(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）の一部を開口することにより形成された底部に底壁を有する凹状のキャビティ（１３）内に半導体チップ（１４）を収納し、このキャビティ（１３）に樹脂（１９ａ）、（１９ｂ）を充填し、前記半導体チップ（１４）を樹脂封止した半導体パッケージモジュールにおいて、前記基板（１２）が樹脂製の基板であり、前記キャビティ（１３）内に充填した樹脂（１９ａ）、（１９ｂ）が、基板１２の内周部分全体を覆う透湿性樹脂（１９ａ）と半導体チップ（１４）を覆う耐湿性樹脂（１９ｂ）とを有することを特徴とする半導体パッケージモジュール。
【請求項２】
前記基板（１２）は積層構造を有し、前記透湿性樹脂（１９ａ）が同基板（１２）の層間部（２０）を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージモジュール。
【請求項３】
前記耐湿性樹脂（１９ｂ）が半導体チップ（１４）を覆うと共に、この耐湿性樹脂（１９ｂ）の全体がキャビティ（１３）内に充填された透湿性樹脂（１９ａ）で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージモジュール。
【請求項４】
前記透湿性樹脂（１９ａ）がキャビティ（１３）の周辺部を覆い、前記耐湿性樹脂（１９ｂ）が半導体チップ（１４）を収納したキャビティ（１３）の中央部をそれぞれ覆っていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージモジュール。
【請求項５】
基板（１２）の一部を開口することにより形成された底部に底壁を有する凹状のキャビティ（１３）内に半導体チップ（１４）を収納する工程と、このキャビティ（１３）に樹脂（１９ａ）、（１９ｂ）を充填し、前記半導体チップ（１４）を樹脂封止する工程とを有する半導体パッケージモジュールの製造方法において、前記基板（１２）が樹脂基板であり、前記キャビティ（１３）の中央部に収納した半導体チップ（１４）を耐湿性樹脂（１９ａ）で覆い、その後キャビティ（１３）の残りの空隙部分に透湿性樹脂（１９ａ）を充填してキャビティ（１３）内を樹脂封止することを特徴とする半導体パッケージモジュールの製造方法。
【請求項６】
基板（１２）の一部を開口することにより形成された底部に底壁を有する凹状のキャビティ（１３）内に半導体チップ（１４）を収納する工程と、このキャビティ（１３）に樹脂（１９ａ）、（１９ｂ）を充填し、前記半導体チップ（１４）を樹脂封止する工程とを有する半導体パッケージモジュールの製造方法において、前記基板（１２）が樹脂基板であり、キャビティ（１３）の周辺部に透湿性樹脂（１９ａ）を充填し、これと前後して半導体チップ（１４）を収納したキャビティ（１３）の中央部に耐湿性樹脂（１９ａ）を充填して半導体チップ（１４）を耐湿性樹脂（１９ａ）で覆い、キャビティ（１３）内を樹脂封止することを特徴とする半導体パッケージモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板により形成されたキャビティ内に半導体チップを収納し、半導体チップを基板に配線した状態でキャビティ内に樹脂を充填し、前記半導体チップを樹脂封止した半導体パッケージモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の半導体パッケージモジュールを図３に示す。図３に示されたように、放熱板１に基板２が接合されている。この基板２は複数の絶縁層の積層体からなり、その内部や層間に配線パターンが施されている。また、この基板２の一部は円形または四角形状に開口しており、これによって基板２の表面から放熱板１に至る凹状のキャビティ３が形成されている。
【０００３】
このキャビティ３内に半導体チップ４が収納されると共に、その放熱面が接着剤５により、前記キャビティ３の底壁を構成する放熱板１に接合され、これにより半導体チップ４がキャビティ３内に搭載されている。
この半導体チップ５の電極６は、ボンディングワイヤ７等を介して前記基板２に形成された電極８に接続される。この状態で、キャビティ３内にエポキシ樹脂等の樹脂９が充填され、半導体チップ５が樹脂封止されている。
【０００４】
このようなパッケージ形態は、例えば電力増幅用の半導体チップのパッケージに使用される。特に、電力増幅用の半導体チップは、動作時に発熱することから、熱に対する対策が必要である。このような観点から前記の基板２としては、従来はセラミックス基板が使用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
セラミックス基板は熱的、化学的に安定しており、動作時に発熱を伴う半導体チップのパッケージングには最適である。しかし一方で、セラミック基板は焼成物であるため、製造コストが高いという難点がある。そこで、製造コストの観点からは、より安価に製造できる樹脂基板を使用するのが有利である。
【０００６】
しかしながら、樹脂基板は湿気を吸いやすいという欠点がある。このため、樹脂基板を使用すると、半導体チップの動作時の発熱により、樹脂基板に含まれる湿気分が気化し、水蒸気となって樹脂基板の内部で膨張し、モジュールが破壊されるという現象が起こりやすくなる。特に、基板が複数の樹脂層からなるものでは、樹脂層の層間部１０の隙間から出た湿気が蒸発することにより、キャビティ３内に充填した封止樹脂９に圧力が及び、モジュールの破壊が起こりやすい。
【０００７】
本発明は、前記従来の半導体パッケージモジュールにおける課題に鑑み、樹脂製の基板を使用した場合でも、樹脂製の基板に含まれる湿気の蒸発によるモジュールの破壊が起こりにくく、そのため製造コストの点で有利性を得ながら、信頼性の向上を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明では、キャビティ１３に充填する樹脂のうち、樹脂製の基板１２側を覆う樹脂を透湿性樹脂１９ａとし、半導体チップ１４を覆う樹脂を耐湿性樹脂１９ｂとしたものである。これにより、キャビティ１３を形成する樹脂製の基板１２側から発生する水蒸気を透湿性樹脂１９ａを通してキャビティ１３に外部に逃がす。他方、湿気に弱い半導体チップ１４は、湿気が浸透しにくい耐湿性樹脂１９ｂで覆い、半導体チップ１４を湿気から保護するようにしたものである。
【０００９】
本発明による半導体パッケージモジュールのより具体的構成について説明すると、同モジュールは、基板１２の一部を開口することにより形成された底部に底壁を有する凹状のキャビティ１３内に半導体チップ１４を収納し、このキャビティ１３に樹脂１９ａ、１９ｂを充填し、前記半導体チップ１４を樹脂封止している。そして、前記基板１２は樹脂製の基板であり、前記キャビティ１３内に充填した樹脂１９ａ、１９ｂが基板１２側を覆う透湿性樹脂１９ａと半導体チップ１４を覆う耐湿性樹脂１９ｂとを有する。
【００１０】
このような半導体パッケージモジュールでは、樹脂製の基板１２に含まれる湿気が、基板１２を覆う透湿性樹脂１９ａから排出されるので、湿気が基板１２やキャビティ１３内に閉じこめられない。このため、半導体チップ１４の動作時の加熱により、基板１２やキャビティ１３内から湿気が逐次気化し、蒸発するため、それらの内部に多くの湿気が残らない。従って、半導体チップ１４の動作時の加熱により、基板１２やキャビティ１３内の湿気が気化し、膨張しても、モジュールの破壊に至ることが無い。
【００１１】
特に、前記基板１２が積層構造を有するものでは、その基板１２の層間部２０の隙間から湿気がキャビティ１３側に蒸発し、圧力の増大を招きやすい。そのため、積層構造を有する基板１２については、前記透湿性樹脂１９ａが同基板１２の層間部２０を覆うように充填するのが好ましい。こうすることにより、その基板１２の層間部２０の隙間から排出された湿気が、透湿性樹脂１９ａを通して確実に放出される。
【００１２】
半導体チップ１４を覆う耐湿性樹脂１９ｂは、その全体がキャビティ１３内に充填された透湿性樹脂１９ａで覆われている構造とすることもできる。このような半導体パッケージモジュールでは、前記キャビティ１３の中央部に収納した半導体チップ１４を耐湿性樹脂１９ａで覆い、その後キャビティ１３の残りの空隙部分に透湿性樹脂１９ａを充填してキャビティ１３内全体を樹脂封止する。
【００１３】
他方、前記透湿性樹脂１９ａがキャビティ１３の周辺部のみを覆うものとし、前記耐湿性樹脂１９ｂが半導体チップ１４を収納したキャビティ１３の中央部を覆うようにして、キャビティ１３の周辺部と中央部とに分けてそれぞれ透湿性樹脂１９ａと耐湿性樹脂１９ｂを充填するようにしてもよい。このような半導体パッケージモジュールでは、キャビティ１３の周辺部に透湿性樹脂１９ａを充填し、これと前後して半導体チップ１４を収納したキャビティ１３の中央部に耐湿性樹脂１９ａを充填して半導体チップ１４を耐湿性樹脂１９ａで覆い、キャビティ１３内を樹脂封止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による半導体パッケージモジュールを示す。この半導体パッケージモジュールの構造は、基本的には前述した従来の半導体パッケージモジュールと共通している。
【００１５】
図１に示されたように、放熱板１１に基板１２が接合されている。図示の基板１２は樹脂により形成された複数の絶縁層を貼り合わせた積層体からなり、その内部や層間に配線パターン（図示せず）が施されている。また、この基板１２の一部は円形または四角形状に開口しており、これによって基板１２の表面から放熱板１１に至るまで順次段階的に開口部が狭くなり、全体として凹形状となったキャビティ１３が形成されている。
【００１６】
このキャビティ１３内に半導体チップ１４が収納されると共に、その放熱面が接着剤１５により、キャビティ１３の底壁を構成する放熱板１１に接合され、これにより半導体チップ１４がキャビティ１３内に搭載されている。この半導体チップ１５の電極１６は、ボンディングワイヤ１７等を介して前記基板１２に形成された電極１８に接続される。
【００１７】
最後に、キャビティ１３内に樹脂を充填し、樹脂封止する。ここで、まず最初にキャビティ１３内の半導体チップ１５に非透湿性樹脂、つまり耐湿性樹脂１９ｂを盛り、半導体チップ５を覆う。次に、キャビティ１３内の残りの部分に透湿性樹脂１９ａを充填し、この透湿性樹脂１９ａで前記の耐湿性樹脂１９ｂと基板１２の内周部分全体を覆う。この状態で基板１２はキャビティ１３の周面を形成しているその内周面が透湿性樹脂１９ａで覆われる。従って基板１２の層間部２０の隙間の内周部分も透湿性樹脂１９ａで覆われる。
【００１８】
前記の透湿性樹脂１９ａは、内部からの湿気を透過するものである。例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ素系重合体等が用いられる。特に、ポリウレタン系重合体、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂等が好適である。透湿率は２０００ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ以上が好ましく、３５００ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ以上であることがさらに好ましい。
【００１９】
他方、耐湿性樹脂１９ｂは、水分子を透過しない樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂とエチレンビニルアルコール樹脂との混合樹脂等がその例として挙げられる。透湿率は５００ｇ／ｍ2 ・２４Ｈｒ以下が好ましく、２００ｇ／ｍ2 ・２４Ｈｒ以上であることがさらに好ましい。
【００２０】
次に、図２に示す実施形態について説明すると、この実施形態では、キャビティ１３の外周側と中央部とにそれぞれ前後して透湿性樹脂１９ａと耐湿性樹脂１９ｂを充填したものである。すなわち、まず半導体チップ１４があるキャビティ１３の中央部を除いて、基板１２の内周面を覆うようにキャビティ１３の外周部に透湿性樹脂１９ａを充填する。その後、半導体チップ１４があるキャビティ１３の中央部に耐湿性樹脂１９ｂを充填し、キャビティ１３を埋め、樹脂封止する。或いは、キャビティ１３内への透湿性樹脂１９ａと耐湿性樹脂１９ｂの充填を前記と逆にし、まず半導体チップ１４があるキャビティ１３の中央部に耐湿性樹脂１９ｂを充填し、その後、キャビティ１３の周辺部に透湿性樹脂１９ｂを充填してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による半導体パッケージモジュールでは、樹脂製の基板１２を使用しているため、セラミック基板を使用したものより、製造コストの面で有利になる。しかも、樹脂製の基板１２に含まれる水分を、透湿性樹脂１９ａから排出することができるので、水分が基板１２やキャビティ１３内に閉じこめられない。このため、基板１２やキャビティ１３の内部に多くの水分が残らず、半導体チップ１４の動作時の熱により、モジュールが破壊されるのを防止することができる。
【００２２】
また、前記基板１２が積層構造を有するものでも、前記透湿性樹脂１９ａが同基板１２の層間部２０を覆うので、その基板１２の層間部２０の隙間から排出された湿気が、透湿性樹脂１９ａを通して確実に放出することができる。
従って、これらの点から製造コストの有利性を確保しながら、同時に信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体パッケージモジュールを示す縦断側面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による半導体パッケージモジュールを示す縦断側面図である。
【図３】半導体パッケージモジュールの従来例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１２    基板
１３    キャビティ
１４    半導体チップ
１９ａ  透湿性樹脂
１９ｂ  耐湿性樹脂
２０    基板の層間部
【図１】
0003905704.tif 000002
【図２】
0003905704.tif 000003
【図３】
0003905704.tif 000004