(57)【要約】【課題】  多層基板の端部に配置された電子部品の位置ずれを防止する。【解決手段】  多層基板の部品搭載面に電子部品を実装し、封止体によって前記部品搭載面を覆った半導体モジュールにおいて、前記多層基板の部品搭載面端部に、電子部品を収容するキャビティを形成し、このキャビティの側面が、収容する電子部品の幅よりも狭い幅で、前記多層基板の側面に開放されている。  この構成によって、キャビティによって電子部品の位置ずれを防止することができるので、半導体モジュールを小型化することができる。また、キャビティの側面を開放することにより、多層基板の強度を確保することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板の部品搭載面に電子部品を実装し、封止体によって前記部品搭載面を覆った半導体モジュールにおいて、
前記多層基板の部品搭載面端部に、電子部品を収容するキャビティを形成し、このキャビティの側面が、収容する電子部品の幅よりも狭い幅で、前記多層基板の側面に開放されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記キャビティが多層基板を構成する１層目の絶縁層を除去して形成され、収容する電子部品が２層目の導体層に接続され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】
前記キャビティが多層基板を構成する１層目及び２層目の絶縁層を除去して形成され、収容する電子部品が３層目の導体層に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記多層基板の部品搭載面端部に加えて、部品搭載面の内方にも電子部品を収容するキャビティを形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
多層基板の部品搭載面に電子部品を実装し、封止体によって前記部品搭載面を覆う半導体モジュールの製造方法において、
前記多層基板の部品搭載面端部には、電子部品を収容するキャビティを形成し、このキャビティの側面が、収容する電子部品の幅よりも狭い幅で、前記多層基板の側面に開放されており、このキャビティに電子部品を配置し、ハンダ等により多層基板のパッドに接続することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関し、特に、高周波用の半導体モジュールに適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信の端末機器いわゆる携帯電話では、カメラ機能の搭載に見られる多機能化が進められており、今後更に多くの機能を携帯電話に内蔵することが予想される。このため、携帯電話に用いられる構成要素については、更なる小型化が求められている。
【０００３】
例えば、携帯電話の構成要素の一つである高周波増幅器に用いられる半導体モジュールでは、シート状の絶縁層と銅或いは銀等を用いた金属薄膜の導体層とを交互に積層して構成された多層基板の表側となる部品搭載面には、受動素子であるインダクタ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を実装し、多層基板の裏側となる基板実装面には、配線基板等の基板実装のための外部端子を形成し、金属キャップ或いは樹脂封止体によって部品搭載面を覆ってある。
【０００４】
多層基板の最上層の配線端部には、インダクタ、コンデンサ、抵抗等の電子部品をハンダ等により実装するためのパッドを設け、多層基板の最下層の配線端部には基板実装のための外部端子を形成し、最上層の配線と最下層の配線とは、中間層の配線及び層間を連絡するビア配線によって電気的に接続されている。
【０００５】
多層基板には、能動素子である電子部品として、増幅用のＦＥＴ等が内部に形成された半導体装置が実装されているが、半導体装置の接続端子であるボンディングパッドと多層基板のパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤのループの高さを吸収するために、多層基板に設けた凹部であるキャビティに半導体装置を収容し、半導体装置は中間層の配線にハンダ等により取り付けられている。
【０００６】
こうした半導体モジュールを小型化するために、下記特許文献１には、インダクタ、コンデンサ、分布定数線路、共振器、フィルタおよびバランなどを含むＲＦ用受動部品３６を多層基板の中間層に形成する技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記多層基板の周縁部には、従来は２００μｍ〜２５０μｍ程度の幅に部品搭載禁止領域が設けられていた。前記電子装置の小型化に対応させて、高周波用半導体モジュールを小型化するために、この部品搭載禁止領域の幅を１００μｍ〜１５０μｍ程度に縮小することが考えられる。本発明者等は、部品搭載禁止領域を縮小した半導体モジュールの試作を行なってみたが、部品搭載禁止領域を縮小したことにより、多層基板の部品搭載禁止領域直近の端部に配置された電子部品が、取り付け時の位置ずれ等により部品搭載禁止領域を越えて取り付けられ、電子部品の一部分が部品搭載面を覆う樹脂封止体から露出してしまう事態が発生した。
【０００９】
本発明の課題は、これらの問題点を解決し、多層基板の端部に配置された電子部品の位置ずれを防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
多層基板の部品搭載面に電子部品を実装し、封止体によって前記部品搭載面を覆った半導体モジュールにおいて、前記多層基板の部品搭載面端部に、電子部品を収容するキャビティを形成し、このキャビティの側面が、収容する電子部品の幅よりも狭い幅で、前記多層基板の側面に開放されている。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、キャビティによって電子部品の位置ずれを防止することができるという効果がある。
（２）本発明によれば、上記効果（１）により、部品搭載禁止領域を縮小して半導体モジュールを小型化することができるという効果がある。
（３）本発明によれば、上記効果（１）により、半導体モジュールを低背化することができるという効果がある。
（４）本発明によれば、キャビティの側面を開放することにより、多層基板の強度を確保することができるという効果がある。
（５）本発明によれば、より下層の導体層に電子部品を接続して、電気的な安定性を向上させることができるという効果がある。
（６）本発明によれば、放熱経路となる電子部品の実装面から基板実装面までの距離が短くなるので、放熱性を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態である半導体モジュールを示す平面図であり、図２は、その正面図であり、図３は、図１中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
【００１４】
本実施の形態の高周波用半導体モジュールで用いる多層基板１は、銅或いは銀等を用いた０．０１ｍｍ程度の金属薄膜の導体層２とセラミックス等を用いた厚さが０．１５ｍｍ程度のシート状の絶縁層３とを交互に積層して構成されている。この多層基板１では、６層の導体層２と５層の絶縁層３とを交互に積層したものを、低温焼成によって焼結させてある。
【００１５】
本実施の形態では、最上層の導体層２ａを１層目とし、中間層の導体層２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを上から順に２層目乃至５層目とし、最下層の導体層２ｆを６層目として説明する。絶縁層３についても、同様に上から順に１層目の絶縁層３ａ，２層目の絶縁層３ｂ，３層目の絶縁層３ｃ，４層目の絶縁層３ｄ，５層目の絶縁層３ｅと数えて説明する。多層基板１の最上層の導体層２ａと最下層の導体層２ｆとは、中間層の導体層２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ及び層間を連絡するビア配線４によって電気的に接続されている。
【００１６】
多層基板１の表側となる部品搭載面に形成された最上層の導体層２ａの端部には、実装する電子部品を接続するためのパッド５を設け、受動素子であるコンデンサ６、抵抗７、インダクタ８等の電子部品をハンダ９等により接続し、シリコーンレジンを用いた封止体１０によって部品搭載面を覆い、多層基板１の裏側となる基板実装面に形成された最下層の導体層２ｆの端部には、配線基板等の基板実装のための外部端子１１を形成してある。なお、図１及び図２では、説明のために封止体１０を透過させて示した。
【００１７】
多層基板には、能動素子の電子部品として高周波増幅用のＦＥＴ等が内部に形成された半導体装置１２が実装されているが、半導体装置１２の接続端子であるボンディングパッドと多層基板のパッド５とを電気的に接続するボンディングワイヤ１３のループの高さを吸収するために、多層基板１には、１層目及び２層目の絶縁層３ａ，３ｂを部分的に除去して設けた凹部であるキャビティ１４を設け、このキャビティ１４に半導体装置１２を収容し、半導体装置１２は３層目の導体層２ｃにハンダ９等により取り付けられている。
【００１８】
半導体装置１２の取り付けられた導体層２ｃは、接地配線となっており、半導体装置１２の発生した熱は、導体層２ｃからサーマルビアと呼ばれる複数のビア配線４と直下に位置する中間の導体層２ｄ，２ｅによって伝達され、最下層の導体層２ｆを利用した放熱板まで運ばれている。
【００１９】
本実施の形態の半導体モジュールでは、多層基板１の部品搭載面端部に、多層基板１を構成する１層目の絶縁層３ａを部分的に除去した凹部であるキャビティ１５を設け、このキャビティ１５に電子部品を収容し、キャビティが収容する電子部品は２層目の導体層２ｂの端部となるパッド５に接続されている。ここでは、キャビティ１５を設けて収容するのは、多層基板１の部品搭載禁止領域直近に配置された電子部品に限定した。
【００２０】
このキャビティ１５の側面は、収容する電子部品の幅よりも狭い幅で、多層基板１の側面に開放されている。このため、キャビティ１５によって電子部品の移動が規制され、電子部品が位置ずれにより多層基板１の部品搭載禁止領域を越えて接続され、封止体１０から部分的に露出するのを防止することができる。
【００２１】
図４に示すのは、従来の半導体モジュールを示す縦断面図であり、多層基板１の部品搭載面はキャビティ１５が設けられていない平坦面となっており、リフロー時等に電子部品が位置ずれを起こした場合には、電子部品の移動を規制することができなかった。このため、部品搭載禁止領域の幅を縮小することが困難であった。
【００２２】
また、現在では半導体装置は様々な電子装置に用いられており、電子装置の小型化・携帯化に伴い、その使用環境も多様化しており、携帯電話端末機等では、使用中に誤って落下させた場合でも製品に異常が生じるのを防止するために、製品を所定の高さから落下させ、異常の発生の有無を調べる落下試験が行なわれている。
【００２３】
本実施の形態の半導体モジュールでは、キャビティ１５の側面を開放してあるため、落下試験等の衝撃力が加えられた場合にも、多層基板１の強度を確保することができる。即ち、側面を開放しない場合には、落下試験等の際に衝撃の加わる多層基板１の端部に薄く絶縁層３ａが壁状に残ることとなり、この部分がクラック等の損傷を発生させる要因となってしまう。本実施の形態の半導体モジュールでは、キャビティ１５の側面を開放しているので、多層基板１の端部に薄く絶縁層３ａが壁状に残ることがない。
【００２４】
また、本実施の形態の半導体モジュールでは、部品搭載面の導電層２ａに変えてより下層の導体層２ｂに電子部品を接続することから、バイパスコンデンサ等は、直接或いはより短い経路で接地配線に接続することが可能になり、電気的な安定性を向上させることができる。
【００２５】
加えて、本実施の形態の半導体モジュールでは、素子が発生した熱を多層基板１から実装基板に伝熱させて発熱に対処しているが、放熱経路となる電子部品の実装面から基板実装面までの距離が短くなるので、放熱性を向上させることができる。
【００２６】
また、多層基板１の部品搭載面の内方に配置されている電子部品については、位置ずれが生じても、封止体１０から露出することはないが、通常のキャビティを形成して内方に配置されている電子部品を収容することによって、半導体モジュールの部品搭載面からの電子部品突出量が減少するため、半導体モジュールを厚さ方向に小型化する低背化が可能になる。
【００２７】
なお、電子部品について、例えばコンデンサ６は、１００５と呼称される１ｍｍ×０．５ｍｍ，ｔ＝０．５ｍｍのサイズのものが用いられており、インダクタも同等のサイズになっている。これに対して抵抗７は、０６０３と呼称される０．６ｍｍ×０．３ｍｍ，ｔ＝０．３ｍｍのサイズの比較的小さなものが用いられている。部品搭載面の内方に配置されている電子部品について、前記キャビティに収容するのは、比較的大きなサイズの電子部品に限定してもよい。
【００２８】
図５に示すのは、本実施の形態の半導体モジュールの変形例であり、この例では、多層基板１を構成する１層目及び２層目の絶縁層３ａ，３ｂを部分的に除去してキャビティ１５を形成し、収容する電子部品を３層目の導体層に接続している。この構成によって、多層基板１の部品搭載面からの電子部品突出量が更に減少するため、より一層の低背化が可能になる。
【００２９】
この場合には、コンデンサ６或いはインダクタ８のような比較的大きなサイズの電子部品を１層目及び２層目の絶縁層３ａ，３ｂを部分的に除去して形成したキャビティ１５に収容し、抵抗７のような比較的小さなサイズの電子部品については、図５に示すように１層目の絶縁層３ａを部分的に除去して形成したキャビティ１５に収容してもよい。もちろん、１層目及び２層目の絶縁層３ａ，３ｂを部分的に除去して形成したキャビティ１５に収容する、或いはキャビティに収容せずに部品搭載面に接続することも可能である。
【００３０】
この半導体モジュールの製造工程では、複数の多層基板１が縦横に連続して形成してあり、コンデンサ６、抵抗７或いはインダクタ８といった電子部品をハンダ９によってパッド５に接続する電子部品の実装、或いは半導体装置１２の実装を夫々の多層基板１について行なった後に、全体を一体に樹脂封止して封止体１０が形成される。一体に封止体１０が形成された状態から、多層基板１及び封止体１０を切断して、夫々の半導体モジュールに分割するが、この分割の際に、切断の位置がずれた場合であっても、キャビティ１５によって電子部品の移動が規制されているので、電子部品が位置ずれにより封止体１０から部分的に露出するのを防止することができる。
【００３１】
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体モジュールを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体モジュールを示す正面図である。
【図３】図１中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
【図４】従来の半導体モジュールを示す正面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体モジュールの変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…多層基板、２…導体層、３…絶縁層、４…ビア配線、５…パッド、６…コンデンサ、７…抵抗、８…インダクタ、９…ハンダ、１０…封止体、１１…外部端子、１２…半導体装置、１３…ボンディングワイヤ、１４，１５…キャビティ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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