(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＩＰモジュールを提供する。【解決手段】本発明によるＳＩＰモジュールは、少なくとも一つのキャビティが形成された印刷回路基板と、上記キャビティに実装された少なくとも一つの第１素子と、上記キャビティ底面上に形成され上記第１素子と電気的に繋がる回路パターンと、上記キャビティ底面に対向する上記印刷回路基板面に実装された少なくとも一つの第２素子とを含む。【選択図】図３
2007318076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのキャビティが形成された印刷回路基板と、
前記キャビティに実装された少なくとも一つの第１素子と、
前記キャビティ底面上に形成され、前記第１素子と電気的に繋がる回路パターンと、
前記キャビティ底面に対向する前記印刷回路基板面に実装される少なくとも一つの第２素子と、
を含むことを特徴とするＳＩＰモジュール。
【請求項２】
一つのキャビティ内に複数の第１素子が実装されたことを特徴とする、請求項１記載のＳＩＰモジュール。
【請求項３】
前記複数の第１素子は、前記キャビティ底面上に積層構造で実装されたことを特徴とする、請求項２記載のＳＩＰモジュール。
【請求項４】
前記第１素子を密封する樹脂モールディング部をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のＳＩＰモジュール。
【請求項５】
前記第２素子をモールディングする樹脂モールディング部をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のＳＩＰモジュール。
【請求項６】
前記第２素子を覆うシールドケースをさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のＳＩＰモジュール。
【請求項７】
前記第１素子は、前記回路パターンとワイヤボンディングで電気的に繋がることを特徴とする、請求項１記載のＳＩＰモジュール。
【請求項８】
前記第１素子は、前記回路パターンとフリップチップ方式により電気的に繋がることを特徴とする、請求項1記載のＳＩＰモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＩＰ（System in Package）モジュールに関し、より詳しくは、印刷回路基板に形成されたキャビティに素子を実装し製品を小型化することのできるＳＩＰモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子産業が急速に発展しており、ユーザの要求に応じて電子製品はより一層小型化、軽量化及び多機能化が求められている。こうした要求に応じて開発された電子製品の組立技術の一つとして、同一もしくは異種の集積回路チップ（Integrated Circuit Chip）を一つの単位モジュール（module）に実現する技術が開発されている。このような傾向により開発された新たなパッケージ技術の一つがＳＩＰ（System In Package）技術である。
【０００３】
ＳＩＰモジュールとは、一つのパッケージに異種の複数の半導体チップを配列または積層し、それ自体が一つの完璧な（あるいは完結した）システムとして作動する製品技術のことをいう。ＳＩＰでは、多様な機能をする個別素子が一つのパッケージ内に内蔵されており絶対的な空間活用を通じて電子製品の小型化が可能となる。しかし、近年携帯が簡便で、より薄い移動機器などの電子製品が要求されることによって、モジュールの広さと高さが制限される。小型のＳＩＰモジュールを生産するためには、その内部に実装される素子のサイズが小くならなければならないため、素子及びモジュールの製造コストが大きく増加してしまう問題点がある。また、一部素子の場合には望む素子の性能を実現するために一定なレベル以下のサイズに製作するのが不可能であるという問題点がある。
【０００４】
図１及び図２は、従来の技術によるＳＩＰモジュールの断面図を示す。図１を参照すると、ＳＩＰモジュール１０は基板１１の上面に表面実装素子１５、１６を実装し、基板１１の上面と表面実装素子１５、１６を密封する樹脂モールディング部１８を有する。表面実装素子１５、１６のうちベアチップ（bare chip）１６は、チップボンディングパッド（chip bonding pad）１９と基板１１上に形成された回路パターンの間にワイヤボンディング（wire bonding）工程によりワイヤ（wire）１７で連結される。このようなＳＩＰモジュールは、基板１１の下面に形成されたパッド（pad）１９を利用したＬＧＡ（Land Grid Array）方式またはパッド１９にソルダーボール（Solder Ball）を装着したＢＧＡ（Ball Grid Array）方式によりセットボード（Set Board）に実装できる。
【０００５】
図２を参照すると、ＳＩＰモジュール２０は基板１１上に表面実装素子１５、１６を実装しており、集積回路チップ１６はフリップチップ（flip chip）方式により実装される。即ち、集積回路チップ１６はバンプ２６によって基板１１上に形成された回路パターン（図示せず）と電気的に繋がる。基板１１上に実装された素子１５、１６の保護のためにシールドケース（shield case）２７で覆う。
【０００６】
上記で説明した従来のＳＩＰモジュール１０、２０は、基板の一方の表面にのみ素子を実装するため、製品の小型化及び薄型化に限界がある。ＳＩＰモジュールの小型化のために実装素子１５、１６を小型化する方案があるが、上述したようにこれは部品原価の上昇をもたらすだけでなく、一部部品の場合には所望の性能の実現のために小型化が不可能であるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、印刷回路基板に形成されたキャビティに素子を実装し、キャビティが形成された印刷回路基板面の反対面にも素子を実装することによって、製品の小型化及び薄型化が容易なＳＩＰモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の技術的課題を達成するために、本発明によるＳＩＰモジュールは、少なくとも一つのキャビティが形成された印刷回路基板と、上記キャビティに実装された少なくとも一つの第１素子と、上記キャビティ底面上に形成され上記第１素子と電気的に繋がる回路パターンと、上記キャビティ底面に対向する上記印刷回路基板面に実装された少なくとも一つの第２素子とを含む。上記第１素子は、上記回路パターンとワイヤボンディングで電気的に繋がることができ、フリップチップ方式により電気的に繋がることができる。上記ＳＩＰモジュールは、上記第１素子を密封する樹脂モールディング部をさらに含むことができる。
【０００９】
好ましくは、一つのキャビティ内に複数の第１素子を実装することができる。上記複数の第１素子は、上記キャビティ底面上に積層構造に実装することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、上記第２素子をモールディングする樹脂モールディング部をさらに含むことができる。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、上記第２素子を覆うシールドケースをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、印刷回路基板にキャビティを形成して素子をキャビティに実装することで製品の小型化及び薄膜化を実現することができる。また、キャビティ底面に対向する印刷回路基板面に素子を実装することによって、さらに小型化及び薄膜化を実現することができ、素子間の電磁波を遮蔽する効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されることではない。本発明の実施形態は、当業界において平均的な知識を有する者にとって本発明をより完全に説明するために提供される。したがって、図面での要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張され得、図面上の同一な符号に表示される要素は同じ要素である。
【００１４】
図３は、本発明の様々な実施形態によるＳＩＰモジュールの断面図である。図３（ａ）を参照すると、ＳＩＰモジュール１００はその下面にキャビティ１０２が形成された印刷回路基板１０１と、上記キャビティ１０２に実装される第１素子１０３と、キャビティ底面１０３ａ上に形成され上記第１素子と電気的に繋がる回路パターン１０４と、上記キャビティ底面に対向する印刷回路基板面１０３ｂに実装される第２素子１１１と、上記第２素子１１１を覆う樹脂モールディング部１１２とを含む。
【００１５】
先ず、印刷回路基板１０１について説明する。印刷回路基板１０１は、ガラス纎維が含有されたエポキシ樹脂（Glass-Epoxy Resin）またはＢＴ樹脂（BT Resin）で薄型の基板本体とその上下面に形成された回路パターンの多層構造で形成される。図３（ａ）に示すように、上記印刷回路基板１０１にはキャビティ１０２が形成されている。図３（ａ）にはキャビティ１０２が一つ形成されている形態を例示しているが、これに限定されず、多数個を形成することができる。この際、各々のキャビティ１０２はこれに実装される素子に応じて互いに異なる深さを有するように形成することができる。キャビティに実装される素子がキャビティに完全に入ることができる程度の深さにキャビティを形成することが好ましい。
【００１６】
印刷回路基板１０１上にキャビティ１０２を形成するためにラウター（router）加工など公知の加工方法を利用することができる。キャビティ１０２内に素子が実装されることで、ＳＩＰモジュールを小型化及び薄型化することができる。
【００１７】
キャビティ底面１０３ａには導電性金属から成る回路パターン１０４が形成されている。回路パターン１０４は、素子と電気的に接続し電気的信号の伝達経路を提供する。回路パターン１０４は、酸化防止のために通常金（Ａｕ）またはニッケル（Ｎｉ）のような導電性物質でメッキすることができる。
【００１８】
第１素子１０３は、図３（ａ）に示すようにベアチップ（bare chip）から成ることができる。ベアチップはパッケージに入っておらず、ウェーハから切り出したチップであって、このようにベアチップを第１素子１０３として実装すると、原価節減の面で有利である。ベアチップと回路基板を電気的に繋げるために、ベアチップに形成されたチップパッド（図示せず）とキャビティ底面１０３ａに形成された回路パターン１０４の間にワイヤボンディング法が使用される。
【００１９】
図３（ｂ）及び 図３（ｃ）は、キャビティ内に二つ以上の素子が実装される実施形態によるＳＩＰモジュール１００'、１００”の断面図である。図３（ｂ）を参照すると、キャビティ１０２には二つ以上の第１素子１１３、１１４が積層され実装できるようになる。この場合、電磁波の遮蔽のために積層される素子１１３、１１４の間に電磁波遮蔽層（図示せず）をさらに含むことができる。但し、積層された素子の高さはキャビティの深さを超えないことが好ましい。
【００２０】
また、図３（ｃ）のように二つ以上の素子１２３、１２４、１２５が一つのキャビティ底面１０３ａと共に（すなわち同一底面上に）実装できる。このように多数の素子をキャビティ１０２の底面に、または積層構造で実装することによって、ＳＩＰモジュールの大きさを小型化しながらより多い機能を有するＳＩＰモジュールを製造することができる。
【００２１】
本発明によれば、印刷回路基板１０１にキャビティ１０２を形成し、上記キャビティ１０２に第１素子１０３、１１３と１１４、１２３と１２４と１２５を実装することによって、モジュールの高さを減らすことができるという利点がある。即ち、第１素子１０３、１１３と１１４、１２３と１２４と１２５が完全にヒキャビティ１０２内に実装されるため、モジュール全体の高さを第１素子１０３と １１３、１１４と１２３、１２４と１２５の厚さだけ減らすことができるようになり、薄型化かつ小型化されたＳＩＰモジュールを容易に得ることができる。
【００２２】
上記第１素子１０３、１１３と１１４、１２３と１２４と１２５が実装された印刷回路基板のキャビティ１０２には、第１素子の電気的動作を外部環境から保護するために樹脂モールディング部１０６が形成される。この樹脂モールディング部１０６は、印刷回路基板１０１のキャビティ底面１０３ａから印刷回路基板１０１の下部面Ｃまでの空間に第１素子１０３とそれに繋がった回路パターン１０４を覆うように形成することができる。樹脂モールディング部１０６は、エポキシモールディングコンパウンド（Epoxy Molding Compound、EMC）を使用しトランスファーモールディング（Transfer Molding）方法により形成することができる。また樹脂モールディング部１０６は、液状のモールディング用樹脂で素子周辺を覆った後硬化させるコーティング（coating）方法で形成することもできる。
【００２３】
キャビティ底面に対向する印刷回路基板面１０３ｂに実装された少なくとも一つの第２素子１１１を含むことができる。第２素子１１１は、受動素子、能動素子など多様な素子であることができる。上記印刷回路基板面１０３ｂにはキャビティ底面１０３ａのように回路パターン１０４ｂが形成されており、第２素子１１１と電気的に繋がる。ベアチップ１１０が第２素子である場合には、ベアチップ１１０に形成されたチップパッド（図示せず）と上記印刷回路基板面１０３ｂに形成された回路パターン１０４ｂの間にワイヤボンディング法によりワイヤ１０５で連結できるようになる。このように印刷回路基板１０１の両面に素子を実装することで、素子間の電磁波を遮蔽する効果を得ることができる。上記第２素子１１１は、樹脂モールディング部１１２でモールディングすることができる。即ち、上記印刷回路基板面１０３ｂに実装された少なくとも一つの第２素子１１１を外部環境から保護するために樹脂モールディング部１１２を形成することができる。上記第２素子１１１が実装された印刷回路基板面１０３ｂを覆うように樹脂モールディング部１１２を形成することができる。樹脂モールディング部１１２は、エポキシモールディングコンパウンドを使用してトランスファーモールディング法を適用して形成することができる。このようなモールディング法の適用は、大量生産に好適であり生産性を向上することができる。
【００２４】
図４は、本発明の他の実施形態によるＳＩＰモジュールの断面図である。図４を参照すると、ＳＩＰモジュール２００はその下面にキャビティ２０２が形成された印刷回路基板２０１と、上記キャビティ２０２に実装される第１素子２０３と、キャビティ底面２０３ａ上に形成され上記第１素子と電気的に繋がる回路パターン１０４ｂと、キャビティ底面に対向する印刷回路基板面２０３ｂに実装される第２素子１１１と、上記第２素子１１１を覆う樹脂モールディング部とを含んで成るという点で、図３の実施形態と等しい。但し、第１素子２０３がフリップチップ方式によりキャビティ２０２に実装されるという点でその差がある。即ち、第１素子２０３のチップパッド（図示せず）が電気的接続手段、例えばバンプによってキャビティ底面２０３ａの回路パターン（図示せず）と電気的に連結できるようになる。該バンプ２０４は、第１素子２０３のチップパッド（図示せず）に金またはソルダでフリップチップボンディングの前に予め形成される。バンプ２０４とキャビティ底面２０３ａの回路パターンが接触された状態で一定な温度の熱を加えて圧着すると、フリップチップ方式の接合が行われる。
【００２５】
フリップチップ方式の場合、印刷回路基板２０１に対してバンプ２０４を使用し電気的に繋がるため、ワイヤ連結に比べインダクタンスと抵抗を大きく減らすことができる。また構造的に電源供給が印刷回路基板２０１から直接行われるため、ベアチップの連結構造に比べ電圧変動の少ない効果を得ることができる。
【００２６】
図示していないが、第１素子２０３はＣＳＰ（Chip Scale Package）タイプの集積回路チップであることもできる。ＣＳＰ（Chip Scale Package）タイプの集積回路チップである場合でもワイヤボンディングなしにキャビティ底面２０３ａに実装が可能である。
【００２７】
図５は、本発明のさらに他の実施形態によるＳＩＰモジュールの断面図である。図５を参照すると、ＳＩＰモジュール３００は図３の実施形態の変形例として、キャビティ３０２に第１素子３０３がフリップチップ方式で実装されるだけでなく、キャビティ底面３０３ａに対向する印刷回路基板面３０３ｂに実装される第２素子３１０もフリップチップ方式で実装されるという点で、図３の実施形態と相違する。また図３の実施形態では、第２素子１１１を樹脂モールディング部で覆ったが、図５の実施形態はシールドケース（shield case）３０５で第２素子３１１を覆うという点で、その差がある。シールドケース３０５は、ＢｅＣｕ板、ニッケル−銀板、柱石板などのような金属板を用いることができる。シールドケース３０５は、印刷回路基板３０１に実装された第２素子３１１を外部環境から保護し、電磁波を遮蔽する機能をする。
【００２８】
図６は、本発明のさらに他の実施形態によるＳＩＰモジュール４００を示す断面図である。図６を参照すると、ＳＩＰモジュール４００は図３の実施形態の変形例として、キャビティ底面４０３ａに第１素子４０３がワイヤ４０５によって回路パターン４０４と電気的に繋がるが、キャビティ底面に対向する印刷回路基板面４０３ｂに実装される第２素子３１０がフリップチップ方式で実装されるという点で、図３の実施形態と相違する。また図３の実施形態では第２素子１１１を樹脂モールディング部で覆ったが、図５の実施形態はシールドケース３０５で第２素子３１１を覆う。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付の請求範囲によって限定する。請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲の内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは、当該技術分野の通常の知識を有する者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【図２】従来のＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態によるＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【図４】本発明の様々な実施形態によるＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【図５】本発明の様々な実施形態によるＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【図６】本発明の様々な実施形態によるＳＩＰモジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０１、２０１、３０１、４０１  印刷回路基板
１０２、２０２、３０２、４０２  キャビティ
１０３、１１３、１１４、１１５、１２３、１２４、１２５  第１素子
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ、４０３ａ  キャビティ底面
１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ、４０３ｂ  キャビティ底面に対向する印刷回路基板面
１０４、４０４  回路パターン
１０５、４０５  ワイヤ
１０６  樹脂モールディング部
１０７、１０８、１０９、１１０、３１０  第２素子
１１２  樹脂モールディング部
３０５  シールドケース
【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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【図６】
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