(57)【要約】【課題】薄型化が可能なモジュールを提供する。【解決手段】本モジュールは、回路基板に実装されるモジュールであって、配線基板と、前記配線基板の第一の面に実装された電子部品と、前記配線基板の第二の面に設けられた外部接続用電極と、前記外部接続用電極に接続されたはんだバンプと、前記配線基板の第二の面にフェイスダウンで実装されたベアチップと、前記配線基板の第二の面側において、前記ベアチップの表面及び側面と前記はんだバンプの側面を被覆する樹脂と、を有し、前記ベアチップの裏面と前記はんだバンプの接続面が同一平面上にあるように前記樹脂から露出しており、前記ベアチップの裏面と前記はんだバンプの接続面は、前記回路基板に対峙するように前記回路基板に実装される。【選択図】図２
2017045954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に実装されるモジュールであって、
配線基板と、
前記配線基板の第一の面に実装された電子部品と、
前記配線基板の第二の面に設けられた外部接続用電極と、
前記外部接続用電極に接続されたはんだバンプと、
前記配線基板の第二の面にフェイスダウンで実装されたベアチップと、
前記配線基板の第二の面側において、前記ベアチップの表面及び側面と前記はんだバンプの側面を被覆する樹脂と、を有し、
前記ベアチップの裏面と前記はんだバンプの接続面が同一平面上にあるように前記樹脂から露出しており、
前記ベアチップの裏面と前記はんだバンプの接続面は、前記回路基板に対峙するように前記回路基板に実装されることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記電子部品は、半導体集積回路と、該半導体集積回路の外付け部品と、を含むことを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
前記半導体集積回路は、電力制御用半導体集積回路であり、
前記ベアチップは、電力制御素子であることを特徴とする請求項２記載のモジュール。
【請求項４】
前記ベアチップの裏面に金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のモジュール。
【請求項５】
回路基板に実装されるモジュールの製造方法であって、
第一の面及び第二の面を有し、前記第二の面に外部接続用電極を備えた配線基板を準備する工程と、
前記配線基板の第一の面に電子部品を実装する工程と、
前記外部接続用電極にはんだバンプを形成する工程と、
前記配線基板の第二の面にベアチップをフェイスダウンで実装する工程と、
前記ベアチップと前記はんだバンプを樹脂で被覆する工程と、
前記ベアチップの裏面と前記はんだバンプの接続面が露出するように前記樹脂を研磨する工程と、を有することを特徴とするモジュールの製造方法。
【請求項６】
前記電子部品は、半導体集積回路と、該半導体集積回路の外付け部品と、を含むことを特徴とする請求項５記載のモジュールの製造方法。
【請求項７】
前記半導体集積回路は、電力制御用半導体集積回路であり、
前記ベアチップは、電力制御素子であることを特徴とする請求項６記載のモジュールの製造方法。
【請求項８】
前記樹脂を研磨する工程の後に、前記ベアチップの裏面に金属膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項記載の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、モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の両面に電子部品を実装したモジュールが知られている。例えば、配線基板の両面に電子部品を接続するための接続パッド部とそれらを接続する配線パターンを有し、かつ、両面の夫々の接続パッド部及び配線パターンを互いに接続するための貫通配線部を有するモジュールを挙げることができる。このモジュールは、配線基板の裏面側に外部接続用のポスト電極を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６０５２２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構造では、配線基板の裏面側に実装された電子部品よりもポスト電極の方が高いため、モジュールの薄型化を妨げていた。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、薄型化が可能なモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本モジュール（１）は、回路基板（１００）に実装されるモジュールであって、配線基板（１０）と、前記配線基板（１０）の第一の面（１０ａ）に実装された電子部品（２０）と、前記配線基板（１０）の第二の面（１０ｂ）に設けられた外部接続用電極（４０）と、前記外部接続用電極（４０）に接続されたはんだバンプ（５０）と、前記配線基板（１０）の第二の面（１０ｂ）にフェイスダウンで実装されたベアチップ（３０）と、前記配線基板（１０）の第二の面（１０ｂ）側において、前記ベアチップ（３０）の表面及び側面と前記はんだバンプ（５０）の側面を被覆する樹脂（９４）と、を有し、前記ベアチップ（３０）の裏面と前記はんだバンプ（５０）の接続面が同一平面上にあるように前記樹脂（９４）から露出しており、前記ベアチップ（３０）の裏面と前記はんだバンプ（５０）の接続面は、前記回路基板（１００）に対峙するように前記回路基板（１００）に実装されることを要件とする。
【０００７】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、薄型化が可能なモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係るモジュールを例示する断面図である。
【図２】モジュール１が回路基板に実装された状態を例示する断面図である。
【図３】モジュール１に適用可能な回路を例示する図である。
【図４】第１の実施の形態に係るモジュールの製造工程を例示する図（その１）である。
【図５】第１の実施の形態に係るモジュールの製造工程を例示する図（その２）である。
【図６】第１の実施の形態の変形例１に係るモジュールを例示する断面図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例２に係るモジュールを例示する断面図である。
【図８】第１の実施の形態の変形例３に係るモジュールを例示する断面図である。
【図９】第１の実施の形態の変形例４に係るモジュールを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係るモジュールを例示する断面図である。図１を参照するに、第１の実施の形態に係るモジュール１は、配線基板１０と、電子部品２０と、ベアチップ３０と、外部接続用電極４０と、はんだバンプ５０とを有する。モジュール１の厚さＴは、例えば、５００〜８００μｍ程度とすることができる。以下、各構成部について説明する。
【００１２】
配線基板１０は、電子部品２０等を実装するための基体となる部分であり、例えば、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸させた所謂ガラスエポキシ基板を用いることができる。配線基板１０として、例えば、セラミック基板やシリコン基板等を用いてもよい。又、配線基板１０は、ビルドアップ基板等の多層配線基板であってもよい。配線基板１０の厚さは、例えば、１００〜３００μｍ程度とすることができる。
【００１３】
電子部品２０は、半導体集積回路２１と、半導体集積回路２１の外付け部品２２及び２３とを含んでいる。半導体集積回路２１は、例えば、はんだバンプ９１を介して、配線基板１０の第一の面１０ａにフェイスダウンでフリップチップ実装されている。外付け部品２２及び２３は、はんだや導電性ペースト等（図示せず）を介して、配線基板１０の第一の面１０ａの半導体集積回路２１の周辺に実装されている。外付け部品２２及び２３は、例えば、抵抗やコンデンサ、インダクタ等である。なお、配線基板１０の第一の面１０ａに、他の能動部品や受動部品が実装されていてもよい。
【００１４】
電子部品２０は、配線基板１０の第一の面１０ａに設けられたモールド樹脂９２に被覆されている。モールド樹脂９２としては、例えば、剛性に優れたエポキシ系の絶縁性樹脂等を用いることができる。但し、モールド樹脂９２は必要に応じて設ければよい。
【００１５】
ベアチップ３０は、例えば、金バンプ９３を介して、配線基板１０の第二の面１０ｂにフェイスダウンでフリップチップ実装されている。
【００１６】
外部接続用電極４０は、配線基板１０の第二の面１０ｂに設けられている。外部接続用電極４０は、例えば、銅（Ｃｕ）等の導電体から構成され、膜厚は５〜２０μｍ程度である。外部接続用電極４０は、膜厚５μｍ程度の銅（Ｃｕ）にめっきで膜厚５μｍ程度のニッケル（Ｎｉ）と、膜厚０．２μｍ程度のパラジウム（Ｐｄ）と、膜厚０．０５μｍ程度の金（Ａｕ）とを積層させたものを用いてもよい。この構造により外部接続用電極４０のはんだ付け性が向上する。
【００１７】
外部接続用電極４０の平面形状は、例えば、円形や正方形等とすることができる。外部接続用電極４０の個数や配置は適宜決定して構わないが、例えば、複数の外部接続用電極４０を、ベアチップ３０の周囲にペリフェラル状に配置することができる。はんだバンプ５０は、外部接続用電極４０に接続されている。
【００１８】
ベアチップ３０の表面（回路形成面）及び側面と、はんだバンプ５０の側面は、配線基板１０の第二の面１０ｂ側において、樹脂９４（アンダーフィル樹脂９５及びモールド樹脂９６を含む）に被覆されている。
【００１９】
より詳しくは、ベアチップ３０の表面と配線基板１０の第二の面１０ｂとの間にはアンダーフィル樹脂９５が充填され、ベアチップ３０の側面を含むベアチップ３０の周囲に延伸している。アンダーフィル樹脂９５としては、例えば、流動性に優れたエポキシ系の絶縁性樹脂等を用いることができる。
【００２０】
アンダーフィル樹脂９５の周囲には、はんだバンプ５０の側面を被覆するモールド樹脂９６が設けられている。モールド樹脂９６としては、例えば、剛性に優れたエポキシ系の絶縁性樹脂等を用いることができる。
【００２１】
なお、図１において、ベアチップ３０の表面及び側面はアンダーフィル樹脂９５に被覆され、はんだバンプ５０の側面はモールド樹脂９６に被覆されているが、ベアチップ３０の一部分がモールド樹脂９６に直接被覆されてもよい。
【００２２】
ベアチップ３０の裏面と、はんだバンプ５０の接続面（回路基板等と接続される面）は、樹脂９４から露出している。ベアチップ３０の裏面と、はんだバンプ５０の接続面とは、同一平面上にある。はんだバンプ５０の接続面の平面形状は、例えば、円形や正方形等とすることができる。ベアチップ３０の裏面が樹脂９４から露出することにより、モジュール１の放熱性を向上することができる。
【００２３】
図２は、モジュール１が回路基板に実装された状態を例示する断面図である。図２を参照するに、モジュール１は、配線基板１０の第二の面１０ｂのベアチップ３０の裏面及びはんだバンプ５０の接続面が、回路基板１００に対峙するように、回路基板１００に実装される。このとき、はんだバンプ５０の接続面は、直接又は他のはんだ等を介して、回路基板１００の電極１１０と接合される。
【００２４】
図３は、モジュール１に適用可能な回路を例示する図である。図３に示すモジュール１はレギュレータであり、Ｖｃｃに入力された電圧を所定の電圧Ｖｏｕｔに変換して出力することができる。なお、Ｃｏｎｔはモジュール１の動作／不動作を切り替える端子であり、例えば、Ｃｏｎｔを'Ｈ'にするとモジュール１が動作可能状態となり、'Ｌ'にすると動作不能状態となる。
【００２５】
図３において、ＩＣ１は電力制御用半導体集積回路であり、図１の半導体集積回路２１に相当する。又、Ｃ１及びＣ２はＩＣ１の外付け部品であり、図１の外付け部品２２及び２３に相当する。又、Ｑ１は電力制御素子（例えば、パワートランジスタ）であり、図１のベアチップ３０に相当する。又、Ｖｃｃ、Ｖｏｕｔ、Ｃｏｎｔ、及びＧｎｄは、図１の外部接続用電極４０に相当する。
【００２６】
次に、モジュール１の製造方法について説明する。図４及び図５は、第１の実施の形態に係るモジュールの製造工程を例示する図である。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示す工程では、第一の面１０ａ及び第二の面１０ｂを有し第二の面１０ｂに外部接続用電極４０を備えた配線基板１０を準備し、配線基板１０の第一の面１０ａに電子部品２０を実装する。
【００２８】
具体的には、配線基板１０の第一の面１０ａの所定位置に、はんだ印刷等により、はんだバンプ９１等となるはんだを形成し、チップ実装機等により半導体集積回路２１並びに外付け部品２２及び２３を所定位置に搭載する。その後、リフロー等により、はんだを溶融後凝固させて、配線基板１０の第一の面１０ａに半導体集積回路２１並びに外付け部品２２及び２３を実装する。実装後、必要に応じて、フラックス残渣の除去を行う。
【００２９】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、配線基板１０の第一の面１０ａに、電子部品２０を被覆するモールド樹脂９２を形成する。具体的には、例えば、トランスファーモールドやコンプレッションモールド等により、電子部品２０を被覆するように、配線基板１０の第一の面１０ａに剛性に優れたエポキシ系の絶縁性樹脂等を流し込み、その後硬化させてモールド樹脂９２を形成する。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示す工程では、配線基板１０の第二の面１０ｂの外部接続用電極４０に、はんだ印刷やボール搭載等により、はんだバンプ５０を形成する。はんだバンプ５０は、例えば、略半球状に形成することができる。その後、必要に応じて、フラックス残渣の除去を行う。なお、便宜上、図４（ｃ）〜図５（ｃ）では、図４（ａ）及び図４（ｂ）とは上下を反転して描いている。
【００３１】
次に、図５（ａ）に示す工程では、金バンプ９３が形成され個片化されたベアチップ３０を準備し、配線基板１０の第二の面１０ｂにベアチップ３０をフェイスダウンでフリップチップ実装する。なお、この工程では、ベアチップ３０の厚さは、例えば、２００〜３００μｍ程度である。
【００３２】
その後、ベアチップ３０の表面と配線基板１０の第二の面１０ｂとの間に流動性に優れたエポキシ系の絶縁性樹脂等を充填し、その後硬化させてアンダーフィル樹脂９５を形成する。アンダーフィル樹脂９５は、ベアチップ３０の側面を含むベアチップ３０の周囲に延伸する。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示す工程では、配線基板１０の第二の面１０ｂに、ベアチップ３０、アンダーフィル樹脂９５、及びはんだバンプ５０を被覆するモールド樹脂９６を形成する。モールド樹脂９６の形成方法については、図４（ｂ）に示す工程と同様とすることができる。この工程で、アンダーフィル樹脂９５及びモールド樹脂９６を含む樹脂９４が完成する。
【００３４】
次に、図５（ｃ）に示す工程では、配線基板１０の第二の面１０ｂ側において、ベアチップ３０、はんだバンプ５０、及び樹脂９４をバックグラインダ等を用いて所定量だけ研磨する。これにより、ベアチップ３０の裏面と、はんだバンプ５０の接続面が、樹脂９４から同一平面上に露出する。はんだバンプ５０の接続面の平面形状は、例えば、円形や正方形等とすることができる。研磨後のベアチップ３０の厚さは、例えば、４０〜６０μｍ程度とすることができる。
【００３５】
図５（ｃ）の工程の後、製品ロットや製品名をマーキングする工程や、電気検査や外観検査を行う工程等を適宜設けることができる。以上の工程により、図１に示すモジュール１が完成する。
【００３６】
なお、ここでは、単体のモジュール１を作製する工程について説明したが、シート基板を用いて複数のモジュール１を同時に作製し、最後に個片化する工程とすることが、製造効率の点から好ましい。この場合には、シート基板上の各配線基板１０となる領域において、図４（ａ）〜図５（ｃ）と同様の工程を実行し、集合化された複数のモジュール１を作製する。その後、集合化された複数のモジュール１をダイシング等により個片化し、複数のモジュール１を作製する。
【００３７】
このように、第１の実施の形態に係るモジュール１では、配線基板１０の第二の面１０ｂに設けたはんだバンプ５０の接続面は、配線基板１０の第二の面１０ｂに実装されたベアチップ３０の裏面と同一の高さである。すなわち、従来のように、配線基板に実装された電子部品よりも高さの高いポスト電極を用いていないため、モジュール１を従来よりも薄型化することができる。
【００３８】
又、例えば、ポスト電極として銅ポストを用いると、材料費が上昇するばかりでなく、銅ポストの酸化を防止するプリフラックス処理等が必要となるため銅ポストを実装するためのコストもかかる。モジュール１では銅ポスト等は用いていないため、モジュール１を従来よりも低価格化することができる。
【００３９】
又、配線基板にキャビティ構造を設けてモジュールを薄型化する手法も考えられるが、特殊な構造が必要となるため、モジュールのコスト上昇に繋がる。モジュール１ではキャビティ構造等の特殊な構造を必要とせず、かつ、一般的に使用される電子部品を用いて薄型化できるため、モジュール１を従来よりも低価格化することができる。
【００４０】
又、モジュール１では、ベアチップ３０の裏面を樹脂９４から露出させて放熱効果を向上させているので、モジュール１が動作した際の発熱を軽減することができる。
【００４１】
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、配線基板１０の第二の面１０ｂ側にはんだバンプを形成する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００４２】
図６は、第１の実施の形態の変形例１に係るモジュールを例示する断面図である。図６を参照するに、第１の実施の形態の変形例１に係るモジュール２は、はんだバンプ５０の接続面に更にはんだバンプ６０が形成されている点が、モジュール１（図１参照）と相違する。はんだバンプ６０は、例えば、はんだバンプ５０と同様の方法により形成することができる。
【００４３】
このように、はんだバンプ５０の接続面に更にはんだバンプ６０を形成することにより、通常のＣＳＰ（Chip  Scale  Package）と同様に取り扱うことができる。
【００４４】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、ベアチップ３０の裏面に金属膜を形成する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００４５】
図７は、第１の実施の形態の変形例２に係るモジュールを例示する断面図である。図７を参照するに、第１の実施の形態の変形例２に係るモジュール３は、ベアチップ３０の裏面に金属膜７０が形成されている点が、モジュール１（図１参照）と相違する。金属膜７０は、樹脂９４等を研磨する工程の後に、例えば、スパッタ法や真空蒸着法等によりベアチップ３０の裏面に形成できる。金属膜７０の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。
【００４６】
このように、ベアチップ３０の裏面に金属膜７０を形成することにより、放熱効果を更に向上することができる。モジュール３を回路基板１００等に実装する際に、金属膜７０を回路基板１００等のベタパターンとはんだ等で接合すると、モジュール３の熱が回路基板１００等のベタパターン側に逃げるので、放熱効果の向上に関して一層効果的である。
【００４７】
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、配線基板１０の第一の面１０ａ側と第二の面１０ｂ側とを略同一構造とする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００４８】
図８は、第１の実施の形態の変形例３に係るモジュールを例示する断面図である。図８を参照するに、第１の実施の形態の変形例３に係るモジュール４は、配線基板１０の第一の面１０ａ側と第二の面１０ｂ側とが略同一構造である点が、モジュール１（図１参照）と相違する。すなわち、配線基板１０の第一の面１０ａ側にも、ベアチップ３０、外部接続用電極４０、及びはんだバンプ５０等が設けられている。なお、図示は省略しているが、配線基板１０の第一の面１０ａ側に、第一の面１０ａ側のベアチップ３０の外付け部品（図１の外付け部品２２及び２３に相当）が実装されている。
【００４９】
このように、配線基板１０の第一の面１０ａ側と第二の面１０ｂ側とを略同一構造としてもよい。この場合には、配線基板１０の第一の面１０ａ側と第二の面１０ｂ側の両側においてベアチップ３０等を研磨するため、モジュール４の更なる薄型化が可能となる。
【００５０】
〈第１の実施の形態の変形例４〉
第１の実施の形態の変形例４では、スタック構造の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例４において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００５１】
図９は、第１の実施の形態の変形例４に係るモジュールを例示する断面図である。図９を参照するに、第１の実施の形態の変形例４に係るモジュール５は、図８に示すモジュール４上に、配線基板１０を介して、モジュール１の配線基板１０の第一の面１０ａ側と同一の構造を設けたものである。
【００５２】
このように、モジュール１〜４を適宜スタックした構造としてもよい。この場合には、図３に比べて更に複雑な機能を備えたモジュールを実現することができる。
【００５３】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５４】
例えば、モジュール１の製造工程において、部品の実装は配線基板１０の第一の面１０ａ側と第二の面１０ｂ側の何れの側から開始してもよい。又、モールド樹脂９２とモールド樹脂９６は何れを先に形成してもよいし、配線基板１０の両面側の実装が終了した後にモールド樹脂９２及び９６を同時に形成してもよい（両面一括でモールドしてもよい）。
【符号の説明】
【００５５】
１、２、３、４、５  モジュール
１０  配線基板
１０ａ  配線基板の第一の面
１０ｂ  配線基板の第二の面
２０  電子部品
２１  半導体集積回路
２２、２３  外付け部品
３０  ベアチップ
４０  外部接続用電極
５０、６０、９１  はんだバンプ
７０  金属膜
９２、９６  モールド樹脂
９３  金バンプ
９４  樹脂
９５  アンダーフィル樹脂
１００  回路基板
１１０  電極
【図１】
2017045954.tif 000003
【図２】
2017045954.tif 000004
【図３】
2017045954.tif 000005
【図４】
2017045954.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017045954.tif 000008
【図７】
2017045954.tif 000009
【図８】
2017045954.tif 000010
【図９】
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