(57)【要約】【課題】高い電気接続信頼性が得られ、かつ材料効率のよい半導体モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】（１）接着シートに電子部品を接着する工程、（２）該接着シートに接着された電子部品を樹脂により封止する工程、（３）接着シートに穿孔し、該電子部品の接続端子を露出する工程、および（４）露出した接続端子間を導電性インクで接続して配線を形成する工程を含む、半導体モジュールの製造方法、ならびに該方法により製造された半導体モジュール。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）接着シートに電子部品を接着する工程、
（２）該接着シートに接着された電子部品を樹脂により封止する工程、
（３）接着シートに穿孔し、該電子部品の接続端子を露出する工程、および
（４）露出した接続端子間を導電性インクで接続して配線を形成する工程
を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
電子部品が半導体チップ、抵抗、コンデンサーおよびダイオードからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
接着シートが透明である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
接着シートの材料がエポキシ樹脂である、請求項１〜３いずれか記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の方法により製造された半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を用いた各種機器を一層小型化、軽量化、薄型化すると共に、高性能化を図るため、ICチップを含む半導体チップや各種電子部品の高密度実装が進められている。その有力な手段の１つとして平面上に複数の半導体チップを同一パッケージ内に有するMCM（Multi Chip Module）などの半導体モジュールが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような半導体モジュールは、例えば、高密度実装化によるコンパクト性と高速アクセス性を活かし、ノートPCや携帯電話用のメモリーチップなどへの利用が期待される。また、S-RAM（スタティックラム）、フラッシュメモリ、マイクロコンピュータなどの半導体チップを1個にパッケージングしたチップ状電子部品としての利用も期待できる。
【０００３】
半導体モジュールを製造する際には、半導体チップや抵抗、コンデンサー、ダイオードを樹脂で封止し、それぞれの電子部品を導体パターンで接続する必要があるが、従来の電着法やワイヤーボンディングよりも簡単に配線を形成する方法として、導電性インクで配線を形成することが知られている。例えば、インクジェット法で導電性インクをパターニングして配線を形成する方法を用いれば、様々な電気接続用配線パターンを容易に形成することができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、図１に示すような従来の半導体モジュールの製造方法では、複数の半導体チップや抵抗、コンデンサー、ダイオード等の電子部品１を接着シート２で仮固定（図１の工程（１））する際、半導体チップや電子部品の周囲への粘着剤３の盛り上がり４が生じる（図１の工程（２））という欠陥が生じる。そのまま樹脂充填（図１の工程（３））されると、粘着剤３の盛り上がり４の形状が封止樹脂５に転写され、電子部品の周囲に10〜20μm程度の溝６が形成されてしまう（図１の工程（４））。その後、導電性インクで配線７を形成（図１の工程（５））する際、現状のインクジェットによる配線厚さはサブミクロンから十数ミクロンであるので、この溝は、導電性インクによる配線の断線を誘発する可能性がある。そこで、このような溝を形成しないよう製造方法を工夫した半導体モジュールが報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開2003-124431号公報
【特許文献２】特開2004-165310号公報
【特許文献３】特開2004-55729号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電子部品の周囲の溝が形成されないように工夫した半導体モジュールの製造方法は、工程が複雑であり、また半導体モジュールの構成部品として必要のない材料を多く使用しなければならないことより材料効率が悪い。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高い電気接続信頼性が得られ、かつ材料効率のよい半導体モジュールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
〔１〕（１）接着シートに電子部品を接着する工程、
（２）該接着シートに接着された電子部品を樹脂により封止する工程、
（３）接着シートに穿孔し、該電子部品の接続端子を露出する工程、および
（４）露出した接続端子間を導電性インクで接続して配線を形成する工程
を含む、半導体モジュールの製造方法、ならびに
〔２〕〔１〕記載の方法により製造された半導体モジュール
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、高い電気接続信頼性が得られ、かつ材料効率のよい半導体モジュールの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の半導体モジュールの製造方法は、
（１）接着シートに電子部品を接着する工程、
（２）該接着シートに接着された電子部品を樹脂により封止する工程、
（３）接着シートに穿孔し、該電子部品の接続端子を露出する工程、および
（４）露出した接続端子間を導電性インクで接続して配線を形成する工程
を含むことを一つの特徴とする。
【００１０】
本発明の製造方法において、接着シートがそのまま半導体モジュールの一部となるため、従来のように接着シートを廃棄する必要はなく、半導体モジュールの製造における材料効率を高めることができる。また、接着シートが半導体モジュールの一部となることにより、電子部品を接着した際にその壁面に接着シート成分が盛り上がってしまった場合でも、配線形成面に溝は生じず、配線の断線を誘発する可能性が非常に低いという効果が奏される。
【００１１】
以下、図２および図３を参照しつつ本発明の半導体モジュールの製造方法の一態様を説明する。
【００１２】
図２の工程（１）において、接着シート２に、電子部品１の接続端子８が接着シート２側になるように電子部品１と金属枠９が接着されている。
【００１３】
接着シート２は、微小な凹凸を有する面に貼り付けて、加熱によって凹凸面に密着することができるように、常温で粘着性を有し、また200℃以下で加熱により軟化する特性を有することが好ましい。さらに、接着シート２は、後工程においてこの接着シート２上に導電性インクにより配線を形成する観点から、配線形成時の200〜300℃の加熱に耐え得るだけの耐熱性を有していることが好ましい。このような特性を有する接着シートを使用することにより、電子部品の周辺に生じた溝を首尾よく埋めることができ、その結果、配線形成面には溝が生じず、配線の断線を誘発する可能性が非常に低いという効果が奏される。
【００１４】
接着シート２を構成する材料は、上記特性を有する材料であれば特に限定されないが、電気接続用途の観点から、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが好ましく、後述の工程（３）における穿孔性および接続端子の視認性の観点から、エポキシ樹脂がより好ましく、半硬化状のエポキシ樹脂を用いることがさらに好ましい。接着シート２を構成する材料の物性は、加熱後のクラックなどの欠陥の発生を防止する観点から、工程（２）で使用する封止用樹脂５と著しく乖離しない物性（線膨張係数、弾性率、ガラス転移温度、熱伝導度等）を有することが好ましい。接着シート２は、後述の工程（３）における穿孔を行いやすくする観点から、透明であることが好ましい。本発明において透明とは、電子部品の接続端子が目視できる程度の有色透明も包含する。
【００１５】
接着シート２は、例えば、前記材料を溶媒中に溶解させた溶液をキャスティング、スピンコート、ロールコーティングなどの方法により、適切な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶解の除去が可能な程度の温度で乾燥させて得られる。接着シートの厚さは、接着シートに貼り付けられる電子部品の接続端子の凹凸形状が接着シートの表面形状に影響を与えない程度に厚く、工程（３）での穿孔に過度の力を必要としない程度に薄いことが好ましい。具体的な厚さは、電子部品の接続端子の凹凸形状のスケールに依存するので一概にはいえないが、10〜20μmが好ましい。
【００１６】
電子部品１としては、半導体チップ、抵抗、コンデンサー、ダイオードなどが挙げられる。
【００１７】
金属枠９は、次の工程（２）における封止に使用する樹脂を充填し易くする観点などから使用されるので、その材料は特に限定されず、特に必要ない場合は金属枠９を用いなくてもよい。
【００１８】
接着シートへの電子部品の接着方法としては、配線パターンに適した所定の配置で接着シート上に接着できれば特に限定されない。
【００１９】
次に、図２の工程（２）において、封止樹脂５により電子部品１を封止している。
【００２０】
封止樹脂５としては、電子部品の封止が可能な樹脂であれば特に限定されないが、エポキシ樹脂が好ましく、液状エポキシ樹脂がさらに好ましい。封止樹脂の物性は、加熱後のクラックなどの欠陥の発生を防止する観点から、工程（１）で使用する接着シートを構成する樹脂と著しく乖離しない物性（線膨張係数、弾性率、ガラス転移温度、熱伝導度等）を有することが好ましい。封止樹脂による電子部品の封止は、例えば、金属枠９内に封止樹脂を充填し、加熱またはUV照射によって樹脂の硬化を行うことにより実行される。あるいは、封止樹脂シートを使用する場合は、金属枠９を使用する必要はなく、電子部品１上に封止樹脂シートを直接ラミネートし、加熱またはUV照射によって樹脂の硬化を行うことにより封止される。
【００２１】
次に、図２の工程（３）において、接着シート２に穿孔して開口部１０を設けて電子部品１の接続端子８を露出している。
【００２２】
穿孔手段としては、封止された電子部品１の接続端子８を露出できる手段であれば特に限定されないが、フレキシブル回路基板製造工程でビア形成に使用されるようなレーザー加工装置、一般的な金属ドリル、薬液による溶解などが挙げられる。レーザー加工装置を使用する場合、使用されるレーザーとしては、接着シートの材質、物性（光進入長、光透過率、熱伝導度、粘性等）などに左右されるため、一概にはいえないが、炭酸ガスレーザー、UVレーザー、エキシマーレーザーなどが好ましい。開口部１０の垂直断面形状は、配線形成性および電気接続信頼性の観点から、接続端子側に向けて徐々に幅が小さくなっているすり鉢のような形状であることが好ましい。また、開口部１０にはデスミア処理が施されていることが好ましい。開口部１０の水平断面形状は円形となっていることが好ましい。サイズは、接続端子のサイズにより異なるので一概にはいえず、接続端子８が露出されるようなサイズであればよい。
【００２３】
次に、図２の工程（４）において、導電性インクを用いて接続端子８間の配線７を形成している。
【００２４】
導電性インクに含有される導電性粒子としては、導電性を有する金属粒子、金属酸化物、これらと樹脂もしくは分散剤との複合物など、導電性を有するものであれば特に限定されない。導電性を有する金属粒子としては、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、イリジウム、タングステンなどが挙げられ、導電性を有する金属酸化物としては、前記金属粒子の酸化物が挙げられる。導電性粒子の粒子径はサブミクロンオーダー以下であることが好ましい。何故なら粒子径が小さいほど、配線が薄細であっても、配線の中に電気接続信頼性を確保するに十分な数の導電性粒子を含むことができるからである。また導電性粒子の粒子径は、塗布装置のノズル径以下であることも必要な条件となる。従って、導電性粒子の粒子径は、好ましくは1〜500nmである。このような粒子径の導電性粒子を使用することにより、数μmの配線幅・配線厚さであっても十分な粒子数を含み、導電抵抗値や電気接続信頼性の点で良質な配線を形成することができる。
【００２５】
導電性インクに含有される樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ、分散剤としては、アルコール、アルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸などが挙げられる。また導電性インクの調製に使用される溶媒としては、主鎖の炭素数が6〜20程度の非極性炭化水素、水、炭素数が15以下のアルコール系溶媒、またはその混合物が挙げられる。
【００２６】
導電性インクの性状は、接着シート上に配線を描くことができればペースト状でも液状でもよい。
【００２７】
次に、導電性インクを用いた配線形成方法について説明する。前述の導電性インクを接着シート上にパターン塗布し、特定の温度下で乾燥させることで配線７を形成することが出来る。前記塗布方法としては、インクジェット法、ディスペンサー、スクリーン印刷、凹版や凸版を利用したオフセット印刷等が挙げられ、配線パターンの自由度の観点から、インクジェット法が好ましい。乾燥温度、乾燥時間は用いる導電性インクの性質により異なるので一概にはいえないが、本発明のような半導体モジュールを作製する際は、使用する材料（エポキシ樹脂、ポリイミド、液晶ポリマーなど）の耐熱性を考慮して250℃以下で1時間程度の乾燥が好ましい。
【００２８】
以上のようにして半導体モジュールが作製されるが、さらに前記工程（４）で形成した配線７を保護するための保護層１１を形成してもよい。
【００２９】
図２の（５）では、工程（４）で形成された配線７の上に保護層１１が形成されている。
【００３０】
保護層１１としては、接着シートと同じものを使用してもよいし、カバーレイフィルム（例えばポリイミドフィルム）などを使用してもよい。また液状エポキシ樹脂、液状ポリイミド樹脂などの液状絶縁性樹脂を、インクジェット、スピンコーターなどの塗布手段によって配線７を保護する必要のある箇所にのみ塗布して保護層を形成してもよい。保護層１１には、半導体モジュールの接続端子を作製するために、レーザー加工装置などの穿孔装置で穿孔してもよい。
【００３１】
その後、金属枠９を外し、必要に応じて所定サイズに裁断して半導体モジュールが製造される。
【００３２】
以上の方法により、製造中の材料効率がよく、電気接続信頼性の高い半導体モジュールが製造される。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に記載し説明するが、この実施例は本発明を単に開示するものであり、何ら限定することを意味するものではない。
【００３４】
実施例１  半導体モジュールの作製
以下のようにして半導体モジュールを作製した。
【００３５】
（１）20×20mmの金属枠30個に接着シート（半硬化エポキシ接着シート、日東電工(株)製AS-X5）を圧力0.15MPaにて、40℃に加温しながら気泡が混入しないように10mm/secの速度にてラミネートし、金属枠と接着シートを接着した。
【００３６】
（２）接着シート上の金属枠の内側に、金属枠1個当たり、ICチップ3個、抵抗4個、コンデンサー2個およびダイオード1個を、後工程で描く配線パターンに適した所定の配置で接着シート上に接着した。この時、各電子部品の接続端子が接着シートと接するように、各電子部品を接着シートに接着した。
【００３７】
（３）金属枠内に液状エポキシ樹脂（ナミックス社製）を充填し、130℃で十分に液状エポキシ樹脂を硬化させて電子部品の封止を行った。その後、170℃×5時間にて接着シートを硬化させた。
【００３８】
（４）接着シート面より、埋め込まれた電子部品の接続端子を露出させるため、炭酸ガスレーザーにて開口部（接続端子側：φ50μm、配線形成側：φ150μmのすり鉢状）を形成した。
【００３９】
（５）開口部をデスミア処理した後、インクジェット法により導電性インク（ハリマ化成（株）製  NPS-Jナノペースト）を開口部と接着シート上に塗布することで配線幅80μm、厚さ3μmの配線を描画した。10〜30分間風乾した後、230℃の乾燥炉で60分間の加熱処理を行い、配線を形成した。この時、電子部品の接続端子間で導通テストを行った結果、全ての配線間で断線は生じていないことを確認した。
【００４０】
（６）配線を形成した接着シート上に同じ接着シートを１枚接着し、170℃×5時間にて接着シートを硬化させ、配線が露出しないよう保護層を形成した。次に（５）で形成した配線の内、半導体モジュールの接続端子となる部分に炭酸ガスレーザーで穿孔し、接続端子を確保した。
【００４１】
（７）金属枠を接着シートから外し、その後半導体モジュールを所定のサイズに合わせて裁断した。
【００４２】
得られた個々の半導体モジュールの接続端子間で導通テストを行った結果、すべての配線間で断線は生じておらず、正常に動作していることを確認した。
【００４３】
比較例１  半導体モジュールの作製
（１）エポキシ接着シートの代わりにシリコン粘着テープ（日東電工（株）製  TRM-3651X-15）を用いた他は実施例１の（１）および（２）と同様にして、ICチップ、抵抗、コンデンサーおよびダイオードの接着（仮留め）を行った。
【００４４】
（２）実施例１の（３）と同様に、電子部品の封止を行った。その後、サンプルの１つを取り出して断面を切断し、光学顕微鏡でシリコン粘着テープと電子部品の界面の観察を行った結果、シリコン粘着テープのアクリル粘着剤が電子部品の側壁に盛り上がっており、その盛り上がりの形状に沿って封止樹脂が充填されていることを確認した。
【００４５】
（３）金属枠からシリコン粘着テープを剥離した。その後、封止樹脂に埋め込まれた電子部品を観察したところ、一部の電子部品の周囲に10〜20μmの溝が生じていた。この溝は（２）で観察した粘着剤の盛り上がりの形状と一致し、粘着剤の盛り上がり現象が封止樹脂の充填の形状に影響を与えていることが確認された。
【００４６】
（４）（３）でシリコン粘着テープを剥離した面にインクジェット法により導電性インク（ハリマ化成（株）製  NPS-Jナノペースト）を塗布することで配線幅80μm、厚さ3μmの配線を描画した。10〜30分間風乾した後、230℃の乾燥炉で60分間の加熱処理を行い、配線を形成した。
【００４７】
（５）金属枠を取り外し、次いで、半導体モジュールを所定のサイズに合わせて裁断した。
【００４８】
得られた半導体モジュールの電子部品の接続端子間で導通テストを行った結果、溝部分で断線が生じ、電気接続信頼性に劣ることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の製造方法は、MCMなどの半導体モジュールの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の半導体モジュールの製造方法の工程概略図を示す。
【図２】本発明の半導体モジュールの製造方法の工程概略図を示す。
【図３】本発明の半導体モジュールの製造方法の工程概略図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  電子部品
２  接着シート
３  粘着剤
４  盛り上がり
５  封止樹脂
６  溝
７  配線
８  接続端子
９  金属枠
１０  開口部
１１  保護層
【図１】
2006165057.tif 000002
【図２】
2006165057.tif 000003
【図３】
2006165057.tif 000004