(57)【要約】  【課題】  他の装置へ搭載するためにリフロー実装が行われる場合であっても、電極間ハンダフラッシュが発生しにくい半導体装置を提供する。  【解決手段】  配線パターンが形成された基板１の少なくとも一主面上に電子部品（半導体素子３ａ、チップ型受動部品３ｂ）がハンダ４にて実装されており、これら電子部品３ａ，３ｂが封止樹脂６により被覆されている。封止樹脂６と電子部品３ａ，３ｂとの間に、基板１上に電子部品３ａ，３ｂが実装された状態のもの（電子部品搭載基板）の表面凹凸形状に沿うような形状で、かつ電子部品３ａ，３ｂに接する樹脂フィルム層５が設けられている。この樹脂フィルム層５により、電子部品３ａ，３ｂと基板１との間への封止樹脂６の浸入が抑制される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板の少なくとも一主面上に電子部品がハンダにて実装されており、前記電子部品が封止樹脂により被覆されている半導体装置であって、
前記封止樹脂と前記電子部品との間に、前記基板上に前記電子部品が実装された電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿うような形状で、かつ前記電子部品に接する樹脂フィルム層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂フィルム層が、熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂を含む材料にて形成された請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記樹脂フィルム層が、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂を含む材料にて形成された請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂フィルム層の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基板の両主面上に電子部品がハンダにて実装されており、前記樹脂フィルム層が前記基板の両主面上に設けられている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
（ａ）配線パターンが形成された基板の少なくとも一主面上に、少なくとも一つの電子部品をハンダにて実装して電子部品搭載基板を形成する工程と、
（ｂ）前記電子部品搭載基板上に樹脂フィルムを載置し、所定の圧力を有する流体を用いて、前記樹脂フィルムに対し前記電子部品搭載基板と反対側から圧力を加えて前記樹脂フィルムを前記電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿わせ、前記樹脂フィルムを硬化させて樹脂フィルム層を形成する工程と、
（ｃ）前記樹脂フィルム層上に、前記電子部品を封止する封止樹脂を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）の工程において用いられる流体の圧力が０．５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂フィルム層が熱硬化型樹脂を含む材料にて形成されており、前記（ｂ）の工程において用いられる流体が熱媒体である請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱媒体が、水、シリコンオイル及びフッ素系不活性液体から選ばれる少なくとも一つである請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記熱媒体の温度が６０℃以上２００℃以下である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線パターンが形成された基板上に電子部品やその周辺回路が搭載された半導体装置及びその製造方法に関し、特に、基板上にハンダ実装された電子部品等を樹脂封止してパッケージングした半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線パターンが設けられた基板上に半導体素子等の電子部品が複数搭載された半導体装置において、一般的に金属キャップを設ける形態が主流だったが、近年、パッケージの薄型化やコストダウンのために樹脂封止にてパッケージングされるものが増加してきた（例えば、特許文献１参照。）。以下に、樹脂封止にてパッケージングされた従来の半導体装置の一例について、図４を用いて説明する。
【０００３】
図４に示す半導体装置では、所定の配線パターン（図示せず）が形成された基板１０１上に、半導体素子１０３ａやチップ型受動部品１０３ｂ等の複数の電子部品が搭載されている。配線パターンには電子部品実装用のランド電極１０２が含まれており、電子部品１０３ａ，１０３ｂはこのランド電極１０２にハンダ１０４を用いて接続されている。基板１０１上に実装された電子部品１０３ａ，１０３ｂは、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂１０５にて被覆されている。このような半導体装置は、例えば他の装置に組み込まれる目的でリフロー実装される場合に、ハンダ１０４が溶融して流れ出すことにより電極間が短絡すること（以下、電極間ハンダフラッシュともいう。）を抑制する目的で、電子部品１０３ａ，１０３ｂと基板１０１との間にも封止樹脂１０５が充填される必要性がある。
【０００４】
電子部品と基板との間に封止樹脂を充填する方法として、例えば、ディスペンサー（注入機）を用いて電子部品と基板との間に液状樹脂を浸入させる方法や、トランスファーモールド法を用いる方法等が挙げられる。また、電子部品と基板との間に効率良く樹脂を注入する方法として、例えば、基板に実装された電子部品の表面に離型フィルムを密着させたものを金型にセットし、この金型のキャビティ部に封止樹脂を加圧注入する方法等が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１８８２００号公報
【特許文献２】特開２００１−２２３２３１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、電子部品と基板との間の距離は数十μｍ程度とかなり小さく、さらに基板上に実装される電子部品の数も多いことから、全ての電子部品と基板との間に封止樹脂を完全に充填することは難しい。このため、最適な材料選定および封止条件や工法を用いないと電子部品と基板との間に隙間が存在する確率も高くなる。また、充填された封止樹脂に気泡や隙間が存在する場合もある。ハンダは、リフロー時の加熱により溶融するだけでなく体積膨張するので、電子部品と基板との間に封止樹脂の隙間や気泡等のクローズドの（閉じられた）狭い空間が存在すると、溶融し膨張したハンダがその狭い空間内を伝わり、電極間ハンダフラッシュが発生しやすくなるという問題が生じる。また、電子部品と基板との間に封止樹脂が完全に充填されている場合であっても、電子部品又は基板と充填された封止樹脂との間に接着力の弱い部分が存在すると、体積膨張したハンダがその部分を押し割って、そこに生じた隙間にハンダが流れ出して電極間ハンダフラッシュが起こることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置は、配線パターンが形成された基板の少なくとも一主面上に電子部品がハンダにて実装されており、前記電子部品が封止樹脂により被覆されている半導体装置であって、前記封止樹脂と前記電子部品との間に、前記基板上に前記電子部品が実装された電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿うような形状で、かつ前記電子部品に接する樹脂フィルム層が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）配線パターンが形成された基板の少なくとも一主面上に、少なくとも一つの電子部品をハンダにて実装して電子部品搭載基板を形成する工程と、
（ｂ）前記電子部品搭載基板上に樹脂フィルムを載置し、所定の圧力を有する流体を用いて、前記樹脂フィルムに対し前記電子部品搭載基板と反対側から圧力を加えて前記樹脂フィルムを前記電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿わせ、前記樹脂フィルムを硬化させて樹脂フィルム層を形成する工程と、
（ｃ）前記樹脂フィルム層上に、前記電子部品を封止する封止樹脂を形成する工程と、
を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法によれば、例えば他の装置へ搭載するためにリフロー実装が行われる場合であっても、電極間ハンダフラッシュが発生しにくい半導体装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
基板に電子部品が実装された状態のものを電子部品搭載基板という場合、本発明の半導体装置には、その電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿うように、電子部品に接して樹脂フィルム層が設けられており、その上に封止樹脂層が設けられている。従って、封止樹脂層形成時に、樹脂フィルム層が、電子部品と基板との間への封止樹脂の浸入を阻止するので、電子部品と基板との間には封止樹脂が浸入せず隙間ができる。これにより、リフロー実装時に再溶融して体積が膨張したハンダが、電子部品と基板との間に充填された封止樹脂中に残存する隙間やボイドに流れたり、あるいは封止樹脂と電子部品又は基板との間の接着力が弱い部分を押し割って流れたりすることを抑制できる。それゆえ、電極間ハンダフラッシュの発生を抑えることが可能となる。また、このような構成によれば、例えば、電子部品として、基板との間に樹脂を充填すると特性が出なくなるような部品（例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルター等）が実装されている場合においても、電子部品と基板との間への封止樹脂の侵入を抑制できるので、不良品の発生を防ぐことができる。
【００１０】
樹脂フィルム層は、熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂にて形成することができる。熱硬化型樹脂は、被接着物との接着強度が高く、引張強度および耐熱特性とも良好であるという理由から好適に使用できる。一方、紫外線硬化型樹脂は、短時間で硬化させることができるので作業性が良く、また、低温での硬化が可能であるという理由から好適に使用できる。
【００１１】
樹脂フィルム層を熱硬化型樹脂を用いて形成する場合、樹脂フィルム層は、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂を含む材料にて形成できる。
【００１２】
前記樹脂フィルム層の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。樹脂フィルム層を電子部品搭載基板の表面の凹凸形状に沿わせる際に所定の圧力を加えるため、フィルムが薄いと破れやすくなり、フィルムが厚いと細かな凹凸に追従しにくくなるからである。
【００１３】
また、基板の両主面に電子部品がハンダにて実装されている場合は、樹脂フィルム層が基板の両主面上に設けられることが好ましい。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法では、所定の圧力を有する流体を用いて、樹脂フィルム層を、電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿わせている。これにより、上記した本発明の半導体装置を容易に作製できる。ここで用いる流体の所定の圧力は、使用する樹脂フィルムの強度等にもよるため特には限定されないが、効率よく電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿う形状とするためには、０．５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが好ましく、１．０ＭＰａ以上３．０ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、用いる流体は液体でも気体でもよく、例えば水、シリコンオイル、フッ素系不活性液体等が使用可能である。
【００１５】
また、樹脂フィルムが熱硬化型樹脂を含む材料にて形成されている場合、樹脂フィルムを基板及び電子部品に貼り合せる工程において用いられる流体は熱媒体であることが好ましい。樹脂フィルムを加圧して電子部品搭載基板の凹凸表面に沿わせる形状を形成しながら硬化させることができるので、別途熱処理を行う必要がなく工程数を減らすことができるからである。熱媒体としては、例えば水、シリコンオイル及びフッ素系不活性液体から選ばれる少なくとも一つを使用できる。また、使用する樹脂フィルムの熱硬化温度にもよるため特には限定されないが、熱媒体の温度は６０℃〜２００℃が好ましく、１００℃〜１５０℃がより好ましい。熱硬化性樹脂の硬化にはガラス転移点（約１００℃）以上の温度で硬化した方が硬化特性が良くなるため、１００℃以上とすることが好ましい。また、ハンダ材料を高温で長時間さらすと、脆化が進み、接続抵抗値の増加や接続強度の低下が発生する。従って、ハンダ材料の変質を防ぐために、熱媒体の温度は１５０℃以下であることが好ましい。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態の半導体装置には、所定の配線パターン（図示せず）が形成された基板１上に、電子部品として半導体素子３ａ及びチップ型受動部品３ｂが搭載されている。配線パターンには所定の位置に配置された電子部品実装用のランド電極２が含まれており、電子部品３ａ，３ｂは、ハンダ４を用いてランド電極２に電気的に接続されている。さらに、このように電子部品３ａ，３ｂが実装された基板１（電子部品搭載基板）の表面凹凸形状に沿うように、樹脂フィルム層５が設けられている。樹脂フィルム層５は、電子部品３ａ，３ｂに接して設けられており、電子部品３ａ，３ｂの表面を被覆している。樹脂フィルム層５にて表面が覆われた電子部品３ａ，３ｂは、さらに封止樹脂６により全体が被覆されている。
【００１８】
樹脂フィルム層５はフィルムを用いて形成されている。このため、電子部品３ａ，３ｂの表面を覆うように設けられるが、電子部品３ａ，３ｂと基板１との間に入り込むことはほとんどない。さらに、この樹脂フィルム層５は、封止樹脂６を形成する際にこの封止樹脂６が電子部品３ａ，３ｂと基板１との間に浸入することを防ぐので、電子部品３ａ，３ｂと基板１との間は樹脂によって埋まらず、空隙が存在する。このように、電子部品３ａ，３ｂと基板１との間に樹脂が充填されないので、リフロー実装時の熱処理工程においてハンダが再溶融して体積膨張が起こっても、充填された樹脂の隙間等の閉じられた狭い空間内をハンダ４が伝わることもない。このように、電子部品３ａ，３ｂと基板１との間に樹脂を充填しない構成とすることで、ハンダ４が再溶融した場合であっても電極間ハンダフラッシュが発生しにくくなる。
【００１９】
樹脂フィルム層５を電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿わせるためには、樹脂フィルム層５が伸縮性を有することが好ましい。そこで、樹脂フィルム層５は、ＪＩＳ  Ｋ７１２７に規定された試験法での引張破断伸び［％］が常温で１２０％以上であることが好ましい。このように伸縮性を有する樹脂フィルムを用いることにより、容易に電子部品搭載基板の表面凹凸形状に沿わせることができ、かつ電子部品３ａ，３ｂの表面に密着させることができる。
【００２０】
また、樹脂フィルム層５は、高い接着力を有していることが好ましい。電子部品３ａ，３ｂと樹脂フィルム層５との間の接着力が弱いと、リフロー実装時に溶融したハンダが電子部品３ａ，３ｂと樹脂フィルム層５との間を流れて電極間ハンダフラッシュが生じる可能性もあるため、これを確実に防ぐために電子部品３ａ，３ｂの表面と樹脂フィルム層５との接着力が高いことが好ましい。従って、樹脂フィルム層５は、接着面に対して９０°方向に引き剥がす引き剥がし接着力で、２０Ｎ／２０ｍｍ幅以上であることが好ましい。
【００２１】
また、後述するが、樹脂フィルム層５を基板１の表面凹凸形状に沿わせるために圧力を加えるので、樹脂フィルム層５は、加圧しても破損しない程度の強度を有することが好ましい。従って、樹脂フィルム層５は、ＪＩＳ  Ｋ７１２７に規定された試験法での引張破断強度［ＭＰａ］が２００ＭＰａ以上でであることが好ましい。
【００２２】
本実施の形態において、樹脂フィルム層５には上記のような特性を有する熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂が用いられる。基板１はセラミックや樹脂等の絶縁性材料にて形成されており、少なくとも一主面に配線パターンが形成されている。なお、基板１は、配線パターンが基板１の内部にも設けられた多層配線構造を有していてもよい。チップ型受動部品３ｂには、チップ抵抗、チップコンデンサ及びチップインダクタ等が含まれる。封止樹脂６には、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂等を用いることができる。
【００２３】
次に、図１に示した本実施の形態の半導体装置を製造する方法について、図２Ａ〜図２Ｆ及び図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら説明する。
【００２４】
まず、図２Ａ〜図２Ｆを用いて、樹脂フィルム層５を電子部品搭載基板に貼りあわせる工程について説明する。なお、ここでは、樹脂フィルム層５を紫外線硬化型樹脂にて形成した場合の貼り合わせ工程例について説明する。
【００２５】
配線パターンが設けられた基板１上に電子部品３ａ，３ｂがハンダ実装されている状態のもの（電子部品搭載基板２０）を形成する（図２Ａ参照。）。
【００２６】
次に、電子部品搭載基板２０上に樹脂フィルム層５となる樹脂フィルムを載置し、この状態のものを樹脂フィルム貼り付け用下型１１と樹脂フィルム貼り付け用上型１２との間に配置する（図２Ｂ参照。）。樹脂フィルム貼り付け用下型１１には、排水バルブ１３が設けられている。また、樹脂フィルム貼り付け用上型１２には、樹脂フィルム層５に紫外線を照射するための紫外線ランプ１５と、樹脂フィルム層５に対向して設けられた強化ガラス１４と、後の工程において樹脂フィルム層５に圧力を加えるための流体を注入する流体注入部１６とが設けられている。すなわち、紫外線ランプ１５から発せられた紫外線は、強化ガラス１４を介して樹脂フィルム層５に照射されることになる。
【００２７】
次に、樹脂フィルム貼り付け用下型１１と樹脂フィルム貼り付け用上型１２とを接合させて、これら金型のキャビティ１８内部の空気を真空ポンプ１７にて減圧する（図２Ｃ参照。）。このようにキャビティ１８内部を減圧することにより、樹脂フィルム層５と電子部品３ａ，３ｂ及び基板１との間に気泡が混入しにくくなるため、樹脂フィルム層５と電子部品３ａ，３ｂ及び基板１との密着性がより良好となる。
【００２８】
次に、流体注入部１６から所定の圧力（ここでは１．０ＭＰａ〜３．０ＭＰａ）を有する水を注入し、樹脂フィルム層５に対して基板１に対向する面と反対の面から圧力を加える（図２Ｄ参照。）。このように樹脂フィルム層５に流体圧力を加えることにより、電子部品搭載基板２０の表面凹凸形状に沿った形状の樹脂フィルム層５が形成される。なお、ここでは加圧する際に用いる流体として水を用いたが、当然他の流体を用いることもできる。
【００２９】
次に、紫外線ランプ１５により樹脂フィルム層５に紫外線を照射して、樹脂フィルム層５をこの形状で硬化させる（図２Ｅ参照。）。その後、排水バルブ１３からキャビティ１８内部の水を排出する。
【００３０】
以上の工程の後、樹脂フィルム層が貼り合わせられた樹脂フィルム層付き電子部品搭載基板１９を金型から取り出す（図２Ｆ参照。）。
【００３１】
以上の方法により、樹脂フィルム層５を電子部品搭載基板２０に貼り合わせることができる。なお、ここでは樹脂フィルム層５が紫外線硬化型樹脂にて形成されている例を説明したが、熱硬化型樹脂にて形成されている場合は、流体に熱媒体を用い、加圧する工程と樹脂フィルムに熱を加える工程とを並行して行うことが好ましい。
【００３２】
次に、図３Ａ〜図３Ｄを用い、トランスファーモールド法を用いて封止樹脂６を形成する例を説明する。
【００３３】
樹脂フィルム層付き電子部品搭載基板１９を、樹脂封止用下型２１と樹脂封止用上型２２との間に配置する（図３Ａ参照。）。樹脂封止用下型２１には封止樹脂注入機２３と、封止樹脂を収容する封止樹脂収容部２４とが設けられている。また、樹脂封止用上型２２には、樹脂封止用下型２１と接合した際に封止樹脂２６の注入路を形成するための封止樹脂注入路形成部２５が設けられている。
【００３４】
次に、樹脂封止用下型２１と樹脂封止用上型２２とを接合し、封止樹脂注入機２３を用いて封止樹脂収容部２４内に収容された封止樹脂２６を樹脂封止用下型２１と樹脂封止用上型２２とにより形成されるキャビティ内に注入する（図３Ｂ参照。）。ここでは、封止樹脂２６として熱硬化型樹脂を用いており、注入後に加熱処理を行って封止樹脂２６を硬化させる。
【００３５】
次に、樹脂フィルム層付き電子部品搭載基板１９上に封止樹脂６が形成されたものを離型し（図３Ｃ参照。）、ダイシング等により個片に分割する（図３Ｄ参照。）。
【００３６】
以上の工程により、封止樹脂１６が形成されて、本実施の形態における半導体装置が得られる。
【００３７】
なお、樹脂フィルム層付き電子部品搭載基板１９上に液状エポキシによる印刷法で封止しても、同様の半導体装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の半導体装置及びその製造方法は、基板にハンダで実装されており、例えば他の装置に搭載される際に高温で熱処理が行われる半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｆ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、樹脂フィルムを貼り合わせる方法の一工程を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    基板
２    ランド電極
３ａ  半導体素子（電子部品）
３ｂ  チップ型受動部品（電子部品）
４    ハンダ
５    樹脂フィルム層
６    封止樹脂
１１  樹脂フィルム貼り付け用下型
１２  樹脂フィルム貼り付け用上型
１３  排水バルブ
１４  強化ガラス
１５  紫外線ランプ
１６  流体注入部
１７  真空ポンプ
１８  キャビティ
１９  樹脂フィルム層付き電子部品搭載基板
２０  電子部品搭載基板
２１  樹脂封止用下型
２２  樹脂封止用上型
２３  封止樹脂注入機
２４  封止樹脂収容部
２５  封止樹脂注入路形成部
２６  封止樹脂
【図１】
2005302835.tif 000003
【図２Ａ】
2005302835.tif 000004
【図２Ｂ】
2005302835.tif 000005
【図２Ｃ】
2005302835.tif 000006
【図２Ｄ】
2005302835.tif 000007
【図２Ｅ】
2005302835.tif 000008
【図２Ｆ】
2005302835.tif 000009
【図３Ａ】
2005302835.tif 000010
【図３Ｂ】
2005302835.tif 000011
【図３Ｃ】
2005302835.tif 000012
【図３Ｄ】
2005302835.tif 000013
【図４】
2005302835.tif 000014