよい。モジュール１０６は、平面図で見たときに矩形状であり、半導体部品３は、モジュール１０６の外形線のうち１本の辺の途中においてこの辺に沿うように配置されている。溝８は、モジュール１０６の半導体部品３を三方から囲むように設けられている。

　本実施の形態におけるモジュールのさらなる変形例として、図１２に示すモジュール１０７のような構成であってもよい。モジュール１０７においては、半導体部品３は、いずれの辺からも離れた中ほどに配置されている。溝８は、半導体部品３を完全に取り囲むように設けられている。溝８は、環状に設けられている。ここで例示したように、主面１ａに垂直な方向から見たとき、溝８は、半導体部品３を取り囲むように配置されていることが好ましい。

　主面１ａに垂直な方向から見たとき、半導体部品３は半導体部品３の少なくとも１本の辺が基板１の外形線に沿うように配置されており、溝８は、半導体部品３から離隔しつつ半導体部品３の辺のうち基板１の外形線に沿っていない辺に沿うように設けられていることが好ましい。この構成を採用することにより、基板１の外形線を利用して半導体部品３をうまく配置しつつ、溝８の必要な長さを少なく抑えることができる。また、半導体部品３の辺が基板の外形線に沿っている部分では、溝を省略することができるので、溝を形成するための作業量を少なく抑えることができる。

　なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。また、１つのモジュールの中に備わる半導体部品３の個数は１個とは限らない。１つのモジュールが複数の半導体部品３を備えていてもよい。１つのモジュールが複数の半導体部品３を備える場合は、個々の半導体部品３に対して、上記実施の形態のうち複数を選択して適宜組み合わせて採用してもよい。

　なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

　（付記）
　（付記１）
　主面を有する基板と、
　前記主面に実装された半導体部品と、
　前記主面および前記半導体部品の側面を封止するように封止樹脂で形成された封止樹脂層とを備え、
　前記半導体部品は、部品本体と、前記部品本体の前記基板側の面に接続されたバンプとを備え、
　前記半導体部品の前記主面に対する実装は、前記部品本体を前記主面から離隔させた状態で前記バンプを前記主面に接続することによって行なわれており、
　前記部品本体と前記主面との間の隙間には、アンダーフィル樹脂が充填されることによってアンダーフィル層が形成されており、
　前記アンダーフィル樹脂の弾性係数は、前記封止樹脂の弾性係数よりも低く、
　前記アンダーフィル層は、前記部品本体を前記主面に投影した領域の外へはみ出して存在するはみ出し部分を含み、
　前記はみ出し部分は、前記封止樹脂層によって覆われており、
　前記はみ出し部分を前記封止樹脂層の前記基板から遠い側の面に投影した領域内において、前記封止樹脂層に溝が形成されている、モジュール。

　（付記２）
　前記溝の底は、前記はみ出し部分に入り込んでいるが前記主面には到達していない、付記１に記載のモジュール。

　（付記３）
　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記溝は、前記半導体部品から離隔しつつ前記半導体部品の辺に沿うように形成されている、付記１または２に記載のモジュール。

　（付記４）
　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記溝は、前記半導体部品を取り囲むように配置されている、付記３に記載のモジュール。

　（付記５）
　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記半導体部品は前記半導体部品の少なくとも１本の辺が前記基板の外形線に沿うように配置されており、前記溝は、前記半導体部品から離隔しつつ前記半導体部品の辺のうち前記基板の外形線に沿っていない辺に沿うように設けられている、付記１または２に記載のモジュール。

　（付記６）
　前記封止樹脂と前記アンダーフィル樹脂とでは、フィラーの含有条件が異なる、付記１から５のいずれか１項に記載のモジュール。

　１　基板、１ａ　主面、３　半導体部品、６　封止樹脂層、７　アンダーフィル層、７ｃ　部分、７ｅ　はみ出し部分、８，８ｉ　溝、３１　部品本体、３２　バンプ、４１，４２，４３，４４　部品、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７　モジュール。

Claims (6)

1. 　主面を有する基板と、
   　前記主面に実装された半導体部品と、
   　前記主面および前記半導体部品の側面を封止するように封止樹脂で形成された封止樹脂層とを備え、
   　前記半導体部品は、部品本体と、前記部品本体の前記基板側の面に接続されたバンプとを備え、
   　前記半導体部品の前記主面に対する実装は、前記部品本体を前記主面から離隔させた状態で前記バンプを前記主面に接続することによって行なわれており、
   　前記部品本体と前記主面との間の隙間には、アンダーフィル樹脂が充填されることによってアンダーフィル層が形成されており、
   　前記アンダーフィル樹脂の弾性係数は、前記封止樹脂の弾性係数よりも低く、
   　前記アンダーフィル層は、前記部品本体を前記主面に投影した領域の外へはみ出して存在するはみ出し部分を含み、
   　前記はみ出し部分は、前記封止樹脂層によって覆われており、
   　前記はみ出し部分を前記封止樹脂層の前記基板から遠い側の面に投影した領域内において、前記封止樹脂層に溝が形成されている、モジュール。
2. 　前記溝の底は、前記はみ出し部分に入り込んでいるが前記主面には到達していない、請求項１に記載のモジュール。
3. 　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記溝は、前記半導体部品から離隔しつつ前記半導体部品の辺に沿うように形成されている、請求項１または２に記載のモジュール。
4. 　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記溝は、前記半導体部品を取り囲むように配置されている、請求項３に記載のモジュール。
5. 　前記主面に垂直な方向から見たとき、前記半導体部品は前記半導体部品の少なくとも１本の辺が前記基板の外形線に沿うように配置されており、前記溝は、前記半導体部品から離隔しつつ前記半導体部品の辺のうち前記基板の外形線に沿っていない辺に沿うように設けられている、請求項１または２に記載のモジュール。
6. 　前記封止樹脂と前記アンダーフィル樹脂とでは、フィラーの含有条件が異なる、請求項１から５のいずれか１項に記載のモジュール。

Images