(57)【要約】【課題】電磁波シールド効果をもち、且つ放熱効果が高い半導体モジュールを提供する。【解決手段】本発明の半導体モジュールは、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板上で、前記半導体チップを封止する樹脂部と、前記樹脂部の上部および側面を覆う金属製キャップとを備え、素子形成面とは反対側の半導体チップ上面の樹脂が存在しない領域を有し、前記金属製キャップが前記領域と接触または導電体を介して接続しているので、電磁波ノイズの感受および放射を抑制することができ、且つ放熱効果が高い。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ、または半導体チップから構成される半導体装置と、前記半導体チップまたは前記半導体装置が搭載されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板上で、前記半導体チップまたは前記半導体装置を封止する樹脂部と、前記樹脂部の上部および側面を覆う金属製キャップとを備える半導体モジュールにおいて、
前記半導体チップまたは前記半導体装置の、プリント回路基板側とは反対側であるチップ上面の少なくとも一部の領域には前記樹脂部が存在せず、
前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域の少なくとも一部の領域が、前記金属製キャップと接触していることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
半導体チップ、または半導体チップから構成される半導体装置と、前記半導体チップまたは前記半導体装置が搭載されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板上で、前記半導体チップまたは前記半導体装置を封止する樹脂部と、前記樹脂部の上部および側面を覆う金属製キャップとを備える半導体モジュールにおいて、
前記半導体チップまたは前記半導体装置の、プリント回路基板側とは反対側であるチップ上面の少なくとも一部の領域には前記樹脂部が存在せず、
前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域の少なくとも一部の領域が、前記金属製キャップと導電体を介して接続していることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
前記金属製キャップは、前記樹脂部の少なくとも一つの側面の一部で位置決めのために接触し位置合わせされていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記金属製キャップは、前記プリント回路基板の少なくとも一つの側面の一部、または前記樹脂部が形成された前記プリント回路基板の面とは反対側であるプリント回路基板裏面の端部、の少なくとも一方で位置決めのために接触し位置合わせされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記金属製キャップは、前記プリント回路基板裏面の配線に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記金属製キャップは、前記プリント回路基板表面の周囲の前記樹脂部が存在しない領域に配線された前記プリント回路基板表面の配線に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記金属製キャップと、前記プリント回路基板裏面または表面の配線との接続は、はんだ、または導電性ペーストを介して行われていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記金属製キャップと前記プリント回路基板裏面または表面の配線との接続、および、前記金属製キャップと前記チップ上面の接続は、導電性ペーストを介してそれぞれ行われることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記金属製キャップの上面の一部が前記チップ上面の方向に曲げられていることで、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域と、金属製キャップとが接触していることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域は、前記樹脂部の上面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記半導体チップまたは前記半導体装置の基準電位端子、前記チップ上面、前記基準電位端子が接続された前記プリント回路基板表面の配線、前記配線と接続され且つ電磁波をシールドするために層内の少なくとも半導体チップまたは半導体装置の実装位置がメタル化されたプリント回路基板金属層、前記金属製キャップ、前記プリント回路基板の下面に形成された外部接続部位、および前記金属製キャップが接続された前記プリント回路基板表面または裏面の配線が、電気的に接続されていることで基準電位となっていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１２】
前記半導体チップまたは前記半導体装置と前記プリント回路基板との間に、アンダーフィル材を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１３】
前記金属製キャップの少なくとも対向する二側面の少なくとも一部の領域が内側に曲げられており、曲げられた上記領域が弾性的に付勢することにより前記樹脂部または前記プリント回路基板の側面部と接触していることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１４】
前記半導体チップおよび前記半導体装置以外に、前記プリント回路基板の上面、下面、あるいは両方の面に、別の半導体チップ、別の半導体装置、その他の電子部品、あるいはそれらの組合せが搭載されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１５】
請求項１０に記載の半導体モジュールの製造方法であって、
前記チップ上面は半導体素子が形成される面の反対側であり、
研削加工または研磨加工によって、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域と前記樹脂部の上面とを同一平面上に形成することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の半導体モジュールの製造方法であって、
複数の前記半導体モジュールを形成する、前記プリント回路基板、前記半導体チップまたは前記半導体装置、および前記樹脂部、は一つに繋がった前記プリント回路基板上に形成され、
前記樹脂部は、各半導体モジュールに対応するユニットごとに切断分離される前に、前記プリント回路基板上で一括して、モールド成型または印刷形成されることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項１７】
複数の前記半導体モジュールを形成する、前記プリント回路基板、前記半導体チップまたは前記半導体装置、および前記樹脂部、は一つに繋がった前記プリント回路基板上に形成され、
前記樹脂部は、前記プリント回路基板上で一括して、モールド成型または印刷形成され、
各半導体モジュールは対応するユニットごとに切断分離されて形成されたことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報通信機器などの電子機器に利用され、半導体チップや半導体装置を含む半導体モジュールあるいは半導体モジュールの形態を為し、特に高周波デバイスを扱った通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器などの電子機器の分野では、内部に搭載される電子部品の小型化、高機能化、高密度実装化が図られており、また、それら電子部品をモジュール化して更なる高機能化、高密度実装化が図られている。これら電子部品ならびに半導体モジュールは、実装基板へ実装した後の実装信頼性が重要となるが、当然半導体モジュール内に実装された電子部品の実装信頼性も重要な因子である。
【０００３】
この種の半導体モジュール、例えば表面実装型電磁波シールド半導体装置として、特許文献１には図２０に示すような構造が提案されている。図２０（ａ）、（ｂ）は半導体モジュールの見取り図、（ｃ）は断面図である。
【０００４】
この半導体モジュール３００は、半導体チップ３１０と、半導体チップ３１０が実装された回路基板３０６と、半導体チップ３１０と回路基板３０６上の配線とを電気的に接続するボンディングワイヤ３１２と、回路基板３０６上の半導体チップ３１０およびボンディングワイヤ３１２を覆う封止樹脂３１４と、回路基板３０６の裏面に形成された外部接続電極３０８とを備えた半導体装置本体を有し、この半導体装置本体の上面および側面が金属製キャップ３０２で覆われ、このキャップ３０２の下端は、外部接続電極３０８の突端に対し一定高さの位置に形成されている。この半導体装置本体部のみの構成で実装基板（図示せず）に実装した場合には、半導体装置本体の上部および側面部が外に露出しているので、電磁波ノイズを抑えることができない。一方、上記の半導体モジュール３００は半導体装置本体の上部および側面部をシールドとしての金属製キャップ３０２で完全に覆う構造となっているため、より良く電磁波ノイズを遮断することができる。
【０００５】
また、半導体モジュール３００の実装基板への実装時に、実装基板と電気的に接続が取られる外部接続電極３０８とキャップ３０２の下端との相対高さ位置を適当な一定値にしたため、外部接続電極３０８およびキャップ３０２の下端の実装基板に対する接続は、はんだリフロー法等の表面実装法により、確実に品質良く一括に行うことができる。
【０００６】
また、キャップ３０２の側面をプリント回路基板に対して垂直にすることにより、内蔵される回路基板３０６の位置をプリント回路基板に沿って上下に調整することができる。キャップ３０２の側面内側に設けられた凸部３０４は、回路基板３０６の側面に当接してその水平方向位置を規制し、常に同じ相対位置に回路基板３０６を固定することができるようにしている。この凸部３０４が回路基板３０６を押さえ保持しているので、回路基板３０６がキャップ３０２に固定され、製造が容易になる。
【０００７】
また、キャップ３０２と半導体装置本体との固定を、半導体装置本体の上部において接着剤３１６により行うことにより、容易かつ確実に固定できる。接着されるキャップ３０２の上内面と半導体本体上面との間隔が様々に異なる場合であっても接着剤３１６の量の調整だけで対応でき、製造が容易である。
【特許文献１】特開平１０−２５６４１２号公報（平成１０年（１９９８年）９月２５日公開）（特許公報２９２４８４４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、以下の問題を生じる。
【０００９】
上記特許文献１によれば、「回路基板の側方に位置するキャップの側面が、キャップの内側に突出していて、その突出部分の先端が所定長さ延在されていて回路基板の側面と部分的に当接すことで、半導体装置本体とキャップとの水平的な位置を規制している。また、キャップ側面を垂直にすることにより、内蔵される回路基板の位置を上下に調整することができる。また、キャップの下端部がはんだ付けできる材質で形成されている。」とある。しかし、実際「キャップの対向する側面に配置された突出部分は回路基板を挟み込むことによって、ある程度の強度を持って回路基板を保持することができ、製造時における位置ずれが起こりにくくなる」と示されているように、キャップ３０２の凸部３０４を回路基板３０６の側面に押し当てながらキャップ３０２を回路基板３０６に被せざるを得ず、キャップ３０２および回路基板３０６の寸法公差を加味した嵌め合いゆえに、キャップ３０２の中での回路基板３０６の水平出しは困難である。
【００１０】
また、キャップ３０２側面を垂直にすることにより、内蔵される回路基板３０６の位置を上下に調整することができるとしても、上記寸法公差からキャップ３０２側面の垂直性が崩れ、キャップ３０２の下端部のはんだ付け位置もずれることになる。
【００１１】
また、半導体モジュール３００内の半導体チップ３１０が、従来技術の実施図では示されていないボールグリッドアレイタイプの半導体装置として取り付けられる場合、キャップ３０２を半導体装置本体の上部において接着剤３１６で固定すると、キャップ３０２と半導体装置本体との相対的な移動自由度が制限され、温度変化による熱応力に対し、半導体チップと回路基板３０６との接続部（はんだ接続部）における負荷が増して実装信頼性が劣る原因となる。
【００１２】
また、上方への熱の拡散経路が確保できておらず、半導体チップ３１０が高消費電力の場合は使用に制約を受ける。
【００１３】
したがって、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的はより確実な電磁波シールド効果を保ちつつ放熱効果が高い半導体モジュールを提供することである。また半導体モジュールのシールドキャップの固定がより正確に簡便に為され、かつ安価に提供することをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る半導体モジュールは、半導体チップ、または半導体チップから構成される半導体装置と、前記半導体チップまたは前記半導体装置が搭載されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板上で、前記半導体チップまたは前記半導体装置を封止する樹脂部と、前記樹脂部の上部および側面を覆う金属製キャップとを備える半導体モジュールにおいて、前記半導体チップまたは前記半導体装置の、プリント回路基板側とは反対側であるチップ上面の少なくとも一部の領域には前記樹脂部が存在せず、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域の少なくとも一部の領域が、前記金属製キャップと接触していることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、前記半導体チップまたは前記半導体装置が樹脂に覆われずに直接金属製キャップに接触し、且つシールドされているので、熱放散性が高く、且つ電磁波ノイズの感受および放射が抑制されるという効果を奏する。
【００１６】
本発明に係る半導体モジュールは、半導体チップ、または半導体チップから構成される半導体装置と、前記半導体チップまたは前記半導体装置が搭載されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板上で、前記半導体チップまたは前記半導体装置を封止する樹脂部と、前記樹脂部の上部および側面を覆う金属製キャップとを備える半導体モジュールにおいて、前記半導体チップまたは前記半導体装置の、プリント回路基板側とは反対側であるチップ上面の少なくとも一部の領域には前記樹脂部が存在せず、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域の少なくとも一部の領域が、前記金属製キャップと導電体を介して接続していることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、前記半導体チップまたは前記半導体装置が樹脂に覆われずに導電体を介して金属製キャップに接続され、且つシールドされているので、熱放散性が高く、且つ電磁波ノイズの感受あるいは放射が抑制されるという効果を奏する。
【００１８】
本発明に係る半導体モジュールは、前記金属製キャップは、前記樹脂部の少なくとも一つの側面の一部で位置決めのために接触し位置合わせされていることが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、モールド金型で成型された略直方体は定型であり、その側面で金属製キャップが位置合わせしていることで、位置再現性が非常に良くなるというさらなる効果を奏する。
【００２０】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップは、前記プリント回路基板の少なくとも一つの側面の一部、または前記樹脂部が形成された前記プリント回路基板の面とは反対側であるプリント回路基板裏面の端部、の少なくとも一方で位置決めのために接触し位置合わせされていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、金属製キャップがプリント回路基板をも覆うので、更に電磁波ノイズの感受あるいは放射の影響を抑制できるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップは、前記プリント回路基板裏面の配線に接続されていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、金属製キャップがプリント回路基板の配線に接地され、電磁波ノイズの感受あるいは放射の影響を更に抑制する効果が生まれる。また、金属製キャップの深さ方向の位置合わせが、プリント回路基板の裏面位置で決定されるため、金属製キャップの深さ方向の位置精度が良くなるというさらなる効果を奏する。
【００２４】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップは、前記プリント回路基板表面の周囲の前記樹脂部が存在しない領域に配線された前記プリント回路基板表面の配線に接続されていることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、金属製キャップがプリント回路基板の配線に接地され、電磁波ノイズの感受あるいは放射の影響を更に抑制する効果が生まれる。また、金属製キャップの深さ方向の位置合わせが、プリント回路基板の表面位置で決定されるため、金属製キャップの深さ方向の位置精度が良くなるというさらなる効果を奏する。
【００２６】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップと、前記プリント回路基板裏面または表面の配線との接続は、はんだ、または導電性ペーストを介して行われていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、金属製キャップが安定してプリント回路基板に取り付けられ、かつ、金属製キャップが確実にプリント回路基板の配線に接地されるというさらなる効果を奏する。
【００２８】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップと前記プリント回路基板裏面または表面の配線との接続、および、前記金属製キャップと前記チップ上面の接続は、導電性ペーストを介してそれぞれ行われることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、金属製キャップと半導体チップのチップ上面との接続、および、金属製キャップとプリント回路基板の裏面または表面の配線との接続が、導電性ペーストで同時に行われるので、効率的に金属製キャップの固定が為されると同時に、相互に接続された部位を同電位とすることができるというさらなる効果を奏する。
【００３０】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップの上面の一部が前記チップ上面の方向に曲げられていることで、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域と、金属製キャップとが接触していることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、金属製キャップの上面の一部が、常に半導体チップのチップ上面を押さえつける力が働いており、前記導電性ペーストなどで接続しなくとも、金属製キャップと半導体チップのチップ上面とを接触し続けることができるというさらなる効果を奏する。
【００３２】
また、本発明の半導体モジュールは、前記チップ上面の前記樹脂部が存在しない領域は、前記樹脂部の上面と同一平面上にあってもよい。
【００３３】
上記の構成によれば、樹脂部を所定の厚さになるように研削加工または研磨加工することにより、完全に樹脂で封止されていた半導体チップのチップ上面が必然的に露出することになり、製造が簡易になるというさらなる効果を奏する。
【００３４】
また、本発明の半導体モジュールは、前記半導体チップまたは前記半導体装置の基準電位端子、前記チップ上面の素子が形成されていないバルク部、前記基準電位端子が接続された前記プリント回路基板表面の配線、前記配線と接続され且つ電磁波をシールドするために層内の少なくとも半導体チップまたは半導体装置の実装位置がメタル化されたプリント回路基板金属層、前記金属製キャップ、前記プリント回路基板の下面に形成された外部接続部位、および前記金属製キャップが接続された前記プリント回路基板表面または裏面の配線が、電気的に接続されていることで基準電位となっていることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、半導体チップまたは半導体装置が、基準電位となっている部位により全方位を覆われ、且つ半導体チップまたは半導体装置の基準電位が該部位に接地されているので、電磁波シールドの効果が極めて高くなるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明の半導体モジュールは、前記半導体チップまたは前記半導体装置と前記プリント回路基板との間に、アンダーフィル材を備えていてもよい。
【００３７】
上記の構成によれば、半導体チップまたは半導体装置とプリント回路基板との間隙部が狭く、封止する前記樹脂を該間隙部に充填させることが困難な場合、予めその間隙をアンダーフィル材で充填しておき、半導体チップまたは半導体装置とプリント回路基板とを接続する端子、例えばはんだなどが、半導体モジュールを実装する際の熱による再溶融し、隣り合う端子同士がブリッジ（電気的な接続）する可能性を排除できるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明の半導体モジュールは、前記金属製キャップの少なくとも対向する二側面の少なくとも一部の領域が内側に曲げられており、曲げられた上記領域が弾性的に付勢することにより前記樹脂部または前記プリント回路基板の側面部と接触していることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、金属製キャップを、封止する樹脂部の側面あるいはプリント回路基板の側面に確実接触させることができ、一意的に取り付け位置を決定することができるという効果を奏する。
【００４０】
また、本発明の半導体モジュールは、前記半導体チップおよび前記半導体装置以外に、前記プリント回路基板の上面、下面、あるいは両方の面に、別の半導体チップ、別の半導体装置、その他の電子部品、あるいはそれらの組合せが搭載されていてもよい。
【００４１】
上記の構成によれば、電磁波シールドの効果をもった多機能で付加価値の高い半導体モジュールが得られる。
【００４２】
また、本発明の半導体モジュールの製造方法において、複数の前記半導体モジュールを形成する、前記プリント回路基板、前記半導体チップまたは前記半導体装置、および前記樹脂部、は一つに繋がった前記プリント回路基板上に形成され、前記樹脂部は、各半導体モジュールに対応するユニットごとに切断分離される前に、前記プリント回路基板上で一括して、モールド成型または印刷形成されることが好ましい。
【００４３】
上記の方法によれば、プリント回路基板上に搭載された複数の半導体チップまたは半導体装置を一括して樹脂封止することができ、製造上の効率が非常に良くなるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る半導体モジュールは、以上のように、半導体チップまたは半導体装置のチップ上面の一部に封止する樹脂部が存在しない領域があり、前記半導体チップまたは前記半導体装置を覆う金属製キャップが前記領域に接触または導電体を介して接続しているので、熱放散性が高く、且つ電磁波ノイズの感受あるいは放射が抑制されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の一実施形態について図１ないし図１９に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４６】
本発明の半導体モジュールは、半導体チップあるいは半導体チップを内蔵する半導体装置がプリント回路基板上に実装されている。更に、周辺部品として、コンデンサ，インダクタ，抵抗、更に別の半導体装置が、プリント回路基板の同一面に実装されており、機能がまとめられたモジュールとなっている。これら実装された実装部位は、各半導体モジュールが個々に分離切断される前に、モールド成型あるいは印刷封止により樹脂で封止され、後に各半導体モジュールが分離切断されることで樹脂部は略直方体に形造られる。また、電磁界ノイズをシールドするために、金属製キャップが樹脂部を覆うようにプリント回路基板に取り付けられている。なお、金属製キャップを取り付ける前に、半導体チップあるいは半導体チップを内蔵する半導体装置が樹脂部から露出するよう樹脂上面は研削されていて、半導体チップあるいは半導体チップを内蔵する半導体装置が、金属製キャップと接続あるいは接触できる状態になっている。
【００４７】
本発明に係る半導体モジュールの様々な実施の形態を更に詳しく、以下に図１〜図１９に基づいて説明する。
【００４８】
［実施の形態１］
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体モジュール１００を示す斜視図、図１（ｂ）は金属製キャップ１８０ａを浮かし、金属製キャップ１８０ａが取り付けられる前の半導体モジュール１００の内部を示した透視図である。また図２〜図１０は、図１で示される半導体モジュール１００を製作する過程の概要を示した断面概略図である。なお、図２〜図７を除き、これらの図における実線，点線は、基本的に見える部分、隠れている部分に該当するが、過不足なく描いているわけではなく、説明する上便宜的に区別している。以降説明する他の図も同様である。
【００４９】
まず、製作する過程を示した図２〜図１０を以て本発明の半導体モジュールを説明する。
【００５０】
図２：プリント回路基板１０２は、ガラスエポキシからなるベース基材１０６と、配線である銅のメタル層１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４dの計４層と、これらメタル層を相互に接続する銅のビア部１０８と、メタル層１０４ａおよびメタル層１０４ｄの実装領域でない部分を覆う絶縁層（エポキシ系ソルダーレジスト）１１０とを主たる構成要素としている。プリント回路基板１０２はその上に複数の半導体モジュールを形成できるよう繋がっている。また部位１１６は、最終的に各半導体モジュールに個片化する際の切断位置を表している。
【００５１】
図３：プリント回路基板１０２の半導体装置およびチップ部品が実装されるメタル層１０４ａ上に、はんだペースト１１８を印刷する。
【００５２】
図４：半導体装置（半導体チップ）１２０ａ，半導体装置１２０ｂ，およびチップ部品１４０を、部品搭載機（マウンタ）で、先に印刷した図３に示すはんだペースト１１８上に載せ、更にリフロー装置ではんだペースト１１８を溶融・凝固させて、これらの装置，部品をプリント回路基板１０２に取り付ける。ここでチップ部品１４０はコンデンサ、インダクタ、または抵抗などである。
【００５３】
図５：半導体装置１２０ａおよび半導体装置１２０ｂとプリント回路基板１０２の間に、エポキシ系アンダーフィル材１５０を注入し、熱処理で硬化させる。尚、アンダーフィル材１５０には、後に本発明による半導体モジュールをマザー基板に実装する際のリフロー工程の温度に耐えられるものを用いる必要がある。現在広く使用されているはんだ材（無鉛対応）を使用する場合、想定されるリフローの最高温度は約２６０℃であり、アンダーフィル材１５０はこれに耐える耐熱温度を持っている必要がある。
【００５４】
本図では、チップ部品１４０とプリント回路基板１０２の間にアンダーフィル材１５０を注入していないが、注入しておいても構わない。
【００５５】
図６：モールド成型機または印刷機により、半導体装置１２０ａ、１２０ｂおよびチップ部品１４０を樹脂１６０で一括して封止する。
【００５６】
図７：研磨機により、樹脂（樹脂部）１６０をその上面から研磨してゆき、半導体装置１２０ａのベース部であるシリコン面（チップ上面）１２２ａを露出させる。
【００５７】
ここで、製作する過程の説明の途中になるが、半導体装置１２０ａの構造について、図１１を基に説明する。
【００５８】
半導体装置１２０ａは、半導体装置の一種であるウエハレベルＣＳＰの一形態であり、図１１（ｃ）に示すように、半導体ウエハ１３０の状態で形成される。すなわち、図１１（ａ）に示すように、ベースとなるシリコン部１２２ｆはシリコンで、下面がシリコン面１２２ａである。電極パッド１２２ｂを有する半導体チップ１２２上に、順次、フォトリソグラフィにより絶縁性保護膜１２４ａ、スパッタ，フォトリソグラフィ，電界めっき、または化学エッチング、あるいはそれらの組み合わせにより銅の配線１２６、フォトリソグラフィにより絶縁性保護膜１２４ｂ、はんだボール搭載，リフローにより絶縁性保護膜１２４ｂの開口部に位置する銅の配線１２６上に実装用はんだ端子１２８ａを形成する。ダイシングにより、図１１（ｂ）に示すように、各半導体装置１２０ａに個片化される。
【００５９】
再び、製作する過程を示した図８から続きを説明する。
【００６０】
図８：図７に記載の部位１１６をダイサーのブレードを用いて切断し、各モジュールに分割個片化する。
【００６１】
図９：半導体装置１２０ａのベース部であるシリコン面１２２ａ上に、銀粉等の金属フィラーを含有する導電性ペースト（導電体）１７０を、ディスペンサで塗布する。
【００６２】
図１０：金属製キャップ１８０ａを、樹脂１６０の上方から被せてゆき、導電性ペースト１７０が押し広げられるように設置する。その後、熱処理によって導電性ペースト１７０を硬化させることで、金属製キャップ１８０ａは固定される。
【００６３】
このようにして、本実施の形態の半導体モジュール１００が完成する。こうして個片化されたモジュールは、樹脂１６０の切断面とプリント回路基板１０２の切断面とが連続的な面となっているため、目視でもって各半導体モジュールを個別に製作した場合とはその製作方法を区別することができる。
【００６４】
本実施の形態の半導体モジュール１００は、半導体装置１２０ａの上に樹脂１６０が存在せず、導電性ペースト１７０を介して半導体モジュール１００の上面および側面を覆う金属製キャップ１８０ａと接続されている。導電性ペーストとして、半導体装置製造によく使用されるダイボンド材としての銀ペーストを使用することができる。この銀ペーストは銀粉とエポキシ樹脂と溶剤との混合物である。導電性ペースト１７０は一般に樹脂よりも熱伝導率が高く、そのため従来技術に比べ熱放散性を高くすることができ、且つ電磁波ノイズをシールドすることができる。例えば、一般的な樹脂の熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ前後であるのに対し、導電性ペーストの熱伝導率は１０〜６０Ｗ／ｍ・Ｋ程もあり、１０倍以上の差がある。
【００６５】
また、金属製キャップ１８０ａが樹脂１６０の側面で位置決めのために接触し位置合わせされており、金属製キャップの位置再現性が良い。本実施の形態では樹脂１６０の両側面が金属製キャップ１８０ａと接触しているが、片側の側面だけで接触してもよい。いずれの場合も金属製キャップ１８０ａの固定は導電性ペースト１７０、導電性フィルムまたは接着剤等で行われる。また金属製キャップ１８０ａがプリント回路基板１０２の側面までを覆っており、プリント回路基板１０２への電磁波ノイズも抑制することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態ではシリコン面１２２ａを露出させるために、樹脂１６０で封止した後、研磨加工を行ったが、シリコン面１２２ａを露出させる方法は上記に限らない。樹脂１６０を形成する時に、金型によってシリコン面１２２ａの一部を避けて形成しても良い。例えば樹脂形成時に金型側にテープを貼っておき、シリコン面１２２ａの上部に樹脂が載らないようにする方法がある。
【００６７】
［実施の形態２］
図１２は、他の実施の形態における金属製キャップの形状を示す斜視図である。図１２（ａ）に示す金属製キャップ１８０ｂは、その各側面の中央部分に当たる一部が内側に曲げられており、その先端が更に内側に曲げられている。図１３は金属製キャップ１８０ｂが半導体モジュール２００に取り付けられた状態を示す断面図である。図１３に示すように、金属製キャップ１８０ｂの折り曲げられた部分がプリント回路基板１０３を挟み込み、上記折り曲げられた部分のバネ力でもってプリント回路基板１０３を保持している。このため金属製キャップ１８０ｂの取り付け位置を一意に決定することができる。また、接触する部位は樹脂部１６０でもかまわない。金属製キャップ１８０ｂの折り曲げられた先端部分は、プリント回路基板１０３裏面の端部と位置決めのために接触し、同時にプリント回路基板１０３裏面の配線である裏面配線１０５ｄに、金属フィラーを含有する導電性ペースト（導電体）１７２を介して接続されている。接続には導電性ペースト１７２の代わりにはんだを用いても良い。
【００６８】
図１４を参照しながら図１３の構成をさらに詳しく説明する。上述したように金属製キャップ１８０ｂは、導電性ペースト１７０を介して半導体装置１２０ａのベース部であるシリコン面１２２ａと接続されている。また金属製キャップ１８０ｂは導電性ペースト１７２を介してプリント回路基板１０３裏面の配線である裏面配線１０５ｄと接続されている。半導体装置１２０ａの基準電位端子１２９はプリント回路基板１０３表面の配線である表面配線１０５ａと接続されている。プリント回路基板１０３は内部に電磁波ノイズをシールドするための金属層（プリント回路基板金属層）１０５ｂを備えており、金属層１０５ｂ、表面配線１０５ａ、および裏面配線１０５ｄは電気的に接続されている。金属層１０５ｂは、半導体装置１２０ａ、１２０ｂの実装位置の下面を覆うように層内がメタル化されており、これによってプリント回路基板下面からの電磁波をもシールドすることができる。さらにこれらは外部接続用パッド（外部接続部位）１９１に電気的に接続されており、図１４に示す斜線部分が基準電位となっており、金属キャップ１８０ｂおよび金属層１０５ｂの電磁波に対するシールド効果を高めている。
【００６９】
尚、金属層１０５ｂは半導体装置１２０ａ、１２０ｂの実装位置の下面を隙間なく覆う必要はなく、電磁波シールドの効果に影響を及ぼさない範囲で配線を形成することができる。
【００７０】
［実施の形態３］
図１２（ｂ）は、さらなる他の実施の形態による金属製キャップ１８０ｃを示す斜視図である。
【００７１】
図１２（ｂ）に示す金属製キャップ１８０ｃは、実施の形態２における金属製キャップ１８０ｂの更にその上面の、半導体装置の実装位置に対応する一部が樹脂部の方向に曲げられている。他の構成は実施の形態２と同様である。金属製キャップ１８０ｃが半導体モジュール２１０に取り付けられた状態の断面図は、図１５のようになる。図１５で示すように、金属製キャップ１８０ｃの上面折り曲げ部１８２はバネのように半導体チップ１２０ａを押さえ、シリコン面１２２ａと直接接触している。そのためはんだおよび導電性ペーストを使用しないで電気的な接続が確保でき、熱放散性も高くできる。
【００７２】
尚、本実施の形態では金属製キャップ１８０ｃの一部が内側に曲げられているが、金属製キャップとチップ上面とを接触させる構造は上記に限らない。金属製キャップの上面の一部が内側に凸部をもっていて、チップ上面の樹脂から露出した部分に接触していてもよい。
【００７３】
［実施の形態４］
また図１６に、その他の金属製キャップとして、金属製キャップ１８０ｄが半導体モジュール２２０に取り付けられた状態の断面図を示す。
【００７４】
金属製キャップ１８０ｄの各側面の中央部分に当たる一部の先端は外側に曲げられており、その先端部分は、プリント回路基板１０２表面の配線１０４ａの一部に、はんだまたは導電性ペーストを介して接続されている。
【００７５】
これによると、金属製キャップ１８０ｄの深さ方向の位置合わせが、プリント回路基板１０２の表面位置で決定されるため、金属製キャップ１８０ｄの深さ方向の位置精度を良くすることができる。
【００７６】
［実施の形態５］
以上、各実施の形態で示した半導体モジュールには、図１７に示すような、はんだ製の外部接続端子１９０を設けていてもよい。図１７には実施の形態１の半導体モジュール１００にさらに外部接続端子１９０を設けた半導体モジュール２３０の構成を示してある。外部接続部位としての外部接続端子１９０はプリント回路基板１０３上に形成された外部接続用パッド１９１上に形成されている。
【００７７】
［実施の形態６］
また、各実施の形態で示した半導体モジュールにおいて、プリント回路基板の裏面側に、別の半導体装置が実装されていてもよい。図１８にはプリント回路基板１０７の上面に半導体装置を設けた半導体モジュールにさらに別の半導体装置１２０ｄを実装した半導体モジュール２４０の構成を示してある。半導体装置１２０ｄはプリント回路基板１０７の裏面側に実装されている。これにより、電磁波ノイズに対するシールド効果をもったさらに多機能で付加価値の高い半導体モジュール２４０が得られる。
【００７８】
また、半導体モジュールに使用する半導体装置の簡単な構造例として、図１９に示すような、半導体チップ１２０ｃでもよい。半導体チップ１２０ｃは、半導体ウエハの状態で形成され、ベースとなるシリコン部１２２ｃはシリコンで、絶縁膜１２２ｄと電極パッド１２２ｂを有し、その電極パッド１２２ｂの上に、マスキングされた状態で電界めっきで形成された金バンプ１２２ｅを有する。金バンプ１２２ｅ部が、プリント回路基板と接続される部位となる。また、図示していないが、本発明の半導体モジュールで適用できる半導体装置は、樹脂を研磨することでシリコンのバルク部分を露出できる半導体チップを包含しているものも含まれる。
【実施例１】
【００７９】
本発明の半導体モジュールとして、デジタル放送のテレビ映像および音声を受信できる携帯電話用のチューナモジュールが一例として挙げられる。
【００８０】
図１０に示す半導体装置１２０ａはＲＦ−ＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）、半導体装置１２０ｂはＯＦＤＭ−ＩＣ（Orthogonal Frequency Division Multiple access Integrated Circuit）、チップ部品１４０はインダクタ，コンデンサ，抵抗が該当する。この他、図中に記載していないが、ＬＰＦ（Low Pass Filter），水晶振動子などの部品の実装も行われ、これら半導体装置，部品は、プリント回路基板の表層および内層に形成された金属配線を介して、相互に電気的な接続がなされている。
【００８１】
金属製キャップは、金属板を切断，圧延，折り曲げ加工することで完成する。
【００８２】
具体的な寸法，構成材料について説明する。
【００８３】
プリント回路基板は、メタル配線層６層を含む総厚０．３ｍｍのガラスエポキシ製の基板で、ダイシング時に６．７×６．７ｍｍの大きさに切断される。プリント回路基板の裏面側外周部には、基板実装前では高さ０．４ｍｍ，基板実装後には高さ０．３ｍｍとなるはんだでできた外部接続端子を備えている。
【００８４】
ＲＦ−ＩＣをウエハレベルＣＳＰ（Chip Size Package）化しており、実装前の大きさは２．２×２．２ｍｍ，シリコン（ＩＣ）厚さ０．７５ｍｍである。
【００８５】
また、ＯＦＤＭ−ＩＣもウエハレベルＣＳＰ化しており、大きさは２．８×２．８ｍｍ，シリコン（ＩＣ）厚さ０．２５ｍｍ，実装後の取り付け高さは０．３５ｍｍである。
【００８６】
チップ部品らは、インダクタ，コンデンサ，抵抗で、通称０６０３部品（大きさ０．６×０．３ｍｍ×高さ０．３ｍｍ），または通称０４０２部品（大きさ０．４×０．４ｍｍ×高さ０．２ｍｍ）であり、実装後の取り付け高さは順に０．３５ｍｍ，０．２５ｍｍである。その他、ＬＰＦ（大きさ１．６×０．８ｍｍ×高さ０．４５ｍｍ）の取り付け高さは０．５ｍｍ、水晶振動子（大きさ１．６×１．２ｍｍ×高さ０．３５ｍｍ）の取り付け高さは０．４ｍｍとなっており、樹脂の厚みが０．６ｍｍとなるように研磨することで、ＲＦ−ＩＣのシリコン面のみ露出するようになっている。
【００８７】
本発明は上述した各実施形態、実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、情報通信機器などの電子機器に利用され、半導体チップや半導体装置を含む半導体モジュールあるいは半導体モジュールの形態を為し、特に高周波デバイスを扱った通信機器に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】（ａ）は本発明における半導体モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその金属製キャップを実装する前の透視図である。
【図２】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図３】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図４】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図５】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図６】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図７】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図８】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図９】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図１０】本発明における半導体モジュールの製作過程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明における半導体装置の一例を示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図であり、（ｃ）はその製造過程を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は本発明におけるシールド用金属製キャップの一例を示す斜視図であり、（ｂ）はさらに別の一例を示す斜視図である。
【図１３】本発明における半導体モジュールの一例を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２における半導体モジュールの基準電位部を示す断面図である。
【図１５】本発明における半導体モジュールの一例を示す断面図である。
【図１６】本発明における半導体モジュールの一例を示す断面図である。
【図１７】本発明における半導体モジュールの一例を示す断面図である。
【図１８】本発明における半導体モジュールの一例を示す断面図である。
【図１９】（ａ）は本発明における半導体チップの一例を示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）は従来の半導体モジュールを示す斜視図であり、（ｃ）はその断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００，２００，２１０，２２０，２３０、２４０    半導体モジュール
１０２    プリント回路基板
１０３    プリント回路基板
１０４ａ    メタル層（表面の配線）
１０４ｂ，１０４ｃ    メタル層
１０４ｄ    メタル層（裏面の配線）
１０５ａ    表面配線（表面の配線）
１０５ｂ    金属層（プリント回路基板金属層）
１０５ｄ    裏面配線（裏面の配線）
１０６    ベース基材
１０７    プリント回路基板
１０８    ビア部
１１０    絶縁層
１１８    はんだペースト
１２０ａ，１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ    半導体装置（半導体チップ）
１２２ａ    シリコン面（チップ上面）
１２２ｂ    電極パッド
１２２ｃ、１２２ｆ    シリコン部
１２２ｄ    絶縁膜
１２２ｅ    金バンプ
１２４ａ，１２４ｂ    絶縁性保護膜
１２６    配線
１２８ａ    はんだ端子
１２９    基準電位端子
１３０    半導体ウエハ
１４０    チップ部品
１５０    アンダーフィル材
１６０    樹脂（樹脂部）
１７０    導電性ペースト（導電体）
１７２    導電性ペースト（導電体）
１８０ａ，１８０ｂ，１８０ｃ，１８０ｄ    金属製キャップ
１８２    折り曲げ部
１９０    外部接続端子（外部接続部位）
１９１    外部接続用パッド（外部接続部位）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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