半导体模块及便携式设备的制作方法

专利名称：半导体模块及便携式设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种搭载了多个电路元件的半导体模块。
背景技术：
在加速便携式电话、PDA、DVC、DSC等便携式电子设备的高功能化过程中，为了使这 样的产品被市场接受，必须实现小型化、轻型化，为了实现小型化、轻型化，就需要高集成的 系统LSI。另一方面，对于这些电子设备要求使用更加便利，对于在设备中使用的LSI要求 高功能化、高性能化。为此，一方面随着LSI芯片的高集成化增加其I/O数，另一方面，也强 烈要求封装本身的小型化，为了兼顾这些要求，强烈要求研发一种适合于高密度地安装半 导体部件的基板的半导体封装。作为对应这种高密度化要求的封装技术，已知有一种采用层叠了多个电路元件的 多级堆栈(多段7夕〃々)结构的多芯片模块(MCM)。例如，已知一种在基板上层叠电极形成面朝上状态的两个电路元件并通过引线接 合将设置在基板上的布线分别与下侧电路元件及上侧电路元件电连接的结构。像过去那样，在通过引线接合电连接电路元件和基板侧的布线的结构中，必须确 保在引线接合中使用的导线环的高度。为此，就会制约半导体模块的低矮化(低背化)，存 在难于使半导体模块小型化及薄型化的问题。

发明内容
鉴于这样的课题而进行本发明，其目的在于，提供一种在层叠搭载了多个电路元 件的半导体模块中能够谋求实现小型化及薄型化的技术。本发明的一实施方式提供一种半导体模块。该半导体模块的特征在于，包括具有 规定图形的布线层；与布线层一体地设置在布线层的一个面上的第一突起电极；电极形成 面以面向布线层的一个面的状态被搭载，在该电极形成面上设置有与第一突起电极电连接 的元件电极的第一电路元件；在第一电路元件的周围与布线层一体地设置在布线层的一个 面上且突出长度比第一突起电极大的第二突起电极；以及电极形成面以面向布线层的一个 面的状态搭载在第一电路元件的上方，在该电极形成面上设置有与第二突起电极电连接的 元件电极的第二电路元件。根据上述实施方式的半导体模块，倒装芯片安装有第一电路元件及第二电路元件 二者，并且，使用一体地形成在布线层上的第一突起电极、第二突起电极，分别电连接第一 电路元件、第二电路元件和布线层。由此，消除了在引线接合时成为问题的阻碍半导体模块 的低矮化的原因，能够实现半导体模块的进一步小型化及薄型化。在上述实施方式的半导体模块中，第二突起电极的突出长度也可以在从与第一电 路元件的电极形成面相反的一侧的面到布线层的一个面的距离以上。此外，第二突起电极 也可以具有在与第一突起电极的突出长度相等的突出位置或者在比该相等的突出位置更 靠近第二电路元件侧的突出位置直径变得最大的侧面形状。此外，也可以分别在第一突起电极和设置在第一电路元件上的元件电极之间以及在第二突起电极和设置在第二电路元 件的元件电极之间设置有含有金-金结合层的另一金属层。本发明的另一实施方式同样提供一种半导体模块。该半导体模块的特征在于，包 括具有规定图形的布线层；与布线层一体地设置在布线层的一个面上的第一突起电极； 电极形成面以面向布线层的一个面的状态被搭载，在该电极形成面上设置有与第一突起电 极电连接的元件电极的第一电路元件；在第一电路元件的周围与布线层一体地设置在布线 层的一个面上的第二突起电极；设置在第二突起电极的上方且与第二突起电极电连接的导 体部；以及电极形成面以面向布线层的一个面的状态搭载在第一电路元件的上方，在该电 极形成面上设置有与导体部电连接的元件电极的第二电路元件；从导体部的第二电路元件 侧的面到布线层的一个面的距离比第一突起电极的突出长度大。即使在上述实施方式的半导体模块中，也能够消除在引线结合时成为问题的阻碍 半导体模块的低矮化的原因，能够谋求半导体模块的进一步小型化及薄型化。在上述实施方式的半导体模块中，从导体部的第二电路元件侧的面到布线层的一 个面的距离也可以在从与第一电路元件的电极形成面相反的一侧的面到布线层的一个面 的距离以上。此外，还可以包括设置在第二突起电极和导体部之间且在一个面上一体地形 成导体部的另一布线层；第二突起电极电连接的另一布线层的另一个面内的连接位置在平 面方向上与另一布线层的一个面的导体部的形成位置相互错开。本发明的又一个实施方式提供一种半导体模块。该半导体模块包括具有规定图 形的布线层；与布线层一体地设置在布线层的一个面上的突起电极；电极形成面以面向布 线层的一个面的状态被搭载，在电极形成面上设置有与突起电极电连接的元件电极的第二 电路元件；以及设置在布线层的一个面和第二电路元件的电极形成面之间的第一电路元 件。在上述实施方式的半导体模块中，突起电极的突出长度也可以在从第一电路元件 的第二电路元件侧的面到所述布线层的一个面的距离以上。本发明的另一实施方式提供一种便携式设备。该便携式设备的特征在于搭载了上 述任一种实施方式的半导体模块。再有，适当组合上述各要素的实施方式的情况同样包含在根据本专利申请的由权 利要求保护的发明的范围内。


图1是表示第一实施方式的半导体模块的结构的剖面图；图2(A) (F)是表示第一实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图3(A) (D)是表示第一实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图4(A) (D)是表示第一实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图5是表示第二实施方式的半导体模块的结构的剖面图；图6(A) (C)是表示第二实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图7(A) (C)是表示第二实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图8是表示第三实施方式的半导体模块的结构的剖面图；图9(A) (E)是表示第三实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图10(A) (C)是表示第三实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图11(A) (D)是表示第三实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图12是表示第四实施方式的半导体模块的结构的剖面图；图13(A) (B)是表示第四实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图14(A) (D)是表示第四实施方式的半导体模块的制造方法的工序剖面图；图15是表示第一变化例的半导体模块的结构的剖面图；图16是表示第二变化例的半导体模块的结构的剖面图；图17是表示第三变化例的半导体模块的结构的剖面图；图18是表示具备实施方式的半导体模块的便携式电话的结构的图；图19是图18所示的便携式电话的局部剖面图。
具体实施例方式现在，将参照优选实施方式来说明本发明。优选实施方式不是要限制本发明的范 围，而仅仅是示例本发明。下面，参照

本发明的实施方式。在所有的附图中，对相同的构成要素赋予 相同的附图标记，适当省略说明。第一实施方式图1是表示第一实施方式的半导体模块10的结构的剖面图。布线层20是具有规定图形的导体层。布线层20例如由铜等导电材料形成，优选 由压延金属形成，进一步优选由压延铜形成。在布线层20的一个面(电路元件搭载侧的面)上设置有第一绝缘树脂层30。通 过第一绝缘树脂层30使布线层20和第一电路元件50电绝缘。作为第一绝缘树脂层30，可 以采用例如BT树脂等三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、环氧树脂、PPE树脂、聚酰亚胺树脂、含 氟树脂、酚醛树脂、聚酰胺双马来酰亚胺(f 'J r ^ F^^-r ^ ^ ^ F )等热硬化性树脂。 第一绝缘树脂层-30的膜厚与从布线层20的一个面到后述的第一电路元件50的电极形成 面的距离相等，例如为20iim。此外，在布线层20的一个面上形成有多个第一突起电极40。由于第一突起电极 40与布线层20 —体地形成，所以提高第一突起电极40和布线层20的连接强度。第一突起 电极40贯通第一绝缘树脂层30或者成为贯通第一绝缘树脂层30的导体部的主要部分，第 一突起电极40有助于后述的第一电路元件50的元件电极52和布线层20的电连接。第一 突起电极40的顶部的直径例如为30 u m。第一电路元件50以电极形成面面向布线层20的一个面的状态即面朝下(face down)的状态搭载在第一绝缘树脂层30上。第一电路元件50例如是IC (集成电路)、LSI (大 规模集成电路)等有源元件或者电阻、电容、电感等无源元件。在第一电路元件50的电极 形成面上设有作为外部连接端子的元件电极52。元件电极52例如由铝等金属形成。元件电极52被设置在与第一突起电极40对应的位置，与第一突起电极40电连 接。更具体地，元件电极52的表面被镀金层54所覆盖。另一方面，第一突起电极40的顶 部也被镀金层42所覆盖。通过在元件电极52和第一突起电极40之间形成金-金结，来提 高元件电极52和第一突起电极40的连接可靠性。镀金层54是例如由覆盖元件电极52的Ni层和设置在Ni层上的Au层构成的Ni-Au层。此外，镀金层42是例如由覆盖第一突起电 极40的顶部的Ni层和设置在Ni层上的Au层构成的Ni-Au层。不限于镀金层42，作为镀 金层，在本说明书中例示的Ni-Au层的Ni层、Au层的厚度例如分别为3 y m、0. 3 y m。在第一绝缘树脂层30及第一电路元件50上设有第二绝缘树脂层60，第一电路元 件50被密封在第一绝缘树脂层30和第二绝缘树脂层60之间。由此，从外部环境保护第一 电路元件50，例如可抑制水分侵入第一电路元件50中。作为第二绝缘树脂层60，可以采用例如BT树脂等三聚氰胺衍生物、液晶聚合物、 环氧树脂、PPE树脂、聚酰亚胺树脂、含氟树脂、酚醛树脂、聚酰胺双马来酰胺等热硬化性树 脂。在位于第一电路元件50的周围的布线层20的一个面上，形成有多个第二突起电 极70。第二突起电极70与布线层20—体地形成。由此，可提高第二突起电极70和布线层 20的连接强度。第二突起电极70的突出长度比第一突起电极40的突出长度大。在此，第 二突起电极70的突出长度是指从布线层20的一个面到第二突起电极70的顶部面的长度。 此外，第一突起电极40的突出长度是指从布线层20的一个面到第一突起电极40的顶部面 的长度。第二突起电极70的突出长度优选在从与第一电路元件50的电极形成面相反侧的 面到布线层20的一个面的距离以上。由此，第二突起电极70能够发挥作为后述的连接第 二电流元件80的元件电极82和布线层20的主要的导体部的作用。第二突起电极70贯通第一绝缘树脂层30及第二树脂绝缘层60，或者成为贯通第 一绝缘树脂层30及第二树脂绝缘层60的导体部的主要部分，第二突起电极70有助于后述 的第二电路元件80的元件电极82和布线层20的电连接。关于第二突起电极70的设置 部位，将在后面进行说明。第二突起电极70的顶部的直径及突出长度例如分别为20 ym、 100 ii m。此外，第二突起电极70具有在与第一突起电极40的突出长度相等的突出位置或 者在比该相等的突出位置更靠近第二电路元件80侧的突出位置直径变得最大的侧面形 状。另外，“直径变得最大的侧面形状”是指沿突出方向直径慢慢变粗且当超过某一突出位 置时直径慢慢变细的侧面形状。在本实施方式中，第二突起电极70的直径在第一绝缘树脂 层30和第二绝缘树脂层60的交界面附近或者在第二电路元件80侧的突出位置变得最大。 据此，由于第二突起电极70和第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60的接触面积增大， 所以能够提高第二突起电极70和第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60的接合性。第二电路元件80以电极形成面面向布线层20的一个面的状态即面朝下(face down)的状态搭载在第二绝缘树脂层60上。第二电路元件80是IC (集成电路)、LSI (大 规模集成电路)等有源元件。在第二电路元件80的电极形成面上设有作为外部连接端子 的元件电极82。元件电极82例如由铝等金属形成。第二电路元件80位于第一电路元件50的上方，形成第二电路元件80和第一电路 元件50层叠的叠层结构。第二电路元件80和第一电路元件50处于第二电路元件80的周 边区域的至少一部分相对第一电路元件50的侧端突出的位置关系。在本实施方式中，第二 电路元件80的尺寸比第一电路元件50的尺寸大，第二电路元件80的周边部分整体相对第 一电路元件50的侧端突出。
从电路元件叠层方向俯视时，第二突起电极70的设置部位集中在搭载第二电路 元件80的区域内的相对第一电路元件50的侧端突出的周边区域中。元件电极82被设置在与第二突起电极70对应的位置，与第二突起电极70电连 接。更具体地，元件电极82的表面被镀金层84所覆盖。另一方面，第二突起电极70的顶 部被镀金层72所覆盖。通过在元件电极82和第二突起电极70之间形成金-金结，来提高 元件电极82和第二突起电极70的连接可靠性。镀金层84是例如由覆盖元件电极82的Ni 层和设置在Ni层上的Au层构成的Ni-Au层。此外，镀金层72是例如由覆盖第二突起电极 70的顶部的Ni层和设置在Ni层上的Au层构成的Ni-Au层。第二电路元件80被由环氧树脂等形成的密封树脂层90所密封。由此，从外部环 境保护第二电路元件80，例如可抑制水分浸入第二电路元件80中。设置光阻焊剂层100以便覆盖布线层20的另一个面及第一绝缘树脂层30的露出 面。利用光阻焊剂层100在焊接后述的焊球110时减轻因热而对布线层20和第一绝缘树 脂层30产生的损伤。再有，在光阻焊剂层100中对应焊球110的搭载位置形成有开口部。焊球110在规定的搭载位置即设置在光阻焊剂层100的开口部中与布线层20接 合。设置焊球110的位置是从第一突起电极40、第二突起电极70的位置分别由布线层20 围绕的(再布线的)前端的位置。根据本实施方式的半导体模块10，第一电路元件50、第二电路元件80都以面朝下 的状态被层叠搭载，使用在布线层20上一体地形成的第一突起电极40、第二突起电极70， 分别电连接第一电路元件50、第二电路元件80和布线层20。第一突起电极40、第二突起电 极70都没有画成像接合引线那样的回路。因此，消除了阻碍半导体模块10的低矮化的原 因，能够谋求半导体模块10的进一步小型化及薄型化。此外，由于第一突起电极40、第二突起电极70比接合引线(例如金线)直径大， 所以作为热传导性更良好的热传导路径起作用。由此，能够谋求提高半导体模块10的散热 性。半导体模块的制造方法参照图2至图4，说明第一实施方式的半导体模块10的制造方法。图2至图4是 表示第一实施方式的半导体模块10的制造方法的工序剖面图。首先，如图2 (A)所示，通过光刻法，按照图1所示的第二突起电极70的形成区域， 选择地形成抗蚀剂210。具体地，在使用层压装置将规定膜厚的抗蚀剂膜粘贴在铜板200 — 个面上，并利用具有与第二突起电极70的形成区域对应的曝光图形的光掩膜进行曝光后， 使用Na2C03溶液进行显影，去除未曝光区域的抗蚀剂，由此，在铜板200上选择地形成抗蚀 剂210。再有，为了提高与抗蚀剂的接合性，在抗蚀剂膜的层叠前，优选按照需求对铜板200 的表面实施研磨、清洗等预处理。接着，如图2(B)所示，使用三氯化铁溶液，湿式蚀刻铜板200的露出部分。此时的 蚀刻深度相当于图1所示的第二突起电极70的突出长度和第一突起电极40的突出长度之 差。换言之，第二突起电极70的突出长度比第一突起电极40的突出长度仅大该蚀刻工序 的蚀刻深度。接着，使用NaOH溶液等剥离剂剥离抗蚀剂210，使第二突起电极70的前端侧 的形状显露出来。本蚀刻工序的蚀刻深度例如是80 u m。接着，如图2 (C)所示，通过光刻法，按照图1所示的第一突起电极40及第二突起电极70的形成区域，在铜板200的蚀刻面上选择地形成抗蚀剂220。具体地，在使用层压 装置在铜板200 —个面(蚀刻面)上粘贴规定膜厚的抗蚀剂膜，并利用具有与第一突起电 极40及第二突起电极70的形成区域对应的曝光图形的光掩膜进行曝光后，使用Na2C03溶 液进行显影，去除未曝光区域的抗蚀剂，由此，在铜板200上选择地形成抗蚀剂220 (220a、 220b)。更具体地，在第一突起电极40的形成区域选择地形成有抗蚀剂220a。另一方面， 在第二突起电极70的形成区域选择地形成有抗蚀剂220b，该抗蚀剂220b覆盖第二突起电 极70的前端侧的部分。接着，如图2(D)所示，使用三氯化铁溶液，湿式蚀刻铜板200的露出部分。此时的 蚀刻深度相当于图1所示的第一突起电极40的突出长度。接着，使用NaOH溶液等剥离剂 剥离抗蚀剂220，使第一突起电极40及第二突起电极70的整体显露出来。本蚀刻工序的蚀 刻深度例如是20 u m。在本蚀刻工序中，由于以遮蔽第二突起电极70的上部的状态削减第 二突起电极70的下部，所以在与第一突起电极40的突出长度相等的第二突起电极70的突 出位置，第二突起电极70的直径变得最大。再有，在图2(C)所示的工序中，通过使抗蚀剂 220b的直径比从铜板200突出的突起电极70的基部的直径小，换言之，使从铜板200突出 的突起电极70的基部在抗蚀剂200b的周围露出，能够使突起电极70的直径在比第一突起 电极40的突出长度更上方的突出位置变得最大。接着，如图2(E)所示，通过光刻法选择地形成耐金抗蚀剂230，以便第一突起电极 40及第二突起电极70的顶部面露出。具体地，在利用层压装置在铜板200 —个面上粘贴规 定膜厚的抗蚀剂膜，并利用具有使第一突起电极40及第二突起电极70的形成区域成为不 曝光的图形的光掩膜进行曝光后，使用Na2C03溶液进行显影，去除未曝光区域的耐金抗蚀 剂，由此，在铜板200上选择地形成耐金抗蚀剂230。接着，通过化学镀法(無電気力- ,)，在耐金抗蚀剂230的开口部即第一突起电 极40及第二突起电极70的顶部面上分别形成Ni-Au层。接着，如图2(F)所示，使用NaOH 溶液等剥离剂剥离耐金抗蚀剂230，使分别在第一突起电极40及第二突起电极70的顶部面 上形成的镀Au层42、镀Au层72显露出来。接着，如图3 (A)所示，在铜板200的突起电极形成面上形成第一绝缘树脂层30以 使Au镀层42露出。具体地，通过用涂敷器(二一夕一)等旋涂适量液体状的环氧树脂，能 够形成第一绝缘树脂层30。接着，如图3(B)所示，使电极形成面朝下(面朝下的状态)而在第一绝缘树脂层 30上搭载第一电路元件50，通过金-金结接合覆盖元件电极52的Au镀层54和设置在第 一突起电极40的顶部的Au镀层42。接着，如图3(C)所示，在第一电路元件50及第一绝缘树脂层30上形成第二绝缘 树脂层60以使Au镀层72露出。具体地，通过使用真空层压机在基板上层叠薄膜状的环氧 树脂，能够形成第二绝缘树脂层60。接着，如图3(D)所示，使电极形成面朝下(面朝下的状态)而在第二绝缘树脂层 60上搭载第二电路元件80，通过金-金结接合覆盖元件电极82的Au镀层84和设置在第 二突起电极70的顶部的Au镀层72。接着，如图4(A)所示，通过传递模塑法，在第二元件电路80及第二绝缘树脂层60上铸模环氧树脂，形成密封树脂层90。接着，采用光刻法及蚀刻法，构图铜板200的另一个面，形成布线层20。接着，如图4(B)所示，在覆盖布线层20及第一绝缘树脂层30的露出部分的同时， 还形成在后述的焊球110的搭载区域具有开口的光阻焊剂层100。具体地，在使用光阻焊剂 层100覆盖布线层20及第一绝缘树脂层30的露出部分的整体后，采用光刻法，在焊球110 的搭载区域形成开口。接着，如图4(C)所示，通过丝网印刷法，在光阻焊剂层100的开口部搭载焊球110。 具体地，通过丝网掩膜，在所希望的部位印刷成为膏状的树脂和焊料的焊料膏，加热到焊料 熔化温度来形成焊球110。接着，如图4(D)所示，通过使用切片装置的切片加工，将半导体模块10单个化。通过以上的工序，能够制造出第一实施方式的半导体模块10。第二实施方式图5是表示第二实施方式的半导体模块10的结构的剖面图。第二实施方式的半 导体模块10的基本结构与第一实施方式的半导体模块10相同。下面重点说明第二实施方 式的半导体模块10与第一实施方式的半导体模块10的不同的结构。在本实施方式中，在第一电路元件50和布线层20之间，以及在第二电路元件80 和布线层20之间形成有绝缘树脂层32。换言之，代替第一实施方式的半导体模块10中的 第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60使用绝缘树脂层32。此外，通过绝缘性粘合剂120粘合第一电路元件50和第二电路元件80。并且，像 第一实施方式那样，不用树脂密封半导体模块10的上面，而使第二电路元件80的背面露
出ο根据本实施方式的半导体模块10，与第一实施方式相同，得到半导体模块10实现 小型化、薄型化以及提高了散热性的效果。除此之外，由于相当于第一实施方式的半导体模 块10中的第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60的构件由单一的绝缘树脂层32形成， 所以能够简化半导体模块10的结构，抑制了成本。此外，由于在半导体模块10的上面露出 有第二电路元件80的背面，所以由第二电路元件80产生的热容易释放到半导体模块10的 外部。由此，进一步提高半导体模块10的散热性。半导体模块的制造方法参照图6至图7，说明第一实施方式的半导体模块10的制造方法。图6至图7是 表示第二实施方式的半导体模块10的制造方法的工序剖面图。第二实施方式的半导体模块10的制造方法，与第一实施方式的半导体模块10的 制造方法共用从图2(A)到图2(F)的工序。在图2(F)所示的工序后，如图6(A)所示，在铜板200的突起电极形成面上形成绝 缘树脂层32。具体地，通过使用真空层压机在基板上层叠薄膜状的环氧树脂，能够形成绝缘 树脂层32。另一方面，如图6 (B)所示，使用粘合剂120将第一电路元件50粘合在以矩阵状形 成有第二电路元件80的硅基板250的规定部位。具体地，预先在各第二电路元件80的电 极形成面的中央部分粘合与第一电路元件50的电极形成面相反侧的面。换言之，在硅基板 250上粘合多个第一电路元件50以便形成有元件电极82的各第二电路元件80的周边区域包围各第一电路元件50。接着，如图6(C)所示，通过压接第一电路元件50及硅基板250和铜板200，利用 金_金结，将第一电路元件50的镀金层54和设置在第一突起电极40的顶部的镀金层42 接合在一起。与此并行，利用金-金结将第二电路元件80的镀金层84和设置在第二突起 电极70的顶部的镀金层72接合在一起。在各镀金层的厚度相同的情况下，通过使第二突 起电极70的突出长度比第一突起电极40的突出长度仅长出第一电路元件50的厚度和粘 合剂120的厚度之和的长度，在压接第一电路元件50及硅基板250的工序中，能够一次电 连接元件电极52和第一突起电极40以及元件电极82和第二突起电极70。接着，如图7(A)所示，采用光刻法及蚀刻法，构图铜板200的另一个面，形成布线 层20。接着，如图7(B)所示，与第一实施方式的半导体模块10的制造方法相同(参照图 4(B)、(C))，在布线层20的另一侧形成光阻焊剂层100及焊球110。接着，如图7 (C)所示，通过采用切片装置的切片加工，将半导体模块10单个化。通过以上的工序，能够制造第二实施方式的半导体模块10。第三实施方式图8是表示第三实施方式的半导体模块10的结构的剖面图。在第三实施方式的 半导体模块10中，第二突起电极70的突出长度与第一突起电极40的突出长度相等。在第 二突起电极70上层叠有导体部300，使从与第二电路元件80的电极形成面相面对的导体部 300的面到布线层20的一个面的距离比第一突起电极40的突出长度大。半导体模块10通过用金_金结将设置在第二突起电极70的顶部的镀金层72和 设置在导体部300的底部的镀金层302接合在一起，在第二突起电极70上设置导体部300。在导体部300的上表面设有镀金层304，用金-金结接合镀金层304和第二电路元 件80的镀金层84。由此，元件电极82、导体部300及第二突起电极70彼此电连接。此外，在本实施方式中，与第二实施方式相同，在半导体模块10的上面露出第二 电路元件80的背面。根据本实施方式的半导体模块10，与第一实施方式相同，得到半导体模块10实现 小型化、薄型化以及提高了散热性的效果。此外，由于在半导体模块10的上面露出第二电 路元件80的背面，所以由第二电路元件80产生的热容易释放到半导体模块10的外部。由 此，进一步提高半导体模块10的散热性。半导体模块的制造方法参照图9至图11，说明第三实施方式的半导体模块10的制造方法。图9至图11 是表示第三实施方式的半导体模块10的制造方法的工序剖面图。首先，如图9(A)所示，通过选择地蚀刻铜板310，在规定区域形成突起部320。接着，如图9(B)所示，在突起部320的顶部形成镀金层304。镀金层304的形成工 序与图2(E)中说明的工序相同。接着，如图9(C)所示，在铜板310的突起部形成面上涂敷第二绝缘树脂层60后， 从第二绝缘树脂层60的上方临时压接以矩阵状形成有第二电路元件80的硅基板250。在 临时压接时，保持100°C 120°C的温度三分钟。此时，第二绝缘树脂层60未完全地硬化， 具有流动性。
接着，如图9(D)所示，通过朝下蚀刻(etch down)与铜板310的突起部形成面的 相反侧，形成导体部300。接着，如图9(E)所示，在导体部300的底部形成镀金层302。镀金层302的形成工 序与图2(E)中说明的工序相同。另一方面，如图10(A)所示，通过选择地蚀刻铜板350，在规定区域形成第一突起 电极40及第二突起电极70。接着，如图10 (B)所示，分别在第一突起电极40及第二突起电极70的顶部形成镀 金层42、镀金层72。镀金层42及镀金层72的形成工序与图2(E)中说明的工序相同。接着，如图10(C)所示，在铜板350的突起电极形成面上涂敷第一绝缘树脂层30 后，从第一绝缘树脂层30的上方搭载第一电路元件50。此时，进行覆盖元件电极52的镀金 层54和连接第一突起电极40的顶部的镀金层42的位置对准。接着，如图11(A)所示，从第一电路元件50及第一绝缘树脂层30的上方，正式压 接导体部300及被临时压接有第二绝缘树脂层60的硅基板250。在正式压接时，保持200°C 的温度十分钟。由此，使第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60硬化。接着，如图11 (B)所示，采用光刻法及蚀刻法，构图铜板350的另一个面，形成布线 层20。接着，如图11(c)所示，与第一实施方式的半导体模块10的制造方法相同(参照 图4(B)、(C))，在布线层20的另一侧形成光阻焊剂层100及焊球110。接着，如图11(D)所示，通过采用切片装置的切片加工，将半导体模块10单个化。通过以上的工序，能够制造第三实施方式的半导体模块10。第四实施方式图12是表示第四实施方式的半导体模块100的结构的剖面图。在本实施方式中， 布线层400形成在第二突起电极70上，在布线层400上一体地形成形成导体部300，由此， 对第二突起电极70和导体部300进行再布线这点与第三施方式不同。更具体地，在布线层400的下表面(与布线层20相面对的面)的规定部位设有镀 金层402。用金-金结接合镀金层402和设置在第二突起电极70的顶部的镀金层72。此 外，在与镀金层402平面方向上相互错开的位置，导体部300 —体地形成在布线层400的上 表面。在导体部300的顶部设有镀金层304。用金-金结接合镀金层304和第二电路元件 80的镀金层84。由此，使元件电极82、导体部300、布线层400及第二突起电极70彼此电 连接。根据本实施方式的半导体模块10，与第一实施方式同样，得到半导体模块10实现 小型化、薄型化以及提高了散热性的效果。此外，由于在半导体模块10的上面露出第二电 路元件80的背面，所以由第二电路元件80产生的热容易释放到半导体模块10的外部。由 此，进一步提高半导体模块10的散热性。并且，在本实施方式中，第二突起电极70电连接的布线层400的另一个面内的连 接位置，与布线层400的一个面的导体部300的形成位置在平面方向上相互错开。换言之， 由于通过布线层400对第二突起电极70和导体部300进行再布线，所以能够提高半导体模 块10中的布线的自由度，通过使布线结构最佳化，能够谋求半导体模块10的进一步小型 化、薄型化。例如，即使在布图上通过布线层20再布线困难的情况下，通过布线层400进行再布线，也能够使设计上所需的布线围绕(引t回>)。半导体模块的制造方法参照图13至图14，说明第四实施方式的半导体模块10的制造方法。图13至图 14是表示第四实施方式的半导体模块10的制造方法的工序剖面图。第四实施方式半导体模块10的制造方法与第三实施方式的半导体模块10的制造 方法共用从图9(A)到图9(C)的工序。接着图9(C)所示的工序，如图13(A)所示，通过半蚀刻与铜板310的突起电极形 成面的相反侧，形成布线层400及在布线层400上一体地形成的导体部300。此时，布线层 400的厚度例如是10 μ m。接着，如图13(B)所示，在布线层400的下表面的规定部位形成镀金层402。镀金 层402的形成工序与图2(E)中说明的工序相同。另一方面，与第三实施方式的制造方法相同，实施图10(A)至图10(C)所示的工序。接着，如图14(A)所示，从第一电路元件50及第一绝缘树脂层30的上方，正式压 接布线层400、导体部300及被临时压接有第二绝缘树脂层60的硅基板250。在正式压接 时，保持200°C的温度十分钟。由此，使第一绝缘树脂层30及第二绝缘树脂层60硬化。接着，如图14 (B)所示，采用光刻法及蚀刻法，构图铜板350的另一个面，形成布线 层20。接着，如图14(C)所示，与第一实施方式的半导体模块10的制造方法相同(参照 图4(B)、(C))，在布线层20的另一侧形成光阻焊剂层100及焊球110。接着，如图14(D)所示，通过采用切片装置的切片加工，将半导体模块10单个化。通过以上的工序，能够制造第四实施方式的半导体模块10。第一变化例图15是表示第一变化例的半导体模块的结构的剖面图。第一变化例的半导体模 块10包括具有规定图形的布线层20、与布线层20 —体地设置的突起电极71、以面向布线 层20的一个面的状态搭载电极形成面且在该电极形成面上设有与突起电极71电连接的元 件电极82a的第二电路元件80，以及设置在布线层20的一个面和第二电路元件80的电极 形成面之间的第一电路元件50。在布线层20和第二电路元件80之间设有绝缘树脂层61。通过绝缘树脂层61，使 布线层20和第二电路元件80电绝缘。作为绝缘树脂层61，可采用例如BT树脂等三聚氰胺 衍生物、液晶聚合物、环氧树脂、PPE树脂、聚酰亚胺树脂、含氟树脂、酚醛树脂、聚酰胺双马 来酰胺等热硬化性树脂。由于突起电极71与布线层20 —体地形成，所以提高了突起电极71和布线层20 的连接强度。突起电极71贯通第绝缘树脂层61，有助于布线层20和设置在第二电路元件 80上的元件电极82a的电连接。第一电路元件50 以该第一电路元件50的电极形成面面向第二电路元件80的电 极形成面的状态被设置在第二电极元件80和布线层20之间。换言之，第一电路元件50被 嵌入绝缘树脂层61中。也就是说，在第一电路元件50和第二电路元件80之间的间隙190 中，填充有与绝缘树脂层61相同的材料。但是，填充间隙190的材料不限于此。例如，也可以填充以环氧树脂为主成分的底层填料。在第二电路元件80中，与设置在第一电路元件50 的电极形成面上的元件电极52相对应而设有元件电极82b。第一电路元件50的元件电极 52和第二电路元件80的元件电极82b通过作为电连接构件例如焊球45电连接。此外，此 电连接构件不限于焊球。例如可以使用金凸起(〃 > )、铜凸起作为电连接构件。设置光阻焊剂层100以便覆盖布线层20的另一个面及绝缘树脂层61的露出面。 利用光阻焊剂层100，在焊接后述的焊球110时，能够减轻因热对布线层20和绝缘树脂层 61产生的损伤。再有，在光阻焊剂层100中对应焊球110的搭载位置形成有开口部。焊球110在规定的搭载位置即设置在光阻焊剂层100的开口部，与布线层20接
1=1 o根据本变化例的半导体模块10，由于第一电路元件50位于布线层20和第二电路 元件80之间，所以不损害半导体模块10的低矮化或薄型化，能够安装第一电路元件50。第二变化例图16是表示第二变化例的半导体模块的结构的剖面图。第二变化例的半导体模 块10的基本结构与第一变化例相同。在第二变化例的半导体模块10中，设置焊球110的 位置在包含从突起电极71的位置用布线层20围绕的(再布线的)前端的位置且包含第一 电路元件50的下方的第二电路元件80的下方。根据本变化例的半导体模块10，除第一变 化例的效果外，还能提高焊球110的设置位置的自由度，进而谋求半导体模块10的小型化。第三变化例图17是表示第三变化例的半导体模块的结构的剖面图。在第三变化例的半导体 模块10中，设置焊球110的位置是从突起电极71的位置用布线层20围绕的(再布线的) 前端的位置，位于第二电路元件80的外侧。此外，绝缘设置层61也被设置在第二电路元 件80的侧方，第二电路元件80的侧面被绝缘树脂层61所覆盖。根据本变化例的半导体模 块10，除第一变化例的效果外，还能提高焊球110的设置位置的自由度。此外，由于第二电 路元件80的侧面被绝缘树脂层61所覆盖，所以能够抑制水分侵入突起电极71和元件电极 82a的接合部分。再有，在第一变化例至第三变形例中，代替第二电路元件80，也可以采用形成了布 线层的Si中介层(^ >夕一求一廿)。应用于便携式设备接着，说明具有本发明的半导体模块的便携式设备。虽然示出了搭载在作为便携 式设备的便携式电话中的例子，但是，也可以是例如个人用便携式信息终端(PDA)、数字摄 像机(DVC)、音乐播放器及数字照相机(DSC)等电子设备。图18是表示具有实施方式的半导体模块10的便携式电话的结构图。便携式电话 1111为通过可动部1120连接第一框体1112和第二框体1114的结构。第一框体1112和第 二框体1114以可动部1120为轴能够旋转。在第一框体1112中设有显示文字、图像等信息 的显示部1118和扬声器部1124。在第二框体1114中设有操作用的按钮等操作部1122和 麦克风部1126。在这样的便携式电话1111的内部搭载有本发明的各实施方式的任一个半 导体模块。这样，搭载在便携式电话中的本发明的半导体模块可作为用于驱动各电路的电 源电路、产生RF的RF产生电路、DAC、编码器电路、作为在便携式电话的显示部中采用的液 晶面板的光源的背光源的驱动电路等而采用。
图19是图18所示的便携式电话的局部剖面图(第一框体1112的剖面图)。本发 明的实施方式的半导体模块10，隔着焊球110搭载在印刷基板1128上，通过这样的印刷基 板1128与显示部1118等电连接。根据具备本发明的实施方式的半导体模块的便携式电话，能够得到以下效果。由于上述实施方式所示的半导体模块10可以小型化、薄型化，所以能够谋求搭载 了这样的半导体模块10的便携式设备的小型化、薄型化。本发明不限于上述各实施方式，可根据本领域技术人员的知识追加各种的设计变 更等变形，追加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。例如，在上述第一实施方式中，虽然以使镀金层42露出的方式涂敷了熔化的第一 绝缘树脂层30，但是，也可以在使第一绝缘树脂层30的厚膜硬化后，通过氧(02)等离子体 蚀刻减薄第一绝缘树脂层30的膜厚而使镀金层42露出。本申请基于并要求2009年3月30日申请的首次日本专利申请No. 2009-110919 的优先权；在此引用其全部内容作为参考。
权利要求
一种半导体模块，其特征在于，包括布线层，其具有规定图形；第一突起电极，其被设置在所述布线层的一个面上且与所述布线层成为一体；第一电路元件，其电极形成面以面向所述布线层的所述一个面的状态被搭载，在该电极形成面上设置有与所述第一突起电极电连接的元件电极；第二突起电极，其在所述第一电路元件的周围被设置在所述布线层的所述一个面上且与所述布线层成为一体，该第二突起电极的突出长度比所述第一突起电极大；以及第二电路元件，其电极形成面以面向所述布线层的所述一个面的状态搭载在所述第一电路元件的上方，在该电极形成面上设置有与所述第二突起电极电连接的元件电极。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述第二突起电极的突出长度在从与所述第一电路元件的电极形成面相反侧的面到 所述布线层的所述一个面的距离以上。
3.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，在与所述第一突起电极的突出长度相等的突出位置或者在比所述相等的突出位置更 靠近所述第二电路元件侧的突出位置，所述第二突起电极具有直径变得最大的侧面形状。
4.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，分别在所述第一突起电极和设置在所述第一电路元件的元件电极之间，以及在所述第 二突起电极和设置在所述第二电路元件的元件电极之间，设置有含有金-金结合层的另一
5.一种半导体模块，其特征在于，包括 布线层，其具有规定图形；第一突起电极，其被设置在所述布线层的一个面上且与所述布线层成为一体； 第一电路元件，其电极形成面以面向所述布线层的所述一个面的状态被搭载，在该电 极形成面上设置有与所述第一突起电极电连接的元件电极；第二突起电极，其在所述第一电路元件的周围被设置在所述布线层的所述一个面上且 与所述布线层成为一体；导体部，其被设置在所述第二突起电极的上方且与所述第二突起电极电连接；以及 第二电路元件，其电极形成面以面向所述布线层的所述一个面的状态搭载在所述第一 电路元件的上方，在该电极形成面上设置有与所述导体部电连接的元件电极；从所述导体部的所述第二电路元件侧的面到所述布线层的所述一个面的距离比所述 第一突起电极的突出长度大。
6.根据权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，从所述导体部的所述第二电路元件侧的面到所述布线层的所述一个面的距离在从与 所述第一电路元件的电极形成面相反侧的面到所述布线层的一个面的距离以上。
7.根据权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，还包括另一布线层，其被设置在所述第二突起电极和所述导体部之间，在一个面上一体地形 成有所述导体部；所述第二突起电极电连接的所述另一布线层的另一个面内的连接位置在平面方向上 与所述另一布线层的一个面的所述导体部的形成位置相互错开。
8.一种半导体模块，其特征在于，包括 布线层，其具有规定图形；突起电极，其被设置在所述布线层的一个面上且与所述布线层成为一体； 第二电路元件，其电极形成面以面向所述布线层的所述一个面的状态被搭载，在所述 电极形成面上设置有与所述突起电极电连接的元件电极；以及第一电路元件，其被设置在所述布线层的所述一个面和所述第二电路元件的所述电极 形成面之间。
9.根据权利要求8所述的半导体模块，其特征在于，所述突起电极的突出长度在从所述第一电路元件的所述第二电路元件侧的面到所述 布线层的一个面的距离以上。
10.一种便携式设备，其特征在于，搭载了权利要求1所述的半导体模块。
11.一种便携式设备，其特征在于，搭载了权利要求8所述的半导体模块。
全文摘要
本发明提供一种半导体模块及便携式设备。第一电路元件及第二电路元件均使电极形成面面向布线层的一个面安装。在布线层的一个面上一体地形成的第一突起电极实质上贯通第一绝缘树脂层，通过金-金结连接覆盖第一电路元件的元件电极的镀金层和设置在第一突起电极的顶部的镀金层。另外，在布线层的一个面上一体地形成的第二突起电极实质上贯通第一绝缘树脂层及第二绝缘树脂层，通过金-金结连接覆盖第二电路元件的元件电极的镀金层和设置在第二突起电极的顶部的镀金层。
文档编号H01L23/48GK101877349SQ201010155369
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月9日 优先权日2009年4月30日
发明者冈山芳央, 柳瀬康行, 铃木敦顺 申请人:三洋电机株式会社