(57)【要約】【課題】封止樹脂でパッケージされた半導体モジュールにおいて外部からの水分浸入を抑制する。【解決手段】素子搭載用基板１００の上に形成された絶縁樹脂層３０の上に搭載された半導体素子４０が封止樹脂５０により封止されている。配線層１２０には、半導体素子４０の側に突出する突起電極１２２と突起部１２４とがそれぞれ一体的に形成されている。そして、突起電極１２２は、絶縁樹脂層３０を貫通して半導体素子４０の素子電極４２と電気的に接続されている。突起部１２４は、半導体素子４０の四辺に沿って半導体素子４０を取り囲むように配置され、突起電極１２２と素子電極４２との接合部分よりも上方の位置にまで封止樹脂５０内に埋め込まれている。【選択図】図１
2010087309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と
前記基材の一方の主表面に設けられた配線層と、
前記配線層と対向する素子電極を有し、前記基材の上に絶縁樹脂層を介して搭載された半導体素子と、
前記配線層の上に設けられ、前記素子電極と電気的に接続された基板電極と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記半導体素子の少なくとも１辺に沿って配置され、前記配線層から前記半導体素子の側に突出して前記封止樹脂に埋め込まれた突起部と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記突起部の先端部が前記基板電極と前記素子電極との接合部分よりも上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記突起部が前記半導体素子の各辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記基板電極が、前記半導体素子の側に突出し、前記絶縁樹脂層を貫通して前記素子電極と接続された突起電極であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記突起部と前記突起電極とが同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記封止樹脂を被覆する金属箔をさらに備え、
前記金属箔が前記突起部のうち、接地電位に固定された突起部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記基材の上に設けられ、突起部形成領域が露出するような開口部を有する保護層をさらに備え、
前記突起部が、前記保護層の前記開口部内に埋め込まれた埋込部と、前記保護層の前記開口部周囲の上面よりも上方に突出した突出部とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体モジュールを備える携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止樹脂でパッケージされた半導体モジュールおよび半導体モジュールを備える携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ、ＤＶＣ、ＤＳＣといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、こうした製品が市場で受け入れられるためには小型・軽量化が必須となっており、その実現のために高集積のシステムＬＳＩが求められている。一方、これらのエレクトロニクス機器に対しては、より使いやすく便利なものが求められており、機器に使用されるＬＳＩに対し、高機能化、高性能化が要求されている。このため、ＬＳＩチップの高集積化にともないそのＩ／Ｏ数（入出力部の数）が増大する一方でパッケージ自体の小型化要求も強く、これらを両立させるために、半導体部品の高密度な基板実装に適合した半導体パッケージの開発が強く求められている。こうした要求に対応するため、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれるパッケージ技術が種々開発されている。
【０００３】
特許文献１には、インターポーザ基板の上に半導体チップが実装され、この半導体チップが封止樹脂により封止された半導体モジュールが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−６０５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
封止樹脂でパッケージされた、従来型の半導体モジュールでは、封止樹脂と基材との間から水分が浸入した場合に、水分が半導体素子の搭載領域にまで容易に達し、半導体素子の接続強度の低下を招き、ひいては半導体モジュールの動作信頼性が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止樹脂でパッケージされた半導体モジュールにおいて外部からの水分浸入を抑制することのできる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、半導体モジュールである。当該半導体モジュールは、基材と基材の一方の主表面に設けられた配線層と、配線層と対向する素子電極を有し、基材の上に絶縁樹脂層を介して搭載された半導体素子と、配線層の上に設けられ、素子電極と電気的に接続された基板電極と、半導体素子を封止する封止樹脂と、半導体素子の少なくとも１辺に沿って配置され、配線層から半導体素子の側に突出して封止樹脂に埋め込まれた突起部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、外部から水分が浸入する場合に、基材の側から封止樹脂に埋め込まれた状態で設けられた突起部が水分浸入の障壁となるため、水分が半導体素子の側へさらに浸入することが抑制される。これにより、半導体モジュールの動作信頼性の向上を図ることができる。
【０００８】
上記態様の半導体モジュールにおいて、突起部の先端部が基板電極と素子電極との接合部分よりも上方に位置していてもよい。また、突起部が半導体素子の各辺に沿って設けられていてもよい。また、基板電極が、前記半導体素子の側に突出し、前記絶縁樹脂層を貫通して前記素子電極と接続された突起電極であってもよい。この場合、突起部と突起電極とが同じ材料で形成されていてもよい。また、突起電極と配線層とが一体的に形成されていてもよい。
【０００９】
上記態様の半導体モジュールにおいて、封止樹脂を被覆する金属箔をさらに備え、金属箔が突起部のうち、接地電位に固定された突起部と電気的に接続されていてもよい。
【００１０】
上記態様の半導体モジュールにおいて、基材の上に設けられ、突起部形成領域が露出するような開口部を有する保護層をさらに備え、突起部が、保護層の開口部内に埋め込まれた埋込部と、保護層の開口部周囲の上面よりも上方に突出した突出部とを有してもよい。
【００１１】
本発明の他の態様は、携帯機器である。当該携帯機器は、上述した半導体モジュールを備える。
【００１２】
この態様によれば、水分浸入が抑制された半導体モジュールを備えることにより、半導体モジュールの動作信頼性が向上した結果、携帯機器の動作信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基材に実装された半導体素子が封止樹脂により封止された構造を有する半導体モジュールにおいて、封止樹脂と基材の間から水分が浸入することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る半導体モジュール１０の構成を示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を切断面とする平面図である。
【００１６】
半導体モジュール１０は、素子搭載用基板１００と素子搭載用基板１００に実装され、封止樹脂５０により封止された半導体素子４０とを備える。
【００１７】
素子搭載用基板１００は、基材１１０と、基材１１０の一方の主表面に設けられた配線層１２０および保護層１３０と、基材１１０の他方の主表面に設けられた配線層１４０と、保護層１５０とを有する。
【００１８】
基材１１０を構成する材料としては、たとえば、ＢＴレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂が例示される。半導体モジュール１０の放熱性向上の観点から、基材１１０は高熱伝導性を有することが望ましい。このため、基材１１０は、銀、ビスマス、銅、アルミニウム、マグネシウム、錫、亜鉛およびこれらの合金などを高熱伝導性フィラーとして含有する、あるいはガラスクロスを含有することが好ましい。
【００１９】
配線層１２０は、所定パターンを有し、基材１１０の一方の主表面（本実施の形態では、半導体素子４０搭載面）に設けられている。配線層１２０は、銅などの導電材料により形成される。配線層１２０の所定位置には、突起部１２４および半導体素子４０に設けられた素子電極４２と電気的に接続された突起電極１２２が設けられている。
【００２０】
配線層１２０および突起電極１２２は電解銅などで形成されていてもよい。突起電極１２２の頂部面にＮｉ／Ａｕ層などの金めっき層１２８が設けられている。金めっき層１２８により突起電極１２２の酸化が抑制される。金めっき層１２８としてＮｉ／Ａｕ層を形成する場合には、Ｎｉ層の厚さは、たとえば１〜１５μｍであり、Ａｕ層の厚さは、たとえば０．０３〜１μｍである。
【００２１】
保護層１３０は、配線層１２０の周囲に設けられている。本実施の形態では、保護層１３０が配線層１２０を覆うように設けられており、保護層１３０によって配線層１２０の酸化が防止される。また、保護層１３０には突起電極形成領域が露出するような開口部が形成されている。当該開口部内において、突起電極１２２が配線層１２０の上に設けられている。保護層１３０は、たとえばフォトソルダーレジストにより形成され、保護層１３０の厚さは、たとえば４０μｍである。
【００２２】
配線層１４０は、所定パターンを有し、基材１１０の他方の主表面に設けられている。配線層１４０は、銅などの導電材料により形成される。配線層１２０および配線層１４０の厚さは、たとえば２０μｍである。
【００２３】
基材１１０の所定位置において、基材１１０を貫通するビア導体１１２が設けられている。ビア導体１１２は、たとえば、銅めっきにより形成される。ビア導体１１２により、配線層１２０と配線層１４０とが電気的に接続されている。
【００２４】
保護層１５０は、配線層１４０を覆うように基材１１０の他方の主表面に設けられており、保護層１５０によって配線層１４０の酸化などが防止される。保護層１５０には、配線層１４０のランド領域上に外部接続電極としてのはんだボール７０を搭載するための開口部が設けられている。はんだボール７０は、保護層１５０に設けられた側開口部内において配線層１４０に接続され、半導体モジュール１０は、はんだボール７０によって図示しないプリント配線基板に接続される。はんだボール７０を形成する位置、すなわち開口部の形成領域は、たとえば、配線層１４０で引き回した先の端部である。はんだボール７０の径は、たとえば、１００〜３００μｍである。保護層１５０は、たとえばフォトソルダーレジストにより形成される。保護層１５０の厚さは、たとえば４０μｍである。
【００２５】
絶縁樹脂層３０は、素子搭載用基板１００と半導体素子４０との間に設けられており、絶縁樹脂層３０により半導体素子４０が素子搭載用基板１００に接着されている。
【００２６】
絶縁樹脂層３０は、接着性があることが好ましいが、絶縁性樹脂であれば特に限定されない。絶縁樹脂層３０を構成する材料としては、たとえば、ＢＴレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂が例示される。
【００２７】
半導体素子４０は、突起電極１２２のそれぞれに対向する素子電極４２を有する。絶縁樹脂層３０に接する側の半導体素子４０の主表面には、素子電極４２が露出するように開口が設けられたポリイミドなどの素子保護層が積層されていてもよい。素子電極４２の表面には、Ｎｉ／Ａｕ層などの金めっき４４が被覆されている。半導体素子４０の具体例としては、集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）などの半導体チップが挙げられる。また、素子電極４２には、たとえばアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。半導体素子４０は、エポキシ樹脂などからなる封止樹脂５０による封止されている。
【００２８】
突起電極１２２は、絶縁樹脂層３０を貫通し、半導体素子４０に設けられた素子電極４２と電気的に接続されている。詳しくは、本実施の形態では、突起電極１２２および素子電極４２の表面にそれぞれ金めっき層１２８、４４が被覆されており、突起電極１２２と素子電極４２とは、たとえば、互いの最表面に配置された金同士が接合（金−金接合）することにより接続が図られている。これにより、突起電極１２２と素子電極４２との接続信頼性がさらに向上する。突起電極１２２の高さは、たとえば、たとえば２０μｍである。
【００２９】
実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、突起部１２４が半導体素子４０の四辺に沿って半導体素子４０を取り囲むように配線層１２０の上に形成されている（図２参照）。突起部１２４の材料は特に限定されないが、突起部１２４は、配線層１２０および突起電極１２２と同じ材料で形成されていることが望ましい。突起部１２４の材料を配線層１２０および突起電極１２２の材料と共通化することにより、配線層１２０および突起電極１２２を作製する工程において、同時に突起部１２４を作製することができるので、製造プロセスの簡便化が図られる。具体的には、図１に示すように、突起部１２４は、配線層１２０と一体的に形成され、突起電極１２２と同様に配線層１２０から半導体素子４０の側へ突出している。突起部１２４の底部および先端部の幅は、たとえば、それぞれ３０〜５０μｍ、２０〜３０μｍであり、より好ましくはそれぞれ５０μｍ、３０μｍである。突起部１２４の高さは、突起電極１２２の高さに金めっき層１２８の厚さを加味した高さよりも高いことが好適である。言い換えると、突起部１２４の先端部の位置は、突起電極１２２と素子電極４２との接合部である金−金接合部よりも上方に位置している。突起部１２４の高さは、たとえば３０μｍである。
【００３０】
このような配置および形状を有する突起部１２４が素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれている。
【００３１】
以上説明した半導体モジュール１０によれば、半導体素子４０の周囲において素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれた突起部１２４が障壁となるため、半導体モジュール１０の外部から素子搭載領域への水分浸入が抑制される。特に、突起部１２４の先端部の位置を、突起電極１２２と素子電極４２との接合部分よりも上方に位置させることにより、金−金接合部分への水分のはい上がりをより確実に抑制することができる。すなわち、突起部１２４が存在しない場合には金めっき層１２８の高さまで水分がはい上がると、金−金接合部分に水分が到達するが、突起部１２４が存在することにより、突起部１２４の高さまで水分がはい上がっても金−金接合部分にまで水分が到達しない。
【００３２】
また、本実施の形態のように、突起部１２４が半導体素子４０の全体を取り囲むことにより、突起部１２４が補強材の役割を果たし、封止樹脂５０を形成した後に半導体モジュール１０を反りにくくすることができる。
【００３３】
突起部１２４は封止樹脂５０に食い込んだ状態になっているため、突起部１２４自体が封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との間のアンカー的な役割を果たすことにより、封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との密着性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、ＣＺ処理などを用いて突起部１２４の表面を粗化（たとえば、Ｒａで１μｍ〜２μｍ）してもよい。これによれば、突起部１２４に形成された微小凹凸によるアンカー効果により、突起部１２４と封止樹脂５０との密着性を向上させることができる。また、突起部１２４の表面を粗化することにより、突起部１２４に形成された微小凹凸が水分の浸入の妨げとなるため、水分浸入をさらに抑制することができる。なお、突起部１２４の表面のＲａは、触針式表面形状測定器を用いて計測することができる。
【００３５】
また、突起部１２４を銅で形成することにより、封止樹脂５０の中に熱伝導性が良好な突起部１２４が埋め込まれることになるため、半導体モジュール１０の放熱性を向上させることができる。
【００３６】
（半導体モジュールの製造方法）
実施の形態１に係る半導体モジュール１０の製造方法について図３乃至図７を参照して説明する。
【００３７】
まず、図３（Ａ）に示すように、一方の主表面に銅箔２００が、他方の主表面に銅箔２０１が貼り付けられた基材１１０を準備する。
【００３８】
次に、図３（Ｂ）に示すように、ドリル加工、レーザ加工などの掘削加工により、基材１１０および銅箔２００、２０１の所定領域にビアホール２１１を形成する。次に、無電解めっき法および電解めっき法により、ビアホール２１１に銅を充填してビア導体１１２を形成するとともに、基材１１０の主表面に設けられた銅箔２００、２０１（図３（Ａ）参照）を厚膜化する。この後、基材１１０の一方の主表面に、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、所定パターンの配線層１２０を形成する。また、基材１１０の他方の主表面に、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて配線層１４０を形成する。
【００３９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、基材１１０の一方の主表面に配線層１２０の突起電極形成領域（図１に示したような突起電極１２２を形成する領域）および突起部形成領域（図１に示したような突起部１２４を形成する領域）が露出するような開口部を有する保護層１３０を形成する。また、基材１１０の他方の主表面に、配線層１４０のはんだボール形成領域（図１に示したようなはんだボール７０を搭載する領域）が露出するような開口部を有する保護層１５０を形成する。
【００４０】
次に、図３（Ｄ）に示すように、図１に示したような突起電極形成領域および突起部形成領域を開口とするマスク２２０を配線層１２０の上に形成する。また、配線層１４０を保護するために、配線層１４０の全面にマスク２２２を形成する。
【００４１】
次に、図４（Ａ）に示すように、めっき法により突起電極形成領域および突起部形成領域に選択的に銅を充填して、突起電極１２２および突起部１２４を形成する。これにより、突起電極１２２および突起部１２４は、配線層１４０上にマトリクス状に多数形成される。なお、この段階では、突起部１２４の高さは突起電極１２２の高さと同等である。
【００４２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて突起部形成領域を開口とするマスク２２４をマスク２２０の上に積層する。
【００４３】
次に、図４（Ｃ）に示すように、めっき法により突起部形成領域にさらに銅を充填することにより、突起部１２４の高さを突起電極１２２より高くする。このとき、突起部１２４の高さと突起電極１２２の高さの差は、後述する金めっき層１２８の厚みよりも大きくすることが望ましい。なお、突起部１２４の高さとは、突起部１２４の基底部から先端部までの距離をいう。また、突起電極１２２の高さとは、突起電極１２２の基底部から先端部までの距離をいう。
【００４４】
次に、図５（Ａ）に示すように、マスク２２０、２２２、２２４を除去した後、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて基材１１０の一方の側に突起電極形成領域を開口とする耐金レジスト２３０を形成する。なお、突起部形成領域は、耐金レジスト２３０で被覆されている。この後、耐金レジスト２３０をマスクとして、めっき法により突起電極形成領域にＮｉ／Ａｕ層からなる金めっき層１２８を形成する。これにより、突起電極１２２の頂部面に金めっき層１２８が形成される。
【００４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、耐金レジスト２３０を除去した後、ラミネート装置を用いて絶縁樹脂層３０を半導体素子搭載領域に積層する。
【００４６】
次に、図５（Ｃ）に示すように、Ｏ２プラズマエッチング法などを用いて、絶縁樹脂層３０を薄膜化し、突起電極１２２の頂部面に形成された金めっき層１２８を露出させる。
【００４７】
次に、図６（Ａ）に示すように、絶縁樹脂層３０の上に半導体素子４０を搭載するとともに、加圧により金めっき層１２８と金めっき層４４とを接合（金−金接合）させ、突起電極１２２と素子電極４２とを電気的に接続する。なお、金−金接合に代えて、半導体素子４０の素子電極４２と突起電極１２２とをはんだ部材により接合してもよい。
【００４８】
次に、図６（Ｂ）に示すように、ポッディング法、印刷法およびトランスファーモールド法などを用いて封止樹脂５０を塗布し、半導体素子４０を封止する。塗布された封止樹脂５０に不要部分がある場合には、スキージなどにより適宜除去する。封止樹脂５０は必要に応じて熱硬化される。この工程で、突起部１２４が封止樹脂５０により被覆される。言い換えると、封止樹脂５０に突起部１２４が埋め込まれた構造が実現される。
【００４９】
次に、図７（Ａ）に示すように、保護層１５０の開口部にスクリーン印刷法によりはんだボール７０を搭載する。具体的には、樹脂とはんだ材をペースト状にしたはんだペーストをスクリーンマスクにより所望の箇所に印刷し、はんだ溶融温度に加熱することではんだボール７０を形成する。ここまでの工程により、半導体モジュールが一体的にマトリクス状に形成されたモジュール集合体が形成される。
【００５０】
次に、図７（Ｂ）に示すように、複数の半導体モジュール形成領域２４０を区画するスクライブライン２５０に沿ってダイシングすることにより半導体モジュール１０に個別化する。この後、個別化された半導体モジュール１０に対して薬液による洗浄処理を行うことで、ダイシング時に発生する残渣などを除去する。
【００５１】
以上の工程によれば、実施の形態１に係る半導体モジュール１０を製造することができる。この製造方法によれば、突起電極１２２を形成する工程と突起部１２４を形成する工程を同時に行うことができ、突起部１２４の形成に要する手間を大幅に低減することができ、半導体モジュール１０の製造工程の簡便化を図ることができる。
【００５２】
（突起部の設置例）
上述した実施の形態１では、突起部１２４が半導体素子４０の全体を取り囲んでいるが、突起部１２４は必ずしも半導体素子４０の全体を取り囲んでいなくてもよい。
【００５３】
たとえば、図８に示すように、半導体素子４０の四辺に沿ってそれぞれ突起部１２４ａ〜ｄが形成され、半導体素子４０の角部近辺において、直交する突起部１２４の間に隙間が設けられていてもよい。
【００５４】
半導体素子４０の角部近辺において突起部１２４を設けないことにより、ヒートサイクル下において、突起部１２４と封止樹脂５０の熱膨張係数の違いにより、半導体モジュール１０の角部に応力が集中することが抑制される。この結果、特に、半導体モジュール１０の角部近傍に設けられたはんだボール７０が剥離することを抑制することができ、ひいては半導体モジュール１０の接続信頼性を向上させることができる。
【００５５】
なお、突起部１２４は、半導体素子４０の少なくとも１辺に沿って設けられていれば、その辺において水分が浸入することを抑制することができる。たとえば、半導体モジュール１０の設置箇所の状況により、一方向からの水分浸入を抑制したい場合には、その方向に直交するように突起部１２４を設ければよい。
【００５６】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略断面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ線を切断面とする平面図である。実施の形態２に係る半導体モジュール１０は、絶縁樹脂層３０が半導体素子搭載領域だけでなく基材１１０の一方の側全体に設けられている点が実施の形態１と相違する。実施の形態２における、その他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様な構成については適宜説明を省略する。
【００５７】
実施の形態２に係る半導体モジュールでは、絶縁樹脂層３０が半導体素子搭載領域だけでなく基材１１０の一方の側全体に設けられており、半導体モジュール１０の側面に保護層１３０が露出している。この絶縁樹脂層３０を突起部１２４が貫通し、突起部１２４の先端部分が封止樹脂５０に埋め込まれている。実施の形態１と同様に突起部１２４により外部からの水分浸入が抑制されている。これに加えて、絶縁樹脂層３０が基材１１０の一方の側全体に設けられているため、封止樹脂５０と素子搭載用基板１００との密着性がより向上している。また、実施の形態２に係る半導体モジュールの製造方法では、実施の形態１に関して図５（Ｂ）を用いて説明した絶縁樹脂層３０のラミネート工程において、基材１１０の一方の側全面に絶縁樹脂層３０を積層すればよいため、位置合わせに要する手間を省くことができ、半導体モジュール１０の製造方法を簡便化し、製造コストを低減することができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。実施の形態３に係る半導体モジュール１０は、封止樹脂５０の側方において、突起部１２４が露出している点、および金属箔２８０で封止樹脂５０が被覆されている点で実施の形態１と相違する。
【００５９】
具体的には、封止樹脂５０の上方および側方に金属箔２８０が導電性接着剤２７０を介して固定されている。金属箔２８０は、たとえば、厚さが１５〜５０μｍのアルミ箔が好適である。封止樹脂５０の側方において、金属箔２８０は突起部１２４ａと電気的に続している。この突起部１２４ａは、半導体素子４０に接続された突起電極１２２のうち、グランド端子となる素子電極４２ａに接続された突起電極１２２ａと配線層１２０ａを介して電気的に接続されている。これにより、金属箔２８０の電位が接地電位となる。
【００６０】
このように、接地電位に固定された金属箔２８０により半導体素子４０を覆うことで、半導体素子４０が受ける電磁波障害が抑制される。また、従来のキャン封止と比べて金属箔２８０を用いた場合の方が、金属箔２８０と封止樹脂５０（パッケージ）との間の空間（距離）を小さくすることができるため、半導体モジュール１０の低背化を実現することができる。
【００６１】
また、封止樹脂５０（パッケージ）を金属箔２８０で被覆することにより、外部からの水分浸入をより確実に抑制することができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。実施の形態４に係る半導体モジュール１０は、実施の形態２と同様に基材１１０の一方の側全体に絶縁樹脂層３０が設けられているが、金属箔２８０で半導体素子４０をシールドするという技術思想において実施の形態３と共通し、封止樹脂５０の側方において、突起部１２４が露出している点、および金属箔２８０で封止樹脂５０が被覆されている点で実施の形態２と相違する。
【００６３】
本実施の形態によれば、接地電位に固定された金属箔２８０により半導体素子４０を覆うことで、半導体素子４０が受ける電磁波障害が抑制される。また、従来のキャン封止と比べて金属箔２８０を用いた場合の方が、金属箔２８０と封止樹脂５０（パッケージ）との間の空間（距離）を小さくすることができるため、半導体モジュール１０の低背化を実現することができる。
【００６４】
（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係る半導体モジュール１０の構成を示す概略図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ線を切断面とする平面図である。本実施の形態では、半導体素子４０がワイヤボンディング接続により基材１１０に搭載されている点で実施の形態１と相違する。また、本実施の形態の突起部１２４は、後述するように、実施の形態１で説明した突起部１２４と異なる構造を有する。
【００６５】
具体的には、配線層１２０の所定領域にランドとなる金めっき層１２８が形成されている。半導体素子４０は電極形成面を上にして、保護層１３０の上に固着されている。半導体素子４０に設けられた素子電極（図示せず）と金めっき層１２８とが金線などのワイヤ１６０によりワイヤボンディング接続されている。
【００６６】
保護層１３０に設けられた突起部形成領域を開口とする開口部分の保護層１３０の上面にさらに保護層１３２が形成されている。保護層１３２には、保護層１３０に設けられた開口部分より大きな径の開口部分が設けられている。
【００６７】
突起部１２４は、保護層１３０に設けられた開口部分に埋め込まれた埋め込み部８２と、保護層１３２に設けられた開口部分に埋め込まれた埋め込み部８４と、保護層１３２の上面より上に突出した突出部８６とで形成されている。突出部８６の上面の位置は、配線層１２０の上の金めっき層１２８（ワイヤボンディング部分）の高さより上方に位置している。
【００６８】
本実施の形態によれば、ワイヤボンディング接続により半導体素子４０が基板に搭載された半導体モジュール１０の構成において、半導体素子４０の周囲において素子搭載用基板１００側から封止樹脂５０に先端を向けて埋め込まれた突起部１２４が障壁となるため、半導体モジュール１０の外部から基板上のワイヤボンディング部分への水分の浸入が抑制される。これにより、基板上のワイヤボンディング部分の接続信頼性を向上させることができる。
【００６９】
（半導体モジュールの製造方法）
本実施の形態に係る半導体モジュール１０の製造方法は、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）までは、実施の形態１と同様である。
【００７０】
図３（Ｃ）に示した工程に続いて、図１５（Ａ）に示すように、保護層１３０に設けられた突起部形成領域用の開口部が露出するように、保護層１３０の上面にフォトソルダーレジストからなる保護層１３２を形成する。
【００７１】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、突起部形成領域を除く銅メッキ部分を保護するためのレジスト３００を基材１１０の一方の側および他方の側に形成する。ここで、基材１１０の一方の側に設けられた配線層１２０上のランド形成領域がレジスト３００により被覆される。
【００７２】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、保護層１３０および保護層１３２に設けられた突起部形成領域用の開口部に、めっき法により銅を埋め込んで埋込部を形成した後、めっきを継続して当該埋込部の上に突出部を形成する。これにより、配線層１２０上のランド形成領域よりも頂部面が上方に位置する突起部１２４が形成される。
【００７３】
次に、図１６（Ａ）に示すように、レジスト３００を除去した後、周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて基材１１０の一方の側に、突起電極形成領域を開口とする耐金レジスト３１０を形成する。なお、突起部形成領域は、耐金レジスト３１０で被覆されている。
【００７４】
次に、図１６（Ｂ）に示すように、耐金レジスト３１０をマスクとして、めっき法により突起電極形成領域にＮｉ／Ａｕ層からなる金めっき層１２８を形成する。これにより、配線層１２０のランド形成領域に金めっき層１２８が形成される。
【００７５】
次に、図１６（Ｃ）に示すように、耐金レジスト３１０を除去した後、各素子搭載領域に半導体素子４０を搭載した後、半導体素子４０の外部電極と配線層１２０に設けられた金めっき層１２８とを金線などのワイヤ１６０を用いてワイヤボンディング接続する。
【００７６】
次に、図１７（Ａ）に示すように、ポッディング法、印刷法およびトランスファーモールド法などを用いて封止樹脂５０を塗布し、半導体素子４０を封止する。塗布された封止樹脂５０に不要部分がある場合には、スキージなどにより適宜除去する。封止樹脂５０は必要に応じて熱硬化される。この工程で、突起部１２４の突出部が封止樹脂５０により被覆される。言い換えると、封止樹脂５０に突起部１２４が埋め込まれた構造が実現される。
【００７７】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、保護層１５０の開口部にはんだ実装法によりはんだボール７０を搭載する。具体的には、スクリーン印刷法またはピン転写により所望の箇所にフラックスを印刷して、はんだボールの実装を行う。その後、はんだ溶融温度に加熱することではんだボール７０を形成する。ここまでの工程により、半導体モジュールが一体的にマトリクス状に形成されたモジュール集合体が形成される。
【００７８】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、複数の半導体モジュール形成領域２４０を区画するスクライブライン２５０に沿ってダイシングすることにより半導体モジュール１０に個別化する。この後、個別化された半導体モジュール１０に対して薬液による洗浄処理を行うことで、ダイシング時に発生する残渣などを除去する。
【００７９】
以上の工程によれば、実施の形態５に係る半導体モジュール１０を製造することができる。この製造方法によれば、保護層１３２の厚みを変えることにより、所望の高さの突起部１２４を簡便に形成することができる。
【００８０】
なお、本実施の形態で用いられた、保護層１３０および保護層１３２の開口部内に埋め込まれた埋込部と、当該開口部周囲の保護層１３２の上面よりも上方に突出した突出部とを有する突起部１２４は、実施の形態１乃至４のように半導体素子４０が電極形成面をフェイスダウンして素子搭載用基板１００に搭載された半導体モジュールに適用することも可能である。
【００８１】
次に、本発明の半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、たとえば、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、音楽プレーヤ、及びデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）といった電子機器であってもよい。
【００８２】
図１８は実施の形態に係る半導体モジュール１０を備えた携帯電話の構成を示す図である。携帯電話１１１１は、第１の筐体１１１２と第２の筐体１１１４が可動部１１２０によって連結される構造になっている。第１の筐体１１１２と第２の筐体１１１４は可動部１１２０を軸として回動可能である。第１の筐体１１１２には文字や画像等の情報を表示する表示部１１１８やスピーカ部１１２４が設けられている。第２の筐体１１１４には操作用ボタンなどの操作部１１２２やマイク部１１２６が設けられている。なお、本発明の各実施形態に係る半導体モジュールはこうした携帯電話１１１１の内部に搭載されている。なお、このように、携帯電話に搭載した本発明の半導体モジュールとしては、各回路を駆動するための電源回路、ＲＦ発生するＲＦ発生回路、ＤＡＣ、エンコーダ回路、携帯電話の表示部に採用される液晶パネルの光源としてのバックライトの駆動回路などとして採用することが可能である。
【００８３】
図１９は図１８に示した携帯電話の部分断面図（第１の筐体１１１２の断面図）である。本発明の実施形態に係る半導体モジュール１０は、はんだボール７０を介してプリント基板１１２８に搭載され、こうしたプリント基板１１２８を介して表示部１１１８などと電気的に接続されている。また、半導体モジュール１０の裏面側（はんだボール７０とは反対側の面）には金属基板などの放熱基板１１１６が設けられ、たとえば、半導体モジュール１０から発生する熱を第１の筐体１１１２内部に篭もらせることなく、効率的に第１の筐体１１１２の外部に放熱することができるようになっている。
【００８４】
本発明の実施形態に係る半導体モジュールを備えた携帯機器によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８５】
半導体モジュール１０において、外部からの水分浸入が抑制された結果、動作信頼性が向上するので、こうした半導体モジュール１０を搭載した携帯機器の動作信頼性が向上する。
【００８６】
放熱基板１１１６を介して半導体モジュール１０からの熱を効率的に外部に放熱することができるので、半導体モジュール１０の温度上昇が抑制され、導電性部材と配線層との間の熱応力が低減される。このため、放熱基板１１１６を設けない場合に比べ、半導体モジュール内の導電性部材が配線層から剥離することが防止され、半導体モジュール１０の信頼性（耐熱信頼性）が向上する。この結果、携帯機器の信頼性（耐熱信頼性）を向上させることができる。
【００８７】
上記実施の形態で示した半導体モジュール１０は小型化が可能であるので、こうした半導体モジュール１０を搭載した携帯機器の薄型化・小型化を図ることができる。
【００８８】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００８９】
たとえば、上述の実施の形態３および４では、金属箔２８０は、導電性接着剤２７０を介して固定されているが、圧着によりあるいは静電気で固定されていてもよい。
【００９０】
また、配線層１２０には、半導体素子４０の側に突出する突起電極１２２が一体的に形成されていてもよい。配線層１２０と突起電極１２２とを一体的に形成することにより、配線層１２０と突起電極１２２との接続信頼性を向上させることができる。この場合、配線層１２０および突起電極１２２は、導電材料、好ましくは圧延金属、さらには圧延銅により形成される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施の形態１に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図１のＡ−Ａ線を切断面とする平面図である。
【図３】図３（Ａ）乃至（Ｄ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図４】図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図５】図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図６】図６（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図７】図７（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図８】半導体モジュールを構成する突起部の設置例を示す平面図である。
【図９】実施の形態２に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図９のＢ−Ｂ線を切断面とする平面図である。
【図１１】実施の形態３に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態５に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る半導体モジュールを構成する突起部の平面配置を示す、図１３のＣ−Ｃ線を切断面とする平面図である。
【図１５】図１５（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態５に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図１８】実施の形態に係る半導体モジュールを備えた携帯電話の構成を示す図である。
【図１９】図１８に示した携帯電話の部分断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  半導体モジュール、３０  絶縁樹脂層、４０  半導体素子、７０  はんだボール、１００  素子搭載用基板、１１０  基材、１１２  ビア導体、１２０、１４０  配線層、１３０、１５０  保護層、１２２  突起電極、１２４  突起部
【図１】
2010087309.tif 000003
【図２】
2010087309.tif 000004
【図３】
2010087309.tif 000005
【図４】
2010087309.tif 000006
【図５】
2010087309.tif 000007
【図６】
2010087309.tif 000008
【図７】
2010087309.tif 000009
【図８】
2010087309.tif 000010
【図９】
2010087309.tif 000011
【図１０】
2010087309.tif 000012
【図１１】
2010087309.tif 000013
【図１２】
2010087309.tif 000014
【図１３】
2010087309.tif 000015
【図１４】
2010087309.tif 000016
【図１５】
2010087309.tif 000017
【図１６】
2010087309.tif 000018
【図１７】
2010087309.tif 000019
【図１８】
2010087309.tif 000020
【図１９】
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